JP7050987B1 - 浮体 - Google Patents

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Abstract

【課題】タンク内で気化した二酸化炭素を、エネルギーを有効利用しつつ効率的に冷やして再液化する。【解決手段】浮体本体と、浮体本体に配置され、気相及び液相を有した二酸化炭素を貯留可能な第一タンクと、浮体本体に配置され、液体状態での温度が二酸化炭素の液相よりも低い液化可燃性ガスを貯留可能な第二タンクと、二酸化炭素と液化可燃性ガスとを熱交換する第一熱交換器と、第一タンクから第一熱交換器に二酸化炭素を導く送給ラインと、第一熱交換器から第一タンクに二酸化炭素を導く返送ラインと、第一熱交換器を経た液化可燃性ガスを熱媒と熱交換することで液化可燃性ガスを気化させる第二熱交換器と、第二熱交換器で気化された液化可燃性ガスを燃焼させる燃焼器と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、浮体に関する。
液化ガスを貯留するタンクを備えた船舶等の浮体においては、外部からの入熱により、タンク内に貯留した液化ガスが気化して、いわゆるボイルオフガスが生成される。ボイルオフガスが生成されると、タンク内の圧力が上昇する。そのため、例えば特許文献１には、燃料タンクに貯留された液化ガス燃料から発生する燃料ボイルオフガスを再液化するため、燃料ボイルオフガスを、カーゴタンクで発生する液化ガスのボイルオフガスの冷熱により冷却する構成が開示されている。
特開２０１８－１２７１３７号公報
ところで、タンクに液化二酸化炭素を貯留する場合、液化二酸化炭素は、そもそも大気中に放出される二酸化炭素を回収するために液化されたものである。そのためタンク内で液化酸化炭素が気化することで生成された二酸化炭素ガスを、再液化するために要するエネルギーは、なるべく抑えることが望まれている。再液化するためのエネルギーを抑えるという観点からすれば、二酸化炭素ガスを大気中に放出してしまうことも考えられるが、当然のことながら、回収した二酸化炭素を大気中へ放出することは好ましくない。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、タンク内で気化した液化二酸化炭素を、エネルギーを有効利用しつつ効率的に冷やして再液化することができる浮体を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示に係る浮体は、浮体本体と、第一タンクと、第二タンクと、第一熱交換器と、送給ラインと、返送ラインと、第二熱交換器と、燃焼器と、を備える。前記第一タンクは、前記浮体本体に配置されている。前記第一タンクは、気相及び液相を有した二酸化炭素を貯留可能である。前記第二タンクは、前記浮体本体に配置されている。前記第二タンクは、液体状態での温度が前記二酸化炭素の液相よりも低い液化可燃性ガスを浮体の燃料として貯留可能である。前記第一熱交換器は、前記二酸化炭素と前記液化可燃性ガスとを熱交換する。前記送給ラインは、前記第一タンクから前記第一熱交換器に前記二酸化炭素を導く。前記返送ラインは、前記第一熱交換器から前記第一タンクに前記二酸化炭素を導く。前記第二熱交換器は、前記第一熱交換器を経た前記液化可燃性ガスを熱媒と熱交換することで前記液化可燃性ガスを気化させる。前記燃焼器は、前記第二熱交換器で気化された前記液化可燃性ガスを燃焼させる。前記送給ラインは、前記第一タンク内の下部の前記液相から前記二酸化炭素の液体を前記第一熱交換器に導く。
本開示の浮体によれば、タンク内で気化した液化二酸化炭素を、エネルギーを有効利用しつつ効率的に冷やして再液化することができる。
本開示の実施形態に係る浮体としての船舶の概略構成を示す平面図である。 本開示の第一実施形態に係る船舶に設けられた再液化・燃料供給システムの概略構成を示す図である。 本開示の第二実施形態に係る船舶に設けられた再液化・燃料供給システムの概略構成を示す図である。 本開示の第三実施形態に係る船舶に設けられた再液化・燃料供給システムの概略構成を示す図である。 本開示の第三実施形態の変形例に係る船舶に設けられた再液化・燃料供給システムの概略構成を示す図である。
以下、本開示の実施形態に係る浮体について、図１～図３を参照して説明する。
＜第一実施形態＞
（船舶の構成）
図１に示すように、この実施形態において、浮体としての船舶１Ａは、浮体本体としての船体２と、燃焼器９と、第一タンク１１と、第二タンク２１と、再液化・燃料供給システム３０Ａ（図２参照）と、を少なくとも備えている。
（船体の構成）
船体２は、その外殻をなす、一対の舷側３Ａ，３Ｂと、船底（図示無し）と、上甲板５と、を有している。舷側３Ａ，３Ｂは、左右舷側をそれぞれ形成する一対の舷側外板を有する。船底（図示無し）は、これら舷側３Ａ，３Ｂを接続する船底外板を有する。これら一対の舷側３Ａ，３Ｂ及び船底（図示無し）により、船体２の外殻は、船首尾方向Ｄａに直交する断面において、Ｕ字状を成している。この実施形態で例示する上甲板５は、外部に露出する全通甲板である。船体２には、船尾２ｂ側の上甲板５上に、居住区を有する上部構造７が形成されている。なお、上部構造７の位置は一例に過ぎず、例えば船体２の船首２ａ側に配置してもよい。
