JP2019199949A - Low-temperature liquid storage tank - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液化水素などの低温液体の貯蔵に用いられる低温液体貯蔵用タンクに関する。 The present invention relates to a cryogenic liquid storage tank used for storing a cryogenic liquid such as liquefied hydrogen.
従来、液化天然ガス(LNG)、液化石油ガス(LPG)等の低温液体を貯蔵するためのタンクとして、内槽と外槽を有する二重殻構造のタンクが用いられている。 Conventionally, as a tank for storing a low-temperature liquid such as liquefied natural gas (LNG) and liquefied petroleum gas (LPG), a double-shell tank having an inner tank and an outer tank is used.
また、この種のタンクは、例えば、コンクリート製の基礎版と、基礎版上に設置される金属製の内槽(貯槽)及び外槽と、内槽と外層の間に充填されて保冷機能、断熱機能を発揮するウレタンフォーム、ポリイソシアヌレートフォーム、パーライトなどの保冷材(断熱材)とを備えて構成されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, this type of tank is, for example, a concrete base plate, a metal inner tank (storage tank) and an outer tank installed on the base plate, and a cooling function filled between the inner tank and the outer layer. It is configured to include a cold insulating material (heat insulating material) such as urethane foam, polyisocyanurate foam, and pearlite that exhibits a heat insulating function (see, for example, Patent Document 1).
ここで、水素は、従来の化石燃料と異なり、様々な原料から大量に製造可能であるとともに、燃焼時に水しか発生せず温室効果ガスを全く排出しない究極のクリーン性能を実現できるため、水素をエネルギー源として発電等に利用することが注目されている。 Here, unlike conventional fossil fuels, hydrogen can be produced in large quantities from a variety of raw materials, and it can realize the ultimate clean performance that generates only water during combustion and emits no greenhouse gases. It is attracting attention as an energy source for power generation.
水素発電等を実用化する上で、今後、LNGやLPGの貯蔵タンクのような万kLオーダーの大型の液化水素用の貯蔵タンクが必要になるが、−253℃の超低温の液化水素を従来の貯蔵タンクにそのまま貯蔵することは難しい。このため、超低温の液化水素を万kLオーダーで大量に貯蔵できるタンクが強く求められている。 In order to put hydrogen power generation into practical use, a large storage tank for liquefied hydrogen of the order of 10,000 kL, such as a storage tank for LNG or LPG, will be required in the future. It is difficult to store in a storage tank as it is. For this reason, there is a strong demand for a tank capable of storing a large amount of ultra-low temperature liquefied hydrogen on the order of 10,000 kL.
超低温の液化水素を大量に貯蔵できるタンクとして、液化水素を貯蔵する内槽と、内槽を囲繞して内包するように配設される外槽と、内槽と外槽の間に設けられる真空断熱層とを備え、且つ、外槽が、コンクリート部と、該コンクリート部の表面に一体に不透気材を設けてなるライナー部(鋼板など)とを備えるとともに、該ライナー部をコンクリート部の外面側に配設した構造のタンクが知られている。 As a tank that can store a large amount of ultra-low temperature liquefied hydrogen, an inner tank that stores liquefied hydrogen, an outer tank that surrounds and encloses the inner tank, and a vacuum provided between the inner tank and the outer tank The outer tub includes a concrete portion and a liner portion (such as a steel plate) integrally provided with a gas-impermeable material on a surface of the concrete portion, and the liner portion is disposed on the concrete portion. A tank having a structure arranged on the outer surface side is known.
しかしながら、ライナー部を外槽の外面側に配設した際に、タンクの基礎が杭基礎の場合、ライナー部と杭との取り合い部分においてライナーの性能が低下する虞があった。 However, when the liner portion is disposed on the outer surface side of the outer tub, if the tank foundation is a pile foundation, the performance of the liner may be deteriorated at the joint portion between the liner portion and the pile.
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、杭基礎構造を有し、液化水素のような超低温の液体を万kLオーダーの大量であっても好適に貯蔵することが可能な低温液体貯蔵用タンクを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, has a pile foundation structure, and can suitably store an ultra-low temperature liquid such as liquefied hydrogen even in a large amount on the order of 10,000 kL. An object is to provide a cryogenic liquid storage tank.
