(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後で前記第１自己熱交換器を通過した蒸発ガスの一部を膨張させる第１減圧装置；前記多段圧縮機によって圧縮された後で前記第１自己熱交換器を通過した蒸発ガスの他の一部を膨張させる第２減圧装置；及び前記第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の一部を熱交換させて冷却する第２自己熱交換器；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蒸発ガスの他の一部を冷却する。
2019501059.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後で前記第１自己熱交換器を通過した蒸発ガスの一部を膨張させる第１減圧装置；
前記多段圧縮機によって圧縮された後で前記第１自己熱交換器を通過した蒸発ガスの他の一部を膨張させる第２減圧装置；及び
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の一部を熱交換させて冷却する第２自己熱交換器；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蒸発ガスの他の一部を冷却する、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蒸発ガス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）前記多段階で圧縮した蒸発ガスの一部を、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスと熱交換させて冷却させ、
３）前記多段階で圧縮した蒸発ガスの他の一部を、第１減圧装置によって膨張された流体と熱交換させて冷却させ、
４）前記２）段階で冷却された流体と前記３）段階で冷却された流体とを合流させ、
５）前記４）段階で合流した流体の一部は、前記第１減圧装置によって膨張させた後、前記３）段階での熱交換の冷媒として使用し、他の一部は膨張させて再液化させる方法。
【請求項８】
６）前記５）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、
７）前記６）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６）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、前記２）段階での熱交換の冷媒として使用する、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又は８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で熱交換の冷媒として使用された流体は、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又は８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統合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統合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ると、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、温度及び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エンジンに）送るという点に着目し、発電機に送る蒸発ガスを熱交換の冷媒として使用する、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ると、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後で前記第１自己熱交換器を通過した蒸発ガスの一部を膨張させる第１減圧装置；前記多段圧縮機によって圧縮された後で前記第１自己熱交換器を通過した蒸発ガスの他の一部を膨張させる第２減圧装置；及び前記第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の一部を熱交換させて冷却する第２自己熱交換器；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蒸発ガスの他の一部を冷却する、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蒸発ガスは、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ると、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）前記多段階で圧縮した蒸発ガスの一部を、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスと熱交換させて冷却させ、３）前記多段階で圧縮した蒸発ガスの他の一部を、第１減圧装置によって膨張された流体と熱交換させて冷却させ、４）前記２）段階で冷却された流体と前記３）段階で冷却された流体とを合流させ、５）前記４）段階で合流した流体の一部は、前記第１減圧装置によって膨張させた後、前記３）段階での熱交換の冷媒として使用し、他の一部は膨張させて再液化させる方法が提供される。
【００２９】
６）前記５）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、７）前記６）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６）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、前記２）段階での熱交換の冷媒として使用してもよい。
