JP6859475B1 - 船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】ベントポストからのアンモニアの拡散性を高める。【解決手段】船舶は、一対の舷側を有する船体と、船体に設けられ、アンモニアを貯留可能なタンクと、前記タンクに連通するアンモニアの流通経路にベント管を介して接続され、上下方向に延びる筒状で、下部から導入されたアンモニアを上部から大気中に排出するベントポスト本体と、ベントポスト本体を上下方向にわたって加熱する加熱部と、を備える。【選択図】図５

Description

本開示は、船舶に関する。

船舶推進用の燃料や、貨物として可燃性ガスを搭載する船舶には、可燃性ガスを船外の大気中に排出するためのベントポストが設けられている。例えば、特許文献１には、可燃性ガス（ガス燃料）により駆動されるガスエンジンの配管内等に残る可燃性ガスを、窒素ガス等でパージし、ベントポストを介して大気開放する構成が開示されている。

特開２０１３−１１３３２号公報

ところで、可燃性ガスとしてアンモニアを搭載する場合、アンモニアは、メタンガス、ブタンガス等の他の可燃性ガスに比較すると、空気中の水分と反応しやすい。アンモニアガスが空気中の水分と反応すると、霧状（液滴状）のアンモニア水となり、比重が大気よりも大きくなる。このため、霧状のアンモニア水は、ベントポストから大気中に放出しても、十分に拡散しない場合がある。また、液滴状のアンモニア水を含む状態でアンモニアガスをベントポストから放出する際に、液滴状のアンモニア水が気化すると、その気化熱により、アンモニアガスの温度が低下する。また、ベントポスト自体が、外気や、風雨等によって、アンモニアガスよりも低温となると、ベントポスト内を通過する際にアンモニアガスが冷やされることもある。このようなアンモニアガスの温度低下により、アンモニアガスの密度が周囲の大気の密度と同程度か大きくなると、アンモニアガスが滞留し、拡散しにくくなる。

また、ベントポストは、タンクや配管系統内の可燃性ガスの内圧が過度に高くなった場合に、安全弁を開いて可燃性ガスを放出するときのガス流量に基づいて設計されている。これに対し、特許文献１に開示されたように、配管内などに残る可燃性ガスを窒素ガス等でパージするときにベントポストから放出されるガス流量は、安全弁を開いたときのガス流量に比較すると大幅に低い。このため、パージ時におけるベントポスト内における可燃性ガスの流速が低い。その結果、アンモニアは、ベントポストから、より一層拡散しにくくなる。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、ベントポストからのアンモニアの拡散性を高めることができる船舶を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る船舶は、船体と、タンクと、ベントポスト本体と、加熱部と、を備える。前記タンクは、前記船体に設けられている。前記タンクは、アンモニアを貯留可能である。前記ベントポスト本体は、前記タンクに連通するアンモニアの流通経路にベント管を介して接続されている。前記ベントポスト本体は、上下方向に延びる筒状である。前記ベントポスト本体は、下部から導入された前記アンモニアを上部から大気中に排出する。前記加熱部は、前記ベントポスト本体を上下方向にわたって加熱する。

本開示の船舶によれば、ベントポストからのアンモニアの拡散性を高めることができる。

本開示の実施形態に係る船舶の側面図である。 本開示の実施形態に係る船舶に設けられたタンク、内燃機関、及びベントポストの間の系統を示す図である。 本開示の実施形態の船舶において、通常時におけるアンモニアの流れを示す図である。 本開示の実施形態の船舶において、パージを行う場合のガスの流れを示す図である。 本開示の実施形態に係るベントポストの構成を示す断面図である。

以下、本開示の実施形態に係る船舶について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、この実施形態の船舶１は、船体２と、上部構造４と、タンク１０と、ベントポスト３０と、を備えている。船舶１の船種は、特定のものに限られない。船舶１の船種は、例えば液化ガス運搬船、フェリー、ＲＯＲＯ船、自動車運搬船、客船等を例示できる。

船体２は、その外殻をなす、一対の舷側５Ａ，５Ｂと、船底６と、を有している。舷側５Ａ，５Ｂは、左右舷側をそれぞれ形成する一対の舷側外板を備える。船底６は、これら舷側５Ａ，５Ｂを接続する船底外板を備える。これら一対の舷側５Ａ，５Ｂ及び船底６により、船体２の外殻は、船首尾方向ＦＡに直交する断面において、Ｕ字状を成している。

