特開 2022-103048 ガス処理システム、及び船舶

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022103048

(43)【公開日】2022-07-07

(54)【発明の名称】ガス処理システム、及び船舶

(51)【国際特許分類】

   B63B 25/16 20060101AFI20220630BHJP

   B63H 21/38 20060101ALI20220630BHJP

【ＦＩ】

B63B25/16 D

B63H21/38 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021167519

(22)【出願日】2021-10-12

(31)【優先権主張番号】P 2020216811

(32)【優先日】2020-12-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】503218067

【氏名又は名称】住友重機械マリンエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】角田 勇人

(72)【発明者】

【氏名】溝越 貴章

(57)【要約】

【課題】船舶上の限られたスペースでも、アンモニアのガスを適切に処理することができるガス処理システム、及び船舶を提供する。
【解決手段】ガス処理システム１００は、アンモニアをガスの状態で供給対象部３４へ供給する供給部３０を備えている。そのため、供給部３０がアンモニアのガスを供給対象部３４へ供給することで、当該供給対象部３４にてガスの状態のアンモニアを有効活用することができる。このとき、供給対象部３４へは、ガスの状態で供給を行うことができるため、再液化装置のようにコストが増大する装置を導入しなくともよい。更に、供給部３０は、アンモニアのガスを大気へ放出することなく供給対象部３４へ供給する。また、船舶は、限られたスペースにてアンモニアのガスを大気へ放出することを抑制できるため、煙突を高くする必要性を無くすことができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

船舶に設けられるガス処理システムであって、
アンモニアの液体を貯留するタンクと、
前記アンモニアの供給対象となる供給対象部と、
前記アンモニアをガスの状態で前記供給対象部へ供給する供給部と、を備え、
前記供給部は、前記アンモニアのガスを大気へ放出することなく前記供給対象部へ供給する、ガス処理システム。

【請求項2】

前記供給部は、前記タンク内で気化したアンモニアをガスの状態で前記供給対象部へ供給する、請求項１に記載のガス処理システム。

【請求項3】

前記供給対象部は、前記アンモニアのガスをその場で利用するガス利用部である、請求項１又は２に記載のガス処理システム。

【請求項4】

前記供給部は、前記タンクで気化した前記アンモニアのガスを前記供給対象部へ供給する第１の供給ラインを有する、請求項１～３の何れか一項に記載のガス処理システム。

【請求項5】

前記供給部は、前記タンクから液体の前記アンモニアを取り出して、気化して前記アンモニアのガスを前記供給対象部へ供給する第２の供給ラインを有する、請求項１～４の何れか一項に記載のガス処理システム。

【請求項6】

請求項１～５の何れか一項に記載のガス処理システムを備える船舶。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス処理システム、及び船舶に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、船舶として、液体のアンモニアを貯留するタンクを備えるものが知られている。例えば、特許文献１に記載の船舶は、船体中に、アンモニアのタンクが設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１２１５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、陸地でガス処理システムがアンモニアのＢＯＧ（ボイルオフガス）を大気放出する場合、スペースの問題やアンモニアを処理する煙突の高さなどに関わらず、十分に安全な場所までアンモニアＢＯＧを導いて放出することが容易である。一方、船舶でアンモニアＢＯＧを大気放出する場合、陸地と比べて制約が生じる。具体的には、船舶上の限られたスペースでアンモニアＢＯＧを放出しなければならないし、煙突の高さもそれほど高くできないという制約が生じる。すなわち、船舶が港に入る際、橋の下をくぐらなければならないため、船舶に設ける煙突の高さを高くできないという制約が生じる。このような制約下でアンモニアＢＯＧが大気開放されると、船舶の外（例えば上甲板上）の船員に影響を及ぼすアンモニアガスが、当該船員に近い位置にて排出される可能性がある。従って、船舶上の限られたスペースでも、アンモニアのガスを効果的に処理することが求められている。

【0005】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、船舶上の限られたスペースでも、アンモニアのガスを適切に処理することができるガス処理システム、及び船舶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】

【0006】

本発明のガス処理システムは、船舶に設けられるガス処理システムであって、アンモニアの液体を貯留するタンクと、アンモニアの供給対象となる供給対象部と、アンモニアをガスの状態で供給対象部へ供給する供給部と、を備え、供給部は、アンモニアのガスを大気へ放出することなく供給対象部へ供給する。