【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で熱交換の冷媒として使用された流体は、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、貯蔵タンクから排出される蒸発ガスのみならず、発電機に送る蒸発ガスも自己熱交換器での冷媒として使用することで、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】本発明の好適な第１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】本発明の好適な第１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】本発明の好適な第２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。
【００３８】
【図６】本発明の好適な第２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。
【００３９】
【図７】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】
【００４０】
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。
【００４１】
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り得る。
【００４２】
図３は、本発明の好適な第１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。
【００４３】
図３を参照して、本実施形態のエンジンを備える船舶は、貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガスを熱交換させる自己熱交換器４１０；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を多段階で圧縮させる多段圧縮機２００；多段圧縮機２００によって圧縮された後で自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスの一部を膨張させる第１減圧装置７１０；及び多段圧縮機２００によって圧縮された後で自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスの他の一部を膨張させる第２減圧装置７２０；を備える。
【００４４】
本実施形態の自己熱交換器４１０は、貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガス（図３のａの流れ）と、多段圧縮機２００によって圧縮された蒸発ガス（図３のｂの流れ）と、第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガス（図３のｃの流れ）とを熱交換させる。すなわち、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（図３のａの流れ）；及び第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガス（図３のｃの流れ）；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（図３のｂの流れ）を冷却する。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。
【００４５】
本実施形態のエンジンを備える船舶は、第１減圧装置７１０を通過した蒸発ガスを自己熱交換器４１０で追加的な熱交換の冷媒として使用するので、再液化効率を高めることができる。
【００４６】
本実施形態の貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガスは、大きく分けて３つの方法で運用されるが、臨界点以上の圧力で圧縮されてエンジンの燃料として使用されたり、臨界点以下の比較的低い圧力で圧縮されて発電機に送られたり、エンジン及び発電機が必要とする量を充足させた後で残った蒸発ガスは再液化されて貯蔵タンク１００に送り戻される。
【００４７】
本実施形態では、発電機に送るために膨張させる蒸発ガスの圧力と共に温度が低下するという点を用いて、第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガスを再び自己熱交換器に送り、これを熱交換の冷媒として使用した後で発電機に送る。
【００４８】
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。
【００４９】
図７は、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。図７を参照して、メタンは、約−８０℃以上の温度及び約５０ｂａｒ以上の圧力条件になると超臨界流体状態となる。すなわち、メタンの場合、約−８０℃、５０ｂａｒの状態が臨界点となる。超臨界流体状態は、液体状態や気体状態とは異なる第３の状態である。但し、臨界点は、蒸発ガスに含まれる窒素の含有量に応じて変更可能である。
【００５０】
一方、臨界点以上の圧力で臨界点より低い温度を有する場合、一般的な液体状態とは異なる、密度が高い超臨界流体状態と類似する状態となることもある。臨界点以上の圧力及び臨界点以下の温度を有する流体も包括して超臨界流体という場合もあるが、本明細書では、以下で、臨界点以上の圧力及び臨界点以下の温度を有する蒸発ガスの状態を「高圧液体状態」という。
【００５１】
図７を参照して、比較的低圧である気体状態（図７のＸ）の天然ガスは、温度及び圧力を低下させても依然として気体状態（図７のＸ´）であり得るが、気体の圧力を高めた後は（図７のＹ）、温度及び圧力を低下させても一部が液化され、気液混合状態（図７のＹ´）となり得ることが分かる。すなわち、天然ガスが自己熱交換器４１０を通過する前に天然ガスの圧力を高めるほど液化効率が高くなり、圧力を十分に高められる場合、理論的に１００％液化も可能である（図７のＺ→Ｚ´）ことが分かる。
【００５２】
したがって、本実施形態の多段圧縮機２００は、蒸発ガスを再液化できるように、貯蔵タンク１００から排出された蒸発ガスを圧縮させる。
【００５３】
本実施形態の第１減圧装置７１０は、多段圧縮機２００によって多段階の圧縮過程を経た後、自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスの一部（図３のｃの流れ）を膨張させる。第１減圧装置７１０は、膨張機又は膨張バルブであり得る。
【００５４】