船体２は、更に、最も上層に配置される全通甲板である上甲板７を備えている。この実施形態で例示する上甲板７は、外部に露出する曝露甲板でもある。上部構造４は、上甲板７上に形成されている。上部構造４内には、居住区等が設けられている。例えば、上部構造４よりも船首尾方向ＦＡの船首３ａ側で且つ上甲板７よりも下方の船体２内には、貨物を搭載するカーゴスペース（図示無し）が設けられている。

また、船体２内には、アンモニアによって作動する機器として内燃機関８が設けられている。内燃機関８は、船舶１を推進させるための主機、船内に電気を供給する発電機等として用いられる。この実施形態において、内燃機関８は、タンク１０に貯留されたアンモニアを燃料として作動する。

タンク１０は、液化アンモニアを貯留する。この実施形態のタンク１０は、上部構造４よりも船首尾方向ＦＡの船尾３ｂ側の上甲板７上に配置されている場合を例示している。

タンク１０と内燃機関８とは、配管系統２０を介して接続されている。
図２に示すように、配管系統２０は、タンク１０に連通するアンモニアの流通経路Ｒを形成する。この配管系統２０は、供給管２１と、リターン管２２と、開閉弁２３、２４と、をそれぞれ備えている。配管系統２０には、不活性ガス供給装置５０と、ベントポスト３０と、が接続されている。

供給管２１、リターン管２２は、それぞれ、タンク１０と内燃機関８とを接続する。供給管２１は、内燃機関８にタンク１０からアンモニアを供給する。リターン管２２は、内燃機関８で燃料として用いられずに残った余剰のアンモニアをタンク１０に戻す。開閉弁２３、２４は、供給管２１、リターン管２２に設けられている。開閉弁２３、２４は、内燃機関８の作動時に常時開放状態とされる。また、開閉弁２３、２４は、内燃機関８の停止時等に閉塞状態とされる。これら開閉弁２３、２４が閉塞されることで、供給管２１、リターン管２２の内部に形成された流路がそれぞれ遮断される。

不活性ガス供給装置５０は、不活性ガス供給部５１と、不活性ガス供給管５２と、不活性ガス供給弁５３と、を備えている。

不活性ガス供給部５１は、窒素等の不活性ガス（例えば、イナートガス等）を不活性ガス供給管５２へ供給可能とされている。不活性ガス供給管５２は、不活性ガス供給部５１と、配管系統２０とを接続する。不活性ガス供給管５２は、配管系統２０のパージ対象領域２０ｐに接続されている。パージ対象領域２０ｐとは、配管系統２０において、供給管２１の開閉弁２３とリターン管２２の開閉弁２４との間で、内燃機関８を含む側である。

不活性ガス供給弁５３は、不活性ガス供給管５２に設けられている。図３に示すように、不活性ガス供給弁５３は、通常時は閉塞状態とされ、不活性ガス供給部５１から配管系統２０のパージ対象領域２０ｐへの不活性ガスの供給を遮断する。この状態で、開閉弁２３、２４は開状態とされ、タンク１０から供給管２１を通して内燃機関８にアンモニアが供給可能にされるとともに、余剰のアンモニアが内燃機関８からタンク１０に戻される。

図４に示すように、不活性ガス供給弁５３は、内燃機関８の緊急停止時、長期停止時等に閉塞状態から開放状態にされる。この状態で、開閉弁２３、２４は閉塞状態とされ、供給管２１、リターン管２２は遮断されている。つまり、タンク１０から内燃機関８へのアンモニアの供給が停止状態となる。この状態で、不活性ガス供給弁５３を開放状態にすると、不活性ガス供給部５１から配管系統２０のパージ対象領域２０ｐに不活性ガスが供給される。不活性ガス供給装置５０は、アンモニアの流通経路Ｒである配管系統２０のパージ対象領域２０ｐに不活性ガスを供給することで、パージ対象領域２０ｐ（流通経路Ｒ）内のアンモニアを不活性ガスに置き換える、いわゆるパージが行われる。

図５に示すように、ベントポスト３０は、船体２の上甲板７上に設けられている。ベントポスト３０は、ベントポスト本体３１と、加熱部３２と、保温層３３と、を備えている。

ベントポスト本体３１は、上甲板７上で、上下方向Ｄｖに延びている。ベントポスト本体３１は、上下方向Ｄｖに延びる筒状で、その上部に開口３１ａを有している。ベントポスト本体３１の下部には、ベント管３８が接続されている。
ベントポスト本体３１は、ベント管３８を介して、タンク１０のリリーフ配管（図示無し）に接続されている。リリーフ配管は、タンク１０に接続されている。リリーフ配管には、安全弁（図示無し）が設けられている。安全弁は、タンク１０内の圧力が基準以上に上昇した場合に開き、タンク１０内のアンモニアを、リリーフ配管、ベント管３８を経て、ベントポスト本体３１から外部に放出する。

