JPWO2017037809A1 - 船舶用のｌｎｇ燃料受入システム、それを備えた船舶、及び船舶用のｌｎｇ燃料受入方法 - Google Patents

Abstract

ボイラを備えない船舶においても、不必要な船舶の航行や、ＢＯＧの焼却などによって燃料を無駄に消費することなく、外部のＬＮＧ供給源からＬＮＧを輸送することが可能な、船舶用のＬＮＧ燃料受入システムを提供する。外部のＬＮＧ供給源と接続される接続部から燃料タンクまでＬＮＧを輸送可能なＬＮＧ輸送管と、ＬＮＧ輸送管上に配設されたブーストポンプと、ＬＮＧ輸送管から燃料タンクの気相部へＬＮＧを噴霧するスプレーノズルとを備え、ブーストポンプを介してＬＮＧを燃料タンクの気相部へ噴霧することで、燃料タンク内の圧力を外部のＬＮＧ供給源の圧力よりも低下させ、燃料タンク内の圧力が外部のＬＮＧ供給源の圧力よりも下がった場合に、燃料タンクの気相部へのＬＮＧの噴霧から、外部のＬＮＧ供給源の圧力と燃料タンク内の圧力との差圧による、燃料タンクへのＬＮＧの供給に切り替える、船舶用のＬＮＧ燃料受入システム。

Description

本発明は、差圧を利用した船舶用のＬＮＧ燃料受入システム、それを備えた船舶、及び船舶用のＬＮＧ燃料受入方法に関する。

近年、石油燃料に代替するエネルギー源として、環境負荷が少なく、供給安定性に優れたＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ：液化天然ガス）が注目を浴びており、船舶の分野においても、ＬＮＧを燃料とするＬＮＧ燃料船の普及が進められている。

小型のＬＮＧ燃料船、例えば、小型のタグボートなどへＬＮＧを供給する場合は、タンクローリーから供給されることが一般的である。タンクローリーの一部にはポンプが備えられているものもあり、その場合、ポンプによって、ＬＮＧをＬＮＧ燃料船へ供給することが可能である。しかし、例えば、日本などでは、ポンプを備えたタンクローリーは普及しておらず、上記のような方法を用いることはできない。

例えば、陸上においては、ポンプを用いずに燃料タンク等へ液化ガス燃料を供給する方法として、燃料供給源のタンクに加圧用ガスを供給することで、液化ガス燃料供給源のタンク内の圧力を、燃料タンク内の圧力よりも上げ、タンク間の差圧によって、燃料タンクへ液化ガス燃料を供給する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。また、液化ガスを貯蔵するタンク内の圧力を下げる方法として、例えば、液化ガスを貯蔵タンク内にスプレーする方法が提案されている（例えば、特許文献４）。

しかし、船舶においては、タンク間の差圧による液化ガス燃料の移送は行われていない。例えば、ＬＮＧ貨物タンクを有する大型のＬＮＧ輸送船は、貨物タンク内に発生したＢＯＧ（Ｂｏｉｌ Ｏｆｆ Ｇａｓ）をボイラで消費することによって、タンク内の圧力の調整を行っているが、ＬＮＧの輸送は、ポンプによって行われている。また、ＬＮＧ輸送船は、ＬＮＧの貨物タンク内にスプレーポンプ及びスプレーノズルを備えているが、これは貨物タンクを冷却するためのものである。

タンク間の差圧によってＬＮＧを輸送するためには、船舶側の燃料タンクの圧力を低下させる必要があるが、例えば、小型のＬＮＧ燃料船は、上記のような大型のＬＮＧ輸送船とは異なり、ボイラを備えていない。そのため、船舶側の燃料タンクの圧力を低下させるには、不必要に船舶を航行させてエンジンでＢＯＧを消費するか、または、余剰ガス焼却装置によって無駄にＢＯＧを消費するかのどちらかしか方法がなく、燃料を無駄に消費してしまうという問題があった。そして、例え、船舶を航走させることで燃料タンク内の圧力を下げたとしても、タンクローリーから燃料タンクにＬＮＧを移送する際に発生するＢＯＧによって、燃料タンク内の圧力が上昇し、タンク間の差圧が不十分になる場合があった。

