(57)【要約】      （修正有）【課題】別途の再液化システムが備えられていない中小型船舶でも、捨てられる蒸発ガス（ＢＯＧ）を効果的にリサイクルし、中小型船舶の運航コストおよびバンカーリングコストが節減できる中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システムを提供する。【解決手段】ＬＮＧ燃料から発生する蒸発ガス（ＢＯＧ）を多数の熱交換器を介して多数回再液化する中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システム１００であって、蒸発ガス圧縮機１１０、インタンクポンプ１２０、加圧ポンプ１３０、第１熱交換器および第２熱交換器１５０を含む。蒸発ガス圧縮機１１０は、ＬＮＧ燃料タンク１０内で発生する低圧の蒸発ガスを加圧、圧縮させ、第１熱交換器１４０および第２熱交換器１５０が、インタンクポンプ１２０を介して供給されるＬＮＧ燃料の冷熱を用いて、蒸発ガス圧縮機１１０を介して供給される蒸発ガスを冷却する。第１熱交換器１４０は、冷却された蒸発ガス（液化状態）を加圧ポンプ１３０を介してエンジン方向に供給する。【選択図】図１
0003231536.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧ燃料タンクに接続され、前記ＬＮＧ燃料タンク内の蒸発ガス（ＢＯＧ）を圧縮する蒸発ガス圧縮機と、
前記ＬＮＧ燃料タンクの内側に設けられ、ＬＮＧ燃料を加圧してエンジン方向に供給するインタンクポンプ（Ｉｎ−ｔａｎｋ  ｐｕｍｐ）と、
前記インタンクポンプに接続され、前記インタンクポンプを介して供給されるＬＮＧ燃料を加圧して、前記エンジンで要求する要求圧力を形成して前記エンジン方向に供給する加圧ポンプと、
前記インタンクポンプと前記加圧ポンプとの間に設けられ、前記インタンクポンプを介して供給されるＬＮＧ燃料と前記蒸発ガス圧縮機を介して供給される蒸発ガスとを互いに熱交換させることにより、前記蒸発ガスを冷却する第１熱交換器と、
前記加圧ポンプと前記蒸発ガス圧縮機との間に設けられ、前記加圧ポンプを介して供給されるＬＮＧ燃料と前記蒸発ガス圧縮機を介して供給される蒸発ガスとを互いに熱交換させることにより、前記蒸発ガスを冷却する第２熱交換器とを含み、
前記蒸発ガス圧縮機を介して圧縮された蒸発ガスは、前記第２熱交換器を介して一次冷却が行われた後、前記第１熱交換器を介して二次冷却されて前記加圧ポンプを介して前記エンジン方向に供給されることを特徴とする、中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システム。
【請求項２】
前記蒸発ガス圧縮機へ供給される蒸発ガスと前記蒸発ガス圧縮機によって圧縮が完了した蒸発ガスとを互いに熱交換させることにより、
前記蒸発ガス圧縮機によって圧縮が完了した蒸発ガスを追加冷却する第３熱交換器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システム。
【請求項３】
前記蒸発ガス圧縮機を介して圧縮された蒸発ガスを再圧縮する蒸発ガス追加圧縮機をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システム。
【請求項４】
前記インタンクポンプと前記第１熱交換器との間に設けられ、前記インタンクポンプを介して加圧されたＬＮＧ燃料を追加加圧するブースターポンプをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システム。
【請求項５】
前記第２熱交換器と前記エンジンとの間には、
前記第２熱交換器を介して熱交換が行われたＬＮＧ燃料を気化させる気化器が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システム。
【請求項６】
前記第１熱交換器は、
冷却が完了した蒸発ガスを、前記インタンクポンプと前記第１熱交換器とを接続する配管へ供給することにより、前記インタンクポンプを介して供給されるＬＮＧ燃料と混合させることを特徴とする、請求項１に記載の中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システム。
【請求項７】
前記第１熱交換器は、
