JP2011512287A - 液化天然ガス貨物タンクの波形メンブレン用補強材と、これを有するメンブレン組立体及びその施工方法 - Google Patents

液化天然ガス貨物タンクの波形メンブレン用補強材と、これを有するメンブレン組立体及びその施工方法 Download PDF

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Abstract

ひだ部の面剛性を増加させなくても、同一荷重に対してひだ部の崩壊を防止し、衝撃を低減でき、断熱層がさらに形成されて断熱効率が増加する、ひだ部を有するメンブレン用補強材と、これを有するメンブレン組立体及びその施工方法を提供する。
本発明によるメンブレン用補強材は、液化天然ガス貨物タンクの断熱構造材に設置され、ひだ部を備えたメンブレン用補強材であって、断熱構造材とひだ部との間に配置され、ひだ部の剛性を補強することを特徴とする。

Description

本発明は、液化天然ガス貨物タンクの波形メンブレン用補強材に関するもので、より詳細には、ひだ部を有するメンブレンの耐圧性能を向上させるためのメンブレン用補強材と、これを有するメンブレン組立体及びその施工方法に関する。
液化天然ガス（ＬＮＧ）とはメタン（methane）を主成分とした天然ガスを−１６３℃に冷却し、その体積を１／６００に小さくした無色透明の超低温液体のことをいう。このような液化天然ガスがエネルギー源として登場するにつれて、このガスをエネルギーとして用いるために生産基地から需要地の引受先まで大量に輸送できる効率的な運送方案が検討されてきた。その一環として大量の液化天然ガスを海上輸送できる液化天然ガス輸送船が開発された。
しかし、液化天然ガス輸送船には、超低温状態に液化した液化天然ガスを保管及び貯蔵できる貨物タンク（Cargo）が要求され、このような貨物タンクに対する要求条件が非常に厳しくて製造が困難であった。具体的に、液化天然ガスは大気圧よりも高い蒸気圧を有し、約−１６３℃の沸騰点を有するため、このような液化天然ガスを安全に保管・貯蔵するためには、これを保管・貯蔵する貨物タンクを超低温に耐えられる材料、例えばアルミニウム鋼、ステンレス鋼、３５％ニッケル綱などで製作しなければならなく、その他にも熱応力及び熱収縮に強く、熱侵入を防止できる独特の断熱構造に設計しなければならなかった。
特に、貨物タンクの１次防壁であるメンブレンは−１６３℃の極低温状態のＬＮＧと直接的に接触するため、応力変化に対応できるアルミニウム合金、インバー（Invar）、９％ニッケル綱など低温脆性に優れた金属材質が用いられ、繰り返される温度変化及び貯蔵液体の荷重変化によって容易に膨張及び収縮できるように、中央部が隆起した直線状のひだ部（コルゲーション）を備えており、多数のメンブレンパネルの縁を重ね溶接により接合することによりタンクの気密性を維持する溶接部を備えている。
従来のメンブレンは、略矩形状に製作され、熱と荷重の変化によって容易に膨張及び収縮できるように多数のひだ部がメンブレンパネルの全体に亘って形成されており、多数のひだ部を備える単一メンブレンパネルの角及び四辺は隣接する他の単一メンブレンパネルの角及び四辺と重ね溶接により接合されてタンクの気密性を維持することになる。
しかし、従来のメンブレンのひだ部は隆起しているため、ＬＮＧ船の大型化傾向に伴う貨物タンク内の増加される静水圧（hydrostatic pressure）あるいは動圧（dynamic pressure）下で崩壊しやすくなるという問題点が予想される。例えば、液化ガスにより加えられる静水圧がひだ部に相当な塑性変形を生じさせることがあり、特に交差するひだ部から所定距離離れているひだ部の側面が圧着されることもある。
このため、ひだ部の剛性を補強するために、メンブレンの厚さを増加させるなどの様々な方法が行われてきたが、可撓性が低下するなどの問題があった。例えば、米国特許ＵＳ２００５／００８２２９７号によれば、図１及び図２に示すように、一つ以上のメンブレン１０を含む密封壁構造物が開示されており、メンブレンには直交する方向の一つ以上の第１ひだ部５及び第２ひだ部６が形成され、これらひだ部５，６はタンクの内部面に向かって突出し、密封壁構造物は、他のひだ列との二つの交差部８間の部分に一つ以上のひだ部に形成された一つ以上の強化リッジ（Ridge）１１を含み、それぞれのリッジ１１は、ほぼ凸状であり、リッジを支持するひだ部の一つ以上の側面に局部的に形成される構成である。
しかし、上記のような従来のメンブレンは、図２に示すように、ひだ部に矢印方向に力が加えられた場合、強化リッジのために面剛性の増加されたひだ部が、ひだ部本来の膨張及び収縮機能を発揮せず、熱収縮時に溶接部に応力が増加するという問題があった。また、圧力をより少なく受けるか、あまり受けない部分には、強化リッジが不要であるため、強化リッジのあるメンブレンと強化リッジのないメンブレンをそれぞれ用意し、施工のときにこれらを適切に配置しなければならないという煩わしさがあった。
こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、メンブレンのひだ部の内部に挿入されることにより、ひだ部の面剛性を増加させなくてもひだ部の崩壊を防止できるメンブレン用補強材と、これを有するメンブレン組立体及びその施工方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態によれば、液化天然ガス貨物タンクの断熱構造材に設けられ、ひだ部を備えたメンブレン用補強材であって、断熱構造材とひだ部との間に配置され、ひだ部の剛性を補強するメンブレン用補強材が提供される。
ここで、メンブレン用補強材の素材としては不燃性フォームを用いることができる。メンブレン用補強材の断面は円形またはひだ部の断面形状と同様に形成されることができる。
一方、メンブレン用補強材は、ひだ部の内部に設けられる補強パイプをさらに含み、補強パイプに内蔵され、ひだ部の内部に設けられることができる。この時、パイプの断面は円形またはひだ部の断面形状と同様に形成されることができる。
本発明の他の実施形態によれば、液化天然ガス貨物タンクの断熱構造材に設けられ、ひだ部を備えたメンブレン用補強材であって、ひだ部の変形を防止できるように、ひだ部の内側に設けられる補強材を含み、補強材にはひだ部の気密検査または除湿のために注入されるガスが流動できるように通路が形成されたメンブレン用補強材が提供される。
ここで、メンブレン用補強材の素材として不燃性フォームまたは木材を用いることができる。
補強材の両側断面はひだ部の断面形状と同様に形成されてもよく、通路は半球状または多角形状で、補強材の長手方向に沿って凹状に形成されてもよい。この時、通路は補強材の上面に形成された第１通路及び補強材の下面に形成された第２通路で形成されてもよい。
本発明のまた他の実施形態によれば、断熱構造材に結合されるメンブレンに備えられたひだ部の剛性を補強するためのメンブレン用補強材であって、断熱構造材とひだ部との間に配置され、断熱構造材に接するようにその外面が平坦な底部と、ひだ部の内面に接するようにひだ部の内面に対応する外面を有する支持部とを備え、その断面が閉曲線からなるパイプ形状の補強用ボディを含むメンブレン用補強材が提供される。
ここで、補強用ボディの内部に、補強材の内面を支持する補助補強手段を配置してもよい。この時、補助補強手段は、断面が円形である補強パイプを含むことが可能である。また、補助補強手段は、補強用ボディの内面に接するように補強用ボディの中央から外側に延びた複数の補強リブを含むことが可能である。
また、補強用ボディの内部には断熱性能を向上させるための断熱材が配置されてもよい。断熱材の内部には漏洩検査又は除湿のために注入されるガスが流動できる通路を形成することが可能である。
ここで、補強用ボディの表面硬度はメンブレンの硬度よりも低くすることができる。また、メンブレン用補強材は、補強用ボディの外面に結合されて衝撃荷重を減衰させる緩衝材を含むことができる。
補強用ボディには断熱構造材と結合するための挿入孔を形成してもよい。また、メンブレン用補強材は、ひだ部の内面に接して弾性変形することにより補強用ボディをひだ部の内部に固定できるようにする、補強用ボディの終端に備えられた圧入手段をさらに含むことができ、圧入手段は、ひだ部の内面に接して弾性変形できるように補強用ボディの一部が変形して形成されてもよい。
この時、メンブレン用補強材は、補強用ボディの底部終端から外側に延びた延長部をさらに含み、圧入手段は延長部に巻回されたコイル部と、ひだ部の内面に接して弾性変形できるようにコイル部の両端からひだ部の内面側に延びた一対のアームを有することができる。
本発明のさらにまた他の実施形態によれば、平坦な表面を有する断熱構造材と、断熱構造材の平坦な表面に結合され、外側に隆起した複数のひだ部を有するメンブレンと、断熱構造材とひだ部との間に配置され、断熱構造材に接するようにその外面が平坦な底部と、ひだ部の内面に接触するようにひだ部の内面に対応する外面を有する支持部と、を備え、その断面が閉曲線からなるパイプ形状の補強用ボディを有する補強材を含むメンブレン組立体が提供される。
ここで、メンブレン組立体は、補強用ボディに挿入孔が備えられ、補強材を断熱構造材に固定させるために挿入孔を貫通して断熱構造材に結合された固定手段をさらに含むことができる。
また、メンブレン組立体において、ひだ部の終端には、断熱構造材側に陥没した陥没部が形成され、補強用ボディの終端には補強用ボディをひだ部の内部に固定できるようにする、陥没部の内面に接して弾性変形する圧入手段が備えられてもよい。
本発明の他の実施形態によれば、ひだ部を有するメンブレンと、該メンブレンが結合される、平坦な表面を有する断熱構造材とを含むメンブレン組立体の施工方法であって、ａ）ひだ部の内面と断熱構造材の表面との間に、断熱構造材の表面に対応する外面を有する底部及びひだ部の内面に対応する外面を有する支持部を有する補強材を配置する工程と、ｂ）ひだ部の内面が補強材の外面と接するようにメンブレンを断熱構造材の表面に結合させる工程と、を含むメンブレン組立体の施工方法が提供される。
ａ）工程において、接着剤を用いてひだ部の内面と断熱構造材の表面のいずれか一方の面に補強材が接着されるようにすることができる。