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
本発明の低温液体貯蔵用タンクは、低温液体を貯蔵する内槽と、内槽を囲繞して内包するように配設される外槽と、前記内槽と前記外槽の間に設けられる真空断熱層とを備え、且つ、前記外槽が、コンクリート部と、該コンクリート部の表面に一体に不透気材を設けてなるライナー部とを備えるとともに、前記ライナー部を前記コンクリート部の前記真空断熱層と反対側の外面側に配設して構成され、前記外槽の底版の下方および側方に、該底版を囲繞する支持底版が設けられ、前記支持底版は、杭基礎を介して構築されていることを特徴としている。 The cryogenic liquid storage tank of the present invention includes an inner tank for storing a cryogenic liquid, an outer tank disposed so as to surround and enclose the inner tank, and a vacuum provided between the inner tank and the outer tank. A heat insulating layer, and the outer tub includes a concrete portion and a liner portion integrally formed with a gas-impermeable material on a surface of the concrete portion, and the liner portion is the vacuum of the concrete portion. It is configured to be arranged on the outer surface side opposite to the heat insulating layer, and a supporting bottom plate surrounding the bottom plate is provided below and on the side of the bottom plate of the outer tub, and the supporting bottom plate is constructed via a pile foundation It is characterized by being.
また、本発明の低温液体貯蔵用タンクにおいては、前記不透気材が鋼板であることが望ましい。 In the cryogenic liquid storage tank of the present invention, it is desirable that the air-impermeable material is a steel plate.
本発明の低温液体貯蔵用タンクによれば、真空断熱層を真空状態にすると、多孔体であるコンクリート部(コンクリート体)の間隙中の空気も抜け、コンクリート部の外側に設けられたライナー部(不透気材)にコンクリート部に吸着する力が働く。
また、コンクリート部にひび割れが生じてしまった場合においても、真空断熱層を真空状態にすると、ひび割れを通じてコンクリート部の空気が抜け、コンクリート部の外側に設けられたライナー部にコンクリート部に吸着する力が働くことになる。
According to the low-temperature liquid storage tank of the present invention, when the vacuum heat insulating layer is brought into a vacuum state, air in the gap between the porous concrete portion (concrete body) is also released, and the liner portion (outside the concrete portion) The force of adsorbing to the concrete part works on the air-impermeable material.
In addition, even if cracks have occurred in the concrete part, if the vacuum heat insulating layer is brought into a vacuum state, the air in the concrete part is released through the cracks, and the force adsorbed to the concrete part by the liner part provided outside the concrete part Will work.
これにより、真空断熱層を真空にするとともに、ライナー部の不透気材がコンクリート部の外面に自動的に密着することになる。 Thereby, while making a vacuum heat insulation layer into a vacuum, the air-impermeable material of a liner part will closely_contact | adhere to the outer surface of a concrete part automatically.
よって、本発明の低温液体貯蔵用タンクにおいては、ライナー部の不透気材が真空断熱層を真空にするとともにコンクリート部の外面に密着することにより、コンクリート部の内側にライナー部を設けた場合と比較し、ライナー部の不透気材をコンクリート部に接合するためのアンカーなどの本数を大幅に削減することができるとともに、気密性を好適に確保することが可能になる。 Therefore, in the cryogenic liquid storage tank of the present invention, when the air-impermeable material in the liner part evacuates the vacuum heat insulating layer and adheres closely to the outer surface of the concrete part, the liner part is provided inside the concrete part. As compared with the above, the number of anchors and the like for joining the air-impermeable material of the liner portion to the concrete portion can be greatly reduced, and airtightness can be suitably ensured.
また、コンクリート部の外面にライナー部の鋼板などの不透気材を接合するため、コンクリート部の内面に鋼板などの不透気材を接合する場合と比較し、この不透気材の取り付け作業を容易にすることができ、施工性を大幅に向上させることも可能になる。 In addition, since the impervious material such as the steel plate of the liner part is joined to the outer surface of the concrete part, the work of attaching this impervious material compared to the case of joining the impervious material such as the steel plate to the inner surface of the concrete part. It is also possible to easily improve the workability.
