(57)【要約】【課題】ボイルオフガス酸化システム及びその方法【解決手段】１つの実施形態におけるシステムは、混合モジュールと、酸化モジュールと、熱交換器とを含む。混合モジュールは、クライオタンクからボイルオフガスストリームを受け取り混合するよう構成されている。酸化モジュールは、混合ストリームを受け取り、混合ストリームにおいてボイルオフガスを酸化して排気ストリームを生成するよう構成されている。熱交換器は、排気ストリームの少なくとも一部を受け取るよう構成された第１の通路を通過するストリームと、ボイルオフガスを含む流体を受け取るよう構成された第２の通路を通過するストリームとの間で熱交換するよう構成されている。熱交換器は、ボイルオフガスを含む流体を加熱し、排気ストリームの少なくとも一部を冷却するよう構成される。ボイルオフガスを含む流体は、酸化モジュールの上流側で熱交換器により加熱される。【選択図】      図３
2016507716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム（１００，２００，３００）であって、
上流側方向に配置されたクライオタンク（１１０，２０１，３１０）からのボイルオフガスを含むボイルオフガスストリーム（１２５，２２５，３１５）と、酸素ストリーム（１４４，２３３，３４５）とを受け取って混合して混合ストリーム（１３５，２３５，３３５）を形成するよう構成された混合モジュール（１３０，３３０）と、
前記混合モジュール（１３０，３３０）の下流側方向に配置され、前記混合ストリーム（１３５，２３５，３３５）を受け取るように構成された酸化モジュール（１６０，２５０，３６０）と、
を備え、前記酸化モジュールが、前記混合ストリーム（１３５，２３５，３３５）において前記ボイルオフガスを酸化して、下流側方向において出力される排気ストリーム（１６５，２６５，３６５）を生成するよう構成された触媒コンバータ（１６１）を含み、
前記システムが更に、
第１の通路（２４２，３２２）及び第２の通路（２４４，３２４）を含み、該第１及び第２の通路を通過するストリーム間で熱交換するよう構成された熱交換器（２４０，３２０）と、
を備え、
前記第１の通路が、前記排気ストリーム（２６５，３６５）の少なくとも一部を受け取るように構成され、前記第２の通路が、ボイルオフガスを含む流体を受け取るように構成され、
前記第２の通路が、前記酸化モジュール（２５０，３６０）の上流側に配置された入口（２３２，３２６）及び出口（２３６，３２８）を含み、
これにより前記熱交換器（２４０，３２０）が、ボイルオフガスを含む流体を加熱して、前記排気ストリーム（２６５，３６５）の少なくとも一部を冷却するよう構成され、ボイルオフガスを含む前記流体が、前記酸化モジュール（２５０，３６０）の上流側の前記熱交換器（２４０，３２０）によって加熱される、システム（１００，２００，３００）。
【請求項２】
前記熱交換器の第２の通路の入口が、前記混合モジュールの上流側に位置付けられ、前記ボイルオフガスストリーム（２２５，３１５）を受け入れるように構成されて、これにより前記ボイルオフガスが前記混合モジュールに流入する前に加熱されるようになる、請求項１に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項３】
前記熱交換器の第２の通路の入口が、前記混合モジュールの下流側に位置付けられ、該混合モジュールから流出する前記混合ストリーム（１３５，２３５，３３５）を受け入れるように構成されて、これにより前記混合ストリームは、前記混合モジュール（１３０，３３０）から出た後で且つ前記酸化モジュール（１６０，２５０，３６０）に流入する前に加熱されるようになる、請求項１に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項４】
前記排気ストリーム（２６５，３６５）の一部を受け入れるよう構成された第１の通路（２４２，３２２）と、ボイルオフガスストリーム（１２５，２２５，３１５）を受け入れるように構成された第２の通路（２４４，３２４）とを含む第２の熱交換器（２４０，３２０）を更に備える、請求項３に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項５】
前記混合モジュール（１３０，３３０）が、大気圧よりも高い圧力で前記ボイルオフガスストリーム（１２５，２２５，３１５）を受けるように構成されたエジェクタ（２３０）を備え、これにより前記酸素ストリーム（１４４，２３３，３４５）が、前記エジェクタ（２３０）によって大気から同伴されるようになる、請求項１に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項６】
前記触媒コンバータの下流側に配置された熱電発電モジュール（１７０）を更に備え、該熱電発電モジュール（１７０）が、前記排気ストリーム（１６５，２６５，３６５）からの熱を用いて電気エネルギーを生成するよう構成されている、請求項１に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項７】
前記熱電発電モジュール（１７０）からの電気エネルギーの少なくとも一部を受け取り、該受け取った電気エネルギーを用いて前記触媒コンバータ（１６１）を加熱するよう構成された点火モジュール（１６２）を更に備える、請求項６に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項８】
前記触媒コンバータを加熱するよう構成された点火モジュール（１６２，２５２，３６０）を更に備える、請求項１に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項９】
前記酸化モジュール（１６０，２５０，３６０）の下流側に配置され、冷却ストリーム（１４６）と前記排気ストリーム（１６５，２６５，３６５）を混合するよう構成された下流側混合モジュール（１８０）を更に備える、請求項１に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項１０】
前記酸素ストリーム（１４４，２３３，３４５）を前記混合モジュール（１３０，３３０）に提供するよう構成されたブロア（１４０）を更に備える、請求項１に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項１１】
前記酸化モジュール（１６０，２５０，３６０）の下流側に配置され且つ前記排気ストリーム（１６５，２６５，３６５）を用いて前記ブロアを作動させるエネルギーを提供するよう構成されたエネルギー生成モジュール（１７０）を更に備える、請求項１０に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項１２】
前記酸化モジュール（１６０，２５０，３６０）の下流側に配置され、冷却ストリーム（１４６）と前記排気ストリーム（１６５，２６５，３６５）を混合するよう構成された下流側混合モジュール（１８０）を更に備え、前記ブロアが、前記下流側混合モジュールに前記冷却ストリーム（１４６）を提供するよう構成されている、請求項１０に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項１３】
システム（１００，２００，３００）であって、
極低温流体を収容するよう構成されたクライオタンク（１１０，２０１，３１０）と、
前記クライオタンクに動作可能に接続され、ボイルオフガスを含むボイルオフガスストリーム（１２５，２２５，３１５）を前記クライオタンクから放出するよう構成された制御バルブ（１２０）と、
前記クライオタンクの下流側に配置され、前記ボイルオフガスストリームと酸素ストリーム（１４４，２３３，３４５）とを受け取って混合して混合ストリーム（１３５，２３５，３３５）を形成するよう構成された混合モジュール（１３０，３３０）と、
前記混合モジュール（１３０，３３０）の下流側に配置され、前記混合ストリーム（１３５，２３５，３３５）を受け取るよう構成された酸化モジュール（１６０，２５０，３６０）と、
を備え、
前記酸化モジュールが、前記混合ストリーム（１３５，２３５，３３５）において前記ボイルオフガスを酸化して、前記酸化モジュールから下流側で出力される排気ストリーム（１６５，２６５，３６５）を生成するよう構成された触媒コンバータ（１６１）を含み、
前記システムが更に、
前記酸化モジュールの下流側に配置され、前記排気ストリームを用いて前記システムの少なくとも一部を作動させるエネルギーを提供するよう構成されたエネルギー生成モジュール（１７０）を備える、システム（１００，２００，３００）。
【請求項１４】
前記酸素ストリーム（１４４，２３３，３４５）を前記混合モジュール（１３０，３３０）に提供するように構成されたブロア（１４０）を更に備え、前記エネルギー生成モジュール（１７０）が、前記ブロアを作動させるための機械的エネルギーを提供するよう構成されたタービンを含む、請求項１３に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項１５】
前記エネルギー生成モジュールが、前記排気ストリームからの熱を用いて電気エネルギーを生成するよう構成された熱電発電モジュール（１７０）を含む、請求項１３に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項１６】
前記熱電発電モジュール（１７０）から電気エネルギーの少なくとも一部を受け取り、該受け取った電気エネルギーを用いて前記触媒コンバータ（１６１）を加熱するよう構成された点火モジュール（１６２，２５２，３６０）を更に備える、請求項１５に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項１７】
前記酸素ストリーム（１４４，２３３，３４５）を前記混合モジュール（１３０，３３０）に提供するよう構成されたブロア（１４０）を更に備え、前記ブロアが、前記熱電発電モジュールから電気エネルギーの少なくとも一部を受け取るように構成される、請求項１５に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項１８】
第１の通路（２４２，３２２）及び第２の通路（２４４，３２４）を含み、該第１及び第２の通路を通過するストリーム間で熱交換するよう構成された熱交換器（２４０，３２０）を更に備え、前記第１の通路が、前記排気ストリーム（２６５，３６５）の少なくとも一部を受け取るように構成され、前記第２の通路が、ボイルオフガスを含む流体を受け取るように構成され、前記第２の通路が、前記酸化モジュール（２５０，３６０）の上流側に配置された入口（２３２，３２６）及び出口（２３６，３２８）を含み、これにより前記熱交換器（２４０，３２０）が、ボイルオフガスを含む流体を加熱して、前記排気ストリーム（２６５，３６５）の少なくとも一部を冷却するよう構成され、ボイルオフガスを含む前記流体が、前記酸化モジュール（２５０，３６０）の上流側の前記熱交換器（２４０，３２０）によって加熱される、請求項１３に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項１９】
前記酸化モジュール（１６０，２５０，３６０）の下流側に配置され、冷却ストリーム（１４６）と前記排気ストリーム（１６５，２６５，３６５）を混合するよう構成された下流側混合モジュール（１８０）を更に備える、請求項１３に記載のシステム（１００，２００，３００）。
【請求項２０】
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、
クライオタンク（１１０，２０１，３１０）からのボイルオフガスを含むボイルオフガスストリーム（１２５，２２５，３１５）を混合モジュール（１３０，３３０）に配向し、
酸素ストリーム（１４４，２３３，３４５）を前記混合モジュール（１３０，３３０）に配向し、
前記混合モジュール（１３０，３３０）において前記ボイルオフガスストリーム（１２５，２２５，３１５）と前記酸素ストリーム（１４４，２３３，３４５）とを混合して混合ストリーム（１３５，２３５，３３５）を生成し、
触媒コンバータ（１６１）を含む酸化モジュール（１６０，２５０，３６０）を通して前記混合ストリーム（１３５，２３５，３３５）を配向して、前記触媒コンバータ（１６１）によって排気ストリーム（１６５，２６５，３６５）を生成し、
第１の通路（２４２，３２２）及び第２の通路（２４４，３２４）を含み、該第１及び第２の通路を通過するストリーム間で熱交換するよう構成され、前記第１の通路が、前記排気ストリーム（２６５，３６５）を受け取るように構成され、前記第２の通路が、ボイルオフガスを含む流体を受け取るように構成され、前記第２の通路が、前記酸化モジュール（２５０，３６０）の上流側に配置された入口（２３２，３２６）及び出口（２３６，３２８）を含み、これによりボイルオフガスを含む流体を加熱して、前記排気ストリーム（２６５，３６５）を冷却するよう構成され、これによりボイルオフガスを含む前記流体が、前記酸化モジュール（２５０，３６０）の上流側で加熱される、熱交換器（２４０，３２０）と、
