JP2019504980A - 改良された液化天然ガス貯蔵タンク設計 - Google Patents

Abstract

本発明は、本発明の態様における木製部材（20、21）とステンレス鋼隔膜（22）と断熱材との組み合わせを利用する。本発明の目的は、船の建造とは別個にLNGタンクを建造し、船の建造工程中の適時に完全またはほぼ完全なLNGタンクを船殻の空間に嵌め込むことができることである。したがって、タンクの建造と船の建造とを同時並行に実施することができ、経験によれば、それが、船の総建造期間を大幅に短縮し、ひいては実質的なコスト節約を提供する。

Description

発明の分野
本発明は、液化天然ガス（LNG）貯蔵タンク設計に関し、特に、複数の二重鋼板隔膜部材を担持する木製部材の支持構造を含み、それぞれの二重鋼板隔膜部材の鋼板が向かい合わせで離間するように接合されて、それぞれの鋼板の間にアクセス可能な空間を提供し、LNGタンクの可撓性の耐漏れ性隔膜を構成するタンク設計に関する。

発明の背景
天然ガスは、家庭にエネルギーを供給するだけでなく、多くの工業プロセスにおいて使用される主要なエネルギー源である。それぞれの消費者へのガスの供給は、地上ガス田だけでなく沖合ガス田からもガスを配給するインフラストラクチャを必要とする。不均一な生産速度または配給を考慮してバランスのとれたLNG消費を可能にすることは、通常、消費者とガス田からの供給との間に、生産速度または供給量の任意の変動の緩衝を提供するLNG貯蔵タンク施設を必要とする。天然ガスを運搬し、貯蔵するときの大きな問題がガスの体積である。したがって、体積は概して、天然ガスを冷却して−165℃付近でガスを液相に変換することによって減らされる。すると、液体の体積は出発ガスの体積のわずか約1/600になる。したがって、液化天然ガス（LNG）は、天然ガスを運搬し、貯蔵するときに好ましい相である。

LNGの貯蔵および運搬は、低い温度のせいだけでなく、安全性の問題のせいでも、技術的難題である。

LNGシステムに伴う極低温は、バルク輸送および貯蔵に関していくつかの安全性考慮事項を生む。もっとも重要には、LNGは、周囲温度とLNG燃料温度との間の極端な温度差によって起こる燃料の一定の加熱のせいで、集中的なモニタリングおよび制御を必要とする燃料である。高度に断熱されたタンクでさえ、常に、連続的な内圧の増大と、たとえば燃料蒸気ベントを使用し、それによって蒸気を周囲大気へと安全に抜く必要がある。LNGをパイプで輸送するときには、過剰量の蒸気の形成を避けるために、輸送パイプラインを冷却する必要がある。

別の考慮事項は、低温では多くの材料がそれらの強度に変化を起こして、それらの所期の用途にとって潜在的に危険なものになり得るということである。たとえば、炭素鋼のような材料は低温で延性を失い、ゴムおよび一部のプラスチックなどの材料は延性および衝撃強さを大幅に低下させ、落としたとき、または他の外部衝撃力を受けたとき、ばらばらに壊れる場合がある。

ISO規格12991：2012は、トラック積載LNG貯蔵タンクに関する安全規制を開示している。この標準は、車両上で使用される液化天然ガス（LNG）用の補給可能な燃料タンクの建造要件を規定し、また、火災および／または爆発に起因する人命および財産の損失に対する妥当なレベルの保護を保証するために必要な試験法を提供している。

欧州規格EN 14620、1-5は、LNG貯蔵のための平坦な底を有する垂直円柱形貯蔵タンクの設計ガイドラインを提供している。材料の性質および試験、材料の認証などに関する規則がある。

LNGを運搬する船の設計は厳格な安全要件に従う。船は、船がLNGを運搬することを許可する船舶分類規則にしたがって建造されなければならない。国際海事機関（IMO: International Maritime Organisation）は、液化極低温ガスの運搬のために船上で使用される様々な極低温タンク設計に関連する一連の等級および規則を作成している。

船でのLNG運搬に関する1つの具体的な難題は、船が海を進むときの、波による多くの方向への船殻のねじれである。これらの動きは、船に搭載されたLNGタンクのタンク壁に影響を及ぼすおそれがある。したがって、タンク構造にいくらかの可撓性を許すと同時に耐漏れ性断熱壁を無傷に維持することが必要である。鋼は、使用時に構造完全性を必要とする建造物に使用される好ましい材料である。

しかし、鋼部材の度重なるねじれは鋼部材の疲労破壊を招くおそれがある。さらに、厳しい気象条件の海域の航行を避けるようにLNG運搬船の航路を計画することが一般的である。

内側の鋼製タンクを支持するコンクリート外壁を有し、コンクリート壁と内側の鋼製タンクとの間の空間に断熱材が提供されている垂直LNGタンクの陸上建造が先行技術において公知である。Hendriksらによる1978年1月24日の米国特許第4069642号（特許文献1）はこの種の垂直LNGタンク設計を開示している。コンクリートと鋼との組み合わせは、鋼のみでできたタンクと比べて利点を提供する。コンクリート構造は壁の機械的完全性を提供し、一方で鋼製の壁はタンク設計の耐漏れ性隔膜を提供する。コンクリート壁部材によって提供される機械的完全性は、簡単な鋼製タンクと比較して垂直LNG貯蔵タンクの高さを増すことを可能にする。