本実施形態の第２減圧装置７２０は、多段圧縮機２００によって多段階の圧縮過程を経た後、自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスの他の一部を膨張させる。第２減圧装置７２０は、膨張機又は膨張バルブであり得る。
【００５５】
本実施形態のエンジンを備える船舶は、自己熱交換器４１０を通過しながら冷却され、第２減圧装置７２０によって膨張され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から自己熱交換器４１０に蒸発ガスが送られるライン上に送られる。
【００５６】
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と自己熱交換器４１０を通過した後で発電機に送られる蒸発ガス（図３のｃの流れ）の温度を高める加熱器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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
外部からの熱侵入によって貯蔵タンク１００の内部で発生した約−１３０℃〜−８０℃の常圧の蒸発ガスは、一定の圧力以上になると排出されて自己熱交換器４１０に送られる。
【００６０】
貯蔵タンク１００から排出された約−１３０℃〜−８０℃の蒸発ガスは、気液分離器５００によって分離された約−１６０℃〜−１１０℃の常圧の蒸発ガスと合流して、約−１４０℃〜−１００℃の常圧状態となって自己熱交換器４１０に送られてもよい。
【００６１】
貯蔵タンク１００から自己熱交換器４１０に送られた蒸発ガス（図３のａの流れ）は、多段圧縮機２００を通過した約４０℃〜５０℃、１５０ｂａｒ〜４００ｂａｒの蒸発ガス（図３のｂの流れ）；及び第１減圧装置７１０を通過した約−１４０℃〜−１１０℃、６ｂａｒ〜１０ｂａｒの蒸発ガス（図３のｃの流れ）；と熱交換され、約−９０℃〜４０℃の常圧状態となり得る。貯蔵タンク１００から排出された蒸発ガス（図３のａの流れ）は、第１減圧装置７１０を通過した蒸発ガス（図３のｃの流れ）と共に、多段圧縮機２００によって圧縮された後で自己熱交換器４１０に送られた蒸発ガス（図３のｂの流れ）を冷却する冷媒として使用されたものである。
【００６２】
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は、多段圧縮機２００によって多段階で圧縮される。本実施形態では、多段圧縮機２００を通過した蒸発ガスの一部を高圧エンジンの燃料として使用するので、多段圧縮機２００によって蒸発ガスを高圧エンジンが必要とする圧力まで圧縮させる。高圧エンジンがＭＥ−ＧＩエンジンである場合、多段圧縮機２００を通過した蒸発ガスは、約４０℃〜５０℃、１５０ｂａｒ〜４００ｂａｒの状態となる。
【００６３】
多段圧縮機２００によって多段階の圧縮過程を経て臨界点以上の圧力まで圧縮された蒸発ガスの一部は高圧エンジンに送られて燃料として使用され、他の一部は自己熱交換器４１０に送られる。多段圧縮機２００によって圧縮された後で自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスは、約−１３０℃〜−９０℃、１５０ｂａｒ〜４００ｂａｒの状態であり得る。
【００６４】
多段圧縮機２００によって圧縮された後で自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガス（図３のｂの流れ）は２つの流れに分岐され、１つの流れは第１減圧装置７１０によって膨張され、別の流れは第２減圧装置７２０によって膨張される。
【００６５】
自己熱交換器４１０を通過した後、第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガスは（図３のｃの流れ）、再び自己熱交換器４１０に送られ、多段圧縮機２００を通過した蒸発ガス（図３のｂの流れ）を冷却する冷媒として熱交換された後で発電機に送られる。
【００６６】
自己熱交換器４１０を通過した後、第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガスは、約−１４０℃〜−１１０℃、６ｂａｒ〜１０ｂａｒであり得る。第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガスは発電機に送られるので、発電機の要求圧力である約６ｂａｒ〜１０ｂａｒまで膨張させる。また、第１減圧装置７１０を通過した蒸発ガスは気液混合状態であり得る。
【００６７】
第１減圧装置７１０によって膨張された後で自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスは、約−９０℃〜４０℃、６ｂａｒ〜１０ｂａｒであってもよく、第１減圧装置７１０を通過した蒸発ガスは、自己熱交換器４１０で冷熱を奪われて気体状態となり得る。
【００６８】
第１減圧装置７１０及び自己熱交換器４１０を通過した後で発電機に送られる蒸発ガスは、発電機の前段に設置された加熱器８００によって発電機が必要とする温度に調節され得る。加熱器８００を通過した蒸発ガスは約４０℃〜５０℃、６ｂａｒ〜１０ｂａｒの気体状態であり得る。
【００６９】
自己熱交換器４１０を通過した後、第２減圧装置７２０によって膨張された蒸発ガスは、約−１４０℃〜−１１０℃、２ｂａｒ〜１０ｂａｒであり得る。また、第２減圧装置７２０を通過した蒸発ガスの一部は液化される。第２減圧装置７２０を通過しながら一部が液化した蒸発ガスは、気液混合状態で直接貯蔵タンク１００に送られてもよく、気液分離器５００に送られて液体成分と気体成分とに分離されてもよい。
【００７０】
一部が液化した蒸発ガスが気液分離器５００に送られる場合、気液分離器５００によって分離された約−１６３℃の常圧の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約−１６０℃〜−１１０℃の常圧の気体状態の蒸発ガスは、貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガスと共に自己熱交換器４１０に送られる。気液分離器５００によって分離されて自己熱交換器４１０に送られる蒸発ガスは、第２バルブ６２０によって流量が調節され得る。
【００７１】
図４は、本発明の好適な第１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。
【００７２】