前記酸化モジュールの下流側に配置され、前記排気ストリームを用いて、ボイルオフガスストリーム（１２５，２２５，３１５）を処理するよう構成された前記システムの少なくとも一部を作動させるエネルギーを提供するよう構成されたエネルギー生成モジュール（１７０）と、
のうちの少なくとも１つを取って前記排気ストリーム（１６５，２６５，３６５）を配向する、
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２１】
前記１又はそれ以上のソフトウェアモジュールが更に、前記熱交換器及び前記エネルギー生成モジュールのうちの少なくとも１つから下流側の前記排気ストリーム（１６５，２６５，３６５）の温度が閾値排気温度を超えたかどうかを決定し、
前記排気ストリーム（１６５，２６５，３６５）の温度が閾値温度を超えた場合に、前記酸化モジュールの下流側に配置され、前記排気ストリーム（１６５，２６５，３６５）を前記冷却ストリームと混合するよう構成された下流側混合モジュールを通って前記排気ストリームを配向する、よう少なくとも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２０に記載の有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項２２】
前記１又はそれ以上のソフトウェアモジュールが更に、
前記ボイルオフガスストリーム（２２５，３１５）を受け入れるように構成され、前記混合モジュールの上流側に配置されて、これにより前記ボイルオフガスが前記混合モジュールに流入する前に加熱されるようになる入口を有する第１の熱交換器を通して、前記排気ストリームの少なくとも一部を配向し、
前記混合ストリーム（１３５，２３５，３３５）を受け入れるように構成され、前記混合モジュールの下流側に配置されて、これにより前記混合ストリームが前記混合モジュール（１３０，３３０）から出た後で且つ前記酸化モジュール（１６０，２５０，３６０）に入る前に加熱されるようになる入口を有する第２の熱交換器を通って前記排気ストリームの少なくとも一部を配向する、
よう少なくとも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２０に記載の有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
前記１又はそれ以上のソフトウェアモジュールが更に、前記酸化モジュール（１６０，２５０，３６０）の下流側に配置されたエネルギー生成モジュールによって生成されるエネルギーを、前記酸素ストリームを前記混合モジュールに提供するよう構成されたブロアに配向する、よう少なくとも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２０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、ボイルオフガスの酸化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収容す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、より高温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】国際特許公開第２０１２／０４５０３５号公報
【発明の概要】
【０００５】
１つの実施形態において、システムは、混合モジュールと、酸化モジュールと、熱交換器とを含む。混合モジュールは、混合モジュールから下流側方向に配置されたクライオタンクからボイルオフガスを含むボイルオフガスストリームと、酸素ストリームとを受け取り混合して混合ストリームを形成するよう構成される。酸化モジュールは、混合モジュールの下流側方向に配置され、混合ストリームを受け取るように構成される。酸化モジュールは、混合ストリームにおいてボイルオフガスを酸化して下流側方向に出力される排気ストリームを生成するよう構成された触媒コンバータを含む。熱交換器は、第１の通路と第２の通路とを含む。熱交換器は、第１及び第２の通路を通過するストリーム間で熱交換するよう構成される。第１の通路は、排気ストリームの少なくとも一部を受け取るように構成され、第２の通路は、ボイルオフガスを含む流体を受け取るように構成される。第２の通路は入口と出口とを含み、該第２の通路の入口と出口が、酸化モジュールの上流側に配置され、これにより熱交換器は、ボイルオフガスを含む流体を加熱して、排気ストリームの少なくとも一部を冷却するよう構成される。ボイルオフガスを含む流体は、酸化モジュールの上流側の熱交換器によって加熱される。
【０００６】
別の実施形態において、システムは、クライオタンク、制御バルブ、混合モジュール、酸化モジュール、及びエネルギー生成モジュールを含む。クライオタンクは、極低温流体を収容するよう構成される。制御バルブは、クライオタンクに動作可能に接続され、クライオタンクからボイルオフガスストリームを放出するよう構成される。ボイルオフガスストリームは、ボイルオフガスを含む。混合モジュールは、クライオタンクの下流側に配置され、ボイルオフガスストリーム及び酸素ストリームを受け取り混合して混合ストリームを形成する。酸化モジュールは、混合モジュールの下流側に配置され、混合ストリームを受け取るよう構成される。酸化モジュールは、混合ストリームにおいてボイルオフガスを酸化して、下流側に出力される排気ストリームを生成するよう構成された触媒コンバータを含む。エネルギー生成モジュールは、酸化モジュールの下流側に配置され、排気ストリームを用いてシステムの少なくとも一部を作動させるエネルギーを提供する。
【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、クライオタンクからボイルオフガスを含むボイルオフガスストリームを混合モジュールに配向するように、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。有形の非一時的コンピュータ可読媒体はまた、酸素ストリームを混合モジュールに配向するように、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。更に、有形の非一時的コンピュータ可読媒体はまた、混合モジュールにおいてボイルオフガスストリームと酸素ストリームを混合して混合ストリームを生成し、触媒コンバータを含む酸化モジュールを通って混合ストリームを配向し、これにより排気ストリームが触媒コンバータによって生成されるようになるように、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。有形の非一時的コンピュータ可読媒体はまた、熱交換器又はエネルギー生成モジュールのうちの少なくとも１つを通って排気ストリームを配向するように、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。熱交換器は、第１の通路及び第２の通路を含み、該第１及び第２の通路を通過するストリーム間で熱交換するよう構成される。第１の通路が、排気ストリームを受け取るように構成され、第２の通路が、ボイルオフガスを含む流体を受け取るように構成される。第２の通路が、入口と出口を含み、これにより第２の通路の入口と出口が酸化モジュールの上流側に配置され、熱交換器は、ボイルオフガスを含む流体を加熱して、排気ストリームを冷却するよう構成され、ボイルオフガスを含む流体が、酸化モジュールの上流側にある熱交換器によって加熱されるようになる。エネルギー生成モジュールは、酸化モジュールの下流側に配置され、排気ストリームを用いて、ボイルオフガスストリームを処理するよう構成されたシステムの少なくとも一部を作動させるエネルギーを提供するよう構成される。
【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のボイルオフガスを酸化するシステムの概略図。
【図２】種々の代替の実施形態による、クライオタンクからのボイルオフガスを酸化するシステムの概略図。
【図３】種々の追加の代替の実施形態による、クライオタンクからのボイルオフガスを酸化するシステムの概略図。
【図４】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酸化するシステムの２つの実施形態の概略図。
【図５】種々の実施形態による、クライオタンクからのボイルオフガスを酸化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」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。添付の図に示したモジュールは、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、作動に必要とされるエネルギーの全て又は一部を提供できる比較的小型で軽量な酸化システムを提供する。種々の実施形態は、ボイルオフガス（例えば、クライオタンクからのボイルオフガス）用の酸化システム（例えば、触媒コンバータ）によって生成された排気ガスストリームからの熱及び／又は他のエネルギー（例えば、シャフトを転回させるのに使用される機械的エネルギー）を利用する。例えば、排気ガスからの熱を用いて、ボイルオフガスの酸化の前にボイルオフガスのストリーム及び／又は混合ストリーム（例えば、ボイルオフガスと空気を混合したもの）を予熱することができる。別の実施例として、排気ストリームは、ボイルオフガスストリームを酸素ストリームと混合するのに使用されるブロアを駆動又は作動させるエネルギー源として使用することができる。代替として、又はこれに加えて、ボイルオフガス酸化システムの外部にある供給源からの補完出力は、ブロアなどのボイルオフガス酸化システムの１又はそれ以上の態様と共に用いることもできる。例えば、バッテリ、キャパシタ又は他のエネルギー貯蔵装置、航空機一次出力分配システム、航空機二次出力分配システム、又は同様のもののうちの１又はそれ以上からエネルギーを提供することができる。
【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、液体天然ガス（ＬＮＧ））のボイルオフガスを酸化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生じる可燃性排気ガス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、クライオタンクからのボイルオフガスによる排気ガスの温度が低いことである。更に、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可能性のある有害なエミッションが低減されることである。
【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、クライオタンク１１０、制御バルブ１２０、混合モジュール１３０、ブロア１４０、スプリッタバルブ１５０、酸化モジュール１６０、エネルギー生成モジュール１７０、下流側混合モジュール１８０、及び制御モジュール１９０を含む。
【００１４】
一般に、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の態様を通って下流側方向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の種々の態様を通過すると、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）が処理又は加工されて、望ましくないエミッション（例えば、可燃性エミッション、比較的高温のエミッション、望ましくない含有物を有するエミッション、又は同様のもの）が低減される。ボイルオフガスは、当業者には理解されるように、流体導管（配管、ホース又は同様のもの）を通って配向することができる。更に、クライオタンク１１０からの流体（例えば、ＬＮＧ）を１又はそれ以上のエンジンに向けて配向して燃料として消費されるようにするために、追加の流体導管（図示せず）を利用することができる。
