JP2017150568A - 低温液体タンク - Google Patents

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Abstract

【課題】貯槽を支持する支持部を備える低温液体タンクにおいて、使用中に貯槽の底部に対して大きな負荷がかかることを抑止する。
【解決手段】底部及び側壁を有する貯槽と、前記貯槽を支持する支持部と、前記貯槽と前記支持部との間に設けられた中間部材と、を備える低温液体タンクであって、前記支持部は、前記側壁を支持する外側支持部と、前記外側支持部の内側に隣接して配置され、弾性材料で構成される断熱層を含み、前記貯槽の前記底部を支持する内側支持部と、を備え、前記支持部と前記中間部材との間には、前記外側支持部と前記内側支持部との間の境界を被覆する被覆部が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、低温液体タンクに関するものである。
ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）タンク等の低温液体を貯蔵するタンク（低温液体タンク）は、低温液体を溜めるための貯槽と、この貯槽を支える支持部（底部保冷層）とを備えている。
従来、上記支持部の外周部にはパーライトコンクリートが使用され、支持部の中央部には断熱材が使用され、外周部と貯槽との間にはアニュラプレートが配置されている（例えば特許文献１参照）。また、断熱材としては、非弾性材料として知られているセルラーグラス、或いは、弾性材料として知られている硬質ポリウレタンフォームが用いられている（例えば特許文献２参照）。
特開平１０−３７５１３号公報 実開昭６０−６７４９９号公報
硬質ポリウレタンフォームが支持部の中央部に用いられたＬＮＧタンクにおいて、ＬＮＧタンクの運転中に貯槽に液圧が付与されると、材料特性の差異に起因した段差部がパーライトコンクリートと硬質ポリウレタンフォームとの間に生じる恐れがある。或いは、ＬＮＧタンクの長期使用に伴って硬質ポリウレタンフォームが経時的に徐々に沈降し（クリープ変形）、上記段差部が生じる恐れがある。
このように段差部が生じると、段差部の上方に位置するコンクリート部材が急激かつ局所的に変形し、更に、コンクリート部材上に位置する貯槽の底部が変形し、曲げ応力が底部に急激かつ局所的に加わり、底部に大きな負荷がかかるといった問題がある。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、低温液化タンクにおいて、使用中に貯槽の底部に対して大きな負荷がかかることを抑止することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
第１の発明は、底部及び側壁を有する貯槽と、上記貯槽を支持する支持部と、上記貯槽と上記支持部との間に設けられた中間部材と、を備える低温液体タンクであって、上記支持部は、上記側壁を支持する外側支持部と、上記外側支持部の内側に隣接して配置され、弾性材料で構成される断熱層を含み、上記貯槽の上記底部を支持する内側支持部とを備え、上記支持部と上記中間部材との間には、上記外側支持部と上記内側支持部との間の境界を被覆する被覆部が設けられている。
第２の発明は、上記第１の発明において、上記被覆部は、上記外側支持部上及び上記内側支持部上に設けられたアニュラプレートであり、上記アニュラプレートは、上記外側支持部から上記内側支持部に向けて延出した延出部を有してもよい。
第３の発明は、上記第１の発明において、上記外側支持部上にはアニュラプレートが配置され、上記被覆部は、上記アニュラプレートの内側に隣接して設けられ、かつ、上記アニュラプレートとは別体の被覆プレートであってもよい。
第４の発明は、上記第１〜第３のいずれかの発明において、上記被覆部は、上記外側支持部と上記内側支持部との間の境界に重なる位置に設けられた凹部を有してもよい。
