(57)【要約】本発明は、ガス消費部材（２、３、４）に可燃性ガスを給送し、該可燃性ガスを液化するための設備（１）に関し、本設備は、−漏れ止めおよび断熱タンク（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）と、このタンクから可燃性ガス流を抜去するための気相ガス収集回路（６）と、この気相ガス収集回路に接続される第１のチャネル（９）を備える、熱交換器（８）と、この熱交換器の上記第１のチャネルに接続され、可燃性ガスを上記ガス消費部材に運搬し、可燃性ガスを上記熱交換器の第２のチャネル（１０）に運搬することが可能な三方向コネクタ（１２、１３）に接続される、コンプレッサ（１１）と、中間回路（１５）を介して上記熱交換器（８）の第２のチャネルに接続される、膨張デバイス（１４）と、タンクから抜去された液相可燃性ガス流と、冷却されるべき可燃性ガス流との間で熱を伝達するように配列される、冷却デバイス（１６）とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス消費部材に可燃性ガスを給送し、前記可燃性ガスを液化するための設備であって、前記設備は、
−液気二相平衡状態における可燃性ガスを用いて充填されるように意図される内側空間を備える、漏れ止めおよび断熱タンクと、
−前記タンクの内側空間内に出現し、前記タンクの内側空間から気相可燃性ガス流を抜去するように配列される吸入口を備える、気相ガス収集回路と、
−第１および第２のチャネルと、前記第２のチャネルから前記第１のチャネルに熱を伝達するための熱交換壁とを備え、前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルは、それぞれ、入口と、出口とを備える、熱交換器であって、前記第１のチャネルの入口は、前記熱交換器内の気相可燃性ガス流を加熱するように、前記気相ガス収集回路に接続される、熱交換器と、
−前記熱交換器の第１のチャネルの出口において前記可燃性ガス流を圧縮するように、前記熱交換器の第１のチャネルの出口に上流で接続され、前記可燃性ガス流の第１の部分を前記ガス消費部材に運搬し、前記可燃性ガス流の第２の部分を冷却するために前記可燃性ガス流の第２の部分を前記熱交換器の第２のチャネルの入口に運搬することが可能な三方向コネクタに下流で接続される、コンプレッサと、
−中間回路を介して前記熱交換器の第２のチャネルの出口に上流で接続され、前記タンクにつながる戻り回路に下流で接続される、膨張デバイスであって、前記中間回路に由来する前記可燃性ガス流の第２の部分を減圧するように配列される、膨張デバイスと、
を備え、        
これがまた、抜去回路を備える冷却デバイスを備え、前記抜去回路は、前記タンクの内側空間内に出現し、前記タンクの内側空間から液相可燃性ガス流を抜去するように配列される吸入口を備え、前記冷却デバイスは、前記タンクから抜去された液相可燃性ガス流を蒸発させ、前記タンクから抜去された液相可燃性ガス流の蒸発の潜熱を使用し、冷却されるべき可燃性ガス流を冷却するように、前記タンクから抜去された液相可燃性ガス流と、前記気相ガス収集回路内で循環する気相可燃性ガス流および前記中間回路内で循環する可燃性ガス流の第２の部分から選定される、冷却されるべき可燃性ガス流との間で熱を伝達するように配列される点において特徴付けられる、設備。
【請求項２】
前記可燃性ガスは、窒素を含むガス状混合物であり、前記冷却デバイスは、前記冷却デバイス内の蒸発したガス流を前記気相ガス収集回路に運搬し、前記気相ガス収集回路内で循環する可燃性ガス流の窒素含有量を低減させるように配列される、請求項１に記載の設備。
【請求項３】
前記冷却デバイスは、第１および第２のチャネルと、付加的熱交換器の前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに熱を伝達するための熱交換壁とを備える、付加的熱交換器を備え、前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルは、それぞれ、入口と、出口とを備え、前記第１のチャネルは、前記熱交換器および前記膨張デバイスを接続する前記中間回路に統合され、前記第２のチャネルの入口は、前記冷却デバイスの抜去回路に接続され、前記第２のチャネルの出口は、前記気相ガス収集回路に接続される、請求項２に記載の設備。
【請求項４】
前記付加的熱交換器は、前記熱交換器の上方に重ねられ、前記付加的熱交換器の第２のチャネルの出口は、前記熱交換器の第１のチャネルの入口に接続され、液相ガス流が、重力によって、前記付加的熱交換器の第２のチャネルの出口から前記熱交換器の第１のチャネルの入口に流動することができる、請求項３に記載の設備。
【請求項５】
前記冷却デバイスは、前記気相ガス収集回路に統合される第１のチャネルと、前記抜去回路に接続される入口および前記気相ガス収集回路に接続される出口を備える第２のチャネルとを備える、第２の付加的熱交換器を備える、請求項３に記載の設備。
【請求項６】
前記冷却デバイスは、前記気相ガス収集回路の吸入口と前記熱交換器の第１のチャネルの入口との間で前記気相ガス収集回路に統合されるチャンバと、前記冷却デバイスの抜去回路に接続され、前記タンクの内側空間から抜去された気相ガス流を冷却し、前記気相ガス収集回路内で循環する可燃性ガス流の窒素含有量を低減させるように、液相可燃性ガスを前記チャンバの中に噴霧するように配列される、噴霧部材とを備える、請求項２に記載の設備。
【請求項７】
前記冷却デバイスは、前記冷却デバイスの吸入口を介して前記液相可燃性ガス流を吸引し、これを前記抜去回路の中に送達し得る、圧送デバイスを備える、請求項２−６のうちのいずれか１項に記載の設備。
【請求項８】
前記可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値を送達し得、制御ユニットは、前記ガス消費部材の限界動作濃度を下回る、前記可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を確実にするように、前記ガス消費部材に運搬される前記可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値の関数として前記圧送デバイスに対する制御信号を生成するように配列される、ガス分析器を備える、請求項７に記載の設備。
【請求項９】
前記制御ユニットは、前記可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を公称濃度に抑えるように、前記可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値および前記ガス消費部材の限界動作濃度を下回る前記公称濃度の関数として前記圧送デバイスに対する制御信号を生成するように配列される、請求項８に記載の設備。
【請求項１０】
前記制御ユニットは、
−これが、前記可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を公称濃度に抑えるように、前記可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値および前記ガス消費部材の限界動作濃度を下回る前記公称濃度の関数として前記圧送デバイスに対する制御信号を生成する、窒素濃度優先モードと、
−これが、温度Ｔ１を公称温度に抑えるように、前記膨張デバイスの入口における前記中間回路内で循環する前記ガス流の第２の部分の温度測定値Ｔ１および前記公称温度の関数として前記圧送デバイスに対する制御信号を生成する、再液化優先モードと、
を有し、
前記制御ユニットは、前記可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値の関数として、前記窒素濃度優先モードから前記再液化優先モードに切り替わるように配列される、請求項８に記載の設備。
【請求項１１】
前記膨張デバイスは、膨張弁である、請求項１−６のうちのいずれか１項に記載の設備。
【請求項１２】
前記膨張デバイスに上流で接続され、一方では、前記タンクにつながる戻り回路に、他方では、前記気相ガス収集回路に接続される戻りパイプに下流で接続される、相分離器を備え、前記相分離器は、前記可燃性ガス流の液相を前記戻り回路に運搬し、前記可燃性ガス流の気相を前記戻りパイプに運搬するように配列される、請求項１−６のうちのいずれか１項に記載の設備。
【請求項１３】
請求項１に記載の設備を用いて、ガス消費部材に可燃性ガスを給送し、前記可燃性ガスを液化するためのプロセスであって、
−前記気相ガス収集回路の吸入口から前記熱交換器の第１のチャネルの入口に気相可燃性ガス流を運搬するステップと、
−前記熱交換器の第２のチャネルから第１のチャネルに熱を伝達するステップと、
−前記熱交換器の第１のチャネル（９）から退出する前記可燃性ガス流を圧縮するステップと、
−前記圧縮された可燃性ガス流の第１の部分を前記ガス消費部材に運搬し、前記圧縮されたガス流の第２の部分を前記熱交換器の第２のチャネルの入口に運搬するステップと、
−前記可燃性ガス流の第２の部分を前記熱交換器の第２のチャネルから前記中間回路を介して前記膨張デバイスに運搬するステップと、
−前記中間回路に由来する前記可燃性ガス流の第２の部分を減圧するステップと、
−前記減圧された可燃性ガス流の第２の部分の少なくとも一部の液相部分を前記タンクに運搬するステップと、
−前記タンクの内側空間から液相可燃性ガス流を抜去するステップと、
−前記タンクから抜去された液相可燃性ガス流を蒸発させ、前記タンクから抜去された液相可燃性ガス流の蒸発の潜熱を使用し、冷却されるべきガス流を冷却するように、前記タンクから抜去された液相可燃性ガス流と、前記気相ガス収集回路内で循環する気相ガス流および前記中間回路内で循環するガス流の第２の部分から選定される、冷却されるべきガス流との間で熱を伝達するステップと、
