JP2015105683A - 液化ガスタンク - Google Patents

Abstract

【課題】熱伝導率の低い材料で内槽の支持部材を構成して極低温の内槽側から外槽側への熱の流出を抑え、内槽の樹脂材料化をはかる場合にあっても、内槽に設計の極めて難しい支持部材との結合部を設けなくて済む、信頼性の高い液化ガスタンクの構造を提供する。【解決手段】内部に液化ガスを貯留する内槽と、内槽の周囲に間隔をもって設けられる外槽とを有し、内槽と外槽との間に、内槽を外槽に支持させる支持部材を備えた液化ガスタンクにおいて、繊維強化プラスチック製の支持部材が、外槽との結合部を有するとともに該結合部以外では外槽と間隔をもって延在し、内槽に対しては結合部を持たずに接触支持部のみを有することを特徴とする液化ガスタンク。【選択図】図１

Description

本発明は、内槽と外槽の２槽構造を有する液化ガスタンクに関し、とくに内槽の支持構造を改善した液化ガスタンクに関する。

ＬＰＧ（液化石油ガス）やＬＮＧ（液化天然ガス）、液体水素などの液化ガスを輸送する場合等に用いられる液化ガスタンクは、通常、内槽と外槽の２槽構造を有しており、内槽内に極低温の液化ガスが貯留される。外槽は、大気側に位置するので、内槽内に貯留された極低温の液化ガスによって極低温となる内槽の表面から外槽側への熱伝導による熱流出が生じるが、この熱流出を極力抑えて貯留液化ガスの損失を抑えるために、内槽と外槽との間には断熱構造、とくに真空圧を高めた空間構造を採用することが多い。

このような空間構造を採用する場合にも、輸送時の振動等に耐え得る支持機構が要求されるので、内槽は外槽側に対して何らかの手段で支持される必要がある。外槽との間に空間構造を確保しつつ内槽を外槽側に対して支持する手段として、例えば図４に示すように、空間部１０２に設けた金属製（例えば、ステンレス製）の支持部材１０１を介して、内槽１０３を外槽１０４に支持させる液化ガスタンク１００の構造が知られている（例えば、特許文献１に類似の構造が記載されている）。このような構造においては、支持部材１０１が金属製であることにより、極低温となる内槽１０３側から外槽１０４側への熱流出を抑えるには限界があり、貯留液化ガスの損失低減には限界がある。

また、実質的に完全な剛体の金属製部材を支持部材１０１としているので、外槽１０４との結合部１０５に加え、極低温となる内槽１０３に対しても何らかの結合部１０６（例えば、締結手段を介した結合部）を設ける必要がある。極低温となる内槽１０３を構成する材料として、熱伝導率の低い樹脂材料の適用が注目されており、樹脂材料の適用によってタンク全体の軽量化等を期待できるが、樹脂材料では極低温条件下での結合部の設計が極めて難しく、十分な結合強度を発揮できないことが多い。

さらに、上述したような支持部材１０１を設けずに内槽を外槽側に対して支持させる構造として、図５に示すように、内槽１１１側と外槽１１２にそれぞれ磁石を固着し、対向設置された磁石により外槽１１２に対して内槽１１１を浮遊支持させる構造が提案されている（特許文献２）。しかしこの構造では、強力で高価な磁石を設ける必要があり、かつ、内槽１１１側の重量が大きくなると浮遊支持させることが困難になるため、現実的には採用が難しいことが多い。

特開２００７−３０８１５６号公報 特開２０１０−１４４８４３号公報

そこで本発明の課題は、内外槽２槽構造の液化ガスタンクにおいて、熱伝導率の低い材料で内槽の支持部材を構成して極低温の内槽側から外槽側への熱の流出を効果的に抑え、とくに内槽の樹脂材料化をはかる場合にあっても、内槽に設計の極めて難しい支持部材との結合部を設けなくて済む、信頼性の高い液化ガスタンクの構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る液化ガスタンクは、内部に液化ガスを貯留する内槽と、該内槽の周囲に間隔をもって設けられる外槽とを有し、前記内槽と前記外槽との間に、内槽を外槽に支持させる支持部材を備えた液化ガスタンクにおいて、前記支持部材が、前記外槽との結合部を有するとともに該結合部以外では外槽と間隔をもって延在し、前記内槽に対しては結合部を持たずに接触支持部のみを有することを特徴とするものからなる。

