WO2013118756A1 - ガス供給装置 - Google Patents

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WO2013118756A1
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tank
liquefied gas
liquefied
supply device
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裕之 日下
隆祥 ▲高▼田
和弘 高尾
勝彦 後藤
俊樹 渋谷
大祐 山田
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岩谷産業株式会社
エーテック株式会社
三菱重工業株式会社
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Definitions

  • This invention relates to an apparatus for supplying a liquefied gas such as liquefied natural gas (LNG) to an appropriate supply destination such as a power unit. More specifically, with respect to the tank storing the liquefied gas, a part of the liquefied gas in the tank is vaporized and returned to the upper gas phase space in the tank, and the inside of the tank is pressurized to a required pressure.
  • LNG liquefied natural gas
  • the present invention relates to a gas supply device that supplies gas.
  • LNG fuel ship For example, in a ship using LNG as a fuel (hereinafter referred to as “LNG fuel ship”), the liquefied gas is filled in a tank (low temperature insulation tank) that stores at a predetermined temperature and pressure, and the vaporized liquefied gas is used as engine fuel. It is used for such as. At this time, the inside of the tank is pressurized so that the pressure of the supplied vaporized liquefied gas becomes a pressure required by a supply destination such as an engine (for example, Patent Documents 1, 2, and 3 below).
  • a supply destination such as an engine
  • the low-temperature insulation tank is provided with a supply path for supplying vaporized liquefied gas to the supply destination, while a reflux path for returning a part of the liquefied gas led out of the tank to the tank by vaporizing with a heat exchanger. I have.
  • This apparatus includes a first gas supply line for supplying vaporized gas from a tank to a supply destination, and a part of the liquefied gas in the tank is pumped to a gas storage tank different from the tank so that the gas It is the structure provided with the 2nd gas supply line which joins the gas pressurized and evaporated in the storage tank to the said 1st gas supply line.
  • the gas storage tank is provided with a temperature / pressure control unit that controls the pressure in the tank by adjusting the temperature of the liquid phase part. That is, the pressure in the tank is indirectly controlled based on the temperature of the liquid phase portion of the gas storage tank provided outside the tank separately from the tank.
  • the pressure in the upper space of the gas storage tank is indirectly controlled by adjusting the temperature of the internal liquefied gas.
  • the thermal energy of the liquefied gas does not change immediately, and the quick response is poor.
  • the gas vaporized in the gas storage tank is configured to merge with the first gas supply line, compared with the method of Patent Document 1 in which the vaporized gas is directly introduced into the upper space of the tank to control the pressure, Control responsiveness is inferior.
  • the following cited reference 5 discloses an apparatus that does not have a pipe for sending liquefied gas outside the tank.
  • This device is for liquid hydrogen for vehicles, and a steam pipe surrounded by a double wall having a gap is provided in the tank.
  • This steam pipe extends up and down, and its upper end projects into the upper gas phase space in the tank.
  • a heater for heating the liquefied gas is provided at the lower end portion in the steam pipe, and a part of the liquefied gas is heated by the heating by the heater, so that the steam rises in the steam pipe and enters the upper gas phase space. Sent.
  • the vapor phase space in the tank is pressurized by the transfer of the vapor, and the vaporized gas is supplied from the vapor phase space to the outside of the tank.
  • the main object of the present invention is to make it possible to adjust the pressure quickly with high safety and easy maintenance.
  • the first means includes a tank for storing the liquefied gas, and the tank includes a supply path for supplying the liquefied gas vaporized by the heat exchanger to the supply destination, while vaporizing the liquefied gas derived from the tank.
  • a gas supply device for supplying gas through the supply path by adjusting a pressure in the tank with a pressure adjusting means provided in the reflux path.
  • an internal heat shielding chamber is formed that is separated from the liquefied gas storage portion that stores the liquefied gas in a heat-insulating state, and the liquefied gas is placed between the liquefied gas storage portion and the internal heat shielding chamber.
  • a lead-out path leading from the liquefied gas reservoir to the internal heat shield chamber is formed, and the internal heat shield chamber is provided with a heat exchange section for heating and vaporizing the introduced liquefied gas, and the heat exchange Part of the heating medium is gas A gas supply apparatus used.
  • the liquefied gas includes liquefied natural gas, liquefied oxygen, liquefied hydrogen, liquefied nitrogen and the like.
  • the liquefied gas stored in the liquefied gas storage section in the tank is vaporized by a heat exchanger provided in the supply path and supplied to the supply destination.
  • a part of the liquefied gas in the liquefied gas reservoir enters the internal heat shield chamber through the lead-out path, is vaporized by the heat exchange section, and is introduced into the liquefied gas reservoir through the reflux path.
  • the pressure is adjusted by the gas introduced into the liquefied gas reservoir by the pressurization adjusting means, and the gas is supplied from the supply path according to the adjusted pressure.
  • the liquefied gas storage section and the internal heat shield chamber are insulated from each other. Is transmitted to prevent the temperature of the liquefied gas in the liquefied gas reservoir from rising.
  • the internal heat shield chamber and the liquefied gas reservoir are both provided in the tank, and the liquefied gas is heated only by the heat exchange section in the internal heat shield chamber. In addition, it is not necessary to pass the liquefied gas outside the tank, and the liquid phase portion such as the liquefied gas moves only in the tank, so that the liquefied gas can be prevented from leaking out of the tank.
  • Another second means is a moving body on which the gas supply device is mounted.
  • the moving body is, for example, a floating structure such as a mega float, a mobile oxygen supply device mounted on a gantry, etc., in addition to a ship, a vehicle, an aircraft.
