JP2011196412A - 低温タンクの防熱構造および防熱施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 防熱パネルの厚さを増大させた場合にも目地部における対流の発生を抑制するとともに、目地部等での隙間の発生を防止し、もって高い防熱性能を確保できる低温タンクの防熱構造を提供する。
【解決手段】 低温タンクの表面上に複数枚の防熱パネル１が、それぞれ隣接する防熱パネル１との間に目地部１０をはさんで配置された低温タンクの防熱構造である。目地部１０に、低ガス透過係数の第一目地材１１と、第一目地材よりもガス透過係数が高い第二目地材１２と、隣接し合う防熱パネル１の間に上記第一目地材１１および第二目地材１２が設けられた後に注入発泡されたポリウレタンフォームにてなる第三目地材１３とが、低温側からこの順に防熱パネル１の厚さ方向に連続して設けられている。
【選択図】 図１

Description

請求項に係る発明は、ＬＮＧ（液化天然ガス）用タンクなどの低温タンクに施工される防熱構造、およびその防熱施工方法に関するものである。

内部にＬＮＧ等の低温物質を入れるいわゆる低温タンクには、外壁を覆って複数の防熱パネルが面状に並べられる構成の防熱（断熱）構造が広く採用されている。たとえばＬＮＧは−１６３℃という低温であり、輸送・貯蔵を行う場合には、入熱による蒸発ロスを防ぐべく容器を防熱する必要があるからである。一般的には、直方体形状の防熱パネルが低温タンクの外壁上に多数敷き詰められ、隣接する防熱パネルの間に目地部（目地材）が設けられる。目地部を設けるのは、目地材を詰めて防熱パネルの間の隙間をなくすことにより、隙間でのガスの対流発生の可能性を減らし、もって防熱性能を確保するためである。施工の際に防熱パネルの取付け位置を容易に調整でき、またタンク使用時の温度変化にともなう防熱パネルの寸法変化が無理なく実現するように、目地材には通常、グラスウールなど柔軟性のあるものが使用されている。

上のような防熱構造については、近年、防熱性能を向上させるため防熱パネルの厚さが増大する傾向にある。ＬＮＧタンカーでは、これまで、輸送時の蒸発ガスの一部を船の動力用に利用していたが、最近は、運行事情の変化や相場の変動等の影響で、商品であるＬＮＧをなるべく減らさないというユーザーの要求が強まっている。そのような要求に応える意味でも、低温タンクにおける防熱パネルの厚さは増大しつつある。
防熱パネルの厚さが増すと、それに伴って目地材の厚さも増大する。防熱パネルが極端に厚くなったとき、目地部の空間も相当に拡大するため、目地部の内部にガスの対流が生じて防熱層全体の防熱性能が低下する恐れがある。とくに、上記グラスウールのようなガス透過性の高い材料を目地材とする場合には、対流発生による防熱性能の低下は無視できないレベルになる。

下記の特許文献１は低温タンクの目地部（継手部）の構造に関するもので、それには、グラスウール等とともにより断熱性能が高く弾力性のある保冷材を目地部に使用することが提案されている。また、特許文献２には、ガス遮断性を有する対流防止材を目地部に挿入施工することが提案されている。

特許第３５１９７５５号公報 特許第３５２９２８１号公報

特許文献２に記載されているようにガス遮断性のある材料を目地部に使用すると、目地部での対流を防止して防熱層全体の防熱性能を高くすることが可能である。ガス遮断性のある対流防止材の中には、断熱性能が高いうえに弾力性のあるものがあるので、それを特許文献１にしたがって使用することも有意義である。
しかし、ガス遮断性のある材料、すなわち低ガス透過係数の材料は高価であるのが一般的であるため、防熱パネルの厚さ寸法が大きい場合には、コスト面の配慮から、目地部の全体にそれを配置することが難しい。また、低ガス透過係数の材料は、ゴムスポンジ等のように摩擦抵抗が大きいことが一般的であるため、低温タンクの表面上で円滑に位置調整等をしながら防熱パネルの配置作業を行うには、作業時の当該材料の表面積を小さくしておくことも望まれる。そのような課題への対応は、特許文献１・２のいずれにも記載されていない。
そのほか、発明者らの調査によると目地部に５ｍｍ程度の隙間があるだけで防熱性能は低下するため、目地部等に隙間を発生させないための工夫も求められる。

