JP6775695B1 - タンク及び船舶 - Google Patents

Abstract

船舶に搭載されるタンクであって、低引火点燃料を貯留するタンク本体と、前記低引火点燃料を前記タンク本体に導入する導入路と、前記タンク本体に貯留されている前記低引火点燃料を吸引するポンプと、前記ポンプにより吸引された前記低引火点燃料を前記タンク本体から外部に導出する導出路と、前記タンク本体の底面を、前記導入路からの前記低引火点燃料の落下位置を含む領域と、前記ポンプによる前記低引火点燃料の吸引位置を含む領域とに区分する内壁部と、を備える。

Description

本開示は、船舶に搭載されるタンクと、このタンクを搭載する船舶に関する。

従来、ＬＮＧなどの低引火点燃料を貨物として運搬する船舶（以下では「ＬＮＧ船」という）に加えて、低引火点燃料を推進燃料として用いる船舶（以下では「ＬＮＧ燃料焚船」という）が知られている（例えば特許文献１）

特開２０１８−１８８０７３号公報

ＬＮＧ船では船体内のタンクに貯留されるＬＮＧを搬出するために用いられる荷役目的のポンプは、大量のＬＮＧを吸引する必要があるため比較的大型である。一方、ＬＮＧ燃料焚船では、船の推進用に少量のＬＮＧを吸引するため比較的小型のポンプが用いられる。使用するポンプが小型化になるほど、ＬＮＧ内に含まれる不純物が、ポンプへ吸引される際に、インデューサやインペラなどのポンプの各要素にダメージを与えやすい。

本開示は、内部に貯留される低引火点燃料を導出するためのポンプのダメージを抑制できるタンク及び船舶を提供することを目的とする。

本発明の実施形態の一観点に係るポンプは、船舶に搭載されるタンクであって、低引火点燃料を貯留するタンク本体と、前記低引火点燃料を前記タンク本体に導入する導入路と、前記タンク本体に貯留されている前記低引火点燃料を吸引するポンプと、前記ポンプにより吸引された前記低引火点燃料を前記タンク本体から外部に導出する導出路と、前記タンク本体の底面を、前記導入路からの前記低引火点燃料の落下位置を含む領域と、前記ポンプによる前記低引火点燃料の吸引位置を含む領域とに区分する内壁部と、を備え、前記ポンプが前記タンク本体の内部に配置され、前記導出路の前記底面側に設けられる。

本開示によれば、内部に貯留される低引火点燃料を導出するためのポンプのダメージを抑制できるタンク及び船舶を提供することができる。

実施形態に係る船舶の種類を説明する模式図である。 第１実施形態に係るタンクの縦断面図である。 第１実施形態に係るタンクの横断面図である。 導入路の先端部の変形例を示す図である。 第２実施形態に係るタンクの縦断面図である。 図５中の仕切り板を主面方向から視た模式図である。 第３実施形態に係るタンクの縦断面図である。 第３実施形態に係るタンクの横断面図である。 第４実施形態に係るタンクの縦断面図である。

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

なお、以下の説明において、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は互いに垂直な方向である。ｘ方向及びｙ方向は典型的には水平方向であり、ｚ方向は典型的には鉛直方向である。ｘ方向は、実施形態に係るタンク１の底面が略矩形状の場合の一方の対辺の延在方向であり、ｙ方向は、他方の対辺の延在方向である。また、以下では説明の便宜上、ｚ正方向側を上側、ｚ負方向側を下側とも表現する場合がある。

［第１実施形態］
図１〜図３を参照して第１実施形態を説明する。まず図１を参照して、実施形態に係るタンク１が適用される船舶の種類について説明する。図１は、実施形態に係る船舶の種類を説明する模式図である。なお、実施形態に係るタンク１が貯留する低引火点燃料の一例として、ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ：液化天然ガス）を挙げて説明する。

図１に示すように、ＬＮＧを貯留するタンク１が適用される船舶は、ＬＮＧ船と、ＬＮＧ燃料焚船と、ＬＮＧバンカ船とを含む。

ＬＮＧ船とは、船体内のタンク１に貯留したＬＮＧを貨物として運搬する船舶である。

ＬＮＧ燃料焚船とは、船体内のタンク１に貯留したＬＮＧをエンジンに供給して推進燃料として用いる船舶である。例えば、ＬＮＧ燃料焚船では、タンク１内で液体状態であるＬＮＧをポンプでエンジンへ送出して、エンジンで噴射させて燃料させる。または、タンク内で気化されたＢＯＧ（Ｂｏｉｌ Ｏｆｆ Ｇａｓ：タンクへの入熱で自然に発生するメタンガス）を圧縮して、エンジンで噴射させて燃料させることもできる。

