JP6877248B2 - ガス放出システム - Google Patents

Description

本発明は、液化天然ガスや液体水素などの液化ガスを貯留するタンク内で気化した蒸発ガスを大気に放出させるガス放出システムに関する。

陸上タンクや液化ガス運搬船に搭載したカーゴタンクなど、液化ガスを貯留するタンクでは、外部からの入熱によってタンク内で液化ガスが気化して蒸発ガス（ボイルオフガス）が発生する。蒸発ガスがタンク上部に溜まっていくと、タンク内部の圧力が上昇することになるため、適宜にタンクから蒸発ガスを排出する必要がある。

特許文献１には、液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯留したタンクから蒸発ガスを排出させるシステムとして、ベントライザーなど、タンクから導かれた蒸発ガスを大気に放出する放出管を備えたものが開示されている。

特表２０１６−５０８９１６号公報

上述したような放出管を備えたシステムでは、タンクから放出管へと蒸発ガスを導くラインに、手動操作により開閉可能な手動弁が設けられる場合がある。放出管の設置位置や高さによっては、放出管の周りの風況により、放出管から放出されたガスが例えば非防爆エリア等へと流れる可能性がある。このため、上述の手動弁は、オペレータにより、風速や風向に基づいたガス拡散のシミュレーション結果を参考に開くかどうか判断され、操作される。ところが、経験の少ないオペレータが手動弁を操作する場合、シミュレーション結果からの判断を誤って手動弁を開いてしまう可能性がある。

そこで、本発明は、放出管から蒸発ガスを放出するための手動弁が誤って開かれるのを防止することができるガス放出システム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、本発明に係るガス放出システムは、液化ガスを貯留するタンクと、前記液化ガスが気化した蒸発ガスを放出する放出管と、前記タンクから前記放出管に前記蒸発ガスを導く放出ラインと、前記放出ラインに設けられた開閉弁と、前記開閉弁を開閉するためのオペレータの操作を受け付ける操作部と、風速及び風向を計測する風速風向計と、前記風速風向計が計測する風速及び風向に基づいて、前記放出管からのガスの放出を許可するか否かを判定するとともに、前記放出管からのガスの放出を許可すると判定した場合には、前記操作部に対する操作に応じて前記開閉弁を開閉し、前記放出管からのガスの放出を許可しないと判定した場合には、前記操作部が操作されても前記開閉弁が閉じた状態を維持する制御装置と、を備える。

上記の構成によれば、制御装置が、風速風向計が計測する風速及び風向に基づいて、放出管からのガスの放出を許可しないと判定した場合には、操作部が誤って操作されても開閉弁が閉じた状態を維持する。このため、放出管から蒸発ガスを放出するための開閉弁が誤って開かれるのを防止することができる。

上記のガス放出システムにおいて、前記制御装置は、前記風速風向計が計測する風速及び風向と、当該風速及び風向の条件下での前記放出管からのガスの放出を許可するか否かの対応関係を示す対応情報を記憶し、前記対応情報を参照して、前記放出管からのガスの放出を許可するか否かを判定してもよい。この構成によれば、制御装置が、当該対応情報を参照して放出管からのガスの放出を許可するか否かの判定を行うため、計測した風速及び風向に基づいて放出管からのガスの拡散挙動をリアルタイムでシミュレーションする場合に比べて、短時間で判定することができる。

上記のガス放出システムにおいて、前記放出ラインは、第１放出ラインであり、前記開閉弁は、第１開閉弁であり、上記の液化ガス運搬は、前記タンクから、前記第１放出ラインにおける前記第１開閉弁と前記放出管の間に前記蒸発ガスを導く第２放出ラインと、前記第２放出ラインに設けられた第２開閉弁と、前記タンク内の圧力を計測する圧力計と、を更に備え、前記制御装置は、前記圧力計により計測された圧力が設定圧を超えた場合、前記第２開閉弁を開いてもよい。この構成によれば、第１開閉弁が閉じた状態を維持されている場合でも、タンクの内部圧力が許容範囲内に保たれるのを確実にすることができる。

本発明によれば、放出管から蒸発ガスを放出するための手動弁が誤って開かれるのを防止することができるガス放出システムを提供することができる。

（Ａ）は、本発明の一実施形態に係るガス放出システムを備えた液化ガス運搬船の概略側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す液化ガス運搬船の概略平面図である。 図１に示す液化ガス運搬船が備えるガス放出システムの概略構成図である。 図２に示す制御装置に記憶された対応情報の一例である判定マップである。

