JPH0351599Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、船舶などに搭載される貯留タンクに
貯留されているLNG（液化天然ガス）の蒸発ガス
を処理する装置に関する。

背景技術 第４図は典型的な先行技術の系統図である。ガ
ス処理装置１は、船舶などに搭載される貨物タン
ク２からの蒸発ガスを、推進駆動用内燃機関３な
どに燃料として供給するとともに一部分を再液化
して回収するために用いられる。この蒸発ガス処
理装置１は、凝縮器４と、冷却器５と、圧縮機
６，７、と、受液槽８と、膨張弁V1，V2，V3と
から構成される。貨物タンク２からの蒸発ガス
は、ガス供給管路ｌ１を経て、凝縮器４および冷
却器５を通過する際に熱交換されて加熱され、こ
の加熱された蒸発ガスは圧縮機６によつて昇圧さ
れる。この圧縮機６からの昇圧された蒸発ガス
は、その一部が圧縮機７によつてさらに昇圧され
て内燃機関３に送られるとともに、残余の部分は
分岐管路ｌ２に送られる。

分岐管路ｌ１を通過する気体は冷却器５に送ら
れて冷却され、この冷却された気体はさらに凝縮
器４を通過し、蒸発ガスの冷熱によつて凝縮さ
れ、膨張弁V1で断熱膨張して受液器８の受液槽
に貯留される。この受液器８内の発生ガスは、膨
張弁V2で減圧されて前記ガス供給管路ｌ１に送
られ、貨物タンク２からの蒸発ガスと混入して凝
縮器４に送られる。受液器８に貯留されている貯
留液は、膨張弁V3で減圧されて貨物タンク２に
戻される。こうして貨物タンク２からの蒸発ガス
は、内燃機関３に燃料として与えられるととも
に、分岐管路ｌ２を介して再液化され、再び貨物
タンク２に戻される。

このような蒸発ガス処理装置１は、膨張弁V1，
V2，V3の開度を制御することによつて、第５図
に示されるような再液化量特性を有している。な
お、第５図は蒸発ガスが純メタンとした場合の例
である。この第５図において明らかなように、内
燃機関３に供給される燃料ガスを除々に増加させ
ると、再液化量もそれにほぼ比例して増加し、貨
物タンク２からのガス流量を100としたとき、燃
料ガス量が70％の場合に、再液化量が約30％の最
大再液化量となり、蒸発ガスを100％処理出来る。
一方タンク２からのガス供給量を100％のまま維
持して、燃料ガス流量が70％以上に上昇していく
場合には、参照符M1で示されるように使用のた
めに再液化すべきガス流量は減少していく。した
がつて、タンク２からの蒸発ガス供給量を100％
のまま維持して、内燃機関３への燃料ガス量を
100％〜70％の範囲で調整することができる。そ
のため、他の冷媒たとえば窒素を冷媒とする再液
化装置を併設した場合に比べ、装置もその運転も
簡単であるなどの利点がある。

考案が解決しようとする問題点 上記先行技術では、燃料ガス量が低下していく
と、タンク２からの消費できるガス供給量は徐々
に減少していく。内燃機関３への燃料ガス量が零
になると、再液化ができなくなり、再液化量が零
になる。その理由は、圧縮機６からのガス流量の
全てが管路ｌ２に流れて、凝縮器４では冷熱が不
足し、再液化能力が無くなるからである。その結
果、貨物タンク２からの蒸発ガスの処理が全くな
されない場合は貨物タンク２内の圧力の急激な上
昇が生ずる。しかし少しでも貨物タンク２から蒸
発ガスを引いておれば貨物タンク２内の圧力上昇
はゆるやかとなり、急激な圧力上昇を防止するこ
とができる。この先行技術の場合には、その防止
ができないという問題がある。

本考案の目的は、上述の技術的課題を解決し、
燃料ガス供給量が減少したときに、貨物タンクか
らの蒸発ガスの再液化範囲を従来技術よりも広範
囲にとることができ、たとえば推進駆動用内燃機
関の停止時にも蒸発ガスの一部を再液化すること
ができるようにしたLNG船の蒸発ガス処理装置
を提供することである。

問題点を解決するための手段 本考案は、貨物タンクからの蒸発ガスが供給さ
れる凝縮器と、 凝縮器を通過した蒸発ガスが供給される冷却器
と、 冷却器を通過した蒸発ガスを圧縮する圧縮機
と、 圧縮機によつて圧縮された蒸発ガスの一部を前
記冷却器および凝縮器に導いて貨物タンクからの
蒸発ガスの冷熱により冷却、および凝縮後、膨張
弁を通過させて得られた再液化液を貨物タンクに
もどすとともに、そこでの発生ガスの冷熱も上記
再液化の為に使用する手段と、 上記圧縮機と直列に連絡され、再液化されない
残りの蒸発ガスを燃焼処理装置に圧送する為の圧
縮機を備えた装置において、 冷却器によつて冷却された蒸発ガスを一部分枝
し、これを断熱膨張させて、貨物タンクから凝縮
器に供給される蒸発ガスに混入する手段とを含む
ことを特徴とするLNG船の蒸発ガス処理装置で
ある。