また、ａ）工程において、断熱構造材と補強材のいずれか一方より外部へ突出するように備えられた固定手段を他の一方に挿入することにより、補強材を断熱構造材の表面に固定することができる。
そして、ａ）工程において、補強材の一部分がひだ部の内面に接して弾性変形することにより、補強材がひだ部の内部に圧入されるようにすることができる。
本発明によるメンブレン用補強材は、メンブレンのひだ部の面剛性を増加させなくてもひだ部の崩壊を防止でき、衝撃を減少でき、さらに断熱層が形成されて断熱効率を増加させることができる。
また、本発明によるメンブレン用補強材は、気密検査又は除湿を目的として注入されるガスの流動性を確保することにより、より正確な気密検査を行うことが可能となる。
また、メンブレン用補強材の外面にポリマー素材の緩衝材を配置することにより、衝撃減衰性能を高めることができる。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
一般的なメンブレンの斜視図である。 従来技術によるメンブレンの一部拡大斜視図である。 本発明の第１実施例によるメンブレン用補強材を説明するための断面図である。 本発明の第１実施例によるメンブレン用補強材を説明するための断面図である。 本発明の第２実施例によるメンブレン用補強材を説明するための断面図である。 本発明の第２実施例によるメンブレン用補強材を説明するための断面図である。 本発明の第３実施例によるメンブレン用補強材を説明するための断面図である。 本発明の第４実施例によるメンブレン組立体の断面図である。 本発明の第４実施例によるメンブレン組立体の変形例の一例の断面図である。 本発明の第４実施例によるメンブレン組立体の変形例の一例の断面図である。 本発明の第４実施例によるメンブレン組立体の変形例の一例の断面図である。 本発明の第４実施例によるメンブレン組立体の変形例の一例の断面図である。 本発明の第４実施例によるメンブレン組立体の変形例の一例の断面図である。 本発明の第４実施例によるメンブレン組立体の変形例の一例の断面図である。 本発明の第４実施例によるメンブレン組立体の変形例の一例の断面図である。 本発明の第４実施例によるメンブレン組立体の変形例の一例の断面図である。 本発明の第５実施例によるメンブレン組立体のメンブレンを示す斜視図である。 図１７のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１７に示されたメンブレンに結合可能なメンブレン用補強材の斜視図である。 図１７に示されたメンブレンに結合可能なメンブレン用補強材の斜視図である。 図１７に示されたメンブレンに結合可能なメンブレン用補強材の斜視図である。
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明の説明において、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明瞭にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
以下、本発明に係る実施例を添付図面を参照して詳しく説明するが、添付図面を参照して説明することにおいて、同一かつ対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。
図３から図４は、本発明の第１実施例によるメンブレン用補強材を説明するための断面図であり、図５から図６は、本発明の第２実施例によるメンブレン用補強材を説明するための断面図である。
液化天然ガス貨物タンクにおいて１次防壁を構成するメンブレン１０は、従来の図１を参考にして説明すると、矩形状に形成され、約−１６３℃の極低温状態の液化天然ガスと直接的に接触するため、応力変化に対応できるアルミニウム合金、インバー、９％ニッケル綱など、低温脆性に優れた金属材質が用いられ、直交する方向の一つ以上の第１ひだ部５及び第２ひだ部６と、これらの交差部８で構成されて貨物タンクの内部面に向かって突出している。
本発明の特徴に従い、ひだ部の剛性を補強するために、ひだ部の内部に所定の形態を有した補強材３０，３１を充填する。
好ましくは第１ひだ部５及び第２ひだ部６などのひだ部２５の長手方向に沿って補強材３０，３１を充填するが、より好ましくは第２ひだ部６にだけ補強材３０，３１を充填しても要求される剛性を確保することができることである。
補強材３０，３１としては、フェノールフォームなどの不燃性フォームが用いられ、第１実施例として示された図３から図４のように、補強材３０，３１の形状は略円形または第１、２ひだ部５，６の断面形状と同様に形成されることができる。
一方、不燃性フォームの補強材３０，３１よりも大きな剛性が要求される場合、補強材３０，３１は合成樹脂材で製作され、中空の内部を有するパイプ７０，７１に内蔵されてパイプ７０，７１と共にひだ部の内部に設けられることも可能である。
合成樹脂材にガラス繊維などを添加して製作されたパイプ７０，７１も、第１ひだ部５及び第２ひだ部６、または第２ひだ部６にだけ、長手方向に沿って設けられることができる。
