JP2019152260A - 二重殻タンクおよび液化ガス運搬船 - Google Patents

二重殻タンクおよび液化ガス運搬船 Download PDF

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Abstract

【課題】隔壁と外側リングおよび内側リングとの接合部の強度を十分に確保しつつ外側リング、隔壁および内側リングを介した熱浸入を低減することができる二重殻タンクを提供する。【解決手段】二重殻タンクは、内槽本体部および内槽ドームを有する内槽と、内槽マンホールと、第１真空空間を隔てて内槽本体部を取り囲む外槽本体部および第２真空空間を隔てて内槽ドームを取り囲む外槽ドームを有する外槽と、外槽マンホールと、外槽ドームを下側の固定部と上側の可動部とに分割するように外槽ドームに組み込まれたベローズと、第２真空空間内で内槽ドームに固定された内側リングと、第２真空空間内で外槽ドームの可動部に固定された、内側リングよりも下方に位置する外側リングと、内側リングと外側リングとを連結し、第２真空空間を上側真空空間と下側真空空間とに仕切る筒状の隔壁と、を備え、隔壁の中央部の厚さは、当該隔壁の両端部の厚さよりも薄い。【選択図】図１

Description

本発明は、二重殻タンクおよびこの二重殻タンクを備える液化ガス搬船に関する。
従来から、低温の液化ガス用の二重殻タンクが知られている。例えば、特許文献１には、内槽と外槽との間に真空断熱層が形成された二重殻タンクが開示されている。
具体的に、内槽は、液化ガスを貯留する内槽本体部と、内槽本体部から上向きに突出する内槽ドームを含み、外槽は、内槽本体部を取り囲む外槽本体部と、内槽ドームを取り囲む外槽ドームを含む。内槽ドームは内槽を貫通する配管を集約するためものであり、それらの配管は、内槽ドームおよび外槽ドームを貫通するように配置される。内槽本体部と外槽本体部との間は第１真空空間であり、内槽ドームと外槽ドームとの間は第２真空空間である。
内槽内に液化ガスが投入されると内槽が熱収縮する。この内槽の熱収縮によって配管に大きな応力が作用することを防止するために、特許文献１の二重殻タンクでは、外槽ドームにベローズが組み込まれている。このベローズによって、外槽ドームが、配管によって貫通される上側の可動部と、下側の固定部とに分割されている。
外槽ドームの可動部は、内槽ドームによって支持されている。特許文献１の図１２には、吊り下げ構造によって、外槽ドームの可動部を支持する構成が開示されている。具体的に、内槽ドームと外槽ドームとの間の第２真空空間内には、内側リング、筒状の隔壁および外側リングが配置されている。内側リングは内槽ドームに固定され、外側リングは内側リングよりも下方で外槽ドームの可動部に固定されている。隔壁は、内側リングと外側リングとを連結している。
隔壁は、第２真空空間を下側真空空間と上側真空空間とに仕切る役割も果たしている。特許文献１の図１２では、内槽ドームの上部に内槽マンホールが設けられているとともに、外槽ドームの上部に外槽マンホールが設けられている。隔壁によって第２真空空間が下側真空空間と上側真空空間とに仕切られることによって、外槽マンホールが開かれたときに真空断熱層における大気圧となる容積が小さく抑えられている。
特開２０１５−４３８３号公報
ところで、特許文献１の図１２の構成では、内槽と外槽との間の真空断熱層によって外槽外から内槽内への熱の侵入を防止しているものの、外側リング、隔壁および内側リングを介した熱伝導による熱侵入をさらに低減したいという要望がある。このような観点からは、隔壁の厚さは薄い方が望ましい。一方で、隔壁と外側リングおよび内側リングとの接合部の強度の観点からは、隔壁の厚さは厚い方が望ましい。
そこで、本発明は、隔壁と外側リングおよび内側リングとの接合部の強度を十分に確保しつつ外側リング、隔壁および内側リングを介した熱浸入を低減することができる二重殻タンクおよびこの二重殻タンクを含む液化ガス運搬船を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の二重殻タンクは、液化ガスを貯留する内槽本体部、および前記内槽本体部から上向きに突出する内槽ドーム、を含む内槽と、前記内槽ドームの上部に設けられた内槽マンホールと、第１真空空間を隔てて前記内槽本体部を取り囲む外槽本体部、および第２真空空間を隔てて前記内槽ドームを取り囲む外槽ドーム、を含む外槽と、前記外槽ドームの上部に設けられた外槽マンホールと、前記外槽ドームを下側の固定部と上側の可動部とに分割するように前記外槽ドームに組み込まれたベローズと、前記第２真空空間内で前記内槽ドームに固定された内側リングと、前記第２真空空間内で前記外槽ドームの可動部に固定された、前記内側リングよりも下方に位置する外側リングと、前記内側リングと前記外側リングとを連結し、前記第２真空空間を前記内槽マンホールと前記外槽マンホールの間の領域を含む上側真空空間と下側真空空間とに仕切る筒状の隔壁と、を備え、前記隔壁の中央部の厚さは、当該隔壁の両端部の厚さよりも薄い、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、隔壁の中央部の厚さが薄くなっているので、隔壁が一定の厚さの筒状である場合に比べて、外側リング、隔壁および内側リングを介した熱浸入を低減することができる。しかも、内槽が熱収縮するときには内槽ドームも縮径するが、このときは、隔壁の中央部の厚さが薄くなっているので、隔壁が断面略Ｓ字状となるように変形する。従って、隔壁と外側リングとの接合部および隔壁と内側リングとの接合部に大きな応力が作用することが防止される。これにより、隔壁と外側リングおよび内側リングとの接合部の強度が十分に確保される。
