JP2018513944A - 液化ガスを冷却するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、密閉断熱容器（２）の内部空間内に、二層液体蒸気平衡の状態で貯蔵されている液化ガス（８）を冷却するための方法に関し、上記方法は、蒸気相のガスの流れを、容器（２）の内部空間内に引き込むステップであって、上記蒸気相のガスの流れを引き込むステップは、容器の内部空間内で、大気圧未満の圧力Ｐ１を生成し、それによって、液化ガスの蒸発が促進され、容器内に貯蔵されている液化ガスが、二相液体蒸気平衡の状態に置かれ、ここで、液化ガスは、大気圧における上記液化ガスの液体蒸気平衡温度未満の温度を有する、引き込むステップと、蒸気相のガスの引き込まれている流れを、蒸気相のガスを使用するための回路（１３）に向けて誘導するステップとを含む。本発明はまた、液化ガスを貯蔵および冷却するための設備にも関する。

Description

本発明は、液化形態で貯蔵されるガスの冷却の分野に関し、特に、液化天然ガス（ＬＮＧ）のような燃料ガスの冷却に関する。

液化天然ガスは、極低温度において密閉断熱容器内に貯蔵される。そのような容器は、陸上の貯蔵設備の一部であり得るか、または、たとえば、ＬＮＧ運搬船のような浮体構造物内に設置され得る。

液化天然ガスの貯蔵容器の断熱障壁は、不可避的に、容器の内容物を再加熱する傾向にある、熱流束の部位である。この再加熱によって、容器の内容物のエンタルピーが増大することになり、結果として、その荷物の一部またはすべてが、ほぼ大気圧においてその平衡状態から遠ざかってしまう。したがって、このエンタルピーの増大によって、液化天然ガスが蒸発し、液体形態で貯蔵されている天然ガスが損失してしまう傾向にある。
液化天然ガスのエンタルピーの増大を制限するために、容器の熱的絶縁が頻繁に改善されている。しかしながら、容器の熱的絶縁機能が改善の傾向を示しているにもかかわらず、液化天然ガスの再加熱の割合は大きなままである。

無論、従来技術において、天然ガスを燃料として使用する機器に動力を供給するために、自然な蒸発からもたらされるガスを利用する方法が、従来技術において知られている。したがって、たとえば、ＬＮＧ運搬船に載せられて、蒸発したガスは、推進エンジン群に動力を供給するために使用され、船舶を推進することが可能になり、または、発電機アセンブリが、搭載されている機器が機能するのに必要な電気を供給することが可能になる。しかしながら、そのような方法は、容器内で蒸発したガスを安定させることは可能であるが、液化ガスの蒸発の速度を制御すること、または、ガスが恒久的に貯蔵されることを可能にする熱力学状態にガスを保持することは可能にしない。さらに、液化システムを使用して余分な蒸発ガスを再び液化する方法は知られているが、そのような液化システムの効率は低い。

本発明が基づく１つの着想は、大部分の液化ガスが恒久的に貯蔵されることを可能にする熱力学状態に当該液化ガスを保持しながら、液化ガスの自然な蒸発をより良好に制御することを可能にする、液化ガスを冷却する方法、ならびに、液化ガスを貯蔵および冷却するための設備を提案することである。

一実施形態によれば、本発明は、密閉断熱容器の内部空間内に貯蔵されている液化ガスを冷却するための方法を提供し、上記液化ガスは、二相液体蒸気平衡の状態で容器の内部空間内に貯蔵されており、界面によって分離されている下部液相と上部蒸気相とを有し、上記方法は、
− 蒸気相のガスの流れを、界面の領域に接している蒸気相の領域に引き込むステップであって、上記蒸気相のガスの流れを引き込むステップは、蒸気相の上記領域内で、大気圧未満の圧力Ｐ１を生成し、それによって、液相の蒸発が界面の領域のエリア内で促進され、界面の領域に接している液化ガスが、二相液体蒸気平衡の状態に置かれ、この状態では、液化ガスは、大気圧における上記液化ガスの液体蒸気平衡温度未満の温度を有する、引き込むステップと、
− 蒸気相のガスの引き込まれている流れを、蒸気相のガスを使用するための回路に向けて誘導するステップとを含む。

したがって、そのような方法は、液化ガスから蒸発の潜熱を除去することによって、容器内に貯蔵されている液化ガスを冷却するために、蒸気相のガスを消費する機器に動力を供給するように意図されているガスの蒸発を最大限に利用することを可能にする。

その上、容器の内部空間を、大気圧よりも低い絶対圧力に置くことによって、容器内に貯蔵されている液化ガスを、大気圧におけるその平衡蒸発温度を下回る温度まで冷却することができる。したがって、液化ガスは、過冷却熱力学状態に維持することができ、液化ガスの蒸発の速度を低く、または、さらにはゼロ速度に維持しながら、大気圧において液化ガスを貯蔵することまたは容器に移送することが可能である。したがって、そのような方法は、液化天然ガスの蒸発をより良好に制御することを可能にする。したがって、荷物の損失が低減され、それゆえ、荷物の財政的安定性が増大する。

その上、そのような方法によれば、海水、中間液、またはエンジンシステムもしくは特定の燃焼器に由来する燃焼ガスとの熱交換を使用する強制蒸発設備とは異なり、蒸気相のガスを消費する機器に動力を供給するように意図されている液化ガスの蒸発を、外部熱源の助けを借りることなく実現することができる。しかしながら、特定の実施形態において、そのような外部熱源も同様に、補助的に設けられてもよい。

他の有利な実施形態によれば、そのような冷却方法は、以下の特性の内の１つまたは複数を有することができる。

− 圧力Ｐ１は、絶対圧１２０ｍｂａｒよりも大きい。事実、容器内部の天然ガスの凝固を防止するために、容器内の圧力が、メタン相図の三重点に対応する圧力よりも大きいことが必須である。

− 圧力Ｐ１は、特に、絶対圧７５０ｍｂａｒと絶対圧９８０ｍｂａｒとの間であり得る。

− 蒸気相のガスの流れの引き込みは、真空ポンプによって達成される。

− 一実施形態によれば、真空ポンプは、蒸気相のガスを使用するための回路によって生成される流速設定点の関数として制御される。

− 別の実施形態によれば、圧力は、蒸気相の領域内で測定され、真空ポンプは、圧力設定点および測定圧力の関数として制御される。

− 一実施形態によれば、容器は、キャリア構造上に取り付けられている多層構造を備え、多層構造は、容器内に含まれている液化ガスと接するシーリング膜と、シーリング膜とキャリア構造との間に配置されている断熱障壁とを備え、上記断熱障壁は、絶縁ブロックと、気相とを備え、方法は、断熱障壁の気相を、圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ２に維持するステップを含む。

− 一実施形態によれば多層構造は、容器の外側から内側までに、キャリア構造に支えられている絶縁ブロックと、気相とを備える二次断熱障壁と、二次断熱障壁の絶縁ブロックに支えられている二次シーリング膜と、二次シーリング膜に支えられている絶縁要素と気相とを備える一次断熱障壁と、容器内に含まれている液化ガスと接するように設計されている一次シーリング膜とを備え、方法は、一次断熱障壁の気相、および、二次断熱障壁の気相をそれぞれ圧力Ｐ２および圧力Ｐ３に維持するステップを含み、上記圧力Ｐ２およびＰ３は、圧力Ｐ１以下である。圧力Ｐ１が大気圧未満であるとき、それにしたがって圧力Ｐ２およびＰ３も、大気圧未満である。

− 有利には、前述した実施形態について、圧力Ｐ３は圧力Ｐ２以上である。したがって、一次断熱障壁からガスが漏れた場合、および、一次断熱障壁にガスが侵入した場合に、二次断熱障壁内からガスが引き込まれることが回避される。したがって、一次断熱障壁と比較して二次断熱障壁の圧力がわずかに過大であることが、さらに有益であり得る。この場合、圧力Ｐ２とＰ３との間の圧力差分は、１００ｍｂａｒ未満であり、好ましくは、１０ｍｂａｒと５０ｍｂａｒとの間である。

− 容器には、液化天然ガス、エタン、および液化石油ガスの中から選択される液化燃料ガスが充填される。

− 蒸気相のガスを使用するための回路は、エネルギー生産機器を備える。

− 一実施形態によれば、容器は、容器の内部空間内に格納されており、蒸気相内に配置されている上側部分と、液相内に浸漬されている下側部分とを備える真空ベルジャーを装備しており、蒸気相のガスの流れがその中に引き込まれる、蒸気相の領域は、真空ベルジャーの上側部分によって画定される。

− 別の実施形態によれば、圧力Ｐ１は、蒸気相全体を含む容器の上側部分内で生成される。

一実施形態によれば、本発明は、液化ガスを貯蔵および冷却するための設備を提供し、当該設備は、
− 液化ガスが界面によって分離されている下部液相および上部蒸気相を有するように、二相液体蒸気平衡の状態で貯蔵される、液化ガスが充填されるように設計されている内部空間を有する、密閉断熱容器と、
− 蒸気相のガスを除去するための回路とを備え、当該回路は、
− 容器が満杯になると、界面のある領域と接している蒸気相の領域に注ぐように、容器の最大充填高さよりも上で、容器の内部空間内に現われる吸入口と、
− 吸入口を通じて、蒸気相の領域内に存在する蒸気相のガスの流れを引き込み、この流れを、蒸気相のガスを使用するための回路に圧送し、蒸気相の領域内で、大気圧未満の圧力Ｐ１を維持することが可能な真空ポンプであって、それによって、液相の蒸発が界面の領域のエリア内で促進され、界面の領域に接している液化ガスが、二相液体蒸気平衡の状態に置かれ、該状態では、液化ガスは、大気圧における上記液化ガスの液体蒸気平衡温度未満の温度を有する、真空ポンプとを備える。

他の有利な実施形態によれば、そのような設備は、以下の特性の内の１つまたは複数を有することができる。

− 設備は、吸入口を通じて中に引き込まれ、使用するための回路に圧送される蒸気の流速を表す信号を提供することが可能な、流速を測定するためのセンサと、真空ポンプを、蒸気の流速を表す信号、および、蒸気相のガスを使用するための回路によって生成される流速設定点の関数として制御することが可能な制御デバイスとを備える。

− 設備は、最大充填高さよりも上の、容器の内部空間内で優勢な圧力を表す信号を提供することが可能な圧力センサと、真空ポンプを、圧力を表す信号および圧力設定点の関数として制御することが可能な制御デバイスとを備える。

− 設備は、エネルギー生産機器を備える、蒸気相のガスを使用するための回路をさらに備える。

− 容器は、キャリア構造上に取り付けられている多層構造を備え、多層構造は、容器内に含まれている液化ガスと接するシーリング膜と、シーリング膜とキャリア構造との間に配置されており、絶縁ブロックと、気相とを備える断熱障壁とを備え、設備は、断熱障壁の気相を、圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ２に維持するように設計されている真空ポンプをさらに備える。