船体２内には、第一タンク１１を格納するための貨物搭載区画（ホールド）８が形成されている。
燃焼器９は、船体２内に配置されている。燃焼器９は、第二タンク２１に貯留された液化可燃性ガスＦを燃焼させることで所要の機能を発揮する。燃焼器９としては、例えば、主機、発電機、ボイラーが挙げられる。主機は、液化可燃性ガスＦを燃料とするエンジン（内燃機関）であり、船体２を推進させるための推進力を発揮する。発電機は、液化可燃性ガスＦを燃料とするエンジン（内燃機関）を備え、エンジンの駆動力によって、船体２内で使用される電力を発生させる。ボイラーは、液化可燃性ガスＦを燃焼させることで、船体２内で使用される蒸気を発生させる。
（第一タンクの構成）
第一タンク１１は、船体２に配置されている。第一タンク１１は、貨物搭載区画８内に配置されている。この実施形態において、第一タンク１１は、船首尾方向Ｄａに間隔を空けて二個配置されている。本実施形態において、第一タンク１１は、例えば、水平方向に延びる円筒状をなす。なお、第一タンク１１は、円筒状に限られるものではなく、第一タンク１１は球形、方形等であってもよい。
第一タンク１１は、気相及び液相を有した二酸化炭素Ｃを貯留可能である。この第一タンク１１に貯留される二酸化炭素Ｃは、船舶１Ａの積荷（貨物）である。
図２に示すように、第一タンク１１内に貯留された二酸化炭素Ｃは、第一タンク１１内で液相と、気相とに分離している。液相、すなわち液体状態の二酸化炭素Ｃ（以下、これを二酸化炭素液Ｃ１と称する）は、第一タンク１１内の下部に貯留されている。気相、すなわち気体状態の二酸化炭素Ｃ（以下、これを二酸化炭素ガスＣ２と称する）は、第一タンク１１内の上部に貯留されている。二酸化炭素ガスＣ２は、外部からの入熱によって、二酸化炭素液Ｃ１が第一タンク１１内で自然に気化して生成されたボイルオフガスである。
第一タンク１１は、積込配管１３と、揚荷配管１４と、を備えている。
積込配管１３は、陸上の設備等から供給される二酸化炭素Ｃ（二酸化炭素液Ｃ１）を第一タンク１１内に積み込む。積込配管１３は、第一タンク１１の外部から第一タンク１１の頂部を貫通し、第一タンク１１の内部に延びている。積込配管１３の先端部は、第一タンク１１内に開口している。図２中、積込配管１３の先端部が第一タンク１１の下部に位置する場合を例示しているが、積込配管１３の先端部の配置は、これに限られない（後述する第二実施形態の積込配管も同様）。
揚荷配管１４は、第一タンク１１内の二酸化炭素Ｃ（二酸化炭素液Ｃ１）を、船外に送出する。揚荷配管１４は、第一タンク１１の外部から第一タンク１１の頂部を貫通し、第一タンク１１の内部に延びている。揚荷配管１４の先端部には、揚荷ポンプ１５が備えられている。揚荷ポンプ１５は、第一タンク１１内の二酸化炭素Ｃ（二酸化炭素液Ｃ１）を吸い込む。揚荷配管１４は、揚荷ポンプ１５から送り出された二酸化炭素Ｃ（二酸化炭素液Ｃ１）を、第一タンク１１外（船外）に導く。
第二タンク２１は、船体２に配置されている。この第二タンク２１には、液化可燃性ガスＦが貯留される。この液化可燃性ガスＦは、船舶１Ａにおける燃料であり、燃焼器９で燃焼される。つまり、第二タンク２１は、燃料を貯留するための、いわゆる燃料タンクである。
第二タンク２１に貯留される液化可燃性ガスＦは、第一タンク１１に貯留される二酸化炭素Ｃの液相よりも液体状態での温度が低い。液化可燃性ガスＦとしては、液化天然ガス（ＬＮＧ）、メタン、エタン、水素が挙げられる。本実施形態では、液化可燃性ガスＦとして、液化天然ガスを用いる場合を一例に説明する。
（再液化・燃料供給システムの構成）
再液化・燃料供給システム３０Ａは、第一タンク１１内に貯留された二酸化炭素ガスＣ２を再液化する。さらに、再液化・燃料供給システム３０Ａは、第二タンク２１内の液体状態の液化可燃性ガスＦを気化させて燃焼器９に供給する。この再液化・燃料供給システム３０Ａは、第一熱交換器３１Ａと、第二熱交換器３２と、を少なくとも備えている。
第一熱交換器３１Ａは、二酸化炭素ガスＣ２と液化可燃性ガスＦとを熱交換する。第一熱交換器３１Ａには、送給ライン３３Ａと、返送ライン３４Ａと、第一燃料ライン３５と、第二燃料ライン３６とがそれぞれ接続されている。
送給ライン３３Ａは、第一タンク１１から第一熱交換器３１Ａに二酸化炭素ガスＣ２を導く。本実施形態において、送給ライン３３Ａの一端は、第一タンク１１の頂部に接続されている。送給ライン３３Ａは、第一タンク１１内の上部から二酸化炭素ガスＣ２を第一熱交換器３１Ａに導く。送給ライン３３Ａには、二酸化炭素ガスＣ２を圧縮する圧縮機３７が配置されている。
返送ライン３４Ａは、第一熱交換器３１Ａで液化された二酸化炭素液Ｃ１を第一熱交換器３１Ａから第一タンク１１に導く。
