(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧ燃料を貯蔵するための船舶内の燃料タンク構成であって、
当該燃料タンク構成は、ＬＮＧ燃料タンクを含み、該ＬＮＧ燃料タンクは、内側シェルと、外側シェルと、それらの間の絶縁材と、前記ＬＮＧ燃料タンクの端に設けられるタンク接続空間とで形成され、
該タンク接続空間は、追加的なシェルの第２の端に締結される追加的なエンドカバーを含み、前記追加的なシェルは、その第１の端で、カラーの外側リムに締結され、前記カラーは、前記ＬＮＧ燃料タンクの前記内側シェルに締結される内側リムを有し、前記追加的なシェルは、前記内側シェルから離れる方向に軸方向に延びることを特徴とする、
燃料タンク構成。
【請求項２】
前記ＬＮＧ燃料タンクの最も低い表面にある入口開口を特徴とし、該入口開口は、流路によって極低温ポンプと連通することを特徴とする、請求項１に記載の燃料タンク構成。
【請求項３】
入口を有する前記極低温ポンプを特徴とし、前記入口は、前記ＬＮＧ燃料タンクの最も低い表面よりも下に垂直に位置付けられることを特徴とする、請求項２に記載の燃料タンク構成。
【請求項４】
前記追加的なシェルは、その上に絶縁材を有し、該絶縁材は、前記内側シェルと前記外側シェルとの間の前記絶縁材の厚さの半分未満の厚さを有することを特徴とする、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の燃料タンク構成。
【請求項５】
前記タンク接続空間内の緊急圧力逃がし弁と、該緊急圧力逃がし弁を前記ＬＮＧ燃料タンクの最も高い表面にある開口に接続する通路とを特徴とする、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の燃料タンク構成。
【請求項６】
内面を有する前記内側シェルを特徴とし、前記開口及び前記入口開口は、前記内面と面一であることを特徴とする、請求項２に従属するときの請求項５、請求項３に従属するときの請求項５、又は請求項２若しくは３に従属するとき請求項４に従属するときの請求項５に記載の燃料タンク構成。
【請求項７】
前記ＬＮＧ燃料タンクは、円筒形であることを特徴とする、請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の燃料タンク構成。
【請求項８】
前記追加的なエンドカバーは、ドーム形状であるか或いは平坦であることを特徴とする、請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の燃料タンク構成。
【請求項９】
前記内側シェルは、前記タンク接続空間に面するドーム形状のエンドカバーを有することを特徴とする、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の燃料タンク構成。
【請求項１０】
前記追加的なシェルは、円筒形であることを特徴とする、請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の燃料タンク構成。
【請求項１１】
前記内側シェルから外向きに延びる前記カラーは、傾斜した、円筒形の、ベローズ形状の、又は湾曲した断面を有することを特徴とする、請求項１乃至１０のうちのいずれか１項に記載の燃料タンク構成。
【請求項１２】
前記内側シェル及び前記タンク接続空間の両方を取り囲み、その全長に亘って同じ断面形状及びサイズを有する、前記外側シェルを特徴とする、請求項１乃至１１のうちのいずれか１項に記載の燃料タンク構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＮＧ燃料を貯蔵するための船舶内の燃料タンク構成に関する。より具体的には、本発明は、タンクが内側シェルと、外側シェルと、ＬＮＧ燃料タンクの端に配置されるタンク接続空間とを含む、そのようなＬＮＧ燃料タンク構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