− 多層構造は、容器の外側から内側までに、キャリア構造に支えられている絶縁ブロックと、気相とを備える二次断熱障壁と、二次断熱障壁の絶縁ブロックに支えられている二次シーリング膜と、二次シーリング膜に支えられている絶縁要素と気相とを備える一次断熱障壁と、容器内に含まれている液化ガスと接するように設計されている一次シーリング膜とを備え、設備は、一次断熱障壁の気相を、圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ２に維持するように設計されている第１の真空ポンプと、二次断熱障壁の気相を、圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ３に維持するように設計されている第２の真空ポンプとをさらに備える。

− 容器は、容器の内部空間内に格納されており、容器の内部空間内に貯蔵されている液化ガスの蒸気相に接して配置されるように設計されている上側部分と、容器の内部空間内に貯蔵されている液化ガスの液相内に浸漬されるように設計されている下側部分とを備える真空ベルジャーを装備しており、蒸気相のガスを除去するための回路の吸入口は真空ベルジャーの上側部分の内側に注ぐ。

− 真空ベルジャーは金属製である。

− 真空ベルジャーは、容器の横断面の１／５と１／１００との間、たとえば、１／１０程度の横断面を備える。

− 一実施形態によれば、真空ベルジャーは、一方の側から他方へと横方向に真空ベルジャーを通過する中空管を備える。

− 設備は、真空ベルジャーの上側部分内で優勢な圧力を表す信号を提供することが可能な圧力センサを備える。

一実施形態によれば、本発明は、上述した、液化ガスを貯蔵および冷却するための設備を備える、船舶、または、液化艀のような、海上液化施設に関する。

一実施形態によれば、船舶は、船殻を備え、設備の密閉断熱容器は、上記船殻内に配置される。

一実施形態によれば、蒸気相のガスを使用するための回路は、船舶を推進するための機器のような、エネルギー生産機器である。

一実施形態によれば、本発明はまた、浮体もしくは陸上の貯蔵設備から船舶の容器へと、または、船舶の容器から浮体もしくは陸上の貯蔵設備へと絶縁導管を通じて流体が経路指定される、そのような船舶に積荷するか、または、荷下ろしするための方法をも提供する。

添付の図面を参照する、限定ではなく例示のみを目的として与えられている、本発明のいくつかの特定の実施形態の以下の説明の過程において、本発明はよりよく理解され、そのさらなる目的、詳細、特性および利点はより明瞭になるであろう。

液化ガスを貯蔵および冷却するための設備を概略的に示す図である。 メタンの平衡液体蒸気図である。 液化ガスを貯蔵および冷却するための設備の概略図である。 容器を装備したＬＮＧ運搬船およびこの容器の積荷／荷下ろしのためのターミナルの概略切断図である。 第２の実施形態による液化ガスを貯蔵および冷却するための設備を概略的に示す図である。

本明細書および特許請求の範囲において、「ガス」という用語は本質的に包括的であり、無差別に、単一の純粋な物質から構成される気体、または、複数の成分から構成される気体混合物に関する。したがって、液化ガスとは、低温において液相に置かれており、通常の温度および圧力条件下では蒸気相で存在することになる化学物質または化学物質の混合物を示す。

図１において、第１の実施形態による液化ガスを貯蔵および冷却するための設備１が表現されている。そのような設備１は、液化または再ガス化艀のような、陸上または浮体構造物上に設置することができる。陸上の構造物の場合、設備は、蒸気相のガスの１つまたは複数の消費者と関連付けられる貯蔵ユニット向けに設計することができ、消費者は、貯蔵ユニットに付着されるか、または、貯蔵ユニットによって供給される蒸気相のガスの分散ネットワーク内にあるかにかかわらず、蒸気相のガスを消費する発電機、蒸気発生器、燃焼器または任意の他の要素などである。

浮体構造物の場合、設備は、ＬＮＧ運搬船のような液化天然ガスの運搬船向けに設計することができるが、設備はまた、そのエンジン推進アセンブリ、発電機、蒸気発生器、または、任意の他の消費者にガスが供給される任意の船舶向けにも設計されてもよい。一例として、浮体構造物は、貨物輸送船、旅客輸送船、漁船、浮体発電ユニットなどであってもよい。

設備１は、密閉断熱容器２を備える。

図１に示す実施形態において、容器２は、膜型容器である。そのような膜容器は、特に、容器２の外側から内側までに、キャリア構造４に支えられている絶縁要素を備える二次断熱障壁３と、二次断熱障壁３に支えられている二次シーリング膜５と、二次シーリング膜５に支えられている絶縁要素を備える一次断熱障壁６と、容器内に含まれている液化ガス８と接するように設計されている一次シーリング膜７とを備える多層構造を備える。一例として、そのような膜容器２は、国際公開第１４０５７２２１号パンフレット、フランス特許第２６９１５２０号明細書およびフランス特許第２８７７６３８号明細書に記載されている。

他の代替的な実施形態によれば、容器１はまた、タイプＡ、ＢまたはＣの容器であってもよい。そのような容器は自立し、特に、平行六面体形状、プリズム形状、球形状、円筒形状または多葉形状を有してもよい。タイプＣの容器は、大気圧よりも大幅に高い圧力において液化天然ガスを貯蔵することを可能にするという特質を有する。
液化ガス８は、燃料ガスである。特に、液化ガス８は、主にメタン、ならびに、わずかな割合のエタン、プロパン、ｎ−ブタン、ｉ−ブタン、ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、ネオペンタンのような１つまたは複数の他の炭化水素および窒素を含むガス状混合物である、液化天然ガス（ＬＮＧ）であってもよい。

燃料ガスは同様にエタンであってもよく、または、石油を精製することからもたらされ、実質的にプロパンおよびブタンを含む炭化水素の混合物である、液化石油ガス（ＬＰＧ）であってもよい。

液化ガス８は、二相液体蒸気平衡の状態で容器の内部空間内に貯蔵される。したがって、ガスは、容器の上側部分内に蒸気相で存在し、また、容器の下側部分内に液相で存在する。二相液体蒸気平衡の状態に対応する液化天然ガスの平衡温度は、大気圧において貯蔵されるとき、約−１６２℃である。

設備１は、蒸気相のガスを除去するための回路９を備える。蒸気相のガスを除去するための回路９は、容器２の内部から外部へと、蒸気相を排出するための通路を画定するために、容器２の壁を通過する導管１０を備える。導管１０は、容器２の内部空間の内側に現われる吸入口１１を備える。吸入口１１は、容器２の内部空間の上側部分内に現われる。吸入口１１は、特に、気相内に現われるように、容器の最大充填限界よりも上に現われてもよい。

除去回路９はまた、導管１０の上流で、かつ、蒸気相のガスを使用するための回路１３の下流に接続されている真空ポンプ１２をも備える。したがって、真空ポンプ１２は、導管１０を通じて、容器２の内部空間内に存在する蒸気相のガスの流れを中に引き込み、当該ガスを、蒸気相のガスを使用するための回路１３に向かって圧送することが可能である。図示されている実施形態において、除去回路９は、真空ポンプ１２から上流または下流に設置され、したがって、蒸気相のガスの流れが容器２の内部空間に戻るのを回避する、逆止弁１９またはゲートを備える。

真空ポンプ１２は、容器２の内部空間の上側部分内に配置されている蒸気相内で、大気圧未満の圧力Ｐ１を生成することが可能である。したがって、真空ポンプ１２が動作状態に置かれ、容器２の内部空間の内側から蒸気相のガスの流れを中に引き込み、蒸気相のガスを使用するための回路１３に向かってガスの流れを圧送するとき、真空ポンプ１２はまた、容器の内部空間の蒸気相内で、大気圧未満の圧力Ｐ１をも生成する。

したがって、蒸気相は大気圧未満の圧力Ｐ１に置かれているため、容器２内に貯蔵されている液化ガス８は二相液体蒸気平衡の状態に置かれている一方で、容器２内に存在する液化ガス８の蒸発が液体／蒸気界面において促進され、ここで、液化ガスは、大気圧において上記液化ガスの液体蒸気平衡温度よりも低い温度を有する。

これらの現象は、メタンの液体蒸気平衡図を示す、図３に関連して下記に説明される。この図は、メタンが液相で存在する、Ｌとして示されている領域と、メタンが蒸気相で存在する、Ｖとして示されている領域を、縦座標軸に沿って示されている温度および横座標軸に沿った圧力の関数として示している。

点Ｐ_ｔ１は、大気圧および約−１６２℃の温度において容器内に貯蔵されているメタンの状態に対応する二相平衡の状態を示す。容器内のメタンの貯蔵圧力が大気圧を下回って、たとえば、約５００ｍｂａｒの絶対圧力まで降下すると、メタンの平衡は、点Ｐ_ｔ２まで左にシフトする。平衡に達すると、そのように膨張したメタンは、したがって約７℃の温度低下を受け、同時に、液相のメタンの一部分が蒸発し、容器内に貯蔵されている液体メタンから、その蒸発に必要な熱が差し引かれる。したがって、液化ガスを、大気圧未満の絶対圧力に置くことによって、液化ガスは熱力学的過冷却状態に維持され、それによって、液化ガスの蒸発の速度を低いままに、さらにはゼロ速度のままにすることによって、大気圧における容器内での貯蔵に戻すか、または、大気圧において容器にさらに移送することを行うことができ、したがって、移送の開始時にフラッシュ蒸発する現象が防止または低減される。

真空ポンプ１２は、低温ポンプ、すなわち、−１５０℃未満の極低温に耐えることが可能なポンプであり、真空ポンプはさらに、ＡＴＥＸ規格に準拠する、すなわち、いかなる爆発の危険をも防止するように設計されるべきである。

図３は、除去回路９および真空ポンプ１２が、容器２内に含まれている液化ガスに対する冷凍能力Ｐと、使用するための回路１３に対する蒸気相のガスの流速Ｑの両方を提供することを可能にすることを示すために、設備１を概略的に示す。

特定の用途において、使用するための回路１３内で必要とされる蒸気相のガスに対する需要が、真空ポンプ１２の寸法決定および制御に対する第１の判断基準である。この場合、真空ポンプ１２は、蒸気相のガスを使用するための回路１２によって生成される流速設定点の関数として制御される。これを達成するために、設備１は、真空ポンプ１２によって圧送される蒸気の流速を表す信号を提供することが可能な流速測定センサと、流速の測定値が流速設定点に依存するように、真空ポンプ１２を制御することが可能な制御デバイス１８とを装備している。この実施形態において、容器内部で優勢な圧力は、したがって、時間、および、使用するための回路１３によって生成される流速設定点の関数として変化する。

さらに、これらの実施形態について、真空ポンプ１２は、使用するための回路１３に供給するために十分な流速を生成するように寸法決定される。例示として、外航船内の主電動機の平均出力は、一般的に数ＭＷ〜数十ＭＷ程度である。真空ポンプ１２によって圧送される蒸気相のガスの流速Ｑが、貯蔵容器における需要全体に対応する冷凍能力を生成することが不可能である場合、容器２に含まれている液化ガスに対する補助冷凍能力Ｐ_ａｕｘを提供するために、図示されていない補助冷却デバイスを提供することが可能である。