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及び自己熱交換器４１０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。
【００７３】
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。以下の内容は同一である。
【００７４】
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、自己熱交換器４１０、多段圧縮機２００、第１減圧装置７１０、及び第２減圧装置７２０を備える。
【００７５】
本実施形態の自己熱交換器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（図４のａの流れ）と、多段圧縮機２００によって圧縮された蒸発ガス（図４のｂの流れ）と、第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガス（図４のｃの流れ）とを熱交換させる。すなわち、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（図４のａの流れ）；及び第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガス（図４のｃの流れ）；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（図４のｂの流れ）を冷却する。
【００７６】
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。また、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、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。
【００７７】
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によって多段階の圧縮過程を経た後で自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスの一部（図４のｃの流れ）を膨張させる。第１減圧装置７１０は、膨張機又は膨張バルブであってもよい。
【００７８】
本実施形態の第２減圧装置７２０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によって多段階の圧縮過程を経た後で自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスの他の一部を膨張させる。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。
【００７９】
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、自己熱交換器４１０を通過しながら冷却され、第２減圧装置７２０によって膨張され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から自己熱交換器４１０に蒸発ガスが送られるライン上に送られる。
【００８０】
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と自己熱交換器４１０を通過した後で発電機に送られる蒸発ガス（図４のｃの流れ）の温度を高める加熱器８００；のうち１つ以上をさらに備えてもよい。
【００８１】
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、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、気液分離器５００によって分離されて自己熱交換器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。
【００８２】
以下では、本実施形態における流体の流れを説明する。
【００８３】
外部からの熱侵入によって貯蔵タンク１００の内部で発生した約−１３０℃〜−８０℃の常圧の蒸発ガスは、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、一定の圧力以上になると排出されて自己熱交換器４１０に送られる。
【００８４】
貯蔵タンク１００から排出された約−１３０℃〜−８０℃の蒸発ガスは、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、気液分離器５００によって分離された約−１６０℃〜−１１０℃の常圧の蒸発ガスと合流し、約−１４０℃〜−１００℃の常圧状態となって自己熱交換器４１０に送られてもよい。
【００８５】
貯蔵タンク１００から自己熱交換器４１０に送られた蒸発ガス（図４のａの流れ）は、多段圧縮機２００を通過した約４０℃〜５０℃、１００ｂａｒ〜３００ｂａｒの蒸発ガス（図４のｂの流れ）；及び第１減圧装置７１０を通過した約−１４０℃〜−１１０℃、６ｂａｒ〜２０ｂａｒの蒸発ガス（図４のｃの流れ）；と熱交換され、約−９０℃〜４０℃の常圧状態となり得る。貯蔵タンク１００から排出された蒸発ガス（図４のａの流れ）は、第１減圧装置７１０を通過した蒸発ガス（図４のｃの流れ）と共に、多段圧縮機２００によって圧縮された後で自己熱交換器４１０に送られた蒸発ガス（図４のｂの流れ）を冷却する冷媒として使用されたものである。
【００８６】
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によって多段階で圧縮される。
【００８７】
本実施形態の低圧エンジンを備える船舶は、図２に示した従来の場合とは異なり、１つの多段圧縮機を備えるので、維持及び補修が容易になるという長所を有する。
【００８８】
但し、多段圧縮機２００によって多段階の圧縮過程を経て臨界点以上の圧力まで圧縮された蒸発ガスは、図３に示した高圧エンジンを備える場合とは異なり、一部がエンジンに送られず、全てが自己熱交換器４１０に送られる。
【００８９】
本実施形態では、図３に示した高圧エンジンを備える場合とは異なり、多段圧縮機２００を通過した蒸発ガスの一部がエンジンに送られないので、多段圧縮機２００によってエンジンが必要とする圧力まで蒸発ガスを圧縮させる必要はない。しかし、再液化効率のために、多段圧縮機２００によって蒸発ガスを臨界点以上の圧力まで圧縮させることが好ましく、１００ｂａｒ以上まで圧縮させることがさらに好ましい。多段圧縮機２００を通過した蒸発ガスは、約４０℃〜５０℃、１００ｂａｒ〜３００ｂａｒの状態となり得る。
