CN104870338B - 液化气体用输送容器 - Google Patents

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Abstract

液化气体用输送容器具有用于收纳沸点比空气的冷凝温度低的液化气体(1)的内槽(101)和包围该内槽的外槽(102)，是内外槽间区域(103)形成为真空隔热的双层壳结构，具有用于喷出液化气体的潜液泵(104)和潜液泵的保养检查用的人孔(140)，该人孔具有：与内槽相连通的内槽人孔(110)；包围该内槽人孔的外侧并且安装于外槽的外槽人孔(120)以及隔绝构件(130)，其设置于内槽人孔主体部(111)和外槽人孔主体部(121)之间，用于将内外槽间区域与外部气体分离开、并且抑制从外槽人孔向内槽人孔输入热。

Description

液化气体用输送容器
技术领域
本发明涉及一种液化气体用输送容器，详细而言，涉及一种对液化气体进行海上运输时使用的液化气体用输送容器。
背景技术
例如，用于收纳LNG(液化天然气体)并设置于进行海上运输的液化气体搬运船的液化气体罐、也就是所谓的油舱具有：罐主体部，其横向较长且具有圆筒形状的主体部，其两端部被大致半球形状的盖体所封闭；罐顶盖，其设置于该罐主体部的上部。在罐顶盖上安装有用于向罐主体部进行液化气体的供给和排放的多根配管等，其上侧开口部被大致半球形状的盖体封闭。
另外，在液化气体罐的外表面设置有隔热材料，从而构成为使外部气体的热量不会进入该液化气体罐。而且，还配置有与隔热材料隔开间隔、且形成为船体的一部分的罐罩，罐顶盖从该罐罩突出。对于这样的结构而言，由于罐主体部的热膨胀和热收缩导致罐顶盖相对于罐罩发生位移，因此，在罐顶盖和罐罩之间设置有用于吸收该位移的膨胀橡胶部(例如，专利文献1)。
专利文献1：(日本)特开2012-183864号公报(图17～图19)
发明内容
发明要解决的问题
对于作为液化气体的LNG用的罐而言，LNG的液化温度为-160℃，比较高，因此，如上所述，能够利用将隔热材料覆盖在用于收纳LNG的罐的结构来应对。另一方面，对于用于收纳具有比LNG的液化温度更低的液化温度的例如液化氢等液化气体的罐而言，需要采用更高程度的隔热结构。但是，现在还不具有用于收纳液化氢等液化气体且设置于液化气体搬运船、并且具有更高程度的隔热结构的液化气体罐。
本发明的目的在于提供一种用于收纳沸点比空气的冷凝温度低的液化气体且设置于液化气体搬运船的液化气体用输送容器。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的，本发明如以下那样构成。
即、本发明的一技术方案的液化气体用输送容器用于收纳沸点比空气的冷凝温度低的液化气体且设置于液化气体搬运船，其特征在于，其具有：内槽，其用于收纳所述液化气体；外槽，其包围该内槽；内外槽间区域，其是形成于所述内槽和所述外槽之间的真空隔热层；潜液泵，其沿铅垂方向固定于内槽底部，用于将所述液化气体向所述外槽的外侧喷出；所述潜液泵的保养检查用的人孔，其设置于该液化气体用输送容器的铅垂方向上的上部，将所述外槽的外部和所述内槽的内部相连通。
发明的效果
采用本发明的一技术方案的液化气体用输送容器，对于用于收纳沸点比空气的冷凝温度低的液化气体的液化气体用输送容器而言，能够提供一种利用内槽和外槽的双层壳结构对内外槽间区域进行真空隔热、并且具有潜液泵用的人孔的液化气体用输送容器。
附图说明
图1是表示实施方式的液化气体用输送容器的概要结构的剖视图。
图2是表示图1所示的液化气体用输送容器的人孔部分的一例的剖视图。
图3是表示图1所示的液化气体用输送容器的人孔部分的另一例子的剖视图。
具体实施方式
对于作为实施方式的液化气体用输送容器而言，参照附图进行以下说明。另外，在各附图中，对相同或者等同的结构部分标注相同的附图标记。另外，为了避免以下的说明变得不必要的冗长并使本领域技术人员容易理解，有时省略对于已经很了解的事项的详细说明和对于实质上相同的结构的重复说明。另外，以下的说明和添加的附图的内容并不是对权利要求范围内所记载的主题进行限定。