請求項に係る発明は、防熱パネルの厚さを増大させた場合にも目地部における対流の発生を抑制するとともに、目地部等での隙間の発生を防止し、もって高い防熱性能を確保できる低温タンクの防熱構造、およびその防熱施工方法を提供するものである。

発明による低温タンクの防熱構造は、低温タンクの表面上に複数枚の防熱パネルが、それぞれ隣接する防熱パネルとの間に目地部をはさんで配置された低温タンクの防熱構造であって、上記の目地部に、低温側（つまり低温タンクの本体寄りの側）から順に、
・ 低ガス透過係数の第一目地材と、
・ 第一目地材よりもガス透過係数が高い第二目地材と、
・ ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）にてなる第三目地材とが、
防熱パネルの厚さ方向に連続して（つまり空洞部を有しないよう）設けられていることを特徴とする。
図１（ｂ）はそのような防熱構造の例を示しており、図の手前側が低温側である。
なお、第一目地材についての低ガス透過係数とは、ガス透過係数がゼロまたはゼロに近いものをいい、１×１０^-10ｍ²程度以下のものをさす。第二目地材としては、ガス透過係数がたとえば１×１０^-10ｍ²程度以上のものを使用するとよい。前者の例としてゴムスポンジ（独立気泡のもの）があり、後者の例として軟質ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）がある。

低温タンクにおけるこのような防熱構造には、つぎのような作用的特徴がある。
・ 目地部のうち最も低温側の部分に低ガス透過係数の第一目地材が設けられているので、低温タンクの表面の冷気が目地部内に流れ込まない。発明者らの調査によれば、最も低温側の部分に低ガス透過係数の目地材が設けられていると、それより高温側の部分の目地材がガス透過係数の高いものであっても、目地部でのガスの対流が効果的に抑制される（後述。図３・図４参照）。
・ 低ガス透過係数の目地材が、防熱パネルの厚さ方向の全域に使用されるのではないため、所要コストが抑制される。また、当該目地材は摩擦係数の高いものであることが多いが、防熱パネルの厚さ方向の全域にわたって取り付けられるのではないため、隣接する防熱パネルとの摩擦抵抗が過大になることがなく、したがって低温タンクの表面上で円滑に位置調整等をしながら防熱パネルの配置作業を行うことができる。これらの点から、発明による防熱構造は、防熱パネルが極端に厚いものである場合にとくに顕著なメリットをもたらす。
・ 第三目地材であるポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）が、隣接し合う防熱パネルの間に第一目地材および第二目地材が設けられた後に注入発泡させられ、各防熱パネルや第二目地材に対して密に接着させられた状態で存在する。そのため、第一目地材や第二目地材と防熱パネルとの間に万一隙間が生じていても、当該ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）によって冷気の流出が確実に防止される。上記のように注入発泡される第三目地材は、隣り合う防熱パネルや第二目地材に対して必ず密に接着するため、目地部について隙間検査を省略することが可能になる。また、上記のようにポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）が各部材に接着することから、隣接する防熱パネルや第二目地材との位置関係が安定的に固定される。
・ 第三目地材であるポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）は硬化したのち低温において脆性破壊の可能性を有するが、防熱パネルにおける最も高温側の部分に設けるため、割れ発生の可能性を低くすることができる。
・ 上記した第一目地材と第三目地材との間は空洞でなく、両者間に連続して上記の第二目地材が取り付けられるため、ガスが自由に動ける空間はない。そのため、第一目地材と第三目地材との間が空洞である場合に比べて対流が効果的に防止され、防熱性能が高い。目地材の間に空洞がある場合とない場合との差異については、発明者らの調査結果を後記する（図３・図４参照）。

上記の防熱構造については、防熱パネルの厚さが（したがって目地部の厚さも）２００ｍｍ以上（とくに３００ｍｍ以上）であり、第一目地材の厚さが４０ｍｍ以上・６０ｍｍ以下（つまり約５０ｍｍ）であるのが、とくに有意義である。