を含む、プロセス。
【請求項１４】
前記可燃性ガスは、窒素を含むガス状混合物であり、前記冷却デバイス内の蒸発したガス流は、前記気相ガス収集回路に運搬される、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を表す変数が、測定され、前記冷却デバイスの抜去回路内で循環する前記液相可燃性ガス流の流速は、前記可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を表す変数の関数として調節される、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記冷却デバイスの抜去回路内で循環する前記液相可燃性ガス流の流速は、前記可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を公称濃度に抑えるように、前記可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を表す変数および前記公称濃度の関数として調節される、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１７】
請求項１に記載の設備を備える、船舶。
【請求項１８】
可燃性ガスが、極低温移送パイプを通して、浮遊または陸上貯蔵設備から、もしくはそれに、前記船舶のタンクに、もしくはそれから通される、請求項１７に記載の船舶において装填または排出するためのプロセス。
【請求項１９】
可燃性ガスを移送するためのシステムであって、請求項１７に記載の船舶と、前記船舶の船体内に設置されるタンクを浮遊または陸上貯蔵設備に接続するように配列される、極低温移送パイプと、前記断熱パイプラインを通して、前記浮遊または陸上貯蔵設備から、もしくはそれに、前記船舶のタンクに、もしくはそれから可燃性ガス流を駆動するためのポンプとを備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の可燃性ガスを処理するための設備の分野に関する。
【０００２】
本発明は、より具体的には、一方では、ガス消費部材に可燃性ガスを給送し、他方では、該可燃性ガスを液化するための設備を対象とする。
【背景技術】
【０００３】
技術的背景
液化天然ガスは、極低温温度において、液体／気体二相平衡状態において漏れ止めおよび断熱タンク内に貯蔵される。液化天然ガス貯蔵タンクの断熱障壁は、タンクの内容物を加熱する傾向にある熱流の部位であり、これは、液化天然ガスの蒸発によって反映される。自然蒸発に由来するガスは、概して、これを向上させるようにガス消費部材に動力供給するために使用される。したがって、例えば、メタンタンカでは、蒸発したガスは、船舶を推進させるためのパワートレインまたは船上機器の機能のために要求される電気を供給する発電機に動力供給するために使用される。しかしながら、そのような実践は、タンク内の自然蒸発に由来するガスを向上させることを可能にするが、これは、その量を低減させることを可能にしない。
【０００４】
したがって、従来技術、特に、第ＵＳ  ２０１５／０  ３１６  ２０８号は、１つまたはそれを上回るガス消費部材を介して自然蒸発に由来するガスの一部を向上させ、自然蒸発に由来するガスの別の部分を液化することの両方を可能にし得る設備を開示している。そのような設備は、タンクのガス状ヘッドスペース内の気相ガスを抜去し、次いで、その中で加熱されるようにこれを熱交換器に運搬する、収集回路を備える。交換器を離れると同時に、加熱されたガス流は、ガス消費部材の操作条件と適合する高圧に圧縮される。その後、圧縮されたガスの第１の部分は、その中で燃焼されるように１つまたはそれを上回る気相ガス消費部材に運搬される一方、圧縮されたガスの第２の部分は、タンクのガス状ヘッドスペース内に収集された気相ガス流に熱を伝達するために、交換器に戻される。そのように冷却され、部分的に液化されたガスの第２の部分は、次いで、膨張デバイス内で減圧され、ジュールトムソン効果を用いて、ガス流の温度は、これを少なくとも部分的に再液化するようにその膨張中にさらに減少する。膨張デバイスを離れると同時に、相分離器が、液相および気相が、液相をタンクの中に運搬し、気相を熱交換器の上流の気相ガス収集回路の中に戻すように送出する前に分離されることを可能にする。
【０００５】
そのような設備は、ガス流の圧縮が、ガス流の１つの部分をガス消費部材の作業条件と適合させることおよびガス流の他の部分の後続再液化を可能にすることの両方のために使用される点において、特に有利である。したがって、設備は、それによって、簡略化され、付加的再液化機能のコストは、限定される。
【０００６】
しかしながら、本タイプの設備は、完全に満足がいくわけではない。特に、ある臨界操作条件下、例えば、タンクが部分的にのみ充填されているとき、再液化収率は、低い。具体的には、タンクが部分的にのみ充填されているとき、タンクのガス状ヘッドスペース内に存在する蒸気の温度は、ガスの平衡温度を非常に大幅に上回って上昇する傾向にある。したがって、タンク内に収集されるガス流と液化されるべき圧縮されたガスの第２の部分との間の熱の交換は、圧縮されたガスの第２の部分の大きい割合を再液化するために不十分であるリスクがある。
【０００７】
さらに、自然蒸発に由来する気相天然ガスは、タンク内に貯蔵される液体状態における液化天然ガスよりも豊富な窒素等の揮発性成分の組成物を有する。したがって、０．５％のモル濃度の窒素を伴う液化天然ガス貨物に関して、自然蒸発に由来するガスは、約１４％〜１５％の窒素濃度を有する傾向にある。さらに、ジュールトムソン膨張を使用し、その出口において気相が気相ガス収集回路に戻される膨張デバイスの使用は、窒素が設備によって処理されるガス流中に濃縮されることにつながる。したがって、１つまたはそれを上回るガス消費部材に運搬される圧縮されたガスの一部は、２０％よりもはるかに高い窒素濃度を有する傾向にある。ここでは、高濃度の窒素は、ガス消費部材内のガスの不完全燃焼およびガス消費部材の動作欠陥につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０３１６２０８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
要旨
本発明の基礎を形成するアイデアは、少なくともある臨界操作条件下で、増加された可燃性ガス液化収率を取得することを可能にする、ガス消費部材に可燃性ガスを給送し、該可燃性ガスを液化するための設備を提案することである。
一実施形態によると、本発明は、ガス消費部材に可燃性ガスを給送し、該可燃性ガスを液化するための設備を提供し、本設備は、
−液気二相平衡状態における可燃性ガスを用いて充填されるように意図される内側空間を備える、漏れ止めおよび断熱タンクと、
−タンクの内側空間内に出現し、タンクの内側空間から気相可燃性ガス流を抜去するように配列される吸入口を備える、気相ガス収集回路と、
−第１および第２のチャネルと、第２のチャネルから第１のチャネルに熱を伝達するための熱交換壁とを備え、第１のチャネルおよび第２のチャネルは、それぞれ、入口と、出口とを備える、熱交換器であって、第１のチャネルの入口は、熱交換器内の気相可燃性ガス流を加熱するように、気相ガス収集回路に接続される、熱交換器と、
−熱交換器内の加熱された可燃性ガスを圧縮するように、熱交換器の第１のチャネルの出口に上流で接続され、可燃性ガス流の第１の部分をガス消費部材に運搬し、可燃性ガスの第２の部分を冷却するために可燃性ガス流の第２の部分を熱交換器の第２のチャネルの入口に運搬することが可能な三方向コネクタに下流で接続される、コンプレッサと、
【００１０】
−中間回路を介して熱交換器の第２のチャネルの出口に上流で接続され、タンクにつながる戻り回路に下流で接続される、膨張デバイスであって、中間回路に由来する可燃性ガス流の第２の部分を減圧するように配列される、膨張デバイスとを備え、
本設備は、これがまた、抜去回路を備える冷却デバイスを備え、該抜去回路は、タンクの内側空間内に出現し、タンクの内側空間内の液相可燃性ガス流を抜去するように配列される吸入口を備え、該冷却デバイスは、タンクから抜去された液相可燃性ガス流を蒸発させ、タンクから抜去された液相可燃性ガス流の蒸発の潜熱を使用し、冷却されるべき可燃性ガス流を冷却するように、タンクから抜去された液相可燃性ガス流と、気相ガス収集回路内で循環する気相可燃性ガス流および中間回路内で循環する可燃性ガス流の第２の部分から選定される、冷却されるべき可燃性ガス流との間で熱を伝達するように配列される点において注目すべきである。
【００１１】
したがって、本発明は、タンク内に貯蔵される可燃性ガスの液相を使用し、膨張デバイスの入口における圧縮されたガスの温度をなおもさらに低減させることを提案し、本温度低減は、中間回路内で循環する圧縮されたガス流の第２の部分に対して直接作用するか、または交換器の第２のチャネルの出口における温度が結果として低減されるように熱交換器の第１のチャネルの入口におけるガスの温度を低減させるかのいずれかによって取得されることが可能である。したがって、膨張デバイスの入口におけるガス流の温度を低減させることによって、膨張デバイス内でのその減圧中のその液化度は、実質的に増加される。これは、ある臨界操作条件下で、特に、タンクのガス状ヘッドスペース内に存在する蒸気の温度が、ガスの平衡温度を非常に大幅に上回るとき、増加された再液化収率を取得することを可能にする。
【００１２】
