(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクを備える船舶において、
前記貯蔵タンクの下流に設置され、前記貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを冷媒として圧縮した蒸発ガス（以下、「第１流体」という。）を、熱交換して冷却する蒸発ガス熱交換器：
前記蒸発ガス熱交換器の下流に設置され、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスの一部を圧縮する圧縮機；
前記蒸発ガス熱交換器の下流に前記圧縮機と並列に設置され、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスの他の一部を圧縮する予備圧縮機；
前記蒸発ガス熱交換器の上流に設置され、前記蒸発ガス熱交換器に供給される前記第１流体を圧縮する推進圧縮機；
前記蒸発ガス熱交換器で冷却された前記第１流体をさらに冷却する冷媒熱交換器；
前記冷媒熱交換器に送られ（以下、前記冷媒熱交換器に送られる流体を「第２流体」という。）、前記冷媒熱交換器で冷却された前記第２流体を、膨張させた後に再び前記冷媒熱交換器に送る冷媒減圧装置；及び
前記蒸発ガス熱交換器及び前記冷媒熱交換器で冷却された前記第１流体を膨張させる、前記蒸発ガス熱交換器及び前記冷媒熱交換器の下流に設置される第１減圧装置；を備え、
前記冷媒熱交換器は、前記冷媒減圧装置を通過した蒸発ガスを冷媒として、前記第１流体と前記第２流体の両方を熱交換して冷却し、
前記第１流体は、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスと、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスと前記予備圧縮機によって圧縮された蒸発ガスが合流された流れとのいずれか一つであり、
前記第２流体は、前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスと、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスと前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスが合流する流れとのいずれか一つである船舶。
【請求項２】
前記蒸発ガス熱交換器、前記冷媒熱交換器及び前記第１減圧装置を通過して少なくとも一部が再液化された液化ガスと、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をさらに備え、
前記気液分離器で分離された液化ガスは前記貯蔵タンクに送られ、
前記気液分離器で分離された蒸発ガスは前記蒸発ガス熱交換器に送られることを特徴とする請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
前記推進圧縮機は、前記圧縮機の１／２の容量を有することを特徴とする請求項１に記載の船舶。
【請求項４】
前記第１流体は燃料需要先の上流で二つの流れに分岐されて、
一部は前記推進圧縮機、前記蒸発ガス熱交換器、前記冷媒熱交換器、及び前記第１減圧装置を順次に通過して一部または全部が再液化され、
他の一部は、前記燃料需要先に送られることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項５】
前記予備圧縮機で圧縮されて前記冷媒熱交換器及び前記冷媒減圧装置を通過した後に前記冷媒熱交換器の冷媒として使用された前記第２流体は、再び前記予備圧縮機に送られて、前記予備圧縮機、前記冷媒熱交換器、前記冷媒減圧装置、再び前記冷媒熱交換器を連結する閉ループの冷媒サイクルを形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項６】
前記予備圧縮機で圧縮して前記冷媒熱交換器及び前記冷媒減圧装置を通過した後に前記冷媒熱交換器の冷媒として使用された前記第２流体は、前記貯蔵タンクから排出された後に前記蒸発ガス熱交換器を通過した蒸発ガスと合流することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項７】
前記第１流体と前記第２流体を連通させるライン上に設置されるバルブをさらに備え、
前記バルブは、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスと前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスを合流または分離させるために開閉することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項８】
前記推進圧縮機は前記蒸発ガスを臨界点以下の圧力に圧縮することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項９】
前記推進圧縮機は前記蒸発ガスを臨界点を超える圧力に圧縮することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項１０】
前記推進圧縮機は、前記蒸発ガスを３００ｂａｒに圧縮することを特徴とする請求項９に記載の船舶。
【請求項１１】
液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクを備える船舶の蒸発ガス処理システムにおいて、
前記貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの一部を圧縮機で圧縮した後で燃料需要先に送る第１供給ライン；
前記第１供給ラインから分岐して、前記貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの他の一部を予備圧縮機で圧縮する第２供給ライン；
前記第１供給ラインから分岐して、圧縮された蒸発ガスを推進圧縮機、蒸発ガス熱交換器、冷媒熱交換器、及び第１減圧装置を通過させて再液化する復帰ライン；及び
前記冷媒熱交換器及び冷媒減圧装置を通過して冷却された蒸発ガスを再び前記冷媒熱交換器に送って冷媒として使用した後、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスと合流させる再循環ライン；を備え、
前記蒸発ガス熱交換器は、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として、前記復帰ラインに沿って供給される蒸発ガスを熱交換して冷却し、
前記冷媒熱交換器は、前記冷媒減圧装置を通過した蒸発ガスを冷媒として、前記再循環ラインに沿って供給される蒸発ガスと、前記復帰ラインに沿って供給される蒸発ガスとの両方を熱交換して冷却する、船舶の蒸発ガス処理システム。
【請求項１２】
前記第１供給ライン上の前記圧縮機の上流に設置される第１バルブ；
前記第１供給ライン上の前記圧縮機の下流に設置される第２バルブ；
前記第２供給ライン上の前記予備圧縮機の上流に設置される第３バルブ；
前記第２供給ライン上の前記予備圧縮機の下流に設置される第４バルブ；
前記第１供給ラインから分岐した蒸発ガスを前記冷媒熱交換器に送る前記再循環ラインの、前記第１供給ラインと前記第２供給ラインの間に設置される第６バルブ；
前記冷媒熱交換器から前記第１供給ラインに蒸発ガスを送る前記再循環ライン上に設置される第９バルブ；
前記第９バルブと前記冷媒熱交換器との間の前記再循環ラインと、前記第３バルブと前記予備圧縮機の間の前記第２供給ラインを連結する第１追加ライン；及び
前記第１追加ライン上に設置される第１０バルブ；をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の船舶の蒸発ガス処理システム。
【請求項１３】
前記第１バルブ、前記第２バルブ、前記第３バルブ、前記第４バルブ、及び前記第１０バルブは開いて、前記第６バルブ及び前記第９バルブは閉じた状態でシステムを駆動し、
蒸発ガスが前記予備圧縮機に供給されたら、前記第３バルブを閉じて、蒸発ガスが前記予備圧縮機、前記第４バルブ、前記冷媒熱交換器、前記冷媒減圧装置、再び前記冷媒熱交換器、及び前記第１０バルブを循環する閉ループの冷媒サイクルを形成することを特徴とする請求項１２に記載の船舶の蒸発ガス処理システム。
【請求項１４】
前記圧縮機が故障した場合、前記第１バルブ、前記第２バルブ、及び前記第１０バルブは閉じて、前記第３バルブ及び前記第６バルブは開いて、前記貯蔵タンクから排出された後に前記蒸発ガス熱交換器を通過した蒸発ガスが、前記第３バルブ、前記予備圧縮機、前記第４バルブ、及び前記第６バルブを経て燃料需要先に供給されることを特徴とする請求項１３に記載の船舶の蒸発ガス処理処理システム。
【請求項１５】
前記第１バルブ、前記第２バルブ、前記第３バルブ、前記第４バルブ、前記第６バルブ、及び前記第９バルブは開いて、前記第１０バルブは閉じて、
前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスと前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスが合流して運用されることを特徴とする請求項１２に記載の船舶の蒸発ガス処理システム。
【請求項１６】
前記圧縮機が故障した場合、前記第１バルブ及び前記第２バルブを閉じて、前記貯蔵タンクから排出された後に前記蒸発ガス熱交換器を通過した蒸発ガスが、前記第３バルブ、前記予備圧縮機、前記第４バルブ、及び前記第６バルブを経て燃料需要先に供給されることを特徴とする請求項１５に記載の船舶の蒸発ガス処理システム。
【請求項１７】
前記第１バルブ、前記第２バルブ、前記第３バルブ、前記第４バルブ、及び前記第９バルブは開いて、前記第６バルブ及び前記第１０バルブは閉じて、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスと前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスが分離されて運用されることを特徴とする請求項１２に記載の船舶の蒸発ガス処理システム。
【請求項１８】
前記圧縮機が故障した場合、前記第１バルブ及び前記第２バルブを閉じて、前記第６バルブを開いて、前記貯蔵タンクから排出された後に前記蒸発ガス熱交換器を通過した蒸発ガスが、前記第３バルブ、前記予備圧縮機、前記第４バルブ、及び前記第６バルブを経て燃料需要先に供給されることを特徴とする請求項１７に記載の船舶の蒸発ガス処理システム。
【請求項１９】
貯蔵タンクから排出されて蒸発ガス熱交換器に送られる蒸発ガスを二つの流れに分岐して、前記分岐した二つの流れの蒸発ガスを圧縮機または予備圧縮機で圧縮し、
前記圧縮機で圧縮した蒸発ガス及び前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスの少なくとも一方を、燃料需要先に送るか、再液化して前記貯蔵タンクに戻すか、再循環させ、
前記戻されるガスは、推進圧縮機で圧縮されて、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスと前記蒸発ガス熱交換器で熱交換して冷却された後、前記再循環される蒸発ガスと冷媒熱交換器で熱交換してさらに冷却され、
前記再循環される蒸発ガスは、圧縮された後に冷却及び膨張されて前記戻される蒸発ガスと熱交換する、方法。
【請求項２０】
前記圧縮機の下流ラインと前記予備圧縮機の下流ラインが連結して、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスは、前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスと合流することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は船舶に関し、より詳細には、貯蔵タンクの内部で生成した蒸発ガスのうち、エンジンの燃料として使用されずに残った蒸発ガスを再液化するシステムを備える船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年液化天然ガス（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ、ＬＮＧ）などの液化ガスの消費量が世界的に急増しつつある。ガスを低温で液化した液化ガスは、ガスに比べて体積が非常に減少され、貯蔵及び移送効率に有利な長所がある。また、ＬＮＧなどの液化ガスは、液化工程中に大気汚染物質を除去または軽減することができ、燃焼時に大気汚染物質の排出が少なく、環境にやさしい燃料である。
【０００３】
ＬＮＧは、メタン（ｍｅｔｈａｎｅ）が主成分である天然ガスを約−１６２℃に冷却し液化することで得られる無色透明な液体であり、体積は天然ガスに比べて約１／６００である。したがって、天然ガスを液化して移送すると、非常に効率的な移送が可能となる。
【０００４】
しかし、天然ガスの液化温度は常圧で−１６２℃の極低温であり、ＬＮＧは温度変化に敏感であるためすぐ蒸発する。そのため、ＬＮＧを貯蔵する貯蔵タンクには断熱処理を施すが、外部熱が貯蔵タンクに継続的に伝達し、ＬＮＧの輸送過程で貯蔵タンク内では継続的にＬＮＧが自然気化して蒸発ガス（Ｂｏｉｌ−Ｏｆｆ  Ｇａｓ、ＢＯＧ）が発生する。これは、エタンなどの他の低温液化ガスにおいても同様である。
【０００５】
蒸発ガスは、損失の一つであり輸送効率において重要な問題である。また、貯蔵タンク内に蒸発ガスが蓄積されるとタンク内圧が過度に上昇し、極端な場合にはタンク破損の虞もある。したがって、貯蔵タンク内で発生する蒸発ガスを処理する様々な方法が研究され、最近では蒸発ガスの処理のために、蒸発ガスを再液化して貯蔵タンクに戻す方法、蒸発ガスを船舶のエンジンなどの燃料消費先のエネルギー源として使用する方法などが利用されている。