ＬＮＧバンカ船とは、陸上のターミナルから船体内のタンク１に貯留されたＬＮＧを、ＬＮＧ船及びＬＮＧ燃料焚船のタンクへ供給するための船舶である。

なお、ＬＮＧ船、ＬＮＧ燃料焚船、ＬＮＧバンカ船の各呼称は、同様の機能を有する船舶であれば他の呼称のものも含む。また、ＬＮＧ船及びＬＮＧバンカ船が、船体内のタンク１に貯留したＬＮＧをエンジンに供給して推進燃料として用いる構成でもよい。また、ＬＮＧ燃料焚船が、ＬＮＧを推進燃料として用いる他に貨物として運搬する構成でもよい。

図２は、第１実施形態に係るタンク１の縦断面図である。図３は、第１実施形態に係るタンク１の横断面図である。図２の縦断面図は、水平方向視（ｙ方向）の断面図である。図３の横断面図は、垂直方向視（ｚ方向）の断面図であり、例えば図２中のＡ−Ａ断面である。

図２に示すように、タンク１は、ＬＮＧを貯留するタンク本体２と、ＬＮＧをタンク本体２に導入する導入路３と、タンク本体２に貯留されているＬＮＧを吸引するポンプ５と、ポンプ５により吸引されたＬＮＧをタンク本体２から外部に導出する導出路４と、を備える。

タンク本体２は、例えば図１に示すような略立方体形状であり、底面２ａを有する。このような形状を有するタンク１としては、例えばＴｙｐｅ−Ｃタンク（圧力式タンク）、独立方形方式、メンブレン方式のタンクが挙げられる。なお、タンク本体２の形状は、少なくとも最下方に底面２ａを有する形状であればよく、例えば球状など他の形状でもよい。

導入路３及び導出路４は、タンク本体２の上面側からタンク内部に挿入されて、下方に延在して先端部が底面２ａの近傍まで到達して開口している。導出路４の先端部開口にはポンプ５が取り付けられており、ポンプ５作動時にはポンプ５が吸引したタンク内部のＬＮＧを、導出路４を通って外部へ導出するよう構成されている。

ところで、タンク本体２に貯留されるＬＮＧには、例えばＬＮＧの精製場所の地理的条件（砂漠地帯など）に応じて不純物Ｄが含有される場合がある。不純物Ｄとしては、例えば、珪素、鉄、または繊維分を含む。不純物Ｄは、ＬＮＧがタンク本体２に導入された後に、ＬＮＧとの比重によって図２に示すようにタンク底面２ａに沈殿される。

上記のとおりポンプ５はタンク本体２の底面２ａの近傍に配置される。このため、不純物Ｄがポンプ５の周辺に沈殿していると、ポンプ５がＬＮＧに加えて不純物Ｄも吸引する。これにより、ポンプ５のインデューサ（吸込み入口部分）などの要素がダメージを受ける場合がある。特にＬＮＧ燃料焚船の場合、タンク１から船体の主機（エンジン）にＬＮＧ燃料を送り込む構成となり、ＬＮＧ船のような大量のＬＮＧを外部に導出する構成と比べると導出量が少ないため、ポンプ５は小型化する。これにより、不純物Ｄによる各要素のダメージが生じやすいと考えられる。

ポンプ５がダメージを受けると、ポンプ５が振動してダメージがポンプ各部へ広がり、そのうちポンプ５が吸い込む力が弱くなり、最終的には不稼働となる。ポンプ５が不稼働となると、ＬＮＧ燃料の使用はできなくなるため、タンク１をガスフリーして点検、交換などの作業が必要となり、時間とコストがかかる懸念がある。

そこで本実施形態では、ポンプ５による不純物Ｄの吸引を抑制すべく、図２、図３に示すように、タンク本体２の底面２ａに仕切り板６（内壁部）が設けられている。仕切り板６は、図３に示すように、タンク本体２の底面２ａを、導入路３からのＬＮＧの落下位置を含む領域Ｒ１と、ポンプ５によるＬＮＧの吸引位置を含む領域Ｒ２とに区分する。より詳細には、仕切り板６は、底面２ａのうち導入路３からのＬＮＧの落下位置の近傍に設けられ、その両端がそれぞれタンク本体２の側壁２ｂ、２ｃと接続する。

