WO2024166242A1

WO2024166242A1 - 低温ガス放出システム、構造物、及び低温ガス放出方法

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Publication number: WO2024166242A1
Application number: PCT/JP2023/004138
Authority: WO
Inventors: 宏之武田; 貴志下垣; 晴彦冨永; 祐紀木村
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2023-02-08
Filing date: 2023-02-08
Publication date: 2024-08-15
Anticipated expiration: 2025-08-08
Also published as: CN120641693A; JPWO2024166242A1; KR20250135846A

Abstract

低温ガス放出システムは、液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクから液化ガスのボイルオフガスを大気へ放出するシステムであって、放出塔と、ボイルオフガスを液化ガスタンクから放出塔へ導く放出ラインと、を備え、放出ラインは、液化ガスタンクと放出塔とを接続する放出主ラインと、放出主ラインに配置されて放出主ラインを流れるボイルオフガスを加温する熱交換器と、放出主ラインに配置されて流路を開閉する放出弁と、ボイルオフガスを放出弁及び熱交換器を通さずに放出塔へ導くバイパスラインと、バイパスラインに配置されてバイパスラインの流路を開閉する緊急放出弁とを有する。

Description

低温ガス放出システム、構造物、及び低温ガス放出方法

　本開示は、液化ガスタンク内で生じたボイルオフガスを放出塔から放出する低温ガス放出システムと、この低温ガス放出システムを備える船舶などの構造物に関する。

　液化ガス運搬船には、液化水素などの低温の液化ガスを収容する液化ガスタンクが搭載されている。液化ガスタンク内では、外部からの入熱により液化ガスが気化してボイルオフガスが生じる。ボイルオフガスによるタンク内圧力の上昇を抑えるために、従来、船に搭載されたＧＣＵ（ガス燃焼ユニット）や推進機関へボイルオフガスが送られ、そこで消費される。また、タンク内圧力がタンクの設計圧力を超える過剰な圧力とならないように、タンク内圧力が設計圧を超えるとボイルオフガスが放出塔を通じて大気放出される。ここで、放出塔から極低温のボイルオフガスが放出されると、液体空気等が発生して、発生した液体が放出塔周辺の船体部へ落下したり、発生した液体が再度気化した際に高酸素濃度雰囲気を生じさせたりする蓋然性がある。そこで、タンクで発生したボイルオフガスを加温してから大気へ放出する技術が提案されている。

　特許文献１の液化ガスタンクには、タンクの頂部と放出塔とを接続する放出ラインが接続されている。放出ラインの中途部には、タンクから液化ガスを抽出し、当該液化ガスをヒータでタンク内のボイルオフガスよりも高温に加温してから、放出ラインへ送る加温ラインが接続されている。タンクの頂部から放出ラインへ流出したボイルオフガスは、加温ラインを通じて送られた加温されたガスによって加温された状態で、放出塔から大気へ放出される。

特開２０２１－１６０６１９号公報

　大気放出される前のボイルオフガスを加温する熱交換器を備えるシステムにおいて、当該熱交換器は大気放出用ボイルオフガスの加温以外の用途にも使用できることが好ましい。しかし、上記特許文献１の構成は、熱交換器を他用途での使用中に液化ガスタンクからボイルオフガスを大気放出すると、当該ボイルオフガスの加温のために熱交換器の他用途での加温能力が低下するおそれがある。

　本開示は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、液化ガスタンク内で生じたボイルオフガスを放出塔から放出するに際し、定常時は熱交換器で加温されたボイルオフガスを放出して放出塔周辺での液体酸素の発生を防止し、タンク内圧力が急上昇した場合や熱交換器が他用途で使用されているときや熱交換器の停止時に液化ガスタンクから気体を放出する状況となった場合には、他用途での熱交換器の使用に影響を与えずに速やかにタンク内圧力を低減する技術を提案する。

　上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る低温ガス放出システムは、液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクから前記液化ガスのボイルオフガスを大気へ放出するシステムであって、
放出塔と、
前記ボイルオフガスを前記液化ガスタンクから前記放出塔へ導く放出ラインと、を備え、
前記放出ラインは、前記液化ガスタンクと前記放出塔とを接続する放出主ラインと、前記放出主ラインに配置されて前記放出主ラインを流れる前記ボイルオフガスを加温する熱交換器と、前記放出主ラインに配置されて流路を開閉する放出弁と、前記ボイルオフガスを前記放出弁及び前記熱交換器を通さずに前記放出塔へ導くバイパスラインと、前記バイパスラインに配置されて前記バイパスラインの流路を開閉する緊急放出弁とを有するものである。

　本開示の一態様に係る構造物は、
液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクと、
上記の低温ガス放出システムと、
前記液化ガスタンクと接続され、前記液化ガスタンクから流れ出た前記液化ガスのボイルオフガスが通る荷役用ガスラインと、
前記荷役用ガスラインに配置され、前記荷役用ガスラインを通る前記ボイルオフガスを調温する荷役用熱交換器とを、備え、
前記荷役用熱交換器が前記低温ガス放出システムの前記熱交換器を兼ねるものである。

　本開示の一態様に係る構造物は、
液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクと、
上記の低温ガス放出システムと、
前記液化ガスタンクと接続され、前記液化ガスタンクから流れ出た前記液化ガスのボイルオフガスが通る燃料用ガスラインと、
前記燃料用ガスラインに配置され、前記燃料用ガスラインを通る前記ボイルオフガスを調温する燃料用熱交換器とを、備え、
前記燃料用熱交換器が前記低温ガス放出システムの前記熱交換器を兼ねるものである。