本発明によれば、支持部と中間部材との間に、外側支持部と内側支持部との間の境界を被覆する被覆部が設けられている。このため、外側支持部と内側支持部との間に段差部が生じた場合であっても、外側支持部と内側支持部との間の境界において、被覆部は、中間部材が急激かつ局所的に変形することを抑制し、中間部材は緩やかに変形する。これに伴い、中間部材上に位置する貯槽の底部が局所的に変形することが防止される。これにより、段差部の発生に起因する局所的な曲げ応力が貯槽の底部に付与されることを防止することができる。従って、本発明によれば、貯槽を支持する支持部を備える低温液体タンクにおいて、使用中に貯槽の底部に対して大きな負荷がかかることを抑止することが可能となる。
本発明の一実施形態における低温液体タンクの概略構成を模式的に示す縦断面図である。 本発明の一実施形態における低温液体タンクが備える底部保冷層の外周部を示す断面図であり、図１の符号Ｐで示された部分を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態の変形例１に係る低温液体タンクが備える底部保冷層の外周部を示す断面図であり、図１の符号Ｐで示された部分を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態の変形例２に係る低温液体タンクが備える底部保冷層の外周部を示す断面図であり、図１の符号Ｐで示された部分を示す拡大断面図である。
以下、図面を参照して、本発明に係る低温液体タンクの一実施形態について説明する。
なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、本実施形態においては、低温液体タンクとしてＬＮＧタンクを挙げて説明する。
以下の説明において、「径方向」とは、低温液体タンクの平面形状における径方向を意味している。「径方向内側」とは、低温液体タンクの平面形状における円周から中央に向かう方向を意味し、「径方向外側」とは、低温液体タンクの平面形状における中央から円周に向かう方向を意味している。
図１は、本発明の一実施形態に係る地上式の低温液体タンク１の概略構成を示す縦断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る低温液体タンク１は、ＰＣ（プレストレストコンクリート）式のタンクであり、基礎床版２と、外槽３と、底部保冷層４（支持部）と、内槽５（貯槽）と、側部保冷層６とを備えている。なお、図１においては、後述する、ブランケット７、パーライト８、サーマルコーナプロテクション９、及びリーンコンクリート１０が省略されている。
基礎床版２は、外槽３や内槽５等を下方から支持する基礎であり、鉛直方向の上方から見て外槽３よりも大径な略円盤状とされている。この基礎床版２には、不図示のヒータが設置されており、貯留されたＬＮＧの冷熱が地中に伝わることが抑止される。外槽３は、プレストレストコンクリートからなる容器であり、内槽５を覆うように基礎床版２上に立設されている。この外槽３は、円筒形状の外槽側壁３ａと、外槽側壁３ａの上縁部に接続された外槽天井部３ｂとを有している。
内槽５は、底部保冷層４上にされた金属製の円筒容器であり、開口部と底部とを有している。この内槽５の内部にＬＮＧが貯留される。具体的に、内槽５は、内槽底部５ａ（底部）と、内槽底部５ａの縁部に立設される内槽側壁５ｂ（側壁）と、内槽５の開口部を覆う天井５ｄとを有している。天井５ｄは、外槽天井部３ｂから吊り下げられ、支持されている。
側部保冷層６は、外槽側壁３ａと内槽側壁５ｂとの間に配置されており、粒状のパーライトが充填されることにより形成されている。また、側部保冷層６は、図１に示すように、内槽５の上部に達するように形成されている。側部保冷層６は、天井５ｄの上部に形成されたリテイニングウォール（不図示）の側方に充填され、天井５ｄの外周部の上部に配置されている。
底部保冷層４は、基礎床版２の上面に載置されており、内槽５を下方から支持している。この底部保冷層４は、基礎床版２よりも小径の略円盤状とされており、鉛直方向の上方から見て基礎床版２の同軸状に配置されている。この底部保冷層４は、外側支持部４ｂと、内側支持部４ａとを備える。内側支持部４ａは、鉛直方向の上方から見て外側支持部４ｂに囲まれている。