また、第２実施例として示された図５、図６のように、パイプ７０，７１の断面は円形または第１、２ひだ部５，６の断面形状と同様に形成されてもよく、それ以外にも、第２ひだ部６の内部を充填できる形状であれば用いることができる。
このような構造で形成された液化天然ガス貨物タンクにおけるメンブレンの作用を下記の図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）を参考にして説明すると、次の通りである。
Figure 2011512287
ここで、（ａ）と（ｃ）は、従来メンブレンのひだ部を示しており、（ｂ）と（ｄ）は、ひだ部の内部に不燃性フォームの補強材３０，３１が充填された状態を示している。これらは、極低温での変形及び応力を解析した結果であり、補強材３０，３１として用いられる不燃性フォームの極低温での剛性は、１４０ＭＰａ、熱膨張係数は５３×１０−６ｍ／ｍ℃と仮定し、また下部は断熱構造材２２と接触していると仮定し、１次防壁の両端には対称条件を適用した。
以上の条件で、図（ａ）と（ｂ）は、極低温状態でのひだ部における変形様態を示しており、図（ａ）のように、補強されていないひだ部の場合は、温度変化によって収縮及び膨張してメンブレン１０の構造形態を維持できるが、衝撃に弱いという問題がある。これに対して、図（ｂ）のように、補強材で補強されたひだ部の場合は、不燃性フォームの補強材の熱膨張係数がひだ部よりも大きいため、ひだ部と補強材との間にギャップが形成され、該ギャップを介して収縮及び膨張するひだ部は影響を受けなくなる。すなわち、図（ｂ）より、ひだ部が本来の機能を十分に果たしながら、補強材を介して剛性が補強されかつ断熱効率も増加することが分かる。
一方、図（ｃ）と（ｄ）は、約７ｂａｒの静水圧が加えられたときのひだ部における変形及び応力様態を示しており、図（ｃ）のように、補強されていないひだ部は側面が埋没して崩壊されるが、図（ｄ）のように、補強材で補強されたひだ部の場合は、ひだ部の内面と補強材との間の接触面圧により崩壊が防止される。すなわち、接触により補強材の内部に作用する最大応力は約０．８ＭＰａ程度で、極低温で十分に面圧に耐えられることが分かる。
図７は、本発明の第３実施例に係るメンブレン用補強材を説明するための断面図である。
上述したように、液化天然ガス貨物タンクにおいて１次防壁を構成するメンブレン２０は、約−１６３℃の極低温状態の液化天然ガスと直接的に接触するため、応力変化に対応できるアルミニウム合金、インバー、９％ニッケル綱など低温脆性に優れた金属材質が用いられ、繰り返される温度変化及び貯蔵液体の荷重変化に対応してメンブレン２０が矩形状に形成され、容易に膨張及び収縮するように、中央部が隆起したひだ部２５が金属パネル全体に亘って形成されていることができる。
ひだ部２５は、図１を参照すると、横方向の第１ひだ部５と縦方向の第２ひだ部６で構成され、これら第１ひだ部５と第２ひだ部６が交差する部分に交差部８が形成されて、貨物タンクの内部面に向かって突出している。
ここで、ひだ部２５の剛性を補強するために、第１ひだ部５と第２ひだ部６の内部を経て交差部８に至るまで、所定の形態を有する補強材４０を挿入して配置する。補強材４０としてはフェノールフォームなどの不燃性フォームまたは木材を用いることができ、両側の断面形状はひだ部２５の内側の断面形状と同様の曲面形状を有し、ひだ部２５に密着して設けられることができる。また、補強材４０上に通路５０が形成されてもよい。
通路５０は、補強材４０の上面または下面に形成可能であり、上面には第１通路５１、下面には第２通路５２が形成可能である。また、図７に示すように、第１通路５１と第２通路５２が共に形成されることも可能である。
このような第１通路５１と第２通路５２は、メンブレン２０の気密検査または除湿のために注入されるガスの流動性を確保するために半球状または多角形状で、補強材４０の長手方向に沿って凹状に形成されることができる。
このような構造からなるメンブレン用補強材の作用を説明すると、次の通りである。
補強材４０が挿入されていないひだ部２５においては、液化ガスにより加えられる静水圧がひだ部に塑性変形を生じさせることがある。したがって、本発明では、図１を参照すると、第１ひだ部５と第２ひだ部６の内部を経て交差部８に至るまでフェノールフォームなどの不燃性フォームまたは木材からなる補強材４０を挿入位置させる。
補強材４０の挿入は、第１ひだ部５と第２ひだ部６の内側面に押し嵌めて固定させるか、図示していないが、補強材４０を両面テープで巻いた後、第１ひだ部５と第２ひだ部６の内側面に付着させて固定させることができる。また、場合によって、メンブレン２０をひっくり返した状態で補強材４０を位置させた後、設置のために元に戻したときの補強材４０の離脱を防止するために仮に輪ゴムなどを用いて位置させることもできる。
このように第１ひだ部５と第２ひだ部６の内側面に挿入位置された補強材４０は、熱膨張係数が第１ひだ部５と第２ひだ部６よりも大きいため、補強材４０と第１ひだ部５と第２ひだ部６との間にギャップが形成され、該ギャップを介して収縮、膨張する第１ひだ部５と第２ひだ部６は影響を受けなくなる。すなわち、第１ひだ部５と第２ひだ部６が本来の機能を十分に果たしながら、補強材４０を介して衝撃に対する剛性が補強されかつ断熱効率も増加する。