フランスのGTT Technigaz社は、合板、波形鋼板および断熱材の組み合わせの使用に基づき、船に適した一連のLNGタンク設計を開発した。その設計の例が図1に示されている。図1およびGTT技術のより詳細な説明は、リンク先http://www.gtt.fr/technologies-services/our-technologies/mark-v-systemに開示されている。

GTT設計の主な概念は、断熱された耐漏れ性隔膜を支持する支持構造として船殻の壁を使用することである。タンク壁はそれぞれの部材のサンドイッチ構造である。船殻は、アセンブル中にいっしょに溶接される波形鋼板を有する層を支持する第一の断熱層と、GTTタンク壁のアセンブル中にいっしょに溶接される波形鋼板の第二の層によって完成された別の断熱層とのアセンブリを担持する合板パネルを直接支持する。第一および第二の層の鋼板は断熱材料と直接接触している。鋼板面と断熱材料との間に十分な面接触を提供するために、波形は、板の端部に位置し、正方形または長方形の平らな形状の鋼板の周囲にV字形に成形されている。そして、1つの縁に沿うV字形波形のピークが、別の隣接する縁に沿って別のV字形縁と直交し、すべての側面がいっしょになって、適合された断熱材部材を受けるように適合された平坦な底を有する規則的な嵌め込みを形成する。V字形の縁はいっしょに溶接され、それによってタンク壁の区分を形成する。V字形は、それぞれの鋼板中の熱誘導応力の影響を緩和するように設計されている。

GTT技術の設計法の結果は、LNG運搬船のタンクは、船そのものが建造されるのと同時に建造されなければならないということである。これは船の建造時間を長引かせ、それが結果的に有意なコスト増を招くおそれがある。GTTタンク設計の有益な局面のいくつかを備えたタンクまたは少なくともタンクの部分を船殻と同時並行に建造し、その後、完成したタンクまたはタンクの部分を船の建造工程中の適時に船殻に嵌め込むことが有益であろう。これが、建造時間、ひいてはコストを大幅に減らすであろう。

承認されたLNGタンク設計が先行技術において公知であるが、それぞれのLNGタンク設計の様々な適用分野に利用可能な特定の異なる設計があると思われる。LNGタンクの任意の適用分野は同じ技術的難題の多くに直面するという事実にもかかわらず、トラック積載LNG運搬タンクは陸上の垂直貯蔵タンクとは実質的に異なり、船上のLNG貯蔵タンクはその他の適用分野の他の設計とは異なる。

したがって、様々なLNG貯蔵タンク用途に適用し、適合させることができる改良されたLNG貯蔵タンク設計が有利であり、特に、より効率的かつより簡単なLNG貯蔵タンク設計が有利であろう。

さらに、本発明の改良されたLNGタンクの態様の例が、メタン、エチレン、プロパンなどのような他の極低温ガスを貯蔵および／または運搬するときにも使用可能であるということが本発明の範囲内である。

発明の目的
本発明のさらなる目的は、先行技術に代わるものを提供することである。

特に、外側の機械的支持構造の内殻に嵌め込むことができるLNG貯蔵タンクを提供することが本発明の目的とみなされてよく、
本LNG貯蔵タンクは、機械的支持構造の建造とは別個に建造することができ、
本LNG貯蔵タンクは、波形鋼板でできた隔膜の鋼板の間にアクセス可能な空間を含む可撓性の耐漏れ性二重鋼板隔膜を支持する複数の木製部材によって構成された壁部品を含む。

米国特許第4069642号

したがって、上記目的およびいくつかの他の目的は、本発明の第一の局面において、LNGバルク運搬船のような機械的支持構造に嵌め込まれる液化天然ガス（LNG）貯蔵タンクを提供することによって得られると意図され、本LNG貯蔵タンクは、貯蔵タンクを収容する船の建造工程とは別個にアセンブルすることができる、木製壁部材、ステンレス鋼隔膜および断熱材によって構成された壁を含む。

本発明は、特に、しかし非排他的に、液化天然ガス（LNG）タンクの隔膜壁を収容する密閉空間を提供する外側の機械的支持構造を含む液化天然ガス貯蔵タンクを得るために好都合であり、ここで隔膜壁は、外側の機械的支持構造の内面側からLNG貯蔵タンクの内部貯蔵空間に向かって順に、少なくとも以下の構造部材によって構成されている：
木製スペーサ部材の第一端が機械的支持構造の内面に取り付けられ、一方で、第一端とは反対側の第二端が木製壁部材の背面に取り付けられ、
二重鋼板隔膜部材が木製壁部材の背面とは反対側の前面に隣接して取り付けまたは配置され、二重鋼板隔膜部材の外面がLNGタンクの貯蔵空間の内部に対面し、
二重鋼板隔膜部材が、第一の複数の突出した波形部材を設けられた第一の鋼板および第二の複数の突出した波形部材を設けられた第二の鋼板によって構成され、
第一の鋼板が第二の鋼板と向かい合わせに溶接され、第一の鋼板の第一の複数の突出した波形部材の頂点または上面が第二の鋼板の第二の複数の波形部材の対応する頂点または上面に接触し、
溶接が、第二の鋼板の第二の複数の波形部材の対応する突出した波形部材に接触する第一の鋼板の第一の複数の突出した波形部材の選択された数の接触する頂点または上面をいっしょにスポット溶接することによって実施され、それにより、隔膜部材が、隔膜部材のそれぞれの第一および第二の鋼板の間にアクセス可能な空間を設けられ、
複数の連続的に接合された二重鋼板隔膜部材（22）を支持する複数の連続的に接合された木製壁部材を支持する複数のスペーサ部材をアセンブルすることにより、外側の機械的支持構造によって支持された完全なタンク壁が配設され、それによってLNGタンクの耐漏れ性密閉貯蔵空間を形成する。

