(57)【要約】  １つの実施形態におけるシステムは、熱交換器、検出ユニット、及びコントローラを含む。熱交換器は、第１の通路と第２の通路とを含み、これらの間で熱交換を行うように構成されている。第１の通路は、第１の極低温流体のボイルオフガスストリームを受け取るように構成される。第２の通路は、第２の極低温流体の液体ストリームを受け取るように構成される。検出ユニットは、ボイルオフガスストリームの特徴を検出するよう構成される。コントローラは、検出ユニットから収集された特徴に対応する情報に応答して、第２の極低温流体の流れを制御して、ボイルオフガスストリームの少なくとも一部を凝縮させるように熱交換器を介してボイルオフガスストリームからの十分な熱交換を行うよう構成されている。第１の極低温流体の液体ストリームは、第１の通路から出力されて第１のタンクに戻される。【選択図】      図１
2016503150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通路及び第２の通路を有し、前記第１の通路が、その入口において第１のタンクから第１の極低温流体のボイルオフガスストリームを受け取るよう構成され、前記第２の通路が、その入口において第２のタンクから前記第１の極低温流体よりも低い蒸発温度を有する第２の極低温流体の液体ストリームを受け取るよう構成されて、前記第１の通路及び第２の通路の間で熱交換を行うよう構成されている熱交換器と、
前記ボイルオフガスストリームの特徴を検出するよう構成された検出器ユニットと、
前記検出器ユニットから前記特徴に対応する情報を収集し、前記検出器ユニットから収集した情報に応答して、前記第２のタンクから前記第２の極低温流体の流れを制御して、前記熱交換器を介してボイルオフガスストリームから十分な熱交換を提供して前記ボイルオフガスストリームの少なくとも一部を凝縮し、これにより前記第１の極低温流体の液体ストリームが前記第１の通路から出力されて前記第１のタンクに戻されるようにする、コントローラと、
を備える、システム。
【請求項２】
前記コントローラは、前記第２の極低温流体の少なくとも一部が蒸発し、前記熱交換器の第２の通路から排気ガスストリームとして排出されるように前記第２の極低温流体の流れを制御するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラが、前記排気ガスストリームを航空機システムの機能構成要素に近接して配向するよう構成され、前記排気ガスストリームが、前記機能構成要素の１又はそれ以上の特徴要素を不活性化又はパージのうちの少なくとも一方を行うのに使用される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記検出器ユニットが、前記熱交換器の第１の通路の入口に近接した前記ボイルオフガスストリームの流れを直接測定するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記検出器ユニットが、前記ボイルオフガスストリームの圧力、速度、又は温度のうちの少なくとも１つを測定するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラは、前記第２の極低温流体の少なくとも一部が前記熱交換器の第２の通路全体にわたって液体状態のままであり、前記第２のタンクに液体ストリームの出力として戻されるように前記第２の極低温流体の流れを制御するよう構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記出力液体ストリームが、冷却されることなく前記第２のタンクに戻される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の極低温流体のボイルオフガス又は液体ストリームのうちの少なくとも一方の流れを配向するのに使用される圧力勾配を提供するよう構成された加圧モジュールを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
第１のタンクからの第１の極低温流体のボイルオフガスストリームを再凝縮する方法であって、
熱交換器の第１の通路の入口において前記ボイルオフガスストリームを受け取るステップと、
前記ボイルオフガスストリームが前記第１の通路を通過したときに前記ボイルオフガスストリームの少なくとも一部を凝縮させるように、前記ボイルオフガスストリームの特徴に対応する情報を用いて、第２のタンクから熱交換器の第２の通路を通る第２の極低温流体のストリームの流れを決定するステップと、
前記熱交換器の第２の通路の入口において前記第２の極低温流体のストリームを受け取るステップと、
前記ボイルオフガスストリームの少なくとも一部を凝縮させて、前記熱交換器の第１の通路の出口から前記第１の極低温流体の液体ストリームを提供するステップと、
前記第１の極低温流体の液体ストリームを前記第１のタンクに戻すステップと、
を含む、方法。
【請求項１０】
前記第２の極低温流体のストリームが前記熱交換器の第２の通路を通過したときに前記第２の極低温流体のストリームの少なくとも一部を蒸発させて、前記熱交換器の第２の通路からガスの排気ストリームを提供するステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記排気ストリームを航空機システムの機能構成要素に近接して配向し、前記排気ストリームを用いて前記機能構成要素の１又はそれ以上の特徴要素の不活性化又はパージのうちの少なくとも一方を行う、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の極低温流体の戻りストリームを提供するために前記第２の極低温流体のストリームの少なくとも一部が液体状態のままであり、前記戻りストリームを冷却することなく前記戻りストリームを前記第２のタンクに配向するステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記ボイルオフガスストリームの特徴に対応する前記情報が、流れの直接測定を介して収集される流れ情報を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記ボイルオフガスストリームの特徴に対応する前記情報が、前記ボイルオフガスストリームの圧力、速度、又は温度のうちの少なくとも１つの測定値を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記熱交換器の第２の通路からの流出ストリームが実質的に液体状態であるか又は実質的に気体状態であるかを決定して、前記流出ストリームが実質的に液体状態であるときには、前記流出ストリームを前記第２のタンクに戻すようにするステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
１又はそれ以上のコンピュータソフトウェアモジュールを含む有形の非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータソフトウェアモジュールが、
熱交換器の第１の通路に流入するよう構成された第１のタンクからの第１の極低温流体のボイルオフガスストリームの特徴に対応する情報を用いて、前記ボイルオフガスストリームが前記第１の通路を通過したときに前記ボイルオフガスストリームの少なくとも一部を凝縮させるように、熱交換器の第２のタンクから第２の通路を通る第２の極低温流体のストリームの流れを決定し、
前記第２の極低温流体のストリームを前記熱交換器の第２の通路の入口に配向し、
これにより、前記ボイルオフガスストリームが前記第１の通路を通過したときに前記ボイルオフガスストリームの少なくとも一部が凝縮して、前記熱交換器の第１の通路の出口から前記第１の極低温流体の液体ストリームを提供するようにし、
前記第１の極低温流体の液体ストリームを前記第１のタンクに配向する、
ように少なくとも１つのプロセッサに対して指示するよう構成されている、有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
前記１又はそれ以上のソフトウェアモジュールが更に、前記第２の極低温流体のストリームが前記第２の通路を通過したときに前記第２の極低温流体のストリームの少なくとも一部を蒸発させて、前記熱交換器の第２の通路からガスの排気ストリームを提供する、
ように少なくとも１つのプロセッサに対して指示するよう構成されている、請求項１６に記載の有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
前記１又はそれ以上のソフトウェアモジュールが更に、前記排気ストリームを航空機システムの機能構成要素に近接して配向して、前記排気ストリームを用いて、前記機能構成要素の１又はそれ以上の特徴要素を不活性化又はパージのうちの少なくとも一方を行う、ように少なくとも１つのプロセッサに対して指示するよう構成されている、請求項１７に記載の有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
前記第２の極低温流体の戻りストリームを提供するために、前記第２の極低温流体のストリームの少なくとも一部が液体状態のままであり、前記１又はそれ以上のソフトウェアモジュールが更に、前記戻りストリームを冷却することなく前記戻りストリームを前記第２のタンクに配向する、ように少なくとも１つのプロセッサに対して指示するよう構成されている、請求項１６に記載の有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
前記ボイルオフガスストリームの特徴に対応する前記情報が、流れの直接測定を介して収集された流れ情報を含む、請求項１６に記載の有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイルオフガスの再凝縮のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
極低温流体は、航空機搭載、列車、船舶、自動車、又は極低温流体を利用するシステムのサイズ又は重量が制限される他の用途で用いることができる。例えば、一部の航空機エンジンは、天然ガスを燃料として使用するよう構成されている。天然ガスは、極低温流体である液化天然ガス（ＬＮＧ）として航空機に搭載して貯蔵することができる。極低温流体は、所定容積の極低温流体を入れることができる極低温タンク内で航空機に搭載して貯蔵することができる。極低温タンクがＬＮＧで満杯になると、タンクは、高温（例えば、ＬＮＧの沸点よりも高い温度）に曝される可能性がある。周囲温度が上昇すると、タンク内のＬＮＧは、ボイルオフガスとして蒸発し、極低温タンク内の圧力上昇をもたらす可能性がある。
【０００３】
従って、極低温タンク内の圧力上昇に対処するために、例えば、バルブを介してボイルオフガスをタンクから放出することができる。一部のシステムにおいて、ボイルオフガスは大気に直接通気することができる。しかしながら、大気へのボイルオフガスの通気は欠点及び望ましくない作用がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許第２，００３，３８９Ａ２号公報
【発明の概要】
【０００５】
１つの実施形態において、熱交換器、検出ユニット、及びコントローラを含むシステムが提供される。熱交換器は、第１の通路と第２の通路とを含み、これらの間で熱交換を行うように構成されている。第１の通路は、入口において、第１のタンクから第１の極低温流体のボイルオフガスストリームを受け取るように構成される。第２の通路は、第２のタンクから第２の極低温流体の液体ストリームを受け取るように構成される。第２の極低温流体は、第１の極低温流体よりも低い蒸発温度を有する。検出ユニットは、ボイルオフガスストリームの特徴を検出するよう構成される。コントローラは、特徴に対応する検出ユニットから情報を収集するよう構成される。コントローラはまた、検出器ユニットから収集した情報に応答して、第２のタンクから第２の極低温流体の流れを制御して、熱交換器を介してボイルオフガスストリームから十分な熱交換を提供してボイルオフガスストリームの少なくとも一部を凝縮し、これにより第１の極低温流体の液体ストリームが第１の通路から出力されて第１のタンクに戻されるようにする。
【０００６】
別の実施形態において、第１のタンクからの第１の極低温流体のボイルオフガスストリームを再凝縮する方法が提供される。本方法は、熱交換器の第１の通路の入口においてボイルオフガスストリームを受け取るステップを含む。更に、本方法は、熱交換器の第２の通路の入口において第２の極低温流体のストリームを受け取るステップを含む。本方法は更に、ボイルオフガスストリームの少なくとも一部を凝縮させて、熱交換器の第１の通路の出口から第１の極低温流体の液体ストリームを提供するステップと、第１の極低温流体の液体ストリームを第１のタンクに戻すステップとを含む。
【０００７】
別の実施形態において、有形の非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。有形の非一時的コンピュータ可読媒体は、熱交換器の第１の通路に流入するよう構成された第１のタンクからの第１の極低温流体のボイルオフガスストリームの特徴に対応する情報を用いて、ボイルオフガスストリームが第１の通路を通過したときにボイルオフガスストリームの少なくとも一部を凝縮させるように、熱交換器の第２のタンクから第２の通路を通る第２の極低温流体のストリームの流れを決定する、ように少なくとも１つのプロセッサに対して指示するよう構成された１又はそれ以上のコンピュータソフトウェアモジュールを含む。１又はそれ以上のコンピュータソフトウェアモジュールはまた、第２の極低温流体のストリームを熱交換器の第２の通路の入口に配向し、これにより、ボイルオフガスストリームが第１の通路を通過したときにボイルオフガスストリームの少なくとも一部が凝縮して、熱交換器の第１の通路の出口から第１の極低温流体の液体ストリームを提供するように少なくとも１つのプロセッサに対して指示するよう構成されている。更に、１又はそれ以上のコンピュータソフトウェアモジュールは、第１の極低温流体の液体ストリームを第１のタンクに配向するように少なくとも１つのプロセッサに対して指示するよう構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】種々の実施形態によるクライオタンクからボイルオフガスを再凝縮するシステムの概略図。
【図２】種々の実施形態による質量流量のグラフ。
【図３】種々の実施形態による所要の液体窒素質量のグラフ。
【図４】種々の実施形態による所要の液体窒素容積のグラフ。
【図５】種々の実施形態によるクライオタンクからボイルオフガスを再凝縮するシステムの概略図。
【図６】種々の実施形態による航空機内に配置されたボイルオフガスを凝縮するためのシステムの１つの実施形態の概略図。
【図７】種々の実施形態によるクライオタンクからボイルオフガスを凝縮する方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
