特開 2025-9141 再液化装置

(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】P2025009141

(43)【公開日】2025-01-20

(54)【発明の名称】再液化装置

(51)【国際特許分類】

   F17C 13/00 20060101AFI20250110BHJP

【ＦＩ】

F17C13/00 302A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023111938

(22)【出願日】2023-07-07

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２１年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「グリーンイノベーション基金事業／次世代船舶の開発／水素燃料船の開発」委託研究の研究成果に係る産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】仲尾 進士

(72)【発明者】

【氏名】水谷 好生

(72)【発明者】

【氏名】三好 崇公

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA03

3E172AA06

3E172AB01

3E172AB04

3E172AB05

3E172BA06

3E172BB12

3E172BB17

3E172BD01

3E172DA04

3E172HA04

3E172HA13

(57)【要約】

【課題】タンクの上下方向の高さがそれほど大きくない場合でもボイルオフガスを十分に再液化することができる再液化装置を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る、液化ガスを貯留するタンク１用の再液化装置２Ａは、タンク１内の気層の圧力における飽和温度未満の液化ガスを循環させる、ポンプ４が設けられた循環路３と、ポンプ４よりも下流側で循環路３に設けられた撹拌装置５を含む。さらに、再液化装置２Ａは、タンク１内で発生したボイルオフガスを撹拌装置５へ導くボイルオフガス処理路６と、ボイルオフガス処理路６に設けられた、撹拌装置５内へのボイルオフガスの送り込みを可能とする圧縮機７を含む。撹拌装置５は、ボイルオフガスと液化ガスとを撹拌することでボイルオフガスを凝縮させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化ガスを貯留するタンク用の再液化装置であって、
前記タンク内の気層の圧力における飽和温度未満の液化ガスを循環させる、ポンプが設けられた循環路と、
前記ポンプよりも下流側で前記循環路に設けられた撹拌装置と、
前記タンク内で発生したボイルオフガスを前記撹拌装置へ導くボイルオフガス処理路と、
前記ボイルオフガス処理路に設けられた、前記撹拌装置内への前記ボイルオフガスの送り込みを可能とする圧縮機と、を備え、
前記撹拌装置は、前記ボイルオフガスと前記液化ガスとを撹拌することで前記ボイルオフガスを凝縮させる、再液化装置。

【請求項2】

前記ポンプ、前記撹拌装置および前記圧縮機は前記タンク外に配置される、請求項１に記載の再液化装置。

【請求項3】

前記撹拌装置は前記タンク内に配置され、前記ポンプおよび前記圧縮機は前記タンク外に配置される、請求項１に記載の再液化装置。

【請求項4】

前記ポンプおよび前記撹拌装置は前記タンク内に配置され、前記圧縮機は前記タンク外に配置される、請求項１に記載の再液化装置。

【請求項5】

前記液化ガスは液化水素である、請求項１乃至４の何れか一項に記載の再液化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、液化ガスを貯留するタンク用の再液化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、液化ガスを貯留するタンク内で発生するボイルオフガスを再液化する再液化装置が知られている。例えば、特許文献１には、ボイルオフガスをタンク内で液化ガス中に気泡として噴出することで、ボイルオフガスを再液化する再液化装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－４６２９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の再液化装置では気泡が液化ガス中を上昇する途中で再液化するため、タンクの上下方向の高さがそれほど大きくない場合にはボイルオフガスの再液化が不十分となるおそれがある。

【0005】

そこで、本開示は、タンクの上下方向の高さがそれほど大きくない場合でもボイルオフガスを十分に再液化することができる再液化装置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】

本開示は、液化ガスを貯留するタンク用の再液化装置であって、前記タンク内の気層の圧力における飽和温度未満の液化ガスを循環させる、ポンプが設けられた循環路と、前記ポンプよりも下流側で前記循環路に設けられた撹拌装置と、前記タンク内で発生したボイルオフガスを前記撹拌装置へ導くボイルオフガス処理路と、前記ボイルオフガス処理路に設けられた、前記撹拌装置内への前記ボイルオフガスの送り込みを可能とする圧縮機と、を備え、前記撹拌装置は、前記ボイルオフガスと前記液化ガスとを撹拌することで前記ボイルオフガスを凝縮させる、再液化装置を提供する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、タンクの上下方向の高さがそれほど大きくない場合でもボイルオフガスを十分に再液化することができる再液化装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係る再液化装置の概略構成図である。

【図2】変形例の再液化装置の概略構成図である。

【図3】別の変形例の再液化装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１に、一実施形態に係る、液化ガスを貯留するタンク１用の再液化装置２Ａを示す。本実施形態では、タンク１および再液化装置２Ａが、液化ガスを燃料とする船舶に搭載される。たたし、タンク１および再液化装置２Ａは陸上に設置されてもよい。また、本実施形態では、液化ガスが液化水素である。ただし、液化ガスはＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）やＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas）などであってもよい。