　本開示の一態様に係る低温ガス放出方法は、
液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクから前記液化ガスのボイルオフガスを大気へ放出する方法であって、
前記液化ガスタンク内の圧力が所定の放出開始圧力を超えたときに、前記ボイルオフガスを熱交換器で加温してから放出塔を通じて大気へ放出し、
前記液化ガスタンク内の圧力が前記放出開始圧力よりも高い所定の緊急放出開始圧力を超えたときに、前記ボイルオフガスを前記熱交換器を通さずに前記放出塔を通じて大気へ放出するものである。

　本開示によれば、液化ガスタンク内で生じたボイルオフガスを放出塔から放出するに際し、放出塔周辺での液体酸素の発生を防止するとともに、タンク内圧力が急上昇した場合には速やかにタンク内圧力を低減できる。

図１は、本開示の一実施形態に係る低温ガス放出システムの概略構成を示す図である。図２は、コントローラのハードウェア構成の一例を示す図である。図３は、低温ガス放出システムの制御系統の構成を示すブロック図である。図４は、タンク内圧力の経時変化の一例を説明する図である。図５は、第２実施例に係る運転方法を実現するコントローラの処理の流れ図である。図６は、変形例１に係る低温ガス放出システムの概略構成を示す図である。図７は、変形例２に係る低温ガス放出システムの概略構成を示す図である。図８は、変形例３に係る低温ガス放出システムの概略構成を示す図である。

　次に、図面を参照して本開示の実施の形態を説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る低温ガス放出システム１の概略構成を示す図である。図１に示す低温ガス放出システム１は、液化ガスタンク１０で発生したボイルオフガスを放出塔６から大気へ放出するものである。液化ガスタンク１０には、液体水素や液化天然ガスなどの低温の液化ガスが収容される。この低温ガス放出システム１は、液化ガスタンク１０を有する陸上構造物や、浮体構造物及び船舶などの海洋構造物に備えられる。液化ガスタンク１０には、低温ガス放出システム１から独立した非常用ベントライン５５が設けられている。非常用ベントライン５５には自動安全弁５６が設けられている。但し、非常用ベントライン５５は低温ガス放出システム１と組み合わされていてもよい。

　低温ガス放出システム１は、放出ライン３と、放出塔６と、コントローラ４とを備える。放出ライン３は液化ガスタンク１０内で発生したボイルオフガスを液化ガスタンク１０から放出塔６へ導く。コントローラ４は、低温ガス放出システム１を制御する。

　放出ライン３は、液化ガスタンク１０内の気相部と放出塔６とを接続する放出主ライン３０を有する。放出主ライン３０は、二重配管等の耐低温性を有する配管で構成されている。放出主ライン３０には、第１放出弁３２及び第２放出弁３３が設けられている。第１放出弁３２及び第２放出弁３３はいずれもノーマルクローズの開閉弁であって、放出主ライン３０の流路を開閉する。

　放出主ライン３０において、第１放出弁３２の下流側且つ第２放出弁３３の上流側には、熱交換器３４及び圧縮機３５が設けられている。但し、圧縮機３５は省略されてもよい。放出主ライン３０を流れるボイルオフガスは、熱交換器３４を通過するうちに所定の放出温度まで加温される。この放出温度は任意の温度である。放出温度は、特に限定されないが、放出塔６の出口近傍での液体空気の生成を抑制する観点から、液体酸素の沸点よりも高い温度が好ましい。熱交換器３４の熱交換方式は特に限定されず、シェルアンドチューブ方式やフィンプレート方式などの公知の熱交換方式のものが採用されてよい。圧縮機３５は、放出主ライン３０において熱交換器３４の上流側又は下流側に配置されている。圧縮機３５の稼働によって、放出主ライン３０を流れるボイルオフガスは放出塔６へ圧送される。

　放出主ライン３０において、第１放出弁３２よりも上流側の第１接続部３６には、バイパスライン７の上流端部が接続されている。また、放出主ライン３０において、第２放出弁３３よりも下流側の第２接続部３７には、バイパスライン７の下流端部が接続されている。バイパスライン７は、放出主ライン３０へ流入したボイルオフガスを、第１放出弁３２、熱交換器３４、圧縮機３５、及び第２放出弁３３を通さずに放出塔６へ導く。本実施形態では、バイパスライン７は放出ライン３に接続されているが、バイパスライン７は液化ガスタンク１０と放出塔６とを放出ライン３を介さずに直接的に接続していてもよい。バイパスライン７には緊急放出弁７１が設けられている。緊急放出弁７１は、ノーマルクローズの開閉弁であって、バイパスライン７の流路を開閉する。本実施形態では、バイパスライン７には１か所の緊急放出弁７１が設けられているが、弁の漏洩や破損に備えて、バイパスライン７に２か所以上の緊急放出弁７１が設けられてもよい。