さらに、補強材４０に形成された第１通路５１と第２通路５２は、メンブレン２０の気密検査または除湿のために注入されるガスが円滑に流動できるように流路を形成することにより、気密検査の信頼性を高めることができ、湿度を容易に除去することができる。また、第１通路５１と第２通路５２は、補強材４０の構造的な剛性に影響を及ぼすことなく、補強材４０の全体的な重量を低減することができる。
したがって、メンブレンのひだ部に補強材を挿入位置させることにより、ひだ部の変形を防止でき、気密検査または除湿のために注入されるガスの流動性を確保できるため、より正確な気密検査が可能となり、除湿により断熱効率も増加する。
図８は、本発明の第４実施例によるメンブレン組立体の一部を示す断面図である。
図８に示すように、本発明の一実施例によるメンブレン組立体１００は、平坦な表面２１を有する断熱構造材２２と、断熱構造材２２の表面２１に結合され、外側に隆起したひだ部２５を有するメンブレン２０と、ひだ部２５の内部に配置され、ひだ部２５の剛性を補強する補強材１１０とを含む。メンブレン２０は、接着剤を用いる接着方法や、溶接または別の固定手段による機械的方法で断熱構造材２２の表面２１に結合可能である。
メンブレン２０は断熱構造材２２の表面２１に結合される平坦部２４と、断熱構造材２２の外側へ隆起した複数のひだ部２５とを有する。ひだ部２５はメンブレン２０の熱収縮時に膨張または収縮することにより、溶接部のような特定の部分に応力が集中することを防止する。一般的にメンブレン２０は金属材質からなるが、他の素材で製造することもできる。断熱構造材２２は、メンブレン２０とともに断熱密閉壁を形成できるように、合板（Plywood）またはその他の様々な材質からなることができる。
補強材１１０は、平坦部２４に比べて高静水圧または高動圧下で塑性変形しやすいひだ部２５の剛性を補強する役割をする。補強材１１０は断熱構造材２２の表面２１に接する底部１１３とひだ部２５の内面に接する支持部１１２とを有する補強用ボディ１１１を含む。底部１１３の外面は断熱構造材２２の表面２１に密着できるように平面となっており、支持部１１２の外面はひだ部２５の内面形状に対応する曲面となっている。
このように、補強材１１０は、その断面が閉曲線からなるパイプ形状であるため、構造強度が大きく、ひだ部２５に加えられる圧力に対抗してひだ部２５の内面を安定して支持することができる。補強材１１０はメンブレン２０の摩擦損傷を低減するためにメンブレン２０の硬度よりも低い表面硬度を有することが好ましい。
このため、補強材１１０はメンブレン２０の硬度よりも低い材質で作製することができる。例えば、メンブレン２０がステンレススチールで作製された場合、補強材１１０はアルミニウム（Aluminum）や黄銅（Brass）などステンレススチールの硬度よりも低い硬度を有する材質で作製される。または、補強材１１０の外面を硬度の低い金属やポリマーでコーティングすることにより、補強材１１０の材質にかかわらず、補強材１１０の表面硬度を低くすることができる。
補強材１１０は、メンブレン２０が断熱構造材２２の表面２１に結合される際に、ひだ部２５により断熱構造材２２の表面２１側に加圧されるため、別途の結合手段がなくても断熱構造材２２に密着した状態を維持することができる。組立の便宜のために、補強材１１０は接着剤などにより断熱構造材２２またはメンブレン２０に仮接着されてもよい。
図９及び図１０は、本発明の第４実施例によるメンブレン組立体の変形例のそれぞれの一部分を示すもので、補強材の側面剛性を高めるために補強材の内部に補助補強手段が備えられている。これらのメンブレン組立体の構成は図８に示されたものとほぼ同様であるため、重複説明は省略する。
図９に示されたメンブレン組立体１０１は、断熱構造材２２、ひだ部２５を有するメンブレン２０、ひだ部２５の剛性を補強するための補強材１１０、及び補強材１１０の内部に配置された補強パイプ１２０を含む。補強パイプ１２０は、その断面が円形であって、補強材１１０の内部に配置されて補強材１１０の側面剛性を高める。補強パイプ１２０は、補強材１１０の底部１１３の内面及び支持部１１２の左右内面と３点接触することにより、補強材１１０の内面を支持する。補強パイプ１２０の材質としては金属、または、補強材１１０の内面を支持できる様々な材質を用いることができる。
図１０に示されたメンブレン組立体１０２においては、補強材１３０の剛性を高めるための補助補強手段として補強材１３０の内部に複数の補強リブ（Reinforcing Spoke）１３４が配置されている。複数の補強リブ１３４は補強材１３０の中心から内面側に向かって延びる放射状に配置され、底部１３３の内面、頂部１３５の内面、支持部１３２の左右内面に接する。複数の補強リブ１３４としては金属を用いることができるが、これに限らず、補強材１３０の内面に接して補強材１３０の剛性を高めることができる様々な材質を用いることができる。
本発明において、補強材の剛性を向上させるための補助補強手段は、図９及び図１０に示された構造に限らず、補強材の内部に配置されて補強材の内面を支持できる他の構造に変更可能である。