他の用途において、特に、使用するための回路の蒸気相のガス８に対する需要が高い場合、かつ、容器内に含まれている液相のガスを過剰に冷却することが所望されない場合、容器内に含まれているガスを、大気圧においてガスが蒸発する温度を下回る目標温度に維持するために必要な冷凍能力は、真空ポンプ１２の寸法決定および制御に対する判断基準であり得る。この場合、真空ポンプは、容器の内部空間内で優勢な圧力の設定点の関数として制御される。これを達成するために設備１は、容器の内部空間内の圧力を測定するように設計されている圧力センサと、測定される圧力の値が圧力設定点に依存するように、真空ポンプ１２を制御することが可能な制御デバイス１８とを装備している。この実施形態において、液化天然ガスの温度および圧力がその間低減する、一時的な圧力降下期間の後、目標の圧力および温度の対に対応する安定状態が達成される。絶対設定点圧力は、１２０ｍｂａｒよりも大きく、たとえば、７５０ｍｂａｒと９８０ｍｂａｒとの間にある。

これらの実施形態について、真空ポンプ１２は、目標圧力に対応する容器の内部空間内の真空を生成するように寸法決定される。さらに、その安定状態が、使用するための回路１３における需要全体に対応する蒸気相のガスの流速を生成することが不可能である場合、蒸気の補助流速Ｑ_ａｕｘを使用するための回路１３に提供するための、図示されていない補助気化デバイスを提供することが可能である。

したがって、上記から、真空ポンプは、蒸気相のガスを使用するための回路１３の需要、および、必要な冷凍能力に適合した流速／圧力特性を有する必要があるということが理解されよう。

設備１が船舶に搭載されている場合、使用するための回路１３は、特に、図示されていないが、船舶を推進することを可能にする、エンジン推進アセンブリのエネルギー生産機器を備えることができる。そのようなエネルギー生産機器は、特に、熱エンジン、燃料電池、およびガスタービンの間で選択される。エネルギー生産機器が熱機関である場合、エンジンは、混合ディーゼル／天然ガスを供給され得る。そのようなエンジンは、エンジンが全体的にディーゼルで供給を受けるディーゼルモード、または、エンジンの燃料が主に天然ガスから構成され、一方で少量のパイロットディーゼルが燃焼を開始するために噴射される天然ガスモードのいずれかで動作することができる。

その上、一実施形態によれば、使用するための回路１３は、蒸気相のガスの流れを、ガス消費機器の動作に比肩する温度までさらに加熱することを可能にする、図示されていない熱交換器をさらに備える。補助熱交換器は、特に、蒸気相のガスの流れと海水との間、蒸気相のガスの流れとエネルギー生産機器によってもしくは直接的にエンジンによって生成される燃焼ガスとの間、または、蒸気相のガスの流れとエンジンの効率を強化するためにエンジンによって酸化剤として使用される空気との間の熱的接触を保証することができる。一実施形態によれば、使用するための回路１３は同様に、蒸気相のガスの流れを加熱し、これを、たとえば、絶対圧５ｂａｒ〜絶対圧６ｂａｒ程度の、燃料ガスによって供給されるエネルギー生産機器の仕様に比肩する圧力まで圧縮することを可能にする圧縮機を備えることができる。

液化ガスが、複数の成分から構成される気体混合物であるとき、容器内部の蒸発からもたらされる蒸気相は、窒素のような最も揮発性の高い成分において、液相よりも豊富な組成を有することに留意されたい。したがって、蒸気相のガスを除去するための回路９によって除去されるガスの流れは、相当含量の最も揮発性の高い成分を有することができ、その結果として、エネルギー生産機器への供給には適合しないものになり得る。したがって、図示されていない一実施形態によれば、設備１は同様に、容器２の内部空間から液相の液化ガスの流れを除去し、熱交換器を用いてこれを蒸発させる強制気化デバイスを備える。そのようなガスの流れは、容器の内部空間内に含まれる液化ガスのものと実質的に同一の組成を有する。したがって、このように得られる蒸気相のガスの流れは、エネルギー生産機器への供給に比肩する含量の最も揮発性の高い成分を達成するために、除去回路９を介して除去されるガスの流れと混合することができる。

図１に戻ると、設備１は、図示されている実施形態において、一次断熱障壁６の気相を、大気圧未満である圧力Ｐ２を下回ったままにすることを可能にするように、一次断熱障壁６の内部空間内に現われるパイプライン１７に接続されている真空ポンプ１６を備えていることが分かる。

同様に、設備は、二次断熱障壁３の内部空間内に現われるパイプライン１５に接続されており、したがって、二次断熱障壁３の気相を、大気圧未満である絶対圧力Ｐ３を下回ったままにすることが可能である真空ポンプ１４を備える。

断熱障壁を、大気圧未満である圧力Ｐ２およびＰ３を下回ったままにすることが、特に有利である。事実、これによって一方で、それらの断熱障壁の断熱能力を強化することが可能である。他方、これによってまた、断熱障壁３、６内で優勢な圧力が、容器２の内部空間内で優勢な圧力よりもそれほど大きくならないことが保証され、はるかに大きい圧力は、シーリング膜７、５、特に一次シーリング膜７を損傷し、当該膜が剥がれ落ちるようにしてしまう傾向にある。

また、一次断熱障壁６の気相の圧力Ｐ２および二次断熱障壁３の気相の圧力Ｐ３が、容器の内部空間内で優勢な圧力Ｐ１以下であるように、真空ポンプ１４、１６が制御されることが有利である。

特定の一実施形態によれば、圧力Ｐ３が圧力Ｐ２以上であり、それによって、シーリング膜の緊密性に障害が発生した場合に、液化ガスが二次断熱障壁へと引き込まれることを防止することが可能になるということがもたらされ得る。有利には、圧力Ｐ２とＰ３との間の圧力差分は、１００ｍｂａｒ未満であり、好ましくは、１０ｍｂａｒと５０ｍｂａｒとの間である。

その上、図示されていない一実施形態において、設備１は、容器２の内部空間内部の流れを生成することが可能な攪拌デバイスを備える。そのような攪拌デバイスは、容器２の内部の温度成層化を制限し、したがって、液化ガスの温度を均等化することを可能にし、したがって、方法の効率を最適化するように意図されている。攪拌デバイスは、特に、液化ガスの再循環ループを備えることができる。これを達成するために、攪拌デバイスは、液化ガスの循環ループを形成するように、容器充填ラインと連通して配置されることが可能な排出ラインと関連付けられる、容器の排出ポンプのような１つまたは複数のポンプを備える。

図４に示す実施形態において、設備１は、容器２の内部空間内に格納されている真空ベルジャー２０をさらに備える。真空ベルジャー２０は、その上側部分が容器２内に貯蔵されているガスの気相に接し、当該気相によって充填され、その下側部分が容器２内に貯蔵されているガスの液相内に浸漬されるように、容器２の内部空間の上側部分内に配置されている中空体である。真空ベルジャー２０はここでは、円形断面を有する円筒形状である。しかしながら、真空ベルジャー２０は、正方形または矩形の断面を有する平行六面体のような、他の形状を有してもよい。

蒸気相のガスを除去するための回路９の吸入口１１が、真空ベルジャー２０の上側部分内に現われる。したがって、真空ポンプ１２は、真空ベルジャーの上側部分内に、大気圧未満の圧力Ｐ１を生成することが可能であり、したがって、真空ベルジャー２０の内部の液化ガスの蒸発を促進することが可能である。

そのような実施形態において、真空ポンプ１２は、測定圧力値が圧力設定点に依存するように制御されると、圧力センサは有利には真空ベルジャー２０の上側部分の内部に配置されることに留意されたい。

そのような真空ベルジャー２０を使用することには、特に、真空ポンプ１２に対する寸法制約が低減し、タイプＡ、ＢまたはＣの膜容器の場合に一次シーリング膜７に加えられる応力を制限するように、容器２の内部空間の残りの部分で優勢な真空が制限されるという利点がある。言い換えれば、真空ベルジャー２０は、容器よりも寸法が小さい要素の真空化を制約することが可能であり、その設計および寸法を、結果として容器全体がその寸法制約を受けることなく、目標真空を有するように最適化することができる。したがって、真空ベルジャーが目標真空の関数として寸法決定されるとき、容器の寸法決定は、内部動作圧力の関数として最適化することができる。

真空ベルジャーの寸法決定のために、以下の考慮事項が考慮に入れられ得る。

− 真空ベルジャーの目標真空における強度は、材料の厚さ、および、任意選択的に、製造コストに関して妥当な補強を使用することによって保証されるべきである。

− 真空ベルジャー２０の内部の自由表面積、すなわち、液相と真空ベルジャー内の気相との間の界面領域の表面積と、容器の残りの部分内の自由表面の面積との間の比が、真空ベルジャー２０の内部に目標真空を加えることによって、容器２内に許容可能な真空が加えられることになるように選択される。

容器の内部に生成される真空は、以下の関係を用いることによって推定することができる。

式中、
Ｓ_{Ｂｅｌｌ ｊａｒ}およびＳ_{Ｖｅｓｓｅｌ}は、ベルジャー内の液化ガスの自由表面積および容器の残りの部分内の液化ガスの自由表面積である。
ΔＰ_{Ｖｅｓｓｅｌ}およびΔＰ_{Ｂｅｌｌ ｊａｒ}は、容器およびベルジャー内の蒸気相の相対負圧である。

したがって、容器内の真空を真空ベルジャー２０内の真空の１／１０に制限することが所望される場合、ベルジャー内部の自由表面積は、容器内部の自由表面積の１／１０程度であるべきである。

さらに、一般的に３〜９ｂａｒ程度である、大気圧よりも大幅に大きい圧力において液化ガスを貯蔵するように設計されているタイプＣの容器に関して、これらは、それらが耐えることが可能な最大内部動作圧力の関数として寸法決定されることに留意されたい。液化天然ガスの貯蔵に関して、最大内部動作圧力は、一般的に、１０ｂａｒ以下である。その上、容器が内部真空に晒されるときのそのような容器の限界座屈圧力と、最大内部動作圧力との間に、以下の関係を確立することができる。

式中、
Ｐ_Ｃｒは、限界座屈圧力である。
Ｐ_ｍａｘは、最大動作圧力である。
Ｋは、１よりも大きい安全係数である。
Ｅは、容器のシーリング膜の材料のヤング率である。
νは、上記材料のポアソン比である。
σは、上記材料の弾性限界である。

したがって、容器の限界座屈圧力は、実質的に、使用される材料に依存する定数および設計者によって選択される安全係数を乗算した、その最大動作圧力の３乗に比例する。候補材料の大部分について、この定数は１未満であり、多くの場合、０．１未満である。したがって、容器が真空に晒されるときの限界座屈圧力は、多くの場合、最大動作圧力よりも１０倍超小さい。

