JP2015190484A - 液化ガスタンクの球状曲面被覆用断熱パネル - Google Patents

Abstract

【課題】液化ガスタンクの球状曲面を覆うように設置する断熱用パネルに、配置する緯度の違いに応じた大きさと形状に融通性があり、できるだけ共通する形状と大きさのパネルで効率よく断熱ができる液化ガスタンクの球状曲面断熱用パネルとすることである。【解決手段】断熱パネル１は、液化ガスタンクの球状曲面の格子状分割面に対応する方形平板状の樹脂発泡体からなる低温側断熱層２と、この低温側断熱層２の縁辺部２ｂを残して一体に重ね合わされた方形平板状の樹脂発泡体からなる常温側断熱層３との複合体からなり、縁辺部２ｂの表裏両面に３列程度の複数列のスリット溝４ｂ，５ｂを縁辺部２ｂに長手方向を一致させて形成し、縁辺部２ｂの端面２ｃおよび常温側断熱層３の縁辺部２ｂ側に面する端面３ｃを、液化ガスタンクＴの球状曲面Ｔ‘から離れるほど、またはこの球状曲面に近づくほどに縁辺部２ｂより外向きにせり出した傾斜面に設ける。【選択図】図４

Description

この発明は、液化ガスタンクの外側を覆う断熱パネルの構造に関し、特に液化天然ガス運搬船などにおいて、船体から独立して設けられる液化ガスタンクの球状曲面の断熱を行うために用いる液化ガスタンクの球状曲面断熱用パネルおよびそれを用いた断熱構造に関するものである。

一般に液化天然ガス（以下、ＬＮＧと略記する。）は、比重が０．５未満という軽量の物性のため、船などに所定重量を安定性よく積載するためには、大容量のタンクを必要とし、またＬＮＧは常圧で−１６３℃という極低温の沸点を有する液体であるから、輸送や貯蔵のためのタンクには、外部からの熱を遮断してタンク内のＬＮＧの気化を防ぐ防熱壁を必要とする。

例えば、ＬＮＧ搬送船用タンクの代表的な型式として、船体構造から独立させて設ける独立型タンクが周知である。
このような独立型タンクは、球形または一部に球形を有するように曲面で囲まれる全体または部分を有する耐圧性に優れた立体形状であり、そのような形状の金属製タンクの表面は断熱パネルで覆う断熱構造を具備している。

断熱パネルは、低温のＬＮＧに対する低熱伝導率、断熱材中に起こる冷熱サイクル、常温の外部側と低温内部側のサーマルショック耐久性、熱収縮性、施工性などを勘案して、低温側断熱層とこれに補強メッシュを介して積層される常温側断熱層とから構成されている（特許文献１）。また、この文献には、低温側断熱層の下面には、複数のスリット溝を形成することにより、断熱パネルの底面全面に柔軟性を付与してサーマルクラックの発生を防止することが記載されている。

また、図６に示すように断熱パネル１０の常温の外気に触れる側の部分に、隣接する断熱パネル１１の対向する端部に互いに嵌りあう相欠き継ぎ部１２を形成し、それぞれの断熱パネルの相欠き継ぎ部１２に複数条のスリット溝１３、１４を形成して、断熱パネル１０，１１の端部に伸縮性をもたせた構造が知られている（特許文献２）。

特開平７−６１４９３号公報（図２、段落［００１２］） 実公平７−３３９９３号公報（図２、図３、段落［００２６］）

しかし、上記した従来の発明では、断熱パネルを液化ガスタンクの球形面の緯度方向または経度方向に並べて連結させて配置する際に、隣接する断熱パネル同士の対抗する端面が相欠き継ぎ部で互いに整合するように嵌り合う必要があり、その際に、対向する断熱パネル同士の端部の弾性変形量が充分ではないので、断熱パネルの外形状や大きさに厳密な正確性が求められる。