　上記構成の低温ガス放出システム１は、ボイルオフガスが放出される放出塔６が複数の放出塔６のなかから選択可能に構成されていてもよい。図６に示す例では、構造物１００は複数の液化ガスタンク１０を備え、低温ガス放出システム１は複数の放出ライン３と複数の放出塔６とを有する。ここで、液化ガスタンク１０と放出塔６の数は異なっていてもよい。複数の液化ガスタンク１０の各々には放出主ライン３０の上流部分３０ａが接続されている。複数の放出主ライン３０の上流部分３０ａの各々は、開閉弁６２を介して１つのハブ６４と接続されている。また、複数の放出塔６の各々は、放出主ライン３０の下流部分３０ｃと開閉弁６１を介して１つのハブ６３と接続されている。ハブ６３とハブ６４との間は、１つ以上の共有ライン６５で接続されている。共有ライン６５の各々は、放出主ライン３０の中流部分３０ｂと、放出主ライン３０の中流部分３０ｂが通る熱交換器３４と、熱交換器３４をバイパスするように放出主ライン３０の中流部分３０ｂと接続されたバイパスライン７と、開閉弁６６とを有する。各液化ガスタンク１０に接続された放出ライン３は、放出主ライン３０の上流部分３０ａと、ハブ６４と、少なくとも１つの共有ライン６５と、ハブ６３と、放出主ライン３０の下流部分３０ｃとで構成される。開閉弁６１の開閉によって、放出ライン３と接続される放出塔６、即ち、ボイルオフガスが放出される１つ以上の放出塔６を選択可能である。開閉弁６６の開閉によって、使用される共有ライン６５、即ち、使用される熱交換器３４を任意に選択可能である。換言すれば、複数の放出ライン３で１つ又は複数の熱交換器３４が共有されている。

　また、上記構成の低温ガス放出システム１において、熱交換器３４及び圧縮機３５は、液化ガスタンク１０に荷役用に備えられたものが共用されてもよい。例えば、図７に示す変形例では、液化ガスタンク１０を備える構造物１００が、放出ライン３と、液化ガスタンク１０から外部へ液化ガスのボイルオフガスを搬出するための荷役用ガスライン５とを備える。荷役用ガスライン５は配管等で構成されている。荷役用ガスライン５には、第１放出弁３２、熱交換器３４、圧縮機３５、及び、荷役弁５２が設けられている。荷役用ガスライン５は、放出主ライン３０の一部と、放出主ライン３０に配置された第１放出弁３２、熱交換器３４、及び圧縮機３５を放出ライン３と共用している。放出主ライン３０の圧縮機３５と第２放出弁３３の間の接続部５７には、ボイルオフガスを外部へ送り出す荷役用ガスライン５の一部５１が接続されており、この荷役用ガスライン５の一部５１に荷役弁５２が配置されている。荷役弁５２はノーマルクローズの開閉弁であって、荷役用ガスライン５の流路を開閉する。このような構成によれば、第２放出弁３３が閉止され、第１放出弁３２及び荷役弁５２が開放されている状態において、熱交換器３４は荷役用ガスライン５の荷役用熱交換器として機能し、圧縮機３５は荷役用ガスライン５の荷役用圧縮機として機能する。また、第１放出弁３２及び第２放出弁３３が開放され、荷役弁５２が閉止されている状態において、熱交換器３４は放出ライン３の熱交換器として機能し、圧縮機３５は放出ライン３の圧縮機として機能する。

　上記では、放出ライン３と荷役用ガスライン５とで配管や機器を共用した例を説明したが、液化ガスタンク１０のボイルオフガスを燃料として燃焼機器へ送る燃料用ガスラインと放出ライン３とで配管や機器が共用されてもよい。燃焼機器として、この場合、図７に示す放出主ライン３０の圧縮機３５と第２放出弁３３の間の接続部５７には、荷役用ガスライン５の一部に代えて、ボイルオフガスを燃焼機器へ送る燃料用ガスラインの一部５１が接続される。そして、第２放出弁３３が閉止され、第１放出弁３２及び開閉弁５２が開放されている状態において、熱交換器３４は燃料用ガスラインの燃料用熱交換器として機能し、圧縮機３５は燃料用ガスラインの燃料用圧縮機として機能する。

　図２は、コントローラ４のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示すように、コントローラ４は、いわゆるコンピュータであって、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１と、メモリ４２と、無線又は無線によって放出弁３２，３３，７１、熱交換器３４、圧縮機３５、各種の計器、及び通信ネットワークに接続するためのＩ／Ｆ４４と、マウス、キーボード、タッチパネルなどの入力装置４５と、液晶ディスプレイやスピーカなどの出力装置４６と、を備える。後述するコントローラ４の各機能は、補助記憶装置等に記憶されている所定のプログラムをメモリ４２にロードしてＣＰＵ４１で実行することで実現可能である。なお、上記の所定のプログラムは、例えば、Ｉ／Ｆ４４を介してネットワーク上からコントローラ４へダウンロードされてもよいし、記憶媒体からロードされてもよい。

　本明細書で開示するコントローラ４の機能は、開示された機能を実行するように構成又はプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、及び／又は、それらの組み合わせを含む回路、又は、処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路又は回路と見做される。本開示において、回路、ユニット、又は手段は、列挙された機能を実行するハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、或いは、列挙された機能を実行するようにプログラム又は構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェア及び／又はプロセッサの構成に使用される。

　図３は、低温ガス放出システム１の制御系統の構成を示すブロック図である。図３に示すように、コントローラ４には、第１放出弁３２、第２放出弁３３、及び緊急放出弁７１が接続されており、コントローラ４は第１放出弁３２、第２放出弁３３、及び緊急放出弁７１を開放及び閉止動作させる。

　コントローラ４には、圧力センサ１１及び温度センサ１２が接続されており、これらの計器からコントローラ４へ検出データが出力される。圧力センサ１１は、液化ガスタンク１０の液化ガス収容された空間の圧力（以下、「タンク内圧力」と称する）を検出する。温度センサ１２は、放出塔６へ流入するボイルオフガスの温度を検出する。本実施形態において温度センサ１２は放出主ライン３０の第２接続部３７よりも下流側に配置されているが、温度センサ１２は放出塔６に配置されていてもよい。