【０００６】
蒸発ガスを再液化する方法には、別の冷媒を利用する冷凍サイクルを備えて蒸発ガスを冷媒と熱交換して再液化する方法、および別の冷媒がなく蒸発ガス自体を冷媒として再液化する方法などがある。特に、後者の方法を採用したシステムを部分再液化システム（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｒｅ−ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＰＲＳ）という。
【０００７】
また、船舶に使用される一般的なエンジンの内、天然ガスを燃料として使用できるエンジンは、ＤＦＤＥやＭＥ−ＧＩエンジンなどのガス燃料エンジンがある。
【０００８】
ＤＦＤＥは４ストローク機関であり、比較的に低圧である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て、ピストンが上昇しながら圧縮するオットーサイクル（Ｏｔｔｏ  Ｃｙｃｌｅ）を採用している。
【０００９】
ＭＥ−ＧＩエンジンは、２ストローク機関であり、３００ｂａｒ近く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。最近では、燃料効率と推進効率がより優秀なＭＥ−ＧＩエンジンへの関心が高まっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、従来の部分再液化システムに比べて、蒸発ガス再液化性能が向上したシステムを備えた船舶を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために本発明の一実施形態では、液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクを備えた船舶において、前記貯蔵タンクの下流に設置されて、前記貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを冷媒として圧縮した蒸発ガス（以下、「第１流体」という。）を熱交換して冷却する蒸発ガス熱交換器；前記蒸発ガス熱交換器の下流に設置されて、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスの一部を圧縮する圧縮機；前記蒸発ガス熱交換器の下流で前記圧縮機と並列に設置されて、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスの他の一部を圧縮する予備圧縮機；前記蒸発ガス熱交換器の上流に設置され、前記蒸発ガス熱交換器に供給される前記第１流体を圧縮する推進圧縮機；前記蒸発ガス熱交換器で冷却した前記第１流体をさらに冷却する冷媒熱交換器；前記冷媒熱交換器に送られて（以下、冷媒熱交換器に送られる流体を「第２流体」という。）、前記冷媒熱交換器で冷却した前記第２流体を膨張させた後、再び、前記冷媒熱交換器に送る冷媒減圧装置；および、前記蒸発ガス熱交換器と前記冷媒熱交換器で冷却した前記第１流体を膨張させる第１減圧装置；を備えて、前記冷媒熱交換器は、前記冷媒減圧装置を通過した蒸発ガスを冷媒として、前記第１流体と前記第２流体の両方を熱交換して冷却し、前記第１流体は、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスと、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスと前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスが合流した流れとのいずれか一つであり、前記第２流体は、前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスと、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスと前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスが合流した流れとのいずれか一つである、船舶が提供される。
【００１２】
前記船舶は、前記蒸発ガス熱交換器、前記冷媒熱交換器と前記第１減圧装置を通過して少なくとも一部が再液化された液化ガスと、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をさらに備え、前記気液分離器で分離された液化ガスは前記貯蔵タンクに送られ、前記気液分離器で分離された蒸発ガスは、前記蒸発ガス熱交換器に送られる。
【００１３】
前記推進圧縮機は前記圧縮機の１／２の容量を有する。
【００１４】
前記第１流体は、燃料需要先の上流で二つの流れに分岐されて、一方は前記推進圧縮機、前記蒸発ガス熱交換器、前記冷媒熱交換器、及び前記第１減圧装置を順次に通過し、一部または全部が再液化され、他方は前記燃料需要先に送ることができる。
【００１５】
前記予備圧縮機で圧縮されて前記冷媒熱交換器及び前記冷媒減圧装置を通過した後に前記冷媒熱交換器の冷媒として使用された前記第２流体は、再び前記予備圧縮機に送られて、前記予備圧縮機、前記冷媒熱交換器、前記冷媒減圧装置、再び前記冷媒熱交換器を連結する閉ループの冷媒サイクルを形成することができる。
【００１６】
前記予備圧縮機で圧縮されて前記冷媒熱交換器及び前記冷媒減圧装置を通過した後に前記冷媒熱交換器の冷媒として使用された前記第２流体は、前記貯蔵タンクから排出された後、前記蒸発ガス熱交換器を通過した蒸発ガスと合流することができる。
【００１７】
前記船舶は、第１流体と前記第２流体を連通させるライン上に設置されるバルブをさらに備えることができ、前記バルブは、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスと前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスを合流または分離させるために開閉する。
【００１８】
前記推進圧縮機は前記蒸発ガスを臨界点以下の圧力に圧縮することができる。
【００１９】
前記推進圧縮機は前記蒸発ガスを臨界点が超えた圧力に圧縮することができる。
【００２０】
前記推進圧縮機は前記蒸発ガスを３００ｂａｒに圧縮することができる。
【００２１】
前記目的を達成するため本発明の他の実施形態では、液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクを備える船舶の蒸発ガス処理システムにおいて、前記貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの一部を圧縮機で圧縮した後の燃料需要先に送る第１供給ライン；前記第１供給ラインから分岐して、前記貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの他の一部を予備圧縮機で圧縮する第２供給ライン；前記第１供給ラインから分岐して、圧縮された蒸発ガスを推進圧縮機、蒸発ガス熱交換器、冷媒熱交換器、及び第１減圧装置を通過させて再液化する復帰ライン；前記冷媒熱交換器と冷媒減圧装置を通過して冷却された蒸発ガスを再び前記冷媒熱交換器に送って冷媒として使用した後、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスと合流させる再循環ライン；を備え、前記蒸発ガス熱交換器は、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として、前記復帰ラインに沿って供給される蒸発ガスを熱交換して冷却し、前記冷媒熱交換器は、前記冷媒減圧装置を通過した蒸発ガスを冷媒として、前記再循環ラインに沿って供給される蒸発ガスと、前記復帰ラインに沿って供給される蒸発ガスとの両方を熱交換して冷却する、船舶の蒸発ガス処理システムが提供される。
【００２２】
前記船舶の蒸発ガス処理システムは、前記第１供給ライン上の前記圧縮機の上流に設置される第１バルブ；前記第１供給ライン上の前記圧縮機の下流に設置される第２バルブ；前記第２供給ライン上の前記予備圧縮機の上流に設置される第３バルブ；前記第２供給ライン上の前記予備圧縮機の下流に設置される第４バルブ；前記第１供給ラインから分岐した蒸発ガスを前記冷媒熱交換器に送る前記再循環ラインで、前記第１供給ラインと前記第２供給ラインの間に設置される第６バルブ；前記冷媒熱交換器から前記第１供給ラインに蒸発ガスを送る前記再循環ライン上に設置される第９バルブ；前記第９バルブと前記冷媒熱交換器との間の前記再循環ラインと、前記第３バルブと前記予備圧縮機の間の前記第２供給ラインを連結する第１追加ライン；及び前記第１追加ライン上に設置される第１０バルブ；をさらに備えることができる。
【００２３】
前記第１バルブ、前記第２バルブ、前記第３バルブ、前記第４バルブ、及び前記第１０バルブは開いて、前記第６バルブ及び前記第９バルブは閉じた状態でシステムを駆動し、蒸発ガスが前記予備圧縮機に供給されたら前記第３バルブを閉じて、蒸発ガスが前記予備圧縮機、前記第４バルブ、前記冷媒熱交換器、前記冷媒減圧装置、再び前記冷媒熱交換器、及び前記第１０バルブを循環する、閉ループの冷媒サイクルを形成することができる。
【００２４】
前記圧縮機が故障した場合、前記第１バルブ、前記第２バルブと、前記第１０バルブは閉じて、第３バルブと前記第６バルブは開いて、前記貯蔵タンクから排出された後に前記蒸発ガス熱交換器を通過した蒸発ガスが、前記第３バルブ、前記予備圧縮機、前記第４バルブ、及び前記第６バルブを経て燃料需要先に供給される。
【００２５】
前記第１バルブ、前記第２バルブ、前記第３バルブ、前記第４バルブ、前記第６バルブ及び前記第９バルブは開いて、前記第１０バルブは閉じて、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスと前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスが合流して運用されることができる。
【００２６】
前記圧縮機が故障した場合、前記第１バルブおよび前記第２バルブを閉じて、前記貯蔵タンクから排出された後に前記蒸発ガス熱交換器を通過した蒸発ガスが、前記第３バルブ、前記予備圧縮機、前記第４バルブと前記第６バルブを経て燃料需要先に供給されることができる。
【００２７】
前記第１バルブ、前記第２バルブ、前記第３バルブ、前記第４バルブ及び前記第９バルブは開いて、前記第６バルブ及び前記第１０バルブは閉じて、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスと前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスが分離されて運用されることができる。
【００２８】
前記圧縮機が故障した場合、前記第１バルブおよび前記第２バルブを閉じて、前記第６バルブを開いて、前記貯蔵タンクから排出された後に前記蒸発ガス熱交換器を通過した蒸発ガスが、前記第３バルブ、前記予備圧縮機、前記第４バルブ及び前記第６バルブを経て燃料需要先に供給される。
【００２９】
前記目的を達成するため本発明の更に他の実施形態では、液化ガス貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを二つの流れに分岐して、前記分岐した二つの流れの蒸発ガスを圧縮または予備圧縮機で圧縮し、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガス及び前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスのうちの少なくとも一つ以上を、燃料需要先に送るか、再液化して前記貯蔵タンクに戻すか、再循環させて、前記戻される蒸発ガスは、圧縮されて、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスと熱交換して冷却された後、前記再循環される蒸発ガスと熱交換してさらに冷却され、前記再循環される蒸発ガスは圧縮された後に冷却及び膨張され、前記戻される蒸発ガスと熱交換する、方法が提供される。
【００３０】
前記圧縮機の下流ラインと前記予備圧縮機の下流ラインが連結して、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスは、前記予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスと合流することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、従来の部分再液化システム（ＰＲＳ）に比べて、蒸発ガスが冷媒熱交換器で付加的な冷却過程を経た後に減圧されるため、再液化効率と再液化量を増加させることができる。特に、別の冷媒を利用する冷凍サイクルを使用しなくても、残った蒸発ガスの大部分または全部の再液化が可能であるため経済的である。
【００３２】
また、本発明は、蒸発ガスの排出量、船舶の運航速度などのエンジン負荷などに応じて冷媒流量と冷熱供給の流動的な制御が可能である。
【００３３】
本発明の一実施形態では、既に設置された予備圧縮機を利用して再液化効率と再液化量が増加するため船内空間の確保に有利であり、追加の圧縮機の設置費用を低減することができる。特に、予備圧縮機で圧縮した蒸発ガスだけでなく、圧縮機で圧縮した蒸発ガスも冷媒熱交換器で冷媒として使用することができ、冷媒熱交換器で冷媒として使用される蒸発ガスの流量が増加し、再液化効率と再液化量をさらに高めることができる。
【００３４】