  • Still another third means is an LNG fuel ship equipped with the gas supply device and storing liquefied natural gas as the liquefied gas in the liquefied gas storage section.
  • the internal heat shield chamber for pressure adjustment is housed in the tank, and the heat exchange unit, which is a heating means for vaporization, uses a heat medium made of gas. It is not necessary to take out external piping for passing a liquid phase such as liquefied gas outside the tank except for piping for sending gas. As a result, it is possible to prevent leakage of liquefied gas or the like from the piping, and it is possible to avoid damage to the hull or the like due to cryogenic liquefied gas or the like.
  • the pressure adjustment of the liquefied gas storage part by the pressurization adjusting means can be directly performed using the pressure of the liquefied gas vaporized in the heat exchange part in the internal heat shield chamber. For this reason, pressure adjustment can be performed quickly with good responsiveness.
  • the schematic system diagram of a gas supply apparatus Sectional drawing of the tank of the gas supply apparatus which concerns on another example.
  • the schematic system diagram of the gas supply apparatus which concerns on another example.
  • FIG. 1 is a schematic system diagram of a gas supply device 11 particularly suitable for mounting on an LNG fuel ship (not shown).
  • the gas supply device 11 stores liquefied natural gas 12 (hereinafter referred to as “LNG 12”) as a liquefied gas.
  • LNG 12 liquefied natural gas
  • the tank 21 for storing the LNG 12 includes a low-temperature heat insulation tank that has a vacuum heat insulation layer 22 that blocks heat conduction with the outside and can withstand extremely low temperatures.
  • vaporized LNG hereinafter referred to as “vaporized gas”
  • a gas supply facility 13 such as an engine as a supply destination
  • a vaporized gas is supplied to an upper gas phase space 23 in the tank 21.
  • a reflux path 41 for adjusting the pressure by refluxing.
  • the supply path 31 and the reflux path 41 are independent of each other.
  • the supply path 31 extends from the tank 21 and is connected to the gas consuming equipment 13.
  • the LNG 12 pushed out by the pressure of the gas phase space 23 passes through the supply path 31 and passes through a heat exchanger 32 provided in the middle.
  • the vaporized LNG is supplied to the gas consuming equipment 13 as a vaporized gas.
  • the reflux path 41 has a portion 41a inside the tank and a portion 41b outside the tank, both of which pass only vaporized gas.
  • the tank 21 Since the tank 21 has such a reflux path 41, the tank 21 stores a liquefied gas storage section 24 that stores the LNG 12 and is connected to the supply path 31, and an LNG 12 that is provided so as to be surrounded by the liquefied gas storage section 24.
  • An internal heat shielding chamber 25 that is vaporized is provided.
  • the internal heat shield chamber 25 and the liquefied gas reservoir 24 that surrounds the internal heat shield chamber 25 and stores the LNG 12 are thermally insulated by a vacuum heat insulating layer 22a.
  • FIG. 1 the example which provided the two internal thermal insulation chambers 25 in the liquefied gas storage part 24 in the tank 21 is shown. This is to allow the vaporized gas to be supplied to the gas consuming equipment 13 even when inspection maintenance or trouble occurs.
  • the number of the internal heat shielding chambers 25 provided may be increased to three or more as necessary.
  • a liquefied gas reservoir 24 is formed inside the inner wall 21b of the tank 21 composed of an outer wall 21a and an inner wall 21b sandwiching the vacuum heat insulating layer 22, and an inner wall is formed at a substantially central portion of the liquefied gas reservoir 24.
  • a space surrounded by 21b is provided, and two internal heat shield chambers 25 are arranged in the space.
  • the bottom of the internal heat shield chamber 25 is connected to the liquefied gas reservoir 24 through a lead-out path 26 that leads a part of the LNG 12 stored in the liquefied gas reservoir 24 to the internal heat shield chamber 25.
  • the internal heat shield chamber 25 is suspended by a support (not shown) and is not in contact with the inner wall 21b, and a steady structure (not shown) connecting the inner heat shield chamber 25 and the inner wall 21b. In this configuration, no excessive stress is applied to the internal heat shielding chamber 25 and the connection portion between the liquefied gas storage portion 24 and the outlet passage 26.
  • a space is provided so that the substantially central portion of the liquefied gas reservoir 24 penetrates up and down, as shown in FIG.
  • the bottom surface portion of the internal heat shield chamber 25 and the bottom surface portion of the liquefied gas storage unit 24 may be in contact with each other on a virtual same plane.
  • the inner heat shield chamber 25 is formed such that the bottom portion 25a is wider in the horizontal direction than the upper portion 25b. Inside, a heat exchanging unit 27 for heating and vaporizing the LNG 12 introduced into the internal heat shield chamber 25 is provided.
  • a gas having a boiling point lower than that of LNG 12 and not condensed / solidified even at a storage temperature of LNG 12 or lower is used.
  • nitrogen gas may be used as the gas. That is, a heat medium circulation path 28 for circulating the heat medium is provided outside the tank 21, and the heat medium circulation path 28 is provided with a heat medium temperature adjusting means 29 for controlling the temperature of the heat medium.
  • the heat medium temperature adjusting means 29 is provided between the blower 29a for circulating the heat medium, the heat exchanger 29b provided on the upstream side of the blower 29a, and the blower 29a and the heat exchanger 29b.
  • a bypass 28a is provided on the downstream side of these members 29a, 29b, 29c, and 29d.