特開２００５−９０５５４号公報 再開２００１−３１７６９３号公報 特開平１１−２１０９８９号公報 特開２０１０−１９６８２４号公報

本発明は、上記のような課題を鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の課題は、ボイラを備えない船舶においても、不必要な船舶の航行や、余剰ガス焼却装置によるＢＯＧの焼却などによって燃料を無駄に消費することなく船舶側の燃料タンクの圧力を下げることができ、外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力と船舶側の燃料タンク内の圧力との差圧によってＬＮＧを輸送することが可能な、船舶用のＬＮＧ燃料受入システムを提供することを目的とする。

本発明は、外部のＬＮＧ供給源と接続される接続部から燃料タンクまでＬＮＧを輸送可能なＬＮＧ輸送管と、ＬＮＧ輸送管上に配設されたブーストポンプと、ＬＮＧ輸送管から燃料タンクの気相部へＬＮＧを噴霧するスプレーノズルとを備え、ブーストポンプを介してＬＮＧを燃料タンクの気相部へ噴霧し、燃料タンク内の温度を低下させることで、燃料タンク内の圧力を外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも低下させ、燃料タンク内の圧力が外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも下がった場合に、ブーストポンプを介した燃料タンクの気相部へのＬＮＧの噴霧から、外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力と燃料タンク内の圧力との差圧による、ブーストポンプを介さない燃料タンクへのＬＮＧの供給に切り替える、船舶用のＬＮＧ燃料受入システムに関する。

本発明は、さらに、ブーストポンプの上流から分岐し、ブーストポンプの下流と合流するバイパス路と、バイパス路における合流点の下流から分岐し、燃料タンクの液相部へＬＮＧを供給する供給管とを備え、燃料タンク内の圧力が外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも下がった場合に、ブーストポンプを介した燃料タンクの気相部へのＬＮＧの噴霧から、バイパス路および供給管を介した前記差圧による燃料タンクへのＬＮＧの供給に切り替えることが好ましい。

本発明は、前記ＬＮＧ燃料受入システムを備えた船舶に関する。

本発明は、外部のＬＮＧ供給源から燃料タンクへブーストポンプを介してＬＮＧを輸送するステップと、輸送されたＬＮＧを燃料タンクの気相部へ噴霧するステップと、燃料タンク内の圧力が外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも下がった場合に、ブーストポンプを介した燃料タンクの気相部へのＬＮＧの噴霧から、外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力と燃料タンク内の圧力との差圧による、ブーストポンプを介さない燃料タンクへのＬＮＧの供給に切り替えるステップとを有する、船舶用のＬＮＧ燃料受入方法に関する。

本発明は、外部のＬＮＧ供給源と接続が可能な第一の接続部と、船舶の輸送管と接続が可能な第二の接続部と、第一の接続部から第二の接続部までＬＮＧを輸送可能なＬＮＧ輸送管と、ＬＮＧ輸送管上に配設されたブーストポンプと、ブーストポンプの上流から分岐し、ブーストポンプの下流と合流するバイパス路とを備え、船舶の燃料タンク内の圧力が外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも高い場合に、ブーストポンプを介して、ＬＮＧを第一の接続部から第二の接続部へ輸送し、船舶の燃料タンク内の圧力が外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも低い場合に、バイパス路を介して、ＬＮＧを第一の接続部から第二の接続部へ輸送する、船舶用のＬＮＧ燃料輸送装置に関する。

本発明によれば、ボイラを備えない船舶においても、不必要な船舶の航行や、余剰ガス焼却装置によるＢＯＧの焼却などによって燃料を無駄に消費することなく、燃料タンク内の圧力を容易に調整することができ、供給側のタンクと船舶側の燃料タンクの間の圧力差によってＬＮＧを輸送することが可能となる。