前記隔壁の外周面は、当該隔壁の中央部において径方向内向きに凹んでいてもよい。この構成によれば、内槽ドームの軸方向から見たときの隔壁の中央部の断面積は、隔壁の内周面が中央部において径方向外向きに窪んでいる場合に比べ、小さくなる。従って、隔壁の内周面が中央部において径方向外向きに窪んでいる場合に比べて、外側リング、隔壁および内側リングを介した熱浸入を効果的に低減することができる。
また、本発明の液化ガス運搬船は、上記の二重殻タンクを備えることを特徴とする。
本発明によれば、隔壁と外側リングおよび内側リングとの接合部の強度を十分に確保しつつ外側リング、隔壁および内側リングを介した熱浸入を低減することができる。
本発明の一実施形態に係る二重殻タンクの断面図である。 図１の要部を拡大した断面図である。 図２の要部を拡大した断面図である。 内槽ドームが縮径したときの状態を示す図である。
図１に、本発明の一実施形態に係る二重殻タンク２を示す。この二重殻タンク２は、例えば、液化ガス運搬船１にカーゴタンクとして搭載される。ただし、二重殻タンク２は、必ずしも液化ガス運搬船１にカーゴタンクとして搭載される必要はなく、その他の船舶に燃料タンクとして搭載されてもよい。あるいは、二重殻タンク２は、地上に設置されてもよい。
本実施形態では、二重殻タンク２が水平方向に長い円筒状である。ただし、二重殻タンク２の形状は、球形状であってもよいし、立方体状または直方体状であってもよい。
二重殻タンク２は、内槽３と外槽４を含み、内槽３と外槽４との間に真空断熱層が形成されている。外槽４は、二重殻タンク２の軸方向に互いに離間する位置で、船体１１に設けられた一対のサドル１２により支持されている。一方、内槽３と外槽４の間には、サドル１２と同じ位置で内槽３を支持する一対の支持部材１３が配置されている。
具体的に、内槽３は、液化ガスを貯留する内槽本体部３１と、内槽本体部３１から上向きに突出する内槽ドーム３２を含む。外槽４は、第１真空空間２１を隔てて内槽本体部３１を全体的に取り囲む外槽本体部４１と、第２真空空間２２を隔てて内槽ドーム３２を全体的に取り囲む外槽ドーム４２を含む。
液化ガスは、例えば、液化石油ガス（ＬＰＧ、約−４５℃）、液化エチレンガス（ＬＥＧ、約−１００℃）、液化天然ガス（ＬＮＧ、約−１６０℃）、液化水素（ＬＨ2、約−２５０℃）、液化ヘリウム（ＬＨｅ、約−２７０℃）である。
内槽本体部３１は、一定の断面形状で水平方向に延びる胴部と、この胴部の両側の開口を塞ぐ半球状の閉塞部を含む。ただし、閉塞部は、胴部と垂直なフラットであってもよいし、皿状であってもよい。内槽ドーム３２は、内槽本体部３１の胴部から上向きに突出している。内槽ドーム３２の突出方向は、本実施形態では鉛直方向と平行であるが、鉛直方向に対して多少傾いていてもよい。
内槽ドーム３２は、内槽を貫通する複数の配管１４（図１では、図面の簡略化のために１本の配管１４のみを図示）を集約するためものであり、それらの配管１４は、内槽ドーム３２および外槽ドーム４２を貫通するように配置される。
外槽本体部４１は、内槽本体部３１を拡大した形状を有する。すなわち、外槽本体部４１は、一定の断面形状で水平方向に延びる、内槽本体部３１の胴部よりも大径の胴部と、この胴部の両側の開口を塞ぐ半球状の閉塞部を含む。外槽ドーム４２も、内槽ドーム３２を拡大した形状を有する。
次に、図２を参照して、内槽ドーム３２および外槽ドーム４２について詳細に説明する。
内槽ドーム３２は、内槽本体部３１から立ち上がる管状の周壁３３と、周壁３３の上側開口を閉塞する天井壁３４を含む。内槽ドーム３２の上部には、内槽マンホール５が設けられている。本実施形態では、天井壁３４に内槽マンホール５が設けられている。図例では、内槽マンホール５が天井壁３４の中心に設けられているが、内槽マンホール５は天井壁３４の中心からずれた位置に設けられてもよい。あるいは、内槽マンホール５は、後述する内側リング７よりも上方で周壁３３に設けられてもよい。
内槽マンホール５は、天井壁３４を貫通するマンホール管５１によって形成され、マンホール蓋５２によって閉塞されている。マンホール蓋５２は、マンホール管５１の上端に設けられたフランジにボルトなどによって固定されている。
