(57)【要約】  エンジンを備える船舶を開示する。前記エンジンを備える船舶は、貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを熱交換させる第１自己熱交換器；前記貯蔵タンクから排出された後で前記第１自己熱交換器を通過した蒸発ガスを多段階で圧縮させる多段圧縮機；前記多段圧縮機によって圧縮された蒸発ガスを予冷させる第２自己熱交換器；前記第２自己熱交換器及び前記第１自己熱交換器によって冷却された流体の一部を膨張させる第１減圧装置；及び前記第２自己熱交換器及び前記第１自己熱交換器によって冷却された流体の他の一部を膨張させる第２減圧装置；を備え、前記第１自己熱交換器は、前記貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを冷媒として用いて、前記多段圧縮機によって圧縮された後で前記第２自己熱交換器を通過した蒸発ガスを冷却させ、前記第２自己熱交換器は、前記第１減圧装置によって膨張された流体を冷媒として用いて、前記多段圧縮機によって圧縮された蒸発ガスを冷却する。
2019501060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを熱交換させる第１自己熱交換器；
前記貯蔵タンクから排出された後で前記第１自己熱交換器を通過した蒸発ガスを多段階で圧縮させる多段圧縮機；
前記多段圧縮機によって圧縮された蒸発ガスを予冷させる第２自己熱交換器；
前記第２自己熱交換器及び前記第１自己熱交換器によって冷却された流体の一部を膨張させる第１減圧装置；及び
前記第２自己熱交換器及び前記第１自己熱交換器によって冷却された流体の他の一部を膨張させる第２減圧装置；を備え、
前記第１自己熱交換器は、前記貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを冷媒として用いて、前記多段圧縮機によって圧縮された後で前記第２自己熱交換器を通過した蒸発ガスを冷却させ、
前記第２自己熱交換器は、前記第１減圧装置によって膨張された流体を冷媒として用いて、前記多段圧縮機によって圧縮された蒸発ガスを冷却する、エンジンを備える船舶。
【請求項２】
前記第２減圧装置を通過した流体は前記貯蔵タンクに送られる、請求項１に記載のエンジンを備える船舶。
【請求項３】
前記第２減圧装置の後段に設置され、再液化した液化ガスと気体状態の蒸発ガスとを分離する気液分離器をさらに備え、
前記気液分離器によって分離された液化ガスは前記貯蔵タンクに送られ、
前記気液分離器によって分離された気体状態の蒸発ガスは前記第１自己熱交換器に送られる、請求項１に記載のエンジンを備える船舶。
【請求項４】
前記多段圧縮機を通過した蒸発ガスの一部は高圧エンジンに送られる、請求項１に記載のエンジンを備える船舶。
【請求項５】
前記第１減圧装置及び前記第２自己熱交換器を通過した蒸発ガスは発電機及び低圧エンジンのうち１つ以上に送られる、請求項１に記載のエンジンを備える船舶。
【請求項６】
前記第１減圧装置及び前記第２自己熱交換器を通過した蒸発ガスを前記発電機に送る場合、
前記第１減圧装置及び前記第２自己熱交換器を通過した蒸発ガスを前記発電機に送るライン上に設置される加熱器をさらに備える、請求項５に記載のエンジンを備える船舶。
【請求項７】
１）貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを多段階で圧縮させ、
２）前記多段階で圧縮された蒸発ガスを熱交換させて予冷させ、
３）前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として用いて、前記２）段階で予冷させた流体を熱交換させて冷却させ、
４）前記３）段階で冷却された流体の一部を第１減圧装置によって膨張させ、
５）前記４）段階で膨張された流体を、前記２）段階で熱交換の冷媒として使用し、
６）前記３）段階で冷却された流体の他の一部を第２減圧装置によって膨張させて再液化させる、方法。
【請求項８】
７）前記６）段階で膨張された後で一部が液化した液化ガスと、気体状態で残っている蒸発ガスとを分離し、