また、本発明は、推進圧縮機を更に備えて、再液化過程を経る蒸発ガスの圧力を高めることができるため、再液化効率と再液化量をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来の部分再液化システムを概略的に示した構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る、船舶の蒸発ガス処理システムを概略的に示した構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る、船舶の蒸発ガス処理システムを概略的に示した構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る、船舶の蒸発ガス処理システムを概略的に示した構成図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る、船舶の蒸発ガス処理システムを概略的に示した構成図である。
【図６】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】異なった圧力条件において熱流量によるメタンの温度を各々示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態の構成と作用を詳細に説明する。本発明の船舶は、天然ガスを燃料として使用するエンジンを搭載した船舶と液化ガス貯蔵タンクを備えた船舶などに様々な応用と適用が可能である。また、下記実施形態は、様々な形態で変形が可能であり、本発明の範囲は下記の実施形態に限定されない。
【００３７】
後述する本発明の蒸発ガス処理システムは、低温液体貨物または液化ガスを貯蔵することができる貯蔵タンクが設置された全種類の船舶と海上構造物、すなわち、ＬＮＧ運搬船、液化エタンガス（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｅｔｈａｎｅ  Ｇａｓ）運搬船、ＬＮＧ−ＲＶなどの船舶をはじめ、ＬＮＧ−ＦＰＳＯ、ＬＮＧ−ＦＳＲＵなどの海洋構造物に適用できる。ただし、後述の実施形態では説明のために代表的な低温液体貨物であるＬＮＧを例にして説明する。
【００３８】
また、本発明の各ラインの流体は、システムの運用条件に応じて、液体状態、気液混合状態、気体状態、超臨界流体の状態のいずれかの状態である。
【００３９】
図１は、従来の部分再液化システムを概略的に示す構成図である。
【００４０】
図１を参照すると、従来の部分再液化システムで、液体貨物を貯蔵する貯蔵タンクで発生して排出される蒸発ガスは、配管に沿って移送されて蒸発ガス圧縮部（１０）で圧縮される。
【００４１】
貯蔵タンク（Ｔ）は、ＬＮＧなどの液化ガスを極低温状態で貯蔵できるように密封および断熱障壁が設置されるが、外部から伝達する熱を完全に遮断することはできず、タンク内では液化ガスの蒸発が続いてタンク内圧が上昇するが、この蒸発ガスによるタンク圧力の過度な上昇を防止し、適正なレベルの内圧を維持するために貯蔵タンク内の蒸発ガスを排出し、蒸発ガス圧縮部（１０）に供給する。
【００４２】
貯蔵タンクから排出されて蒸発ガス圧縮部（１０）で圧縮した蒸発ガスを第１ストリームと称し、圧縮した蒸発ガスの第１ストリームを第２ストリームと第３ストリームに分け、第２ストリームは液化して貯蔵タンク（Ｔ）に戻すように構成し、第３ストリームは船内の推進用エンジンや発電用エンジンなどのガス燃料消費先に供給するように構成することができる。この場合、蒸発ガス圧縮部（１０）は燃料消費先への供給圧力まで蒸発ガスを圧縮することができ、第２ストリームは必要に応じて蒸発ガス圧縮部の全部または一部を経て分岐させることができる。燃料消費先の燃料必要量に応じて、第３ストリームに圧縮した蒸発ガスの全部を供給することもでき、第２ストリームに全量を供給して圧縮した蒸発ガスの全部を貯蔵タンクに戻すこともできる。ガス燃料消費先は、高圧ガス噴射エンジン（例えば、ＭＤＴ社が開発したＭＥ−ＧＩエンジンなど）と低圧ガス噴射エンジン（例えば、Ｗａｒｔｓｉｌａ社のＸ−ＤＦエンジン（Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｘ−Ｄｕａｌ  Ｆｕｅｌ  ｅｎｇｉｎｅ）など）をはじめ、ＤＦ−Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、ガスタービン、ＤＦＤＥなどがある。
【００４３】
この場合、圧縮した蒸発ガスの第２ストリームを液化することができるように、熱交換器（２０）を設置し、貯蔵タンクで発生する蒸発ガスを圧縮した蒸発ガスの冷熱供給源として利用する。熱交換器（２０）を経て蒸発ガス圧縮部の圧縮過程で温度が上昇した圧縮した蒸発ガス、すなわち第２ストリームは冷却され、貯蔵タンクで発生して熱交換器（２０）に導入された蒸発ガスは加熱されて蒸発ガス圧縮部（１０）に供給される。
【００４４】
圧縮前には蒸発ガスの流量が第２ストリームの流量より多いため、圧縮した蒸発ガスの第２ストリームは圧縮前の蒸発ガスから冷熱を供給され、少なくとも一部が液化される。このように熱交換器では、貯蔵タンクから排出された直後の低温蒸発ガスと蒸発ガス圧縮部で圧縮された高圧状態の蒸発ガスを熱交換して高圧蒸発ガスを液化する。
【００４５】
熱交換器（２０）を経た第２ストリームの蒸発ガスは、膨張バルブまたは膨張機などの膨張手段（３０）を通過して減圧されながら冷却され、気液分離器（４０）に供給される。液化した蒸発ガスは、気液分離器で気体成分と液体成分に分離され、液体成分、すなわち、ＬＮＧは貯蔵タンクに戻され、気体成分、すなわち、蒸発ガスは貯蔵タンクから排出されて熱交換器（２０）と蒸発ガス圧縮部（１０）に供給される蒸発ガスの流れに合流するか、再び熱交換器（２０）に供給されて蒸発ガス圧縮部（１０）で圧縮された高圧状態の蒸発ガスと熱交換する冷熱供給源として活用される。ガス燃焼装置（Ｇａｓ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ；ＧＣＵ）などに送って燃焼させること、ガス消費先（ガスエンジンを含む）に送って消費させることができるのは当然である。蒸発ガスの流れに合流する前、気液分離器で分離された気体をさらに減圧するために、更に他の膨張手段（５０）を設置することができる。
【００４６】
図２は、本発明の第１実施形態に係る、船舶の蒸発ガス処理システムを概略的に示した構成図である。
【００４７】
図２を参照すると、本実施形態のシステムは、貯蔵タンクに貯蔵された低温液体貨物で発生する蒸発ガス（Ｂｏｉｌ  Ｏｆｆ  Ｇａｓ）が供給されて、蒸発ガスを冷媒として循環させる冷媒循環部（３００ａ）を備えることを特徴とする。
【００４８】
このため、貯蔵タンクから冷媒循環部（３００ａ）に蒸発ガスを供給する冷媒供給ライン（ＣＳＬａ）が備えられ、冷媒供給ラインにはバルブ（４００ａ）が設けられて、冷媒循環部を循環できる十分な量の蒸発ガスが供給されたら冷媒供給ライン（ＣＳＬａ）を遮断し、冷媒循環部（３００ａ）は閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ  ｌｏｏｐ）で運用される。
【００４９】
前述の基本的実施形態と同様に、第１拡張実施形態においても、貯蔵タンク（Ｔ）の低温液体貨物から発生する蒸発ガスを圧縮する圧縮機（１００ａ）が設けられる。貯蔵タンクで発生した蒸発ガスは蒸発ガス供給ライン（ＢＬａ）に沿って圧縮機（１００ａ）に導入される。
【００５０】
本実施形態の貯蔵タンク（Ｔ）には、液体貨物の荷重が断熱層に直接加わらない独立型（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｔｙｐｅ）タンク、または貨物の荷重が断熱層に直接加わるメンブレン型（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｔｙｐｅ）タンクがある。独立型タンクの場合は、２ｂａｒｇ以上の圧力に耐えるように設計された圧力容器で使用することも可能である。
【００５１】
一方、本実施形態では、蒸発ガス再液化のためのラインだけを図示したが、圧縮機で圧縮した蒸発ガスを、船舶又は海洋構造物の推進用エンジンおよび発電用エンジンなどの燃料需要先に燃料として供給することができ、燃料消費量が蒸発ガスの全量を消費できるときには、再液化した蒸発ガスがない場合もある。船舶が停泊している時など、ガス燃料の消費量が少ないか、または無い場合には、蒸発ガスの全量を再液化ライン（ＲＬａ）に供給することもできる。
【００５２】
圧縮した蒸発ガスは蒸発ガス再液化ライン（ＲＬａ）に沿って蒸発ガス熱交換器（２００ａ）に供給されるが、蒸発ガス熱交換器（２００ａ）は蒸発ガス再液化ライン（ＲＬａ）と蒸発ガス供給ライン（ＢＬａ）にわたって設けられ、圧縮機（１００ａ）に導入される蒸発ガスと圧縮機の少なくとも一部を経て圧縮した蒸発ガスを熱交換する。圧縮過程で温度が高くなった蒸発ガスは、貯蔵タンクで発生して圧縮機（１００ａ）に導入される低温蒸発ガスと熱交換によって冷却される。
【００５３】
蒸発ガス熱交換器（２００ａ）の下流には冷媒熱交換器（５００ａ）が設けられ、圧縮後に蒸発ガス熱交換器で熱交換された蒸発ガスは、冷媒循環部（３００ａ）を循環する蒸発ガスと熱交換によってさらに冷却される。
【００５４】
冷媒循環部（３００ａ）は、貯蔵タンクから供給される蒸発ガスを圧縮する冷媒圧縮機（３１０ａ）と、冷媒圧縮機で圧縮した蒸発ガスを冷却する冷却器（３２０ａ）と、冷却器で冷却された蒸発ガスを減圧して追加冷却する冷媒減圧装置（３３０ａ）を備える。冷媒減圧装置（３３０ａ）は、蒸発ガスを断熱膨張して冷却する膨張バルブまたは膨張機である。
【００５５】
冷媒減圧装置（３３０ａ）を経て冷却された蒸発ガスは、冷媒循環ライン（ＣＣＬａ）に沿って冷媒として冷媒熱交換器（５００ａ）に供給され、蒸発ガス熱交換器（２００ａ）を経て供給された蒸発ガスと冷媒熱交換器（５００ａ）で熱交換によって蒸発ガスを冷却する。冷媒熱交換器（５００ａ）を経た冷媒循環ライン（ＣＣＬａ）の蒸発ガスは、冷媒圧縮機（３１０ａ）に循環されて、前述した圧縮および冷却過程を経て冷媒循環ラインを循環することになる。
【００５６】
一方、冷媒熱交換器（５００ａ）で冷却された蒸発ガス再液化ライン（ＲＬａ）の蒸発ガスは第１減圧装置（６００ａ）を経て減圧される。第１減圧装置（６００ａ）には、ジュール−トムソン（Ｊｏｕｌｅ−Ｔｈｏｍｓｏｎ）バルブなどの膨張バルブ、または膨張機などがある。
【００５７】
減圧された蒸発ガスは、第１減圧装置（６００ａ）の下流の気液分離器（７００ａ）に供給されて気液分離され、気液分離器（７００ａ）で分離された液体、すなわちＬＮＧは貯蔵タンク（Ｔ）に供給されて再貯蔵される。
【００５８】
気液分離器（７００ａ）で分離された気体、すなわち蒸発ガスは、第２減圧装置（８００ａ）を経てさらに減圧され、貯蔵タンク（Ｔ）から蒸発ガス熱交換器（２００ａ）に導入される蒸発ガスの流れに合流するか、再び蒸発ガス熱交換器（２００ａ）に供給されて圧縮機（１００ａ）で圧縮された高圧状態の蒸発ガスと熱交換する冷熱供給源として活用される。ガス燃焼装置（Ｇａｓ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ；ＧＣＵ）などに送られて燃焼させること、燃料需要先（ガスエンジンを含む）に送られて消費させることができるのは当然である。
【００５９】
図３は、本発明の第２実施形態に係る船舶の蒸発ガス処理システムを概略的に示した構成図である。
【００６０】
図３を参照すると、本実施形態は、冷媒循環部（３００ｂ）で冷却器（３２０ｂ）から冷媒減圧装置（３３０ｂ）に導入される蒸発ガスを、冷媒減圧装置（３３０ｂ）で減圧された蒸発ガスと熱交換で冷却した後、冷媒減圧装置（３３０ｂ）に供給するように構成した。
【００６１】
蒸発ガスは冷媒減圧装置（３３０ｂ）を経て減圧されながら冷却されるため、冷媒減圧装置の下流の蒸発ガスは、冷媒減圧装置の上流の蒸発ガスより温度が低い。本実施形態では、この点を考慮して、冷媒減圧装置の上流の蒸発ガスを下流の蒸発ガスと熱交換して冷却した後、減圧装置に導入する。このため、図３に示したように、冷媒熱交換器（５００ｂ）に冷媒減圧装置（３３０ｂ）の上流の蒸発ガスを供給することができる（図３のＡ部分）。必要に応じて冷媒減圧装置の上流と下流の蒸発ガスが熱交換できる別の熱交換装置を更に設置することもできる。
【００６２】
以上で説明した通り、本実施形態のシステムは、貯蔵タンクの液体貨物から発生する蒸発ガスを再液化して貯蔵することが可能であるため、液体貨物の輸送率を高めることができる。特に船内のガス消費先の燃料消費量が少ない場合でも、貯蔵タンクの圧力上昇を防ぐために、ガス燃焼装置（Ｇａｓ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ；ＧＣＵ）などで燃焼させて浪費される貨物の量を減らすか、または無くすことが可能であって、エネルギーの浪費を防ぐことができる。
【００６３】
また、蒸発ガスを冷媒として循環させ蒸発ガスの再液化用の冷熱源として活用することで、別の冷媒サイクルを構成しなくても、蒸発ガスを効果的に再液化することができ、別の冷媒を供給する必要がないため、船内の空間確保に貢献し経済的である。また、冷媒サイクルの冷媒が足りなくなると、貯蔵タンクから補充することができ、円滑な冷媒補充が行われ、冷媒サイクルの効果的運用が可能である。
【００６４】
前述のように、蒸発ガス自体の冷熱を多段階に利用して蒸発ガスを再液化することができるため、船内の蒸発ガス処理システムがコンパクトになり、複雑な蒸発ガス処理装置の設置と運用費用を減らすことができる。
【００６５】
図４は、本発明の第３実施形態に係る船舶の蒸発ガス処理システムを概略的に示した構成図である。
【００６６】
