JP7055667B2 - 液化水素運搬船および船体保護方法 - Google Patents
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Description
本発明は、液化水素運搬船および船体保護方法に関する。
近年、液化水素を輸送する液化水素運搬船の開発が進められつつある。例えば、特許文献1には、液化水素も輸送可能な液化ガス運搬船が開示されている。
特許文献1に開示された液化ガス運搬船では、船体に搭載されたタンクの上方にタンクカバーが配置されている。タンクカバーは、船体と共にタンクを収容する保持空間を形成する。保持空間内には、窒素などの不活性ガスが供給される。
タンクは、液化ガスを貯留するタンク本体と、タンク本体を覆う断熱層を含む。特許文献1に開示された液化ガス運搬船では、断熱層が、タンク本体から離間しながらタンク本体を取り囲む外槽と、外槽とタンク本体との間の真空空間を含む。
特許文献1に開示された液化ガス運搬船において、タンクに貯留される液化ガスが液化水素の場合であって、タンクを収容する保持空間内に供給される不活性ガスが窒素である場合には、タンクの断熱層の性能が劣化したときに、タンクの断熱層の表面に液化窒素(約-196℃)が生成されることがある。
通常、船体は低温用ではない一般鋼材で構成されるので、タンクの断熱層の表面に生成された液化窒素が船体におけるタンクの下方に位置する部分に落下すると、船体に不具合が生じるおそれがある。
そこで、本発明は、液化窒素によって船体に不具合が生じることを防止できる液化水素運搬船および船体保護方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の一つの側面からの液化水素運搬船は、船体と、前記船体に搭載されるタンクであって、液化水素を貯留するタンク本体、および前記タンク本体を覆う断熱層、を含むタンクと、前記船体と共に、前記タンクを収容する保持空間を形成するタンクカバーと、前記保持空間内に窒素を供給する窒素供給装置と、前記保持空間内に海水を供給する海水供給装置と、前記断熱層の表面または前記断熱層の内部の温度の温度を計測する温度計と、前記温度計で計測される温度が設定値を下回ったときに、前記保持空間の底に海水層が形成されるように前記海水供給装置を制御する制御装置と、を備える、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、設定値を断熱層の性能が劣化したと想定される温度に設定しておけば、タンクの断熱層の性能が劣化して断熱層の表面に液化窒素が生成されたときには、既に保持空間の底に海水層が形成されている。このため、液化窒素が落下したとしても船体に直接接触することがない。すなわち、落下した液化窒素は、海水層と接触することによって昇温される。従って、液化窒素によって船体に不具合が生じることを防止できる。
また、本発明の別の側面からの液化水素運搬船は、船体と、前記船体に搭載されるタンクであって、液化水素を貯留するタンク本体、および前記タンク本体を覆う断熱層、を含むタンクと、前記船体と共に、前記タンクを収容する保持空間を形成するタンクカバーと、前記保持空間内に窒素を供給する窒素供給装置と、前記保持空間内に海水を供給する海水供給装置と、前記船体における前記タンクの下方に位置する部分の温度を計測する温度計と、前記温度計で計測される温度が設定値を下回ったときに、前記保持空間の底に海水層が形成されるように前記海水供給装置を制御する制御装置と、を備える、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、設定値を液化窒素が落下したと想定される温度に設定しておけば、液化窒素が落下し始めた直後に保持空間の底に海水層が形成される。このため、その後に落下する液化窒素は船体に直接接触することがない。従って、液化窒素によって船体に不具合が生じることを防止できる。
例えば、前記断熱層は、前記タンク本体から離間しながら前記タンク本体を取り囲む外槽と、前記外槽と前記タンク本体との間の真空空間を含んでもよい。