また、真空断熱層を真空にするとともに、ライナー部の不透気材がコンクリート部の外面に自動的に密着するため、不透気材をコンクリート部の内面に接合する場合のように真空の負圧によってアンカーの間の部分が湾曲変形したり、座屈変形することがない。また、不透気材に剥がれが生じることもない。これにより、厚さが薄い鋼板を不透気材として採用しても信頼性の高いライナー部を形成することが可能になる。 In addition, the vacuum heat insulating layer is evacuated and the air-impermeable material in the liner part automatically adheres to the outer surface of the concrete part. The portion between the anchors does not bend or buckle due to the pressure. Moreover, peeling does not occur in the air-impermeable material. This makes it possible to form a highly reliable liner even if a thin steel plate is employed as the air-impermeable material.
さらに、本発明の低温液体貯蔵用タンクにおいては、杭基礎を介して支持底版が設けられ、該支持底版に支持されるように外槽が設けられている。つまり、外槽と杭とが直接接合される構成ではないため、外槽に設けられたライナー部に影響することなくタンクを構築することができる。つまり、杭を用いてタンクを構築した場合においても信頼性の高いライナーを形成することができる。 Furthermore, in the cryogenic liquid storage tank of the present invention, a supporting bottom plate is provided via a pile foundation, and an outer tub is provided so as to be supported by the supporting bottom plate. That is, since it is not the structure which an outer tank and a pile are joined directly, a tank can be constructed without affecting the liner part provided in the outer tank. That is, even when a tank is constructed using a pile, a highly reliable liner can be formed.
したがって、杭基礎構造を有し、液化水素のような超低温の液体を万kLオーダーの大量であっても好適に貯蔵することが可能な低温液体貯蔵用タンクを提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a cryogenic liquid storage tank that has a pile foundation structure and can suitably store an ultra-low temperature liquid such as liquefied hydrogen even in a large amount of the order of 10,000 kL.
以下、図1から図3を参照し、本発明の一実施形態に係る低温液体貯蔵用タンクについて説明する。ここで、本実施形態は、例えば液化水素などの超低温液体の貯蔵に用いて好適なタンクに関するものである。 Hereinafter, a cryogenic liquid storage tank according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Here, this embodiment relates to a tank suitable for use in storing ultra-low temperature liquid such as liquefied hydrogen.
本実施形態の低温液体貯蔵用タンク1は、図1及び図2に示すように、低温液体Lを貯蔵する金属製(鋼板)の内槽2と、内槽2を囲繞するように設けられる外槽3と、内槽2と外槽3の間に設けられ、断熱性能を確保するための真空断熱層4と、を備えて構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cryogenic
真空断熱層4は、空気を吸引するなどして真空状態で保持されるとともに、例えば粉末/固体状の輻射シールド材5を充填して構成されている。なお、輻射シールド材5は、例えば低温液体Lが接触することによって内槽2の鋼板が原子/分子レベルで振動し、この振動に伴う伝熱作用(電磁波)を吸収/遮断して断熱性が低下することを防止するためのものである。
The vacuum
次に、本実施形態の外槽3は、例えば鉄筋コンクリート造の底版部、側壁部、屋根部を備えたコンクリート部(コンクリート体)6と、コンクリート部6の表面に、この表面全体を被覆するように一体に取り付けられた鋼板などの不透気材からなるライナー部7とを備えて構成されている。
Next, the
ここで、内槽2とコンクリート部6(外槽3)との間に真空断熱層4を設ける場合には、外槽3のコンクリート部6が多孔体であるため、通常、このコンクリート部6の内面6a(真空断熱層4側の表面)に不透気材(気密部材)としての鋼板をアンカーなどの固定手段で固定してライナー部を設ける。
しかしながら、この場合には、真空断熱層4の負圧によってライナー部の鋼板に大きな吸引力が発生し、隣り合うアンカー間の鋼板部分が湾曲変形したり、座屈変形するおそれが生じる。また、鋼板の剥がれが生じるおそれもある。
