(57)【要約】  残存空間部分４．１と液相部分４．２を有する積荷タンク４内に液化ガスを担持し、船舶に動力を提供する燃料として積荷を利用するようになされた海洋船舶６のガス供給装置１であり、該装置が、積荷タンク４の残存空間部分と主ガス供給ライン７を接続するとともに、ガス圧力を十分なレベルまで上昇させるために圧縮機２．１が配設されている第１ガス供給ライン２と、積荷タンク４の液相部分４．２と主ガス供給ライン７を接続するとともに、液体ガスの圧力を上昇させて、それを前方に送る少なくとも１つのポンプ３．１が配設された第２ガス供給ライン３とを含む。第２ガス供給ラインに、残存空間部分３．３と液相部分３．７を有するガス貯溜槽３．２が配設され、ガス貯溜槽が、第２ガス供給ラインの第１ダクト部分３．４によって積荷タンクの液相部分に接続され、また、第２ガス供給ラインの第２ダクト部分によって主ガス供給ライン７に接続されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
残存空間部分（４．１）と液相部分（４．２）を有する積荷タンク（４）内に液化ガスを担持し、船舶に動力を提供する燃料として積荷を利用するようになされた海洋船舶（６）のガス供給装置（１）であり、
前記積荷タンク（４）の残存空間部分（４．１）と主ガス供給ライン（７）を接続するとともに、ガス圧力を十分なレベルまで上昇させるために圧縮機（２．１）が配設されている第１ガス供給ライン（２）と、
前記積荷タンク（４）の液相部分（４．２）と前記主ガス供給ライン（７）を接続するとともに、液体ガスの圧力を上昇させて、それを前方に送る少なくとも１つのポンプ（３．１）が配設された第２ガス供給ライン（３）とを含む前記ガス供給装置（１）において、
前記第２ガス供給ライン（３）に、残存空間部分（３．３）と液相部分（３．７）を有するガス貯溜槽（３．２）が配設され、前記ガス貯溜槽（３．２）が、前記第２ガス供給ライン（３）の第１ダクト部分（３．４）によって前記積荷タンクの前記液相部分（４．２）に接続され、また、前記第２ガス供給ライン（３）の第２ダクト部分（３．４）によって前記主ガス供給ライン（７）に接続されていることを特徴とするガス供給装置。
【請求項２】
前記ガス貯溜槽（３．２）に、温度制御ユニット（３．６）が配設されていることを特徴とする請求項１に記載されたガス供給装置（１）。
【請求項３】
前記ガス貯溜槽（３．２）の前記温度制御ユニット（３．６）が、前記ガス貯溜槽（３．２）内の液相ガスを加熱するための調節可能な加熱手段（３．９、３．９’）を含むことを特徴とする請求項１に記載されたガス供給装置（１）。
【請求項４】
前記ガス貯溜槽（３．２）に、前記液相部分（３．７）の表面レベルを制御するための表面レベル制御装置（８）が配設されていることを特徴とする請求項１に記載されたガス供給装置（１）。
【請求項５】
前記加熱手段（３．９、３．９’）に、前記ガス貯溜槽（３．２）内のガス圧に応答する制御装置（９、９．１）が配設されていることを特徴とする請求項２に記載されたガス供給装置（１）。
【請求項６】
前記加熱手段（３．９、３．９’）に、配管（３．１０）によって前記ガス貯溜槽の液相部分（３．７）に連通する、前記ガス貯溜槽（３．２）の外側の熱交換器が配設されていることを特徴とする請求項５に記載されたガス供給装置（１）。
【請求項７】
前記ガス貯溜槽（３．２）が、前記主ガス供給ライン（７）を経由する数時間のガス消費に相当する容量を有する寸法になされていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載されたガス供給装置（１）。
【請求項８】
