(57)【要約】  本発明は、貯蔵タンクと、液体ピストン圧縮機と、ガス被供給装置とを備える装置を提供する。貯蔵タンクは、液化ガスを貯蔵するように構成される。液体ピストン圧縮機は、貯蔵タンクの下流に貯蔵タンクと流体連通して配置され、貯蔵タンクからボイルオフガスを受けてそのガスを圧縮するように構成される。ガス被供給装置は、液体ピストン圧縮機の下流に液体ピストン圧縮機と流体連通して配置され、液体ピストン圧縮機から圧縮ガスを受けるように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを貯蔵するように構成される貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクの下流に前記貯蔵タンクと流体連通して配置され、前記貯蔵タンクからボイルオフガスを受けて前記ガスを圧縮するように構成される液体ピストン圧縮機と、前記液体ピストン圧縮機の下流に前記液体ピストン圧縮機と流体連通して配置されるガス被供給装置とを備え、前記ガス被供給装置が、前記液体ピストン圧縮機から圧縮ガスを受けるように構成される、装置。
【請求項２】
前記貯蔵タンクが、液化水素、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化メタン、液化エタン、および／または液化プロパンを含む引火性液化ガスを貯蔵するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記貯蔵タンクが、１ＭＰａ（１０ｂａｒａ）未満の圧力で前記液化ガスを貯蔵するように構成される、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記貯蔵タンクから前記ボイルオフガスを受けて０．２ＭＰａ（２ｂａｒａ）から２ＭＰａ（２０ｂａｒａ）の間まで前記ボイルオフガスの前記圧力を上昇させるように構成される前置圧縮機を備え、前記前置圧縮機が、前記貯蔵タンクの下流に前記貯蔵タンクと流体連通して配置され、かつ前記液体ピストン圧縮機の上流に前記液体ピストン圧縮機と流体連通して配置される、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記液体ピストン圧縮機が、直列に連結される複数の圧縮機段を備える液体ピストン多段圧縮機を備える、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記液体ピストン圧縮機が、１０ＭＰａ（１００ｂａｒａ）から１５０ＭＰａ（１５００ｂａｒａ）の間まで前記ボイルオフガスの前記圧力を上昇させるように構成される、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
ボイルオフガスと駆動液体を分離するように構成される液体分離手段を備え、前記液体分離手段が、前記液体ピストン圧縮機の下流に前記液体ピストン圧縮機と流体連通して配置され、かつ前記ガス被供給装置の上流に前記ガス被供給装置と流体連通して配置される、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記ガス被供給装置が、燃料電池またはエンジンを備える、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の装置を備える、液化ガス運搬ベッセル。
【請求項１０】
前記液化ガス運搬ベッセルが、船、航空機、自動車、列車、飛行船またはトラックであり、前記ガス被供給装置が、推進力を生み出し、それによって前記液化ガス運搬ベッセルを動かすように構成されるエンジンである、請求項９に記載の液化ガス運搬ベッセル。
【請求項１１】
ガス被供給装置に圧縮ガスを供給するための、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置の使用。
【請求項１２】
ガス被供給装置に圧縮ガスを供給する方法であって、
液化ガス貯蔵タンクから１つまたは複数の液体ピストンを備える圧縮機へとボイルオフガスを供給するステップと、
前記１つまたは複数の液体ピストンを使用して前記ボイルオフガスを圧縮するステップと、
前記ガス被供給装置に前記圧縮ガスを供給するステップとを含む、方法。
【請求項１３】