本発明のそれぞれの局面は他の局面のいずれかと組み合わされてもよい。本発明のこれらおよび他の局面は、本明細書に記載される態様を参照することによって明らかになり説明される。

以下、添付図面を参照しながら本発明のLNG貯蔵タンクをさらに詳細に説明する。添付図面は、本発明の態様の例を示すものであり、特許請求の範囲に入る他の可能な態様を限定するものと解釈されてはならない。

先行技術の例を示す。 本発明の態様の例の詳細を示す。 本発明の態様の別の例の詳細を示す。 図3aの態様の例のさらなる詳細を示す。 図3aの態様の例のさらなる詳細を示す。 本発明の隔膜部材の態様の例を示す。 図4aの例のさらなる詳細を示す。 図4aの例のさらなる詳細を示す。 図4aの例のさらなる詳細を示す。 本発明の態様の別の例の詳細を示す。 図5aの例のさらなる詳細を示す。 本発明の態様の例のさらなる詳細を示す。 図6aの例のさらなる詳細を示す。 図6aの例のさらなる詳細を示す。 本発明の隔膜部材の態様の例の鋼板の詳細を示す。 本発明の隔膜のそれぞれの態様の鋼板のさらなる例を示す。 本発明の隔膜の態様のさらなる例を示す。 本発明の隔膜の態様のさらなる例を示す。 陸上設置LNGタンクにおける本発明の使用の例を示す。 図8aの例の斜視図を示す。 コンテナ中の本発明の態様の例を示す。 本発明の態様のさらなる例を示す。 本発明の態様のさらなる例を示す。 本発明の態様のさらなる例を示す。

態様の詳細な説明
本発明は、特定の態様に関連して説明するが、いかなるふうにも、提示された例に限定されるものと解釈されるべきではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって記載される。特許請求の範囲に関して、用語「含む」は、他の可能な部材または工程を排除しない。さらに、「1つの」などのような言及は、複数を排除するものと解釈されるべきではない。図中に示す部材に関する特許請求の範囲における参照符号もまた、本発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。さらに、異なる請求項の中で述べられる個々の特徴が好都合に組み合わされてもよく、異なる請求項におけるそのような特徴の言及は、特徴の組み合わせが可能でも好都合でもないということを排除しない。

フランスのGTT Technigaz社は、合板と波形鋼板と断熱材との組み合わせの使用に基づき、船に適した一連のLNGタンク設計を開発した。それらの設計の例が図1に示されている。システムは、船殻が建造されたのちアセンブルされるモジュールを含む。主な概念は、極低温ライナーが船の内殻によって直接支持されるということである。ライナーは、予め作製された断熱パネルと組み合わされた一次隔膜および二次隔膜を含む金属隔膜で構成されている。このシステムは、あらゆるサイズのLNG運搬船に適合させることができる。

一次隔膜は、第一の断熱システムに直接固定されている単一の波形ステンレス鋼板でできている。二次隔膜は、第二の断熱システムに直接接続された単一の波形ステンレス鋼板である。波形は、それぞれのステンレス鋼板の縁に沿うV字形の折れ目である。

パネルは、船殻側面に対面する合板パネルを含み、かつ内殻側面に取り付けられている。

引用された先行技術のLNG貯蔵タンクの壁の設計は、順に、船殻側面、合板パネル、第二の断熱システム、二次隔膜、第一の断熱システム、および最後に第一の隔膜を含む。

設計における木材の使用が、任意の鋼設計よりもずっと容易に船殻のねじれ動に耐えることができる材料を提供する。波形鋼板は、上述の船殻のねじれからの機械的応力ならびに、たとえばタンクからのLNGの充填および取り出し中に、またはLNGがタンクに貯蔵されるときに誘導される熱誘導応力を緩和することを可能にする。

本発明は、上述した先行技術の解決手段において使用されるものと類似した材料の組み合わせを使用する。しかし、本発明の目的は、船の建造とは別個にLNGタンクを建造し、船の建造工程中の適時に完全またはほぼ完全なLNGタンクを船の空間に嵌め込むことができることである。したがって、タンクまたは少なくともタンクの部品の建造と船の建造とを同時並行に実施することができ、経験によれば、それが、船の総建造期間を大幅に短縮し、ひいては実質的なコスト節約を提供する。本発明のLNGタンクの壁をLNGタンクを支持または運搬する構造とは別個に建造する可能性のこの局面の有益な効果は、LNGタンクを、そのようなものとして、異なる支持構造を含む多くの異なる適用分野に容易に適合させることができることである。

本発明の設計の結果は、本発明のLNGタンク概念を陸上設置LNGタンクシステムに使用しても、費用効果的なLNGの陸上貯蔵を提供することができることである。

本発明の別の特有の特徴は、LNG貯蔵タンクを標準形式および設計のコンテナに組み込むことができ、世界貿易運搬システムの運搬インフラストラクチャおよび機械の大部分は、先行技術において公知であるようなコンテナの標準化フォームファクタに適合するため、それがLNGの運搬を容易にするということである。