【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にボイルオフガス（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、下流側方向で混合モジュール１３０に流れる。混合モジュールにおいて、ボイルオフガスストリーム１２５は、酸素ストリーム１４４（例えば、ブロア１４０からの）と混合されて混合ストリーム１３５を生成し、これが下流側方向１０２に出力される。混合ストリーム１３５は、下流側方向で１０２で酸化モジュール１６０に流れる。混合ストリーム１３５が酸化モジュール１６０を通過すると、混合ストリーム１３５中の酸素を用いて混合ストリーム１３５中のボイルオフガスが酸化され、従って、ボイルオフガスの酸化生成物を含む排気ストリーム１６５が生成される。これらの生成物（例えば、水及び二酸化炭素）は、ボイルオフガスに対して優先的エミッション品質（例えば、ボイルオフガスのような可燃性でない、低い地球温暖化係数（ＧＷＰ）を有する、又は同様のもの）を有することができる。排気ストリーム１６５は、下流側方向で１０２でエネルギー生成モジュール１７０を通過することができ、ここで、例えば、排気ストリーム１６５からの熱を用いて電気エネルギーを提供することができ、これを用いて、ブロア１４０及び／又は酸化モジュール１６０の点火モジュール１６２を作動させることができる。しかしながら、エネルギー生成モジュール１７０を通過した排気ストリーム１７５は、依然として比較的高温である場合がある。従って、排気ストリーム１７５は、下流側方向１０２で下流側混合モジュール１８０を通過することができる。排気ストリーム１７５が下流側混合モジュール１８０を通過すると、排気ストリーム１７５は、冷却ストリーム１４６（例えば、スプリッタバルブ１５０を介してブロア１４０から提供される）と混合され、適切な又は望ましいレベル（例えば、閾値排気温度まで）まで低下した温度を有する排気ストリーム１８５を提供することができる。様々な流れのストリーム、ストリーム間の混合の量、バルブの設定、及び同様のものは、制御システム１９０により制御することができる。従って、システム１００は、ボイルオフガスを酸素（例えば、大気による空気中に存在する酸素）と混合する同伴部分、ボイルオフガスを酸化してエミッション品質を改善する酸化モジュール、及び酸化部分からの排気ストリームを利用してシステム１００を作動させるためのエネルギーを提供する熱回収部分を有するものとして理解することができる。一部の実施形態において、熱回収部分を用いて、酸化モジュールの上流側にあるボイルオフガスストリーム及び／又は混合ストリームを予熱することができる。本明細書で使用される場合、ストリームは、システムの少なくとも一部を通過する所定体積の流体（例えば、ガス）として理解することができる。種々の実施形態において、下流側混合モジュール１８０は、例えば、排気ストリーム１７５の温度がシステム及び／又は規制上の要件に対して十分に低い場合には存在又は利用しなくてもよい。例えば、排気ストリーム１７５及び／又は冷却ストリーム１４６は、大気に直接通気することができる。
【００１６】
例示の実施形態におけるクライオタンク１１０は、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（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、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。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な特徴要素として構成することができるが、他の実施形態において、クライオタンク１１０及びシステム１００の他の態様は、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】
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、クライオタンク１１０は、内部に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。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、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、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、クライオタンク１１０内の圧力が望ましい又は許容可能なレベル（例えば、クライオタンク１１０が耐えるように設計された又はクライオタンク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１１２は、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、クライオタンク１１０から出て下流側方向１０２で混合モジュール１３０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、クライオタンク１１０と混合モジュール１３０との間に配置され、クライオタンク１１０の下流側で且つ混合モジュール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、クライオタンク１１０の内部に装着され、又はクライオタンク１１０に装着され、或いは、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、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。
【００２０】
例えば、タンクセンサ１１２によって制御モジュール１９０に提供される情報に基づいてタンク内の圧力が閾値を超えたと制御モジュール１９０が決定したときに、制御モジュール１９０の制御により制御バルブ１２０を開くことができる。ボイルオフガスがクライオタンク１１０から流れることができるようになるので、タンク圧力が低下することができる。一部の実施形態において、制御バルブ１２０は、タンク圧力が第１の閾値を超えたときに開放することができ、タンク圧力が第２の閾値を下回ったときに閉鎖することができる。例えば、制御バルブ１２０は、タンクの圧力が役１．５大気圧を上回ったときに開放することができ、制御バルブ１２０が開いてボイルオフガスがクライオタンク１１０から取り除かれた後、タンク圧力が約１．１大気圧を下回ったときに閉鎖することができる。
【００２１】
例示の実施形態において、ブロア１４０は、混合モジュール１３０を介して酸化モジュール１６０に酸素を提供するよう構成される。ブロア１４０は、例えば、ブロア１４０を通過する空気（例えば、大気中空気）ストリームの一部として酸素ストリームを提供することができる。従って、酸素ストリームは、酸素だけでなく、窒素などの大気中に見られる他の気体を含むことができる。図１に描いたブロア１４０は、酸素ストリーム１４２をスプリッタバルブ１５０に提供する。更に、例示の実施形態のブロア１４０は、ブロア１４０を作動させる電気出力をエネルギー生成モジュール１７０から受け取る。種々の実施形態において、出力は、追加して又は代替として異なる出力供給源から受け取ることができる。ブロア１４０は、約０．７５消費馬力を有し、スプリッタバルブ１５０への空気流が約１０標準立方フィート毎分（ｓｃｆｍ）を提供する防爆性ブロアとして構成することができる。代替の実施形態において、例えば、エネルギー生成モジュールは、酸化モジュール１６０からの排気ガスによって駆動されるタービンとして構成することができ、ブロア１４０は、該ブロア１４０を作動させるのに使用されるタービンによって駆動される出力シャフトを介して、タービンから機械的エネルギーを受け取ることができる。スプリッタバルブ１５０に対してブロア１４０により提供される空気量は、例えば、コントローラ１９０により制御することができる。
【００２２】
スプリッタバルブ１５０は、酸素ストリーム１４２（例えば、ブロア１４０から提供される成分として酸素を含む空気流）を受け取り、該酸素ストリーム１４２を酸素ストリーム１４４と冷却ストリーム１４６とに分割する。例示の実施形態において、酸素ストリーム１４２は、混合モジュール１３０に配向され、酸素ストリーム１４２からの酸素は、最終的に酸化モジュール１６０においてボイルオフガスを酸化するのに利用される。例示の実施形態における冷却ストリーム１４６は、下流側混合モジュール１８０に配向され、ここで冷却ストリーム（およそ周囲温度とすることができる）は、排気ガスと混合され、大気に通気される排気ガスを冷却する。個別のストリーム１４４，１４６を介してそれぞれの混合モジュール１３０，１８０に送られるブロア１４０からの酸素ストリーム１４２の一部は、例えば、コントローラ１９０によって制御することができる。一般に、混合モジュール１３０に配向される空気の量は、望ましい当量比（例えば、酸素に対する燃料（例えば、ボイルオフガス）の比、ここで比１は、燃料を酸化するのに過不足のない酸素を示す）を提供するよう選択され、下流側混合モジュール１８０に配向される空気の量は、システム１００から大気に出る排気ストリーム１８５に対して冷却をもたらすように選択される。一部の実施形態において、閾値排気温度を選択することができ、下流側混合モジュール１８０に配向される空気の量は、該閾値排気温度以下である排気温度を達成するように選択される。他の実施形態において、空気の量は、酸素ストリーム１４４を介して混合モジュール１３０に配向されて所望の当量比を提供するように選択することができ、残りの流れは、冷却ストリーム１４６を介して下流側混合モジュール１８０に配向される。引き続き１０ｓｃｆｍを提供するブロア１４０の上記の実施例の状況において、一部の実施形態においては、ブロア１４０からの約１ｓｃｆｍの空気は、酸素ストリーム１４４を介して混合モジュール１３０に配向することができ、ブロア１４０からの約９ｓｃｆｍの空気は、下流側混合モジュール１８０に提供することができる。種々の実施形態において、ブロア１４０からの空気は、例えば、スプリッタバルブ１５０と下流側混合モジュール１８０との間に配置された追加のスプリッタバルブを介して、追加の又は代替のモジュールに、或いは追加の又は代替の方向で提供することができる。
【００２３】
例示の実施形態において、混合モジュール１３０は、クライオタンク１１０の下流側で且つ酸化モジュール１６０の上流側に配置され、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を受け取り、また、ブロア１４０からスプリッタバルブ１５０を介して酸素ストリーム１４４を受け取るように構成される。混合モジュール１３０は更に、ボイルオフガスストリーム１２５と酸素ストリーム１４４を混合して混合ストリーム１３５を生成するよう構成され、該混合ストリーム１３５は、混合モジュール１３０から下流側方向１０２で酸化モジュール１６０に向けて出力される。混合ストリーム１３５は、（例えば、当量比又は酸素に対する燃料の比を制御することにより）比較的安全な温度でボイルオフガスの酸化を可能にするよう構成することができる。当量比は、酸素（例えば、酸素ストリーム１４４からの酸素）に対する燃料（例えば、ボイルオフガスストリーム１３５からのボイルオフガス）の比として理解することができる。当量比１では、ボイルオフガスを完全に転化又は酸化するのに過不足のない酸素が存在する。一般に、酸化モジュール１６０における最高作動温度は、当量比が１前後であるときに必要とされることになる。全体的に低い当量比を用いることにより、ボイルオフガスを酸化又は転化するのに必要な温度を低温にしながら、ボイルオフガスを完全に酸化することができる。例えば、一部の実施形態において、スプリッタバルブ１５０を介したブロア１４０からの酸素ストリーム１４４は、当量比約０．１（例えば、ボイルオフガスを酸化又は転化するのに必要とされるよりも混合ストリーム１３５中の酸素が約１０倍多い）を提供するように制御することができる。混合モジュール１３０内部のストリームの混合は、システムの圧力損失を考慮して大気圧を上回る圧力で、また、気相燃焼を避けるため天然ガスの希薄バーンアウト限界未満に相当する当量比で達成することができる。
【００２４】
図１に描いた混合モジュール１３０は、混合モジュールセンサ１３２を含む。混合モジュールセンサ１３２は、混合モジュール１３０に流入又は流出流量、混合モジュール１３０の温度、混合ストリーム１３５の当量比、又は同様のものなど、混合モジュール１３０の１又はそれ以上の作動パラメータを検出するよう構成される。例えば、混合モジュールセンサ１３２は、ボイルオフガスストリーム１２５の流れを検出するよう構成された第１の流量計と、混合モジュール１３０に入る酸素ストリーム１４４の流れを検出するよう構成された第２の流量計と、を含むことができ、これらの流れは、当量比を決定するのに使用される。当量比（又は結果として得られる作動温度）が望まし動作領域から逸脱しているか、又は１又はそれ以上の動作閾値を上回っている範囲では、酸素ストリーム１４４は、必要に応じて増減させることができる（例えば、ブロア１４０からの流れ及び／又はスプリッタバルブ１５０を介して混合モジュール１３０に許容される流れの割合を調整することにより）。
【００２５】
例示の実施形態において、混合モジュール１３０から下流側で且つエネルギー生成モジュール１７０から上流側に位置する。図示の酸化モジュール１６０は、混合ストリーム１３５中のボイルオフガスを酸化して、エネルギー生成モジュール１７０に向けて下流側方向１０２に出力される排気ストリーム１６５を生成するように構成された触媒コンバータ１６１（図１においてクロスハッチングで描かれている）を含む。触媒コンバータ１６１は、メタンの酸化を促進させることにより、メタンから二酸化炭素と水への転化に触媒作用を及ぼすよう構成することができる。例示の実施形態において、酸化モジュール１６０に流入する混合ストリーム１３５は、メタン（ボイルオフガスストリーム１２５から）と酸素（酸素ストリームから）を含む。メタンと酸素は、触媒コンバータ１６１の触媒存在下で反応して水と二酸化炭素を生成する。ボイルオフガスを転化するのに必要な酸素よりも多くを酸素ストリーム１４４が含むので、また酸素ストリーム１４４が大気から取り込まれ、従って、追加の大気気体（例えば、窒素）を含むので、排気ストリーム１６５は、酸化生成物（例えば、水蒸気及び二酸化炭素）だけでなく、酸素、窒素、及び同様のものも含む。天然ガスを酸化して水蒸気と二酸化炭素にすることによって、排気ストリーム１６５は、可燃性が低下し、天然ガスを単にクライオタンク１１０から大気に通気していた場合と比べてエミッション品質（例えば、地球温暖化係数）が改善される。一部の実施形態において、当量比は、天然ガスの点火限界よりも低い酸化モジュール１６０の作動温度を提供するよう選択される。例えば、一部の実施形態において、この工程は、約６００°Ｆ（約３１５℃）でボイルオフガスを酸化するよう構成される。