另外，对于以下说明的实施方式的液化气体用输送容器而言，采用设置于将从外国输送来的液化气体向日本国内的港口输送的国内航路的液化气体搬运船的液化气体用输送容器作为例子。但是，不意味着该液化气体用输送容器限定于此。
首先，说明本实施方式的液化气体用输送容器的开发背景。
在输送LNG时，设置于液化气体搬运船的液化气体用输送容器通过在收纳有LNG的单层壳体的罐的外表面缠绕隔热材料，来抑制从外部向LNG输入热。另外，对于液化气体搬运船用的罐而言，规定从罐取出液化气体用的取出口必须设置得比甲板高，例如取出口不能够设置在罐底部。于是，装卸时用于从罐内将液化气体抽上来并取出的泵(潜液泵)需要设置在罐内的底部。另一方面，根据法律规定，该潜液泵必须每隔恒定时间进行泵保养、检查，因此，在罐的上部设置有供作业人员出入罐内的人孔。
对于这样的罐而言，在所输送的液化气体是LNG(液化温度：-160℃)的情况下，用于隔绝向罐输入热的隔热材料由包含空气层的例如聚氨酯或者酚醛泡沫等做成，而且该隔热材料还用液体氮进行冷却。
另一方面，在所输送的液化气体是液化氢(液化温度：-250℃)的情况下，液化氢的沸点比空气的冷凝温度低，因此，在使用上述隔热材料时，隔热材料所包含的空气将会从液体进一步变为固体。因此，对于含有空气的隔热材料而言，完全失去了隔热效果。因此，输送容器需要采用内槽和外槽的双层壳容器并且内槽和外槽之间的间隙为真空的真空隔热结构。
还不存在具有这样的真空隔热结构、并且还具有上述那样的潜液泵以及为此准备的人孔的、设置于液化气体搬运船的液化气体用输送容器。于是，本实施方式的液化气体用输送容器是具有这样规格的输送容器。
这样的液化气体用输送容器具有圆筒形状的主体部，其两端部被大致半球形状的盖体封闭，在一例子中外部尺寸具有直径约为10m、长度约为25m左右的大小。由于上述大小带来制造上的制约，因此用于进行真空隔热的、内槽和外槽之间的间隙需要具有某种程度的宽度。其结果，作为内槽和外槽之间的间隙的内外槽间区域的容积为数百m3。于是，为了将如此大容积的内外槽间区域变为能够真空隔热的真空状态，需要大约1年。
因此，每次进行上述潜液泵的法定检查时，要将内外槽间区域的真空状态向外部气体敞开，而无法作为液化气体用输送容器使用。
另外，为了避免大容积的真空隔热区域，也考虑通过将内外槽间区域划分为多个空间而缩小向外部气体敞开的容积的做法。但是，对于该做法而言，产生如下课题：用于划分用构件的内外槽上的金属接点增加，除了由于热传递而使进入热量增加以外，必须考虑由于固定点处的热收缩带来的应力缓和。
本实施方式的液化气体用输送容器鉴于这样的背景进行开发，是如下一种输送容器：在维持内外槽间区域的真空状态的状态下，将设置于液化气体用输送容器的内部的潜液泵的法定保养检查时所敞开的真空区域极小化，并且具有能够尽量抑制向内槽输入热的人孔结构。
对于这样的本实施方式的液化气体用输送容器，进行以下详细说明。
图1图示出本实施方式的液化气体用输送容器100的概要结构。该液化气体用输送容器100是用于收纳沸点比空气的冷凝温度低的液化气体1且设置于液化气体搬运船的容器。作为液化气体1，在本实施方式中采用液化氢为例。
这样的液化气体用输送容器100具有：内槽101，其用于收纳液化气体1；外槽102，其包围该内槽101，并且采用将夹在内槽101和外槽102之间的内外槽间区域103为真空隔热层的真空隔热结构。另外，内槽101借助设置于外槽102内的吊杆等支承于外槽102内。另外，内外槽间区域103利用配置在外槽102的外侧的真空泵106进行排气。
内槽101形成为具有圆筒形状的主体部并且其两端部被大致半球形状的盖体封闭的形状，外槽102也包围内槽101并具有与内槽101相同的形状。对于液化气体用输送容器100的大小而言，外槽102的外部尺寸例如直径约为10m、长度约为25m左右。