発明者らの調査によると、防熱パネルの厚さが１８０ｍｍ程度までなら、目地材として一般的なガス透過係数（１×１０^-10ｍ²程度以上）のものを使用しても対流の影響はほとんど考慮する必要がない。しかし、防熱パネルの厚さが２００ｍｍを超え３００ｍｍ前後になると、そのようなガス透過係数の目地材のみによっては対流による伝熱促進が大きくなって防熱性能が悪くなる。そのため、発明の防熱構造は、防熱パネルの厚さが２００ｍｍ以上（とくに３００ｍｍ以上）のとき格別の利点をもたらすといえる。
また、発明者らの別の調査によると、上記第一目地材のような低ガス透過係数の目地材を防熱パネルの最も低温側において厚さ５０ｍｍの範囲にのみ使用し、残りの部分にはよりガス透過係数の高い一般的な目地材を使用する場合、第一目地材と同様の低ガス透過係数の目地材を防熱パネルの厚さの全域に使用する場合と大差のない防熱性能がもたらされる（後述。図３・図４参照）。第一目地材の厚さが４０ｍｍを下回ると防熱性能が低下する恐れがあり、厚さが６０ｍｍを超えるとコスト面での利点が薄まる。
つまり、防熱パネルと第一目地材とのそれぞれの厚さが上記のような場合に、発明の防熱構造はとくに有意義であり有利な効果をもたらすといえる。

上記第三目地材（ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ））の各部の温度が−８０℃以上となるように、上記した第一目地材、第二目地材の性状および厚さが定められているのが適切である。

第三目地材とするポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）は、硬化した状態では−８０℃を超える低温度において脆性破壊の可能性を有している。しかし、各目地材の性状と厚さを適切に設定してポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）の各部（とくに第二目地材と接する低温側の部分）が当該温度以上となるようにすれば、そのような恐れがない。第三目地材であるポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）が割れを生じないなら、外層防熱パネルに通じる隙間が発生せず、防熱性能を高く保てることになる。

上記複数枚の防熱パネルの表面上に重ねて外層防熱パネルが配置されて防熱構造が構成される場合は、
・ 上記第三目地材を覆うとともに、隣接し合う上記防熱パネルの高温側表面にまたがるように、低ガス透過係数のギャップ目地材が貼り付けられ、
・ 隣接し合う外層防熱パネルの間の目地部に、低温側から順に、低ガス透過係数の第四目地材と、第四目地材よりもガス透過係数が高い第五目地材と、ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）にてなる第六目地材とが、外層防熱パネルの厚さ方向に連続して設けられているのが好ましい。つまり図２に例示される構成が好ましい。

このような防熱構造には、つぎのような作用的特徴がある。
・ 防熱パネルの高温側に外層防熱パネルが積層されることにより全体の厚さが増大しているため、高い防熱性能がもたらされる。
・ 低ガス透過係数のギャップ目地材が上記のように防熱パネルの高温側表面間に貼り付けられているので、第三目地材であるポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）が万一割れた場合にも冷気の漏れを防ぐことができる。
・ 上記のように積層された防熱パネルと外層防熱パネルとの間には僅かな隙間が存在し得るが、隣接し合う外層防熱パネル間の目地部では、最も低温側の部分に低ガス透過係数の第四目地材が設けられているため、上記隙間に冷気が流入することが仮にあっても、外層防熱パネル間の目地部における対流は効果的に防止され、熱移動が抑制される。
・ 隣接し合う外層防熱パネルの間においても、上記第四目地材に続いて第五目地材が設けられ、さらに、それら目地材が設けられた後に施工現場で注入発泡されたポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）（第六目地材）が高温側に存在する。そのため、前述の防熱パネル間と同様、外層防熱パネルの間からの冷気の流出が確実に防止されるとともに、防熱パネル等の位置関係が安定的に固定される。