図４を参照すると、本実施形態の船舶は、貯蔵タンク（Ｔ）の下流に設置される蒸発ガス熱交換器（１１０）；蒸発ガス熱交換器（１１０）の下流に設置されて、貯蔵タンク（Ｔ）から排出された蒸発ガスを圧縮する圧縮機（１２０）及び第１予備圧縮機（１２２）；圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスの温度を下げる冷却器（１３０）；第１予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスの温度を下げる第１予備冷却器（１３２）；圧縮機（１２０）の上流に設置される第１バルブ（１９１）；冷却器（１３０）の下流に設置される第２バルブ（１９２）；第１予備圧縮機（１２２）の上流に設置される第３バルブ（１９３）；第１予備冷却器（１３２）の下流に設置される第４バルブ（１９４）；蒸発ガス熱交換器（１１０）で冷却された蒸発ガスをさらに冷却する冷媒熱交換器（１４０）；冷媒熱交換器（１４０）を通過した蒸発ガスを膨張させた後、再び冷媒熱交換器（１４０）に送る冷媒減圧装置（１６０）；冷媒熱交換器（１４０）によってさらに冷却された蒸発ガスを膨張させる第１減圧装置（１５０）；を備える。
【００６７】
貯蔵タンク（Ｔ）で自然的に発生して排出された蒸発ガスは、第１供給ライン（Ｌ１）に沿って燃料需要先（１８０）に供給される。本実施形態の船舶は、燃料需要先（１８０）の上流に設置されて、燃料需要先（１８０）に送られる蒸発ガスの流量と開閉を調節する第１１バルブ（２０３）をさらに備えることができる。
【００６８】
蒸発ガス熱交換器（１１０）は第１供給ライン（Ｌ１）に設置されて貯蔵タンク（Ｔ）から排出された直後の蒸発ガスから冷熱を回収する。蒸発ガス熱交換器（１１０）には、貯蔵タンク（Ｔ）から排出される蒸発ガスが供給され、復帰ライン（Ｌ３）に沿って蒸発ガス熱交換器（１１０）に供給される蒸発ガスを冷却する冷媒として使用する。復帰ライン（Ｌ３）上には蒸発ガスの流量と開閉を調節する第５バルブ（１９５）が設置される。
【００６９】
圧縮機（１２０）と第１予備圧縮機（１２２）は蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した蒸発ガスを圧縮する。圧縮機（１２０）は第１供給ライン（Ｌ１）上に設置され、第１予備圧縮機（１２２）は第２供給ライン（Ｌ２）上に設置される。第２供給ライン（Ｌ２）は圧縮機（１２０）の上流の第１供給ライン（Ｌ１）から分岐して圧縮機（１２０）の下流の第１供給ライン（Ｌ１）に連結する。また、圧縮機（１２０）と第１予備圧縮機（１２２）は並列に設置され、圧縮機の性能は同一であり得る。
【００７０】
一般的に船舶には、圧縮機（１２０）と冷却器（１３０）が故障した場合に備えて、第１予備圧縮機（１２２）と第１予備冷却器（１３２）が付加的に設置される。従来は、圧縮機（１２０）または冷却器（１３０）が故障していない平常時には、第１予備圧縮機（１２２）と第１予備冷却器（１３２）を使用していなかった。
【００７１】
すなわち、従来は圧縮機（１２０）または冷却器（１３０）が故障していない平常時には、第１予備圧縮機（１２２）の上流の第３バルブ（１９３）と第１予備冷却器（１３２）の下流の第４バルブ（１９４）を閉じて、蒸発ガスが圧縮機（１２０）と冷却器（１３０）を通過して燃料需要先（１８０）に供給されるように構成し、圧縮機（１２０）または冷却器（１３０）が故障した場合には、第１予備圧縮機（１２２）の上流の第３バルブ（１９３）と第１予備冷却器（１３２）の下流の第４バルブ（１９４）を開いて、圧縮機（１２０）の上流の第１バルブ（１９１）と冷却器（１３０）の下流の第２バルブ（１９２）を閉じて、蒸発ガスが第１予備圧縮機（１２２）と第１予備冷却器（１３２）を通過して燃料需要先（１８０）に供給されるように構成した。
【００７２】
本発明は、従来の船舶に設置されていたにも関わらず使用されなかった第１予備圧縮機（１２２）と第１予備冷却器（１３２）を使用して、蒸発ガスの再液化効率と再液化量を高めるため、第１予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスを、一部は燃料需要先（１８０）に送り、他の一部は冷媒熱交換器（１４０）で蒸発ガスをさらに冷却する冷媒として利用する。
【００７３】
図６は、温度と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６を参照すると、メタンは約−８０℃以上の温度および約５５ｂａｒ以上の圧力条件になると超臨界流体状態になる。すなわち、メタンの場合、約−８０℃、５５ｂａｒの状態が臨界点になる。超臨界流体の状態は、液体状態や気体状態と異なる第３の状態である。
【００７４】
また、臨界点以上の圧力で臨界点より低温になると、一般的な液体状態とは異なって高密度の超臨界流体状態と類似の状態になり、臨界点以上の圧力と臨界点以下の温度の蒸発ガス状態を、以下、「高圧液体状態」と称する。
【００７５】
圧縮機（１２０）または第１予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスは、圧縮された程度によって、気体状態、または超臨界流体状態になる。
【００７６】
復帰ライン（Ｌ３）を介して蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られる蒸発ガスが気体状態である場合には、蒸発ガスは蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過しながら温度が低くなって、液体と気体の混合状態になり、超臨界流体状態である場合には、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過しながら温度が低くなって「高圧液体状態」になる。
【００７７】
蒸発ガス熱交換器（１１０）で冷却された蒸発ガスは、冷媒熱交換器（１４０）を通過しながら温度がさらに低くなり、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した蒸発ガスが液体と気体の混合状態ある場合には、蒸発ガスは冷媒熱交換器（１４０）を通過しながら温度がもっと低くなって液体の割合が高い混合状態又は液体状態になり、「高圧液体状態」である場合には冷媒熱交換器（１４０）を通過しながら温度がもっと低くなる。
【００７８】
また、冷媒熱交換器（１４０）を通過した蒸発ガスが「高圧液体状態」である場合にも、蒸発ガスは第１減圧装置（１５０）を通過しながら圧力が低くなって、液体状態または液体と気体の混合状態になる。
【００７９】
蒸発ガスが第１減圧装置（１５０）によって圧力が同じ水準（図６のＰ）まで低くなっても、温度が高い状態で減圧される場合（図６のＸ→Ｘ´）より温度が低い状態で減圧された場合（図６のＹ→Ｙ´）に、液体の割合が多い混合状態になることが分かる。また、温度をもっと下げることが可能であれば、理論的に蒸発ガスを１００％再液化することも可能である（図６のＺ→Ｚ´）ことが分かる。したがって、第１減圧装置（１５０）を通過する前に、冷媒熱交換器（１４０）で蒸発ガスをもう一回冷却すると、再液化効率と再液化量を高めることができる。
【００８０】
また、図４を参照すると、第１実施形態及び第２実施形態で蒸発ガスをさらに冷却するための冷媒循環部（３００ａ、３００ｂ）を閉ループで構成したことに比べて、本実施形態は冷媒サイクルを開ループで構成したことに相違点がある。
【００８１】
第１実施形態及び第２実施形態では、冷媒循環部（３００ａ、３００ｂ）を閉ループで構成して、冷媒圧縮機（３１０ａ、３１０ｂ）で圧縮した蒸発ガスは冷媒熱交換器（５００ａ、５００ｂ）の冷媒としてのみ使用され、燃料需要先に送られることと再液化過程を経ることは不可能である。
【００８２】
一方、本実施形態では冷媒サイクルを開ループで構成し、第１予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスが圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスと合流した後、合流した蒸発ガスの一部は燃料需要先（１８０）に送られ、他の一部は再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）の冷媒として使用され、残りの他の一部は復帰ライン（Ｌ３）に沿って再液化過程を経ることになる。
【００８３】
再循環ライン（Ｌ５）は、圧縮機（１２０）の下流の第１供給ライン（Ｌ１）から分岐して圧縮機（１２０）の上流の第１供給ライン（Ｌ１）に連結するラインである。第１供給ライン（Ｌ１）から分岐した蒸発ガスが冷媒熱交換器（１４０）に送られる再循環ライン（Ｌ５）上には、蒸発ガスの流量と開閉を調節する第６バルブ（１９６）が設置される。
【００８４】
冷媒サイクルを開ループで構成した本実施形態では、冷媒サイクルを閉ループで構成した第１実施形態及び第２実施形態に比べて、圧縮機（１２０）の下流のラインと第１予備圧縮機（１２２）の下流のラインが連結する点で大差がある。すなわち、本実施形態では、第１予備圧縮機（１２２）の下流の第２供給ライン（Ｌ２）が圧縮機（１２０）の下流の第１供給ライン（Ｌ１）と連結して、第１予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスが圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスと合流した後、冷媒熱交換器（１４０）、燃料需要先（１８０）、または蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られる。本実施形態では、圧縮機（１２０）の下流のラインと第１予備圧縮機（１２２）の下流のラインが連結する他の変形例をすべて含む。
【００８５】
本実施形態は、船舶の運航速度が増加するなど、燃料需要先（１８０）における需要量が増加する場合には、圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスだけでなく、第１予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスも燃料需要先（１８０）に送ることができる。
【００８６】
しかし、一般的に、圧縮機（１２０）及び第１予備圧縮機（１２２）は、燃料需要先（１８０）で要求される量の約１．２倍程度の容量で設計するため、圧縮機（１２０）の容量を超えて第１予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスも燃料需要先（１８０）に送る必要になることはほとんど発生しない。むしろ貯蔵タンク（Ｔ）から排出された蒸発ガスを燃料需要先（１８０）で全部消費することができず、再液化しなければならない蒸発ガスが増加し、大量の蒸発ガスを再液化するために大量の冷媒が必要になることが多い。
【００８７】
本実施形態は、圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスだけでなく、第１予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスも冷媒熱交換器（１４０）の熱交換冷媒として使用することができるため、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した後に復帰ライン（Ｌ３）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給される蒸発ガスを、より多くの冷媒を利用してより低い温度まで冷却することができ、全般的な再液化効率と再液化量を高めることができ、理論的には１００％再液化することも可能である。
【００８８】
一般的に、船舶に設置される圧縮機（１２０、１２２）の容量を決定する場合、燃料需要先（１８０）に蒸発ガスを供給するために必要な容量と、燃料需要先（１８０）で全部消費することができず残った蒸発ガスを再液化するために必要な容量を考慮するが、本実施形態は、予備圧縮機（１２２）を使用して再液化量を高めることと再液化に必要な容量を減らすことができ、小容量の圧縮機（１２０、１２２）を設置することができる。圧縮機の容量が減少されると、装置の設置と運用にかかる費用を低減することができるという長所がある。
【００８９】
本実施形態では、圧縮機（１２０）または冷却器（１３０）が故障していない平常時にも、第１バルブ（１９１）及び第２バルブ（１９２）だけでなく、第３バルブ（１９３）及び第４バルブ（１９４）も開いて、圧縮機（１２０）、冷却器（１３０）、第１予備圧縮機（１２２）、および第１予備冷却器（１３２）をすべて稼働させ、圧縮機（１２０）または冷却器（１３０）が故障した場合には、再液化効率と再液化量を高めることを放棄し、第１バルブ（１９１）及び第２バルブ（１９２）を閉じて、第１予備圧縮機（１２２）と第１予備冷却器（１３２）を通過した蒸発ガスのみでシステムを運用する。
【００９０】
説明の便宜上、圧縮機（１２０）と冷却器（１３０）が主な役割をし、第１予備圧縮機（１２２）と第１予備冷却器（１３２）が補助的な役割をすることと説明したが、圧縮機（１２０）と第１予備圧縮機（１２２）、冷却器（１３０）と第１予備冷却器（１３２）は同じ役割を行い、一つの船舶に同じ役割をする圧縮機と冷却器を複数備えて、いずれかが故障した場合に他の装備で代替できるという点で、リダンダンシー（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）の概念を満足する。以下、同様である。
【００９１】
よって、第１予備圧縮機（１２２）または第１予備冷却器（１３２）が故障した場合にも、圧縮機（１２０）または冷却器（１３０）が故障した場合と同様に、再液化効率と再液化量を高めることは放棄し、第３バルブ（１９３）及び第４バルブ（１９４）を閉じて、圧縮機（１２０）と冷却器（１３０）を通過した蒸発ガスだけでシステムを運用する。
【００９２】
一方、貯蔵タンク（Ｔ）から排出される蒸発ガスのほとんどまたは全部を燃料需要先（１８０）の燃料として使用できるほどの高速で船舶が運航する場合には、再液化する蒸発ガスの量が非常に少ないか、または無いことになる。したがって、船舶が高速運航する場合には、圧縮機（１２０）または予備圧縮機（１２２）の一方のみで駆動することもできる。
