JP2021017920A - 液化ガス貯蔵タンク及びその建造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液化ガスの貯蔵容器を包囲する断熱層を備える液化ガス貯蔵タンクであって、断熱層が断熱空間に設けられた断熱材と当該断熱空間に充填されたドライガスから成るものにおいて、断熱材の断熱性能の低下を抑制する。【解決手段】液化ガス貯蔵タンクは、液化ガスを貯溜する貯蔵容器と、貯蔵容器を包囲する外殻と、貯蔵容器と外殻との間に形成された少なくとも１層の断熱層とを備える。断熱層は貯蔵容器に隣接する断熱層を含み、当該断熱層は、貯蔵容器を包囲するように形成された断熱空間に並べられた複数の断熱ブロックと、当該断熱空間に充填された常圧のドライガスとを有する。複数の断熱ブロックの各々は、常温においてガスを保持した多数の細孔を有する多孔質体及び当該多孔質体を被覆するガスバリア膜からなる。【選択図】図１

Description

本発明は、液化水素のような極低温の液化ガスを貯蔵し得る液化ガス貯蔵タンクの構造及び建造方法に関する。

従来、液化水素や液化天然ガスなどの低温の液化ガスを貯蔵するための液化ガス貯蔵タンクが知られている。液化ガス貯蔵タンクは、一般に、液化ガスを貯溜する内殻と、内殻を包囲する外殻とからなる二重殻構造を有する。内殻と外殻との間には、パーライトやグラスウール等の断熱材が充填された断熱層が形成される。特許文献１及び２には、この種の液化ガス貯蔵タンクが開示されている。

特許文献１の液化ガス貯蔵タンクは、鋼製の内槽（内殻に相当）と、内槽の外側に形成された鋼製の外槽（外殻に相当）と、内槽と外槽との間に形成された断熱空間と、内槽内の気相部空間を断熱空間に連通させる連通路とを備える。断熱空間には、断熱材を防湿するとともに当該断熱空間に封入するガスの液化や固化を防止するために、低温液化ガスの気相状態にあるガスと同種のガスが充填されている。

特許文献２の液化ガス貯蔵タンクは、平底円筒型のタンクであって、鋼製の内槽と、内槽の外側に形成された鋼製の外槽と、内槽の内側に形成された鋼製のメンブレンと、内槽と外槽との間に形成された第１断熱空間と、内槽とメンブレンとの間に形成された第２断熱空間とを備える。第１断熱空間には、ドライガスが充填されている。

特開２０１８−１９４１１６号公報 特開２０１８−１９４１１７号公報

一般に、液化ガス貯蔵タンクに採用される断熱材は、多数の細孔（又は空隙）を有する。このような断熱材は、細孔の中に保持されているガスの固体と比べて低い熱伝導率を利用して、断熱性能を実現している。

例えば、特許文献１のように、液化ガスの貯蔵容器を包囲する断熱空間に断熱材とドライガスが充填される液化ガス貯蔵タンクにおいて、貯蔵容器に液化水素のような極低温の液化ガスが収容されると、断熱材の細孔にドライガスが入り込むことで、当該細孔に存在していた炭酸ガスや空気の体積が減少することが想定される。断熱材の細孔に保持されている炭酸ガスや空気などの熱伝導率は、水素ガスの熱伝導率と比較して低い。具体的には、０℃且つ標準大気圧において、水素ガスの熱伝導率は、空気の熱伝導率の約７倍であり、炭酸ガスの熱伝導率の約１１倍である。そのため、ドライガスが炭酸ガスや空気と比較して熱伝導率が高いガス（例えば、水素ガス）である場合には、断熱材にドライガスが入り込むことによって断熱材の断熱性能が低下するおそれがある。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液化ガスの貯蔵容器を包囲する断熱層を備える液化ガス貯蔵タンクであって、断熱層が断熱空間に設けられた断熱材と当該断熱空間に充填されたドライガスから成るものにおいて、断熱材の断熱性能の低下を抑制することにある。

本発明の一態様に係る液化ガス貯蔵タンクは、
液化ガスを貯溜する内殻と、
前記内殻を包囲する外殻と、
前記内殻と前記外殻との間に形成された断熱層とを備え、
前記断熱層は、前記内殻と前記外殻との間の断熱空間に並べられた複数の断熱ブロックと、当該断熱空間に充填された常圧のドライガスとを有し、
前記複数の断熱ブロックの各々は、常温においてガスを保持した多数の細孔を有する多孔質体及び当該多孔質体を被覆するガスバリア膜からなることを特徴としている。

