JPS6225917B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、０℃或はそれ以下の正常沸点を有す
る液化ガスを以てタンクを充填すること、およ
び、更に特記すれば、低温液体を以て大型閉鎖タ
ンクを満たす装置に関する。

〔従来技術〕

世界中の生産区域から、大洋を横断して使用区
域へ天然ガスを運搬するためには、大気圧におけ
る正常沸点以下にその温度を適当に下げることに
よりそれを液化して、その体積を著しく低減させ
るのが普通で、その結果船舶或ははしけによる運
搬が経済的となる。液化天然ガス（LNG）は、
約−161℃（−260〓）の沸点を有するメタンを主
成分とするが、混合物の一部として小量の他の液
化ガスを含んでいる。現在の経済的関心は、
LNGの運搬に集中されてはいるが、多量の液化
ガスの取扱および運搬に関連ある諸事項は、アン
モニア、エチレン、プロパン、ブタンおよび塩素
のような、液化ガスへも同様に適用可能である。

現在、閉鎖された大型タンクを低温液体で満た
すときは、熱的ロール・オーバ（thermal roll
over）を防止するという問題があることが認めら
れている。熱的ロールオーバは、該タンクへ送給
される液化ガスの密度が、既にタンク内に存在す
る液化ガスの密度より著しく異るために、自然的
に該液体の中に或る型の運動を起す傾向が生ずる
という事情に起因する。例えばもし給与される液
体が僅かにより熱く、その密度が既にタンク内に
存在する液体の密度より低い場合に、タンクの底
からその充填が行われるならば、軽い方の液体は
混合を起さずに頂部まで上昇する傾向がある。従
つてこれによりタンク内に静止している液体の平
衡を破る可能性が生じる。或る熱い液体の上面
へ、より冷たい液体が給与されても、同様な可能
性が生ずる。閉鎖された大きなタンクの中では、
液体自体の重さによつてタンクの下部の圧力は、
高くなつており、これによつて、上述の場合に
は、冷たく密度の高い液体の下に、温く密度の低
い液体が捕捉され、液化ガスは温度及び密度の異
なる層を形成する。このような、より温い液塊或
は層が解放されるとき、それは急速に頂部へ上昇
すると同時に、上方のより冷たい層が、渦巻き様
の形で降下することになる。この現象が熱的ロー
ルオーバと名付けられている。

上述の熱的ロールオーバの現象は、次の理由で
好ましからぬものである。

すなわち、蒸気（液化ガスが気化したもの）回
収装置で処理することが実用上不可能であるよう
な多量の蒸気が短時間に発生するからである。し
たがつて、許容値以上の圧力がかかり、タンクが
破壊することがないように、蒸気を大気へ逃がす
ことにより圧力を急速に解放する必要がある。し
かしこれは、製品を損失するのみならず、例え
ば、LNG等の可燃性の製品については災害を生
ずるおそれがある。

〔解決すべき問題点〕

そこで、給与される液体を、タンクの頂部或は
その底部に向つて排出させ得るようにするための
弁装置を設けることによつて、この問題を解決せ
んとする試が既に行なわれた。また、他の方法と
して、給与される液体の温度に応じて頂部充填あ
るいは低部充填を切換えて行なうものがある。し
かしながら今タンク内の状態を、絶えずモニタす
るのに用い得る装置が無いと仮定すれば、運転員
がタンク内の熱的ロールオーバの発生の可能性を
少くするためには、頂部充填を用うべきか或は低
部充填を用うべきかに関して、訓練による推測を
なさねばならない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので既
にタンク内に存在する液体の密度が、給与される
液体の密度より高いか低いかには関りなく、液化
ガスタンク内の熱的ロールオーバの可能性を少な
くでき、上述の推測或は制御の必要を排除するこ
とを目的とする。

