JP7288842B2 - 冷熱回収システム、冷熱回収システムを備える船舶、および冷熱回収方法 - Google Patents

Description

本開示は、液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システム、該冷熱回収システムを備える船舶、および該冷熱回収システムによる冷熱回収方法に関する。

陸用のＬＮＧ（液化天然ガス）基地では、ＬＮＧ船が輸送した液化天然ガスを受入れ、貯蔵する。そして、都市ガスや火力発電所などの液化天然ガスの供給先に供給するに際して、液化天然ガスを海水などで暖めてガスに戻すことが行われる。液化天然ガスを気化させる際に、冷熱エネルギを海水に捨てるのではなく電力として回収する冷熱発電が行われることがある（例えば、特許文献１）。

液化天然ガスの供給先の夫々に対応する陸用のＬＮＧ基地を設けることは、土地の確保などに費用がかかるため困難である。このため、液化天然ガスを貯蔵するＬＮＧ貯蔵設備や、液化天然ガスを再ガス化する再ガス化設備を備える船舶を海上に係留し、該船舶により再ガス化した液化天然ガスを、パイプラインを介して陸上の供給先や海上のパワーゲージ（浮体式の発電所）などに送ることが行われることがある。

船舶は、陸上設備に比べて拡張性に乏しいため、冷熱発電設備を搭載するためには、冷熱発電システムの小型化、特に熱交換器の小型化が重要となる。小型の熱交換器としては、例えばプリント回路熱交換器（ＰＣＨＥ）やプレート式熱交換器などが挙げられる。

特開２０１７－１８０３２３号公報

一方の熱交換対象（例えば、海水）の凝固点よりも他方の熱交換対象が低温であると、熱交換器での熱交換において一方の熱交換対象が凝固して、凝固した熱交換対象が熱交換器の表面に付着して熱交換器を閉塞させる虞がある。小型の熱交換器は、大型の熱交換器（例えば、シェルチューブ式の熱交換器）に比べて、熱交換器の閉塞リスクが高いため、信頼性に課題があった。

上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態の目的は、熱媒体の凝固による熱交換器の閉塞を抑制することができ、小型の熱交換器を使用する際の冷熱回収システムの信頼性を向上させることができる冷熱回収システムを提供することにある。

本開示にかかる冷熱回収システムは、
液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システムであって、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ラインと、
前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービンを含む冷熱回収装置と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第１の熱交換器と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ラインと、
前記第１の熱交換器よりも前記作動流体循環ラインの下流側に設けられる第２の熱交換器であって、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第２の熱交換器と、
前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第３の熱交換器と、を備える。

本開示にかかる船舶は、前記冷熱回収システムを備える。

本開示にかかる冷熱回収方法は、
液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システムによる冷熱回収方法であって、
前記冷熱回収システムは、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ラインと、
前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービンを含む冷熱回収装置と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第１の熱交換器と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ラインと、
前記第１の熱交換器よりも前記作動流体循環ラインの下流側に設けられる第２の熱交換器であって、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第２の熱交換器と、
前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第３の熱交換器と、を備え、
前記冷熱回収方法は、
前記第１の熱交換器により前記液化ガスと前記作動流体との間で熱交換を行う第１熱交換ステップと、
前記第２の熱交換器により前記第１熱交換ステップにおいて前記液化ガスと熱交換を行った前記作動流体と、前記中間熱媒体との間で熱交換を行う第２熱交換ステップと、
前記第３の熱交換器により前記第２熱交換ステップにおいて前記作動流体と熱交換を行った前記中間熱媒体と、前記加熱水との間で熱交換を行う第３熱交換ステップと、を備える。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、熱媒体の凝固による熱交換器の閉塞を抑制することができ、小型の熱交換器を使用する際の冷熱回収システムの信頼性を向上させることができる冷熱回収システムが提供される。

本開示の一実施形態にかかる冷熱回収システムを備える船舶の構成を概略的に示す概略構成図である。 本開示の第１の実施形態にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。 本開示の第２の実施形態にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。 本開示の第３の実施形態にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。 比較例にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。 本開示の一実施形態における熱交換器の一例を説明するための説明図である。 本開示の一実施形態にかかる冷熱回収方法のフロー図である。

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

（冷熱回収システムを備える船舶）
図１は、本開示の一実施形態にかかる冷熱回収システムを備える船舶の構成を概略的に示す概略構成図である。
幾つかの実施形態にかかる冷熱回収システム２は、図１に示されるように、船舶１に設置される。船舶１は、図１に示されるように、船体１０と、船体１０に搭載される冷熱回収システム２と、を備える。図示される実施形態では、船舶１は、船体１０に搭載される液化ガス貯留装置（例えば、液化ガスタンク）１１をさらに備える。液化ガス貯留装置１１は、液状の液化ガス（例えば、液化天然ガス）を貯留するように構成されている。

図示される実施形態では、船体１０の内部には、機関室１５が形成されている。機関室１５は、船舶１に対して推進力を付与するためのエンジン（例えば、舶用ディーゼルエンジン）１６が搭載されている。この場合には、エンジン１６を駆動させることで、船舶１を液化ガスの供給元から液化ガスの供給先の近傍まで移動させることができる。

（冷熱回収システム）
図２は、本開示の第１の実施形態にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。図３は、本開示の第２の実施形態にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。図４は、本開示の第３の実施形態にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。

幾つかの実施形態にかかる冷熱回収システム２は、図２～図４に示されるように、液化ガス供給ライン３と、作動流体循環ライン４と、冷熱回収装置４１と、中間熱媒体循環ライン６と、加熱水供給ライン７と、第１の熱交換器５１と、第２の熱交換器５２と、第３の熱交換器５３と、を備える。液化ガス供給ライン３、作動流体循環ライン４、中間熱媒体循環ライン６及び加熱水供給ライン７の夫々は、流体が流れる流路を含むものである。

液化ガス供給ライン３は、液化ガス貯留装置１１から液化ガスを送るように構成されている。作動流体循環ライン４は、水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成されている。以下、液化ガスの具体例として液化天然ガス（ＬＮＧ）を、作動流体の具体例としてプロパンを例に挙げて説明するが、本開示は、液化天然ガス以外の液化ガスにも適用可能であり、また、プロパン以外の熱媒体を作動流体とした場合にも適用可能である。

図示される実施形態では、冷熱回収システム２は、液化ガス供給ライン３に設けられた液化ガス用ポンプ３１と、作動流体循環ライン４に設けられた作動流体用の循環ポンプ４４と、を備える。液化ガス供給ライン３は、その一端側３０１が液化ガス貯留装置１１に接続され、その他端側３０２が冷熱回収システム２の外部に設けられる液化ガス用の機器１２に接続される。液化ガス用の機器１２としては、例えば、陸上に設けられたガスホルダ（図１参照）やこれに接続されるガス配管などが挙げられる。液化ガス用ポンプ３１を駆動させることにより、液化ガス貯留装置１１に貯留される液化ガスが液化ガス供給ライン３に送られて、液化ガス供給ライン３を上流側から下流側に向かって流れた後に、液化ガス用の機器１２に送られる。また、作動流体用の循環ポンプ４４を駆動させることにより、作動流体循環ライン４を作動流体が循環する。

冷熱回収装置４１は、作動流体循環ライン４を流れる作動流体により駆動するように構成されたタービン４２を含む。図示される実施形態では、冷熱回収装置４１は、タービン４２の駆動により発電を行うように構成された発電機４３をさらに含む。タービン４２は、作動流体循環ライン４に設けられるタービンロータ４２１を含む。タービンロータ４２１は、作動流体循環ライン４を流れる作動流体により回転可能に構成されている。なお、他の幾つかの実施形態では、冷熱回収装置４１は、タービンロータ４２１の回転力を電力に変換するのではなく、動力伝達装置（例えば、カップリングやベルト、プーリなど）によりそのまま動力として回収してもよい。

