JP2017223327A - 液化ガスタンク用断熱パネルおよび液化ガスタンクの断熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】液化ガスタンクに用いる断熱パネルに真空断熱体による高い断熱性を持たせると共に、そのような断熱パネルに使用上充分な強度と耐久性を持たせ、しかも施工の容易な液化ガスタンク用断熱パネルとすることである。
【解決手段】独立型の金属製タンクＴを覆うように配置される多層構造の断熱パネルＰであり、極低温のＬＮＧの接する液化ガスタンクＴの外面に沿わせて順に重ねた一次断熱層３および二次断熱層２を発泡合成樹脂製の成形体で形成し、二次断熱層２の表面と外装用ジャケット１との間に、板状の真空断熱体４を２層重ねて介在させ、さらに２層の真空断熱体４のうち最上位のものの表面から側部にかけてガラスクロス５を被覆すると共に、このガラスクロス５の縁に二次断熱層２の側部に至る所定幅の包み代５ａを設け、この包み代５ａで１層以上の真空断熱体４をまとめて二次断熱層２に接着等により固定して設ける。
【選択図】図１

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や貯蔵施設などにおいて、独立して設けられる液化ガスタンクの断熱を行う液化ガスタンク用断熱パネルおよび液化ガスタンクの断熱構造に関する。

液化天然ガス（以下、ＬＮＧと略記する。）は、比重が０．５未満という物性であるため、船などに所定の重量を積載する際には、液化された状態で大容量のタンクに積載されている。
またＬＮＧは、大気圧よりも僅かに大きな蒸気圧で−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のタンクは、極度の低温と熱負荷に耐える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は、船体から独立させて設置される独立型タンクの構造が周知である。独立型タンクは、全体が球形または一部に球曲面を有する耐圧性に優れた立体形状の金属製タンクを備えており、その外側は断熱パネルで覆われている。

このような断熱パネルは、金属製タンクを介して間接的に低温のＬＮＧから熱伝導を受けるので、低熱伝導率である特性が必要であることは勿論であり、さらに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、施工性などが必要であり、通常、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、断熱パネル等に利用できる断熱性素材として、できるだけ薄い層によって熱損失の少ない断熱性が得られる板状の真空断熱体が知られている。
このような真空断熱体の構造は、ガラス繊維（グラスウール）等の繊維、シリカなどの粉末またはポリウレタンなどの発泡樹脂などからなる多孔質の芯材層を、プラスチックや金属箔ラミネートフィルム製のシートからなる気密性袋に封入しており、袋内部は真空度１〜１０Ｐａ程度に減圧されて気体の熱伝導を低減させており、芯材層にはグラスウールなどの繊維製多孔質材が採用されている（特許文献２）。

真空断熱体は、例えばパナソニック社などからも市販されている厚さ１０〜３０ｍｍ程度の薄肉に製造された汎用品があり、同じ程度の厚さの発泡ポリスチレンに比べて２倍以上の優れた断熱性を有する。

図５に示す従来の独立型の液化ガスタンク用の断熱パネルは、金属製タンクＴと一体のスタッドボルト（図示せず。）に固定される一次断熱層３およびその外側に重ねて一体に設ける二次断熱層２の表面に、板状の真空断熱体４を複数枚、層状（図５では４層）に重ねたものであり、それぞれの真空断熱体４は、袋状のガラスクロス１０に収容している。
このように真空断熱体４の気密性の外装を補強しておくと、気密性袋が施工時などで外力を受けても損傷しがたくなり、耐摩擦性、引張強度（耐引き裂き強度）などが改善され、気密性を確実に保持できるものになる。

特開平７−６１４９３号公報 特許第３５１３１４３号公報

しかし、上記したように表面をガラスクロス１０で被覆した複数の板状の真空断熱体４を、液化ガスタンク用断熱パネルに重ねて用いると、板状の真空断熱体４同士の接着剤層は、経年劣化して接着力を失ったときに、真空断熱体４同士の一体性が損なわれて剥がれ落ち易いという問題がある。

また、シート状の真空断熱体の重なる面同士の間に複数枚のガラスクロスを重ねた層が形成され、接触するガラス繊維同士の熱伝導によって、真空断熱体の外部に熱橋(ヒートブリッジ)が形成され、本来の断熱性を充分に発揮できないという問題がある。