８）前記７）段階で分離された液化ガスは前記貯蔵タンクに送り、前記７）段階で分離された気体状態の蒸発ガスは、前記貯蔵タンクから排出される蒸発ガスと合流させて前記第１自己熱交換器に送る、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記１）段階で多段階で圧縮された蒸発ガスの一部を高圧エンジンに送る、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１減圧装置によって膨張された後、前記２）段階で熱交換の冷媒として使用された流体を発電機及び低圧エンジンのうち１つ以上に送る、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを備える船舶に関し、より詳細には、エンジンの燃料などとして使用されずに残った蒸発ガスを、それ自体を冷媒として使用して液化させた後、液化した液化天然ガスを貯蔵タンクに送り戻す、エンジンを備える船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、天然ガスは、液化されて液化天然ガス（ＬＮＧ；Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）状態で遠距離に亘って輸送される。液化天然ガスは、天然ガスを常圧で約−１６３℃付近の極低温に冷却して得られるものであって、ガス状態であるときに比べてその体積が大幅に減少するので、海上を介した遠距離運搬に非常に適している。
【０００３】
液化天然ガス貯蔵タンクを断熱した場合でも外部の熱を完璧に遮断するには限界があるため、液化天然ガスは、液化天然ガスの内部に伝達される熱によって貯蔵タンク内で持続的に気化される。貯蔵タンクの内部で気化された液化天然ガスを蒸発ガス（ＢＯＧ；Ｂｏｉｌ−Ｏｆｆ  Ｇａｓ）という。
【０００４】
蒸発ガスの発生によって貯蔵タンクの圧力が設定された安全圧力以上になると、蒸発ガスは安全弁を介して貯蔵タンクの外部に排出される。貯蔵タンクの外部に排出された蒸発ガスは、船舶の燃料として使用されたり、再液化されて再び貯蔵タンクに送り戻される。
【０００５】
一方、一般に船舶に使用されるエンジンのうち、天然ガスを燃料として使用できるエンジンとしてはＤＦ（Ｄｕａｌ  Ｆｕｅｌ）エンジン及びＭＥ−ＧＩエンジンがある。
【０００６】
ＤＦエンジンは、４ストロークで構成され、比較的低圧である６．５ｂａｒ程度の圧力を有する天然ガスを燃焼空気入口に注入し、ピストンの上昇と共に圧縮を行うオットーサイクル（Ｏｔｔｏ  Ｃｙｃｌｅ）を採用している。
【０００７】
ＭＥ−ＧＩエンジンは、２ストロークで構成され、３００ｂａｒ付近の高圧天然ガスをピストンの上死点付近で燃焼室に直接噴射するディーゼルサイクル（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｃｙｃｌｅ）を採用している。近年は、燃料効率及び推進効率がさらに良いＭＥ−ＧＩエンジンに対する関心が高まっている趨勢にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
通常、蒸発ガス再液化装置は冷凍サイクルを有し、この冷凍サイクルによって蒸発ガスを冷却することで蒸発ガスを再液化させる。蒸発ガスを冷却するために冷却流体との熱交換を行うが、蒸発ガス自体を冷却流体として使用して蒸発ガスの自己熱交換を行う部分再液化システム（ＰＲＳ；Ｐａｒｔｉａｌ  Ｒｅ−ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）が使用されている。
【０００９】
図１は、従来の高圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムの概略的な構成図である。
【００１０】
図１を参照して、従来の高圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムは、貯蔵タンク１００から排出された蒸発ガスを、第１バルブ６１０を通過させた後で自己熱交換器４１０に送る。自己熱交換器４１０で冷媒として熱交換された、貯蔵タンク１００から排出された蒸発ガスは、多数の圧縮シリンダー２１０、２２０、２３０、２４０、２５０及び多数の冷却器３１０、３２０、３３０、３４０、３５０を備える多段圧縮機２００によって多段階の圧縮過程を経た後、一部は高圧エンジンに送られて燃料として使用され、残りの一部は、再び自己熱交換器４１０に送られ、貯蔵タンク１００から排出された蒸発ガスと熱交換されて冷却される。
【００１１】
多段階の圧縮過程を経た後、自己熱交換器４１０によって冷却された蒸発ガスは、減圧装置７２０を経て一部が再液化され、気液分離器５００によって再液化した液化天然ガスと、気体状態で残っている蒸発ガスとに分離される。気液分離器５００によって分離された液化天然ガスは貯蔵タンク１００に送られ、気液分離器５００によって分離された気体状態の蒸発ガスは第２バルブ６２０を通過して、貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガスと合流されて自己熱交換器４１０に送られる。