作 用 本考案に従えば、冷却器によつて冷却された蒸
発ガスの一部を断熱膨張させて低温、低圧のガス
とし、貨物タンクから凝縮器に供給される蒸発ガ
スに混入する手段を設けたので、貨物タンクから
の蒸発ガスの凝縮器における液化に必要な冷熱を
増大することができる。

実施例 第１図は、本考案の一実施例の系統図である。
蒸発ガス処理装置２１は、船舶などに搭載される
液化ガスが貯留される貨物タンク２２からの蒸発
ガスの一部を推進駆動用内燃機関２３に燃料とし
て供給するとともに、残余のガスを再液化して回
収する機能を果たす。この蒸発ガス処理装置２１
は、基本的には凝縮器２４と、ガス冷却器２５
と、圧縮機２６，２７と、受液器２８と、膨張弁
V1，V2，V3，V4とを含む。膨張弁V1，V2，
V3，V4は、後述するように流量制御弁としての
機能をも果たす。

タンク２２の蒸発ガスは、蒸発ガス供給管路ｌ
１１から凝縮器２４、ガス冷却器２５を通過して
加熱され、圧縮機２６によつて昇圧される。この
圧縮機２６からの昇圧された蒸発ガスは、その一
部が圧縮機２７によつてさらに昇圧されて内燃機
関２３に送られるとともに、残余の蒸発ガスが分
岐管路ｌ１２を介して冷却器２５に送られる。冷
却器２５によつて冷却された気体は、凝縮器２４
に送られて凝縮され、凝縮液は膨張弁V1で断熱
膨張して受液器２８の受液槽に貯留される。

受液器２８内の発生ガスは、膨張弁V2で減圧
されて蒸発ガス供給管路ｌ１１に送られ、タンク
２２からの蒸発ガスと混合されて凝縮器２４に再
び送られる。受液器２８内の貯留液は、膨張弁
V3を介して、タンク２２に戻される。

冷却器２５と凝縮器２４との間には、分岐管路
ｌ１３の一端が接続され、この分岐管路ｌ１３の
他端は、蒸発ガス供給管路ｌ１１の凝縮器２４よ
りも上流側に接続される。分岐管路ｌ１３には、
膨張弁V4が介在される。この膨張弁V4によつ
て、冷却器２５で冷却された高圧の蒸発ガスの一
部を低圧低温ガスとして供給管路ｌ１１に循環さ
せて、これによつて低温ガスの冷熱を再液化に利
用することができる。

制御の一例として、供給管路ｌ１１の貨物タン
ク２２の近傍には圧力計P1が設けられ、この圧
力計P1からの検出信号はコントローラ３０に与
えられる。このコントローラ３０によつて貨物タ
ンク２２からの吸入圧力p1が一定に維持される
ように圧縮機２６の容量制御が行なわれる。

圧縮機２７の出口側には圧力計P4が設けられ、
この圧力計P4からの検出信号はコントローラ３
１に与えられる。コントローラ３１は圧縮機２７
からの吐出圧力p4が一定値になるように圧縮機
２７の容量制御が行なわれる。

膨張弁V1の上流側には圧力計P2が設けられる。
この圧力計P2によつて検出される圧力、すなわ
ち凝縮器２４からの吐出圧力p2を一定に保つた
めに膨張弁V1の開度が制御される。また受液器
２８内の蒸発ガスの圧力は圧力計P3によつて検
出され、この検出信号によつて膨張弁V2の開度
が制御され、受液器２８内の蒸発ガスの圧力p3
が一定に維持される。また受液器２８には貯留液
の液位を計測する液位計Ｌが設けられ、この液位
計Ｌによる計測値に対応して、膨張弁V3の開度
が制御され、受液器２８内の貯留液の液位が一定
に維持される。

