(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、
該貯蔵タンク内で蒸発したボイルオフガスを取り出し再液化した後、再液化された液化ガスを該貯蔵タンクに戻す再液化プラントと、
前記貯蔵タンク内から取り出した前記液化ガスの圧力を上昇させた後、ガス化して使用する再ガス化プラントと、を備え、
前記再液化プラントの冷熱源として、前記再ガス化プラントにおける前記液化ガスの冷熱が利用可能とされ、
前記再液化プラントは、
冷媒を冷媒流路に沿って循環させる間に、該冷媒を圧縮し、冷却した後膨張させ一層低温状態とし、前記ボイルオフガスを冷却する冷凍サイクル部と、
前記冷媒流路における膨張される前の前記冷媒を選択的に分流させる分流流路と、
該分流流路を流れる前記冷媒と前記再ガス化プラントの前記液化ガスとの間で熱交換させ、前記液化ガスの冷熱によって前記冷媒を凝縮させる熱交換器と、
該熱交換器で凝縮された前記冷媒を膨張させて生じた低温化した気体状の前記冷媒を、前記冷媒流路における膨張後の低温化した気体状の前記冷媒に合流させる合流流路と、
を備えていることを特徴とする液化ガス貯蔵設備。
【請求項２】
前記合流流路には、液状の前記冷媒を膨張させる膨張部材と、
該膨張部材によって膨張され低温化された冷媒を気液に分離する気液分離器と、
が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の液化ガス貯蔵設備。
【請求項３】
前記合流流路で形成された膨張後の液状の前記冷媒を貯留する貯留容器が備えられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液化ガス貯蔵設備。
【請求項４】
前記貯留容器に貯留された液状の前記冷媒を前記熱交換器に供給する供給流路が備えられていることを特徴とする請求項３に記載の液化ガス貯蔵設備。
【請求項５】
前記再液化プラントは、前記貯蔵タンク内から取り出したボイルオフガスを全て再液化するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液化ガス貯蔵設備。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液化ガス貯蔵設備を搭載していることを特徴とする船舶。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液化ガス貯蔵設備を搭載していることを特徴とする海洋構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガス貯蔵設備およびこれを用いた船舶あるいは海洋構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の液化天然ガス（ＬＮＧ）運搬船（ＬＮＧ船）には、たとえば、特許文献１に示されるように船内の動力を用いてＬＮＧを再ガス化する再ガス化プラントが備えられているものがある。これは、たとえば、陸上にＬＮＧ受入基地が備えられていない場合、ＬＮＧ船が、船内でＬＮＧを再ガス化して陸上のガス配管に直接供給するものである。
ガス配管を通して再ガス化された天然ガスを送り出すためには、天然ガスの圧力を、たとえば、１０ＭＰａ（１００ｂａｒ）程度の高圧状態にする必要がある。
【０００３】
このため、再ガス化プラントは、貯蔵タンク内のＬＮＧを取り出し、液の状態でポンピングによって所定圧力まで昇圧し、その後この昇圧されたＬＮＧを加熱してガス化している。
また、ガス化する加熱源としては、特許文献１に示されるように海水を用いるもの、あるいは、船内蒸気を用いるものがある。
【０００４】
また、略大気圧状態で貯蔵タンクに貯蔵されているＬＮＧは、貯蔵タンク内への入熱によって蒸発され、ボイルオフガスとして貯蔵タンク内に溜る。これにより貯蔵タンク内の圧力が増加するので、その一部を連続的に抜き出して処理する必要がある。
これは、再ガス化している間であっても、貯蔵タンクから取り出されるＬＮＧの容積よりも、発生するボイルオフガスの容積の方が一般的に大きいので、貯蔵タンク内圧を保つには同じように処理することが必要である。