前記第２ガス供給ライン（３）の前記第１ダクト部分（３．４）が、前記ガス貯溜槽（３．２）の液相部分（３．７）内に延在し、前記第２ガス供給ライン（３）の前記第２ダクト部分（３．５）が、前記ガス貯溜槽（３．２）の前記残存空間部分（３．３）から前記主ガス供給ライン（７）まで延在していることを特徴とする請求項１に記載されたガス供給装置（１）。
【請求項９】
前記第２ガス供給ライン（３）の前記第２ダクト部分（３．５）に、自動制御される閉止弁（３．１３）が配設されていることを特徴とする請求項１に記載されたガス供給装置（１）。
【請求項１０】
前記ガス貯溜槽（３．２）の液相部分（３．７）と前記積荷タンク（４）が、弁（３．１５）を設けた帰還ライン（３．１４）によって互いに接続されていることを特徴とする請求項１に記載されたガス供給装置（１）。
【請求項１１】
残存空間部分（４．１）と液相部分（４．２）を有する液化ガス積荷タンク（４）、および、ガス消費装置（５）を具備する海洋船舶（６）のガス供給装置におけるガス圧を制御する方法であり、
前記積荷タンク（４）から出るガスが、自然沸騰放出ガスの圧力を十分なレベルまで上昇させる圧縮機（２．１）を設けた第１ガス供給ライン（２）を経て前記ガス消費装置（５）に導かれ、また、追加的または代替的に前記積荷タンク（４）の液相部分（４．２）と前記ガス消費装置（５）を接続する第２ガス供給ライン（３）を経て前記ガス消費装置（５）に導かれ、
前記第２ガス供給ライン（３）には、液体ガスの圧力を上昇させ、それを前方に給送するためのポンプ（３．１）が配設されている前記ガス圧を制御する方法において、
前記第２ガス供給ラインにおいて、ガスは、前記残存空間部分（４．１）と前記液相部分（４．２）を有する貯溜槽（３．２）内に供給され、該貯溜槽（３．２）に一時的にガスが貯蔵され、該貯溜槽から前記ガス消費装置（５）までガスが導かれることを特徴とする海洋船舶のガス供給装置におけるガス圧を制御する方法。
【請求項１２】
前記ガス供給ライン（３）におけるガス圧が、前記貯溜槽（３．２）の液相部分（３．７）の温度（９、９．１、３．６）を制御することによって制御されることを特徴とする請求項１１に記載された海洋船舶のガス供給装置におけるガス圧を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載された海洋船舶のガス供給装置、および、請求項８の前提部分に記載された海洋船舶のガス供給装置におけるガス圧を制御する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ（液化天然ガス）タンカーの推進システムは、通常、積荷（カーゴ）を利用して動力が与えられる。タンカーにおけるガスの貯蔵は、断熱積荷タンクを用いて行われ、該タンク内には、残存空間部分と液相部分が形成される。積荷タンク内の圧力は、ほぼ大気圧レベルであり、液化ガスの温度は約マイナス１６３℃である。積荷タンクの断熱は極めて良好であるが、ＬＮＧ温度が徐々に上昇して、いわゆる自然沸騰放出ガスを形成させる。自然沸騰放出ガスは、積荷タンク内の圧力が過度に上昇しないように、これを除去しなければならない。自然沸騰放出ガスは、タンカーの推進システムのような消費装置で使用できる。しかしながら、自然沸騰放出ガスの量は、あらゆる状況で必要な全エネルギーを提供するには十分でなく、したがって、船舶には、余分なガス（所謂、強制沸騰放出ガス）を得るための追加の手段を設けなければならない。また、推進エネルギーの供給源としてガスを使用すると、ガスの圧力レベルと安定性のための必要条件が設定される。
【０００３】
例えばフランス特許公報第ＦＲ２７２２７６０号に、液体ガスを、所謂、強制沸騰蒸発器に供給し、その内部で液体ガスが蒸発して気体になり、自然沸騰放出ガスと混合できる装置が示されている。
【０００４】
