(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6427679
(24)【登録日】2018年11月2日
(45)【発行日】2018年11月21日
(54)【発明の名称】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
(51)【国際特許分類】
F17C 6/00 20060101AFI20181112BHJP
F17C 13/00 20060101ALI20181112BHJP
B63B 25/16 20060101ALI20181112BHJP
【FI】
F17C6/00
F17C13/00 302D
B63B25/16 Z
B63B25/16 D
【請求項の数】5
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2017-537075(P2017-537075)
(86)(22)【出願日】2015年8月28日
(86)【国際出願番号】JP2015074537
(87)【国際公開番号】WO2017037809
(87)【国際公開日】20170309
【審査請求日】2017年9月27日
(73)【特許権者】
【識別番号】000232818
【氏名又は名称】日本郵船株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】592007519
【氏名又は名称】京浜ドック株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】502450631
【氏名又は名称】エア・ウォーター・プラントエンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001782
【氏名又は名称】特許業務法人ライトハウス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】城山 久夫
(72)【発明者】
【氏名】富士 竜太
(72)【発明者】
【氏名】松本 卓也
(72)【発明者】
【氏名】中村 大
(72)【発明者】
【氏名】田中 裕夫
(72)【発明者】
【氏名】今井 久司
(72)【発明者】
【氏名】河野 隆之
【審査官】
矢澤 周一郎
(56)【参考文献】
【文献】
特開2000−146097(JP,A)
【文献】
特開2010−196824(JP,A)
【文献】
特開昭58−207596(JP,A)
【文献】
特開2001−153297(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F17C 1/00−13/12
B63B 1/00−69/00
B63J 1/00−99/00
B63H 1/00−25/52
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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)。
【0005】
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。
【0006】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2005−90554号公報
【特許文献2】再開2001−317693号公報
【特許文献3】特開平11−210989号公報
【特許文献4】特開2010−196824号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
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。
【課題を解決するための手段】
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【発明の効果】
【0014】
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。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】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。
【
図2】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。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【符号の説明】
【0027】
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