【００９３】
圧縮機（１２０）と第１予備圧縮機（１２２）は、燃料需要先（１８０）で要求される圧力に蒸発ガスを圧縮することができ、燃料需要先（１８０）には蒸発ガスを燃料として駆動されるエンジン、発電機などがある。一例として、燃料需要先（１８０）が船舶推進用エンジンである場合、圧縮機（１２０）と第１予備圧縮機（１２２）は、蒸発ガスを約１０〜１００ｂａｒの圧力に圧縮することができる。
【００９４】
また、圧縮機（１２０）と第１予備圧縮機（１２２）は、燃料需要先（１８０）がＭＥ−ＧＩエンジンである場合、蒸発ガスを約１５０ｂａｒ〜４００ｂａｒの圧力に圧縮することができ、燃料需要先（１８０）がＤＦＤＥである場合、蒸発ガスを約６．５ｂａｒの圧力に圧縮することができ、燃料需要先（１８０）がＸ−ＤＦエンジンである場合、蒸発ガスを約１６ｂａｒの圧力に圧縮することができる。
【００９５】
燃料需要先（１８０）は、様々な種類のエンジンを備えることができ、一例として、燃料需要先（１８０）がＸ−ＤＦエンジンとＤＦＤＥを備える場合、圧縮機（１２０）と第１予備圧縮機（１２２）はＸ−ＤＦエンジンが要求する圧力まで蒸発ガスを圧縮し、ＤＦＤＥの上流には減圧装置を設置して、Ｘ−ＤＦエンジンが必要する圧力まで圧縮した蒸発ガスの一部をＤＦＤＥが必要する圧力まで下げてＤＦＤＥに供給することもできる。
【００９６】
その他にも、蒸発ガス熱交換器（１１０）と冷媒熱交換器（１４０）における再液化効率と再液化量を高めるために、圧縮機（１２０）または第１予備圧縮機（１２２）によって、蒸発ガスの圧力が燃料需要先（１８０）で要求される圧力を超えるように蒸発ガスを圧縮し、燃料需要先（１８０）の上流に減圧装置を設置して、燃料需要先（１８０）が要求する圧力を超えて圧縮した蒸発ガスの圧力を燃料需要先（１８０）が必要とする圧力まで下げた後で燃料需要先（１８０）に供給することもできる。
【００９７】
また、圧縮機（１２０）と第１予備圧縮機（１２２）はそれぞれ多段圧縮機であり得る。図４には、１つの圧縮機（１２０または１２２）によって蒸発ガスを燃料需要先（１８０）が要求する圧力まで圧縮することが図示されているが、圧縮機（１２０）と第１予備圧縮機（１２２）が多段圧縮機である場合、蒸発ガスは複数の圧縮シリンダーによって燃料需要先（１８０）が要求する圧力まで複数回圧縮することができる。
【００９８】
圧縮機（１２０）と第１予備圧縮機（１２２）が多段圧縮機である場合、圧縮機（１２０）と第１予備圧縮機（１２２）の内部には複数の圧縮シリンダーを直列に設置することができ、複数の圧縮シリンダーの下流には複数の冷却器がそれぞれ設置され得る。
【００９９】
本実施形態の冷却器（１３０）は、圧縮機（１２０）の下流に設置され、圧縮機（１２０）で圧縮されて圧力だけでなく温度も上昇した蒸発ガスを冷却する。本実施形態の予備冷却器（１３２）は予備圧縮機（１２２）の下流に設置され、予備圧縮機（１２２）で圧縮されて、圧力と温度も上昇した蒸発ガスを冷却する。冷却器（１３０）と予備冷却器（１３２）は外部から導入された海水、純水や空気との熱交換によって蒸発ガスを冷却することができる。
【０１００】
本実施形態の冷媒熱交換器（１４０）は、蒸発ガス熱交換器（１１０）で冷却された後に復帰ライン（Ｌ３）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給された蒸発ガスをさらに冷却し、本実施形態の冷媒減圧装置（１６０）は、冷媒熱交換器（１４０）を通過した蒸発ガスを膨張させた後に再び冷媒熱交換器（１４０）に送る。
【０１０１】
すなわち、冷媒熱交換器（１４０）は、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した後に復帰ライン（Ｌ３）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給される蒸発ガスを、冷媒減圧装置（１６０）によって膨張された蒸発ガスを冷媒として熱交換してさらに冷却する。
【０１０２】
本実施形態の冷媒減圧装置（１６０）は、流体の圧力を下げるための様々な手段であり、冷媒減圧装置（１６０）を通過する直前の流体の状態と通過した直後の流体の状態は、システムの運用条件によって異なる。ただし、冷媒減圧装置（１６０）が膨張機である場合、冷媒減圧装置（１６０）の物理的な損傷を防止するため、冷媒減圧装置（１６０）を通過する直前の流体と通過した直後の流体は、気体状態で維持されるのが好ましい。以下、同様である。
【０１０３】
冷媒減圧装置（１６０）を通過して冷媒熱交換器（１４０）で熱交換の冷媒として使用される蒸発ガスは、圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスが第１予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスと合流した後、合流した蒸発ガスの一部が再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給され、冷媒熱交換器（１４０）から冷媒減圧装置（１６０）を通過した蒸発ガスを冷媒として熱交換して冷却された後に冷媒減圧装置（１６０）に供給される。
【０１０４】
また、第１供給ライン（Ｌ１）から再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給される蒸発ガスは、冷媒熱交換器（１４０）で１次的に冷却され、冷媒減圧装置（１６０）でさらに冷却された後、再び冷媒熱交換器（１４０）に送られ、冷媒として使用される。
【０１０５】
すなわち、圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスが第１予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスと合流し再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給される流れ；と、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過し復帰ライン（Ｌ３）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給される蒸発ガス；は、両方、冷媒減圧装置（１６０）を通過した蒸発ガスを冷媒として、熱交換して冷却される。
【０１０６】
本実施形態の第１減圧装置（１５０）は、復帰ライン（Ｌ３）上に設置され、蒸発ガス熱交換器（１１０）及び冷媒熱交換器（１４０）で冷却された蒸発ガスを膨張させる。圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスは、第１予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスと合流した後、一部は分岐して、復帰ライン（Ｌ３）に沿って蒸発ガス熱交換器（１１０）、冷媒熱交換器（１４０）と第１減圧装置（１５０）を通過し、一部または全部が再液化する。
【０１０７】
第１減圧装置（１５０）には、蒸発ガスを膨張させて冷却できるすべての手段を含み、ジュール−トムソン（Ｊｏｕｌｅ−Ｔｈｏｍｓｏｎ）バルブなどの膨張バルブ、または膨張機などがある。
【０１０８】
本実施形態の船舶は、第１減圧装置（１５０）の下流の復帰ライン（Ｌ３）上に設置され、第１減圧装置（１５０）から排出される気液混合物を気体と液体に分離する、気液分離器（１７０）を備えることができる。
【０１０９】
本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備えない場合、第１減圧装置（１５０）を通過した液体または気液混合状態の蒸発ガスは、直接貯蔵タンク（Ｔ）に送られる。
【０１１０】
本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備える場合、第１減圧装置（１５０）を通過した蒸発ガスは気液分離器（１７０）に送られ、気体成分と液体成分に分離される。気液分離器（１７０）で分離された液体は復帰ライン（Ｌ３）に沿って貯蔵タンク（Ｔ）に戻され、気液分離器（１７０）で分離された気体は気液分離器（１７０）から蒸発ガス熱交換器（１１０）の上流の第１供給ライン（Ｌ１）まで延長する気体排出ライン（Ｌ４）に沿って蒸発ガス熱交換器（１１０）に供給される。
【０１１１】
本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備える場合、気液分離器（１７０）で分離されて貯蔵タンク（Ｔ）に送られる液体の流量を調節する第７バルブ（１９７）；及び気液分離器（１７０）で分離されて蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られる気体の流量を調節する第８バルブ（１９８）；をさらに備えることができる。
【０１１２】
本実施形態の第１ないし第８バルブ、及び第１１バルブは（１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８、２０３）は、システム運用状況を人が直接判断して手動で調整することと、予め設定された値によって開閉するように自動的に調整することができる。
【０１１３】
本発明の一実施形態に係る蒸発ガス再液化装置の作用を容易に説明するため、蒸発ガスの主要な流れを定義する。貯蔵タンク（Ｔ）で発生する蒸発ガスと気液分離器（１７０）から排出される気体が蒸発ガス熱交換器（１１０）に供給される流れを第１流れ（１００）、蒸発ガス熱交換器（１１０）から圧縮機（１２０）及び第１予備圧縮機（１２２）に供給された後に圧縮機（１２０）及び第１予備圧縮機（１２２）から排出されて燃料需要先（１８０）に供給される流れを第２流れ（１０２）、圧縮機（１２０）と第１予備圧縮機（１２２）の下流で第２流れ（１０２）から分岐し冷媒熱交換器（１４０）に供給される流れを第３流れ（１０４）、圧縮機（１２０）と第１予備圧縮機（１２２）の下流で第２流れ（１０２）から分岐し蒸発ガス熱交換器（１１０）に供給される流れを第４流れ（１０６）、蒸発ガス熱交換器（１１０）から冷媒熱交換器（１４０）に供給される流れを第５流れ（１０８）と定義する。第１流れ（１００）は、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過しながら第２流れ（１０２）になり、第４流れ（１０６）は蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過しながら第５流れ（１０８）になる。
【０１１４】
以下、図４を参照して、本発明の一実施形態に係る蒸発ガス再液化用の装置の作用を説明する。本実施形態は、特に貯蔵タンクに貯蔵された液化ガスがＬＮＧであり、燃料需要先がＸ−ＤＦである場合に適しているが、これに限定されない。第４実施形態の場合も同様である。
【０１１５】
液体状態の液化ガスを貯蔵する貯蔵タンク（Ｔ）で生成した気体状態の蒸発ガスは蒸発ガス熱交換器（１１０）に供給される。この時、貯蔵タンク（Ｔ）で生成した気体状態の蒸発ガスは、システムが作動して所定時間が経過した後、気液分離器（１７０）から排出される気体状態の蒸発ガスと合流し第１流れ（１００）を形成する。最終的に蒸発ガス熱交換器（１１０）に供給される蒸発ガスは第１流れ（１００）である。
【０１１６】
蒸発ガス熱交換器（１１０）は、第１流れ（１００）が有する冷熱を回収し、他の蒸発ガスを冷却する役割を行う。すなわち、蒸発ガス熱交換器（１１０）は、第１流れ（１００）が有する冷熱を回収し、第２流れ（１０２）のうち蒸発ガス熱交換器（１１０）に再び供給される流れ、すなわち、第４流れ（１０６）に回収した冷熱を伝達する。
【０１１７】
したがって、蒸発ガス熱交換器（１１０）では第１流れ（１００）と第４流れ（１０６）との熱交換が行われ、第１流れ（１００）は加熱され、第４流れ（１０６）は冷却される。加熱された第１流れ（１００）は第２流れ（１０２）になり、冷却された第４流れ（１０６）は第５流れ（１０８）になる。
【０１１８】
蒸発ガス熱交換器（１１０）から排出される第２流れ（１０２）は、圧縮機（１２０）または第１予備圧縮機（１２２）に供給され、圧縮機（１２０）または第１予備圧縮機（１２２）で圧縮される。
【０１１９】
圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスと第１予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスが合流した第２流れ（１０２）は、一部は第３流れ（１０４）として冷媒熱交換器（１４０）に冷媒として供給され、他の一部は第４流れ（１０６）として蒸発ガス熱交換器（１１０）に供給されて冷却され、他の一部は燃料需要先（１８０）に供給される。
【０１２０】
冷媒熱交換器（１４０）に供給される第３流れ（１０４）は、冷媒熱交換器（１４０）から排出されて冷媒減圧装置（１６０）で膨張された後、再び冷媒熱交換器（１４０）に供給される。このとき、１次的に冷媒熱交換器（１４０）に供給された第３流れ（１０４）は、冷媒減圧装置（１６０）で膨張された後、再び冷媒熱交換器（１４０）に供給される第３流れ（１０４）と熱交換して冷却される。冷媒減圧装置（１６０）と冷媒熱交換器（１４０）を通過した第３流れ（１０４）は、蒸発ガス熱交換器（１１０）から排出される第２流れ（１０２）と合流し、圧縮機（１２０）または第１予備圧縮機（１２２）に供給される。
【０１２１】
蒸発ガス熱交換器（１１０）で第１流れ（１００）と熱交換して冷却された第４流れ（１０６）は、第５流れ（１０８）になって冷媒熱交換器（１４０）に供給される。冷媒熱交換器（１４０）に供給された第５流れ（１０８）は、冷媒減圧装置（１６０）を通過した第３流れ（１０４）と熱交換して冷却された後、第１減圧装置（１５０）を通過しながら膨張される。第１減圧装置（１５０）を通過した第５流れ（１０８）は、気体と液体が混合された気液混合物の状態になる。