種々の実施形態は、添付図面と併せて読むとより理解されるであろう。各図が種々の実施形態の機能ブロックの概略図を示している限りでは、この機能ブロックは、必ずしもハードウェア回路間の分割を示しているものではない。従って、例えば、機能ブロック（例えば、プロセッサ、コントローラ、又はメモリ）の１又はそれ以上は、単一部品のハードウェア（例えば、汎用信号プロセッサ、ランダムアクセスメモリ、ハードディスク、又は同様のもの）又は複数部品のハードウェアにおいて実施することができる。同様に、何らのプログラムは、スタンドアロンのプログラムとすることができ、オペレーティングプログラムにおけるサブルーチンとして組み込むことができ、インストールソフトウェアパッケージにおけるファンクションとすることができ、及び／又は同様のものとすることができる。種々の実施形態は、図面に示した構成及び手段に限定されない点は理解されたい。
【００１０】
本明細書で使用される場合、用語「システム」、「ユニット」又は「モジュール」は、１又はそれ以上の機能を実施するよう動作するハードウェア及び／又はソフトウェアシステムを含むことができる。例えば、モジュール、ユニット、又はシステムは、有形及び非一時的なコンピュータ可読記憶媒体（コンピュータメモリなど）上に格納された命令に基づいて動作を実施するコンピュータプロセッサ、コントローラ、又は他の論理ベースデバイスを含むことができる。或いは、モジュール、ユニット、又はシステムは、デバイスのハードワイヤードロジックに基づいて動作を実施するハードワイヤードデバイスを含むことができる。添付の図に示したシステム、モジュール又はユニットは、ソフトウェア又はハードワイヤード命令に基づいて動作するハードウェア、動作を実施するようハードウェアに命令するソフトウェア、又はこれらの組み合わせを表すことができる。本明細書で使用する場合に、前に数詞のない要素又はステップの表現は、そうではないことを明確に述べていない限り複数のそのような要素又はステップの存在を排除するものではないと理解されたい。更に、本発明の「１つの実施形態」という表現は、記載した特徴を同様に組み入れた付加的な実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではない。その上、そうではないことを明記しない限り、特定の特性を有する１つ又は複数の要素を「備える」、「含む」又は「有する」実施形態は、その特性を有しないそのような追加的な要素を含むことができる。
【００１１】
一般に、種々の実施形態は、可燃性ガスのエミッション及び／又は可能性のある有害なエミッションの低減を可能にしながら、比較的小型で軽量な極低温タンク、及び極低温流体のボイルオフガスストリームを凝集してクライオタンクに戻すように構成された再凝集システムを提供する。例えば、一部の実施形態において、第１の極低温流体のボイルオフガスは、熱交換器の第１の通路を通過することができ、第２の極低温流体の液体ストリームは、熱交換器の第２の通路を通過することができる。第２の極低温流体は、第１の極低温流体よりも低い温度であり、第１の極低温流体よりも低い蒸発温度を有することができる。例えば、一部の実施形態において、ボイルオフガスストリームは、航空機搭載の燃料として使用される第１の極低温流体からのストリームとすることができる。例えば、第１の極低温流体は、液化天然ガス（ＬＮＧ）とすることができる。第２の極低温流体は、例えば、液体窒素（ＬＮ２）とすることができる。第１の極低温流体が熱交換器を通過すると、第１の極低温流体からの熱が第２の極低温流体に伝達され、これによりボイルオフガスが凝縮して液体になり、この液体は、第１の極低温流体（例えば、航空機に燃料を提供する極低温流体）を入れており且つボイルオフガスが生成されたところである第１のタンクに戻すことができる。一部の実施形態において、第２の極低温流体は、熱交換器の第２の通路を通過するときに蒸発することができる。更にまた、一部の実施形態において、第２の極低温流体の結果として生じる排気ガスストリームを用いて、航空機システムの機能構成要素のパージ又は不活性化のうちの少なくとも１つを行うことができる。一部の実施形態において、第２の極低温流体は、第２の通路を通過するときに液体状態のままとすることができ、第２の極低温流体の戻りストリームは、第２の極低温流体の液体ストリームが最初に得られた第２のタンクに戻すことができる。一部の実施形態において、第２の極低温流体の結果として生じる排気ガスストリームは、大気に通気することができる。
【００１２】
例えば、航空機搭載のクライオタンク内に貯蔵された極低温流体（例えば、ＬＮＧ）のボイルオフガスを再凝縮する種々の実施形態が提供される。種々の実施形態の少なくとも１つの技術的効果は、ボイルオフガスを処理するシステムが比較的軽量なことである。種々の実施形態の少なくとも１つの技術的効果は、例えば、クライオタンクシステムが配置される航空機からの外部動力をほとんど又は全く必要としないシステムを用いてボイルオフガスを処理できることである。種々の実施形態の少なくとも１つの技術的効果は、ボイルオフガスからの有害な又は望ましくないエミッションを低減又は排除することである。種々の実施形態の少なくとも１つの技術的効果は、航空機システムの機能構成要素（例えば、蒸発器、燃料タンク、又は同様のもの）をパージ又は不活性化するのに用いることができる排気ガスストリーム（例えば、窒素ストリーム）の生成である。種々の実施形態の少なくとも１つの技術的効果は、燃料（例えば、ＬＮＧ）の保全を含む。種々の実施形態の少なくとも１つの技術的効果は、極低温タンク内の圧力を低減する、及び／又はより軽量の極低温タンクの使用を可能にすることである。
【００１３】
図１は、１つの実施形態に従って形成されたシステム１００の概略図である。本システム１００（本明細書で記載されるシステム及び方法の他の実施形態と共に）は、例えば、航空機の推進のための動力源として液化天然ガス（ＬＮＧ）の使用に関して以下で説明する。他の実施形態では、他の燃料を用いることができ、及び／又は代替の応用分野に動力供給することができる。例示のシステム１００は、第１のクライオタンク１１０、制御バルブ１２０、ボイルオフ検出モジュール１３０、熱交換器１４０、第２のクライオタンク１６０、第２の制御バルブ１７０、スプリッタバルブ１８０、及びコントローラ１９０を含む。熱交換器１４０から排出される流体（例えば、窒素ガス）を受け取ることができる機能構成要素モジュール１８８もまた、図１に示されている。
【００１４】
一般に、第１のクライオタンク１１０からのボイルオフガス（又はボイルオフガスを用いて形成されたガス又は他の生成物）は、システム１００の特徴要素にわたって下流側方向１０２に流れる（上流側方向１０４は、下流側方向と反対の方向として理解することができる）。ボイルオフガス（又はボイルオフガスを用いて形成されたガス又は他の生成物）がシステム１００の種々の特徴要素を通過すると、ボイルオフガス（又はボイルオフガスを用いて形成されたガス又は他の生成物）は、凝縮されて第１のクライオタンク１１０に戻されるようになる。第１の極低温流体（例えば、天然ガス）は、第１のクライオタンク１１０から熱交換器１４０を通って第１のクライオタンク１１０に戻る回路１０６を通過するものと理解することができる。
【００１５】
図１で分かるように、システム１００は、下流側方向１０２及び上流側方向１０４を定める。下流側方向１０２は、ボイルオフガス（又はボイルオフガスを用いて形成されたガス又は他の生成物）が処理又は加工されるときのボイルオフガス（又はボイルオフガスを用いて形成されたガス又は他の生成物）が辿る方向又は経路として理解することができる。例示の実施形態において、ボイルオフガスは、クライオタンク１１０から制御バルブ１２０を介してボイルオフガスストリーム１２５として流れる。ボイルオフガスストリーム１２５は、下流側方向１０２でボイルオフ検出モジュール１３０に向けて流れる。ボイルオフ検出モジュール１３０において、ボイルオフガスストリーム１２５の１又はそれ以上の特性又は特徴（例えば、流量、温度、圧力、速度、又は同様のもののうちの１又はそれ以上）が検出される。ボイルオフガスストリーム１２５の１又はそれ以上の特性又は特徴に関する情報は、コントローラ１９０に提供され、該コントローラ１９０は、ボイルオフガスストリーム１２５の少なくとも一部を凝縮させるための第２のクライオタンク１６０内に収容された第２の極低温流体の所要流量（例えば、閾値又は最小値）を決定する。ボイルオフガスストリーム１２５がボイルオフ検出モジュール１３０から下流側に進むと、ボイルオフガスストリーム１２５は、熱交換器１４０に流入する。図示の実施形態において、熱交換器１４０は、第２のクライオタンク１６０からの第２の極低温流体がボイルオフガスストリーム１２５から熱を吸収し、ボイルオフガスストリーム１２５中のボイルオフガスを凝縮して第１の極低温流体の液体ストリームを生成し、これを第１のクライオタンク１１０に戻すことができるような凝縮熱交換器として構成される。一部の実施形態において、第２の極低温流体は、熱交換器を通過するときに蒸発せずに、第２のクライオタンク（図５及び関連の説明を参照）に戻すことができる。図１に示す実施形態において、第２の極低温流体は、第２の液体が熱交換器１４０を通過するときに蒸発され、気相状態の第２の極低温流体の排気ストリーム１７７が熱交換器１４０からスプリッタバルブ１８０に配向される。スプリッタバルブ１８０は、ガス状排気ストリーム１７７を例えば大気に向けて配向し、及び／又は航空機システムの機能モジュール（例えば、機能モジュール１８８）の近くに配向するよう構成することができ、ここで排気ストリーム１７７は、例えば、機能モジュール１８８の１又はそれ以上の特徴要素をパージ又は不活性化するのに用いることができる。コントローラ１９０は、システム１００を通過する１又はそれ以上のストリーム又は流れに関する情報を受け取り、システム１００を通過する種々の流れ又はストリームを（例えば、１又はそれ以上のバルブ、ポンプ、又は同様のものに関する設定を制御することにより）制御するよう構成される。
【００１６】
例示の実施形態における第１のクライオタンク１１０は、第１の極低温流体を収容するのに使用される。種々の実施形態において、少なくとも１つの極低温タンク１１０によって収容される第１の極低温流体は、限定ではないが、ＬＮＧ、ＣＮＧ、及び／又は同様のものなど、あらゆるタイプの極低温流体（第１の極低温タンク１１０内に収容できる液体及び／又は気体状態のもの）とすることができる。一部の実施形態において、第１の極低温タンク１１０は、ＬＮＧ又は航空機のエンジン用の燃料として使用される別の極低温流体を収容する航空機搭載の燃料タンクである。第１のクライオタンク１１０（システム１００の他の特徴要素と共に）は、一部の実施形態においては航空機の比較的恒久的特徴として構成することができるが、他の実施形態において、第１のクライオタンク１１０及びシステム１００の他の特徴要素は、航空機からの装荷又は装荷解除を容易に行うことができるほぼ独立型のユニットとして構成することができる。
【００１７】
第１のクライオタンク１１０は、一部の実施形態において、シェル及び内部強化フレーム（図示せず）を含む。シェルは、シェルの内側部により境界付けられる内部容積を定めることができ、該内部容積内に第１の極低温流体を収容するよう構成することができる。従って、第１のクライオタンク１１０は、内部に第１の極低温流体を入れるよう構成された密閉コンテナを定めることができる。第１のクライオタンク１１０は、周囲（例えば、大気）圧力とは異なる圧力で内部に第１の極低温流体を入れるよう構成された圧力ベッセルを定めることができる。
【００１８】
例えば、周囲温度が上昇すると、第１のクライオタンク１１０内のＬＮＧが蒸発し、ボイルオフガスを生成するようになる。ボイルオフガスの量が増大すると、第１のクライオタンク１１０内の圧力も上昇することになる。ある時点において、圧力は第１のクライオタンク１１０において過剰に高くなる場合がある。例示の実施形態において、システム１００は、タンクセンサ１１２を含む。タンクセンサ１１２は、第１のクライオタンク１１０内の圧力が所望又は許容可能なレベル（例えば、第１のクライオタンク１１０が耐えるように設計された又は第１のクライオタンク１１０の定格である最大圧力を下回る範囲から選択されたレベル）を超えたときに直接的に又は間接的に検知又は検出するよう構成される。例えば、タンクセンサ１２は、第１のクライオタンク１１０内の圧力を測定又は検出するよう構成された圧力センサを含むことができる。
【００１９】
制御バルブ１２０は、第１のクライオタンク１１０から出て下流側方向１０２でボイルオフ検出モジュール１３０及び熱交換器１４０に向けたボイルオフガスの流れを制御するよう構成される。例示の実施形態において、制御バルブ１２０は、第１のクライオタンク１１０とボイルオフ検出モジュール１３０との間に配置され、クライオタンク１１０の下流側で且つボイルオフ検出モジュール１３０の上流側に配置される。一部の実施形態において、制御バルブ１２０は、第１のクライオタンク１１０の内部に装着され、又は第１のクライオタンク１１０に装着され、或いは、第１のクライオタンク１１０に関連付けることができる。例示の実施形態において、閾値を超える圧力がタンクセンサ１１２により検出されると、制御バルブ１２０が開き、ボイルオフガスストリーム１２５として下流側方向１０２へのボイルオフガスの通過を可能にし、これにより第１のクライオタンク１１０の圧力を低減するのを助ける。種々の実施形態において、ボイルオフガスは、第１のクライオタンク１１０から大気圧よりも僅かに高い圧力及び天然ガスの飽和温度（周囲温度よりも低い場合がある）にて流れることができる。一部の実施形態において、制御バルブ１２０は、第１のクライオタンク１１０の圧力が閾値を下回った場合には閉鎖することができる。
【００２０】
ボイルオフガスストリーム１２５が制御バルブ１２０から下流側に移動すると、ボイルオフガスストリーム１２５は、ボイルオフ検出ユニット１３０を通過、又はその傍を通過、又は近接して通過する。ボイルオフ検出ユニット１３０は、ボイルオフガスストリーム１２５の１又はそれ以上の特徴又は特性を検知又は検出するよう構成される。例えば、ボイルオフ検出ユニット１３０は、ボイルオフガスストリーム１２５の流量（例えば、質量流量又は体積流量）を直接測定することができる。別の実施例として、ボイルオフ検出ユニット１３０は、ボイルオフガスストリーム１２５の圧力、速度、温度、又は同様のもののうちの１又はそれ以上を測定又は検出することができる。例示の実施形態において、ボイルオフ検出ユニット１３０は、単一のブロックとして概略的に描かれている。種々の実施形態において、１つよりも多い検出ユニット（例えば、センサ、検出器、又は同様のもの）を利用することができる。更に、一部の実施形態において、イルオフ検出ユニット１３０の構造又は機能の全て又は一部は、タンクセンサ１１２と共用又は一体化することができる。
【００２１】