另外，沿铅垂方向2在内槽101内的底部101a设置有液化气体1的装卸用的潜液泵104。另外，沿铅垂方向2在液化气体用输送容器100的上部100a设置有作为与潜液泵104相连的管等和装卸用机械等连接的连接位置的罐顶盖105以及在以下详细说明的人孔140。
人孔140是从外槽102的外部通向内槽101的内部的出入口，如上所述，是在潜液泵104的保养检查时供作业人员出入的部分。如图2所示，这样的人孔140具有：内槽人孔110，其安装于内槽101；外槽人孔120，其以包围内槽人孔110的外侧的方式安装于外槽102；隔绝构件130。
内槽人孔110由在内槽101的上部竖立设置并且能供作业人员出入的圆筒状的内槽人孔主体部111、与该内槽人孔主体部111的上部端焊接在一起的凸缘112以及借助螺栓可装卸地安装于该凸缘112的封闭板113构成。通常，封闭板113将内槽人孔主体部111的出入口封闭，只在潜液泵104的保养检查时打开。
外槽人孔120具有：在外槽102的上部竖立设置的圆筒状的外槽人孔主体部121、与该外槽人孔主体部121的上端部焊接在一起的凸缘122、借助螺栓可装卸地安装于该凸缘122的封闭板123以及作为与真空泵106连接的连接部的真空端口124。如上所述，外槽人孔120包围内槽人孔110的外侧，因此，就连内槽人孔110的封闭板113也都位于外槽人孔主体部121的内侧。外槽人孔120的封闭板123通常也将外槽人孔主体部121的出入口封闭，只在潜液泵104的保养检查时打开。
隔绝构件130是一种如下构件：其设置在内槽人孔110的内槽人孔主体部111的外表面和外槽人孔120的外槽人孔主体部121的内表面之间，在外槽人孔120敞开时，将设定为真空状态的内外槽间区域103与外部气体分离开，并且抑制从外槽人孔120向内槽人孔110的基于热传递的输入热，并具有挠性。
这样的隔绝构件130具有：一端131，其固定于内槽人孔主体部111的外表面；另一端132，其固定于外槽人孔主体部121的内表面；连结部133，其在一端131和另一端132之间延伸并且具有至少1个弯曲部133a。另外，隔绝构件130具有比形成外槽人孔主体部121和内槽人孔主体部111的构件的板厚t1薄的板厚t2。在本实施方式中，作为隔绝构件130使用波纹管。
另外，在图2等中，例示出弯曲部133a为U字形且与弯曲部133a相连接的各连结部133为彼此平行配置的形状。但是，弯曲部133a的形状并不限于此，例如也可以是，与V字形的弯曲部133a相连接的各连结部133为非平行配置的形状。
另外，在本实施方式中，如图2所示，在外槽102和外槽人孔120之间的接合部分设置有垫板126。设置垫板126的理由在于：使外槽人孔120容易向外槽102安装，而且，隔绝沿着铅垂方向2从隔绝构件130直接进入内槽101的辐射热。于是，如图2所示，垫板126具有在铅垂方向2上存在与隔绝构件130的连结部133相对的区域的程度的大小的开口。
如上所述，内槽人孔110的整体配置在外槽人孔主体部121的内侧，在内槽人孔主体部111和外槽人孔主体部121之间设置有隔绝构件130，从而，内槽人孔110的封闭板113和外槽人孔120的封闭板123在铅垂方向2上位于比隔绝构件130靠上侧的位置。因此，在潜液泵104的保养检查时，将外槽人孔120的封闭板123打开而变为大气压的位置只是从外槽人孔120的封闭板123到隔绝构件130的大气压开放区域125，因此，内外槽间区域103能够维持真空状态。另外，大气压开放区域125在安装有封闭板113、123后，借助外槽人孔120的真空端口124利用真空泵106设定为真空状态。
而且，作为隔绝构件130的其他功能，隔绝构件130抑制向收纳于内槽人孔110即内槽101的液化气体1的输入热。如下记的公式1所示的那样，该输入热量能够通过隔绝构件130的材质、连结部133的长度以及板厚来控制。
Q＝(λ/L)×A×ΔT…公式1
