(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化天然ガス（ＬＮＧ）用燃料タンクを有する船舶の燃料タンク装置であって、前記燃料タンクは、シェルと、それに関連する断熱材と、ＬＮＧを前記燃料タンクに積み込むパイプラインの接続部と、前記燃料タンクからボイルオフガスを取るパイプラインと、前記燃料タンクからＬＮＧを取るパイプラインと、ＬＮＧを前記燃料タンクから前記パイプラインに送り出すディープウェルポンプと、前記シェルから内方に延びるとともに前記燃料タンクの上部に配置される少なくとも１つの凹部と、を有し、前記ディープウェルポンプは前記少なくとも１つの凹部に設置され、前記凹部は、底部及び側壁を有し、前記ディープウェルポンプは、ポンプ、ライザ及び駆動モータを有し、前記ライザは前記底部を貫通し、前記ディープウェルポンプの前記駆動モータは、少なくとも部分的に前記凹部の内部に位置する、
燃料タンク装置。
【請求項２】
前記側壁は、前記燃料タンクから前記ボイルオフガスを取るパイプラインのための開口部を備える、
請求項１に記載の燃料タンク装置。
【請求項３】
前記燃料タンクは、ＬＮＧを前記燃料タンク内にスプレーする手段と、ＬＮＧを前記手段に導入するパイプラインと、を備える、
請求項１に記載の燃料タンク装置。
【請求項４】
前記側壁は、前記スプレーする手段及び前記パイプラインのうちの一方のための少なくとも１つの開口部を備える、
請求項３に記載の燃料タンク装置。
【請求項５】
前記燃料タンクは、直径を有し、前記少なくとも１つの凹部は、前記燃料タンクの前記直径の５−３０％に等しい深さを有する、
請求項１に記載の燃料タンク装置。
【請求項６】
前記パイプライン又はそれらの間の流れを制御するバルブを有し、前記バルブのうちの少なくとも１つは、前記少なくとも１つの凹部に配置される、
請求項１に記載の燃料タンク装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの凹部は、上から二次防壁で覆われる、
請求項１に記載の燃料タンク装置。
【請求項８】
前記燃料タンクは、前記シェル上の断熱材及び前記断熱材上に設けられるクラッディングを持つ単一壁燃料タンクである、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃料タンク装置。
【請求項９】
前記燃料タンクは、内側シェルと、外側シェルと、その間の前記断熱材とを有する二重壁燃料タンクである、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃料タンク装置。
【請求項１０】
前記燃料タンクは、船舶の下部デッキと上部デッキとの間に設置される、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の燃料タンク装置。
【請求項１１】
前記燃料タンクは、ＬＮＧを輸送するためのタンク又は前記船舶の１又は複数の内燃機関に気化器を介して燃料として取り込まれるＬＮＧを貯蔵するためのタンクである、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の燃料タンク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の燃料貯蔵タンク装置に関する。より具体的には、本発明は、燃料タンクの上部に様々なＬＮＧ接続部を有するようなＬＮＧ燃料貯蔵タンク装置に関する。本発明の燃料タンク装置は、ＬＮＧを輸送するためのＬＮＧ貨物タンク及び船舶のエンジンに燃料を供給するためのＬＮＧ燃料タンクの両方をカバーする。
【背景技術】
【０００２】