【００２６】
酸化モジュール１６０は、酸化モジュール１６０の１又はそれ以上の作動パラメータを検知、検出、又は測定するよう構成された酸化センサ１６６を含むことができる。例えば、酸化センサ１６６は、酸化モジュール１６０の温度及び／又は排気ストリーム１６５内の当量比を監視することができる。例えば、コントローラ１９０は、ブロア１４０からの流れ及び／又はスプリッタバルブ１５０を通過する流れを調整して、酸化センサ１６６及び／又は混合モジュールセンサ１３２からの当量比及び／又は温度に関する情報に応答した当量比を調整することができる。
【００２７】
種々の実施形態において、触媒コンバータ１６１は、触媒及び酸化面を提供するよう構成され、また、システム１００内での火炎点火を最小限又は排除するのに十分に低い温度で作動しながら、ボイルオフガスの酸化を促進するよう構成される。酸化面は、例えば、触媒がコーティングされた薄い金属ワイヤを用いて形成される格子構造、触媒コーティングを有するハニカム構造、触媒がコーティングされた多孔ボイドを有するセラミック基材、触媒がコーティングされた平行管体群、及び同様のものの形態とすることができる。一部の実施形態において、触媒コンバータ１６１の格子は、ステンレス鋼、インコ（Ｉｎｃｏ）、他の高温伝導合金、又は同様のものとすることができる。一部の実施形態において、触媒コンバータ１６１は、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、及び／又は他の触媒活性材料がコーティング及び／又は含浸されたセラミックを含むことができる。
【００２８】
例示の実施形態の酸化モジュール１６０は、点火モジュール１６２、バッテリ１６４、及び酸化センサ１６６（上述した）を含む。バッテリ１６４からエネルギーを受け取るよう構成された点火モジュール１６２は、酸化モジュール１６０に対して加熱をし、酸化モジュール１６０を通るボイルオフガス及び酸素の初期流れの酸化を促進するよう構成される。バッテリ１６４は、充電式とすることができ、エネルギー生成モジュール１７０から経路１７２を介して充電エネルギーを受け取ることができる。代替として又はこれに加えて、バッテリ１６４及び／又は点火モジュール１６２は、キャパシタ、航空機電気システム、又は同様のものなどの他の供給源からエネルギーを受け取ることができる。酸化モジュール１６０が十分な時間にわたって作動しているときには、酸化モジュール１６０内で十分に高い作動温度に達することができ、追加の加熱が必要ではないようになる。酸化プロセスの開始時には、例えば、ボイルオフガスがクライオタンク１１０から流れ始めたときに、触媒コンバータ１６１は、ボイルオフガスを十分に適切に酸化するために加熱を必要とする場合がある。例示の実施形態の点火モジュール１６２は、バッテリ１６４から出力を受け取る電気ヒータを利用する。他の実施形態において、点火モジュール１６２の他の構成を利用してもよい。例えば、点火モジュール１６２は、誘導ヒータ、パイロットバーナ、スパークプラグ、又は同様のものを含むことができる。一部の実施形態において、点火モジュール１６２の作動は、コントローラ１９０によって制御することができる。例えば、コントローラ１９０は、酸化モジュール１６０及び／又は酸化モジュール１６０に流入する混合ストリーム１３５が触媒コンバータ１６１の望ましい動作に不十分な温度である（例えば、閾値酸化温度を下回る）ことの情報を酸化センサ１６６から受け取ることができる。酸化センサ１６６からの情報に応答して、制御モジュール１９０は、酸化モジュール１６０を加熱するように点火モジュール１６２を作動（例えば、点火モジュールをオン作動にする、及び／又は点火モジュール１６２により提供される熱又は他のエネルギーの量を制御する）させることができる。十分に適切な温度に達すると、点火モジュール１６２は、コントローラ１９０によって非作動にすることができる。酸化モジュール１６０からの排気ストリーム１７５は、比較的高温になることができる。一部の実施形態において、排気ストリーム１６５は、６００°Ｆ（３１５℃）を上回ることができる。
【００２９】
種々の実施形態において、排気ストリーム１６５（又はその生成物）の全て又は一部を受け取る、及び大気に対するエミッションの排気温度を低下させる、及び／又は排気ストリームを利用してシステムの他の場所で有用に利用できるエネルギーを生成する、及び／又は酸化モジュール１６０の上流側のボイルオフガスを含む流れを予熱するために熱を回収又は交換するために、種々の構成要素がシステム１００内に配置される。図１に描かれた実施形態において、システム１００は、排気ストリーム１６５を用いてエネルギーを生成するよう構成されたエネルギー生成モジュール１７０と、システム１００から大気への排気ガスを冷却するよう構成された下流側混合器１８０とを含む。
【００３０】
例示の実施形態において、エネルギー生成モジュール１７０は、酸化モジュール１６０の下流側で且つ下流側混合器１８０の上流側に配置される。エネルギー生成モジュール１７０は、排気ストリーム１６５を用いてシステムの少なくとも一部を作動させるエネルギーを提供するよう構成される。一部の実施形態において、エネルギー生成モジュール１７０は、点火モジュール１６２を作動させるのに必要なエネルギーをバッテリ１６４に並びにブロア１４０に提供するよう構成され、その結果、システム１００はエネルギーを自給でき、通常作動のためにシステム１００の外部の供給源からのエネルギーを必要としないようになる。従って、システム１００は、例えば、ボイルオフガスを酸化するために外部出力を必要としない独立型ユニットとして作動するよう構成することができる。例示の実施形態において、エネルギー生成モジュール１７０は、経路１７２をケイしてバッテリ１６４に電気エネルギーを提供し、また、経路１７４を介してブロア１４０に電気エネルギーを提供する。エネルギー生成モジュール１７０からシステム１００の他の種々の態様へのエネルギー伝達は、コントローラ１９０によって制御することができる。
【００３１】
エネルギー生成モジュール１７０は、熱電発電システムとして構成される。例えば、エネルギー生成モジュールは、熱を電気エネルギーに直接変換する熱電発電装置又はサーモジェネレータとして構成することができる。これらのタイプの装置は通常、比較的効率が低い（例えば、約５〜１０％）が、これらの装置は、比較的小型で軽量とすることができる。他の実施形態において、他のタイプのエネルギー生成モジュールを利用してもよい。例えば、エネルギー生成モジュール１７０は、排気ストリーム１６５によって作動されるタービンホイールを含むことができる。タービンホイールのシャフトは、ブロア１４０を作動させるのに用いることができる。別の実施例として、エネルギー生成モジュール１７０は、熱機関内のヒートシンクとして排気ストリーム１６５を利用して出力を生成することができる。一部の実施形態において、これに加えて又は代替として、排気ストリーム１６５からの熱は、酸化モジュール１６０に流入する前にボイルオフガスを予熱するための熱回収用に用いることができる（例えば、図２及び３に関連した熱交換器の説明を参照）。従って、種々の実施形態において、排気ストリーム１６５の熱又は動きは、システム１００のエネルギー源として有効に利用することができる。例示の実施形態において、排気ストリーム１７５は、エネルギー生成モジュール１７０から下流側混合モジュール１８０に向かって下流側方向１０２で排出される。
【００３２】
エネルギー生成モジュール１７０から出た排気ストリーム１７５は、酸化モジュール１６０から出る排気ストリーム１６５よりも低温とすることができるが、排気ストリーム１７５は、大気に排出されるのに望ましい温度よりも高い温度となる場合がある。例えば、排気ストリーム１７５は、約３５０〜約６５０°Ｆの温度範囲内にあることができる。下流側混合モジュール１８０は、一部の実施形態において、専用供給源（図示せず）から空気又は他の気体の冷却流を受け取ることができる。例示の実施形態において、下流側混合モジュール１８０は、エネルギー生成モジュール１７０から排気ストリーム１７５を受け取り、スプリッタバルブ１５０を介してブロア１４０から冷却ストリーム１４４を受け取り、排気ストリーム１７５と冷却ストリーム１４４を混合して冷却排気ストリーム１８５を生成するよう構成され、これを大気に通気することができる。冷却ストリーム１４４は、およそ周囲温度とすることができ、従って、排気ストリーム１７５を冷却するのに用いることができる。
【００３３】
一部の実施形態において、下流側混合モジュール１８０は、排気ストリーム１８５を閾値温度以下に維持するよう制御することができる。例えば、一部の実施形態において、下流側混合モジュール１８０は、約１２０°Ｆ又はそれ未満の温度を有する排気ストリーム１８５を提供するよう制御することができる。図１に描かれた下流側混合モジュール１８０は、該下流側混合モジュール１８０に関連する作動パラメータを検出又は検知するよう構成された下流側混合センサ１８２を含む。例えば、下流側混合センサ１８２は、下流側混合モジュール１８０に流入する排気ストリーム１７５及び／又は下流側混合モジュール１８０から流出する排気ストリーム１８５の温度を検出することができる。次いで、コントローラ１９０は、下流側混合センサ１８２から受け取った情報に応答して、下流側混合モジュール１８０への冷却ストリーム１４４の流れを制御することができる。１つの例示の状況において、排気ストリーム１８５の温度を低下させるために冷却流の増大が必要とされるとコントローラ１９０が決定した場合、ブロア１４０の出力を増大及び／又はスプリッタバルブ１５０を介して冷却ストリーム１４４に配向される空気の割合を増大させることにより、増大した空気量が冷却ストリーム１４４を介して下流側混合モジュール１８０に提供することができる。
【００３４】
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。コントローラ１９０は、コンピュータプロセッサとして、或いは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のロジックに配線接続することができる。
【００３５】
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センサ１１２，１３２，１６６，１８２）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、温度、圧力、流れの量、当量比、又は同様のもの）を決定することができる。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、点火モジュール１６２の動作を制御して、酸化モジュール１６０内の所望の温度を達成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、ブロア１４０の出力を制御し（例えば、混合モジュール１３０及び／又は下流側混合モジュール１８０に利用可能な空気流の総量を変化させて、当量比及び／又は排気温度を制御するため）、スプリッタバルブ１５０の設定を制御し（例えば、ブロア１４０から混合モジュール１３０又は下流側混合モジュール１８０に配向される空気流の割合を変化させるため）、制御バルブ１２０の設定を制御し（例えば、クライオタンク１１０の決定圧力に応答してクライオタンク１１０からのボイルオフガスの流れを許容又は禁止するため）、エネルギー生成モジュール１７０からブロア１４０及び／又は点火モジュール１６２に伝達される出力を制御し、点火モジュール１６２の動作を制御し（例えば、点火モジュール１６２の決定された温度が望ましい動作温度を下回る場合に触媒コンバータ１６１に熱を提供するよう点火モジュール１６２を制御するため）、又は同様のことを行うことができる。別の実施例として、１又はそれ以上の熱交換器を利用する実施形態において、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。
【００３６】
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且つ効果的に酸化し、有害なエミッションを低減し、及び／又は酸化プロセスの排出ガスからのエネルギーを利用してシステムの種々の態様を作動させ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。一部の実施形態において、システムは、エネルギーを自給することができ、クライオタンクからのボイルオフガスの酸化の通常作動のために外部の供給源（例えば、システムが配置されている航空機）からのエネルギーを不要とすることができる。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。