【0010】

本実施形態では、タンク１が、内槽１１と外槽１２を含む二重殻タンクである。内槽１１と外槽１２の間には真空層が形成される。ただし、タンク１は、断熱材で覆われた一重殻タンクであってもよい。また、本実施形態では、タンク１が横向き円筒状である。ただし、タンク１は縦向き円筒状であってもよい。あるいは、タンク１は、球状であってもよいし、略直方体状であってもよい。

【0011】

タンク１内では液化ガスの蒸発によってボイルオフガス（ＢＯＧ）が発生する。つまり、タンク１内では、液化ガスによって液層が形成されるとともに、ボイルオフガスによって気層が形成される。

【0012】

タンク１内に液化ガスが投入される際には、液化ガスが十分に冷却されている。このため、タンク１内に液化ガスが投入されてから、液化ガスの液面が高位に保たれるしばらくの間、例えば数週間の間は、タンク１内の液化ガスに温度層が形成され、液化ガスの上層の液面近傍ではタンク１内の気層の圧力における飽和温度となって平衡状態に保たれるが、液化ガスの下層においては液化ガスの温度を、タンク１内の気層の圧力における飽和温度未満に保つことが可能である。例えば、タンク１内の気層の圧力は大気圧以上であり、タンク１内の液化ガスである液化水素の温度は２０Ｋ以上である。

【0013】

再液化装置２Ａは、タンク１内の気層の圧力における飽和温度未満の液化ガスを循環させる循環路３を含む。循環路３には、ポンプ４が設けられているとともに、ポンプ４よりも下流側に撹拌装置５が設けられている。

【0014】

本実施形態では、ポンプ４が循環路３の上流端よりも下流側で循環路３に設けられ、ポンプ４および撹拌装置５がタンク１外に配置されている。このため、循環路３の上流端はタンク１の内槽１１に接続されており、循環路３の下流部はタンク１を外部から内部へ貫通している。図例では、循環路３の下流端がタンク１の内槽１１の底近くで開口しているが、循環路３の下流端はタンク１内の気層中で液化ガスをスプレイ噴射可能に構成されてもよい。

【0015】

さらに、本実施形態では、ポンプ４および撹拌装置５が真空断熱ポッド８内に配置されている。真空断熱ポッド８は、内壁と外壁の間に真空層が形成されたものである。タンク１の内槽１１とポンプ４とは導出路３１によって接続されている。真空断熱ポッド８の内部は、タンク１に貯留される液化ガスと同じ液化水素または水素ガスで満たされる。導出路３１におけるタンク１の外槽１２内に位置する部分は一重管で構成され、外槽１２と真空断熱ポッド８の内壁または外壁の間の部分は真空断熱二重管で構成され、真空断熱ポッド８の内壁または外壁内に位置する部分は一重管で構成される。

【0016】

ただし、タンク１の内槽１１と真空断熱ポッド８とが導出路３１によって接続され、真空断熱ポッド８の内部が導出路３１を通じてタンク１の内槽１１から導出される液化ガスで満たされ、ポンプ４が真空断熱ポッド８内の液化ガスを吸入してもよい。この場合、導出路３１および真空断熱ポッド８の内部が循環路３の上流部を構成する。

【0017】

ポンプ４は、導出路３１を通じてタンク１内の液化ガスを吸入する。ポンプ４から吐出される液化ガスは吐出路３２を通じて撹拌装置５に流入し、撹拌装置５から流出する液化ガスは返送路３３を通じてタンク１内へ戻される。

【0018】

吐出路３２は真空断熱ポッド８の内壁内に位置するため一重管で構成される。返送路３３における真空断熱ポッド８の内壁または外壁内に位置する部分は一重管で構成され、真空断熱ポッド８の内壁または外壁とタンク１の外槽１２との間の部分は真空断熱二重管で構成され、タンク１の外槽１２内に位置する部分は一重管で構成される。

【0019】

さらに、再液化装置２Ａは、タンク１内で発生したボイルオフガスを撹拌装置５へ導くボイルオフガス処理路６を含む。ボイルオフガス処理路６には、撹拌装置５内へのボイルオフガスの送り込みを可能とする圧縮機７が設けられている。つまり、圧縮機７は、ボイルオフガスを、ポンプ４の出口圧力よりも高い圧力まで昇圧する。