前記海水供給装置は、前記船体の甲板上に配索された消火用配管と、前記消火用配管から分岐する分岐管を含んでもよい。この構成によれば、保持空間内に海水を供給する海水供給装置を、船に必須の消火設備を利用して構成することができる。
また、本発明の船体の保護方法は、液化水素を貯留するタンク本体および前記タンク本体を覆う断熱層を含むタンクが搭載された船体であって、タンクカバーとの間に、前記タンクを収容するとともに窒素で満たされる保持空間が形成された船体を保護する方法であって、前記タンクの断熱層の表面の温度、前記断熱層の内部の温度、または前記船体における前記タンクの下方に位置する部分の温度が設定値を下回ったときに、前記保持空間内に海水を供給して前記保持空間の底に海水層を形成する、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、本発明の液化水素運搬船と同様の効果を得ることができる。
本発明によれば、液化窒素によって船体に不具合が生じることを防止できる。
図1に、本発明の第1実施形態に係る液化水素運搬船1Aを示す。この液化水素運搬船1Aは、船体2と、船体2に搭載された2つのタンク3を含む。タンク3は、船長方向に並んでいる。ただし、船体2に搭載されるタンク3の数は1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。
本実施形態では、タンク3は、水平方向(船長方向)に長い円筒状である。ただし、タンク3の形状は、球形状であってもよいし、立方体状または直方体状であってもよい。
図2および図3に示すように、各タンク3は、液化水素を貯留するタンク本体31と、タンク本体31を覆う断熱層32を含む。本実施形態では、断熱層32が、タンク本体31から離間しながらタンク本体31を取り囲む外槽33と、外槽33とタンク本体31との間の真空空間34を含む。ただし、断熱層32は、タンク本体31の表面に並べられる複数の断熱材(例えば、真空断熱パネル)で構成されてもよい。また、図示は省略するが、真空空間34内には、外槽33の内表面から離間しながらタンク本体31を包み込む真空断熱材が配置されている。
より詳しくは、タンク本体31は、一定の断面形状で船長方向に延びる胴部と、この胴部の両側の開口を塞ぐ半球状の閉塞部を含む。ただし、閉塞部は、胴部と垂直なフラットであってもよいし、皿状であってもよい。外槽33は、タンク本体31を拡大した形状を有する。
船体2には、上向きに開口する2つの貨物艙21が形成されている。貨物艙21は船長方向に並んでおり、貨物艙21同士は隔壁22によって仕切られている。そして、各貨物艙21の内部に、タンク3の下部が挿入されている。すなわち、貨物艙21の底面21aが、船体2におけるタンク3の下方に位置する部分である。
各貨物艙21の内部には、タンク3の軸方向に互いに離間する一対のサドル25が設けられている。サドル25は、タンク3の外槽33を支持する。また、タンク3のタンク本体31と外槽33との間には、サドル25と同じ位置でタンク本体31を支持する一対の支持部材35が設けられている。
船体2は、貨物艙21の前方に位置する船首甲板2aと、貨物艙21の両側に位置するサイド甲板2b,2cと、貨物艙21の後方に位置する船尾甲板2dを含む。また、船体2には、貨物艙21の後方にエンジンルーム23が形成されている。
各タンク3の上方には、タンクカバー4が配置されている。各タンクカバー4は、船体2の貨物艙21と共にタンク3を収容する保持空間5を形成する。
また、船体2には、各保持空間5内に窒素を供給する窒素供給装置6と、各保持空間5内に海水を供給する海水供給装置7が搭載されている。
窒素供給装置6は、窒素生成器61と、窒素生成器61から延びる母管62と、母管62から分岐して2つの保持空間5内まで延びる2つの分岐管63を含む。窒素生成器61は、例えば、エンジンルーム23内に配置され、空気中の窒素を選択的に透過させる分離膜を含む。窒素供給装置6は、保持空間5内に乗員が入るなどの特別な場合以外は、保持空間5内に窒素を供給し続ける。これにより、保持空間5が窒素で満たされる。
