JP2017075636A - メンブレン型液化ガスタンク防熱壁用の断熱パネル - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性良く安定して高い断熱性能が持続するメンブレン型液化ガスタンク防熱壁用の断熱パネルとする。【解決手段】断熱パネル１の外側を覆う箱型外殻２を設けると共に、この箱型外殻の内部を、その合板製の天板２ａと底板２ｂに通じるように仕切る複数の仕切り壁３を設け、この仕切り壁で仕切られた空間のそれぞれの底板上に真空断熱材４を敷設し、この真空断熱材の上に流動性のある発泡樹脂粒層５を設け、この発泡樹脂粒層の上に綿状繊維層６を設け、この綿状繊維層は、その圧縮状態が、常温で非圧縮状態の体積１００％に対して体積比１０〜７０％の圧縮状態であるように、天板に圧接させて設けた船舶のメンブレン型液化ガスタンクの防熱壁用断熱パネルとする。極低温条件でも発泡樹脂粒層と綿状繊維層とは常に隙間なく接し、樹脂粒５ａは真空断熱材の周囲を隙間なく埋める。【選択図】図１

Description

この発明は、液化天然ガスの運搬用船舶に設置されるメンブレン型液化ガスタンクの防熱壁用の断熱パネルに関する。

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積載するためには比較的大きな容量のタンクを必要とする。
またＬＮＧは、大気圧よりも僅かに大きな蒸気圧であり−１６３℃という極低温の沸点を有する液体であるから、その輸送や貯蔵のために用いるタンクには、極度の低温に耐えると共に熱負荷にも耐える強度ある防熱壁を必要とする。

このようなＬＮＧなどの極低温の液体を大量に海上輸送する運搬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の他に、メンブレン（薄膜）型タンクが周知である。

図４、５に示すように、液化天然ガス運搬用船舶のメンブレン型タンクＴは、船体Ｂの内殻８に、二重デッキ構造となるように一次防熱壁１０および二次防熱壁１１からなる二重の防熱壁を設置し、船体Ｂの内殻８にＬＮＧの荷重をできるだけ分散させ、できるだけ大きなタンク容量を確保しつつ安全に保冷してＬＮＧを貯蔵できる構造である。

一次防熱壁１０は、ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームからなる断熱パネル１２に合板１３を重ねて接着一体化したものであり、断熱パネル１２は、例えばガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）を断熱層とし、必要に応じて片面または両面をアルミニウム箔とガラスクロスを重ねた積層体からなる障壁材１４と一体化した複合体を形成している（特許文献１）。

このような液化天然ガスの搬送用船舶では、長距離を搬送中に気化ガス率（ＢＯＲ）を充分に抑制するように、断熱性を充分に確保する必要があり、断熱パネルの厚みとしては、例えば２７０ｍｍまたは５３０ｍｍの厚みを要するが、その厚みをあまり大きくすると、タンクの容量がそれだけ小さくなって、却って搬送効率が低下してしまう。

そのため、タンクの容量をできるだけ大きく保ちながらＢＯＧ発生量をできるだけ少なくするように、タンクの断熱パネルの断熱効率を向上させ、しかも断熱パネルの厚みを薄くできるように、断熱パネルの断熱性を改善する必要がある。

液化天然ガスの搬送用船舶の断熱パネルの断熱性を改善するため、真空断熱材を内部に有する断熱パネルが知られている(特許文献２)。
上記した真空断熱材は、通気性のあるグラスウール等の断熱材を芯材とし、それを多層ラミネートフィルムで真空封止したものであり、例えばウレタンフォームの５〜１０倍の断熱性を有するものもある。

また、ＬＮＧ等の低温液化ガスを貯蔵する二重殻地上低温タンクには、内槽とこれを囲う外槽の間の空間に、保冷材として粒状のパーライトを充填することが知られている（特許文献３）。

特許第４７５１６６６号公報 特開２０１０−２４９１７４号公報 特開２０１１−１０６５０１号公報

しかし、前記した真空断熱材を内部に有する断熱パネルは、内部で真空断熱材を覆うフィルムが破損して真空性が失われると、急激に断熱性能が低下する。真空断熱材は、外側が比較的損傷しやすいラミネートフィルムで包まれているので、周囲のものとあまり強く接触しない状態に設置することが好ましく、隙間なく断熱パネル内に敷設することは容易ではない。そのため、断熱パネルに真空断熱材を用いる場合、本来の真空断熱材の有する優れた断熱性を充分に発揮させることは困難であった。

また、断熱壁内の隙間を埋める素材として、粒状のパーライトが知られているが、パーライトは、比較的硬質であるから真空断熱材を覆う多層ラミネートの樹脂フィルムに接していると、振動や熱収縮などによる摺動によって、樹脂フィルムを損傷する恐れがある。