発明による低温タンクの防熱施工方法は、低温タンクの表面に複数枚の防熱パネルを、それぞれ隣接する防熱パネルとの間に目地部をはさんで配置する低温タンクの防熱施工方法であって、
1) 低温タンクに配置する前の防熱パネルの側面に、低ガス透過係数の第一目地材と、第一目地材よりもガス透過係数が高い第二目地材とを、低温側からこの順に連続するように取り付けておき（防熱パネルが四辺形の平面形状を有するときは、たとえばその２辺、つまり他の防熱パネルと接する４側面のうち２側面に、上記第一および第二の目地材を取り付けておくとよい）、
2) そのようにした防熱パネルを、隣接する防熱パネルとの間に上記の第一目地材および第二目地材をはさむように低温タンクの表面上に配置し、
3) そののち、隣接し合う防熱パネルの間であって上記第二目地材より高温側の部分を埋めるようにポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）を注入発泡することにより第三目地材を設ける
ことを特徴とする。
この方法によると、前記した防熱構造を適切に構成することができる。そしてそれにより、防熱パネルが厚い場合にも、十分な防熱性能が発揮されるとともにコストおよび施工作業に関する利点がもたらされ、また、目地部に隙間を生じさせないという技術的効果も得られる。

上記防熱パネルの厚さが２００ｍｍ以上（とくに３００ｍｍ以上）であるとき、上記第一目地材の厚さを４０ｍｍ以上・６０ｍｍ以下（つまり約５０ｍｍ）とするのがよい。
前記したとおり、防熱パネルの厚さが２００ｍｍを超えると通常の目地材のみによっては防熱性能が悪くなり、また、低ガス透過係数の目地材を防熱パネルの最も低温側において厚さ５０ｍｍ程度にのみ使用すると、同様の目地材を厚さの全域に使用するのと大差のない防熱性能がもたらされる。そのため、このようにすると、施工方法としての効果もきわめて顕著になる。

複数枚の防熱パネルを上記のとおり目地部をはさんで配置したうえ、それら防熱パネルの高温側表面上に重ねて外層防熱パネルを配置する場合には、
4) 上記第三目地材を覆うとともに、隣接し合う上記防熱パネルの高温側表面にまたがるように、低ガス透過係数のギャップ目地材を貼り付け、
5) 低温タンクに配置する前の上記外層防熱パネルの側面に、低ガス透過係数の第四目地材と、第四目地材よりもガス透過係数が高い第五目地材とを、低温側からこの順に連続するように取り付けておき（これについても、防熱パネルが四辺形の平面形状を有するときは、たとえばその２辺（２側面）に上記第四および第五の目地材を取り付けておくとよい）、
6) そのようにした外層防熱パネルを、上記防熱パネルの高温側表面上において各外層防熱パネルが上記の第四目地材および第五目地材をはさむように配置し、
7) そののち、隣接し合う外層防熱パネルの間であって上記第五目地材より高温側の部分を埋めるようにポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）を注入発泡することにより第六目地材を設ける
ようにするのが好ましい。
この施工方法によると、前述のように防熱パネルの高温側表面上に重ねて外層防熱パネルが配置された防熱構造を適切かつ円滑に構成することができる。

発明の防熱構造によれば、防熱パネルの厚さがきわめて厚い場合にも、十分な防熱性能が発揮され、またコストおよび施工作業に関する効果がある。目地部に小さな隙間をも生じさせないので、本来の防熱性能が確実に発揮されるという利点もある。
また、発明の施工方法によると、上記防熱構造を適切に構成することができる。

図１（ａ）は発明による防熱構造の例を示す斜視図であり、同（ｂ）は、当該防熱構造における目地部１０の構成を示す斜視図である。 発明による他の防熱構造の例を示す断面図である。 目地部の構造によって異なる目地部の温度分布や熱流束を調べるための実験と熱流動解析を示す図である。 目地部の構造によって異なる目地部の熱流束を示す実験と熱流動解析に関する図である。 目地部に小さな隙間のある場合の防熱性能への影響を調べるための熱流動解析に関する図である。 目地部に小さな隙間のある場合の防熱性能への影響を示す熱流動解析に関する図である。

発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。
図１（ａ）は、低温タンクにおけるタンク本体の外壁に施工された防熱構造を示す斜視図である（手前にあるタンク本体を取り除いて示している）。低温タンク（図示省略）はたとえば球形のＬＮＧ用タンクであって、その外壁の外側に、平面形状が四辺形の防熱パネル１が数千枚程度敷き詰められている。防熱パネル１としては、たとえばフェノールフォーム（ＰＲＦ）が使用され、タンク本体の外壁上に溶接されたスタッドボルト（図示省略）により固定されている。そのような防熱パネル１同士の間に、図１（ａ）のとおり目地部１０が設けられている。