　コントローラ４は、液化ガスタンク１０に液化ガスが収容されている間、圧力センサ１１で検出されたタンク内圧力を監視している。図４に示すように、コントローラ４には、液化ガスタンク１０の使用圧力範囲、アラーム圧力Ｐ１、放出開始圧力Ｐ２、緊急放出圧力Ｐ３、液化ガスタンク１０の設計圧力Ｐ４、及び、放出終了圧力Ｐ５が記憶されている。緊急放出圧力Ｐ３は設計圧力Ｐ４以下であり、放出開始圧力Ｐ２は緊急放出圧力Ｐ３より低く、アラーム圧力Ｐ１は放出開始圧力Ｐ２以下であり、放出終了圧力Ｐ５はアラーム圧力Ｐ１よりも低い（Ｐ４≧Ｐ３＞Ｐ２≧Ｐ１＞Ｐ５）。放出終了圧力Ｐ５は、液化ガスタンク１０の使用圧力範囲内の値である。アラーム圧力Ｐ１は液化ガスタンク１０の使用圧力範囲の上限値又はそれより高い圧力であってよい。アラーム圧力Ｐ１は、低温ガス放出システム１が動作するトリガとなる圧力閾値である。なお、非常用ベントライン５５の安全弁５６が差動する圧力は、設計圧力Ｐ４より低く緊急放出圧力Ｐ３より高いことが好ましい。

　コントローラ４は、放出塔６からボイルオフガスが放出されている間、温度センサ１２で検出されたボイルオフガスの温度を監視している。温度センサ１２で検出されたボイルオフガスの温度が放出温度を下回る場合には、熱交換器３４によるボイルオフガスの加温温度の上昇や、圧縮機３５によるボイルオフガスの送り出し量の減少などの処置が行われる。温度センサ１２で検出されたボイルオフガスの温度が放出温度を上回る場合には、熱交換器３４によるボイルオフガスの加温温度の低下や、圧縮機３５によるボイルオフガスの送り出し量の増加などの処置が行われる。これにより、温度センサ１２で検出されるボイルオフガスの温度が放出温度に維持される。

　上記構成の低温ガス放出システム１の放出ライン３は、液化ガスタンク１０から出たボイルオフガスを熱交換器３４で液体酸素の沸点よりも高温に加温してから放出塔６へ送る「定常時流路」と、ボイルオフガスを熱交換器３４や圧縮機３５を回避したバイパスライン７を通して放出塔６へ送る「緊急時流路」との２つの流路を有する。定常時流路は放出主ライン３０を通る流路であって、第１放出弁３２及び第２放出弁３３が開放され、緊急放出弁７１が閉止されることによって機能する。また、緊急時流路は放出主ライン３０の一部とバイパスライン７を通る流路であって、第１放出弁３２及び第２放出弁３３が閉止され、緊急放出弁７１が開放されることによって機能する。なお、図８に示すように、放出ライン３において、放出主ライン３０とバイパスライン７との合流点である第２接続部３７の下流に第３放出弁３９が配置されていてもよい。第３放出弁３９は、定常時流路の使用時には第１放出弁３２及び第２放出弁３３と同様に開閉され、また、緊急時流路の使用時には緊急放出弁７１と同様に開閉される開閉弁である。第２放出弁３３及び緊急放出弁７１のいずれかの故障時には、第３放出弁３９は故障した弁に代替して故障した弁の機能を担う。

　コントローラ４は、弁３２，３３，７１の開閉を操作して、定常時流路が機能し且つ緊急時流路が機能しない状態、定常時流路が機能せず且つ緊急時流路が機能する状態、及び、定常時流路と緊急時流路の両方が機能しない状態のいずれかの状態に切り替えることによって、低温ガス放出システム１の運転を制御する。但し、上記態様に加えて、定常時流路と緊急時流路の両方が機能する状態が存在してもよい。以下では、低温ガス放出システム１の運転方法の第１乃至３実施例を説明する。

［第１実施例］
　図４に示すように、液化ガスタンク１０に収容された液化ガスのボイルオフガスによって、タンク内圧力Ｐは上昇する。なお、ボイルオフガスの一部は、燃料として燃料消費機器へ送られてもよい。コントローラ４は、タンク内圧力Ｐがアラーム圧力Ｐ１となると（時刻ｔ１）、出力装置４６からアラームを出力する。アラームによって、ボイルオフガスの放出が予告される。

　コントローラ４は、タンク内圧力Ｐが放出開始圧力Ｐ２となると（時刻ｔ２）、第１放出弁３２及び第２放出弁３３を開放動作させるとともに、圧縮機３５を稼働させる。或いは、コントローラ４は、タンク内圧力Ｐの圧力上昇速度（即ち、単位時間当たりの圧力上昇量）が所定の放出開始圧力上昇速度となると、第１放出弁３２及び第２放出弁３３を開放動作させるとともに、圧縮機３５を稼働させる。なお、コントローラ４は、タンク内圧力Ｐが放出開始圧力Ｐ２となったとき又はその前に熱交換器３４を起動する。停止中の熱交換器３４は、ボイルオフガスを放出温度まで加温できる状態となるまでに、所定の立ち上げ時間を要する。そのため、熱交換器３４はタンク内圧力Ｐが放出開始圧力Ｐ２となる前に起動させておくことが望ましい。

　上記のように放出ライン３の定常時流路を通じて液化ガスタンク１０内と放出塔６とが連通され、熱交換器３４及び圧縮機３５が稼働すると、液化ガスタンク１０から放出ライン３へ流入したボイルオフガスは、放出温度まで加温されて、放出塔６へ送られ、放出塔６から大気へ放出される。放出塔６から大気へ放出されるボイルオフガスは液体酸素の沸点よりも高いので、放出塔６の出口やその周辺における液体酸素、液体窒素、及び液体空気の発生を防止できる。