【0007】

ガス処理システムは、アンモニアの液体を貯留するタンクを備える。従って、液体のアンモニアが気化することで、ガスが発生することがある。これに対し、ガス処理システムは、アンモニアをガスの状態で供給対象部へ供給する供給部を備えている。そのため、供給部がアンモニアのガスを供給対象部へ供給することで、当該供給対象部にてガスの状態のアンモニアを有効活用することができる。このとき、供給対象部へは、ガスの状態で供給を行うことができるため、再液化装置のようにコストが増大する装置を導入しなくともよい。更に、供給部は、アンモニアのガスを大気へ放出することなく供給対象部へ供給する。従って、環境の保全を行いながら、アンモニアのガスを有効活用することができる。また、船舶は、限られたスペースにてアンモニアのガスを大気へ放出することを抑制できるため、煙突を高くする必要性を無くすことができる。以上より、船舶上の限られたスペースでも、アンモニアのガスを適切に処理することができる。

【0008】

供給部は、タンク内で気化したアンモニアをガスの状態で供給対象部へ供給してよい。この場合、タンク内で気化したアンモニアのガスを大気へ放出することなく有効活用できる。

【0009】

供給対象部は、アンモニアのガスをその場で利用するガス利用部であってよい。この場合、供給対象部のガス利用部にて、速やかにアンモニアのガスを有効利用することができる。

【0010】

供給部は、タンクで気化したアンモニアのガスを供給対象部へ供給する第１の供給ラインを有してよい。この場合、第１の供給ラインは、タンクで発生したＢＯＧを大気へ放出せずに供給対象部へ供給して、有効活用することができる。

【0011】

供給部は、タンクから液体のアンモニアを取り出して、気化してアンモニアのガスを供給対象部へ供給してよい。この場合、活用するアンモニアのガスの量が供給対象部で不足する場合などに、液体のアンモニアを気化させることでアンモニアのガスを補うことができる。

【0012】

本発明に係る船舶は、上述のガス処理システムを備える。

【0013】

この船舶によれば、上述のガス処理システムと同趣旨の作用・効果を得ることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、船舶上の限られたスペースでも、アンモニアのガスを適切に処理することができるガス処理システム、及び船舶を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係るガス処理システムが適用される船舶の一例を示す概略断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係るガス処理システムを示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明のガス処理システムの好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、「前」「後」の語は船体の進行方向に対応するものであり、「横」の語は船体の左右（幅）方向に対応するものであり、「上」「下」の語は船体の上下方向に対応するものである。

【0017】

図１は、本発明の実施形態に係るガス処理システムが適用される船舶の一例を示す概略断面図である。船舶１は、例えば原油や液体ガス等の石油系液体貨物を運搬する船舶であり、例えば、オイルタンカーである。なお、船舶は、オイルタンカーに限定されず、例えば、バルクキャリア、その他、様々な種類の船舶であってよい。

【0018】

船舶１は、図１に示すように、船体１１と、推進器１２と、を備えている。船体１１は、船首部２と、船尾部３と、機関室４と、ポンプ室５と、貨物室６と、を有している。船体１１の上部には（または船内には）甲板１９が設けられている。船首部２は、船体１１の前方側に位置している。船尾部３は、船体１１の後方側に位置している。船首部２は、例えば満載喫水状態における造波抵抗の低減が図られた形状を有している。推進器１２は、船体１１を推進させるものであり、例えばスクリューシャフトが用いられている。推進器１２は、船尾部３における喫水線（海Ｗの水面）よりも下方に設置されている。また、船尾部３における喫水線よりも下方には、推進方向を調整するための舵１５が設置されている。

【0019】

機関室４は、船尾部３の船首側に隣り合う位置に設けられている。機関室４は、推進器１２に駆動力を付与するための機器１６を配置するための区画である。ポンプ室５は、機関室４の船首側に隣り合う位置に設けられている。ポンプ室５は、ポンプ１７等が配置される区画である。貨物室６は、船首部２とポンプ室５との間に設けられている。貨物室６は、石油系貨物を収容するための区画である。貨物室６は、外板２０と内底板２１の二重船殻構造を採用することによって、カーゴオイルタンク２６とバラストタンク２７とに区画されている。カーゴオイルタンク２６は、船舶１によって運搬される石油系貨物を積載する。バラストタンク２７は、船の大きさ等に応じた量のバラスト水を収容する。

