JP2019506338A - 独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造 - Google Patents

Abstract

本発明は、ＬＮＧやＬＰＧなどの液化ガスを貯蔵するために設けられる独立型液化ガス貯蔵タンクの真空断熱パネル連結構造に関する。本発明によると、心材と前記心材を取り囲み、内部が真空で形成される外皮を有する真空断熱パネルと、前記真空断熱パネルが液化ガス貯蔵タンクのタンク本体の外部に熱損失を防止すために、連続して交差積層して設けられて断熱が行われる独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造であって、前記タンク本体の外部に設けられるスタッドボルトと、前記スタッドボルトを介して前記タンク本体の外部の取り付けられる前記真空断熱パネルと、を含み、前記真空断熱パネルとタンク本体との間に間隙を形成するために前記スタッドボルトに挟まれるパッドを含み、前記パッドを固定する固定部材と、前記固定部材に他の固定部材を連結して前記真空断熱パネルを固定できるようにする、独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造が提供される。

Description

本発明は、ＬＮＧやＬＰＧなどの液化ガスを貯蔵するために設けられる独立型液化ガス貯蔵タンクの真空断熱パネルの連結構造に関する。

天然ガスは、陸上又は海上のガス配管を介してガスの状態で運搬されたり、液化天然ガス（ＬＮＧ）又は液化石油ガス（ＬＰＧ）の状態で輸送船に貯蔵されたりしたまま、遠距離の消費先に運搬される。ＬＮＧは、メタンが主成分である天然ガスを大気圧で零下１６２℃に液化させたもので、液体と気体の容積比率は、約１／６００であり、液化状態の比重は０．４３〜０．５０である。

ＬＮＧを積んで海を運航して陸上の所要先にＬＮＧを荷役するためのＬＮＧ輸送船や、ＬＮＧを積んで海を運航して陸上の所要先に到着した後、貯蔵されたＬＮＧを再気化して天然ガス状態で荷役するＬＮＧ ＲＶ（Ｒｅｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｖｅｓｓｅｌ）は、液化天然ガスの極低温に耐えられる貯蔵タンク（多くに「貨物艙」とする）を含む。

この貯蔵タンクは、断熱材に荷物の荷重が直接に作用するか否かによって独立型（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｔｙｐｅ）とメンブレイン型(Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｔｙｐｅ)に分類することができ、通常、メンブレイン型貯蔵タンクはＮｏ ９６型とＭaｒｋ ＩＩＩ型に分けられ、独立型貯蔵タンクはＭＯＳＳ型とＳＰＢ型に分けられる。ＭＯＳＳ型の独立型貯蔵タンクの構造は大韓民国特許第１０−１５０６３号などに記載されており、ＳＰＢ型の独立型貯蔵タンクの構造は大韓民国特許第１０−３０５１３号などに記載されている。

一般的に独立型貯蔵タンクは、アルミニウム合金やＳＵＳ及び９％ニッケルなどの低温に強い合金で製造されたタンク本体にポリウレタンフォーム（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ｆｏａｍ）のような、比較的硬い断熱パネルを取り付けて作られ、船体の内部底に配列される複数のタンク支持体上に置かれる。

ポリウレタンフォームによって製造された多数のタンク本体の外部に設けられる液化ガス貯蔵タンクの断熱構造は、大韓民国特許１０−１６６６０８号などに記載されている。

このような従来技術によると、液化ガス貯蔵タンクの断熱構造は、断熱パネルが所定の厚さを持たなければならないので、断熱パネルの設置時に一つの断熱パネルの大きさを一定の水準以上に増加させ得ない限界がある。このような問題を解決するために、大韓民国公開特許１０−２０１１−００５１４０７、１０−２０１１−００４６６２７などにおいては、スタッドボルトと、前記スタッドボルトに挟まれる１次断熱パネルと、前記１次断熱パネルを固定的に維持するために前記スタッドボルトに結合される固定部材と、前記固定部材に結合されて前記１次断熱パネル上に積層される２次断熱パネルと、を含む断熱構造が開示されている。

しかしながら、前記断熱パネルが固定部材のような装着部材により延長される時、前記断熱パネルの境界面が一直線上に積層されるので、大気からの熱がタンクの表面まで到達する長さが短くて断熱性能が落ちる。なお、スタッドボルトと固定部材、そして、これを断熱材のような充填部材で充填するが、その隙間を介して大気からタンクの表面に熱が浸透することができるので、断熱が完璧に行われない。

本発明は、上記した従来の問題点を改善するためのものであり、タンク本体に真空断熱パネルを交差積層することにより、前記真空断熱パネルの境界面に沿って大気からの熱がタンクの表面まで到達する長さが長くて断熱性能が改善され、断熱パネルの厚さを薄くしながらも、強化された断熱性能を有し得る独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造を提供しようとするものである。