加えて、可燃性ガスが、わずかな割合における窒素を含むＬＮＧまたはＬＰＧタイプのガス状混合物であり、冷却デバイスが、気相ガス収集回路内で蒸発したガス流を運搬するように配列されるとき、そのような設備は、再液化収率を実質的に劣化させることなく、これをガス消費部材の操作条件と適合させるように、ガス消費部材に通されるように意図されるガス流の窒素の希釈を実施することを可能にする。
【００１３】
実施形態によると、そのような設備は、以下の特性のうちの１つまたはそれを上回るものを備え得る。
【００１４】
一実施形態によると、可燃性ガスは、窒素を含むＬＮＧまたはＬＰＧタイプのガス状混合物である。
【００１５】
一実施形態によると、可燃性ガスは、窒素を含むガス状混合物であり、窒素は、ガス状混合物の最も揮発性の成分である。
【００１６】
一実施形態によると、冷却デバイスは、冷却デバイス内の蒸発したガス流を気相ガス収集回路に運搬し、気相ガス収集回路内で循環する可燃性ガス流の窒素含有量を低減させるように配列される。
【００１７】
したがって、可燃性ガスが窒素を含むガス状混合物から構成されるとき、冷却デバイス内の蒸発したガス流は、低減された濃度の窒素等の最も揮発性の化合物を有する、タンクから液相において抜去されたガス流に由来するため、これは、本設備内で処理される気相における窒素濃度を低減させることにつながる。これは、結果として、本設備によって処理されるガス中の窒素濃度を、ガス消費部材の正しい機能と適合する範囲内に保つことを可能にする。加えて、揮発性成分が豊富な組成物を有する本設備の入口における気相ガスが少ないほど、液化収率は、大きくなる。その結果、冷却デバイス内の蒸発したガス流を自然蒸発に由来するガス流と混合することによって、結果として生じる混合物の窒素濃度は、低減され、これは、膨張デバイス内での減圧中に液化度を増加させることを可能にする。
【００１８】
第１の実施形態によると、冷却デバイスは、第１および第２のチャネルと、付加的熱交換器の第１のチャネルから第２のチャネルに熱を伝達するための熱交換壁とを備える、付加的熱交換器を備え、第１のチャネルおよび第２のチャネルは、それぞれ、入口と、出口とを備え、第１のチャネルは、熱交換器および膨張デバイスを接続する中間回路に統合され、第２のチャネルの入口は、冷却デバイスの吸入口に接続され、第２のチャネルの出口は、気相ガス収集回路に接続される。
【００１９】
第１の実施形態変形によると、付加的熱交換器は、熱交換器の上方に重ねられ、付加的熱交換器の第２のチャネルの出口は、熱交換器の第１のチャネルの入口に接続され、したがって、液相ガス流が、重力によって、付加的熱交換器の第２のチャネルの出口から熱交換器の第１のチャネルの入口に流動することができる。
【００２０】
第２の実施形態変形によると、冷却デバイスは、気相ガス収集回路に統合される第１のチャネルと、抜去回路に接続される入口および気相ガス収集回路に接続される出口を備える第２のチャネルとを備える、第２の付加的熱交換器を備える。
【００２１】
第２の実施形態によると、冷却デバイスは、気相ガス収集回路の吸入口と熱交換器の第１のチャネルの入口との間で気相ガス収集回路に統合されるチャンバと、冷却デバイスの抜去回路に接続され、タンクの内側空間から抜去された気相ガス流を冷却し、気相ガス収集回路内で循環する可燃性ガス流の窒素含有量を低減させるように、液相可燃性ガスをチャンバの中に噴霧するように配列される、噴霧部材とを備える。
【００２２】
３つの上記に言及される実施形態のいずれかの変形によると、冷却デバイスは、冷却デバイスの吸入口を介して液相可燃性ガス流を吸引し、これを抜去回路の中に送達し得る、圧送デバイスを備える。
【００２３】
一実施形態によると、本設備は、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値を送達し得るガス分析器を備え、制御ユニットは、ガス消費部材の限界動作濃度を下回る、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を確実にするように、ガス消費部材に運搬される可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値の関数として圧送デバイスに対する制御信号を生成するように配列される。
【００２４】
一実施形態によると、ガス分析器は、それからその窒素濃度を推論するように、ガスサンプルの組成を分析することが可能である。別の実施形態によると、ガス分析器は、ガスサンプルの高位発熱量を測定するための機械である。
【００２５】
一実施形態変形によると、制御ユニットは、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を公称濃度に抑えるように、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値およびガス消費部材の限界動作濃度を下回る公称濃度の関数として圧送デバイスに対する制御信号を生成するように配列される。
別の実施形態変形によると、制御ユニットは、
【００２６】
−これが、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を公称濃度に抑えるように、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値およびガス消費部材の限界動作濃度を下回る公称濃度の関数として圧送デバイスに対する制御信号を生成する、窒素濃度優先モードと、
【００２７】
−これが、温度Ｔ１を公称温度に抑えるように、膨張デバイスの入口における中間回路内で循環するガス流の第２の部分の温度測定値Ｔ１および公称温度の関数として圧送デバイスに対する制御信号を生成する、再液化優先モードとを有し、
制御ユニットは、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値の関数として、窒素濃度優先モードから再液化優先モードに切り替わるように配列される。
【００２８】
一実施形態によると、冷却デバイスは、膨張デバイスの入口における中間回路内で循環するガス流の第２の部分の温度Ｔ１を測定することが可能なセンサと、少なくとも１つの動作モードにおいて、温度Ｔ１を公称温度に抑えるように、温度Ｔ１の測定値および公称温度の関数として圧送デバイスに対する制御信号を生成するように配列される制御ユニットとを備える。
【００２９】
第１の変形によると、圧送デバイスは、ポンプを備え、制御ユニットは、制御信号の関数としてポンプを操縦するように配列される。言い換えると、圧送デバイスのポンプによって送達される液相ガス流速は、所望の流速を取得するように変動される。
【００３０】
第２の変形によると、圧送デバイスは、ポンプと、第１に、ポンプの下流の抜去回路に接続され、第２に、タンクの内側空間に戻る、戻りパイプラインと、それぞれ、戻りパイプラインコネクタの下流の抜去回路上および戻りパイプライン上に設置される、２つの弁とを備え、制御ユニットは、制御信号の関数として２つの弁のうちの一方および／または他方を操縦するように配列される。言い換えると、圧送デバイスのポンプは、一定の電力において動作し、２つの弁のうちの一方および他方は、蒸発されるために抜去回路内に運搬される液相ガス流の部分と、戻りパイプラインを介してタンクの中に戻る液相ガス流の部分との間の分配を修正するために作動される。
【００３１】
一実施形態によると、膨張デバイスは、ジュールトムソン弁としても公知の膨張弁である。
【００３２】
一実施形態によると、本設備は、膨張デバイスに上流で接続され、一方では、タンクにつながる戻り回路に、他方では、気相ガス収集回路に接続される戻りパイプに下流で接続される、相分離器を備え、相分離器は、可燃性ガス流の液相を戻り回路に運搬し、可燃性ガス流の気相を戻りパイプに運搬するように配列される。
【００３３】
有利な変形によると、コンプレッサは、多段階コンプレッサである。有利なこととして、コンプレッサは、複数の圧縮段階と、複数の中間熱交換器とを備え、中間熱交換器はそれぞれ、圧縮段階のうちの１つの出口に配置される。
【００３４】
一実施形態によると、本発明はまた、上記に言及される設備を用いて、ガス消費部材に可燃性ガスを給送し、該可燃性ガスを液化するためのプロセスを提供し、本プロセスは、
−気相ガス収集回路の吸入口から熱交換器の第１のチャネルの入口に気相可燃性ガス流を運搬するステップと、
−熱交換器の第２のチャネルから第１のチャネルに熱を伝達するステップと、
−熱交換器の第１のチャネルから退出する可燃性ガス流を圧縮するステップと、
−圧縮された可燃性ガス流の第１の部分をガス消費部材に運搬し、圧縮されたガス流の第２の部分を熱交換器の第２のチャネルの入口に運搬するステップと、
−可燃性ガス流の第２の部分を熱交換器の第２のチャネルから中間回路を介して膨張デバイスに運搬するステップと、
−中間回路に由来する可燃性ガス流の第２の部分を減圧するステップと、
−減圧された可燃性ガス流の第２の部分の少なくとも一部の液相部分をタンクに運搬するステップと、
−タンクの内側空間から液相可燃性ガス流を抜去するステップと、
−タンクから抜去された液相可燃性ガス流を蒸発させ、タンクから抜去された液相可燃性ガス流の蒸発の潜熱を使用し、冷却されるべきガス流を冷却するように、タンクから抜去された液相可燃性ガス流と、気相ガス収集回路内で循環する気相ガス流および中間回路内で循環するガス流の第２の部分から選定される、冷却されるべきガス流との間で熱を伝達するステップとを含む。
【００３５】
一実施形態によると、可燃性ガスは、窒素を含むガス状混合物であり、冷却デバイス内の蒸発したガス流は、気相ガス収集回路に運搬される。
【００３６】
一実施形態によると、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を表す変数が、測定され、冷却デバイスの抜去回路内で循環する液相可燃性ガス流の流速は、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を表す変数の関数として調節される。