  • the bypass 28a is provided with a regulating valve 29e that regulates the amount of the heat medium passing therethrough, and this regulating valve 29e is driven based on the measurement result of the thermometer 29f provided on the upstream side of the heat exchanger 29b.
  • the bypass 28a is configured to prevent a cryogenic heat medium from flowing directly into the blower 29a when the gas supply device 11 is started.
  • an appropriate material such as water vapor, hot water, or external air may be used.
  • the upper portion 25b which is a part of the internal heat shield chamber 25, is a portion where the vaporized gas vaporized in the heat exchanging portion 27 rises, and an outlet 25c for sending the vaporized gas is formed above the upper portion 25b. Has been.
  • the reflux path 41 a extends from the upper portion 25 b through the delivery port 25 c to the outside of the tank 21, and is then connected to the upper gas phase space 23 in the liquefied gas storage unit 24.
  • a pressure adjusting means 42 for adjusting the pressure in the liquefied gas storage unit 24 is provided in a portion 41 b outside the tank downstream of the tank 21.
  • the pressurization adjusting means 42 includes a pressure gauge 42e that measures the pressure in the upper gas phase space 23 in the tank 21, and a pressure adjustment valve 42d that is driven based on the measurement result of the pressure gauge 42e.
  • a pressure gauge 42e that measures the pressure in the upper gas phase space 23 in the tank 21, and a pressure adjustment valve 42d that is driven based on the measurement result of the pressure gauge 42e.
  • a heat exchanger 42a for the purpose of heating the vaporized gas to an appropriate temperature
  • a thermometer 42b for measuring the temperature of the gas passing through the downstream side of the heat exchanger 42a
  • the control valve 42c which adjusts the quantity of the heating medium which enters into the said heat exchanger 42a based on the measurement result of this is provided.
  • the heating medium of the heat exchanger 42a of the pressurizing adjustment means 42 for example, an appropriate one such as water vapor, hot water, or external air is used.
  • the heat medium temperature adjusting means 29 and the pressure adjusting means 42 enclosed by phantom lines are the control unit 14 connected to one internal heat shield chamber 25, and the number of the internal heat shield chambers 25 is the same. A plurality are provided accordingly.
  • the liquefied gas storage is performed.
  • the LNG 12 stored in the section 24 is vaporized by the heat exchanger 32 installed in the supply path 31 and supplied to the gas consuming equipment 13 as vaporized gas.
  • the opening of the pressure control valve 42 d is increased in response to a signal from the pressure gauge 42 e, and the internal heat shield chamber 25 passes through the reflux path 41.
  • the amount of vaporized gas introduced into the gas phase space 23 is increased. Thereby, the pressure supplied to the gas consuming equipment can be adjusted.
  • nitrogen gas is circulated through the heat medium circulation path 28 as a heat medium for heating the LNG 12, and the LNG 12 in the internal heat shield chamber 25 is heated via the heat exchange unit 27.
  • the temperature of the heat medium is measured in advance with a thermometer 29f.
  • the control valve 29e of the bypass 28a is opened.
  • the control valve 29e of the bypass 28a is closed, and the heat medium heated by the heat exchanger 29b is circulated through the heat exchange unit 27 to heat the LNG 12.
  • the LNG 12 in the internal heat shield chamber 25 is vaporized, and the upper portion 25b of the internal heat shield chamber 25 is filled with the vaporized gas.
  • the vaporized gas exits from the outlet 25c and flows through the portion 41b outside the tank of the reflux path 41.
  • the pressure adjusting valve 42d of the pressurizing adjusting means 42 automatically adjusts the pressure based on the measurement result of the pressure gauge 42e.
  • the LNG 12 in the internal heat shielding chamber 25 is vaporized by the heat exchanging unit 27 to become a vaporized gas, and the vaporized gas is consumed for pressure control of the tank 21.
  • the LNG 12 in the liquefied gas storage unit 24 passes through the outlet path 26.
  • the interior heat shield chamber 25 is replenished independently.
  • the heat transfer area where the LNG 12 comes into contact with the heat exchanging portion 27 increases, and the amount of gas vaporized automatically increases.
  • the gas consumption amount in the gas consuming equipment 13 is reduced, the pressure in the upper portion 25a is increased, and the liquid level of the LNG 12 is lowered, whereby the heat transfer area is reduced and the gas amount to be vaporized is reduced.
  • the amount of gas vaporized in the internal heat shield chamber 25 automatically follows in accordance with the amount of gas consumed for pressure control of the tank 21.
  • the pressure changes rapidly, and the vaporized gas can be supplied to the gas consuming equipment 13 at a required pressure.
  • the gas supply device of the present invention has excellent response performance because it controls by directly introducing the vaporized gas into the gas phase space 23 of the liquefied gas reservoir 24.
  • the LNG 12 is vaporized in the tank 21 which is a part of the reflux path 41 and the LNG 12 is prevented from flowing outside the tank 21 in a liquid phase state, the external piping is damaged for some reason. Even in this case, the cryogenic liquid can be prevented from directly touching the hull. For this reason, it can avoid that a hull etc. receive a brittle fracture by the low temperature of LNG12.
  • the structure of the mounting portion can be simplified to reduce the weight and cost, and the safety of the moving body can be obtained.
  • the LNG 12 is heated by the heat exchanging portion 27 in the internal heat shield chamber 25, it is not necessary to provide a device such as a pump or an electric heater in the tank 21, and maintenance such as inspection is easy. It also has the advantage of.
  • FIG. 3 shows an example in which the heat insulating structure of the internal heat shielding chamber 25 is formed by the heat insulating wall constituting space 22b.