一例として、１０ｂａｒの最大動作圧力、および、１００ｍｂａｒ程度の真空ベルジャー２０の内部の目標真空に抗するように寸法決定されているタイプＣの円筒容器について、容器の残りの部分内で優勢な真空が１０ｍｂａｒに制限されるように、１０程度の、真空ベルジャー２０の内部の自由表面積と容器の残りの部分内の自由表面積との間の比を選択することができる。この場合、真空ベルジャー２０は、したがって、容器の気相の残りの部分において優勢である傾向にある真空を、１００ｍｂａｒから１０ｍｂａｒへと低減することが可能であり、これによって、特に、容器の膜の厚さを制限することが可能である。一例として、１０メートル径で、その膜がステンレス鋼製であるタイプＣの円筒容器について、言及されている事例における真空ベルジャー２０は、膜の厚さを２５ｍｍに制限することが可能であり、その一方で、この厚さは、真空ベルジャー２０がなければ２９ｍｍになることになる。

多くの用途について、真空ベルジャーの断面積は、有利には、容器の断面積の１／５と１／１００との間である。

その母線が水平である円筒容器について、容器内部の液化ガスの自由表面積は、容器の充填度の関数として変化するようになされる。事実、自由表面積は、容器が中間の高さまで充填されるときに最大値をとり、容器の最大充填度に近づくにつれて減少する。したがって、真空ベルジャー２０の寸法決定は、寸法決定判断基準が、液化ガスの最大自由表面積、すなわち、中間高さまで充填されている容器に対応する自由表面積、であると考えるか、または、容器がその最大充填度に近いときの液化ガスの自由表面積であると考えるかに従って、異なり得る。

一例として、長さが２０メートルで半径が４メートルの円筒容器について、容器内の蒸気相の真空とベルジャー内の蒸気相の真空との間の、１０の圧力比をとるとき、円筒真空ベルジャーの半径は、液化ガスの最大自由表面積を使用すると約２．２５メートルになる。一方、液化天然ガス運搬船の容器が、それらの最大充填度近くまで充填されるように設計されているとき、２程度のより小さいベルジャー半径で十分であり、真空ベルジャー２０のフットプリントを低減することが可能である。これらの同じ条件下で、正方形断面の真空ベルジャーは、４メートルの側方寸法を有し得る。

一実施形態によれば、真空ベルジャー２０は、より複雑な形状を有し、その断面積は、真空ベルジャー２０の内部の自由表面積と、容器の残りの部分内の自由表面積との間の比が、真空ベルジャー２０の高さ全体にわたって実質的に一定のままであるように、容器の高さの関数として変化する。

真空ベルジャー２０は、たとえば、真空ベルジャー２０の内部および外部に存在するガスの間の熱交換を促進するために、金属製である。

真空ベルジャー２０は、構造を補強し、目標真空に耐えることを可能にする要素を取り付けられ得る。補強要素は、任意のタイプのものであってもよく、特に、補強要素は、ベルジャーを横方向に通過し、または、真空ベルジャー２０の内周もしくは外周上に配置される、中空または中実の補強要素であってもよい。

一実施形態によれば、真空ベルジャー２０には、実質的に水平に延伸し、上記真空ベルジャーを一方の側から他方へと通過する中空管が交差することができる。そのような中空管は、流体の移動を可能にし、真空ベルジャー２０の内部および外部に存在するガスの間の熱交換を促進することが可能である。その上、そのような中空管はまた、真空ベルジャー２０の補強に寄与することも可能である。

容器２が、図示されていない積荷および荷下ろしタワーを取り付けられると、真空ベルジャー２０は特に、その重量および液化ガスの移動に起因する力を支持するために、上記積荷および荷下ろしタワーによって支持することができる。そのような積荷および荷下ろしタワーは、実質的に容器の高さ全体にわたって延伸し、天井から懸架される。タワーは、三脚型の構造からなることができ、すなわち、３つの垂直マストを備える。積荷および荷下ろしタワーは、１つまたは複数の荷下ろしラインおよび１つまたは複数の積荷ラインを支持し、荷下ろしラインの各々は、それ自体は積荷および荷下ろしタワーによって支持される荷下ろしポンプと関連付けられる。しかしながら、真空ベルジャー２０は、任意の他の適切な手段によって支持されてもよい。

真空ベルジャー２０は、液化ガスが「スロッシング」効果を受けるときに、その下側部分が液相内に浸漬されたままになるように、液相内部に非常に深く浸漬される。これを達成するために、真空ベルジャー２０は特に、最大充填高さに対応する容器の高さの下１メートルを超えて延伸することができる。

図４を参照すると、液化天然ガスを貯蔵および冷却するためのそのような設備を備えたＬＮＧ運搬船７０の切断図が諒解される。図４は、船舶の二重船体７２内に取り付けられている、全体的にプリズム形状の密閉絶縁容器７１を示す。容器７１の壁は、容器内に含まれる液化天然ガスに接するように設計されている一次シーリング膜と、一次シーリング障壁と船舶の二重船体７２との間に配置されている二次シーリング膜と、それぞれ一次シーリング膜と二次シーリング膜との間、および、二次シーリング膜と二重船体７２との間に配置されている２つの断熱障壁とを備える。

それ自体知られているように、船舶の上層船橋上に配置されている積荷および荷下ろしパイプライン７３は、液化天然ガスの荷物を容器７１からまたは容器７１へと移送するために、適切な連結器によって、海上または港湾ターミナルに接続することができる。

図４は、積荷および荷下ろしステーション７５と、水中導管７６と、陸上設備７７とを備える海上ターミナルの一例をも示す。積荷および荷下ろしステーション７５は、可動アーム７４と、可動アーム７４を支持するタワー７８とを備える固定海上設備である。可動アーム７４は、積荷および荷下ろしパイプライン７３に接続されることを可能にする可撓性絶縁パイプ７９の束を担持する。方向付け可能可動アーム７４は、すべてのサイズのＬＮＧ運搬船に適合される。図示されていない接続導管が、タワー７８の内部に延伸する。積荷および荷下ろしステーション７５は、ＬＮＧ運搬船７０の、陸上設備７７からの積荷および陸上設備７７への荷下ろしを可能にする。陸上設備は、液化ガスを貯蔵するための容器８０と、水中導管７６によって積荷または荷下ろしステーション７５に接合される接続導管８１とを備える。水中導管７６は、積荷または荷下ろしステーション７５と陸上設備７７との間で長距離、たとえば、５ｋｍにわたって液化ガスを移送することを可能にし、これによって、積荷および荷下ろし動作の間に海岸から長距離を隔ててＬＮＧ運搬船７０を保持することが可能になる。

液化ガスを移送するのに必要な圧力を生成するために、船舶７０に搭載されているポンプおよび／または陸上設備７７に取り付けられているポンプおよび／または積荷および荷下ろしステーション７５に取り付けられているポンプがオンにされる。
いくつかの特定の実施形態に関連して本発明が説明されてきたが、本発明は、それらの実施形態には決して限定されないこと、および、本発明は、本発明の範囲内に入る場合は、記載されている手段のすべての技術的等価物およびそれらの組み合わせを包含することは極めて明白である。

「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」または「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という動詞およびその活用形が使用されている場合、これは、特許請求の範囲において言及されている分を超えた、他の要素または他のステップが存在することを除外するものではない。要素またはステップに対して不定冠詞「ａ」または「ａｎ」が使用されている場合、これは、別途指定されない限り、そのような要素またはステップが複数存在することを除外するものではない。

特許請求の範囲において、括弧内の任意の参照符号は、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

本発明は、液化形態で貯蔵されるガスの冷却の分野に関し、特に、液化天然ガス（ＬＮＧ）のような燃料ガスの冷却に関する。

液化天然ガスは、極低温度において密閉断熱容器内に貯蔵される。そのような容器は、陸上の貯蔵設備の一部であり得るか、または、たとえば、ＬＮＧ運搬船のような浮体構造物内に設置され得る。

液化天然ガスの貯蔵容器の断熱障壁は、不可避的に、容器の内容物を再加熱する傾向にある、熱流束の部位である。この再加熱によって、容器の内容物のエンタルピーが増大することになり、結果として、その荷物の一部またはすべてが、ほぼ大気圧においてその平衡状態から遠ざかってしまう。したがって、このエンタルピーの増大によって、液化天然ガスが蒸発し、液体形態で貯蔵されている天然ガスが損失してしまう傾向にある。
液化天然ガスのエンタルピーの増大を制限するために、容器の熱的絶縁が頻繁に改善されている。しかしながら、容器の熱的絶縁機能が改善の傾向を示しているにもかかわらず、液化天然ガスの再加熱の割合は大きなままである。

無論、従来技術において、天然ガスを燃料として使用する機器に動力を供給するために、自然な蒸発からもたらされるガスを利用する方法が、従来技術において知られている。したがって、たとえば、ＬＮＧ運搬船に載せられて、蒸発したガスは、推進エンジン群に動力を供給するために使用され、船舶を推進することが可能になり、または、発電機アセンブリが、搭載されている機器が機能するのに必要な電気を供給することが可能になる。しかしながら、そのような方法は、容器内で蒸発したガスを安定させることは可能であるが、液化ガスの蒸発の速度を制御すること、または、ガスが恒久的に貯蔵されることを可能にする熱力学状態にガスを保持することは可能にしない。さらに、液化システムを使用して余分な蒸発ガスを再び液化する方法は知られているが、そのような液化システムの効率は低い。

本発明が基づく１つの着想は、大部分の液化ガスが恒久的に貯蔵されることを可能にする熱力学状態に当該液化ガスを保持しながら、液化ガスの自然な蒸発をより良好に制御することを可能にする、液化ガスを冷却する方法、ならびに、液化ガスを貯蔵および冷却するための設備を提案することである。

一実施形態によれば、本発明は、密閉断熱容器の内部空間内に貯蔵されている液化ガスを冷却するための方法を提供し、上記液化ガスは、二相液体蒸気平衡の状態で容器の内部空間内に貯蔵されており、界面によって分離されている下部液相と上部蒸気相とを有し、上記方法は、
− 蒸気相のガスの流れを、界面の領域に接している蒸気相の領域に引き込むステップであって、上記蒸気相のガスの流れを引き込むステップは、蒸気相の上記領域内で、大気圧未満の圧力Ｐ１を生成し、それによって、液相の蒸発が界面の領域のエリア内で促進され、界面の領域に接している液化ガスが、二相液体蒸気平衡の状態に置かれ、この状態では、液化ガスは、大気圧における上記液化ガスの液体蒸気平衡温度未満の温度を有する、引き込むステップと、
− 蒸気相のガスの引き込まれている流れを、蒸気相のガスを使用するための回路に向けて誘導するステップとを含む。

したがって、そのような方法は、液化ガスから蒸発の潜熱を除去することによって、容器内に貯蔵されている液化ガスを冷却するために、蒸気相のガスを消費する機器に動力を供給するように意図されているガスの蒸発を最大限に利用することを可能にする。

その上、容器の内部空間を、大気圧よりも低い絶対圧力に置くことによって、容器内に貯蔵されている液化ガスを、大気圧におけるその平衡蒸発温度を下回る温度まで冷却することができる。したがって、液化ガスは、過冷却熱力学状態に維持することができ、液化ガスの蒸発の速度を低く、または、さらにはゼロ速度に維持しながら、大気圧において液化ガスを貯蔵することまたは容器に移送することが可能である。したがって、そのような方法は、液化天然ガスの蒸発をより良好に制御することを可能にする。したがって、荷物の損失が低減され、それゆえ、荷物の財政的安定性が増大する。