　ボイルオフガスの放出によって、タンク内圧力Ｐは徐々に低下する。コントローラ４は、タンク内圧力Ｐが放出終了圧力Ｐ５となると（時刻ｔ３）、熱交換器３４及び圧縮機３５を停止させ、第１放出弁３２及び第２放出弁３３を閉止動作させる。或いは、コントローラ４は、タンク内圧力Ｐの圧力上昇速度（即ち、単位時間当たりの圧力上昇量）が所定の放出終了圧力上昇速度となると、熱交換器３４及び圧縮機３５を停止させ、第１放出弁３２及び第２放出弁３３を閉止動作させる。このような低温ガス放出システム１の動作によって、タンク内圧力Ｐは使用範囲内に収められる。

　上記のボイルオフガスの放出中に、タンク内圧力Ｐが緊急放出圧力Ｐ３以上となると、コントローラ４は、緊急放出弁７１を開放動作させる。或いは、コントローラ４は、タンク内圧力Ｐの圧力上昇速度（即ち、単位時間当たりの圧力上昇量）が所定の緊急放出速度閾値以上となると、緊急放出弁７１を開放動作させる。なお、バイパスライン７の緊急放出弁７１より上流側は放出主ライン３０の一部を介して液化ガスタンク１０と連通されていることから、バイパスライン７の圧力はタンク内圧力Ｐと実質的に同じである。

　緊急放出弁７１の開放によって、放出ライン３の緊急時流路が開放され、放出ライン３へ流入したボイルオフガスの一部は、バイパスライン７を通って、すなわち、熱交換器３４及び圧縮機３５を通らずに、放出塔６へ流れる。このように緊急にボイルオフガスの放出が必要となった場合には、熱交換器３４及び圧縮機３５を通さずに速やかにボイルオフガスの一部を放出塔６から放出してタンク内圧力Ｐの過剰な上昇を防止できる。なお、タンク内圧力Ｐが緊急放出圧力Ｐ３以上では放出塔６から加温されていないボイルオフガスが放出されることから、コントローラ４は、タンク内圧力Ｐが緊急放出圧力Ｐ３以上のときに出力装置４６からアラートを発生することが望ましい。

　上記では第１放出弁３２及び第２放出弁３３の開閉動作はコントローラ４によって制御されるが、第１放出弁３２及び第２放出弁３３のうち少なくとも１つの開閉動作が手動で行われてもよい。また、上記では緊急放出弁７１は、コントローラ４によって制御される制御弁であるが、手動弁、或いは、緊急放出圧力Ｐ３で自動的に開放される安全弁であってもよい。この場合、緊急放出弁７１が開放されている状態において、第１放出弁３２及び第２放出弁３３は閉止されていてもよいし、開放されていてもよい。

［第２実施例］
　図５は、第２実施例に係る運転方法を実現するコントローラ４の処理の流れ図である。図５に示すように、タンク内圧力Ｐは、液化ガスタンク１０に収容された液化ガスのボイルオフガスによって上昇して、アラーム圧力Ｐ１となる。コントローラ４は、タンク内圧力Ｐを監視しており、タンク内圧力Ｐがアラーム圧力Ｐ１となると（ステップＳ０１）、タンク内圧力Ｐの圧力上昇速度を演算する（ステップＳ０２）。タンク内圧力Ｐの圧力上昇速度は、タンク内圧力Ｐの履歴から求めることができる。

　コントローラ４には、予め圧力上昇速度に関し速度閾値が与えられ、記憶されている。コントローラ４は、求めた圧力上昇速度と速度閾値とを比較し（ステップＳ０３）、圧力上昇速度が速度閾値未満であれば（ステップＳ０３でＮＯ）、出力装置４６からアラームを出力する（ステップＳ０４）。アラームによって、ボイルオフガスの放出が予告される。

　コントローラ４は、タンク内圧力Ｐが放出開始圧力Ｐ２となると（ステップＳ０５でＹＥＳ）、第１放出弁３２及び第２放出弁３３を開放動作させるとともに、圧縮機３５を稼働させる（ステップＳ０６）。なお、コントローラ４は、タンク内圧力Ｐが放出開始圧力Ｐ２となったとき又はその前に熱交換器３４を起動する。放出ライン３の定常時流路を通じて液化ガスタンク１０内と放出塔６とが連通され、熱交換器３４及び圧縮機３５が稼働すると、液化ガスタンク１０から放出ライン３へ流入したボイルオフガスは、放出温度まで加温されて、放出塔６へ送られ、放出塔６から大気へ放出される。ボイルオフガスの放出によってタンク内圧力Ｐが低下して放出終了圧力Ｐ５となると（ステップＳ０７でＹＥＳ）、コントローラ４は、第１放出弁３２及び第２放出弁３３を閉止動作させるとともに、熱交換器３４及び圧縮機３５を停止させる（ステップＳ０８）。