以下、本発明の一実施形態に係るガス放出システムを図面に基づいて説明する。

図１（Ａ）は、一実施形態に係るガス放出システムを備えた液化ガス運搬船１の概略側面図であり、図１（Ｂ）は、液化ガス運搬船１の概略平面図である。液化ガス運搬船１は、液体水素を運搬する液体水素運搬船である。液化ガス運搬船１の船体２には、図１に破線で示すように、水素ガスを液化した液体水素を貯留するタンク３が設けられている。但し、本実施形態に係る液化ガス運搬船１は、液体水素を運搬するものに限定されず、例えばＬＮＧを運搬するＬＮＧ運搬船であってもよい。

タンク３の上部は、船体２の上甲板２ａより上方に突出しており、上甲板２ａに設けられたタンクカバー２ｂに覆われている。図面では、船体２に設けられたタンク３を１つだけ示すが、船体２には複数個のタンク３が例えば船長方向に並ぶように設けられていてもよい。図１に示すように、上甲板２ａの船長方向後部には、航海中に操船を行うための船橋４が設けられている。

また、上甲板２ａの船長方向中央部には、上甲板２ａから上方へと延びる放出管５が設けられている。放出管５は、タンク３内で液体水素が気化した蒸発ガスを大気に放出する。放出管５の上端部には、大気に開口した放出口６が設けられている。タンク３から放出管５の下端部に導かれた蒸発ガスは、放出管５内を上昇し、放出口６から放出される。

図２は、液化ガス運搬船１が備えるガス放出システム１０の概略構成図である。ガス放出システム１０は、タンク３内で発生した蒸発ガスによってタンク３内の圧力が上昇した場合に、放出管５を通じてタンク３内の余分な蒸発ガスを大気に放出するシステムである。

ガス放出システム１０は、上述したタンク３及び放出管５を備える他、タンク３から放出管５に蒸発ガスを導く第１放出ライン１１と、第１放出ライン１１に設けられた第１開閉弁１２と、第１開閉弁１２を開閉するためのオペレータの操作を受け付ける操作部１３と、第１開閉弁１２を制御する制御装置１４を備える。

第１放出ライン１１は、その一端がタンク３の上部に接続され、その他端が放出管５の下端部に接続される。第１開閉弁１２は、オペレータによる操作部１３に対する操作に応じて第１放出ライン１１を開閉する手動弁である。但し、後述するように、第１開閉弁１２は、所定の条件下では操作部１３が操作されても閉じた状態を維持する。

操作部１３は、オペレータの操作を受け付けるいかなる態様であってもよく、例えばスイッチ、ボタン、レバー、あるいはタッチパネルであってもよい。操作部１３は、例えば図１に示す船橋４内に設けられる。

タンク３には、タンク３内の圧力Ｐを計測する圧力計１５が設けられている。オペレータは、圧力計１５により計測された圧力Ｐが例えば予め設定した圧力（以下、第１設定圧）Ｐｓ１を超えたことを確認して、第１開閉弁１２を開くよう操作部１３を操作する。例えば操作部１３の近傍に、オペレータに対して、圧力計１５により計測された圧力Ｐを表示したり、当該圧力Ｐが第１設定圧Ｐｓ１を超えたことを警告したりする報知手段が設けられていてもよい。操作部１３がオペレータに操作されることによって生成された操作信号は、制御装置１４に送られる。

制御装置１４は、操作部１３から送られた操作信号に基づいて、第１開閉弁１２を開閉するための制御信号を生成し、第１開閉弁１２を制御する。

制御装置１４は、例えばコンピュータであって、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有している（いずれも図示せず）。記憶部には、演算処理部が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。演算処理部は、外部装置とのデータ送受信を行う。また、演算処理部は、各種計器からの検出信号の入力や各制御対象への制御信号の出力を行う。制御装置１４では、記憶部に記憶されたプログラム等のソフトウェアを演算処理部が読み出して実行することによりガス放出システム１０の動作を制御するための処理が行われる。なお、制御装置１４は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。

制御装置１４が第１開閉弁１２を開くと、タンク３内の蒸発ガスが第１放出ライン１１を通じて放出管５に導かれ、放出口６から蒸発ガスが大気に放出される。その結果、タンク３内の圧力は下がる。圧力計１５により計測された圧力Ｐが第１設定圧Ｐｓ１又はそれより低い所定の圧力を下回ると、オペレータは第１開閉弁１２を閉じるよう操作部１３を操作する。

また、ガス放出システム１０は、液化ガス運搬船１が受ける風の風速及び風向を計測する風速風向計１６を備える。風速風向計１６は、例えば放出管５の上端部近傍に設けられる。