海水供給装置7は、本実施形態では消火設備を兼ねる。具体的に、海水供給装置7は、海水ポンプ71、消火用配管72および2つの分岐管73を含む。海水ポンプ71は、エンジンルーム23内に配置され、船体2の外部から海水を汲み上げる。消火用配管72は、海水ポンプ71からサイド甲板2bまで延びるとともに、サイド甲板2b上に配索されている。2つの分岐管73は、消火用配管72から分岐して2つの保持空間5内まで延びている。本実施形態では、各分岐管73が貨物艙21の底面21aの近傍まで延びている。各分岐管73には、開閉弁74が設けられている。
海水供給装置7は、制御装置8(図2参照)により制御される。制御装置8は、船体2のブリッジ20内に配置されてもよいし、エンジンルーム23内に配置されてもよい。また、制御装置8は、単一の機器であってもよいし、複数の機器に分割されてもよい。制御装置8は、例えば、ROMやRAMなどのメモリとCPUを有するコンピュータであり、ROMに記憶されたプログラムがCPUにより実行される。
制御装置8は、各タンク3に対して設けられた温度計9と電気的に接続されている。ただし、図面の簡略化のためにそれらの接続ラインは図示を省略する。本実施形態では、各温度計9は、対応するタンク3の断熱層32の表面(正確には、外槽33の外側面)の温度を計測する。ただし、各温度計9は、対応するタンク3の断熱層32の内部(例えば、外槽33の内側面または図略の真空断熱材)の温度を計測してもよい。
温度計9は、外槽33の最下点である、タンク3の軸方向にストレートな線上に設けられることが望ましい。本実施形態では、温度計9は、外槽33の最下点であってタンク3の軸方向の中央に位置している。
そして、制御装置8は、いずれかの温度計9で計測される温度が設定値Ts1を下回ったときに、対応する保持空間5の底に海水層が形成されるように海水供給装置7を制御する。
設定値Ts1は、断熱層32の性能が劣化したと想定される温度である。例えば、設定値Ts1は、-70~-50℃の範囲内で設定される。あるいは、船体2を構成する材料は-10℃以下となると強度が低下するので、設定値Ts1を-10℃以下とすることも可能である。
温度計9で計測される、タンク3の断熱層32の表面の温度が設定値Ts1を下回ったとき、制御装置8は、開閉弁74を開いて貨物艙21の底面21a上に海水層を形成する。なお、海水層の深さは、数十ミリから数百ミリ程度である。
図例では、船長方向において、各分岐管73が前方のサドル25の前方に位置しているが、分岐管73の位置は特に限定されるものではない。図示は省略するが、サドル25には、海水を船長方向に通過させるための複数の開口が形成されている。
以上説明したように、本実施形態の液化水素運搬船1Aでは、タンク3の断熱層32の性能が劣化して断熱層32の表面に液化窒素が生成されたときには、既に保持空間5の底に海水層が形成されている。このため、液化窒素が落下したとしても船体2(貨物艙21の底面21a)に直接接触することがない。すなわち、落下した液化窒素は、海水層と接触することによって昇温される。従って、液化窒素によって船体2に不具合が生じることを防止できる。
(第2実施形態)
図4および図5に、本発明の第2実施形態に係る液化ガス運搬船1Bを示す。なお、本実施形態において、第1実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
図4および図5に、本発明の第2実施形態に係る液化ガス運搬船1Bを示す。なお、本実施形態において、第1実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
本実施形態では、各タンク3に対して設けられた温度計9は、貨物艙21の底面21a(船体2におけるタンク3の下方に位置する部分)に設けられており、底面21aの温度を計測する。そして、制御装置8は、第1実施形態と同様に、いずれかの温度計9で計測される温度が設定値Ts2を下回ったときに、対応する保持空間5の底に海水層が形成されるように海水供給装置7を制御する。