〔問題点の解決手段〕 上記目的を達成するために、本発明において
は、給与される液体が、タンク内の液体の本体と
混合される以前に、「タンク内の状態に慣らされ
る装置」が使用され、そのため、これが、閉鎖さ
れた大型タンクへ液化ガスを比較的静穏に充填さ
れる。

〔実施例〕

以下、図面を参照してこの発明の一実施例につ
いて説明する。

図面には、例えば、米国特許第3680323号に示
されているような、一般形のLNG運搬船の一部
となるように設計された型の、大型球状タンク１
１が示されている。このようなタンクは、例え
ば、120フイートの直径を有し、そして液化天然
ガス（LNG）のような低温液体約25000立米を保
持するように設計することができる。タンク１１
は、その赤道帯域の周りでタンク一体にされた、
包囲的支持環、即ちスカート１３を介して船体に
固定されるように設計されている。タンク１１
は、例えばアルミニウム板製の、略々球状の容器
を含み、概ね円筒形のドーム１５が冠載されて居
り、上記アルミニウム板の厚さは約35乃至180mm
とされる。

上記金属容器とドームとは、例えば多層の発泡
ポリウレタンのような適当な絶縁材料１６によつ
て、熱的に絶縁されている。図示のタンクに関し
ては、熱絶縁層１６が金属壁の外部に配置されて
いるが、これをタンクの中に配置し、この絶縁層
の内面に、積荷の液体の進入を防止するための、
液体および蒸気に抗力を有する膜を設ける提案も
ある。

タンク壁は、ドーム１５の上端附近で、LNG
給与導管１７によつて貫通され、この導管には船
上の積荷用配管系統との連結のためにその外端に
接続体１９が設けられている。給与導管１７は90
゜に折曲され、ドームの下方を垂直下向きに延
び、球体の赤道の上方約57フイートの位置に終端
づけられている。容器内の中心線上には、垂直に
約8.5フイートの直径を有する大なる中空塔、即
ちドラフト管２１が配置されている。図示のよう
に、液体給与導管１７の下端は、ドラフト管２１
の上端から約１フイート下方まで延び、給与され
るLNGは、ドラフト管の上端内に排出される。
これによつて給与されたLNGが、ドラフト管の
全長を経て、垂直に流下した後タンク内の既存の
LNGと混合する。

上記ドラフト管２１の上端は、作用的に開放さ
れて居り、そしてタンク１１の頂部内の非充満部
に連通しているが、その上部には、多数の小孔を
有するバツフル板２３が設けられており、その目
的は後で説明される。ドラフト管２１の底は、接
続部（図示されていない）によつて金属容器に適
当に支えられ、そしてこれはタンクの底から約７
フイートの距離まで延びている。残りの管はドラ
フト管２１の内部に配置されこれに支えられるの
が望ましい。こうすることによりドラフト管の外
表面と球状タンクの内面との間が、完全に自由に
なり、LNGを保有し得る。

タンク１１からLNGを取出すために、ドラフ
ト管２１内に同軸的に、或はその中の適当な位置
に中央排出管２５が配置されている。上記排出管
２５の下端には、電動駆動の沈設ポンプ２７が固
定されている。温度が外気温度から、液化温度ま
で低下したときに生ずる管路の熱的収縮を収容す
るため、滑動支え装置２９がベースの沈設ポンプ
に設けられている。これは、球体容器の底に取り
付けられており、そして上下的案内路３１を有し
ている。この滑動装置が、温度が降下し排出管２
５が収縮したとき、ポンプ２７を上下に移動させ
る。排出管２５の上端は、90゜方向転換されドー
ム１５の壁を貫通し、船全体に延びている積荷排
出管路網へ接続された連結部３２まで延びてい
る。