中間熱媒体循環ライン６は、水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成されている。加熱水供給ライン７は、冷熱回収システム２の外部から導入された加熱水を送るように構成されている。「加熱水」は、熱交換器において熱媒として熱交換対象を加熱させる水であればよく、常温の水であってもよい。加熱水は、船舶１において入手が容易な水（例えば、海水などの船外水や、船舶１のエンジンを冷却した冷却水など）が好ましい。

図示される実施形態では、冷熱回収システム２は、中間熱媒体循環ライン６に設けられる中間熱媒体用の循環ポンプ６１と、加熱水供給ライン７に設けられる加熱水用ポンプ７１と、を備える。中間熱媒体用の循環ポンプ６１を駆動させることにより、中間熱媒体循環ライン６を中間熱媒体が循環する。加熱水供給ライン７は、その一端側７０１が冷熱回収システム２の外部に設けられる加熱水の供給元１３に接続され、その他端側７０２が冷熱回収システム２の外部に設けられる加熱水の排出先１４に接続される。加熱水用ポンプ７１を駆動させることにより、加熱水の供給元１３から加熱水が加熱水供給ライン７に送られて、加熱水供給ライン７を上流側から下流側に向かって流れた後に、加熱水の排出先１４に送られる。

加熱水の供給元１３としては、例えば、船体１０に設けられた船外の水を導入するための取水口１７（図１参照）や、船舶１のエンジン（例えば、エンジン１６）を冷却した冷却水が流れる冷却水流路１８（図１参照）などが挙げられる。また、加熱水の排出先１４としては、例えば、船体１０に設けられた船外に水を排出するための排出口１９（図１参照）などが挙げられる。

中間熱媒体は、作動流体と同種の熱媒体であってもよいし、異種の熱媒体であってもよい。図２に示される実施形態では、中間熱媒体は、プロパンからなり、加熱水は、エンジンを冷却後の冷却水（エンジンジャケット水）からなる。該冷却水は、エンジンから熱を奪い、常温の海水よりも高温となっている。図３に示される実施形態では、中間熱媒体は、プロパンからなり、加熱水は、船外から取得した海水からなる。図４に示される実施形態では、中間熱媒体は、不凍液（具体的にはグリコール水）からなり、加熱水は、船外から取得した海水からなる。参考として図２～４には、各流路における温度や圧力の一例を記載している。

第１の熱交換器５１は、液化ガス供給ライン３を流れる液化ガスと、作動流体循環ライン４を流れる作動流体と、の間で熱交換を行うように構成されている。図示される実施形態では、第１の熱交換器５１は、液化ガス供給ライン３に設けられた液化ガスが流れる液化ガス流路５１１と、作動流体循環ライン４に設けられた作動流体が流れる作動流体流路５１２と、が形成されている。作動流体流路５１２は、液化ガス流路５１１に少なくとも一部が隣接して配置されており、作動流体流路５１２を流れる作動流体と、液化ガス流路５１１を流れる液化ガスと、の間で熱交換が行われる。

第２の熱交換器５２は、作動流体循環ライン４を流れる作動流体と、中間熱媒体循環ライン６を流れる中間熱媒体と、の間で熱交換を行うように構成されている。図示される実施形態では、第２の熱交換器５２は、作動流体循環ライン４に設けられた作動流体が流れる作動流体流路５２１と、中間熱媒体循環ライン６に設けられた中間熱媒体が流れる中間熱媒体流路５２２と、が形成されている。中間熱媒体流路５２２は、作動流体流路５２１に少なくとも一部が隣接して配置されており、中間熱媒体流路５２２を流れる中間熱媒体と、作動流体流路５２１を流れる作動流体と、の間で熱交換が行われる。

第３の熱交換器５３は、中間熱媒体循環ライン６を流れる中間熱媒体と、加熱水供給ライン７を流れる加熱水と、の間で熱交換を行うように構成されている。図示される実施形態では、第３の熱交換器５３は、中間熱媒体循環ライン６に設けられた中間熱媒体が流れる中間熱媒体流路５３１と、加熱水供給ライン７に設けられた加熱水が流れる加熱水流路５３２と、が形成されている。加熱水流路５３２は、中間熱媒体流路５３１に少なくとも一部が隣接して配置されており、加熱水流路５３２を流れる加熱水と、中間熱媒体流路５３１を流れる中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。

第１の熱交換器５１（具体的には液化ガス流路５１１）は、液化ガス供給ライン３の液化ガス用ポンプ３１よりも下流側、且つ液化ガス用の機器１２よりも上流側に設けられる。液化ガス用ポンプ３１は、液化ガス供給ライン３の液化ガス貯留装置１１よりも下流側に設けられる。また、第１の熱交換器５１（具体的には作動流体流路５１２）は、作動流体循環ライン４のタービン４２よりも下流側、且つ作動流体用の循環ポンプ４４よりも上流側に設けられる。

第２の熱交換器５２（具体的には作動流体流路５２１）は、作動流体循環ライン４の作動流体用の循環ポンプ４４よりも下流側、且つタービン４２よりも上流側に設けられる。また、第２の熱交換器５２（具体的には中間熱媒体流路５２２）は、中間熱媒体循環ライン６の第３の熱交換器（具体的には中間熱媒体流路５３１）よりも下流側、且つ中間熱媒体用の循環ポンプ６１よりも上流側に設けられる。

第３の熱交換器（具体的には加熱水流路５３２）は、加熱水供給ライン７の加熱水用ポンプ７１よりも下流側、且つ加熱水の排出先１４よりも上流側に設けられる。加熱水用ポンプ７１は、加熱水供給ライン７の加熱水の供給元１３よりも下流側に設けられる。

第１の熱交換器５１の液化ガス流路５１１には、液化ガス用ポンプ３１により昇圧された液状の液化ガスが送られる。第１の熱交換器５１における熱交換により、液化ガス流路５１１を流れる液化ガスが加熱され、作動流体流路５１２を流れる作動流体が冷却される。つまり、液化ガス流路５１１を流れる液化ガスの冷熱エネルギが作動流体流路５１２を流れる作動流体に回収される。第１の熱交換器５１における熱交換により、作動流体流路５１２を流れる作動流体は、水（加熱水）の凝固点よりも低い温度になる。

第３の熱交換器５３の中間熱媒体流路５３１には、中間熱媒体用の循環ポンプ６１により昇圧された中間熱媒体が送られる。また、加熱水流路５３２には、加熱水用ポンプ７１により昇圧された加熱水が送られる。第３の熱交換器５３における熱交換により、中間熱媒体流路５３１を流れる中間熱媒体が加熱される。

第２の熱交換器５２の作動流体流路５２１には、第１の熱交換器５１により冷却された後に、作動流体用の循環ポンプ４４により昇圧された作動流体が送られる。また、中間熱媒体流路５２２には、第３の熱交換器５３により加熱された中間熱媒体が送られる。第２の熱交換器５２における熱交換により、作動流体流路５２１を流れる作動流体が加熱され、中間熱媒体流路５２２を流れる中間熱媒体が冷却される。ここで、中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、第２の熱交換器における低温の作動流体との熱交換の際に凝固することを抑制することができる。図２～図４に示される実施形態では、冷熱回収システム２は、中間熱媒体循環ライン６を流れる中間熱媒体が、水の凝固点よりも高い温度となるように、冷熱回収システム２における各機器の条件が決定されている。

第３の熱交換器５３の中間熱媒体流路５３１を流れる中間熱媒体は、第２の熱交換器５２の作動流体流路５２１を流れる作動流体よりも高温である。図示される実施形態では、中間熱媒体流路５３１を流れる中間熱媒体は、水（加熱水）の凝固点よりも高温である。このように中間熱媒体は、第２の熱交換器５２における作動流体との熱交換により冷却されるが、冷却後も水の凝固点よりも高い温度が維持されるため、第３の熱交換器５３における中間熱媒体と加熱水との間の熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。