ボイルオフ検出ユニット１３０は、検出した１又はそれ以上の特性又は特徴に対応する情報をコントローラ１９０に提供するよう構成される。コントローラ１９０は、ボイルオフガスストリーム１２５に関する情報を用いて、熱交換器１４０を通過する第２の極低温流体の対応する流れを決定して、ボイルオフガスストリーム１２５を凝縮するよう構成される。コントローラ１９０は、ボイルオフガスストリーム１２５が熱交換器１４０を通過するときに、所与の量だけボイルオフガスストリーム１２５の相を変化させ及び／又は凝縮したボイルオフガスストリームの温度を低下させるのに必要な熱伝達量を決定するよう構成することができる。ボイルオフガスストリーム１２５の温度をボイルオフガスストリームの飽和温度又は沸点まで下げて（当初の温度が飽和温度よりも高い場合）、ボイルオフガスストリームを気体から液体に凝縮させるため、及び一部の実施形態においては、現在の液体ストリームの温度を摂氏１度低下させる（例えば、熱交換器１４０を通過するボイルオフガスの実質的に全てが確実に凝縮されるようにする）ために、ボイルオフガスストリーム１２５から除去しなければならない熱量を決定することができる。次に、コントローラ１９０は、例えば、第２の極低温流体の測定した特性（例えば、温度）及び第２の極低温流体の固有特性（例えば、蒸発の潜熱、飽和温度、比熱容量、又は同様のもの）を用いて、所要又は所望の冷却を提供するために第１の極低温流体の対応する質量流量を決定することができる。次いで、コントローラ１９０は、（例えば、１又はそれ以上のバルブ、ポンプ、又は同様のものの設定を制御することで）第２の極低温流体の流れを熱交換器１４０を通じて配向し、ボイルオフガスストリーム１２５の熱交換及び凝縮を（例えば、熱交換器１４０内に又は近接して位置付けられた１又はそれ以上の検出器を介して）監視し、ボイルオフガスストリーム１２５の所望の凝縮及び／又は冷却を達成するため必要に応じてシステム１００の１又はそれ以上の特徴要素の制御に対する調整を行うことができる。
【００２２】
１つの実施例の状況では、第１の極低温流体は、第１のクライオタンク１１０内に貯蔵されたＬＮＧであり、ボイルオフガスストリーム１２５は、第１のクライオタンク１１０からのＬＮＧのボイルオフから生じた気相の天然ガスから構成される。更に、第２の極低温流体は、第２のクライオタンク１６０内に貯蔵され、第２のクライオタンク１６０から熱交換器１４０に液体ストリーム１７５として提供されるＬＮ２である。ほぼ大気圧でのＬＮＧの飽和温度又は沸点は、約１１３ケルビン絶対温度（Ｋ）である。ほぼ大気圧でのＬＮ２の飽和温度又は沸点は、約７７ケルビン絶対温度（Ｋ）である。従って、２つのストリーム（例えば、第１のクライオタンク１１０においてＬＮＧからのボイルオフガスストリーム１２５、及び第２のクライオタンク１６０からのＬＮ２の液体ストリーム１７５）がほぼそれぞれの飽和温度又は沸点で提供された場合、ボイルオフガスストリーム１２５は、液体ストリーム１７５よりも高温になる。従って、熱は、ボイルオフガスストリーム１２５から液体ストリーム１７５に伝達される。ボイルオフガスストリーム１２５から液体ストリーム１７５に十分な熱が伝達された場合、ボイルオフガスストリーム１２５が凝縮する。
【００２３】
更に、両方のストリームがそれぞれの飽和温度又はその近傍にあり、ボイルオフガスストリーム１２５から液体ストリーム１７５への熱伝達がボイルオフガスストリーム１２５の凝縮をもたらすと同時に、両方のストリームの温度も実質的に変化させることなく（例えば、各ストリームの比熱容量が無視できる）、液体ストリーム１７５の蒸発を生じる場合には、天然ガスの蒸発の潜熱は、窒素の蒸発の潜熱の約２倍であるので、第２のクライオタンク１６０からのＬＮ２のストリームの質量流量は、ボイルオフガスストリーム１２５の質量流量の約２倍となるはずである。所望又は所要の質量流量の比は、例えば、ボイルオフガスストリーム１２５の一部だけ凝縮することが望ましい場合（例えば、所要のＬＮ２の質量流量が小さい）、凝縮されるボイルオフガスストリーム１２５の温度が飽和温度を下回って実質的に低下するのが望ましい場合（例えば、所要のＬＮ２の質量流量が大きい）、又はその他の場合、所望又は所要の質量流量の比を調整することができる。従って、このような１つの実施例の状況において、コントローラ１９０は、ボイルオフガスストリーム１２５の質量流量を決定し、第２のクライオタンク１６０からの第２の極低温流体（ＬＮ２）の適切な質量流量をボイルオフガスストリーム１２５の質量流量の約２倍であるように決定して、第２のクライオタンク１６０からの液体ストリーム１７５の所望の質量流量を提供するようシステム１００（例えば、第２のクライオタンク１６０に関連する１又はそれ以上のポンプ又はバルブ）を制御することができる。システムの非効率性を考慮し、熱交換器を通過するボイルオフガスストリームの実質的に全体の凝縮を確保する安全係数を提供し、凝縮したボイルオフガスの温度を低下させるなどのために、ＬＮ２の追加の質量流量を設けることができる。
【００２４】
例示の実施形態において、第２の極低温流体（例えば、ＬＮ２）の流れは、第２のクライオタンク１６０から提供される。第２のクライオタンク１６０は、特定の点に関して第１のクライオタンク１１０と同様とすることができる。例示の実施形態において、第２のクライオタンク１６０は、第１のクライオタンク１１０よりも容量が実質的に小さいとすることができる。例えば、一部の実施形態において、システム１００は、組み合わせた容量が約１０，０００ガロンを超える１又はそれ以上のクライオタンク１１０を含むことができる。１又はそれ以上の第１のクライオタンクからのボイルオフガスを凝縮するのに十分な極低温流体（例えば、ＬＮ２）を提供するようなサイズにされた第２のクライオタンク１６０は、一部の実施形態において、例えば、約２００ガロン以下の実質的に小さいものとすることができる。第２のクライオタンク１６０は、一部の実施形態において、第１のクライオタンク１１０からのボイルオフガスを再凝縮するシステム１００と共に使用する排他的に専用のものであるが、他の実施形態では、第２のクライオタンク１６０は、他のシステムと共用することができる。例えば、第２のクライオタンク１６０を用いて、ＬＮ２を熱交換器１４０に提供すると共に、ＬＮ２（又はＬＮ２からの窒素ガスのストリーム）を異なるシステム（例えば、パージ又は不活性化システム）に直接提供することができる。例えば、第２のクライオタンクからのＬＮ２（又はＬＮ２からの窒素ガスのストリーム）は、熱交換器１４０を通過することなく航空機の異なるシステムに提供することができる（例えば、ジェット燃料タンクを不活性化するため、システムの１又はそれ以上の構成要素をパージするため、又は同様のことのため）。
【００２５】
システムはまた、検出器１６２と、第２のクライオタンク１６０に近接して配置される加圧モジュール１６４とを含む。検出器１６２は、単一のブロックとして概略的に描かれているが、１つよりも多い検出器又はセンサを含むことができる。検出器１６２は、第２のクライオタンク１６０から離れる液体ストリーム１７５の１又はそれ以上の特性又は特徴（例えば、質量又は体積流量、速度、温度、圧力、又は同様のもの）を検知又は検出して、対応する情報をコントローラ１９０に提供するよう構成されている。コントローラ１９０は、この情報を用いて、液体ストリーム１７５にとって適切な流量を決定すること、及び／又は液体ストリーム１７５を監視することができる。
【００２６】
一部の実施形態において、ＬＮ２は、圧力勾配をもたらす追加の構成要素なしで第２のクライオタンク１６０から液体ストリーム１７５を提供できる十分な圧力のものとすることができる。例示の実施形態において、システム１００は、液体ストリーム１７５の第２の極低温流体（例えば、ＬＮ２）の所望の量を第２の極低温タンク１６０から熱交換器１４０に配向する圧力勾配を提供するよう構成された加圧モジュール１６４を含む。例えば、加圧モジュール１６４は、コントローラ１９０の制御下で作動するポンプとすることができる。１つの実施例の状況では、コントローラ１９０が、ボイルオフガスストリーム１２５を凝縮するのに液体ストリーム１７５の質量流量を増大させるのが望ましいと判定すると、加圧モジュール１６４（例えば、ポンプ）のポンピング作動力を増大させることができる。別の実施例の状況では、コントローラ１９０が、ボイルオフガスストリーム１２５を凝縮するのに液体ストリーム１７５の低い質量流量で十分であると判定すると、加圧モジュール１６４（例えば、ポンプ）のポンピング作動力を減少させることができる。加圧モジュール１６４は、例示の実施形態において、第２の極低温タンク１６０から下流側（第２の極低温流体に関して）に配置されて図示されている。他の実施形態では、例えば、ポンプは、第２の極低温タンク１６０内に配置することができる。更に他の実施形態においては、第２の極低温流体の流れを配向するためにポンプ又は他の加圧モジュール１６４が必要ではない、又は利用されない場合もある。
【００２７】
図示のシステム１００はまた、第２の極低温タンク１６０と熱交換器１４０との間に配置された制御バルブ１７０を含む。制御バルブ１７０は、第２の極低温タンク１６０から熱交換器１４０への液体ストリーム１７５の流れを制御するよう構成される。例えば、制御バルブ１７０の設定は、該制御バルブ１７０を通って熱交換器１４０に向かう所望の量の液体ストリーム１７５の流れを可能にするようにコントローラ１９０によって制御することができる。制御バルブ１７０（加圧モジュール１６４に加えて又は代替として）は、所望の量の液体ストリーム１７５を提供するようコントローラ１９０によって制御されるように構成することができる。
【００２８】
１つの実施例の状況では、コントローラ１９０が、ボイルオフガスストリーム１２５を凝縮するのに液体ストリーム１７５の質量流量を増大させるのが望ましいと判定すると、制御バルブ１７０は、液体ストリーム１７５のより大きな流量が熱交換器１４０を通過できるように設定することができる。別の実施例の状況では、コントローラ１９０が、ボイルオフガスストリーム１２５を凝縮するのに液体ストリーム１７５の低い質量流量で十分であると判定すると、制御バルブ１７０は、液体ストリーム１７５の流れのより少ない量が熱交換器１４０を通過する（例えば、ＬＮ２を保全するため）ことができるように設定することができる。また、本明細書で検討されるように、システム１００が液体ストリーム１７５を蒸発させることなく液体ストリーム１７５の温度を上昇させるように構成された実施形態において、より多くの量の液体ストリーム１７５の流れ（液体ストリーム１７５が蒸発する場合と比べて）が加圧モジュール１６４によって提供され及び／又は制御バルブ１７０によって許容されることが要求される場合がある。ボイルオフガスストリーム１２５（第１のクライオタンク１１０からの）及び液体ストリーム１７５（第２のクライオタンク１６０からの）は各々、熱交換器１４０に進みこれを通過する。熱交換器１４０は、ボイルオフガスストリーム１２５の少なくとも一部を凝縮させて凝縮ボイルオフガス（例えば、ＬＮＧ）を含む戻りストリーム１４５を提供するのに十分な量の熱をボイルオフガスストリーム１２５から液体ストリーム１７５に伝達するよう構成される。一部の実施形態においては、ボイルオフガスストリーム１２５の実質的に全てが凝縮して、実質的に全体が液体である戻りストリーム１４５を第１のクライオタンク１１０に提供することができる。一部の実施形態において、ボイルオフガスストリーム１２５は、相変化（例えば、気相から液相への凝縮）を生じることができるが、液体ストリーム１７５は相変化を生じない場合がある。例示の実施形態においては、ボイルオフガスストリーム１２５及び液体ストリーム１７５の両方が、熱交換器１４０を通って通過したときに相変化を生じる。従って、ボイルオフガスストリーム１２５は、相変化（例えば、気相から液相への凝縮）を生じることができ、他方、液体ストリーム１７５もまた相変化（例えば、液相から気相への蒸発）を生じる。
【００２９】
図１に示す熱交換器１４０は、入口１４４及び出口１４６を有する第１の通路１４２と、入口１５０及び出口１５２を有する第２の通路１４８とを含む。第１及び第２の通路１４２，１４８は、それぞれの通路を通過するストリーム間の熱交換を提供するように構成される。例えば、第１及び第２の通路１４２，１４８の１又はそれ以上は、通路のうちの他の通路を囲む又は近接して通るコイルとして構成することができる。熱交換器１４０は、一部の実施形態においてシェルアンドチューブ熱交換器として構成することができる。種々の実施形態において、熱交換器１４０の他の構成を利用してもよい。一般に、熱交換器１４０は、所望の量のボイルオフガスストリームを凝縮するために、十分な流量の液体ストリーム１７５及びボイルオフガスストリーム１２５を提供し並びにこれらの間での十分な熱交換をもたらすようなサイズにされ且つ構成される。
【００３０】
ボイルオフガスストリーム１２５は、下流側方向１０２で第１の通路１４２の入口１４４に流れる。ボイルオフガスストリーム１２５は、一部の実施形態において、過熱蒸気として入口１４４に流入することができ、飽和液体又はサブクール（過冷却）液体として出口１４６から流出することができる。ボイルオフガスストリーム１２５が第１の通路１４２を通過すると、ボイルオフガスストリームは、該ボイルオフガスストリームを凝縮するのに十分な量で液体ストリーム１７５（第２の通路１４８内の）と熱交換する（例えば、コントローラ１９０は、ボイルオフガスストリーム１２５を凝縮するのに十分な液体ストリーム１７５を提供するようシステム１００を作動させる）。ボイルオフガスストリームの凝縮は、液体状態の第１の極低温流体（例えば、ＬＮＧ）の戻りストリーム１４５を生成し、これは、第１の極低温タンク１１０に配向されて該第１の極低温タンク１１０を補給する。従って、実施形態は、燃料（例えば、ＬＮＧ）の保全を提供すると同時に、ボイルオフガスからの有害な又は望ましくないエミッション（例えば、温室効果ガスエミッション又は可燃性エミッション）を阻止又は低減する。
【００３１】
戻りストリーム１４５（例えば、ボイルオフガスストリーム１２５の凝縮により生じるＬＮＧ）が熱交換器１４０の出口１４６から流出すると、戻りストリーム１４５は、戻りストリーム検出器１５４を通過する。戻りストリーム検出器１５４は、戻りストリーム１４５の流量、温度、速度、圧力、又は同様のもののうちの１又はそれ以上を検出するよう構成される。戻りストリーム検出器１５４からの情報は、コントローラ１９０に提供することができ、コントローラ１９０は、戻りストリーム検出器１５４から収集された情報に応答してシステム１００の作動を調整又は他の方法で制御することができる。例えば、コントローラ１９０は、ボイルオフガスストリーム１２５を凝縮させ且つ戻りストリーム１４５の所望の温度を提供するよう液体ストリーム１７５の初期流量を決定することができる。しかしながら、戻りストリーム１４５が実質的に凝縮されていないこと及び／又は所望の温度よりも高い温度であることを示す情報を戻りストリーム検出器１５４がコントローラ１９０に提供する場合には、コントローラ１９０は、液体ストリーム１７５に関連するポンプ又は制御バルブの１又はそれ以上の設定を調整し、熱交換器１４０を通る液体ストリーム１７５の流れを増大させることができる。別の実施例として、戻りストリーム１４５が所望の温度又は所要温度よりも低い温度であることを示す情報を戻りストリーム検出器１５４がコントローラ１９０に提供する場合には、コントローラ１９０は、液体ストリーム１７５に関連するポンプ又は制御バルブの１又はそれ以上の設定を調整し、熱交換器１４０を通る液体ストリーム１７５の流れを減少させることができる。