なお、仕切り板６は、図３の例では、ｙ方向に直線状に延在する構成を例示しているが、少なくとも両端がそれぞれタンク本体２の側壁２ｂ、２ｃと接続する構成であればよく、曲線状など任意の形状でもよい。

このような仕切り板６を設けることの作用、効果を説明する。不純物Ｄが混じったＬＮＧが導入路３からタンク本体２内部に供給されると、ＬＮＧはまずは仕切り板６により区分された一方の領域Ｒ１に貯留する。ＬＮＧに対して比重が大きい不純物Ｄは領域Ｒ１にて底面２ａに沈殿する。このため、領域Ｒ１のＬＮＧの液面が仕切り板６の高さに到達しても、不純物Ｄは仕切り板６を超えて領域Ｒ２側に流出しにくい。これにより、領域Ｒ２、すなわちポンプ５の近傍に沈殿する不純物Ｄを低減できるので、ポンプ５が不純物Ｄを吸引することを抑制できる。この結果、第１実施形態のタンク１は、仕切り板６を設けることによって、タンク内部に貯留されるＬＮＧを導出するためのポンプ５のダメージを抑制できる。

また、第１実施形態のタンク１は、仕切り板６を設けることによって、タンク内の不純物Ｄの大半が仕切り板６より導入路３側の領域Ｒ１に集約されるので、不純物Ｄの回収作業を容易にでき、タンク内部の清掃を容易にできる。

導入路３の先端部は、図２に図示されるように下方に開口する構成の代わりに、水平方向に開口する構成としてもよい。この場合、開口方向は、ｘ正方向側の仕切り板６に向かない方向であり、図３に示す導入路３の位置よりｘ負方向側またはｙ方向となる。また、この場合、導入路３の先端部を分岐させて、複数方向に開口を設ける構成でもよい。図４は、導入路３の先端部の変形例を示す図である。典型的には、例えば図４に示すように、導入路３の先端部３ＡをＴ字型に分岐させて、導入路３の出口３Ｂ、３Ｃをタンク１の左右舷方向（ｙ正方向及びｙ負方向）に向ける構成にできる。なお、タンク１がＴｙｐｅ−Ｃタンクの場合は、タンク形状は円柱形状であるので、導入路３の先端部の開口方向は内周面の方向となる。これらの構成により、導入路３からタンク本体２に導入されて、不純物Ｄが混在したＬＮＧが、仕切り板６に向かって直接流れないので、不純物Ｄが混在したＬＮＧが仕切り板６を飛び越えにくくできる。この結果、仕切り板６による不純物Ｄの除去効果を促進でき、ポンプ５の近傍に沈殿する不純物Ｄをより一層低減できる。

また、図４の先端部３Ａにおいて２つの出口３Ｂ、３Ｃまでの間に１または複数の孔を設けて各孔からもＬＮＧを吐出する構成としてもよい。これにより、導入路３の吐出圧力を２つの出口３Ｂ、３Ｃと各孔とで分散できるので、孔が無い場合より緩やかにＬＮＧをタンク内に供給することができる。この結果、液面でのＬＮＧの跳ね返りを抑制でき、不純物Ｄが混在したＬＮＧが仕切り板６を飛び越えるのをさらに抑制できる。

仕切り板６の高さは、例えば、導入路３の先端部の開口位置（上記のＴ字型など開口方向が水平方向の場合には開口の上端高さ）より所定量（例えば１００ｍｍ程度）高いのが好ましい。

または、仕切り板６は、領域Ｒ２への不純物Ｄの流出を抑制できる効果を向上させるためには、高さ寸法を増やすか、または、導入路３からのＬＮＧの落下位置と仕切り板６までの距離を長くするのが好ましい。

また、導入路３からのＬＮＧの落下位置と、ポンプ５によるＬＮＧの吸引位置との間に複数の仕切り板６を設ける構成でもよい。これにより、複数の仕切り板により形成される領域数に応じて多段階に亘りＬＮＧから不純物Ｄを除去でき、所謂カスケード効果によって不純物Ｄの捕捉率を向上でき、ポンプ５近傍でのＬＮＧの不純物Ｄの含有量をより一層低減できる。この場合、仕切り板６の高さを低くしてＬＮＧの流れを促進できる。

なお、仕切り板６の上端からタンク本体２の上方に延在するように、ＬＮＧを通過可能な網などの導通部材を設けてもよい。これにより、ＬＮＧの液面が仕切り板６の高さを超えた場合でも導通部材により不純物Ｄを捕捉できるので、ポンプ５の近傍に沈殿する不純物Ｄをより一層低減できる。