前記目的を達成するための本発明の独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造は、心材と前記心材を取り囲み、内部が真空で形成される外皮を有する真空断熱パネルと、前記真空断熱パネルが液化ガス貯蔵タンクのタンク本体の外部に熱損失を防止するために、連続して交差積層設けられて断熱が行われる独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造であって、前記タンク本体の外部に設けられるスタッドボルトと、前記スタッドボルトを介して前記タンク本体の外部に取り付けられる前記真空断熱パネルと、を含み、前記真空断熱パネルとタンク本体との間に間隙を形成するために前記スタッドボルトに挟まれるパッドを含み、前記パッドを固定する固定部材と、前記固定部材に他の固定部材を連結して、前記真空断熱パネルを固定できるようにする独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造が提供される。

上述したような本発明によると、タンク本体の外部に連続して取り付けられる真空断熱パネルを交差積層して、前記真空断熱パネルの境界面に沿って大気からの熱がタンク表面まで到達する長さが長くて断熱性能を改善させることができる。なお、スタッドボルトと固定部材のような装着部材及び充填部材を介して、或いはその間の隙間を通じて熱損失が発生されるのを防止し得る。そして、従来のポリウレタンフォーム断熱パネルに比して強化された断熱性能を有し得るので、液化ガス積載容量の運送費用を最小化することができ、断熱パネルの厚さが減り、貯蔵タンクの貯蔵空間が増加するだけでなく、貯蔵タンクの重さの減少をもたらして運送コストを減少させることができる効果がある。

本発明による真空断熱パネルの連結構造を示す図である。 本発明によって真空断熱パネルが連結される過程を示す順序図である。 本発明によって連続して交差積層された真空断熱パネルの効果を示す図である。 本発明によって保護層が含まれた真空断熱パネルの構成を示す図である。 本発明による真空断熱パネルの連結構造において仕上げ材を装着する方法を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施例による独立型液化ガスタンクの交差積層された真空断熱パネル連結構造を例示図に基づいて詳細に説明する。

図１には、本発明の好ましい実施形態による真空断熱パネルの連結構造を説明するために断面図が示されており、図２には、タンク本体の外部に装着部材と真空断熱パネルが連結される過程を順序に示されている。

図１及び図２に示されたように、独立型液化ガスタンクの断熱構造は、タンク本体１の外側に真空断熱パネル６が積層されることによって真空断熱パネル層を形成して行われる。前記真空断熱パネル６は、熱伝導率が非常に低い断熱材として、アルミニウム薄膜を含む高い遮蔽性を有する外皮が内部に有機系や無機系列の気空型心材の全ての面を取り囲むように形成される。前記真空断熱パネル６は、貯蔵タンクのタンク本体１の外側に複数個が互いに連続して配置されて、下部真空断熱パネル層６ｂを形成し、前記下部真空断熱パネル層６ｂの上に真空断熱パネルが一つ以上の層に交差積層されることによって上部真空断熱パネル層６ａを形成する。

上記の下部真空断熱パネル層６ｂは、タンク本体１と密着されず、パッド２によって間隙９が形成されている。タンク本体１と下部真空断熱パネル層６ｂと間の間隙９は通気空間として活用されることができ、タンク本体１の損傷による漏れ発生時、漏出液の通路としても活用されることができる。

本発明の好ましい実施形態による真空断熱パネルの連結構造によると、タンク本体１の外部面には一定の間隔を置いてスタッドボルト５１が設けられる。スタッドボルト５１は、溶接によってタンク本体１の外部面に固定装着されることができる。

スタッドボルト５１の上には、所定の厚さを有するパッド２が挟まれる。前記パッド２は、周りに比して中央部位の高さが低く段差が生じ、中央に貫通溝が形成されている。そこで、前記スタッドボルト５１は、パッド２の段差部位に形成された貫通溝を通過し、その上にスタッドボルト５１の末端を収容する第１固定部材３が螺合される。前記第１固定部材３は、一側の下部末端５２がスタッドボルト５１と螺合して、第１固定部材３の側面に形成される押し突起５３がパッド２を押してパッド２がタンク本体１に密着されるように固定する。前記パッド２の中央部には、下向に段差が生じて空いた空間８からなる段差部位が形成されている。そこで、スタッドボルト５１を前記段差部位に貫通した後、第１固定部材３が挟まれても第１固定部材３において真空断熱パネル３を押す押し突起５３が前記段差部位の空いた空間８内に位置して、下部真空断熱パネル層６ｂに真空断熱パネル６を密着させて装着するのに障害にならない。

前記第１固定部材３において、スタッドボルト５１が結合される部位の下部末端５２の反対側の上部末端５４には、第２固定部材４の下部末端７１が収容されるように延長ネジ山が形成される。

