(57)【要約】【課題】液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクを備える船舶が開示される。【解決手段】前記船舶は、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、圧縮された蒸発ガス（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、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；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流体の一部を膨張させる第１減圧装置；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流体の他の一部を膨張させて再び前記冷媒熱交換器に送る第３減圧装置；を備え、前記冷媒熱交換器は、前記第２流体；前記冷媒減圧装置で膨張された流体；及び前記第３減圧装置で減圧された流体；を冷媒として、前記第１流体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；また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とが合流した流れ；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；また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とが合流した流れ；である。【選択図】図５
2018517608.tif 000002
【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、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、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；
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流体の一部を膨張させる第１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流体の他の一部を膨張させて再び前記冷媒熱交換器に送る第３減圧装置；を備え、
前記冷媒熱交換器は、前記第２流体；前記冷媒減圧装置で膨張された流体；及び前記第３減圧装置で減圧された流体；を冷媒として、前記第１流体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；また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とが合流した流れ；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；また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とが合流した流れ；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】
前記第１流体は高圧エンジンの上流で二つの流れに分岐され、
一部は前記蒸発ガス熱交換器に送られて冷却され、
他の一部は前記高圧エンジン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４】
前記第３減圧装置及び前記冷媒熱交換器を通過した流体は低圧エンジン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、前記冷媒熱交換器で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、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循環する閉ループの冷媒サイクルを形成する請求項１〜４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、前記冷媒熱交換器で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１〜４のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項７】
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するために開閉することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項８】
前記冷媒減圧装置は膨張機であり、前記冷媒減圧装置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あることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項９】
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、高圧エンジンに送る第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；
前記冷媒減圧装置及び前記冷媒熱交換器の下流の再循環ラインと、前記予備圧縮機の上流の第２供給ラインの間を連結する第１追加ライン；及び
前記冷媒熱交換器の下流の前記復帰ラインから分岐して、蒸発ガスを第３減圧装置及び前記冷媒熱交換器を通過させて低圧エンジンに送る第３供給ライン；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、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、前記再循環ラインに沿って供給される蒸発ガス；前記冷媒減圧装置を通過した流体；及び前記第３供給ラインに沿って供給される流体；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する、船舶の蒸発ガス処理システム。
【請求項１０】
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において、前記第１供給ラインと前記第２供給ラインと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１追加ライン上に設置される第１０バルブ；及び
前記第２供給ラインと前記冷媒熱交換器との間の前記再循環ライン上に設置される第１２バルブ；
をさらに備える請求項９に記載の船舶の蒸発ガス処理システム。
【請求項１１】
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１０バルブ、及び前記第１２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、前記第１２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１０に記載の船舶の蒸発ガス処理システム。
【請求項１２】
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、前記第１０バルブ、及び前記第１２バルブは閉じて、前記第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バルブを経て高圧エンジンに供給され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、前記第６バルブ、前記第９バルブ、及び前記第１２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１０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、前記第９バルブ、及び前記第１２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バルブを経て高圧エンジンに供給される請求項１３に記載の船舶の蒸発ガス処理システム。