海洋用途のための燃料としてのＬＮＧ（液化天然ガス）の使用は、それがエミッション（emissions）を削減する効率的な方法であるため、増加している。今後数十年のうちに、天然ガス（ＮＧ）は世界で最も急速に成長する主なエネルギー源になると予想されている。この発展の背後にある原動力は、枯渇する既知の石油埋蔵量、拡大する環境保護、エミッション規制の継続的な強化である。全ての主要なエミッションは、環境に配慮した解決策を真に形成するように大幅に削減されることができる。ＣＯ２の低減は、特に、従来の石油ベースの燃料で達成することが困難である。ＮＧは、少量の濃度のエタン及びプロパンのような重質炭化水素を含むメタン（ＣＨ４）からなる。通常の周囲条件では、ＮＧは気体であるが、−１６２℃まで冷却することによって液化されることができる。液体の形態では、比容積が大幅に低減され、これは、エネルギー含有量に対して合理的なサイズの貯蔵タンクを可能にする。ＮＧの燃焼プロセスはクリーンである。その高い水素対石炭比（化石燃料の中で最高）は、石油ベースの燃料に比べてより低いＣＯ２排出を意味する。ＮＧが液化されるとき、全ての硫黄が除去され、これはゼロのＳＯＸ排出量を意味する。ＮＧのクリーンな燃焼特性はまた、石油ベースの燃料と比べて、ＮＯｘ及び粒子排出を大幅に低減する。特にクルーズ船、フェリー及びいわゆるロパックス船では、乗客が搭乗しているので、船のエンジンの排気ガス中に煤の排出及び目に見える煙がないことは非常に重要な特徴である。
【０００３】
ＬＮＧは環境に配慮した解決策であるだけでなく、今日の石油価格において経済的にも関心を引いている。船舶にＮＧを貯蔵する最も実現可能な方法は液体の形態である。既存の船舶設備では、ＬＮＧは円筒形の単一壁（単層）又は二重壁の（single-  or  double-walled）断熱ステンレス鋼又は９％Ｎｉ−鋼タンクに貯蔵されている。
【０００４】
そのようなＬＮＧ燃料貯蔵タンクに共通の特徴は、それらが、伝統的に、タンクの上にいわゆるドームを備えることである。タンク内部と外部燃料システムとの間の全ての接続部は、タンクドーム内に位置する。換言すれば、タンクからＬＮＧを排出するために使用されるディープウェルポンプ（deep  well  pump）が、ドーム並びにＬＮＧをタンクに積み込む（bunkering）ための接続部、ボイルオフガス（boil-off  gas）（ＢＯＧ）を除去するための接続部及びタンク内に配置されたＬＮＧスプレーのための接続部に取り付けられる。また、接続部と接続して配置されるいくつかのバルブも、タンクの上のドームの近くに配置されることができる。
【０００５】
タンクから上方に延びるドームを、特に、ドームに取り付けられたディープウェルポンプを問題にするものは、それらがタンクの上に垂直方向に必要とするスペースである。この問題は、船舶内部にそのデッキ間に配置されたＬＮＧタンクに関連して最悪に現れる。場合によっては、すなわち、ＬＮＧタンクが最上部又はメインデッキの下の第１デッキ上にあるとき、問題は、ドーム及びそれに関連する機器のための開口を最上部のデッキに配置することによって解決され、それによって、ポンプモータ及び残りの機器は最上部のデッキで見ることができる。
【０００６】
しかし、ＬＮＧタンクが、例えば、カーフェリーの最下部の車デッキの下に配置されているが、ＬＮＧタンクの直径が、これに関連する装置を備えたドームがタンクとその上のデッキとの間に収まる（fits）ように、減らされなければならない場合には、同じやり方は適用されないかもしれない。言い換えれば、この種のケースでは、ＬＮＧ燃料タンクの全高は、船舶の２つのデッキの間に収まらなければならない。実際には、そのような配置は、ディープウェルポンプ、ドーム及びそれに関連する接続部のためにＬＮＧタンクの上部と上部デッキとの間に空間が残されなければならないため、ＬＮＧに利用可能な貯蔵容積が大幅に減少することを意味する。
【０００７】