すなわち、断熱パネルを配置するに当たり、タンクの球形曲面の頂上に近い部分では、配置する緯度が高くなるほど略台形状の断熱パネルの横幅寸法を小さくする必要があるが、そのためには断熱パネルの成型には非常に多くのモールドや成形作業が必要になり、これによって断熱パネルや断熱構造の設置コストが相当大きくなるという問題点がある。

ところで、このような製造コストの低減を図るために、モールドの大きさや形状の種類を制限すると、タンクの球状曲面上の緯度に違いがある部分に同じ大きさと形状の断熱パネルを適用せねばならなくなり、断熱パネル同士の接続部に隙間が形成されやすく、隙間が形成されると断熱性が低下したり、別途設ける断熱性のある目地材の充填作業が煩雑になるという問題点がある。

また、平板状の断熱パネルを球形タンク表面に安定よく設置し、断熱パネル同士の接続部に隙間が形成されないようにするためには、断熱パネルをタンクの球形曲面上で安定性良く遊動しないように支持することも必要である。

そこで、この発明では、上記した問題点を解決して、液化ガスタンクの球状曲面を覆うように設置される断熱用パネルについて、球状曲面上に配置する緯度の違いに応じた大きさと形状に融通性があり、すなわち、僅かに緯度の違いがある位置に配置しても断熱パネルの接続部分に隙間が小さく、この隙間に目地材の充填作業が容易であり、またできるだけ共通する形状と大きさのパネルで球形タンク表面に対して安定性良く支持することができ、それにより効率よく断熱ができる液化ガスタンクの球状曲面断熱用パネルおよびそのようなパネルを用いた断熱構造とすることである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、液化ガスタンクの球状曲面の格子状分割面に対応する方形平板状の樹脂発泡体からなる低温側断熱層と、この低温側断熱層の少なくとも１つの縁辺部を残して一体に重ね合わされた方形平板状の樹脂発泡体からなる常温側断熱層との複合体からなり、前記少なくとも１つの縁辺部の表裏両面に複数列のスリット溝を前記縁辺部に長手方向を一致させて形成し、前記縁辺部の端面を、液化ガスタンクの球状曲面から離れた部分ほどまたはこの球状曲面に近い部分ほどせり出した傾斜面に設けてなる液化ガスタンクの球状曲面被覆用断熱パネルとしたのである。

上記したように構成されるこの発明の断熱パネルは、複数の断熱パネルが隣り合って接するように連結して配置されるときに、所定縁辺部の複数のスリットが押し縮められた状態になって連結され、しかも低温側断熱層の端面の傾斜によって傾斜面のせり出した部分ほど大きく加圧され、かつせり出した先端側ほど厚みが小さく応力が小さいので縁辺部が先端部分から押し曲げられやすく、熱収縮性や熱膨張による変化を吸収できるので、断熱パネル同士を確実に密接させてパネル間から外部への熱伝導を抑制することができる。

したがって、この発明の断熱パネルは、液化ガスタンクの球状曲面に沿って設置されるときの配列の自由度が大きく、同じ大きさと形状の断熱パネルを、１、２列程度は緯度の違いがある位置に配置しても断熱パネル同士の間に大きな幅の目地が形成されにくく、目地材の充填作業も簡易になり、断熱パネルの設置が効率よくなる。

このような作用がより確実に奏されるように、前記スリット溝が、前記所定縁辺部の表裏両面にそれぞれ３列以上形成されたスリット溝であることが好ましい。

また、前記低温側断熱層の液化ガスタンクとの対向面に、液化ガスタンクの球状曲面との隙間を埋める高さで筋状または粒状の突起を設けることにより、平板状の断熱パネルを球形タンク表面に安定して固定する。