【0020】

甲板１９には、アンモニアを貯留するアンモニアタンク３１が設けられている。アンモニアタンクには、液体の状態のアンモニアが貯留されている。また、甲板１９には、ガス処理システム１００の各種構成要素を収容するための収容室３２が設けられている。

【0021】

図２は、本発明の実施形態に係るガス処理システム１００の構成を示す概略構成図である。ガス処理システム１００は、アンモニアタンク３１に貯留されているアンモニアのガスを処理するための装置である。ガス処理システム１００は、船舶１に設けられる。ガス処理システム１００は、アンモニアのＢＯＧ（ボイルオフガス）を処理することができるシステムである。ガス処理システム１００は、低圧でアンモニアのＢＯＧを有効に利用することができるシステムである。図２に示すように、ガス処理システム１００は、アンモニアタンク３１と、供給対象部３４と、供給部３０と、を備える。なお、供給対象部３４の各機器は、例えば機関室４（図１参照）内などに設置されてよい。

【0022】

供給対象部３４は、アンモニアの供給対象となる部分である。供給対象部３４は、アンモニアのガスをその場で利用するガス利用部であってよい。ガス利用部は、供給されたアンモニアのガスを反応のための原料や、燃焼のための原料として、その場で利用する。ガス利用部として、例えば、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）、燃料電池、またはアンモニアをガス状態で燃焼可能なエンジンまたはボイラなどが挙げられる。また、供給対象部３４は、その場でアンモニアのガスを利用するものでなくともよい。例えば、供給対象部３４は、アンモニアのガスを一時的に貯留しておくガスタンクなどでもよい。ガスタンクは、所定のタイミングに、他のガス利用部へガスを供給することができる。

【0023】

供給部３０は、アンモニアをガスの状態で供給対象部３４へ供給する部分である。供給部３０は、アンモニアのガスを大気へ放出することなく供給対象部３４へ供給する。アンモニアのガスを大気へ放出することなく供給対象部３４へ供給する状況とは、アンモニアのガスが、供給対象部３４へ至るまでの間に、外部へ大気開放されていない、外部に対して密閉された管、及び密閉された機器を通過して、供給対象部３４へ供給される状況である。

【0024】

供給部３０は、第１の供給ライン３６と、第２の供給ライン３７と、を有する。第１の供給ライン３６は、アンモニアタンク３１で気化したアンモニアのＢＯＧ、すなわちガス（図２においてＧ１で示す）を供給対象部３４へ供給するラインである。第１の供給ライン３６は、ＢＯＧヒータ４１と、ＢＯＧコンプレッサ４２と、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、を有する。

【0025】

ＢＯＧヒータ４１は、気化したアンモニアのガスＧ１を加熱する加熱部である。ＢＯＧヒータ４１は、低温状態にあるアンモニアのガスＧ１を、供給対象部３４のガス利用部にて利用するのに適切な温度になるように加熱する。具体的に、ＢＯＧヒータ４１に入る前のアンモニアのガスＧ１は、－３３～４５℃程度であるのに対し、ＢＯＧヒータ４１で加熱されたアンモニアのガスＧ１は、０～４５℃程度になる。ＢＯＧコンプレッサ４２は、ＢＯＧヒータ４１で加熱されたアンモニアのガスＧ１を圧縮して供給対象部３４へ圧送する機器である。ＢＯＧコンプレッサ４２は、アンモニアのガスＧ１を高圧状態にする必要はなく、低圧状態にてアンモニアのガスＧ１を供給対象部３４へ圧送することができる。具体的に、ＢＯＧコンプレッサ４２は、アンモニアのガスＧ１を所定の圧力で圧送することができる。また、条件としてタンク圧が高い場合のみの利用を考える場合、ＢＯＧコンプレッサ４２を省略するパターンも考えられる。ＢＯＧコンプレッサ４２にバイパスラインを設けることによりタンク圧が高い場合はＢＯＧコンプレッサを利用しないということも可能である。