外側支持部４ｂは、内槽５の内槽側壁５ｂを含む内槽５の縁部を支持する。外側支持部４ｂは、パーライトコンクリートによって形成されている。
内側支持部４ａは、内槽５の内槽底部５ａを支持し、外側支持部４ｂの内側に隣接して配置されている。内側支持部４ａは、弾性材料で構成される断熱層を含む。
図２は、図１の符号Ｐで示された部分を拡大した拡大図である。なお、図２においては、各部材の高さの違いを強調するために、実際の寸法よりも特に各部材の高さを変更して図示している。
図２に示すように、内槽側壁５ｂの外側（径方向外側）には、内槽５を覆うブランケット７が配置されている。ブランケット７は、保冷機能を有すると共に内槽５の熱変形を吸収する。ブランケット７の外側（径方向外側）には、ブランケット７を覆うパーライト８が配置されている。パーライト８は、例えば、多孔質材料等の発泡体である。パーライト８の外側（径方向外側）には、サーマルコーナプロテクション９を構成するサーマルコーナウォールプレート９ｂ（サーマルコーナプロテクションプレート）が配置されている。サーマルコーナウォールプレート９ｂの外側（径方向外側）には、上述した側部保冷層６が配置されている。
サーマルコーナプロテクション９は、鉛直方向に延在するサーマルコーナウォールプレート９ｂと、厚さ８ｍｍのアニュラプレート９ａ（サーマルコーナプロテクションプレート）とを有し、断面視Ｌ字形状で形成されている。アニュラプレート９ａは、パーライト８と側部保冷層６との間において、サーマルコーナウォールプレート９ｂの下端に接続されている。
底部保冷層４は、内槽５の内槽側壁５ｂの下方に配置される外側支持部４ｂ（外周部）と、外側支持部４ｂの内側に配置される内側支持部４ａ（中央部）とから構成されている。
外側支持部４ｂは、アニュラプレート９ａの下方に設けられており、アニュラプレート９ａを支持しており、内槽５の内槽側壁５ｂに沿って環状（低温液体タンク１の円周方向）に設けられている。
内側支持部４ａは、基礎床版２上に設置される断熱層である。内側支持部４ａは、硬質ポリウレタンフォームによって形成されており、地面から内槽５への入熱を防止している。
内側支持部４ａ上には、サーマルコーナプロテクション９を構成するサーマルコーナボトムプレート１１（サーマルコーナプロテクションプレート）が設けられている。図２においては、環状のアニュラプレート９ａの内側において、内側支持部４ａ上にサーマルコーナボトムプレート１１が１枚だけ設けられた構造が示されているが、内側支持部４ａの上面には複数のサーマルコーナボトムプレート１１が配置されている。サーマルコーナボトムプレート１１は、アニュラプレート９ａに隣接するように設けられており、サーマルコーナボトムプレート１１の外側端面１１ａの位置と、アニュラプレート９ａの内側端面９ｃ（後述する延出部９ａ１の内側端面）の位置とが同じである。
アニュラプレート９ａの上面及びサーマルコーナボトムプレート１１の上面には、内側端面９ｃ及び外側端面１１ａを覆うように、リーンコンクリート１０が配置されている。リーンコンクリート１０は、内槽５と底部保冷層４（外側支持部４ｂ及び内側支持部４ａ）との間に設けられており、「中間部材」の一例である。リーンコンクリート１０は、鉛直方向の上方から見て外側支持部４ｂと内側支持部４ａとの間の境界Ｂに重なる。
リーンコンクリート１０の上面には、内槽底部５ａを形成する外側ボトムプレート５ａ１（底部）と、内側ボトムプレート５ａ２（底部）とが配置されている。外側ボトムプレート５ａ１は、断面視Ｌ字形状で内槽側壁５ｂに接続されている。外側ボトムプレート５ａ１及び内側ボトムプレート５ａ２は、接合部５ａ３において互いに溶接等により接合されており、リーンコンクリート１０の支持面（上面）によって支持されている。
図２においては、環状の外側ボトムプレート５ａ１の内側において、リーンコンクリート１０上に内側ボトムプレート５ａ２が１枚だけ設けられた構造が示されているが、リーンコンクリート１０の上面には複数の内側ボトムプレート５ａ２が配置されており、互いに隣接する内側ボトムプレート５ａ２は、溶接等により接合されている。
外側ボトムプレート５ａ１及び内側ボトムプレート５ａ２の材料は、例えば、ニッケル鋼である。