【００３２】
一部の実施形態において、第１のクライオタンク１１０内でボイルオフガスの増加により提供される圧力勾配及び／又は重力は、第１のクライオタンク１１０から熱交換器１４０を通って第１のクライオタンク１１０に戻る第１の極低温流体（例えば、ボイルオフガスストリーム１２５及び戻りストリーム１４５）の通過を引き起こすのに十分とすることができる。他の実施形態において、回路１０６の少なくとも一部を通じて圧力勾配を提供するよう構成された加圧モジュール又は装置（例えば、ポンプ又はファン）を用いることができる。例示の実施形態において、システム１００は、第１のクライオタンク１１０に近接し且つ熱交換器１４０の下流側（例えば、戻りストリーム１４５が第１のクライオタンク１１０に戻される地点の近傍の回路１０６に沿った地点にて）に配置された加圧モジュール１１４を含む。例示の実施形態において、加圧モジュール１１４は、液体状態である戻りストリーム１４５の移動を指示するポンプとして構成される。代替の実施形態において、追加として又は代替として、異なるタイプ又は位置の加圧モジュールを利用することができる。例えば、一部の実施形態において、追加として又は代替として、加圧モジュール１１４は、第１のクライオタンク１１０の下流側で且つ熱交換器１４０の上流側に配置され、気体状態であるボイルオフガスストリーム１２５の移動を指示するファンとして構成することができる。種々の実施形態において、加圧モジュールは、ブロア、圧縮機、又は同様のもののうちの１又はそれ以上として構成することができる。加圧モジュール１１４は、制御モジュール１９０に動作可能に接続され、制御モジュール１９０の制御下で動作することができる。一部の実施形態において、第１のクライオタンク１１０が回路１０６を通じて種々のストリームを移動させる所要の圧力勾配を提供するのに十分に堅牢である場合には、加圧モジュールは用いなくてもよい。例えば、タンクの上部と底部の間など、タンク内の種々の区域間で生じる可能性がある局所的な圧力差によってタンク内に勾配が確立される場合がある。更にまた、種々の実施形態において、第１のクライオタンク１１０は、このような圧力勾配を強化するタンク特徴要素を含むように構成することができる。他の実施形態において、１又はそれ以上の加圧モジュールを回路１０６に沿って利用して、システム１００が第１のクライオタンク１１０のより低い圧力で作動することができ、これにより第１のクライオタンク１１０の略軽量及び／又は簡単な設計を可能にすることができる。
【００３３】
熱交換器１４０に戻ると、液体ストリーム１７５は、第２の通路１４８の入口１５０に流入する。一部の実施形態において、液体ストリーム１７５は、サブクール又は飽和液体として入口１５０に流入し、飽和又は過熱蒸気として出口１５２から流出する。液体ストリーム１７５が第２の通路１４８を通過すると、凝縮ボイルオフガスストリーム１２５からの熱が液体ストリーム１７５に伝達される。伝達された熱は、液体ストリーム１７５の温度を上昇させ、及び／又は液体ストリーム１７５の相変態又は変化（例えば、液体状態から気体状態への蒸発又は沸騰）を引き起こす。図１に示す実施形態において、液体ストリーム１７５が第２の通路１４８を通過すると、液体ストリーム１７５が蒸発する。ここで蒸発した液体ストリーム１７５は、気相の排気ストリーム１７７として熱交換器１４０の出口１５２から流出する。例えば、第２のクライオタンク１６０からのＬＮ２は、熱交換器を通過したときに蒸発し、窒素ガスの排気ストリームとして熱交換器から排出することができる。一部の実施形態において、第２の極低温流体は、飽和温度又は沸点にて又はその近傍で第２のクライオタンク１６０内に保持され、第２の極低温流体に伝達される熱のほとんど又は全てを用いて第２の極低温流体の状態を液体から気体に変化させ、蒸発又は沸騰により形成されたガスを加熱するようになる。種々の実施形態において、コントローラ１９０は、例えば、熱交換器１４０への液体ストリーム１７５の流れの量を含めて、ボイルオフガスストリーム１２５及び液体ストリーム１７５が、熱交換器を通過するときに各ストリームが実質的に完全に相変化を引き起こすように選択された割合で提供されるようにシステム１００を動作させることができ、各ストリームは、それぞれの流体の飽和温度又は沸点で又はその近傍（例えば、一部の実施形態において、飽和温度の約摂氏１度以内）で熱交換器から離れる。
【００３４】
排気ストリーム１７７が熱交換器から流出すると、排気ストリーム１７７は、排気検出器１５６を通過する。排気検出器１５６は、排気ストリーム１７７の流量、温度、速度、圧力、又は同様のもののうちの１又はそれ以上を検出するよう構成される。排気検出器１５６からの情報は、コントローラ１９０に提供することができ、コントローラ１９０は、排気検出器１５６から収集された情報に応答してシステム１００の作動を調整又は他の方法で制御することができる。例えば、排気ストリーム１７７が所望の温度よりも高い温度である場合、コントローラ１９０は、第２のクライオタンク１６０から熱交換器１４０への液体ストリーム１７５の流れを増大させるようにシステム１００を制御することができる。別の実施例として、コントローラ１９０が、排気検出器１５６によって提供される情報から、排気ストリームが完全には蒸発せず及び／又は所望の温度よりも低い温度であると判定した場合、コントローラ１９０は、第２のクライオタンク１６０からの液体ストリーム１７５の流れを減少させるようにシステム１００を動作させることができる。
【００３５】
排気ストリーム１７７が熱交換器１４０から離れて進むと、排気ストリームは、スプリッタバルブ１８０に到達する。スプリッタバルブ１８０は、１又はそれ以上の経路に沿って排気ストリームを配向するよう構成される。例示の実施形態において、スプリッタバルブ１８０は、コントローラ１９０により制御され、第１のクライオタンク１１０（機能構成要素又はモジュールの一例を提供する）、大気、又は機能構成要素１８８のうちの１又はそれ以上に排気ストリーム１７７を配向するよう構成される。所与の方向に沿って分流される排気ストリーム１７７の割合を決定するスプリッタバルブ１８０の設定は、コントローラ１９０によって決定及び／又は制御することができる。
【００３６】
排気ストリーム１７７の全て又は一部は、大気に排出される通気ストリーム１８１としてスプリッタバルブ１８０を通じて配向することができる。更に、排気ストリーム１７７の全て又は一部は、タンクストリーム１８３としてスプリッタバルブ１８０を通じて配向することができる。タンクストリーム１８３は、第１のクライオタンク１１０に向けて配向され、第１のクライオタンク１１０を囲む大気をパージするのに用いることができる。例えば、タンクストリーム１８３は、第１のクライオタンク１１０の外部に近接した１又はそれ以上のノズルを通じて排出され、第１のクライオタンク１１０又は関連の構成要素（配管、バルブ、又は同様のものなど）から何らかの可能性のある優雅な漏洩物（例えば、天然ガスの漏洩）をパージ（除去又は希釈）するのを助ける洗浄又は希釈ガスのストリーム又はシートとして機能することができる。排気ストリームが配向される機能構成要素は、ボイルオフガス再凝縮システム及び／又はこのようなシステムの回路（例えば、クライオタンク）の一部とすることができ、或いは、ボイルオフガス再凝縮システム及び／又はこのようなシステムの回路（例えば、ジェット燃料タンク）の外部にあるものとすることができる。例えば、排気ストリーム１７７の全て又は一部は、１又はそれ以上のストリーム１８５（簡単にするために例示の実施形態においては１つのストリーム１８５のみが図示されているが、種々の実施形態は、追加のストリーム及び／又は機能構成要素を含むことができる）として１又はそれ以上の機能構成要素１８８に配向することができる。例えば、ジェット燃料タンクを有する航空機に関連する実施形態において、機能構成要素１８８は、ジェット燃料タンクとすることができる。ストリーム１８５は、１又はそれ以上のジェット燃料タンクを不活性化するのに用いることができ、単独で機能するか又は追加の不活性機構（図示せず）に対する補機として機能する。ジェット燃料タンクの不活性化は、燃料タンク内の酸素濃度を可燃性蒸気によって点火がサポートされないレベルまで低減するよう窒素、窒素リッチ空気、又は同様のものを提供するものとして理解することができる。別の実施例として、これに加えて、又は代替として、ストリーム１８５（又は供給源として排気ストリーム１７７を有するスプリッタバルブ１８０からの追加のストリーム）は、蒸発器をパージするのに用いることができる。一部の実施形態において、第１のクライオタンク１１０からのＬＮＧは、燃料として使用するジェットエンジン又は他の航空機エンジンに向けて配向することができる。しかしながら、ＬＮＧがエンジンに達する前に、ＬＮＧは、エンジンを適正に運転するために気体状態に変わる必要がある。この状態変化は、蒸発器において完遂することができる。二系統燃料エンジンでは、航空機がＬＮＧ運転からジェット燃料運転に切り換えると、所定の残留量の天然ガスが、蒸発器に又は関連の回路に沿って残される可能性がある。ストリーム１８５のパージ流を用いて、可燃性天然ガスを蒸発器又は関連回路からパージすることができる。別の実施例として、ストリーム１８５のパージ流は、天然ガスに曝される恐れのある電気配線を囲む又は近接した容積部分に向けて配向することができる。上述の実施形態は、限定ではなく例証として提供され、排気ストリーム１７７は、種々の実施形態において１又はそれ以上の追加の又は代替の機能構成要素に配向することができる。別の実施例として、実施形態は、ＬＮＧなどの単一の燃料を利用するよう構成されたエンジンに関連して用いることもできる。
【００３７】
上記でも示されたように、コントローラ１９０は、システム１００の種々の構成要素に動作可能に接続されて、これらの動作を制御するよう構成することができる。例えば、コントローラ１９０は、ボイルオフガスの流れに対応する情報（例えば、ボイルオフガスストリームの流量、温度、又は圧力のうちの１又はそれ以上）を収集して、ボイルオフガスの流れを凝縮させるのに十分な量の熱を吸収するよう第２の極低温流体（例えば、ＬＮ２）の流れを決定して、所要の流れを熱交換器に提供してボイルオフガスが熱交換器１４０において凝縮されるようにシステムを動作させるよう、システムの種々の構成要素を制御することができる。コントローラ１９０は、コンピュータプロセッサとして、又は１又はそれ以上の命令セット（例えば、ソフトウェア）に基づいた動作を実行する他のロジックベースデバイスとして構成することができる。コントローラ１９０が動作するベースとなる命令は、メモリ１９６など、有形の非一時的（例えば、過渡信号ではない）コンピュータ可読記憶媒体上に格納することができる。メモリ１９６は、１又はそれ以上のコンピュータハードドライブ、フラッシュドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及び同様のものを含むことができる。或いは、コントローラ１９０の動作を指示する命令セットの１又はそれ以上は、コントローラ１９０のハードウェア内に形成されたハードワイヤードロジックによるなど、コントローラ１９０のロジックに組み込むことができる。
【００３８】
例示の実施形態のコントローラ１９０は、検出モジュール１９２、制御モジュール１９４、及びこれらと関連するメモリモジュール１９６を含む。検出モジュール１９２は、システムに関連するセンサ又は検出器（例えば、本明細書で記載される要素１１２，１３０，１５４，１５６，１６２）からの情報を受け取るよう構成される。検出モジュール１９２はまた、受け取った情報を処理して、システム１００の１又はそれ以上の動作パラメータ（例えば、提供される流れ（例えば、液体ストリーム１７５））及び／又はシステム１００の１又はそれ以上の構成要素（例えば、ポンプ、ファン、バルブ、又は同様のもの）の１又はそれ以上の設定を決定し、所望の流れを達成することができる。制御モジュール１９４は、検出モジュール１９２からの情報を受け取り、受け取った情報に応答してシステム１００の動作を制御するよう構成される。例えば、制御モジュール１９４は、システムを通る流れを調整するために１又はそれ以上のバルブ設定を開放、閉鎖、又は調整するよう構成することができ、或いは、別の実施例として、１又はそれ以上のポンプ又はファンの動作を制御するよう構成することができる。例証として、例示の実施形態におけるコントローラ１９０は、センサ又は検出器から受け取った情報に応答して、第２のクライオタンク１６０からの液体ストリーム１７５の流れの量の制御、スプリッタバルブ１８０の設定の制御（機能構成要素をパージ又は不活性化するため１又はそれ以上の機能構成要素に対する排気ガス（例えば、窒素ガス）の流れの割合を変化させる）、制御バルブ１２０の設定の制御（例えば、第１のクライオタンク１１０の決定された圧力に応答して、第１のクライオタンク１１０からのボイルオフガスの流れを許容又は阻止する）、又は同様のことを行うことができる。別の実施例として、コントローラ１９０は、熱交換器１４０を通る種々の流れを配向するよう、種々のバルブ又は熱交換器１４０に関連する他の構成要素の設定を制御するよう構成することができる。コントローラ１９０はまた、熱交換器の１又はそれ以上の出口の出力を監視する情報を受け取り、必要に応じて、例えば、予想される状態と熱交換器を離れる１又はそれ以上のストリームの実際の状態との差違（例えば、温度又は圧力の偏差、期待又は所望のものとは異なる相又は状態で熱交換器から流出するストリーム、又は同様のもの）に基づいて、システムの動作を調整することができる。一部の実施形態において、コントローラ１９０はまた、第１のクライオタンク１１０からのボイルオフガスの流れを制御又は制限して（クライオタンク１１０内の圧力が依然として許容可能な範囲内に維持されている条件下で）、第１及び第２の回路１０６を通る流れを配向する所望の圧力勾配を確保する、及び／又は飛行又は他のミッション（例えば、航空機が窒素ガスの排気ストリームをより多く必要とする又は使用する時点でのボイルオフガスストリームとＬＮ２との間でより多くの熱交換を行う）の一部の間にＬＮ２を保全することができる。
【００３９】
このようにして、種々の実施形態において、ボイルオフガスを安全に且つ効果的に再凝縮し、凝縮した極低温流体をクライオタンクに戻し、これにより極低温燃料を保全すると共に有害な又は望ましくないエミッションを低減する比較的小型で軽量のシステムを提供することができる。例示の実施形態の構成要素の特定の構成（例えば、数、タイプ、配置、又は同様のもの）は、種々の代替の実施形態において修正することができる点に留意されたい。種々の実施形態において、異なる構成の構成要素を利用することができる。
【００４０】
図２〜４は、種々の実施形態において、所定範囲のボイルオフ損失率にわたって利用される極低温流体の種々の流れ又は量を描いたグラフを示す。図２〜４に描いた実施形態は、第１の極低温流体（例えば、ボイルオフガスが凝縮されてタンクに戻される燃料）としてＬＮＧを使用し、第２の極低温流体（例えば、熱交換器においてＬＮＧから熱を吸収するのに使用される流体）としてＬＮ２を使用することに基づいている。図示の実施形態において、両方の流体は、熱交換器において相変化を受ける（例えば、ＬＮＧボイルオフガスは凝縮され、ＬＮ２は蒸発して、熱交換器から流出する窒素ガス排気ストリームを提供する）。