図示の例では防熱パネル１の厚さが３００ｍｍ程度と厚いため、ガス透過性の高い目地材のみを目地部１０に使用する場合、目地材の内部でガスまたは空気が対流を起こし、防熱性能が低下する恐れがある。そのため、図示の防熱構造においては、図１（ｂ）に示すとおり目地部１０に特別な構成を採用することとした。

すなわち、目地部１０にはつぎのような三種類の目地材１１・１２・１３を使用している。まず、タンク本体の外壁に接する最も低温側の部分には低ガス透過係数の第一目地材１１を用い、それに続く高温側の部分には、一般的な（したがって第一目地材１１よりも高い）ガス透過係数を有する第二目地材１２を使用する。第二目地材１２よりもさらに高温側であって防熱パネル１の最も外側にあたる部分には、ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）が注入発泡されてなる第三目地材１３を充填している。

第一目地材１１としては、たとえば、ゴムスポンジ(EPDM:エチレンプロピレンジエンモノマー)を、厚さ約５０ｍｍまたはそれ以上の範囲で使用する。なお、それらのガス透過係数（ｍ²：無圧縮状態での値）は、
ゴムスポンジ(EPDM:エチレンプロピレンジエンモノマー)： 2.36E-11
である。
また、第二目地材１２としては、たとえば軟質ポリウレタンフォーム(PUF)を、厚さ１００〜２００ｍｍにわたって使用する。その厚さ等は、第三目地材１３の温度が−８０℃を下回らないように定める。軟質ポリウレタンフォーム(PUF)のガス透過係数（ｍ²：無圧縮状態での値）は、
軟質ポリウレタンフォーム(PUF)： 5.20E-09
である。

第三目地材１３は、ガス透過性のない硬質ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）の注入発泡材であるが、防熱構造の施工現場において、隣接し合う防熱パネル１やその間への第一目地材１１および第二目地材１２の配置が終わった時点で注入発泡させることにより該当部分に充填する。
したがって各目地材１１〜１３の取り付けは、つぎのような手順で行うことになる。
1) 低温タンクに取り付ける前に、各防熱パネル１の２側面に第一目地材と第二目地材とを、低温側からこの順に連続するように取り付けておく。
2) 第一・第二の目地材１１・１２が取り付けられた各防熱パネル１を、隣接する防熱パネル１との間にそれら目地材１１・１２がはさまれるように低温タンクの外壁上に配置する。摩擦抵抗の大きいゴムスポンジ（EPDM：エチレンプロピレンジエンモノマー）からなる第一目地材１１が防熱パネル１の厚さの一部にしか使用されていないので、このとき、防熱パネル１同士を接触させて位置調整をする作業も容易に行える。
3) 隣り合う防熱パネル１の配置が定まり、スタッドボルトによるそれらの固定が完了したのちに、隣接し合う防熱パネル１の間であって第二目地材より高温側の部分を埋めるようにポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）を注入発泡させる。

以上のように構成した防熱構造によれば、防熱パネル１の厚さが上記のようにかなり厚い場合にも、目地部１０の防熱性能が低下せず、またコストおよび施工作業に関して有利な効果がもたらされる。自己接着作用のある注入発泡性のポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）を使用することにより目地部に小さな隙間をも生じさせないため、本来の防熱性能が確実に発揮されるという利点もある。

図２は、低温タンクの防熱構造について他の実施形態を示す断面図である。図２の構造は、防熱パネル１の高温側（つまり外側）に重ねて外層防熱パネル２が積層配置されたものである。防熱パネル１とそれらの間の目地部１０は図１の例と同様に構成され、その厚みは約３００ｍｍである。外層防熱パネル２は、フェノールフォーム（ＰＲＦ）にてなるパネル２ａの高温側に硬質ポリウレタンフォームのパネル２ｂが接合されたもので、厚みは約２００ｍｍである。パネル２ｂの高温側表面は防湿のためアルミニウム合金箔によって覆われている。パネル２ａ・２ｂはいずれも通気性を有していない。