第一燃料ライン３５は、燃料ポンプ２５により、第二タンク２１から第一熱交換器３１Ａに液化可燃性ガスＦを送給する。第二燃料ライン３６は、第一熱交換器３１Ａから第二熱交換器３２に液化可燃性ガスＦを導く。
第二熱交換器３２は、第一熱交換器３１Ａを経た液化可燃性ガスＦを熱媒Ｈと熱交換することで、液化可燃性ガスＦを気化させる。この実施形態における第二熱交換器３２では、液化天然ガスが気化されて天然ガスとなる。第二熱交換器３２で用いられる熱媒Ｈとしては、船体２内で用いられる蒸気、燃焼器９からの排気等が挙げられる。第二熱交換器３２には、第三燃料ライン３８が接続されている。第三燃料ライン３８は、第二熱交換器３２から燃焼器９に、液化可燃性ガスＦを気化させた気体を導く。
このような再液化・燃料供給システム３０Ａでは、圧縮機３７を作動させることで、第一タンク１１内の上部から二酸化炭素ガスＣ２を取り出す。取り出された二酸化炭素ガスＣ２は、圧縮機３７で圧縮された後、送給ライン３３Ａを通して第一熱交換器３１Ａに送られる。一方で、第二タンク２１内の液化可燃性ガスＦは、燃料ポンプ２５によって第一燃料ライン３５を通して第一熱交換器３１Ａに送られる。そして、第一熱交換器３１Ａにおいて、二酸化炭素ガスＣ２と液化可燃性ガスＦとの熱交換が行われる。
液化可燃性ガスＦは、液体状態での温度が二酸化炭素Ｃよりも低い。したがって、第一熱交換器３１Ａにおける熱交換により、圧縮された二酸化炭素ガスＣ２は冷却されて再液化する。冷却されて再液化した二酸化炭素液Ｃ１は、返送ライン３４Ａを通して第一タンク１１に返送される。
また、液化可燃性ガスＦは、第一熱交換器３１Ａで、液化可燃性ガスＦよりも高温の二酸化炭素ガスＣ２と熱交換することで加熱され、その温度が上昇する。温度上昇した液化可燃性ガスＦは、第二燃料ライン３６を通して第二熱交換器３２に送られる。液化可燃性ガスＦは、第二熱交換器３２で熱媒Ｈとの熱交換によって更に加熱されて気化する。気化された液化可燃性ガスＦは、第三燃料ライン３８を通して燃焼器９に供給される。
（作用効果）
上記実施形態の船舶１Ａでは、送給ライン３３Ａを通して第一タンク１１から第一熱交換器３１Ａへ送給された二酸化炭素ガスＣ２は、第一熱交換器３１Ａで液化可燃性ガスＦとの熱交換により冷却されて再液化される。この再液化された二酸化炭素液Ｃ１は、返送ライン３４Ａを通して第一タンク１１に返送される。そして、この再液化された二酸化炭素液Ｃ１の温度は、第一タンク１１内に貯留された二酸化炭素Ｃの温度よりも低くなっている。そのため、冷却された二酸化炭素液Ｃ１が第一タンク１１内に返送されることで、第一タンク１１内の二酸化炭素Ｃの温度が低下する。これにより、第一タンク１１内の温度上昇が抑えられ、第一タンク１１内における二酸化炭素液Ｃ１の新たな気化を抑えることができる。
一方で、第二タンク２１に貯留された液化可燃性ガスＦは、第一熱交換器３１Ａで二酸化炭素ガスＣ２と熱交換することで温度上昇した後、第二熱交換器３２に送られる。そのため、第二熱交換器３２では、予め第一熱交換器３１Ａで予熱された状態の液化可燃性ガスＦを熱媒Ｈと熱交換して気化させることになる。したがって、第二熱交換器３２で液化可燃性ガスＦを気化させるのに必要な熱エネルギーが、第一熱交換器３１Ａを備えない場合に比較して少なくて済む。
このようにして、第一タンク１１内で生成された二酸化炭素ガスＣ２を、エネルギーを有効利用しつつ効率的に再液化することが可能となる。
また、二酸化炭素ガスＣ２は、ボイルオフガス発生時の蒸発潜熱により冷やされる二酸化炭素液Ｃ１よりも温度が高い。したがって、第一熱交換器３１Ａでは、二酸化炭素液Ｃ１と熱交換する場合に比較し、液化可燃性ガスＦを、より高い温度まで温度上昇させることができる。この点において、第二熱交換器３２で液化可燃性ガスＦを気化させるのに必要な熱エネルギーが、より少なくて済む。
＜第二実施形態＞
次に、この発明に係る浮体の第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態においては、第一実施形態と第一熱交換器３１Ｂの構成のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図３に示すように、本実施形態における浮体としての船舶１Ｂの再液化・燃料供給システム３０Ｂは、第一熱交換器３１Ｂと、第二熱交換器３２と、を備えている。
第一熱交換器３１Ｂは、二酸化炭素Ｃ（二酸化炭素液Ｃ１）と液化可燃性ガスＦとを熱交換する。第一熱交換器３１Ｂには、送給ライン３３Ｂと、返送ライン３４Ｂと、第一燃料ライン３５と、第二燃料ライン３６とが接続されている。