このような本発明に係る液化ガスタンクにおいては、内槽を外槽に支持させる支持部材が、外槽との結合部を有するとともに該結合部以外では外槽と間隔をもって延在し、つまり、内槽と外槽との間の空間部内を延在し、内槽に対しては結合部を持たずに接触支持部のみを有する構成とされている。したがって、とくに内槽の樹脂材料化（繊維強化プラスチック化を含む）をはかる場合にあっても、内槽に設計の極めて難しい支持部材との結合部を設けなくて済むこととなり、内槽の樹脂材料化が大きな困難性を伴うことなく現実に可能となる。内槽の樹脂材料化によりタンク全体の大幅な軽量化が可能になり、内槽に支持部材との結合部を設けなくて済むことにより、支持部材を介した支持構造の信頼性が大幅に高められる。そして、内槽と外槽との間を接続している支持部材は、外槽との結合部、内槽との接触支持部以外は内槽と外槽との間の空間部内を延在しているので、支持部材を通しての内槽側からの熱流出は効率よく小さく抑えられ、貯留液化ガスの損失が効率よく抑えられる。

とくに、上記のように熱流出を効率よく小さく抑えることが可能な支持部材を熱伝導率の低い材料で構成することにより、内槽側からの熱流出は一層効率よく小さく抑えられる。また、支持部材は、内槽に対しては接触支持部のみを有する構造であり、あたかもハンモックのように内槽を吊下する支持形態となるので、支持部材には大きな張力がかかることが想定され、それに十分に耐え得る強度を有することが望ましい。上記低い熱伝導率に加えてこのような強度特性を満たすためには、支持部材の材料としてとくに繊維強化プラスチックが好ましい。繊維強化プラスチックの種類はとく限定されず、その強化繊維としては炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、これらを適宜組み合わせた強化繊維等が使用できるが、とくに、高い強度を発揮可能で強度設計の比較的容易な炭素繊維の採用が好ましい。また、強化繊維の形態としても、短繊維、長繊維、連続繊維のいずれも使用可能であるが、大きな張力に十分に耐え得る強度を発現させるためには、連続繊維の使用が好ましい。また、マトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも使用可能である。

上記繊維強化プラスチック中の強化繊維の形態としては、単に所定方向に配向されたもの、織物の形態を有するものなど、適宜設定可能であるが、上述の如く支持部材には大きな張力がかかることが想定されことから、支持部材の繊維強化プラスチックが一方向強化繊維束、とくに支持部材の延在方向を配向方向とする一方向強化繊維束、中でも連続強化繊維が一方向に配向された一方向強化繊維束を有することが好ましい。

また、支持部材の形状としては、とくに限定されないが、支持部材が、内槽に対しては結合部を持たずに接触支持部のみを有する構造にて延在される部材であることから、帯状またはロッド状に形成されていることが好ましい。このような形状とすることにより、容易に、効率よく内槽を支持できる構造とすることが可能になる。

また、支持部材の接触支持部による内槽の支持構造としては、支持部材本体自体に内槽を直接支持させる構造とすることもできるし、接触支持部における内槽との接触面が、支持部材本体とは異なる材料で形成されている構造とすることもできる。後者の場合には、断熱性の高い材料や熱伝導率の低い材料で内槽との接触面を形成する中間部材を介在させることにより、内槽側からの熱流出のさらなる低減が可能になる。また、この中間部材を適切に設計することにより、接触支持部における内槽との接触面を内槽の外周面により正確に沿った形状に形成することが可能になり、内槽支持の安定性の向上をはかることができる。また、中間部材を介在させることにより、支持部材への荷重を均一にすることが可能となり、張力の変化を効率よく抑えることができる。

また、支持部材の外槽との結合部の構造については、とくに限定されないが、前述の如く支持部材があたかもハンモックのように内槽を吊下する支持形態となるので、支持形態の安定性を向上するために、支持部材の両端部に外槽との結合部を有することが好ましい。