【０００５】
この処理としては、たとえば、ボイルオフガスを圧縮し、高圧ガスとして陸上のガス配管に直接供給することも考えられるが、ガス状態で、高圧に圧縮するためには、多段圧縮機等、大規模な圧縮施設が必要で、かつ、それを稼動させるために大きな動力が必要となり、初期投資に劣るのみでなく、運用コスト上も不利益となる。また、たとえ、実施できるとしてもコストが掛かりすぎる。
また、低い圧力でよいボイラの燃料として用い、ボイラが発生する蒸気を船内あるいは再ガス化プラントのＬＮＧを加熱する加熱源とするものがある。
さらに、特許文献２に示されるように、ボイルオフガスを再液化して貯蔵タンクに戻すことも提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特表２００２−５０６９６０号公報
【特許文献２】特開２００５−２６５１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ボイルオフガスをボイラの燃料として用い、発生する蒸気をＬＮＧの加熱源とするものでは、熱サイクルが非効率的であり、冷熱を有効に利用していない。また、ボイルオフガスの量が所要熱量を上回る場合には余剰分のボイルオフガスは廃棄処分されることとなる。さらに、処理したボイルオフガスの分だけ、天然ガスの供給量が減少する。
また、特許文献２に示す再液化するものでは、蒸発ロスによる天然ガス供給量の減少はないが、ボイルオフガスを液化するための動力を必要とする。
再ガス化プラントのように高圧の天然ガスを必要とするものでは、ボイルオフガスの処理と併せて全体的に効率的なシステムが求められている。
【０００８】
本発明は、上記に鑑み、液化ガスの蒸発ロスをなくし、全体の所要動力を低減できる液化ガス貯蔵設備およびこれを用いた船舶あるいは海洋構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる液化ガス貯蔵設備は、液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、該貯蔵タンク内で蒸発したボイルオフガスを取り出し再液化した後、再液化された液化ガスを該貯蔵タンクに戻す再液化プラントと、前記貯蔵タンク内から取り出した前記液化ガスの圧力を上昇させた後、ガス化して使用する再ガス化プラントと、を備え、前記再液化プラントの冷熱源として、前記再ガス化プラントにおける前記液化ガスの冷熱が利用可能とされ、前記再液化プラントは、冷媒を冷媒流路に沿って循環させる間に、該冷媒を圧縮し、冷却した後膨張させ一層低温状態とし、前記ボイルオフガスを冷却する冷凍サイクル部と、前記冷媒流路における膨張される前の前記冷媒を選択的に分流させる分流流路と、該分流流路を流れる前記冷媒と前記再ガス化プラントの前記液化ガスとの間で熱交換させ、前記液化ガスの冷熱によって前記冷媒を凝縮させる熱交換器と、該熱交換器で凝縮された前記冷媒を膨張させて生じた低温化した気体状の前記冷媒を、前記冷媒流路における膨張後の低温化した気体状の前記冷媒に合流させる合流流路と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
再液化プラントは、貯蔵タンク内で蒸発したボイルオフガスを貯蔵タンク内から取り出し、必要に応じて圧縮、冷却を行い再液化する。再液化された液化ガスは貯蔵タンクに戻される。
このように、貯蔵タンク内で蒸発したボイルオフガスは、再液化プラントによって再液化されて貯蔵タンクに戻されるので、液化ガスの蒸発によるロスを防止することができる。
再ガス化プラントは、貯蔵タンク内から取り出した液化ガスを液体の状態でポンプで圧力を上昇させているので、簡略な装置で、消費動力も極端に少なく液化ガスを昇圧することができる。したがって、高圧のガスを効率的に生成することができる。この生成されたガスは高圧であるので、陸上のガス配管に直接供給することができるし、効率の高い高圧ガス噴射式ガス焚ディーゼル機関発電機等に燃料として直接供給することができる。陸上のガス配管、または高圧ガス噴射式ガス焚ディーゼル機関等の燃料として直接供給が可能である。
【００１１】