前記１つまたは複数の液体ピストンを使用して前記ボイルオフガスを圧縮するステップの前に、０．２ＭＰａ（２ｂａｒａ）から２ＭＰａ（２０ｂａｒａ）の間の圧力まで前記ガスを事前圧縮するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つまたは複数の液体ピストンを使用して前記ボイルオフガスを圧縮するステップが、一連の液体ピストンで前記ガスを圧縮するステップを含み、それぞれの液体ピストンが、前記ボイルオフガスをさらに圧縮するように構成され、前記１つまたは複数の液体ピストンで前記ボイルオフガスを圧縮するステップが、１０ＭＰａ（１００ｂａｒａ）から１５０ＭＰａ（１５００ｂａｒａ）の間の圧力まで前記ボイルオフガスを圧縮するステップを含む、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の液体ピストンで前記ボイルオフガスを圧縮するステップに続いて、かつ前記ガス被供給装置に前記圧縮ガスを供給するステップの前に、前記ボイルオフガスと前記駆動液体を分離するステップを含む、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気化ガスまたはボイルオフガスを圧縮する装置および方法に関し、詳細には、液化ガス貯蔵部からの気化ガスまたはボイルオフガスを圧縮し、引き続いてそれを利用する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然ガスは、加熱、調理、および発電用のエネルギー源として使用される化石燃料である。また、天然ガスは、車両用燃料として、またプラスチックおよび商業的に重要な他の有機化学物質の製造における化学原料として使用される。
【０００３】
天然ガスは、貯蔵および輸送を可能にするために液化され、それにより、占有する体積を同じ量の気体状態の天然ガスの体積の約１／６００まで減少させることができる。ガスは、次いで、おおよそ常圧で、約−１６２℃の温度で断熱タンクに貯蔵される。大量のこの液化天然ガス（ＬＮＧ）は、貨物船の断熱タンクで輸送され得る。これらのタンクの断熱の効果は、コストおよび技術的な制限によって制限されることが理解されよう。したがって、タンクへの入熱は低減され得るが、入熱を完全に避けることはできない。
【０００４】
時間が経つにつれて、こうして徐々に熱が入ることにより、ＬＮＧのうちのいくらかが気化、またはボイルオフする。タンク内の圧力が危険なレベルまで上昇することを防ぐために、このボイルオフガスはタンクから取り除かれなければならず、これはタンクを大気解放することによって達成され得る。しかし、ＬＮＧは経済的に利用価値のある製品であり、したがって大気解放による大量のロスは、商業的に望ましくない。さらに、天然ガスは、温室効果ガスであるメタンから主に構成され、したがってこれを大気解放することは、環境保護の観点からも望ましくない。別法として、ボイルオフガスを再液化し、タンクに液化天然ガスを戻すことが考えられる。しかし、これは技術的に複雑である場合があり、望ましくないはずの多額のランニングコストを生じさせる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来技術に関連する問題を克服することを試みる、発明者の取組みから生まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様では、液化ガスを貯蔵するように構成される貯蔵タンクと、貯蔵タンクの下流に貯蔵タンクと流体連通して配置され、貯蔵タンクからボイルオフガスを受けてそのガスを圧縮するように構成される液体ピストン圧縮機と、液体ピストン圧縮機の下流に液体ピストン圧縮機と流体連通して配置されるガス被供給装置とを備え、ガス被供給装置が、液体ピストン圧縮機から圧縮ガスを受けるように構成される、装置が提供される。
【０００７】
上で述べたように、いくらかの熱が貯蔵タンクに入ることは避けられない。したがって、液化ガスが貯蔵タンクの中に配置されているとき、この熱により、液化ガスのうちのいくらかが気化する可能性がある。したがって、「ボイルオフガス」という用語は、液化ガスが貯蔵タンク内で気化することによって生じたガスを指すと理解され得る。
【０００８】
有利には、装置は、ガス被供給装置にすべてのボイルオフ損失を供給するように構成される。有利には、これにより、普通ならボイルオフ損失を大気解放することにより生じるはずの環境汚染が防止され、普通なら空費されるはずのボイルオフも、ガス被供給装置で利用される。
【０００９】