【００３７】
実施形態変形によると、冷却デバイスの抜去回路内で循環する液相可燃性ガス流の流速は、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を公称濃度に抑えるように、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を表す変数および公称濃度の関数として調節される。
【００３８】
一実施形態によると、少なくとも１つの動作モードでは、膨張デバイスの上流の中間回路内で循環するガス流の第２の部分の温度Ｔ１が、測定され、冷却デバイスの抜去回路内で循環する液相可燃性ガス流の流速は、温度Ｔ１を公称温度に抑えるように、温度Ｔ１の測定値および公称温度の関数として調節される。
【００３９】
有利な変形によると、可燃性ガスは、液化天然ガスであり、公称温度Ｔ１は、−１４５〜−１６０℃である。
【００４０】
一実施形態によると、本発明は、上記に言及される設備を備える船舶を提供する。
【００４１】
一実施形態によると、本発明はまた、可燃性ガスが、極低温移送パイプを通して、浮遊または陸上貯蔵設備から、もしくはそれに、船舶のタンクに、もしくはそれから通される、そのような船舶において装填または排出するためのプロセスを提供する。
【００４２】
一実施形態によると、本発明はまた、可燃性ガスを移送するためのシステムを提供し、本システムは、上記に言及される船舶と、船舶の船体内に設置されるタンクを浮遊または陸上貯蔵設備に接続するように配列される、極低温移送パイプと、極低温移送パイプを通して、浮遊または陸上貯蔵設備から、もしくはそれに、船舶のタンクに、もしくはそれから可燃性ガス流を駆動するためのポンプとを備える。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
添付される図面を参照して、限定ではなく、単に、例証のために与えられる本発明のいくつかの特定の実施形態の以下の説明から、本発明が、より深く理解され、さらなる目標、詳細、特性、およびそれらの利点が、より明確になる。
【００４４】
【図１】図１は、第１の実施形態による、ガス消費部材に可燃性ガスを給送し、該可燃性ガスを液化するための設備の概略図示である。
【００４５】
【図２】図２は、第２の実施形態による、設備の概略図示である。
【００４６】
【図３】図３は、第３の実施形態による、設備の概略図示である。
【００４７】
【図４】図４は、一実施形態変形による、図２の２つの熱交換器の配列を詳細な様式で図示する。
【００４８】
【図５】図５は、可燃性ガス流の流量の７０％が、その中で再液化されるために熱交換器に戻されるときの液体状態における天然ガス中の窒素濃度の関数として、図２の装置の異なる天然ガス流の窒素濃度を図示するグラフである。
【００４９】
【図６】図６は、可燃性ガス流の流量の７０％が、その中で再液化されるために熱交換器に戻されるときの図５のものと類似するグラフである。
【００５０】
【図７】図７は、図１の設備および図２のものに関する、熱交換器の第２のチャネルの入口に戻る可燃性ガス流の第２の部分の流速の関数として、再液化されたガスの流速とタンクから抜去された液相ガスの流速との間の差異を表すグラフである。
【００５１】
【図８】図８は、従来技術による設備および図１または２による設備に関する、熱交換器に戻る可燃性ガス流の第２の部分の流速の関数として、ガス消費部材に運搬されるガス流の第１の部分の窒素濃度を表すグラフである。
【００５２】
【図９】図９は、従来技術による設備および図２による設備に関する、熱交換器に戻る可燃性ガス流の第２の部分の流速の関数として、再液化されたガスの流速とタンクから抜去された液相ガスの流速との間の差異を表すグラフである。
【００５３】
【図１０】図１０は、船舶および可燃性ガスを装填／抜取するための移送システムの概略表現である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
実施形態の詳細な説明
説明および請求項では、用語「可燃性ガス」は、一般的性質を有し、単一の純物質から構成されるガスまたは複数の成分から構成されるガス状混合物を優先することなく指す。
【００５５】
図１では、一方では、１つまたはそれを上回るガス消費部材に可燃性ガスを給送し、他方では、可燃性ガスを液化するための設備１が、図示される。そのような設備１は、陸上に、または浮遊構造上に設置され得る。浮遊構造の場合では、設備１は、液化もしくは再ガス化バージのために、またはメタンタンカ等の液化天然ガス貨物船のために意図され得るか、もしくはより一般的に、ガス消費部材を具備する任意の船舶のために意図され得る。
【００５６】
設備１は、３つの異なるタイプの可燃性ガス消費部材、すなわち、バーナ２と、発電機３と、船舶を推進させるための機関４とを備える。
【００５７】
バーナ２は、電力生産設備に統合され得るか、またはガス燃焼ユニット（ＧＣＵ）に統合され得る。電力生産設備は、特に、蒸気生産ボイラを備え得る。蒸気は、エネルギーを生産するための蒸気タービンに動力供給するか、および／または船舶の暖房網に動力供給するように意図され得る。バーナ２は、その窒素濃度が高い、例えば、標準ガス燃焼ユニットに関して３０％〜３５％を上回るが、燃料を供給することによってこれを明確に上回り得る、可燃性ガスを用いて機能することが可能である。
【００５８】
発電機３は、例えば、ＤＦＤＥ（二元燃料ディーゼル電気）技術の、例えば、ディーゼル／天然ガス混合動力供給熱機関を備える。そのような熱機関は、ディーゼルおよび天然ガスの混合物を燃焼するか、またはこれらの２つの燃料のうちの一方もしくは他方を使用することができる。そのような熱機関に動力供給する天然ガスは、約数バール〜数十バール、例えば、約６〜８バール絶対値の圧力を有していなければならない。加えて、そのような熱機関の準拠した機能を可能にするために、天然ガスは、約１５％〜２０％の限界動作濃度を下回る窒素濃度を有していなければならない。
【００５９】
船舶を推進させるための機関４は、例えば、企業ＭＡＮによって開発された「ＭＥ−ＧＩ」技術の二元燃料２ストローク低速機関である。そのような機関４は、可燃物としての天然ガスと、これを点火するために天然ガスの噴射前に噴射される、少量のパイロット燃料とを使用する。そのような機関４に動力供給するために、天然ガスは、最初に、１５０〜４００バール絶対値、より具体的には、２５０〜３００バール絶対値の高圧において圧縮されなければならない。加えて、そのような機関は、天然ガスの品質に極端に感受性があり、準拠した機能を可能にするために、天然ガスは、約１５％〜２０％の閾値を超えない窒素濃度を有していなければならない。
【００６０】
設備１は、１つまたはそれを上回る漏れ止めおよび断熱タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを備える。一実施形態によると、各タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、膜タンクである。実施例として、そのような膜タンクは、特許出願第ＷＯ  １４０／５７２２１号、第ＦＲ  ２  ６９１  ５２０号、および第ＦＲ  ２  ８７７  ６３８号に説明されている。そのような膜タンクは、大気圧に実質的に等しいか、またはそれよりもわずかに高い圧力において可燃性ガスを貯蔵するように意図される。他の代替実施形態によると、各タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄはまた、自立タンクであり得、特に、平行六面体、角柱、球形、円筒形、または多重ローブ形状を有し得る。あるタイプのタンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、大気圧よりも実質的に高い圧力におけるガス貯蔵を可能にする。
【００６１】
各タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、可燃性ガスを用いて充填されるように意図される内側空間を備える。可燃性ガスは、特に、液化天然ガス（ＬＮＧ）、すなわち、主としてメタンを含むか、また、わずかな割合におけるエタン、プロパン、ｎ−ブタン、ｉ−ブタン、ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、ネオペンタン、および窒素等の１つまたはそれを上回る他の炭化水素を含む、ガス状混合物であり得る。可燃性ガスはまた、エタンまたは液化石油ガス（ＬＰＧ）、すなわち、本質的にプロパンおよびブタンならびにわずかな割合における窒素を含む、石油精製に由来する炭化水素の混合物であり得る。
【００６２】
可燃性ガスは、液気二相平衡状態において、各タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの内側空間内に貯蔵される。ガスは、したがって、タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの上側部分に気相において存在し、タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの下側部分に液相において存在する。その液気二相平衡状態に対応する液化天然ガスの平衡温度は、これが大気圧において貯蔵されるとき、約−１６２℃である。
【００６３】