【００４１】
図２〜４を作成する際に幾つかの値及び／又は仮定条件を用いた。例えば、図２〜４に示す実施形態は、ＬＮＧ約１１，０００ガロンの初期容積に相当する。１１，０００ガロンは、単一のタンクに収容することができる。或いは、１１，０００ガロンは、上述のように１又はそれ以上のボイルオフ凝縮システムに動作可能に接続されたタンクのグループに収容することができる。種々の実施形態において、例えば、約４，０００〜５，０００ガロン又はそれ未満の貯蔵容積を有する１又はそれ以上のタンクを用いることができる。タンクのグループは、一部の実施形態においては、共通のボイルオフ凝縮システムを共有することができるが、他の実施形態では、各タンクは、専用のボイルオフ凝縮システムと関連付けられてこれを排他的に使用することができる。図２〜４と関連して検討される特定の値は例証として提供され、種々の実施形態においては、例えば、タンクの他のサイズ及び／又はボイルオフ率を示すことができる。
【００４２】
更に、図２〜４において、２４時間の間で約０．１％〜約１．０％（又は約０．００１〜約０．０１）のボイルオフ率の範囲が図示されている。図２〜４において、ボイルオフ率が２４時間の期間にわたり一定と仮定されると、ボイルオフ率は、２４時間の期間でボイルオフ流量並びに全質量を定める。更に、熱交換器を通過した後には、窒素はシステムから使い果たされていると仮定される。ボイルオフストリームを凝縮するのに必要な総エネルギーは、特定の流量に対応するＬＮＧの質量においてＴｓａｔ［ＬＮＧ］を摂氏１度上回る温度から摂氏１度下回る温度までのエンタルピー変化として求められ、ここでＴｓａｔ［ＬＮＧ］はＬＮＧの飽和温度であり、ＬＮＧは約１大気圧で凝縮される。このようにして、特定の流量に対応するＬＮＧの質量を凝縮するのに必要なエネルギー（例えば、２４時間にわたり１１，０００ガロンの初期容積で１％流量など、所定の時間範囲にわたって初期容積に対する所与のボイルオフ率）を決定することができる。次いで、上記で検討したように決定された所要エネルギーを提供するための窒素の流量を決定することができる。例えば、所要エネルギーを吸収するために窒素の所与の流量に利用可能なエネルギーは、特定の流量に対応するＬＮ２の質量においてＴｓａｔ［ＬＮ２］を摂氏１度下回る温度から摂氏１度上回る温度までのエンタルピー変化として理解することができ、ここでＴｓａｔ［ＬＮ２］はＬＮ２の飽和温度であり、ＬＮ２は約１大気圧で蒸発される。上記の仮定条件は、熱伝達の何らかの損失又は非効率性を考慮しておらず、上記の手法により提供される以上のＬＮ２の大きな流量が必要となる場合がある点に留意されたい。上記の仮定条件はまた、天然ガス及び窒素がそれぞれの飽和温度の約摂氏１度以内に維持されると仮定している。他の実施形態では、所望の必要な窒素を決定するために他の手法を用いることもできる。例えば、効率性、相変化を利用する前又は後の温度シフトの差違、又は同様のものに対して調整を行うことができる。更に、実施形態において、流量は、制御ユニットによって収集された情報を用いて繰り返し計算又は調整することができる（例えば、初期流量を提供し、１又はそれ以上のパラメータ（例えば、熱交換器から流出する流れの温度）の所望のレベルからの偏差を決定して、これに応じて流量を調整することにより）。
【００４３】
図２は、質量流量（キログラム／秒（ｋｇ／ｓ）の単位）に対応する第１の軸２０２と、ＬＮＧボイルオフ損失率に対応する第２の軸２０４とを含むグラフ２００を示す。図２に示すように、ＬＮＧのボイルオフ損失率は、約０．００１（すなわち、２４時間にわたって全ＬＮＧの０．１％）〜約０．０１（すなわち、１．０％）まで変化する。図２はまた、ＬＮ２流れ曲線２０６とＬＮＧ流れ曲線２０８を示す。上記のＬＮＧ流れ曲線２０８は、約１１，０００ガロンの初期容積での所与の損失率に対するＬＮＧの量に基づいている。ＬＮ２流れ曲線２０６は、上記で検討した仮定条件を用いて所与の損失率におけるＬＮＧの量を凝縮するのに十分なエネルギーを吸収するために必要とされるＬＮ２の量として決定される。ＬＮＧの蒸発の潜熱は、ＬＮ２の潜熱よりも大きいので、ＬＮ２の流量は、ＬＮＧの流量よりも大きいことが分かる。
【００４４】
図３は、２４時間の期間にわたる図２のＬＮ２流れ曲線２０６に必要な窒素の全質量（キログラム（ｋｇ）単位）に対応する第１の軸３０２と、ＬＮＧのボイルオフ損失率に対応する第２の軸３０４とを含むグラム３００を示している。例えば、図２に示すように、約０．００１（すなわち、約０．１％）のボイルオフ損失では、ＬＮ２質量流量は約０．０００５ｋｇ／ｓ（ＬＮ２流れ曲線２０６により示される）である。２４時間の期間にわたって、約０．０００５ｋｇ／ｓは、（０．０００５ｋｇ／ｓ）×（６０秒／分）×（６０分／時）×（２４時間）、すなわち、４３．２ｋｇ（すなわち、約４５ｋｇ（約１００ポンド））である。図３に示すように、上述の仮定条件を用いて、約０．０１（又は約１％）のボイルオフ損失及び約１１，０００ガロンのＬＮＧの初期容積において、窒素に必要な最高条件の質量（例えば、何らかの非効率性又は熱伝達損を無視する）は、約４５０ｋｇ、すなわち約１，０００ポンドである。また、図４は、２４時間の期間にわたる図２のＬＮ２流れ曲線２０６に必要なＬＮＧの全容積（ガロン（ｇａｌ）単位）に対応する第１の軸４０２と、ＬＮＧのボイルオフ損失率に対応する第２の軸４０４とを含むグラム４００を示している。例えば、図２に示すように、約０．０１のボイルオフ損失では、対応するＬＮ２質量は、図３に示し上述したように、約４５０ｋｇである。図４に示すように、上述の仮定条件を用いて、約１％のボイルオフ損失及び約１１，０００ガロンのＬＮＧの初期容積において、窒素に必要な最高条件のＬＮ２容積（例えば、何らかの非効率性又は熱伝達損を無視する）は、約１５０ガロンである。図４に示すように、ボイルオフ損失率が約１％である場合、必要な窒素の容積は少なくなり、約１５ガロンである。従って、熱交換器を通過した後に全窒素が使い果たされている場合（例えば、ボイルオフガス再凝縮システムにおいて繰り返し使用するために窒素貯蔵タンクに窒素が再循環されない）、上記の例示的な範囲の窒素貯蔵タンクは、少なくとも約１５〜１５０ガロンを収容するようなサイズが必要となる。窒素タンクは、非効率性を考慮し及び／又は安全係数を提供するためにより大きなサイズにされる場合がある。
【００４５】
図２〜４に示す実施形態は、説明を簡単にするために例証として提供され、限定を意図するものではない。種々の実施形態は、異なる初期容積を含み、異なるボイルオフ損失率（例えば、一部の実施形態において、約０．０４％又はそれ以下の損失率を利用できる）を有し、ＬＮＧ及び／又はＬＮ２とは異なる流体を利用し、異なる温度シフトを利用し、異なる圧力を利用し、異なる全体時間フレームを有し、タンクサイズの異なる対応範囲を有し、又は同様のものとすることができる。更に、システム全体での非効率性又は熱伝達損を考慮するための調整を行うことができる。
【００４６】
更に、一部の実施形態において、閉ループ非相変化回路をＬＮ２（又はボイルオフガスストリームから熱を吸収するために使用される他の流体）を用いて利用できる。例えば、一部の実施形態において、ＬＮ２は、窒素の飽和温度よりも実質的に低い温度で提供され、相変化を受けることなく熱交換器を通過したときに加温することができる。このような実施形態において、比較的低い温度上昇におけるエンタルピー変化は、相又は状態変化（例えば、液相から気相への蒸発又は沸騰）におけるエンタルピー変化よりもほぼ小さいので、より大きなＬＮ２流れを使用することができる。従って、一部の実施形態において、約１１，０００ガロンのＬＮＧの初期容積及び約０．１％〜約１％の間のボイルオフ率において、約２４０〜約２４００ｋｇの窒素質量が必要となる可能性がある。しかしながら、窒素は閉ループシステムの一部として再利用できるので、必要な窒素の容積（及び必要な窒素タンクサイズ）は、必ずしも同じ相対的比率が増大するとは限らない。
【００４７】
極低温流体を提供してボイルオフガスから熱を吸収するために閉ループ非冷凍回路を利用する実施例が、図５に概略的に示されている。図５は、種々の実施形態による、クライオタンクからボイルオフガスを再凝縮するシステム５００の概略図である。システム５００は、図１に示され検討したシステム１００と特定の点で類似している。しかしながら、システム５００はまた、特定の点で異なっている。例えば、システム５００は、熱交換器の上流側に配置され、ボイルオフガスストリームを熱交換器に送るよう構成された加圧モジュール（例えば、ファン）を利用している。別の実施例として、システム５００は、ボイルオフガスストリームからの熱を吸収するのに使用される極低温流体（例えば、ＬＮＧ）をタンクに再循環する閉ループ回路を利用している。一部の実施形態において、システム５００は、タンクに戻される１又はそれ以上のストリームの冷却を提供することができ、別の実施形態では、システム５００は、タンクに戻される１又はそれ以上のストリームの冷却を提供しなくてもよい。
【００４８】
システム５００（本明細書で記載されるシステム及び方法の他の実施形態と共に）は、例えば、航空機の推進のための動力源として液化天然ガス（ＬＮＧ）の使用に関して以下で説明する。他の実施形態では、他の燃料を用いることができ、及び／又は代替の応用分野に動力供給することができる。例示のシステム５００は、第１のクライオタンク５１０、制御バルブ５２０、ファン５２２、ボイルオフ検出モジュール５３０、熱交換器５４０、第２のクライオタンク５６０、第２の制御バルブ５７０、スプリッタバルブ５８０、及びコントローラ５９０を含む。
【００４９】
一般に、第１のクライオタンク５１０からのボイルオフガス（又はボイルオフガスを用いて形成されたガス又は他の生成物）は、システム５００の特徴要素にわたって下流側方向５０２に流れる（上流側方向５０４は、下流側方向と反対の方向として理解することができる）。ボイルオフガス（又はボイルオフガスを用いて形成されたガス又は他の生成物）がシステムの種々の特徴要素を通過すると、例示の実施形態におけるボイルオフガス（又はボイルオフガスを用いて形成されたガス又は他の生成物）は、凝縮されて第１のクライオタンク５１０に戻されるようになる。第１の極低温流体（例えば、天然ガス）は、第１のクライオタンク５１０から熱交換器５４０を通って第１のクライオタンク５１０に戻る回路５０６を通過するものと理解することができる。
【００５０】
ボイルオフガスは、熱交換器５４０を通過する第２の極低温流体への熱伝達を介して熱交換器５４０において凝縮される。図５に示すシステム５００において、第２の極低温流体は、熱交換器５４０通る通路全体にわたって液体状態で維持することができ、第２の極低温流体の供給源である極低温タンク５６０に戻すことができる。第２の極低温流体（例えば、ＬＮ２）は、第２のクライオタンク５６０から熱交換器５４０を通って第２のクライオタンク５６０に戻る第２の回路５０８を通過するものと理解することができる。一部の実施形態において、第２の回路５０８は、熱交換器５４０から第２の極低温タンク５６０に戻される第２の極低温流体を冷却する冷媒又は他の手段が存在しない場合がある。一部の実施形態において、第２の極低温流体は、第２の極低温流体の飽和温度に達するまで状態を変化することなく、熱交換器５４０を通って液体として１又は複数回再循環することができる。第２の極低温流体の飽和温度に達すると、第２の極低温流体は、熱交換器の通過中に蒸発又は沸騰する可能性があり、結果として生じる排気（例えば、窒素ガス）は大気に放出され、及び／又は航空機の機能構成要素に配向される。
【００５１】
図５で分かるように、システム５００は、下流側方向５０２及び上流側方向５０４を定める。下流側方向５０２は、ボイルオフガス（又はボイルオフガスを用いて形成されたガス又は他の生成物）が処理又は加工されるときのボイルオフガス（又はボイルオフガスを用いて形成されたガス又は他の生成物）が辿る方向又は経路として理解することができる。例示の実施形態において、ボイルオフガスは、クライオタンク５１０から制御バルブ５２０を介してボイルオフガスストリーム５２５として流れる。ボイルオフガスストリーム５２５は、下流側方向５０２でボイルオフ検出モジュール５３０に流れる。ボイルオフ検出モジュール５３０において、ボイルオフガスストリーム５２５の１又はそれ以上の特性又は特徴（例えば、流量、温度、圧力、速度、又は同様のもののうちの１又はそれ以上）が検出される。ボイルオフガスストリーム５２５の１又はそれ以上の特性又は特徴に関する情報は、コントローラ５９０に提供され、該コントローラ５９０は、ボイルオフガスストリーム５２５の少なくとも一部を凝縮させるための第２のクライオタンク５６０内に収容された第２の極低温流体（例えば、ＬＮ２）の所要流量を決定する。ボイルオフガスストリーム５２５がボイルオフ検出モジュール５３０から下流側に進むと、ボイルオフガスストリーム５２５は、熱交換器５４０に流入する。第２のクライオタンク５６０からの第２の極低温流体は、ボイルオフガスストリーム５２５から熱を吸収し、ボイルオフガスストリーム５２５中のボイルオフガスを凝縮して、第１の極低温流体の液体戻りストリームを生成し、これを第１のクライオタンク５１０に戻すことができる。コントローラ５９０は、システム５００を通過する１又はそれ以上のストリーム又は流れに関する情報を受け取り、システム５００を通過する種々の流れ又はストリームを（例えば、１又はそれ以上のバルブ、ポンプ、又は同様のものに関する設定を制御することにより）制御するよう構成される。
【００５２】
例示の実施形態における第１のクライオタンク５１０は、第１の極低温流体（例えば、ＬＮＧ）を収容するのに使用され、上述の第１のクライオタンク１１０とほぼ同様に構成することができる。制御バルブ５２０は、第１のクライオタンク５１０から出て下流側方向５０２でボイルオフ検出モジュール５３０及び熱交換器５４０に向けたボイルオフガスの流れを制御するよう構成される。例示の実施形態において、制御バルブ５２０は、第１のクライオタンク５１０とボイルオフ検出モジュール５３０との間に配置され、クライオタンク５１０の下流側で且つボイルオフ検出モジュール５３０の上流側に配置される。一部の実施形態において、制御バルブ５２０は、第１のクライオタンク５１０の内部に装着され、又は第１のクライオタンク１１０に装着され、或いは、第１のクライオタンク１１０に関連付けることができる。例示の実施形態において、閾値を超える圧力がタンクセンサ５１２により検出されると、制御バルブ５２０が開き、ボイルオフガスストリーム５２５として下流側方向５０２へのボイルオフガスの通過を可能にし、これにより第１のクライオタンク５１０の圧力を低減するのを助ける。種々の実施形態において、ボイルオフガスは、第１のクライオタンク５１０から大気圧よりも僅かに高い圧力及び天然ガスの飽和温度（周囲温度よりも低い場合がある）にて流れることができる。
【００５３】