【０１２２】
気液混合物状態の第５流れ（１０８）は、直ちに貯蔵タンク（Ｔ）に送られるか、気液分離器（１７０）を通過しながら気体と液体に分離される。気液分離器（１７０）で分離された液体は貯蔵タンク（Ｔ）に供給され、気液分離器（１７０）で分離された気体は再び蒸発ガス熱交換器（１１０）に供給されて前記過程を繰り返すことになる。
【０１２３】
図５は、本発明の第４実施形態に係る船舶の蒸発ガス処理システムを概略的に示した構成図である。
【０１２４】
図５に示した第４実施形態の船舶は、図４に示した第３実施例の船舶に比べて、復帰ラインに設置される推進圧縮機（Ｂｏｏｓｔ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ、１２４）；及び推進圧縮機（１２４）の下流に設置される推進冷却器（１３４）；をさらに備え、蒸発ガス熱交換器（１１０）の再液化効率と再液化量を高めた点と、第９バルブ（２０１）、第１０バルブ（２０２）及び第１追加ライン（Ｌ６）をさらに備えて蒸発ガスが流れる一部のラインを変更して、第１実施例及び第２実施例のように冷媒サイクルを閉ループで運用することも、第３実施例のように冷媒サイクルを開ループで運用することもできるようにシステムを構成した点で相違点があり、以下では相違点を中心に説明する。前述した第３実施例の船舶と同じ部材については、詳細な説明を省略する。
【０１２５】
図５を参照すると、本実施形態の船舶は、第３実施形態と同様に、蒸発ガス熱交換器（１１０）、第１バルブ（１９１）、圧縮機（１２０）、冷却器（１３０）、第２バルブ（１９２）、第３バルブ（１９３）、予備圧縮機（１２２）、予備冷却器（１３２）、第４バルブ（１９４）、冷媒熱交換器（１４０）、冷媒減圧装置（１６０）、及び第１減圧装置（１５０）を備える。
【０１２６】
本実施形態の貯蔵タンク（Ｔ）は、第３実施形態と同様に、内部にＬＮＧ、液化エタンガスなどの液化ガスを貯蔵し、内部圧力が所定圧力以上になると蒸発ガスを外部に排出する。貯蔵タンク（Ｔ）から排出される蒸発ガスは蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られる。
【０１２７】
本実施形態の蒸発ガス熱交換器（１１０）は、第３実施形態と同様に、貯蔵タンク（Ｔ）から排出された蒸発ガスを冷媒として使用し、復帰ライン（Ｌ３）に沿って蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られた蒸発ガスを冷却する。すなわち、蒸発ガス熱交換器（１１０）は、貯蔵タンク（Ｔ）から排出された蒸発ガスの冷熱を回収して、回収した冷熱を復帰ライン（Ｌ３）に沿って蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られた蒸発ガスに供給する。復帰ライン（Ｌ３）上には蒸発ガスの流量と開閉を調節する第５バルブ（１９５）を設置することができる。
【０１２８】
本実施形態の圧縮機（１２０）は、第３実施形態と同様に、第１供給ライン（Ｌ１）上に設置されて貯蔵タンク（Ｔ）から排出された蒸発ガスを圧縮し、本実施形態の予備圧縮機（１２２）は、第３実施形態と同様に、第２供給ライン（Ｌ２）上に圧縮機（１２０）と並列に設置され、貯蔵タンク（Ｔ）から排出された蒸発ガスを圧縮する。圧縮機（１２０）と予備圧縮機（１２２）は、同じ性能、または、それぞれ多段圧縮機であり得る。
【０１２９】
本実施形態の圧縮機（１２０）と予備圧縮機（１２２）は、第３実施形態と同様に、燃料需要先（１８０）で要求される圧力まで蒸発ガスを圧縮することができる。また、燃料需要先（１８０）が複数の種類のエンジンを備えた場合には、より高圧力を必要するエンジン（以下、「高圧エンジン」という。）の要求圧力に合わせて蒸発ガスを圧縮した後、一部は高圧エンジンに供給し、他の一部はより低い圧力を必要するエンジン（以下、「低圧エンジン」という。）の上流に設置された減圧装置で減圧して低圧エンジンに供給することができる。そのほかにも、蒸発ガス熱交換器（１１０）と冷媒熱交換器（１４０）における再液化効率と再液化量を高めるために、蒸発ガスを圧縮機（１２０）または予備圧縮機（１２２）により燃料需要先（１８０）で要求される圧力以上の高圧で圧縮し、燃料需要先（１８０）の上流には減圧装置を設置して、高圧で圧縮した蒸発ガスの圧力を燃料需要先（１８０）が必要する圧力まで下げた後、燃料需要先（１８０）に供給することもできる。
【０１３０】
本実施形態の船舶は、第３実施形態と同様に、燃料需要先（１８０）の上流に設置されて、燃料需要先（１８０）に送られる蒸発ガスの流量と開閉を調節する第１１バルブ（２０３）をさらに備えることができる。
【０１３１】
本実施形態の船舶は、第３実施形態と同様に、予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスを冷媒熱交換器（１４０）で蒸発ガスをさらに冷却する冷媒として使用するため、再液化効率と再液化量を高めることができる。
【０１３２】
本実施形態の冷却器（１３０）は、第３実施形態と同様に、圧縮機（１２０）の下流に設置され、圧縮機（１２０）を通過して圧力だけでなく温度も上昇した蒸発ガスを冷却する。本実施形態の予備冷却器（１３２）は、第３実施形態と同様に、予備圧縮機（１２２）の下流に設置され、予備圧縮機（１２２）を通過して圧力だけでなく温度も上昇した蒸発ガスを冷却する。
【０１３３】
本実施形態の冷媒熱交換器（１４０）は、第３実施形態と同様に、復帰ライン（Ｌ３）に沿って蒸発ガス熱交換器（１１０）に供給され、蒸発ガス熱交換器（１１０）で冷却された蒸発ガスをさらに冷却する。
【０１３４】
本実施形態では、第３実施形態と同様に、貯蔵タンク（Ｔ）から排出された蒸発ガスが蒸発ガス熱交換器（１１０）だけでなく、冷媒熱交換器（１４０）でさらに冷却され、より低い温度の状態で第１減圧装置（１５０）に供給されるため、再液化効率と再液化量が高くなる。
【０１３５】
本実施形態の冷媒減圧装置（１６０）は、第３実施形態と同様に、冷媒熱交換器（１４０）を通過した蒸発ガスを膨張させた後、再び冷媒熱交換器（１４０）に送る。
【０１３６】
本実施形態の第１減圧装置（１５０）は、第３実施形態と同様に、復帰ライン（Ｌ３）上に設置され、蒸発ガス熱交換器（１１０）と冷媒熱交換器（１４０）で冷却された蒸発ガスを膨張させる。本実施形態の第１減圧装置（１５０）は、蒸発ガスを膨張させて冷却することができるすべての手段を含み、ジュール−トムソン（Ｊｏｕｌｅ−Ｔｈｏｍｓｏｎ）バルブなどの膨張バルブ、または膨張機などがある。
【０１３７】
本実施形態の船舶は、第３実施形態と同様に、第１減圧装置（１５０）の下流の復帰ライン（Ｌ３）上に設置され、第１減圧装置（１５０）から排出される気液混合物を気体と液体に分離する、気液分離器（１７０）を備えることができる。
【０１３８】
第３実施形態と同様に、本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備えない場合には、第１減圧装置（１５０）を通過した液体または気液混合状態の蒸発ガスは、直ちに貯蔵タンク（Ｔ）に送られ、本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備える場合には、第１減圧装置（１５０）を通過した蒸発ガスは気液分離器（１７０）に送られ、気体成分と液体成分に分離される。気液分離器（１７０）で分離された液体は、復帰ライン（Ｌ３）に沿って貯蔵タンク（Ｔ）に戻され、気液分離器（１７０）で分離された気体は、気液分離器（１７０）から蒸発ガス熱交換器（１１０）の上流の第１供給ライン（Ｌ１）まで延長する気体排出ライン（Ｌ４）に沿って、蒸発ガス熱交換器（１１０）に供給される。
【０１３９】
本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備える場合、第３実施形態と同様に、気液分離器（１７０）で分離されて貯蔵タンク（Ｔ）に送られる液体の流量を調節する第７バルブ（１９７）；及び気液分離器（１７０）によって分離されて蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られる気体の流量を調節する第８バルブ（１９８）；をさらに備えることができる。
【０１４０】
ただし、本実施形態の船舶は、第３実施形態とは異なり、復帰ライン（Ｌ３）上に設置される推進圧縮機（１２４）；及び推進圧縮機（１２４）の下流の復帰ライン（Ｌ３）上に設置されている推進冷却器（１３４）；をさらに備える。
【０１４１】
本実施形態の推進圧縮機（１２４）は、第１供給ライン（Ｌ１）に沿って燃料需要先（１８０）に供給される蒸発ガスの一部を分岐させて、蒸発ガス熱交換器（１１０）に送る復帰ライン（Ｌ３）上に設置され、復帰ライン（Ｌ３）に沿って蒸発ガス熱交換器（１１０）に供給される蒸発ガスの圧力を高める。推進圧縮機（１２４）は、蒸発ガスを臨界点（メタンの場合、約５５ｂａｒ）以下の圧力まで圧縮することと、臨界点を超える圧力まで圧縮することも可能であり、本実施形態の推進圧縮機（１２４）が蒸発ガスを臨界点以上まで圧縮する場合には、約３００ｂａｒに圧縮することができる。
【０１４２】
本実施形態の推進冷却器（１３４）は、推進圧縮機（１２４）の下流の復帰ライン（Ｌ３）上に設置され、推進圧縮機（１２４）を通過して圧力だけでなく温度も上昇した蒸発ガスの温度を下げる。
【０１４３】
本実施形態の船舶は、推進圧縮機（１２４）をさらに備えて、再液化過程を経由する蒸発ガスの圧力を高めることで、再液化量と再液化効率を高めることができる。
【０１４４】
図７は、異なる圧力条件で熱流量によるメタンの温度値をそれぞれ示したグラフである。図７を参照すると、再液化過程を経由する蒸発ガスの圧力が高いほど、自己熱交換の効率が高いことを確認できる。自己熱交換の自己（Ｓｅｌｆ）は低温の蒸発ガス自体を冷却液で利用して高温の蒸発ガスと熱交換することを意味する。
【０１４５】
図７（ａ）は、推進圧縮機（１２４）及び推進冷却器（１３４）を備えない場合、冷媒熱交換器（１４０）の各流体の状態を示し、図７（ｂ）は、推進圧縮機（１２４）と推進冷却器（１３４）を備える場合に、冷媒熱交換器（１４０）の各流体の状態を示す。
【０１４６】
図７（ａ）と図７（ｂ）の最も上のグラフＩは、再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給される図５のＩポイントの流体状態を示し、最も下のグラフＬは、再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）及び冷媒減圧装置（１６０）を通過した後に冷媒として使用されるため冷媒熱交換器（１４０）に再び供給される図５のＫポイントの流体状態を示し、中間部分のグラフＫと重なってグラフＪは、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した後に復帰ライン（Ｌ３）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給される図５のＦポイントの流体状態を示す。
【０１４７】
冷媒として使用される流体は、熱交換の過程で冷熱を奪われて段々温度が上昇するので、グラフＬは時間経過に沿って左側から右側に進み、冷媒と熱交換して冷却される流体は、熱交換過程で冷媒から冷熱を供給されて段々温度が低くなるので、グラフＩおよびグラフＪは、時間経過に沿って右側から左側に進む。
【０１４８】
図７（ａ）と図７（ｂ）の中間部分のグラフＫは、グラフＩとグラフＪを組み合わせて示したものである。すなわち、冷媒熱交換器（１４０）で冷媒として使用される流体はグラフＬで表し、冷媒熱交換器（１４０）で冷媒と熱交換して冷却される流体はグラフＫで表した。
【０１４９】
熱交換器を設計する場合には、熱交換器に供給される（すなわち、図５のＩポイント、Ｋポイント、およびＦポイント）流体の温度と熱流量は固定し、冷媒として使用される流体の温度が冷却される流体の温度よりも高くならないようにして（すなわち、グラフＬとグラフＫが交差してグラフＬがグラフＫの上に表示されないように）、対数平均温度差（ＬＭＴＤ；Ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ  Ｍｅａｎ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を可能な限り小さくする。
【０１５０】
対数平均温度差（ＬＭＴＤ）は、高温流体と低温流体が互いに反対方向から注入して反対側に排出される熱交換方式の対向流である場合、低温流体が熱交換器を通過する前の温度をｔｃ１、低温流体が熱交換器を通過した後の温度をｔｃ２、高温流体が熱交換器を通過する前の温度をｔｈ１、高温流体が熱交換器を通過した後の温度をｔｈ２、ｄ１＝ｔｈ２−ｔｃ１、ｄ２＝ｔｈ１−ｔｃ２であるとしたとき、（ｄ２−ｄ１）／ｌｎ（ｄ２／ｄ１）で表現される数値であり、対数平均温度差が小さいほど熱交換器の効率は高くなる。
【０１５１】
グラフ上で対数平均温度差（ＬＭＴＤ）は、冷媒として使用される低温流体（図７のグラフＬ）と冷媒と熱交換して冷却される高温流体（図７のグラフＫ）の間隔で表されるが、図７（ａ）に比べて図７（ｂ）ではグラフＬとグラフＫの間隔がより狭いことが分かる。
【０１５２】
この差は、「〇」で表示したポイントのグラフＪの初期値、すなわち、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した後に復帰ライン（Ｌ３）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給される図５のＦポイントの流体の圧力が、図７（ａ）より図７（ｂ）で高いためである。
【０１５３】