  • the upper part of the heat insulating wall constituting space 22b is filled with a gas obtained by vaporizing LNG 12 in the heat insulating wall constituting space 22b, that is, vaporized gas, to which heat for vaporizing LNG in the internal heat shielding chamber 25 is transmitted.
  • the heat insulating wall constituting wall 22c is formed through a gap provided around the inner heat shielding chamber 25, that is, the heat insulating wall constituting space 22b.
  • the internal heat shield chamber 25 and the liquefied gas storage section 24 are communicated with each other through a communication port 26a formed at the lower end of the heat insulating wall constituting wall 22c, and the LNG 12 of the liquefied gas storage section 24 is communicated with the heat insulating wall constituting space through the communication port 26a. 22b and the internal heat shield chamber 25 are configured to enter.
  • the heat insulation wall structure space 22b acts as a heat insulation partition.
  • the number of the internal heat shielding chamber 25 may be one. However, when the capacity of the gas phase space 23 is large and the amount of vaporized gas necessary for pressure adjustment is insufficient, it may be used for an emergency. Two or more may be provided in response to a request for backup or the like.
  • FIG. 4 shows an example of the gas supply device 11 in which the vaporized gas passing through the supply path 31 is used as the heat medium of the heat exchange unit 27 of the internal heat shield chamber 25. That is, the heat medium supply path 51 is connected between the downstream side of the heat exchanger 32 of the supply path 31 and the heat medium circulation path 28. A control valve 52 is provided in the heat medium supply path 51.
  • the gas supply device 11 configured as described above, when the tank 21 is initially filled with the LNG 12, a part of the gas supply device 11 is supplied from the supply path 31 that supplies the vaporized gas to the gas consuming equipment 13 through the heat exchanger 32.
  • the vaporized gas is led to the heat medium circulation path 28 by opening the control valve 52, and the heat medium circulation path 28 is filled with the vaporized gas and the control valve 52 is closed.
  • the temperature of the vaporized gas filled in the heat medium circulation path 28 can be controlled by the heat medium temperature adjusting means 29 as described above.
  • the liquefied gas of the present invention corresponds to the liquefied natural gas (LNG) 12
  • the supply destination corresponds to the gas consumption facility installation 13
  • the lead-out path corresponds to the lead-out path 26 and the communication port 26a.