本実施形態では、制御装置１４は、風速風向計１６により計測された風速及び風向に応じて、第１開閉弁１２を制御する制御モードが切り替わる。具体的には、制御装置１４の制御モードは、操作部１３に対する操作に応じて第１開閉弁１２を開閉するモードと、操作部１３が操作されても第１開閉弁１２が閉じた状態を維持するモードとの間で切り替わる。以下、風速及び風向に応じた制御装置１４の制御モードの切替について、具体的に説明する。

まず制御装置１４は、風速風向計１６が計測する風速及び風向に基づいて、放出管５からのガスの放出を許可するか否かを判定する。本実施形態では、制御装置１４は、その記憶部に、風速風向計１６が計測する風速及び風向と、当該風速及び風向の条件下で放出管５からのガスの放出を許可するか否かの対応関係を示すデータベース等の対応情報を記憶している。

図３に、制御装置１４の記憶部に記憶された対応情報の一例である判定マップを示す。この判定マップにおいて、原点Ｏでの風速は０m/sであり、原点Ｏから距離が遠い点ほど風速が強いことを示す。また、判定マップにおいて、図３の紙面上向きを、液化ガス運搬船１の進行方向としている。原点Ｏに対する判定マップ上の任意の点の方向は、液化ガス運搬船１がその進行方向に対してどの方向から吹く風を受けるかを示す。例えば、判定マップの縦軸上における原点Ｏより上側の点は、液化ガス運搬船１がその進行方向から吹く風を受けることを示す。

この判定マップには、第１開閉弁１２を開くことを許可するＯＫ領域Ｒ１と、第１開閉弁１２を開くことを許可しないＮＧ領域Ｒ２が設けられる。この判定マップにより、制御装置１４は、風速風向計１６が計測する風速及び風向の条件下で、第１開閉弁１２を開くことを許可するか否かを判定する。

即ち、風速風向計１６が計測する風速及び風向に対応した判定マップ上の点が、ＯＫ領域Ｒ１にある場合には、制御装置１４は、操作部１３に対する操作に応じて第１開閉弁１２を開閉する制御モードとなる。また、風速風向計１６が計測する風速及び風向に対応した判定マップ上の点が、ＮＧ領域Ｒ２にある場合には、制御装置１４は、操作部１３が操作されても第１開閉弁１２が閉じた状態を維持する制御モードとなる。

図３に示す判定マップは、次のようにして得られる。まず、予め任意の風速及び風向の条件下で、放出管５から放出されたガスの拡散挙動についてシミュレーションを行う。そして、そのシミュレーション結果から、例えばガスの拡散挙動について専門の知識を有する者などが、設定した風速及び風向条件下でのガスの放出を許可するか否かを判断する。こうして、多数の風速及び風向の条件下でシミュレーションを行うことによって、放出管５からのガス放出を許可するＯＫ領域Ｒ１と放出管５からのガス放出を許可しないＮＧ領域Ｒ２とが設定された判定マップが得られる。

図３に示す判定マップの取得方法は、上述の方法に限らず、例えばシミュレーション結果から、船上の船橋４におけるガス濃度予測値を算出してもよい。そして、このガス濃度予測値が閾値以下である領域を、放出管５からのガス放出を許可するＯＫ領域Ｒ１とし、ガス濃度予測値が閾値を超える領域を、放出管５からのガス放出を許可しないＮＧ領域Ｒ２としてもよい。

制御装置１４は、上述の対応情報（本実施形態ではそれに基づく判定マップ）を参照して、放出管５からのガスの放出を許可するか否かを判定する。そして、制御装置１４は、放出管５からのガスの放出を許可すると判定した場合には、操作部１３に対する操作に応じて第１開閉弁１２を開閉する。また、制御装置１４は、放出管５からのガスの放出を許可しないと判定した場合には、操作部１３が操作されても第１開閉弁１２が閉じた状態を維持する。

更に、ガス放出システム１０は、タンク３から、第１放出ライン１１における第１開閉弁１２と放出管５の間に蒸発ガスを導く第２放出ライン２１と、第２放出ライン２１に設けられた第２開閉弁２２を備える。第２放出ライン２１は、オペレータにより操作部１３が操作されなかった結果、第１設定圧Ｐｓ１より高い第２設定圧Ｐｓ２を超えるような緊急の場合に、タンク３から蒸発ガスを逃すためのラインである。

第２放出ライン２１は、その一端がタンク３の上部に接続され、その他端が第１放出ラインにおける第１開閉弁１２と放出管５の間に接続される。第２開閉弁２２は、圧力計１５により計測された圧力Ｐが第２設定圧Ｐｓ２を超えた場合に、制御装置１４により自動的に開かれる安全弁である。