図２〜図４に示すように、ベントポスト本体３１は、ベント管３８を介して、タンク１０に連通するアンモニアの流通経路Ｒとしての、パージ対象領域２０ｐに接続されている。

ベント管３８には、パージ開閉弁３９が設けられている。パージ開閉弁３９は、通常時は閉塞状態とされ、ベント管３８内の流路を遮断する。パージ開閉弁３９は、内燃機関８の緊急停止時、長期停止時等に閉塞状態から開放状態にされる。つまりパージ開閉弁３９は、不活性ガス供給弁５３と連動して開閉する。パージ開閉弁３９は、不活性ガス供給装置５０により不活性ガス供給部５１から配管系統２０のパージ対象領域２０ｐに不活性ガスが供給される場合に、開放状態とされる。図４に示すように、パージ開閉弁３９を開放状態にすると、ベント管３８を通して、配管系統２０のパージ対象領域２０ｐから、パージ対象領域２０ｐ内のアンモニアが、不活性ガスとともにベントポスト本体３１の下部に導入される。

図５に示すように、このようにしてベントポスト本体３１の下部には、ベント管３８を通して、配管系統２０のパージ対象領域２０ｐからアンモニアを含むガスＧが導入される。ベントポスト本体３１は、下部から導入されたアンモニアを含むガスＧを、上部の開口３１ａから大気中に放出する。

この実施形態のベントポスト３０は、ベントポスト本体３１内に雨水受け３５を備えている。雨水受け３５は、開口３１ａの下方に設けられ、開口３１ａからベントポスト本体３１内に入った雨水を受ける。この実施形態の雨水受け３５は、下方に向かって径寸法が窄まる漏斗状をなしている。雨水受け３５には、排水管３６が接続されている。排水管３６は、雨水受け３５で受けた雨水を、ベントポスト本体３１の外部に排出する。このように雨水をベントポスト本体３１の外部に排出することで、ベントポスト本体３１内でアンモニアが雨水と反応することを抑えている。

加熱部３２は、ベントポスト本体３１を上下方向Ｄｖにわたって加熱する。この実施形態における加熱部３２は、ベントポスト本体３１の外周面に取り付けられている。加熱部３２は、例えば、線状のヒータ３２ｈを用いることができる。この実施形態で例示するヒータ３２ｈは、ベントポスト本体３１の外周面に螺旋状に巻き付けられている。ヒータ３２ｈは、通電することで発熱する電熱線等の電熱ヒータや、蒸気等の加熱された流体を流通させることで発熱するヒータ管等を用いることができる。この実施形態で例示する加熱部３２は、ベントポスト本体３１の上下方向Ｄｖに取り付けられ、ベントポスト本体３１の上下方向Ｄｖを加熱する。

保温層３３は、ベントポスト本体３１及び加熱部３２を外側から覆うように配置されている。保温層３３は、例えば、ウレタン、グラスウール等の断熱材料によって形成することができる。

このようなベントポスト３０において、加熱部３２は、タンク１０にアンモニアを収納している状態では、常にベントポスト本体３１を加熱している状態にするのが好ましい。また、加熱部３２は、ベントポスト本体３１を、常に大気温度よりも高い状態に加熱するのが好ましい。さらに、加熱部３２は、ベントポスト本体３１内で結露が生じないような温度にベントポスト本体３１を加熱するのが好ましい。そのため、例えば、ベントポスト本体３１を検出する温度センサ、大気温度を検出する温度センサ等の検出値に基づいて、結露が生じないように加熱部３２によるベントポスト本体３１の加熱を制御するようにしてもよい。

