JP2012233354A

JP2012233354A - 低温タンク

Info

Publication number: JP2012233354A
Application number: JP2011103141A
Authority: JP
Inventors: Tomohide Tsuji; 知英辻; Masao Kondo; 正雄近藤; Junichi Yokozawa; 純一横沢; Takashi Kanekura; 隆志金倉
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2012-11-29

Abstract

【課題】ＴＰＳを具備しない半地下式の低温タンクを提供する。
【解決手段】コンクリートからなる外槽１と金属からなる内槽３とを少なくとも備え、外槽側壁１ｂの一部が地表から地中に埋設された低温タンクＡ1であって、地表上から地表下にかけた領域に、外槽側壁１ｂに内圧を受けるＰＣ鋼材１ｃを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、低温タンクに関する。

ＬＮＧやＬＰＧ等の低温液体を貯留する低温タンクとして、ＬＮＧタンクやＬＰＧタンク等が知られている。このような低温タンクには、周知のように内槽と外槽とからなる二重殻タンクの構造を有するものであり、地上に構築される地上式タンクと地下に埋設される地下式タンクとがある。初期の低温タンクは地上式タンクとして建造されたが、近年は周囲環境等に配慮して地下式タンクが増えている。例えば下記特許文献１には、一部が地下に埋設される地下地上一体型低温液化ガスタンクが開示されている。この地下地上一体型低温液化ガスタンクは、コンクリート躯体として地下側壁の上部に連続して設けられる地上側壁の下部について、地上側壁と内槽金属との間に保冷材に代えて裏込めコンクリートを設けるものである。このような地下地上一体型低温液化ガスタンクによれば、コストが安価で信頼性も高い地下地上一体型低温液化ガスタンクを提供することが可能である。

特開平０７−３３１９２２号公報

ところで、地上式タンクでは、内槽（金属槽）から漏れた低温液体に対して外槽（コンクリート槽）を保護する目的からサーマル・プロテクション・システム（ＴＰＳ：Thermal Protection System）を設ける場合がある。すなわち、外槽（コンクリート）は、低温液体がもたらす極低温によって強度が低下する虞があるので、この強度低下を防止するためにＴＰＳが設けられる。

しかしながら、上記地下地上一体型低温液化ガスタンクは、このようなＴＰＳを備えるものではないので、内槽（金属槽）から低温液体が漏れた場合に外槽（コンクリート）の強度低下を防止することができない。一方、地上式タンクでは、外槽側壁と外槽底壁との接続部位近傍に外槽側壁の全周に亘ってＴＰＳを設けるが、このようなＴＰＳの設置は低温タンクの工期の長期化とコスト高を招く一因であり、可能であれば低温タンクの構成要素から削除したいという要求がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ＴＰＳを具備しない半地下式の低温タンクの提供を目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、金属からなる内槽とコンクリートからなる外槽を少なくとも備え、外槽側壁の一部が地表から地中に埋設された低温タンクであって、外槽側壁の地表上から地表下にかけた領域に内圧を受ける補強構造を備える、という手段を採用する。

第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、補強構造は、外槽側壁の地表上から地表下にかけて埋設されたＰＣ（Prestressed Concrete)鋼材である、という手段を採用する。

第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、ＰＣ鋼材は、外槽側壁における地表から一定深さまでの領域及び地表から一定高さまでの領域の敷設間隔が当該一定高さ以上の領域の敷設間隔よりも狭く設定されている、という手段を採用する。

第４の解決手段として、上記第１の解決手段において、補強構造は、地表上に追加された盛土である、という手段を採用する。

第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、盛土には土粒子を固結させる注入材が混入している、という手段を採用する。

本発明によれば、地表上から地表下にかけた領域に、外槽側壁に作用する内圧を受ける補強構造を備えるので、ＴＰＳを具備しない半地下式の低温タンクを実現することが可能である。

本発明の実施形態に係るＬＮＧタンクＡ1，Ａ2の構成を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
最初に、第１実施形態について説明する。本第１実施形態に係るＬＮＧタンクＡ1は、図１（ａ）に示すように、外槽１、保冷層２及び内槽３から構成された二重殻構造の容器である。当該ＬＮＧタンクＡ1内には、約−１６０℃の極低温液体であるＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）が貯留される。外槽１は最外殻に位置し、内槽３は最内殻に位置し、保冷層２はこのような外槽１と内槽３との間に位置する。