また、このような液化ガスタンクの球状曲面被覆用断熱パネルを多数用い、各断熱パネルを前記低温側断熱層の所定縁辺部の端面と、隣り合う球状曲面被覆用断熱パネルの低温側断熱層の端面とが対向して圧接するように複数のスリットを押し縮めた状態で前記パネル同士を連結し、この連結された断熱パネルによって液化ガスタンクの球状曲面を覆うことにより、球状曲面上の緯度に違いがある位置に配置した断熱パネルの接続部に形成される隙間が小さくなり、また目地材の充填作業が容易になり、または球形タンク表面に対して安定性良く支持させることができ、共通の形状と大きさのパネルを用いて広い面積を断熱でき、施工効率の良い液化ガスタンクの球状曲面の断熱構造になる。

この発明は、液化ガスタンクの球状曲面の断熱パネルのスリット溝を形成した縁辺部の端面を、液化ガスタンクの球状曲面から離れた部分ほどまたはこの球状曲面に近い部分ほどせり出した傾斜面に設けたので、断熱用パネルに、配置する緯度の違いに応じた大きさと形状に融通性があり、すなわち、僅かに緯度の違いがある位置に配置してる断熱パネルの接続部に隙間が小さく、目地材の充填作業が容易であり、また球形タンク表面に対して安定性良く支持させることができ、共通する形状と大きさのパネルで効率よく断熱ができる液化ガスタンクの球状曲面断熱用パネルとなり、またはそのような利点を有する液化ガスタンクの球状曲面の断熱構造となる利点がある。

実施形態を示す液化ガスタンクの球状曲面断熱用パネルの斜視図 図１のII-II線断面図 断熱パネルを連結固定した液化ガスタンクの球状曲面の断熱構造を示す斜視図 図３の断面図 実施形態の断熱構造を示し、断熱パネルを連結固定した液化ガスタンクの正面図 従来例の断熱パネルを連結固定した液化ガスタンクの球状曲面の断熱構造を示す断面図

この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１、２、５に示すように、実施形態の液化ガスタンクＴの球状曲面被覆用の断熱パネル１は、液化ガスタンクＴの球状曲面Ｔ´の格子状分割面に対応する方形平板状の樹脂発泡体からなる低温側断熱層２と、この低温側断熱層２の縁辺部２ａ、２ｂを残して一体に重ね合わされた方形平板状の樹脂発泡体からなる常温側断熱層３との複合体からなり、縁辺部２ａ，２ｂの表裏両面に３〜４列程度の複数列のスリット溝４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを縁辺部２ａ，２ｂに長手方向を一致させて形成し、縁辺部２ｂの端面２ｃおよび常温側断熱層３の低温側断熱層２の縁辺部２ｂ側に面する端面３ｃを、球状曲面Ｔ´（図２参照）から離れるほど縁辺部２ｂの外向きにせり出した傾斜面に設けている。

図５に示すように、液化ガスタンクＴは、アルミニウム合金やステンレス鋼などの耐腐食性の良い金属で形成された球形のカーゴタンク本体の外側の表面に、断熱パネル１をスタッドボルト等（図示せず）で固定し、目地部分には発泡樹脂等の断熱材を充填したものである。

このような液化ガスタンクＴの球状曲面Ｔ´を図示のように格子状に目地が形成されるように分割すると、各面は球形の赤道に近い（緯度の低い）部分でほぼ長方形であるが、その形状は設置緯度の違いによって変化し、図中上下の両極周囲または極点に近い（緯度の高い）部分では、短辺を極側に向けた台形状になるから、このような各位置の格子状分割面の形状に合わせて断熱パネル１を成形し、これらを球状曲面の全表面を隙間なく覆うように連結して固定できるようにして、液化ガスタンクＴの球曲面上に所要の断熱構造を得ている。

球状曲面被覆用の断熱パネル１は、素材に応じて例えば２５０〜４５０ｍｍ程度の厚さの方形平板状の合成樹脂脂発泡体からなる低温側断熱層２と、この低温側断熱層２の少なくとも１つの縁辺部を重ねないように残して、その他の部分を一体に重ね合わせた方形平板状の合成樹脂脂発泡体からなる常温側断熱層３とを接着し、積層一体化された複合体からなるものである。