その上、そのような方法によれば、海水、中間液、またはエンジンシステムもしくは特定の燃焼器に由来する燃焼ガスとの熱交換を使用する強制蒸発設備とは異なり、蒸気相のガスを消費する機器に動力を供給するように意図されている液化ガスの蒸発を、外部熱源の助けを借りることなく実現することができる。しかしながら、特定の実施形態において、そのような外部熱源も同様に、補助的に設けられてもよい。

他の有利な実施形態によれば、そのような冷却方法は、以下の特性の内の１つまたは複数を有することができる。

− 圧力Ｐ１は、絶対圧１２０ｍｂａｒよりも大きい。事実、容器内部の天然ガスの凝固を防止するために、容器内の圧力が、メタン相図の三重点に対応する圧力よりも大きいことが必須である。

− 圧力Ｐ１は、特に、絶対圧７５０ｍｂａｒと絶対圧９８０ｍｂａｒとの間であり得る。

− 蒸気相のガスの流れの引き込みは、真空ポンプによって達成される。

− 一実施形態によれば、真空ポンプは、蒸気相のガスを使用するための回路によって生成される流速設定点の関数として制御される。

− 別の実施形態によれば、圧力は、蒸気相の領域内で測定され、真空ポンプは、圧力設定点および測定圧力の関数として制御される。

− 一実施形態によれば、容器は、キャリア構造上に取り付けられている多層構造を備え、多層構造は、容器内に含まれている液化ガスと接するシーリング膜と、シーリング膜とキャリア構造との間に配置されている断熱障壁とを備え、上記断熱障壁は、絶縁ブロックと、気相とを備え、方法は、断熱障壁の気相を、圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ２に維持するステップを含む。

− 一実施形態によれば多層構造は、容器の外側から内側までに、キャリア構造に支えられている絶縁ブロックと、気相とを備える二次断熱障壁と、二次断熱障壁の絶縁ブロックに支えられている二次シーリング膜と、二次シーリング膜に支えられている絶縁要素と気相とを備える一次断熱障壁と、容器内に含まれている液化ガスと接するように設計されている一次シーリング膜とを備え、方法は、一次断熱障壁の気相、および、二次断熱障壁の気相をそれぞれ圧力Ｐ２および圧力Ｐ３に維持するステップを含み、上記圧力Ｐ２およびＰ３は、圧力Ｐ１以下である。圧力Ｐ１が大気圧未満であるとき、それにしたがって圧力Ｐ２およびＰ３も、大気圧未満である。

− 有利には、前述した実施形態について、圧力Ｐ３は圧力Ｐ２以上である。したがって、一次断熱障壁からガスが漏れた場合、および、一次断熱障壁にガスが侵入した場合に、二次断熱障壁内からガスが引き込まれることが回避される。したがって、一次断熱障壁と比較して二次断熱障壁の圧力がわずかに過大であることが、さらに有益であり得る。この場合、圧力Ｐ２とＰ３との間の圧力差分は、１００ｍｂａｒ未満であり、好ましくは、１０ｍｂａｒと５０ｍｂａｒとの間である。

− 容器には、液化天然ガス、エタン、および液化石油ガスの中から選択される液化燃料ガスが充填される。

− 蒸気相のガスを使用するための回路は、エネルギー生産機器を備える。

− 一実施形態によれば、容器は、容器の内部空間内に格納されており、蒸気相内に配置されている上側部分と、液相内に浸漬されている下側部分とを備える真空ベルジャーを装備しており、蒸気相のガスの流れがその中に引き込まれる、蒸気相の領域は、真空ベルジャーの上側部分によって画定される。

− 別の実施形態によれば、圧力Ｐ１は、蒸気相全体を含む容器の上側部分内で生成される。

一実施形態によれば、本発明は、液化ガスを貯蔵および冷却するための設備を提供し、当該設備は、
− 液化ガスが界面によって分離されている下部液相および上部蒸気相を有するように、二相液体蒸気平衡の状態で貯蔵される、液化ガスが充填されるように設計されている内部空間を有する、密閉断熱容器と、
− 蒸気相のガスを除去するための回路とを備え、当該回路は、
− 容器が満杯になると、界面のある領域と接している蒸気相の領域に注ぐように、容器の最大充填高さよりも上で、容器の内部空間内に現われる吸入口と、
− 吸入口を通じて、蒸気相の領域内に存在する蒸気相のガスの流れを引き込み、この流れを、蒸気相のガスを使用するための回路に圧送し、蒸気相の領域内で、大気圧未満の圧力Ｐ１を維持することが可能な真空ポンプであって、それによって、液相の蒸発が界面の領域のエリア内で促進され、界面の領域に接している液化ガスが、二相液体蒸気平衡の状態に置かれ、該状態では、液化ガスは、大気圧における上記液化ガスの液体蒸気平衡温度未満の温度を有する、真空ポンプとを備える。

他の有利な実施形態によれば、そのような設備は、以下の特性の内の１つまたは複数を有することができる。

− 設備は、吸入口を通じて中に引き込まれ、使用するための回路に圧送される蒸気の流速を表す信号を提供することが可能な、流速を測定するためのセンサと、真空ポンプを、蒸気の流速を表す信号、および、蒸気相のガスを使用するための回路によって生成される流速設定点の関数として制御することが可能な制御デバイスとを備える。

− 設備は、最大充填高さよりも上の、容器の内部空間内で優勢な圧力を表す信号を提供することが可能な圧力センサと、真空ポンプを、圧力を表す信号および圧力設定点の関数として制御することが可能な制御デバイスとを備える。

− 設備は、エネルギー生産機器を備える、蒸気相のガスを使用するための回路をさらに備える。

− 容器は、キャリア構造上に取り付けられている多層構造を備え、多層構造は、容器内に含まれている液化ガスと接するシーリング膜と、シーリング膜とキャリア構造との間に配置されており、絶縁ブロックと、気相とを備える断熱障壁とを備え、設備は、断熱障壁の気相を、圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ２に維持するように設計されている真空ポンプをさらに備える。

− 多層構造は、容器の外側から内側までに、キャリア構造に支えられている絶縁ブロックと、気相とを備える二次断熱障壁と、二次断熱障壁の絶縁ブロックに支えられている二次シーリング膜と、二次シーリング膜に支えられている絶縁要素と気相とを備える一次断熱障壁と、容器内に含まれている液化ガスと接するように設計されている一次シーリング膜とを備え、設備は、一次断熱障壁の気相を、圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ２に維持するように設計されている第１の真空ポンプと、二次断熱障壁の気相を、圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ３に維持するように設計されている第２の真空ポンプとをさらに備える。

− 容器は、容器の内部空間内に格納されており、容器の内部空間内に貯蔵されている液化ガスの蒸気相に接して配置されるように設計されている上側部分と、容器の内部空間内に貯蔵されている液化ガスの液相内に浸漬されるように設計されている下側部分とを備える真空ベルジャーを装備しており、蒸気相のガスを除去するための回路の吸入口は真空ベルジャーの上側部分の内側に注ぐ。

− 真空ベルジャーは金属製である。

− 真空ベルジャーは、容器の横断面の１／５と１／１００との間、たとえば、１／１０程度の横断面を備える。

− 一実施形態によれば、真空ベルジャーは、一方の側から他方へと横方向に真空ベルジャーを通過する中空管を備える。

− 設備は、真空ベルジャーの上側部分内で優勢な圧力を表す信号を提供することが可能な圧力センサを備える。

一実施形態によれば、本発明は、上述した、液化ガスを貯蔵および冷却するための設備を備える、船舶、または、液化艀のような、海上液化施設に関する。

一実施形態によれば、船舶は、船殻を備え、設備の密閉断熱容器は、上記船殻内に配置される。

一実施形態によれば、蒸気相のガスを使用するための回路は、船舶を推進するための機器のような、エネルギー生産機器である。

一実施形態によれば、本発明はまた、浮体もしくは陸上の貯蔵設備から船舶の容器へと、または、船舶の容器から浮体もしくは陸上の貯蔵設備へと絶縁導管を通じて流体が経路指定される、そのような船舶に積荷するか、または、荷下ろしするための方法をも提供する。

添付の図面を参照する、限定ではなく例示のみを目的として与えられている、本発明のいくつかの特定の実施形態の以下の説明の過程において、本発明はよりよく理解され、そのさらなる目的、詳細、特性および利点はより明瞭になるであろう。

液化ガスを貯蔵および冷却するための設備を概略的に示す図である。 メタンの平衡液体蒸気図である。 液化ガスを貯蔵および冷却するための設備の概略図である。 容器を装備したＬＮＧ運搬船およびこの容器の積荷／荷下ろしのためのターミナルの概略切断図である。 第２の実施形態による液化ガスを貯蔵および冷却するための設備を概略的に示す図である。

本明細書および特許請求の範囲において、「ガス」という用語は本質的に包括的であり、無差別に、単一の純粋な物質から構成される気体、または、複数の成分から構成される気体混合物に関する。したがって、液化ガスとは、低温において液相に置かれており、通常の温度および圧力条件下では蒸気相で存在することになる化学物質または化学物質の混合物を示す。

図１において、第１の実施形態による液化ガスを貯蔵および冷却するための設備１が表現されている。そのような設備１は、液化または再ガス化艀のような、陸上または浮体構造物上に設置することができる。陸上の構造物の場合、設備は、蒸気相のガスの１つまたは複数の消費者と関連付けられる貯蔵ユニット向けに設計することができ、消費者は、貯蔵ユニットに付着されるか、または、貯蔵ユニットによって供給される蒸気相のガスの分散ネットワーク内にあるかにかかわらず、蒸気相のガスを消費する発電機、蒸気発生器、燃焼器または任意の他の要素などである。

浮体構造物の場合、設備は、ＬＮＧ運搬船のような液化天然ガスの運搬船向けに設計することができるが、設備はまた、そのエンジン推進アセンブリ、発電機、蒸気発生器、または、任意の他の消費者にガスが供給される任意の船舶向けにも設計されてもよい。一例として、浮体構造物は、貨物輸送船、旅客輸送船、漁船、浮体発電ユニットなどであってもよい。

設備１は、密閉断熱容器２を備える。

図１に示す実施形態において、容器２は、膜型容器である。そのような膜容器は、特に、容器２の外側から内側までに、キャリア構造４に支えられている絶縁要素を備える二次断熱障壁３と、二次断熱障壁３に支えられている二次シーリング膜５と、二次シーリング膜５に支えられている絶縁要素を備える一次断熱障壁６と、容器内に含まれている液化ガス８と接するように設計されている一次シーリング膜７とを備える多層構造を備える。一例として、そのような膜容器２は、国際公開第１４０５７２２１号パンフレット、フランス特許第２６９１５２０号明細書およびフランス特許第２８７７６３８号明細書に記載されている。