また、外槽１は、外槽床壁１ａ、外槽側壁１ｂ、外槽屋根１ｃ及びＰＣ（Prestressed Concrete）鋼材１ｄからなるコンクリート槽である。外槽床壁１ａは、地表から掘削された縦坑の底部に水平状態に構築された円盤形状コンクリート壁である。外槽側壁１ｂは、このような外槽床壁１ａの周縁に当該外槽床壁１ａに連続して立設された円筒状ＰＣコンクリート壁である。この外槽側壁１ｂは、図示するように約半分が縦坑内（地中）に埋設され、残りの部分が地表に露出する状態に構築されている。外槽屋根１ｃは、当該外槽側壁１ｂの頂部に外槽側壁１ｂに連続して設けられたドーム状コンクリート壁である。

ＰＣ鋼材１ｄは、外槽側壁１ｂ内に円環状かつ垂直方向に一定の距離を隔てて複数設けられた鋼製撚り線であり、内圧に抗するために外槽側壁１ｂに予圧を与えるためのものである。より詳しくは、このＰＣ鋼材１ｄは、図示するように垂直方向における外槽側壁１ｂの全ての領域に設けられているのではなく、外槽側壁１ｂにおいて地表より上の全領域及び地表から所定深さＴの領域、つまり地表上から地表下にかけた領域のみに設けられており、当該所定深さＴよりも深い領域には設けられていない。

このようなＰＣ鋼材１ｄは、ＬＮＧがＬＮＧタンクＡ1の内部に貯留されることによって外槽側壁１ｂの地表上から地表下にかけた領域に作用する内圧を受ける補強構造をして機能する。上記所定深さＴは、外槽側壁１ｂの周囲の土からの土圧との関係で決定されるものであるが、例えば数メートル程度である。

また、このＰＣ鋼材１ｄは、地表近傍領域、つまり外槽側壁１ｂにおける地表から一定深さＴ1（≧Ｔ）までの領域及び地表から一定高さＴ2までの領域の敷設間隔が当該一定高さ領域Ｔ2以上の領域の敷設間隔よりも狭く設定されている。上記一定深さ領域Ｔ1及び上記一定高さ領域Ｔ2は、補強構造をして要求される性能レベルによって決定されるが、何れも数メートル程度である。

保冷層２は、床部保冷層２ａ、側部保冷層２ｂ及び屋根保冷層２ｃからなる。床部保冷層２ａは、上記外槽床壁１ａの上側に所定外形の板状断熱材を重ねて敷設することにより形成されている。側部保冷層２ｂは、上記外槽側壁１ｂの内側に所定外形の板状断熱材を重ねて敷設することにより形成されている。屋根保冷層２ｃは、外槽屋根１ｃの内側に所定外形の板状断熱材を重ねて敷設することにより形成されている。

内槽３は、メンブレンあるいは９％ニッケル鋼から形成された金属槽であり、内槽床部３ａ、内槽側部３ｂ及び内槽屋根３ｃからなる。すなわち、このような内槽３は、所定外形のメンブレン板や９％ニッケルを相互に溶接して繋ぎ合わせることにより槽としての気密構造を実現するものである。

このような構造の本ＬＮＧタンクＡ1では、内槽３にＬＮＧを収容した場合、外槽側壁１ｂ、側部保冷層２ｂ及び内槽側部３ｂからなる側壁部には内側から外側に内圧が作用する。この内圧は、側壁部の地中に埋没する領域では、主に外槽側壁１ｂと当該外槽側壁１ｂの外側に存在する土の土圧とによって支持される一方、側壁部の地表に露出する領域では、ＰＣ鋼材１ｄが設けられた外槽側壁１ｂによって支持される。

なお、上記外槽床壁１ａ、床部保冷層２ａ及び内槽床部３ａは、本ＬＮＧタンクＡ1の床部を構成し、外槽側壁１ｂ、側部保冷層２ｂ及び内槽側部３ｂは、本ＬＮＧタンクＡ1の側部を構成し、また外槽屋根１ｃ、屋根保冷層２ｃ及び内槽屋根３ｃは本ＬＮＧタンクＡ1の屋根部を構成している。

ここで、従来の地上式ＬＮＧタンクでは、外槽側壁の最下部と外槽床壁との接続部は外槽側壁と外槽床壁と垂直に近い角度で接合する部位なので応力集中が発生し易い構造であり、サーマル・プロテクション・システム（ＴＰＳ：Thermal Protection System）を上記接続部に設けることにより、内槽が損傷して外側に漏れ出たＬＮＧの冷熱による外槽側壁の強度低下を防ぐようにしている。