設備１は、タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのそれぞれのガス状ヘッドスペース内、すなわち、タンクの最大充填高さを上回って出現する吸入口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを備える気相ガス収集回路６を備える。これらの吸入口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄはそれぞれ、弁２４を介して気相ガス収集回路６に接続される。
【００６４】
気相ガス収集回路６は、熱交換器８につながる。熱交換器８は、それぞれ、入口９ａ、１０ａおよび出口９ｂ、１０ｂを有する第１および第２のチャネル９、１０と、第２のチャネル１０から第１のチャネル９に熱を伝達するための熱交換壁とを備える。熱交換を最適化するように、熱交換器８は、向流交換器である。第１のチャネル９上の入口９ａは、タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ内に収集される自然蒸発に由来するガス流を加熱するように、気相ガス収集回路６に接続される。第１のチャネル９の出口９ｂは、ガス流を、ガス消費部材の動作と適合する圧力まで圧縮するためのコンプレッサ１１に接続される。
【００６５】
示される実施形態では、コンプレッサ１１は、多段階コンプレッサである。言い換えると、コンプレッサ１１は、複数の圧縮段階１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅと、圧縮段階１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅのそれぞれの出口において配置される中間熱交換器３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄとを備える。中間熱交換器３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、２つの圧縮段階１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ間の圧縮されたガスを冷却することを対象とする。実施例として、熱交換器３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、特に、海水との交換を提供し、したがって、圧縮されたガス流を海水のものに実質的に等しい温度に至らせることを可能にし得る。
【００６６】
コンプレッサ２７は、給送されるように意図される可燃性ガス消費部材の関数として、特に、可燃性ガスがそれに分配されなければならないその最大給送速度および圧力レベルの関数として定寸される。したがって、ガス消費部材のうちの１つが、先に説明されるようなＭＥ−ＧＩタイプの機関４であるとき、コンプレッサ１１は、コンプレッサ１１を離れるガス流が、典型的には、２５０〜３００バール絶対値の圧力を有するように定寸される。
【００６７】
コンプレッサ１１の下流に、設備１は、ガス流の第１の部分を船舶を推進させるための機関４に運搬し、ガス流の第２の部分を熱交換器８の第２のチャネル１０の入口１０ａに運搬するための三方向コネクタ１２を備える。本三方向コネクタ１２は、制御ユニット３４によって操縦される。制御ユニット３４は、したがって、それぞれ、機関４の可燃性ガス需要および／または再液化されるべきガスの量の関数として、機関４に、および熱交換器８の第２のチャネル１０の入口１０ａに循環するガスの割合を変動することが可能である。
【００６８】
さらに、可燃性ガス消費部材が、示される実施形態のように異なる給送圧力を有する場合では、設備１は、２つの圧縮段階１１ｂ、１１ｃ間に配置され、したがって、コンプレッサ１１の出口の前に、ガス流の一部をガス消費部材に、本場合では、バーナ２および発電機３に迂回させることを可能にする、中間三方向コネクタ１３を備える。そのような配列は、いったんこれが十分な数の圧縮段階１１ａ、１１ｂを通過し、該消費部材に対応する給送圧力に到達すると、可燃性ガスを可燃性ガス消費部材に迂回させることを可能にする。
【００６９】
ガス流の第２の部分は、気相ガス収集回路６に由来する気相ガスへのその熱の伝達中、熱交換器８の第２のチャネル１０内で冷却される。
【００７０】
熱交換器８の第２のチャネル１０の出口１０ｂは、相分離器２５に膨張デバイス１４を介して接続され、それを通して、可燃性ガス流は、タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ内で優勢な圧力に実質的に等しい圧力、例えば、大気圧に近接する圧力まで減圧される。その結果、ガス流は、膨張を受け、これは、ジュールトムソン効果を介して、少なくとも部分的に、その温度の減少およびその液化をもたらす。膨張デバイス１４は、例えば、膨張弁である。
【００７１】
時としてミスト分離器と称される、相分離器２５は、液相が気相から分離されることを可能にする。下流では、相分離器２５は、一方では、タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにつながる戻り回路３１に接続され、他方では、気相ガス抜去回路６に接続される戻りパイプ３２に接続される。相分離器２５は、したがって、可燃性ガスの液相をタンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに運搬する一方、気相は、熱交換器８の第１のチャネル９の入口９ａに戻される。
【００７２】
設備１はまた、気相ガス収集回路６内で循環する気相ガス流を冷却するための冷却デバイス１６を備える。これを行うために、冷却デバイス１６は、気相ガス収集回路６に統合され、その内側でタンクのうちの１つ５ｃから抜去された液相可燃性ガス流が噴霧される、チャンバ２０を備える。したがって、噴霧された可燃性ガス流は、蒸発し、タンクのガス状ヘッドスペース内に収集された気相ガス流から熱を取り込む。加えて、液相可燃性ガスの一部の噴霧および蒸発は、少なくとも部分的に、ガス消費部材２、３、４に通されるように意図されるガス流中の最も揮発性の成分、特に、窒素の濃度を低減させることを可能にする。
【００７３】
冷却デバイス１６は、抜去回路３５を備える。抜去回路３５は、その充填レベルにかかわらず、タンク内に貯蔵される可燃性ガスの液相を抜去するように、タンクの基部に近接するタンクの底部部分において、タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうちの１つの内側空間内に出現する吸入口２７を有する。冷却デバイス１６はまた、冷却デバイス１６の吸入口２７を介して液相可燃性ガスを吸引し、これを抜去回路３５内で、チャンバ２０内に格納される１つまたはそれを上回る噴霧部材２１に循環させることが可能な圧送デバイスを備える。
示される実施形態では、圧送デバイスは、
−液相可燃性ガス流を吸引し、これを送達するためのポンプ２６と、
−一方では、ポンプ２６の下流の抜去回路３５に接続され、他方では、タンク５ｃの内側空間内に出現する、戻りパイプライン３７と、
【００７４】
−それぞれ、戻りパイプライン３７上および該抜去回路３５への戻りパイプライン３７の接続の下流の抜去回路３５上に設置される、２つの弁３８、３９とを備える。
【００７５】
冷却デバイス１６はまた、圧送デバイスを制御するための制御ユニット３６を備える。制御ユニット３６は、温度センサ２９およびガス分析器４０に接続される。センサ２９は、中間回路１５内に配置され、したがって、膨張デバイス２４の入口において、中間回路１５内で循環する、圧縮されたガス流の第２の部分の温度測定値Ｔ１を送達することが可能である。ガス分析器４０は、ガス消費部材２、３、４に通されるように意図されるガス流中の窒素濃度を表す測定値を送達することが可能である。
【００７６】
一実施形態によると、ガス分析器４０は、ガス流のサンプルの組成を分析することが可能であり、したがって、ガス消費部材に通されるように意図されるガス流の窒素濃度を判定することが可能である。本場合では、図１に示されるように、ガス分析器４０は、好ましくは、熱交換器８の第２のチャネル９の出口９ｂとコンプレッサ１１との間のガスのサンプルを抜去するように配列される。したがって、分析されるガスサンプルは、第１に、予熱され、第２に、大気圧または事実上の大気圧にあり、これは、分析操作を促進する。しかしながら、ガス分析器４０は、異なって位置し得る。
【００７７】
別の実施形態によると、ガス分析器４０は、可燃性ガスの高位発熱量を測定するための機械である。高位発熱量は、窒素濃度に特徴的であり、発熱量は、ガス流の窒素濃度の代表的測定値である。そのような場合では、ガス分析器４０は、有利なこととして、ガス消費部材２、３、４のうちの１つまたはそれを上回るものに統合され得る。
【００７８】
制御ユニット３４は、圧送デバイスを制御し、ガス消費部材２、３、４に関する限界動作濃度、すなわち、それを上回るとガス消費部材２、３、４の正しい機能がもはや確実にされない限界窒素濃度を下回る、ガス消費部材２、３、４に通されるように意図されるガス流中の窒素濃度を確実にするように配列される。
【００７９】
第１の予測的アプローチによると、ポンプ２６によって送達される液相可燃性ガス流の量は、デジタルモデリングツールを用いて判定される。本デジタルモデリングツールは、一方では、ガス消費部材２、３、４に関する限界動作濃度を下回る、ガス消費部材２、３、４に通されるように意図されるガス流中の窒素濃度を確実にすることを可能にし、他方では、ジュールトムソン減圧中の再液化の程度を最適化することを可能にする、ポンプ２６によって送達される公称液相可燃性ガス流の流速を判定することを可能にする。
モデリングツールは、特に、以下の流入パラメータ、すなわち、
【００８０】
−タンク内に貯蔵される可燃性ガスの液相中および／または気相中ならびに／もしくはガス消費部材２、３、４に通されるように意図されるガス流中の個別の窒素濃度、