【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９バルブ、及び前記第１２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とが分離されて運用されることを特徴とする請求項１０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、前記第２バルブ、前記第９バルブ及び前記第１２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バルブを経て高圧エンジン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】
１）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させて、前記分岐した蒸発ガスの一方の流れを圧縮機で圧縮し、他方の流れを予備圧縮機で圧縮し、
２）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、高圧エンジンに送るか、再液化して前記貯蔵タンクに戻すか（以下、「復帰蒸発ガス」という。）、再循環させて（以下、「再循環蒸発ガス」という。）、
３）前記復帰蒸発ガスは、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として熱交換して冷却された後、前記再循環蒸発ガス及び減圧蒸発ガスと熱交換してさらに冷却され、
４）前記再循環蒸発ガスは、冷却及び膨張されて前記復帰蒸発ガス及び前記減圧蒸発ガスと熱交換し、
前記減圧蒸発ガスは、前記３）ステップで、冷却及び追加冷却された前記復帰蒸発ガスの一部が分岐して減圧された流体である、方法。
【請求項１８】
前記３）ステップで、前記復帰蒸発ガスは、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として熱交換して冷却された後、冷却及び膨張される前の前記再循環蒸発ガス；冷却及び膨張された前記再循環蒸発ガス；及び前記減圧蒸発ガス；と熱交換してさらに冷却され、
前記４）ステップで、冷却及び膨張される前の前記再循環蒸発ガスは、冷却及び膨張された前記再循環蒸発ガス、前記復帰蒸発ガス及び前記減圧蒸発ガスと熱交換して冷却された後に膨張されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
熱交換の冷媒として使用された前記減圧蒸発ガスは、低圧エンジンに送られることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記圧縮機の下流のラインと前記予備圧縮機の下流のラインが連結して、前記圧縮機で圧縮した蒸発ガスが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１７〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【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し、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本発明の実施形態では、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、圧縮された蒸発ガス（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、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；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流体の一部を膨張させる第１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流体の他の一部を膨張させて再び前記冷媒熱交換器に送る第３減圧装置；を備え、前記冷媒熱交換器は、前記第２流体；前記冷媒減圧装置で膨張された流体；及び前記第３減圧装置で減圧された流体；を冷媒として、前記第１流体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；また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とが合流した流れ；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；また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とが合流した流れ；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、前記冷媒熱交換器及び前記第１減圧装置を通過して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】
前記第１流体は高圧エンジンの上流から二つの流れに分岐されて、一部は前記蒸発ガス熱交換器に送られて冷却され、他の一部は前記高圧エンジンに送られる。
【００１４】
前記第３減圧装置及び前記冷媒熱交換器を通過した流体は、低圧エンジンに送られる。
【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、前記冷媒熱交換器で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、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循環する閉ループの冷媒サイクルを形成する。
【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、前記冷媒熱交換器で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。
【００１７】
前記船舶は、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ように開閉する。
【００１８】
前記冷媒減圧装置は膨張機であり、前記冷媒減圧装置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あり得る。
【００１９】
前記目的を達成するために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で高圧エンジンに送る第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；前記冷媒減圧装置及び前記冷媒熱交換器の下流の再循環ラインと、前記予備圧縮機の上流の第２供給ラインの間を連結する第１追加ライン；及び前記冷媒熱交換器の下流の前記復帰ラインから分岐して、蒸発ガスを第３減圧装置及び前記冷媒熱交換器を通過させて低圧エンジンに送る第３供給ライン；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、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、前記再循環ラインに沿って供給される蒸発ガス；前記冷媒減圧装置を通過した流体；及び前記第３供給ラインに沿って供給される流体；を冷媒とし、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する、船舶の蒸発ガス処理システムが提供される。
【００２０】
前記船舶は、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において、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１追加ライン上に設置される第１０バルブ；及び前記第２供給ラインと前記冷媒熱交換器との間の前記再循環ライン上に設置される第１２バルブ；をさらに備える。