  • the present invention is not limited to the above-described configuration, and other configurations can be adopted.

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Abstract

 LNG(12)を貯留するタンク(21)に気化ガスをガス消費設備(13)に供給する供給路(31)を備える一方、内部遮熱室(25)から導出した気化ガスをタンク(21)に還流する還流路(41)を備え、還流路(41)に設けられた加圧調節手段(42)でタンク(21)内の圧力調節をして供給路(31)を通してガス供給を行うガス供給装置(11)において、タンク(21)内に、LNG(12)を貯留する液化ガス貯留部(24)と真空断熱層(22a)で区切られる内部遮熱室(25)を備える。そして液化ガス貯留部(24)には、LNGを内部遮熱室(25)に導出する導出路(26)を形成して、還流路(41)の上流側部分をタンク(21)内に形成する。内部遮熱室(25)には、LNG(12)を気化させるために気体を熱媒体とする熱交換部(27)を備えて、液相部分をタンク(21)内に収める。

Description

ガス供給装置
 この発明は、例えば液化天然ガス(LNG)などのような液化ガスを動力装置等の適宜の供給先に供給するための装置に関する。より詳しくは、液化ガスを貯留するタンクに対して、該タンク内の一部の液化ガスを気化させてタンク内の上部の気相空間に戻して、タンク内を必要とする圧力まで加圧してガスの供給を行うガス供給装置に関する。
 例えばLNGを燃料とする船舶(以下「LNG燃料船」という)などでは、液化ガスは所定の温度・圧力で貯蔵するタンク(低温断熱タンク)に充填されており、気化した液化ガスがエンジン用燃料などに使用されている。このとき、供給される気化した液化ガスの圧力がエンジン等の供給先が必要とする圧力となるようにタンク内を加圧することが行われている(例えば下記特許文献1、2、3)。
 すなわち、低温断熱タンクに、気化した液化ガスを供給先に供給する供給路を備える一方、タンクの外に導出した液化ガスの一部を熱交換器で気化させて、タンクに還流する還流路を備えている。
 しかし、低温断熱タンクの外に、液化ガスを送る配管が存在するので、何らかの原因で配管から液化ガスが漏洩すると、船体が極低温の液化ガスにさらされて、船体の一部が極低温による脆性破壊を引き起こすおそれがある。
 同様の装置は、下記特許文献4にも開示されている。この装置は、気化したガスをタンクから供給先に供給する第1ガス供給ラインを備えるとともに、タンク内の液化ガスの一部を前記タンクとは別のガス貯留槽にポンプで移送して、ガス貯留槽で加圧・蒸発したガスを前記第1ガス供給ラインに合流させる第2ガス供給ラインを備える構成である。
 ガス貯留槽には液相部分の温度を調節してタンク内の圧力を制御する温度/圧力制御ユニットが設けられる。つまり、タンク内の圧力はタンクとは別にタンクの外に設けられたガス貯留槽の液相部分の温度に基づいて間接的に制御される。
 この装置においても、液化ガスをタンク外へ移送するので、前述と同様の難点を有する上に、前記ポンプに対する突発的な修理を行う場合には更なる難点が生じる。
 つまり、定期的な点検やオーバーホールの場合にはタンク内に残留する液化ガスを窒素等の不活性ガスで十分にパージし、ポンプ自体の温度も上がるため問題はないが、突発的な修理の場合には、液化ガスがポンプ内に残留したままで修理作業を進める必要が生じることがある。この場合、ポンプ内に残留する液化ガスにより作業員が凍傷になったり、作業中にポンプ外に漏れた液化ガスにより作業環境の悪化をまねく恐れがある。
 また、特許文献4の装置では、前記のようにガス貯留槽の上部空間の圧力は、内部の液化ガスの温度調節により間接的に制御される。しかし、液化ガスの温度を制御しようとしても、液化ガスのもつ熱エネルギーはすぐに変化せず、即応性が悪い。そのうえ、ガス貯留槽で気化したガスを第1ガス供給ラインに合流させる構成であるため、気化したガスを直接タンクの上部空間に導入して圧力を制御する特許文献1の方法に比して、制御応答性が劣る。
 下記引用文献5には、液化ガスを送る配管をタンクの外に持たない装置が開示されている。この装置は車両用の液体水素のためのものであり、隙間を有する二重壁で囲まれた蒸気管がタンク内に設けられている。この蒸気管は上下に延びており、上端部はタンク内の上部の気相空間に突出している。
 前記蒸気管内の下端部には、液化ガスを加熱するためのヒータが備えられており、ヒータによる加熱で液化ガスの一部が加熱されて蒸気が蒸気管内を上昇し、上部の気相空間に送られる。蒸気の移送によりタンク内の気相空間が加圧されて、気化したガスが気相空間からタンクの外に供給されるというものである。
 しかし、前記ヒータを備えるので、特許文献4のポンプを用いた場合と同様に、定期的な点検整備等が必要となる問題がある。
 また、前記蒸気管を構成する二重壁の上下両端は開口されているので、その隙間には、蒸気管を上る液化ガスが流れる。このため、蒸気管の内外で断熱効果は得られず、蒸気管の熱エネルギーで、低温に保たれているタンク内の液化ガスの温度が上昇してしまう。
特公昭43-17874号公報 特公昭47-50983号公報 実開昭48-76509号公報 特許第4597140号公報 特開2000-130692号公報
 そこで、この発明は、安全性が高くメンテナンスが容易であり、圧力調節が迅速に行えるようにすることを主な課題とする。
 そのための第一の手段は、液化ガスを貯留するタンクを備え、該タンクには熱交換器で気化した液化ガスを供給先に供給する供給路を備える一方、前記タンクから導出した液化ガスを気化させて前記タンクに還流する還流路を備え、該還流路に設けられた加圧調節手段で前記タンク内の圧力を調節して前記供給路を通してガスの供給を行うガス供給装置であって、前記タンク内に、前記液化ガスを貯留する液化ガス貯留部と断熱可能な状態で区切られる内部遮熱室が形成され、これら液化ガス貯留部と内部遮熱室との間に、前記液化ガスを前記液化ガス貯留部から前記内部遮熱室に導出する導出路が形成されるとともに、前記内部遮熱室には、導入された液化ガスを加熱して気化させる熱交換部が備えられ、前記熱交換部の熱媒体には気体が用いられたガス供給装置である。