ＬＮＧ貯蔵タンク上の全てのパイプ接続部は、二次防壁（secondary  barrier）の内部に設置されなければならない。二次防壁は、一次防壁を通る液体燃料又は貨物の予想される漏れの一時的な封じ込めを提供するとともに、安全でないレベルへの船舶の構造温度の低下を防ぐように設計される、ＬＮＧ貨物又はＬＮＧ燃料閉じ込めシステムの液体抵抗外部要素（liquid  resisting  outer  element）である。この二次防壁は、典型的にはステンレス鋼で作られている。従来技術のＬＮＧ燃料貯蔵タンクに関連する様々なパイプラインの流れは、二次防壁内部のタンク又はタンクのドームの上部に配置されたバルブによって制御され、従って、二次防壁も収容するために高さの追加の空間を取る。
【０００８】
従来技術のＬＮＧ燃料貯蔵タンクに関連する様々なパイプラインの流れは、タンクのドームの上部に、したがって、高さの追加のスペースを取るか、又はＬＮＧ燃料タンクの端部でタンク接続スペースに、のいずれかに配置されたバルブによって制御される。これは、パイプラインがＬＮＧ燃料タンクの上部のドームからタンク接続スペース内の端部まで引き出され、場合によってはドームから取り出される同じ流体がタンク接続スペースからドームに戻されることを意味する。言い換えると、例えば、タンク内のＬＮＧが、温度制御目的のためにスプレーノズルを介してタンクに戻されるためにタンクからくみ出される（pumped）場合、ＬＮＧは、従来技術に従って、タンク接続スペースに無駄に取り込まれる。このような不要な循環は、ポンピング損失を増加させるだけでなく、ＬＮＧタンクの熱の運搬も増加させる。加えて、分類規則（classification  rules）は、全ての遮断弁が、従来技術では困難であった、タンクの貫通部に可能な限り近接して設置されなければならないことを要求する。
【０００９】
特許文献１は、固体、液体及び／又は気相製品をその中に保持し、運搬可能な又は静止した支持構造内での使用のための容器を論じている。容器は、そこに収容された圧縮された製品の体積を最大にし、液相製品からの気体製品供給中に液体及び／又は汚染物の引込みを防止する。
【００１０】
特許文献２は、流体タンクと、ウェル壁と、閉鎖システムとを含む流体封じ込め装置を論じている。タンクは、少なくとも部分的に流体封じ込め区画を画定し、そこを貫通するタンクシェル開口部を有するタンクシェルを有する。ウェル壁は、タンクシェルに固定され、シェル開口部に配置され、流体封じ込め区画内に凹み且つ少なくとも部分的に凹みウェルを画定する。
【００１１】
特許文献３は、円筒形のタンク周縁部を画定する円筒形の壁部分及び２つの端部を含むタンクであって、タンク周縁部は内部及び外部を有する、タンクと；凹状のバルブボックスであって、１つ又は複数の側壁、底壁、及びバルブボックスを密閉するように１又は複数の側壁に取り付けられることができる密閉可能な上部カバーを含み、バルブボックスの側壁は、バルブボックスが円筒形の壁部分を通ってタンク周縁部の内部に延びるとともにタンク周縁部の内部に部分的に又は完全に配置されるように、円筒形の壁部分に密閉可能に接合される、バルブボックスと；バルブボックス内に配置される１つ又は複数のバルブと；を有する、製品の輸送及び貯蔵のためのシステムを論じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＥＰ−Ａ２−１３５１０１３
【特許文献２】ＵＳ−Ａ−５，０９７，９７６
【特許文献３】ＥＰ−Ａ２−１３４７２３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、実用的な観点から、本発明の目的は、船舶のための新規なＬＮＧ燃料タンク装置を設計することであり、新規なＬＮＧタンク装置は、ＬＮＧタンクの全高及び流量制御弁の配置に関連して上述された問題を解決する。
【００１４】