同時に、再液化プラントの冷熱源として、再ガス化プラントが要する熱源の一部を利用することができるので、この再ガス化プラントが稼動すると、そこを流れる液化ガスの冷熱によって再液化プラントのボイルオフガスが冷却されることになる。言い換えると、再液化プラントのボイルオフガスは再ガス化プラントの液化ガスによって冷却され、一方、再ガス化プラントの液化ガスは、再液化プラントのボイルオフガスの熱量によって加熱されるので、再液化プラントの冷却用動力および再ガス化プラントの加熱用動力をそれぞれ削減させることができる。
なお、「液化ガス」としては、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等が好適である。
【００１３】
冷凍サイクル部では、冷媒を冷媒流路に沿って循環させている。この冷媒流路に沿って流れる間に、冷媒は圧縮されて高温高圧とされ、次いで、より低温の媒体によって冷却され低温高圧状態とされる。これを少なくとも１回施された冷媒は、膨張させられ低圧状態にさせられるとともに一層低温状態となる。
この低圧低温状態の冷媒が貯蔵タンクから取り出されたボイルオフガスを冷却して液化させる。反対に、冷媒はボイルオフガスによって加熱され、昇温されて圧縮工程に戻ることになる。
【００１４】
本発明では、たとえば、再ガス化プラントが稼動している場合に、冷媒流路における膨張される前の冷媒を分流流路によって分流させる。分流流路を流れる分岐された冷媒は、熱交換器に流れこみ、そこで再ガス化プラントを流れる液化ガスと熱交換され、凝縮される。この凝縮された冷媒は、膨張され、低圧・低温化される。そして、この冷媒の気体部分は、合流流路を通って膨張後の冷媒流路に合流させられる。
このように、ボイルオフガスの熱量によって加熱される冷媒は、再ガス化プラントを流れる液化ガスの冷熱によって冷却されることになる。反対に、再ガス化プラントを流れる液化ガスは、冷媒を介してボイルオフガスの熱量によって加熱されることになる。
したがって、再液化プラントの冷却用動力および再ガス化プラントの加熱用動力をそれぞれ削減させることができる。
【００１５】
また、本発明にかかる液化ガス貯蔵設備は、前記合流流路には、液状の前記冷媒を膨張させる膨張部材と、該膨張部材によって膨張され低温化された冷媒を気液に分離する気液分離器と、が備えられていることを特徴とする。
【００１６】
液状の冷媒を膨張させると、低温化されるとともに気体状の冷媒と液状の冷媒とが混合する状態となる。これを気液分離器によって気液に分離するので、冷媒流路に確実に気体状の冷媒を合流させることができる。
【００１７】
また、上記発明では、前記合流流路で形成された膨張後の液状の前記冷媒を貯留する貯留容器が備えられていることが好適である。
このようにすると、気液分離器に液状の冷媒が溜り過ぎて機能しなくなることを防止することができる。
【００１８】
また、上記発明にかかる液化ガス貯蔵設備は、前記貯留容器に貯留された液状の前記冷媒を前記熱交換器に供給する供給流路が備えられていることを特徴とする。
【００１９】
貯留容器に貯留された液状の冷媒は、膨張部材で膨張され低温化されたものであるので、分流流路を通って流れこむ冷媒を冷却して凝縮することができる。このように熱交換器における冷熱量が増加するので、分流流路に分岐される冷媒の量を増加させることができる。これにより冷媒流路における冷媒を循環させる動力を一層低減させることができる。
また、この液状の冷媒量が十分に確保できるようにすると、この液状の冷媒による冷熱量で分流流路に分流された冷媒を十分に凝縮させることができる。このようにすると、たとえば、再ガス化プラントの稼動が停止され、液化ガスの冷熱がなくなったとしても、冷媒流路における冷媒を循環させる動力を低減させることができる。
【００２０】
また、上記発明にかかる液化ガス貯蔵設備では、前記再液化プラントは、前記貯蔵タンク内から取り出したボイルオフガスを全て再液化するように構成されていることを特徴とする。
【００２１】
再液化プラントは、貯蔵タンク内から取り出しボイルオフガスを全て再液化する。再液化された液化ガスは貯蔵タンクに戻されるので、液化ガスの蒸発によるロスを防止することができる。