膨張弁V4は、凝縮器２４の出口側に設けられ
た温度計Ｔからの検出信号と、前記圧力計P2か
らの検出信号のうちの許容範囲を越えた方の側で
その開度が制御される。

第２図は本考案に従う処理装置２１によつてタ
ンク２２からの蒸発ガスが100％の場合の内燃機
関２３へ供給される燃料ガス量と再液化量との関
係を示すグラフであり、第３図は本考案に従う処
理装置２１における燃料ガス量と圧縮機３０，３
１の動力との関係を示すグラフである。まず第２
図を参照して、ラインm1は膨張弁V4を使用しな
いで可能な限り再液化運転を行なった場合の特性
を示している。またラインm2は膨張弁V4を使用
して可能な限りの再液化運転を行なった場合の特
性を示している。膨張弁V4を閉弁状態にし、か
つ膨張弁V1の開度を制御したときには、領域S1
の範囲内で蒸発ガスを処理することができる。ま
た燃料ガス量が約70％の場合に再液化量が最大の
約30％となり、蒸発ガスの全量が処理出来る。

燃料ガス量70％〜100％の間で内燃機関２３を
運転する場合は、タンク２２からの蒸発ガスを
100％処理することができる。ちなみに、この領
域S1は先行技術の特性を示す第６図における領
域と同一である。

次に第３図を参照して、ラインk1とラインk2
とで囲まれる領域S3は膨張弁V4を使用しない場
合であり、ラインk1とラインk3とで囲まれる領
域S4は膨張弁V4を使用する場合を示している。
ラインk4は膨張弁V4を使用しない場合で、かつ
再液化量が０％すなわち燃料ガスのみを供給する
場合の特性を示している。またラインk5〜k9は
膨張弁V4を使用しない場合で、かつ再液化量が
５％，10％，15％，20％，25％のそれぞれの特性
を示すものである。またラインk10〜k14は膨張
弁V4を使用した場合で、かつ再液化量が５％，
10％，15％，20％，25％の場合における特性を示
したものである。この第３図から明らかなよう
に、燃料ガス量０％として膨張弁V4を使用して
再液化量を10％とする場合には、燃料ガス量が70
％で再液化量が30％の場合を100％としたときの
80％で圧縮機３０を運転すればよい。また燃料ガ
ス量を０％から70％の範囲で再液化量を各々の最
大に運転する場合には、ラインk3に沿つて圧縮
機３０，３１の運転率が決定される。

次に第２図および第３図を参照して、本考案に
従う処理装置２１の処理動作について説明する。
まずタンク２２からの蒸発ガスの供給量が100％
であるとする。このとき圧縮機２７から内燃機関
２３への燃料ガス量が70％のときには、分岐管路
ｌ１２には貨物タンク２２からの蒸発ガスの30％
と、受液器２８からのフラツシユガスの合計が流
入する。このとき膨張弁V1は再液化量が貨物タ
ンク２２からの蒸発ガスの30％になるように開度
が制御される。

なお、この状態では膨張弁V4は閉弁状態であ
り、また膨張弁V2，V3は膨張弁V1とは直接関連
することなく適時その開度が制御される。膨張弁
V2は受液器２８の圧力を一定に保つため、また
膨張弁V3は受液器２８の液位を一定に保つよう
に働く。

この処理装置１で第２図における点Q1で運転
している場合すなわち燃料ガス量が貨物タンク２
２からの蒸発ガス量の60％で再液化量が20％で運
転している場合には、処理される総蒸発ガス量は
80％であり、したがつて残余の20％は受液器２８
から蒸発ガス供給管路ｌ１１に戻されて循環しよ
うとする。そのため凝縮器２４の吐出圧力p2は
上昇し、吐出圧力p2を一定にするため、膨張弁
V1はその開度が大となるように制御される。こ
うして膨張弁V1の開度が制御されていき点Q2に
達したときには、膨張弁V1の開度は全開状態と
なる。このような全開状態においても燃料ガス量
は60％で、再液化量は約25％で、処理される総ガ
ス流量は85％である。したがつて残余の15％のガ
スは循環しようとする。そのため凝縮器２４から
の吐出圧力p2は増大していく。そこで凝縮器２
４からの凝縮液温度と凝縮器２４からの吐出圧力
p2のいずれか許容範囲を越えたとき、膨張弁V4
の開度が制御される。これによつて冷却器２５か
らの低温ガスの一部は膨張弁V4によつて断熱膨
張されてさらに低温ガスとなつて蒸発ガス供給管
路ｌ１１に与えられ、タンク２２からの蒸発ガス
に混入される。これによつて凝縮器２４での冷熱
の不足を補つて再液化を行なうことができ、処理
することができる蒸発ガス量を増加することが可
能となる。

こうして膨張弁V4の開度を制御することによ
つて、処理することができる総蒸発ガス量を増大
することができる。

しかしながら、このように膨張弁V4を使用し
た場合においても100％の蒸発ガス量を処理する
ことはできず、処理できない残余の蒸発ガスは循
環ループを循環する。これによつて凝縮器２４か
らの吐出圧力p2は増大する。そして膨張弁V4の
開度をさらに増大して全開状態とした場合には、
第２図における点Q3、すなわち燃料ガス量が60
％で、再液化量が約27.5％となり、全体として約
87.5％の蒸発ガス量を処理することができる。