アニュラプレート９ａの具体的な構造について説明する。
アニュラプレート９ａは、延出部９ａ１を有する。延出部９ａ１は、外側支持部４ｂ上（外側支持部４ｂの上面）及び内側支持部４ａ上（内側支持部４ａの上面）に設けられており、外側支持部４ｂから内側支持部４ａに向けて延出している。
延出部９ａ１を有するアニュラプレート９ａは、「被覆部」の一例である。
延出部９ａ１は、アニュラプレート９ａと一体に形成されている。延出部９ａ１は、内側支持部４ａ上に設けられており、鉛直方向の上方から見て外側支持部４ｂと内側支持部４ａとの間の境界Ｂを被覆する。
外側支持部４ｂの端部４ｂ１から延出部９ａ１の内側端面９ｃまでの距離Ｄは、低温液体タンク１の建設コストに応じて適切に設定される。距離Ｄの上限は、例えば、５００ｍｍである。５００ｍｍを超えると、建設コストの増加を招き、好ましくない。
鉛直方向の上方から見た延出部９ａ１の延出パターン（平面形状、平面パターン）は、内側支持部４ａの外端（境界Ｂに一致する位置）を覆っており、略円形である。
なお、延出部９ａ１の平面パターンにおいては、径方向内側に向けて突出する部分突出部が等角度ピッチで設けられてもよい。換言すると、距離Ｄは必ずしも一定の値ではなく、部分突出部が設けられている延出部の距離Ｄは、部分突出部が設けられていない延出部の距離Ｄよりも大きくてもよい。
本実施形態に係る低温液体タンク１においては、内槽５の内部にＬＮＧが貯留されるため、低温液体タンク１の運転中において液圧が内槽５に付与される。特に、内槽５の内槽底部５ａに液圧が加わると、液圧に応じた荷重が、内槽底部５ａの下方に位置するリーンコンクリート１０に付与される。更に、リーンコンクリート１０に加わった荷重がリーンコンクリート１０の下方に位置するアニュラプレート９ａ及びサーマルコーナボトムプレート１１に付与される。更に、アニュラプレート９ａ及びサーマルコーナボトムプレート１１に加わった荷重は、底部保冷層４に加わる。底部保冷層４を構成する内側支持部４ａは、弾性材料である硬質ポリウレタンフォームによって形成されていることから、内側支持部４ａは、ＬＮＧの液圧に応じた荷重によって沈降する。更に、低温液体タンク１の長期使用に伴って硬質ポリウレタンフォームが経時的に徐々に沈降（クリープ変形）する。具体的に、内側支持部４ａは、外側支持部４ｂに対して、約１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度、相対的に沈み込み、境界Ｂに段差部が生じる場合がある。
特に、従来のように、リーンコンクリートが上記の段差部に直接的に接触している構造の場合、段差部によってリーンコンクリートが局所的に変形する。特に、リーンコンクリートと段差部とが接触している部位で、リーンコンクリートは急激に屈曲し、変形する。リーンコンクリートの変形に伴い、リーンコンクリート上に位置する内槽底部は、局所的に変形してしまう。
これに対し、本実施形態に係る低温液体タンク１においては、アニュラプレート９ａ（被覆部）が外側支持部４ｂと内側支持部４ａとの間の境界Ｂを被覆しているので、上述した段差部が境界Ｂに生じたとしても、延出部９ａ１を有するアニュラプレート９ａが段差部を被覆し、リーンコンクリート１０が急激かつ局所的に変形することが抑制され、リーンコンクリート１０は緩やかに変形する。リーンコンクリート１０の局所的変形が抑制されることで、リーンコンクリート１０上に位置する内槽底部５ａが局所的に変形することが防止される。これにより、段差部の発生に起因する局所的な曲げ応力が内槽底部５ａに付与されることを防止することができる。従って、本実施形態によれば、内槽５を支持する底部保冷層４を備える低温液体タンク１において、使用中に内槽５の内槽底部５ａに対して大きな負荷がかかることを抑止することが可能となる。
また、アニュラプレート９ａが外側支持部４ｂと内側支持部４ａとの間の境界Ｂを被覆しているので、外側支持部４ｂと内側支持部４ａとの間の境界Ｂにおいて段差部が生じたとしても、延出部９ａ１を有するアニュラプレート９ａが段差部を被覆し、サーマルコーナボトムプレート１１と段差部とが接触することを防止することができる。これにより、このような接触に起因する曲げ応力がサーマルコーナボトムプレート１１に付与されることを防止することができる。