図１１から図１３は、本発明の第４実施例によるメンブレン組立体の他の変形例のそれぞれの一部分を示すものである。
図１１に示されたメンブレン組立体１０３は、補強材１１０の内部が断熱材１４０で充填されている。断熱材１４０としてはウレタンフォームなどの断熱性のある様々な材質を用いることができる。断熱材１４０は補強材１１０の断熱性能だけでなく、衝撃荷重に対する減衰性能も向上する。
また、断熱材１４０の内部には通路１４１が形成されてメンブレン２０の気密検査または除湿のために注入されるガスなどの流体を流動できるようにする。
図１２に示されたメンブレン組立体１０４は、補強材１１０の外面に緩衝材１５０が配置されている。緩衝材１５０は補強材１１０の外面全体を囲んでおり、断熱構造材２２と底部１１３との間及びひだ部２５と支持部１１２との間で衝撃荷重を減衰させる役割をする。
緩衝材１５０は、衝撃荷重を減衰させるだけでなく、補強材１１０と断熱構造材２２との間及び補強材１１０とひだ部２５との間の摩擦を低減して補強材１１０の表面損傷を防止する役割をする。緩衝材１５０としては、ポリマーコーティング層または弾性を有する様々な材質を用いることができる。
図１３に示されたメンブレン組立体１０５は、補強材１１０の外面の一部分にだけ緩衝材１５１が配置されている。緩衝材１５１は、補強材１１０の底部１１３に配置されて補強材１１０と断熱構造材２２との間で衝撃荷重を緩衝させ、底部１１３の外面が断熱構造材２２との摩擦により損傷を受けることを防止する。
図１４から図１６は、本発明の第４実施例によるメンブレン組立体のまた他の変形例のそれぞれの一部分を示すもので、補強材が別途の固定手段により断熱構造材に固定されている。
図１４に示されたメンブレン組立体１０６は、断熱構造材２２に固定されているフック型固定部材１６０で補強材１１０が固定されている。フック型固定部材１６０は、プラスチックや金属、または補強材１１０を固定できる様々な材質で作製可能である。
また、フック型固定部材１６０はその材質に応じて接着剤、溶接、または他の機械的方法で断熱構造材２２に結合可能である。フック型固定部材１６０は断熱構造材２２の表面２１から垂直に突出したフック１６１を有しており、該フック１６１が補強材１１０の底部１１３に形成されている挿入孔１１６に挿入されることにより、補強材１１０を断熱構造材２２に固定させる。
図１５に示されたメンブレン組立体１０７は、固定手段としてフック型プラグ１７０を用いている。フック型プラグ１７０との結合のために、補強材１１０の底部１１３には挿入孔１１７が形成されており、断熱構造材２２には結合孔２６が形成されている。
フック型プラグ１７０は挿入孔１１７よりも大きな頭部１７１と、結合孔２６に挿入されて容易に離脱しないフック１７３を有している。フック型プラグ１７０は、補強材１１０の内部から挿入孔１１７を介して結合孔２６に挿入されることにより、補強材１１０を断熱構造材２２に固定させる。
補強材１１０を断熱構造材２２に固定させる固定手段として、図１４に示されたフック型固定部材１６０と図１５に示されたフック型プラグ１７０を用いれば、別途の装着用工具を使用しなくても、補強材１１０を断熱構造材２２に容易に固定できるという利点がある。図１５に示されたフック型プラグ１６０は、補強材１１０の底部１１３から外部に突出した一体型突起であってもよい。
図１６に示されたメンブレン組立体１０８は、固定手段としてねじ１８０を用いている。ねじ１８０との結合のために補強材１１０の底部１１３には挿入孔１１８が形成されており、断熱構造材２２にはねじ孔２７が形成されている。また、補強材１１０の支持部１１２には、ねじ１８０を締めるための工具をねじ１８０に近づけるための貫通孔１１９が形成されている。補強材１１０を断熱構造材２２に配置した状態で、貫通孔１１９を介してねじ１８０と工具を挿入して固定作業を行うことができる。
図１４から図１６に示されたように、フック型固定部材１６０、フック型プラグ１７０、及びねじ１８０などの固定手段を用いて先に補強材１１０を断熱構造材２２に装着すると、予め装着された補強材１１０がメンブレン２０のひだ部２５の位置決めのガイド役割をすることができる。補強材１１０をひだ部２５の内部に固定させる固定手段は接着剤と共に使用可能である。
図１７は本発明の第５実施例によるメンブレン組立体のメンブレンを示すものであり、図１９から図２１は図１７に示されたメンブレンに結合可能な様々な形態の補強材を示すものである。
図１７のように、メンブレン６１は複数のひだ部６２が垂直に交差するように配置されている。ひだ部６２が交差する部分には特殊な形態の交差部６３が形成される。交差部６３に隣接するひだ部６２の両端には陥没部６４が形成されている。陥没部６４はひだ部６２の頂部６５が陥没して横広がりな形状となる。陥没部６４は、頂部６５から緩やかに傾斜した丘部６６と、丘部６６の端に連結された谷部６７とを含む。図１８に示すように、谷部６７の幅は他の部分の幅よりも大きく、谷部６７の内面には両側面に曲がった一対の凹面部６８が形成されている。