本発明の実施の形態にかかるＬＮＧ燃料受入システムの一例を示す図である。 本発明の実施の形態にかかるＬＮＧ燃料受入システムの一部をユニット化した可搬式の装置を示す図である。

以下、図面を用いて本発明の好ましい実施の形態を説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施の形態が適宜変更できることはいうまでもない。

図１は、本実施の形態に係るＬＮＧ燃料受入システムの概略構成図である。図１に示すように、本実施の形態に係るＬＮＧ燃料受入システムは、ブーストポンプ１、燃料タンク２、スプレーノズル３、接続部４、供給管５、バルブ６ａ〜６ｆ、及びＬＮＧ輸送管７ａ〜７ｄを備えている。なお、図１において、矢印は流体の流れを示している。

本実施の形態のＬＮＧ燃料受入システムは、ＬＮＧ輸送管７が、外部のＬＮＧ供給源と接続される接続部４から燃料タンク２までＬＮＧを輸送可能なように設けられている。ＬＮＧ輸送管７ａにはバルブ６ｆが配設され、ＬＮＧ輸送管７ｂにはバルブ６ｄ、ブーストポンプ１及びバルブ６ｅが配設されている。また、ＬＮＧ輸送管７ｄにはバルブ６ｃが配設され、ＬＮＧ輸送管７ｃにはバルブ６ａ及び６ｂが配設されている。燃料タンク２側におけるＬＮＧ輸送管７ｃは、途中で分岐しており、一方の先端部には、燃料タンク２の気相部へＬＮＧを噴霧することが可能なスプレーノズル３が設けられており、もう一方には、燃料タンク２の液相部へＬＮＧを供給する供給管５が設けられている。また、ＬＮＧ輸送管７ａ及び７ｂの合流点と、輸送管７ｂと７ｃの合流点とのバイパス路となるＬＮＧ輸送管７ｄが設けられている。

船舶が航行している際は、燃料タンク２の気相部の圧力を所定の圧力以上に維持し、その圧力を利用して、ＬＮＧ気化器へＬＮＧを供給している。そのため、燃料タンク２内の圧力は、ＬＮＧ供給源となる外部のタンクよりも高い圧力を有していることが多い。そのため、通常は、ポンプ等を利用しなければ、ＬＮＧ供給源から燃料タンク２へＬＮＧを供給することができない。本実施の形態のＬＮＧ燃料受入システムでは、燃料タンク２内の圧力が、外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも高い場合、まずは、ブーストポンプ１によってＬＮＧを加圧することで、ＬＮＧを、スプレーノズル３を介して燃料タンク２へと輸送する。ブーストポンプ１としては、ＬＮＧを加圧して燃料タンク２へと輸送できるものであれば、特に制限なく使用できる。

ブーストポンプ１によって加圧されたＬＮＧは、スプレーノズル３によって、燃料タンク２の気相部へと噴霧される。ＬＮＧを燃料タンク２内に噴霧することにより、周囲から気化熱が奪われて、燃料タンク２内の温度が低下し、結果として、燃料タンク２内の圧力を下げることができる。また、噴霧されたＬＮＧが気相部のＢＯＧと接触することで、ＢＯＧを再液化させることができ、それによっても燃料タンク２内の圧力を下げることができる。ＬＮＧの輸送を効率的に行うという観点からは、例えば、外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力と燃料タンク２内の圧力との差が０．２５ＭＰａ以上となるまで、燃料タンク２内の圧力を下げることが好ましい。