上記ドラフト管２１の内部には、基底部２９に
支えられた小なる沈設ポンプ３５へ通じている第
１の管路３３も配置されている。この管路装置３
３は直径約38mm程度のもので宣しく、そしてこれ
は熱的膨張と収縮を収容するため、その固有の可
撓性を利用できるように、その中に多数の彎曲部
が設けられている。この管路装置３３は、ドーム
の壁を貫通し、そしてスプール管装置（図示され
ていない）へ連絡している弁３７に終端づけられ
ている。ドラフト管２１の内部には、２つのヘツ
ダ３９が設けられ、このヘツダは、タンクの赤道
と頂部との略々中間位置で、ドラフト管２１の外
表面に位置ぎめされたスプレイノズル４１を担持
している。上記ヘツダ３９は、第２の管路装置４
３に接続されており、この管路装置４３は、上方
に延びドーム壁を貫通して弁４５に達している。
この弁４５は、船のスプレー管装置に接続されて
いる。したがつていずれのタンクにおいても、小
型ポンプ３５により、タンクの底からLNGを汲
み上げ、管路３３を通して上方に圧送し、その
後、再びタンクに戻してスプレイノズル４１から
排出することにより、タンクをLNGで満たす前
にタンクを急激に冷し、もしくは航海中にタンク
内を好適な低温状態に維持することができる。小
型ポンプ３５は、スプレイ管路システムを通じ
て、船内の他のタンクの管路装置４３と連結され
ているので、１つの小型ポンプ３５により、航海
中にあるタンクの底からLNGを汲み上げ、他の
空になつている複数のタンク内に供給することが
できる。

船の積荷に対する管路網の中には、蒸気が再液
化されるように、LNGを給与する装置に向け
て、タンクから蒸気を戻すための備えも亦施され
ている。従つてタンク１１にはその蒸気吐出部４
９が設けられ、この蒸気吐出部４９はドーム１５
の上面を貫通し、その部分には、該船の積荷管路
網へ接続するための適当な接続部５１が設けられ
ている。上記蒸気の吐出部４９の下端は、短かい
横断管５３に終端づけられており、管５３は適当
な円板によつて両端を閉鎖され、そしてその下半
部全体には、多数の小孔５５が設けられている。
この横断管のとり入れの構造は、タンクより排除
される蒸気と共に運ばれるかも知れないLNGの
捕捉される量を最少ならしめるようになつてい
る。何ぜならば、このように捕捉された液体は、
前記多数の小孔を具えた表面上に液滴を作つて、
ドラフト管２１内で、滴下する傾向があるからで
ある。

尚、安全の見地から、今一つの吐出管５９が設
けられて居り、これはドーム１５の側壁の上部を
貫通し、そしてリリーフ弁６１へ接続されてい
る。既に述べたように、異常時において、液化ガ
スが当然発生し得る高圧において動作するように
は、タンク１１は設計されては居らず、従つて充
填動作中および排出動作中も或は航海中も共に、
タンク圧力が大気圧附近に維持されるように、タ
ンク内の圧力が、例えば平方インチ当り約３ポン
ド（絶対気圧で1.2気圧）に達したとき、リリー
フ弁６１が開放するようにセツトされている。リ
リーフ弁が開放すれば、逃れ出たLNGの蒸気が
導管（図示されていない）を経て船のマスト上で
通気され、これにより船の人員に危害を及ぼさず
に、船の主要甲板よりかなり高い位置で大気に放
出される。通常、船の装置が意図された通りに動
作しているならば、リリーフ弁が動作する圧力に
達することがないこと勿論である。

なお、周囲の大気から或る程度の熱の進入が認
められる故、タンク１１内のLNGを、積荷の沸
点附近で平衡の状態に維持する備えが施されてい
る。例えば、タンクへの熱の流入に釣合わせるの
に冷凍装置を設けても宣しい。しかし、有効な絶
縁手段で流入熱が最少に保たれるならば、或る程
度のLNGの蒸発が許され、そしてタンクから蒸
発によつて生ずるものと略々同等の割合で、蒸気
の吐出部４９、接続部５１および積荷の管回路網
により蒸気が引き抜かれる。一般に、蒸気排出網
は、１又は２以上のコンプレツサの吸引側に接続
され、このコンプレツサは、タンク内の蒸気圧
が、リリーフ弁の動作値以下である1.8（ポン
ド／平方インチ）に維持されるように駆動され
る。引抜かれた天然ガスは、船の推進用ボイラに
給与される燃料として燃焼され、或は個々のタン
クへ最終的に戻すために船の中に設けられた液化
装置を経て、再液化させるようにすることもでき
る。