これに対して、本ＬＮＧタンクＡ1では、外槽側壁１ｂ、側部保冷層２ｂ及び内槽側部３ｂからなる側部の少なくとも地表近傍領域は、何処も同一構造を有しているので特に応力集中が発生する構造ではない。また、本ＬＮＧタンクＡ1では、外槽側壁１ｂに設けられるＰＣ鋼材１ｄが地中の所定深さまで設けられているので、地表近傍領域における上記内圧に対する強度が十分に補強されている。したがって、本ＬＮＧタンクＡ1によれば、側壁部の地表近傍領域に上記ＴＰＳを設ける必要がなく、当該ＴＰＳを設けることなく十分な信頼性を実現することができる。

また、外槽側壁１ｂの地表近傍領域、つまり地表下の領域及び当該地表下に連続する地表上の一部領域におけるＰＣ鋼材１ｄの敷設間隔は、この地表近傍領域よりも高い外槽側壁１ｂの領域よりも狭く設定されているので、地表近傍領域の補強強度は、地表近傍領域よりも高い領域の補強強度よりも高くなっている。したがって、本ＬＮＧタンクＡ1によれば、上記内圧に対する強度が十分に補強されているので、上記ＴＰＳを設けることなく十分な信頼性を実現することができる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。本第２実施形態に係るＬＮＧタンクＡ2は、図１（ｂ）に示すように、上述した第１実施形態に係るＬＮＧタンクＡ1のように地表近傍領域にＰＣ鋼材１ｄを設けることに代えて、外槽側壁１ｂを取り囲む地表上に盛土Ｍを設けることにより、外槽側壁１ｂの地表近傍領域における強度を補強するものである。すなわち、本第２実施形態における補強構造は、外槽側壁１ｂの地表近傍領域を周囲から円環状に支持する盛土Ｍである。

この盛土Ｍは、外槽側壁１ｂの補強構造として十分な体積や重量を持つものである必要があるが、土の種類としては比重が比較的大きなものが好ましい。また、必要に応じて土粒子を固結させる注入材を混入させてもよい。また、所定間隔で杭を打ち込んだり、あるいは最外周に円環状に連続するコンクリート壁を追加構築したものであってもよい。

第１実施形態のように、外槽側壁１ｂの地表近傍領域にＰＣ鋼材１ｄを設けるためには、当該地表近傍領域の周囲の土を除去する必要があるので、この分建造工事の工期が長期化するという問題点がある。これに対して、本第２実施形態では、盛土Ｍを補強構造とするので、第１実施形態よりも作業が単純であり、また建造工事の工期が長期化することを大幅に軽減することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、本発明をＬＮＧタンクに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、ＬＮＧタンク以外の各種低温タンク、例えばＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas）タンクにも適用可能である。

（２）上記実施形態では、屋根部を外槽屋根１ｃ、屋根保冷層２ｃ及び内槽屋根３ｃから構成したが、既存のＬＮＧタンクの屋根部については種々の構造が知られており、本発明において屋根部の構成は発明の特徴点と直接関係がないので、本発明には如何なる屋根部の構成をも適用できる。

Ａ1，Ａ2…ＬＮＧタンク、１…外槽、１ａ…外槽床壁、１ｂ…外槽側壁、１ｃ…外槽屋根、１ｄ…ＰＣ鋼材、２…保冷層、２ａ…床部保冷層、２ｂ…側部保冷層、２ｃ…屋根保冷層、３…内槽、３ａ…内槽床部、３ｂ…内槽側部、３ｃ…内槽屋根，Ｍ…盛土

Claims

金属からなる内槽とコンクリートからなる外槽を少なくとも備え、外槽側壁の一部が地表から地中に埋設された低温タンクであって、
外槽側壁の地表上から地表下にかけた領域に内圧を受ける補強構造を備えることを特徴とする低温タンク。
補強構造は、外槽側壁の地表上から地表下にかけて埋設されたＰＣ（Prestressed Concrete)鋼材であることを特徴とする請求項１記載の低温タンク。
ＰＣ鋼材は、外槽側壁における地表から一定深さまでの領域及び地表から一定高さまでの領域の敷設間隔が当該一定高さ以上の領域の敷設間隔よりも狭く設定されていることを特徴とする請求項２記載の低温タンク。
補強構造は、地表上に追加された盛土であることを特徴とする請求項１記載の低温タンク。
盛土には土粒子を固結させる注入材が混入していることを特徴とする請求項４記載の低温タンク。