−気相ガス収集回路６内で循環する気相ガス流の流速、および、
【００８１】
ガス消費部材２、３、４に運搬される圧縮された可燃性ガス流の第１の部分と交換器８に戻される圧縮された可燃性ガス流の第２の部分との間の比率の関数として、抜去された公称液相可燃性ガス流の流速を判定する。
【００８２】
ガス消費部材２、３、４に通されるように意図されるガス流中の窒素濃度が、臨界閾値を下回る限り、制御ユニット３６は、再液化優先モードにおいて動作し、抜去された液相可燃性ガス流の流速は、中間回路１５内で循環するガス流の第２の部分の温度Ｔ１が、公称温度に抑えられるように判定される。したがって、本再液化優先モードでは、可燃性ガス流の流速は、再液化の程度を最適化するように判定される。可燃性ガスが、大気圧において貯蔵される液化天然ガスであるとき、中間回路１５内で循環するガス流の第２の部分に関する公称温度は、典型的には、−１４５℃〜−１６２℃、例えば、約−１６０℃である。
【００８３】
対照的に、ガス消費部材２、３、４に通されるように意図されるガス流中の窒素濃度が、臨界閾値を上回るか、またはそれに等しいとき、制御ユニット３６は、窒素濃度優先モードにおいて動作し、抜去された液相可燃性ガス流の流速は、ガス消費部材に給送されるように意図されるガス流中の窒素濃度の代表的測定値が、標的濃度に抑えられるように判定される。標的窒素濃度は、それを上回るとガス消費部材２、３、４の正しい機能がもはや確実にされない、動力供給されるべきガス消費部材の限界濃度をわずかに、例えば、約２％〜３％下回って選定される。
【００８４】
第２のアプローチによると、ポンプ２６によって送達される液相可燃性ガス流の流速は、例えば、気相ガス収集回路６内で循環するガス流中の窒素濃度の代表的測定値が標的濃度に抑えられるように、ＰＩまたはＰＩＤタイプの調整によって調整される。気相ガス収集回路内で循環するガス流中の標的窒素濃度は、供給されるべきガス消費部材２、３、４の限界濃度の関数として判定される。
【００８５】
一実施形態によると、第１および第２の上記に言及されるアプローチを組み合わせることが、可能である。
【００８６】
さらに、ガス消費部材２、３、４の消費の増加は、熱交換器８の第１のチャネル９の入口９ａにおけるガス流中の窒素濃度の一時的増加をもたらす傾向にある。具体的には、交換器８に戻る流れの第２の部分のものと比較したガス消費部材２、３、４に運搬される可燃性ガス流の第１の部分の流速の増加中、過渡現象が、観察され、これは、交換器８の第１のチャネル９の入口９ａにおいて、タンクのガス状ヘッドスペースに由来するガス流のために、中間回路３２内で循環するガス流を助長し、これは、交換器８の第１のチャネル９の入口９ａにおけるガス流の窒素濃度の一過性増加につながる。したがって、一実施形態によると、本現象を補償するために、制御ユニット３３は、ガス消費部材２、３、４に運搬されるガス流の第１の部分の流速のドリフトが正であるとき、公称流速を増加させるための補正係数を有する。
【００８７】
第１の実施形態によると、ポンプ２６は、一定の流速を与える一定の電力において動作し、制御ユニット３６は、制御ユニット３３によって判定された公称流速の関数として２つの弁３８、３９のうちの一方および／または他方を制御するための信号を生成する。したがって、ポンプ２６の送達速度は、一定であり、２つの弁３８、３９のうちの一方および／または他方は、液相可燃性ガス流の噴霧部材２１に運搬される部分とタンク５ｃに戻る部分との間の分配を変動するように調節される。
【００８８】
第２の実施形態によると、弁３８は、閉鎖される一方、弁３９は、開放され、制御ユニット３６は、その送達速度を変動するようにポンプ２６を制御するための信号を生成する。
【００８９】
示されない実施形態変形によると、設備１は、チャンバ２０の出口において付加的相分離器を備える。そのような相分離器は、第１に、チャンバ２０内の蒸発されていない液相をタンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにつながる戻り回路３１に指向させ、第２に、気相を熱交換器８の第１のチャネル９の入口９ａに指向させるように意図される。
【００９０】
図２と関連して、第２の好ましい実施形態による設備１が、示される。これは、冷却デバイス１６の特性においてのみ、説明される先述の設備と異なる。
【００９１】
図２では、冷却デバイス１６は、中間回路１５内で循環する圧縮されたガス流とタンク内に収集される液相ガス流との間の物質の交換を伴わずに熱の伝達を確実にする、付加的熱交換器１７を備える。
【００９２】
これを行うために、付加的熱交換器１７は、それぞれ、入口１８ａ、１９ａおよび出口１８ｂ、１９ｂを備える、第１および第２のチャネル１８、１９を備える。熱交換を最適化するために、付加的熱交換器１７は、有利なこととして、向流交換器である。第１のチャネル１８は、熱交換器８および膨張デバイス１４を接続する中間回路１５に統合される。言い換えると、第１のチャネル１８の入口１８ａは、熱交換器８の第２のチャネル１０の出口１０ｂに接続される一方、第１のチャネル１８の出口１８ｂは、膨張デバイス１４に接続される。第２のチャネル１９の入口１９ａは、抜去回路３５に接続される一方、その出口１９ｂは、気相ガス抜去回路６に接続される。
【００９３】
言い換えると、図２の実施形態は、以下の点において特に有利であり、
−第１に、熱が、中間回路１５内で循環する圧縮されたガス流の第２の部分から抜去され、これは、再液化性能に関して特に有利であり、
【００９４】
−第２に、蒸発したガス流が、気相ガス収集回路６内で循環するガス流の中に噴射され、これは、ガス消費部材２、３、４に通されるように意図されるガス流中の窒素濃度を減少させることに関して特に有利である。
【００９５】
図２に表される圧送デバイスは、これが１つのみのポンプ２６を備えるため、図１と関連して説明されるものと比較して簡略化される。さらに、設備１は、ガス消費部材２、３、４に通されるように意図されるガス流中の窒素濃度の代表的測定値を送達するためのガス分析器４０と、付加的熱交換器１７の第１のチャネル１８の出口１８ｂにおける、すなわち、膨張デバイス１４の入口におけるガス流の第２の部分の温度Ｔ１を測定するためのセンサ２８とを備える。図１の実施形態のように、制御ユニット３６は、ガス消費部材２、３、４の限界動作濃度を下回る、ガス消費部材２、３、４に通されるように意図されるガス流中の窒素濃度を確実にするようにポンプ２６を制御するための信号を生成する。
【００９６】
ある操作条件下で、特に、ガス消費部材２、３、４に通されるように意図されるガス流の窒素濃度が高いとき、タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから抜去され、気相ガス収集回路６の中に気相として噴射されるように意図される液相ガス流は、高すぎ、付加的熱交換器１７内で完全に蒸発されることができないことが分かり得る。言い換えると、付加的熱交換器１７の第２のチャネル１９の出口１９ｂにおけるガス流は、液気二相状態にある傾向にある。
【００９７】
したがって、図４に図示される実施形態変形では、付加的交換器１７の出口における液気二相状態におけるガス流の可能性として考えられる存在と関連付けられる困難に対処するために、付加的交換器１７は、熱交換器８の上方に配置され、したがって、付加的熱交換器１７の第２のチャネル１９の出口１９ｂにおけるガス流は、重力によって、熱交換器８の第１のチャネル９の入口９ａに流動することが可能である。
【００９８】
図５に図示される別の実施形態では、付加的交換器１７の出口における液気二相状態におけるガス流の存在を回避するために、冷却デバイス１６は、図２と関連して説明される付加的交換器１７に加えて、気相ガス収集回路６内で循環するガス流とタンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから抜去された液相ガス流との間で熱を伝達する、第２の付加的熱交換器４１を備える。
【００９９】
これを行うために、第２の付加的熱交換器４１は、気相ガス収集回路６に統合される第１のチャネル４２と、抜去回路３５に接続される入口４３ａおよび気相ガス収集回路６に接続される出口４３ｂを備える第２のチャネル４３とを備える。
【０１００】
２つの付加的交換器１７、４１はそれぞれ、個別の弁４４、４５を介して抜去回路３５に接続される。したがって、２つの付加的交換器１７、４１間のタンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから液相として抜去されたガス流の分配が、調節されることが可能である。特に、弁４４、４５は、過剰な量のガス、すなわち、タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから抜去された液相ガス流の全てがそれに指向された場合に付加的熱交換器１７内で蒸発されることが可能ではない量のガスのみが、第２の付加的熱交換器４１に指向されるように操縦され得る。
図５は、以下の天然ガス流、すなわち、
−タンクから抜去された気相ガス流（曲線ａ）、
−先行技術による設備におけるガス消費部材２、３、４に運搬されるように意図される圧縮された可燃性ガス流の第１の部分（曲線ｂ）、および、
【０１０１】
−タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから液相として抜去され、付加的熱交換器１７内で蒸発されたガスの流速が、再液化収率を最適化するように調節される、図２による設備におけるガス消費部材２、３、４に運搬されるように意図される圧縮された可燃性ガス流の第１の部分（曲線ｃ）、に関する液体状態における天然ガス中の窒素濃度の関数としての窒素濃度を表す。
【０１０２】