本実施の形態のＬＮＧ燃料受入システムは、燃料タンク２内の圧力が低下し、外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力と燃料タンク２内の圧力との差が十分なものとなった場合、ブーストポンプ１を介したＬＮＧの輸送から、タンク間の差圧によるＬＮＧの輸送に切り替えられる。タンク間の差圧によってＬＮＧを輸送する場合は、ブーストポンプ１の駆動を停止させ、輸送管７ｃ及び供給管５を介して、ＬＮＧを燃料タンク２の液相部へとＬＮＧを供給する。ブーストポンプ１を介したＬＮＧの輸送では、ブーストポンプ１へ電力を供給するために発電機を駆動させる必要があるが、タンク間の差圧によるＬＮＧの輸送に切り換えた場合は、発電機を停止させることができ、エネルギー消費を抑えることができる。また、ブーストポンプのみでＬＮＧの輸送を効率的に行うためには、大型のポンプが必要となるが、本実施の形態のＬＮＧ燃料受入システムでは、ブーストポンプ１を使用するのは、ＬＮＧ受入の初期段階であり、ＬＮＧの輸送は主にタンク間の差圧によって行われる。そのため、小型のブーストポンプでも効率的なＬＮＧの輸送を行うことができ、省スペース化を図ることができる。

タンク間の差圧によってＬＮＧを輸送している際に、燃料タンク２内の圧力が上昇し、外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力との差圧が不十分となった場合は、再度、タンク間の差圧が十分なものとなるまで、ブーストポンプ１を介したＬＮＧの輸送に切り替えることができる。また、燃料タンク２内の圧力が上昇し、タンク間の差圧が不十分となる前に、バルブ６ａを開け、かつ、バルブ６ｂを閉めることによって、タンク間の差圧を利用したまま、スプレーノズル３を介して燃料タンク２の気相部へＬＮＧを噴霧し、燃料タンク２内の圧力を低下させることも可能である。

ブーストポンプ１を介したＬＮＧの輸送から、タンク間の差圧によるＬＮＧの輸送に切り替えは、バルブによって制御される。ブーストポンプ１を介してＬＮＧを輸送する場合は、例えば、バルブ６ｆ、６ｄ、６ｅ、及び６ａを開け、バルブ６ｃ、及び６ｂを閉める。外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力と燃料タンク２内の圧力との圧力差によってＬＮＧを輸送する場合は、例えば、バルブ６ｄ、６ｅ、及び６ａを閉め、バルブ６ｃ、及び６ｂを開ける。バルブの開閉は、手動でおこなっても良いし、電子制御によっておこなっても良い。

外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力と燃料タンク２内の圧力との圧力差を利用してＬＮＧを輸送する場合は、供給管５によって、ＬＮＧが燃料タンク２の液相部へと供給される。ＬＮＧを燃料タンク２の液相部へと供給することで、供給されたＬＮＧから新たにＢＯＧが発生することを抑制することができる。なお、タンク間の差圧によってＬＮＧを輸送する場合は、供給管５からだけではなく、バルブ６ａを開け、スプレーノズル３からも同時に、ＬＮＧを燃料タンク２へと供給してもよい。供給管５によるＬＮＧの供給と、スプレーノズル３によるＬＮＧの噴霧とを同時に行うことで、燃料タンク２内の圧力の上昇を抑制しながら、ＬＮＧを輸送することができる。

図２は、本発明の実施の形態にかかるＬＮＧ燃料受入システムの一部をユニット化した可搬式の装置を示す図である。図２の装置は、ブーストポンプ１、接続部４ａ、４ｂ、バルブ６ｃ〜６ｅ、及びＬＮＧ輸送管７ａ〜７ｄを備えている。また、例えば、底部にローラーを有しており（図示しない）、運搬することが可能である。外部のＬＮＧ供給源と、船舶側のバンカーマニホールドとの間に、図２のような装置を挟んで使用することも、本発明の実施形態の一例である。この場合、図１で示したような構成（すなわち、ブーストポンプ１と、ブーストポンプ１を配設したＬＮＧ輸送管と、該輸送管の上流と下流をバイパスするバイパス路を有するような構成）を有する船舶ではなくても、図２の可搬式の装置を設置することで、本発明におけるＬＮＧ燃料の受け入れが可能となる。この場合、船舶には、燃料タンクの気相部へＬＮＧを噴霧することができるスプレーノズルと、燃料タンクの液相部へＬＮＧを供給することができる供給管を有することが好ましい。