また、ガラスクロスで被覆した複数のシート状の真空断熱体を積み重ねて、各層を接着により一体化したり、補強のためにバンド１１（図５参照）で締め付けてまとめようとすると、そのような作業は煩雑であり、多数の断熱パネルを並べて大面積の液化ガスタンクの表面全体を被覆する作業の効率化を妨げることにもなりかねない。

そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して液化ガスタンクに用いる断熱パネルに真空断熱体による高い断熱性を持たせると共に、そのような断熱パネルに使用上充分な強度と耐久性を持たせ、しかも施工の容易な液化ガスタンク用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、この発明は、液化ガスタンクの外面を覆うように配置される多層構造の断熱パネルからなり、前記液化ガスタンクの外面に沿わせて順に重ねた一次断熱層及び二次断熱層を発泡合成樹脂製の成形体によって設け、前記二次断熱層の表面に、多孔質芯材層を気密性袋に封入して内部の減圧された板状の真空断熱体を１層以上設けた液化ガスタンク用断熱パネルにおいて、前記１層以上の真空断熱体の最上位の表面から側部にかけてガラスクロスで被覆すると共に、このガラスクロスの縁部分に前記二次断熱層の側部に至る包み代を設け、この包み代で前記１層以上の真空断熱体をまとめて前記二次断熱層に固定して設けた液化ガスタンク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液化ガスタンク用断熱パネルは、１層以上の真空断熱体の最上位の表面から側部にかけて被覆するガラスクロスの縁部分に前記二次断熱層の側部に至る包み代を設け、この包み代で前記１層以上の真空断熱体がまとめられて二次断熱層に固定されるので、複数枚の板状の真空断熱体同士の接着剤層が、経年劣化して接着力を失ったときにも真空断熱体同士の一体性が損なわれない。

また、１層以上の真空断熱体と二次断熱層が一体化され、かつ真空断熱体の表面と二次断熱層の間、および２層以上の真空断熱体同士を重ねて設ける場合の重なる真空断熱体同士の表裏面の間にガラスクロスは介在しない。

そのため、ガラスクロスを介して真空断熱体の表面と一次断熱層の表面との間に熱架橋は生じず、また重ねた真空断熱体同士の表裏面間に熱架橋は生じない。
したがって、液化ガスタンクに用いる断熱パネルに真空断熱体による高い断熱性を持たせることができる。

また、ガラスクロスの縁部分に設けた包み代で１層以上の真空断熱体をまとめて二次断熱層に固定しているので、従来のように真空断熱体を一層づつ包んで、さらに各層を接着する施工に比べて施工工程数が少なく、しかも充分に真空断熱体を保護しながら、液化ガスタンクの外面を覆うように断熱パネルを配置する施工を簡易かつ効率よく行なうことができる。

また、このような施工時に、各断熱パネルの二次断熱層の側面同士が対向する間隙に、発泡樹脂からなる目地材が充填されている断熱構造を採用することにより、硬化した樹脂製の目地材とガラスクロスが一体となって、１層以上の真空断熱体の層同士のずれを防止し、１層以上の真空断熱体をまとめて二次断熱層に確実に固定でき、断熱パネルの機械的な強度が向上する。
また、このような作用効果は、目地材の材質が硬質ポリウレタンフォームであることによって、より確実に奏される。

この発明は、液化ガスタンク用断熱パネルおよびその断熱構造について、真空断熱体の最上位の表面から側部にかけてガラスクロスで被覆し、このガラスクロスの縁部分に設けた包み代で前記１層以上の真空断熱体をまとめて二次断熱層に固定して設けたので、複数枚の板状の真空断熱体同士の接着剤層が、経年劣化して接着力を失ったときにも真空断熱体同士の一体性が損なわれない。

また、ガラスクロスを介して真空断熱体の表面と二次断熱層の表面との間や、重ねた真空断熱体同士の表裏面間に熱架橋が生じないから、液化ガスタンクに用いる断熱パネルに真空断熱体による高い断熱性を持たせると共に、充分に真空断熱体を保護し、断熱パネルに使用上充分な強度と耐久性を持たせながら、施工の容易な液化ガスタンク用断熱パネルとなる利点がある。

実施形態を示す液化ガスタンク用断熱パネルの斜視図 (a)実施形態の部品を分解して示す斜視図、(b)実施形態に用いるガラスクロスを折りたたむ前の状態を示す斜視図 実施形態の液化ガスタンクの断熱構造を示す斜視図 図３の断熱構造における目地材の充填された要部の断面図 従来例を示す液化ガスタンク用断熱パネルの斜視図