本発明のすべての局面において、船殻、陸上LNG貯蔵タンクのコンクリート壁、コンテナなどのような外側の機械的支持構造は、断熱された二重鋼板隔膜を担持または支持している。隔膜は、木製スペーサ部材によって機械的支持構造から離間しており、二重鋼板隔膜は、スペーサ部材に取り付けられている木製壁部材に隣接して取り付けまたは配置された複数の二重鋼板隔膜部材のアセンブリによって構成されている。または、二重鋼板隔膜部材が壁部材に隣接するように配設される場合、二重鋼板隔膜部材は、外側の機械的支持構造に取り付けられるように木材壁部材を貫通して後方に延びているボルトに取り付けられるか、または、ボルトが、外側の機械的支持構造の内壁と木製壁部材の背面との間に位置する位置でスペーサ部材に取り付けられるかのいずれかである。

図2は、本発明のLNGタンク壁の木製壁アセンブリの部品の例を示す。スペーサ部材20は、機械的支持構造の内殻側面に対面するためのものである。図2に示す例において、スペーサ部材20は、木製壁アセンブリを含むタンク壁の一部である木製壁部材21を支持する木製ビームに取り付けられたトラスによって支持された木製担持ビームによって構成されている。機械的支持構造とスペーサ部材20によって構成される木製壁部分との間の空間は断熱材を充填されてもよい。異なる態様においては、スペーサ部材の長さが異なる長さであってもよく、それにより、機械的支持構造と木製壁部分との間の空間の容積を変化させて、特定のタンク設計の十分な断熱性を可能にすると同時にタンクの最大貯蔵容量を維持することができる。

機械的支持構造がたとえば船殻である場合、スペーサ部材20は船殻の内面と接触する。本発明のタンクアセンブリの外寸は、たとえば船殻内の空間の実寸よりもわずかに小さく提供されてもよく、これが、船殻に嵌め込まれるときのタンクの下降を容易にする。この局面はLNGタンクの配置を容易にする。その後、図2に開示するような木製スペーサ部材は、たとえば、船殻の内側としっかりと接触するようにくさび止めまたはブラケット取り付けされ得る。

図3aは、図2に示すスペーサ部材20および木製壁部材21を含むタンク壁の壁部分をアセンブルして、アセンブルされたタンク壁を提供する方法を示す。図3aから見てとれるように、スペーサ部材20は、タンクの周囲に離間する複数の平行なビームラインを構成する。二重鋼板隔膜部材22が、上述したようにスペーサ部材20によって支持される木製壁部材21に隣接して取り付けまたは配置される連続的な耐漏れ性隔膜へとアセンブルされる。

図3bは、図3aに示すタンクアセンブリの例の内部を見たときの斜視図を示す。

図3cは、スペーサ部材20、木製壁部材21および隔膜22の間の関係を示す、図3bに示すタンクアセンブリの例の断面図を示す。

木製壁部材21がLNGタンク壁のより大きな部分へとアセンブルされるとき、それぞれの木製壁部材21は、たとえば、いっしょに接着され、かつ流体の漏れに耐えることができる壁を形成するさねはぎを設けられる。または、壁部材の縁が、木製壁部材から切り出される木製フィンガを備えてもよい。それぞれの木製壁部材をアセンブルするとき、第一の壁部材の突出したフィンガが、第二の接合された木製壁部材の突出したフィンガの間の空間に挿入され、その逆も同様である。さらに、木製壁部材はまた、LNGタンク壁の木製壁部材21の漏れ性を改善するコーティングを備えることもできる。

本発明の隔膜部材の波形ステンレス鋼板は、原則的に、任意の実用的なサイズであり得る。たとえば、ステンレス鋼板は、タンク壁がアセンブルされるときいっしょに溶接される、より小さい寸法の長方形のステンレス鋼板であってもよい。図4aは、いっしょに溶接された波形ステンレス鋼板によって構成された隔膜をアセンブルする例を示す。隔膜は、タンクの内部貯蔵空間に対面し、かつタンクがLNGで満たされているときLNGと直接接触する。

図4aを参照すると、隔膜部材22は、互いに対面し、かつ選択された接触点でいっしょに溶接された2つの波形ステンレス鋼板によって構成されている。第一の鋼板60は、第二の鋼板63よりも表面積が大きいが、同じフォームファクタ（たとえば長方形）を有する。第一の鋼板60および第二の鋼板は、鋼板の波形部材を構成する複数の凹み62を設けられている。図4aに示す例において、凹み62はたとえば半球として形成されている。タンク壁をアセンブルするとき、上述したように、大きい方の第一の鋼板60が木製壁部材21に隣接して取り付けまたは配置され、波形部材の突出部分が木製壁部材21からLNGタンクの内部に向けて外に突出している。第二の波形鋼板63が第一の鋼板60の上に溶接される。鋼板60の上への鋼板63の溶接工程は、たとえば工場で別個に実施されてもよい。第二の鋼板63の波形部材62の突出部分は第一の鋼板60の波形部材62の突出部分に対面している。鋼板は、互いに対面するそれぞれの突出した波形部材のそれぞれの選択された接合される頂点または面において、向かい合わせでいっしょに溶接される。これにより、第一および第二の鋼板60、63の接合された突出した波形部材の周りで第一の鋼板と第二の鋼板との間に空間が形成する。