【００９０】
多段圧縮機２００によって圧縮された後で自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガス（図４のｂの流れ）は、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、２つの流れに分岐され、１つの流れは第１減圧装置７１０によって膨張され、別の流れは第２減圧装置７２０によって膨張される。多段圧縮機２００によって圧縮された後で自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスは、約−１３０℃〜−９０℃、１００ｂａｒ〜３００ｂａｒの状態であり得る。
【００９１】
自己熱交換器４１０を通過した後、第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガスは（図４のｃの流れ）、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、再び自己熱交換器４１０に送られ、多段圧縮機２００を通過した蒸発ガス（図４のｂの流れ）を冷却する冷媒として熱交換される。
【００９２】
但し、第１減圧装置７１０によって膨張された後、再び自己熱交換器４１０で熱交換された蒸発ガスは、図３に示した高圧エンジンを備える場合とは異なり、発電機のみならず、低圧エンジンに送られてもよい。
【００９３】
自己熱交換器４１０を通過した後、第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガスは、約−１４０℃〜−１１０℃、６ｂａｒ〜２０ｂａｒであり得る。但し、低圧エンジンがガスタービンである場合、自己熱交換器４１０を通過した後、第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガスは約５５ｂａｒであり得る。
【００９４】
第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガスは、低圧エンジン及び／又は発電機に送られるので、低圧エンジン及び／又は発電機の要求圧力まで膨張させるものである。また、第１減圧装置７１０を通過した蒸発ガスは気液混合状態であり得る。
【００９５】
第１減圧装置７１０によって膨張された後で自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスは、約−９０℃〜４０℃、６ｂａｒ〜２０ｂａｒであってもよく、第１減圧装置７１０を通過した蒸発ガスは、自己熱交換器４１０で冷熱を奪われて気体状態となり得る。但し、低圧エンジンがガスタービンである場合、第１減圧装置７１０によって膨張された後で自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスは約５５ｂａｒであり得る。
【００９６】
第１減圧装置７１０及び自己熱交換器４１０を通過した後で低圧エンジン及び／又は発電機に送られる蒸発ガスは、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、加熱器８００によって発電機が必要とする温度に調節され得る。加熱器８００を通過した蒸発ガスは、約４０℃〜５０℃、６ｂａｒ〜２０ｂａｒの気体状態であり得る。但し、低圧エンジンがガスタービンである場合、加熱器８００を通過した蒸発ガスは約５５ｂａｒであり得る。
【００９７】
発電機は約６ｂａｒ〜１０ｂａｒの圧力を必要とし、低圧エンジンは約６ｂａｒ〜２０ｂａｒの圧力を必要とする。低圧エンジンは、ＤＦエンジン、Ｘ−ＤＦエンジン、又はガスタービンであってもよい。但し、低圧エンジンがガスタービンである場合、ガスタービンは約５５ｂａｒの圧力を必要とする。
【００９８】
自己熱交換器４１０を通過した後、第２減圧装置７２０によって膨張された蒸発ガスは、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、約−１４０℃〜−１１０℃、２ｂａｒ〜１０ｂａｒであり得る。また、第２減圧装置７２０を通過した蒸発ガスは、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、一部が液化される。第２減圧装置７２０を通過しながら一部が液化した蒸発ガスは、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、気液混合状態で直接貯蔵タンク１００に送られてもよく、気液分離器５００に送られて液体成分と気体成分とに分離されてもよい。
【００９９】
一部が液化した蒸発ガスが気液分離器５００に送られる場合、図３に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、気液分離器５００によって分離された約−１６３℃の常圧の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約−１６０℃〜−１１０℃、常圧の気体状態の蒸発ガスは、貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガスと共に自己熱交換器４１０に送られる。気液分離器５００によって分離されて自己熱交換器４１０に送られる蒸発ガスは、第２バルブ６２０によって流量が調節され得る。
【０１００】
図５は、本発明の好適な第２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。
【０１０１】
本実施形態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、図３に示した第１実施形態に比べて、自己熱交換器４１０が３つの流れではない２つの流れの流体を熱交換させるという点と、２つの流れの流体を熱交換させる自己熱交換器４２０をさらに備え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。
【０１０２】
図５を参照して、本実施形態のエンジンを備える船舶は、図３に示した第１実施形態と同様に、自己熱交換器４１０、多段圧縮機２００、第１減圧装置７１０、及び第２減圧装置７２０を備える。