冷却が完了した蒸発ガスを、前記インタンクポンプを介して供給されるＬＮＧ燃料と混合させることを特徴とする、請求項１に記載の中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システムに係り、より具体的には、クリーン燃料として浮上するＬＮＧ燃料から発生する蒸発ガス（ＢＯＧ）を多数の熱交換器を介して多数回再液化することにより、別途の再液化システムが備えられていない中小型船舶でも、捨てられるＢＯＧを効果的にリサイクルされるようにするのはもとより、中小型船舶の運航コストおよびバンカーリングコストが節減されるようにする中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＬＮＧは、従来の化石燃料に比べ、ＳＯｘ、ＮＯｘおよび二酸化炭素などの有害物質および温室効果ガスを低減することができるクリーン燃料として浮上しており、陸上だけでなく、海洋、すなわち造船および船舶分野においても活用先が非常に広がっている傾向にある。
【０００３】
ＬＮＧは、大気圧条件で−１６２℃の超低温の液体状態で存在し、超低温タンク内に貯蔵された後に個別の需要先に供給される。ちなみに、主な需要先に接続される天然ガス主配管供給網の圧力は、個々の国ごとに異なるが、通常、７０〜１２０ｂａｒの範囲で運営されている。
【０００４】
貯蔵タンクの内部に貯蔵されたＬＮＧは、断熱材の使用により熱の流入が抑えられているが、大気温とタンク内の温度との差により必然的に熱が流入するしかなく、最近、断熱技術の発達により、船舶に使用される膜タンク（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｔａｎｋ）の場合は、１日あたり、貯蔵されたＬＮＧの０．１５％（ｖｏｌ％）が蒸発することが知られている。蒸発した蒸発ガスは、ＢＯＧ圧縮機によって圧縮され、タンクに貯蔵されたＬＮＧは、低圧ポンプおよび高圧ポンプを介して主配管供給網の圧力に昇圧された後、気化して送り出される。
【０００５】
蒸発ガス再液化装置は、低圧ポンプで一次昇圧されたＬＮＧと加圧されたＢＯＧとを互いに直接接触させることにより、ＬＮＧのサブクール（Ｓｕｂ−ｃｏｏｌｅｄ）された顕熱（Ｓｅｎｓｉｂｌｅ  ｈｅａｔ）でＢＯＧを冷却／液化する装置である。最終的に、ＢＯＧが液化されたＬＮＧは、高圧ポンプへ移送される。
【０００６】
このような蒸発ガス再液化装置は、大型ＬＮＧ運搬船の場合には、設備が備えられているものの、中小型ＬＮＧ燃料推進船泊の場合には、その規模的限界のため、しっかりとした設備が備えられないという問題点がある。
【０００７】
そこで、中小型ＬＮＧ燃料推進船でも、捨てられるＢＯＧを効果的に冷却して再び燃料として再利用するための再液化設備が求められる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
本考案は、前述した問題点を解決するためのもので、その目的は、別途の再液化システムが備えられていない中小型船舶でも、捨てられるＢＯＧを効果的にリサイクルされるようにするのはもとより、中小型船舶の運航コストおよびバンカーリングコストが節減されるようにする中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案の一実施形態による中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システムは、ＬＮＧ燃料タンクに接続され、前記ＬＮＧ燃料タンク内の蒸発ガス（ＢＯＧ）を圧縮する蒸発ガス圧縮機と、ＬＮＧ燃料タンクの内側に設けられ、ＬＮＧ燃料を加圧してエンジン方向に供給するインタンクポンプ（Ｉｎ−ｔａｎｋ  ｐｕｍｐ）と、前記インタンクポンプに接続され、前記インタンクポンプを介して供給されるＬＮＧ燃料を加圧することで、前記エンジンで要求する要求圧力を形成して前記エンジン方向に供給する加圧ポンプと、前記インタンクポンプと前記加圧ポンプとの間に設けられ、前記インタンクポンプを介して供給されるＬＮＧ燃料と前記蒸発ガス圧縮機を介して供給される蒸発ガスとを互いに熱交換させることにより、前記蒸発ガスを冷却する第１熱交換器と、前記加圧ポンプと前記蒸発ガス圧縮機との間に設けられ、前記加圧ポンプを介して供給されるＬＮＧ燃料と前記蒸発ガス圧縮機を介して供給される蒸発ガスとを互いに熱交換させることにより、前記蒸発ガスを冷却する第２熱交換器とを含み、前記蒸発ガス圧縮機を介して圧縮された蒸発ガスは、前記第２熱交換器を介して一次冷却が行われた後、前記第１熱交換器を介して二次冷却されて前記加圧ポンプを介して前記エンジン方向に供給されることを特徴とすることができる。
【００１０】