　一方、ステップＳ０３において、コントローラ４は、圧力上昇速度が速度閾値以上であれば（ステップＳ０３でＹＥＳ）、出力装置４６からアラートを発生させ（ステップＳ２１）、緊急放出弁７１を開放動作させる（ステップＳ２２）。緊急放出弁７１の開放は、タンク内圧力Ｐが緊急放出圧力Ｐ３を超えるのを待って行われてもよい。緊急放出弁７１の開放によって、放出ライン３の緊急時流路が開放され、放出ライン３へ流入したボイルオフガスは、バイパスライン７を通って、すなわち、熱交換器３４及び圧縮機３５を通らずに、放出塔６へ流れて放出塔６から大気へ放出される。ボイルオフガスの放出によってタンク内圧力Ｐが低下して放出終了圧力Ｐ５となると（ステップＳ２３でＹＥＳ）、コントローラ４は、緊急放出弁７１を閉止動作させる（ステップＳ２４）。

　上記では第１放出弁３２、第２放出弁３３、及び緊急放出弁７１の開閉動作はコントローラ４によって制御されるが、第１放出弁３２、第２放出弁３３、及び緊急放出弁７１の少なくとも１つの開閉動作が手動で行われてもよい。この場合、コントローラ４は適時にアラームやアラートを発生するので、作業者はアラームやアラートに応じて手動の弁を操作すればよい。

[第３実施例]
　第３実施例において、低温ガス放出システム１の熱交換器３４は、荷役用熱交換器や燃料用熱交換器などの、放出用ボイルオフガスの加温以外の用途を有する。したがって、熱交換器３４が荷役や燃料供給などの放出用ボイルオフガスの加温以外に使用されている最中や、熱交換器３４の停止中に、液化ガスタンク１０から液化ガスのボイルオフガスを大気放出する事態が想定し得る。このような場合には、緊急時流路を利用して液化ガスタンク１０から液化ガスのボイルオフガスを熱交換器３４を通さずに放出塔６へ導き、ボイルオフガスを大気へ放出させる。具体的には、コントローラ４は、第１放出弁３２及び第２放出弁３３を閉止させた状態で、緊急放出弁７１を開放する。コントローラ４は、ボイルオフガスの放出が終了すれば、緊急放出弁７１を閉止する。これにより、燃料の加温や荷役に影響を与えることなく、液化ガスタンク１０からボイルオフガスを大気放出できる。同様に、緊急時流路は、液化ガスタンク１０のメンテナンス時に置換用ガスの放出流路としても利用できる。

〔総括〕
　本開示の第１の項目に係る低温ガス放出システム１は、
液化ガスを貯蔵する液化ガスタンク１０から液化ガスのボイルオフガスを大気へ放出するシステムであって、
放出塔６と、
ボイルオフガスを液化ガスタンク１０から放出塔６へ導く放出ライン３と、を備え、
放出ライン３は、液化ガスタンク１０と放出塔６とを接続する放出主ライン３０と、放出主ライン３０に配置されて放出主ライン３０を流れるボイルオフガスを加温する熱交換器３４と、放出主ライン３０に配置されて流路を開閉する放出弁３２，３３と、ボイルオフガスを放出弁３２，３３及び熱交換器３４を通さずに放出塔６へ導くバイパスライン７と、バイパスライン７に配置されてバイパスライン７の流路を開閉する緊急放出弁７１とを有するものである。

　上記構成の低温ガス放出システム１では、放出ライン３が、ボイルオフガスを熱交換器３４で液体酸素の沸点よりも高温に加温してから放出塔６へ送る流路（即ち、定常時流路）と、ボイルオフガスを熱交換器３４を通さずに放出塔６へ送る流路（即ち、緊急時流路）とを有する。ボイルオフガスの放出に定常時流路が使用される場合には、液体酸素の沸点よりも高温のボイルオフガスが放出塔６から放出されることから、放出されたボイルオフガスによって放出塔６の表面や放出塔６の周辺の空気（空気は酸素及び窒素を含む）の液化が防止される。ボイルオフガスの放出に緊急時流路が使用される場合には、熱交換器３４の起動を待たずにボイルオフガスを液化ガスタンク１０から放出できるので、速やかに液化ガスタンク１０のタンク内圧力Ｐを低下できる。例えば、液化ガスタンク１０の損傷に繋がるタンク内圧力Ｐの急上昇時に、放出弁３２，３３の操作や熱交換器３４の立ち上げを待たずに、放出ライン３の緊急時流路を使って液化ガスタンク１０からボイルオフガスを緊急放出できる。また、熱交換器３４が液化ガスタンク１０の大気放出用ボイルオフガスの加温以外の用途に使用されている最中に、液化ガスタンク１０からボイルオフガスや他の気体の放出が必要となった際には、他用途での熱交換器３４の使用に影響を与えずに、放出ライン３の緊急時流路を使って液化ガスタンク１０からボイルオフガスを緊急放出できる。更に、放出ライン３の緊急時流路は、上記のような緊急放出時に限らず、液化ガスタンク１０のガス置換時にも使用され得る。このように、低温ガス放出システム１では、用途や状況に応じて、放出ライン３の定常時流路と緊急時流路とを使い分けることができる。

　本開示の第２の項目に係る低温ガス放出システム１は、第１の項目に係る低温ガス放出システム１において、放出ライン３と接続可能な複数の放出塔６を備え、複数の放出ライン３は複数の放出塔６のうち任意の１つ以上を液化ガスタンク１０と連通させるようにボイルオフガスの流路を切り替える切替器（上記実施形態においては開閉弁６１）を有するものである。

　このようにボイルオフガスを放出する放出塔６が選択可能であることで、風向きやメンテナンス等の状況に応じて好適な条件の放出塔６からボイルオフガスを放出できる。

　本開示の第３の項目に係る低温ガス放出システム１は、第１又は２の項目に係る低温ガス放出システム１において、互いに異なる液化ガスタンク１０と接続された複数の放出ライン３を備え、複数の放出ライン３は２つ以上の放出ライン３で共有される熱交換器３４を有するものである。