【０１０３】
但し、本実施形態のエンジンを備える船舶は、図３に示した第１実施形態とは異なり、多段圧縮機２００によって圧縮された蒸発ガスと、第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガスとを熱交換させる自己熱交換器４２０をさらに備える。以下、貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガスと、多段圧縮機２００によって圧縮された蒸発ガスとを熱交換させる自己熱交換器を第１自己熱交換器４１０といい、多段圧縮機２００によって圧縮された蒸発ガスと、第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガスとを熱交換させる自己熱交換器を第２自己熱交換器４２０という。
【０１０４】
本実施形態の第１自己熱交換器４１０は、３つの流れが熱交換されるように構成された第１実施形態の自己熱交換器４１０とは異なり、２つの流れが熱交換されるように構成され、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を通過した蒸発ガスＬ１を熱交換させて冷却する。
【０１０５】
多くの流れの流体が１つの熱交換器で熱交換されると、熱交換の効率が低下し得るが、本実施形態のエンジンを備える船舶によると、２つの流れの流体が熱交換される熱交換器のみを使用して図３に示した第１実施形態とほぼ同一の目的を達成できるようにシステムを構成したので、図３に示した第１実施形態とほぼ同一の目的を達成しながらも、第１実施形態より熱交換効率を高められるという長所がある。
【０１０６】
本実施形態の多段圧縮機２００は、図３に示した第１実施形態と同様に、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。
【０１０７】
本実施形態の第１減圧装置７１０は、図３に示した第１実施形態と同様に、多段圧縮機２００によって多段階の圧縮過程を経た後で第１自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスの一部を膨張させる。但し、本実施形態の第１減圧装置７１０は、図３に示した第１実施形態とは異なり、膨張させた蒸発ガスを第２自己熱交換器４２０に送る。
【０１０８】
本実施形態では、図３に示した第１実施形態と同様に、発電機に送るために膨張させる蒸発ガスの圧力と共に温度が低下するという点を用いて、第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガスを第２自己熱交換器４２０に送って熱交換の冷媒として使用した後で発電機に送る。本実施形態のエンジンを備える船舶は、第１減圧装置７１０を通過した蒸発ガスを第２自己熱交換器４２０で追加的な熱交換の冷媒として使用するので、再液化効率を高めることができる。
【０１０９】
本実施形態の第２自己熱交換器４２０は、第１自己熱交換器４１０と並列に設置され、多段圧縮機２００によって圧縮されて第１自己熱交換器４１０に送られる蒸発ガスＬ１のうち一部が分岐された蒸発ガスＬ２を、第１減圧装置７１０を通過した流体を冷媒として用いて熱交換して冷却する。
【０１１０】
本実施形態の第２減圧装置７２０は、図３に示した第１実施形態と同様に、多段圧縮機２００によって圧縮された後で第１自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスの他の一部を膨張させる。多段圧縮機２００による圧縮、第１自己熱交換器４１０又は第２自己熱交換器４２０による冷却、及び第２減圧装置７２０による膨張過程を経た流体の一部又は全部が再液化される。
【０１１１】
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。
【０１１２】
本実施形態のエンジンを備える船舶は、第２減圧装置７２０を通過した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に蒸発ガスが送られるライン上に送られる。
【０１１３】
本実施形態のエンジンを備える船舶が気液分離器５００を備えない場合、第２減圧装置７２０を通過しながら一部又は全部が再液化した流体は直接貯蔵タンク１００に送られてもよい。
【０１１４】
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の流量及び開閉を調節する第１バルブ６１０；第１自己熱交換器４１０の上流に設置され、多段圧縮機２００によって圧縮された後で第１自己熱交換器４１０に送られる蒸発ガスＬ１の流量及び開閉を調節する第３バルブ６３０；及び第２自己熱交換器４２０の上流に設置され、多段圧縮機２００によって圧縮された後で第２自己熱交換器４２０に送られる蒸発ガスＬ２の流量及び開閉を調節する第４バルブ６４０；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。
【０１１５】
また、本実施形態のエンジンを備える船舶は、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高める加熱器８００をさらに備えてもよい。
【０１１６】
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。
【０１１７】
以下では、本実施形態のエンジンを備える船舶が気液分離器５００及び加熱器８００を備える場合における流体の流れを説明する。
【０１１８】
外部からの熱侵入によって貯蔵タンク１００の内部で発生した蒸発ガスは、一定の圧力以上になると排出され、気液分離器５００によって分離された蒸発ガスと合流した後で第１自己熱交換器４１０に送られる。貯蔵タンク１００から排出されて第１自己熱交換器４１０に送られた蒸発ガスは、多段圧縮機２００によって圧縮された後で第１自己熱交換器４１０に供給される蒸発ガスを熱交換させて冷却する冷媒として使用される。
【０１１９】
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は、多段圧縮機２００に送られて多段階の圧縮過程を経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る。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。
【０１２０】