本発明の二重鋼板隔膜の技術的効果は、隔膜が粘弾性を示すこと、すなわち、隔膜が、変形を受けるとき、粘性および弾性の両方を示すことである。粘性材料は、応力が加えられたとき、時間の関数として線形に剪断流およびひずみに抵抗することが知られている。伸張された弾性材料は、応力が解除されるとすぐに元の状態に戻る。本発明の二重鋼板隔膜のこれらの効果は、二重鋼板隔膜が熱誘導応力を受ける場合に有益である。隔膜そのものは、タンクの内部から充填または取り出される極低温流体からの熱衝撃からの熱膨張／収縮による力の伝達を減らすことができることが判明している。先行技術において公知であるスロッシングおよびスラミング（以下に述べる）のような他の現象もまた、二重鋼板隔膜によって良好に対処される。

上記例において、第一の鋼板60の、木製壁部材21に対面する側面には、2つのボルト61が、2つの鋼板のいずれをも貫通することなく、溶接されている。この例は、図4aの左側に位置する断面図に示されている。そして、第二の鋼板63といっしょに溶接された第一の鋼板60の表面は、まったく穴のない完全な二重鋼板隔膜部材を構成する。

図4bは、機械的支持構造（図示せず）に対面する木製壁部材21の側面に取り付けられる木板によって構成されるスペーサ部材20の別の例を示す。ボルト61が、上述したように、隔膜部材22の第一の隔膜板60および木製壁部材21に取り付けられる。

図4bを参照すると、本発明の態様の例において、アセンブルされた隔膜部材がスペーサ部材に取り付けられる前に、機械的支持構造（図示せず）の内壁に取り付けられたブラケット（図示せず）に、スペーサ部材を取り付けることができる。アセンブルされる隔膜部材は、上述したように、まず第一の波形鋼板60を第二の波形鋼板63に溶接することによってアセンブルされ得る。ボルト61を、上述したように二重鋼板隔膜部材の接合されたアセンブリに溶接する。次いで、ボルト61を、木製壁部材21に設けられた対応する穴に挿入し、たとえばナットで締め付けることによって固定することができる。

図4cは、図4bに示す例を異なる角度から見た図である。

木製壁部材を含むアセンブルされた隔膜はスペーサ部材20に取り付けられる。たとえば、図4bに開示するように、スペーサ部材20として使用される板の端部は、木製スペーサ部材20の、木製壁部材21に対面する端面に木製ブラケット64を設けられ、ボルトで木製壁部材21に取り付けることができる。たとえば、第一の鋼板60に取り付けられたボルト61を延長して木製ブラケット64を貫通させることができ、上述したようなナットを使用して、構造全体をスペーサ部材20にしっかりと締結することができる。

図5aは、2つの隣接する隔膜部材22をLNGタンク壁の隔膜の一部にアセンブルする例を示し、一方で図5bは、隔膜部材22がヘリンボン模様へといっしょに接合されている、より大きな壁セグメントを示す。長方形の隔膜部材（22）の長手方向の辺は、長方形の隔膜部材（22）の幅の長さの2倍である長さを有し得る。

図5aおよび図5bに示すように、隣接する隔膜部材22をより大きな壁セグメントへとアセンブルするとき、二重鋼板隔膜のそれぞれの第一の鋼板60および第二の鋼板63をいっしょに溶接しなければならない。図6aは、2つの隣接する隔膜部材の2つの隣接する第一の鋼板60を、それぞれの隣接するエッジ面に重なる添え継板70により、図5aに示すようなスターリングヘリンボン模様へといっしょに溶接する方法を示す。上述したように、第一の鋼板60のサイズは第二の鋼板63のサイズよりも大きい。その効果は、2つの隔膜部材が互いに隣接して配置されたとき、隔膜部材22の2つの隣接する第二の鋼板63が、第一の鋼板60よりも大きな距離で離れるということである。すると、隣接する第二の鋼板63の間に、第一の鋼板60へのアクセスを提供する開口ができ、それにより、2つの隣接する第一の鋼板60を添え継板70によっていっしょに溶接することが可能になる。

図6bは、より大きな添え継板71を使用して、2つの隣接する第二の波形鋼板63をいっしょに溶接する方法を示す。図6cは、2つの添え継板70、71と、2つの隣接する隔膜部材のそれぞれの第一および第二の波形鋼板との間の関係を示す斜視図を示す。

添え継板70、71は波形部材を設けられる。すると、本発明のタンク壁をアセンブルするとき、他の模様、たとえば煉瓦模様を使用することが可能である。

本発明の態様の非限定的な例の先に参照した例示は、たとえば、2つのボルトを用いて隔膜部材22を木製壁部材21に取り付けるものとして示している。本発明のそれぞれの態様において使用される鋼板は、極低温用途において好ましい品質を有することが知られている鋼品質304または類似の鋼板である。しかし、隔膜の強度は、本発明のLNG貯蔵タンクの用途に依存する問題であり得る。強度は、隔膜の鋼品質に依存するだけでなく、隔膜部材に合わせて使用される締結ボルトの数および使用されるスペーサ部材20の数を調節することによって環境条件に適合させることもできる。たとえば、機械的支持構造が船殻であるならば、貯蔵タンクのLNG内容物が揺れ動いて、LNGがタンクの側壁にスラミングする状態を提供する。スラミングの力はLNGタンク壁を損傷することができると知られている。