【００３７】
例えば、図２は、１つの実施形態に従って形成されたシステム２００の概略図である。システム２００は、上述のシステム１００と幾つかの点でほぼ同様とすることができる。しかしながら、図２に描かれるように、システム２００は、酸化モジュールに流入する前に混合ストリームを加熱するための熱交換器を含み、混合モジュールとしてエジェクタを用いる。
【００３８】
図２に描かれるように、システム２００は、クライオタンク２１０、制御バルブ２２０、エジェクタ２３０、熱交換器２４０、酸化モジュール２５０、エネルギー生成モジュール２６０、及び下流側混合器２７０を含む。図２に描いた実施形態において、クライオタンク２１０からのボイルオフガスは、ボイルオフガスストリーム２２５として下流側方向に制御バルブ２２０を通ってエジェクタ２３０に流入する。ボイルオフガスストリーム２２５は、エジェクタ２３０にて酸素ストリーム２３３（例えば、酸素を含む大気中空気）と混合されて混合ストリーム２３５を形成し、該混合ストリーム２３５は、熱交換器２４０を通って下流側に流れ酸化モジュール２５０に入る。混合ストリーム２３５は、排気ストリーム２６５からの熱を用いて熱交換器２４０において加熱されて予熱された混合ストリーム２４５を生成し、該混合ストリーム２４５は、酸化モジュール２５０を通って下流側に流れ、ボイルオフガスと酸素を水と二酸化炭素に転化して、排気ストリーム２５５として酸化モジュール２５０から外に流出する。排気ストリーム２５５は、エネルギー生成モジュール２６０を通過し、該エネルギー生成モジュール２６０は、排気ストリーム２５５からの熱を利用して電気出力を生成し、エネルギー生成モジュールから排気ストリーム２６５が流出する。次いで、排気ストリーム２６５は、熱交換器２４０を通過し、ここで排気ストリーム２６５は、酸化の前に混合ストリーム２３５を予熱するのに使用される。熱交換器２４０から出た排気ストリーム２７５は、下流側混合モジュール２７０によって冷却され、冷却された排気ストリーム２７７として大気に通気することができ、或いは、更に処理又は加工することなく直接大気に通気することができる（例えば、排気ストリーム２７５が望ましい閾値排気温度以下である場合、排気ストリーム２７５は、更に冷却することなく大気に放出することができる）。システム２００はまた、システム２００の種々の態様の動作を制御するよう構成された制御モジュール２９０を含む。
【００３９】
例示の実施形態におけるクライオタンク２１０は、極低温流体を収容するのに使用され、上記で検討したクライオタンク１１０と幾つかの点で実質的に同様とすることができる。種々の実施形態において、クライオタンク２１０によって収容される極低温流体は、限定ではないが、ＬＮＧ及び／又は同様のものなど、あらゆるタイプの極低温流体（液体及び／又は気体状態で極低温タンク２１０内に収容できるもの）とすることができる。一部の実施形態において、極低温タンク２１０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。
【００４０】
クライオタンク２１０は、周囲（例えば、大気）圧力とは異なる圧力で内部に第１の極低温流体を保持するよう構成された圧力ベッセルを定めることができる。周囲温度が上昇すると、クライオタンク２１０内のＬＮＧが蒸発し、ボイルオフガスを生成して、クライオタンク２１０内の圧力が上昇する可能性がある。図２に描かれたシステム２００は、クライオタンク２１０内の圧力が望ましい又は許容可能なレベル（例えば、クライオタンク２１０が耐えるように設計された又はクライオタンク２１０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）を超えたときを検知又は検出するよう構成されたタンクセンサ２１２を含み、制御バルブ２２０は、クライオタンク２１０内部の圧力が望ましい圧力を超えたときに下流側方向にクライオタンク２１０から外に出る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２２０は、クライオタンク２１０とエジェクタ２３０との間に配置され、クライオタンク２１０の下流側で且つエジェクタ２３０の上流側に配置される。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２１２により検出されると、制御バルブ２２０が開き、ボイルオフガスストリーム２２５として下流側方向でのボイルオフガスの通過を可能にし、これによりクライオタンク２１０の圧力を低減するのを助ける。制御バルブ２２０は、上述の制御バルブ１２０と多くの点でほぼ同様とすることができ、コントローラ２９０によってほぼ同様に制御することができる。
【００４１】
次に、ボイルオフガスストリーム２２５は、下流側のエジェクタ２３０に流れる。エジェクタ２３０は、ボイルオフガスストリーム２２５を酸素（例えば、酸素を含有する大気中空気を含む空気ストリーム）と混合して混合ストリーム２３５を生成し、該混合ストリーム２３５は熱交換器２４０に送られる。エジェクタ２３０は、混合モジュールの一例である。例示の実施形態のエジェクタ２３０は、ボイルオフガスストリームと混合するために空気ストリームを提供するのにブロアを必要とせず、代わりにクライオタンク２１０からのボイルオフガスストリーム１２５の速度を用いて空気を同伴する。例示の実施形態のエジェクタ２３０（エジェクタポンプ、インジェクタ、エジェクタ−ジェットポンプ、又は熱圧縮機）は、縮小拡大ノズルのベンチェリ効果を利用して、駆動流体（例えば、ボイルオフガスストリーム２２５）の圧力エネルギーを速度エネルギー（例えば、運動エネルギー）に変換する。速度エネルギーは、低圧ゾーンを生成するのに使用され、該低圧ゾーンは、吸い込み流体（例えば、酸素ストリーム２３３）を同伴して、駆動流体（例えば、ボイルオフガスストリーム２２５）と吸い込み流体（例えば、酸素ストリーム２３３）を混合することによって混合ストリームを生成する。次に、混合ストリーム（例えば、混合ストリーム２３５）は、インジェクタのスロート部を通過して膨張し、混合ストリームの速度を低下させ、圧力を上昇させる（速度エネルギーを圧力エネルギーに戻す）。
【００４２】
例示の実施形態において、エジェクタ２３０は、クライオタンク２１０の上流側で且つ酸化モジュール２５０の下流側に配置され、制御バルブ２２０を介してクライオタンク２１０からボイルオフガスストリーム２２５を受け取ると共に、酸素ストリーム２３３を受け取るように構成される。例示の実施形態において、酸素ストリーム２３３は、周囲の大気からエジェクタ２３０に同伴される大気中空気（酸素を含む）の流れである。図２に描かれるエジェクタ２３０は、入口２３２、吸入口２３４、及び出口２３６を含む。入口２３２は、ボイルオフガスストリーム２２５を受け取るように構成され、吸入口２３４は、ボイルオフガスストリーム２２５を用いてエジェクタ２３０により同伴される酸素ストリーム２３３を受け取るように構成される。ボイルオフガスストリーム２２５及び酸素ストリーム２３３は、エジェクタ２３０において混合され、エジェクタ２３０の出口を通って下流側に流れる。
【００４３】
上記で更に検討したように、混合ストリーム２３５は、（例えば、当量比又は酸素に対する燃料の比を制御することにより）比較的安全な温度でボイルオフガスの酸化を可能にするよう構成することができる。全体的に低い当量比を用いることにより、ボイルオフガスを酸化又は転化するのに必要な温度を低温にしながら、ボイルオフガスを完全に酸化することができる。例えば、一部の実施形態において、エジェクタ２３０は、当量比約０．１（例えば、ボイルオフガスを酸化又は転化するのに必要とされるよりも混合ストリーム２３５中の酸素が約１０倍多い）を提供するように構成及び／又は制御することができる。
【００４４】
次に、エジェクタ２３０から流出する混合ストリーム２３５は、下流側に進むと熱交換器２４０に流入する。より詳細には、混合ストリーム２３５は通路に流入し、ここで混合ストリーム２３５は、熱交換器２４０の異なる通路を通過するボイルオフガスの酸化によって生じた排気ストリームによって加熱される。熱交換器２４０は、第１の通路２４２と第２の通路２４４とを含む。第１の通路２４２は、比較的高温（例えば、約３５０〜６５０°Ｆ）である排気ストリーム２６５（水と二酸化炭素のような酸化生成物を含む酸化後ストリーム）を受け取るよう構成される。第２の通路２４４は、比較的低温である混合ストリーム２３５を受け取るよう構成される。例えば、混合ストリーム２３５は、周囲温度付近とすることができる。排気ストリーム２６５からの熱は、混合ストリーム２３５を加熱するのに使用される（排気ストリーム２６５はまた、混合ストリーム２３５によって冷却されるとみなすことができる）。第２の通路２４４は、混合ストリーム２３５を受け取るように構成された入口２４６と、加熱された混合ストリーム２４５が通過して酸化モジュール２５０へ下流側に流れる出口２４８とを含む。従って、熱交換器２４０は、酸化前に混合ストリームを予熱するよう機能することができ、これにより例えば、点火モジュールによって酸化モジュールに提供されるのに必要な加熱の時間又は熱量が低減されると共に、大気に通気される排気ストリームの温度を低下させることができる。
【００４５】
加熱した混合ストリーム２４５は、熱交換器２４０の第２の通路２４４の出口２４８から酸化モジュール２５０に下流側に流れ、ここで混合ストリーム２４５のボイルオフガスが酸化されて、ボイルオフガスを酸化の不活性生成物（例えば、水、二酸化炭素）に転化し、これら生成物は低可燃性で、一般にエミッションとしてあまり有害ではない。酸化モジュール２５０は、上記で検討した酸化モジュール１６０とほぼ同様に構成することができる。例示の実施形態において、酸化モジュール２５０は、エジェクタ２３０から下流側で且つエネルギー生成モジュール２６０から上流側に位置する。天然ガスを酸化又は転化して水蒸気と二酸化炭素にすることに起因して、排気ストリーム２５５は、可燃性が低下し、天然ガスを単にクライオタンク２１０から大気に通気していた場合と比べてエミッション品質（例えば、地球温暖化係数）が改善される。一部の実施形態において、酸化モジュール２５０は、約６００°Ｆ（約３１５℃）の作動温度でボイルオフガスを酸化するよう構成及び制御される。
【００４６】
酸化モジュール２５０は、酸化モジュール２５０の１又はそれ以上の作動パラメータを検知、検出、又は測定するよう構成された酸化センサ２５６を含むことができる。例えば、酸化センサ２５６は、酸化モジュール２５０の温度及び／又は酸化モジュール２５０内の等量比を監視することができる。例えば、コントローラ２９０は、エジェクタ２３０の１又はそれ以上の設定を調整し、酸化センサ２５６からの等量比及び／又は温度に関する情報に応答して等量比を調整することができる。
【００４７】
図２に描かれた実施形態の酸化モジュール２５０は、点火モジュール２５２、バッテリ２５４、及び酸化センサ２５６（上記で検討した）を含む。点火モジュール２５２、バッテリ２５４、及び酸化センサ２５６は、上記で検討した点火モジュール１６２、バッテリ１６４、及び酸化センサ１６６とほぼ同様に構成することができる。例えば、点火モジュール２５２は、バッテリ２５４からエネルギーを受け取り、酸化モジュール２５０に対して加熱をし、酸化モジュール２５０を通るボイルオフガス及び酸素の初期流れの酸化を促進するように構成することができる。バッテリ２５４は、充電式とすることができ、エネルギー生成モジュール２６０から経路２５３を介して充電エネルギーを受け取ることができる。上記で更に検討したように、一部の実施形態において、点火モジュール２５２の作動は、コントローラ２９０によって制御することができる。酸化モジュール２５０からの排気ストリーム２５５は、比較的高温とすることができる。一部の実施形態において、排気ストリーム２５５は、６００°Ｆ（３１５℃）を上回ることができる。例示の実施形態における排気ストリーム２５５の熱は、システム２００が使用するエネルギーを生成するのに使用され、また、混合ストリーム２３５を予熱して酸化モジュール２５０に提供される加熱された混合ストリーム２４５を提供するのに使用される。エネルギー生成モジュール２６０は、排気ストリーム２５５を受け取り、排気ストリーム２５５を用いてエネルギーを生成する。エネルギー生成モジュール２６０は、上記で検討したエネルギー生成モジュール１７０と多くの点でほぼ同様に構成することができる。例えば、エネルギー生成モジュール２６０は、経路２５３を介したバッテリ２５４への充電電気エネルギー及び／又は経路２７３を介した下流側混合モジュール２７０に関連するブロア２７１を作動させるエネルギーを提供するよう構成することができる。
【００４８】