また、上記支持部材の外槽との結合部に望ましくない内部応力が発生したり、応力集中が発生したりするのを回避するために、支持部材の外槽との結合部がリンク構造を有することが好ましい。リンク構造の採用により、望ましくない応力の発生を極力防止することが容易に達成可能になる。

上記支持部材は、タンク長手方向と直交するタンク横断面の方向に延在していることが好ましい。このような延在形態であることにより、支持部材を介して内槽をより安定して支持することが可能になる。ただし、支持部材の延在方向は上記方向に限定されるものではなく、任意の適切な方向に設定可能であり、支持部材が下記の如く複数設けられる場合には、互いに異なる方向に延在する支持部材を組み合わせることが可能である。

また、支持部材は、前述の如く、あたかもハンモックのように内槽を支持する支持形態を構成するが、その支持形態を構成するに際しては、支持部材の内槽との接触支持部が、内槽の外周面の半周未満の長さにわたって延びている形態、支持部材の内槽との接触支持部が、内槽の外周面の半周以上の長さにわたって延びている形態のいずれも採用可能であり、両形態の組み合わせも採用可能である。接触支持部が内槽の外周面の半周未満の長さにわたって延びている形態においては、あたかもハンモックのように内槽を支持する支持形態となり、接触支持部が内槽の外周面の半周以上の長さにわたって延びている形態においては、支持部材は内槽を包み込むように延在することになる。このように支持部材が内槽を包み込むように延在する場合には、支持部材が、その一端部における外槽との結合部から内槽との接触支持部を通って延在し、その他端部において上記一端部における外槽との結合部と実質的に同じ箇所にて外槽との結合部を構成する構造とすることも可能である。

本発明に係る液化ガスタンクにおいては、支持部材は複数設けられていることが好ましい。複数の支持部材によって内槽を支持することにより、内槽を安定した姿勢で支持することが可能になる。

とくに、複数の支持部材がタンク長手方向の互いに異なる位置に配置されていると、内槽をより安定した姿勢で支持することが可能になる。また、複数の支持部材がタンク周方向の互いに異なる位置に配置されていることも、内槽支持の安定化のために好ましい。さらに、タンク長手方向の互いに異なる位置に配置された支持部材と、タンク周方向の互いに異なる位置に配置された支持部材との組み合わせも可能である。

このように、本発明においては、延在形状の異なる支持部材が設けられている構成が可能であり、延在形状の異なる支持部材を適宜組み合わせることにより、一層安定して内槽を支持することが可能になる。

上記の如く、本発明に係る液化ガスタンクによれば、内槽の支持部材を従来の金属材料から熱伝導率の低い材料、とくに熱伝導率の低い樹脂材料、中でも高い強度を発現可能な繊維強化プラスチックに変更することが可能になり、それによって支持部材の軽量化をはかることが可能になり、併せて、内槽との結合部の不要化により内槽の樹脂化が可能になって、タンク全体の大幅な軽量化が可能になる。

また、支持部材を熱伝導率の低い材料から構成することにより、内槽側から外槽側への熱伝導を小さく抑えて熱流出を抑え、貯留液化ガスの損失を大幅に低減することが可能になる。

また、内槽に対して結合部を持たずに接触支持部のみを有する構造とすることにより、内槽の樹脂化を容易に促進することができ、タンク全体の軽量化を促進することができるとともに、内槽を樹脂化した場合にあっても、支持構造の信頼性を確保することができる。

さらに、複数の支持部材を設け、それらの延在形態を適切に設定することにより、内槽に対しては結合部を持たずに接触支持部のみを有する構造でありながら、内槽を極めて安定して支持することが可能になる。