同様に、外槽ドーム４２は、外槽本体部４１から立ち上がる管状の周壁４３と、周壁４３の上側開口を閉塞する天井壁４４を含む。外槽ドーム４２の上部には、外槽マンホール６が設けられている。本実施形態では、天井壁４４に外槽マンホール６が設けられている。図例では、外槽マンホール６が天井壁４４の中心に設けられているが、外槽マンホール６は天井壁４４の中心からずれた位置に設けられてもよい。あるいは、外槽マンホール６は、後述する外側リング９よりも上方で周壁４３に設けられてもよい。
外槽マンホール６は、天井壁４４を貫通するマンホール管６１によって形成され、マンホール蓋６２によって閉塞されている。マンホール蓋６２は、マンホール管６１の上端に設けられたフランジにボルトなどによって固定されている。
図例では、上述した配管１４が内槽ドーム３２の周壁３３および外槽ドーム４２の周壁４３を貫通しているが、配管１４は、内槽ドーム３２の天井壁３４および外槽ドーム４２の天井壁４４を貫通してもよい。
外槽ドーム４２の周壁４３には、ベローズ４５が組み込まれている。ベローズ４５は、外槽ドーム４２を下側の固定部４２Ａと上側の可動部４２Ｂとに分断する。可動部４２Ｂは、配管１４によって貫通される部分であるとともに、外槽マンホール６が設けられる部分である。
内槽ドーム３２と外槽ドーム４２との間の第２真空空間２２内には、内側リング７、筒状の隔壁８および外側リング９が配置されている。内側リング７、隔壁８および外側リング９は、外槽ドーム４２の可動部４２Ｂを支持する吊り下げ構造を構成する。
内側リング７は、内槽ドーム３２の軸方向（突出方向）と直交する径方向に平行な板である。内側リング７は、内槽ドーム３２に固定されている。例えば、内側リング７の内周縁部は、周壁３３の外周面に溶接によって接合される。
外側リング９は、内側リング７と平行な板である。外側リング９は、内側リング７よりも下方に位置しており、外槽ドーム４２の可動部４２Ｂに固定されている。例えば、外側リング９の外周縁部は、周壁４３の内周面に溶接によって接合される。
隔壁８は、内側リング７と外側リング９とを連結している。これにより、第２真空空間２２が上側真空空間２４と下側真空空間２３とに仕切られている。上側真空空間２４は、内槽マンホール５と外槽マンホール６の間の領域を含む空間である。すなわち、上側真空空間２４は、外槽マンホール６が開かれたときに外槽マンホール６を通じて大気空間と連通し、内槽マンホール５が開かれたときに内槽マンホール５を通じて内槽３内の空間と連通する。
本実施形態では、隔壁８の内周面に内側リング７の外周縁部が接合されており、外側リング９の上面に隔壁８の下端部が接合されている。これらの接合には、例えば溶接が用いられる。ただし、隔壁８の上端部が内側リング７の下面に接合されてもよいし、外側リング９の内周縁部が隔壁８の外周面に接合されてもよい。
図３に示すように、隔壁８の中央部８ｂの厚さは、当該隔壁８の上端部８ａおよび下端部８ｃの厚さよりも薄い。なお、隔壁８の上端部８ａの厚さと下端部８ｃの厚さは同じであってもよいし異なっていてもよい。
本実施形態では、隔壁８の外周面が中央部８ｂにおいて径方向内向きに窪んでいる。換言すれば、隔壁８の中央部８ｂに、径方向外向きに開口する、周方向に連続する溝が形成されている。ただし、隔壁８の外周面は、中央部８ｂにおいて径方向外向きに窪んでもよい。
さらに、本実施形態では、隔壁８の上端部８ａ、中央部８ｂおよび下端部８ｃで形成される溝の形状が上下対称となっている。つまり、上端部８ａと中央部８ｂの間の傾斜面の角度は、下端部８ｃと中央部８ｂの間の傾斜面の角度と同じである。ただし、隔壁８の上端部８ａ、中央部８ｂおよび下端部８ｃで形成される溝の形状は上下非対称であってもよい。
以上説明したように、本実施形態の二重殻タンク２では、隔壁８の中央部８ｂの厚さが薄くなっているので、隔壁８が一定の厚さの筒状である場合に比べて、外側リング９、隔壁８および内側リング７を介した熱浸入を低減することができる。しかも、内槽３が熱収縮するときには内槽ドーム３２も縮径するが、このときは、隔壁８の中央部８ｂの厚さが薄くなっているので、隔壁８が図４に示すように断面略Ｓ字状となるように変形する。従って、隔壁８と外側リング９との接合部および隔壁８と内側リング７との接合部に大きな応力が作用することが防止される。これにより、隔壁８と外側リング９および内側リング８との接合部の強度が十分に確保される。
また、本実施形態では、隔壁８の外周面が中央部８ｂにおいて径方向内向きに窪んでいるので、内槽ドーム３２の軸方向から見たときの隔壁８の中央部８ｂの断面積は、隔壁８の内周面が中央部８ｂにおいて径方向外向きに窪んでいる場合に比べ、小さくなる。従って、隔壁８の内周面が中央部８ｂにおいて径方向外向きに窪んでいる場合に比べて、外側リング９、隔壁８および内側リング７を介した熱浸入を効果的に低減することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
１ 液化ガス運搬船
２ 二重殻タンク
２１ 第１真空空間
２２ 第２真空空間
２３ 下側真空空間
２４ 上側真空空間
３ 内槽
３１ 内槽本体部
３２ 内槽ドーム
４ 外槽
４１ 外槽本体部
４２ 外槽ドーム
５ 内槽マンホール
６ 外槽マンホール
７ 内側リング
８ 隔壁
８ａ 上端部
８ｂ 中央部
８ｃ 下端部
９ 外側リング