貯蔵タンクは、引火性液化ガスを貯蔵するように構成されることが好ましい。引火性液化ガスは、１ＭＰａ（１０ｂａｒａ）未満、より好ましくは０．９ＭＰａ（９ｂａｒａ）、０．８ＭＰａ（８ｂａｒａ）、０．７ＭＰａ（７ｂａｒａ）または０．６ＭＰａ（６ｂａｒａ）未満、最も好ましくは０．５ＭＰａ（５ｂａｒａ）、０．４ＭＰａ（４ｂａｒａ）、０．３ＭＰａ（３ｂａｒａ）または０．２ＭＰａ（２ｂａｒａ）未満の貯蔵圧力で、周囲温度を下回る気液平衡を有する、任意の引火性液化ガスを含んでもよい。引火性液化ガスは、液化水素、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化メタン、液化エタン、および／または液化プロパンを含んでもよい。好ましくは、貯蔵タンクは、液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵するように構成される。したがって、貯蔵タンクが液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵するように構成される場合、ボイルオフガスは天然ガスを含むことが理解されよう。
【００１０】
好ましくは、貯蔵タンクは、１ＭＰａ（１０ｂａｒａ）未満、より好ましくは０．９ＭＰａ（９ｂａｒａ）、０．８ＭＰａ（８ｂａｒａ）、０．７ＭＰａ（７ｂａｒａ）または０．６ＭＰａ（６ｂａｒａ）未満、最も好ましくは０．５ＭＰａ（５ｂａｒａ）、０．４ＭＰａ（４ｂａｒａ）、０．３ＭＰａ（３ｂａｒａ）または０．２ＭＰａ（２ｂａｒａ）未満の圧力で液化ガスを貯蔵するように構成される。最も好ましい一実施形態では、貯蔵タンクは、おおよそ常圧で液化ガスを貯蔵するように構成される。
【００１１】
装置は、複数の貯蔵タンクを備えてもよい。複数の貯蔵タンクは、互いに対して並列に配置されてもよい。
好ましくは、装置は、前置圧縮機を備える。好ましくは、前置圧縮機は、貯蔵タンクの下流に貯蔵タンクと流体連通して配置される。
【００１２】
好ましくは、前置圧縮機は、液体ピストン圧縮機の上流に液体ピストン圧縮機と流体連通して配置される。好ましくは、前置圧縮機は、貯蔵タンクからボイルオフガスを受けるように構成される。
【００１３】
好ましくは、導管が、貯蔵タンクと前置圧縮機の間に延在する。
好ましくは、導管は、貯蔵タンクから前置圧縮機へとボイルオフガスを輸送するように構成される。
【００１４】
好ましくは、前置圧縮機は、０．２ＭＰａ（２ｂａｒａ）から２ＭＰａ（２０ｂａｒａ）の間までボイルオフガスの圧力を上昇させるように構成される。より好ましくは、前置圧縮機は、０．３ＭＰａ（３ｂａｒａ）から１．５ＭＰａ（１５ｂａｒａ）の間までボイルオフガスの圧力を上昇させるように構成される。最も好ましくは、前置圧縮機は、０．４ＭＰａ（４ｂａｒａ）から１ＭＰａ（１０ｂａｒａ）の間までボイルオフガスの圧力を上昇させるように構成される。
【００１５】
有利には、前置圧縮機は、液体ピストン圧縮機より効率的に、おおよそ常圧からより高い圧力へと、ガスの圧力を上げることができる。
前置圧縮機は、圧縮機タービン、多段遠心圧縮機、スクリュー圧縮機、プレッシャウェーブ・スーパーチャージャ、または容積式圧縮機を備えてもよい。好ましくは、前置圧縮機は、圧縮機タービンを備える。
【００１６】
好ましくは、前置圧縮機が存在する実施形態では、液体ピストン圧縮機は、前置圧縮機からボイルオフガスを受けるように構成される。
好ましくは、導管が、前置圧縮機と液体ピストン圧縮機の間に延在する。好ましくは、導管は、前置圧縮機から液体ピストン圧縮機へとボイルオフガスを輸送するように構成される。
【００１７】
装置は、事前圧縮されたボイルオフガスを冷却するように構成される冷却装置を備えてもよい。好ましくは、冷却装置は、前置圧縮機と液体ピストン圧縮機の間に配置される。冷却装置は、熱交換器を備えてもよい。
【００１８】
液体ピストン圧縮機は、１つの圧縮機段を備えてもよい。しかし、好ましくは、液体ピストン圧縮機は、直列に連結される複数の圧縮機段を備える液体ピストン多段圧縮機を備える。
【００１９】
好ましくは、液体ピストン圧縮機は、１段から２０段の間の圧縮機段を備える。より好ましくは、液体ピストン圧縮機は、２段から１０段の間の圧縮機段を備える。最も好ましくは、液体ピストン圧縮機は、３段から５段の間の圧縮機段を備える。
【００２０】
最も好ましい実施形態では、液体ピストン圧縮機は、直列に連結される４つの圧縮機段を備える。
液体ピストン圧縮機は、並列に連結される複数の圧縮機段を備える液体ピストン多段圧縮機を備えてもよい。
【００２１】
有利には、これにより、圧縮機の処理能力が増加することになる。
したがって、一実施形態では、液体ピストン多段圧縮機は、複数の列を備えてもよく、それぞれの列は、直列に連結される複数の圧縮機段を備え、複数の列は、並列に連結される。
【００２２】
好ましくは、それぞれの圧縮機段は、ボイルオフガスがチャンバに流れ込むのを可能にするように構成されるガス入口と、ボイルオフガスがそこから流れ出るのを可能にするように構成されるガス出口とを備えるチャンバを備える。好ましくは、ガス入口は、一方向弁を備える。好ましくは、ガス出口は、一方向弁を備える。チャンバは、シリンダを備えてもよい。