このように、海上の搬送時の振動や温度差の大きい外部環境の下で、極低温の液体ガスの断熱のために用いられる液化天然ガスの搬送用船舶のタンクの断熱パネルにおいて、熱収縮や熱膨張にも充分に耐えるように、真空断熱材を用いて断熱性を高めることは困難であった。

そこで、この発明の課題は上記した問題点を解決し、真空断熱材の優れた断熱特性を発揮させながら、その外側のフィルムの損傷を確実に防止できるようにし、耐久性良く安定して高い断熱性能が持続するメンブレン型液化ガスタンク防熱壁用の断熱パネルとすることである。

上記の課題を解決するために、この発明では、液化ガスを搬送する船舶のメンブレン型液化ガスタンクの防熱壁用断熱パネルにおいて、この断熱パネルは、表面を覆う箱型外殻を有し、この箱型外殻の内部を天板と底板に通じるように仕切る複数の仕切り壁を設け、この仕切り壁で仕切られた空間のそれぞれの前記底板上に真空断熱材を敷設し、この真空断熱材の上に流動性のある発泡樹脂粒層を設け、この発泡樹脂粒層の上に綿状繊維層を前記天板に圧接させて圧縮状態に設けたことを特徴とするメンブレン型液化ガスタンクの防熱壁用断熱パネルとしたのである。

上記した構成の断熱パネルによると、仕切り壁で仕切られた空間のそれぞれの底板上に真空断熱材が敷設されている。この真空断熱材は、個別の大きさ（全長や全幅等の長さ）にミリ単位のバラつきがあるので、底板上に敷設された状態の真空断熱材の周囲には、仕切り壁や箱型外殻との間に隙間を生じやすいが、真空断熱材の周囲の隙間に流動性のある発泡樹脂粒が侵入するから、上記した隙間が埋められて真空断熱材とその周囲に充分な断熱性が得られる。

流動性のある発泡樹脂粒は、通常、ラミネートフィルムで真空包装された真空断熱材の表面とほぼ同様の硬さの樹脂製であるので、真空断熱材に圧接して振動や熱膨張差によって摺動しても傷つけ難く、真空断熱材の優れた断熱特性を発揮させながら、その外側のフィルムの損傷を防止できる。

特に上記の発泡樹脂粒層が、発泡ポリスチレン樹脂粒層である場合には、真空断熱材を包む気密性フィルムを、軟らかい発泡ポリスチレン樹脂粒が接しても傷つけないので、真空断熱材の優れた断熱特性を安定して長期間発揮させながら、その外側のフィルムの損傷を確実に防止でき、より長期間安定して高い断熱性能が持続するメンブレン型液化ガスタンク防熱壁用の断熱パネルとなる。

また、流動性のある発泡樹脂粒の上には、綿状繊維層を前記天板に圧接させて設け、この綿状繊維層の圧縮状態は、常温で非圧縮状態の体積１００％に対して、体積比１０〜７０％の圧縮状態であるので、発泡樹脂粒が−１００℃を下回るような極低温になっても、比較的大きく熱収縮する発泡樹脂粒層の層厚の減少を補い、圧縮状態の綿状繊維層の体積の弾性的復元力によって、発泡樹脂粒層と綿状繊維層とは隙間なく接するようにするから、底板に敷設された真空断熱材の上方にも常に確実に所期される断熱性を維持できる。
このような綿状繊維層は、グラスウール層を採用すると、低熱伝導率であると共に弾性圧縮状態から元の体積に復元力も高くて好ましい。

この発明は、断熱パネルの箱型外殻の内部を仕切る複数の仕切り壁を設け、仕切られた空間のそれぞれに真空断熱材を敷設し、その上に発泡樹脂粒層、綿状繊維層を天板に圧接させて圧縮状態に設けたので、綿状繊維層の体積の弾性的復元力によって、発泡樹脂粒層と綿状繊維層とは常に隙間なく接することができ、真空断熱材の優れた断熱特性を発揮させながら、その外側のフィルムの損傷を確実に防止できるようになり、安定して高い断熱性能が持続するメンブレン型液化ガスタンク防熱壁用の断熱パネルとなる利点がある。

実施形態の一部を切り欠いて示す斜視図 図１の要部を拡大して示す説明図 実施形態の使用状態を示す斜視図 従来例のメンブレン型液化ガスタンクの防熱壁用断熱パネルの斜視図 （ａ）液化天然ガス搬送用船舶の説明図、（ｂ）メンブレン型液化ガスタンクを示す液化天然ガス搬送用船舶の断面図