［第２実施形態］
図５、図６を参照して第２実施形態を説明する。図５は、第２実施形態に係るタンク１Ａの縦断面図である。図６は、図５中の仕切り板６を主面方向から視た模式図である。

図５、図６に示すように、第２実施形態のタンク１Ａは、仕切り板６にＬＮＧの導通部７を設ける点で第１実施形態と異なる。なお、第２実施形態のタンク１Ａは、図１に示したタンク１に相当する。

導通部７は、仕切り板６の主面の少なくとも一部に設けられる。導通部７は、ＬＮＧを通過可能であり、かつ、ＬＮＧに含まれる不純物Ｄの導通を抑制可能な要素である。導通部７は、例えば図６に示すような貫通孔でもよいし、網、メッシュ構造などの他の構造でもよい。

上述のように、仕切り板６は高さ寸法を増やすほど、領域Ｒ１への不純物Ｄの捕捉率を向上できる。しかし、仕切り板６が高いと、領域Ｒ１に貯留されてポンプ５側へ流れないＬＮＧの量も増える。ガス・フリー・オペレーション（タンク内部の検査等の作業のためにタンク内のＬＮＧを気化させる作業）の作業効率を考慮すると、作業前にタンク内に残るＬＮＧ量を極力少なくするので好ましい。このように、不純物Ｄの捕捉率向上と、ガス・フリー・オペレーションの作業効率の向上とはトレードオフの関係となり、不純物Ｄの捕捉率を向上しようと仕切り板６を高くすると、その分だけガス・フリー・オペレーションの作業効率が低下する。

そこで第２実施形態では、仕切り板６に貫通孔などの導通部７を設けることによって、不純物Ｄの捕捉率を向上するために仕切り板６を高くしても、領域Ｒ１に貯留されるＬＮＧは仕切り板６を乗り越えずに導通部７から領域Ｒ２側に流出できる。これにより、導通部７の高さ位置まで領域Ｒ１のＬＮＧの液位を下げることができ、領域Ｒ１に残るＬＮＧの量も低減できるので、不純物Ｄの捕捉率向上と、ガス・フリー・オペレーションの作業効率の向上とを両立できる。

導通部７の高さ位置の寸法について具体例を挙げる。タンク１Ａが搭載される船舶が長さ３００ｍ、幅５０ｍであり、タンク１Ａの底面の面積が船舶面積の７割掛けとし、ガス・フリー・オペレーション前のＬＮＧ残量が１００〜１５０ｍ^３であると仮定する。この条件では、導通部７の高さ位置は、底面２ａから１．４〜２．０ｃｍ程度が好ましく、１．５ｃｍ程度が特に好ましい。また、導通部７は孔の場合には、不純物Ｄの流通を防止すべく径５ｍｍ程度であるのが好ましい。

［第３実施形態］
図７、図８を参照して第３実施形態を説明する。図７は、第３実施形態に係るタンク１Ｂの縦断面図である。図８は、第３実施形態に係るタンク１Ｂの横断面図である。図７、図８に示すように、第３実施形態のタンク１Ｂは、仕切り板６の代わりに、タンク本体２の底面２ａのうちポンプ５によるＬＮＧの吸引位置の周囲を包囲する周壁８（内壁部）を備える点で、第１、第２実施形態と異なる。なお、第３実施形態のタンク１Ｂは、図１に示したタンク１に相当する。

周壁８は、第１、第２実施形態の仕切り板６と同様に、図８に示すように、タンク本体２の底面２ａを、導入路３からのＬＮＧの落下位置を含む領域Ｒ１と、ポンプ５によるＬＮＧの吸引位置を含む領域Ｒ２とに区分する。周壁８は、例えばハッチコーミングのように、底面２ａから立設される立ち上がり部である。

なお周壁８は、ポンプ５によるＬＮＧの吸引位置を環状に囲う構成であればよく、例えば矩形環状など、図８に示す円環状以外の形状でもよい。

第３実施形態のタンク１Ｂは、周壁８を設けることによって、第１実施形態と同様に領域Ｒ２、すなわちポンプ５の近傍に沈殿する不純物Ｄを低減できるので、タンク内部に貯留されるＬＮＧを導出するためのポンプ５のダメージを抑制できる。