必要なガスは、再ガス化プラントを用いて貯蔵タンク内の液化ガスを再ガス化して賄うことになる。このガスは一般に高圧を求められている。
再ガス化プラントは、貯蔵タンク内から取り出した液化ガスを液体の状態でポンプによって圧力を上昇させているので、簡略な装置で、消費動力も極端に少なく液化ガスを昇圧することができる。したがって、高圧のガスを効率的に生成することができる。
このように、略大気圧状態であるボイルオフガスは再液化以外の目的では圧縮されないし、かつ、再液化プラントおよび再ガス化プラント間で相互に熱量を有効に活用するので、効率の高い設備を実現できる。
【００２２】
本発明にかかる船舶は、液化ガスの蒸発によるロスを防止し、高圧のガスを効率的に生成でき、かつ再液化プラントの冷却用動力および再ガス化プラントの加熱用動力をそれぞれ削減できる液化ガス貯蔵設備を搭載していることを特徴とする。
【００２３】
本発明の船舶によれば、運搬した液化ガスをロスなく活用できる。また、高圧のガスを効率的に生成できるので、ガスを陸上のガス配管に直接供給することができる。主機あるいは船内動力源として、効率の高い、たとえば、高圧ガス噴射式ガス焚ディーゼル機関発電機等を採用することができる。
【００２４】
本発明にかかる海洋構造物は、液化ガスの蒸発によるロスを防止し、高圧のガスを効率的に生成でき、かつ再液化プラントの冷却用動力および再ガス化プラントの加熱用動力をそれぞれ削減できる液化ガス貯蔵設備を搭載していることを特徴とする。
【００２５】
本発明の海洋構造物は、たとえば、船舶から供給された液化ガスをロスなく活用できる。また、高圧のガスを効率的に生成できるので、ガスを陸上のガス配管に直接供給することができる。内部動力源として、効率の高い、たとえば、高圧ガス噴射式ガス焚ディーゼル機関発電機等を採用することができる。
【発明の効果】
【００２６】
このように、貯蔵タンク内で蒸発したボイルオフガスは、再液化プラントによって再液化されて貯蔵タンクに戻されるので、液化ガスの蒸発によるロスを防止することができる。
再ガス化プラントは、貯蔵タンク内から取り出した液化ガスの圧力を上昇させているので、陸上のガス配管に直接供給することができるし、効率の高い高圧ガス噴射式ガス焚ディーゼル機関発電機等に燃料として供給することができる。
そして、再液化プラントの冷熱源として、再ガス化プラントにおける液化ガスの冷熱が利用可能とされているので、再液化プラントの冷却用動力および再ガス化プラントの加熱用動力を削減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明をＬＮＧ船の液化ガス貯蔵設備に適用した一実施形態について、図１を用いて説明する。
図１は、ＬＮＧ船の液化ガス貯蔵設備１の全体概略構成を示すブロック図である。
液化ガス貯蔵設備１には、メタンを主成分とした液化天然ガス（液化ガス：ＬＮＧということもある。）１１を貯蔵する貯蔵タンク３と、貯蔵タンク３内で蒸発したボイルオフガス１３を取り出し再液化するガス再液化プラント５と、貯蔵タンク３内のＬＮＧ１１を取り出し高圧の天然ガスにガス化する再ガス化プラント７と、熱交換部９とが備えられている。
【００２８】
貯蔵タンク３には、種々の形式があり、たとえば、モス式のタンクは図１に示されるように略球形をしている。
貯蔵タンク３は、断熱構造とされており、内部にＬＮＧ１１が略大気圧状態で貯蔵される。この状態における貯蔵されたＬＮＧ１１の主成分であるメタンの沸点は約−１６１℃であるが、貯蔵タンク３には外部から熱が侵入し、ＬＮＧ１１を暖めるので、ＬＮＧ１１は蒸発し、上部空間にボイルオフガス１３が生成される。
【００２９】
ガス再液化プラント５には、冷凍サイクル部１５と、液化処理部１７とが備えられている。
冷凍サイクル部１５は、冷凍配管（冷媒流路）１９を通って循環される冷媒の冷熱を液化処理部１７に供給するものである。冷媒としては、たとえば、窒素（Ｎ２）が用いられている。他に、たとえば、水素やヘリウムが対象となる。