【００１２】
一方、貯蔵タンク１００から排出された後で自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスのうち一部は、多段階の圧縮過程中の一部の圧縮過程のみを経た後（一例として、５個の圧縮シリンダー２１０、２２０、２３０、２４０、２５０及び冷却器３１０、３２０、３３０、３４０、３５０のうち、２つの圧縮シリンダー２１０、２２０及び冷却器３１０、３２０を通過した後）で分岐され、第３バルブ６３０を通過した後で発電機に送られる。発電機では、高圧エンジンで必要とする圧力より低い圧力の天然ガスを必要とするので、一部の圧縮過程のみを経た蒸発ガスを発電機に供給する。
【００１３】
図２は、従来の低圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムの概略的な構成図である。
【００１４】
図２を参照して、従来の低圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムは、従来の高圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムと同様に、貯蔵タンク１００から排出された蒸発ガスを、第１バルブ６１０を通過させた後で自己熱交換器４１０に送る。自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスは、図１に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、多段圧縮機２０１、２０２によって多段階の圧縮過程を経た後で再び自己熱交換器４１０に送られ、貯蔵タンク１００から排出された蒸発ガスを冷媒として用いて熱交換されて冷却される。
【００１５】
多段階の圧縮過程を経た後で自己熱交換器４１０によって冷却された蒸発ガスは、図１に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、減圧装置７２０を経て一部が再液化され、気液分離器５００によって再液化した液化天然ガスと、気体状態で残っている蒸発ガスとに分離され、気液分離器５００によって分離された液化天然ガスは貯蔵タンク１００に送られ、気液分離器５００によって分離された気体状態の蒸発ガスは、第２バルブ６２０を通過して、貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガスと合流されて自己熱交換器４１０に送られる。
【００１６】
但し、従来の低圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムによれば、図１に示した高圧エンジンを備える場合とは異なり、多段階の圧縮過程を全て経た蒸発ガスの一部がエンジンに送られるのではなく、多段階の圧縮過程のうち一部のみを経た蒸発ガスが分岐されて発電機及び／又はエンジンに送られ、多段階の圧縮過程を全て経た蒸発ガスは全て自己熱交換器４１０に送られる。低圧エンジンは、発電機で必要とする圧力と同程度の圧力の天然ガスを必要とするので、一部の圧縮過程のみを経た蒸発ガスを低圧エンジン及び発電機に全て供給する。
【００１７】
従来の高圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムの場合は、多段階の圧縮過程を全て経た蒸発ガスの一部を高圧エンジンに送るので、高圧エンジンが必要とする容量の１つの多段圧縮機２００を設置すれば十分であった。
【００１８】
しかし、従来の低圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムの場合は、一部の圧縮過程のみを経た蒸発ガスを発電機及び／又はエンジンに送り、多段階の圧縮過程を全て経た蒸発ガスをエンジンに送らないため、全ての圧縮段階で大容量の圧縮シリンダーを使用する必要がない。
【００１９】
したがって、比較的容量が大きい第１多段圧縮機２０１によって蒸発ガスを圧縮させた後、一部を分岐させて発電機及び／又はエンジンに送り、比較的容量が小さい第２多段圧縮機２０２によって残りの蒸発ガスを追加的に圧縮させた後で自己熱交換器４１０に送っていた。
【００２０】
従来の低圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムは、圧縮機の容量が大きくなるほど費用も増加するので、必要とされる圧縮量に応じて圧縮機の容量を最適化させたものであるが、２台の多段圧縮機２０１、２０２を設置することによって維持補修が煩雑になるという短所を有していた。