 前記液化ガスとしては、液化天然ガスのほか、液化酸素、液化水素、液化窒素などがある。
 タンク内の液化ガス貯留部に貯留された液化ガスは供給経路に設けた熱交換器で気化して供給先に供給される。その一方で、液化ガス貯留部の液化ガスの一部は導出路を通って内部遮熱室に入って熱交換部により気化されて、還流路を通って液化ガス貯留部に導入される。この還流路を通してのガスの導入に際しては、加圧調節手段によって、液化ガス貯留部に導入されるガスにより圧力調節が行われ、この調節された圧力に応じて、前記供給路からガスが供給される。
 タンク内の内部遮熱室では熱交換部により液化ガスが加熱されるが、液化ガス貯留部と内部遮熱室との間は断熱されているので、この断熱により、内部遮熱室内の熱エネルギーが伝達されて液化ガス貯留部内の液化ガスの温度が上昇するのを防いでいる。
 また、内部遮熱室と液化ガス貯留部は共にタンク内に設けられており、液化ガスの加熱は内部遮熱室内の熱交換部のみで行われることから、供給先に液化ガスを送る配管を除いてタンクの外に液化ガスを通す必要はなく、液化ガス等の液相部分はタンク内のみを移動するため、液化ガスがタンク外に漏れ出ることを避けることができる。
 別の第二の手段は、前記ガス供給装置が搭載された移動体である。移動体は、例えば船舶や車両、航空機のほか、メガフロートなどのような浮体構造物や、架台に搭載した移動式の酸素供給装置等である。
 さらに別の第三の手段は、前記ガス供給装置を搭載し、前記液化ガスとして液化天然ガスが前記液化ガス貯留部に貯留されるLNG燃料船である。
 この発明によれば、圧力調節のための内部遮熱室をタンク内に収めるとともに、気化のための加熱手段である熱交換部には気体からなる熱媒体を用いているため、供給先に液化ガスを送る配管を除いて液化ガス等の液相を通す外部配管をタンク外に出すことが不要となる。この結果、配管からの万が一の液化ガス等の漏洩を防ぐことができ、極低温の液化ガス等による船体等の損傷を回避でき、安全である。
 また、気体を熱媒体とした熱交換を用いているためポンプなどの装置を必要としない。このため、ポンプ等の点検・交換のような大掛かりなメンテナンスが不要で、取り扱いが容易である。
 さらに、加圧調節手段による液化ガス貯留部の圧力調節は内部遮熱室内の熱交換部で気化された液化ガスの圧力を利用して直接的に行える。このため、圧力調節が即応性よく迅速に行える。
ガス供給装置の概略系統図。 他の例に係るガス供給装置のタンクの断面図。 他の例に係るガス供給装置のタンクの部分拡大断面図。 他の例に係るガス供給装置の概略系統図。
 この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。 
 図1は、特にLNG燃料船(図示せず)に搭載するのに好適なガス供給装置11の概略系統図である。このガス供給装置11では、液化ガスとして、液化天然ガス12(以下「LNG12」という)を貯留する。
 LNG12を貯留するタンク21は、外部との熱伝導を遮断する真空断熱層22を有するとともに極低温にも耐えられる低温断熱タンクで構成される。このタンクには、気化したLNG(以下、「気化ガス」という)を供給先であるエンジン等のガス消費設備13に供給する供給路31と、タンク21内の上部の気相空間23に気化ガスを還流させて加圧調節を行う還流路41が接続される。
 前記供給路31と還流路41は互いに独立している。前記供給路31はタンク21から延びて前記ガス消費設備13につながっており、前記気相空間23の圧力で押し出されたLNG12は、供給路31を通り、途中に設けられた熱交換器32で気化されたLNGが気化ガスとして前記ガス消費設備13に供給される。これに対して前記還流路41は、タンク内の部分41aとタンク外の部分41bを有し、いずれも気化ガスのみを通す。
 このような還流路41を有するため、前記タンク21は、LNG12を貯留して前記供給路31が接続される液化ガス貯留部24と、この液化ガス貯留部24で取り囲むように設けられたLNG12を気化する内部遮熱室25を備える。内部遮熱室25と、この内部遮熱室25を取り囲んでLNG12を貯留する液化ガス貯留部24との間は、真空断熱層22aで断熱されている。
 なお、図1では、タンク21内の液化ガス貯留部24に内部遮熱室25を2個備えた例を示している。これは、点検整備やトラブル発生時にも、気化ガスをガス消費設備13に供給ができるようにするためである。備える内部遮熱室25の数は、必要に応じて3個以上に増やしてもよい。
 前記タンク21について説明すると、真空断熱層22を挟む外壁21aと内壁21bからなる前記タンク21の内壁21bの内側に液化ガス貯留部24が形成され、この液化ガス貯留部24の略中央部に内壁21bで取り囲まれた空間が設けられ、その空間内に内部遮熱室25が2個並べて配置されている。また、この内部遮熱室25の底部は、液化ガス貯留部24に貯留したLNG12の一部を内部遮熱室25に導出する導出路26で液化ガス貯留部24と接続されている。
 前記内部遮熱室25は、サポート(図示せず)により吊り下げられ前記内壁21bとは接触しない状態であって、かつ内部遮熱室25と内壁21bを繋ぐ振れ止め構造体(図示せず)で固定され、内部遮熱室25及び液化ガス貯留部24と導出路26との接続部に対し余分な応力がかからないような構成となっている。
 液化ガス貯留部24の前記内壁21bによって内部遮熱室25全体を取り囲まれるような構成となっている為、万が一、内部遮熱室25からLNG12が漏れても、内壁21bがそれを受けとめることで、船体が直接極低温にさらされることを回避してより安全性を確保できる。
 図1のように内部遮熱室25を液化ガス貯留部24が完全に取り囲む構成ではなく、図2に示したように、液化ガス貯留部24の略中央部が上下貫通するように空間が設けられ、その空間において内部遮熱室25の底面部と液化ガス貯留部24の底面部とが仮想同一平面上に接するような構成としてもよい。
 内部遮熱室25は、底部25aの方が上部25bよりも水平方向に広く形成されている。内部には、内部遮熱室25に導入されたLNG12を加熱して気化させる熱交換部27が備えられる。