冷凍サイクル部１５には、冷媒圧縮機２１と、冷媒圧縮機２１を駆動する駆動モータ２３と、第一アフタクーラ２５と、ブースタコンプレッサ２７と、第二アフタクーラ２９と、エキスパンダ３１と、過冷却器３３と、凝縮器３５と、プレクーラ３７と、が主たる要素として設けられている。
【００３０】
冷凍サイクル部１５には、これら要素間を接続して閉じた系を構成する冷凍配管１９が設けられている。
冷凍配管１９には、冷媒圧縮機２１から第一アフタクーラ２５を経由してブースタコンプレッサ２７に到る圧縮冷却部３９と、ブースタコンプレッサ２７、第二アフタクーラ２９、プレクーラ３７および凝縮器３５を経由してエキスパンダ３１に入る予備冷却配管部４１と、エキスパンダ３１、過冷却器３３、凝縮器３５、およびプレクーラ３７を経由して冷媒圧縮機２１に入る冷却配管部４３とが設けられている。
【００３１】
冷媒圧縮機２１は、低温・低圧のガス状（気体状）冷媒を吸引して圧縮し、高温・高圧のガス状冷媒とするものである。
第一アフタクーラ２５は冷媒圧縮機２１から送り出される高温・高圧のガス状冷媒を冷却するものである。
ブースタコンプレッサ２７は、第一アフタクーラ２５から導入される冷媒を圧縮して、冷媒を再度高温・高圧とし、予備冷却配管部４１へ供給するものである。
【００３２】
第二アフタクーラ２９はブースタコンプレッサ２７から送り出される高温・高圧のガス状冷媒を冷却するものである。
エキスパンダ３１は、第二アフタクーラ２９、プレクーラ３７および凝縮器３５を通って温度が低下させられた冷媒を減圧により膨張させて低温・低圧のガス状冷媒とするものである。エキスパンダ３１この冷媒が膨張する時の力を回転力として、ブースタコンプレッサ２７は回転される。
エキスパンダ３１からの低温・低圧のガス状冷媒は、冷却配管部４３を通って過冷却器３３、凝縮器３５およびプレクーラ３７と順次送られ熱交換される。
【００３３】
圧縮冷却部３９の第一アフタクーラ２５とブースタコンプレッサ２７との間には、分岐部Ａが設けられている。第二アフタクーラ２９とプレクーラ３７との間の予備冷却配管部４１と、分岐部Ａと、の間には、第一バイパス流路４５が備えられている。
第一バイパス流路４５には、予備冷却配管部４１から圧縮冷却部３９への冷媒の流れを防止し、逆方向には選択的に冷媒を流すチェック弁４７が備えられている。
凝縮器３５とエキスパンダ３１との間の予備冷却配管部４１と、過冷却器３３と凝縮器３５との間の冷却配管部４３と、の間には、第二バイパス流路４９が備えられている。
第二バイパス流路４９には、流量調整弁５１が備えられている。
これらは、冷凍サイクル部１５の起動時にブースタコンプレッサ２７およびエキスパンダ３１をバイパスする流路を形成するために備えられている。
【００３４】
液化処理部１７には、貯蔵タンク３からセパレータ５３へボイルオフガス１３を搬送するボイルオフガス供給配管５５と、セパレータ５３から貯蔵タンク３へ再液化ガスを送る再液化ガス配管５７とが設けられている。
ボイルオフガス供給配管５５には、ボイルオフガス１３の温度を低下させる緩熱器５９と、搬送されるボイルオフガス１３を圧縮するボイルオフガス圧縮機６１と、が設けられている。
【００３５】
緩熱器５９はセパレータ５３から所定量送られる低温のガス状の天然ガスおよび／または再液化されたＬＮＧと、貯蔵タンク３から送られてくるボイルオフガス１３と、を混合して低温にされたボイルオフガス１３をボイルオフガス圧縮機６１へ送るものである。
ボイルオフガス圧縮機６１は、緩熱器５９から送られるボイルオフガス１３を圧縮し、高温・高圧にするものである。
ガス状の天然ガスおよび／または再液化されたＬＮＧの量は、ボイルオフガス圧縮機６１に導入されるボイルオフガス１３の温度が一定になるように調節される。
【００３６】
ボイルオフガス供給配管５５は、ボイルオフガス圧縮機６１を出た後、凝縮器３５を通り、セパレータ３３の上部に接続されている。
ボイルオフガス１３は、凝縮器３５で、冷却配管部４３を流れる冷温のガス状冷媒によって冷却され、凝縮される。
セパレータ５３は、凝縮器３５によって凝縮されたボイルオフガス１３の気液を重量の違いを利用して分離する機能を有している。
【００３７】
再液化ガス配管５７は、セパレータ５３の下部から過冷却器３３を通り貯蔵タンク３に接続されている。再液化ガス配管５７には、過冷却器３３よりも下流側に再液化ガス流量調整弁６３が設けられている。