送給ライン３３Ｂは、第一タンク１１から第一熱交換器３１Ｂに二酸化炭素Ｃを導く。より具体的には、送給ライン３３Ｂは、第一タンク１１内の下部から二酸化炭素液Ｃ１を前記第一熱交換器３１Ｂに導く。送給ライン３３Ｂは、揚荷ポンプ１５から送り出された二酸化炭素液Ｃ１を第一熱交換器３１Ｂに導く。送給ライン３３Ｂは、揚荷配管１４から分岐している。送給ライン３３Ｂと揚荷配管１４とが分岐した部分には、開閉弁３９Ａ，３９Ｂが配置されている。開閉弁３９Ａは、揚荷配管１４内の流路を開閉する。開閉弁３９Ｂは、送給ライン３３Ｂ内の流路を開閉する。例えば、第一タンク１１内の二酸化炭素液Ｃ１を、揚荷ポンプ１５で第一熱交換器３１Ｂに送給する場合は、開閉弁３９Ａを閉状態、開閉弁３９Ｂを開状態とする。なお、揚荷ポンプ１５によって二酸化炭素液Ｃ１を送給ライン３３Ｂに送り出す場合について説明したが、揚荷ポンプ１５とは別に小容量のポンプを装備して、この小容量のポンプを用いて二酸化炭素液Ｃ１を送給ライン３３Ｂに送り出すようにしてもよい。
返送ライン３４Ｂは、第一熱交換器３１Ｂから第一タンク１１に二酸化炭素液Ｃ１を導く。本実施形態において、返送ライン３４Ｂは、第一タンク１１の頂部に接続されている。第一タンク１１の頂部には、噴射部４０が配置されている。噴射部４０は、第一熱交換器３１Ｂから返送ライン３４Ｂを通して第一タンク１１に返送された二酸化炭素液Ｃ１を、第一タンク１１内の上部の気相に噴射する。この噴射形態としては、シャワー状や霧状などを挙げることができる。噴射された二酸化炭素液Ｃ１は、第一タンク１１内に貯留された二酸化炭素ガスＣ２と広く接触しつつ下方へ落ちていく。
このような再液化・燃料供給システム３０Ｂでは、揚荷ポンプ１５を作動させることで、第一タンク１１内の下部から二酸化炭素液Ｃ１を送り出す。送り出された二酸化炭素液Ｃ１は、送給ライン３３Ｂを通して第一熱交換器３１Ｂに送られる。第一熱交換器３１Ｂにおいて、二酸化炭素液Ｃ１と液化可燃性ガスＦとの熱交換が行われる。第一熱交換器３１Ｂにおける熱交換により、二酸化炭素液Ｃ１は第一タンク１１内の二酸化炭素液Ｃ１よりも冷却されて過冷却状態となる。過冷却状態の二酸化炭素液Ｃ１は、返送ライン３４Ｂを通して第一タンク１１に返送される。
過冷却状態の二酸化炭素液Ｃ１は、噴射部４０により、第一タンク１１内の二酸化炭素ガスＣ２内に噴射される。これにより、第一タンク１１内の上部に貯留された二酸化炭素ガスＣ２は、噴射された二酸化炭素液Ｃ１によって冷却される。これにより、二酸化炭素ガスＣ２の少なくとも一部が再液化される。
一方で、液化可燃性ガスＦは、第一熱交換器３１Ｂで、液化可燃性ガスＦよりも高温の二酸化炭素液Ｃ１と熱交換することで加熱され、その温度が上昇する。温度が上昇した液化可燃性ガスＦは、第二燃料ライン３６を通して第二熱交換器３２に送られる。液化可燃性ガスＦは、第二熱交換器３２における熱媒Ｈとの熱交換によって更に加熱されて気化する。気化された液化可燃性ガスＦは、第三燃料ライン３８を通して燃焼器９に供給される。
（作用効果）
上記第二実施形態の船舶１Ｂでは、送給ライン３３Ｂを通して第一タンク１１から送給された二酸化炭素液Ｃ１は、第一熱交換器３１Ｂで液化可燃性ガスＦと熱交換することで冷却される。冷却された二酸化炭素液Ｃ１は、返送ライン３４Ｂを通して第一タンク１１に返送される。冷却された二酸化炭素液Ｃ１が第一タンク１１内に供給されることで、第一タンク１１内の二酸化炭素Ｃの温度が低下する。これにより、第一タンク１１内における温度上昇が抑えられ、二酸化炭素液Ｃ１の新たな気化も抑えられる。
さらに、第二タンク２１に貯留された液化可燃性ガスＦは、第一熱交換器３１Ｂで、液化可燃性ガスＦよりも高温の二酸化炭素Ｃと熱交換することで温度上昇した後、第二熱交換器３２に送られる。そのため、第二熱交換器３２では、予め第一熱交換器３１Ｂで予熱された状態の液化可燃性ガスＦを熱媒Ｈと熱交換して気化させることになる。したがって、第二熱交換器３２で液化可燃性ガスＦを気化させるのに必要な熱エネルギーが、第一熱交換器３１Ｂを備えない場合に比較して少なくて済む。
このようにして、第一タンク１１内で生成された二酸化炭素ガスＣ２を、エネルギーを有効利用しつつ効率的に再液化することが可能となる。
また、第二実施形態の第一熱交換器３１Ｂでは、第一タンク１１内から取り出した二酸化炭素液Ｃ１と、液化可燃性ガスＦとを熱交換する。これにより、過冷却状態の二酸化炭素液Ｃ１が第一タンク１１内に送り込まれるため、第一タンク１１内の二酸化炭素ガスＣ２を冷却して再液化させることができる。
また、第二実施形態の船舶１Ｂでは、揚荷ポンプ１５により、第一タンク１１から第一熱交換器３１Ｂに二酸化炭素液Ｃ１を送給している。この揚荷ポンプ１５は、第一タンク１１内の二酸化炭素液Ｃ１を、揚荷配管１４を通して浮体本体２の外部に送り出すために備えられたものである。このように、揚荷ポンプ１５を、二酸化炭素ガスＣ２を再液化させるために兼用することができるため、部品点数の増加を抑え、コスト上昇を抑えることが可能となる。
また、第二実施形態の船舶１Ｂでは、第一熱交換器３１Ｂでの熱交換により過冷却状態とされた二酸化炭素液Ｃ１を、噴射部４０で第一タンク１１内の上部に噴射している。そのため、過冷却状態の二酸化炭素液Ｃ１を、第一タンク１１内の二酸化炭素ガスＣ２とより広く接触させることができる。したがって、より多くの二酸化炭素ガスＣ２を再液化させることが可能となる。