 この熱交換部27の熱媒体には、沸点がLNG12のそれ以下で、LNG12の貯蔵温度以下でも凝縮・固化しない気体を用いる。その気体としては、例えば窒素ガスを用いるとよい。すなわち、その熱媒体を循環させる熱媒体循環路28を前記タンク21の外に備え、この熱媒体循環路28に、熱媒体の温度を制御する熱媒体温度調節手段29を備える。
 熱媒体温度調節手段29は、熱媒体を循環させるブロア29aと、このブロア29aの上流側に設けられた熱交換器29bと、前記ブロア29aと前記熱交換器29bとの間に設けられて通過する熱媒体の温度を計測する温度計29cと、この温度計29cの計測結果に基づいて前記熱交換器29bに入る加熱媒体の量を調節する調節弁29dを備える。
 また、これら各部材29a,29b,29c,29dの下流側にバイパス28aが設けられる。このバイパス28aには、通過する熱媒体の量を調節する調節弁29eが備えられ、この調節弁29eは前記熱交換器29bの上流側に設けられた温度計29fの計測結果に基づいて駆動する。前記バイパス28aは、ガス供給装置11の起動時に極低温の熱媒体が前記ブロア29aに直接流入することを防ぐための構成である。
 前記熱交換器29bの加熱媒体としては、水蒸気や温水、外部空気など適宜のものを用いてよい。
 前記内部遮熱室25の一部である上部25bは、前記熱交換部27で気化された気化ガスが上昇する部分であり、前記上部25bの上部には気化ガスを送出する送出口25cが形成されている。
 前記還流路41aは、前記上部25bから送出口25cを経てタンク21の外に延びてから、前記液化ガス貯留部24内の上部の気相空間23に接続される。タンク21より下流側のタンク外の部分41bには液化ガス貯留部24内の圧力を調節する加圧調節手段42が設けられる。
 加圧調節手段42は、タンク21内の上部の気相空間23の圧力を計測する圧力計42eと、この圧力計42eの計測結果に基づいて駆動する圧力調節弁42dを有する。還流路41には気化ガスを適切な温度に加温する目的で、熱交換器42aと、この熱交換器42aの下流側を通過するガスの温度を計測する温度計42bと、この温度計42bの計測結果に基づいて前記熱交換器42aに入る加熱媒体の量を調節する調節弁42cを有する。
 この加圧調節手段42の熱交換器42aの加熱媒体にも、例えば水蒸気や温水、外部空気などの適宜のものが用いられる。
 図1中、仮想線で囲んだ前記熱媒体温度調節手段29と加圧調節手段42は、1個の内部遮熱室25に接続される制御部14であり、内部遮熱室25の数に応じて複数設けられている。
 このように構成されたガス供給装置11では、前記熱媒体温度調節手段29と加圧調節手段42により、気相空間23内がガス消費設備13で要求される所定の圧力まで上昇すると液化ガス貯留部24に貯蔵されたLNG12が供給路31に設置する熱交換器32にて気化され気化ガスとしてガス消費設備13に供給される。このときの圧力がガス消費設備13で要求される圧力に満たないときには、圧力計42eからの信号を受けて前記圧力調節弁42dの開度を大きくし、内部遮熱室25から還流路41を通して気相空間23に導入する気化ガス量を多くする。これにより、ガス消費設備に供給する圧力を調節することができる。
 すなわち、窒素ガスをLNG12を加熱する熱媒体として熱媒体循環路28に循環させて、熱交換部27を介して内部遮熱室25内のLNG12を加熱する。
 ガス供給装置11の起動時には、極低温の熱媒体が流れ込むことにより熱媒体循環路28のブロア29aがダメージを受けることを少なくするために、温度計29fで熱媒体の温度を計測して、予め設定された温度より低い場合にはバイパス28aの調節弁29eを開く。加熱に従って熱媒体の温度が上がれば、バイパス28aの調節弁29eを閉じて、熱交換器29bにより加熱された熱媒体を熱交換部27を経由して循環しLNG12の加熱を行う。
 加熱された熱媒体との熱交換によって、内部遮熱室25内のLNG12は気化し、内部遮熱室25の上部25b内が、気化ガスで満たされるようになる。気化ガスは、送出口25cから出て、還流路41のタンク外の部分41bを流れる。
 このとき、加圧調節手段42の圧力調節弁42dが、圧力計42eの計測結果に基づいて自動的に圧力の調節を行う。内部遮熱室25内のLNG12は熱交換部27により気化され気化ガスとなり、その気化ガスがタンク21の圧力制御に消費されるが、液化ガス貯留部24のLNG12は導出路26を経由して自立的に内部遮熱室25内に補充される。ガス消費設備13でのガス消費量が増加すると、内部遮熱室25の上部25aの圧力が低下し内部遮熱室25内におけるLNG12の液面は上昇する。その結果、LNG12が熱交換部27と接触する伝熱面積が増加し、気化されるガス量も自動的に増加する。反対にガス消費設備13でのガス消費量が減少すると上部25a圧力が上昇し、LNG12の液面が下降することにより、伝熱面積が減少し気化されるガス量が減少する。このように内部遮熱室25内で気化するガスの量は、タンク21の圧力制御に消費するガスの量に応じて自動的に追従する。
 このようにして気化ガスが液化ガス貯留部24の気相空間23に導入されると、その圧力は迅速に変化し、必要とする圧力で気化ガスをガス消費設備13に供給することができる。
 上記の通り本発明のガス供給装置は、液化ガス貯留部24の気相空間23に直接気化ガスを導入して制御するので、優れた応答性能を有している。
 しかも、還流路41の一部であるタンク21内にLNG12を気化する構成を備え、LNG12が液相状態でタンク21の外を流れないようにしたので、万が一、外部配管が何らかの理由で損傷した場合でも、極低温の液が直接船体に触れることを防止できる。このため、船体等がLNG12の低温によって脆性破壊を受けるようなことを回避できる。
 また、内部遮熱室25の熱交換を気体からなる熱媒体で行っているので、この部分でもタンク外に極低温の液体が流れないようにすることができる。このため、気相空間23内の圧力を制御するために使用されるタンクの外の外部配管を流れる流体はすべて気相となるため、低温による脆性破壊を回避できるという効果をこの部分でも得られ、安全性を確保できる。
 特にガス供給装置11を搭載する部分が移動体である場合には、搭載する部分の構造を簡素にして軽量化や低コスト化等を図ることができる上に、移動体の安全も得られる。
 さらに、LNG12の加熱を内部遮熱室25内の熱交換部27で行うようにしたので、タンク21内にポンプや電気ヒータのような機器を設ける必要はなく、点検等のメンテナンスが容易であるという利点も有する。