図５は、比較例にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。比較例にかかる冷熱回収システム２０は、液化ガス供給ライン３、作動流体循環ライン４、冷熱回収装置４１、加熱水供給ライン７、第１の熱交換器５１を備える。そして、冷熱回収システム２０は、作動流体循環ライン４を流れる作動流体と、加熱水供給ライン７を流れる加熱水と、の間で熱交換を行うように構成された熱交換器５０をさらに備える。図５に示される比較例では、液化ガスは、液化天然ガスからなり、作動流体は、Ｒ１２３４ＺＥからなり、加熱水は、船外から取得した海水からなる。参考として図５には、各流路における温度や圧力の一例を記載している。

熱交換器５０は、作動流体循環ライン４の上述した第２の熱交換器５２（作動流体流路５２１）に相当する位置に設けられる作動流体流路５０１と、加熱水供給ライン７の上述した第３の熱交換器５３（加熱水流路５３２）に相当する位置に設けられる加熱水流路５０２と、が形成されている。加熱水流路５０２は、作動流体流路５０１に少なくとも一部が隣接して配置されており、加熱水流路５０２を流れる加熱水と、作動流体流路５０１を流れる作動流体と、の間で熱交換が行われる。

作動流体流路５０１を流れる作動流体は、作動流体流路５２１を流れる作動流体と同様に水（加熱水）の凝固点よりも低温である。このため、熱交換器５０における作動流体と加熱水との熱交換により加熱水が凝固し、凝固した加熱水が熱交換器５０の加熱水流路５０２に凍り付き、熱交換器５０を閉塞させる虞がある。

幾つかの実施形態にかかる冷熱回収システム２は、図２～図４に示されるように、上述した作動流体循環ライン４と、上述したタービン４２を含む冷熱回収装置４１と、上述した中間熱媒体循環ライン６と、上述した第１の熱交換器５１と、上述した第２の熱交換器５２と、上述した第３の熱交換器５３と、を備える。

上記の構成によれば、冷熱回収システム２は、中間熱媒体循環ライン６と、第２の熱交換器５２と、第３の熱交換器５３と、を少なくとも備える。このような冷熱回収システム２は、作動流体循環ライン４を循環する作動流体と加熱水とが、中間熱媒体循環ライン６を循環する中間熱媒体を介して、間接的に熱交換を行うことにより、熱交換の際に熱媒体（中間熱媒体、加熱水）が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した熱媒体が熱交換器（第２の熱交換器５２、第３の熱交換器５３）に凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができる。

具体的には、作動流体循環ライン４を循環する作動流体は、第１の熱交換器５１における液化ガスとの熱交換により水の凝固点以下の低温となる。第２の熱交換器５２では、第１の熱交換器５１を通過して低温となった作動流体と、中間熱媒体循環ライン６を循環する中間熱媒体との間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、第２の熱交換器５２における低温の作動流体との熱交換の際に凝固し難い。これにより、凝固した中間熱媒体が第２の熱交換器５２に凍り付き、第２の熱交換器５２を閉塞させることを抑制することができる。

一方、第３の熱交換器５３では、第２の熱交換器５２を通過して低温となった中間熱媒体と、加熱水との間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、第２の熱交換器５２における作動流体との熱交換により冷却されるが、冷却後も水の凝固点よりも高い温度が維持されるため、第３の熱交換器５３における中間熱媒体と加熱水との間の熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した加熱水が第３の熱交換器５３に凍り付き、第３の熱交換器５３を閉塞させることを抑制することができる。

よって、上記の構成によれば、冷熱回収システム２は、熱交換器（第２の熱交換器５２、第３の熱交換器５３）に凝固した熱媒体（中間熱媒体、加熱水）が凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができるため、小型の熱交換器を使用する際の冷熱回収システム２の信頼性を向上させることができる。

図２～４に示される実施形態では、上述した作動流体循環ライン４は、第２の熱交換器５２の下流側から分岐してタービン４２を迂回して第１の熱交換器５１の上流側に接続されるバイパス流路４５を含む。上述した作動流体循環ライン４のバイパス流路４５以外の流路（タービン４２や第１の熱交換器５１を通過する流路）を主流路４０とする。バイパス流路４５は、分岐部４５１において主流路４０から分岐して合流部４５２において主流路４０に合流している。上述した冷熱回収システム２は、主流路４０の分岐部４５１よりも下流側かつタービン４２よりも上流側に設けられる開閉弁４６と、バイパス流路４５に設けられる開閉弁４７と、をさらに備える。冷熱回収システム２の始動時には、開閉弁４６を閉じ、開閉弁４７を開いて作動流体にタービン４２を迂回させる。所定期間が経過した後に、開閉弁４６を開いて、開閉弁４７を閉じて作動流体にタービン４２を通過させる。

図２～４に示される実施形態では、上述した冷熱回収システム２は、中間熱媒体循環ライン６を流れる中間熱媒体を第３の熱交換器５３において蒸発させるように構成され、且つ、中間熱媒体循環ライン６を流れる中間熱媒体を第２の熱交換器５２において凝縮させるように構成されている。この場合には、潜熱や顕熱を利用することで冷熱回収システム２の全体の効率を向上させることができる。

幾つかの実施形態では、上述した冷熱回収システム２は、図３、図４に示されるように、上述した液化ガス供給ライン３と、第１の熱交換器５１よりも液化ガス供給ライン３の下流側に設けられる補助熱交換器８１と、をさらに備える。補助熱交換器８１は、液化ガス供給ライン３の第１の熱交換器５１よりも下流側を流れる液化ガスと、冷熱回収システム２の内部を循環する加熱媒体との間で熱交換を行うように構成されたものである。

図示される実施形態では、加熱媒体は、水よりも凝固点が低い。補助熱交換器８１は、液化ガス供給ライン３の第１の熱交換器よりも下流側に設けられた液化ガスが流れる液化ガス流路８１１と、冷熱回収システム２の内部を循環する加熱媒体が流れる加熱媒体流路８１２と、が形成されている。加熱媒体流路８１２は、液化ガス流路８１１に少なくとも一部が隣接して配置されており、加熱媒体流路８１２を流れる加熱媒体と、液化ガス流路８１１を流れる液化ガスと、の間で熱交換が行われる。

補助熱交換器８１の液化ガス流路８１１には、第１の熱交換器５１により加熱された液化ガスが送られる。補助熱交換器８１における熱交換により、液化ガス流路８１１を流れる液化ガスが加熱され、加熱媒体流路８１２を流れる加熱媒体が冷却される。ここで、加熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、補助熱交換器８１における液化ガスとの熱交換の際に凝固することを抑制することができる。

上記の構成によれば、冷熱回収システム２は、液化ガス供給ライン３と、液化ガス供給ライン３に設けられる第１の熱交換器５１と、第１の熱交換器５１よりも液化ガス供給ライン３の下流側に設けられる補助熱交換器８１と、を備える。このような冷熱回収システム２では、第１の熱交換器５１および補助熱交換器８１における熱交換により、液化ガスの昇温が行われて、液化ガスが気化する。この場合には、第１の熱交換器５１における熱交換により、液状の液化ガスを完全に気化させる温度まで昇温しなくてもよいので、第１の熱交換器５１のみで液化ガスの昇温を行う場合に比べて、第１の熱交換器５１における熱交換量を少ないものとすることができ、第１の熱交換器５１における作動流体の温度低下を低減させることができる。これにより、第２の熱交換器５２における作動流体と中間熱媒体との熱交換の際に、中間熱媒体が凝固することを効果的に抑制することができる。また、第１の熱交換器５１における熱交換量を少ないものとすることで、第１の熱交換器５１の小型化を図ることができる。

幾つかの実施形態では、上述した冷熱回収システム２は、図２に示されるように、上述した液化ガス供給ライン３に第１の熱交換器５１以外の熱交換器を備えないように構成されている。この場合には、第１の熱交換器５１における熱交換により液化ガスが気化する。上記の構成によれば、冷熱回収システム２の構造を簡単なものにすることができる。

幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述した補助熱交換器８１において液化ガスと熱交換を行う加熱媒体は、第３の熱交換器５３によって加熱された、中間熱媒体循環ライン６を流れる中間熱媒体からなる。この場合には、補助熱交換器８１において、第１の熱交換器５１を通過して昇温した液化ガスと、第３の熱交換器５３によって加熱された中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、補助熱交換器８１における液化ガスとの熱交換の際に凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した中間熱媒体が補助熱交換器８１に凍り付き、補助熱交換器８１を閉塞させることを抑制することができる。よって、補助熱交換器８１により液化ガスを効果的に加熱することができる。

仮に、中間熱媒体循環ライン６とは別の循環ラインを循環する熱媒体を加熱媒体とした場合には、該熱媒体を循環させるための循環ポンプが必要となる。上記の構成によれば、中間熱媒体循環ライン６を循環する中間熱媒体を加熱媒体とすることで、上記循環ポンプが不要となるので、冷熱回収システム２の設備コストを抑えることができる。

幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述した中間熱媒体循環ライン６は、第３の熱交換器５３の下流側から分岐して第２の熱交換器５２を迂回して第３の熱交換器５３の上流側に接続されるバイパス流路６３を含む。上述した補助熱交換器８１は、液化ガス供給ライン３を流れる液化ガスと、バイパス流路６３を流れる中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成されたものである。

図３に示されるように、上述した中間熱媒体循環ライン６のバイパス流路６３以外の流路（第２の熱交換器５２や第３の熱交換器５３を通過する流路）を主流路６２とする。図示される実施形態では、冷熱回収システム２は、主流路６２の第２の熱交換器５２の下流側、且つ中間熱媒体用の循環ポンプ６１よりも上流側に設けられて、中間熱媒体を貯留するように構成された中間熱媒体貯留装置（例えば、バッファタンク）６４と、バイパス流路６３の補助熱交換器８１よりも下流側に設けられて、バイパス流路６３を流れる中間熱媒体の流量を調整可能に構成された流量調整弁６５と、を備える。

バイパス流路６３は、その一端側６３１が主流路６２の第３の熱交換器５３の下流側、且つ第２の熱交換器５２の上流側に接続され、その他端側６３２が中間熱媒体貯留装置６４に接続されている。バイパス流路６３を通過した中間熱媒体は、中間熱媒体貯留装置６４において、主流路６２の第２の熱交換器５２を通過した中間熱媒体に合流している。なお、バイパス流路６３の他端側６３２は、主流路６２の第２の熱交換器５２の下流側、且つ中間熱媒体貯留装置６４の上流側に接続されてもよい。

流量調整弁６５は、バイパス流路６３の補助熱交換器８１（具体的には加熱媒体流路８１２）よりも下流側に設けられる。流量調整弁６５により、バイパス流路６３を流れる中間熱媒体の流量を調整することで、主流路６２の第２の熱交換器５２を通過する中間熱媒体の流量も調整される。

中間熱媒体は、第２の熱交換器５２および補助熱交換器８１において、加熱を担う熱媒であるので、これらの熱交換器における熱交換により冷却される。上記の構成によれば、補助熱交換器８１は、第２の熱交換器５２を迂回するバイパス流路６３を流れる中間熱媒体と、液化ガスとの間で熱交換を行うように構成されている。すなわち、中間熱媒体循環ライン６は、第２の熱交換器５２および補助熱交換器８１の両方を通過する流路が形成されていないので、中間熱媒体循環ライン６を循環する中間熱媒体の温度が低くなりすぎるのを防止できる。これにより、加熱水が第３の熱交換器５３における中間熱媒体との熱交換の際に凝固することを抑制することができる。

幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述した冷熱回収システム２は、水よりも凝固点が低い第２の中間熱媒体を循環させるように構成された第２の中間熱媒体循環ライン９をさらに備える。上述した補助熱交換器８１において液化ガスと熱交換を行う加熱媒体は、第２の中間熱媒体循環ライン９を流れる第２の中間熱媒体からなる。補助熱交換器８１の加熱媒体流路８１２は、第２の中間熱媒体循環ライン９に設けられる。

図示される実施形態では、冷熱回収システム２は、第２の中間熱媒体循環ライン９の補助熱交換器８１の下流側に設けられた第２の中間熱媒体用の循環ポンプ９１を備える。循環ポンプ９１を駆動させることにより、第２の中間熱媒体循環ライン９を第２の中間熱媒体が循環する。
第２の中間熱媒体は、中間熱媒体循環ライン６を流れる中間熱媒体である第１の中間熱媒体と同種の熱媒体であってもよいし、異種の熱媒体であってもよい。図４に示される実施形態では、第２の中間熱媒体は、Ｒ１２３４ＺＥからなる。

上記の構成によれば、補助熱交換器８１において液化ガスと熱交換を行う加熱媒体は、第２の中間熱媒体循環ライン９を流れる第２の中間熱媒体からなる。この場合には、補助熱交換器８１において、第１の熱交換器５１を通過して昇温した液化ガスと、第２の中間熱媒体循環ライン９を循環する第２の中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。第２の中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、補助熱交換器８１における液化ガスとの熱交換の際に凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した第２の中間熱媒体が補助熱交換器８１に凍り付き、補助熱交換器８１を閉塞させることを抑制することができる。

また、上記の構成によれば、第２の中間熱媒体循環ライン９を中間熱媒体循環ライン６とは別のラインとすることで、第２の中間熱媒体として、中間熱媒体循環ライン６を循環する中間熱媒体とは異なる熱媒体を使用することができる。例えば、第２の中間熱媒体として、中間熱媒体循環ライン６を循環する中間熱媒体よりも補助熱交換器８１における熱交換の条件に適した熱媒体を使用することができる。

幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述した冷熱回収システム２は、第２の中間熱媒体循環ライン９を流れる第２の中間熱媒体と、冷熱回収システム２の外部から導入された加熱水と、の間で熱交換を行うように構成された第２の補助熱交換器８２をさらに備える。

図示される実施形態では、第２の補助熱交換器８２は、第２の中間熱媒体循環ライン９の循環ポンプ９１よりも下流側に設けられた第２の中間熱媒体が流れる第２の中間熱媒体流路８２１と、冷熱回収システム２の外部から導入された加熱水が流れる加熱水流路８２２と、が形成されている。加熱水流路８２２は、第２の中間熱媒体流路８２１に少なくとも一部が隣接して配置されており、加熱水流路８２２を流れる加熱水と、第２の中間熱媒体流路８２１を流れる第２の中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。

図４に示される実施形態では、上述した加熱水供給ライン７は、加熱水用ポンプ７１よりも下流側、且つ第３の熱交換器５３よりも上流側から分岐して加熱水の排出先１４Ｂに接続される副流路７２を含む。第２の補助熱交換器８２の加熱水流路８２２は、副流路７２に設けられる。図４に示されるように、上述した加熱水供給ライン７の副流路７２以外の流路（加熱水用ポンプ７１や第３の熱交換器５３を通過する流路）を主流路７０とする。副流路７２は、その一端側７２１が主流路７０の加熱水用ポンプ７１の下流側、且つ第３の熱交換器５３の上流側に接続され、その他端側７２２が加熱水の排出先１４Ｂに接続されている。この場合には、加熱水用ポンプ７１により主流路７０および副流路７２の夫々に加熱水を送水できるため、副流路７２に加熱水を流すための専用ポンプが不要となるので、冷熱回収システム２の設備コストを抑えることができる。なお、副流路７２の他端側７２２は、主流路７０の第３の熱交換器５３の下流側や、加熱水の排出先１４に接続されてもよい。

第２の中間熱媒体流路８２１には、補助熱交換器８１により冷却された後に、循環ポンプ９１により昇圧された第２の中間熱媒体が送られる。また、加熱水流路８２２には、加熱水用ポンプ７１により昇圧された加熱水が送られる。第２の中間熱媒体流路８２１を流れる第２の中間熱媒体は、加熱水流路８２２を流れる加熱水よりも低温である。第２の補助熱交換器８２における熱交換により、第２の中間熱媒体流路８２１を流れる第２の中間熱媒体が加熱される。補助熱交換器８１には、第２の補助熱交換器８２により加熱された第２の中間熱媒体が送られる。