また、本実施形態に係る低温液体タンク１においては、アニュラプレート９ａが境界Ｂを被覆しているため、アニュラプレート９ａとは異なる別部材を境界Ｂに配置する必要がなく、低温液体タンク１を構成する部品点数を削減することができる。
図３は、本発明の実施形態に係る変形例１における低温液体タンクが備える底部保冷層の外周部を示す断面図であり、図１の符号Ｐで示された部分を示す拡大断面図である。
図３において、上述した実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
本変形例１は、低温液体タンク１がアニュラプレート９ａ’とは別体の被覆プレートを備える点で、上述した実施形態とは異なる。
図３に示すように、被覆プレート１５は、外側支持部４ｂ上に配置されたアニュラプレート９ａ’の内側に隣接して設けられており、アニュラプレート９ａ’とは別体である。図３に示す低温液体タンク１の径方向におけるアニュラプレート９ａ’の長さは、図１に示すアニュラプレート９ａの長さよりも短く、アニュラプレート９ａ’の内側端面９ｃに当接するように被覆プレート１５が配置されている。被覆プレート１５は、アニュラプレート９ａ’に溶接等で接続されてもよい。被覆プレート１５は、「被覆部」の一例である。
具体的に、被覆プレート１５は、外側支持部４ｂ上及び内側支持部４ａ上に設けられており、外側支持部４ｂから内側支持部４ａに向けた方向に延出しており、鉛直方向の上方から見て外側支持部４ｂと内側支持部４ａとの間の境界Ｂを被覆する。
アニュラプレート９ａ’の上面、被覆プレート１５の上面、及びサーマルコーナボトムプレート１１の上面には、内側端面９ｃ及び内側端面１５ａを覆うように、リーンコンクリート１０が配置されている。
外側支持部４ｂの端部４ｂ１から被覆プレート１５の内側端面１５ａまでの距離Ｄは、上述した実施形態と同様である。被覆プレート１５の平面パターンとしては、例えば、上述した延出部９ａ１と同様のパターンであってもよい。
本変形例１においては、被覆プレート１５が外側支持部４ｂと内側支持部４ａとの間の境界Ｂを被覆しているので、上述した段差部が境界Ｂに生じたとしても、被覆プレート１５が段差部を被覆し、リーンコンクリート１０が急激かつ局所的に変形することが抑制され、リーンコンクリート１０は緩やかに変形する。リーンコンクリート１０の局所的変形が抑制されることで、リーンコンクリート１０上に位置する内槽底部５ａが局所的に変形することが防止される。これにより、段差部の発生に起因する局所的な曲げ応力が内槽底部５ａに付与されることを防止することができる。従って、本変形例によれば、内槽５を支持する底部保冷層４を備える低温液体タンク１において、使用中に内槽５の内槽底部５ａに対して大きな負荷がかかることを抑止することが可能となる。
また、被覆プレート１５が外側支持部４ｂと内側支持部４ａとの間の境界Ｂを被覆しているので、外側支持部４ｂと内側支持部４ａとの間の境界Ｂにおいて段差部が生じたとしても、被覆プレート１５が段差部を被覆し、サーマルコーナボトムプレート１１と段差部とが接触することを防止することができる。これにより、このような接触に起因する曲げ応力がサーマルコーナボトムプレート１１に付与されることを防止することができる。
図４は、本発明の実施形態に係る変形例２における低温液体タンクが備える底部保冷層の外周部を示す断面図であり、図１の符号Ｐで示された部分を示す拡大断面図である。
図４において、上述した実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
本変形例２は、アニュラプレート９ａが凹部２０を有する点で、上述した実施形態とは異なる。
具体的に、図４に示すように、凹部２０は、外側支持部４ｂと内側支持部４ａとの間の境界Ｂに重なる位置に設けられている。延出部９ａ１は、凹部２０からアニュラプレート９ａの内側端面９ｃに向けて、外側支持部４ｂの端部４ｂ１から突出するように、延出している。換言すると、延出部９ａ１の根元部に凹部２０が設けられている。