この発明の実施形態を、添付図面に基づいて以下に説明する。
図１〜３に示すように、実施形態は、ＬＮＧなどの液化ガスを搬送する船舶のメンブレン型液化ガスタンクの防熱壁用断熱パネル１であって、断熱パネル１の外側を覆う箱型外殻２を設けると共に、この箱型外殻２の内部に、天板２ａと底板２ｂに通じるように仕切る複数の仕切り壁３を設け、この仕切り壁３で仕切られた空間のそれぞれの底板２ｂ上に真空断熱材４を敷設し、この真空断熱材４の上に流動性のある発泡樹脂粒層５を設け、この発泡樹脂粒層５の上に綿状繊維層６を設け、この綿状繊維層６は、常温で非圧縮状態の体積１００％に対して体積比１０〜７０％の圧縮状態であるように、天板２ａに圧接させて設けたものである。

図１に示すように、断熱パネル１の外側を覆う箱型外殻２は、合板などの木質性素材、または強度や断熱性を高めるために樹脂や金属や繊維を複合的に用いた複合素材で形成される周知の箱型形状であり、通常、図示したように方形状の箱型に設けられる。

断熱パネル１の箱型外殻２の内部空間は、複数の仕切り壁３によって、天板２ａと底板２ｂに通じる空間が形成されるように仕切られる。仕切り壁３は、箱型外殻２の対向する２つの側板２ｃの間に均等な間隔で複数並行に形成することが、仕切られた空間（以下、セルと称する。）に長方体状の真空断熱材４を複数直列するように並べて敷設しやすいので好ましい。また、真空断熱材４が、長方体以外の立体形状である場合には、その形状に合わせて敷設しやすいセル形状となるように仕切り壁３を設ければよい。

この発明に用いる真空断熱材４は、所要の断熱性能を有するものであれば、周知のものを採用することができる。因みに、真空断熱材の一般的な構造は、通気性のあるグラスウール等の繊維や無機質粉末にバインダーを付着させて圧縮成形して得られる多孔質成形体を芯材とし、それを多層ラミネートフィルムなどのガスバリア性フィルムで減圧封止されたものであり、好ましくは、封止する際に、芯材内部の空気を二酸化炭素や窒素ガスで置換してから真空状態にして熱シールしたものである。このように製造された真空断熱材は、液化ガス中のような極低温環境でも内部からの放出ガスがなく、外部からガスの侵入のない優れた品質の真空断熱材になる。

ガスバリア性フィルムは、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンなどからなる熱可塑性樹脂フィルムに、アルミニウムなどの金属をコーティングしてガスバリア性を持たせたラミネートフィルムなどを採用することができる。

このような真空断熱材４は、上述のようにガスバリア性フィルムで減圧封止する必要があるので、外側の一部に突き出るフランジ状（突縁）の封止部４ａ（図２参照）が形成されるが、この部分にはあまり断熱性を期待できず、さらに、封止部４ａは、形成される大きさ(寸法)にバラつきがあるので、予めそのバラつきを考慮して、真空断熱材４は、前記仕切られた空間（セル）に余裕をもって収まるように、隣り合う仕切り壁３同士の間、または仕切り壁３と側板２ｃとの間隔より少し小さめの幅であるものを採用する。

図１、２に示す真空断熱材４は、２段に重ね、各セル内の底板２ｂ上に敷設している。
そして、各セル内の真空断熱材４の上方空間には、多数の発泡樹脂粒５ａを充填することにより、流動性のある発泡樹脂粒層５を重ねて設け、発泡樹脂粒５ａは、真空断熱材４の周囲の仕切り壁３などとの隙間にも侵入させて断熱性を高めている。

発泡樹脂粒５ａは、真空断熱材４のガスバリア性フィルムと同等以下の硬さの比較的軟質な樹脂材を採用して略球形に形成されたものであり、発泡させて内部に空気などの独立気泡を含んでいることにより、優れた断熱性を有している。樹脂材の種類としては、例えば、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリオレフィン（ポリエチレン やポリプロピレンなど）、シリコーン、ポリ塩化ビニルも使用可能であるが、通常、発泡ポリスチレン樹脂粒は、この発明に適用できるものである。
発泡に用いるガスの種類としては、タンク内の液化ガスと反応性がなく、防爆性を有し、その他の問題も生じないガスであって、例えば二酸化炭素や窒素ガスなどの不活性ガスを使用することが好ましい。

このような発泡樹脂粒は、例えば、合成樹脂と発泡剤および発泡助剤などから予備発泡ビーズを製造するなど、ビーズ法により３０〜５０倍程度の体積に発泡した略球形の粒子であって、直径１〜１０ｍｍ程度のものを流動性のある発泡樹脂粒として採用することが、所期した程度に隙間を埋めるために好ましいものである。