他の代替的な実施形態によれば、容器１はまた、タイプＡ、ＢまたはＣの容器であってもよい。そのような容器は自立し、特に、平行六面体形状、プリズム形状、球形状、円筒形状または多葉形状を有してもよい。タイプＣの容器は、大気圧よりも大幅に高い圧力において液化天然ガスを貯蔵することを可能にするという特質を有する。
液化ガス８は、燃料ガスである。特に、液化ガス８は、主にメタン、ならびに、わずかな割合のエタン、プロパン、ｎ−ブタン、ｉ−ブタン、ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、ネオペンタンのような１つまたは複数の他の炭化水素および窒素を含むガス状混合物である、液化天然ガス（ＬＮＧ）であってもよい。

燃料ガスは同様にエタンであってもよく、または、石油を精製することからもたらされ、実質的にプロパンおよびブタンを含む炭化水素の混合物である、液化石油ガス（ＬＰＧ）であってもよい。

液化ガス８は、二相液体蒸気平衡の状態で容器の内部空間内に貯蔵される。したがって、ガスは、容器の上側部分内に蒸気相で存在し、また、容器の下側部分内に液相で存在する。二相液体蒸気平衡の状態に対応する液化天然ガスの平衡温度は、大気圧において貯蔵されるとき、約−１６２℃である。

設備１は、蒸気相のガスを除去するための回路９を備える。蒸気相のガスを除去するための回路９は、容器２の内部から外部へと、蒸気相を排出するための通路を画定するために、容器２の壁を通過する導管１０を備える。導管１０は、容器２の内部空間の内側に現われる吸入口１１を備える。吸入口１１は、容器２の内部空間の上側部分内に現われる。吸入口１１は、特に、気相内に現われるように、容器の最大充填限界よりも上に現われてもよい。

除去回路９はまた、導管１０の上流で、かつ、蒸気相のガスを使用するための回路１３の下流に接続されている真空ポンプ１２をも備える。したがって、真空ポンプ１２は、導管１０を通じて、容器２の内部空間内に存在する蒸気相のガスの流れを中に引き込み、当該ガスを、蒸気相のガスを使用するための回路１３に向かって圧送することが可能である。図示されている実施形態において、除去回路９は、真空ポンプ１２から上流または下流に設置され、したがって、蒸気相のガスの流れが容器２の内部空間に戻るのを回避する、逆止弁１９またはゲートを備える。

真空ポンプ１２は、容器２の内部空間の上側部分内に配置されている蒸気相内で、大気圧未満の圧力Ｐ１を生成することが可能である。したがって、真空ポンプ１２が動作状態に置かれ、容器２の内部空間の内側から蒸気相のガスの流れを中に引き込み、蒸気相のガスを使用するための回路１３に向かってガスの流れを圧送するとき、真空ポンプ１２はまた、容器の内部空間の蒸気相内で、大気圧未満の圧力Ｐ１をも生成する。

したがって、蒸気相は大気圧未満の圧力Ｐ１に置かれているため、容器２内に貯蔵されている液化ガス８は二相液体蒸気平衡の状態に置かれている一方で、容器２内に存在する液化ガス８の蒸発が液体／蒸気界面において促進され、ここで、液化ガスは、大気圧において上記液化ガスの液体蒸気平衡温度よりも低い温度を有する。

これらの現象は、メタンの液体蒸気平衡図を示す、図３に関連して下記に説明される。この図は、メタンが液相で存在する、Ｌとして示されている領域と、メタンが蒸気相で存在する、Ｖとして示されている領域を、縦座標軸に沿って示されている温度および横座標軸に沿った圧力の関数として示している。

点Ｐ_ｔ１は、大気圧および約−１６２℃の温度において容器内に貯蔵されているメタンの状態に対応する二相平衡の状態を示す。容器内のメタンの貯蔵圧力が大気圧を下回って、たとえば、約５００ｍｂａｒの絶対圧力まで降下すると、メタンの平衡は、点Ｐ_ｔ２まで左にシフトする。平衡に達すると、そのように膨張したメタンは、したがって約７℃の温度低下を受け、同時に、液相のメタンの一部分が蒸発し、容器内に貯蔵されている液体メタンから、その蒸発に必要な熱が差し引かれる。したがって、液化ガスを、大気圧未満の絶対圧力に置くことによって、液化ガスは熱力学的過冷却状態に維持され、それによって、液化ガスの蒸発の速度を低いままに、さらにはゼロ速度のままにすることによって、大気圧における容器内での貯蔵に戻すか、または、大気圧において容器にさらに移送することを行うことができ、したがって、移送の開始時にフラッシュ蒸発する現象が防止または低減される。

真空ポンプ１２は、低温ポンプ、すなわち、−１５０℃未満の極低温に耐えることが可能なポンプであり、真空ポンプはさらに、ＡＴＥＸ規格に準拠する、すなわち、いかなる爆発の危険をも防止するように設計されるべきである。

図３は、除去回路９および真空ポンプ１２が、容器２内に含まれている液化ガスに対する冷凍能力Ｐと、使用するための回路１３に対する蒸気相のガスの流速Ｑの両方を提供することを可能にすることを示すために、設備１を概略的に示す。

特定の用途において、使用するための回路１３内で必要とされる蒸気相のガスに対する需要が、真空ポンプ１２の寸法決定および制御に対する第１の判断基準である。この場合、真空ポンプ１２は、蒸気相のガスを使用するための回路１２によって生成される流速設定点の関数として制御される。これを達成するために、設備１は、真空ポンプ１２によって圧送される蒸気の流速を表す信号を提供することが可能な流速測定センサと、流速の測定値が流速設定点に依存するように、真空ポンプ１２を制御することが可能な制御デバイス１８とを装備している。この実施形態において、容器内部で優勢な圧力は、したがって、時間、および、使用するための回路１３によって生成される流速設定点の関数として変化する。

さらに、これらの実施形態について、真空ポンプ１２は、使用するための回路１３に供給するために十分な流速を生成するように寸法決定される。例示として、外航船内の主電動機の平均出力は、一般的に数ＭＷ〜数十ＭＷ程度である。真空ポンプ１２によって圧送される蒸気相のガスの流速Ｑが、貯蔵容器における需要全体に対応する冷凍能力を生成することが不可能である場合、容器２に含まれている液化ガスに対する補助冷凍能力Ｐ_ａｕｘを提供するために、図示されていない補助冷却デバイスを提供することが可能である。

他の用途において、特に、使用するための回路の蒸気相のガス８に対する需要が高い場合、かつ、容器内に含まれている液相のガスを過剰に冷却することが所望されない場合、容器内に含まれているガスを、大気圧においてガスが蒸発する温度を下回る目標温度に維持するために必要な冷凍能力は、真空ポンプ１２の寸法決定および制御に対する判断基準であり得る。この場合、真空ポンプは、容器の内部空間内で優勢な圧力の設定点の関数として制御される。これを達成するために設備１は、容器の内部空間内の圧力を測定するように設計されている圧力センサと、測定される圧力の値が圧力設定点に依存するように、真空ポンプ１２を制御することが可能な制御デバイス１８とを装備している。この実施形態において、液化天然ガスの温度および圧力がその間低減する、一時的な圧力降下期間の後、目標の圧力および温度の対に対応する安定状態が達成される。絶対設定点圧力は、１２０ｍｂａｒよりも大きく、たとえば、７５０ｍｂａｒと９８０ｍｂａｒとの間にある。

これらの実施形態について、真空ポンプ１２は、目標圧力に対応する容器の内部空間内の真空を生成するように寸法決定される。さらに、その安定状態が、使用するための回路１３における需要全体に対応する蒸気相のガスの流速を生成することが不可能である場合、蒸気の補助流速Ｑ_ａｕｘを使用するための回路１３に提供するための、図示されていない補助気化デバイスを提供することが可能である。

したがって、上記から、真空ポンプは、蒸気相のガスを使用するための回路１３の需要、および、必要な冷凍能力に適合した流速／圧力特性を有する必要があるということが理解されよう。

設備１が船舶に搭載されている場合、使用するための回路１３は、特に、図示されていないが、船舶を推進することを可能にする、エンジン推進アセンブリのエネルギー生産機器を備えることができる。そのようなエネルギー生産機器は、特に、熱エンジン、燃料電池、およびガスタービンの間で選択される。エネルギー生産機器が熱機関である場合、エンジンは、混合ディーゼル／天然ガスを供給され得る。そのようなエンジンは、エンジンが全体的にディーゼルで供給を受けるディーゼルモード、または、エンジンの燃料が主に天然ガスから構成され、一方で少量のパイロットディーゼルが燃焼を開始するために噴射される天然ガスモードのいずれかで動作することができる。

その上、一実施形態によれば、使用するための回路１３は、蒸気相のガスの流れを、ガス消費機器の動作に比肩する温度までさらに加熱することを可能にする、図示されていない熱交換器をさらに備える。補助熱交換器は、特に、蒸気相のガスの流れと海水との間、蒸気相のガスの流れとエネルギー生産機器によってもしくは直接的にエンジンによって生成される燃焼ガスとの間、または、蒸気相のガスの流れとエンジンの効率を強化するためにエンジンによって酸化剤として使用される空気との間の熱的接触を保証することができる。一実施形態によれば、使用するための回路１３は同様に、蒸気相のガスの流れを加熱し、これを、たとえば、絶対圧５ｂａｒ〜絶対圧６ｂａｒ程度の、燃料ガスによって供給されるエネルギー生産機器の仕様に比肩する圧力まで圧縮することを可能にする圧縮機を備えることができる。

液化ガスが、複数の成分から構成される気体混合物であるとき、容器内部の蒸発からもたらされる蒸気相は、窒素のような最も揮発性の高い成分において、液相よりも豊富な組成を有することに留意されたい。したがって、蒸気相のガスを除去するための回路９によって除去されるガスの流れは、相当含量の最も揮発性の高い成分を有することができ、その結果として、エネルギー生産機器への供給には適合しないものになり得る。したがって、図示されていない一実施形態によれば、設備１は同様に、容器２の内部空間から液相の液化ガスの流れを除去し、熱交換器を用いてこれを蒸発させる強制気化デバイスを備える。そのようなガスの流れは、容器の内部空間内に含まれる液化ガスのものと実質的に同一の組成を有する。したがって、このように得られる蒸気相のガスの流れは、エネルギー生産機器への供給に比肩する含量の最も揮発性の高い成分を達成するために、除去回路９を介して除去されるガスの流れと混合することができる。

図１に戻ると、設備１は、図示されている実施形態において、一次断熱障壁６の気相を、大気圧未満である圧力Ｐ２を下回ったままにすることを可能にするように、一次断熱障壁６の内部空間内に現われるパイプライン１７に接続されている真空ポンプ１６を備えていることが分かる。

同様に、設備は、二次断熱障壁３の内部空間内に現われるパイプライン１５に接続されており、したがって、二次断熱障壁３の気相を、大気圧未満である絶対圧力Ｐ３を下回ったままにすることが可能である真空ポンプ１４を備える。

断熱障壁を、大気圧未満である圧力Ｐ２およびＰ３を下回ったままにすることが、特に有利である。事実、これによって一方で、それらの断熱障壁の断熱能力を強化することが可能である。他方、これによってまた、断熱障壁３、６内で優勢な圧力が、容器２の内部空間内で優勢な圧力よりもそれほど大きくならないことが保証され、はるかに大きい圧力は、シーリング膜７、５、特に一次シーリング膜７を損傷し、当該膜が剥がれ落ちるようにしてしまう傾向にある。