＜第三実施形態＞
次に、この発明に係る浮体の第三実施形態について説明する。以下に説明する第三実施形態においては、液化可燃性ガスＦと熱交換する対象が冷媒になる点で第一実施形態と異なるので、図１を援用するとともに、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。さらに、第一実施形態と同一部分については詳細説明を省略する。
図４に示すように、本実施形態における浮体としての船舶１Ｃの再液化・燃料供給システム３０Ｃは、第一熱交換器３１Ｃと、第二熱交換器３２と、循環ライン３３Ｃと、循環ポンプ４１と、を少なくとも備えている。
第一熱交換器３１Ｃは、冷媒Ｒと液化可燃性ガスＦとを熱交換する。第一熱交換器３１Ｃには、第一燃料ライン３５と、第二燃料ライン３６と、循環ライン３３Ｃと、が接続されている。
循環ライン３３Ｃは、冷媒Ｒを第一タンク１１の内部と第一熱交換器３１Ｃとの間で循環させる流路を形成している。循環ライン３３Ｃの一端は、第一熱交換器３１Ｃの冷媒出口３１Ｃｏに接続されており、循環ライン３３Ｃの他端は、第一熱交換器３１Ｃの冷媒入口３１Ｃｉに接続されている。そして、この循環ライン３３Ｃは、その途中で第一タンク１１の内部を通過している。第三実施形態における循環ライン３３Ｃは、第一タンク１１内の気相を通過している。本第三実施形態においては、循環ライン３３Ｃのうち少なくとも第一タンク１１内を通過する部分（以下、第一タンク１１内通過部分という）は、金属等の熱伝導率の高い材料、フィンチューブ等の伝熱面積の広い材料、及び、これらを組み合わせたもの等で形成することができる。また、循環ライン３３Ｃのうち、第一タンク１１の外部に配置される部分（特に、冷媒出口３１Ｃｏと第一タンク１１との間）は、断熱性能の高い材料で形成したり、断熱材で覆ったりしてもよい。上述した冷媒Ｒとしては、沸点が－４０℃程度の冷媒を用いることができる。なお、第一タンク１１内通過部分が気相のみを通過する場合について説明したが、第一タンク１１内通過部分は気相のみを通過するものに限られない。例えば、第一タンク１１内通過部分のうちの一部が液相に接触していてもよい。また、第一タンク１１内通過部分は、常時気相に接触している構成に限られず、例えば、第一タンク１１内の液位の上昇時等に液相に没してもよい。
循環ポンプ４１は、循環ライン３３Ｃの途中に設置されている。本実施形態の循環ポンプ４１は、循環ライン３３Ｃのうち、第一熱交換器３１Ｃの出口３１Ｃｏと第一タンク１１との間に配置されている。循環ポンプ４１は、循環ライン３３Ｃ内の冷媒Ｒを循環ライン３３Ｃの一端から他端に向かって送出している。
このような再液化・燃料供給システム３０Ｃでは、循環ポンプ４１を作動させることで、第一熱交換器３１Ｃの出口３１Ｃｏから排出された冷媒Ｒは、循環ライン３３Ｃ内の流路を第一タンク１１に向かって流れる。そして、冷媒Ｒは、第一タンク１１内に配置された循環ライン３３Ｃの流路を流れる。このとき冷媒Ｒは、第一タンク１１内において二酸化炭素Ｃ（二酸化炭素ガスＣ２と二酸化炭素液Ｃ１との少なくとも一方）と熱交換されて温度上昇する。
その後、冷媒Ｒは、第一タンク１１外に配置された循環ライン３３Ｃの流路を流れた後、第一熱交換器３１Ｃの冷媒入口３１Ｃｉに至る。そして、冷媒Ｒは、第一熱交換器３１Ｃにおいて、液化可燃性ガスＦと熱交換されて温度低下して、再度、冷媒出口３１Ｃｏから排出される。このようにして冷媒Ｒは、循環ライン３３Ｃ内を循環している。本第三実施形態における循環ポンプ４１を動作させるタイミングとしては、第一タンク１１内の圧力が閾値以上に上昇した場合にのみ動作させてもよいが、燃焼器９が動作しているときに、常時動作させるようにしてもよい。
第一熱交換器３１Ｂで液化可燃性ガスＦよりも高温の冷媒Ｒと熱交換することで加熱されて温度上昇した液化可燃性ガスＦは、第一実施形態と同様に、第二燃料ライン３６を通して第二熱交換器３２に送られる。この液化可燃性ガスＦは、第二熱交換器３２における熱媒Ｈとの熱交換によって更に加熱されて気化する。気化された液化可燃性ガスＦは、第三燃料ライン３８を通して燃焼器９に供給される。
また、冷媒Ｒと熱交換した第一タンク１１内の二酸化炭素Ｃが温度低下する。この際、二酸化炭素ガスＣ２は、冷媒Ｒとの直接的な熱交換又は、冷媒Ｒと熱交換した二酸化炭素液Ｃ１との接触により温度低下する。これにより二酸化炭素ガスＣ２は、気体の状態で体積が減少するか、又は液化する。これにより、第一タンク１１内の圧力上昇が抑制される。
（作用効果）
上記第三実施形態の船舶１Ｃでは、船体２と、船体２に配置され、気相及び液相を有した二酸化炭素Ｃを貯留する第一タンク１１と、船体２に配置され、液体状態での温度が二酸化炭素Ｃの液相よりも低い液化可燃性ガスＦを貯留可能な第二タンク２１と、液化可燃性ガスＦと冷媒Ｒとを熱交換させる第一熱交換器３１Ｃと、第一タンク１１内と、第一熱交換器３１Ｃとの間で冷媒Ｒを循環させる循環ライン３３Ｃと、循環ライン３３Ｃの途中に設けられて冷媒Ｒを循環させる循環ポンプ４１と、第一熱交換器３１Ｃを経た液化可燃性ガスＦを熱媒Ｈと熱交換することで液化可燃性ガスＦを気化させる第二熱交換器３２と、第二熱交換器３２で気化された液化可燃性ガスＦを燃焼させる燃焼器９と、を備えている。