一実施形態において、本考案は、前記蒸発ガス圧縮機に供給される蒸発ガスと、前記蒸発ガス圧縮機によって圧縮が完了した蒸発ガスとを互いに熱交換させることにより、前記蒸発ガス圧縮機によって圧縮が完了した蒸発ガスを追加冷却する第３熱交換器をさらに含むことを特徴とすることができる。
【００１１】
一実施形態において、本考案は、前記蒸発ガス圧縮機を介して圧縮された蒸発ガスを再圧縮する蒸発ガス追加圧縮機をさらに含むことを特徴とすることができる。
【００１２】
一実施形態において、本考案は、前記インタンクポンプと前記第１熱交換器との間に設けられ、前記インタンクポンプを介して加圧されたＬＮＧ燃料を追加加圧するブースターポンプをさらに含むことを特徴とすることができる。
【００１３】
一実施形態において、前記第２熱交換器と前記エンジンとの間には、前記第２熱交換器を介して熱交換が行われたＬＮＧ燃料を気化させる気化器が設けられることを特徴とすることができる。
【００１４】
一実施形態において、前記第１熱交換器は、冷却が完了した蒸発ガスを、前記インタンクポンプと前記第１熱交換器とを接続する配管へ供給することにより、前記インタンクポンプを介して供給されるＬＮＧ燃料と混合させることを特徴とすることができる。
【００１５】
一実施形態において、前記第１熱交換器は、冷却が完了した蒸発ガスを、前記インタンクポンプを介して供給されるＬＮＧ燃料と混合させることを特徴とすることができる。
【考案の効果】
【００１６】
本考案の一態様によれば、蒸発ガス（ＢＯＧ）を多数の熱交換器を介して多数回再液化することにより、別途の再液化システムが備えられていない中小型船舶でも、捨てられるＢＯＧを効果的にリサイクルすることができるようにするという利点を有する。
【００１７】
また、本考案の一態様によれば、自然に発生する蒸発ガスを利用する中小型ＬＮＧ燃料推進船でも、運航条件に拘らず効果的に蒸発ガスを再液化して燃料としてリサイクルすることができるようにし、これにより船舶の運航コストおよびバンカーリングコストが節減されるようにするという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本考案の一実施形態による中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システム１００の構成を示す図である。
【図２】図１に示された第１熱交換器（１４０）の他の実施形態を示す図である。
【図３】図１に示された中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システムを利用してＬＮＧ蒸発ガスを再液化するための方法を一連の順に示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１９】
以下、本考案の理解を助けるために、好適な実施形態を提示する。ところが、下記の実施形態は、本考案をより容易に理解するために提供されるものに過ぎない。本考案は、これらの実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
図１は本考案の一実施形態による中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システム１００の構成を示す図である。
【００２１】
図１を参照すると、本考案の一実施形態による中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システム１００は、大きく、蒸発ガス圧縮機１１０、インタンクポンプ１２０、加圧ポンプ１３０、第１熱交換器１４０および第２熱交換器１５０を含んで構成できる。
【００２２】
また、さらに一実施形態では、第３熱交換器１６０、蒸発ガス追加圧縮機１７０、ブースターポンプ１８０および気化器１９０をさらに含んで構成されてもよい。
【００２３】
まず、蒸発ガス圧縮機１１０は、ＬＮＧ燃料タンク１０に接続され、ＬＮＧ燃料タンク１０内で発生する低圧の蒸発ガス（ＢＯＧ）を加圧、圧縮させることにより、温度を上昇させる役割を果たす。
【００２４】
より具体的には、蒸発ガス圧縮機１１０は、例えば３０ｂａｒｇ乃至１００ｂａｒｇの範囲、好ましくは５０ｂａｒｇに該当する圧力で低圧の蒸発ガスを圧縮させることにより、蒸発ガスの温度を摂氏１００度乃至１５０度の温度に上昇させる。このような蒸発ガスは、追って、第１および第２熱交換器１４０、１５０を介して熱交換されることにより、氷点下１３０度〜氷点下１５５度の温度に冷却されて液化される。
【００２５】