また、一次断熱障壁６の気相の圧力Ｐ２および二次断熱障壁３の気相の圧力Ｐ３が、容器の内部空間内で優勢な圧力Ｐ１以下であるように、真空ポンプ１４、１６が制御されることが有利である。

特定の一実施形態によれば、圧力Ｐ３が圧力Ｐ２以上であり、それによって、シーリング膜の緊密性に障害が発生した場合に、液化ガスが二次断熱障壁へと引き込まれることを防止することが可能になるということがもたらされ得る。有利には、圧力Ｐ２とＰ３との間の圧力差分は、１００ｍｂａｒ未満であり、好ましくは、１０ｍｂａｒと５０ｍｂａｒとの間である。

その上、図示されていない一実施形態において、設備１は、容器２の内部空間内部の流れを生成することが可能な攪拌デバイスを備える。そのような攪拌デバイスは、容器２の内部の温度成層化を制限し、したがって、液化ガスの温度を均等化することを可能にし、したがって、方法の効率を最適化するように意図されている。攪拌デバイスは、特に、液化ガスの再循環ループを備えることができる。これを達成するために、攪拌デバイスは、液化ガスの循環ループを形成するように、容器充填ラインと連通して配置されることが可能な排出ラインと関連付けられる、容器の排出ポンプのような１つまたは複数のポンプを備える。

図５に示す実施形態において、設備１は、容器２の内部空間内に格納されている真空ベルジャー２０をさらに備える。真空ベルジャー２０は、その上側部分が容器２内に貯蔵されているガスの気相に接し、当該気相によって充填され、その下側部分が容器２内に貯蔵されているガスの液相内に浸漬されるように、容器２の内部空間の上側部分内に配置されている中空体である。真空ベルジャー２０はここでは、円形断面を有する円筒形状である。しかしながら、真空ベルジャー２０は、正方形または矩形の断面を有する平行六面体のような、他の形状を有してもよい。

蒸気相のガスを除去するための回路９の吸入口１１が、真空ベルジャー２０の上側部分内に現われる。したがって、真空ポンプ１２は、真空ベルジャーの上側部分内に、大気圧未満の圧力Ｐ１を生成することが可能であり、したがって、真空ベルジャー２０の内部の液化ガスの蒸発を促進することが可能である。

そのような実施形態において、真空ポンプ１２は、測定圧力値が圧力設定点に依存するように制御されると、圧力センサは有利には真空ベルジャー２０の上側部分の内部に配置されることに留意されたい。

そのような真空ベルジャー２０を使用することには、特に、真空ポンプ１２に対する寸法制約が低減し、タイプＡ、ＢまたはＣの膜容器の場合に一次シーリング膜７に加えられる応力を制限するように、容器２の内部空間の残りの部分で優勢な真空が制限されるという利点がある。言い換えれば、真空ベルジャー２０は、容器よりも寸法が小さい要素の真空化を制約することが可能であり、その設計および寸法を、結果として容器全体がその寸法制約を受けることなく、目標真空を有するように最適化することができる。したがって、真空ベルジャーが目標真空の関数として寸法決定されるとき、容器の寸法決定は、内部動作圧力の関数として最適化することができる。

真空ベルジャーの寸法決定のために、以下の考慮事項が考慮に入れられ得る。

− 真空ベルジャーの目標真空における強度は、材料の厚さ、および、任意選択的に、製造コストに関して妥当な補強を使用することによって保証されるべきである。

− 真空ベルジャー２０の内部の自由表面積、すなわち、液相と真空ベルジャー内の気相との間の界面領域の表面積と、容器の残りの部分内の自由表面の面積との間の比が、真空ベルジャー２０の内部に目標真空を加えることによって、容器２内に許容可能な真空が加えられることになるように選択される。

容器の内部に生成される真空は、以下の関係を用いることによって推定することができる。

式中、
Ｓ_{Ｂｅｌｌ ｊａｒ}およびＳ_{Ｖｅｓｓｅｌ}は、ベルジャー内の液化ガスの自由表面積および容器の残りの部分内の液化ガスの自由表面積である。
ΔＰ_{Ｖｅｓｓｅｌ}およびΔＰ_{Ｂｅｌｌ ｊａｒ}は、容器およびベルジャー内の蒸気相の相対負圧である。

したがって、容器内の真空を真空ベルジャー２０内の真空の１／１０に制限することが所望される場合、ベルジャー内部の自由表面積は、容器内部の自由表面積の１／１０程度であるべきである。

さらに、一般的に３〜９ｂａｒ程度である、大気圧よりも大幅に大きい圧力において液化ガスを貯蔵するように設計されているタイプＣの容器に関して、これらは、それらが耐えることが可能な最大内部動作圧力の関数として寸法決定されることに留意されたい。液化天然ガスの貯蔵に関して、最大内部動作圧力は、一般的に、１０ｂａｒ以下である。その上、容器が内部真空に晒されるときのそのような容器の限界座屈圧力と、最大内部動作圧力との間に、以下の関係を確立することができる。

式中、
Ｐ_Ｃｒは、限界座屈圧力である。
Ｐ_ｍａｘは、最大動作圧力である。
Ｋは、１よりも大きい安全係数である。
Ｅは、容器のシーリング膜の材料のヤング率である。
νは、上記材料のポアソン比である。
σは、上記材料の弾性限界である。

したがって、容器の限界座屈圧力は、実質的に、使用される材料に依存する定数および設計者によって選択される安全係数を乗算した、その最大動作圧力の３乗に比例する。候補材料の大部分について、この定数は１未満であり、多くの場合、０．１未満である。したがって、容器が真空に晒されるときの限界座屈圧力は、多くの場合、最大動作圧力よりも１０倍超小さい。

一例として、１０ｂａｒの最大動作圧力、および、１００ｍｂａｒ程度の真空ベルジャー２０の内部の目標真空に抗するように寸法決定されているタイプＣの円筒容器について、容器の残りの部分内で優勢な真空が１０ｍｂａｒに制限されるように、１０程度の、真空ベルジャー２０の内部の自由表面積と容器の残りの部分内の自由表面積との間の比を選択することができる。この場合、真空ベルジャー２０は、したがって、容器の気相の残りの部分において優勢である傾向にある真空を、１００ｍｂａｒから１０ｍｂａｒへと低減することが可能であり、これによって、特に、容器の膜の厚さを制限することが可能である。一例として、１０メートル径で、その膜がステンレス鋼製であるタイプＣの円筒容器について、言及されている事例における真空ベルジャー２０は、膜の厚さを２５ｍｍに制限することが可能であり、その一方で、この厚さは、真空ベルジャー２０がなければ２９ｍｍになることになる。

多くの用途について、真空ベルジャーの断面積は、有利には、容器の断面積の１／５と１／１００との間である。

その母線が水平である円筒容器について、容器内部の液化ガスの自由表面積は、容器の充填度の関数として変化するようになされる。事実、自由表面積は、容器が中間の高さまで充填されるときに最大値をとり、容器の最大充填度に近づくにつれて減少する。したがって、真空ベルジャー２０の寸法決定は、寸法決定判断基準が、液化ガスの最大自由表面積、すなわち、中間高さまで充填されている容器に対応する自由表面積、であると考えるか、または、容器がその最大充填度に近いときの液化ガスの自由表面積であると考えるかに従って、異なり得る。

一例として、長さが２０メートルで半径が４メートルの円筒容器について、容器内の蒸気相の真空とベルジャー内の蒸気相の真空との間の、１０の圧力比をとるとき、円筒真空ベルジャーの半径は、液化ガスの最大自由表面積を使用すると約２．２５メートルになる。一方、液化天然ガス運搬船の容器が、それらの最大充填度近くまで充填されるように設計されているとき、２程度のより小さいベルジャー半径で十分であり、真空ベルジャー２０のフットプリントを低減することが可能である。これらの同じ条件下で、正方形断面の真空ベルジャーは、４メートルの側方寸法を有し得る。

一実施形態によれば、真空ベルジャー２０は、より複雑な形状を有し、その断面積は、真空ベルジャー２０の内部の自由表面積と、容器の残りの部分内の自由表面積との間の比が、真空ベルジャー２０の高さ全体にわたって実質的に一定のままであるように、容器の高さの関数として変化する。

真空ベルジャー２０は、たとえば、真空ベルジャー２０の内部および外部に存在するガスの間の熱交換を促進するために、金属製である。

真空ベルジャー２０は、構造を補強し、目標真空に耐えることを可能にする要素を取り付けられ得る。補強要素は、任意のタイプのものであってもよく、特に、補強要素は、ベルジャーを横方向に通過し、または、真空ベルジャー２０の内周もしくは外周上に配置される、中空または中実の補強要素であってもよい。

一実施形態によれば、真空ベルジャー２０には、実質的に水平に延伸し、上記真空ベルジャーを一方の側から他方へと通過する中空管が交差することができる。そのような中空管は、流体の移動を可能にし、真空ベルジャー２０の内部および外部に存在するガスの間の熱交換を促進することが可能である。その上、そのような中空管はまた、真空ベルジャー２０の補強に寄与することも可能である。

容器２が、図示されていない積荷および荷下ろしタワーを取り付けられると、真空ベルジャー２０は特に、その重量および液化ガスの移動に起因する力を支持するために、上記積荷および荷下ろしタワーによって支持することができる。そのような積荷および荷下ろしタワーは、実質的に容器の高さ全体にわたって延伸し、天井から懸架される。タワーは、三脚型の構造からなることができ、すなわち、３つの垂直マストを備える。積荷および荷下ろしタワーは、１つまたは複数の荷下ろしラインおよび１つまたは複数の積荷ラインを支持し、荷下ろしラインの各々は、それ自体は積荷および荷下ろしタワーによって支持される荷下ろしポンプと関連付けられる。しかしながら、真空ベルジャー２０は、任意の他の適切な手段によって支持されてもよい。

真空ベルジャー２０は、液化ガスが「スロッシング」効果を受けるときに、その下側部分が液相内に浸漬されたままになるように、液相内部に非常に深く浸漬される。これを達成するために、真空ベルジャー２０は特に、最大充填高さに対応する容器の高さの下１メートルを超えて延伸することができる。

図４を参照すると、液化天然ガスを貯蔵および冷却するためのそのような設備を備えたＬＮＧ運搬船７０の切断図が諒解される。図４は、船舶の二重船体７２内に取り付けられている、全体的にプリズム形状の密閉絶縁容器７１を示す。容器７１の壁は、容器内に含まれる液化天然ガスに接するように設計されている一次シーリング膜と、一次シーリング障壁と船舶の二重船体７２との間に配置されている二次シーリング膜と、それぞれ一次シーリング膜と二次シーリング膜との間、および、二次シーリング膜と二重船体７２との間に配置されている２つの断熱障壁とを備える。

それ自体知られているように、船舶の上層船橋上に配置されている積荷および荷下ろしパイプライン７３は、液化天然ガスの荷物を容器７１からまたは容器７１へと移送するために、適切な連結器によって、海上または港湾ターミナルに接続することができる。