ボイルオフガスストリーム５２５が制御バルブ５２０から下流側に移動すると、ボイルオフガスストリームは、ボイルオフ検出ユニット５３０を通過、又はその傍を通過、又は近接して通過する。ボイルオフ検出ユニット５３０は、ボイルオフガスストリーム５２５の１又はそれ以上の特徴又は特性を検知又は検出するよう構成される。例えば、ボイルオフ検出ユニット５３０は、ボイルオフガスストリーム５２５の流量（例えば、質量流量又は体積流量）を直接測定することができる。別の実施例として、ボイルオフ検出ユニット５３０は、ボイルオフガスストリーム５２５の圧力、速度、又は温度のうちの１又はそれ以上を測定又は検出することができる。
【００５４】
ボイルオフ検出ユニット５３０は、検出した１又はそれ以上の特性又は特徴に対応する情報をコントローラ５９０に提供するよう構成され、コントローラ５９０は、ボイルオフガスストリーム５２５に関する情報を用いて、熱交換器を通過する第２の極低温流体（例えば、ＬＮ２）の所要の流れを決定して、ボイルオフガスストリーム５２５を凝縮するよう構成される。次いで、コントローラ５９０は、（例えば、１又はそれ以上のバルブ、ポンプ、又は同様のものの設定を制御することで）第２の極低温流体の所望の流れを熱交換器５４０を通じて配向し、ボイルオフガスストリーム５２５の熱交換及び凝縮を（例えば、熱交換器５４０内に又は近接して位置付けられた１又はそれ以上の検出器を介して）監視し、ボイルオフガスストリーム５２５の所望の凝縮及び／又は冷却を達成するため必要に応じてシステム５００の１又はそれ以上の特徴要素の制御に対する調整を行うことができる。
【００５５】
例示の実施形態において、第２の極低温流体（例えば、ＬＮ２）の流れは、第２のクライオタンク５６０から提供される。第２のクライオタンク５６０は、特定の点に関して上述の第２のクライオタンク１６０と同様とすることができる。例示の実施形態において、第２のクライオタンク５６０は、第１のクライオタンク５１０よりも容量が実質的に小さいとすることができる。例示の実施形態において、第２のクライオタンク５６０は、第２のクライオタンク１６０よりも低温で第２の極低温流体を維持又は保持するよう構成することができる。例えば、第２の極低温流体は、第２の極低温流体の飽和温度よりも実質的に低い温度で維持することができ、その結果、第２の極低温流体は、気体状態に変わることなく少なくとも一時的に熱交換器５４０を通過して、液体として第２のクライオタンク５６０に戻ることができるようになる（一部の実施形態においては、冷凍又は他の方法で冷却されない場合があり、液体が第２のクライオタンク５６０から当初放出された液体の温度よりも高い温度で第２のクライオタンク５６０も戻るようになる）。他の実施形態では、熱交換器５４０から第２のクライオタンク５６０への戻りストリームは、冷凍又は他の方法で冷却することができる。
【００５６】
システム５００はまた、検出器５６２と、第２のクライオタンク５６０に近接して配置される加圧モジュール５６４とを含む。検出器５６２は、単一のブロックとして概略的に描かれているが、１つよりも多い検出器又はセンサを含むことができる。検出器５６２は、第２のクライオタンク５６０から離れる液体ストリーム５７５の１又はそれ以上の特性又は特徴（例えば、質量又は体積流量、速度、温度、圧力、又は同様のもの）を検知又は検出して、対応する情報をコントローラ１９０に提供するよう構成されている。コントローラ５９０は、この情報を用いて、液体ストリーム５７５にとって適切な流量を決定すること、及び／又は液体ストリーム５７５を監視することができる。
【００５７】
例示の実施形態において、システム５００は、液体ストリーム５７５の第２の極低温流体（例えば、ＬＮ２）の所望の量を第２の極低温タンク５６０から熱交換器５４０に配向する圧力勾配を提供するよう構成された加圧モジュール５６４を含む。例えば、加圧モジュール５６４は、コントローラ５９０の制御下で作動するポンプとすることができる。
【００５８】
図示のシステム５００はまた、第２の極低温タンク５６０と熱交換器５４０との間に配置された制御バルブ５７０を含む。制御バルブ５７０は、第２の極低温タンク５６０から熱交換器５４０への液体ストリーム５７５の流れを制御するよう構成される。例えば、制御バルブ５７０の設定は、該制御バルブ５７０を通って熱交換器５４０に向かう所望の量の液体ストリーム５７５の流れを可能にするようにコントローラ５９０によって制御することができる。上記で更に検討したように、液体ストリーム５７５を蒸発させることなく液体ストリーム５７５の温度が上昇した場合（例えば、凝縮しているボイルオフガスストリーム５２５から熱を吸収することによって）、より多くの量の液体ストリーム５７５の流れ（液体ストリーム５７５が蒸発する場合と比べて）が必要とされる場合がある。
【００５９】
ボイルオフガスストリーム５２５（第１のクライオタンク５１０からの）及び液体ストリーム５７５（第２のクライオタンク５６０からの）は各々、熱交換器５４０に進みこれを通過する。熱交換器５４０は、ボイルオフガスストリーム５２５の少なくとも一部を凝縮させて戻りストリーム５４５を提供するのに十分な量の熱をボイルオフガスストリーム５２５から液体ストリーム５７５に伝達するよう構成される。一部の実施形態においては、ボイルオフガスストリーム５２５の実質的に全てが凝縮して、実質的に全体が液体である戻りストリーム５４５を第１のクライオタンク５１０に提供することができる。
【００６０】
図５に示す熱交換器５４０は、特定の点に関して上述の熱交換器１４０と同様に構成することができる。例えば、熱交換器５４０は、入口５４４及び出口５４６を有する第１の通路５４２と、入口５５０及び出口５５２を有する第２の通路５４８とを含む。第１及び第２の通路５４２，５４８は、それぞれの通路を通過するストリーム間の熱交換を提供するように構成される。一般に、熱交換器５４０は、所望の量のボイルオフガスストリーム５２５を凝縮するために、十分な流量の液体ストリーム５７５及びボイルオフガスストリーム５２５を提供し並びにこれらの間での十分な熱交換をもたらすようなサイズにされ且つ構成される。
【００６１】
ボイルオフガスストリーム５２５は、下流側方向５０２で第１の通路５４２の入口５４４に流れる。ボイルオフガスストリーム５２５が第１の通路５４２を通過すると、ボイルオフガスストリーム５２５は、該ボイルオフガスストリーム５２５を凝縮するのに十分な量で液体ストリーム５７５（第２の通路５４８内の）と熱交換する（例えば、コントローラ５９０は、ボイルオフガスストリーム５２５を凝縮するのに十分な液体ストリーム５７５を提供するようシステム５００を作動させる）。例えば、液体ストリーム５７５が熱交換器５４０の通過中に蒸発又は沸騰されていない場合、より高い流量の液体ストリーム５７５が必要となる場合がある。戻りストリーム５４５（例えば、ボイルオフガスストリーム５２５の凝縮により生じるＬＮＧ）が熱交換器５４０の出口５１６から流出すると、戻りストリーム５４５は、戻りストリーム検出器５５４を通過する。戻りストリーム検出器５５４は、戻りストリーム５４５の流量、温度、速度、圧力、又は同様のもののうちの１又はそれ以上を検出するよう構成される。戻りストリーム検出器５５４からの情報は、コントローラ５９０に提供することができ、コントローラ５９０は、戻りストリーム検出器５５４から収集された情報に応答してシステム５００の作動を調整又は他の方法で制御することができる。
【００６２】
一部の実施形態において、第１のクライオタンク５１０内でボイルオフガスの増加により提供される圧力勾配は、第１のクライオタンク５１０から熱交換器５４０を通って第１のクライオタンク５１０に戻る第１の極低温流体（例えば、ボイルオフガスストリーム５２５及び戻りストリーム５４５）の通過を引き起こすのに十分とすることができる。他の実施形態において、回路５０６の少なくとも一部を通じて圧力勾配を提供するよう構成された加圧モジュール又は装置（例えば、ポンプ又はファン）を用いることができる。例示の実施形態において、システム５００は、第１のクライオタンク５１０に近接し且つ熱交換器５４０の上流側に配置された加圧モジュール５１４を含む。例示の実施形態において、加圧モジュール５１４は、気体状態であるボイルオフガスストリーム５２５の移動を指示するファンとして構成される。
【００６３】
熱交換器５４０に戻ると、液体ストリーム５７５は、第２の通路５４８の入口５５０に流入する。液体ストリーム５７５が第２の通路５４８を通過すると、凝縮ボイルオフガスストリーム５２５からの熱が液体ストリーム５７５に伝達される。伝達された熱は、液体ストリーム５７５の温度を上昇させ、及び／又は液体ストリーム５７５の相変態又は変化（例えば、液体状態から気体状態への蒸発又は沸騰）を引き起こす。図５に示す実施形態において、液体ストリーム５７５は、当初、第２の極低温流体が飽和温度に達する前に第２の回路５０８を通って１つ又は複数回配向できるように十分に低い温度で第２のクライオタンク５６０内に維持され、液体状態で熱交換器から離れる第２の極低温流体が第２の極低温タンク５６０に戻される。第２の極低温流体が再循環されて第２の回路５０８を通過することにより（熱交換器５４０においてボイルオフガスストリーム５２５からの熱の吸収によって）加温されると、第２の極低温流体は、その飽和温度（例えば、ＬＮ２で約７７ケルビン絶対温度）に達する可能性がある。第２の極低温流体を含有する液体ストリーム５７５が飽和温度に十分近くなると、液体ストリーム５７５は、第２の通路５４８を通過したときに蒸発する。従って、第２の通路５４８の出口５５２から流出する排気ストリーム５７７は、種々の実施形態において液体状態及び／又は気体状態とすることができる。
【００６４】
排気ストリーム５７７が熱交換器から流出すると、排気ストリーム５７７は、排気検出器５５６を通過する。排気検出器５５６は、排気ストリーム５７７の流量、温度、速度、圧力、又は同様のもののうちの１又はそれ以上を検出するよう構成される。排気検出器５５６からの情報は、コントローラ５９０に提供することができ、コントローラ５９０は、排気検出器５５６から収集された情報に応答してシステム５００の作動を調整又は他の方法で制御することができる。例えば、排気ストリーム５７７が所望の温度よりも高い温度である場合、コントローラ５９０は、第２のクライオタンク５６０から熱交換器５４０への液体ストリーム５７５の流れを増大させるようにシステム５００を制御することができる。更に、コントローラ５９０は、排気検出器５５６から収集された情報を用いて排気ストリーム５７７の状態又は相（例えば、液体又は気体）を決定し、排気ストリーム５７７の状態又は相に基づいて排気ストリーム５７７を配向することができる。
【００６５】
例示の実施形態において、排気ストリーム５７７が熱交換器５４０から離れて進むと、排気ストリーム５７７は、スプリッタバルブ５８０に到達する。スプリッタバルブ５８０は、１又はそれ以上の経路に沿って排気ストリームを配向するよう構成される。スプリッタバルブ５８０は、コントローラ５９０によって制御される１又はそれ以上の設定を有することができる。例えば、第１の設定において、スプリッタバルブ５８０は、第２の回路５０８の一部である経路５８１に沿って排気ストリームを配向することができ、排気ストリーム５７７は、経路５８１に沿って第２のクライオタンク５６０に戻される。別の実施例として、第２の設定において、スプリッタバルブ５８０は、経路５８３に沿って排気ストリームを配向することができ、排気ストリームは、この経路５８３から、第１のクライオタンク５１０（例えば、第１のクライオタンク５１０の周囲から漏洩物をパージするため）に配向される、又はジェット燃料タンク（例えば、ジェット燃料タンクを不活性化するため）に配向される、又は蒸発器（例えば、蒸発器から未消費の天然ガスをパージするため）に配向される、又は大気に通気される、又は同様のもののうちの１又はそれ以上を行うことができる。
【００６６】
一部の実施形態において、コントローラ５９０は、排気検出モジュール５５６から収集された情報を用いて、排気ストリーム５７７が実質的に液体又は実質的に気体であるかを決定する。排気ストリーム５７７が実質的に気体であるとコントローラ５９０によって決定された場合、コントローラ５９０は、スプリッタバルブ５８０を制御して、上述のように大気、ジェット燃料タンク、蒸発器、又は同様のもののうちの１又はそれ以上に経路５８３に沿って気体排気ストリーム（例えば、窒素ガス）を配向する。しかしながら、排気ストリーム５７７が実質的に液体であるとコントローラ５９０によって決定された場合、コントローラ５９０は、スプリッタバルブ５８０を制御して、排気ストリーム（例えば、ＬＮ２）を経路５８１に沿って第２のクライオタンクに戻すようにする。一部の実施形態において、排気ストリームは、経路５８１に沿って冷凍又は他の方法で冷却することができる。他の実施形態において、経路５８１は、第２のクライオタンク５６０に戻される排気ストリームの冷凍又は他の冷却が存在しない場合がある。
【００６７】
上記でも示されたように、コントローラ５９０は、システム５００の種々の構成要素に動作可能に接続されて、これらの動作を制御するよう構成することができる。例えば、コントローラ５９０は、ボイルオフガスの流れに対応する情報（例えば、ボイルオフガスストリームの流量、温度、又は圧力のうちの１又はそれ以上）を収集して、ボイルオフガスの流れを凝縮させるのに十分な量の熱を吸収するよう第２の極低温流体（例えば、ＬＮ２）の流れを決定して、所要の流れを熱交換器に提供してボイルオフガスが熱交換器において凝縮されるようにシステムを動作させるよう、システムの種々の構成要素を制御することができる。コントローラ５９０は、コンピュータプロセッサとして、又は１又はそれ以上の命令セット（例えば、ソフトウェア）に基づいた動作を実行する他のロジックベースデバイスとして構成することができる。コントローラ５９０が動作するベースとなる命令は、メモリ５９６など、有形の非一時的（例えば、過渡信号ではない）コンピュータ可読記憶媒体上に格納することができる。メモリ５９６は、１又はそれ以上のコンピュータハードドライブ、フラッシュドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及び同様のものを含むことができる。或いは、コントローラ５９０の動作を指示する命令セットの１又はそれ以上は、コントローラ５９０のハードウェア内に形成されたハードワイヤードロジックによるなど、コントローラ５９０のロジックに組み込むことができる。
【００６８】