すなわち、シミュレーションの結果、推進圧縮機（１２４）を備えない図７（ａ）の場合には、図５のＦポイントの流体は約−１１１℃、２０ｂａｒであり、推進圧縮機（１２４）を備える図７（ｂ）の場合には、図５のＦポイントの流体は約−９０℃、５０ｂａｒであるが、この初期条件で対数平均温度差（ＬＭＴＤ）が最も小さくなるように熱交換器を設計すると、再液化過程を経る蒸発ガスが高圧である図７（ｂ）の場合に熱交換器の効率がより高くなり、最終的にシステム全体の再液化量と再液化効率が高くなる。
【０１５４】
図７（ａ）の場合には、冷媒熱交換器（１４０）で冷媒として使用される蒸発ガスの流量が約６４０１ｋｇ／ｈであるとき、冷媒として使用される流体（グラフＬ）から冷媒と熱交換して冷却される流体（グラフＫ）に伝達される総熱流量は約５８５．４ｋＷであり、再液化された蒸発ガスの流量は約３４４１ｋｇ／ｈである。
【０１５５】
図７（ｂ）の場合には、冷媒熱交換器（１４０）で冷媒として使用される蒸発ガスの流量が約５３６８ｋｇ／ｈであるとき、冷媒として使用される流体（グラフＬ）から冷媒と熱交換して冷却される流体（グラフＫ）に伝達される総熱流量は約５４５．２ｋＷであり、再液化された蒸発ガスの流量は約４３２５ｋｇ／ｈである。
【０１５６】
すなわち、推進圧縮機（１２４）を備えて再液化過程を経る蒸発ガスの圧力を上げると、より少ない冷媒を使用しても、より多くの量の蒸発ガスを再液化することができることが分かる。
【０１５７】
このように、本実施形態の船舶は、推進圧縮機（１２４）を備えるため、再液化量と再液化効率を高めることができ、再液化量と再液化効率を高めて予備圧縮機（１２２）を駆動しなくても蒸発ガスをすべて処理することができる場合が増えて、予備圧縮機（１２２）の使用頻度を減らすことができる長所がある。
【０１５８】
予備圧縮機（１２２）を利用して再液化効率を高めることは可能であるが、予備圧縮機（１２２）を駆動する時間が長いほど、圧縮機（１２０）が故障した場合に備えるリダンダンシー（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）の概念は薄くなる。本実施形態の船舶は、推進圧縮機（１２４）を含めて予備圧縮機（１２２）の使用頻度を減らすことができるため、リダンダンシーの概念を十分に確保することができる。
【０１５９】
また、推進圧縮機（１２４）は、一般的に圧縮機（１２０）または予備圧縮機（１２２）の約１／２の容量を有することで十分なので、予備圧縮機（１２２）を駆動せずに推進圧縮機（１２４）と圧縮機（１２０）だけ駆動してシステムを運用する場合には、推進圧縮機（１２４）を設置せずに圧縮機（１２０）と予備圧縮機（１２２）だけでシステムを運用する場合に比べて、運用費用を節約することができる。
【０１６０】
再び図５を参照すると、本実施形態の船舶は、第３実施形態とは異なり、再循環ライン（Ｌ５）と第２供給ライン（Ｌ２）との間を連結する第１追加ライン（Ｌ６）；再循環ライン（Ｌ５）上に設置される第９バルブ（２０１）；及び第１追加ライン（Ｌ６）上に設置される第１０バルブ（２０２）；をさらに備える。
【０１６１】
本実施形態の第１〜第１１バルブ（１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８、２０１、２０２、２０３）は、システム運用状況を人が直接判断して手動で調節することと、予め設定された値によって開閉するように自動的に調整することもできる。
【０１６２】
本実施形態の第１追加ライン（Ｌ６）の一側は、冷媒減圧装置（１６０）で膨張された後に冷媒熱交換器（１４０）を通過した蒸発ガスを第１供給ライン（Ｌ１）に送る再循環ライン（Ｌ５）上に連結し、他側は、第３バルブ（１９３）と予備圧縮機（１２２）との間の第２供給ライン（Ｌ２）上に連結する。
【０１６３】
本実施形態の第９バルブ（２０１）は、再循環ライン（Ｌ５）が圧縮機（１２０）及び予備圧縮機（１２２）の上流の第１供給ライン（Ｌ１）と接するポイント、再循環ライン（Ｌ５）が第１追加ライン（Ｌ６）と接するポイントの間の再循環ライン（Ｌ５）上に設置される。
【０１６４】
また、本実施形態の船舶は、第３実施形態と異なり、予備圧縮機（１２２）の下流側の第２供給ライン（Ｌ２）が、第１供給ライン（Ｌ１）ではなく、再循環ライン（Ｌ５）と連結する。
【０１６５】
本実施形態の船舶は、冷媒サイクルを開ループだけでなく、閉ループでも運用できるように構成し、船舶の運航条件に応じて再液化システムをより柔軟に使用することができ、以下、バルブ調節を介して、冷媒サイクルを閉ループで運用する方法と開ループで運用する方法を説明する。
【０１６６】
本実施形態の船舶の冷媒サイクルを閉ループで運用するために、まず、第１バルブ（１９１）、第２バルブ（１９２）、第３バルブ（１９３）、第４バルブ（１９４）、及び第１０バルブ（２０２）は開いて、第６バルブ（１９６）及び第９バルブ（２０１）は閉じた状態でシステムを駆動する。
【０１６７】
貯蔵タンク（Ｔ）から排出された後に予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスが再循環ライン（Ｌ５）に供給されると、第３バルブ（１９３）を閉じて、蒸発ガスが予備圧縮機（１２２）、予備冷却器（１３２）、第４バルブ（１９４）、冷媒熱交換器（１４０）、冷媒減圧装置（１６０）、再び冷媒熱交換器（１４０）、及び第１０バルブ（２０２）を循環する、閉ループの冷媒サイクルを形成する。
【０１６８】
冷媒サイクルを閉ループで構成する場合には、閉ループを循環する冷媒として窒素ガスを使用することもできる。この場合、本実施形態の貯蔵タンクを備える貯蔵タンクは、窒素ガスを閉ループの冷媒サイクル内に導入する配管をさらに備えることができる。
【０１６９】
冷媒サイクルを閉ループで運用する場合には、閉ループを循環する蒸発ガスのみが冷媒熱交換器（１４０）の冷媒として使用され、圧縮機（１２０）を通過した蒸発ガスは冷媒サイクルに導入されず、燃料需要先（１８０）に供給されるか、復帰ライン（Ｌ３）に沿って再液化過程を経ることになる。したがって、再液化量や、燃料需要先（１８０）で要求される蒸発ガス量に関係なく所定流量の蒸発ガスが冷媒熱交換器（１４０）の冷媒として循環する。
【０１７０】
本実施形態の船舶の冷媒サイクルを閉ループで運用する場合の蒸発ガスの流れを以下に説明する。
【０１７１】
貯蔵タンク（Ｔ）から排出された蒸発ガスは蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した後に圧縮機（１２０）で圧縮され冷却器（１３０）で冷却された後、一部は燃料需要先（１８０）に送られ、他の一部は復帰ライン（Ｌ３）に沿って再液化過程を経ることになる。
【０１７２】
復帰ライン（Ｌ３）に沿って再液化過程を経る蒸発ガスは、推進圧縮機（１２４）で圧縮され推進冷却器（１３４）で冷却された後、蒸発ガス熱交換器（１１０）によって貯蔵タンク（Ｔ）から排出された蒸発ガスと熱交換して冷却される。蒸発ガス熱交換器（１１０）で冷却された蒸発ガスは、冷媒熱交換器（１４０）で熱交換してさらに冷却された後に第１減圧装置（１５０）で膨張され、一部または全部が再液化される。
【０１７３】
本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備えない場合には、一部または全部が再液化された蒸発ガスは直ちに貯蔵タンク（Ｔ）に送られ、本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備える場合には、一部または全部が再液化された蒸発ガスは気液分離器（１７０）に送られる。気液分離器（１７０）で分離された気体は貯蔵タンク（Ｔ）から排出される蒸発ガスと合流して蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られ、気液分離器（１７０）で分離された液体は貯蔵タンク（Ｔ）に送られる。
【０１７４】
一方、冷媒サイクルを循環する蒸発ガスは、予備圧縮機（１２２）で圧縮され、予備冷却器（１３２）で冷却された後に再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に送られる。予備圧縮機（１２２）及び予備冷却器（１３２）を通過した後に冷媒熱交換器（１４０）に送られた蒸発ガスは、冷媒熱交換器（１４０）で１次的に熱交換して冷却された後、冷媒減圧装置（１６０）に送られて２次的に膨張されて冷却される。冷媒減圧装置（１６０）を通過した蒸発ガスは再び冷媒熱交換器（１４０）に送られ、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した後に復帰ライン（Ｌ３）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給された蒸発ガス；および、予備圧縮機（１２２）で圧縮された後に再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給された蒸発ガス；を冷却する冷媒として使用される。冷媒減圧装置（１６０）を通過した後に冷媒熱交換器（１４０）で冷媒として使用された蒸発ガスは、再び予備圧縮機（１２２）に送られて、上述した一連の過程を繰り返す。
【０１７５】
本実施形態の船舶の冷媒サイクルを閉ループで運用する間に、圧縮機（１２０）または冷却器（１３０）が故障すると、第１バルブ（１９１）、第２バルブ（１９２）及び第１０バルブ（２０２）は閉じて、第３バルブ（１９３）及び第６バルブ（１９６）は開いて、貯蔵タンク（Ｔ）から排出された後に蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した蒸発ガスが、第３バルブ（１９３）、予備圧縮機（１２２）、予備冷却器（１３２）、第４バルブ（１９４）及び第６バルブ（１９６）を経て燃料需要先（１８０）に供給される。予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスを、冷媒熱交換器（１４０）の冷媒として使用する必要がある場合には、第９バルブ（２０１）を開いてシステムを運用することもできる。
【０１７６】
本実施形態の船舶の冷媒サイクルを開ループで運用するために、第１バルブ（１９１）、第２バルブ（１９２）、第３バルブ（１９３）、第４バルブ（１９４）、第６バルブ（１９６）と第９バルブ（２０１）は開いて、第１０バルブ（２０２）は閉じる。
【０１７７】
冷媒サイクルを閉ループで運用すると、冷媒サイクルを循環する蒸発ガスと、燃料需要先（１８０）に送られるか復帰ライン（Ｌ３）に沿って再液化過程を経る蒸発ガスに分離される。一方、冷媒サイクルを開ループで運用すると、圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスと予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスが合流して、冷媒熱交換器（１４０）で冷媒として使用されるか、燃料需要先（１８０）に送られるか、復帰ライン（Ｌ３）に沿って再液化過程を経ることになる。
【０１７８】
したがって、冷媒サイクルを開ループで運用すると、再液化量と燃料需要先（１８０）の蒸発ガス要求量を考慮して、冷媒熱交換器（１４０）に送る冷媒の流量を流動的に調節することができる。特に、燃料需要先（１８０）の蒸発ガス需要が少ない場合には、冷媒熱交換器（１４０）に送る冷媒の流量を増加させて再液化効率と再液化量を高めることができる。
【０１７９】
すなわち、冷媒サイクルを閉ループで運用する場合には、予備圧縮機（１２２）の容量以上の蒸発ガスを冷媒熱交換器（１４０）に供給することはできないが、冷媒サイクルを開ループで運用する場合には、予備圧縮機（１２２）の容量を超える流量の蒸発ガスを冷媒熱交換器（１４０）に供給することができる。
【０１８０】
本実施形態の船舶の冷媒サイクルを開ループで運用する場合の蒸発ガスの流れを以下に説明する。
【０１８１】
貯蔵タンク（Ｔ）から排出された蒸発ガスは、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した後、二つの流れに分岐して、一部は第１供給ライン（Ｌ１）に送られ、他の一部は第２供給ライン（Ｌ２）に送られる。
【０１８２】
第１供給ライン（Ｌ１）に送られた蒸発ガスは、第１バルブ（１９１）、圧縮機（１２０）、冷却器（１３０）及び第２バルブ（１９２）を通過した後、一部は第６バルブ（１９６）を通って冷媒熱交換器（１４０）に送られ、他の一部は再び二つの流れに分岐する。二つの流れに分岐した蒸発ガスの一方は燃料需要先（１８０）に送られ、他方は復帰ライン（Ｌ３）に沿って推進圧縮機（１２４）に送られる。
【０１８３】
第２供給ライン（Ｌ２）に送られた蒸発ガスは、第３バルブ（１９３）、予備圧縮機（１２２）、予備冷却器（１３２）及び第４バルブ（１９４）を通過した後、一部は冷媒の熱交換器（１４０）に送られ、他の一部は第１供給ライン（Ｌ１）に送られた後、二つの流れに分岐する。二つの流れに分岐した蒸発ガスの一方は燃料需要先（１８０）に送られ、他方は復帰ライン（Ｌ３）に沿って推進圧縮機（１２４）に送られる。
【０１８４】
説明の便宜上、圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスと予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスを分けて説明したが、圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスと予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスは、それぞれ分離されて流れるのではなく、合流して冷媒熱交換器（１４０）、燃料需要先（１８０）または推進圧縮機（１２４）に供給される。すなわち、冷媒熱交換器（１４０）に蒸発ガスを送る再循環ライン（Ｌ５）、燃料需要先（１８０）に蒸発ガスを送る第１供給ライン（Ｌ１）、推進圧縮機（１２４）で蒸発ガスを送る復帰ライン（Ｌ３）には、圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスと予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスが混合して流れる。