Claims (3)

  1. 液化ガスを貯留する内槽本体部、および前記内槽本体部から上向きに突出する内槽ドーム、を含む内槽と、
    前記内槽ドームの上部に設けられた内槽マンホールと、
    第１真空空間を隔てて前記内槽本体部を取り囲む外槽本体部、および第２真空空間を隔てて前記内槽ドームを取り囲む外槽ドーム、を含む外槽と、
    前記外槽ドームの上部に設けられた外槽マンホールと、
    前記外槽ドームを下側の固定部と上側の可動部とに分割するように前記外槽ドームに組み込まれたベローズと、
    前記第２真空空間内で前記内槽ドームに固定された内側リングと、
    前記第２真空空間内で前記外槽ドームの可動部に固定された、前記内側リングよりも下方に位置する外側リングと、
    前記内側リングと前記外側リングとを連結し、前記第２真空空間を前記内槽マンホールと前記外槽マンホールの間の領域を含む上側真空空間と下側真空空間とに仕切る筒状の隔壁と、を備え、
    前記隔壁の中央部の厚さは、当該隔壁の両端部の厚さよりも薄い、二重殻タンク。
  2. 前記隔壁の外周面は、当該隔壁の中央部において径方向内向きに凹んでいる、請求項１に記載の二重殻タンク。
  3. 請求項１または２に記載の二重殻タンクを備える液化ガス運搬船。
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