本発明の別の一態様に係る液化ガス貯蔵タンクは、
内殻と、
前記内殻を包囲する外殻と、
前記内殻の内側に設けられ、液化ガスを貯溜するメンブレンと、
前記メンブレンと前記内殻との間に形成された第１断熱層と、
前記内殻と前記外殻との間に形成された第２断熱層とを、備え、
前記第１断熱層は、前記メンブレンと前記内殻との間の第１断熱空間に並べられた複数の断熱ブロックと、当該第１断熱空間に充填された常圧の第１ドライガスとを有し、
前記複数の断熱ブロックの各々は、常温においてガスを保持した多数の細孔を有する多孔質体及び当該多孔質体を被覆するガスバリア膜からなることを特徴としている。

本発明の別の一態様に係る液化ガス貯蔵タンクの建造方法は、
内殻と、前記内殻を包囲する外殻と、前記内殻と前記外殻との間に形成された断熱層とを有する第１液化ガスの貯蔵設備を利用して、前記第１液化ガスよりも沸点の低い第２液化ガスを貯蔵する液化ガス貯蔵タンクを建造する方法であって、
前記内殻の内壁に複数の断熱ブロックを装着するステップ、
前記内殻の前記複数の断熱ブロックよりも内側に前記第２液化ガスの貯蔵容器を形成するメンブレンを設けるステップ、及び、
前記メンブレンと前記内殻との間にドライガスを充填するステップ、を含み、
前記複数の断熱ブロックの各々は、常温においてガスを保持した多数の細孔を有する多孔質体及び当該多孔質体を被覆するガスバリア膜からなることを特徴としている。

上記構成の液化ガス貯蔵タンク及び建造方法により建造される液化ガス貯蔵タンクによれば、ガスバリア膜によって断熱材の細孔にドライガスが入り込むことが阻止される。よって、断熱材にドライガスが入り込むことに起因する断熱材の断熱性能の低下を抑制することができる。

本発明によれば、液化ガスの貯蔵容器を包囲する断熱層を備える液化ガス貯蔵タンクであって、断熱層が断熱空間に設けられた断熱材と当該断熱空間に充填されたドライガスから成るものにおいて、断熱材の断熱性能の低下を抑制することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る液化ガス貯蔵タンクの構成を示す断面図である。 図２は、断熱ブロックの構造を模式的に示す断面図である。 図３は、断熱空間において複数の断熱ブロックが並べられた様子を示す図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係る液化ガス貯蔵タンクの構成を示す断面図である。 図５は、断熱層の構造を示す断面図である。 図６は、第１断熱層の構造を示す断面図である。 図７は、既存の液化ガス貯蔵設備の構成を示す断面図である。 図８は、既存の液化ガス貯蔵設備を液化ガス貯蔵タンクへ改造する作業の流れを説明する図である。

〔第１実施形態〕
次に、図面を参照して本発明の第１実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａについて説明する。第１実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａは、液化水素を貯蔵するためのものである。

図１に示す液化ガス貯蔵タンク１Ａは、内殻２と、内殻２を包囲する外殻３と、内殻２と外殻３との間に設けられた断熱層５とを有する。外殻３の外周には、円筒状でＰＣ（プレストコンクリート）製の防液堤８が設けられている。

内殻２は、液化ガスを貯溜する平底円筒形の貯蔵容器である。内殻２は、ドーム形の内殻屋根２ａと、円筒形の内殻側板２ｂと、円板状の内殻底板２ｃとを有する。内殻２は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼等の低温用かつ耐水素脆性を有する鋼から成る。本実施形態において、内殻屋根２ａの板厚は約５ｍｍ、内殻側板２ｂの板厚は約１０〜２０ｍｍ、内殻底板２ｃの板厚は約６ｍｍである。但し、内殻２の構造は上記に限定されない。

外殻３は、所定間隔をあけて内殻２を包囲している。外殻３は、内殻２と相似又は類似の外形を呈し、ドーム形の外殻屋根３ａと、円筒形の外殻側板３ｂと、円板状の外殻底板３ｃとを有する。本実施形態において、外殻３の板厚は約１０〜２０ｍｍである。但し、外殻３の構造は上記に限定されない。

断熱層５は、内殻屋根２ａと外殻屋根３ａの間の屋根部断熱層５ａと、内殻側板２ｂと外殻側板３ｂの間の側部断熱層５ｂと、内殻底板２ｃと外殻底板３ｃとの間の底部断熱層５ｃとを含む。これらの断熱層５ａ，５ｂ，５ｃによって、内殻２が外部から断熱され、内殻２に貯蔵された液化ガスが保冷される。