海洋用途向けの燃料としてのＬＮＧ（液化天然ガス）の使用は、効率的な排出削減方法であるため、増加している。今後数十年以内に、天然ガス（ＮＧ）は、世界で最も速く成長する主要エネルギ源になると予想される。この発展の原動力は、既知の石油埋蔵量の枯渇、環境保護の増大、排出量規制の継続的な厳格化である。環境的に健全な解決策を真に形成するために、全ての大量の排出量を有意に削減することができる。特に、ＣＯ２の削減は従来的な石油ベースの燃料では達成が困難である。ＮＧはメタン（ＣＨ４）から成り、エタン及びプロパンのようなより重い炭化水素の濃度は低い。通常の周囲条件においてＮＧはガスであるが、ＮＧを−１６２℃まで冷却することによって、ＮＧを液化することができる。液体形態において、比容積は有意に減少させられ、それはエネルギ含有量(energy  content)に対する貯蔵タンクの合理的なサイズを可能にする。ＮＧの燃焼プロセスは清浄である。（化石燃料の中で最も高い）その高い水素対石炭比は、石油ベースの燃料と比較してＣＯ２排出量が少ないことを意味する。ＮＧが液化されるとき、全ての硫黄が除去され、それはＳＯＸ排出量がゼロであることを意味する。また、ＮＧの清浄な燃焼特性も、石油ベースの燃料と比較してＮＯＸ及び粒子排出量を有意に減少させる。特に、乗客が乗船する巡航船、フェリー及び所謂ロパックス船(ro-pax  vessels)において、船のエンジンの排気ガスに煤煙や可視煙がないことは、極めて重要な特徴である。
【０００３】
ＬＮＧは、環境的に健全な解決策であるだけでなく、今日の石油価格においても経済的に興味深いものである。ＮＧを船内に貯蔵する最も実現可能な方法は、液体の形態である。既存の船舶設備において、ＬＮＧは、円筒形の断熱された単壁又は二重壁のステンレス鋼タンクに貯蔵される。タンク圧力は、ガスを燃焼させるエンジンの要求によって定められ、通常は５バール未満である。自然のボイルオフ現象(boil-off  phenomenon)の故に、より高い（典型的には９バールの）タンク設計圧力が選択される。
【０００４】
ＷＯ２０１３／１２８０６３Ａ１号は、ステンレス鋼の内側シェルと、内側シェルからある距離に離間させられた外側シェルとを有する、ＬＮＧタンクを論じている。内側シェル及び外側シェルは、それらの間に絶縁空間を定める。ＬＮＧタンクは、タンクを空にするために、ＬＮＧタンクに接続されたステンレス鋼の少なくとも１つの二重壁パイプを備え、少なくとも１つの二重壁パイプは、共通の外壁と、少なくとも１つの内側パイプとを含む。パイプの外壁は、（複数の）パイプの（複数の）外壁及びタンクの内側シェルに溶接された、ベローズ状のパイプ取付具によって、タンクの内側シェルに接続される。少なくとも１つの二重壁パイプは、タンクの端に配置されるタンク接続空間内に延びる。タンク接続空間内に延びる少なくとも１つの内側パイプの端は、弁ブロック内の弁手段に接続され、タンク接続空間内に延びるパイプの外壁の端は、弁ブロックに溶接されて、タンクの内側シェルと弁ブロックとの間の少なくとも１つの内側パイプのための連続的な二次障壁を提供する。
【０００５】
ＬＮＧ燃料タンクは、ガスが貯蔵される或いはエンジンに供給されるように計画される方法に依存して、２つの異なる種類に分けられてよい。ガスを加圧状態で貯蔵され、燃料タンク内の燃料圧力によって供給されるならば、タンクは、内部圧力用に設計されたステンレス鋼内側シェルと、二次障壁として作用する外側シェルとを有する、いわゆる二重壁構造であることが必要である。二重壁タンクの断熱材は、通常、真空充填されたパーライト細粒である。燃料タンクに有意な圧力がないならば、タンクは単壁構造であってよく、エンジンへのガス供給は、極低温ポンプの使用に基づく。そのようなＬＮＧ燃料タンクにおいて、内側シェルは、ステンレス鋼であり、外側シェルは、断熱材を機械的摩耗、気候条件等から保護するだけのために、プラスチック又は繊維強化材料で作られてよい。これらのタンクにおける断熱材は、好ましくは、必ずしも必要でないが、内側シェルと外側シェルとの間の空洞を充填するポリウレタンである。