多段圧縮機２００によって圧縮された蒸発ガスの一部は高圧エンジンに送られ、他の一部Ｌ１は第１自己熱交換器４１０に送られ、残りの一部Ｌ２は分岐されて第２自己熱交換器４２０に送られる。
【０１２１】
多段圧縮機２００によって圧縮された後で第１自己熱交換器４１０に送られた蒸発ガスは、貯蔵タンク１００から排出された蒸発ガスと、気液分離器５００によって分離された蒸発ガスとが合流した流れを冷媒として用いて熱交換されて冷却された後、多段圧縮機２００及び第２自己熱交換器４２０を通過した流体Ｌ２と合流する。
【０１２２】
多段圧縮機２００によって圧縮された後で第２自己熱交換器４２０に送られた蒸発ガスは、第１減圧装置７１０によって膨張された流体を冷媒として用いて熱交換されて冷却された後、多段圧縮機２００及び第１自己熱交換器４１０を通過した流体Ｌ１と合流する。
【０１２３】
第１自己熱交換器４１０によって冷却された流体と、第２自己熱交換器４２０によって冷却された流体とが合流した流れの一部は第１減圧装置７１０に送られ、他の一部は第２減圧装置７２０に送られる。
【０１２４】
第１自己熱交換器４１０又は第２自己熱交換器４２０によって冷却された後で第１減圧装置７１０に送られた流体を、第１減圧装置７１０によって低圧エンジンが必要とする圧力に減圧してもよく、第１減圧装置７１０によって減圧され、圧力と共に温度が低下した流体は、第２自己熱交換器４２０に送られ、多段圧縮機２００によって圧縮された蒸発ガスを冷却する冷媒として使用される。第１減圧装置７１０及び第２自己熱交換器４２０を通過した流体は、加熱器８００によって発電機が必要とする温度に加熱された後で発電機に送られる。
【０１２５】
第１自己熱交換器４１０又は第２自己熱交換器４２０によって冷却された後で第２減圧装置７２０に送られた流体は、第２減圧装置７２０によって膨張され、一部が再液化した後で気液分離器５００に送られる。
【０１２６】
第２減圧装置７２０を通過した後で気液分離器５００に送られた流体は、気液分離器５００によっ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に分離され、分離された液化天然ガスは貯蔵タンク１００に送られ、分離された蒸発ガスは、貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガスと合流して第１自己熱交換器４１０に送られる。
【０１２７】
図６は、本発明の好適な第２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。
【０１２８】
図６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５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。上述した図５に示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。
【０１２９】
図６を参照して、本実施形態のエンジンを備える船舶は、図５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、第２自己熱交換器４２０、多段圧縮機２００、第１減圧装置７１０、及び第２減圧装置７２０を備える。
【０１３０】
本実施形態の第１自己熱交換器４１０は、図５に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、２つの流れが熱交換されるように構成され、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を通過した蒸発ガスＬ１を熱交換させて冷却する。
【０１３１】
本実施形態のエンジンを備える船舶によると、２つの流れの流体が熱交換される熱交換器のみを使用して図４に示した第１実施形態とほぼ同一の目的を達成できるようにシステムを構成したので、図４に示した第１実施形態とほぼ同一の目的を達成しながらも、第１実施形態より熱交換効率を高められるという長所がある。
【０１３２】
本実施形態の多段圧縮機２００は、図５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。
【０１３３】
本実施形態の第１減圧装置７１０は、図５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によって多段階の圧縮過程を経た後で第１自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスの一部を膨張させる。第１減圧装置７１０によって膨張された流体は第２自己熱交換器４２０に送られる。
【０１３４】
本実施形態では、図５に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、発電機に送るために膨張させる蒸発ガスの圧力と共に温度が低下するという点を用いて、第１減圧装置７１０によって膨張された蒸発ガスを第２自己熱交換器４２０に送って熱交換の冷媒として使用した後で発電機に送る。本実施形態のエンジンを備える船舶は、第１減圧装置７１０を通過した蒸発ガスを第２自己熱交換器４２０で追加的な熱交換の冷媒として使用するので、再液化効率を高めることができる。
【０１３５】
本実施形態の第２自己熱交換器４２０は、図５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と並列に設置され、多段圧縮機２００によって圧縮されて第１自己熱交換器４１０に送られる蒸発ガスＬ１のうち一部が分岐された蒸発ガスＬ２を、第１減圧装置７１０を通過した流体を冷媒として用いて熱交換して冷却する。
【０１３６】
本実施形態の第２減圧装置７２０は、図５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で第１自己熱交換器４１０を通過した蒸発ガスの他の一部を膨張させる。多段圧縮機２００による圧縮、第１自己熱交換器４１０又は第２自己熱交換器４２０による冷却、及び第２減圧装置７２０による膨張過程を経た流体の一部又は全部が再液化される。
【０１３７】
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。
【０１３８】