【００２３】
好ましくは、液体ピストン多段圧縮機は、少なくとも１つの中間導管を備え、その中間導管、または各中間導管は、２つの圧縮機段の間に延在する。好ましくは、その中間導管、または各中間導管は、ある圧縮機段のガス出口とある別の圧縮機段のガス入口の間に延在する。
【００２４】
ボイルオフガスを冷却するように構成される冷却装置は、直列に連結される各圧縮機段の間に配置されてもよい。したがって、冷却装置は、その中間導管に、または各中間導管に配置され得る。冷却装置は、熱交換器を備えてもよい。
【００２５】
好ましくは、複数の圧縮機のそれぞれは、その中に受けられるボイルオフガスの圧力を上昇させるように構成される。
好ましくは、それぞれのチャンバは、チャンバに配置される駆動液体の量を増加および減少させるように構成される液体高圧供給装置に流体連結される。
【００２６】
それぞれのチャンバは、別々の液体高圧供給装置に連結されてもよい。別法として、複数のチャンバは、共通の液体高圧供給装置に連結されてもよい。好ましい一実施形態では、一連のチャンバのそれぞれのチャンバは、共通の液体高圧供給装置に連結される。
【００２７】
駆動液体は、イオン液体を含んでもよい。
それぞれのチャンバは、駆動液体とボイルオフガスを隔てるように構成される固体ダミーピストンを備えてもよい。好ましくは、ダミーピストンは、その中に配置される駆動液体の量が変化するとき、チャンバの中で動くように構成される。
【００２８】
それぞれのチャンバは、ダミーピストンの周辺表面とチャンバの内側表面の間に封止をもたらすように構成されるＶピストンリングを備えてもよい。
好ましくは、Ｖピストンリングは、ダミーピストンと共に動き、それにより、ダミーピストンが動くとき、封止を保つように構成される。
【００２９】
別法として、または追加的に、それぞれのチャンバは、ダミーピストンの周辺表面とチャンバの内側表面の間に封止をもたらすように構成される、ある量の追加的な液体を備えてもよい。好ましくは、追加的な液体は、ダミーピストンと共に動き、それにより、ダミーピストンが動くとき、封止を保つように構成される。追加的な液体は、イオン液体を含んでもよい。
【００３０】
好ましくは、液体ピストン圧縮機は、１０ＭＰａ（１００ｂａｒａ）から１５０ＭＰａ（１５００ｂａｒａ）の間までボイルオフガスの圧力を上昇させるように構成される。より好ましくは、液体ピストン圧縮機は、１５ＭＰａ（１５０ｂａｒａ）から１２５ＭＰａ（１２５０ｂａｒａ）の間までボイルオフガスの圧力を上昇させるように構成される。最も好ましくは、液体ピストン圧縮機は、３０ＭＰａ（３００ｂａｒａ）から１００ＭＰａ（１０００ｂａｒａ）の間までボイルオフガスの圧力を上昇させるように構成される。
【００３１】
ボイルオフガスの所望の圧力は、ボイルオフガスに応じて様々であることが理解され得る。したがって、ボイルオフガスが水素であるとき、液体ピストン圧縮機は、５０ＭＰａ（５００ｂａｒａ）から１５０ＭＰａ（１５００ｂａｒａ）の間まで、より好ましくは７０ＭＰａ（７００ｂａｒａ）から１４０ＭＰａ（１４００ｂａｒａ）の間まで、最も好ましくは８０ＭＰａ（８００ｂａｒａ）から１３０ＭＰａ（１３００ｂａｒａ）の間まで、ボイルオフガスの圧力を上昇させるように構成され得る。
【００３２】
別法として、ボイルオフガスが天然ガスであるとき、液体ピストン圧縮機は、１０ＭＰａ（１００ｂａｒａ）から７０ＭＰａ（７００ｂａｒａ）の間まで、より好ましくは２０ＭＰａ（２００ｂａｒａ）から６０ＭＰａ（６００ｂａｒａ）の間まで、最も好ましくは３０ＭＰａ（３００ｂａｒａ）から５０ＭＰａ（５００ｂａｒａ）の間まで、ボイルオフガスの圧力を上昇させるように構成され得る。
【００３３】
装置は、ボイルオフガスと駆動液体を分離するように構成される液体分離手段を備えてもよい。液体分離手段は、液体ピストン圧縮機の下流に液体ピストン圧縮機と流体連通して配置され得る。好ましくは、導管が、液体ピストン圧縮機と液体分離手段の間に延在する。好ましくは、導管は、液体ピストン圧縮機から液体分離手段へとボイルオフガスを輸送するように構成される。
【００３４】
液体分離手段は、ガス被供給装置の上流にガス被供給装置と流体連通して配置され得る。好ましくは、導管が、液体分離手段とガス被供給装置の間に延在する。好ましくは、導管は、液体分離手段からガス被供給装置へとボイルオフガスを輸送するように構成される。
【００３５】