本発明の一実施態様に係る液化ガスタンクの概略縦断面図（図１（Ａ））および概略横断面図（図１（Ｂ））である。 図２は本発明における支持部材の内槽との接触支持部の各種形態を示しており、図２（Ａ）は一形態例の概略部分構成図、図２（Ｂ）は別の形態例の概略部分構成図と概略部分側面図、図２（Ｃ）はさらに別の形態例の概略部分構成図と概略部分側面図である。 本発明における支持部材の外槽との結合部の一例を示す支持部材の拡大概略斜視図である。 本発明の別の実施態様に係る液化ガスタンクの概略透視斜視図（図４（Ａ））および概略横断面図（図４（Ｂ））である。 従来の液化ガスタンクの概略縦断面図（図５（Ａ））および概略横断面図（図５（Ｂ））である。 従来の別の液化ガスタンクの概略縦断面図（図６（Ａ））および概略横断面図（図６（Ｂ））である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る液化ガスタンクを示している。図１において、１は液化ガスタンク全体を示しており、液化ガスタンク１は、内部に極低温の液化ガスを貯留する内槽２と、該内槽２の周囲に間隔をもって設けられる外槽３とを有し、内槽２と外槽３との間は、真空圧を高めた空間４に形成されている。上記内槽２と外槽３との間には、内槽２を外槽３に支持させる、帯状に延びる繊維強化プラスチック製の（とくに、炭素繊維強化プラスチック製の）支持部材５が設けられている。本実施態様では、繊維強化プラスチック製の支持部材５は、支持部材延在方向の一方向連続強化繊維束を有する構造に構成されている。また、本実施態様では、タンク長手方向に互いに異なる位置に配置された複数の（３つの）支持部材５が設けられており、下側の２つの支持部材５ａは、あたかもハンモック状に内槽２を下方から支持するように延在されており（内槽２の外周面の半周未満の長さにわたって延在されており）、上側の支持部材５ｂは、タンク長手方向に下側の２つの支持部材５ａの間の位置で、横断面においてタンク中心に対し実質的に下側の支持部材５ａの対称形状を形成するように（内槽２を上方から押圧固定するように）延在されている（内槽２の外周面の半周未満の長さにわたって延在されている）。

上記液化ガスタンク１において、各支持部材５は、その延在方向両端部に、外槽３との結合部６を有しており、該結合部６以外では外槽３と間隔をもって延在し、内槽２に対しては結合部を持たずに接触支持部７のみを有している。この接触支持部７における内槽２の支持構造としては、例えば図２に示すように、支持部材本体８自体に内槽２を直接支持させる構造（図２（Ａ））とすることもできるし、接触支持部７における内槽２との接触面が、支持部材本体８とは異なる材料で形成されている構造、つまり、支持部材本体８と内槽２との間に、断熱性の高い材料や熱伝導率の低い材料からなる中間部材９ａ、９ｂを介在させた構造（図２（Ｂ）、図２（Ｃ））とすることもできる。図２（Ｂ）、図２（Ｃ）は、中間部材９ａ、９ｂの横断面形状が異なる場合を示している。断熱性の高い材料や熱伝導率の低い材料からなる中間部材９ａ、９ｂを介在させれば、内槽２側からの熱流出のさらなる低減が可能になる。また、前述の如く、中間部材９ａ、９ｂを適切に設計することにより、内槽２の支持の安定性の向上をはかることもできる。なお、図２（Ａ）〜（Ｃ）における矢印は支持部材本体８に発生する張力を示している。

また、支持部材５の外槽３との結合部６については、例えば図３に示すように、リンク構造１０を適用することができる。このようなリンク構造１０を採用すれば、結合部６において支持部材５が張力や内部応力を軽減する方向に多かれ少なかれ自在に可動できるので、結合部６に望ましくない内部応力が発生したり、応力集中が発生したりするのを回避することが可能になる。

上記のような本実施態様に係る液化ガスタンク１においては、内槽２の支持部材５を従来の金属材料から熱伝導率の低い材料、とくに熱伝導率の低い樹脂材料、中でも高い強度を発現可能な繊維強化プラスチック（とくに、炭素繊維強化プラスチック）に変更することで、支持部材５自体を軽量化でき、併せて、内槽２との結合部の不要化により内槽２の樹脂化が可能になって、タンク１全体の大幅な軽量化が可能になる。また、支持部材５の熱伝導率を低く設定できるので、内槽２側から外槽３側への熱伝導を小さく抑えて熱流出を小さく抑え、貯留液化ガスの損失を大幅に低減することが可能になる。