上記実施形態の船舶１は、加熱部３２でベントポスト本体３１を加熱することによって、ベントポスト本体３１が、外気や風雨等によって冷やされることが抑えられる。これにより、ベントポスト本体３１内で大気中の水分が結露することが抑えられる。したがって、ベントポスト本体３１を通して大気中に排出されるアンモニアが、ベントポスト本体３１内で水分と反応することが抑えられる。また、ベントポスト本体３１を通して大気中に排出されるアンモニアが、ベントポスト本体３１内で温度低下することが抑えられる。したがって、アンモニアの温度低下によるアンモニアの密度上昇が抑えられる。また、加熱されたベントポスト本体３１内をアンモニアが通過する際に、アンモニアが加熱されて昇温膨張することで、ベントポスト本体３１からのアンモニアの放出流速が上昇する。これにより、アンモニアの拡散性が高まり、ベントポスト本体３１の出口近傍での大気中の水分との反応によるアンモニア水（液滴）の発生による滞留を抑えることもできる。その結果、ベントポスト３０からのアンモニアの拡散性を高めることが可能となる。したがって、安全弁を有したリリーフ配管（図示無し）を通してタンク１０内のアンモニアを緊急的に放出するときのガス流量に基づいて設けられたベントポスト本体３１であっても、パージ時の小流量でのアンモニア放出を円滑に行うことができる。

上記実施形態では、保温層３３により、加熱部３２によって加熱されるベントポスト本体３１の温度低下を抑えることができる。これにより、ベントポスト３０からのアンモニアの拡散性を高める効果を、より効率良く実現することができる。また、加熱部３２における消費エネルギーを低減することも可能となる。

上記実施形態では、加熱部３２は、ベントポスト本体３１の外周面に設けられている。これにより、ベントポスト本体３１に対し、加熱部３２を容易に設置することができる。また、既存のベントポスト本体３１に対しても、加熱部３２（及び保温層３３）を容易に追設して、ベントポスト３０からのアンモニアの拡散性を高めることが可能となる。

上記実施形態では、不活性ガス供給装置５０から不活性ガスをアンモニアの流通経路Ｒであるパージ対象領域２０ｐに供給することで、パージ対象領域２０ｐ（流通経路Ｒ）内のアンモニアを不活性ガスに置き換える、いわゆるパージを行うことができる。このように、加熱部３２でベントポスト本体３１を加熱することによって、パージを行う際に不活性ガスとともにベントポスト本体３１内に導かれるアンモニアの、ベントポスト本体３１からの拡散性を高めることができる。

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施形態では、加熱部３２として線状のヒータ３２ｈを螺旋状に設けるようにしたが、これに限られない。例えば、直線状のヒータ３２ｈをベントポスト本体３１の筒状の中心軸周りに間隔をあけて複数設けるようにしたり、上下方向Ｄｖに間隔をあけてリング状のヒータ３２ｈを複数設けたりしてもよい。また、加熱部３２は、線状のヒータ３２ｈを用いるものに限られない。例えば、加熱部３２として、例えばパネル状のヒータ等を用いることもできる。

また、ベントポスト本体３１内に、不活性ガス供給装置５０によるパージ対象領域２０ｐのアンモニアを導入するようにしたが、ベントポスト本体３１には、タンク１０に連通するアンモニアの流通経路Ｒであれば、適宜の他の部位の配管からアンモニアを導入することができる。

また、上記実施形態では、タンク１０から供給されるアンモニアによって作動する機器として、内燃機関８を示したが、内燃機関８の用途については何ら限定するものではない。また、機器は、内燃機関８に限らず、アンモニアによって駆動されるのであれば、ボイラーなどであってもよい。

また、上記実施形態では、タンク１０を、上部構造４よりも船尾３ｂ側の上甲板７上に配置するようにしたが、これに限られない。例えば、上部構造４に対して船首３ａ側の上甲板７上に、タンク１０を設けるようにしてもようにしてもよい。さらには、上甲板７上に限らず、上甲板７の下側の船体２内に、タンク１０を設けるようにしてもよい。

加えて、ベントポスト本体３１で放出するアンモニアは、船舶１を推進させるための燃料を貯留するタンク１０に限らず、船舶１で運搬する貨物用のタンクに貯留されたものであってもよい。

＜付記＞
実施形態に記載の船舶１は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る船舶１は、一対の舷側５Ａ、５Ｂを有する船体２と、前記船体２に設けられ、アンモニアを貯留可能なタンク１０と、前記タンク１０に連通するアンモニアの流通経路Ｒにベント管３８を介して接続され、上下方向Ｄｖに延びるとともに、下部から導入された前記アンモニアを上部から大気中に排出するベントポスト本体３１と、前記ベントポスト本体３１を上下方向Ｄｖにわたって加熱する加熱部３２と、を備える。
加熱部３２の例としては、電気式のヒータや、加熱媒体を流通させるヒータが挙げられる。