LNG給与管１７の終端が、ドラフト管２１の
頂部に隣接している故、進入するLNGは、既に
タンク内に存在していたLNGと接触するよりも
前に、直ちにタンク内の圧力状態に露出させられ
る。その結果として、ドラフト管２１の内部は、
膨張室として役立てられる。即ち、入来する
LNGはこの室へ放出され、この中で、LNGは、
積荷タンクの液塊の蒸気圧に慣れる。更に、
LNGがドラフト管の外側の球状タンクの主要部
へ進入し得る以前に、入来するLNGがドラフト
管２１の全道程を流下して、既存のLNGとの混
合を開始することになる故、入来するLNGは熱
平衡に達するまでの充分な時間を持つことにな
る。従つて入来するLNGが僅かにより熱いなら
ば、直ちに蒸発が行われ、発生した蒸気はドラフ
ト管を上昇しつつ、その上の入来するLNGを冷
却し、且つ直に引抜かれる。そして再液化のため
に陸上設備へ戻されることになる。該液体はドラ
フト管２１の底に向つて徐々に進行する故、その
密度も徐々に変化し、その結果としてこれがドラ
フト管の底から外方へ流出し始めたとき、タンク
の底のLNGの密度と略々同一密度を持つことに
なる。従つて、熱的ロールオーバの可能性は殆ど
排除され、したがつて比較的静穏に充填が行わ
れ、そこで入来する液体は、タンクの底に、或は
その附近に留まり、タンク内に既存する液体を単
に上方へ変位させるのみである。さらに、このド
ラフト管２１の作用について詳述する。

給与導管１７を通してタンク内に供給された
LNGは、タンク内の上部において、給与導管１
７から排出され、タンクの非充満部の気層と接
し、その圧力がタンク内の気層の圧力と等しくな
る。この現象は、タンク内の静止した液化ガスと
混ざる十分前に起こる。したがつて、供給された
LNGは、熱的に、タンク内の気層の圧力に慣ら
されることになる。その後、LNGはドラフト管
２１内を下方に向かつて移動し、ドラフト管の底
から出て、タンク内の主領域に存在する液化ガス
内に入る。ドラフト管２１内を下方に向かつて移
動する間に、供給された液化ガスは、タンク内の
液化ガスと熱的に平衡状態となる。なぜならば、
液化ガスは、底に向かつてゆつくりと移動するの
でドラフト管の金属壁を通して熱の流れが生じる
からである。こうして、供給された液化ガスがタ
ンク内の主要部に存する液化ガスよりも温い場合
には、ドラフト管を通して外側に向かつて熱が流
れ、タンク内の静止した冷たいLNG内に発散さ
れる。供給された液化ガスが冷たくなり、そして
密度が徐々に増加し、ドラフト管の下端に達する
までには、供給された液化ガスの密度は、タンク
内に存在するLNGと実質的に同一になる。これ
により、サーマルロールオーバの原因となる
LNGの層化が防止される。

上述のような、好ましい目的を達するために
は、入来するLNGは、タンクの上方４半部の範
囲内の位置、成るべくは、頂上からタンクの高さ
の10パーセントの範囲内の位置において、膨張室
へ進入せねばならない。従つて膨張室装置を設け
るために、ドラフト管２１が使用される場合に
は、この管が給与管１７の放出点と少くとも略々
等しい高さまで上方へ延び、この給与管がタンク
の上半分の範囲内において終端を持ち、それによ
つて混合が生ずる以前に、膨張と熱的安定化の行
われる時間が持たされるようにしなければならな
い。同様にドラフト管２１は、タンクの下方４半
部の範囲内の位置、成るべくは底からタンクの高
さの約10パーセントの範囲内の位置まで、下方へ
延びている要がある。