この第三実施形態によれば、第一実施形態の作用効果に加え、第一タンク１１内の二酸化炭素Ｃと液化可燃性ガスＦとを、冷媒Ｒ介して熱交換することができるため、二酸化炭素ガスＣ２や二酸化炭素液Ｃ１を第一タンク１１の外部の配管内に流す必要が無い。そのため、二酸化炭素Ｃへの入熱を抑制して効率よく第一タンク１１内の圧力を低減させることができる。
また、上記第三実施形態の船舶１Ｃでは、循環ライン３３Ｃが少なくとも第一タンク１１の液相を通過している。
このように構成することで、冷媒Ｒと熱交換した第一タンク１１内の二酸化炭素ガスＣ２を温度低下させて、気体の状態で体積を減少させるか、又は液化させることができる。したがって、第一タンク１１内の圧力上昇を効率よく抑制することができる。
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施形態では、二つの第一タンク１１を備える構成としたが、これに限られない。一つ、あるいは三つ以上の第一タンク１１を備えていてもよい。また、上記実施形態では、複数の第一タンク１１を船首尾方向Ｄａに並べて配置する場合を例示したが、第一タンク１１は、船幅方向（言い換えれば、左右舷方向）に並べて配置してもよい。
また、上記実施形態では、浮体として船舶１Ａ、１Ｂを例示したが、これに限られない。浮体は、推進機構を備えない洋上浮体設備であってもよい。
さらに、上記第三実施形態においては、循環ライン３３Ｃの配管の熱伝導を利用して冷媒Ｒと二酸化炭素Ｃとを熱交換する場合について説明した。しかし、第一タンク１１内における循環ライン３３Ｃの途中に、冷媒Ｒと二酸化炭素Ｃとを熱交換する別の熱交換器を設けてもよい。
また、上記第三実施形態における循環ライン３３Ｃのうち、第一タンク１１内に配置される部分において、冷媒Ｒの流路を蛇行させるようにしてもよい。
さらに、上記第三実施形態においては、冷媒Ｒを液体の状態で循環させる場合について
説明した。しかし、例えば、図５に示すように、上述した循環ポンプ４１に代えて、循環ライン３３Ｃの途中に、膨張弁４２および圧縮機４３を設けて冷凍サイクルを構築するようにしてもよい。この場合、第一熱交換器３１Ｃの冷媒出口３１Ｃｏと第一タンク１１との間に膨張弁４２を設け、第一タンク１１と第一熱交換器３１Ｃの冷媒入口３１Ｃｉとの間に圧縮機４３を設ければよい。このような冷媒サイクルを構築した場合、二酸化炭素ガスＣ２を冷却する能力を向上できるため、例えば、第一タンク１１内の圧力が短時間で変化した場合であっても、迅速に対応することができる。
＜付記＞
各実施形態に記載の浮体１Ａ、１Ｂは、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係る浮体１Ａ、１Ｂは、浮体本体２と、前記浮体本体２に配置され、気相及び液相を有した二酸化炭素Ｃを貯留可能な第一タンク１１と、前記浮体本体２に配置され、液体状態での温度が前記二酸化炭素Ｃの液相よりも低い液化可燃性ガスＦを貯留可能な第二タンク２１と、前記二酸化炭素Ｃと前記液化可燃性ガスＦとを熱交換する第一熱交換器３１Ａ，３１Ｂと、前記第一タンク１１から前記第一熱交換器３１Ａ，３１Ｂに前記二酸化炭素Ｃを導く送給ライン３３Ａ，３３Ｂと、前記第一熱交換器３１Ａ，３１Ｂから前記第一タンク１１に前記二酸化炭素の液体Ｃ１を導く返送ライン３４Ａ，３４Ｂと、前記第一熱交換器３１Ａ，３１Ｂを経た前記液化可燃性ガスＦを熱媒Ｈと熱交換することで前記液化可燃性ガスＦを気化させる第二熱交換器３２と、前記第二熱交換器３２で気化された前記液化可燃性ガスＦを燃焼させる燃焼器９と、を備える。
浮体１Ａ、１Ｂの例としては、船舶や洋上浮体設備が挙げられる。浮体本体２の例としては、船体や洋上浮体設備の浮体本体が挙げられる。
二酸化炭素Ｃの例としては、二酸化炭素液Ｃ１、二酸化炭素ガスＣ２が挙げられる。
液化可燃性ガスＦの例としては、液化天然ガス、メタン、エタン、水素が挙げられる。
熱媒Ｈの例としては、蒸気、燃焼器９からの排気、清水タンク（図示せず）に貯留された清水、船外から汲み上げた海水等が挙げられる。
燃焼器９の例としては、主機や発電機用のエンジン（内燃機関）、ボイラーが挙げられる。
この浮体１Ａ，１Ｂによれば、送給ライン３３Ａ，３３Ｂを通して第一タンク１１から送給された二酸化炭素の液体Ｃ１は、第一熱交換器３１Ａ，３１Ｂで液化可燃性ガスＦと熱交換される。液化可燃性ガスＦは、液体状態での温度が二酸化炭素Ｃの液相よりも低い。したがって、第一熱交換器３１Ａ，３１Ｂにおける熱交換により、二酸化炭素Ｃは冷却される。冷却された二酸化炭素Ｃは、返送ライン３４Ａ，３４Ｂを通して第一タンク１１に返送される。冷却された二酸化炭素Ｃが第一タンク１１内に供給されることで、第一タンク１１内の二酸化炭素Ｃの温度が低下する。これにより、第一タンク１１内における温度上昇が抑えられ、二酸化炭素Ｃの新たな気化も抑えられる。