エネルギー生成モジュールからの排気ストリーム２６５（依然として比較的高温（例えば、約３５０〜６５０°Ｆ）とすることができる）は、次に、熱交換器２４０の第１の通路２４２を通過することができ、ここで、排気ストリーム２６５からの熱は、混合ストリーム２３５に渡され、その結果、ストリームが熱交換器２４０を通過するときに、混合ストリーム２３５の温度が増大し、排気ストリーム２６５の温度が低下するようになり、排気ストリーム２６５は、熱交換器２４０から出て下流側混合モジュールに向かって移動する。例示の実施形態において、排気センサ２７２は、排気ストリーム２７５の温度を検知する。温度が大気に通気するための閾値温度を上回っていると決定された場合には、排気ストリーム２７５は、バルブ２７４を介して下流側混合モジュール２７７に配向することができ、ここで排気ストリーム２７５は、ブロア２７１から提供される空気と混合されて、大気に通気できる低温の排気ストリーム２７７を提供する。排気ストリーム２７５の温度が大気に通気するのに十分に適切である場合、バルブ２７４は、下流側混合モジュール２７０をバイパスし、経路２７８に沿って大気に通気されるように作動することができる。例えば、流量又は温度が閾値を満たすかどうかに関する様々な決定は、コントローラ２９０によって行うことができ、該コントローラ２９０はまた、エジェクタ２３０、点火モジュール２５２、種々のバルブ、又は同様のものなど、システム２００の種々の態様の設定又は動作を制御することができる。コントローラ２９０は、上記で検討したコントローラ１９０と多くの点で実質的に同様に構成することができる。
【００４９】
例えば、コントローラ２９０は、システム２００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。コントローラ２９０は、コンピュータプロセッサとして、或いは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２９０が動作するベースとなる命令は、メモリ２９６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２９６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のロジックに配線接続することができる。
【００５０】
例示の実施形態のコントローラ２９０は、検出モジュール２９２、制御モジュール２９４、及びこれらと関連するメモリモジュール２９６を含む。検出モジュール２９２は、システム２００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２９２はまた、受け取った情報を処理して、システム２００の１又はそれ以上の動作パラメータ（例えば、温度、圧力、流れの量、当量比、又は同様のもの）を決定することができる。制御モジュール２９４は、検出モジュール２９２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２００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２９４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、エジェクタ２３０の設定を制御して、センサ又は検出器から受け取った情報に基づいて所望の流量及び／又は当量比を提供するよう構成することができる。上記でも示されたように、種々の構成要素は、種々の実施形態において追加、除去、又は異なる配列で設けることができる。
【００５１】
例えば、図３は、１つの実施形態に従って形成されたシステム３００の概略図である。システム３００は、上述のシステム１００及び２００と幾つかの点でほぼ同様とすることができる。しかしながら、図３に描かれるように、システム３００は、混合モジュールに流入する前にボイルオフガスストリームを加熱するための追加の熱交換器を含み、また、酸化モジュールの下流側に位置するエネルギー生成モジュールの一例としてタービンを利用する。
【００５２】
クライオタンク３１０から配向されたボイルオフガスストリーム３１５は、大気圧よりも僅かに高い圧力及び天然ガスの飽和温度にあるものとすることができる。ボイルオフガスストリーム３１５は、熱交換器３２０によって加熱され（例えば、酸化プロセスからの排気ガスを介して）、例えば、混合に関連する水分凝縮を最小限に又は排除するために周囲温度前後まで上昇した温度を有する加熱したボイルオフガスストリーム３２５を生成することができる。
【００５３】
図３に描かれるように、システム３００は、クライオタンク３１０、制御バルブ３１２、混合前熱交換器３２０、混合モジュール３３０、混合後熱交換器３５０、酸化モジュール３６０、タービン３７０、排気スプリッタバルブ３８０、及びコントローラ３９０を含む。図３に描いた実施形態において、クライオタンク３１０からのボイルオフガスは、ボイルオフガスストリーム３１５として下流側方向に制御バルブ３１２を通って混合前熱交換器３２０に流入し、ここでボイルオフガスストリーム３１５が加熱されて（例えば、ボイルオフガスストリーム３１５よりも高温の第１の排気ストリーム３７７との熱交換により）、下流側の混合モジュール３３０に流れる加熱されたボイルオフガスストリーム３２５を提供する。加熱されたボイルオフガスストリーム３２５は、下流側混合モジュール３３０にて酸素ストリーム３４５（例えば、酸素を含む大気中空気）と混合されて混合ストリーム３３５を形成し、該混合ストリーム３３５は、混合後熱交換器３５０を通って下流側に流れ酸化モジュール３６０に入る。混合ストリーム３３５は、排気ストリーム３７９からの熱を用いて混合後熱交換器３５０において加熱されて予熱された混合ストリーム３５５を生成し、該混合ストリーム３５５は、酸化モジュール３６０を通って下流側に流れ、ボイルオフガスと酸素を水と二酸化炭素に転化して、排気ストリーム３６５として酸化モジュール３６０から外に流出する。排気ストリーム３６５は、タービン３７０を通って流れ、該タービンは、機械的エネルギーを提供することができ（例えば、排気ストリーム３６５がタービン３７０を通過するときに転回される出力シャフトを介して）、該タービン３７０から排気ストリーム３７５が流出する。次に、排気ストリーム３７５は、スプリッタバルブ３８０にて混合前熱交換器３２０を通過する第１の排気ストリーム３７７と、混合後熱交換器３５０を通過する第２の排気ストリーム３７９とに分割される。他の実施形態において、共通の排気ストリームは、両方の熱交換器を通過することができる。従って、加熱流体ストリームは、一部の実施形態においては並列に配列され、他の実施形態では直列に配列することができる。熱交換器において、上記で示したように、排気ガスは、ボイルオフガスストリーム３１５及び混合ストリーム３３５を加熱するのに使用される。熱交換器から流出する排気ストリーム３８５，３８７は、１又はそれ以上の下流側混合モジュール（図示せず）によって冷却されて冷却排気ストリームとして大気に通気することができ、或いは、更なる処理又は加工を行うことなく大気に直接通気してもよい（例えば、排気ストリームが望ましい閾値排気温度以下である場合）。システム３００はまた、システム３００の種々の態様の作動を制御するよう構成された制御モジュール３９０を含む。例示の実施形態におけるクライオタンク３１０は、極低温流体を収容するのに使用され、上記で検討したクライオタンク１１０，２１０と多くの点で実質的に同様とすることができる。種々の実施形態において、極低温タンク３１０によって収容される極低温流体は、限定ではないが、ＬＮＧ及び／又は同様のものなど、あらゆるタイプの極低温流体（液体及び／又は気体状態で極低温タンク３１０内に収容できるもの）とすることができる。一部の実施形態において、クライオタンク３１０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。
【００５４】
上記で更に検討したように、周囲温度が上昇すると、クライオタンク３１０内のＬＮＧが蒸発してボイルオフガスを生成し、クライオタンク３１０内の圧力が増大することができる。タンクセンサ（図示せず）は、クライオタンク３１０内の圧力が望ましい又は許容可能なレベルを超えたときを検知又は検出するよう構成することができ、制御バルブ３１２は、クライオタンク３１０内部の圧力が望ましい圧力を超えたときに下流側方向にクライオタンク３１０から外に出るボイルオフガスの流れを制御するよう構成される。制御バルブ３１２は、上述の制御バルブ１２０，２２０と多くの点でほぼ同様とすることができ、コントローラ２９０によってほぼ同様に制御することができる。例示の実施形態において、制御バルブ３１２は、クライオタンク３１０と混合前熱交換器３２０との間に配置される。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３１２により検出されると、制御バルブ３１２が開き、ボイルオフガスストリーム３１５として下流側方向でのボイルオフガスの通過を可能にする。種々の実施形態において、ボイルオフガスは、大気圧よりも僅かに高い圧力及び天然ガスの飽和温度（周囲温度よりも低温とすることができる）にあるものとすることができる。例示の実施形態におけるボイルオフガスストリーム３１５は、混合前熱交換器３２０を通って配向され、ここでボイルオフガスストリーム３１５は、例えば、凝縮を最小限にするか、又は阻止するのを助けるために加熱される。
【００５５】
上記で示したように、次に、クライオタンク３１０から流出するボイルオフガスストリーム３１５は、混合前熱交換器３２０に流入する。より詳細には、ボイルオフガスストリーム３１５は通路に流入し、ここでボイルオフガスストリーム３１５は、熱交換器２４０の異なる通路を通過するボイルオフガスの酸化によって生じた排気ストリームによって加熱される。混合前熱交換器３２０は、第１の通路３２２と第２の通路３２４とを含む。第１の通路３２２は、比較的高温（例えば、約３５０〜６５０°Ｆ）である排気ストリーム３７７（水と二酸化炭素のような酸化生成物を含む酸化後ストリーム）を受け取るよう構成される。第２の通路３２４は、比較的低温（例えば、ボイルオフガスストリームは周囲温度未満とすることができる）であるボイルオフガスストリーム３１５を受け取るよう構成される。排気ストリーム３７７からの熱は、ボイルオフガスストリーム３１５を加熱するのに使用される（排気ストリーム３７７はまた、ボイルオフガスストリーム３１５によって冷却されるとみなすことができる）。第２の通路３２４は、ボイルオフガスストリーム３１５を受け取るように構成された入口３２６と、加熱されたボイルオフガスストリーム３２５が通過して混合モジュール３３０へ下流側に流れる出口３２８とを含む。従って、混合前熱交換器３２０は、混合前にボイルオフストリームを予熱するように機能することができ、これにより、例えば、凝縮を低減又は排除することができる。加熱されたボイルオフガスストリーム３２５は、混合前熱交換器３２０の第２の通路３２４の出口３２８から混合モジュール３３０へ下流側に通過し、ここで加熱されたボイルオフガスストリーム３２５は、ブロア３４０によって提供された酸素ストリーム３４５と混合される。混合モジュール３３０及びブロア３４０は、上記で検討した混合モジュール１３０及びブロア１４０と幾つかの点でほぼ同様に構成することができる。混合モジュール３３５（ボイルオフガスストリーム３２５及び酸素ストリーム３４５を混合することにより形成される）は、混合モジュール３３０から混合後熱交換器３５０に下流側に送られる。混合ストリーム３３５が下流側に進むと、混合ストリーム３３５は次に、混合後熱交換器３５０に流入する。混合後熱交換器３５０は、上記で検討した熱交換器２４０と幾つかの点でほぼ同様とすることができる。例えば、混合ストリーム３３５は通路に流入し、ここで混合ストリーム３３５は、混合後熱交換器３５０の異なる通路を通過するボイルオフガスの酸化によって生じた排気ストリームによって加熱される。混合後熱交換器３５０は、第１の通路２５２を含み、該第１の通路は、比較的高温（例えば、約３５０〜６５０°Ｆ）である排気ストリーム３７９（水と二酸化炭素のような酸化生成物を含む酸化後ストリーム）を受け取るよう構成される。混合後熱交換器３５０はまた、第２の通路３５４を含み、該第２の通路は、比較的低温（例えば、排気ストリーム３７９よりも低い温度）である混合ストリーム３３５を受け取るよう構成される。排気ストリーム３７９からの熱は、混合ストリーム３３５を加熱するのに使用される（排気ストリーム３７９はまた、混合ストリーム３３５によって冷��されるとみなすことができる）。従って、混合後熱交換器３５０は、酸化前に混合ストリーム３３５を予熱するよう機能することができ、これにより例えば、点火モジュールによって酸化モジュールに提供されるのに必要な加熱の時間又は熱量が低減されると共に、大気に通気される排気ストリームの温度を低下させることができる。
【００５６】
加熱した混合ストリーム３５５は、混合後熱交換器３５０の第２の通路３５４の出口から酸化モジュール３６０に下流側に流れ、ここで混合ストリーム３５５のボイルオフガスが酸化されて、ボイルオフガスを酸化の不活性生成物（例えば、水、二酸化炭素）に転化し、これら生成物は、低可燃性で、一般にエミッションとしてあまり有害ではない。酸化モジュール３６０は、上記で検討した酸化モジュール１６０，２５０とほぼ同様に構成することができる。例示の実施形態において、酸化モジュール３６０は、混合モジュール３６０から下流側で且つタービン３７０から上流側に位置する。天然ガスを酸化又は転化して水蒸気と二酸化炭素にすることに起因して、酸化モジュール３６０によって生成された排気ストリーム３６５は、可燃性が低下し、天然ガスを単にクライオタンク３１０から大気に通気していた場合と比べてエミッション品質（例えば、地球温暖化係数）が改善される。一部の実施形態において、酸化モジュール３６０は、約６００°Ｆ（約３１５℃）の作動温度でボイルオフガスを酸化するよう構成及び制御される。