　これにより、熱交換器３４の数を低減できる。また、放出ライン３が含む熱交換器３４を任意に選択できる。

　本開示の第４の項目に係る低温ガス放出システム１は、第１乃至３のいずれに係る低温ガス放出システム１において、放出弁３２，３３は、放出主ライン３０において熱交換器３４の上流側に配置された第１放出弁３２と、放出主ライン３０において熱交換器３４の下流側に配置された第２放出弁３３と、放出主ライン３０とバイパスライン７との合流点３７の下流に配置された第３放出弁３９とを含むものである。

　このように放出主ライン３０に二重の放出弁３２，３３が配置されることで、一方の弁の漏洩や破損によりボイルオフガスが大気放出されたり、外気が液化ガスタンク１０へ流入したりすることを防止できる。また、第３放出弁３９は、他のいずれかの弁が故障により開放された際に当該弁の機能を果たし得る。

　本開示の第５の項目に係る低温ガス放出システム１は、第１乃至４のいずれかの項目に係る低温ガス放出システム１において、放出塔６へ流入するボイルオフガスの温度を検出する温度センサ１２を備え、熱交換器３４は、温度センサ１２で検出されるボイルオフガスの温度が所定の放出温度となるようにボイルオフガスを加温するものである。

　これにより、放出塔６へ流入するボイルオフガスを放出温度に制御できる。

　本開示の第６の項目に係る低温ガス放出システム１は、第１乃至５のいずれかの項目に係る低温ガス放出システム１において、放出弁３２，３３は、液化ガスタンク１０のタンク内圧力Ｐが所定の放出開始圧力Ｐ２を超えると開放され、ボイルオフガスの放出によってタンク内圧力Ｐが所定の放出終了圧力Ｐ５となると閉止される、又は、液化ガスタンク１０のタンク内圧力Ｐの圧力上昇勾配が所定の放出圧力上昇勾配を超えると開放され、ボイルオフガスの放出によってタンク内圧力Ｐの圧力上昇勾配が所定の放出終了圧力上昇勾配となると閉止されるものである。

　これにより、液化ガスタンク１０のタンク内圧力Ｐが放出開始圧力Ｐ２を超えるとボイルオフガスが放出され、タンク内圧力Ｐを所定圧力範囲内（即ち、使用圧力範囲内）に維持される。

　本開示の第７の項目に係る低温ガス放出システム１は、第６の項目に係る低温ガス放出システム１において、緊急放出弁７１は、タンク内圧力Ｐが放出開始圧力Ｐ２よりも高い所定の緊急放出圧力Ｐ３のときに開放されるものである。

　これにより、タンク内圧力Ｐが緊急放出圧力Ｐ３を上回ると緊急時流路を通じてボイルオフガスが放出されて、速やかにタンク内圧力Ｐを低減できる。

　本開示の第８の項目に係る低温ガス放出システム１は、第１乃至５のいずれかの項目に係る低温ガス放出システム１において、液化ガスタンク１０のタンク内圧力Ｐが所定の圧力閾値以上のときに、タンク内圧力Ｐの上昇速度が所定の速度閾値未満の場合は放出弁が開放され、タンク内圧力Ｐの上昇速度が速度閾値以上の場合は緊急放出弁７１が開放されるものである。

　これにより、液化ガスタンク１０のタンク内圧力Ｐの上昇速度に応じて放出ライン３の定常時流路と緊急時流路とが使い分けられる。

　本開示の第９の項目に係る構造物１００は、
液化ガスを貯蔵する液化ガスタンク１０と、
第１乃至８のいずれかの項目に係る低温ガス放出システム１と、
液化ガスタンク１０と接続され、液化ガスタンク１０から流れ出た液化ガスのボイルオフガスが通る荷役用ガスライン５と、
荷役用ガスライン５に配置され、荷役用ガスライン５を通るボイルオフガスを調温する荷役用熱交換器３４とを、備え、
荷役用熱交換器３４が低温ガス放出システム１の熱交換器３４を兼ねるものである。

　上記構成の構造物１００では、荷役用ガスライン５と放出ライン３とで熱交換器３４を共用するので、放出ライン３のために専用の熱交換器３４を省略できる。

　本開示の第１０の項目に係る構造物１００は、
液化ガスを貯蔵する液化ガスタンク１０と、
第１乃至８のいずれかの項目に係る低温ガス放出システム１と、
液化ガスタンク１０と接続され、液化ガスタンク１０から流れ出た液化ガスのボイルオフガスが通る燃料用ガスラインと、
燃料用ガスラインに配置され、燃料用ガスラインを通るボイルオフガスを調温する燃料用熱交換器３４とを、備え、
燃料用熱交換器３４が低温ガス放出システム１の熱交換器３４を兼ねるものである。

　上記構成の構造物１００では、燃料用ガスラインと放出ライン３とで熱交換器３４を共用するので、放出ライン３のために専用の熱交換器３４を省略できる。

　本開示の第１１の項目に係る低温ガス放出方法は、
液化ガスを貯蔵する液化ガスタンク１０から液化ガスのボイルオフガス大気へ放出する方法であって、
液化ガスタンク１０内の圧力が所定の放出開始圧力Ｐ２を超えたときに、ボイルオフガスを熱交換器３４で加温してから放出塔６を通じて大気へ放出し、液化ガスタンク１０内の圧力が放出開始圧力Ｐ２よりも高い所定の緊急放出圧力Ｐ３を超えたときに、ボイルオフガスを熱交換器３４を通さずに放出塔６を通じて大気へ放出するものである。