Here, when providing the vacuum
However, in this case, a large suction force is generated on the steel plate of the liner portion due to the negative pressure of the vacuum
これに対し、本実施形態の低温液体貯蔵用タンク1においては、図2(図1参照)に示すように、外槽3のコンクリート部6の外面6bに鋼板などの不透気材をアンカーなどの固定手段で固定してライナー部7を設けるようにする。なお、ライナー部7は、例えば複数の鋼板を溶接等によって接合し、内側の気密性を確保できるように形成する。
On the other hand, in the cryogenic
次に、図1に示すように、本実施形態の低温液体貯蔵用タンク1は、地盤Gに配された複数の杭11を介して構築されている。つまり、低温液体貯蔵用タンク1は、杭基礎構造10を有している。
Next, as shown in FIG. 1, the cryogenic
図1,図3に示すように、杭11の上端部(先端部)11aは、支持底版21に一部が入り込むようにして接合されている。本実施形態では、杭11と支持底版21は鉄筋コンクリート造で構成されている。なお、杭11および支持底版21の構造については、鉄筋コンクリート造以外の構造であってもよい。
As shown in FIGS. 1 and 3, the upper end portion (tip portion) 11 a of the
支持底版21は、杭11と接合される底板部22と、底板部22の周縁部から鉛直上方に立ち上がるように形成された側板部23と、を有している。
The
底板部22は、外槽3の底版8が載置可能な大きさの平板状に形成されている。側板部23は、外槽3の底版8の側面を覆う高さで形成されている。
The
そして、支持底版21の底板部22と側板部23とで形成された凹部24に、外槽3の底版8が載置されるようにして低温液体貯蔵用タンク1が配設されている。
The cryogenic
このように構成した本実施形態の低温液体貯蔵用タンク1においては、真空断熱層4を真空状態にすると、多孔体であるコンクリート部6の間隙中の空気も抜け、コンクリート部6の外側に設けられたライナー部7にコンクリート部6に吸着する力が作用する。また、コンクリート部6にひび割れが生じた場合であっても、ひび割れを通じてコンクリート部6の空気が抜け、ライナー部7にコンクリート部6に吸着する力が作用する。
In the cryogenic
これにより、真空断熱層4を真空にするとともに、ライナー部7の鋼板(不透気材)がコンクリート部6の外面6bに自動的に密着することになる。
As a result, the vacuum
よって、本実施形態の低温液体貯蔵用タンク1においては、ライナー部7の鋼板が真空断熱層4を真空にするとともにコンクリート部6の外面6bに密着するため、コンクリート部6の内側にライナー部を設けた場合と比較し、ライナー部7の鋼板をコンクリート部6に接合するためのアンカーなどの本数を大幅に削減することができる。
Therefore, in the low-temperature
また、外面6bに鋼板を接合することで、コンクリート部6の内面6aに鋼板を接合する場合と比較し、鋼板の取り付け作業を容易にすることができ、施工性を大幅に向上させることも可能になる。
In addition, by joining a steel plate to the
また、真空断熱層4を真空にするとともに、ライナー部7の鋼板がコンクリート部6の外面6bに自動的に密着するため、鋼板をコンクリート部6の内面6aに接合する場合のように真空の負圧によって隣り合うアンカーの間の部分が湾曲変形したり、座屈変形することがない。また、鋼板に剥がれが生じることもない。これにより、厚さが薄い鋼板を採用しても信頼性の高いライナー部7を形成することが可能になる。
Further, since the vacuum
さらに、本実施形態の低温液体貯蔵用タンク1においては、杭11を介して支持底版21が設けられ、該支持底版21に支持されるように外槽3が設けられている。つまり、外槽3と杭11とが直接接合される構成ではないため、外槽3に設けられたライナー部7に影響することなくタンク1を構築することができる。つまり、杭11を用いてタンク1を構築した場合においても信頼性の高いライナーを形成することができる。
そして、上記構成を備えることにより、地震時などに低温液体貯蔵用タンク1に作用する水平力に抵抗でき、かつ外槽3の外面全面にライナー部7を設けることができる。
Furthermore, in the cryogenic
And by providing the said structure, it can resist the horizontal force which acts on the cryogenic
したがって、本実施形態の低温液体貯蔵用タンク1によれば、杭基礎構造10を有し、液化水素のような超低温の液体を万kLオーダーの大量であっても好適に貯蔵することが可能になる。
Therefore, according to the low-temperature
以上、本発明に係る低温液体貯蔵用タンクの一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 As mentioned above, although one embodiment of the cryogenic liquid storage tank according to the present invention has been described, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately changed without departing from the scope of the present invention.