また、図１、２に示す断熱パネル１は、常温側断熱層３を一体に重ね合わせた際、方形平板状の樹脂発泡体からなる低温側断熱層２の１組の隣り合う２つの縁辺部２ａ，２ｂを常温側断熱層３と重ならないように残して、これらの縁辺部２ａ，２ｂの表裏両面には、それぞれ複数列のスリット溝４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを形成している。

低温側断熱層２を形成している樹脂発泡体は、例えば−１６０〜−２００℃程度の極低温の液化ガスに耐える低温断熱性を有する発泡樹脂素材からなり、その素材としては、例えば代替フロンガスその他の不活性ガスや空気などで発泡した発泡フェノール樹脂、発泡ポリスチレン樹脂などが挙げられる。

図１〜３に示すように、常温側断熱層３は、低温側断熱層２と同じ大きさまたはそれより少し小形の長方形または台形等の方形平板状の樹脂発泡体であり、低温側断熱層２の少なくとも１つの縁辺部を残して一体に重ね合わされ、好ましくはガラスクロスなどの補強材（図示せず）を介して接着固定して積層一体化される。

図３、４に示すように、上記した断熱パネル１を縦方向および横方向に連結すると、各断熱パネル１における方形平板状の低温側断熱層２の四方のいずれにも伸縮性のある縁辺部２ａ，２ｂが配置されることになるので、低温側断熱層２は、スリット溝４ａ，４ｂ．５ａ，５ｂによる平面上の全方向（四方）からの伸縮性を均等に得ることができる。図中の符号６は、固定用のスタッドボルトの取り付け孔を示している。

また、このようにして複数の断熱パネル１が隣り合って接するように連結して配置されるときには、所定縁辺部２ａ，２ｂの複数のスリット溝４ａ，４ｂ．５ａ，５ｂが溝幅の方向に押し縮められた状態になって連結される。そして、低温側断熱層２の端面２ｃの傾斜によって傾斜面のせり出した部分ほど大きく加圧され、かつせり出した先端側ほど厚みが小さく応力が小さいので、縁辺部２ａ，２ｂが先端部分から押し曲げられやすくなって、熱収縮性や熱膨張による変化を吸収できる。このようにして、断熱パネル同士を確実に密接させて、パネル間から外部への熱伝導を充分に抑制することができる。

図示は省略したが、スリット溝を形成した縁辺部が、低温側断熱層に１つだけである場合も必要に応じてあると想定されるが、その場合は、低温側断熱層の一組の対向する縁辺部の対向方向のみに限定してスリット溝による伸縮弾性が付与されることになる。

さらにまた、図示を省略したが、方形平板状の低温側断熱層のうち、三方の縁辺部にスリットを形成し、これらに重ならないように常温側断熱層を一体に重ね合わせても良い。
このように設けた断熱パネルを液化ガスタンクＴの球状曲面上で縦方向および横方向に連結すると、方形平板状の低温側断熱層の四方のいずれにも伸縮性のある縁辺部が配置され、縦方向または横方向のいずれかにスリット溝が２組並列して配置されるので、所定方向に特に伸縮性を必要とする場合に適用できる断熱構造が得られる。

また、常温側断熱層の大きさを低温側断熱層より相当小さく成形すれば、方形平板状の低温側断熱層の四方の縁辺部の全てを残すように、常温側断熱層を一体に重ね合わせることもできる。
このようにして断熱パネルを連結すると、方形平板状の低温側断熱層の四方のいずれにも伸縮性のある縁辺部が２組ずつ隣り合わせに配置されるから、縦方向または横方向のいずれにもスリット溝による伸縮性を充分に発揮できる断熱構造になる。

通常、断熱パネルによる液化天然ガスタンクの球状曲面の断熱構造では、タンク内へ液化天然ガスを充填することにより、１ｍ当たり６ｍｍの割合で収縮することが経験上認められる。
したがって、隣り合う球状曲面被覆用断熱パネルの低温側断熱層の端面とが対向して圧接するように複数のスリットを押し縮めた状態で前記パネル同士を連結し、この連結された断熱パネルによって液化ガスタンクＴの球状曲面を覆う場合には、予め、６ｍｍ縮めて連結しておけば、その後の通常の入熱による断熱パネル同士の間隔の広がりを吸収することができる。