【００２１】
本発明は、圧力が相対的に低い蒸発ガスの一部を分岐させて発電機に（低圧エンジンの場合は発電機及び／又はエンジンに）送るという点に着目し、多段階の圧縮過程を全て経た蒸発ガスを、自己熱交換器４１０に送る前に、低い圧力及び低い温度を有する蒸発ガスと熱交換させて予冷させる、エンジンを備える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】
【００２２】
前記目的を達成するための本発明の一側面によれば、貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを熱交換させる第１自己熱交換器；前記貯蔵タンクから排出された後で前記第１自己熱交換器を通過した蒸発ガスを多段階で圧縮させる多段圧縮機；前記多段圧縮機によって圧縮された蒸発ガスを予冷させる第２自己熱交換器；前記第２自己熱交換器及び前記第１自己熱交換器によって冷却された流体の一部を膨張させる第１減圧装置；及び前記第２自己熱交換器及び前記第１自己熱交換器によって冷却された流体の他の一部を膨張させる第２減圧装置；を備え、前記第１自己熱交換器は、前記貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを冷媒として用いて、前記多段圧縮機によって圧縮された後で前記第２自己熱交換器を通過した蒸発ガスを冷却させ、前記第２自己熱交換器は、前記第１減圧装置によって膨張された流体を冷媒として用いて、前記多段圧縮機によって圧縮された蒸発ガスを冷却する、エンジンを備える船舶が提供される。
【００２３】
前記第２減圧装置を通過した流体は、前記貯蔵タンクに送られてもよい。
【００２４】
前記エンジンを備える船舶は、前記第２減圧装置の後段に設置され、再液化した液化ガスと気体状態の蒸発ガスとを分離する気液分離器をさらに備えてもよく、前記気液分離器によって分離された液化ガスは前記貯蔵タンクに送られてもよく、前記気液分離器によって分離された気体状態の蒸発ガスは前記第１自己熱交換器に送られてもよい。
【００２５】
前記多段圧縮機を通過した蒸発ガスの一部は高圧エンジンに送られてもよい。
【００２６】
前記第１減圧装置及び前記第２自己熱交換器を通過した蒸発ガスは、発電機及び低圧エンジンのうち１つ以上に送られてもよい。
【００２７】
前記第１減圧装置及び前記第２自己熱交換器を通過した蒸発ガスを前記発電機に送る場合、前記エンジンを備える船舶は、前記第１減圧装置及び前記第２自己熱交換器を通過した蒸発ガスを前記発電機に送るライン上に設置される加熱器をさらに備えてもよい。
【００２８】
前記目的を達成するための本発明の他の側面によれば、１）貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを多段階で圧縮させ、２）前記多段階で圧縮された蒸発ガスを熱交換させて予冷させ、３）前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として用いて、前記２）段階で予冷させた流体を熱交換させて冷却させ、４）前記３）段階で冷却された流体の一部を第１減圧装置によって膨張させ、５）前記４）段階で膨張された流体を、前記２）段階での熱交換の冷媒として使用し、６）前記３）段階で冷却された流体の他の一部を第２減圧装置によって膨張させて再液化させる方法が提供される。
【００２９】
７）前記６）段階で膨張された後で一部が液化した液化ガスと、気体状態で残っている蒸発ガスとを分離してもよく、８）前記７）段階で分離された液化ガスは前記貯蔵タンクに送ってもよく、前記７）段階で分離された気体状態の蒸発ガスは、前記貯蔵タンクから排出される蒸発ガスと合流させて前記第１自己熱交換器に送ってもよい。
【００３０】
前記１）段階で多段階で圧縮された蒸発ガスの一部を高圧エンジンに送ってもよい。
【００３１】
前記第１減圧装置によって膨張された後、前記２）段階で熱交換の冷媒として使用された流体を発電機及び低圧エンジンのうち１つ以上に送ってもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明のエンジンを備える船舶によれば、予冷過程を経て温度がさらに低下した蒸発ガスを自己熱交換器で熱交換させることで、再液化効率が高くなり、低圧エンジンを備える場合でも１つの多段圧縮機を設置すれば十分であるため、維持補修が容易になるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の高圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムの概略的な構成図である。