図10は、隔膜部材22と、木材壁部材21と、機械的支持構造120と接触するスペーサ部材20とをアセンブルする別の例を示す。図示される例において、機械的支持構造120は船殻の側面であり得る。

図10に示す例において、ボルト61は、隔膜部材22の、木製壁部材21に対面する面に溶接されている。ボルト61は、スペーサ部材20のボディをすべて貫通するように延び、ボルト61の溶接部分とは反対側に位置するボルトの端部が機械的支持構造120の内壁、たとえば船の鋼壁と直接接触するようになっている。ボルト61は船殻の内側鋼面に溶接され得る。当業者には公知であるように、極低温流体の充填のせいでLNGタンクの隔膜が冷却されると、隔膜の外形は収縮する。そして、ボルト61に取り付けられた二重鋼板隔膜中の熱誘導応力による任意の力が、タンクの機械的支持構造によって構成されたLNGタンクの背面に通過する。そして、図10に示す配設は、任意の誘導応力を、ボルト61を介して木製壁部材に直接伝達する代わりに、船殻に伝達する。すると、タンク壁の木製部分の完全性は保持される。上述したようにスロッシングまたはスラミングがタンク内で発生するときにも同じ効果が達成される。

図11は、本発明のLNGタンクの隔膜と木製壁との間の力の伝達を減らす場合の異なる解決手段の例を示す。隔膜部材22をボルトによって木材壁部材21に直接取り付ける代わりに、蛇腹様構造の波形部材121が隔膜部材22と木製壁部材21との間に挿入されている。蛇腹様部材121の第一端が、隔膜部材の、木質壁部材21に対面する面に溶接されている。蛇腹様部材121の、第一端とは反対側の第二端は、ボルト61によって木製壁部材21に取り付けられ、木製壁部材21のもう一方の側でナットによって締結されている。

LNGタンクの隔膜の形状の熱誘導収縮が起こると、蛇腹部材121が伸長し始め、熱誘導力によって成される仕事は、蛇腹様構造を伸長させるために使用され、それによって木製壁部材21への力の伝達を回避する、または少なくとも実質的に減らす。

本発明のタンクを建造するとき、蛇腹様部材を使用する態様においては複数の蛇腹様部材121が使用される。蛇腹様部材121は波形部材として機能する。

図12は、ボルト61がL字型ロッドとして配設され、L字形ロッドの最も短い方の部分がL字型ロッドの長い方の部分から垂直に突出し、木製のスペーサ部材20の上面（または側面）に取り付けられている、本発明のさらなる代替態様を示す。木製スペーサ部材20へのL字型接続が、木製壁部材21を通り過ぎて二重鋼板隔膜の表面に誘導された力の少なくとも大部分を木製壁部材21の背面でスペーサ部材に伝達するという事実に加え、たとえばねじれる、または動く船側と接触した木製スペーサ部材によって提供される有益な効果が保持される。

本発明の態様の例において、二重鋼板隔膜と木製支持構造との間の力の伝達を止める、または有意に減らす任意の配設を使用することは本発明の範囲内である。

本発明の局面は、本発明のLNG貯蔵タンクの強度が以下の特徴によって制御可能かつ達成可能であるということである：
・鋼品質304が、鋼板を引き裂くことなく既知の限界内で鋼板の伸長を可能にする柔軟性および鋼品質を提供する。
・熱膨張および収縮による鋼板の機械的移動が、隔膜部材のそれぞれの鋼板面に提供された波形部材によって緩和される。
・それぞれの隔膜部材を木製壁部材に、スペーサ部材にまたは直接、機械的支持構造に取り付ける締結ボルトの数を増すことにより、隔膜部材の機械的完全性をさらに高めることができる。
・ボルト間の隔膜面の区域がなおも、それぞれの締結ボルトの周囲の波形によって鋼板中の熱誘導応力を緩和することを可能にされる。
・設計の木製部材がタンクの壁のねじれおよび伸長に耐えることができる。
・二重鋼板隔膜、木製壁部材および機械的支持構造の間の力の伝達が制御可能であり、特に、木製壁部材と二重鋼板隔膜部材との間の力の任意の伝達をなくす、または少なくとも有意に減らすことができる。

それぞれの異なる波形部材は、隔膜部材22の第一の鋼板60および第二の鋼板63の表面に設けることができる。それぞれの異なる可能な模様が、熱誘導応力を緩和するための異なる能力を有し得る。たとえば、模様は、表面に作用する力の方向に依存して、異なるふうに緩和することもあるし、対称的に緩和することもある。表面上の波形部材の数もまた、熱誘導応力を緩和するための異なる能力を提供する。波形部材の形状もまた、重要な要因を演じる。ある意味、波形部材が熱誘導応力および機械的応力（たとえば、上述したようなスラミング）を緩和する能力は、折り重なる縁の数およびサイズである。これらの可能性すべてが、本発明の隔膜部材の鋼板を複数の適用分野および様々な環境要件に適合させることを可能にする。

図7aは、突出した円錐でできた波形の模様を示す。隣接する円錐間の距離は、水平方向および垂直方向と比較して、対角線方向により小さい。これは、模様が、他の方向よりも斜め方向の応力をより緩和することができることを意味する。