複数列のスリット溝は、１〜４ｍｍ程度の幅の溝で形成することができ、１．５〜２ｍｍ程度であれば強度的にも好ましい構造になる。また、スリット溝の列数は、記所定縁辺部の表裏両面にそれぞれ３列以上形成されることが、所要の伸縮性や弾性を得るために好ましく、通常、３〜５本程度を形成して好ましい結果を得ている。

また、傾斜面は、低温側断熱層２の縁辺部２ｂの端面２ｃ，３ｃに設けることができ、さらに必要に応じて、反対側の端面に設けても良い。

このような傾斜面は、液化ガスタンクＴの球状曲面から離れるほどに、またはこの球状曲面に近づくほどに縁辺部２ｂより外向きにせり出した傾斜状態に設けている。このような傾斜角度θ（図２参照）は、低温側断熱層２または常温側断熱層３の平面に対し、９０度を超える角度であり、例えば９５〜１２０度が好ましく、より好ましくは９５〜１１０度の傾斜角度である。

また、低温側断熱層２の液化ガスタンクＴとの対向面に、液化ガスタンクＴの球状曲面Ｔ‘との隙間を埋める高さで筋状または粒状の突起７を設けることが、平板状の断熱パネルの球形タンク表面との安定的な支持のために好ましい。

このように構成された液化ガスタンクＴの球状曲面被覆用断熱パネルを用い、低温側断熱層２の所定縁辺部の端面と、隣り合う球状曲面被覆用断熱パネル１の低温側断熱層２の端面とが突きあうように対向させて複数のスリットが押し縮められた状態にして連結すると、液化ガスタンクＴの球状曲面Ｔ‘を覆うように固定して配置された液化ガスタンクＴの球状曲面の断熱構造になる。

１、１０、１１ 断熱パネル
２ 低温側断熱層
２ａ，２ｂ 縁辺部
２ｃ，３ｃ 端面
３ 常温側断熱層
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，１３，１４ スリット溝
６ スタッドボルト孔
７ 突起
１２ 相欠き継ぎ部

Claims (4)

1. 液化ガスタンクの球状曲面の格子状分割面に対応する方形平板状の樹脂発泡体からなる低温側断熱層と、この低温側断熱層の少なくとも１つの縁辺部を残して一体に重ね合わされた方形平板状の樹脂発泡体からなる常温側断熱層との複合体からなり、前記少なくとも１つの縁辺部の表裏両面に複数列のスリット溝を前記縁辺部に長手方向を一致させて形成し、前記縁辺部の端面を、液化ガスタンクの球状曲面から離れた部分ほどまたはこの球状曲面に近い部分ほどせり出した傾斜面に設けてなる液化ガスタンクの球状曲面被覆用断熱パネル。
2. 前記スリット溝が、前記所定縁辺部の表裏両面にそれぞれ３列以上形成されたスリット溝である請求項１に記載の液化ガスタンクの球状曲面被覆用断熱パネル。
3. 前記低温側断熱層の液化ガスタンクと接する面に、液化ガスタンクの球状曲面との隙間を埋める高さの筋状または粒状の突起を設けた請求項１または２に記載の液化ガスタンクの球状曲面被覆用断熱パネル。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の液化ガスタンクの球状曲面被覆用断熱パネルを多数設け、各断熱パネルを前記低温側断熱層の所定縁辺部の端面と、隣り合う球状曲面被覆用断熱パネルの低温側断熱層の端面とが対向して圧接するように複数のスリットを押し縮めた状態で前記パネル同士を連結し、この連結された断熱パネルによって液化ガスタンクの球状曲面を覆ってなる液化ガスタンクの球状曲面の断熱構造。

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