【００２１】
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１０バルブ、及び前記第１２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、前記第１２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、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。
【００２２】
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、前記第１０バルブ、及び前記第１２バルブは閉じて、前記第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バルブを経て高圧エンジンに供給される。
【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、前記第６バルブ、前記第９バルブ、及び前記第１２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。
【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、前記第９バルブ、及び前記第１２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バルブを経て高圧エンジンに供給される。
【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９バルブ、及び前記第１２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。
【００２６】
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、前記第９バルブ及び前記第１２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バルブを経て高圧エンジンに供給される。
【００２７】
前記目的を達成するため本発明の更に一つの実施形態では、１）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させて、前記分岐された蒸発ガスの一方の流れを圧縮機で圧縮し、他方の流れを予備圧縮機で圧縮し、２）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、高圧エンジンに送るか、再液化させて前記貯蔵タンクに戻すか（以下、「復帰蒸発ガス」という。）、再循環させて（以下、「再循環蒸発ガス」という。）、３）前記復帰蒸発ガスは、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として熱交換して冷却された後、前記再循環蒸発ガス及び減圧蒸発ガスと熱交換してさらに冷却され、４）前記再循環蒸発ガスは、冷却及び膨張されて前記復帰蒸発ガスおよび減圧蒸発ガスと熱交換し、前記減圧蒸発ガスは、前記３）ステップで冷却と追加冷却された前記復帰蒸発ガスの一部が分岐して減圧された流体である、方法が提供される。
【００２８】
前記３）ステップで、前記復帰蒸発ガスは、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として熱交換して冷却された後、冷却及び膨張される前の前記再循環蒸発ガス；冷却及び膨張された前記再循環蒸発ガス；及び前記減圧蒸発ガス；と熱交換してさらに冷却され、前記４）ステップで、冷却及び膨張される前の前記再循環蒸発ガスは、冷却及び膨張された前記再循環蒸発ガス、前記復帰蒸発ガス及び前記減圧蒸発ガスと熱交換して冷却された後に膨張される。
【００２９】
熱交換の冷媒として使用された前記減圧蒸発ガスは、低圧エンジンに送られる。
【００３０】
前記圧縮機の下流のラインと前記予備圧縮機の下流のラインが連結して、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。
【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による追加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高めることができる。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、余った蒸発ガスのほとんどまたは全部の再液化が可能であって経済的である。
【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を高めるため、船上空間の確保に有利であり、さらに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できるため、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】
本発明の他の実施形態では、低圧エンジンに送られる減圧された蒸発ガスを冷媒熱交換器で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。
【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。
【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。圧縮過程で温度が上昇した蒸発ガスは、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により冷却した後、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、減圧装置に導入させる。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、液体貨物の輸送効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反して、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を燃料需要先（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）が要求する圧力まで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するエンジン、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の圧力まで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エンジンが必要とする圧力まで圧縮した蒸発ガスの一部をＤＦＤＥが必要と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、蒸発ガスの圧力は燃料需要先（１８０）が要求す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をそれぞれ設置することができる。
【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、圧力だけでなく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）は外部から導入した海水、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実施形態の船舶に比べて、蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した後で復帰ライン（Ｌ３）に沿って冷媒熱交換器（１４２）を通過した蒸発ガスの一部を分岐させて再び冷媒熱交換器（１４２）に送る第３供給ライン（Ｌ７）；をさらに備えて、冷媒熱交換器（１４２）の再液化効率と再液化量を高めたことと、第９バルブ（２０１）、第１追加ライン（Ｌ６）、第１０バルブ（２０２）及び第１２バルブ（２０５）をさらに備えて、蒸発ガスが流れる一部ラインを変更し、第１実施形態と第２実施形態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実施形態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ことに相違点があり、以下では相違点を中心に説明する。前述した第３実施形態の船舶と同じ部材については詳細な説明を省略する。