【００３４】
【図２】従来の低圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムの概略的な構成図である。
【００３５】
【図３】本発明の好適な実施形態に係る高圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムの概略的な構成図である。
【００３６】
【図４】本発明の好適な実施形態に係る低圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムの概略的な構成図である。
【００３７】
【図５】温度及び圧力によるメタンの相変化を概略的に示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態に対する構成及び作用を詳細に説明する。本発明のエンジンを備える船舶は、海上及び陸上で多様に応用されて適用可能である。また、下記の実施形態では、液化天然ガスの場合を例に挙げて説明するが、本発明は多様な液化ガスに適用可能である。また、下記の実施形態は、多くの他の形態に変形可能であり、本発明の範囲が下記の実施形態に限定されることはない。
【００３９】
下記の実施形態において、各流路を流れる流体は、システムの運用条件に応じて気体状態、気液混合状態、液体状態、又は超臨界流体状態であってもよい。
【００４０】
図３は、本発明の好適な実施形態に係る高圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムの概略的な構成図である。
【００４１】
図３を参照して、本実施形態のエンジンを備える船舶は、第１自己熱交換器４１０、多段圧縮機２００、第２自己熱交換器４２０、第１減圧装置７１０及び第２減圧装置７２０を備える。
【００４２】
本実施形態の第１自己熱交換器４１０は、貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガスを冷媒として用いて、多段圧縮機２００によって圧縮された後、第２自己熱交換器４２０によって予冷された流体Ｌ１を熱交換させて冷却する。自己熱交換器の自己（Ｓｅｌｆ−）は、低温の蒸発ガス自体を冷却流体として用いて高温の蒸発ガスと熱交換させることを意味する。
【００４３】
本実施形態の多段圧縮機２００は、貯蔵タンク１００から排出された後で第１自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスを多段階で圧縮させる。本実施形態の多段圧縮機２００は、蒸発ガスを圧縮させる多数の圧縮シリンダー２１０、２２０、２３０、２４０、２５０と、多数の圧縮シリンダー２１０、２２０、２３０、２４０、２５０の後段にそれぞれ設置され、圧縮シリンダー２１０、２２０、２３０、２４０、２５０によって圧縮され、圧力と共に温度が上昇した蒸発ガスを冷却する多数の冷却器３１０、３２０、３３０、３４０、３５０とを備える。本実施形態では、多段圧縮機２００が５個の圧縮シリンダー２１０、２２０、２３０、２４０、２５０及び５個の冷却器３１０、３２０、３３０、３４０、３５０を備え、多段圧縮機２００を通過する蒸発ガスが５段階の圧縮過程を経る場合を例に挙げて説明するが、これに限定されることはない。
【００４４】
本実施形態の第２自己熱交換器４２０は、第１減圧装置７１０によって膨張された流体Ｌ２を冷媒として用いて、多段圧縮機２００によって圧縮された蒸発ガスの一部Ｌ１を熱交換させて冷却する。
【００４５】
多段圧縮機２００によって高圧エンジンが必要とする圧力又はそれ以上に圧縮された蒸発ガスを、発電機に送るために第１減圧装置７１０によって減圧させ、第１減圧装置７１０によって減圧されることによって、圧力と共に温度が低下した流体Ｌ２の冷熱を第２自己熱交換器４２０で利用する。
【００４６】
多段圧縮機２００によって圧縮された蒸発ガスが第１自己熱交換器４１０で冷却される前に第２自己熱交換器４２０で予冷過程を経るので、本実施形態のエンジンを備える船舶によれば、全般的な再液化効率及び再液化量を増加させることができる。
【００４７】
蒸発ガスを多段圧縮機２００によって高圧エンジンが必要とする圧力以上に圧縮する理由は、第１自己熱交換器４１０及び第２自己熱交換器４２０における熱交換の効率を高めるためであり、高圧エンジンの前段に減圧装置（図示せず）を設置し、高圧エンジンが必要とする圧力まで減圧させた後、蒸発ガスを高圧エンジンに供給する。
【００４８】
本実施形態の第１減圧装置７１０は、多段圧縮機２００によって圧縮された後、第２自己熱交換器４２０及び第１自己熱交換器４１０を通過した流体Ｌ１のうち一部が分岐された流体を、発電機が必要とする圧力で膨張させる。