【０００６】
両方のＬＮＧタンクの種類では、タンク接続空間が、通常、タンクの一端に設けられる。タンク接続空間は、通常、従来技術によれば、ＬＮＧタンクの種類、様々な弁（２つのカップル弁(couple  valve)を挙げるだけでも、エンジンへの燃料の供給を制御するガス弁ユニット及びＬＮＧ燃料タンク内の圧力を制御する緊急圧力逃がし弁）並びに（必要とされるならば）タンクの空き及びエンジンへの燃料導入を制御する極低温ポンプに依存して、長方形のボックス状空間ハウジングである。しかしながら、時には、タンク接続空間は、加圧されることが必要であり、それにより、ボックス状の長方形構造の使用は、複雑な構造をもたらす。
【０００７】
非加圧ＬＮＧタンクからエンジンへのＬＮＧの供給に関する更なる問題は、非加圧タンクからＬＮＧを排出して、そのようなＬＮＧをエンジンに向かって供給するための、極低温ポンプの使用に関する。液体を移送するためにポンプが使用されるとき、ポンプの基本的な構成は、ポンピングを実行する要素（例えば、ロータ(rotor)又はインペラ(impeller)）が吸引を生じさせる傾向を有すること、即ち、ポンプの前に減圧領域が形成されることである。ＬＮＧは非常に容易に蒸発又は沸騰するので、そのような蒸発又は沸騰が極低温ポンプの前で起こらないことを保証しなければならず、それは、蒸発がガス充填空間内のロータの回転を引き起こすならば、少なくとも、制御されない、不安定なポンピング又はポンピングの停止を意味する。蒸発を避ける唯一の方法は、燃料の静水圧が極低温ポンプの前で生み出される吸引を超えるように、ＬＮＧタンク内の液体レベルをポンプより十分に上に配置することである。これは、先行技術の構造において、燃料の排出のためにＬＮＧ燃料タンクに設けられた出口ダクトへの入口開口が、タンク接続空間内のポンプよりも有意に上のレベルに位置付けられなければならないことを意味する。これは、やはり、燃料タンクの有意な容積が効率的に使われていないことを意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、本発明の目的は、上述の問題のうちの少なくとも１つを解決する船舶用のＬＮＧ燃料タンク構成を設計することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、燃料タンクとタンク接続空間との間の二重壁配管の使用が回避される船舶用ＬＮＧ燃料タンク構成を設計することである。
【００１０】
本発明の更に別の目的は、燃料タンクの全容積が効率的な使用のために用いられることがあるような新規なＬＮＧ燃料タンク構成を提示することである。
【００１１】
本発明の更なる目的は、ボックス状のタンク接続空間の使用が回避されるような新規なＬＮＧ燃料タンク構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の少なくとも１つの目的は、ＬＮＧ燃料を貯蔵するための船舶内の燃料タンク構成であって、燃料タンク構成は、ＬＮＧ燃料タンクを含み、ＬＮＧ燃料タンクは、内側シェルと、外側シェルと、それらの間の絶縁材と、ＬＮＧ燃料タンクの端に設けられるタンク接続空間とで形成され、ＬＮＧ燃料タンクは、頂部と、底部とを有し、タンク接続空間は、追加的なシェルの第２の端に締結される追加的なエンドカバーを含み、追加的なシェルは、その第１の端で、カラーの外側リムに締結され、カラーは、燃料タンクの内側シェルに締結される内側リムを有し、追加的なシェルは、内側シェルから離れる方向に軸方向に延びる、燃料タンク構成によっても実質的に満足される。
【００１３】