【０１２５】
また、本実施形態の燃料需要先（１８０、１８１）は、第４実施形態の燃料需要先（１８０）と対応する構成と、高圧の蒸発ガスを燃料として使用する燃料需要先（１８０）と低圧の蒸発ガスを燃料として使用する燃料需要先（１８１）を区別するために、以下において高圧の蒸発ガスを燃料として使用する燃料需要先を高圧エンジン（１８０）、低圧の蒸発ガスを燃料として使用する燃料需要先を低圧エンジン（１８１）とする。
【０１２６】
高圧エンジン（１８０）の「高圧」は、低圧エンジン（１８１）に比べてより高い圧力の燃料を使用するという意味であり、一般的に高圧エンジンに分類されるＭＥ−ＧＩエンジンだけでなく、Ｘ−ＤＦエンジンも含まれる。低圧エンジン（１８１）にはＤＦエンジンやガスタービンなどがあり、高圧エンジン（１８０）をＭＥ−ＧＩエンジン、低圧エンジン（１８１）をＸ−ＤＦエンジンで構成することができる。以下、同様である。
【０１２７】
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（１４２）、冷媒減圧装置（１６０）、及び第１減圧装置（１５０）を備える。
【０１２８】
ただし、本実施形態の船舶は、第３実施形態とは異なり、冷媒熱交換器（１４２）の上流の第３供給ライン（Ｌ７）に設置される第３減圧装置（１５３）；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）；第１追加ライン（Ｌ６）上に設置される第１０バルブ（２０２）；及び第２供給ライン（Ｌ２）と冷媒熱交換器（１４２）との間の再循環ライン（Ｌ５）上に設置される第１２バルブ（２０５）；をさらに備える。
【０１２９】
また、本実施形態の船舶は、第６バルブ（１９６）を選択的に備える第３実施形態と異なり、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（１４２）に送られる再循環ライン（Ｌ５）上に設置され、蒸発ガスの流量と開閉を調節する第６バルブ（１９６）を必須的に備える。
【０１３０】
本実施形態の貯蔵タンク（Ｔ）は、第３実施形態と同様に、内部に液化天然ガス、液化エタンガスなどの液化ガスを貯蔵し、内部の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。
【０１３１】
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。復帰ライン（Ｌ３）上に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。
【０１３２】
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させて、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）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。
【０１３３】
本実施形態の船舶は、第３実施形態と同様に、高圧エンジン（１８０）の上流に設置され、高圧エンジン（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。
【０１３４】
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（１４２）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。
【０１３５】
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し、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）の下流に設置されて、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。
【０１３６】
本実施形態の冷媒熱交換器（１４２）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。
【０１３７】
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（１４２）でさらに冷却されて、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。
【０１３８】
ただし、本実施形態の冷媒熱交換器（１４２）は、第３実施形態とは異なり、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（１４２）に供給される蒸発ガスを冷却するための冷媒であり、圧縮機（１２０）または予備圧縮機（１２２）で圧縮した後に再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に供給される蒸発ガス；及び冷媒減圧装置（１６０）を通過した後に再び冷媒熱交換器（１４２）に供給される流体；だけでなく、第３供給ライン（Ｌ７）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に供給される流体も使用する。第３供給ライン（Ｌ７）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に供給される流体は、復帰ライン（Ｌ３）に沿って蒸発ガス熱交換器（１１０）及び冷媒熱交換器（１４２）を通過した流体が、一部分岐した流れである。
【０１３９】
圧縮機（１２０）または予備圧縮機（１２２）は高圧エンジン（１８０）の要求条件に合わせて、または高圧エンジン（１８０）の要求条件より高い圧力で蒸発ガスを圧縮し、圧縮機（１２０）または予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスを低圧エンジン（１８１）に送るためには減圧過程を経由する必要があり、本実施形態では、圧縮した蒸発ガスを減圧すると圧力だけでなく温度も低下する点に着目して、低圧エンジン（１８１）に送るために減圧された流体を低圧エンジン（１８１）に送る前に冷媒熱交換器（１４２）で冷媒として使用する。
【０１４０】
本実施形態の船舶は、低圧エンジン（１８１）に送られる流体の冷熱を、復帰ライン（Ｌ３）に沿って再液化過程を経る蒸発ガスを冷却するために使用するので、再液化効率と再液化量をさらに高めることができる。
【０１４１】
本実施形態の冷媒減圧装置（１６０）には流体の圧力を下げるための様々な手段があり、冷媒減圧装置（１６０）を通過する直前の流体状態と通過した直後の流体状態は、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に、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。
【０１４２】
冷媒減圧装置（１６０）を通過した後に冷媒熱交換器（１４２）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と予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスが合流した後、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（１４２）に供給され、冷媒熱交換器（１４２）で冷媒減圧装置（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、冷媒減圧装置（１６０）に供給されたものである。
【０１４３】