断熱層５は、内殻２と外殻３との間の断熱空間４に設けられた断熱材（断熱ブロック４０、粒状パーライト３９）と、断熱空間４に充填されたドライガスとによって形成される。

屋根部断熱層５ａにおいて、内殻屋根２ａと外殻屋根３ａの間の断熱空間４ａには、断熱材として粒状のパーライト３９が充填されている。側部断熱層５ｂにおいて、内殻側板２ｂと外殻側板３ｂとの間の断熱空間４ｂには、断熱材としての断熱ブロック４０が並べられている。底部断熱層５ｃにおいて、内殻底板２ｃと外殻底板３ｃとの間の断熱空間４ｃには、断熱材としての断熱ブロック４０が並べられている。なお、断熱空間４ａにも断熱ブロック４０が配置されてもよいし、側部断熱空層５ｂにもパーライトが充填されていてもよい。

断熱空間４ａ、断熱空間４ｂ、及び断熱空間４ｃは連通して、断熱空間４を形成している。断熱空間４に充填されるドライガスは、湿気が除かれた常圧のガスである。ここで「常圧」とは液化ガス貯蔵タンク１Ａの周囲の大気と実質的に同じ圧力であり、人工的に減圧も加圧もされていない圧力をいう。但し、大気圧変動、ガス化、一時的にタンクを封じ切るなどが原因で断熱空間４の内圧が変化することがあり、上記の常圧には、標準気圧（１０１３２５Ｐａ）から−５ｋＰａ〜＋１００ｋＰａの範囲が含まれ得る。ドライガスとしては、水素ガス、窒素ガス、ヘリウムガスなどを例示し得るが、液化ガス貯蔵タンク１Ａに貯蔵される液化ガスと同じ又は近い沸点のガスが望ましい。本実施形態では、液化ガス貯蔵タンク１Ａに貯蔵される液化ガスは液化水素（ＮＢＰは−２５２．６℃）であるから、ドライガスとして水素ガス、又は、水素ガスと沸点の近いガスであるヘリウムガス（ＮＢＰは−２６８．９℃）が採用され得る。これにより、ドライガスが液化ガス貯蔵タンク１Ａに貯蔵される液化ガスによって冷却されても、ドライガスは液体や固体となりにくい。

本実施形態においては、ドライガスとして、内殻２内の上部に滞留している気化ガス（即ち、水素ガス）が断熱空間４へ供給される。そのために、内殻２内の上部（気相部分）と断熱空間４とが少なくとも１本の連通管７で連通されている。連通管７は、オーステナイト系ステンレス鋼等の低温用且つ耐水素脆性を有する鋼製である。内殻２内と断熱空間４とが連通されることによって、外気温や気圧の変動による断熱空間４内のドライガスの体積変化が内殻２の気相部分で吸収される。

連通管７の一方の端部は内殻２内の上部（気相部分）に開口しており、連通管７の一方の端部は断熱空間４に開口している。連通管７は、内殻屋根２ａと断熱空間４と外殻屋根３ａとを貫通して外殻屋根３ａの外側へ延びてから折れ曲がって外殻屋根３ａに接合されている。連通管７には、粒状パーライト３９の通過を阻止するためのフィルタ７ｆが設けられていてもよい。なお、ドライガスとして貯蔵されている液化ガスの気化ガス以外のガスを使用する場合には、連通管７が省かれて、断熱空間４へドライガスが充填されるとともに、断熱空間４にブリージングタンク（図示略）が接続される。

ここで、断熱空間４に配置される断熱ブロック４０について詳細に説明する。図２は、断熱ブロック４０の構造を模式的に示す断面図である。図２に示すように、断熱ブロック４０は、常温においてガスを保持した多数の細孔４３を有する多孔質体４１と、多孔質体４１を被覆するガスバリア膜４２とからなる。細孔４３には、細孔４３が連続して成る空隙も含まれ得る。

多孔質体４１は、パネル状或いはブロック状に成形された断熱材である。多孔質体４１としては、発泡プラスチック断熱材、多泡質ガラス断熱材、軽量気泡コンクリート、及び、パーライトコンクリートが例示される。そのうち発泡プラスチック断熱材としては、ＰＵＦ（硬質ウレタンフォーム）、ＰＲＦ（フェノールフォーム）、及び、ＰＩＦ（ポリイソシアヌレートフォーム）が例示される。