前記パッド２の上には、真空断熱パネル６の角が定着されることにより形成される部真空断熱パネル層６ｂが固定される。言い換えれば、下部真空断熱パネル層６ｂを形成する真空断熱パネル６の各角部は、それぞれ相異なるパッド２上に定着されて固定される。前記真空断熱パネル６は、一定の間隔で設けられたパッド２の上に連続して装着されてタンク本体１を取り囲み、パッド２によってタンク本体１と真空断熱パネル６との間で間隙９の大きさが一定に維持し得る。

パッド２の上に各角がかけられて装着された下部真空断熱パネル層６ｂの真空断熱パネル６は、パッド２を固定している第１固定部材３に第２固定部材４が螺合されて固定される。前記第２固定部材４は、板状の押し板７２と前記押し板７２の下部に設けられる下部末端７１とからなって、第２固定部材４の下部末端７１が第１固定部材３に結合される時、前記押し板７２が各真空断熱パネル６の角を押して固定する。これによって、前記真空断熱パネル６は、スタッドボルト５１と第１、第２固定部材３、４を含む装着部材が前記真空断熱パネル６の角が会う頂点部分を固定する。

一方、前記パッド２の中央部で段差が生じた段差部位の空いた空間８と真空断熱パネル６の隣接された真空断熱パネル６との間は、弾性を有するフォームや無機質繊維系からなる断熱パッド５が充填される。。前記真空断熱パネル５の間の断熱パッド５は、真空断熱パネル６の面に予め取り付けられて装着され得るか、又は真空断熱パネル６が装着された後に挟まれて装着されることができる。前記パッドは、液化ガスが供給或いは排出されることにより、タンク本体１が収縮或いは膨張することによりその幅が変化することができる。

前記の真空断熱パネル６は、下部真空断熱パネル層６ｂの上に上部真空断熱パネル層６ａが複数個の層に積層される時、交差積層するように構成する。図３の（ａ）のように、隣接された真空断熱パネル６の間に積層方向の境界面が一直線上に積層されると、大気からの熱がタンクの表面まで到達する長さが相対的に短くて断熱性能が落ちる。一方、図３の（ｂ）に示された本発明の好ましい実施形態のように、真空断熱パネル６が互いに連続して交差積層されると、積層方向の境界面がジグザグを成して大気からの熱がタンクの表面まで到達する長さが長くて断熱性能が改善される。これは、以下の数式の通りにフーリエ法則に基づく。

フーリエ法則は、次の数学式１の通りである。
［数学式１]
Ｑ ＝ −ｋＡ（ｔ２−ｔ１）／Ｌ

（ここで、Ｑ：熱伝達量、Ａ：断面積、ｋ：熱伝導率、ｔ２−ｔ１：温度差、Ｌ：距離）

前記フーリエ法則によると、伝達される熱量は断面積に比例し、温度勾配に対して距離に反比例する。即ち、真空断熱パネル６の積層方向の境界面が一直線上に積層されて施工するよりもジグザグに交差積層施工する場合、大気からの熱がタンクの表面まで到達する長さが長くなるため、熱量を最小化して断熱性能を改善できるのが分かる。

前記真空断熱パネル６は、少なくとも一つ以上連続して積層されると、図４に示されたように少なくとも一つは、真空断熱パネル上に保護層８１を含むことができる。前記保護層８１は、前記真空断熱パネルが外部の温度環境や圧力、機械的衝撃からの内部真空毀損を保護する。

図４は、前記保護層８１が含まれた真空断熱パネルが最上部層に積層された場合を例示している。前記保護層８１は、真空断熱パネルの外部に積層され得るし、真空断熱パネルの外面にコーティングされ得る。前記保護層８１は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレートのような有機材質のシート又は発泡フォーム、不織布、ガラス繊維のような無機材質のシートで形成することができる。

積層された真空断熱パネル６の最上部層には仕上げ材７を装着する。前記仕上げ材は、ガルバリューム、アルミニウム、亜鉛、ステンレス鋼板のような金属材シートや炭素繊維、ガラス繊維、岩綿のような繊維で補強したフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又は熱硬化樹脂の複合材料シート、又はゴムシート、又は木板材などが使用され得る。

仕上げ材を装着する方法は図５に示した。前記仕上げ材７は、５の（ａ）のように真空断熱パネル６に密着させ、垂直にボルティング（ｂｏｌｔｉｎｇ）して装着すれば、前記真空断熱パネル６の内部に形成されている真空を毀損させることができる。従って、図５の（ｂ）のように、前記仕上げ材７を９０度に折れて水平にボルティングして締めたり、図５の（ｃ）のように接着剤を前記仕上げ材７と真空断熱パネル６の間に塗って接着剤層１００による固定を誘導したり、選択的には前記のように仕上げ、図５の（ｄ）のようにバンドで固定するのが好ましい。