図示される実施形態では、第２の中間熱媒体流路８２１を流れる第２の中間熱媒体は、水（加熱水）の凝固点よりも高温である。第２の中間熱媒体循環ライン９を流れる第２の中間熱媒体は、補助熱交換器８１における液化ガスとの熱交換により冷却されるが、冷却後も水の凝固点よりも高い温度が維持されるため、第２の補助熱交換器８２における第２の中間熱媒体と加熱水との間の熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。

冷熱回収システム２では、第１の熱交換器５１および補助熱交換器８１における熱交換により、液化ガスの昇温が行われるので、補助熱交換器８１における熱交換量が少なく、補助熱交換器８１における第２の中間熱媒体（加熱媒体）の温度低下量が小さい。上記の構成によれば、第２の補助熱交換器８２における第２の中間熱媒体と加熱水との熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。

幾つかの実施形態では、図２～４に示されるように、上述した冷熱回収装置４１は、上述したタービン４２と、タービン４２の駆動により発電を行うように構成された上述した発電機４３と、を含む。この場合には、冷熱回収装置４１は、タービン４２および発電機４３を含むので、作動流体循環ライン４を循環して液化ガスから冷熱エネルギを回収した作動流体によりタービン４２を駆動させることにより、発電機４３において発電を行うことができる。この場合には、液化ガスの冷熱エネルギを有効に活用することができる。

幾つかの実施形態では、上述した冷熱回収システム２は、図２～４に示されるように、液化ガス貯留装置１１から液化ガスを送るように構成された液化ガス供給ライン３と、液化ガス供給ライン３に設けられた液化ガス用ポンプ３１と、を少なくとも備える。液化ガス用ポンプ３１は、発電機４３によって発電された電力によって駆動するように構成されたものである。図示される実施形態では、循環ポンプ４４、循環ポンプ６１、加熱水用ポンプ７１および第２の中間熱媒体用の循環ポンプ９１の夫々も、発電機４３によって発電された電力によって駆動するように構成されたものである。なお、液化ガス用ポンプ３１、循環ポンプ４４、循環ポンプ６１、加熱水用ポンプ７１および第２の中間熱媒体用の循環ポンプ９１の全てではなく、このうちの一つ又は二つ以上の複数のポンプが発電機４３によって発電された電力によって駆動するように構成されてもよい。

上記の構成によれば、液化ガス供給ライン３に設けられた液化ガス用ポンプ３１を、発電機４３により発電された電力により駆動することができる。この場合には、陸上の電力設備から液化ガス用ポンプ３１に電力を供給するための電力系統が不要となるため、液化ガス用ポンプ３１を備える船舶１の小型化が図れる。或いは、船舶１における冷熱回収システム２の占有空間を小さくできるため、船舶１における液化ガス貯留装置１１の占有空間を大きなものとすることができる。

図６は、本開示の一実施形態における熱交換器の一例を説明するための説明図である。
幾つかの実施形態では、図６に示されるように、第３の熱交換器５３は、マイクロチャンネル熱交換器５３Ａからなる。マイクロチャンネル熱交換器５３Ａは、中間熱媒体が流れる第１のマイクロチャンネル５３１Ａと、第１のマイクロチャンネル５３１Ａに少なくとも一部が隣接して配される第２のマイクロチャンネル５３２Ａであって、加熱水が流れる第２のマイクロチャンネル５３２Ａと、を含む。

図示される実施形態では、マイクロチャンネル熱交換器５３Ａは、複数の第１のマイクロチャンネル５３１Ａが形成された第１金属板５３３と、複数の第２のマイクロチャンネル５３２Ａが形成された第２金属板５３４と、が交互に積層され、互いに接合されることにより作成されたＰＣＨＥ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）からなる。なお、他の幾つかの実施形態では、マイクロチャンネル熱交換器５３Ａは、プレート式の熱交換器などであってもよい。

上記の構成によれば、第３の熱交換器５３は、第１のマイクロチャンネル５３１Ａを流れる中間熱媒体と、第２のマイクロチャンネル５３２Ａを流れる加熱水と、の間で熱交換が可能なマイクロチャンネル熱交換器５３Ａからなるので、小型であり、熱伝達率を向上させることができる。このような熱交換器を使用する冷熱回収システム２は、船舶１における冷熱回収システム２の占有空間を小さくできるため、船舶１における液化ガス貯留装置１１の占有空間を大きなものとすることができる。なお、第３の熱交換器５３以外の熱交換器もマイクロチャンネル熱交換器にしてもよい。

幾つかの実施形態にかかる船舶１は、図１に示されるように、上述した冷熱回収システム２を備える。この場合には、冷熱回収システム２の熱交換器（例えば、第３の熱交換器５３など）に小型の熱交換器を使用することで冷熱回収システム２の小型化が図れるので、冷熱回収システム２を備える船舶１の小型化が図れる。或いは、船舶１における冷熱回収システム２の占有空間を小さくできるため、船舶１における液化ガス貯留装置１１の占有空間を大きなものとすることができる。

図７は、本開示の一実施形態にかかる冷熱回収方法のフロー図である。
幾つかの実施形態にかかる冷熱回収方法１００は、液化ガス貯留装置１１を有する船舶１に設置される上述した冷熱回収システム２による冷熱回収方法であって、図７に示されるように、第１熱交換ステップＳ１０１と、第２熱交換ステップＳ１０２と、第３熱交換ステップＳ１０３と、を少なくとも備える。

第１熱交換ステップＳ１０１では、第１の熱交換器５１により液化ガスと作動流体との間で熱交換を行う。第２熱交換ステップＳ１０２では、第２の熱交換器５２により第１熱交換ステップＳ１０１において液化ガスと熱交換を行った作動流体と、中間熱媒体との間で熱交換を行う。第３熱交換ステップＳ１０３では、第３の熱交換器５３により第２熱交換ステップＳ１０２において作動流体と熱交換を行った中間熱媒体と、加熱水との間で熱交換を行う。

上記の方法によれば、第１熱交換ステップＳ１０１、第２熱交換ステップＳ１０２および第３熱交換ステップＳ１０３を備える。このような冷熱回収方法１００は、第２熱交換ステップＳ１０２および第３熱交換ステップＳ１０３により、作動流体循環ライン４を循環する作動流体と加熱水とが、中間熱媒体循環ライン６を循環する中間熱媒体を介して、間接的に熱交換を行うことにより、熱交換の際に熱媒体（中間熱媒体、加熱水）が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した熱媒体が熱交換器（第２の熱交換器５２、第３の熱交換器５３）に凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができる。

具体的には、第１熱交換ステップＳ１０１では、第１の熱交換器５１により液化ガスと作動流体との間で熱交換が行われる。第１の熱交換器５１を通過した作動流体は、水の凝固点以下の低温となる。第２熱交換ステップＳ１０２では、第２の熱交換器５２によって、第１熱交換ステップＳ１０１における熱交換により低温となった作動流体と、中間熱媒体循環ライン６を流れる中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、第２熱交換ステップＳ１０２における低温の作動流体との熱交換の際に凝固し難い。これにより、凝固した中間熱媒体が第２の熱交換器５２に凍り付き、第２の熱交換器５２を閉塞させることを抑制することができる。

一方、第３熱交換ステップＳ１０３では、第３の熱交換器５３によって、第２熱交換ステップＳ１０２における熱交換により低温となった中間熱媒体と、加熱水との間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、第２熱交換ステップＳ１０２における作動流体との熱交換により冷却されるが、冷却後も水の凝固点よりも高い温度が維持されるため、第３熱交換ステップＳ１０３における中間熱媒体と加熱水との熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した加熱水が第３の熱交換器５３に凍り付き、第３の熱交換器５３を閉塞させることを抑制することができる。