本発明の少なくとも１つの目的は、ＬＮＧ燃料を貯蔵するための船舶内の燃料タンク構成であって、燃料タンク構成は、ＬＮＧ燃料タンクを含み、ＬＮＧ燃料タンクは、内側シェルと、外側シェルと、それらの間の絶縁材と、ＬＮＧ燃料タンクの端に設けられるタンク接続空間とで形成され、タンク接続空間は、極低温ポンプを収容し、極低温ポンプは、流路によって燃料タンクの内部と連通し、ＬＮＧ燃料タンクは、頂部と、底部とを有し、内側シェルは、内面を有し、流路への入口開口が、ＬＮＧ燃料タンクの底にあり、極低温ポンプは、入口を有し、入口は、ＬＮＧ燃料タンクの底より下の垂直距離ｈ、即ち、レベルＬに位置付けられる、燃料タンク構成によって実質的に満足される。
【００１４】
本発明の燃料タンク構成は、以下の利点のうちの少なくとも一部を提供する。
−  ＬＮＧ燃料タンクとタンク接続空間との間の二重壁燃料配管の使用は必要とされない。
−  ＬＮＧ燃料タンクの内部から緊急圧力逃がし弁及び加圧シェルの内側の極低温ポンプまでの通路を取ることは（ＬＮＧ燃料タンクの外側シェルの外側に余分な配管又は他の要素はない）、空間を節約し、怪我及び配管への損傷の両方のリスクを低減する。
−  ＬＮＧ燃料タンクの全容積は効率的な使用において用いられる。
−  ＬＮＧタンク及びタンク接続部はコンパクトで均一なユニットを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
以下、添付の例示的な概略図を参照して、本発明をより詳細に記載する。
【図１】本発明のＬＮＧ燃料タンクをそのデッキ上に有する船舶の側面図を概略的に例示している。
【図２】本発明の第１の好ましい実施形態に従ったＬＮＧ燃料タンクの長手方向断面を概略的に例示している。
【図３】本発明の第２の好ましい実施形態に従ったＬＮＧ燃料タンクの長手方向断面を概略的に示している。
【図４ａ】図２の詳細Ａを拡大縮尺で例示している。
【図４ｂ】図２の詳細Ｂを拡大縮尺で例示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の第１の好ましい実施形態に従ったＬＮＧ燃料タンク１２をそのデッキ(甲板)上に備える船舶１０を概略的に並びに極めて簡略化された方法で例示している。当然ながら、ＬＮＧ燃料タンクは、デッキの下に位置付けられてもよい。図は、ＬＮＧ燃料タンク１２から燃料を受け取るエンジン１４(内燃機関)や、エンジン１４及びプロペラ１８の両方に連結された駆動手段１６も示している。駆動手段１６は、ここでは、機械的ギア又は発電機−電気駆動装置の組み合せのいずれかを含んでよい。
【００１７】
図２は、本発明の第１の好ましい実施形態に従ったＬＮＧ燃料タンク１２の基本構造を概略的に例示している。燃料タンク１２は、内側シェル２０と、外側シェル２２と、それらの間の断熱材２４とで形成されている。内側シェル及び外側シェルは、好ましくは、必ずしも円筒形でない。内側シェル２０は、その両端にエンドカバー２０’(end  cover)を有する。同様に、外側シェル２２は、その両端にエンドカバー２２’を有する。内側シェル及び外側シェルのエンドカバーは、好ましくは、湾曲している、即ち、２つの代替例を挙げるだけでも、半球体又は半楕円体のような、ドーム形状である。燃料タンク１２の端には、いわゆるタンク接続空間２６(tank  connection  space)が配置される。本発明によれば、好ましくは、しかしながら、必ずしも必要とされないが、タンク接続空間２６に面する内側シェル２０の端部分に（即ち、内側シェル２０の長さの２〜２０％の間、好ましくは５〜１５％の間の辺りの距離に）、内側シェル２０から円錐状に外向きに延びるカラー２８(環)(collar)が、その内側リム(rim)を介して、好ましくは溶接によって、内側シェル２０の外面に締結される。円錐形のカラー２８は、外側シェル２２に、ある距離で延在する。即ち、カラー２８は、その外側リムと外側シェル２２との間にギャップを残す。