 以下、その他の例について説明する。その説明において、先の構成と同一又は同等の部位については、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
 図3は、内部遮熱室25の断熱構造を、断熱壁構成空間22bで形成した例を示している。断熱壁構成空間22bの上部は、内部遮熱室25内のLNGを気化させる熱が伝達されて、断熱壁構成空間22bにあるLNG12が気化したガス、つまり気化ガスで満たされている。断熱壁構成壁22cは、内部遮熱室25の周囲に設けた隙間、すなわち前記断熱壁構成空間22bを介して形成されている。内部遮熱室25と液化ガス貯留部24は、断熱壁構成壁22cの下端部に形成された連通口26aにより連通され、液化ガス貯留部24のLNG12は前記連通口26aを通じて、断熱壁構成空間22b及び内部遮熱室25とに入るように構成されている。
 このような断熱壁構成空間22bを有したガス供給装置11では、熱交換部27でLNG12を加熱すると、内部遮熱室25の上部が気化ガスで満たされるようになるとともに、断熱壁構成空間22b内のLNG12も加熱されて気化し、断熱壁構成空間22b内も気化ガスで満たされるようになる。このため、断熱壁構成空間22bが断熱隔壁として作用する。
 前記内部遮熱室25は図3に示したように1個でもよいが、気相空間23の容量が大きく圧力調整に必要な気化ガス量が1個では不十分な場合や、緊急時用のバックアップ等の要請に応じて2個以上にしてもよい。
 図4は、内部遮熱室25の熱交換部27の熱媒体として、供給路31を通る気化ガスを用いるようにしたガス供給装置11の例である。すなわち、供給路31の熱交換器32の下流側と熱媒体循環路28の間に熱媒体供給路51が接続されている。熱媒体供給路51には調節弁52が設けられている。
 このように構成されたガス供給装置11では、タンク21にLNG12を初期に充填したときに、熱交換器32を介して気化ガスをガス消費設備13に供給する供給路31から、その一部の気化ガスを調節弁52を開放して熱媒体循環路28に導き、熱媒体循環路28を気化ガスで満たして調節弁52を閉じる。熱媒体循環路28に充填された気化ガスの温度は、前記と同様に熱媒体温度調節手段29により制御することができる。熱媒体循環路28の圧力をタンク21の気相空間23の圧力より低く維持することにより、熱媒体循環路28内の気化ガスが液化することを防止する。
 この発明の構成と前記一形態の構成との対応において、 
この発明の液化ガスは、前記液化天然ガス(LNG)12に対応し、 
以下同様に、 
供給先は、ガス消費設備設13に対応し、 
導出路は、導出路26、連通口26aに対応するも、 
この発明は前記の構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することができる。
 11…ガス供給装置
 12…液化天然ガス(LNG)
 13…ガス消費設備
 14…制御部
 21…タンク
 22a…真空断熱層
 22b…断熱壁構成空間
 24…液化ガス貯留部
 25…内部遮熱室
 26…導出路
 26a…連通口
 27…熱交換部
 28…熱媒体循環路
 29…熱媒体温度調節手段
 31…供給路
 32…熱交換器
 41…還流路
 42…加圧調節手段
 51…熱媒体供給路

Claims (11)

  1.  液化ガスを貯留するタンクを備え、該タンクには熱交換器で気化した液化ガスを供給先に供給する供給路を備える一方、前記タンクから導出した液化ガスを気化させて前記タンクに還流する還流路を備え、該還流路に設けられた加圧調節手段で前記タンク内の圧力を調節して前記供給路を通してガスの供給を行うガス供給装置であって、
    前記タンク内に、前記液化ガスを貯留する液化ガス貯留部と断熱可能な状態で区切られる内部遮熱室が形成され、
    これら液化ガス貯留部と内部遮熱室との間に、前記液化ガスを前記液化ガス貯留部から前記内部遮熱室に導出する導出路が形成されるとともに、
    前記内部遮熱室には、導入された液化ガスを加熱して気化させる熱交換部が備えられ、
    前記熱交換部の熱媒体には気体が用いられた
    ガス供給装置。
  2.  前記液化ガス貯留部と前記内部遮熱室の下部との間に前記導出路が形成され、
    前記内部遮熱室の上部に、気化ガスを送出する送出口が形成された
    請求項1に記載のガス供給装置。
  3.  前記還流路のうち前記タンクよりも下流側の部位に前記加圧調節手段が設けられ、
    該加圧調節手段が、前記液化ガス貯留部内の圧力に基づいて還流するガスの流量を制御するものである
    請求項1または請求項2に記載のガス供給装置。
  4.  前記内部遮熱室が、液化ガス貯留部に取り囲まれた状態で設けられた
    請求項1から請求項3のうちのいずれか一項に記載のガス供給装置。
  5.  前記内部遮熱室が複数備えられた
    請求項1から請求項4のうちのいずれか一項に記載のガス供給装置。
  6.  前記液化ガス貯留部と前記内部遮熱室との間に真空断熱層が形成された
    請求項1から請求項5のうちのいずれか一項に記載のガス供給装置。
  7.  前記液化ガス貯留部と前記内部遮熱室との間に、前記内部遮熱室の液化ガスが気化した気化ガスで満たされる断熱壁構成空間が形成された
    請求項1から請求項6のうちのいずれか一項に記載のガス供給装置。
  8.  前記熱交換部の熱媒体として前記供給路を通る気化したガスが用いられる
    請求項1から請求項7のうちのいずれか一項に記載のガス供給装置。
  9.  請求項1から請求項8のうちのいずれか一項に記載のガス供給装置が搭載された移動体。
  10.  前記液化ガスが液化天然ガスであるとともに、
    前記タンクが船体に搭載されるものである
    請求項1から請求項8のうちのいずれか一項に記載のガス供給装置。
  11.  請求項1から請求項8のうちのいずれか一項に記載のガス供給装置を搭載し、
    前記液化ガスとして液化天然ガスが前記液化ガス貯留部に貯留されるLNG燃料船。
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