図7bは、本発明の波形に可能な形状および模様のいくつかの例を示す。この図は二次元であり、垂直方向左側の列が、それぞれ、折り目模様および模様の背面から見た折り重ね面模様ならびに模様の前面から見た底の開始模様を表す。図の右側のそれぞれの列は、まず（a）星模様、（b）先端を切った星模様、（c）ねじれた星模様、および（d）ツイストフォールド模様を示す。

図7cは、模様の1つを隔膜部材22の2つの鋼板上にどのように配設することができるかを示す。

図7dは、図7cに開示されたアセンブルされた隔膜部材を示す。

断熱材が本発明のLNGタンク設計の一部である。スペーサ部材22によって構成される、機械的支持構造体の内面と木製壁部材21との間の空間は、断熱材を充填されることができる。本発明の設計の得られる強度はまた、たとえばパーライトのような従来の断熱材とともに、断熱空間中に近真空状態を提供することを可能にする。

真空の効果は、タンクの断熱性が大幅に増すことである。断熱効果増大の効果は、断熱空間の厚さ、すなわちスペーサ部材22の長さを減らすことができることである。すると、これは、利用可能な貯蔵容積を、従来の断熱材を有するタンクと比較して5％〜7％程度、増すことになる。

真空ポンプアセンブリが、本発明のLNG貯蔵タンクの一体部分であることができる。

第一の波形鋼板60と第二の波形鋼板63との間にそれぞれの突出した波形部材によって構成される空間に、冷却流体をタンクの隔膜の内側で循環させるための手段を提供する冷却チャネルを設けることができる。この配設の効果は、貯蔵タンクからのLNGの公知の蒸発損の影響を回避するか、または少なくとも大幅に減らすことができることである。これはまた、LNGt他の極低温流体の長期貯蔵を可能にし得る。

態様の例にしたがって、先行技術において公知であるような冷却機を、隔膜に冷却流体を供給する入口チャネルに接続してもよく、一方で使用済みの冷却流体を出口チャネルから収集し、冷却された冷却流体を隔膜の内側で再び循環させてもよい。

隔膜の内側の空間の別の可能な利用法は、隔膜からの任意の起こり得る漏れをモニターすることである。ガスまたは冷却物質を一定の圧力で隔膜の空間の内側で循環させることができる。圧力の任意の低下が、起こり得る漏れを暗示するであろう。

本発明の局面は、本発明のLNGタンクを陸上LNGタンク設計に使用することができることである。図8aは、コンクリート壁110の内側面に配設された複数の第一の波形鋼板60および複数の第二の波形鋼板63によって構成された隔膜22の例を示す。隔膜はボルト61によってコンクリート壁に取り付けられている。さらに、隔膜22はLNG貯蔵タンクの底115に取り付けられている。当業者には公知であるように、断熱材をコンクリート壁110および底115の一部として配設することができる。空間112はまた、たとえば、冷却ガスを循環させるために利用することもできる。

本発明のLNGタンク設計のさらなる可能な用途は、図9に示すような標準化コンテナの内側である。隔膜の内側で冷却流体を循環させる冷却機は、たとえばコンテナの一端の分離された部屋の内側で、コンテナの一体部分であることができる。さらに、上述したように、冷却物質をまた断熱空間の内側で循環させてよい。このような設計の利点は、冷却が従来の断熱材の必要性を減らし、それにより、コンテナの内側の可能な貯蔵容積を増すことである。さらなる利点は、LNGの長期貯蔵が可能であることである。さらに、蒸発損の影響が大幅に減る。さらに、コンテナの標準フォームファクタが、世界中で、十分に確立されたコンテナ運搬システム内の安価かつ効果的なLNG流通を提供する。

さらに、LNGタンクのコンテナ態様は消費者へのLNG流通を容易にする。たとえば、補給船は、複数のLNG収容コンテナを運搬するように容易に適合させることができ、かつLNGを沖合施設および陸上施設などに供給することができる。

本発明のタンクを含む任意のタンク用途は、流体入口および流体出口、または複合流体入口／出口管を必要とする。本発明の態様の例にしたがって、極低温タンクの入口および出口開口を提供する任意の公知の先行技術解決手段を使用することは本発明の範囲内である。

本発明の局面にしたがって、機械的支持構造は、完成した機械的支持構造の内側に本発明の任意の極低温タンクが建造される前に、建造され得る。さらに、本発明の極低温タンクを建造するのと同時に機械的支持構造を協働的に建造することが可能である。さらに、外側の機械的支持構造が建造される前に本発明の極低温タンクを建造することが可能である。その場合、タンク壁を閉じる前に、極低温タンクの内側で作業する作業者が内部タンク空間の外によじ登る必要が生じ得る。先行技術において公知であるような避難口の使用を可能にすることは本発明の範囲内である。

たとえばタンクの完全性の確認が必要である場合、たとえば極低温タンクがからむ事故ののち、タンクの内部へのアクセスを提供する点検カバーを設けることができることもまた、本発明の範囲内である。

Claims (17)