ガスバリア膜４２は、多孔質体４１の外表面の全体を被覆している。ガスバリア膜４２は、ドライガスの透過を阻止する機能を有し、気体透過度は小さいほど望ましい。ガスバリア膜４２は、ドライガスの種類に応じて選択される。本実施形態においてドライガスは水素ガスであるから、ガスバリア膜４２としては、ポリビニルアルコール膜、エチレンビニルアルコール共重合体膜、粘土膜、及び、アルミフィルムなどの公知の水素ガスバリア性能を有する膜又はフィルムが採用され得る。本実施形態に係る水素ガスバリア性を有するガスバリア膜４２は、２５℃における水素ガス透過度ＧＴＲが０．５［cm³／（m²・day・atm）］以下であることが望ましい。なお、ガス透過度ＧＴＲは、ＪＩＳ Ｋ ７１２６に規定されるガス透過度試験方法（等圧法又は差圧法）に基づいて測定され得る。

図３は、断熱空間４に並べられた複数の断熱ブロック４０を、内殻２側から見た様子を示している。複数の断熱ブロック４０は、断熱空間４において規則的に並べられる。本実施形態においては、複数の断熱ブロック４０の縦の目地が連続しないように、複数の断熱ブロック４０が千鳥状に配置されている。複数の断熱ブロック４０の目地、つまり、隣接する断熱ブロック４０の繋ぎ目は、目地材４６で埋められる。目地材４６は、柔軟性を備える。目地材４６は、更に、ドライガスに対するガスバリア性と、断熱性とを備えることが望ましい。このような目地材４６としては、グラスウールジョイナー、フレキシブルエアロジェル（クライオジェル^ＴＭＺ）などが例示される。

以上に説明したように、本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａは、液化ガスを貯溜する内殻２と、内殻２を包囲する外殻３と、内殻２と外殻３との間に形成された断熱層５とを備える。断熱層５は、内殻２と外殻３との間の断熱層５空間に並べられた複数の断熱ブロック４０と、当該断熱空間４に充填された常圧のドライガスとを有する。複数の断熱ブロック４０の各々は、常温においてガスを保持した多数の細孔４３を有する多孔質体４１及び当該多孔質体４１を被覆するガスバリア膜４２からなる。

図２に示すように、多孔質体４１が有する多数の細孔４３には、製造時に取り込んだガスが存在している。このようなガスは、炭酸ガス及び代替フロンなどの発泡ガス、又は、発泡ガスと置換した空気や窒素ガスなどである。細孔４３内のガスは、常温においては気体である。断熱ブロック４０が貯蔵されている液化ガスからの冷熱に晒されると、多孔質体４１の細孔４３内のガスの体積が減少して、細孔４３には真空の空隙４５が生じる。図２では、孔質体４１の細孔４３内のガスが冷却されて固体４４となった様子が示されている。この空隙４５に多孔質体４１の外部からドライガスを取り込もうとするが、多孔質体４１を覆うガスバリア膜４２によって外部から多孔質体４１内へのドライガスの侵入が阻止される。このように、断熱ブロック４０は極低温環境下においても内部にドライガスが侵入しないので、ドライガスの侵入による断熱性能の低下が抑制される。

このように、液化ガスの貯蔵容器（本実施形態においては内殻２）を包囲する断熱層５を備える液化ガス貯蔵タンク１Ａであって、断熱層５が断熱空間４に設けられた断熱ブロック４０（断熱材）と当該断熱空間４に充填されたドライガスから成るものにおいて、断熱ブロック４０の断熱性能の低下を抑制することができる。

液化水素を貯蔵するタンクには、真空断熱層を備えるものがある。これに対し、本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａでは、断熱空間４は常圧である。よって、真空断熱層を備えるタンクと比較して、内殻２及び外殻３の板厚を薄くすることが可能となり、また、断熱空間４を真空引きするために要する時間のぶんだけ工期を短縮することができる。

本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａにおいて、液化ガスが液化水素であり、ドライガスが水素ガスである。但し、液化ガス貯蔵タンク１Ａにおいて、連通管７を省略して外部からドライガスを供給する場合には、ドライガスは水素ガスに限定されず、例えば、ヘリウムガスであってもよい。

このように、液化ガス貯蔵タンク１Ａで貯蔵する液化ガスの気化ガスとドライガスとが、同種のガスである又は沸点が近いガスであるので、貯蔵されている液化ガスに起因する冷熱によりドライガスが液化したり、固化したりすることを防止できる。

本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａでは、液化ガスが液化水素であり、断熱空間４と、内殻２内の上部とが連通されている。