防熱パネル１の高温側に外層防熱パネル２を重ねるにあたっては、目地部等をつぎのように構成している。すなわち、
1) 隣接し合う防熱パネル１の高温側表面にまたがるとともに第三目地材１３を覆うように、低ガス透過係数のギャップ目地材１５を貼り付ける。このギャップ目地材としては前記と同じゴムスポンジ(EPDM:エチレンプロピレンジエンモノマー)を使用する。
2) 防熱パネル１の高温側表面上に外層防熱パネル２を配置し、隣接し合うそのパネル２の間の目地部に、低ガス透過係数の第四目地材２１と、第四目地材よりもガス透過係数が高い第五目地材２２と、隣接し合うパネル２の間に第四目地材２１および第五目地材２２が設けられた後に注入発泡されたポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）にてなる第六目地材２３とを、低温側からこの順に連続して設ける。第四目地材２１としては前記のゴムスポンジ(EPDM:エチレンプロピレンジエンモノマー)を使用し、第五目地材２２としては、前記の軟質ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）を使用する。第四目地材２１の厚さは前記第一目地材１１と同様に５０ｍｍ前後とし、第四目地材２１と第五目地材２２とは、隙間のないように事前に各外層防熱パネル２の２側面に貼り付けておくのがよい。また、第六目地材２３は、パネル２ａとパネル２ｂ、および第五目地材２２に接着するように充填するのが好ましい。
3) 第六目地材２３を充填したのちは、外層防熱パネル２のパネル２ｂにおける高温側表面を覆うアルミ合金箔間にまたがるとともに第六目地材２３を覆うように、アルミニウム合金箔で構成してある防湿テープを貼り付ける。

一般に高価である低ガス透過係数の第一目地材１１を防熱厚みの一部（５０ｍｍ）にのみ使用するのは、明らかにコストの点で有利であるほか、上記のとおり施工作業の円滑化の点でも好ましい。しかし、第一目地材１１を厚さ５０ｍｍの範囲にのみ使用するのであっても高い防熱性能が確保できるか否かについては、つぎのような解析と実験とを行ってはじめて確認できた。
すなわち、フェノールフォーム（ＰＲＦ）の防熱パネルの間にある目地部として図３に示す四つの解析モデル（サンプルＡ〜Ｄ）を設定し、各モデルについて温度分布や厚さ方向への熱流束を調べた。図３では上方が低温側、下方が高温側である。サンプルＡは、目地部の全体がゴムスポンジ(EPDM:エチレンプロピレンジエンモノマー)、つまり上記した低ガス透過係数のゴムスポンジでできており、サンプルＢは、周囲４方の幅（厚さ等）５０ｍｍの範囲のみがゴムスポンジ(EPDM:エチレンプロピレンジエンモノマー)であってその内部には軟質ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）が使用されている。サンプルＣは、最も低温側の厚さ５０ｍｍの範囲のみがゴムスポンジ(EPDM:エチレンプロピレンジエンモノマー)であってその内部に軟質ポリウレタンフォーム(PUF)が使用されたもの、サンプルＤは、最も低温側の厚さ５０ｍｍの範囲のみがゴムスポンジ(EPDM:エチレンプロピレンジエンモノマー)であってその内部が空洞のものである。
図４は、低温面近傍での熱流束について各実測値にサンプルＡの解析結果を重ねた図である。
サンプルＡとサンプルＣとでは、目地部における温度分布および熱流束に関してほとんど差がない。発明者らはこの点から、図１・図２の例のように、低ガス透過係数の第一目地材１１を防熱パネル１の最も低温側において厚さ５０ｍｍのみ使用し、残りの部分にはよりガス透過係数の高い一般的な目地材（第二目地材１２・第三目地材１３）を使用することにより、低ガス透過係数の目地材を防熱厚みの全域に使用するのと大差のない防熱性能が得られると考えたわけである。

図３・図４の解析および実験において、目地部内に空洞があるサンプルＤは、温度分布および熱流束の点で他のサンプルよりも格段に不利であることが認められる。そのため、図１・図２の防熱構造においては、第一目地材１１の高温側にも空洞は設けず、第一目地材１１に接するように第二目地材１２を取り付け、さらにその高温側に第三目地材１３を密に充填するのがよい。図２の例における第四目地材２１の高温側にも、空洞は設けないのが好ましい。