ＬＮＧの受入の初期段階では、船舶の燃料タンク内の圧力が外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも高いため、接続部４ａから供給されたＬＮＧは、ブーストポンプ１により、輸送管７ａ、７ｂ、７ｃを順に介して接続部４ｂへ輸送される。接続部４ｂから船舶へ供給されたＬＮＧは、スプレーノズルにより燃料タンクの気相部へ噴霧される。この場合、バルブ６ｄ、６ｅを開け、バルブ６ｃを閉める。気相部へのＬＮＧの噴霧により、船舶の燃料タンク内の圧力が外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも低くなると、ブーストポンプ１を使用せずに、タンク間の差圧によるＬＮＧへの供給へと切り替えることができる。この場合は、接続部４ａから供給されたＬＮＧは、輸送管７ａ、７ｄ、７ｃを順に介して接続部４ｂへ輸送される。

１ ブーストポンプ
２ 燃料タンク
３ スプレーノズル
４、４ａ、４ｂ 接続部
５ 供給管
６ａ〜６ｆ バルブ
７ａ〜７ｄ ＬＮＧ輸送管

Claims (5)

1. 外部のＬＮＧ供給源と接続される接続部から燃料タンクまでＬＮＧを輸送可能なＬＮＧ輸送管と、
   ＬＮＧ輸送管上に配設されたブーストポンプと、
   ＬＮＧ輸送管から燃料タンクの気相部へＬＮＧを噴霧するスプレーノズルとを備え、
   ブーストポンプを介してＬＮＧを燃料タンクの気相部へ噴霧し、燃料タンク内の温度を低下させることで、燃料タンク内の圧力を外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも低下させ、
   燃料タンク内の圧力が外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも下がった場合に、ブーストポンプを介した燃料タンクの気相部へのＬＮＧの噴霧から、外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力と燃料タンク内の圧力との差圧による、ブーストポンプを介さない燃料タンクへのＬＮＧの供給に切り替えることを特徴とする、船舶用のＬＮＧ燃料受入システム。
2. さらに、ブーストポンプの上流から分岐し、ブーストポンプの下流と合流するバイパス路と、
   バイパス路における合流点の下流から分岐し、燃料タンクの液相部へＬＮＧを供給する供給管とを備え、
   燃料タンク内の圧力が外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも下がった場合に、ブーストポンプを介した燃料タンクの気相部へのＬＮＧの噴霧から、バイパス路および供給管を介した前記差圧による燃料タンクへのＬＮＧの供給に切り替えることを特徴とする、
   請求項１に記載の船舶用のＬＮＧ燃料受入システム。
3. 請求項１または２に記載の船舶用のＬＮＧ燃料受入システムを備えた船舶。
4. 外部のＬＮＧ供給源から燃料タンクへブーストポンプを介してＬＮＧを輸送するステップと、
   輸送されたＬＮＧを燃料タンクの気相部へ噴霧するステップと、
   燃料タンク内の圧力が外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも下がった場合に、ブーストポンプを介した燃料タンクの気相部へのＬＮＧの噴霧から、外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力と燃料タンク内の圧力との差圧による、ブーストポンプを介さない燃料タンクへのＬＮＧの供給に切り替えるステップとを有する、船舶用のＬＮＧ燃料受入方法。
5. 外部のＬＮＧ供給源と接続が可能な第一の接続部と、
   船舶の輸送管と接続が可能な第二の接続部と、
   第一の接続部から第二の接続部までＬＮＧを輸送可能なＬＮＧ輸送管と、
   ＬＮＧ輸送管上に配設されたブーストポンプと、
   ブーストポンプの上流から分岐し、ブーストポンプの下流と合流するバイパス路とを備え、
   船舶の燃料タンク内の圧力が外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも高い場合に、ブーストポンプを介して、ＬＮＧを第一の接続部から第二の接続部へ輸送し、
   船舶の燃料タンク内の圧力が外部のＬＮＧ供給源のタンク内の圧力よりも低い場合に、バイパス路を介して、ＬＮＧを第一の接続部から第二の接続部へ輸送する、船舶用のＬＮＧ燃料輸送装置。

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