【０１８５】
再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に送られた蒸発ガスは、冷媒熱交換器（１４０）で１次的に熱交換して冷却され、冷媒減圧装置（１６０）で２次的に膨張されて冷却された後、再び冷媒熱交換器（１４０）に供給される。冷媒減圧装置（１６０）を通過した後に冷媒熱交換器（１４０）に供給された蒸発ガスは、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した後に復帰ライン（Ｌ３）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給された蒸発ガスと、再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給されて圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスと予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスが合流した流れを、両方を冷却する冷媒として使用される。
【０１８６】
すなわち、冷媒熱交換器（１４０）で冷媒として使用される蒸発ガスは、再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給された後、冷媒熱交換器（１４０）で１次的に冷却されて冷媒減圧装置（１６０）で２次的に冷却された蒸発ガスである。また、圧縮機（１２０）または予備圧縮機（１２２）から再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に送られた蒸発ガスは、冷媒減圧装置（１６０）を通過した蒸発ガスを冷媒として１次的に冷却される。
【０１８７】
冷媒減圧装置（１６０）を通過した後に冷媒熱交換器（１４０）で冷媒として使用された蒸発ガスは、第９バルブ（２０１）を通って第１供給ライン（Ｌ１）に送られ、貯蔵タンク（Ｔ）から排出された後、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通った蒸発ガスと合流して、上述した一連の過程を繰り返す。
【０１８８】
復帰ライン（Ｌ３）に沿って推進圧縮機（１２４）に送られた蒸発ガスは、推進圧縮機（１２４）で圧縮され、推進冷却器（１３４）で冷却された後、蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られる。蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られた蒸発ガスは、蒸発ガス熱交換器（１１０）で１次的に冷却され、冷媒熱交換器（１４０）で２次的に冷却された後、第１減圧装置（１５０）によって膨張されて、一部または全部が再液化される。
【０１８９】
本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備えない場合には、一部または全部が再液化された蒸発ガスは直ちに貯蔵タンク（Ｔ）に送られ、本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備える場合には、一部または全部が再液化された蒸発ガスは気液分離器（１７０）に送られる。気液分離器（１７０）で分離された気体は貯蔵タンク（Ｔ）から排出される蒸発ガスと合流して蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られ、気液分離器（１７０）で分離された液体は貯蔵タンク（Ｔ）に送られる。
【０１９０】
本実施形態の船舶の冷媒サイクルを開ループで運用する間に、圧縮機（１２０）または冷却器（１３０）が故障すると、第１バルブ（１９１）、第２バルブ（１９２）及び第９バルブ（２０１）を閉じて、貯蔵タンク（Ｔ）から排出された後に蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した蒸発ガスが、第３バルブ（１９３）、予備圧縮機（１２２）、予備冷却器（１３２）、第４バルブ（１９４）及び第６バルブ（１９６）を経て燃料需要先（１８０）に供給される。予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスを、冷媒熱交換器（１４０）の冷媒として使用する必要がある場合には、第９バルブ（２０１）を開いてシステムを運用することもできる。
【０１９１】
本実施形態の船舶の冷媒サイクルを開ループで運用し、貯蔵タンク（Ｔ）に貯蔵された液化ガスがＬＮＧであり、燃料需要先（１８０）がＸ−ＤＦエンジンであり、気液分離器（１７０）を備える場合、各ポイントの流体の温度と圧力を例に挙げて以下のように説明する。
【０１９２】
貯蔵タンク（Ｔ）から排出された蒸発ガスと気液分離器（１７０）で分離された蒸発ガスが合流して蒸発ガス熱交換器（１１０）に供給されるＡポイントの蒸発ガスは、約−１２３℃、１．０６０ｂａｒａあり、約−１２３℃、１．０６０ｂａｒａの蒸発ガスが、約４３℃、３０１．１ｂａｒａの蒸発ガスと蒸発ガス熱交換器（１１０）で熱交換した後のＢポイントの蒸発ガスは、約４０℃、０．９６ｂａｒａである。
【０１９３】
また、約４０℃、０．９６ｂａｒａの蒸発ガスが、冷媒減圧装置（１６０）を通過した後に冷媒熱交換器（１４０）を通過した約３７℃、０．９６ｂａｒａの蒸発ガスと合流した後のＣポイントの蒸発ガスは約３８℃、０．９６ｂａｒａである。
【０１９４】
約３８℃、０．９６ｂａｒａの蒸発ガスは二つの流れに分岐されて、一方は圧縮機（１２０）で圧縮された後に冷却器（１３０）で冷却され、他方は予備圧縮機（１２２）で圧縮された後に予備冷却器（１３２）で冷却される。圧縮機（１２０）及び冷却器（１３０）を通過した流れ；と予備圧縮機（１２２）及び予備冷却器（１３２）を通過した流れ；が合流した流れであるＤポイントの蒸発ガスとＩポイントの蒸発ガスは約４３℃、１７ｂａｒａである。
【０１９５】
約４３℃、１７ｂａｒａの蒸発ガスが、推進圧縮機（１２４）で圧縮され推進冷却器（１３４）で冷却された後のＥポイントの蒸発ガスは約４３℃、３０１．１ｂａｒａであり、約４３℃、３０１．１ｂａｒａの蒸発ガスが約−１２３℃、１．０６０ｂａｒａの蒸発ガスと蒸発ガス熱交換器（１１０）で熱交換した後のＦポイントの蒸発ガスは約−８２℃、３０１ｂａｒａである。
【０１９６】
また、約−８２℃、３０１ｂａｒａの蒸発ガスが冷媒熱交換器（１４０）で冷却された後のＧポイントの蒸発ガスは約−１５３℃、３００．５ｂａｒａであり、約−１５３℃、３００．５ｂａｒａの蒸発ガスが第１減圧装置（１５０）で膨張された後のＨポイントの蒸発ガスは−１５５．６℃、２．１ｂａｒａである。
【０１９７】
一方、約４３℃、１７ｂａｒａの蒸発ガスが冷媒熱交換器（１４０）で１次的に冷却された後のＪポイントの蒸発ガスは約−８２℃、１６．５ｂａｒａであり、約−８２℃、１６．５ｂａｒａの蒸発ガスが冷媒減圧装置（１６０）で２次的に冷却された後のＫポイントの蒸発ガスは約−１５５℃、１．５６ｂａｒａであり、約−１５５℃、１．５６ｂａｒａの蒸発ガスが冷媒熱交換器（１４０）で冷媒として使用された後のＬポイントの蒸発ガスは約３７℃、０．９６ｂａｒａである。
【０１９８】
本実施形態の船舶は、冷媒サイクルを開ループで運用しながらも、予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスは冷媒熱交換器（１４０）の冷媒としてのみで使用して、圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスは燃料需要先（１８０）に送るか復帰ライン（Ｌ３）に沿って再液化過程を経るように構成し、冷媒熱交換器（１４０）の冷媒としては使用せずに、予備圧縮機（１２２）と圧縮機（１２０）を独立して運用することもできる。以下、予備圧縮機（１２２）と圧縮機（１２０）を独立して運用する開ループの冷媒サイクルを「独立開ループ」という。
【０１９９】
本実施形態の船舶の冷媒サイクルを独立開ループで運用するために、第１バルブ（１９１）、第２バルブ（１９２）、第３バルブ（１９３）、第４バルブ（１９４）及び第９バルブ（２０１）は開いて、第６バルブ（１９６）及び第１０バルブ（２０２）は閉じる。冷媒サイクルを独立開ループで運用すると、開ループで運用する場合に比べてシステムの運転が容易になるという利点がある。
【０２００】
本実施形態の船舶の冷媒サイクルを独立開ループで運用する場合の蒸発ガスの流れを以下に説明する。
【０２０１】
貯蔵タンク（Ｔ）から排出された蒸発ガスは蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した後、二つの流れに分岐して、一部は第１供給ライン（Ｌ１）に送られ、他の一部は第２供給ライン（Ｌ２）に送られる。第１供給ライン（Ｌ１）に送られた蒸発ガスは、第１バルブ（１９１）、圧縮機（１２０）、冷却器（１３０）及び第２バルブ（１９２）を通過した後、一部は燃料需要先（１８０）に送られ、他の一部は復帰ライン（Ｌ３）に沿って推進圧縮機（１２４）に送られる。第２供給ライン（Ｌ２）に送られた蒸発ガスは、第３バルブ（１９３）、予備圧縮機（１２２）、予備冷却器（１３２）と第４バルブ（１９４）を通過した後、再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に送られる。
【０２０２】
予備圧縮機（１２２）で圧縮された後に再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に送られた蒸発ガスは、冷媒熱交換器（１４０）で１次的に熱交換して冷却され、冷媒減圧装置（１６０）で２次的に膨張されて冷却された後に再び冷媒熱交換器（１４０）に供給され、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した後に復帰ライン（Ｌ３）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給された蒸発ガス；及び予備圧縮機（１２２）で圧縮された後に再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４０）に供給された蒸発ガス；を冷却する冷媒として使用される。
【０２０３】
冷媒減圧装置（１６０）を通過した後に冷媒熱交換器（１４０）で冷媒として使用された蒸発ガスは、第９バルブ（２０１）を通って第１供給ライン（Ｌ１）に送られ、貯蔵タンク（Ｔ）から排出された後に蒸発ガス熱交換器（１１０）を通った蒸発ガスと合流して、上述した一連の過程を繰り返す。
【０２０４】
圧縮機（１２０）で圧縮された後に復帰ライン（Ｌ３）に沿って推進圧縮機（１２４）に送られた蒸発ガスは、推進圧縮機（１２４）によって圧縮され、推進冷却器（１３４）で冷却された後、蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られる。蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られた蒸発ガスは、蒸発ガス熱交換器（１１０）で１次的に冷却され、冷媒熱交換器（１４０）で２次的に冷却された後、第１減圧装置（１５０）で膨張されて、一部または全部が再液化される。
【０２０５】
本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備えない場合には、一部または全部が再液化された蒸発ガスは直ちに貯蔵タンク（Ｔ）に送られ、本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備える場合には、一部または全部が再液化された蒸発ガスは気液分離器（１７０）に送られる。気液分離器（１７０）で分離された気体は貯蔵タンク（Ｔ）から排出される蒸発ガスと合流して蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られ、気液分離器（１７０）で分離された液体は貯蔵タンク（Ｔ）に送られる。
【０２０６】
本実施形態の船舶の冷媒サイクルを独立開ループで運用する間に、圧縮機（１２０）または冷却器（１３０）が故障すると、第１バルブ（１９１）、第２バルブ（１９２）及び第９バルブ（２０１）を閉じて、第６バルブ（１９６）を開いて、貯蔵タンク（Ｔ）から排出された後に蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した蒸発ガスが、第３バルブ（１９３）、予備圧縮機（１２２）、予備冷却器（１３２）、第４バルブ（１９４）及び第６バルブ（１９６）を経て燃料需要先（１８０）に供給される。予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスを、冷媒熱交換器（１４０）の冷媒として使用する必要がある場合には、第９バルブ（２０１）を開いてシステムを運用することもできる。
【０２０７】
本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の技術的要旨を逸脱しない範囲内で様々な修正または変形が可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者において自明である。
【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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