図５は、タンクから抜去された気相ガス流が−１２０℃の温度を有し、可燃性ガス流の流量の７０％がその中で再液化されるために熱交換器８に戻される操作条件を表す。図５と関連して、熱交換器８の第１のチャネル９の入口９ａにおける液体の噴霧は、これをガス消費部材２、３、４の動作モードと適合させるように、ガス消費部材２、３、４に運搬されるように意図されるガス流の窒素濃度を実質的に低減させることを可能にすることが観察される。これはまた、再液化収率を劣化させることなく達成される。
【０１０３】
図６は、可燃性ガス流の流量の５０％のみが、その中で再液化されるために熱交換器８に戻されるときの類似するグラフを表す。
【０１０４】
図７は、その中で再液化されるために熱交換器８に戻る可燃性ガス流の第２の部分の流速の関数として、再液化されたガスの流速とタンクから抜去された液相ガスの流速との間の差異を表すグラフである。図１に図示されるような設備を用いた再液化性能品質は、曲線ａ上に表され、図２に図示されるような設備を用いたものは、曲線ｂ上に表される。本設備の操作条件は、以下の通りであり、タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから収集された気相天然ガスの窒素濃度は、２０％であり、その温度は、−１４０℃であり、熱交換器８の第１のチャネル９の入口９ａにおける天然ガス流の合計流速は、４，７００ｋｇ／時であり、タンクから抜去された液相天然ガス流の流速は、中間回路２２内で循環するガス流の第２の部分の温度Ｔ１が−１６０℃の公称温度に抑えられるように調整される。図７は、したがって、図２の設備の増加された有効性を実証する。
【０１０５】
図８は、その中で再液化されるために熱交換器８に戻る可燃性ガス流の第２の部分の流速の関数として、ガス消費部材２、３、４に運搬されるように意図されるガス流の第１の部分の窒素濃度を表す。曲線ａは、先行技術の設備を用いた窒素含有量、すなわち、タンクから液相において抜去され、次いで、蒸発されたガスのいかなる流量も、気相ガス収集回路６に追加されないときに対応する一方、曲線ｂは、ガスが、図１および２に説明されるような設備を用いて、タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから液相において抜去され、蒸発され、気相ガス収集回路６の中に噴射されるときの窒素含有量に対応する。本設備の操作条件は、図７と関連して説明されるものと同じである。したがって、図１および２に図示されるような設備は、これを該ガス消費部材２、３、４の操作条件と適合させるように、ガス消費部材２、３、４に運搬されるガス流の第１の部分の窒素濃度を顕著に低減させることを可能にすることが観察される。
【０１０６】
図９は、熱交換器８に戻る可燃性ガス流の第２の部分の流速の関数として、再液化されたガスの流速とタンクから抜去された液相ガスの流速との間の差異を表すグラフである。本設備の操作条件は、図７と関連して説明されるものと同じである。曲線ａは、従来技術による設備を用いた再液化性能品質、すなわち、タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから液相において抜去され、次いで、蒸発されたガスのいかなる流量も、気相ガス収集回路に追加されないときに対応する一方、曲線ｂは、ガスが、図２に説明されるような設備を用いて、タンクから液相において抜去され、蒸発され、気相ガス収集回路の中に噴射されるときの再液化性能品質に対応する。
【０１０７】
したがって、図２と関連して説明されるような冷却デバイスの使用は、ガス消費部材２、３、４に通されるように意図されるガス流の窒素濃度を低減させると同時に、可燃性ガス流の第２の部分のある流速値を超えて再液化収率をあまり低減させることなく、可燃性ガス流の第２の部分の該流速値まで再液化収率を増加させることを可能にすることが観察される。
【０１０８】
また、タンク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから抜去された気相における天然ガスの温度が高いほど、再液化収率比較は、従来技術による設備と比較して、図２に説明されるような設備により有利であることに留意されたい。
【０１０９】
図１０は、液化天然ガス等の可燃性ガスを装填／抜取し、船舶４１と浮遊または陸上設備（図示せず）との間のインターフェースを形成するための移送システム４０を示す。船舶４１は、上記に説明されるように、ガス消費部材に可燃性ガスを給送し、該可燃性ガスを液化するための設備を具備する。実施例として、液密および断熱タンク（図示せず）は、略角柱形態であり、船舶の二重船体内に搭載される。
【０１１０】
製品移送は、４２と表される浸漬極低温ラインによって確実にされる。船舶４１と浮遊または陸上設備との間のインターフェースを形成する移送システム４０は、貯蔵／取扱ガントリ４４を支える少なくとも１つのプラットフォーム４３と、浸漬極低温ライン４２を可撓性移送パイプ４６に接続することを可能にする全ての機器を取り込むための主要プラットフォーム４５とを備える。各可撓性移送パイプ４６は、接続モジュール４８を通して船舶のマニホールド４７に接続されるように意図される。船舶のマニホールド４７は、液化ガスの貨物をタンクから、またはそれに移送するために、船舶４１の上側デッキ上に配列される装填／抜取パイプラインを用いてタンクに接続される。
【０１１１】
ガントリ４４の主な機能は、クレーンおよびウインチを用いて、移送部分、すなわち、各接続モジュール４８および可撓性移送パイプ４６の可動端の取扱および貯蔵を可能にすることである。
【０１１２】
ある実施形態によると、移送システムは、３つの平行な可撓性移送パイプ４６を備え、そのうちの２つは、浮遊または陸上設備と船舶との間で液化天然ガスを移送することを可能にする一方、第３の移送パイプは、船舶のタンクのガス状ヘッドスペース内の圧力を均衡させるために、ガスを移送することを可能にする。
【０１１３】
液化ガスの移送のために必要な圧力を生成するために、船舶４１内のオンボードポンプが、使用されるか、そして／または、ポンプが、陸上設備内に設置されるか、ならびに／もしくは、ポンプが、移送システム４０に適合される。
【０１１４】
本発明は、いくつかの特定の実施形態と関連して説明されたが、これは、それに全く限定されず、これらが本発明の範囲内に該当する場合、説明される手段の全ての技術的均等物およびその組み合わせを備えることが明白である。
【０１１５】
動詞「〜を備える」または「〜を含有する」もしくは「〜を含む」およびその活用形の使用は、請求項に記載されるもの以外の要素またはステップの存在を除外しない。
【０１１６】
したがって、本技術のいくつかの非限定的実施形態に従って実装される方法および設備は、付番された付記において提示される、以下のように表されることができる。
（付記１）ガス消費部材（２、３、４）に可燃性ガスを給送し、該可燃性ガスを液化するための設備（１）であって、本設備は、
−液気二相平衡状態における可燃性ガスを用いて充填されるように意図される内側空間を備える、漏れ止めおよび断熱タンク（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）と、  
−タンク（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）の内側空間内に出現し、タンク（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）の内側空間から気相可燃性ガス流を抜去するように配列される吸入口（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）を備える、気相ガス収集回路（６）と、
−第１および第２のチャネル（９、１０）と、第２のチャネル（１０）から第１のチャネル（９）に熱を伝達するための熱交換壁とを備え、第１のチャネル（９）および第２のチャネル（１０）は、それぞれ、入口（９ａ、１０ａ）と、出口（９ｂ、１０ｂ）とを備える、熱交換器（８）であって、第１のチャネル（９）の入口（９ａ）は、熱交換器（８）内の気相可燃性ガス流を加熱するように、気相ガス収集回路（６）に接続される、熱交換器（８）と、
−熱交換器（８）の第１のチャネル（９）の出口において可燃性ガス流を圧縮するように、熱交換器（８）の第１のチャネル（９）の出口（９ｂ）に上流で接続され、可燃性ガス流の第１の部分をガス消費部材（２、３、４）に運搬し、可燃性ガス流の第２の部分を冷却するために可燃性ガス流の第２の部分を熱交換器（８）の第２のチャネル（１０）の入口（１０ａ）に運搬することが可能な三方向コネクタ（１２、１３）に下流で接続される、コンプレッサ（１１）と、
−中間回路（１５）を介して熱交換器（８）の第２のチャネル（１０）の出口（１０ｂ）に上流で接続され、タンク（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）につながる戻り回路（３１）に下流で接続される、膨張デバイス（１４）であって、中間回路（１５）に由来する可燃性ガス流の第２の部分を減圧するように配列される、膨張デバイス（１４）と、
を備え、
これがまた、抜去回路（３５）を備える冷却デバイス（１６）を備え、該抜去回路は、タンク（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）の内側空間内に出現し、タンク（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）の内側空間から液相可燃性ガス流を抜去するように配列される吸入口（２７）を備え、該冷却デバイス（１６）は、タンクから抜去された液相可燃性ガス流を蒸発させ、タンクから抜去された液相可燃性ガス流の蒸発の潜熱を使用し、冷却されるべき可燃性ガス流を冷却するように、タンクから抜去された液相可燃性ガス流と、気相ガス収集回路（６）内で循環する気相可燃性ガス流および中間回路（１５）内で循環する可燃性ガス流の第２の部分から選定される、冷却されるべき可燃性ガス流との間で熱を伝達するように配列される点において特徴付けられる、設備（１）。