【００５７】
排気ストリーム３６５は次に、タービン３７０を通って下流側に流れる。タービン３７０は、エネルギー生成モジュールの一例を提供する。図３に描かれたタービン３７０は、ブロア３４０に機械的エネルギーを提供するよう構成される。例示の実施形態において、排気ストリーム３６５の流れは、タービン３７０を通る排気ストリーム３６５の通過により出力シャフトの回転をもたらすのに使用される。出力シャフトは、ブロア３４０に結合され、又はこれと関連付けることができ、その結果、タービン３７０を用いてブロア３４０を作動させることができるようになる。１又はそれ以上の出力シャフトを介したブロア３４０とタービン３７０との結合が、図３において破線３７２で概略的に描かれている。
【００５８】
排気ストリーム３７５は、タービン３７０から排気スプリッタバルブ３８０に下流側に流れる。排気スプリッタバルブ３８０（例えば、システム３００のセンサ又は検出器から受け取った情報に応答して排気ストリーム３７５の望ましい比例配分を決定するコントローラ３９０の制御下で、）は、混合前熱交換器３２０及び混合前熱交換器３５０にそれぞれ配向される排気ストリーム３７５の割合を制御するのに用いることができる。例えば、酸素ストリームと混合する前にボイルオフガスストリーム３１５を加熱するのにより多くの熱が望ましいと決定された場合には、スプリッタバルブ３８０は、第１の排気ストリーム３７７に沿って比較的多くの流れを混合前熱交換器３２０に配向するよう制御することができる。別の実施例として、混合後に増大した熱が加えられるのがより望ましいと決定された場合には、スプリッタバルブ３８０により、排気ストリーム３７５からのより多くの流れを第２の排気経路３７９に沿って混合後熱交換器３５０に配向することができる。
【００５９】
第１の排気ストリーム３７７は、混合前熱交換器３２０を通って流れ、ここで第１の排気ストリーム３７７は冷却され、ボイルオフガスストリーム３１５は加熱される。第１の冷却排気ストリーム３８７は、混合前熱交換器３２０から流れる（熱が第１の排気ストリーム３７７からボイルオフガスストリーム３１５に熱交換されるので、第１の冷却排気ストリーム３８３は、第１の排気ストリーム３７７よりも低温である）。一部の実施形態において、第１の冷却排気ストリーム３８７が、大気に通気するのに望ましい温度を上回っている場合には、第１の冷却排気ストリーム３８７を下流側混合モジュール（図示せず）を介して更に冷却することができる。例えば、下流側混合モジュールは、上記で検討した下流側混合モジュールと幾つかの点で実質的に同様とすることができる。
【００６０】
同様に、第２の排気ストリーム３７９は、混合後熱交換器３５０を通って流れ、ここで第２の排気ストリーム３７９は冷却され、混合ストリームは加熱される。第２の冷却排気ストリーム３８５は、混合後熱交換器３５０から流れる（熱が第２の排気ストリーム３７９から混合ストリーム３３５に熱交換されるので、第２の冷却排気ストリーム３８５は、第２の排気ストリーム３７９よりも低温である）。一部の実施形態において、第２の冷却排気ストリーム３８５が、大気に通気するのに望ましい温度を上回っている場合には、第２の冷却排気ストリーム３８５を下流側混合モジュール（図示せず）を介して更に冷却することができる。例えば、下流側混合モジュールは、上記で検討した下流側混合モジュールと幾つかの点で実質的に同様とすることができる。一部の実施形態において、ブロアは、第１の冷却排気ストリーム３８７と第２の冷却排気ストリーム３８５との間で（スプリッタバルブを介して）共用することができる。一部の実施形態において、ブロア３４０（例えば、１又はそれ以上のスプリッタバルブを介して）は、混合モジュール３３０に並びに第１の冷却排気ストリーム３８７及び第２の冷却排気ストリーム３８５に関連する下流側混合モジュール３３０に空気を提供するのに用いることができる。更に他の実施形態において、１又はそれ以上の下流側混合モジュールは、特定の下流側混合モジュールの排他的使用をするよう構成されるように関連付けられた専用ブロアを有することができる。
【００６１】
例えば、流量又は温度が閾値を満たすかどうかに関する様々な決定は、コントローラ３９０によって行うことができ、該コントローラ３９０はまた、ブロア３４０、点火モジュール３６０、種々のバルブ、又は同様のものなど、システム３００の種々の態様の設定又は動作を制御することができる。コントローラ３９０は、上記で検討したコントローラ１９０，２９０と多くの点で実質的に同様に構成することができる。例えば、コントローラ３９０は、コンピュータプロセッサとして、或いは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３９０が動作するベースとなる命令は、メモリ３９６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３９６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３９０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３９０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３９０のロジックに配線接続することができる。
【００６２】
例示の実施形態のコントローラ３９０は、検出モジュール３９２、制御モジュール３９４、及びこれらと関連するメモリモジュール３９６を含む。検出モジュール３９２は、システム３００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３９２はまた、受け取った情報を処理して、システム３００の１又はそれ以上の作動パラメータ（例えば、温度、圧力、流れの量、当量比、又は同様のもの）を決定することができる。制御モジュール３９４は、検出モジュール３９２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３００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３９４は、システム３００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る。
【００６３】
上述の実施形態は、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できる点に留意されたい。例えば、一部の実施形態において、種々のエネルギー生成モジュールは、代替として又はこれに加えて互いに用いることができるが、他の実施形態では、エネルギー生成モジュールは含まない場合がある。他の１つの実施例として、一部の実施形態において、混合前熱交換器が存在し、混合後熱交換器が存在しない場合がある。
【００６４】
上記で示したように、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４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４０２を含む航空機４００の例示的な実施形態の概略図である。航空機４００の例示的な実施形態において、エンジン４０２用の燃料として使用され且つ航空機４００に搭載された極低温タンク４１０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４１０に収容されて航空機エンジン４０２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４０２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（液体及び／又は気体状態で極低温タンク４１０内に収容できるもの）とすることができる。航空機４００の例示的な実施形態において、航空機４００は固定翼旅客機である。
【００６５】
航空機４００は、機体４０４及びエンジンシステム４０６を含み、該エンジンシステム４０６は、エンジン４０２と、極低温タンク４１０とを含む。極低温タンク４１０を含むエンジンシステム４０６は、機体４０４に搭載して配置される。具体的には、エンジン４０２、極低温タンク４１０、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４００の飛行中に機体４０４によって保持されるように、機体４０４上及び／又は機体４０４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４０２及び極低温タンク４１０）の種々の構成要素は、必ずしも共に装着される必要はない点に留意されたい。実際に、極低温タンク４１０のようなエンジンシステム４０６の一部の構成要素は、航空機４００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。
【００６６】
例示の実施形態のエンジン４０２は、例えば、燃料導管６０８を通じて極低温タンク４１０から極低温流体を受け取るように流体連通して動作可能に接続される。エンジン４０２は、極低温流体を燃料として使用して、航空機４００を飛行させて制御するための推力を発生させる。エンジンシステム４０６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４１０並びに１又はそれ以上の対応するエンジン４０２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４１０からエンジン４０２に圧送する。燃料ポンプは、限定ではないが、極低温タンク４１０の内部容積４２０内に、対応するエンジン４０２に装着される、対応するエンジン４０２に近接して配置される、又は同様のものなど、機体４０４に沿った種々の位置に配置することができる。
【００６７】
図４に示す航空機４００の例示的な実施形態において、エンジン４０２は、少なくとも天然ガスを燃料として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４０２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。極低温タンク４１０からエンジン４０２に圧送される極低温流体は、気体状態及び／又は液体状態でエンジン４０２に供給することができ、どのような状態であっても、極低温流体は極低温タンク４１０内に収容される。例えば、航空機４００の例示的な実施形態において、エンジン４０２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４０６は、極低温タンク４１０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４１０により貯蔵されているＬＮＧを気体状態に変えてエンジン４０２に燃料として供給することができる。他の一部の実施形態において、エンジン４０２の１又はそれ以上は、同時か及び／又は異なる時点かに関わらず、天然ガスと１又はそれ以上の他のタイプの燃料の両方を用いて構成される。航空機４００は、天然ガスとは異なるタイプの燃料を収容する燃料タンク（図示せず）を含むことができる。
【００６８】
各エンジン４０２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４００は、あらゆる数のエンジン４０２を含むことができる。図４では、機体４０４のウィング（翼）４１０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４０２で機体４０４に沿った異なる取り付け位置を利用することができる。図４では、機体４０４のウィング（翼）４１０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４０２で機体４０４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４００は、尾部６１２に、及び／又は機体４０４の胴体４１４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。
【００６９】