設定値Ts2は、液化窒素が落下したしたと想定される温度である。例えば、設定値Ts2は、-10~0℃の範囲内で設定される。あるいは、船体2を構成する材料は-10℃以下となると強度が低下するので、設定値Ts2を-10℃以下とすることも可能である。
このような構成の液化水素運搬船1Bでは、液化窒素が落下し始めた直後に保持空間5の底に海水層が形成される。このため、その後に落下する液化窒素は船体2(貨物艙21の底面21a)に直接接触することがない。従って、液化窒素によって船体2に不具合が生じることを防止できる。
(その他の実施形態)
本発明は上述した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。
本発明は上述した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、開閉弁74は必ずしも制御装置8によって制御される必要はなく、手動で操作されてもよい。例えば、温度計9で計測される温度が設定値Tsを下回ったことがアラームなどで乗員に報知され、このときに乗員が開閉弁74を開いてもよい。
また、海水供給装置7は、必ずしも消火設備を兼ねる必要はなく、消火設備と別に設けられてもよい。ただし、前記実施形態のような構成であれば、保持空間5内に海水を供給する海水供給装置7を、船に必須の消火設備を利用して構成することができる。
1A,1B 液化水素運搬船
2 船体
2a~2d 甲板
3 タンク
31 タンク本体
32 断熱層
33 外槽
34 真空空間
4 タンクカバー
5 保持空間
6 窒素供給装置
7 海水供給装置
72 消火用配管
73 分岐管
8 制御装置
9 温度計
2 船体
2a~2d 甲板
3 タンク
31 タンク本体
32 断熱層
33 外槽
34 真空空間
4 タンクカバー
5 保持空間
6 窒素供給装置
7 海水供給装置
72 消火用配管
73 分岐管
8 制御装置
9 温度計
Claims (5)
- 船体と、
前記船体に搭載されるタンクであって、液化水素を貯留するタンク本体、および前記タンク本体を覆う断熱層、を含むタンクと、
前記船体と共に、前記タンクを収容する保持空間を形成するタンクカバーと、
前記保持空間内に窒素を供給する窒素供給装置と、
前記保持空間内に海水を供給する海水供給装置と、
前記断熱層の表面の温度または前記断熱層の内部の温度を計測する温度計と、
前記温度計で計測される温度が設定値を下回ったときに、前記保持空間の底に海水層が形成されるように前記海水供給装置を制御する制御装置と、
を備える、液化水素運搬船。 - 船体と、
前記船体に搭載されるタンクであって、液化水素を貯留するタンク本体、および前記タンク本体を覆う断熱層、を含むタンクと、
前記船体と共に、前記タンクを収容する保持空間を形成するタンクカバーと、
前記保持空間内に窒素を供給する窒素供給装置と、
前記保持空間内に海水を供給する海水供給装置と、
前記船体における前記タンクの下方に位置する部分の温度を計測する温度計と、
前記温度計で計測される温度が設定値を下回ったときに、前記保持空間の底に海水層が形成されるように前記海水供給装置を制御する制御装置と、
を備える、液化水素運搬船。 - 前記断熱層は、前記タンク本体から離間しながら前記タンク本体を取り囲む外槽と、前記外槽と前記タンク本体との間の真空空間を含む、請求項1または2に記載の液化水素運搬船。
- 前記海水供給装置は、前記船体の甲板上に配索された消火用配管と、前記消火用配管から分岐する分岐管を含む、請求項1~3の何れか一項に記載の液化水素運搬船。
- 液化水素を貯留するタンク本体および前記タンク本体を覆う断熱層を含むタンクが搭載された船体であって、タンクカバーとの間に、前記タンクを収容するとともに窒素で満たされる保持空間が形成された船体を保護する方法であって、
前記タンクの断熱層の表面の温度、前記断熱層の内部の温度、または前記船体における前記タンクの下方に位置する部分の温度が設定値を下回ったときに、前記保持空間内に海水を供給して前記保持空間の底に海水層を形成する、船体保護方法。
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