ＥＰ−１３４８６２０−Ａ１は、自然沸騰放出ガスを圧縮機に導き、供給ラインを通じて消費部分にガスを供給する前にガス圧を上昇させるようになされたガス供給装置を示している。自然沸騰放出ガスを供給する圧縮機の容量は、供給ラインにおける圧力によって制御される。また、前記ガス供給装置は強制沸騰蒸発器を含み、該強制沸騰蒸発器において、予め高い圧力までポンピングされた液体ガスが蒸発せしめられる。この装置では、自然沸騰放出ガスの圧力が上昇した後に、強制沸騰ガス部分が自然沸騰放出ガスに混合される。この装置は、所定圧力にガスを圧縮するために必要な仕事を低減化すると言われている。しかしながら、以下で議論される幾つかの問題を有する。
【０００５】
強制沸騰ガスの供給量は、強制沸騰蒸発器の前に設置されたオン・オフ弁によって制御され、該制御は、ガス積荷タンクの圧力に基づく。ポンプの動作も、ガス積荷タンクの圧力に基づいてオン・オフ制御される。ガス積荷タンクと強制沸騰蒸発器の間のラインは、ポンプ送りされた液体ガスの一部をガス積荷タンクに戻すための分岐も有する。戻り量は、強制沸騰蒸発器の前のガスラインの圧力に基づいて制御される。この装置の問題は、ポンプ送りされた液体ガスが積荷タンクに戻ることである。ポンプ送りと循環によって、液体ガスが僅かに暖められるという加熱効果の故に、これは望ましくない。
【０００６】
強制沸騰蒸発器および圧縮機の出口側（供給ライン）におけるガス消費量が変動するので、ガス積荷タンク内および／または供給ライン内の圧力が上昇し過ぎないように、また、必要量のガスを供給できるように、プロセスを制御しなければならない。自然沸騰放出ガスの形成が十分強くないか、または、消費量が突然増えた場合には、ガス積荷タンクの残存空間部分の圧力が低下し、強制沸騰蒸発器および液体ガス・ポンプの動作を開始しなければならない。ポンプおよび強制沸騰蒸発器がしばらく動作した後、圧力が十分なレベルに上昇すると、ポンプを停止することができ、強制沸騰蒸発器の弁も閉成される。特に、強制沸騰蒸発器の作動はオン・オフ制御されるので、供給ライン内の圧力変動が不可避的に極めて強くなる。このことは、強制沸騰蒸発器が、通常は、１００％の消費に合わせた寸法になされるという事実によって更に強調され、制御が非常に粗くなる。したがって、この種の制御システムは非常に複雑であり、多少不安定である。これと同様の構成がＥＰ−１２９１５７６−Ａ２に示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、先行技術の前記問題およびその他の問題を解決する海洋船舶のガス供給装置を提供することである。液化ガス積荷タンクを具備する海洋船舶のガス供給装置におけるガス圧を制御する方法を提供することも、本発明の目的であり、この方法によって、供給ラインに均一な圧力が提供され、船舶の消費装置に対して信頼できるガス供給が行われる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、請求項１および請求項１１に記載され、また、その他の請求項に詳しく記載された内容によって概ね達成される。以下では、主に１つの積荷タンクに関して本発明の説明を行う。しかしながら、海洋船舶には、それぞれが個々のガス供給装置を有する幾つかの積荷タンクを設けてもよく、あるいはまた、共用ガス供給装置を有する幾つかの積荷タンクを並列に接続してもよいことは自明である。
【０００９】
本発明によれば、残存空間部分と液相部分を有する積荷タンク内に液化ガスを担持し、船舶に動力を提供する燃料として積荷を利用するようになされた海洋船舶のガス供給装置が、
積荷タンクの残存空間部分と主ガス供給ラインを接続するとともに、ガス圧力を十分なレベルまで上昇させるために圧縮機が配設されている第１ガス供給ラインと、