図１９から図２１に示された補強材は、谷部６７の凹面部６８の内面に接して弾性変形できる圧入手段を有するため、別途の固定手段がなくてもメンブレンに固定できるようになる。図１９に示された補強材２００は、ひだ部６２の内面を支持する補強用ボディ２０１及び補強用ボディ２０１の両端部に備えられた一対の閉鎖型弾性変形部２０５を含む。閉鎖型弾性変形部２０５は、補強用ボディ２０１の端部の一部分を切開し、最上部を押して両側端が外側に飛び出すように塑性変形させることにより、形成可能である。
閉鎖型弾性変形部２０５の両側端には、外側に飛び出した一対の掛け部２０７が形成されている。掛け部２０７はひだ部６２の凹面部６８に対応する部分であって、凹面部６８に圧入されて弾性変形することにより、補強用ボディ２０１をひだ部６２の内部に固定させることができる。補強用ボディ２０１の両端部には、ひだ部６２の両端部に形成されている丘部６６に対応する傾斜部２０３が形成されている。
図２０に示された補強材２１０は、ひだ部６２の内面を支持する補強用ボディ２１１と、補強用ボディ２１１の両端部に一対ずつ備えられた開放型弾性変形部２１５を含む。開放型弾性変形部２１５は補強用ボディ２１１の一部分を切開して変形させたもので、補強用ボディ２１１と一体に形成可能である。開放型弾性変形部２１５の終端には、外側に曲がった掛け部２１７が備えられており、該掛け部２１７がひだ部６２の凹面部６８に圧入されることにより、補強用ボディ２１１は別途の固定手段がなくてもひだ部６２の内部に固定できるようになる。補強用ボディ２１１の両端部には、ひだ部６２の丘部６６に対応する傾斜部２１３が形成されている。
本発明において、閉鎖型弾性変形部２０５や開放型弾性変形部２１５は、上述した補強用ボディ２０１，２１１の一部分を変形した形態に限定されない。すなわち、閉鎖型弾性変形部２０５や開放型弾性変形部２１５は、別途に製造された後に補強用ボディ２０１，２１１に結合することも可能である。
図２１に示された補強材２３０は、補強用ボディ２３１の両端部に、圧入手段である拡張型クリップ２４０が備えられている。補強材２３０は、拡張型クリップ２４０を結合させるための延長部２３４を有する。延長部２３４は、補強用ボディ２３１の底部２３２から外側に突出している。拡張型クリップ２４０は、延長部２３４に巻回されたコイル部２４１と、ひだ部６２の内面と接して弾性変形できるように、コイル部２４１の両端部からひだ部６２の内面側に延びた一対のアーム２４３を含む。補強材２３０がひだ部６２の内部に挿入される際に、アーム２４３の終端がひだ部６２の凹面部６８と接してクリップ２４０が弾性変形することにより、補強材２３０はひだ部６２の内部に固定されることになる。
図１９から図２１に示された補強材２００，２１０，２３０は、ひだ部６２の内面と接して弾性変形する圧入手段を有するため、接着剤や別途の固定手段がなくてもひだ部６２の内部に固定できるようになる。したがって、断熱構造材２２の構造を変更することなく従来の施工方法により補強材を設置してひだ部６２の剛性を補強することができる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

Claims (29)

  1. 液化天然ガス貨物タンクの断熱構造材に設置され、ひだ部を備えたメンブレン用補強材であって、
    前記断熱構造材と前記ひだ部との間に配置され、前記ひだ部の剛性を補強することを特徴とするメンブレン用補強材。
  2. 素材が不燃性フォームであることを特徴とする請求項１に記載のメンブレン用補強材。
  3. 断面が円形または前記ひだ部の断面形状と同様に形成されることを特徴とする請求項１に記載のメンブレン用補強材。
  4. 前記ひだ部の内部に設けられる補強パイプをさらに含み、
    前記補強パイプに内蔵され、前記ひだ部の内部に設けられることを特徴とする請求項１に記載のメンブレン用補強材。
  5. 前記パイプの断面が円形または前記ひだ部の断面形状と同様に形成されることを特徴とする請求項４に記載のメンブレン用補強材。
  6. 液化天然ガス貨物タンクの断熱構造材に設置され、ひだ部を備えるメンブレン用補強材であって、
    前記ひだ部の変形を防止するために前記ひだ部の内側に設けられる補強材を含み、
    前記補強材には前記ひだ部の気密検査または除湿のために注入されるガスが流動できる通路が形成されるメンブレン用補強材。
  7. 前記補強材の素材が不燃性フォームまたは木材であることを特徴とする請求項６に記載のメンブレン用補強材。
  8. 前記補強材の両側断面が前記ひだ部の断面形状と同様に形成されることを特徴とする請求項６に記載のメンブレン用補強材。
  9. 前記通路が半球状または多角形状で、前記補強材の長手方向に沿って凹状に形成されることを特徴とする請求項６に記載のメンブレン用補強材。
  10. 前記通路が、前記補強材の上面に形成される第１通路及び前記補強材の下面に形成される第２通路で形成されることを特徴とする請求項６及び９の何れか１項に記載のメンブレン用補強材。
  11. 断熱構造材に結合されるメンブレンに備えられたひだ部の剛性を補強するメンブレン用補強材であって、
    前記断熱構造材と前記ひだ部との間に配置され、前記断熱構造材に接するようにその外面が平坦な底部と、前記ひだ部の内面に接するように前記ひだ部の内面に対応する外面を有する支持部とを備え、その断面が閉曲線からなるパイプ状の補強用ボディを含むことを特徴とするメンブレン用補強材。