上記の方法によれば、熱交換器（第２の熱交換器５２、第３の熱交換器５３）に凝固した熱媒体（中間熱媒体、加熱水）が凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができるため、小型の熱交換器を使用する際の冷熱回収システム２の信頼性を向上させることができる。

図７に示されるように、冷熱回収方法１００は、第１の補助熱交換ステップＳ２０１や第２の補助熱交換ステップＳ２０２をさらに備えていてもよい。第１の補助熱交換ステップＳ２０１では、補助熱交換器８１によって、第１熱交換ステップＳ１０１における熱交換により温度が上昇した液化ガスと、上述した加熱媒体と、の間で熱交換が行われる。第２の補助熱交換ステップＳ２０２では、第２の補助熱交換器８２によって、第２の中間熱媒体循環ライン９を流れる第２の中間熱媒体と、加熱水と、の間で熱交換が行われる。

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。

１）本開示の少なくとも一実施形態にかかる冷熱回収システム（２）は、
液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置（１１）を有する船舶（１）に設置される冷熱回収システム（２）であって、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ライン（４）と、
前記作動流体循環ライン（４）を流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービン（４２）を含む冷熱回収装置（４１）と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ライン（４）を流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第１の熱交換器（５１）と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ライン（６）と、
前記第１の熱交換器（５１）よりも前記作動流体循環ライン（４）の下流側に設けられる第２の熱交換器（５２）であって、前記作動流体循環ライン（４）を流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ライン（６）を流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第２の熱交換器（５２）と、
前記中間熱媒体循環ライン（６）を流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システム（２）の外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第３の熱交換器（５３）と、を備える。

上記１）の構成によれば、冷熱回収システム（２）は、中間熱媒体循環ライン（６）と、第２の熱交換器（５２）と、第３の熱交換器（５３）と、を備える。このような冷熱回収システム（２）は、作動流体循環ライン（４）を循環する作動流体と加熱水とが、中間熱媒体循環ライン（６）を循環する中間熱媒体を介して、間接的に熱交換を行うことにより、熱交換の際に熱媒体（中間熱媒体、加熱水）が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した熱媒体が熱交換器（第２の熱交換器５２、第３の熱交換器５３）に凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができる。

具体的には、作動流体循環ライン（４）を循環する作動流体は、第１の熱交換器（５１）における液化ガスとの熱交換により水の凝固点以下の低温となる。第２の熱交換器（５２）では、第１の熱交換器（５１）を通過して低温となった作動流体と、中間熱媒体循環ライン（６）を循環する中間熱媒体との間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、第２の熱交換器（５２）における低温の作動流体との熱交換の際に凝固し難い。これにより、凝固した中間熱媒体が第２の熱交換器（５２）に凍り付き、第２の熱交換器（５２）を閉塞させることを抑制することができる。

一方、第３の熱交換器（５３）では、第２の熱交換器（５１）を通過して低温となった中間熱媒体と、加熱水との間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、第２の熱交換器（５１）における作動流体との熱交換により冷却されるが、冷却後も水の凝固点よりも高い温度が維持されるため、第３の熱交換器（５３）における中間熱媒体と加熱水との熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した加熱水が第３の熱交換器（５３）に凍り付き、第３の熱交換器（５３）を閉塞させることを抑制することができる。

上記の構成によれば、冷熱回収システム（２）は、熱交換器（第２の熱交換器５２、第３の熱交換器５３）に凝固した熱媒体（中間熱媒体、加熱水）が凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができるため、小型の熱交換器を使用する際の冷熱回収システム（２）の信頼性を向上させることができる。

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の冷熱回収システム（２）は、
前記液化ガス貯留装置（１１）から前記液化ガスを送るように構成された液化ガス供給ライン（３）と、
前記第１の熱交換器（５１）よりも前記液化ガス供給ライン（３）の下流側に設けられる補助熱交換器（８１）であって、前記液化ガス供給ライン（３）を流れる前記液化ガスと、前記冷熱回収システム（２）の内部を循環する加熱媒体との間で熱交換を行うように構成された補助熱交換器（８１）と、をさらに備える。

上記２）の構成によれば、冷熱回収システム（２）は、液化ガス供給ライン（３）と、上述した第１の熱交換器（５１）と、補助熱交換器（８１）と、を備える。このような冷熱回収システム（２）では、第１の熱交換器（５１）および補助熱交換器（８１）における熱交換により、液化ガスの昇温が行われて、液化ガスが気化する。この場合には、第１の熱交換器（５１）における熱交換により、液状の液化ガスを完全に気化させる温度まで昇温しなくてもよいので、第１の熱交換器（５１）のみで液化ガスの昇温を行う場合に比べて、第１の熱交換器（５１）における熱交換量を少ないものとすることができ、第１の熱交換器（５１）における作動流体の温度低下を低減させることができる。これにより、第２の熱交換器（５２）における作動流体と中間熱媒体との熱交換の際に、中間熱媒体が凝固することを効果的に抑制することができる。また、第１の熱交換器（５１）における熱交換量を少ないものとすることで、第１の熱交換器（５１）の小型化を図ることができる。

３）幾つかの実施形態では、上記２）に記載の冷熱回収システム（２）であって、
前記加熱媒体は、前記第３の熱交換器（５３）によって加熱された、前記中間熱媒体循環ライン（６）を流れる前記中間熱媒体からなる。

上記３）の構成によれば、補助熱交換器（８１）において、第１の熱交換器（５１）を通過して昇温した液化ガスと、第３の熱交換器（５３）によって加熱された中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、補助熱交換器（８１）における液化ガスとの熱交換の際に凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した中間熱媒体が補助熱交換器（８１）に凍り付き、補助熱交換器（８１）を閉塞させることを抑制することができる。よって、補助熱交換器（８１）により液化ガスを効果的に加熱することができる。

仮に、加熱媒体を中間熱媒体循環ライン（６）とは別の循環ラインを循環する熱媒体とした場合には、該熱媒体を循環させるための循環ポンプが必要となる。上記３）の構成によれば、加熱媒体を中間熱媒体循環ライン（６）を循環する中間熱媒体とすることで、上記循環ポンプが不要となるので、冷熱回収システム（２）の設備コストを抑えることができる。

４）幾つかの実施形態では、上記３）に記載の冷熱回収システム（２）であって、
前記中間熱媒体循環ライン（６）は、前記第３の熱交換器（５３）の下流側から分岐して前記第２の熱交換器（５２）を迂回して前記第３の熱交換器（５３）の上流側に接続されるバイパス流路（６３）を含み、
前記補助熱交換器（８１）は、前記液化ガス供給ライン（３）を流れる前記液化ガスと、前記バイパス流路（６３）を流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された。

中間熱媒体は、第２の熱交換器（５２）および補助熱交換器（８１）において、加熱を担う熱媒であるので、これらの熱交換器における熱交換により冷却される。上記４）の構成によれば、補助熱交換器（８１）は、第２の熱交換器（５２）を迂回するバイパス流路（６３）を流れる中間熱媒体と、液化ガスとの間で熱交換を行うように構成されている。すなわち、中間熱媒体循環ライン（６）は、第２の熱交換器（５２）および補助熱交換器（８１）の両方を通過する流路が形成されていないので、中間熱媒体循環ライン（６）を循環する中間熱媒体の温度が低くなりすぎるのを防止できる。これにより、加熱水が第３の熱交換器（５３）における中間熱媒体との熱交換の際に凝固することを抑制することができる。

５）幾つかの実施形態では、上記２）に記載の冷熱回収システム（２）は、
水よりも凝固点が低い第２の中間熱媒体を循環させるように構成された第２の中間熱媒体循環ライン（９）をさらに備え、
前記加熱媒体は、前記第２の中間熱媒体循環ライン（９）を流れる前記第２の中間熱媒体からなる。