1. 液化天然ガス（LNG）貯蔵タンクの隔膜壁を収容する密閉空間を提供する外側の機械的支持構造を含む液化天然ガス（LNG）貯蔵タンクであって、該隔膜壁が、該外側の機械的支持構造の内面側から該LNG貯蔵タンクの内部貯蔵空間に向かって順に、少なくとも以下の構造部材によって構成される：
   木製スペーサ部材（20）の第一端が該機械的支持構造の該内面に取り付けられ、一方で該第一端とは反対側の第二端が木製壁部材（21）の背面に取り付けられ、
   二重鋼板隔膜部材（22）が該木製壁部材（21）の該背面とは反対側の前面に隣接して取り付けまたは配置され、該二重鋼板隔膜部材（22）の外面が該LNGタンクの貯蔵空間の内部に対面し、
   該二重鋼板隔膜部材（22）が、第一の複数の突出した波形部材（62）を設けられた第一の鋼板（60）および第二の複数の突出した波形部材（62）を設けられた第二の鋼板（63）によって構成され、
   該第一の鋼板（60）が該第二の鋼板（60）と向かい合わせに溶接され、該第一の鋼板（60）の該第一の複数の突出した波形部材（62）の頂点または上面が該第二の鋼板（63）の該第二の複数の波形部材（62）の対応する頂点または上面に接触し、
   該溶接が、該第二の鋼板（63）の該第二の複数の波形部材（62）の対応する突出した波形部材に接触する該第一の鋼板（60）の該第一の複数の突出した波形部材の選択された数の接触する頂点または上面をいっしょにスポット溶接することによって実施され、それにより、隔膜部材（22）が、隔膜部材（22）のそれぞれの第一および第二の鋼板の間にアクセス可能な空間を設けられ、
   複数の連続的に接合された二重鋼板隔膜部材（22）を支持する複数の連続的に接合された木製壁部材（21）を支持する複数のスペーサ部材（20）をアセンブルすることにより、該外側の機械的支持構造によって支持された完全なタンク壁が配設され、それによって該LNGタンクの耐漏れ性密閉貯蔵空間が形成される、
   LNG貯蔵タンク。
2. 第二の隔膜部材（22）への第一の隔膜部材（22）の接合が、第一の鋼板（60）を、隔膜部材（22）の第二の鋼板（63）よりも相対的に大きいサイズを有するように配設することを含み、
   それにより、該第一および第二の隔膜部材を接合する場合に該第一の隔膜部材（22）が該第二の隔膜部材（22）に隣接して配設される場合、該第一の隔膜部材（22）の該第二の鋼板（63）と該第二の隔膜部材（22）の該第二の鋼板（63）との間に開口が残り、
   そこで、該第一の隔膜部材（22）の該第一の鋼板（60）の縁が該第二の隔膜部材（22）の該第一の鋼板（60）の縁に接触し、それぞれ2つの隣接する第二の鋼板（63）の間の該開口に第一の添え継板（70）が挿入され、かつ該それぞれ2つの隣接する第一の鋼板（60）の2つの接触する表面縁の上に溶接されたのち、該それぞれ2つの第二の鋼板（63）の隣接する縁の上に第二の添え継板（71）が溶接され、
   接合された隔膜部材（22）の隣接する側のすべての縁が、対応して途切れなくいっしょに溶接される、
   請求項1記載のLNGタンク。
3. 第二の壁部材（21）への第一の木製壁部材（21）の接合が、該壁部材の縁にそれぞれのさねはぎを設けることを含み、該第一の木製壁部材のさねが該第二の壁部材（21）の対応する溝に挿入される、請求項1記載のLNGタンク。
4. 壁部材（21）の縁に、突出したフィンガが設けられ、第一の木製壁部材（21）のフィンガが、第二の木製壁部材（21）の突出したフィンガの間の対応する空間に挿入され、該第二の木製壁部材の該フィンガが、該第一の木製壁部材（21）の該フィンガの間の対応する空間に挿入される、請求項3記載のLNGタンク。
5. それぞれの対応する木製壁部材（21）に対面する二重鋼板隔膜部材（22）の背面に溶接されたボルト（61）によって、それぞれの隔膜部材（22）が取り付けられている、請求項1記載のLNGタンク。
6. それぞれのボルト（61）が、木製壁部材を通過するように延びており、かつ、機械的支持構造の内面に締結されているか、または隔膜部材（22）を支持する木製壁部材（21）に取り付けられた少なくとも1つのスペーサ部材（20）の上面または側面に取り付けられているかのいずれかである、請求項5記載のLNGタンク。
7. それぞれの構造部材を含む隔膜壁がヘリンボン模様でアセンブルされている、請求項1記載のLNGタンク。
8. それぞれの構造部材を含む隔膜壁が煉瓦模様でアセンブルされている、請求項1記載のLNGタンク。
9. 隔膜部材の長さが該隔膜部材の高さの2倍である、請求項7記載のLNGタンク。
10. 外側の機械的支持構造が船殻である、請求項1記載のLNGタンク。
11. 外側の機械的支持構造が陸上LNGタンクのコンクリート壁である、請求項1記載のLNGタンク。
12. 外側の機械的支持構造が密閉コンテナである、請求項1記載のLNGタンク。
13. 隔膜壁のそれぞれの隔膜部材（22）の内側に画定された空間に冷却物質が循環される、請求項1記載のLNGタンク。
14. 循環する冷却物質の圧力がモニターされる、請求項11記載のLNGタンク。
15. 木製部材が液密な合板でできている、前記請求項のいずれか一項記載のLNGタンク。
16. スペーサ部材によって画定された空間中の空気が排出され、該空間が時間とともに真空圧または近真空に維持される、請求項1記載のLNGタンク。
17. 真空状態がモニターされる、請求項16記載のLNGタンク。

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