液体分離手段は、コアレッサフィルタ、モレキュラーシーブ、遠心分離機、またはメタルハイドライド分離機を備えてもよい。好ましくは、分離機は、コアレッサフィルタを備える。
【００３６】
有利には、液体分離手段は、圧縮ボイルオフガスに存在するいかなる駆動液体も取り除く。これにより、ガス被供給装置によって受けられるボイルオフガスの純度が高くなる。
液体分離手段は、液体高圧供給装置と流体連通した状態でもよい。好ましくは、導管が、液体分離手段と液体高圧供給装置の間に延在する。好ましくは、導管は、液体分離手段から液体高圧供給装置へと、回収された駆動液体を輸送するように構成される。
【００３７】
圧縮ボイルオフガスを冷却するように構成される冷却装置は、液体ピストン圧縮機とガス被供給装置の間に配置されてもよい。冷却装置が存在する実施形態では、冷却装置は、液体ピストン圧縮機と液体分離手段の間に配置されてもよい。冷却装置は、熱交換器を備えてもよい。
【００３８】
ガス被供給装置は、エンジンまたは燃料電池を備えてもよい。好ましくは、ガス被供給装置は、エンジンを備える。エンジンは、ガスを燃料とするエンジンを備えても、ハイブリッド燃料エンジンを備えてもよい。エンジンは、４ストロークエンジンを備えても、２ストロークエンジンを備えてもよい。
【００３９】
好ましくは、エンジンは、２ストロークエンジンを備える。
エンジンは、推進力を生み出すように構成され得る。別法として、エンジンは、発電機を備えてもよい。
【００４０】
第１の態様の装置は、液化ガス運搬ベッセルに提供されてもよい。
したがって、第２の態様によれば、第１の態様の装置を備える液化ガス運搬ベッセルが提供される。
【００４１】
好ましくは、液化ガス運搬ベッセルは、地面を走るものであれ、空路または海路を進むものであれ、船、航空機、自動車、列車、飛行船またはトラックなどの任意の車両である。好ましくは、車両は船である。
【００４２】
好ましくは、ガス被供給装置は、推進力を生み出し、それによって液化ガス運搬ベッセルを動かすように構成されるエンジンである。
有利には、装置は、液化ガス輸送過程での液化ガス運搬ベッセルの効率を向上させる。
【００４３】
第３の態様によれば、ガス被供給装置に圧縮ガスを供給するための、第１の態様の装置の使用が提供される。
第４の態様によれば、ガス被供給装置に圧縮ガスを供給する方法が提供され、方法は、
−  液化ガス貯蔵タンクから１つまたは複数の液体ピストンを備える圧縮機へとボイルオフガスを供給するステップと、
−  １つまたは複数の液体ピストンを使用してボイルオフガスを圧縮するステップと、
−  ガス被供給装置に圧縮ガスを供給するステップとを含む。
【００４４】
好ましくは、第４の態様の方法は、第１の態様の装置を使用する。
好ましくは、方法は、１つまたは複数の液体ピストンを使用してボイルオフガスを圧縮するステップの前に、０．２ＭＰａ（２ｂａｒａ）から２ＭＰａ（２０ｂａｒａ）の間、より好ましくは０．３ＭＰａ（３ｂａｒａ）から１．５ＭＰａ（１５ｂａｒａ）の間、最も好ましくは０．４ＭＰａ（４ｂａｒａ）から０．１ＭＰａ（１０ｂａｒａ）の間の圧力までガスを事前圧縮するステップを含む。
【００４５】
ボイルオフガスを事前圧縮するステップは、圧縮機タービン、多段遠心圧縮機、スクリュー圧縮機、プレッシャウェーブ・スーパーチャージャ、または容積式圧縮機の中でボイルオフガスを圧縮するステップを含んでもよい。好ましくは、ガスを事前圧縮するステップは、圧縮機タービンの中でガスを圧縮するステップを含む。
【００４６】
方法は、事前圧縮されたガスを冷却するステップを含んでもよい。事前圧縮されたガスを冷却するステップは、事前圧縮されたガスを熱交換器に通すステップを含んでもよい。
好ましくは、事前圧縮されたガスは、次いで、１つまたは複数の液体ピストンによってさらに圧縮される。好ましくは、液体ピストンでボイルオフガスを圧縮するステップは、チャンバにボイルオフガスを供給し、チャンバに駆動液体を供給し、それによってガスを圧縮するステップを含む。
【００４７】
好ましくは、１つまたは複数の液体ピストンを使用してボイルオフガスを圧縮するステップは、一連の液体ピストンでガスを圧縮するステップを含み、それぞれの液体ピストンは、ボイルオフガスをさらに圧縮するように構成される。
【００４８】
方法は、一連の液体ピストンの各液体ピストン同士の間でガスを冷却するステップを含んでもよい。ガスを冷却するステップは、事前圧縮されたガスを熱交換器に通すステップを含んでもよい。
【００４９】
方法は、１つまたは複数の液体ピストンの上流で、ガスの流れを複数の流れに分けるステップを含んでもよい。複数の流れのそれぞれは、次いで、１つまたは複数の液体ピストンによって並列に圧縮され得る。好ましくは、複数の流れのそれぞれは、一連の液体ピストンによって圧縮され、それぞれの液体ピストンは、ボイルオフガスをさらに圧縮するように構成される。