図４は、積荷および荷下ろしステーション７５と、水中導管７６と、陸上設備７７とを備える海上ターミナルの一例をも示す。積荷および荷下ろしステーション７５は、可動アーム７４と、可動アーム７４を支持するタワー７８とを備える固定海上設備である。可動アーム７４は、積荷および荷下ろしパイプライン７３に接続されることを可能にする可撓性絶縁パイプ７９の束を担持する。方向付け可能可動アーム７４は、すべてのサイズのＬＮＧ運搬船に適合される。図示されていない接続導管が、タワー７８の内部に延伸する。積荷および荷下ろしステーション７５は、ＬＮＧ運搬船７０の、陸上設備７７からの積荷および陸上設備７７への荷下ろしを可能にする。陸上設備は、液化ガスを貯蔵するための容器８０と、水中導管７６によって積荷または荷下ろしステーション７５に接合される接続導管８１とを備える。水中導管７６は、積荷または荷下ろしステーション７５と陸上設備７７との間で長距離、たとえば、５ｋｍにわたって液化ガスを移送することを可能にし、これによって、積荷および荷下ろし動作の間に海岸から長距離を隔ててＬＮＧ運搬船７０を保持することが可能になる。

液化ガスを移送するのに必要な圧力を生成するために、船舶７０に搭載されているポンプおよび／または陸上設備７７に取り付けられているポンプおよび／または積荷および荷下ろしステーション７５に取り付けられているポンプがオンにされる。
いくつかの特定の実施形態に関連して本発明が説明されてきたが、本発明は、それらの実施形態には決して限定されないこと、および、本発明は、本発明の範囲内に入る場合は、記載されている手段のすべての技術的等価物およびそれらの組み合わせを包含することは極めて明白である。

「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」または「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という動詞およびその活用形が使用されている場合、これは、特許請求の範囲において言及されている分を超えた、他の要素または他のステップが存在することを除外するものではない。要素またはステップに対して不定冠詞「ａ」または「ａｎ」が使用されている場合、これは、別途指定されない限り、そのような要素またはステップが複数存在することを除外するものではない。

特許請求の範囲において、括弧内の任意の参照符号は、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (22)

1. 密閉断熱容器（２）の内部空間内に貯蔵されている液化ガス（８）を冷却するための方法であって、前記液化ガス（８）は、二相液体蒸気平衡の状態で前記容器（２）の内部空間内に貯蔵されており、界面によって分離されている下部液相と上部蒸気相とを有し、上記方法は、
   蒸気相のガスの流れを、前記界面の領域に接している前記蒸気相の領域に引き込むステップであって、前記蒸気相のガスの流れを引き込むステップは、前記蒸気相の領域内で、大気圧未満の圧力Ｐ１を生成し、それによって、液相の蒸発が前記界面の前記領域のエリア内で促進され、前記界面の前記領域に接している前記液化ガスが、二相液体蒸気平衡の状態に置かれ、該状態では、前記液化ガスは、大気圧における前記液化ガスの液体蒸気平衡温度未満の温度を有する、引き込むステップと、
   前記蒸気相のガスの引き込まれている流れを、蒸気相のガスを使用するための回路（１３）に向けて誘導するステップとを含む、方法。
2. 前記圧力Ｐ１は、絶対圧１２０ｍｂａｒよりも大きい、請求項１に記載の冷却方法。
3. 前記蒸気相のガスの流れを引き込むステップは、真空ポンプ（１２）によって達成され、前記真空ポンプ（１２）は、前記蒸気相のガスを使用するための回路（１３）によって生成される流速設定点の関数として制御される、請求項１または２に記載の冷却方法。
4. 前記蒸気相のガスの流れを引き込むステップは、真空ポンプ（１２）によって達成され、前記圧力は、前記蒸気相の前記領域内で測定され、前記真空ポンプ（１２）は、圧力設定点および前記測定圧力の関数として制御される、請求項１または２に記載の冷却方法。
5. 前記圧力Ｐ１は、絶対圧７５０ｍｂａｒと絶対圧９８０ｍｂａｒとの間である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷却方法。
6. 前記容器（２）は、キャリア構造（４）上に取り付けられている多層構造を備え、前記多層構造は、前記容器内に含まれている前記液化ガスと接するシーリング膜（７）と、前記シーリング膜（７）と前記キャリア構造（４）との間に配置されている断熱障壁（６）とを備え、前記断熱障壁（６）は、絶縁ブロックと、気相とを備え、前記方法は、前記断熱障壁（６）の前記気相を、前記圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ２に維持するステップを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記多層構造は、前記容器（２）の外側から内側までに、キャリア構造（４）に支えられている絶縁ブロックと、気相とを備える二次断熱障壁（３）と、前記二次断熱障壁（３）の前記絶縁ブロックに支えられている二次シーリング膜（５）と、前記二次シーリング膜（５）に支えられている絶縁要素と気相とを備える一次断熱障壁（６）と、前記容器内に含まれている前記液化ガスと接するように設計されている一次シーリング膜（７）とを備え、前記方法は、前記一次断熱障壁（７）の前記気相、および、前記二次断熱障壁（３）の前記気相をそれぞれ圧力Ｐ２および圧力Ｐ３に維持するステップを含み、前記圧力Ｐ２および前記圧力Ｐ３は、前記圧力Ｐ１以下である、請求項６に記載の方法。
8. 前記圧力Ｐ３は、前記圧力Ｐ２以上である、請求項７に記載の方法。
9. 前記容器（２）には、液化天然ガス、エタン、および液化石油ガスの中から選択される液化燃料ガス（８）が充填される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記容器（２）は、前記容器（２）の内部空間内に格納されており、前記蒸気相内に配置されている上側部分と、前記液相内に浸漬されている下側部分とを備える真空ベルジャー（２０）を装備しており、前記蒸気相のガスの流れがその中に引き込まれる、前記蒸気相の領域は、前記真空ベルジャー（２０）の前記上側部分によって画定される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記圧力Ｐ１は、蒸気相全体を含む前記容器の上側部分内で生成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
12. 液化ガスを貯蔵および冷却するための設備であって、
    液化ガス（８）が界面によって分離されている下部液相および上部蒸気相を有するように、二層液体蒸気平衡の状態で貯蔵される、前記液化ガスが充填されるように設計されている内部空間を有する、密閉断熱容器（２）と、
    蒸気相のガスを除去するための回路（９）とを備え、
    該回路は、
    前記容器が満杯になると、前記界面のある領域と接している前記蒸気相の領域に注ぐように、前記容器の最大充填高さよりも上で、前記容器（２）の前記内部空間内に現われる吸入口（１１）と、
    前記吸入口（１１）を通じて、前記蒸気相の前記領域内に存在する蒸気相のガスの流れを引き込み、この流れを、蒸気相のガスを使用するための回路（１３）に圧送し、前記蒸気相の前記領域内で、大気圧未満の圧力Ｐ１を維持することが可能な真空ポンプ（１２）であって、それによって、前記液相の蒸発が前記界面の前記領域のエリア内で促進され、前記界面の前記領域に接している前記液化ガスが、二相液体蒸気平衡の状態に置かれ、該状態では、前記液化ガスは、大気圧における前記液化ガスの液体蒸気平衡温度未満の温度を有する、真空ポンプ（１２）とを備える、設備。
13. 前記吸入口を通じて中に引き込まれ、前記使用するための回路に圧送される蒸気の流速を表す信号を提供することが可能な、流速を測定するためのセンサと、前記真空ポンプ（１２）を、前記蒸気の流速を表す信号、および、前記蒸気相のガスを使用するための回路（１３）によって生成される流速設定点の関数として制御することが可能な制御デバイス（１８）とを備える、請求項１２に記載の設備。
14. 前記最大充填高さよりも上の、前記容器の前記内部空間内で優勢な圧力を表す信号を提供することが可能な圧力センサと、前記真空ポンプ（１２）を、前記圧力を表す信号および圧力設定点の関数として制御することが可能な制御デバイス（１８）とを備える、請求項１２に記載の設備。
15. エネルギー生産機器を備える、前記蒸気相のガスを使用するための回路（１３）をさらに備える、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の設備。
16. 前記容器（２）は、キャリア構造（４）上に取り付けられている多層構造を備え、前記多層構造は、前記容器（２）内に含まれている前記液化ガス（８）と接するシーリング膜（７）と、前記シーリング膜（７）と前記キャリア構造（４）との間に配置されており、絶縁ブロックと、気相とを備える断熱障壁（６）とを備え、前記設備は、前記断熱障壁（６）の前記気相を、前記圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ２に維持するように設計されている真空ポンプ（１６）をさらに備える、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の設備。
17. 前記多層構造は、前記容器（２）の外側から内側までに、キャリア構造（４）に支えられている絶縁ブロックと、気相とを備える二次断熱障壁（３）と、前記二次断熱障壁（３）の前記絶縁ブロックに支えられている二次シーリング膜（５）と、前記二次シーリング膜（５）に支えられている絶縁要素と気相とを備える一次断熱障壁（６）と、前記容器（２）内に含まれている前記液化ガス（８）と接するように設計されている一次シーリング膜（７）とを備え、前記設備は、前記一次断熱障壁（６）の前記気相を、前記圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ２に維持するように設計されている第１の真空ポンプ（１６）と、前記二次断熱障壁（３）の前記気相を、前記圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ３に維持するように設計されている第２の真空ポンプ（１４）とをさらに備える、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の設備。
18. 前記容器は、前記容器（２）の前記内部空間内に格納されており、前記容器の前記内部空間内に貯蔵されている前記液化ガスの前記蒸気相に接して配置されるように設計されている上側部分と、前記容器の前記内部空間内に貯蔵されている前記液化ガスの前記液相内に浸漬されるように設計されている下側部分とを備える真空ベルジャー（２０）を装備しており、前記蒸気相のガスを除去するための回路の前記吸入口（１１）は前記真空ベルジャー（２０）の前記上側部分の内側に注ぐ、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の設備。
19. 前記真空ベルジャー（２０）の前記上側部分内で優勢な圧力を表す信号を提供することが可能な圧力センサを備える、請求項１８に記載の設備。
20. 請求項１２〜１９のいずれか一項に記載の設備（１）を備える、船舶（７０）または海上液化施設。
21. 請求項２０に記載の船舶（７０）の積荷または荷下ろしのための方法であって、浮体もしくは陸上の貯蔵設備（７７）から前記船舶（７０）の容器（７１）へと、または、前記船舶の容器から浮体もしくは陸上の貯蔵設備へと絶縁導管（７３、７９、７６、８１）を通じて流体が経路指定される、方法。
22. 流体を移送するシステムであって、請求項２０に記載の船舶（７０）と、前記船舶の船体内に設置されている容器（７１）を、浮体または陸上の貯蔵設備（７７）に接続するように配置されている絶縁導管（７３、７９、７６、８１）と、前記浮体もしくは陸上の貯蔵設備から前記船舶の前記容器へと、または、前記船舶の前記容器から前記浮体もしくは陸上の貯蔵設備へと、前記絶縁導管を通じて流体を駆動するためのポンプとを備える、システム。