好ましくは溶接によって、円錐形のカラー２８の径方向外側リムに締結されるのは、その第１の端３０’にある追加的なシェル３０である。追加的なシェル３０は、タンク接続空間２６の内側シェルを形成する。追加的なシェル３０は、内側シェル２０から離れる方向に軸方向に延び、好ましくは内側シェル２０と類似の材料で形成され、好ましくは内側シェル２０と類似の厚さも有する。円錐形のカラー２８の反対側の追加的なシェル３０の第２の端部３０”には、好ましくは溶接によって、タンク接続空間２６の追加的なエンドカバー３２が締結される。カラー２８、追加的なシェル３０及び追加的なエンドカバー３２は、内側シェル２０のエンドカバー２０’と共に、加圧ガス密閉空洞、即ち、大気圧よりも約０．３〜１バールだけ上の圧力で設計されたタンク接続空間２６を形成する。
【００１８】
タンク接続空間２６に面する内側シェル２０の端２０’は、内側シェル２０の他の部分にある絶縁材２４と殆ど同じ厚さの寸法を有する断熱材３４を備える。絶縁材２４は、タンク接続空間２６の周りで、即ち、外側シェル２２と追加的なシェル３０との間でならびにタンク接続空間２６の追加的なエンドカバー３２と外側シェルのエンドカバー２２’との間で、より薄い絶縁材２４’として続く。絶縁材２４’の厚さは、内側シェル２０と外側シェル２２との間の絶縁材２４の厚さの半分未満、好ましくは２０％未満である。よって、外側シェル２２は、その全長に亘って同じ断面形状及びサイズを有することによって、内側シェル及びタンク接続空間２６の両方を取り囲む。
【００１９】
タンク接続空間２６は、緊急圧力逃がし弁３６を収容し、緊急圧力逃がし弁３６は、タンク内の圧力が所定の値を超える場合に、タンク１２の頂部からベントマストへのベント接続を開放する。タンク接続空間２６は、エンジンに必要な燃料を提供するための極低温ポンプ３８や、液体燃料を気体状態に蒸発させるための蒸発器４０や、エンジンへのガス供給を制御するための燃料弁ユニット４２も収容する。
【００２０】
図３は、本発明の第２の好ましい実施形態に従ったＬＮＧタンク１２’の基本構造を概略的に例示している。図２と比較した唯一の違いは、タンク接続空間２６のエンドカバー４４であり、エンドカバーは、この実施形態において、平坦である。換言すれば、タンク接続空間２６のエンドカバーの形状は、自由に選択されてよく、燃料タンク１２’の反対端に類似する（図２の）ドーム形状が所望であるが、ドーム形状である必要はない。エンドカバーを設計するときには、当然のことながら、タンク接続空間内の予想される圧力条件が考慮に入れられなければならない。それは、例えば、平坦なカバーの厚さが、カバーがドーム形状である場合よりも大きいことが必要であることを意味する。ＬＮＧ燃料タンク１２’及びタンク接続空間２６の残余の構成要素は、図２におけると同じである。
【００２１】
図４ａは、詳細Ａ、即ち、その端にタンク接続空間２６を有する図２のＬＮＧタンクの拡大された部分的な側断面図を例示している。図４ａは、緊急圧力逃がし弁３６を有するタンク接続空間２６の上方部分を例示している。図４ａは、内側シェル２０に締結された円錐形のカラー２８と、その第１の端３０’でカラーの外側リムに締結されたタンク接続空間２６の追加的なシェル３０とを示している。ＬＮＧ燃料タンク１２から緊急圧力逃がし弁３６に至り、更にタンク接続空間２０から出てベントマスト(vent  mast)に至る通路４６は、通路４６への内側シェル２０の開口４８がＬＮＧ燃料タンク１２の上で内側シェル２０の内面と面一になるように、ＬＮＧ燃料タンクの内側シェル１４の最上方の表面に、即ち、ＬＮＧ燃料タンクの上に開口する。上述の構成によって、実際には、液体が通路４６に入ることができるまで、全てのガスがタンク１２から除去されてよいことが保証される。
【００２２】