在这里，Q表示液化气体的输送期间的总计输入热量(W)、λ表示隔绝构件130的材质的热导率(W/mK)、L表示连结部133的全长(mm)、A表示连结部133的截面积(mm2)、ΔT表示温度梯度(K)。
这样一来，与能允许从外部向收纳于内槽人孔110即内槽101的液化气体1的输入热量相对应，使得所使用的隔绝构件130的设计自由度变大。另外相反地，通过隔绝构件130的设计也能够管理输入热量。
另外，连结部133的长度是与输入热量相关的参数中的一个，在图2中，示出具有1个弯曲部133a的例子，但为了延长连结部133的长度，隔绝构件130也可以具有多个弯曲部133a。另外，弯曲部133a也可以是折回部。
即、由于隔绝构件130为具有挠性的构件，因此能够延长外槽人孔120和内槽人孔110之间的导热距离，因此，能够减少从外部向液化气体用输送容器内输入的输入热量。
作为隔绝构件130的一个实施例，将输入热量Q假定为2W时，材质为不锈钢，在连结部133的板厚t为0.5mm的情况下，连结部133的全长L最低为1.6m左右，在t为1mm的情况下，全长L最低为3.3m左右。
另外，在图2中，图示了在铅垂方向2上以弯曲部133a朝向下方的方式配置连结部133的例子，但并不限于此，也可以是以弯曲部133a朝向上方的方式配置连结部133。
另外，从容易制造人孔140的观点出发，如图2所示，优选的是，隔绝构件130的一端131和另一端132在铅垂方向2上配置在同一高度上。然而，并不限于此，如图3所示，一端131和另一端132也可以沿铅垂方向2配置在不同的高度上。
总之，只要按照上述公式1设计隔绝构件130即可，并不限制弯曲部133a的数量、朝向、隔绝构件130的形状等。但是，如公式1所示那样，输入热量与隔绝构件130的热导率成正比，因此尽可能地使用热导率较小的材质从而能够缩短连结部133的全长，能够抑制不必要地使人孔140的高度变得特别高。
而且，由于具有至少1个弯曲部133a，所以隔绝构件130具有挠性。于是，隔绝构件130也能够吸收由内槽101和外槽102各自的热收缩引起的位移、以及由内槽101和外槽102彼此的摆动引起的位移。另外，这样一来，由于能够利用隔绝构件130吸收位移，从而也能够提高内槽101相对于外槽102的支承结构的设计自由度。
接着，说明如以上那样构成的液化气体用输送容器100的液化气体的输送动作。
在将所输送的液化气体1注入内槽101前，内槽101和外槽102之间的内外槽间区域103利用配置在外槽102的外侧的真空泵106排气到真空状态为止。此时，对于人孔140部分而言，利用隔绝构件130将外部气体与内外槽间区域103隔绝、分离开。通常，内槽人孔110和外槽人孔120都分别安装有封闭板113、123。于是，借助外槽人孔120的真空端口124，大气压开放区域125也利用真空泵106排气到真空状态为止。
在至少内外槽间区域103变为真空的状态下，借助罐顶盖105从外部向内槽101内注入要输送的液化气体1。注入后，利用液化气体搬运船输送到目的地港口。
在输送期间，对于人孔140部分而言，虽然热量经由隔绝构件130从外槽人孔120进入内槽人孔110、内槽101，进而进入液化气体1，但该输入热量与设计相应地在容许值以下，未到达影响运输的液化气体1的蒸发损失的量。另外，能够利用隔绝构件130吸收由热收缩和输送中的摇动等引起的内槽101和外槽102之间的相对位移。
在到达目的地港口后，利用内槽101内的潜液泵104，经由罐顶盖105对液化气体1进行卸载。
另一方面，在潜液泵104的保养检查时，内槽101内的液化气体1被全部排出，经由罐顶盖105利用空气对内槽101内进行置换。之后，首先借助真空端口124，或者将外槽人孔120的封闭板123打开，而将大气压开放区域125向外部气体敞开。此时，如已经说明的那样，利用隔绝构件130将内外槽间区域103维持在真空状态。