　上記の低温ガス放出方法によれば、タンク内圧力Ｐの圧力が放出開始圧力Ｐ２を超えれば、放出ライン３の定常時流路が使用されて液体酸素の沸点よりも高温のボイルオフガスが放出塔６から放出される。また、放出ライン３を通じた放出ではタンク内圧力Ｐが低下せずに、タンク内圧力Ｐが緊急放出圧力Ｐ３を超えたときには、放出ライン３の緊急時流路が使用されて速やかにボイルオフガスを液化ガスタンク１０から放出してタンク内圧力Ｐを低減できる。

　以上の本開示の議論は、例示及び説明の目的で提示されたものであり、本開示を本明細書に開示される形態に限定することを意図するものではない。例えば、前述の詳細な説明では、本開示の様々な特徴は、本開示を合理化する目的でいくつかの実施形態に纏められているが、複数の特徴のうち幾つかが組み合わされてもよい。また、本開示に含まれる複数の特徴は、上記で論じたもの以外の代替の実施形態、構成、又は態様に組み合わされてもよい。

Claims

　液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクから前記液化ガスのボイルオフガスを大気へ放出するシステムであって、
　放出塔と、
　前記ボイルオフガスを前記液化ガスタンクから前記放出塔へ導く放出ラインと、を備え、
　前記放出ラインは、前記液化ガスタンクと前記放出塔とを接続する放出主ラインと、前記放出主ラインに配置されて前記放出主ラインを流れる前記ボイルオフガスを加温する熱交換器と、前記放出主ラインに配置されて流路を開閉する放出弁と、前記ボイルオフガスを前記放出弁及び前記熱交換器を通さずに前記放出塔へ導くバイパスラインと、前記バイパスラインに配置されて前記バイパスラインの流路を開閉する緊急放出弁とを有する、
低温ガス放出システム。
　前記放出ラインと接続可能な複数の前記放出塔を備え、前記放出ラインは複数の前記放出塔のうち任意の１つ以上を前記液化ガスタンクと連通させるように前記ボイルオフガスの流路を切り替える切替器を有する、
請求項１に記載の低温ガス放出システム。
　互いに異なる前記液化ガスタンクと接続された複数の前記放出ラインを備え、複数の前記放出ラインは２つ以上の前記放出ラインで共有される前記熱交換器を有する、
請求項１又は２に記載の低温ガス放出システム。
　前記放出弁は、前記放出主ラインにおいて前記熱交換器の上流に配置された第１放出弁と、前記放出主ラインにおいて前記熱交換器の下流に配置された第２放出弁と、前記放出主ラインと前記バイパスラインとの合流点の下流に配置された第３放出弁とを含む、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の低温ガス放出システム。
　前記放出塔へ流入する前記ボイルオフガスの温度を検出する温度センサを備え、
　前記熱交換器は、前記温度センサで検出される前記ボイルオフガスの温度が所定の放出温度となるように前記ボイルオフガスを加温する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の低温ガス放出システム。
　前記放出弁は、前記液化ガスタンクのタンク内圧力が所定の放出開始圧力を超えると開放され、前記ボイルオフガスの放出によって前記タンク内圧力が所定の放出終了圧力となると閉止される、又は、前記液化ガスタンクのタンク内圧力の圧力上昇速度が所定の放出圧力上昇速度を超えると開放され、前記ボイルオフガスの放出によって前記タンク内圧力の圧力上昇速度が所定の放出終了圧力上昇速度となると閉止される、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の低温ガス放出システム。
　前記緊急放出弁は、前記タンク内圧力が前記放出開始圧力よりも高い所定の緊急放出開始圧力のときに開放される、
請求項６に記載の低温ガス放出システム。
　前記液化ガスタンクのタンク内圧力が所定の圧力閾値以上のときに、前記タンク内圧力の上昇速度が所定の速度閾値未満の場合は前記放出弁が開放され、前記タンク内圧力の前記上昇速度が前記速度閾値以上の場合は前記緊急放出弁が開放される、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の低温ガス放出システム。
　液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクと、
　請求項１乃至８のいずれか一項に記載の低温ガス放出システムと、
　前記液化ガスタンクと接続され、前記液化ガスタンクから流れ出た前記液化ガスのボイルオフガスが通る荷役用ガスラインと、
　前記荷役用ガスラインに配置され、前記荷役用ガスラインを通る前記ボイルオフガスを調温する荷役用熱交換器とを、備え、
　前記荷役用熱交換器が前記低温ガス放出システムの前記熱交換器を兼ねる、
構造物。
　液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクと、
　請求項１乃至８のいずれか一項に記載の低温ガス放出システムと、
　前記液化ガスタンクと接続され、前記液化ガスタンクから流れ出た前記液化ガスのボイルオフガスが通る燃料用ガスラインと、
　前記燃料用ガスラインに配置され、前記燃料用ガスラインを通る前記ボイルオフガスを調温する燃料用熱交換器とを、備え、
　前記燃料用熱交換器が前記低温ガス放出システムの前記熱交換器を兼ねる、
構造物。
　液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクから前記液化ガスのボイルオフガスを大気へ放出する方法であって、
　前記液化ガスタンク内の圧力が所定の放出開始圧力を超えたときに、前記ボイルオフガスを熱交換器で加温してから放出塔を通じて大気へ放出し、
　前記液化ガスタンク内の圧力が前記放出開始圧力よりも高い所定の緊急放出開始圧力を超えたときに、前記ボイルオフガスを前記熱交換器を通さずに前記放出塔を通じて大気へ放出する、
低温ガス放出方法。