積荷タンクの液相部分と主ガス供給ラインを接続するとともに、液体ガスの圧力を上昇させて、それを前方に送る少なくとも１つのポンプが配設された第２ガス供給ラインとを含む。
本発明の主特徴によれば、第２ガス供給ラインに、残存空間部分と液相部分を有するガス貯溜槽を付加的に配設し、貯溜槽が、第２ガス供給ラインの第１ダクト部分によって積荷タンクの液相部分に接続され、また、第２ガス供給ラインの第２ダクト部分によって主ガス供給ラインに接続される。
【００１０】
好適には、貯溜槽に温度制御ユニットが配設され、それによって、貯溜槽内の圧力を間接的に制御可能である。この種の構成により、主供給ライン内のガス圧を、容易に制御することができるとともに、非常に安定した状態で維持できるガス供給系が提供される。
【００１１】
貯溜槽の温度制御ユニットは、貯溜槽内の液相ガスを加熱するための調節可能な加熱手段を有する。液体を加熱することにより、液相部分の液体ガスのガス蒸発を活性化することができる。加熱手段には、貯溜槽内のガス圧に応答する制御機器が配設される。これは、圧力を制御するための正確かつ確実な手段を提供する。好適には、液相部分の表面レベルを制御する表面レベル制御装置が貯溜槽に配設される。好適には、貯溜槽の外側にあって、配管によって貯溜槽の液相部分と連通する熱交換器が、加熱手段に配設される。好適には、第２ガス供給ラインの第２ダクト部分に、自動制御される閉止弁が配設され、それによって、ガス消費が急に停止した場合に、ガス供給を迅速に止めることができる。
【００１２】
貯溜槽は、主ガス供給ラインを経由する数時間のガス消費に対応する容量を有する寸法にすることが有利であり、これは緩衝ガス源として貯溜槽を使用する可能性を与える。寸法決定は、問題となる具体的な用途で定まり、例えば積荷タンクの放出時間を考慮に入れることができる。
【００１３】
貯溜槽は、第２ガス供給ラインの第１ダクト部分が貯溜槽の液相部分内に延在し、第２ガス供給ラインの第２ダクト部分が貯溜槽の残存空間部分から主ガス供給ラインまで延在するように接続される。
【００１４】
残存空間部分と液相部分を有する液化ガス積荷タンク、および、ガス消費装置を具備する海洋船舶のガス供給装置におけるガス圧を制御するという本発明方法では、
積荷タンクから出るガスが、自然沸騰放出ガスの圧力を十分なレベルまで上昇させる圧縮機を設けた第１ガス供給ラインを経てガス消費装置に導かれ、また、追加的または代替的に積荷タンクの液相部分とガス消費装置を接続する第２ガス供給ラインを経てガス消費装置に導かれ、
第２ガス供給ラインに、液体ガスの圧力を上昇させ、それを前方に給送するためのポンプが配設される。
第２ガス供給ラインにおいて、ガスは、残存空間部分と液相部分を有する貯溜槽内に供給され、貯溜槽に一時的にガスが貯蔵される。ガスは、貯溜槽からガス消費装置までさらに導かれる。ガスは、貯溜槽内で蒸発し、第２ガス供給ライン内のガスの圧力が、貯溜槽の液相部分の温度を制御することによって制御される。
【００１５】
本発明は幾つかの利点を有する。先ず、液体ガスを加熱するという新規な圧力制御方法により、圧力制御が極めて正確である。また、本発明は、積荷タンクへの接続を遮断しなければならない場合に、消費装置に対するガス燃料の緩衝器を提供する。
【００１６】
以下、添付図を見ながら本発明の説明を行う。
【実施例】
【００１７】
図１は、ＬＮＧタンカー等の海洋船舶６の断面を模式的に示す。船舶６は、積荷タンク内に液化ガスを担持するようになっている。通常、タンカーには幾つかのタンクが存在するが、図１では、明快さは図るという理由から、１つのタンク４のみが示されている。積荷タンク４は、気体状態のガスで充たされた残存空間部分４．１と、液化ガスで充たされた液相部分４．２が常に存在するように充填される。積荷タンク４内に液化ガスを貯蔵する間に、ガスが蒸発してその位相を変化させ、残存空間部分４．１に移行する。蒸発したガス、所謂、自然沸騰放出ガスは、船舶６の消費装置５で使用可能である。消費装置５は、推進動力を提供するガス・エンジンであることが好ましい。図には、単一の消費装置５が示されているが、幾つかの消費装置が存在してよいことは明らかである。