図示の配置においては、給与管１７は、約37cm
の、略々一定の内径を有し、そして約260cmの内
径を有するドラフト管２１へ放出する。従つて、
ドラフト管２１の面積は、給与管１７の面積の約
50倍以上となる。これにより、LNGが、給与管
から放出されるとき、これに何等の拘束も生じな
い。上記所望の目的を達するためには、膨張室区
間の面積は、少くとも、給与管の面積の約10倍、
成るべくはその20倍以上でなければならない。

ドラフト管２１の開放頂部が、タンク１１の非
充満部と連通している故、流入するLNGは、ま
ずタンク内の圧力状態へ密接にさらされる。更
に、ドラフト管２１の中のLNGの柱体が、既に
タンク内にあるLNGの貯蔵部へ流出するその底
の部分まで流下するには、或る有限の時間がかか
り、熱的平衡を生ずるために充分な機会を与える
ことになる。その結果として、流下したLNGの
密度は、貯槽内のLNGの密度と極めてよく適合
し、好ましからぬ形の循環は起り得ない。予想に
従えば１年に１回、タンクを基にして内部から物
理的に点検することが必要と考えられる。この場
合、接続管１９、或は蒸気管５１から熱い天然ガ
スを導入することによつてタンク内の総ての
LNGが蒸発させ、他の管を経て排除されるよう
にする。ドラフト管２１の底を経由する上記諸管
の間に短絡を生じないように、150mmの孔の面積
と略々等しい総面積を有する多数の小孔を有す
る、バアツフル２３が設けられている。

なお、図面に示された実施例により、本発明を
説明したが、この発明は本実施例に限られるもの
でなく、特許請求の範囲に記載された発明には、
当業者にとつて自明な変更、変形が含まれること
は勿論である。例えば、大きな直径のドラフト管
に自由にLNGを排出する代りに、給与導管を下
方に延ばすと共に、膨張室を設け、ベロウズもし
くは他の圧力補償装置を介して、あるいはタンク
内の非充満部へ通じる管路装置を使用することに
より、上記膨張室内で、LNGを物理的に拘束し
つつ、タンク内の圧力状態に従属させる。

このような膨張室が設けられた場合は、給与導
管自体をタンクの底部附近の或る位置まで延ばす
ことができる。これによつて容器の上部内の圧力
の補償に引続き、供給された液体が給与導管内を
下方に移動する間に、給与導管自体を通して熱が
移動し、熱的安定化が起り得ることになる。