上記５）の構成によれば、補助熱交換器（８１）において液化ガスと熱交換を行う加熱媒体は、第２の中間熱媒体循環ライン（９）を流れる第２の中間熱媒体からなる。この場合には、補助熱交換器（８１）において、第１の熱交換器（５１）を通過して昇温した液化ガスと、第２の中間熱媒体循環ライン（９）を循環する第２の中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。第２の中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、補助熱交換器（８１）における液化ガスとの熱交換の際に凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した第２の中間熱媒体が補助熱交換器（８１）に凍り付き、補助熱交換器（８１）を閉塞させることを抑制することができる。

また、上記５）の構成によれば、第２の中間熱媒体循環ライン（９）を中間熱媒体循環ライン（６）とは別のラインとすることで、第２の中間熱媒体として、中間熱媒体循環ライン（６）を循環する中間熱媒体とは異なる熱媒体を使用することができる。例えば、第２の中間熱媒体として、中間熱媒体循環ライン（６）を循環する中間熱媒体よりも補助熱交換器（８１）における熱交換の条件に適した熱媒体を使用することができる。

６）幾つかの実施形態では、上記５）に記載の冷熱回収システム（２）は、
前記第２の中間熱媒体循環ライン（９）を流れる前記第２の中間熱媒体と、前記冷熱回収システム（２）の外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第２の補助熱交換器（８２）をさらに備える。

冷熱回収システム（２）では、第１の熱交換器（５１）および補助熱交換器（８１）における熱交換により、液化ガスの昇温が行われるので、補助熱交換器（８１）における熱交換量が少なく、補助熱交換器（８１）における第２の中間熱媒体（加熱媒体）の温度低下量が小さい。上記６）の構成によれば、第２の補助熱交換器（８２）における第２の中間熱媒体と加熱水との熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。

７）幾つかの実施形態では、上記１）～６）の何れかに記載の冷熱回収システム（２）であって、
前記冷熱回収装置（４１）は、前記タービン（４２）の駆動により発電を行うように構成された発電機（４３）をさらに含む。

上記７）の構成によれば、冷熱回収装置（４１）は、タービン（４２）および発電機（４３）を含むので、作動流体循環ライン（４）を循環して液化ガスから冷熱エネルギを回収した作動流体によりタービン（４２）を駆動させることにより、発電機（４３）において発電を行うことができる。この場合には、液化ガスの冷熱エネルギを有効に活用することができる。

８）幾つかの実施形態では、上記７）に記載の冷熱回収システム（２）は、
前記液化ガス貯留装置（１１）から前記液化ガスを送るように構成された液化ガス供給ライン（３）と、
前記液化ガス供給ライン（３）に設けられた液化ガス用ポンプ（３１）と、をさらに備え、
前記液化ガス用ポンプ（３１）は、前記発電機（４３）によって発電された電力によって駆動するように構成された。

上記８）の構成によれば、液化ガス供給ライン（３）に設けられた液化ガス用ポンプ（３１）を、発電機（４３）により発電された電力により駆動することができる。この場合には、陸上の電力設備から液化ガス用ポンプ（３１）に電力を供給するための電力系統が不要となるため、液化ガス用ポンプ（３１）を備える船舶（１）の小型化が図れる。或いは、船舶（１）における冷熱回収システム（２）の占有空間を小さくできるため、船舶（１）における液化ガス貯留装置（１１）の占有空間を大きなものとすることができる。

９）幾つかの実施形態では、上記１）～８）の何れかに記載の冷熱回収システム（２）であって、
前記第３の熱交換器（５３）は、
前記中間熱媒体が流れる第１のマイクロチャンネル（５３１Ａ）と、
前記第１のマイクロチャンネル（５３１Ａ）に少なくとも一部が隣接して配される第２のマイクロチャンネル（５３２Ａ）であって、前記加熱水が流れる第２のマイクロチャンネル（５３２Ａ）と、を含むマイクロチャンネル熱交換器（５３Ａ）からなる。

上記９）の構成によれば、第３の熱交換器（５３）は、第１のマイクロチャンネル（５３１Ａ）を流れる中間熱媒体と、第２のマイクロチャンネル（５３２Ａ）を流れる加熱水と、の間で熱交換が可能なマイクロチャンネル熱交換器（５３Ａ）からなるので、小型であり、熱伝達率を向上させることができる。

１０）本開示の少なくとも一実施形態にかかる船舶（１）は、
上記１）～９）の何れかに記載の冷熱回収システム（２）を備える。

上記１０）の構成によれば、小型な熱交換器を使用することで冷熱回収システム（２）の小型化が図れるので、冷熱回収システム（２）を備える船舶（１）の小型化が図れる。或いは、船舶（１）における冷熱回収システム（２）の占有空間を小さくできるため、船舶（１）における液化ガス貯留装置（１１）の占有空間を大きなものとすることができる。

１１）本開示の少なくとも一実施形態にかかる冷熱回収方法（１００）は、
液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置（１１）を有する船舶（１）に設置される冷熱回収システム（２）による冷熱回収方法（１００）であって、
前記冷熱回収システム（２）は、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ライン（４）と、
前記作動流体循環ライン（４）を流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービン（４２）を含む冷熱回収装置（４１）と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ライン（４）を流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第１の熱交換器（５１）と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ライン（６）と、
前記第１の熱交換器（５１）よりも前記作動流体循環ライン（４）の下流側に設けられる第２の熱交換器（５２）であって、前記作動流体循環ライン（４）を流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ライン（６）を流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第２の熱交換器（５２）と、
前記中間熱媒体循環ライン（６）を流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システム（２）の外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第３の熱交換器（５３）と、を備え、
前記冷熱回収方法（１００）は、
前記第１の熱交換器（５１）により前記液化ガスと前記作動流体との間で熱交換を行う第１熱交換ステップ（Ｓ１０１）と、
前記第２の熱交換器（５２）により前記第１熱交換ステップ（Ｓ１０１）において前記液化ガスと熱交換を行った前記作動流体と、前記中間熱媒体との間で熱交換を行う第２熱交換ステップ（Ｓ１０２）と、
前記第３の熱交換器（５３）により前記第２熱交換ステップ（Ｓ１０２）において前記作動流体と熱交換を行った前記中間熱媒体と、前記加熱水との間で熱交換を行う第３熱交換ステップ（Ｓ１０３）と、を備える。

上記１１）の方法によれば、第１熱交換ステップ（Ｓ１０１）、第２熱交換ステップ（Ｓ１０２）および第３熱交換ステップ（Ｓ１０３）を備える。このような冷熱回収方法（１００）は、第２熱交換ステップ（Ｓ１０２）および第３熱交換ステップ（Ｓ１０３）により、作動流体循環ライン（４）を循環する作動流体と加熱水とが、中間熱媒体循環ライン（６）を循環する中間熱媒体を介して、間接的に熱交換を行うことにより、熱交換の際に熱媒体（中間熱媒体、加熱水）が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した熱媒体が熱交換器（第２の熱交換器５２、第３の熱交換器５３）に凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができる。

具体的には、第１熱交換ステップ（Ｓ１０１）では、第１の熱交換器（５１）により液化ガスと作動流体との間で熱交換が行われる。第１の熱交換器（５１）を通過した作動流体は、水の凝固点以下の低温となる。第２熱交換ステップ（Ｓ１０２）では、第２の熱交換器（５２）によって、第１熱交換ステップ（Ｓ１０１）における熱交換により低温となった作動流体と、中間熱媒体循環ライン（６）を流れる中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、第２熱交換ステップにおける低温の作動流体との熱交換の際に凝固し難い。これにより、凝固した中間熱媒体が第２の熱交換器（５２）に凍り付き、第２の熱交換器（５２）を閉塞させることを抑制することができる。

一方、第３熱交換ステップ（Ｓ１０３）では、第３の熱交換器（５３）によって、第２熱交換ステップ（Ｓ１０２）における熱交換により低温となった中間熱媒体と、加熱水との間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、第２熱交換ステップ（Ｓ１０２）における作動流体との熱交換により冷却されるが、冷却後も水の凝固点よりも高い温度が維持されるため、第３熱交換ステップにおける中間熱媒体と加熱水との熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した加熱水が第３の熱交換器（５３）に凍り付き、第３の熱交換器（５３）を閉塞させることを抑制することができる。