【００４９】
本実施形態の第２減圧装置７２０は、多段圧縮機２００によって圧縮された後、第２自己熱交換器４２０及び第１自己熱交換器４１０を通過した流体Ｌ１のうち第１減圧装置７１０に送られない残りの流体を膨張させて再液化させる。
【００５０】
第１減圧装置７１０及び第２減圧装置７２０は、膨張機又は膨張バルブであってもよい。
【００５１】
本実施形態のエンジンを備える船舶は、多段圧縮機２００による圧縮、第２自己熱交換器４２０及び第１自己熱交換器４１０による冷却、及び第２減圧装置７２０による膨張過程を経て一部が再液化した液化天然ガスと、気体状態で残っている蒸発ガスとを分離する気液分離器５００をさらに備えてもよい。この場合、気液分離器５００によって分離された液化天然ガスは貯蔵タンク１００に送られ、気液分離器５００によって分離された気体状態の蒸発ガスは、貯蔵タンク１００から第１自己熱交換器４１０に蒸発ガスを送るライン上に送られる。
【００５２】
本実施形態のエンジンを備える船舶は、必要時、貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガスを遮断する第１バルブ６１０；及び第１減圧装置７１０と第２自己熱交換器４２０を通過した後で発電機に送られる蒸発ガスの温度を上昇させる加熱器８００；のうち１つ以上をさらに備えてもよい。第１バルブ６１０は、普段は主に開放状態に維持されるが、貯蔵タンク１００の管理及び補修作業に必要である場合などは閉鎖してもよい。
【００５３】
また、本実施形態のエンジンを備える船舶が気液分離器５００を備える場合、本実施形態のエンジンを備える船舶は、気液分離器５００によって分離されて第１自己熱交換器４１０に送られる気体状態の蒸発ガスの流量を調節する第２バルブ６２０をさらに備えてもよい。
【００５４】
以下では、本実施形態における流体の流れを説明する。以下で説明する蒸発ガスの温度及び圧力は、理論的な値を大略的に示したものであって、蒸発ガスの温度、エンジンの要求圧力、多段圧縮機の設計方式、船舶の速度などに応じて変更可能である。
【００５５】
図４は、本発明の好適な実施形態に係る低圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムの概略的な構成図である。
【００５６】
図４に示した低圧エンジンを備える船舶に適用される部分再液化システムは、図３に示した高圧エンジンを備える場合に比べて、多段圧縮機２００によって多段階で圧縮された蒸発ガスの一部がエンジンに送られるのではなく、第１減圧装置７１０及び第２自己熱交換器４２０を通過した蒸発ガスが発電機及び／又はエンジンに送られるという点で相違点が存在し、以下では相違点を主に説明する。上述した高圧エンジンを備える船舶と同一の部材に対する詳細な説明は省略する。
【００５７】
図３に示した部分再液化システムが適用される船舶が備える高圧エンジンと、図４に示した部分再液化システムが適用される船舶が備える低圧エンジンとの区別は、臨界点以上の圧力を有する天然ガスをエンジンが燃料として使用するか否かによって行われる。すなわち、臨界点以上の圧力の天然ガスを燃料として使用するエンジンを高圧エンジンといい、臨界点未満の圧力の天然ガスを燃料として使用するエンジンを低圧エンジンという。
【００５８】
本発明の高圧エンジンは、約１５０ｂａｒ〜４００ｂａｒの蒸発ガスを燃料として使用するＭＥ−ＧＩエンジンであってもよく、本発明の低圧エンジンは、約１６ｂａｒの蒸発ガスを燃料として使用するＸ−ＤＦエンジン、又は約６ｂａｒ〜１０ｂａｒの蒸発ガスを燃料として使用するＤＦエンジンであってもよい。また、本発明の低圧エンジンはガスタービンであってもよい。
【００５９】
図４を参照して、本実施形態のエンジンを備える船舶は、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、第１自己熱交換器４１０、多段圧縮機２００、第２自己熱交換器４２０、第１減圧装置７１０及び第２減圧装置７２０を備える。
【００６０】
本実施形態の第１自己熱交換器４１０は、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガスを冷媒として用いて、多段圧縮機２００によって圧縮された後、第２自己熱交換器４２０によって予冷された流体Ｌ１を熱交換させて冷却する。
【００６１】