再液化ガス流量調整弁３７は、セパレータ５３の液位が所定の範囲に位置するように調整するものである。
【００３８】
再ガス化プラント７には、ＬＮＧ１１を貯留する第一容器６５と、ＬＮＧ１１を貯留する第二容器６７と、図示しないベーパライザと、貯蔵タンク３内と第一容器６５とを接続する第一ＬＮＧ配管６９と、第一容器６５と第二容器６７とを接続する第二ＬＮＧ配管７１と、第二容器６７とベーパライザとを接続する第三ＬＮＧ配管７３と、貯蔵タンク３内に設置され第一ＬＮＧ配管６９を通って第一容器６５にＬＮＧを送り出す液化ガス移送ポンプ７５と、第一容器６５に設置され第二ＬＮＧ配管７１を通って第二容器６７にＬＮＧを送るプレポンプ７７と、第二容器６７に設置され第三ＬＮＧ配管７３を通ってＬＮＧを送るブースタポンプ７９と、が備えられている。
【００３９】
液化ガス移送ポンプ７５は、０．３〜０．４ＭＰａ（３〜４ｂａｒ）の圧力でＬＮＧを送り出す。
プレポンプ７７は、後述する冷媒との熱交換によって昇温されてもＬＮＧの状態を維持する程度の圧力、たとえば、１ＭＰａ（１０ｂａｒ）でＬＮＧを送り出す。
ブースタポンプ７９は、ベーパライザでガス化された天然ガスが所要の圧力となる圧力でＬＮＧを送り出す。この所要の圧力とは、陸上のガスラインに直接供給する場合には、たとえば、１０〜１２ＭＰａ（１００〜１２０ｂａｒ）、高圧ガス噴射式ガス焚ディーゼル機関の燃料とする場合には、たとえば、２０〜３０ＭＰａ（２００〜３００ｂａｒ）である。
【００４０】
熱交換部９には、熱交換器８１と、膨張弁８３と、気液分離器８５と、貯留容器８７と、冷媒分流配管（分流流路）８９と、冷媒合流配管（合流流路）９１と、冷媒貯留配管９３と、冷媒供給配管（供給流路）９５と、が備えられている。
熱交換器８１は、中空の密閉容器であり、内部を第二ＬＮＧ配管７１が通されている。
冷媒分流配管８９は、圧縮冷却部３９の分岐部Ａと、熱交換器８１の内部上部と、をプレクーラ３７および凝縮器３５を通って連結する配管であり、途中に冷媒流量調整弁９７が設置されている。冷媒分流配管８９は、冷媒圧縮機２１で圧縮され、第一アフタクーラ２５で冷却された冷媒を熱交換器８１へ送り込む機能を有している。
【００４１】
エキスパンダ３１と過冷却器３３との間に位置する冷却配管部４３には、合流部Ｂが設定されている。冷媒合流配管９１は、熱交換器８１の内部下部と合流部Ｂとを連結する配管である。冷媒合流配管９１の途中には、熱交換器８１側から順に膨張弁（膨張部材）８３と、気液分離器８５が備えられている。
膨張弁８３は、ジュール・トムソン効果を備え、熱交換器８１で凝縮された冷媒を断熱膨張させて低温の気液状態とする機能を有している。膨張弁８３の出口での圧力は、エキスパンダ３１の出口の圧力と略等しくなるように構成されている。
【００４２】
冷媒貯留配管９３は、気液分離器８５の下部と貯留容器８７とを連結する配管である。
冷媒供給配管９５は、貯留容器８７の内部下部と熱交換器８１の内部を連結する配管である。冷媒供給配管９５の中途には、ポンプ９９が設置されている。
貯留容器８７と冷媒供給配管９５とを連結する配管には、内部に空気を通過させる空気配管を備えたヒータ１０１が備えられている。
【００４３】
以上説明した本実施形態にかかるガス貯蔵設備１の動作について説明する。
まず、再ガス化プラント７が稼動していない場合について説明する。このときには、冷媒流量調整弁９７を閉じて冷媒分流配管８９に冷媒が流れないようにする。
冷凍サイクル部１５では、冷媒圧縮機２１が駆動モータ２３により駆動され、冷凍配管１９から導入される低温・低圧のガス状冷媒を圧縮して、高温・高圧のガス状冷媒とする。
この高温・高圧のガス状冷媒は、第一アフタクーラ２５で冷却されてブースタコンプレッサ２７に導入される。ブースタコンプレッサ２７では、導入された高温・高圧のガス状冷媒が圧縮されてさらに高温・高圧とされる。この冷媒が、予備冷却配管部４１に送られ、第二アフタクーラ２９で冷却され、次いでプレクーラ３７および凝縮器３５を通過する際に冷却配管部４３を通る低温・低圧のガス状冷媒により冷却されてエキスパンダ３１に導入される。