このような膨張弁V4を全開としたときには、
コントローラ３０に膨張弁V4が全開したことを
示す信号が与えられ、これによつてコントローラ
３２はタンク２２からの吸入圧p1の一定制御を
解除する。そしてコントローラ３２は実際に処理
装置２１が処理できる流量だけ吸引するように、
圧縮機２６を制御する。したがつてこの場合は、
吸入圧力p1とは無関係に圧縮機２６は運転され、
燃料ガス量60％の場合を例にとれば、圧縮機２６
は、そのタンク２２からの蒸発ガス供給量が87.5
％となるように運転される。

上述の説明では燃料ガス量を一定にした場合に
ついて説明したけれども、次に内燃機関２３の運
転をおさえて燃料ガス量が減少していく場合につ
いて説明する。たとえば第２図における点Q1で
示される状態から内燃機関２３の運転率が減少し
て燃料ガス量が抑えられていくと、これに伴なつ
て第２図において明らかなように、タンク２２か
らの蒸発ガスの処理できる流量が減少していく。
したがつて前述と同様に、膨張弁V1の開度を制
御し、膨張弁V1の開度が全開状態になつたとき
には、膨張弁V4の開度を制御し、膨張弁V4の開
度が全開状態になつたときには、コントローラ３
０は処理装置２１によつて現実に処理することが
できるガス流量だけ吸引するように圧縮機２６を
運転する。これによつて第２図におけるライン
m2で示される量だけ再液化することができる。

また膨張弁V4を使用することによつて、従来
では領域S1でしか処理できなかつたものを、本
考案に従えば、さらにハツチバツグを施して示す
領域S2内でも処理することができ、処理装置２
１における処理範囲を従来よりも広範囲にとるこ
とが可能となる。

次にこのような燃料ガス量を抑えていき、内燃
機関２３の運転が停止した場合について説明する
と、この場合には第２図において明らかなよう
に、膨張弁V4を使用しない場合には、再液化量
は０％であり、したがつてタンク２２の蒸発ガス
を処理することができず貨物タンク２２内の蒸発
ガスの圧力は、増大する。しかしながら、本考案
に従う処理装置２１では、膨張弁V4の開度を制
御することによつて、第２図で示されるように貨
物タンク２２からの蒸発ガス量の約10％液化する
ことができる。したがつてコントローラ３０は、
約10％の蒸発ガス量をタンク２２から吸引するよ
うに圧縮機２６が運転される。なお、このときの
圧縮機２６は第３図に示されるようにその動力が
80％で運転される。

効 果 以上のように本考案によれば、冷却器によつて
冷却された気体を断熱膨張させてタンクから凝縮
器に供給される気体に混入する手段を設けたの
で、タンクからの蒸発ガスの再液化処理できる範
囲を広範囲にとることが可能となる。また従来で
きなかつた推進駆動用内燃機関の停止時における
再液化処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の系統図、第２図は
本考案に従う処理装置２１の燃料ガス量と再液化
量との関係を示すグラフ、第３図は本考案に従う
処理装置２１の燃料ガス量と圧縮機との関係を示
すグラフ、第４図は典型的な先行技術の系統図、
第５図は第４図示の先行技術における燃料ガス量
と再液化量との関係を示すグラフである。 ２１……処理装置、２２……タンク、２３……
推進駆動用内燃機関、２４……凝縮器、２５……
冷却器、２６，２７……圧縮機、２８……受液
器、３０，３１……コントローラ、V4……膨張
弁、P1，P2，P3，P4……圧力計、Ｔ……温度
計、Ｌ……液位計。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 貨物タンクからの蒸発ガスが供給される凝縮器
   と、 凝縮器を通過した蒸発ガスが供給される冷却器
   と、 冷却器を通過した蒸発ガスを圧縮する圧縮機
   と、 圧縮機によつて圧縮された蒸発ガスの一部を前
   記冷却器および凝縮器に導いて貨物タンクからの
   蒸発ガスの冷熱により冷却、および凝縮後、膨張
   弁を通過させて得られた再液化液を貨物タンクに
   もどすとともに、そこでの発生ガスの冷熱も上記
   再液化の為に使用する手段と、 上記圧縮機と直列に連絡され、再液化されない
   残りの蒸発ガスを燃焼処理装置に圧送する為の圧
   縮機を備えた装置において、 冷却器によつて冷却された蒸発ガスを一部分枝
   し、これを断熱膨張させて、貨物タンクから凝縮
   器に供給される蒸発ガスに混入する手段とを含む
   ことを特徴とするLNG船の蒸発ガス処理装置。