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（１４２）に供給される蒸発ガスは、冷媒熱交換器（１４２）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に再び冷媒熱交換器（１４２）に送られて冷媒として使用される。
【０１４４】
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（１４２）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、予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスと合流した後に一部が分岐して、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（１４２）及び第１減圧装置（１５０）を通過して一部または全部が再液化される。
【０１４５】
本実施形態の第３減圧装置（１５３）は、冷媒熱交換器（１４２）の上流の第３供給ライン（Ｌ７）に設置され、復帰ライン（Ｌ３）から一部分岐して低圧エンジン（１８１）に供給される蒸発ガスを減圧する。第３減圧装置（１５３）は低圧エンジン（１８１）の要求圧力まで蒸発ガスを減圧する。
【０１４６】
第１減圧装置（１５０）及び第３減圧装置（１５３）には、蒸発ガスを膨張させて冷却できるすべての手段が含まれ、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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備えない場合は、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）に送られる。
【０１４９】
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）に復帰し、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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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（１４２）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。
【０１５２】
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）と接するポイントと、再循環ライン（Ｌ５）が第１追加ライン（Ｌ６）と接するポイントとの間の再循環ライン（Ｌ５）上に設置され、流体の流量と開閉を調節する。
【０１５３】
本実施形態の第１２バルブ（２０５）は、第２供給ライン（Ｌ２）と冷媒熱交換器（１４２）との間の再循環ライン（Ｌ５）上に設置され、流体の流量と開閉を調節する。
【０１５４】
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。
【０１５５】
本実施形態の第１〜第１２バルブ（１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８、２０１、２０２、２０３、２０５）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。
【０１５６】
本実施形態の船舶は、第３実施形態と異なり、冷媒サイクルを開ループだけでなく閉ループでも運用することができ、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、バルブ調節によっ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。
【０１５７】
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）、第１０バルブ（２０２）、及び第１２バルブ（２０５）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。
【０１５８】
貯蔵タンク（Ｔ）から排出された後、予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスが再循環ライン（Ｌ５）に供給されたら、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）、第１２バルブ（２０５）、冷媒熱交換器（１４２）、冷媒減圧装置（１６０）、再び冷媒熱交換器（１４２）、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。
【０１５９】
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ができる。この場合、本実施形態は、窒素ガスを閉ループの冷媒サイクル内に導入させる配管をさらに備えることができる。
【０１６０】
冷媒サイクルを閉ループで運用する場合、閉ループを循環する蒸発ガスのみが冷媒熱交換器（１４２）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、高圧エンジン（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、再液化量や高圧エンジン（１８０）が要求する蒸発ガス量に関係なく一定流量の蒸発ガスが冷媒熱交換器（１４２）の冷媒として循環する。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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、一部は高圧エンジン（１８０）に送られ、他の一部は復帰ライン（Ｌ３）に沿って蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られる。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は、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た後に冷媒熱交換器（１４２）で熱交換してさらに冷却される。
【０１６３】
蒸発ガス熱交換器（１１０）と、冷媒熱交換器（１４２）で冷却された蒸発ガスは、二つの流れに分岐して、一方の流れは続いて復帰ライン（Ｌ３）に沿って第１減圧装置（１５０）に供給され、他方の流れは第３供給ライン（Ｌ７）に沿って第３減圧装置（１５３）に供給される。
【０１６４】
復帰ライン（Ｌ３）に沿って、第１減圧装置（１５０）に供給された蒸発ガスは、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、本実施形態の船舶が気液分離器（１７０）を備えない場合には、一部または全部の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、一部または全部の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。
【０１６５】
第３供給ライン（Ｌ７）に沿って第３減圧装置（１５３）に供給された蒸発ガスは、第３減圧装置（１５３）で減圧された後、冷媒熱交換器（１４２）に送られる。第３減圧装置（１５３）で減圧されて圧力だけでなく温度も低下した流体は、冷媒熱交換器（１４２）から復帰ライン（Ｌ３）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に供給された蒸発ガスを冷却する冷媒として使用された後、低圧エンジン（１８１）に供給される。
【０１６６】
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、再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に送られる。予備圧縮機（１２２）及び予備冷却器（１３２）を通過した後で冷媒熱交換器（１４２）に送られた蒸発ガスは、冷媒熱交換器（１４２）で１次的に熱交換されて冷却された後に冷媒減圧装置（１６０）に送られて２次的に膨張されて冷却される。