この船舶１は、加熱部３２でベントポスト本体３１を加熱することによって、ベントポスト本体３１が、外気や風雨等によって冷やされることが抑えられる。これにより、ベントポスト本体３１内で大気中の水分が結露することが抑えられる。したがって、ベントポスト本体３１を通して大気中に排出されるアンモニアが、ベントポスト本体３１内で水分と反応することが抑えられる。また、ベントポスト本体３１を通して大気中に排出されるアンモニアが、ベントポスト本体３１内で温度低下することが抑えられる。したがって、アンモニアの温度低下によるアンモニアの密度上昇が抑えられる。加熱されたベントポスト本体３１内をアンモニアが通過する際に、アンモニアが昇温膨張することで、ベントポスト本体３１からのアンモニアの放出流速が上昇する。これにより、アンモニアの拡散性が高まり、ベントポスト本体３１の出口近傍での大気中の水分との反応によるアンモニア水（液滴）の発生による滞留を抑えることもできる。その結果、ベントポスト３０からのアンモニアの拡散性を高めることが可能となる。

（２）第２の態様に係る船舶１は、（１）の船舶１であって、前記ベントポスト本体３１及び前記加熱部３２を覆うように設けられた保温層３３、をさらに備える。
保温層３３としては、ウレタン、グラスウール等の断熱材料によって形成されたものが挙げられる。

このような構成によれば、保温層３３で、加熱部３２によって加熱されるベントポスト本体３１の温度低下を抑えることができる。これにより、ベントポスト３０からのアンモニアの拡散性を高める効果を、より効率良く実現することができる。また、加熱部３２における消費エネルギーを低減することも可能となる。

（３）第３の態様に係る船舶１は、（１）又は（２）の船舶１であって、前記加熱部３２は、前記ベントポスト本体３１の外周面に設けられている。

これにより、ベントポスト本体３１に対し、加熱部３２を容易に設置することができる。また、既存のベントポスト本体３１に対しても、加熱部３２を容易に追設して、ベントポスト３０からのアンモニアの拡散性を高めることが可能となる。

（４）第４の態様に係る船舶１は、（１）から（３）の何れか一つの船舶１であって、前記タンク１０に連通するアンモニアの流通経路Ｒに、不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置５０をさらに備え、前記ベント管３８は、供給された前記不活性ガスを前記アンモニアとともに前記ベントポスト本体３１内に導く。

このような構成によれば、不活性ガス供給装置５０から不活性ガスをアンモニアの流通経路Ｒに供給することで、流通経路Ｒ内のアンモニアを不活性ガスに置き換える、いわゆるパージを行うことができる。このように、パージを行う場合に、加熱部３２でベントポスト本体３１を加熱することによって、不活性ガスとともにベントポスト本体３１内に導かれるアンモニアの、ベントポスト本体３１からの拡散性を高めることができる。

１…船舶
２…船体
３ａ…船首
３ｂ…船尾
４…上部構造
５Ａ、５Ｂ…舷側
６…船底
７…上甲板
８…内燃機関
１０…タンク
２０…配管系統
２０ｐ…パージ対象領域
２１…供給管
２２…リターン管
２３、２４…開閉弁
３０…ベントポスト
３１…ベントポスト本体
３１ａ…開口
３２…加熱部
３２ｈ…ヒータ
３３…保温層
３５…雨水受け
３６…排水管
３８…ベント管
３９…パージ開閉弁
５０…不活性ガス供給装置
５１…不活性ガス供給部
５２…不活性ガス供給管
５３…不活性ガス供給弁
Ｄｖ…上下方向
ＦＡ…船首尾方向
Ｇ…ガス
Ｒ…流通経路

Claims (4)

1. 船体と、
   前記船体に設けられ、アンモニアを貯留可能なタンクと、
   前記タンクに連通するアンモニアの流通経路にベント管を介して接続され、上下方向に延びる筒状で、下部から導入された前記アンモニアを上部から大気中に排出するベントポスト本体と、
   前記ベントポスト本体を上下方向にわたって加熱する加熱部と、
   を備える船舶。
2. 前記ベントポスト本体及び前記加熱部を覆うように設けられた保温層、をさらに備える
   請求項１に記載の船舶。
3. 前記加熱部は、前記ベントポスト本体の外周面に設けられている
   請求項１又は２に記載の船舶。
4. 前記タンクに連通するアンモニアの流通経路に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置をさらに備え、
   前記ベント管は、供給された前記不活性ガスを前記アンモニアとともに前記ベントポスト本体内に導く
   請求項１から３の何れか一項に記載の船舶。

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