インタンクポンプ（Ｉｎ−ｔａｎｋ  ｐｕｍｐ）１２０は、ＬＮＧ燃料タンク１０の内側に設けられ、ＬＮＧ燃料を加圧して後述の加圧ポンプ１３０へ供給する役割を果たす。この時、インタンクポンプ１２０でＬＮＧ燃料を加圧する圧力値は、加圧ポンプ１３０で要求する圧力値に該当する。
【００２６】
加圧ポンプ１３０は、インタンクポンプ１２０に接続され、インタンクポンプ１２０を介して供給される、加圧されたＬＮＧ燃料をさらに加圧することにより、エンジンが要求する圧力を形成してエンジン方向に供給する役割を果たす。
【００２７】
第１熱交換器１４０は、インタンクポンプ１２０と加圧ポンプ１３０との間に位置し、インタンクポンプ１２０を介して供給される、加圧されたＬＮＧ燃料が持つ冷熱を用いて、蒸発ガス圧縮機１１０を介して供給される蒸発ガスを互いに熱交換させることにより蒸発ガスを冷却する役割を果たす。
【００２８】
このとき、蒸発ガス圧縮機１１０を介して供給される蒸発ガスは、後述の第２熱交換器１５０を介して一次冷却された蒸発ガスに該当する。つまり、第１熱交換器１４０は、後述の第２熱交換器１５０を介して一次冷却された蒸発ガスを二次的に追加冷却することにより、蒸発ガスを液化状態のＬＮＧ燃料となるようにする。
【００２９】
第１熱交換器１４０を介して二次的に追加冷却された蒸発ガス（液化状態）は、再び加圧ポンプ１３０を介してエンジン方向に供給される。
【００３０】
この際、第１熱交換器１４０は、冷却された蒸発ガスを、インタンクポンプ１２０と第１熱交換器１４０とを互いに接続する配管に向かって供給することにより、インタンクポンプ１２０を介して加圧ポンプ１３０の方向に供給されるＬＮＧ燃料と混合させる。
【００３１】
したがって、二次冷却が完了した蒸発ガスは、直ちにエンジンの燃料として使用できる。
【００３２】
一方、第１熱交換器１４０は、二次的に追加冷却された蒸発ガスを、インタンクポンプ１２０と第１熱交換器１４０とを互いに接続する配管に供給するが、第１熱交換器１４０の外部を通さずに、第１熱交換器１４０自体的に加圧ポンプ１３０に向かう方向に供給されるようにすることができる。これについては、図２を参照して考察する。
【００３３】
図２は図１に示された第１熱交換器１４０の他の実施形態を示す図である。
【００３４】
図２を参照すると、図２に示された第１熱交換器１４０は、図１に示された第１熱交換器１４０とは異なり、二次的に追加冷却された蒸発ガスを、インタンクポンプ１２０と第１熱交換器１４０とを互いに接続する配管に供給するが、第１熱交換器１４０の外部ではなく内部で自体的に供給することを確認することができる。
【００３５】
つまり、図１に示された第１熱交換器１４０は、追加冷却された蒸発ガスを、第１熱交換器１４０の外部に接続される配管を介してインタンクポンプ１２０から供給されるＬＮＧ燃料と混合させるのに対し、図２に示された第１熱交換器１４０は、追加冷却された蒸発ガスを、第１熱交換器１４０の内部に接続される配管を介してインタンクポンプ１２０から供給されるＬＮＧ燃料と混合させる。
【００３６】
このような場合、追加冷却された蒸発ガスの温度が第１熱交換器１４０の外部温度によって上昇しないことにより、効率が極大化できる。
【００３７】
さらに図１に戻って、第２熱交換器１５０は、加圧ポンプ１３０と蒸発ガス圧縮機１１０との間に位置し、加圧ポンプ１３０を介して供給される、加圧されたＬＮＧ燃料が持つ冷熱を用いて、蒸発ガス圧縮機１１０を介して供給される蒸発ガスを互いに熱交換させることにより蒸発ガスを一次冷却する役割を果たす。つまり、第２熱交換器１５０が優先的に蒸発ガスを冷却した後、第１熱交換器１４０がこのような蒸発ガスをさらに冷却する。
【００３８】
このような第１および第２熱交換器１４０、１５０を用いた蒸発ガス冷却過程については、後述の図３を参照してより具体的に考察する。
【００３９】
本考案では、ＬＮＧ燃料タンク１０から蒸発ガス圧縮機１１０に向かって供給される蒸発ガスの冷熱を用いて、蒸発ガス圧縮機１１０によって圧縮が完了した蒸発ガスをさらに冷却するための第３熱交換器１６０をさらに含む。
【００４０】
第３熱交換器１６０は、ＬＮＧ燃料タンク１０と蒸発ガス圧縮機１１０とを接続するラインと、蒸発ガス圧縮機１１０と第２熱交換器１５０とを接続するラインにそれぞれまたがるように設けられる。
【００４１】
したがって、蒸発ガス圧縮機１１０を介して第２熱交換器１５０へ供給される蒸発ガスは、ＬＮＧ燃料タンク１０から第３熱交換器１６０へ供給される蒸発ガスの冷熱によって冷却される。
【００４２】