【0026】

ラインＬ１は、アンモニアタンク３１とＢＯＧヒータ４１とを接続する配管である。ラインＬ２は、ＢＯＧヒータ４１とＢＯＧコンプレッサ４２とを接続する配管である。ラインＬ３は、ＢＯＧコンプレッサ４２と供給対象部３４とを接続する配管である。ラインＬ１は、アンモニアタンク３１内で気化したガスＧ１（ＢＯＧ）を回収するために、アンモニアタンク３１の上端側に接続されている。これにより、ラインＬ１は、アンモニアタンク３１内で気化して、タンク上部に貯まったガスＧ１を回収することができる。ラインＬ１には、バルブ５１が設けられている。バルブ５１を開とすることで、アンモニアタンク３１からアンモニアのガスＧ１を回収して、ＢＯＧヒータ４１へ供給することができる。ＢＯＧヒータ４１で加熱されたアンモニアのガスＧ１は、ラインＬ２を介してＢＯＧコンプレッサ４２に供給され、ＢＯＧコンプレッサ４２っｇの圧力により、ラインＬ３を介して供給対象部３４へ供給される。

【0027】

第２の供給ライン３７は、アンモニアタンク３１から液体のアンモニア（図２においてＬＱで示す）を取り出して、気化してアンモニアのガス（図２においてＧ２で示す）を供給対象部３４へ供給する。第２の供給ライン３７は、低圧ポンプ４３と、気化器４４と、ラインＬ４，Ｌ６，Ｌ７と、ラインＬ３（下流部分Ｌ３ａ）と、を備える。

【0028】

低圧ポンプ４３は、アンモニアタンク３１のアンモニアの液体ＬＱを圧縮して気化器４４へ圧送する機器である。低圧ポンプ４３は、アンモニアの液体ＬＱを高圧状態にする必要はなく、低圧状態にてアンモニアの液体ＬＱを気化器４４へ圧送することができる。具体的に、低圧ポンプ４３は、アンモニアの液体ＬＱを所定の圧力で圧送することができる。なお、低圧ポンプ４３は、ラインＬ８を介して、アンモニアの液体ＬＱを気化器４４をバイパスさせて供給対象部３４へ供給してもよい。低圧ポンプ４３は、図示されない切替弁などによって、液体ＬＱの供給先をラインＬ６とラインＬ８との間で切り替えることができる。

【0029】

気化器４４は、アンモニアの液体ＬＱを気化させてアンモニアのガスＧ２を生成する機器である。気化器４４は、アンモニアの液体ＬＱを加熱することによって気化させる。気化器４４としては、液体を気体に気化させる公知の気化器を用いることができる。気化器４４は、ヒータで発生させた熱を用いて加熱を行ってよいし、船舶内で発生した熱を利用して加熱を行ってもよい。

【0030】

ラインＬ４は、アンモニアタンク３１と低圧ポンプ４３とを接続する配管である。ラインＬ６は、低圧ポンプ４３と気化器４４とを接続する配管である。ラインＬ７は、気化器４４とラインＬ３とを接続する配管である。ラインＬ３の下流部分Ｌ３ａは、ラインＬ３のうち、ラインＬ７との合流部と供給対象部３４との間の領域である。ラインＬ４は、アンモニアタンク３１内の液体ＬＱを取り出すために、アンモニアタンク３１の下端側に接続されている。これにより、ラインＬ４は、アンモニアタンク３１内に貯められたアンモニアの液体ＬＱを取り出すことができる。ラインＬ４には、バルブ５２が設けられている。バルブ５２を開とすることで、アンモニアタンク３１からアンモニアの液体ＬＱを回収して、低圧ポンプ４３の圧力により、気化器４４へ供給することができる。気化器４４で生成されたアンモニアのガスＧ２は、ラインＬ７及びラインＬ３の下流部分Ｌ３ａを介して供給対象部３４へ供給される。

【0031】

アンモニアのガスＧ１又はガスＧ２が通過するＢＯＧヒータ４１、ＢＯＧコンプレッサ４２、気化器４４、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ７は、いずれも大気開放されていない。従って、これらの機器及びラインは、密閉された状態でガスＧ１又はガスＧ２を供給対象部３４へ供給可能である。ただし、緊急時などにアンモニアのガスＧ１，Ｇ２を大気開放する必要が生じた場合のために、所望のタイミングで大気開放することができる大気開放機構を追加で設けてもよい。