【００５０】
好ましくは、１つまたは複数の液体ピストンでボイルオフガスを圧縮するステップは、直列の１段から２０段の間の液体ピストン、より好ましくは直列の２段から１０段の間の液体ピストン、最も好ましくは直列の３段から５段の間の液体ピストンでボイルオフガスを圧縮するステップを含む。
【００５１】
方法は、１つまたは複数の液体ピストンでボイルオフガスを圧縮するステップに続いて、ガスを冷却するステップを含んでもよい。圧縮ガスを冷却するステップは、事前圧縮されたガスを熱交換器に通すステップを含んでもよい。
【００５２】
好ましくは、１つまたは複数の液体ピストンでボイルオフガスを圧縮するステップは、１０ＭＰａ（１００ｂａｒａ）から１５０ＭＰａ（１５００ｂａｒａ）の間、より好ましくは１５ＭＰａ（１５０ｂａｒａ）から１２５ＭＰａ（１２５０ｂａｒａ）の間、最も好ましくは３０ＭＰａ（３００ｂａｒａ）から１００ＭＰａ（１０００ｂａｒａ）の間の圧力まで、ボイルオフガスを圧縮するステップを含む。
【００５３】
ボイルオフガスが水素である一実施形態では、方法は、５０ＭＰａ（５００ｂａｒａ）から１５０ＭＰａ（１５００ｂａｒａ）の間、より好ましくは７０ＭＰａ（７００ｂａｒａ）から１４０ＭＰａ（１４００ｂａｒａ）の間、最も好ましくは８０ＭＰａ（８００ｂａｒａ）から１３０ＭＰａ（１３００ｂａｒａ）の間の圧力まで、ボイルオフガスを圧縮するステップを含んでもよい。
【００５４】
ボイルオフガスが天然ガスである一実施形態では、方法は、１０ＭＰａ（１００ｂａｒａ）から７０ＭＰａ（７００ｂａｒａ）の間、より好ましくは２０ＭＰａ（２００ｂａｒａ）から６０ＭＰａ（６００ｂａｒａ）の間、最も好ましくは３０ＭＰａ（３００ｂａｒａ）から５０ＭＰａ（５００ｂａｒａ）の間の圧力まで、ボイルオフガスを圧縮するステップを含んでもよい。
【００５５】
好ましくは、方法は、１つまたは複数の液体ピストンでボイルオフガスを圧縮するステップに続いて、かつガス被供給装置に圧縮ガスを供給するステップの前に、ボイルオフガスと駆動液体を分離するステップを含む。ボイルオフガスと駆動液体を分離するステップは、コアレッサフィルタ、モレキュラーシーブ、遠心分離機、またはメタルハイドライド分離機を通してボイルオフガスを供給するステップを含んでもよい。好ましくは、ボイルオフガスと駆動液体を分離するステップは、コアレッサフィルタを通してボイルオフガスを供給するステップを含んでもよい。
【００５６】
方法は、ガス被供給装置に圧縮ガスを供給するステップに続いて、圧縮ガスを燃焼させるステップを含んでもよい。方法は、推進力または電気を生み出すために、ガスを燃焼させることによって生成される熱エネルギーを使用するステップを含んでもよい。
【００５７】
本明細書（任意の添付の特許請求の範囲、要約書、および図面を含む）に記載されるあらゆる特徴、および／または開示される任意の方法またはプロセスのあらゆるステップは、このような特徴および／またはステップのうちの少なくともいくつかが相互に排他的である組合せを除き、上記の態様のうちの任意のものと、任意の組合せで組み合わせられてもよい。
【００５８】
本発明をよりよく理解するために、かつこれらの実施形態がどのように実施され得るかを示すために、ここで一例として添付の図が参照されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明によるガスを貯蔵および圧縮する装置の一実施形態の概略図である。
【図２】ダミーピストンを備える液体ピストン圧縮機の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
例１
液化天然ガス（ＬＮＧ）４を収容する液化天然ガス（ＬＮＧ）タンク２は、車両、たとえば貨物船に搭載して配置される。図示されていないが、相互連結される複数のタンク２が、貨物船に配置されてもよいことが理解されよう。ＬＮＧ４は、おおよそ常圧で、約−１６２℃の温度で貯蔵される。
【００６１】
タンク２は断熱されているにもかかわらず、いくらかの熱はＬＮＧ４に伝達されることになり、これがＬＮＧ４のうちのいくらかを気化させ、タンク２の上部空間８に配置されることになるボイルオフガス６を生成することになる。ボイルオフガス６は、上部空間８から圧縮機タービン１２へと、その間に延在する導管１０を伝って進む。
【００６２】