また、一実施形態において、本考案では、蒸発ガス圧縮機１１０を介して圧縮された蒸発ガスをより圧縮する蒸発ガス追加圧縮機１７０を含むことができる。
【００４３】
蒸発ガス追加圧縮機１７０は、圧縮された蒸発ガスの需要先である、天然ガスを燃料として用いるＤＦエンジン（ＤＦＧＥ）で使用されずに残った余剰蒸発がスを再圧縮して再び蒸発ガス圧縮機１１０へ供給する役割を果たす。この場合、再液化される蒸発ガスの圧力をより高めることにより、再液化効率および再液化量を高めることができる。
【００４４】
例えば、蒸発ガスの圧力が１５０ｂａｒ〜１７０ｂａｒ付近である場合には、再液化量が最大値を示すが、蒸発ガス追加圧縮機１７０は、これに合わせて、蒸発ガス圧縮機１１０を介して圧縮された蒸発ガスの圧力値が１５０ｂａｒ〜１７０ｂａｒとなるように追加圧縮させる役割を果たす。
【００４５】
また、一実施形態において、本考案では、インタンクポンプ１２０と第１熱交換器１４０との間で、インタンクポンプ１２０を介して加圧されたＬＮＧ燃料をさらに加圧するブースターポンプ１８０を含むことができる。ブースターポンプ１８０は、インタンクポンプ１２０を介して加圧されたＬＮＧ燃料をより加圧して高圧力（例えば、３００ｂａｒｇ）のＬＮＧ燃料が第１熱交換器１４０に供給されるようにする。
【００４６】
また、一実施形態において、本考案は、第２熱交換器１５０と船舶のエンジンとの間には、第２熱交換器１５０を介して熱交換が行われたＬＮＧ燃料を気化させる気化器１９０を含んで構成される。このとき、気化器１９０は、加圧ポンプ１３０によって加圧され且つ熱交換が行われたＬＮＧ燃料を気化させることにより、エンジンで要求する温度を作る役割を果たす。このような気化器は、熱媒体として高温の水または蒸気が適用できる。
【００４７】
以下に、図３を参照して、ＬＮＧ蒸発ガスを再液化する過程について順次説明する。
【００４８】
図３は図１に示された中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システムを利用してＬＮＧ蒸発ガスを再液化するための方法を一連の順に示す図である。
【００４９】
まず、ＬＮＧ燃料タンク１０に接続された蒸発ガス圧縮機１１０を用いて、ＬＮＧ燃料タンク１０から排出される蒸発ガスを圧縮する（Ｓ３０１）。
【００５０】
次に、ＬＮＧ燃料タンク１０の内側に設けられるインタンクポンプ１２０を介してＬＮＧ燃料を加圧した後、インタンクポンプ１２０に接続された加圧ポンプ１３０を用いて、エンジンで要求する要求圧力を形成してエンジン方向に供給する（Ｓ３０２）。
【００５１】
その後、蒸発ガス圧縮機１１０と加圧ポンプ１３０との間に設けられる第２熱交換器１５０によって、加圧ポンプ１３０を介して供給されるＬＮＧ燃料と蒸発ガス圧縮機１１０を介して供給される蒸発ガスとを互いに熱交換させることにより、蒸発ガスを一次的に冷却する（Ｓ３０３）。
【００５２】
次に、加圧ポンプ１３０とインタンクポンプ１２０との間に設けられる第１熱交換器１４０によって、インタンクポンプ１２０を介して供給されるＬＮＧ燃料と第２熱交換器１５０を介して一次冷却された蒸発ガスとを互いに熱交換させることにより、蒸発ガスを二次冷却した後、冷却された蒸発ガスを再び加圧ポンプ１３０の方向に供給することにより、エンジン燃料として再利用されるようにする（Ｓ３０４）。
【００５３】
上述したように、本考案によれば、第１熱交換器１４０および第２熱交換器１５０を用いて、ＬＮＧ燃料タンク１０内の蒸発ガスを一次および二次的に再液化することにより、別途の再液化システムが備えられていない中小型船舶でも、捨てられるＢＯＧを効果的にリサイクルすることができるようにするというという利点を有する。
【００５４】
以上、本考案の好適な実施形態を参照して説明したが、当該技術分野における熟練した当業者であれば、下記の請求の範囲に記載された本考案の思想および領域から逸脱することなく、本考案を多様に修正および変更させることができることが理解できるだろう。
【符号の説明】
【００５５】
１００    中小型ＬＮＧ燃料推進船用ＬＮＧ蒸発ガス再液化システム
１１０    蒸発ガス圧縮機
１２０    インタンクポンプ
１３０    加圧ポンプ
１４０    第１熱交換器
１５０    第２熱交換器
１６０    第３熱交換器
１７０    蒸発ガス追加圧縮機
１８０    ブースターポンプ
１９０    気化器
【図１】
0003231536.tif 000003
【図２】
0003231536.tif 000004
【図３】
0003231536.tif 000005