【０１６７】
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（１４２）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（１４２）に供給された蒸発ガス；第３減圧装置（１５３）で減圧された後に第３供給ライン（Ｌ７）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に供給された蒸発ガス；及び再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に供給された予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガス；と熱交換される。冷媒減圧装置（１６０）を通過した後に冷媒熱交換器（１４２）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、上述した一連の過程を繰り返す。
【０１６８】
本実施形態の船舶の冷媒サイクルが閉ループで運用される間に、圧縮機（１２０）または冷却器（１３０）が故障したら、第１バルブ（１９１）、第２バルブ（１９２）、第１０バルブ（２０２）、及び第１２バルブ（２０５）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、高圧エンジン（１８０）に供給されるようにする。予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスを、冷媒熱交換器（１４２）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）及び第１２バルブ（２０５）を開いてシステムを運用することもできる。
【０１６９】
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）、第９バルブ（２０１）、及び第１２バルブ（２０５）は開いて、第１０バルブ（２０２）は閉じる。
【０１７０】
冷媒サイクルを閉ループで運用する場合、冷媒サイクルを循環する蒸発ガスと、高圧エンジン（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（１４２）で冷媒として使用されるか、高圧エンジン（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。
【０１７１】
したがって、冷媒サイクルを開ループで運用すれば、再液化量と高圧エンジン（１８０）の蒸発ガス要求量を考慮して、冷媒熱交換器（１４２）に送る冷媒の流量を柔軟に調節することができる。特に、高圧エンジン（１８０）の蒸発ガス需要が少ない場合には、冷媒熱交換器（１４２）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。
【０１７２】
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（１４２）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（１４２）に供給することができる。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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）及び第１２バルブ（２０５）を通って冷媒熱交換器（１４２）に送られ、他の一部は、再び二の流れに分岐する。二つの流れに分岐した蒸発ガスの一方の流れは高圧エンジン（１８０）に送られ、他方の流れは復帰ライン（Ｌ３）に沿って蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られる。
【０１７６】
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、一部は第１２バルブ（２０５）を通って冷媒熱交換器（１４２）に送られ、他の一部は、第１供給ライン（Ｌ１）に送られた後で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の流れは高圧エンジン（１８０）に送られ、他方の流れは復帰ライン（Ｌ３）に沿って蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られる。
【０１７７】
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離して説明したが、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（１４２）、高圧エンジン（１８０）または蒸発ガス熱交換器（１１０）に供給される。
【０１７８】
すなわち、冷媒熱交換器（１４２）に蒸発ガスを送る再循環ライン（Ｌ５）、高圧エンジン（１８０）に蒸発ガスを送る第１供給ライン（Ｌ１）、蒸発ガス熱交換器（１１０）に蒸発ガスを送る復帰ライン（Ｌ３）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。
【０１７９】
再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に送られた蒸発ガスは、冷媒熱交換器（１４２）で１次的に熱交換されて冷却され、冷媒減圧装置（１６０）で２次的に膨張され冷却された後に再び冷媒熱交換器（１４２）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（１４２）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（１４２）に供給された蒸発ガス；第３減圧装置（１５３）で減圧された後に第３供給ライン（Ｌ７）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に供給された蒸発ガス；及び再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に供給され、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；と熱交換される。
【０１８０】
冷媒減圧装置（１６０）を通過した後に冷媒熱交換器（１４２）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）を経た去蒸発ガスと合流して、上述した一連の過程を繰り返す。
【０１８１】
一方、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は、蒸発ガス熱交換器（１１０）で冷却された後に冷媒熱交換器（１４２）でさらに冷却される。蒸発ガス熱交換器（１１０）及び冷媒熱交換器（１４２）で冷却された蒸発ガスは、二つの流れに分岐して、一方の流れは続いて復帰ライン（Ｌ３）に沿って第１減圧装置（１５０）に供給され、他方の流れは第３供給ライン（Ｌ７）に沿って第３減圧装置（１５３）に供給される。
【０１８２】
復帰ライン（Ｌ３）に沿って、第１減圧装置（１５０）に供給された蒸発ガスは、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、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。
【０１８３】
第３供給ライン（Ｌ７）に沿って、第３減圧装置（１５３）に供給された蒸発ガスは、第３減圧装置（１５３）で減圧された後、冷媒熱交換器（１４２）に送られる。第３減圧装置（１５３）で減圧されて圧力だけでなく温度も低下した流体は、復帰ライン（Ｌ３）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に供給された蒸発ガスを冷却する冷媒として使用された後、低圧エンジン（１８１）に供給される。