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１〜４に示すように、実施形態は、ＬＰＧ運搬用船舶などの独立型の金属製タンクＴの表面を覆うように配置される多層構造の断熱パネルＰであり、極低温のＬＮＧの接する液化ガスタンクＴの外面に沿わせて順に重ねた一次断熱層３および二次断熱層２を発泡合成樹脂製の成形体で形成し、二次断熱層２の表面と外装用ジャケット１との間に、板状の真空断熱体４を２層重ねて介在させた液化ガスタンク用断熱パネルであり、さらに２層の真空断熱体４のうち最上位のものの表面から側部にかけてガラスクロス５を被覆すると共に、このガラスクロス５の縁に二次断熱層２の側部に至る所定幅の包み代５ａを設け、この包み代５ａで１層以上の真空断熱体４をまとめて二次断熱層２に接着等により固定して設けた液化ガスタンク用断熱パネルＰである。

低温側の一次断熱層３を形成している発泡合成樹脂は、例えば−１６０〜−２００℃程度の極低温の液化ガスに対する強度劣化のない低温断熱性を有する発泡樹脂素材が採用されており、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を採用できる。
また、常温側の二次断熱層２を形成する発泡樹脂素材については、上記した一次断熱層３の素材ほどの低温断熱性を要求する必要はないが、安全性等を考えれば同様の特性を有する発泡樹脂を採用することが好ましい。

二次断熱層２は、一次断熱層３と同程度の長方形または台形等の方形平板状の形状と大きさ、またはそれより少し小さい板状の樹脂発泡体からなり、一次断熱層３の少なくとも１以上の辺、または４辺全ての縁辺部を所定幅だけ残して一体に重ねることができる。また、一次断熱層３の表面には、二次断熱層２の裏面と重ね合わされた際に、熱収縮（膨張）量の差による歪をできるだけ抑制し、またクラックや割れを防止して物理的な障害を防止するために、高引張強度の有機繊維や金属繊維からなるメッシュまたはガラスクロスなどの無機繊維からなる補強材層６を介して積層一体化している。なお、図１〜３中の符号３ｃは、一次断熱層３の裏面に一体成形された不陸調整のための筋状突起を示している。

図４に示すように、板状の真空断熱体４は、多孔質芯材層７を気密性袋８に封入して内部を減圧したものである。すなわち、真空断熱体４は、ガラス繊維（グラスウール）等の断熱効率の良い繊維や、シリカなどの粉末またはポリウレタンなどの発泡樹脂などからなる多孔質芯材層７を、プラスチックや金属箔ラミネートフィルム製のシートからなる気密性袋８に封入し、その際に袋内部を、例えば真空度１〜１０Ｐａ程度に減圧して気体の熱伝導を低減させたものである。これらは同じ厚さの板状発泡ポリスチレンに比べて１０倍程度の優れた断熱性を有している。
このような真空断熱体４は、例えば厚さ１０〜３０ｍｍ程度の薄肉に製造したものとして市販の真空断熱体（例えばパナソニック社製のもの）などを採用できる。

真空断熱体４は、二次断熱層２の表面と外装用ジャケット１との間に、１層以上積み重ねて設け、その真空断熱体の最上位の表面から側部にかけてはガラスクロス５で被覆することにより、耐摩擦性、引張強度（耐引き裂き強度）などが補強される。

ガラスクロス５は、所要の強度が得られるように工業製品を選択的に採用すればよく、ストランドで織られた布の形態のものを適用できるが、その織り方は特に限定されるものではなく、例えば平織ガラスクロス（２００〜４００ｇ/ｍ²）を適用できる。

最上位の真空断熱体４の表面や側面部は、断熱パネルＰの施工時などに外力が加わっても、耐引き裂き強度等の機械的強度がガラスクロス５で補強されているので、破損し難く、内部の真空状態は保たれ、使用中の安定して高い断熱性が維持される。

図２(a)に示すように、１層以上（図中では２層）の板状の真空断熱体４のうち最上位のものの表面はガラスクロス５で被覆され、このガラスクロス５の周縁部には真空断熱体４の外周から側面部に沿わせて折り曲げ可能な所定幅の包み代５ａが設けられている。
上記折り曲げ作業をより簡便にするため、切り目５ｂを適宜に設けている。