また、タンク１Ｂは、底面２ａのうち領域Ｒ１に設けられ、ＬＮＧに含まれる不純物Ｄをタンク本体２から外部へ排出可能な排出路９Ａと、排出路９Ａを開閉可能に封止する蓋部９Ｂと、を備える。従来のＬＮＧタンクでは、タンク内への作業員の出入口はタンク上面に設けられるのが一般的であり、タンク内の不純物Ｄをタンク外部に排出するのもこの上方の出入口を介して行うのが一般的である。一方、本実施形態では、蓋部９Ｂを取り外して底面２ａの排出路９Ａを開放すれば、定期的なタンク内検査時などの機会に、タンク本体２の底面２ａに堆積した不純物Ｄをタンク上部の出入口まで持ち上げる必要なく、外部に除去しやすくできる。これにより、タンク内部の清掃をさらに容易にできる。

なお、タンク底面２ａに排出路９Ａと蓋部９Ｂを設ける構成は、第１実施形態のタンク１や第２実施形態のタンク１Ａに適用してもよい。この場合、導入路３のからのＬＮＧの落下位置の近傍の領域Ｒ１に主に不純物Ｄが堆積するので、領域Ｒ１に排出路９Ａと蓋部９Ｂが設けられるのが好ましい。

［第４実施形態］
図９を参照して第４実施形態を説明する。図９は、第４実施形態に係るタンク１Ｃの縦断面図である。図９に示すように、第４実施形態のタンク１Ｃは、周壁８の代わりに網目状部材１０を設ける点で第３実施形態と異なる。網目状部材１０は、ＬＮＧを通過可能であり、かつ、ＬＮＧに含まれる不純物Ｄの導通を抑制可能である。なお、第４実施形態のタンク１Ｃは、図１に示したタンク１に相当する。

第４実施形態に係るタンク１Ｃは、網目状部材１０を設けることにより、第２実施形態と同様に、領域Ｒ１に残るＬＮＧの量を低減でき、不純物Ｄの捕捉率向上と、ガス・フリー・オペレーションの作業効率の向上とを両立できる。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

上記実施形態では、タンク１が貯留する低引火点燃料の一例としてＬＮＧを挙げて説明したが、ＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｇａｓ：液化石油ガス）などの他の液化ガス、液体水素、エタノール燃料などを含む他の低引火点燃料も適用可能である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ タンク
２ タンク本体
３ 導入路
４ 導出路
５ ポンプ
６ 仕切り板（内壁部）
７ 導通部
８ 周壁（内壁部）
９Ａ 排出路
９Ｂ 蓋部
１０ 網目状部材（内壁部）

Claims (8)

1. 船舶に搭載されるタンクであって、
   低引火点燃料を貯留するタンク本体と、
   前記低引火点燃料を前記タンク本体に導入する導入路と、
   前記タンク本体に貯留されている前記低引火点燃料を吸引するポンプと、
   前記ポンプにより吸引された前記低引火点燃料を前記タンク本体から外部に導出する導出路と、
   前記タンク本体の底面を、前記導入路からの前記低引火点燃料の落下位置を含む領域と、前記ポンプによる前記低引火点燃料の吸引位置を含む領域とに区分する内壁部と、
   を備え、
   前記ポンプが前記タンク本体の内部に配置され、前記導出路の前記底面側に設けられる、
   タンク。
2. 前記内壁部は、
   前記底面のうち前記落下位置の近傍に設けられ、その両端がそれぞれ前記タンク本体の側壁と接続する仕切り板によって形成される、
   請求項１に記載のタンク。
3. 前記仕切り板は、主面の少なくとも一部に前記低引火点燃料を通過可能であり、かつ、前記低引火点燃料に含まれる不純物の導通を抑制可能な導通部を有する、
   請求項２に記載のタンク。
4. 前記導入路の先端部は、前記仕切り板に向かない方向に開口される、
   請求項２または３に記載のタンク。
5. 前記内壁部は、
   前記底面のうち前記吸引位置の周囲を包囲する周壁によって形成される、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のタンク。
6. 前記周壁は、前記低引火点燃料を通過可能であり、かつ、前記低引火点燃料に含まれる不純物の導通を抑制可能な網目状部材である、
   請求項５に記載のタンク。
7. 前記底面のうち前記落下位置を含む領域に設けられ、前記低引火点燃料に含まれる不純物を前記タンク本体から外部へ排出可能な排出路と、
   前記排出路を開閉可能に封止する蓋部と、
   を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のタンク。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のタンクを搭載する船舶。
   

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