本発明による独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造は、真空断熱パネル６と断熱パッド５、仕上げ材７のような装着部材を成す複合部材がタンク本体１上に組み立てることができ、又は前記真空断熱パネル６と前記装着部材が構成される真空断熱パネル層がモジュール化されて組み立てられた状態でタンクに装着されることができる。

本発明による独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造は、陸上の独立型液化ガスタンクだけでなく、独立型液化ガスタンクが設けられていると同時に、流動が発生する海上で浮遊されたまま使用する海洋構造物のうち、どこでも適用され得るし、ＬＮＧやＬＰＧなどを運搬する液化ガス運搬船やＬＮＧ ＲＶ（ＬＮＧ Ｒｅｇａｓｆｉｃａｔｉｏｎ Ｖｅｓｓｅｌ）のような船舶を始めとして、ＬＮＧ ＦＰＳＯ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ, Ｓｔｏｒａｇｅ Ａｎｄ Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ）やＬＮＧ ＦＳＲＵ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｒｅｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）のような海上プラントなどに全て適用され得る。

以上のように本発明による、独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造を例示された図面を参照して説明したが、本発明は、以上で説明された実施例と図面によって限定されず、特許請求の範囲内で本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者によって様々な修正及び変更がなされることは勿論である。

１ タンク表面
２ パッド
３ 第１固定部材
４ 第２固定部材
５ 断熱パッド
６ 真空断熱パネル
７ 仕上げ材
８ 空いた空間
９ 間隙
５１ スタッドボルト
５２ 第１固定部材の下部末端部
５３ 第１固定部材の押し突起
５４ 第１固定部材の上部末端
７１ 第２固定部材の下部末端
７２ 押し板
８１ 保護層
１００ 接着剤層

Claims (7)

1. タンク本体の表面に所定の間隔でスタッドボルトを設け、前記スタッドボルトを介して前記タンク本体の外側を取り囲むように断熱パネルを積層して、前記タンク本体を大気から断熱するようにする独立型液化ガス貯蔵タンクの断熱パネル連結構造において、
   前記断熱パネルは、心材を取り囲み、内部が真空で形成される外皮を有する真空断熱パネルからなり、
   前記断熱パネル連結構造は、
   前記パッドの上に積層された真空断熱パネルの角が定着されることにより形成される下部真空断熱パネル層と、
   前記下部真空断熱パネル層と前記タンク本体との間に間隙を形成するために前記スタッドボルトに挟まれるパッドであって、前記下部断熱パネル層は前記真空断熱パネルが連続して配置されて前記タンク本体を取り囲むように設けられる、パッドと、
   前記スタッドボルトにより下部末端が締結され上部末端にネジ山が形成される第１固定部材であって、前記第１固定部材の中間の側面に形成される押し突起が前記パッドを固定する、第１固定部材と、
   前記パッド上に定着された下部真空断熱パネルの角を固定する押し板が設けられている第２固定部材であって、前記第１固定部材に連結される第２固定部材と
   を備え、
   前記下部真空断熱パネル層において、前記真空断熱パネルが交差積層されている、真空断熱パネルの連結構造。
2. 少なくとも一つ以上の真空断熱パネル上に積層される保護層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造。
3. 前記保護層は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレートの中から選択される有機材質のシート又は発泡フォーム、不織布、ガラス繊維の中から選択される無機材質のシートを含むことを特徴とする、請求項２に記載の独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造。
4. 前記真空断熱パネルは、側面とパッドの中央部に形成される段差部の空いた空間には弾性を有するフォームパッド又は無機質繊維系パッドの断熱パッドがさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造。
5. 前記最上部層の仕上げ材は、ガルバリウム、アルミニウム、亜鉛、ステンレス鋼板の中から選択される金属材シート、又はフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂の中から選択される熱硬化樹脂の複合材料シート、又はゴムシート、又は木板材からなる群から選ばれる一つ以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造。
6. 前記仕上げ材は、前記仕上げ材を９０度に折れて水平にボルティングして締められ、接着剤で仕上げられ、仕上げ材を９０度に折れて水平にボルティングして締められ、接着剤で仕上られた後、バンドで固定することを特徴とする、請求項５に記載の独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造。
7. 前記真空断熱パネル層は、真空断熱パネルにフォームパッドや繊維系パッドの断熱パネルと仕上げ材が一体に取り付けられた、モジュール化された真空断熱パネルがタンクに装着されてなることを特徴とする、請求項１に記載の独立型液化ガス貯蔵タンクの交差積層された真空断熱パネルの連結構造。

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