例示の実施形態のコントローラ５９０は、検出モジュール５９２、制御モジュール５９４、及びこれらと関連するメモリモジュール５９６を含む。検出モジュール５９２は、システムに関連するセンサ又は検出器からの情報を受け取るよう構成される。検出モジュール５９２はまた、受け取った情報を処理して、システム５００の１又はそれ以上の動作パラメータ（例えば、提供される流れ（例えば、液体ストリーム５７５））及び／又はシステム５００の１又はそれ以上の構成要素（例えば、ポンプ、ファン、バルブ、又は同様のもの）の１又はそれ以上の設定を決定し、所望の流れを達成することができる。制御モジュール５９４は、検出モジュール５９２からの情報を受け取り、受け取った情報に応答してシステム５００の動作を制御するよう構成される。例証として、例示の実施形態におけるコントローラ５９０は、センサ又は検出器から受け取った情報に応答して、第２のクライオタンク５６０からの液体ストリーム５７５の流れの量の制御、スプリッタバルブ５８０の設定の制御、制御バルブ５２０の設定の制御、又は同様のことを行うことができる。更に、コントローラ５９０は、熱交換器５４０を通る種々の流れを配向するよう、種々のバルブ又は熱交換器５４０に関連する他の構成要素の設定を制御するよう構成することができる。例えば、第２の極低温流体が蒸発することなく十分な量の熱が第２の極低温流体によって吸収できるとコントローラ５９０が判定した場合、第２の極低温流体の温度上昇のみに対応するエネルギーに基づいて第２の極低温流体について第１の流量を計算することができる。第２の極低温流体が熱交換器５４０において蒸発し、十分な量の熱吸収を提供することになるとコントローラ５９０が判定した場合、第２の極低温流体の蒸発又は沸騰に対応するエネルギーに基づいて第２の極低温流体について第２の流量（第１の流量よりも低い）を計算することができる。次いで、コントローラ５９０は、第２の極低温流体の所望の流量を達成するよう、１又はそれ以上のポンプ、バルブ、又は同様のものの設定を調整することができる。コントローラ５９０はまた、熱交換器の１又はそれ以上の出口の出力を監視する情報を受け取り、必要に応じて、例えば、予想される状態と熱交換器を離れる１又はそれ以上のストリームの実際の状態との差違（例えば、温度又は圧力の偏差、期待又は所望のものとは異なる相又は状態で熱交換器から流出するストリーム、又は同様のもの）に基づいて、システムの動作を調整することができる。
【００６９】
本明細書で検討される実施形態（例えば、システム１００、５００）は、限定ではなく例証として提供され、上述の例示的な実施形態の種々の構成要素を組み合わせ、追加し、除去し、又は再配列して追加の実施形態を形成することができる点に留意されたい。
【００７０】
上述のように、極低温タンクは、航空機のエンジン用の燃料を収容するため航空機に搭載して配置することができる。例えば、図６は、燃料として極低温流体を使用する１又はそれ以上のエンジン６０２を含む航空機６００の例示的な実施形態の概略図である。航空機６００の例示的な実施形態において、エンジン６０２用の燃料として使用され且つ航空機６００に搭載された極低温タンク６１０により収容される極低温流体はＬＮＧである。種々の実施形態において、極低温タンク６１０に収容されて航空機エンジン６０２用の燃料として使用される極低温流体は、航空機エンジン６０２用の燃料として使用されるのに好適なあらゆるタイプの極低温流体（極低温タンク６１０内に収容できる液体及び／又は気体状態のもの）とすることができる。図示の航空機６００は、二系統燃料航空機として構成され、エンジン６０２が極低温タンク６１０からのＬＮＧ又はジェット燃料タンク６１１に貯蔵されたジェット燃料を使用できるように構成される。種々の燃料は、異なる利点及び／又は欠点を提供する場合がある。例えば、本開示の提出時点では、ＪＰ−８は、エンジン６０２により多くの利用可能なパワーを提供することができ、ＬＮＧは、より安価なものとすることができる。従って、ＪＰ−８は、より多くのパワーを必要とする事象の間エンジン６０２によって消費することができ、他方、ＬＮＧは、より少ないパワーしか必要でない事象（例えば、巡航又は同様のもの）の間に使用することができる。航空機６００の例示的な実施形態において、航空機６００は固定翼航空機である。図６に示す実施形態において、航空機６００は、二系統燃料航空機として構成されている。代替の実施形態において、航空機６００は、ＬＮＧ又は他の極低温燃料などの単一の燃料だけを使用するよう構成することができる。
【００７１】
航空機６００は、機体６０４及びエンジンシステム６０６を含み、該エンジンシステム６０６は、エンジン６０２と、極低温タンク６１０とを含む。極低温タンク６１０及びジェット燃料タンク６１１を含むエンジンシステム６０６は、機体６０４に搭載して配置される。具体的には、エンジン６０２、極低温タンク６１０、ジェット燃料タンク６１１、及びエンジンシステム５０６の他の種々の構成要素は、これらが航空機６００の飛行中に機体６０４によって保持されるように、機体６０４上及び／又は機体６０４内の種々の位置に位置付けられる。エンジンシステム（例えば、エンジン６０２）の種々の構成要素及び極低温タンク６１０は、必ずしも共に装着される必要はない。極低温タンク６１０のようなエンジンシステム６０６の構成要素は、航空機６００から取り外し可能及び交換可能に構成することができる。
【００７２】
例示の実施形態のエンジン６０２は、流体連通して動作可能に接続され、例えば、燃料導管６０８を通じて極低温タンク６１０から極低温流体を受け取る。エンジン６０２は、極低温流体を燃料として使用して、航空機６００を飛行させて制御するための推力を発生させる。極低温流体は、極低温タンク６１０内に液体として貯蔵することができるが、エンジン６０２には気体状態で提供することができる。エンジンシステム６０６は、１又はそれ以上の燃料ポンプ（図示せず）を含むことができる。各燃料ポンプは、極低温タンク６１０並びに１又はそれ以上の対応するエンジン６０２と流体連通して動作可能に接続され、極低温流体を極低温タンク６１０からエンジン６０２に圧送する。燃料ポンプは、限定ではないが、極低温タンク６１０の内部容積内に、対応するエンジン６０２に装着される、対応するエンジン６０２に近接して配置される、又は同様のものなど、機体６０４に沿った種々の位置に配置することができる。同様に、エンジン６０２は、流体連通して動作可能に接続され、例えば、燃料導管６０９を通じてジェット燃料タンク６１１からジェット燃料を受け取る。エンジンシステム６０６はまた、ジェット燃料タンク６１１に関連付けられた１又はそれ以上の燃料ポンプ（図示せず）を含むことができる。
【００７３】
図６に示す航空機６００の例示的な実施形態において、エンジン６０２は、少なくとも天然ガスを燃料として含む、２つの異なる燃料を使用するよう構成される。他の一部の実施形態において、エンジン６０２は、燃料として少なくとも別の極低温流体を使用するよう構成される。例えば、エンジン６０２は、燃料として水素（Ｈ２）を利用するよう構成することができる。種々の実施形態において、極低温タンク６１０からエンジン６０２に圧送される極低温流体は、気体状態及び／又は液体としてエンジン６０２に提供することができ、どのような状態であっても、極低温流体は極低温タンク６１０内に収容される。例えば、航空機６００の例示的な燃料として実施形態において、エンジン６０２は、燃料として気体状態の天然ガスを使用する。エンジンシステム６０６は、極低温タンク６１０により貯蔵されているＬＮＧを加熱する１又はそれ以上の加熱システムを含み、極低温タンク６１０により貯蔵されているＬＮＧを気体状態に変えてエンジン６０２に燃料として供給することができる。例示の実施形態において、エンジンシステム６０６はまた、燃料導管６０８に沿って配置され且つ極低温タンク６１０とエンジン６０２との間に配置された１又はそれ以上の蒸発器６９０を含むことができ、蒸発器６９０は、極低温タンク６１０によって提供されるＬＮＧをエンジン６０２に供給されることになる気体状態又は気相の天然ガスに変えるように構成される。種々の実施形態において、１つ又は複数の蒸発器は、１つ又は複数のエンジンと一体化してもよい。
【００７４】
各エンジン６０２は、限定ではないが、タービンエンジン、プロペラ又は他のロータを駆動するエンジン、ラジアルエンジン、ピストンエンジン、ターボプロップエンジン、ターボファンエンジン、及び／又はその他など、あらゆるタイプのエンジンとすることができる。例示の実施形態においては２つのエンジンが図示されているが、航空機６００は、あらゆる数のエンジン６０２を含むことができる。図６では、機体６０４のウィング（翼）６１０上に配置されて図示しているが、種々の実施形態において、各エンジン６０２では機体６０４に沿った異なる取り付け位置を利用することができる。例えば、航空機６００は、尾部６１２及び／又は機体６０４の胴体６１４に沿った別の位置に配置されたエンジンを含むことができる。
【００７５】
極低温タンク６１０は、航空機６００の１又はそれ以上の支持面６５２上に支持される。航空機６００の例示的な実施形態において、極低温タンク６１０は、航空機６００に搭載されて配置され且つ支持面６５２を含む２つのパレット６５４上に支持される。他の実施形態において、極低温タンク６１０は、単一のパレット上に支持されてもよい。極低温タンク６１０は、限定ではないが、ストラップ、ケーブル、チェーン、クランプ、ネジファスナー、及び／又は同様のものなど、何らかの好適な取り付け部材を用いてパレット６５４に固定することができる。一部の実施形態において、極低温タンク６１０をパレット６５４に固定するのに使用される１又は複数の取り付け部材は、極低温タンク６１０がパレット６５４から外れることなく重力加速度の約９倍の加速度まで又はそれ以上に耐えるように構成されるように選択される。一部の実施形態において、極低温タンク６１０は、支持脚部又は同様のものを介して胴体６１４に直接接続される。
【００７６】
ボイルオフガス再凝縮システム６７０もまた、航空機６００に装着され、極低温タンク６１０に動作可能に接続される。例えば、ボイルオフガス再凝縮システム６７０は、ボイルオフガス導管６７２を介して極低温タンク６１０に接続することができる。ボイルオフガス導管６７２は、例えば、所定長の配管及び／又はホース、並びに適切な接続部材を含むことができる。極低温タンク６１０からボイルオフガス再凝縮システム６７０へのボイルオフガスの流れを制御する制御バルブは、ボイルオフガス導管６７２に沿って位置付けられ、又はこれに関連付けることができる。ボイルオフガス再凝縮システム６７０は、一般に、上述のシステム１００、５００と同様に構成することができる。例えば、ボイルオフガス再凝縮システムは、図１及び５に示した実施形態に関連して上記で説明したように、１又はそれ以上のバルブ、加圧モジュール、検出器、熱交換器、制御ユニット、ボイルオフガスの凝縮による熱吸収のために極低温流体を供給するクライオタンク、又は同様のものを含むことができる。
【００７７】
例示の実施形態において、ボイルオフガス再凝縮システム６７０は、航空機６００に取り外し可能に装着されるパレット６８０上に取り付けられる。従って、ボイルオフガス再凝縮システムは、航空機６００への装荷又は装荷解除を容易に行うことができる。パレット６８０は、パレット６５４と関連して上記で説明したのとほぼ同様の方式で構成及び装着することができる。種々の実施形態において、ボイルオフガス再凝縮システム６７０は、極低温タンク６１０と同じパレット又は複数のパレット上に装着され、単一の有効ユニットとしてこれらと装荷又は装荷解除するよう構成することができる。一部の実施形態において、ボイルオフガス再凝縮システム６７０は、１又はそれ以上の専用のパレット（例えば、パレット６８０）上に装着され、装荷後に極低温タンク６１０に動作可能に接続される別個の装荷可能ユニットとすることができる。一部の実施形態において、ボイルオフガス再凝縮システム６７０は、専用のコントローラを含むことができ、他の実施形態では、航空機６００の追加の動作に関連する制御モジュールを利用して、ボイルオフガス再凝縮システム６７０の動作を制御することができる。一部の実施形態において、極低温タンク６１０、ボイルオフガス再凝縮システム６７０、及び／又はその種々の特徴要素のうちの１又はそれ以上は、取り外し可能に装着することができるが、一部の実施形態において、極低温タンク６１０、ボイルオフガス再凝縮システム６７０、及び／又はその種々の特徴要素のうちの１又はそれ以上は恒久的に装着することができる。
【００７８】
例示の実施形態において、ボイルオフガス再凝縮システム６７０は、ボイルオフガス導管６７２を介して極低温タンク６１０からボイルオフガスを受け取り、受け取ったボイルオフガスの少なくとも一部を凝縮して、戻り導管６７３を介して極低温タンク６１０に戻りストリームを提供するよう構成される。一部の実施形態において、戻りストリームは、実質的に完全に液体状態とすることができる。ボイルオフガス再凝縮システム６７０はまた、ボイルオフガスの凝縮により熱を吸収する第２の極低温流体（例えば、ＬＮ２）の蒸発の結果として生じるガス状排気ガス（例えば、気体窒素）を生成することができる。ガス状排気ガスは、導管６７６に沿って極低温タンク６１０に近接した又はその周囲の容積部に配向し（例えば、極低温タンク６１０又は関連構成要素から漏洩物をパージするため）、導管（図示せず）に沿って蒸発器に配向し（例えば、１又はそれ以上の蒸発器６９０をパージするため）、導管（図示せず）に沿って燃料タンクに配向し（例えば、１又はそれ以上のジェット燃料タンク６１１を不活性化するため）、又は同様のものに配向することができる。
【００７９】
極低温タンク６１０及び／又はボイルオフガス再凝縮システム６７０は、機体６０４上及び／又は機体６０４内のあらゆる好適な位置に配置することができる。航空機６００の例示的な実施形態において、パレット６５４及びその上に支持された極低温タンク６１０並びにパレット６８０及びその上に支持されたボイルオフガス再凝縮システム６７０は、機体６０４の胴体６１４の貨物室内に配置される。例示の実施形態において、極低温タンク６１０及びボイルオフガス再凝縮システム６７０は、航空機６００の機体６０４には一体化されない。むしろ、極低温タンク６１０及びボイルオフガス再凝縮システム６７０は、機体６０４に一体化されるのではなく、機体６０４に搭載して装荷されるよう構成されたパレット上に支持される。代替の実施形態において、極低温タンク６１０及び／又はボイルオフガス再凝縮システム６７０の１又はそれ以上の特徴要素は、機体６０４に恒久的に装着されるか、又は一体化することができる。
【００８０】
図７は、１つの実施形態によるボイルオフガスを再凝縮する方法７００のフローチャートである。方法７００は、例えば、本明細書で説明される種々の実施形態の構造体又は特徴要素を利用することができる。種々の実施形態において、特定のステップを省略又は追加することができ、特定のステップを組み合わせることができ、特定のステップを同時に実施することができ、特定のステップを並行して実施することができ、特定のステップを複数のステップに分割することができ、特定のステップを異なる順序で実施することができ、或いは特定のステップ又は一連のステップを繰り返し再度実施することができる。
【００８１】
ステップ７０２において、クライオタンク（例えば、航空機に搭載して使用するためＬＮＧを収容するよう構成されたタンク）の圧力が決定される。例えば、クライオタンク内の圧力は、ボイルオフガスとしてのＬＮＧの蒸発に起因して設計圧力を上回る可能性がある。圧力は、例えば、クライオタンクに近接して位置付けられた検出器又はセンサにより決定することができる。
【００８２】
ステップ７０４において、クライオタンクの圧力が、閾圧力を超える（例えば、約１．５大気圧）場合には、クライオタンクからのボイルオフガスは、導管（例えば、配管）を通して下流側方向に放出され、凝縮熱交換器に向けて配向することができる。例えば、検出器又はセンサから圧力に関する情報を受け取るコントローラは、クライオタンクからのボイルオフガスを放出するよう制御バルブを作動させることができる。ボイルオフガスは、更に処理（例えば、再凝縮）するために導管を介して配向され、これによりボイルオフガスがクライオタンクに戻ることが可能になり、可燃性の危険を低減し、又はボイルオフガスを大気に通気することの有害な又は望ましくない影響を低減する。