本発明の他の目的は、燃料タンクからＬＮＧをくみ出す（pumping）ために使用されるディープウェルポンプがＬＮＧ燃料タンクの上部に配置された凹部内に配置される新規なＬＮＧ燃料タンクを提供することである。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、フロータンク（flow  tank）を制御するバルブがＬＮＧ燃料タンクの上部に配置された凹部に配置される新規なＬＮＧ燃料タンク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の少なくとも１つの目的は、液化天然ガス（ＬＮＧ）用燃料タンクを有する船舶の燃料タンク装置によって実質的に満たされ、燃料タンクは、シェルと、それに関連する断熱材と、ＬＮＧを燃料タンクに積み込むパイプラインの接続部と、燃料タンクからボイルオフガスを取るパイプラインと、燃料タンクからＬＮＧを取るパイプラインと、ＬＮＧをタンクからパイプラインに送り出すディープウェルポンプと、シェルから内方に延びるとともに燃料タンクの上部に配置される少なくとも１つの凹部と、を有し、ディープウェルポンプは少なくとも１つの凹部に設置され、凹部は、底部及び側壁を有し、ディープウェルポンプは、ポンプ、ライザ及び駆動モータを有し、ライザは前記底部を貫通し、ディープウェルポンプの駆動モータは、少なくとも部分的に凹部の内部に位置する。
【００１７】
有利には、上述の燃料タンク装置は、ディープウェルポンプ、特にその駆動モータの、少なくとも部分的にＬＮＧ燃料タンクの外形寸法内の設置を可能にし、それによってディープウェルポンプによって必要とされる垂直空間が縮小される。したがって、船舶の２つのデッキ間にＬＮＧタンクを適合させることができるようにＬＮＧ燃料タンクの直径を縮小する必要性は回避される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
以下では、本発明は、添付の例示の図面を参照してより詳細に説明される。
【００１９】
【図１ａ】従来技術のＬＮＧ燃料タンクの長手方向断面を概略的に示す。
【図１ｂ】従来技術のＬＮＧ燃料タンクの断面を概略的に示し、断面は、ＬＮＧ燃料タンクの長手方向軸に垂直に取られている。
【図２ａ】本発明の好適な実施形態によるＬＮＧ燃料タンクの長手方向を概略的に示す。
【図２ｂ】図２ａのＬＮＧ燃料タンクの断面を概略的に示し、断面はＬＮＧ燃料タンクの長手方向軸に垂直に取られている。
【図３】本発明の凹部の部分長手方向断面図を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１ａ及び１ｂは、船舶の下部デッキ１２と上部デッキ１４との間に設置された従来技術の単一壁ＬＮＧ燃料タンク１０を概略的に示す。破線１４’は、上部デッキがＬＮＧ燃料タンク１０のドーム１６のための開口部を備え得るようなオプションの上部デッキを表す。ＬＮＧ燃料タンク１０は、２以上のサドル（saddles）によって下部デッキ１２上に設置される。単一壁ＬＮＧ燃料タンクは、シェル２０と、シェル２０の外側の断熱材２２と、断熱材の外側のクラッディング（cladding）２４とを有する。燃料タンクが二重壁タンクである場合、断熱材は燃料タンクのシェルの間にある。典型的には断熱材２２は厚さ３００ｍｍ程度であり、ポリウレタンで形成されているが、他の寸法及び断熱材の材料が使用されてもよい。言い換えれば、二重壁のタンクでは、通常の断熱材に加えて、真空又はパーライト充填真空（perlite  filled  vacuum）が使用されることもできる。断熱材２２の外側のクラッディング２４は、断熱材を外部の磨耗、天候等から保護する目的のためのものである。クラッディング２４は、好ましくは、亜鉛メッキ鋼板、ガラス繊維強化ポリエステルなどで作られている。
【００２１】