【0020】

撹拌装置５は、ボイルオフガスと液化ガスとを撹拌することで、ボイルオフガスを凝縮させる。撹拌装置５の構成は特に限定されるものではなく、種々のものが採用可能である。ボイルオフガスの凝縮液を含む液化ガスは、返送路３３を通じてタンク１内へ戻される。なお、撹拌装置５を真空断熱ポッド８内に配置する代わりに、撹拌装置５の表面を真空断熱構造で覆ってもよい。

【0021】

圧縮機７はタンク１外に配置されている。ボイルオフガス処理路６におけるタンク１の内槽１１と外槽１２の間の部分は一重管で構成され、タンク１の外槽１２と真空断熱ポッド８の内壁または外壁との間の部分は真空断熱二重管で構成され、真空断熱ポッド８の内壁または外壁内に位置する部分は一重管で構成される。

【0022】

以上説明したように、本実施形態の再液化装置２Ａでは、ボイルオフガスが撹拌装置５で液化ガスと撹拌されることで凝縮するので、タンク１の上下方向の高さがそれほど大きくない場合でもボイルオフガスを十分に再液化することができる。しかも、タンク１内の気層の圧力における飽和温度未満の液化ガスの冷熱を利用してボイルオフガスを凝縮するので、凝縮した液化ガス、つまり再液化されたボイルオフガスがタンク１へ戻された後に再び気化することが抑制される。

【0023】

また、本実施形態では、ポンプ４、撹拌装置５および圧縮機７がタンク１外に配置されているので、ポンプ４、撹拌装置５および圧縮機７を容易にメンテナンスすることができる。

【0024】

＜変形例＞
本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0025】

例えば、図２に示す変形例の再液化装置２Ｂのように、撹拌装置５がタンク１内に配置され、ポンプ４および圧縮機７がタンク１外に配置されてもよい。この構成によれば、タンク１と再液化装置２Ｂのアッセンブリをコンパクト化することができる。

【0026】

また、図３に示す別の変形例の再液化装置２Ｃのように、ポンプ４および撹拌装置５がタンク１内に配置され、圧縮機７がタンク１外に配置されてもよい。なお、本変形例では、導出路３１および真空断熱ポッド８が省略され、ポンプ４が循環路３の上流端で循環路３に設けられている。この構成によれば、タンク１と再液化装置２Ｃのアッセンブリを顕著にコンパクト化することができる。図３では、循環路３がタンク１の内部から外部へ貫通した後に外部から内部へ貫通しているが、循環路３の全体がタンク１内に配置されてもよい。

【0027】

＜まとめ＞
第１の態様として、本開示は、液化ガスを貯留するタンク用の再液化装置であって、前記タンク内の気層の圧力における飽和温度未満の液化ガスを循環させる、ポンプが設けられた循環路と、前記ポンプよりも下流側で前記循環路に設けられた撹拌装置と、前記タンク内で発生したボイルオフガスを前記撹拌装置へ導くボイルオフガス処理路と、前記ボイルオフガス処理路に設けられた、前記撹拌装置内への前記ボイルオフガスの送り込みを可能とする圧縮機と、を備え、前記撹拌装置は、前記ボイルオフガスと前記液化ガスとを撹拌することで前記ボイルオフガスを凝縮させる、再液化装置を提供する。

【0028】

上記の構成によれば、ボイルオフガスが撹拌装置で液化ガスと撹拌されることで凝縮するので、タンクの上下方向の高さがそれほど大きくない場合でもボイルオフガスを十分に再液化することができる。しかも、タンク内の気層の圧力における飽和温度未満の液化ガスの冷熱を利用してボイルオフガスを凝縮するので、凝縮した液化ガス、つまり再液化されたボイルオフガスがタンクへ戻された後に再び気化することが抑制される。

【0029】

第２の態様として、第１の態様において、前記ポンプ、前記撹拌装置および前記圧縮機は前記タンク外に配置されてもよい。この構成によれば、ポンプ、撹拌装置および圧縮機を容易にメンテナンスすることができる。

【0030】

第３の態様として、第１の態様において、前記撹拌装置は前記タンク内に配置され、前記ポンプおよび前記圧縮機は前記タンク外に配置されてもよい。この構成によれば、タンクと再液化装置のアッセンブリをコンパクト化することができる。

【0031】

第４の態様として、第１の態様において、前記ポンプおよび前記撹拌装置は前記タンク内に配置され、前記圧縮機は前記タンク外に配置されてもよい。この構成によれば、タンクと再液化装置のアッセンブリを顕著にコンパクト化することができる。

【0032】

第５の態様として、第１乃至第４の態様の何れかにおいて、例えば、前記液化ガスは液化水素であってもよい。

【符号の説明】

【0033】

１ タンク
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 再液化装置
３ 循環路
４ ポンプ
５ 撹拌装置
６ ボイルオフガス処理路
７ 圧縮機

【図1】

【図2】

【図3】