そして、発泡樹脂粒層５の上に綿状繊維層６を設けており、その素材としては、グラスウール、ロックウールなどがあり、グラスウールは、ガラス短繊維からなり、ロックウールは、安山岩や玄武岩や蛇紋岩などを溶融し、繊維状にしたものであり、いずれも綿状の素材である。

上記したグラスウールの熱伝導率は、例えば０．０３〜０．０５であり、ロックウールの熱伝導率は、例えば０．０３８である。グラスウールは、常温常圧で元の体積を１００％として、１００％未満の体積比１０％まで圧縮しても元の体積に復元可能であり、ロックウールは、常温常圧で元の体積を１００％として、１００％未満の体積比３０％まで圧縮しても元の体積に復元可能である。

このような綿状繊維層６は、常温で非圧縮状態の体積１００％に対し、体積比１０〜７０％の圧縮状態であるように天板２ａに圧接するまで充填して設けることが好ましい。常温常圧での体積に比べて１０％未満の圧縮状態では、圧縮によって繊維が塑性変形して弾性復帰力が低下する場合があり、また予想される発泡樹脂粒層の熱収縮量以上に弾性復帰させる必要がないからである。また、常温常圧での体積に比べて７０％を超える圧縮状態では、繊維の弾性変形量が小さく、発泡樹脂粒層が熱収縮した際に発生した隙間を埋めるために必要な復元弾性力が充分に得られない場合があるからである。

図３および図５に示すように、上記のようにして製造された断熱パネル１、１´は、それぞれ厚さと仕切り壁３の配置が異なるが、いずれも船体Ｂの内側に、メンブレン型液化ガスタンクＴの二重デッキ構造となるように重ねて、一次防熱壁および二次防熱壁からなる二重の防熱壁を構成するように用いられる。
図３に示したメンブレン型液化ガスタンクの防熱壁は、仕切り壁３の方向が交差するように配置した２種類の断熱パネル１、１´を用い、それらを一体に重ねて設け、また各断熱パネル１、１´の上面に熱収縮率の小さいニッケル（３６％程度）を含む鋼板７を被覆している。なお、図３、４中の符号８は、船体の内殻であり、符号９は浮陸調整と絶縁のためのロープ状樹脂である。

このように実施形態の断熱パネル１は、仕切られた空間のそれぞれに真空断熱材４を敷設し、その上に発泡樹脂粒層５、綿状繊維層６を圧縮状態であるように天板２ａに圧接させ、これによって圧縮状態の綿状繊維層６の体積の弾性的復元力によって、極低温条件でも発泡樹脂粒層５と綿状繊維層６とは常に隙間なく接することができる。また樹脂粒５ａは、真空断熱材４の周囲を隙間なく埋めているから、真空断熱材４の優れた断熱特性を充分に発揮し、ガスバリア性フィルムの損傷も防止できるようになり、安定して高い断熱性能が持続するメンブレン型液化ガスタンク防熱壁用の断熱パネルになっている。

１ 、１２ 断熱パネル
２ 箱型外殻
２ａ 天板
２ｂ 底板
２ｃ 側板
３ 仕切り壁
４ 真空断熱材
４ａ 封止部
５ 発泡樹脂粒層
５ａ 発泡樹脂粒
６ 綿状繊維層
７ 鋼板
８ 内殻
９ ロープ状樹脂
１０ 一次防熱壁
１１ 二次防熱壁
１３ 合板
１４ 障壁材
Ｂ 船体
Ｔ メンブレン型液化ガスタンク

Claims (4)

1. 液化ガスを搬送する船舶のメンブレン型液化ガスタンクの防熱壁用断熱パネルにおいて、
   この断熱パネルは、表面を覆う箱型外殻を有し、この箱型外殻の内部を天板と底板に通じるように仕切る複数の仕切り壁を設け、この仕切り壁で仕切られた空間のそれぞれの前記底板上に真空断熱材を敷設し、この真空断熱材の上に流動性のある発泡樹脂粒層を設け、この発泡樹脂粒層の上に綿状繊維層を前記天板に圧接させて圧縮状態に設けたことを特徴とするメンブレン型液化ガスタンクの防熱壁用断熱パネル。
2. 上記綿状繊維層の圧縮状態が、常温で非圧縮状態の体積１００％に対し、体積比１０〜７０％の圧縮状態である請求項１に記載のメンブレン型液化ガスタンクの防熱壁用断熱パネル。
3. 上記発泡樹脂粒層が、発泡ポリスチレン樹脂粒層である請求項１または２に記載のメンブレン型液化ガスタンクの防熱壁用断熱パネル。
4. 上記綿状繊維層が、グラスウール層である請求項１〜３のいずれかに記載のメンブレン型液化ガスタンクの防熱壁用断熱パネル。

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