第二タンク２１に貯留された液化可燃性ガスＦは、第一熱交換器３１Ａ，３１Ｂ、第二熱交換器３２を経て燃焼器９へと供給される、液化可燃性ガスＦは、第一熱交換器３１Ａ，３１Ｂで、液化可燃性ガスＦよりも高温の二酸化炭素Ｃと熱交換することで温度上昇した後、第二熱交換器３２に送られる。そのため、第二熱交換器３２では、予め第一熱交換器３１Ａ，３１Ｂで予熱された状態の液化可燃性ガスＦを熱媒Ｈと熱交換して気化させることになる。したがって、第二熱交換器３２で、液化可燃性ガスＦを気化させるのに必要な熱エネルギーが、第一熱交換器３１Ａ，３１Ｂを備えない場合に比較して少なくて済む。
このようにして、第一タンク１１内で生成された気体状態の二酸化炭素Ｃ（Ｃ２）を、エネルギーを有効利用しつつ効率的に再液化することが可能となる。
（２）第２の態様に係る浮体１Ａは、（１）の浮体１Ａであって、前記送給ライン３３Ａは、前記第一タンク１１内の上部の気相から前記二酸化炭素Ｃの気体Ｃ２を前記第一熱交換器３１Ａに導く。
これにより、第一熱交換器３１Ａでは、第一タンク１１内から取り出した二酸化炭素Ｃの気体Ｃ２と、液化可燃性ガスＦとを熱交換することができる。そのため、第一タンク１１内で気化した二酸化炭素Ｃの気体Ｃ２を、液化可燃性ガスＦと熱交換して冷却できるため、二酸化炭素Ｃの気体Ｃ２を再液化させることができる。
また、二酸化炭素Ｃの気体Ｃ２は、蒸発潜熱により冷やされる二酸化炭素Ｃの液体Ｃ１よりも温度が高い。したがって、第一熱交換器３１Ａでは、二酸化炭素Ｃの液体Ｃ１と熱交換する場合に比較し、液化可燃性ガスＦを、より高い温度まで温度上昇させることができる。この点において、第二熱交換器３２で液化可燃性ガスＦを気化させるのに必要な熱エネルギーが、より少なくて済む。
（３）第３の態様に係る浮体１Ｂは、（１）の浮体１Ｂであって、前記送給ライン３３Ｂは、前記第一タンク１１内の下部の液相から前記二酸化炭素Ｃの液体Ｃ１を前記第一熱交換器３１Ｂに導く。
これにより、第一熱交換器３１Ｂでは、第一タンク１１内から取り出した二酸化炭素Ｃの液体Ｃ１と、液化可燃性ガスＦとを熱交換することができる。これにより、二酸化炭素Ｃの液体Ｃ１を過冷却状態にして、第一タンク１１に返送することができる。そして、過冷却状態の二酸化炭素Ｃの液体Ｃ１が第一タンク１１内に送り込むことで、第一タンク１１内の二酸化炭素Ｃの気体Ｃ２を再液化させることができる。
（４）第４の態様に係る浮体１Ｂは、（３）の浮体１Ｂであって、前記第一タンク１１内の二酸化炭素Ｃの液体Ｃ１を前記浮体本体２の外部に送り出す揚荷配管１４に備えられた揚荷ポンプ１５をさらに含み、前記送給ライン３３Ｂは、前記揚荷ポンプ１５と前記第一熱交換器３１Ｂとを接続し、前記二酸化炭素Ｃの液体Ｃ１を前記第一タンク１１内から前記第一熱交換器３１Ｂに導く。
これにより、揚荷ポンプ１５により、送給ライン３３Ｂを通して第一タンク１１から第一熱交換器３１Ｂに二酸化炭素Ｃの液体Ｃ１を送給することができる。揚荷ポンプ１５は、第一タンク１１内の二酸化炭素Ｃの液体Ｃ１を、揚荷配管１４を通して浮体本体２の外部に送り出すために備えられたものである。このような揚荷ポンプ１５を、二酸化炭素Ｃの気体Ｃ２を再液化させるために兼用することができるため、部品点数の増加を抑え、コスト上昇を抑えることが可能となる。
（５）第５の態様に係る浮体１Ｂは、（３）又は（４）の浮体１Ｂであって、前記第一熱交換器３１Ｂから前記返送ライン３４Ｂを通して前記第一タンク１１に返送された前記二酸化炭素Ｃの液体Ｃ１を、前記第一タンク１１内の上部に噴射する噴射部４０を更に備える。
これにより、第一熱交換器３１Ｂでの熱交換により過冷却状態とされた二酸化炭素Ｃの液体Ｃ１を、噴射部４０で第一タンク１１内の上部に噴射して、過冷却状態の二酸化炭素の液体Ｃ１を、第一タンク１１内の二酸化炭素Ｃの気体Ｃ２とより広く接触させることができる。したがって、より多くの二酸化炭素Ｃの気体Ｃ２を再液化させることが可能となる。
（６）第６の態様に係る浮体１Ｃは、浮体本体２と、浮体本体２に配置され、気相及び液相を有した二酸化炭素Ｃを貯留する第一タンク１１と、浮体本体２に配置され、液体状態での温度が二酸化炭素Ｃの液相よりも低い液化可燃性ガスＦを貯留可能な第二タンク２１と、液化可燃性ガスＦと冷媒Ｒとを熱交換させる第一熱交換器３１Ｃと、第一タンク１１内と、第一熱交換器３１Ｃとの間で冷媒Ｒを循環させる循環ライン３３Ｃと、循環ライン３３Ｃの途中に設けられて冷媒Ｒを循環させる循環ポンプ４１と、第一熱交換器３１Ｃを経た液化可燃性ガスＦを熱媒と熱交換することで液化可燃性ガスＦを気化させる第二熱交換器３２と、第二熱交換器３２で気化された液化可燃性ガスＦを燃焼させる燃焼器９と、を備えている。
これにより、第一タンク１１内の二酸化炭素Ｃと液化可燃性ガスＦとを、冷媒Ｒ介して熱交換することができるため、二酸化炭素ガスＣ２や二酸化炭素液Ｃ１を第一タンク１１の外部の配管内に流す必要が無い。そのため、二酸化炭素Ｃへの入熱を抑制して効率よく第一タンク１１内の圧力を低減させることができる。