本実施形態の多段圧縮機２００は、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、貯蔵タンク１００から排出された後で第１自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスを多段階で圧縮させ、多数の圧縮シリンダー２１０、２２０、２３０、２４０、２５０及び多数の冷却器３１０、３２０、３３０、３４０、３５０を備えてもよい。
【００６２】
本実施形態の多段圧縮機２００は、第１自己熱交換器４１０及び第２自己熱交換器４２０での熱交換効率のために、発電機が必要とする圧力以上に、好ましくは臨界点以上に蒸発ガスを圧縮させる。
【００６３】
本実施形態の第２自己熱交換器４２０は、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、第１減圧装置７１０によって膨張された流体Ｌ２を冷媒として用いて、多段圧縮機２００によって圧縮された蒸発ガスＬ１を熱交換させて冷却する。
【００６４】
本実施形態のエンジンを備える船舶は、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、多段圧縮機２００によって圧縮された蒸発ガスが第１自己熱交換器４１０で冷却される前に第２自己熱交換器４２０で予冷過程を経るので、全般的な再液化効率及び再液化量を増加させることができる。
【００６５】
本実施形態の第１減圧装置７１０は、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、多段圧縮機２００によって圧縮された後、第２自己熱交換器４２０及び第１自己熱交換器４１０を通過した流体Ｌ１のうち一部が分岐された流体Ｌ２を、発電機が必要とする圧力で膨張させる。
【００６６】
本実施形態の第２減圧装置７２０は、多段圧縮機２００によって圧縮された後、第２自己熱交換器４２０及び第１自己熱交換器４１０を通過した流体Ｌ１のうち第１減圧装置７１０に送られない残りの流体を膨張させて再液化させる。
【００６７】
第１減圧装置７１０及び第２減圧装置７２０は、膨張機又は膨張バルブであってもよい。
【００６８】
本実施形態のエンジンを備える船舶は、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、多段圧縮機２００による圧縮、第２自己熱交換器４２０及び第１自己熱交換器４１０による冷却、及び第２減圧装置７２０による膨張過程を経て一部が再液化した液化天然ガスと、気体状態で残っている蒸発ガスとを分離する気液分離器５００をさらに備えてもよい。この場合、気液分離器５００によって分離された液化天然ガスは貯蔵タンク１００に送られ、気液分離器５００によって分離された気体状態の蒸発ガスは、貯蔵タンク１００から第１自己熱交換器４１０に蒸発ガスを送るライン上に送られる。
【００６９】
本実施形態のエンジンを備える船舶は、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、必要時、貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガスを遮断する第１バルブ６１０；及び第１減圧装置７１０と第２自己熱交換器４２０を通過した後で発電機に送られる蒸発ガスの温度を上昇させる加熱器８００；のうち１つ以上をさらに備えてもよい。第１バルブ６１０は、普段は主に開放状態に維持されるが、貯蔵タンク１００の管理及び補修作業に必要である場合などは閉鎖してもよい。
【００７０】
また、本実施形態のエンジンを備える船舶が気液分離器５００を備える場合、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、本実施形態のエンジンを備える船舶は、気液分離器５００によって分離されて第１自己熱交換器４１０に送られる気体状態の蒸発ガスの流量を調節する第２バルブ６２０をさらに備えてもよい。
【００７１】
以下では、本実施形態における流体の流れを説明する。以下で説明する蒸発ガスの温度及び圧力は、理論的な値を大略的に示したものであって、蒸発ガスの温度、エンジンの要求圧力、多段圧縮機の設計方式、船舶の速度などに応じて変化可能である。
【００７２】
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的要旨を逸脱しない範囲内で多様に修正又は変形して実施可能であることは、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者にとって自明である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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