接着，将内槽人孔110的封闭板113卸下。而且，作业人员能够经由外槽人孔120的凸缘122部分的开口和内槽人孔110的凸缘112部分的开口进入内槽101内。
在完成潜液泵104的保养检查后，将内槽人孔110和外槽人孔120各自的封闭板113、123依次紧固于凸缘112、122。而且，大气压开放区域125借助真空端口124利用真空泵106排气到真空状态为止。此时，大气压开放区域125的体积与内外槽间区域103的体积相比非常小，因此，能够在短时间内使大气压开放区域125恢复到真空状态。
因此，采用本实施方式的液化气体用输送容器100，在潜液泵104的保养检查后，能够在短时间内使液化气体用输送容器100再次工作。
另外，在上述说明中，作为液化气体1的卸载方法，示出了使用潜液泵104的方法，但本实施方式的液化气体用输送容器100也能够不使用潜液泵104、或者兼用潜液泵104地通过自加压的方式进行卸载。在这里，自加压的方式指的是，通过从外部强制性地对内槽101内的液化气体1进行加热并使其蒸发，使内槽101内压力上升来进行液化气体1的卸载的方法。
另外，通过对上述实施方式所记载的任意变形例进行适当地组合，能够发挥出各自具有的效果。
本发明参照添加的附图并与优选的实施方式相关联地进行充分记载，但作为该领域技术人员应该明了各种变形、修正。这样的变形、修正只要不超过所添附的权利要求书规定的本发明的范围，就应理解为包含在其中。
另外，2012年12月19日提出申请的、日本国特许出愿No.特愿2012-276563号的说明书、附图、权利要求书以及说明书摘要的公开内容全部作为参考而编入本说明书中。
产业上的可利用性
本发明能够应用于液化气体用输送容器，详细而言，能够应用于在对液化气体进行海上运输时使用的液化气体用输送容器。
附图标记说明
1…液化气体、2…铅垂方向、100…液化气体用输送容器、100a…上部、101…内槽、101a…底部、102…外槽、103…内外槽间区域、104…潜液泵、110…内槽人孔、111…内槽人孔主体部、120…外槽人孔、121…外槽人孔主体部、130…隔绝构件、131…一端、132…另一端、133…连结部、133a…弯曲部、140…人孔。

Claims (4)

1.一种液化气体用输送容器，其设置于液化气体搬运船中，其特征在于，其具有：
内槽，其用于收纳液化气体；
外槽，其包围该内槽；
内外槽间区域，其是形成于所述内槽和所述外槽之间的真空隔热层；
潜液泵，其沿铅垂方向固定于内槽底部，用于将所述液化气体向所述外槽的外侧喷出；
所述潜液泵的保养检查用的人孔，其设置于该液化气体用输送容器的铅垂方向上的上部，将所述外槽的外部和所述内槽的内部相连通，
所述人孔还具有隔绝构件，该隔绝构件在人孔敞开时将所述内外槽间区域与外部气体分离开，并且抑制从所述外槽向所述内槽输入热。
2.根据权利要求1所述的液化气体用输送容器，其中
所述人孔具有：
内槽人孔，其沿铅垂方向设置于所述内槽的上部；
外槽人孔，其包围该内槽人孔的外侧，并且沿铅垂方向设置于所述外槽的上部，
所述隔绝构件是设置于所述内槽人孔的内槽人孔主体部和所述外槽人孔的外槽人孔主体部之间的挠性构件。
3.根据权利要求2所述的液化气体用输送容器，其中
所述隔绝构件具有：固定于所述内槽人孔主体部的一端；固定于所述外槽人孔主体部的另一端；以及在该一端和另一端之间延伸并且具有至少1个弯曲部的连结部，所述隔绝构件的板厚比形成所述外槽人孔主体部和所述内槽人孔主体部的构件的板厚薄。
4.根据权利要求3所述的液化气体用输送容器，其中
所述隔绝构件通过以下公式设计而成，
Q＝(λ/L)×A×ΔT
在这里，Q表示液化气体的输送期间的总计输入热量、λ表示隔绝构件的材质的热导率、L表示连结部的全长、A表示连结部的截面积、ΔT表示温度梯度，其中，Q的单位是W，λ的单位是W/mK，L的单位是mm，A的单位是mm2，ΔT的单位是K。
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