ＬＮＧ燃料タンク１０の上部には、シェル２０から半径方向上方に突出するドーム１６が設けられている。ドーム１６は、その中でパイプライン２６、２８及び３０がＬＮＧ燃料タンク１０の内部を、ＬＮＧ燃料タンク１０の長手方向端部に配置されたタンク接続スペース３２に接続する開口部を備えている。パイプライン２６は、ＬＮＧ燃料タンクからボイルオフガスを除去するために使用され、パイプライン２８は、ＬＮＧをＬＮＧ燃料タンク１０に積み込むために使用され、パイプライン３０は、スプレーヘッダ３４及びスプレーノズル３６を介してＬＮＧ燃料タンクに再凝縮ＬＮＧ（re-condensed  LNG）を供給するために使用される。ドーム１６はさらに、例えばＬＮＧ燃料タンク１０の底部に近いライザ（riser）４２の下端に配置された遠心ポンプ４０で形成されるディープウェルポンプ３８を備えている。ディープウェルポンプは、ライザ４２の上端に、駆動モータ４４、通常は、実際にはＬＮＧ燃料タンク１０の直径に応じてドーム上面の上に１−２メートルに伸びる電気モータをさらに備える。ドーム１６と駆動モータ４４との間のライザ４２は、ＬＮＧを燃料タンク１０からタンク接続スペース３２に排出するためのパイプライン接続部４６を備える。ディープウェルポンプ３８の駆動モータ４４、ドーム１６及びドーム１６からタンク接続スペース３２に通じるパイプラインは、二次防壁４８に囲まれている。タンク接続スペース３２は、他の装置の中でも、パイプライン２６−３０及び４６の流れを制御するためのバルブ（図示せず）と、船舶の１又は複数の内燃機関の燃料として使用されるＬＮＧを供給する気化器とを含み得る。別のオプションでは、タンクが単に燃料を輸送するための貨物タンクである場合、タンク接続スペースは気化器を有さないが、パイプライン接続部４６はＬＮＧ燃料をタンクからおろす（unloading）ために使用される。
【００２２】
図２ａ及び２ｂは、本発明の好ましい実施形態による新規なＬＮＧ燃料タンク５０を概略的に示している。本発明のＬＮＧ燃料タンク５０は、図１ａ及び１ｂの従来技術のタンクと同様の基本構造である。したがって、本発明の単一壁（又は二重壁）ＬＮＧ燃料タンク５０は、サドル５８によって船舶の下部デッキ５２上に支持される。ＬＮＧ燃料タンク５０は、船舶の上部デッキ５４の完全に下に配置される。単一壁ＬＮＧ燃料タンク５０は、シェル６０と、シェル６０の外側に配置された断熱材６２と、断熱材を衝撃、磨耗、日光、天候などから保護するための断熱材６２の上に設けられたクラッディング６４とを有する。クラッディング６４は、好ましくは、亜鉛メッキ鋼板、ガラス繊維強化ポリエステルなどで作られる。燃料タンクが二重壁タンクである場合、断熱材は燃料タンクの内側シェルと外側シェルとの間にある。断熱材自体は従来技術から知られている。本発明のＬＮＧ燃料タンク５０はまた、遠心式又は他の適切なポンプ８０、ライザ８２及び駆動モータ８４を有するディープウェルポンプ７８と、それぞれ、ＬＮＧをタンクに積み込むための、ボイルオフガスをタンクからの除去するための、再凝縮ＬＮＧをタンクに戻して供給するための、及びＬＮＧをＬＮＧ燃料タンクから除去するための、少なくとも４つのパイプライン接続部６８−７２及び８６とを備えている。
【００２３】
しかし、従来のＬＮＧ燃料タンクとは異なり、本発明のＬＮＧ燃料タンク５０は、外側シェルから半径方向上方に延びるドームを備えていないが、対応する凹部５６、タブ（tub）又はプール、すなわち、ＬＮＧ燃料タンク５０のシェル６０内のパイプライン接続部６８−７２及びディープウェルポンプ７８のための空間を提供する、逆ドーム（inverted  dome）の一種を備える。
【００２４】
図３は、本発明の「逆ドーム」の部分断面図を概略的に示している。図３では、凹部は、必ずしもそうではないが好ましくは、水平な底部５６’及び側壁５６”を有することが示されている。好ましくは、側壁５６”は実質的に垂直であるが、多少傾斜した側壁が使用されることもできる。凹部５６の水平断面は円形であってよいが、楕円形、長方形又は丸い角を有する長方形のような形状も、取り分け、使用されてもよい。また、凹部５６の側壁５６”について言及するとき、凹部の全周が意味される。すなわち、長方形の凹部が４つの側壁を有すると考えられても、本発明で使用される用語「側壁」は、凹部５６の全ての側壁を包含する。この凹部は、ＬＮＧ燃料タンク５０の直径の５−３０％に等しい、好ましくは５から１５％の間の深さＤｌを有する。
【００２５】