図示されていないが、導管１０を伝うボイルオフガス６の流れは、調整可能な制御弁などの、調節可能な装置によって制御され得ることが理解されよう。装置は、エンジン３８からの需要に呼応して、導管１０を伝うボイルオフガスの流れを増加させるように構成され得る。別法として、装置は、センサ９が、タンク内の圧力が所定の最大圧力を超えて上昇していることを検出したとき、導管１０を伝うボイルオフガスの流れを増加させるように構成され得る。
【００６３】
有利には、これにより、タンク内の圧力が最大圧力を超えることが防止される。
ガス６は、圧縮機タービン１２に到達するとき、おおよそ常圧であることになる。圧縮機タービン１２は、１段当たり０．５〜３：１である圧縮比を有する多段タービンである。圧縮機タービン１２は、約０．６ＭＰａ（６ｂａｒａ）の圧力（すなわち絶対圧が０．６ＭＰａ（６ｂａｒ）である）までボイルオフガス６を圧縮する。圧縮ガス６は、次いで、圧縮機タービン１２と液体ピストン多段圧縮機１６の間に延在する導管１４を伝って供給される。熱交換器１５は、導管１４に配置され、ボイルオフガス６を冷却するように構成される。
【００６４】
図示されている実施形態では、液体ピストン多段圧縮機１６は、４つの圧縮機段１８、２０、２２、２４を備え、これらのそれぞれは、中間導管３０によって系統内で直列に連結されるシリンダを備える。したがって、第１の圧縮機段１８は、タービン圧縮機１２によって出力されるガス６を圧縮し、それに続く各圧縮機段２０、２２、２４は、系統内の先行する圧縮機段によって出力されるガス６を圧縮する。
【００６５】
圧縮機段１８、２０、２２、２４のそれぞれは、高圧駆動液体供給装置２６に連結される。図示されている実施形態では、圧縮機段１８、２０、２２、２４すべてが、１つの供給装置２６を共有する。しかし、代替実施形態では、装置は、複数の供給装置２６を備えてもよいことが理解されよう。供給装置２６は、各圧縮機段１８、２０、２２、２４に収容される駆動液体２８の量を変化させるように構成される。
【００６６】
液体ピストン圧縮機段の構造は、よく知られている。したがって、供給装置２６は、各圧縮機段１８、２０、２２、２４の中で駆動液体２８の液位を繰り返し変化させることが理解されることになり、これは、以下でより詳細に説明される。したがって、多段圧縮機１６は、ガス６の圧力が、後続の圧縮機段１８、２０、２２、２４を通過するにつれて上昇するように構成される。
【００６７】
ガス６が圧縮される程度は、シリンダの中の駆動液体の液位変動の大きさを含めて、種々の要因に左右される。表１に示されるように、圧縮機段１８、２０、２２、２４は、ガス６の圧力を上昇させるように構成される。
【００６８】
【表１】
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【００６９】
駆動液体２８は、イオン液体などの非圧縮性液体を含む。
ガス６が圧縮されるとき、熱が生じることが理解されよう。
有利には、この熱は、熱交換器（図示せず）で冷却され得る駆動液体２８へと伝達されることになる。さらに、熱交換器１７が、各中間導管３０にも提供されて、ガス６をさらに冷却する。
【００７０】
ガス６は、駆動液体２８で汚染される場合がある。したがって、導管３２が、系統内の最終の（すなわち第４の）圧縮機段２４とコアレッサフィルタ３４との間に延在する。最後の熱交換器１９は、導管３２に提供されてガス６を冷却する。ガス６は、比較的速い速度でコアレッサフィルタ３４に入る。ガス６は、次いで、断面積が大きいエレメント３３を通される。これにより、ガス６の速度が落ち、エレメント３３の中に液滴として駆動液体を堆積させる。ガス６がエレメント３３を通って流れるとき、液滴は、エレメントから強制排出され、重力によってコアレッサフィルタ３４の下部へと流れ出す。
【００７１】
したがって、コアレッサフィルタ３４は、駆動液体２８からガス６を分離する。回収された駆動液体２８は、排水管３５によってコアレッサフィルタ３４から取り除かれ得る。回収された駆動液体２８は、次いで、液体ピストン多段圧縮機１６へと戻って再注入され得る。
【００７２】
導管３６は、コアレッサフィルタ３４とエンジン３８の間に延在する。エンジン３８は、ガスを燃料とするエンジンでもよく、ハイブリッド燃料のエンジンでもよい。エンジン３８は、推進力を生み出し、それによって車両、この場合には貨物船を駆動するように構成される。エンジン３８には、導管３６からガスが供給されて、エンジン３８によって受けられる任意の他の燃料を補完し、これによって貨物船がより効率的に機能するのを可能にする。
例２：代替実施形態
図１に示されている実施形態では、各圧縮機段１８、２０、２２、２４の中の駆動液体２８とガス６の間に直接的な接触が存在する。しかし、直接的な接触がない場合、これにより、駆動液体２８からの蒸気で圧縮ガス６を汚染するのが避けられるであろうことが理解されよう。