本変形例２においては、内槽５の内槽底部５ａに液圧が加わって内側支持部４ａが沈降したり、低温液体タンク１の長期使用に伴って内側支持部４ａを構成する硬質ポリウレタンフォームが経時的に徐々に沈降したりすると、内槽底部５ａが押し下げられ、外側支持部４ｂと内側支持部４ａとの間の境界Ｂにおいて段差部が生じる。段差部の発生にともなって、延出部９ａ１にも荷重が付与される。アニュラプレート９ａは、境界Ｂに応じた位置に設けられた凹部２０を有することから、荷重がアニュラプレート９ａに付与されることで凹部２０において変形し易くなっている。このため、内槽底部５ａが押し下げられるように荷重がアニュラプレート９ａに加わると、凹部２０から内側端面９ｃまでのアニュラプレート９ａの一部が斜め下方に向くように（即ち、内側支持部４ａに向くように）、アニュラプレート９ａは、凹部２０において変形する。
従って、本変形例２によれば、上述した実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、内槽底部５ａに加わる荷重に応じて、アニュラプレート９ａを変形させることができ、リーンコンクリート１０が局所的に変形することを抑制できる。外側ボトムプレート５ａ１と内側ボトムプレート５ａ２との間に設けられた接合部５ａ３に生じる応力、或いは、内槽底部５ａに生じる応力を分散的に緩和することができる。
なお、本変形例２において説明した凹部２０を上述した変形例１に適用してもよい。具体的に、境界Ｂに重なる位置に被覆プレート１５を設けた構成において、境界Ｂに重なる位置に凹部２０を被覆プレート１５に形成してもよい。この場合であっても、上記効果を得ることができる。
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
１ 低温液体タンク
２ 基礎床版
３ 外槽
３ａ 外槽側壁
３ｂ 外槽天井部
４ 底部保冷層（支持部）
４ｂ１ 端部
４ｂ 外側支持部（外周部）
４ａ 内側支持部（中央部）
５ 内槽（貯槽）
５ａ 内槽底部（底部）
５ａ１ 外側ボトムプレート（底部）
５ａ２ 内側ボトムプレート（底部）
５ａ３ 接合部
５ｂ 内槽側壁（側壁）
５ｄ 天井
６ 側部保冷層
７ ブランケット
８ パーライト
９ サーマルコーナプロテクション
９ａ アニュラプレート（被覆部）
９ｂ サーマルコーナウォールプレート
９ｃ 内側端面
９ａ’ アニュラプレート
９ａ１ 延出部（被覆部）
１０ リーンコンクリート
１１ サーマルコーナボトムプレート
１１ａ 外側端面
１５ 被覆プレート（被覆部）
１５ａ 内側端面
２０ 凹部
Ｂ 境界
Ｄ 距離

Claims (4)

  1. 底部及び側壁を有する貯槽と、前記貯槽を支持する支持部と、前記貯槽と前記支持部との間に設けられた中間部材と、を備える低温液体タンクであって、
    前記支持部は、
    前記側壁を支持する外側支持部と、
    前記外側支持部の内側に隣接して配置され、弾性材料で構成される断熱層を含み、前記貯槽の前記底部を支持する内側支持部と、
    を備え、
    前記支持部と前記中間部材との間には、前記外側支持部と前記内側支持部との間の境界を被覆する被覆部が設けられていることを特徴とする低温液体タンク。
  2. 前記被覆部は、
    前記外側支持部上及び前記内側支持部上に設けられたアニュラプレートであり、
    前記アニュラプレートは、前記外側支持部から前記内側支持部に向けて延出した延出部を有することを特徴とする請求項１に記載の低温液体タンク。
  3. 前記外側支持部上にはアニュラプレートが配置され、
    前記被覆部は、前記アニュラプレートの内側に隣接して設けられ、かつ、前記アニュラプレートとは別体の被覆プレートであることを特徴とする請求項１に記載の低温液体タンク。
  4. 前記被覆部は、
    前記外側支持部と前記内側支持部との間の境界に重なる位置に設けられた凹部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の低温液体タンク。
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