【００４４】
エキスパンダ３１に導入された冷媒は、減圧により膨張されて低温・低圧のガス状冷媒とされる。そして、この低温・低圧のガス状冷媒は、冷却配管部４３に送られ、過冷却器３３、凝縮器３５およびプレクーラ３７を通る際、その冷熱を周囲に与えて冷却する。
その後、冷媒は冷媒圧縮機２１に送られて、１サイクルが完了する。
冷凍サイクル部１５では、このサイクルを連続的に行うことで、冷却配管部４３が通過する過冷却器３３、凝縮器３５およびプリクーラ１３において冷熱を提供している。
【００４５】
貯蔵タンク３から送られるボイルオフガス１３は、緩熱器５９で低い所定の温度となるように調整され、次いで、ボイルオフガス圧縮機６１によって圧縮され高温・高圧状態でボイルオフガス供給配管５５により送られる。
そして、凝縮器３５において、ボイルオフガス１３は、冷凍サイクル部１５の冷却配管部４３を流れる低温・低圧のガス状冷媒により冷却されて、飽和液状態、すなわち気液に分離し易い状態でセパレータ５３に送られる。すなわち、この低圧低温状態の冷媒が貯蔵タンク３から取り出されたボイルオフガスを冷却して液化させる。反対に、冷媒はボイルオフガス１３によって加熱され、昇温されて冷媒圧縮機２１に戻ることになる。
【００４６】
セパレータ５３では、飽和液状態のボイルオフガス１３が気液分離され、液体分、すなわち、再液化ガスは下部に、ガス分は上部に分離される。
セパレータ５３の下部に溜まった再液化ガスは、再液化ガス配管５７で送られ、過冷却器３３で、冷凍サイクル部１５の冷却配管部４３を通過する冷媒により過冷却状態（たとえば−１６２．５℃）に冷却されて貯蔵タンクに戻される。また、一部はボイルオフガス１３の温度を調整するために緩熱器５９へ送られる。
【００４７】
セパレータ３３の上部に溜まった低温（たとえば、−１５０℃）のガス分は、ボイルオフガス１３の温度を調整するために緩熱器５９へ送られるとともに、一部は、たとえば、ボイラ等の燃料とされる。
【００４８】
このように、貯蔵タンク３内で蒸発したボイルオフガス１３は、再液化プラント５によって再液化されて貯蔵タンク３に戻されるので、ＬＮＧ１１の蒸発によるロスを防止することができる。
【００４９】
次に、たとえば、ＬＮＧ船が天然ガスの利用地に到着し、直接地上のパイプラインに天然ガスを供給するために再ガス化プラント７が稼動した場合について説明する。
液化ガス移送ポンプ７５が、貯蔵タンク３内に略大気圧状態で貯蔵されているＬＮＧ１１を０．３〜０．４ＭＰａ（３〜４ｂａｒ）の圧力で第一容器６５へ第一ＬＮＧ配管６９を通して送り出す。
このＬＮＧ１１は、途中の圧力ロスによって略大気圧に戻った状態で第一容器６５に貯留される。
このＬＮＧ１１は、プレポンプ７７によって、たとえば、１ＭＰａ（１０ｂａｒ）に昇圧され、第二容器６７へ第二ＬＮＧ配管７１を通って運ばれる。このときＬＮＧ１１の温度は、たとえば、−１６０℃である。
【００５０】
凝縮した冷媒の温度をこのレベルに保つには合流部Ｂの圧力を低圧（たとえば、０．４〜０．６ＭＰａ（４〜６ｂａｒ））に保つ必要がある。
冷媒合流配管９１の冷熱供給が増えると冷媒圧縮機２１の負担が下がり、合流部Ｂの圧力は上昇傾向となる。
一方、熱交換部９や貯留容器８７で液体として保存される分が増えると合流部Ｂの圧力は下がる場合もある。したがって、冷媒保存タンク４０に繋がる供給・抜き出しラインにより、圧力を調整する必要が出てくる。
【００５１】
一方、冷媒流量調整弁９７が開かれ、調整された量の冷媒が、分岐部Ａから冷媒分流配管８９へ流れ、熱交換器８１へ送られる。この冷媒の温度は、たとえば、−１１０℃である。
第二ＬＮＧ配管７１は熱交換器８１の内部に挿通されているので、熱交換器８１に流れ込んだ冷媒は第二ＬＮＧ配管７１の内部を流れるＬＮＧ１１によって冷却され、凝縮する。このとき、凝縮した冷媒の温度は、たとえば、−１５０〜−１６０℃になる。
【００５２】
この凝縮された冷媒は、冷媒合流配管９１に流れ、膨張弁８３によって膨張され、低圧・低温化される。この部分の圧力下での飽和温度である、たとえば、−１７０℃とされ、気液分離器８５に送られる。