【００１８】
船舶６に、第１ガス供給ライン２を含むガス供給装置１が配設されている。第１ガス供給ライン２は、積荷タンク４の残存空間部分４．１から、消費装置５につながる主ガス供給ライン７まで延在している。第１ガス供給ライン２は、積荷タンク４から主供給ライン７を経て、船舶６の消費装置５に、沸騰放出された蒸発ガスを供給するようになされている。積荷タンク４内の圧力は、僅かに過圧状態に維持される。第１ガス供給ライン２には、消費装置５で使用するために沸騰放出ガスの圧力を十分なレベルまで上昇させる圧縮機２．１が配設される。主ガス供給ライン７の圧力レベルは、適切な圧力に維持されなければならないが、最大設計限界圧未満でなければならない。通常、下限は、消費装置５としての船舶のガス・エンジンの要件条件によって規定される。圧縮機２．１の容量は、積荷タンク内の圧力が所定の設計限界内に留まるように、積荷タンクの残存空間に設けた圧力測定機器１０を用いて制御される。
【００１９】
ガス供給装置１は、第２ガス供給ライン３も有する。第２ガス供給ライン３は、例えば自然沸騰放出ガスの量が十分でない場合に、液化したガスを気体形態に変えるために配設される。第２ガス供給ライン３は、原則的に第１供給ライン２と平行であり、積荷タンク４から主供給ライン７に至る。したがって、第２ガス供給ライン３には、液体ガスの圧力をほぼ主供給ライン７のレベルまで上昇させるための液体ガス・ポンプ３．１が配設される。好適には、液体形態のガスを送るべく、積荷タンク４の液相部分４．２に、ポンプ３．１が配置される。液化ガスの気体形態への変換は、第２供給ライン３にガス貯溜槽３．２を設け、これにポンプ３．１が、第２ガス供給ライン３の第１ダクト部分３．４を通して液体ガスを移送することによって達成される。好適には、第１ダクト部分３．４に、液体ガスが積荷タンク４に戻らないように、逆止弁または自動制御閉止弁３．１２を配設される。ポンプ３．１および弁３．１２は、貯溜槽３．２に設けた表面レベル制御装置８の制御下で動作する。ポンプは、表面のレベルが下限８．１にある場合に始動し、表面が上限８．２に上昇するまで作動する。表面限界は、貯溜槽が最低で約２０％充填され、最大で約８０％充填されるように選択される。ポンプ３．１の出力は、充填中、表面の上昇速度が比較的低いように選択するとよい。この方法で、貯溜槽３．２の充填が、貯溜槽３．２の残存空間部分３．３内のガス圧に及ぼす影響が最小限になる。上昇する表面が圧力に及ぼす効果は、貯溜槽温度制御ユニットを適切に制御することによって、少なくとも部分的に補償することができ、これについては後述する。ガスの特性、つまり気体形態のガスの体積が液体形態にある場合の約６００倍もあることから、ポンプ３．１の出力は、ガス形成容量の危険なく、この方法で選択することができる。典型的には、所謂、水まきポンプが積荷タンク４に配設され、ポンプ３．１は別体ポンプまたは水まきポンプでよい。
【００２０】
貯溜槽３．２内の気体ガスの形成は、貯溜槽内に残存空間部分３．３を設ける（つまり、液体ガスの表面の上限８．２が高くなり過ぎないように注意する）ことによって部分的に達成される。しかしながら、主にガスの蒸発、および同時に残存空間部分３．３の圧力レベルが、貯溜槽３．２の液相部分３．７内の温度を制御することによって制御される。これは、温度制御ユニット３．６によって達成される。ユニットは、貯溜槽内に設けた圧力センサ９を有し、その測定値に基づいて液相部分３．７の温度が制御される。制御の原理は、温度が高いほど、ガスの蒸発が強力になることに基づく。したがって、液相部分３．７を加熱すると、気体ガスの形成が増加し、同時に、言うまでもなく圧力は消費に依存する。これは逆も当てはまる。