圧力計１５により計測された圧力値は、制御装置１４に送られる。圧力計１５により計測された圧力Ｐが第２設定圧Ｐｓ２より低い場合、第２開閉弁２２は閉じた状態にある。圧力計１５により計測された圧力Ｐが第２設定圧Ｐｓ２を超えると、制御装置１４は、第２開閉弁２２を開く。これにより、タンク３内の蒸発ガスが第２放出ライン２１及び第１放出ライン１１を通じて放出管５に導かれ、放出口６から蒸発ガスが大気に放出される。その結果、タンク３内の圧力は下がる。圧力計１５により計測された圧力Ｐが第２設定圧Ｐｓ２又はそれより低い所定の圧力を下回ると、制御装置１４は第２開閉弁２２を閉じる。

以上説明したように、本実施形態のガス放出システム１０では、制御装置１４が、風速風向計１６が計測する風速及び風向に基づいて、放出管５からのガスの放出を許可しないと判定した場合には、操作部１３が誤って操作されても第１開閉弁１２が閉じた状態を維持する。このため、手動弁である第１開閉弁１２が誤って開かれるのを防止することができる。

また、本実施形態では、制御装置１４が、圧力計１５により計測された圧力Ｐが第２設定圧Ｐｓ２を超えた場合、第２開閉弁２２を開く。このため、第１開閉弁１２が閉じた状態を維持されている場合でも、タンク３の内部圧力が許容範囲内に保たれるのを確実にすることができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、タンク３、船橋４、及び放出管５の船上における配置や形状は、図１に示したものに限定されない。例えば放出管５は、船尾に設けられてもよいし、放出管５は複数の放出口６を有してもよい。

また、上記実施形態では、制御装置１４が、対応情報を参照して、放出管５からのガスの放出を許可するか否かを判定したが、制御装置１４の判定方法はこれに限定されない。例えば、制御装置１４は、風速風向計１６が計測した風速及び風向に基づいて放出管５からのガスの拡散挙動をリアルタイムでシミュレーションしてもよい。そして、制御装置１４は、このシミュレーション結果が予め設定した基準を満たすか否かを判定することにより、ガスの放出を許可するか否かを判定してもよい。但し、この場合に比べて、上記実施形態のように対応情報を参照する方が、放出管５からガスの放出を許可するか否かの判定を短時間で行うことができ、有用である。

また、第２放出ライン２１の一端が、第１放出ライン１１における第１開閉弁１２と放出管５の間に接続されたが、放出管５の下端部に第１放出ライン１１を介さずに直接接続されてもよい。

また、本発明に係るガス供給システムは、液化ガス運搬船に適用したものに限定されず、陸上設備にも適用可能である。即ち、ガス供給システムが備えるタンク及び放出管は、陸上に設置されていてもよい。

１ ：液化ガス運搬船
３ ：タンク
５ ：放出管
１０ ：ガス放出システム
１１ ：第１放出ライン
１２ ：第１開閉弁
１３ ：操作部
１４ ：制御装置
１５ ：圧力計
１６ ：風速風向計
２１ ：第２放出ライン
２２ ：第２開閉弁
Ｐ ：圧力
Ｐｓ２ ：第２設定圧（設定圧）

Claims (3)

1. 液化ガスを貯留するタンクと、
   前記液化ガスが気化した蒸発ガスを放出する放出管と、
   前記タンクから前記放出管に前記蒸発ガスを導く放出ラインと、
   前記放出ラインに設けられた開閉弁と、
   前記開閉弁を開閉するためのオペレータの操作を受け付ける操作部と、
   風速及び風向を計測する風速風向計と、
   前記風速風向計が計測する風速及び風向に基づいて、前記放出管からのガスの放出を許可するか否かを判定するとともに、前記放出管からのガスの放出を許可すると判定した場合には、前記操作部に対する操作に応じて前記開閉弁を開閉し、前記放出管からのガスの放出を許可しないと判定した場合には、前記操作部が操作されても前記開閉弁が閉じた状態を維持する制御装置と、を備える、ガス放出システム。
2. 前記制御装置は、前記風速風向計が計測する風速及び風向と、当該風速及び風向の条件下での前記放出管からのガスの放出を許可するか否かの対応関係を示す対応情報を記憶し、前記対応情報を参照して、前記放出管からのガスの放出を許可するか否かを判定する、請求項１に記載のガス放出システム。
3. 前記放出ラインは、第１放出ラインであり、前記開閉弁は、第１開閉弁であり、
   前記タンクから、前記第１放出ラインにおける前記第１開閉弁と前記放出管の間に前記蒸発ガスを導く第２放出ラインと、
   前記第２放出ラインに設けられた第２開閉弁と、
   前記タンク内の圧力を計測する圧力計と、を更に備え、
   前記制御装置は、前記圧力計により計測された圧力が設定圧を超えた場合、前記第２開閉弁を開く、請求項１又は２に記載のガス放出システム。

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