【００７３】
たとえば、図２を参照すると、文書ＵＳ２０１２／０１３４８５１は、駆動液体２８とガス６の間にダミー固体ピストン４０を配置することを提案する。ダミーピストン４０を備える第１の圧縮機段１８および第２の圧縮機段２０の一例が、図２に示される。この実施形態では、ガス６は、一方向弁３９を備えるガス入口４１を通って圧縮機段１８に入れられる。プランジャ４２は、油圧オイル４６によって潤滑され、左右に動き、それによって各圧縮機段１８、２０の下に配置される槽４４、４５の中に位置付けられる駆動液体２８の量を変化させる。
【００７４】
したがって、プランジャ４２が左に向かって動くにつれて、槽４４の駆動液体２８は変位して第１の圧縮機段１８に流れ込み、それによってその中に配置されるダミーピストン４０が上がることになる。これにより、第１の圧縮機段１８に配置されるガス６が圧縮され、ガス６は、一方向弁３９を備えるガス出口４３を通って中間導管３０へと流れ込むことになる。
【００７５】
同時に、プランジャが槽４５から出る動きにより、第２の圧縮機段２０に配置される駆動液体２８が槽４５に流れ込み、それによって第２の圧縮機段２０に配置されるダミーピストン４０が下がることになる。
【００７６】
したがって、中間導管３０に配置されるガス６は、ガス入口４１を通って第２の圧縮機段２０に流れ込むことになる。したがって、プランジャ４２および槽４４、４５は、高圧駆動液体供給装置２６を構成することが理解されよう。
【００７７】
運転サイクル中、ダミーピストン４０は、駆動液体２８の上部にとどまり、その液位の変動によって上下に動く。図２に示されるように、別々の圧縮機段１８、２０の中のダミーピストン４０は、固体ベースの相互連結を伴わずに互いに独立している。
【００７８】
Ｖピストンリング４８を使用して、ダミーピストン４０の周辺表面と圧縮機段１８、２０の内側表面との間の封止が実現される。ダミーピストン４０が動くとき、Ｖピストンリング４８は、ダミーピストン４０と共に動いて封止を保つ。
【００７９】
別法として、または追加的に、ある固定された量の追加的な液体が提供されて、ダミーピストン４０と圧縮機段１８、２０の内側表面との間に周辺封止を生み出すことができる。この量の追加的な液体は、駆動液体２８の液位にかかわらず、ダミーピストンと共に動くことにより、ダミーピストン４０の周辺表面と圧縮機段１８、２０の内側表面との間に有され続けることになる。追加的な液体は、汚染蒸気を生み出さないように選択され、その結果、ガス６は、その中に溶けることはなく、またはそれと反応することがない。この目的のために、イオン液体が実施されている。
【００８０】
この実施形態では、圧縮ガス６は、駆動液体２８からの蒸気で汚染され得ないので、装置は、コアレッサフィルタ３４を備える必要がなくなることが理解されよう。
別の代替実施形態では、エンジン３８は、発電機を備える。
【００８１】
上記の実施形態では、タンク２は、液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵するように構成される。しかし、タンクは、１ＭＰａ（１０ｂａｒａ）未満の貯蔵圧力で、周囲温度を下回る気液平衡を有する、任意の引火性液化ガスを貯蔵してもよいことが理解されよう。したがって、代替実施形態では、タンク２は、液化水素、液化メタン、液化エタンおよび／または液化プロパンを貯蔵するように構成されてもよい。
【００８２】
最後に、例１は、貨物船に搭載される装置を説明してきたが、同様の装置は、代替の車両または運搬装置に配置されてもよいことが理解されよう。別法として、装置は、発電所などの、ＬＮＧが貯蔵される定置型の構造物に適用されてもよい。
結論
本発明の装置は、すべてのボイルオフ損失を内燃機関で使用するように構成される。有利には、これにより、普通ならボイルオフ損失を大気解放することにより生じるはずの環境汚染が防止される。
【００８３】
さらに、装置は、ＬＮＧ輸送過程での貨物船の効率を向上させる。
ガスを圧縮および燃焼させる方法は、ガスを再液化するより費用対効果が大きい可能性があるので、液体ピストン圧縮機の効率が高いことは、経済的な利点をもたらす可能性がある。さらに、エンジンに供給されるガスは、コアレッサフィルタのために高品質であり、結果として、ガスがエンジンに供給されるとき、ガスの蒸気圧は低くなる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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