（付記２）可燃性ガスは、窒素を含むガス状混合物であり、冷却デバイス（１６）は、冷却デバイス（１６）内の蒸発したガス流を気相ガス収集回路（６）に運搬し、気相ガス収集回路（６）内で循環する可燃性ガス流の窒素含有量を低減させるように配列される、付記１に記載の設備（１）。
（付記３）冷却デバイス（１６）は、第１および第２のチャネル（１８、１９）と、付加的熱交換器（１７）の第１のチャネル（１８）から第２のチャネル（１９）に熱を伝達するための熱交換壁とを備える、付加的熱交換器（１７）を備え、該第１のチャネル（１８）および該第２のチャネル（１９）は、それぞれ、入口（１８ａ、１９ａ）と、出口（１８ｂ、１９ｂ）とを備え、該第１のチャネル（１８）は、熱交換器（８）および膨張デバイス（１４）を接続する中間回路（１５）に統合され、該第２のチャネル（１９）の入口（１９ａ）は、冷却デバイス（１６）の抜去回路（３５）に接続され、該第２のチャネル（１９）の出口（１９ｂ）は、気相ガス収集回路（６）に接続される、付記２に記載の設備。
（付記４）付加的熱交換器（１７）は、熱交換器（８）の上方に重ねられ、付加的熱交換器（１７）の第２のチャネル（１９）の出口は、熱交換器（８）の第１のチャネル（９）の入口（９ａ）に接続され、したがって、液相ガス流が、重力によって、付加的熱交換器（１７）の第２のチャネル（１９）の出口から熱交換器（８）の第１のチャネル（９）の入口（９ａ）に流動することができる、付記３に記載の設備。
（付記５）冷却デバイス（１６）は、気相ガス収集回路（６）に統合される第１のチャネル（４２）と、抜去回路（３５）に接続される入口（４３ａ）および気相ガス収集回路（６）に接続される出口（４３ｂ）を備える第２のチャネル（４３）とを備える、第２の付加的熱交換器（４１）を備える、付記３に記載の設備。
（付記６）冷却デバイス（１６）は、気相ガス収集回路（６）の吸入口（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）と熱交換器（８）の第１のチャネル（９）の入口（９ａ）との間で気相ガス収集回路（６）に統合されるチャンバ（２０）と、冷却デバイス（１６）の抜去回路（３５）に接続され、タンクの内側空間から抜去された気相ガス流を冷却し、気相ガス収集回路（６）内で循環する可燃性ガス流の窒素含有量を低減させるように、液相可燃性ガスをチャンバ（２０）の中に噴霧するように配列される、噴霧部材（２１）とを備える、付記２に記載の設備。
（付記７）冷却デバイス（１６）は、冷却デバイス（１６）の吸入口（２７）を介して液相可燃性ガス流を吸引し、これを抜去回路（３５）の中に送達し得る、圧送デバイス（２６）を備える、付記２−６のうちのいずれか１項に記載の設備。
（付記８）可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値を送達し得、制御ユニット（３６）は、ガス消費部材の限界操作濃度を下回る、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を確実にするように、ガス消費部材（２、３、４）に運搬される可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値の関数として圧送デバイス（２６）に対する制御信号を生成するように配列される、ガス分析器（４０）を備える、付記７に記載の設備。
（付記９）制御ユニット（３６）は、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を公称濃度に抑えるように、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値およびガス消費部材の限界動作濃度を下回る公称濃度の関数として圧送デバイス（２６）に対する制御信号を生成するように配列される、付記８に記載の設備。
（付記１０）制御ユニット（３６）は、
−これが、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を公称濃度に抑えるように、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値およびガス消費部材の限界動作濃度を下回る公称濃度の関数として圧送デバイス（２６）に対する制御信号を生成する、窒素濃度優先モードと、
−これが、温度Ｔ１を公称温度に抑えるように、膨張デバイス（１４）の入口における中間回路（１５）内で循環するガス流の第２の部分の温度測定値Ｔ１および公称温度の関数として圧送デバイス（２６）に対する制御信号を生成する、再液化優先モードと、
を有し、
該制御ユニット（３６）は、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度の代表的測定値の関数として、窒素濃度優先モードから再液化優先モードに切り替わるように配列される、付記８に記載の設備。
（付記１１）膨張デバイス（２３）は、膨張弁である、付記１−１０のうちのいずれか１項に記載の設備。
（付記１２）膨張デバイス（１４）に上流で接続され、一方では、タンクにつながる戻り回路（３１）に、他方では、気相ガス収集回路（６）に接続される戻りパイプ（３２）に下流で接続される、相分離器（２５）を備え、相分離器（２５）は、可燃性ガス流の液相を戻り回路（３１）に運搬し、可燃性ガス流の気相を戻りパイプ（３２）に運搬するように配列される、付記１−１１のうちのいずれか１項に記載の設備。
（付記１３）付記１−１２のうちのいずれか１項に記載の設備を用いて、ガス消費部材に可燃性ガスを給送し、該可燃性ガスを液化するためのプロセスであって、
−気相ガス収集回路（６）の吸入口（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）から熱交換器（８）の第１のチャネル（９）の入口（９ａ）に気相可燃性ガス流を運搬するステップと、
−熱交換器（８）の第２のチャネル（１０）から第１のチャネル（９）に熱を伝達するステップと、
−熱交換器（８）の第１のチャネル（９）から退出する可燃性ガス流を圧縮するステップと、
−圧縮された可燃性ガス流の第１の部分をガス消費部材（２、３、４）に運搬し、圧縮されたガス流の第２の部分を熱交換器（８）の第２のチャネル（１０）の入口（１０ａ）に運搬するステップと、
−可燃性ガス流の第２の部分を熱交換器（８）の第２のチャネルから中間回路（１５）を介して膨張デバイス（１４）に運搬するステップと、
−中間回路（１５）に由来する可燃性ガス流の第２の部分を減圧するステップと、
−減圧された可燃性ガス流の第２の部分の少なくとも一部の液相部分をタンク（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）に運搬するステップと、
−タンク（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）の内側空間から液相可燃性ガス流を抜去するステップと、
−タンクから抜去された液相可燃性ガス流を蒸発させ、タンクから抜去された液相可燃性ガス流の蒸発の潜熱を使用し、冷却されるべきガス流を冷却するように、タンクから抜去された液相可燃性ガス流と、気相ガス収集回路（６）内で循環する気相ガス流および中間回路（１５）内で循環するガス流の第２の部分から選定される、冷却されるべきガス流との間で熱を伝達するステップと、
を含む、プロセス。
（付記１４）可燃性ガスは、窒素を含むガス状混合物であり、冷却デバイス（１６）内の蒸発したガス流は、気相ガス収集回路（６）に運搬される、付記１３に記載のプロセス。
（付記１５）可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を表す変数が、測定され、冷却デバイス（１６）の抜去回路（３５）内で循環する液相可燃性ガス流の流速は、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を表す変数の関数として調節される、付記１４に記載のプロセス。
（付記１６）冷却デバイス（１６）の抜去回路（３５）内で循環する液相可燃性ガス流の流速は、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を公称濃度に抑えるように、可燃性ガス流の第１の部分における窒素濃度を表す変数および公称濃度の関数として調節される、付記１５に記載のプロセス。
（付記１７）付記１−１２のうちのいずれか１項に記載の設備（１）を備える、船舶（４０）。
（付記１８）可燃性ガスが、極低温移送パイプ（４２、４６）を通して、浮遊または陸上貯蔵設備から、もしくはそれに、船舶のタンクに、もしくはそれから通される、付記１７に記載の船舶（４０）において装填または排出するためのプロセス。
（付記１９）可燃性ガスを移送するためのシステムであって、付記１７に記載の船舶（４０）と、船舶の船体内に設置されるタンクを浮遊または陸上貯蔵設備に接続するように配列される、極低温移送パイプ（４２、４６）と、断熱パイプラインを通して、浮遊または陸上貯蔵設備から、もしくはそれに、船舶のタンクに、もしくはそれから可燃性ガス流を駆動するためのポンプとを備える、システム。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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