図４ｂは、詳細Ｂ、即ち、その端にタンク接続空間２６を有する図２のＬＮＧタンク１２の拡大された部分的な側断面図を例示している。図４ｂは、エンジンのために燃料タンク１２の内部５０から燃料を提供するために使用される極低温ポンプ３８を示している。ポンプ３８は、内側シェル２０の壁の最も低い位置に、即ち、ＬＮＧ燃料タンク１２の底に入口開口５４を有する、入口通路５２によって、燃料タンク内部５０と連通して配置される。入口開口５４は、内側シェル２０の内面と面一である。入口通路５２は、燃料を下向きに取り込み、燃料を極低温ポンプ３８の入口５６に通す。
【００２３】
図４ｂは、極低温ポンプ３８が、燃料タンク内部５０の底又は最も低い表面のレベルＬより下にどのように配置されるかも示している。より具体的には、例えば、その軸が垂直な状態で設置される遠心ポンプの問題であるならば、そのインペラアイ(impeller  eye)は、そのレベルＬになければならず、好ましくは、そのレベルＬより下でなければならない。インペラアイとは、軸方向の流体流が多かれ少なかれ径方向の流れに変わるインペラ(impeller)内の点(ポイント)と理解される。その軸が水平な状態で遠心ポンプが設置される場合、ポンプへの入口ダクトは、その全径に亘って、レベルＬより下になければならない。この種類の構成の目的は、ポンプの上流の燃料の蒸発、即ち、主にポンプの吸引に起因する蒸発を防止することである。燃料が蒸発し始めるならば、ポンプの動作は安定的でなく、エンジンへの燃料供給は損なわれる。次に、燃料ポンプ３８をタンク内部５０内の可能な限り最低の燃料表面より下に、即ち、タンク１２の底レベルＬより下に配置することによって、一定の正圧が極低温ポンプ３８の（極低温ポンプが遠心ポンプであるときの入口アイ又は入口ダクトのいずれかを意味する）入口５６内で保証され、それは燃料が静水圧だけによってポンプ３８内を流れることを意味する。入口通路５２及びポンプ自体内で起こる圧力損失を考慮に入れる必要があるならば並びにそのような圧力損失を考慮に入れる必要があるとき、ポンプ入口５６とレベルＬとの間の垂直距離ｈは、相応して寸法決めされなければならない。即ち、圧力損失が大きければ大きいほど、距離ｈを増加させなければならない。
【００２４】
上記において、カラーは円錐形のものとして記載されている。しかしながら、カラーの円錐形状は、好ましい代替であるに過ぎないことが理解されるべきである。カラーは、環状の径方向プレートであってもよい。しかしながら、カラーは、内側シェルに対して傾斜した位置にあること、即ち、円錐形であるか又はベローズの方法で２つよりも多くの円錐形区画で形成されることが好ましく、或いは、カラーは、湾曲した断面を有してよい、即ち、その形状は、例えば、トーラスの４分の１又は楕円体の４分の１であってよい。
【００２５】
本発明は現在のところ本発明の最も好ましい実施態様であると考えられるものに関連して例として本明細書に記載されているが、本発明は開示の実施態様に限定されず、その構成の様々な組み合わせ又は修正及び添付の請求項中に定義されるような本発明の範囲内に含まれる幾つかの他の用途をカバーすることを意図することが理解されるべきである。タンク構成は、明確化のため図示されない幾つかの構成を含み、例えば、燃料の取扱いに関係するような各タンク構成内に存在する全ての機器は除外されていることが理解されるべきである。何故ならば、本発明は燃料の取扱いに関係せず、マンホール構造に関係するからである。上記のあらゆる実施形態に関連して述べた詳細は、そのような組み合わせが技術的に実現可能であるときには、あらゆる他の実施形態に関連して用いられてよい。
【図１】
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【図２】
0006858866.tif 000003
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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