第三目地材１３は、前記のように、隣接し合う防熱パネル１やその間への第一目地材１１・第二目地材１２の配置が終わった時点で注入発泡するので、目地部１０への隙間の発生をなくす効果をもたらす。図２の例における第六目地材２３についても同様である。
目地部に小さな隙間がある場合の防熱性能への影響は、図５および図６に示す解析によって検討した。図５の例のように幾つかの箇所に５ｍｍ程度の隙間がある場合を想定し、目地部の温度分布を解析すると図６のような結果が得られた。低温側の冷気が、隙間の存在する箇所ではかなり先の方まで流入していることが分かる。
このような解析結果によると、第三目地材１３や第六目地材２３を注入発泡によって目地部の高温側に充填することの意義は大きいといえる。

１ 防熱パネル
２ 外層防熱パネル
１０ 目地部
１１ 第一目地材
１２ 第二目地材
１３ 第三目地材
１５ ギャップ目地材
２１ 第四目地材
２２ 第五目地材
２３ 第六目地材

Claims (7)

1. 低温タンクの表面上に複数枚の防熱パネルが、それぞれ隣接する防熱パネルとの間に目地部をはさんで配置された低温タンクの防熱構造であって、
   上記の目地部に、低温側から順に、低ガス透過係数の第一目地材と、第一目地材よりもガス透過係数が高い第二目地材と、ポリウレタンフォームにてなる第三目地材とが、防熱パネルの厚さ方向に連続して設けられていることを特徴とする低温タンクの防熱構造。
2. 上記防熱パネルの厚さが２００ｍｍ以上であり、上記第一目地材の厚さが４０ｍｍ以上・６０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載した低温タンクの防熱構造。
3. 上記第三目地材の温度が−８０℃以上となるように、上記した第一目地材、第二目地材の性状および厚さが定められていることを特徴とする請求項１または２に記載した低温タンクの防熱構造。
4. 上記複数枚の防熱パネルの表面上に重ねて外層防熱パネルが配置された低温タンクの防熱構造であって、
   上記第三目地材を覆うとともに、隣接し合う上記防熱パネルの表面にまたがるように、低ガス透過係数のギャップ目地材が貼り付けられ、
   隣接し合う外層防熱パネルの間の目地部に、低温側から順に、低ガス透過係数の第四目地材と、第四目地材よりもガス透過係数が高い第五目地材と、ポリウレタンフォームにてなる第六目地材とが、外層防熱パネルの厚さ方向に連続して設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した低温タンクの防熱構造。
5. 低温タンクの表面上に複数枚の防熱パネルを、それぞれ隣接する防熱パネルとの間に目地部をはさんで配置する低温タンクの防熱施工方法であって、
   低温タンクに配置する前の防熱パネルの側面に、低ガス透過係数の第一目地材と、第一目地材よりもガス透過係数が高い第二目地材とを、低温側からこの順に連続するように取り付けておき、
   そのようにした防熱パネルを、隣接する防熱パネルとの間に上記の第一目地材および第二目地材をはさむように低温タンクの表面上に配置し、
   そののち、隣接し合う防熱パネルの間であって上記第二目地材より高温側の部分を埋めるようにポリウレタンフォームを注入発泡することにより第三目地材を設ける
   ことを特徴とする低温タンクの防熱施工方法。
6. 上記防熱パネルの厚さが２００ｍｍ以上であるとき、上記第一目地材の厚さを４０ｍｍ以上・６０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項５に記載した低温タンクの防熱施工方法。
7. 複数枚の防熱パネルを上記のとおり目地部をはさんで配置したうえ、それら防熱パネルの高温側表面上に重ねて外層防熱パネルを配置することとし、
   上記第三目地材を覆うとともに、隣接し合う上記防熱パネルの高温側表面にまたがるように、低ガス透過係数のギャップ目地材を貼り付け、
   低温タンクに配置する前の上記外層防熱パネルの側面に、低ガス透過係数の第四目地材と、第四目地材よりもガス透過係数が高い第五目地材とを、低温側からこの順に連続するように取り付けておき、
   そのようにした外層防熱パネルを、上記防熱パネルの高温側表面上において各外層防熱パネルが上記の第四目地材および第五目地材をはさむように配置し、
   そののち、隣接し合う外層防熱パネルの間であって上記第五目地材より高温側の部分を埋めるようにポリウレタンフォームを注入発泡することにより第六目地材を設ける
   ことを特徴とする請求項５または６に記載した低温タンクの防熱施工方法。