【0032】

次に、本実施形態に係るガス処理システム１００、及び船舶１の作用・効果について説明する。

【0033】

ガス処理システム１００は、アンモニアの液体を貯留するアンモニアタンク３１を備える。従って、アンモニアタンク３１内でアンモニアのガスが発生することがある。これに対し、ガス処理システム１００は、アンモニアをガスの状態で供給対象部３４へ供給する供給部３０を備えている。そのため、供給部３０がアンモニアのガスを供給対象部３４へ供給することで、当該供給対象部３４にてガスの状態のアンモニアを有効活用することができる。このとき、供給対象部３４へは、ガスの状態で供給を行うことができるため、再液化装置のようにコストが増大する装置を導入しなくともよい。更に、供給部３０は、アンモニアのガスを大気へ放出することなく供給対象部３４へ供給する。従って、環境の保全を行いながら、アンモニアのガスを有効活用することができる。以上より、アンモニアのガスを効率的に処理することができる。また、船舶は、限られたスペースにてアンモニアのガスを大気へ放出することを抑制できるため、煙突を高くする必要性を無くすことができる。以上より、船舶上の限られたスペースでも、アンモニアのガスを適切に処理することができる。

【0034】

ここで、アンモニアの沸点は常圧化で－３３℃であって、ＬＮＧの沸点の－１６１℃に比して高く、ＬＮＧよりも潜熱が３倍程度大きいため、ＬＮＧに比してＢＯＧの量は小さいものの、ガス処理システム１００を設けることによって、アンモニアタンク３１が高圧となることを防ぐことができる。ここで、アンモニア用の再液化装置を導入することもＬＮＧ用の再液化装置を導入するよりは容易と考えられる。しかし、本実施形態に係るガス処理システム１００を採用することで、供給部３０では低圧状態でアンモニアのガスを取り扱うことができ、コストが増大するような装置の導入を回避できるため、ＣＡＰＥＸ（資本的支出）、ＯＰＥＸ（事業運営費）共に、低くＢＯＧを処理することができる。また、アンモニアタンク３１が高圧になることを許容してＢＯＧ処理を不要にする構造も考えられるが、アンモニアタンク３１の許容圧力を１．４ＭＰａ程度にすることが必要であり、構造の強化が必要となる。本実施形態に係るガス処理システム１００では、そのような構造の強化を不要とすることができるため、有効である。

【0035】

供給部３０は、アンモニアタンク３１内で気化したアンモニアをガスの状態で供給対象部３４へ供給してよい。この場合、アンモニアタンク３１内で気化したアンモニアのガスを大気へ放出することなく有効活用できる。

【0036】

供給対象部３４は、アンモニアのガスをその場で利用するガス利用部であってよい。この場合、供給対象部３４のガス利用部にて、速やかにアンモニアのガスを有効利用することができる。この場合、一時的にアンモニアのガスを貯めておく必要無く、直ちにガスの処理をすることができる。

【0037】

供給部３０は、アンモニアタンク３１で気化したアンモニアのガスを供給対象部３４へ供給する第１の供給ライン３６を有してよい。この場合、第１の供給ライン３６は、アンモニアタンク３１で発生したＢＯＧを大気へ放出せずに供給対象部３４へ供給して、有効活用することができる。

【0038】

供給部３０は、アンモニアタンク３１から液体のアンモニアを取り出して、気化してアンモニアのガスを供給対象部３４へ供給してよい。この場合、利用するアンモニアのガスの量が供給対象部３４にて不足する場合などに、液体のアンモニアを気化させることでアンモニアのガスを補うことができる。

【0039】

本実施形態に係る船舶１は、上述のガス処理システム１００を備える。

【0040】

この船舶１によれば、上述のガス処理システム１００と同趣旨の作用・効果を得ることができる。

【0041】

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

【0042】

例えば、第１の供給ライン３６及び第２の供給ライン３７の構造は一例に過ぎず、各機器を変更、追加してもよい。また、供給部３０は、第１の供給ライン３６、及び第２の供給ライン３７の少なくとも一方を有していればよく、他方を省略してもよい。

【符号の説明】

【0043】

１…船舶、３０…供給部、３１…アンモニアタンク（タンク）、３４…供給対象部、３６…第１の供給ライン、３７…第２の供給ライン、１００…ガス処理システム。

【図1】

【図2】