そして、図２(b)に示すように、包み代５ａを矢印方向に折り曲げて、１層以上の真空断熱体４の側面部分をまとめて包み、さらにこの包み代５ａの端部を二次断熱層２の側面部分に対してピン、ホチキス、接着剤など（図示せず）で固定し、これにより１層または複数層の真空断熱体４と二次断熱層２とを一体化している。

このようにすると、複数枚の板状の真空断熱体４同士の接着剤層が、経年劣化して接着力を失ったときにも真空断熱体４同士の一体性が損なわれない。
また、最下位置の真空断熱体４の表面と二次断熱層２の間、および２層以上の真空断熱体４同士を重ねて設ける場合に隣接する真空断熱体４同士の間にはガラスクロス５が介在しない。

そのため、最下位置の真空断熱体４の表面と二次断熱層２の表面との間にガラスクロス５を介した熱架橋（ヒートブリッジ）による熱損失は生じない、また複数枚重ねた真空断熱体４同士の表裏面間にも熱架橋は生じない。
したがって、液化ガスタンクに用いる断熱パネルＰには、１枚以上の真空断熱体４における本来の高い断熱性を持たせることができる。

図３及び図４に示すように、ＬＰＧ運搬用船舶の独立型タンクの断熱構造は、断熱パネルＰを金属製タンクＴに、通常、スタッドボルト等（図示せず）で固定している。そして、隣接する断熱パネルＰ同士、特に二次断熱層２の側面同士が対向する間隙には、硬質ポリウレタンフォームなどの適度の柔軟性と高い強度を有していて、特に断熱性に優れた特性の発泡樹脂（繊維補強されたものが好ましい）からなる目地材Ｊを充填したものである。
また、図中の符号９は、目地材Ｊを保護するために、外装用ジャケット１と同質金属製の目地テープを示している。

このように実施形態の断熱パネルＰを用いて施工すると、ガラスクロス５の縁の部分に設けた包み代５ａで１層または複数の真空断熱体４をまとめて二次断熱層２に固定するので、１枚以上の真空断熱体４を一層づつ包んで、さらに各層を接着していく従来の施工方法に比べて施工工程が少なくなり、施工作業は簡易かつ効率よく行なうことができる。しかも最上位の所要部分がガラスクロスによって効率よく保護された真空断熱体４によって、液化ガスタンクの表面を覆う断熱パネルＰは、耐久性が向上する。

また、施工時に、各断熱パネルＰの二次断熱層２の側面同士が対向する溝状の間隙には、硬質ポリウレタンフォーム等の発泡樹脂からなる目地材Ｊが充填されることにより、目地材Ｊがガラスクロス５と一体になって、１層以上の真空断熱体の位置ずれや層同士のずれを防止するから、１層以上の真空断熱体４が二次断熱層２に確実に固定され、断熱パネルＰの機械的な強度も向上する。

１ 外装用ジャケット
２ 二次断熱層
３ 一次断熱層
４ 真空断熱体
５、１０ ガラスクロス
５ａ 包み代
５ｂ 切り目
６ 補強材層
７ 多孔質芯材層
８ 気密性袋
９ 目地テープ
Ｔ 金属製タンク
Ｐ 断熱パネル
Ｊ 目地材

Claims (3)

1. 液化ガスタンクの外面を覆うように配置される多層構造の断熱パネルからなり、前記液化ガスタンクの外面に沿わせて順に重ねた一次断熱層及び二次断熱層を発泡合成樹脂製の成形体によって設け、前記二次断熱層の表面に、多孔質芯材層を気密性袋に封入して内部の減圧された板状の真空断熱体を１層以上設けた液化ガスタンク用断熱パネルにおいて、
   前記１層以上の真空断熱体の最上位の表面から側部にかけてガラスクロスで被覆すると共に、このガラスクロスの縁部分に前記二次断熱層の側部に至る包み代を設け、この包み代で前記１層以上の真空断熱体をまとめて前記二次断熱層に固定して設けたことを特徴とする液化ガスタンク用断熱パネル。
2. 請求項１に記載の液化ガスタンク用断熱パネルを多数並べて連結し、液化ガスタンクの外側を被覆した液化ガスタンクの断熱構造において、
   各断熱パネルの二次断熱層の側面同士が対向する間隙に、発泡樹脂からなる目地材が充填されていることを特徴とする液化ガスタンクの断熱構造。
3. 上記発泡樹脂が、硬質ポリウレタンフォームである請求項２に記載の液化ガスタンクの断熱構造。

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