本実施形態のエンジンを備える船舶は、図５に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、第２減圧装置７２０を通過した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に蒸発ガスが送られるライン上に送られる。
【０１３９】
本実施形態のエンジンを備える船舶が気液分離器５００を備えない場合、図５に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、第２減圧装置７２０を通過しながら一部又は全部が再液化した流体は直接貯蔵タンク１００に送られてもよい。
【０１４０】
本実施形態のエンジンを備える船舶は、図５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の流量及び開閉を調節する第１バルブ６１０；第１自己熱交換器４１０の上流に設置され、多段圧縮機２００によって圧縮された後で第１自己熱交換器４１０に送られる蒸発ガスＬ１の流量及び開閉を調節する第３バルブ６３０；及び第２自己熱交換器４２０の上流に設置され、多段圧縮機２００によって圧縮された後で第２自己熱交換器４２０に送られる蒸発ガスＬ２の流量及び開閉を調節する第４バルブ６４０；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。
【０１４１】
また、本実施形態のエンジンを備える船舶は、図５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高める加熱器８００をさらに備えてもよい。
【０１４２】
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５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。
【０１４３】
以下では、本実施形態のエンジンを備える船舶が気液分離器５００及び加熱器８００を備える場合における流体の流れを説明する。
【０１４４】
外部からの熱侵入によって貯蔵タンク１００の内部で発生した蒸発ガスは、図５に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、一定の圧力以上になると排出され、気液分離器５００によって分離された蒸発ガスと合流した後で第１自己熱交換器４１０に送られる。貯蔵タンク１００から排出されて第１自己熱交換器４１０に送られた蒸発ガスは、図５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で第１自己熱交換器４１０に供給される蒸発ガスを熱交換させて冷却する冷媒として使用される。
【０１４５】
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は、図５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によって圧縮される。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における熱交換の効率を高めるために低圧エンジン又は発電機が必要とする圧力より高い圧力で蒸発ガスを圧縮させる。
【０１４６】
多段圧縮機２００によって圧縮された蒸発ガスの一部Ｌ１は第１自己熱交換器４１０に送られ、他の一部Ｌ２は分岐されて第２自己熱交換器４２０に送られる。
【０１４７】
多段圧縮機２００によって圧縮された後で第１自己熱交換器４１０に送られた蒸発ガスは、図５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から排出された蒸発ガスと、気液分離器５００によって分離された蒸発ガスとが合流した流れを冷媒として用いて熱交換されて冷却された後、多段圧縮機２００及び第２自己熱交換器４２０を通過した流体Ｌ２と合流する。
【０１４８】
多段圧縮機２００によって圧縮された後で第２自己熱交換器４２０に送られた蒸発ガスは、図５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を冷媒として用いて熱交換されて冷却された後、多段圧縮機２００及び第１自己熱交換器４１０を通過した流体Ｌ１と合流する。
【０１４９】
第１自己熱交換器４１０によって冷却された流体と、第２自己熱交換器４２０によって冷却された流体とが合流した流れは、図５に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、一部は第１減圧装置７１０に送られ、他の一部は第２減圧装置７２０に送られる。
【０１５０】
第１自己熱交換器４１０又は第２自己熱交換器４２０によって冷却された後で第１減圧装置７１０に送られた流体は、図５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によって低圧エンジンが必要とする圧力に減圧してもよく、第１減圧装置７１０によって減圧され、圧力と共に温度が低下した流体は、第２自己熱交換器４２０に送られ、多段圧縮機２００によって圧縮された蒸発ガスを冷却する冷媒として使用される。第１減圧装置７１０及び第２自己熱交換器４２０を通過した流体は、加熱器８００によって発電機が必要とする温度に加熱された後で発電機に送られる。
【０１５１】
第１自己熱交換器４１０又は第２自己熱交換器４２０によって冷却された後で第２減圧装置７２０に送られた流体は、図５に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、第２減圧装置７２０によって膨張され、一部が再液化した後で気液分離器５００に送られる。
【０１５２】
第２減圧装置７２０を通過した後で気液分離器５００に送られた流体は、図５に示した高圧エンジンを備える場合と同様に、気液分離器５００によっ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に分離され、分離された液化天然ガスは貯蔵タンク１００に送られ、分離された蒸発ガスは、貯蔵タンク１００から排出される蒸発ガスと合流して第１自己熱交換器４１０に送られる。
【０１５３】
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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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