また、観点を変えれば、内槽２に対して結合部を持たずに接触支持部７のみを有する構造とすることにより、内槽２における結合部設計の困難性を排除して内槽２の樹脂化を容易に実現でき、タンク全体の軽量化を実現でき、内槽２を樹脂化した場合にあっても、支持部材５による支持構造の信頼性を確保することができる。

図４は、本発明の別の実施態様に係る液化ガスタンク２１を示している。本実施態様においては、外槽２３に対して内槽２２を支持させる支持部材２４は、内槽２２との接触支持部２６が、内槽２２の外周面の半周以上の長さにわたって延びており、とくに支持部材２４が内槽２２を包み込むように延在している。支持部材２４は、図示例では、タンク長手方向に互いに異なる位置に２つ設置されており、各支持部材２４の外槽２３との結合部２５は、支持部材２４の両端部における結合部２５が外槽２３に対して実質的に同じ箇所に構成されている。すなわち、支持部材２４が、その一端部における外槽との結合部から内槽２２との接触支持部２６を通って延在し、その他端部において上記一端部における外槽との結合部と実質的に同じ箇所にて外槽２３との結合部を構成する構造となっている。

このような実施態様に係る構造においては、各支持部材２４の外槽２３との結合部２５を、図１に示した実施態様に比べ容易に構成することが可能になり、さらに、各支持部材２４に発生する張力の低減が可能になる。その他の作用、効果は前述の実施態様に準じる。なお、図１、図４に示した実施態様における支持部材の構造を適宜組み合わせた構成の採用も可能である。

本発明は、あらゆる分野における液化ガスタンクに適用可能であり、とくに軽量化が要求され、振動等の条件下での使用が要求される車両搭載の液化ガスタンクに好適である。

１、２１ 液化ガスタンク
２、２２ 内槽
３、２３ 外槽
４ 空間
５、５ａ、５ｂ、２４ 支持部材
６、２５ 結合部
７、２６ 接触支持部
８ 支持部材本体
９ａ、９ｂ 中間部材
１０ リンク構造

Claims (14)

1. 内部に液化ガスを貯留する内槽と、該内槽の周囲に間隔をもって設けられる外槽とを有し、前記内槽と前記外槽との間に、内槽を外槽に支持させる支持部材を備えた液化ガスタンクにおいて、前記支持部材が、前記外槽との結合部を有するとともに該結合部以外では外槽と間隔をもって延在し、前記内槽に対しては結合部を持たずに接触支持部のみを有することを特徴とする液化ガスタンク。
2. 前記支持部材が繊維強化プラスチックを含む材料からなる、請求項１に記載の液化ガスタンク。
3. 前記支持部材の繊維強化プラスチックが一方向強化繊維束を有する、請求項２に記載の液化ガスタンク。
4. 前記支持部材が帯状またはロッド状に形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の液化ガスタンク。
5. 前記支持部材の前記内槽との接触支持部における内槽との接触面が、支持部材本体とは異なる材料で形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の液化ガスタンク。
6. 前記支持部材の両端部に前記外槽との結合部を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の液化ガスタンク。
7. 前記支持部材の外槽との結合部がリンク構造を有する、請求項１〜６のいずれかに記載の液化ガスタンク。
8. 前記支持部材が、タンク長手方向と直交するタンク横断面の方向に延在している、請求項１〜７のいずれかに記載の液化ガスタンク。
9. 前記支持部材の前記内槽との接触支持部が、前記内槽の外周面の半周未満の長さにわたって延びている、請求項１〜８のいずれかに記載の液化ガスタンク。
10. 前記支持部材の前記内槽との接触支持部が、前記内槽の外周面の半周以上の長さにわたって延びている、請求項１〜８のいずれかに記載の液化ガスタンク。
11. 前記支持部材が複数設けられている、請求項１〜１０のいずれかに記載の液化ガスタンク。
12. 複数の支持部材がタンク長手方向の互いに異なる位置に配置されている、請求項１１に記載の液化ガスタンク。
13. 複数の支持部材がタンク周方向の互いに異なる位置に配置されている、請求項１１に記載の液化ガスタンク。
14. 延在形状の異なる支持部材が設けられている、請求項１１〜１３のいずれかに記載の液化ガスタンク。

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