また、第二タンク２１に貯留された液化可燃性ガスＦは、第一熱交換器３１Ｃ、第二熱交換器３２を経て燃焼器９へと供給される、液化可燃性ガスＦは、第一熱交換器３１Ｃで、液化可燃性ガスＦよりも高温の冷媒Ｒと熱交換することで温度上昇した後、第二熱交換器３２に送られる。そのため、第二熱交換器３２では、予め第一熱交換器３１Ｃで予熱された状態の液化可燃性ガスＦを熱媒Ｈと熱交換して気化させることになる。したがって、第二熱交換器３２で、液化可燃性ガスＦを気化させるのに必要な熱エネルギーが、第一熱交換器３１Ｃを備えない場合に比較して少なくて済む。
このようにして、第一タンク１１内で生成された気体状態の二酸化炭素Ｃ（Ｃ２）を、エネルギーを有効利用しつつ効率的に再液化することが可能となる。
（７）第７の態様に係る浮体１Ｃは、（６）の浮体１Ｃであって、前記循環ライン３３Ｃは、少なくとも前記第一タンク１１の気相を通過する。
これにより、冷媒Ｒと熱交換した第一タンク１１内の二酸化炭素ガスＣ２を温度低下させて、気体の状態で体積を減少させるか、又は液化させることができる。したがって、第一タンク１１内の圧力上昇を効率よく抑制することができる。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…船舶（浮体）
２…船体（浮体本体）
２ａ…船首
２ｂ…船尾
３Ａ、３Ｂ…舷側
５…上甲板
７…上部構造
８…貨物搭載区画
９…燃焼器
１１…第一タンク
１３…積込配管
１４…揚荷配管
１５…揚荷ポンプ
２１…第二タンク
２５…燃料ポンプ
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…再液化・燃料供給システム
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ…第一熱交換器
３１Ｃｉ…冷媒入口
３１Ｃｏ…冷媒出口
３２…第二熱交換器
３３Ａ，３３Ｂ…送給ライン
３４Ａ，３４Ｂ…返送ライン
３３Ｃ…循環ライン
３５…第一燃料ライン
３６…第二燃料ライン
３７…圧縮機
３８…第三燃料ライン
３９Ａ，３９Ｂ…開閉弁
４０…噴射部
４１…循環ポンプ
４２…膨張弁
４３…圧縮機
Ｃ…二酸化炭素
Ｃ１…二酸化炭素液（二酸化炭素の液体）
Ｃ２…二酸化炭素ガス（二酸化炭素の気体）
Ｆ…液化可燃性ガス
Ｈ…熱媒
Ｒ…冷媒

Claims (4)

  1. 浮体本体と、
    前記浮体本体に配置され、気相及び液相を有した二酸化炭素を貯留する第一タンクと、
    前記浮体本体に配置され、液体状態での温度が前記二酸化炭素の液相よりも低い液化可燃性ガスを貯留可能な第二タンクと、
    前記二酸化炭素と前記液化可燃性ガスとを熱交換する第一熱交換器と、
    前記第一タンクから前記第一熱交換器に前記二酸化炭素を導く送給ラインと、
    前記第一熱交換器から前記第一タンクに前記二酸化炭素の液体を導く返送ラインと、
    前記第一熱交換器を経た前記液化可燃性ガスを熱媒と熱交換することで前記液化可燃性ガスを気化させる第二熱交換器と、
    前記第二熱交換器で気化された前記液化可燃性ガスを燃焼させる燃焼器と、を備え、
    前記送給ラインは、前記第一タンク内の下部の前記液相から前記二酸化炭素の液体を前記第一熱交換器に導く
    浮体。
  2. 前記第一タンク内の前記二酸化炭素の液体を前記浮体本体の外部に送り出す揚荷配管に備えられた揚荷ポンプをさらに含み、
    前記送給ラインは、前記揚荷ポンプと前記第一熱交換器とを接続し、前記二酸化炭素の液体を前記第一タンク内から前記第一熱交換器に導く
    請求項１に記載の浮体。
  3. 前記第一熱交換器から前記返送ラインを通して前記第一タンクに返送された前記二酸化炭素の液体を、前記第一タンク内の上部に噴射する噴射部を更に備える
    請求項１又は２に記載の浮体。
  4. 浮体本体と、
    前記浮体本体に配置され、気相及び液相を有した二酸化炭素を貯留する第一タンクと、
    前記浮体本体に配置され、液体状態での温度が前記二酸化炭素の液相よりも低い液化可燃性ガスを貯留可能な第二タンクと、
    前記液化可燃性ガスと冷媒とを熱交換させる第一熱交換器と、
    前記第一タンク内と、前記第一熱交換器との間で冷媒を循環させる循環ラインと、
    前記循環ラインの途中に設けられて前記冷媒を循環させる循環ポンプと、
    前記第一熱交換器を経た前記液化可燃性ガスを熱媒と熱交換することで前記液化可燃性ガスを気化させる第二熱交換器と、
    前記第二熱交換器で気化された前記液化可燃性ガスを燃焼させる燃焼器と、を備え、
    前記循環ラインは、少なくとも前記第一タンクの気相を通過する
    浮体。
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