極低温タンク４１０は、航空機４００の１又はそれ以上の支持面４５２上に支持される。航空機４００の例示的な実施形態において、極低温タンク４１０は、航空機４００に搭載されて配置され且つ支持面４５２を含む２つのパレット４５４上に支持される。他の実施形態において、極低温タンク４１０は、単一のパレット上に支持されてもよい。極低温タンク４１０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４５４に固定することができる。極低温タンク４１０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４５４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４１０は、支持脚部又は同様のものを介して胴体４１４に直接接続される。ボイルオフガス酸化システム４７０もまた、航空機４００に装着され、極低温タンク４００に動作可能に接続される。例えば、ボイルオフガス酸化システム４７０は、ボイルオフガス導管４７２を介して極低温タンク４１０に接続することができる。ボイルオフガス導管４７２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４１０からボイルオフガス酸化システム４７０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４７２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。ボイルオフガス酸化システム４７０は、一般に、上述のシステム１００，２００，３００とほぼ同様に構成することができる。一部の実施形態において、ボイルオフガス酸化システム４７０は、航空機４００又は外部の供給源からの動力を必要とせずに極低温タンク４１０からボイルオフガスの酸化に必要なエネルギー全てを内部的に提供するように構成することができる。例えば、ボイルオフガス酸化システム４７０は、ボイルオフガス酸化システムを作動させるのに必要とされる何らかの構成要素（例えば、ブロア、制御システムに関連する点火モジュール、又は同様のもの）を作動させるのに必要なエネルギーを生成及び／又は貯蔵するために、１又はそれ以上のエネルギー生成モジュール（上記で検討したエネルギー生成モジュール又はタービンのような）及び１又はそれ以上のエネルギー貯蔵モジュール（例えば、バッテリ）を含むことができる。
【００７０】
例示の実施形態において、ボイルオフガス酸化システム４７０は、航空機４００に取り外し可能に装着されたパレット４８０上に装着される。従って、ボイルオフガス酸化システムは、航空機４００から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４８０は、パレット４５４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、ボイルオフガスシステム４７０は、極低温タンク４１０と同じ１つ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、ボイルオフガス酸化システム４７０は、専用のパレット（例えば、パレット４８０）上に装着され、装荷後に極低温タンク４１０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、ボイルオフガス酸化システム４７０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４００の追加の動作に関連する制御モジュールを利用して、ボイルオフガス酸化システム４７０の動作を制御することができる。
【００７１】
極低温タンク４１０及び／又はボイルオフガス酸化システム４７０は、機体４０４上及び／又は機体４０４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４００の例示的な実施形態において、パレット４５４及びその上に支持された極低温タンク４１０並びにパレット４８０及びその上に支持されたボイルオフガス酸化システム４７０は、機体４０４の胴体４１４の貨物室４１６内に配置される。例示の実施形態において、極低温タンク４１０及びボイルオフガス酸化システム４７０は、航空機４００の機体４０４には一体化されない。むしろ、極低温タンク４１０及びボイルオフガス酸化システム４７０は、機体４０４に一体化されるのではなく、機体４０４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４１０及び／又はボイルオフガス酸化システム４７０の１又はそれ以上の態様は、機体４０４に恒久的に装着されるか、又は一体化することができる。
【００７２】
図５は、１つの実施形態による、ボイルオフガスを酸化する方法５００のフローチャートである。方法５００は、例えば、本明細書で検討した種々の実施形態の構造又は態様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。
【００７３】
ステップ５０２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、ＬＮＧがボイルオフガスとして蒸発することに起因して設計圧力を上回って上昇する可能性がある。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。
【００７４】
ステップ５０４において、クライオタンクの圧力が閾値圧力（例えば、約１．５気圧）を超える場合には、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）を通って下流側方向に放出することができる。例えば、検出器又はセンサからの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。
【００７５】
ボイルオフガスストリームは、酸化プロセスからの排気ガスのストリームとの熱交換によって加熱される。例えば、酸素ストリーム（例えば、酸素を含む大気空気のストリーム）と混合されることになるボイルオフガスは、凝縮を低減又は最小限にするために周囲温度又はその付近の温度まで加熱される。加熱後、ボイルオフガスストリームは、下流側で混合モジュールに配向される。
【００７６】
ステップ５０８において、ボイルオフガスストリームは、酸素ストリームと混合される。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、混合モジュールにおいて、ブロアを介して提供される大気空気（酸素を含む）と混合される。一部の実施形態において、ボイルオフガスストリームは、エジェクタにより大気空気と混合することができる。一部の実施形態において、ボイルオフガスストリーム及び空気ストリームが混合されて、ボイルオフガスの点火のリスクを低減又は排除するのに十分に低い温度でボイルオフガスを酸化する（又はボイルオフガスと酸素を二酸化炭素と水に転化する）のに望ましい当量比を提供する。
【００７７】
ステップ５１０において、ステップ５０８にて生成された混合ストリームは、下流側に配向され、第２の熱交換器を通って流れる。混合ストリームは、ステップ５０６におけるボイルオフガスストリームの加熱と同様に、酸化プロセスからの排気ストリームとの熱交換により加熱される。
【００７８】
ステップ５１２において、加熱された混合ストリームの温度及び／又は酸化モジュールの温度が決定される。温度が、十分に適切な酸化性能（例えば、触媒コンバータの十分に適切な性能）の閾値温度を下回った場合、ステップ５１４において、酸化モジュール（例えば、触媒コンバータ）が加熱され、混合ストリームが酸化モジュール５１６において酸化される。例えば、点火モジュールは、酸化モジュールを加熱することができる。種々の実施形態において、電気熱、誘導加熱、パイロットバーナ、スパークプラグ、又は同様のものを用いて、酸化モジュールを加熱することができる。ステップ５１２において混合ストリーム及び／又は酸化モジュールの温度が十分であると決定された場合、混合ストリームは、酸化モジュールを加熱することなく酸化モジュールに送ることができる。酸化モジュールは、ボイルオフガス（例えば、ＬＮＧ）及び酸素を二酸化炭素と水などの不活性生成物に転化するのを促進するよう構成される。
【００７９】
ステップ５１８において、酸化モジュールからの排気ストリームは、更に下流側にエネルギー生成モジュールへ流れ、エネルギー生成モジュールは、排気ストリームを利用して、システムの１又はそれ以上の態様によって使用できるエネルギーを生成するよう構成される。例えば、点火モジュール（例えば、バッテリ内のエネルギー貯蔵を介して）によって使用される電気エネルギー及び／又は空気ストリームを１又はそれ以上の混合モジュールに提供するよう構成されたブロアに動力供給する電気エネルギーは、エネルギー生成モジュールにより生成することができる。一部の実施形態において、エネルギー生成モジュールは、熱電発電装置を含むことができる。他の実施形態において、例えば、エネルギー生成モジュールは、排気ストリームを利用して、１又はそれ以上の混合モジュールに空気ストリームを提供するようブロアに動力供給するのに使用される出力シャフトを回転させるタービンを含むことができる。
【００８０】
ステップ５２０及び５２２において、エネルギー生成モジュールからの排気ストリーム（酸化プロセスに起因して高温になっている）が、第１及び第２の熱交換器を通って流れ、予混合されたボイルオフガスストリーム（ステップ５０６を参照）及び混合ストリーム（ステップ５１０を参照）それぞれを加熱することができる。コントローラは、熱交換器の各々に提供される排気ガスの割合を制御するのに用いることができる。
【００８１】
ステップ５２４及び５２６において、第１及び第２の熱交換器それぞれにおいて排気温度が決定される。排気温度が望ましい閾値エミッション温度を上回る場合、排気温度は、下流側混合モジュール５２８，５３０それぞれを介して低下させることができる。排気温度が閾値温度を上回らない場合、閾値温度を満たす特定の排気ストリームは、ステップ５３２，５３４それぞれにおいて、大気に直接通気することができる。
【００８２】
ステップ５２８，５３０において、閾値温度を超えると決定された何れかの排気ストリームにおいて、特定の排気ストリームが冷却される。例えば、排気ストリームは、下流側混合モジュールにおいて冷却ストリームと混合することができる。一部の実施形態において、冷却ストリームは、ステップ５０８での混合のために酸素ストリームを提供するのにも使用されるブロアによって提供される。例えば、ブロアの出力は、スプリッタバルブに送給することができ、ここでブロアの出力は、ボイルオフガスストリームと酸素を混合するよう構成された混合モジュールと、排気ストリームに冷却流を提供するよう構成された１又はそれ以上の下流側混合モジュールとに分割される。ブロアは、例えば、ステップ５１８において検討したエネルギー生成モジュールからの出力を受け取るように構成することができる。冷却後、第１及び第２の冷却された排気ストリームは、ステップ５３６，５３８においてそれぞれ大気に通気することができる。
【００８３】
以上のことから、種々の実施形態は、燃焼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しながら、処理に必要とされるエネルギーの全て又は一部を提供できる比較的小型で軽量の酸化システムを提供する。種々の実施形態は、ボイルオフガス（例えば、クライオタンクからのボイルオフガス）のための酸化システム（例えば、触媒コンバータ）によって生成される排気ガスストリームからの熱及び／又は他のエネルギー（例えば、シャフトを転回するのに使用される機械エネルギー）を利用する。種々の実施形態は、極低温燃料（例えば、ＬＮＧ）を収容し且つ外部にある何れかのシステム又は構造から必要な動力を用いて極低温燃料からのボイルオフガスを酸化する、航空機などの移動体に装荷又は取り外すことができる内蔵式システムを提供する。
【００８４】
システム及び方法の種々の実施形態は、航空機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、何らかの固定プラットフォーム及び／又は限定ではないが、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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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】
【００９２】
１００，２００，３００  システム
１１０，２１０、３１０  クライオタンク
１２０，２２０，３１２  制御バルブ
１２５，２２５，３１５  ボイルオフガスストリーム
１３０，３３０  混合モジュール
１３５，２３５，２４５，３３５  混合ストリーム
１４０  ブロア
１４４，２３３，３４５  酸素ストリーム
１４６  冷却ストリーム
１５０  スプリッタバルブ
１６０，２５０，３６０  酸化モジュール
１６１  触媒コンバータ
１６２，２５２，３６０  点火モジュール
１６５，１７５，１８５，２５５，２７５，３６５，３７９  排気ストリーム
１７０、２６０  エネルギー生成モジュール
１８０  下流側混合モジュール
１９０，２９０  制御モジュール
２３０  エジェクタ
２３２  入口
２３４  吸入口
２３６  出口
２４０，３２０  熱交換器
２４２，３２２  第１の通路
２４４，３２４  第２の通路
２７０  下流側混合器
２７７  冷却された排気ストリーム
３２０  混合前熱交換器
３２５  加熱したボイルオフガスストリーム
３５０  混合後熱交換器
３５５  加熱されて予熱された混合ストリーム
３７０  タービン
３７７  第１の排気ストリーム
３７９  第２の排気ストリーム
３８０  排気スプリッタバルブ
３８５，３８７  流出する排気ストリーム
３９０  コントローラ
【図１】
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【図２】
2016507716.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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