  12. 前記補強用ボディの内部に配置され、前記補強材の内面を支持する補助補強手段をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のメンブレン用補強材。
  13. 前記補助補強手段は、断面が円形である補強パイプを含むことを特徴とする請求項１２に記載のメンブレン用補強材。
  14. 前記補助補強手段は、前記補強用ボディの内面に接するように前記補強用ボディの中央から外側に延びた複数の補強リブを含むことを特徴とする請求項１２に記載のメンブレン用補強材。
  15. 前記補強用ボディの内部に配置され、断熱性能を向上させる断熱材をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のメンブレン用補強材。
  16. 前記断熱材の内部に、前記ひだ部の気密検査または除湿のために注入される流体が流動できる通路が形成されることを特徴とする請求項１５に記載のメンブレン用補強材。
  17. 前記補強用ボディの表面硬度が、前記メンブレンの硬度よりも低いことを特徴とする請求項１１に記載のメンブレン用補強材。
  18. 前記補強用ボディの外面に結合され、衝撃荷重を減衰させる緩衝材をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のメンブレン用補強材。
  19. 前記補強用ボディは、前記断熱構造材との結合のための挿入孔を有することを含むことを特徴とする請求項１１に記載のメンブレン用補強材。
  20. 前記ひだ部の内面と接して弾性変形することにより、前記補強用ボディを前記ひだ部の内部に固定できるようにする前記補強用ボディの終端に備えられた圧入手段をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のメンブレン用補強材。
  21. 前記圧入手段は、前記ひだ部の内面と接して弾性変形できるように、前記補強用ボディの一部が変形して形成されることを特徴とする請求項２０に記載のメンブレン用補強材。
  22. 前記補強用ボディの前記底部の終端から外側に延びた延長部をさらに含み、
    前記圧入手段は、前記延長部に巻回されたコイル部と、前記ひだ部の内面と接して弾性変形できるように、前記コイル部の両端から前記ひだ部の内面側に延びた一対のアームを有することを特徴とする請求項２０に記載のメンブレン用補強材。
  23. 平坦な表面を有する断熱構造材と、
    前記断熱構造材の平坦な表面に結合され、外側に隆起した複数のひだ部を有するメンブレンと、
    前記断熱構造材と前記ひだ部との間に配置され、前記断熱構造材に接するようにその外面が平坦な底部と、前記ひだ部の内面に接するように前記ひだ部の内面に対応する外面を有する支持部とを備え、その断面が閉曲線からなるパイプ形状の補強用ボディを有する補強材を含むメンブレン組立体。
  24. 前記補強用ボディは挿入孔を備え、
    前記補強材を前記断熱構造材に固定させるために、前記挿入孔を貫通して前記断熱構造材に結合された固定手段をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載のメンブレン組立体。
  25. 前記ひだ部の終端には前記断熱構造材側に陥没した陥没部が形成されており、
    前記補強用ボディの終端に、前記補強用ボディを前記ひだ部の内部に固定できるように、前記陥没部の内面と接して弾性変形する圧入手段が備えられたことを特徴とする請求項２３に記載のメンブレン組立体。
  26. ひだ部を有するメンブレンと、前記メンブレンが結合される平坦な表面を有する断熱構造材と、を含むメンブレン組立体の施工方法であって、
    ａ）前記ひだ部の内面と前記断熱構造材の表面との間に前記断熱構造材の表面に対応する外面を有する底部及び前記ひだ部の内面に対応する外面を有する支持部を有する補強材を配置する工程と、
    ｂ）前記ひだ部の内面が前記補強材の外面と接するように前記メンブレンを前記断熱構造材の表面に結合させる工程と、
    を含むことを特徴とするメンブレン組立体の施工方法。
  27. 前記ａ）工程は、接着剤を用いて前記ひだ部の内面と前記断熱構造材の表面のいずれか一方の面に前記補強材を接着することを含むことを特徴とする請求項２６に記載のメンブレン組立体の施工方法。
  28. 前記ａ）工程は、前記断熱構造材と前記補強材のいずれか一方より外部に突出するように備えられた固定手段を他の一方に挿入することにより、前記補強材を前記断熱構造材の表面に固定させることを含むことを特徴とする請求項２６に記載のメンブレン組立体の施工方法。
  29. 前記ａ）工程は、前記補強材の一部分が前記ひだ部の内面と接して弾性変形することにより、前記補強材を前記ひだ部の内部に圧入することを含むことを特徴とする請求項２６に記載のメンブレン組立体の施工方法。
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