【００８３】
ステップ７０６において、ボイルオフガスストリームの１又はそれ以上の特性又は特徴が検出される。例えば、流量（例えば、質量流量又は体積流量）、温度、速度、圧力、又は同様のもののうちの１又はそれ以上が、ボイルオフガスストリームが移動する回路又は経路に沿って配置された１又はそれ以上の検出ユニットにより検知又は検出することができる。
【００８４】
ステップ７０８において、第２の流体の所要流量が決定される。種々の実施形態において、決定された所要流量は、ボイルオフガスの少なくとも一部を凝縮するのに十分な熱をボイルオフガスから吸収するのに必要とされる第２の流体の流量である。一部の実施形態において、ボイルオフガスストリームにおいてボイルオフガスの実質的に全てを凝縮するのに十分なエネルギー吸収をもたらす流量を決定することができる。更に、熱交換器から流出する凝縮ストリームの温度を飽和温度又は沸点よりも所与の量だけ下回るように流量を決定することができる。例えば、ボイルオフガスの質量又は質量流量（例えば、所与の時間量にわたるボイルオフガスの流量から決定される）を用いて、所与の時間量にわたるボイルオフガスストリームから除去されることになる総エネルギーを決定することができる。ボイルオフガスの種々の特徴（例えば、温度、圧力、比熱容量、蒸発の潜熱、又は同様のもの）を用いて、必要なエネルギーを決定することができる。次に、所望の量のエネルギーを吸収するための第２の流体（例えば、ＬＮ２）の量を決定することができる。必要とされるエネルギーの量は、例えば、システムの非効率性を考慮するよう、又は安全係数を提供するよう調整することができる。必要とされる第２の流体の量は、第２の流体が供給されるタンクにおける第２の流体の温度、第２の流体が供給される圧力、熱交換器を通過している間に第２の流体が蒸発するかどうか、第２の流体の比熱容量、第２の流体の蒸発の潜熱、又は同様のものなど、複数の要因の影響を受ける可能性がある。第２の流体の必要な流量の決定は、例えば、ボイルオフガスの再凝縮システムを通過する１又はそれ以上の流れ又はストリームの１又はそれ以上の特徴をお検出又は検知する１又はそれ以上の検出器又はセンサから収集された情報に制御ユニットが応答することによって行うことができる。
【００８５】
ステップ７１０において、ステップ７０８にて決定された流れに対応する第２のタンクからの第２の流体の流れが、熱交換器に向けて配向される。第２の流体は、タンクによって供給される液体状態の極低温流体（例えば、ＬＮ２）とすることができる。第２の流体の流れは、熱交換器の第２の通路の入口に配向することができ、ボイルオフガスの流れ（ステップ７０４を参照）は、熱交換器の第１の通路の入口に配向することができる。熱交換器の第１及び第２の通路は、該第１及び第２の通路を通過する流体間の熱交換を可能にするよう構成される。例えば、第１及び第２の通路は、互いに重なり合う又は近接して位置付けられるコイルとして構成することができる。
【００８６】
ステップ７１２において、熱交換器の第１の通路の入口においてボイルオフガスが受け取られ、熱交換器の第２の通路の入口において第２の流体が受け取られる。ステップ７１４において、ボイルオフガスストリーム及び第２の流体が熱交換器を通過すると、ボイルオフガスの少なくとも一部が凝縮する。一部の実施形態において、ボイルオフガスの実質的に全てが凝縮することができ、実質的に完全に液体である凝縮ストリームを提供し、これはボイルオフガスが最初に放出されたクライオタンクに戻すことができる。ボイルオフガスを凝縮するために、ボイルオフガスストリームからの熱は、第２の流体のストリームに伝達される。例えば、第２の流体は、ボイルオフガスよりも低い飽和温度を有することができ、第２の流体は、第２のクライオタンクにおいて飽和温度又はそれよりも低い温度に維持される。凝縮ボイルオフガスからの熱が第２の流体により吸収されると、第２の流体は、温度上昇及び／又は液体状態から気体状態への変化を生じることができる（例えば、第２の流体が熱交換器に第２の流体の飽和温度で流入した場合、又は第２の流体が熱交換器において加熱されて第２の流体の飽和温度に達した場合）。
【００８７】
ステップ７１６において、凝縮したボイルオフガス（例えば、ＬＮＧ）が、ボイルオフガスストリームが最初に流出したクライオタンクに戻される。戻りストリームは、実質的に完全に液体状態とすることができ、一部の実施形態において、ボイルオフガスの飽和温度未満に冷却することができる。
【００８８】
ステップ７１８において、凝縮したボイルオフガスから熱を吸収するのに使用された第２の流体（例えば、ＬＮ２）の通過により生じた排気ストリームが、実質的に液体又は実質的に気体であるかどうかを判定する。
【００８９】
排気ストリームが実質的に液体であると判定された場合、ステップ７２０において、排気ストリームが第２の流体を貯蔵するタンクに戻される。一部の実施形態において、第２の流体は、最初は飽和温度未満の温度に維持され、第２の流体が飽和温度に達して熱交換器において蒸発するまで、熱交換器から第２のタンクまで再循環することができる。一部の実施形態において、第２の流体は、飽和温度又はほぼ飽和温度で維持されており、熱交換器の最初の通過時に蒸発することができる。更に他の実施形態において、第２の流体は、熱交換器からの戻りの間に冷凍又は他の方法により冷却することができ、他の実施形態では、熱交換器から第２の流体を保持するタンクまでの戻り経路又は回路には、冷凍又は他の冷却装置又はシステムは存在しない場合がある。
【００９０】
排気ストリームが実質的に気体状態であると判定された場合、本方法はステップ７２２に進む。ステップ７２２において、機能構成要素が気体排気ストリームを使用するかどうかが判定される。例えば、ボイルオフガス再凝縮システムは、航空機などの移動体に搭載されて配置することができる。航空機の種々の機能構成要素は、排気ガス（例えば、窒素ガス）のストリームを使用することができる。例えば、ジェット燃料タンク、燃料導管に沿って配置された蒸発器、又は同様のものなどの航空機の種々の機能構成要素は、排気ストリームを用いてパージ又は不活性化することができる。
【００９１】
ステップ７２４において、機能構成要素が排気ストリームを使用すると判定された場合には、排気ストリームは、１又はそれ以上の機能構成要素に配向される。例えば、ガス状窒素ストリームを用いて、蒸発器、ネット燃料タンク、天然ガス又は他の可燃性流体に曝される可能性がある電気配線、又は同様のものをパージ又は不活性化することができる。
【００９２】
ステップ７２６において、機能構成要素が排気ストリームを用いないと判定された場合には、排気ストリームは、大気に通気することができる。
【００９３】
従って、種々の実施形態は、可燃性ガスのエミッション及び／又は他の可能性のある有害なエミッションを低減すると共に、比較的小型で、軽量の極低温タンク並びに極低温流体のボイルオフガスストリームを凝縮させてクライオタンクに戻すよう構成された再凝縮システムを提供する。種々の実施形態は、代替として、又はこれに加えて、航空機システムの機能構成要素（例えば、蒸発器、燃料タンク、又は同様のもの）をパージ又は不活性化するのに用いることができる排気ガスストリーム（例えば、窒素ストリーム）を提供する。種々の実施形態はまた、燃料（例えば、ＬＮＧ）の保全を向上させることができる。
【００９４】
システム及び方法の種々の実施形態は、航空のエンジン用の燃料として使用されるＬＮＧを収容する航空機搭載の燃料タンクと併用した使用に関して本明細書で説明し例示されている。しかしながら、特定の実施形態は、航空機での使用に限定されず、また、ＬＮＧを収容することにも限定されるものではない。例えば、これらの種々の実施形態は、限定ではないが、何らかの固定プラットフォーム及び／又は列車、自動車、船舶（例えば、船、ボート、大型船、及び／又は同様のもの）、又は同様のものなどの移動プラットフォーム上に配置することができる。
【００９５】
種々の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせで実施することができる点に留意されたい。種々の実施形態及び／又は構成要素、例えば、モジュールもしくは構成要素及びコントローラはまた、１又はそれ以上のコンピュータ又はプロセッサの一部として実施することができる。コンピュータ又はプロセッサは、コンピュータデバイス、入力デバイス、ディスプレイユニット、及び例えばインターネットにアクセスするためのインタフェースを含むことができる。コンピュータ又はプロセッサは、マイクロプロセッサを含むことができる。マイクロプロセッサは、通信バスに接続することができる。コンピュータ又はプロセッサはまた、メモリを含むことができる。メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）を含むことができる。コンピュータ又はプロセッサは更に、ハードディスクドライブ、或いは半導体ドライブ、光ディスクドライブ及びその他などのリムーバブルストレージドライブとすることができる、ストレージデバイスを含むことができる。ストレージデバイスはまた、コンピュータプログラム又は他の命令をコンピュータ又はプロセッサにロードするための他の同様の手段とすることができる。
【００９６】
本明細書で使用される場合、用語「コンピュータ」、「コントローラ」及び「モジュール」は各々、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ロジック回路、ＧＰＵ、ＦＧＰＡ、及び本明細書で説明される機能を実行可能な他の何れかの回路又はプロセッサを用いたシステムを含む、あらゆるプロセッサベース又はマイクロプロセッサベースのシステムを含むことができる。上述の実施例は例証に過ぎず、従って、用語「モジュール」又は「コンピュータ」の定義及び／又は意味をどのようにも限定するものではない。
【００９７】
コンピュータ、モジュール、又はプロセッサは、入力データを処理するために、１つ又はそれ以上の記憶素子内に格納された命令セットを実行する。記憶素子はまた、要求又は必要に応じてデータ又は他の情報を格納することができる。記憶素子は、処理マシン内の情報ソース又は物理的記憶素子の形態とすることができる。
【００９８】
命令セットは、処理マシンとしてコンピュータ、モジュール又はプロセッサに指示して、本明細書で説明及び／又は例示された種々の実施形態の方法及びプロセスなどの特定のオペレーションを実行する種々のコマンドを含むことができる。命令セットは、ソフトウェアプログラムの形態とすることができる。ソフトウェアは、システムソフトウェア又はアプリケーションソフトウェアなど、様々な形態で存在でき、有形の非一時的なコンピュータ可読媒体として具現化することができる。更に、ソフトウェアは、別個のプログラム又はモジュールの集合、より大きなプログラム内のプログラムモジュール、或いはプログラムモジュールの一部の形態で存在してもよい。ソフトウェアはまた、オブジェクト指向プログラミングの形態でモジュラープログラミングを含むことができる。処理マシンによる入力データの処理は、オペレータコマンドへの応答、前処理の結果への応答、又は別の処理マシンによって作られたリクエストへの応答として行うことができる。
【００９９】
本明細書で用いる場合、用語「ソフトウェア」及び「ファームウェア」は同義であり、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含む、コンピュータによって実行されるメモリ内に格納されたあらゆるコンピュータプログラムを含む。上記のメモリタイプは単なる例証であり、従って、コンピュータプログラムの記憶装置として使用可能なメモリのタイプに関して限定するものではない。種々の実施形態の個々の構成要素は、クラウドタイプのコンピュータ環境により仮想化されてホストされ、例えば、コンピュータシステムのロケーション、コンフィグレーション及び／又は特定のハードウェアにユーザが関与することなく、コンピュータの処理能力に関する動的割り当てを可能にすることができる。
【０１００】
上記の説明は例証を意図するものであり、限定ではない点を理解されたい。例えば、上述の実施形態（及び／又はその態様）は、互いに組み合わせて用いることができる。加えて、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合するように多くの修正を行うことができる。種々の構成要素の寸法、材料のタイプ、方向、並びに本明細書で記載される種々の構成要素の数及び位置は、特定の実施形態のパラメータを定義することを意図しており、これらは、限定を意味するものではなく、単に例示の実施形態に過ぎない。上記の説明を精査すると、請求項の技術的思想及び範囲内にある多くの他の実施形態及び修正形態があることは、当業者には明らかであろう。従って、本発明の範囲は、添付の請求項並びにこのような請求項が権利を与えられる完全な範囲の均等物を基準として定められるべきである。添付の請求項において、用語“を含む”及び“であって”は、それぞれ用語「備える」及び「において」の平易な相当語として使用されている。その上、添付の請求項において、「第１の」「第２の」「第３の」等の用語は、単なる標識として用いられ、その対象に対して数値的条件を課すものではない。
【０１０１】
本明細書は実施例を使用して、本発明の様々な実施形態を開示し、また当業者が、あらゆる装置又はシステムを実施及び利用すること及びあらゆる組み込み方法を実行することを含む、種々の実施形態を実施できるようにする。種々の実施形態の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【０１０２】
１００  システム
１０２  下流側方向
１０４  上流側方向
１０６  回路
１１０  第１のクライオタンク
１１２  タンクセンサ
１１４  加圧モジュール
１２０  制御バルブ
１２５  ボイルオフガスストリーム
１３０  ボイルオフ検出モジュール
１４０  熱交換器
１４２  第１の通路
１４４  入口
１４５  戻りストリーム
１４６  出口
１４８  第２の通路
１５０  入口
１５２  出口
１５４  戻りストリーム検出器
１５６  排気検出器
１６０  第２のクライオタンク
１６２  検出器
１６４  加圧モジュール
１７０  制御バルブ
１７５  液体ストリーム
１７７  排気ストリーム
１８０  スプリッタバルブ
１８１  通気ストリーム
１８３  タンクストリーム
１８５  ストリーム
１８８  機能構成要素
１９０  コントローラ
１９２  検出モジュール
１９４  制御モジュール
１９６  メモリモジュール
【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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【国際調査報告】
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