同様に、LNGの運搬を中心として詳述した
が、液化され、低温に維持することによつて、多
量に運搬されるような低温液体は、他にも考えら
れる。例えば、この型の填充装置は、アンモニア
の正常沸点と略々同等或はそれ以下の正常沸点を
有し、概ね低温液体と考えられる液化ガスの運搬
に対して、特に有利である。なお大型閉鎖タンク
と呼ばれるものは、少くとも約5000立米の液体を
収容し得るタンクを意味するものと考えられた
い。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、給与さ
れる液体の密度が高いか低いかには関りなく、液
化ガスタンク内の熱的ロールオーバの発生を防止
することができ、特殊な給与操作あるいは特別な
安全弁を設ける必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の特徴を具現する球状タンク
装置の、一部を破り取つて表わす側面図、第２図
は、第１図の概ね線２−２に沿う断面を表わす拡
大図、第３図は、第２図の線３−３に沿う、更に
拡大された断面図である。 図において、１１……タンク、１３……タンク
のスカート、１５……円筒形ドーム、１６……熱
絶縁部、１７……給与導管、１９……接続管、２
１……ドラフト管、２３……バツフル板、２５…
…中央排出管、２７……ポンプ、２９……ポンプ
ベース、３１……案内路、３２……接続管、３３
……管装置、３５……沈設ポンプ、３７……弁、
３９……ヘツダ、４１……スプレーノズル、４３
……第２管路、４５……弁、４９……蒸気吐出
口、５１……連結装置、５３……横断管、５５…
…小孔群、５９……吐出管、６１……リリーフ
弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液化ガスを保持するタンクにおいて、 前記液化ガスを貯蔵する密閉容器と、 前記容器に付設され、低温の該容器内部を外部
   から熱的に遮断する断熱手段と、 前記容器内部に設けられると共に、上端が前記
   容器の非充満部に位置し、かつ、下端が前記容器
   内の前記液化ガス中に浸漬されたドラフト管と、 前記液化ガスを前記非充満部内に供給すると共
   に、該供給した液化ガスをドラフト管の前記上端
   から、該ドラフト管内部へ排出する給与導管と を具備することを特徴とする液化ガスを保持す
   るタンク。 ２ 前記容器の内部から外部に向かつて延び、且
   つ該容器の前記非充満部と連通する蒸気導管が設
   けられている特許請求の範囲第１項記載の液化ガ
   スを保持するタンク。 ３ 前記蒸気導管は、水平に配置された取入れ管
   を有し、該取入れ管の上半部は無孔に形成されて
   いる一方、下半部には、直径が約12.7mmより大な
   らざる複数の孔が形成されている特許請求の範囲
   第２項記載の液化ガスを保持するタンク。 ４ 前記ドラフト管の横断面積が、少くとも、前
   記給与導管の液化ガス排出個所の横断面積の約10
   倍とされている特許請求の範囲第１項に記載の液
   化ガスを保持するタンク。 ５ 前記排出個所が、前記容器の垂直高の上方10
   パーセント以内の或る高さにおかれている特許請
   求の範囲第１項に記載の液化ガスを保持するタン
   ク。 ６ 前記ドラフト管の下端は下方に向かつて開口
   し、且つ前記容器の垂直高の約10パーセント或は
   それ以下の距離だけ前記容器の底から隔てられて
   いる、特許請求の範囲第１項に記載の液化ガスを
   保持するタンク。 ７ １本の液体排出管が、前記ドラフト管を貫通
   して上方へ延び、そして前記容器上部において該
   容器を貫通すると共に、その下端は沈設型ポンプ
   と接続されている特許請求の範囲第１項に記載の
   液化ガスを保持するタンク。 ８ タンクに液化ガスを満たす方法において、 前記液化ガスを貯蔵する熱的に絶縁された容器
   内にドラフト管を設けると共に、該ドラフト管の
   上端を前記容器の非充満部に位置させ、かつ下端
   を前記容器内の前記液化ガスに浸漬させ、 前記容器内に前記液化ガスを供給し、該供給さ
   れた液化ガスを前記非充満部の圧力状態に露呈す
   ると共に、該液化ガスを前記ドラフト管の前記上
   端から、該ドラフト管内に排出し、 前記排出した液化ガスを前記ドラフト管に添つ
   て、該ドラフト管内を降下させ、その後、前記排
   出した液化ガスを、前記ドラフト管外に存する前
   記容器内の液化ガスと混合させる ことを特徴とするタンクに液化ガスを満たす方
   法。 ９ 前記液化ガスが給与されつつある間、前記容
   器の非充満個所から蒸気が除去される、特許請求
   の範囲第８項に記載の方法。 １０ 前記液化ガスが、１気圧以下で約−160℃
   の沸点を有し、そして充填操作中前記容器内に約
   1.2気圧より大ならざる絶対圧力が維持される、
   特許請求の範囲第８項に記載の方法。