例えば、本実施形態では、本発明に係る低温液体貯蔵用タンクが液化水素を貯蔵するものとして説明を行ったが、勿論、LNG、LPG等の他の低温液体の貯蔵に本発明に係る低温液体貯蔵用タンクを適用しても構わない。 For example, in the present embodiment, the cryogenic liquid storage tank according to the present invention has been described as storing liquefied hydrogen, but of course, the cryogenic liquid according to the present invention may be used to store other cryogenic liquids such as LNG and LPG. A storage tank may be applied.
本実施形態のライナー部7の不透気材が鋼板であるものとして説明を行ったが、不透気材は気密性を確保することが可能であれば特にその材質を限定する必要はなく、例えば樹脂などを材質としたもの(FRP板(樹脂繊維複合板)など)であってもよい。 Although the description has been made assuming that the air-impermeable material of the liner portion 7 of the present embodiment is a steel plate, the material of the air-impermeable material is not particularly limited as long as the air-tightness can be secured, For example, a material made of resin or the like (FRP plate (resin fiber composite plate) or the like) may be used.
また、真空断熱層4に粉末状又は固体状の輻射シールド材5を充填して輻射による伝熱を防止(抑止)するものとしたが、板状の輻射シールド材を真空断熱層4の中間部分に設置するようにしてもよい。
In addition, the vacuum
この場合には、内槽2に貯蔵した低温液体1によって内槽2が冷却されることで原子/分子レベルの振動が発生し、この振動(電磁波)によって輻射が生じた場合であっても、真空断熱層4の中間部に配設された板状の輻射シールド材によって輻射を遮断することができる。これにより、確実に真空断熱層4によって伝熱作用を遮断することができ、信頼性の高い低温液体貯蔵用タンク1を実現することが可能になる。
In this case, even when the
また、板状の輻射シールド材を配設した状態の真空断熱層4の大部分が空間のままで保持され、この空間部分が真空状態になる。このため、従来の粉末状/固体状の輻射シールド材5を充填した場合と比較し、容易に真空断熱層4の真空度を高めることができ、且つ容易に真空度を維持することが可能になる。
Further, most of the vacuum
さらに、板状の輻射シールド材を採用すると、真空断熱層4内に粉末状/固体状の輻射シールド材5を充填する場合と比較し、容易にメンテナンスを行うことが可能になる。
Further, when a plate-shaped radiation shield material is employed, maintenance can be easily performed as compared with the case where the vacuum
1 低温液体貯蔵用タンク
2 内槽
3 外槽
4 真空断熱層
5 粉末状/固体状の輻射シールド材
6 コンクリート部
6a 内面
6b 外面
7 ライナー部
8 底版
11 杭
21 支持底版
L 低温液体
DESCRIPTION OF
Claims (2)
内槽を囲繞して内包するように配設される外槽と、
前記内槽と前記外槽の間に設けられる真空断熱層とを備え、
且つ、前記外槽が、コンクリート部と、該コンクリート部の表面に一体に不透気材を設けてなるライナー部とを備えるとともに、前記ライナー部を前記コンクリート部の前記真空断熱層と反対側の外面側に配設して構成され、
前記外槽の底版の下方および側方に、該底版を囲繞する支持底版が設けられ、
前記支持底版は、杭基礎を介して構築されていることを特徴とする低温液体貯蔵用タンク。 An inner tank for storing a cryogenic liquid;
An outer tub disposed to surround and enclose the inner tub,
A vacuum heat insulating layer provided between the inner tank and the outer tank,
In addition, the outer tub includes a concrete portion and a liner portion integrally provided with a gas-impermeable material on a surface of the concrete portion, and the liner portion is opposite to the vacuum heat insulating layer of the concrete portion. Arranged on the outer surface side,
A supporting bottom plate surrounding the bottom plate is provided below and on the side of the bottom plate of the outer tub,
The support bottom plate is constructed through a pile foundation, and is a cryogenic liquid storage tank.
前記不透気材が鋼板であることを特徴とする低温液体貯蔵用タンク。 The cryogenic liquid storage tank according to claim 1,
A cryogenic liquid storage tank, wherein the air-impermeable material is a steel plate.
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