気液分離器８５では、重量によってガス状の冷媒と液状の冷媒とに分離される。気液分離器８５の上部を占めるガス状の冷媒は、合流冷媒配管９１を通って合流部Ｂに送られ、エキスパンダ３１で膨張された略同等の温度とされた冷媒と合流される。
そして、この低温の冷媒は凝縮器３５においてボイルオフガス供給配管５５を流れるボイルオフガス１３を冷却して凝縮させる。一方、冷媒はボイルオフガス１３によって加熱される。
【００５３】
このように、冷媒合流配管９１からの冷媒が加わると、エキスパンダ３１による冷媒の供給量を減少させることができる。これにより、エキスパンダ３１を通過する冷媒が相対的に減少するので、エキスパンダ３１の負荷が減少する。エキスパンダ３１の負荷が減少すると、冷媒を循環させる冷媒圧縮機２１の負荷が減少するので、これを駆動する駆動モータ２３の動力を低減させることができる。
すなわち、再液化プラント５の冷却用動力をそれぞれ削減させることができる。
【００５４】
気液分離器８５の下部に貯留された液状の冷媒は、冷媒貯留配管９３を通って貯留容器８７に送られ、貯留される。
貯留容器８７に所定量以上貯留されると、貯留された液状の冷媒は、ポンプ９９によって冷媒供給配管９５を通って熱交換器８１に供給される。
貯留容器８７に貯留された液状の冷媒は、膨張弁８３で膨張され低温化されたものであるので、冷媒分流配管８９を通って流れこむ冷媒を冷却して凝縮することができる。
【００５５】
このように熱交換器８１における冷熱量が増加するので、冷媒分流配管８９に分流される冷媒の量を増加させることができる。これにより冷媒サイクル部１５における冷媒を循環させる動力を一層低減させることができる。
また、この液状の冷媒量が十分に確保できるようにすると、この液状の冷媒による冷熱量で冷媒分流配管８９に分流された冷媒を十分に凝縮させることができるので、たとえば、再ガス化プラント７の稼動が停止され、ＬＮＧの冷熱がなくなったとしても、冷媒サイクル部１５における冷媒を循環させる動力を低減させることができる。
【００５６】
一方、第二ＬＮＧ配管７１を通過するＬＮＧは、冷媒分流配管８９から流れ込む冷媒によって加熱され、昇温される。このとき、プレポンプ７７は、熱交換器８１で昇温されてもＬＮＧがガス化しない程度以上にＬＮＧ１１の圧力を昇圧するようにしている。
このＬＮＧ１１は、第二ＬＮＧ配管７１から第二容器６７に流入し、貯留される。
第二ＬＮＧ容器６７へ貯留されたＬＮＧ１１は、ブースタポンプ７９によって、たとえば、１０ＭＰａ（１００ｂａｒ）に昇圧され、ベーパライザへ運ばれる。
ＬＮＧ１１は、ベーパライザにおいて別途備えられている加熱源によって加熱され、天然ガスにガス化される。ガス化された天然ガスは地上のパイプラインへ供給されることになる。
【００５７】
このように、再ガス化プラント７は、貯蔵タンク３内から取り出したＬＮＧ１１の圧力をポンピングによって上昇させているので、簡単な装置で容易にＬＮＧ１１を昇圧することができる。
したがって、高圧のガスを効率的に、かつ、確実に生成することができる。
【００５８】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
たとえば、本実施形態はＬＮＧ船に搭載するガス貯蔵設備１に適用しているが、浮遊式あるいは固定式の海洋構造物に設置するようにしてもよいし、また、陸上に設置するようにしてもよい。
また、液化ガスとしては、ＬＮＧに限らず、ＬＰＧ等、適宜なものを対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態の液化ガス貯蔵設備の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  ガス貯蔵設備
３  貯蔵タンク
５  再液化プラント
７  再ガス化プラント
１１  ＬＮＧ
１３  ボイルオフガス
１５  冷凍サイクル部
１７  液化処理部
８１  熱交換器
８３  膨張弁
８５  気液分離器
８７  貯留容器
８９  冷媒分流配管
９１  冷媒合流配管
９５  冷媒供給配管
【図１】
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