図３の凹部は、パイプライン接続部だけでなく、様々な液体及び気体の流れがそれによって制御されるいくつかのバルブも含む。言い換えれば、ＬＮＧ燃料貯蔵タンク５０にＬＮＧを導入するパイプライン６８は、それによってタンク５０へのＬＮＧの流れが制御されるバルブ８８を備える。スプレーヘッダ７４及びスプレーノズル７６は、バルブ９０を介して燃料積込パイプライン６８から、又はバルブ９２を介してＬＮＧ排出パイプライン８６からの再循環として、パイプライン７２にＬＮＧを受け取る。タンク５０からボイルオフガスを取るパイプライン７０は、バンカーステーション（bunker  station）に通じる蒸気戻り接続部への、又は必要に応じて、安全リリーフバルブを介した大気へのガス排出を制御するためのバルブ９４と、ボイルオフガスを気化器に通じるパイプライン８６に送るバルブ９６（使用されるタンクがエンジンに燃料を供給するために使用されるＬＮＧ燃料タンクである場合）とを備える。断熱材６２及びシェル６０の底部５６”を通るディープウェルポンプライザ８２に接続されるＬＮＧ排出ライン８６は、ＬＮＧ燃料貯蔵タンク５０からのＬＮＧの排出を制御するためのバルブ９８を備える。各パイプライン６８−７２及び８６上の矢印は、パイプラインにおける流れの方向を示す。
【００２６】
上述の機器、すなわちパイプライン及びバルブは、ＬＮＧを積み込むためのパイプライン６８、ボイルオフガスを排出するためのパイプライン７０及び汲み上げられた（pumped）ＬＮＧを気化器に送るためのパイプライン８６のみが二次防壁１００から取り出されるように、二次防壁１００内に配置されなければならない。説明された機器は、凹部５６に完全に収まることができ、凹部５６の外側に部分的に配置されてもよく、又は凹部５６の完全に外側に配置されてもよい。しかし、好ましくは、バルブの少なくとも１つが凹部内に位置する。従って、機器の位置決めは、サイズ、すなわち、凹部５６の幅及び深さに完全に依存する。しかし、本発明の実施のために、すなわち本発明に至る課題を解決するために、ディープウェルポンプが凹部５６に配置されることは必須である。凹部は、必ずしもポンプ（又はむしろ、その排出接続部及び駆動モータ）が凹部に完全に収容されるほどの深さである必要はないが、いずれの場合にもディープウェルポンプの垂直高さの相当部分が「逆ドーム」に収められる。言い換えれば、駆動モータは、本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも部分的に凹部の内部に配置される。これにより、ＬＮＧ燃料貯蔵タンク５０の直径は、従来技術のＬＮＧ燃料タンクと比較して、対応して増加することができる。
【００２７】
上記を考慮すると、ＬＮＧ燃料タンクの上部に１つの凹部があるだけではなく、２つ以上の凹部がさらに設けられ得ることも理解されるべきである。当然のことながら、凹部は、ディープウェルポンプを収容するものが明らかに最も深いものであるのに対して、機器を収容するものが浅くなり得るように、異なるサイズであり得る。
【００２８】
本発明は、現在、本発明の最も好ましい実施形態であると考えられるものに関連して例として本明細書に記載されているが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に規定されるように、本発明の範囲内に含まれる、その特徴、及びいくつかの他の適用の様々な組み合わせ又は変更を包含することを意図されていることが理解されるべきである。タンク装置は、明瞭化のために図示されていないいくつかの特徴を有することが理解されるべきであり、例えば、タンク内の圧力、温度又はＬＮＧ表面レベルを決定することに関係する各タンク装置に存在する全ての装置は示されていない。
【図１ａ】
0006530860.tif 000002
【図１ｂ】
0006530860.tif 000003
【図２ａ−２ｂ】
0006530860.tif 000004
【図３】
0006530860.tif 000005