上記の方法によれば、熱交換器（第２の熱交換器５２、第３の熱交換器５３）に凝固した熱媒体（中間熱媒体、加熱水）が凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができるため、小型の熱交換器を使用する際の冷熱回収システム（２）の信頼性を向上させることができる。

１ 船舶
２ 冷熱回収システム
２０ 比較例にかかる冷熱回収システム
３ 液化ガス供給ライン
３０１ 一端側
３０２ 他端側
３１ 液化ガス用ポンプ
４ 作動流体循環ライン
４１ 冷熱回収装置
４２ タービン
４２１ タービンロータ
４３ 発電機
４４ （作動流体用の）循環ポンプ
５０ （比較例の）熱交換器
５０１ 作動流体流路
５０２ 加熱水流路
５１ 第１の熱交換器
５１１ 液化ガス流路
５１２ 作動流体流路
５２ 第２の熱交換器
５２１ 作動流体流路
５２２ 中間熱媒体流路
５３ 第３の熱交換器
５３１ 中間熱媒体流路
５３１Ａ 第１のマイクロチャンネル
５３２ 加熱水流路
５３２Ａ 第２のマイクロチャンネル
６ 中間熱媒体循環ライン
６１ （中間熱媒体用の）循環ポンプ
６２ 主流路
６３ バイパス流路
６３１ 一端側
６３２ 他端側
６４ 中間熱媒体貯留装置
６５ 流量調整弁
７ 加熱水供給ライン
７０１ 一端側
７０２ 他端側
７１ 加熱水用ポンプ
８１ 補助熱交換器
８１１ 液化ガス流路
８１２ 加熱媒体流路
８２ 第２の補助熱交換器
８２１ 第２の中間熱媒体流路
８２２ 加熱水流路
９ 第２の中間熱媒体循環ライン
１０ 船体
１１ 液化ガス貯留装置
１２ 機器
１３ 加熱水の供給元
１４ 加熱水の排出先
１５ 機関室
１６ エンジン
１７ 取水口
１８ 冷却水流路
１９ 排出口

Claims (11)

1. 液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システムであって、
   水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ラインと、
   前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービンを含む冷熱回収装置と、
   前記液化ガスと、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第１の熱交換器と、
   水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ラインと、
   前記第１の熱交換器よりも前記作動流体循環ラインの下流側に設けられる第２の熱交換器であって、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第２の熱交換器と、
   前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第３の熱交換器と、
   前記液化ガス貯留装置から前記液化ガスを送るように構成された液化ガス供給ラインと、
   前記第１の熱交換器よりも前記液化ガス供給ラインの下流側に設けられる補助熱交換器であって、前記液化ガス供給ラインを流れる前記液化ガスと、前記冷熱回収システムの内部を循環する加熱媒体との間で熱交換を行うように構成された補助熱交換器と、を備える
   冷熱回収システム。
2. 前記加熱媒体は、前記第３の熱交換器によって加熱された、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体からなる、
   請求項１に記載の冷熱回収システム。
3. 前記中間熱媒体循環ラインは、前記第３の熱交換器の下流側から分岐して前記第２の熱交換器を迂回して前記第３の熱交換器の上流側に接続されるバイパス流路を含み、
   前記補助熱交換器は、前記液化ガス供給ラインを流れる前記液化ガスと、前記バイパス流路を流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された、
   請求項２に記載の冷熱回収システム。
4. 水よりも凝固点が低い第２の中間熱媒体を循環させるように構成された第２の中間熱媒体循環ラインをさらに備え、
   前記加熱媒体は、前記第２の中間熱媒体循環ラインを流れる前記第２の中間熱媒体からなる、
   請求項１に記載の冷熱回収システム。
5. 前記第２の中間熱媒体循環ラインを流れる前記第２の中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第２の補助熱交換器をさらに備える
   請求項４に記載の冷熱回収システム。
6. 液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システムであって、
   水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ラインと、
   前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービンを含む冷熱回収装置と、
   前記液化ガスと、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第１の熱交換器と、
   水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ラインと、
   前記第１の熱交換器よりも前記作動流体循環ラインの下流側に設けられる第２の熱交換器であって、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第２の熱交換器と、
   前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第３の熱交換器と、を備え、
   前記冷熱回収装置は、前記タービンの駆動により発電を行うように構成された発電機をさらに含む、
   冷熱回収システム。
7. 前記液化ガス貯留装置から前記液化ガスを送るように構成された液化ガス供給ラインと、
   前記液化ガス供給ラインに設けられた液化ガス用ポンプと、をさらに備え、
   前記液化ガス用ポンプは、前記発電機によって発電された電力によって駆動するように構成された
   請求項６に記載の冷熱回収システム。
8. 前記第３の熱交換器は、
   前記中間熱媒体が流れる第１のマイクロチャンネルと、
   前記第１のマイクロチャンネルに少なくとも一部が隣接して配される第２のマイクロチャンネルであって、前記加熱水が流れる第２のマイクロチャンネルと、
   を含むマイクロチャンネル熱交換器からなる、
   請求項１乃至７の何れか１項に記載の冷熱回収システム。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の冷熱回収システムを備える船舶。
10. 液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システムによる冷熱回収方法であって、
    前記冷熱回収システムは、
    水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ラインと、
    前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービンを含む冷熱回収装置と、
    前記液化ガスと、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第１の熱交換器と、
    水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ラインと、
    前記第１の熱交換器よりも前記作動流体循環ラインの下流側に設けられる第２の熱交換器であって、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第２の熱交換器と、
    前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第３の熱交換器と、
    前記液化ガス貯留装置から前記液化ガスを送るように構成された液化ガス供給ラインと、
    前記第１の熱交換器よりも前記液化ガス供給ラインの下流側に設けられる補助熱交換器であって、前記液化ガス供給ラインを流れる前記液化ガスと、前記冷熱回収システムの内部を循環する加熱媒体との間で熱交換を行うように構成された補助熱交換器と、を備え、
    前記冷熱回収方法は、
    前記第１の熱交換器により前記液化ガスと前記作動流体との間で熱交換を行う第１熱交換ステップと、
    前記第２の熱交換器により前記第１熱交換ステップにおいて前記液化ガスと熱交換を行った前記作動流体と、前記中間熱媒体との間で熱交換を行う第２熱交換ステップと、
    前記第３の熱交換器により前記第２熱交換ステップにおいて前記作動流体と熱交換を行った前記中間熱媒体と、前記加熱水との間で熱交換を行う第３熱交換ステップと、
    前記補助熱交換器により前記第１熱交換ステップにおいて前記作動流体と熱交換を行った前記液化ガスと、前記加熱媒体との間で熱交換を行う補助熱交換ステップと、を備える
    冷熱回収方法。
11. 液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システムによる冷熱回収方法であって、
    前記冷熱回収システムは、
    水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ラインと、
    前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービン及び前記タービンの駆動により発電を行うように構成された発電機を含む冷熱回収装置と、
    前記液化ガスと、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第１の熱交換器と、
    水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ラインと、
    前記第１の熱交換器よりも前記作動流体循環ラインの下流側に設けられる第２の熱交換器であって、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第２の熱交換器と、
    前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第３の熱交換器と、を備え、
    前記冷熱回収方法は、
    前記第１の熱交換器により前記液化ガスと前記作動流体との間で熱交換を行う第１熱交換ステップと、
    前記第２の熱交換器により前記第１熱交換ステップにおいて前記液化ガスと熱交換を行った前記作動流体と、前記中間熱媒体との間で熱交換を行う第２熱交換ステップと、
    前記第３の熱交換器により前記第２熱交換ステップにおいて前記作動流体と熱交換を行った前記中間熱媒体と、前記加熱水との間で熱交換を行う第３熱交換ステップと、
    前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体により前記タービンを駆動させ、前記発電機において発電を行う発電ステップと、を備える
    冷熱回収方法。

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