【００２１】
液相部分３．７の液体ガスの加熱は、加熱手段によって達成される。本発明の好適例による加熱手段は外部熱交換器３．９を含み、この外部熱交換器３．９に対して配管３．１０を通じて液化ガスが流通する。液化ガスは、熱交換器３．９の他方の側３．８で流れる熱伝達媒体によって加熱される。液化ガスの流れを容易にするために循環ポンプ３．１１があってよいが、配管は、（密度差に基づく）自由な循環が生じるような寸法にしてもよい。熱伝達速度、したがって液化ガスの加熱は、弁９．１によって制御され、これは熱交換媒体の流れを制御する。熱伝達媒体は、例えば水または蒸気でよいが、実際に全ての適切な熱源、電気加熱装置も使用できる。図１では、可能な直接加熱装置３．９’も点線で示されている。
【００２２】
貯溜槽から出るガスは、第２ガス供給ライン３の第２ダクト部分３．５を経て主ガス供給ライン７に導かれる。沸騰放出ガスの出力（第１ガス供給ライン２）が消費需要にとって十分でない場合は、主供給ライン７の圧力が穏やかに低下し、ガスは、貯溜槽３．２の残存空間３．３から第２ダクト部分３．５を通って流れる。これによって、残存空間３．３内の圧力が僅かに低下し、これがセンサ９によって検出される。測定値は制御機器（明快さの理由で図示せず）に送られ、これは開放動作を起動するために弁９．１に命令を送信する。これによって、熱伝達媒体から液化ガスへの熱伝達を増大させ、温度を上昇させる。また、液化ガスの温度が上昇するので、ガスの蒸発が増加し、残存空間部分３．３内の圧力低下が補償される。他のタイプの加熱手段を使用する場合、その出力動力は圧力測定センサ９で制御される。
【００２３】
この種の圧力制御装置は非常に安定し、供給ラインの圧力を必要な限界内に維持するための調節が容易である。また、貯溜槽３．２は、例えば積荷タンク４を船舶のガス供給から遮断しなければならない状況などに緩衝器を提供する。例えば水陸連絡設備で積荷タンク４から排出する間、或る程度の緩衝容量があると有利であり、したがって、貯溜槽３．２は、少なくとも４時間の、主ガス供給ライン７を通したガス消費に相当する容量を有するような寸法にするとよい。
【００２４】
第２ガス供給ライン３の第２ダクト部分３．５には、自動制御閉止弁３．１３を設ける。ガス消費が急に停止した場合は、弁３．１３が閉成される。この場合は、貯溜槽３．２内の圧力が、通常よりわずかに高いレベルへと上昇することができる。貯溜槽３．２にパイプ３．１４を設け、これは貯溜槽の液相部分へと開放し、積荷タンク４へと戻る。パイプには、液体ガスの流れを制御する弁３．１５を設ける。これは、例えば比較的重い炭化水素化合物が積荷タンク４に戻る可能性を与える。
【００２５】
貯溜槽３．２の充填中に、残存空間３．３内の圧力は、表面レベルの上昇によってで部分的に上昇し、これが圧力センサ９によって記録され、この情報は温度制御ユニット３．６にも送られる。
【００２６】
図１の制御付属品は、明快さの理由から点線で略式に示している。しかしながら、集中または分散制御装置を用いて、種々の態様で制御装置を実現できることは明らかである。
【００２７】
本発明は、図示例に限定されず、特許請求の範囲で規定された範囲内で本発明の幾つかの変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるガス供給装置の好適例を示す。
【図１】
2007514597.tif 000003
【国際調査報告】
2007514597.tif 000004
2007514597.tif 000005
2007514597.tif 000006