【０１８４】
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）が故障したら、第１バルブ（１９１）、第２バルブ（１９２）、第９バルブ（２０１）、及び第１２バルブ（２０５）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、高圧エンジン（１８０）に供給されるようにする。予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスを冷媒熱交換器（１４２）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）及び第１２バルブ（２０５）を開いてシステムを運用することもできる。
【０１８５】
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液化天然ガスであり、高圧エンジン（１８０）がＸ−ＤＦエンジン、低圧エンジン（１８１）がＤＦエンジンである場合、各ポイントにおける流体の温度と圧力を例に挙げて以下に説明する。
【０１８６】
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）を経由した後で二つの流れに分岐して圧縮機（１２０）または予備圧縮機（１２２）で圧縮され、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であるＡポイントの蒸発ガスは、約４３℃、１７ｂａｒである。
【０１８７】
約４３℃、１７ｂａｒの蒸発ガスが冷媒熱交換器（１４２）を通過した後のＢポイントの蒸発ガスは約−７４℃、１７ｂａｒであり、約−７４℃、１７ｂａｒの蒸発ガスが冷媒減圧装置（１６０）を通過した後のＣポイントの蒸発ガスは約−１５７℃、１ｂａｒである。約−１５７℃、１ｂａｒの蒸発ガスが再び冷媒熱交換器（１４２）を通過した後のＤポイントの蒸発ガスは約４．５℃、１ｂａｒである。
【０１８８】
一方、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である約４３℃、１７ｂａｒの蒸発ガスが、復帰ライン（Ｌ３）に沿って蒸発ガス熱交換器（１１０）を通過した後のＥポイントの蒸発ガスは約−９７℃、１７ｂａｒである。
【０１８９】
約−９７℃、１７ｂａｒである蒸発ガスが冷媒熱交換器（１４２）を通過した後のＦポイントの蒸発ガスは約−１５５℃、１７ｂａｒであり、約−１５５℃、１７ｂａｒの蒸発ガスが第３減圧装置（１５３）を通過した後のＧポイントの蒸発ガスは、約−１５５℃、７ｂａｒである。約−１５５℃、７ｂａｒの蒸発ガスが再び冷媒熱交換器（１４２）を通過した後のＨポイントの蒸発ガスは約４０℃、７ｂａｒである。
【０１９０】
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を冷媒熱交換器（１４２）の冷媒としてのみ使用し、圧縮機（１２０）で圧縮した蒸発ガスは高圧エンジン（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（１４２）の冷媒として使用せずに、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。
【０１９１】
本実施形態の船舶の冷媒サイクルを独立の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９バルブ（２０１）及び第１２バルブ（２０５）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れば、開ループで運用する際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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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、一部は高圧エンジン（１８０）に送られ、他の一部は復帰ライン（Ｌ３）に沿って蒸発ガスの熱交換器（１１０）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）、第４バルブ（１９４）及び第１２バルブ（２０５）を通過して冷媒熱交換器（１４２）に送られる。
【０１９４】
予備圧縮機（１２２）で圧縮した後に再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に送られた蒸発ガスは、冷媒熱交換器（１４２）で１次的に熱交換されて冷却され、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（１４２）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（１４２）に供給された蒸発ガス；第３減圧装置（１５３）で減圧された後に第３供給ライン（Ｌ７）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に供給された蒸発ガス；及び予備圧縮機（１２２）で圧縮した後に再循環ライン（Ｌ５）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に供給された蒸発ガス；と熱交換する。
【０１９５】
冷媒減圧装置（１６０）を通過した後に冷媒熱交換器（１４２）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、上述した一連の過程を繰り返す。
【０１９６】
圧縮機（１２０）で圧縮した後に復帰ライン（Ｌ３）に沿って蒸発ガス熱交換器（１１０）に送られた蒸発ガスは、蒸発ガス熱交換器（１１０）で冷却された後、冷媒熱交換器（１４２）でさらに冷却される。蒸発ガス熱交換器（１１０）及び冷媒熱交換器（１４２）で冷却された蒸発ガスは、二つの流れに分岐して、一方の流れは続いて復帰ライン（Ｌ３）に沿って第１減圧装置（１５０）で供給され、他方の流れは第３供給ライン（Ｌ７）に沿って第３減圧装置（１５３）に供給される。
【０１９７】
復帰ライン（Ｌ３）に沿って、第１減圧装置（１５０）に供給された蒸発ガスは、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、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。
【０１９８】
第３供給ライン（Ｌ７）に沿って、第３減圧装置（１５３）に供給された蒸発ガスは、第３減圧装置（１５３）で減圧された後、冷媒熱交換器（１４２）に送られる。第３減圧装置（１５３）で減圧されて圧力だけでなく温度も低下した流体は、冷媒熱交換器（１４２）から復帰ライン（Ｌ３）に沿って冷媒熱交換器（１４２）に供給された蒸発ガスを冷却する冷媒として使用された後、低圧エンジン（１８１）に供給される。
【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間に、圧縮機（１２０）または冷却器（１３０）が故障したら、第１バルブ（１９１）、第２バルブ（１９２）、第９バルブ（２０１）及び第１２バルブ（２０５）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、高圧エンジン（１８０）に供給されるようにする。予備圧縮機（１２２）で圧縮した蒸発ガスを、冷媒熱交換器（１４２）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）及び第１２バルブ（２０５）を開いてシステムを運用することもできる。
【０２００】
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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【国際調査報告】
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