これにより、貯蔵されている液化ガスの気化ガスが断熱空間４へドライガスとして供給されるので、別途ドライガスの供給手段を備える必要がない。また、断熱空間４のドライガスの体積変化を吸収するためのブリージングタンクを省略することができるから、ブリージングタンクの製作費に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａのイニシャルコストを節減することができる。

本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａでは、複数の断熱ブロック４０の目地が、柔軟性を有する目地材４６で埋められている。

目地材４６は低温での柔軟性を有するので、断熱ブロック４０の熱による膨張又は収縮を目地材４６で吸収することができる。また、複数の断熱ブロック４０の目地が目地材４６で埋められることによって、断熱ブロック４０の継ぎ目をドライガスが流通することが阻害され、断熱空間４でのドライガスの対流が抑制され、その結果、断熱層５の断熱性能が更に向上する。ドライガスの対流抑制効果を更に向上させる観点から、複数の断熱ブロック４０は千鳥状（図３、参照）に配置されることが望ましい。同様に、目地材４６がガスバリア性を有することが望ましい。

本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａの断熱空間４は、常圧でありながら、優れた断熱性能を備えることができる。そのため、液化ガス貯蔵タンク１Ａは、極めて低温の液化水素を貯蔵するために好適である。そして、断熱空間４に充填されるドライガスを水素ガスとすることで、ドライガスの液化や固化が抑制され、安定した断熱性能を発揮する水素ガス貯蔵タンクを提供することができる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂについて説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂの構成を示す断面図である。なお、本実施形態の説明においては、前述の第１実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａと同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

図４に示す液化ガス貯蔵タンク１Ｂは、液化水素を貯蔵するためのものである。液化ガス貯蔵タンク１Ｂは、内殻２と、外殻３と、メンブレン６と、メンブレン６と外殻３との間に形成された少なくとも１層の断熱層８０，９０とを備える。本実施形態に係る断熱層８０，９０は、メンブレン６と内殻２との間に形成された第１断熱層８０と、内殻２と外殻３との間に形成された第２断熱層９０とを含む。外殻３の外周には、円筒状のＰＣ製の防液堤８が設けられている。

内殻２及び外殻３の構造は、第１実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａの内殻２及び外殻３の構造と実質的に同一であるので、説明を省略する。

メンブレン６は、内殻２の内壁の全体を被覆するように、内殻２の内側に所定間隔をおいて設けられている。液化ガス貯蔵タンク１Ｂでは、メンブレン６によって、液化ガスを貯蔵する平底円筒形の貯蔵容器が形成されている。つまり、メンブレン６によって形成された貯蔵容器に液化ガスが貯蔵される。

メンブレン６は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼等の低温用かつ耐水素脆性を有する鋼製である。メンブレン６の板厚は、例えば、２〜３ｍｍである。温度変化に伴うメンブレン６の膨張及び収縮を許容するため、メンブレン６には、内面側へ膨出した縦方向と横方向へ延びるコルゲーション６１が形成されている。

図５は、断熱層８０，９０の構造を示す断面図である。図５に示すように、第１断熱層８０は、メンブレン６と内殻２との間の第１断熱空間８１に設けられた複数の断熱アセンブリ８２と、第１断熱空間８１に充填された第１ドライガスとによって形成される。複数の断熱アセンブリ８２は、内殻２の内壁に沿って並べられており、断熱アセンブリ８２どうしの間は目地材８９で埋められている。

図６は、第１断熱層８０の構造を示す断面図である。図６に示すように、断熱アセンブリ８２は、３枚の平行な板材８３と、隣接する板材８３の間の各々に設けられた断熱ブロック４０とを備える。この断熱ブロック４０の構造は、前述の第１実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａが備える断熱ブロック４０の構造と実質的に同一であるので、説明を省略する。

断熱アセンブリ８２はアンカーボルト１５によって内殻２に固定され、メンブレン６はアンカーボルト１６によって断熱アセンブリ８２に固定されている。具体的には、内殻２に固定されたアンカーボルト１５に、断熱アセンブリ８２の２枚の板材８３とそれに挟まれた断熱ブロック４０とが通され、それらがアンカーボルト１５に螺入されたナット１５ａで抜け止めされている。そして、断熱アセンブリ８２の３枚の板材８３のうち中央の板材８３に固定されたアンカーボルト１６に、断熱アセンブリ８２の断熱ブロック４０とメンブレン６が通され、それらがアンカーボルト１６に螺入されたナット１６ｂで抜け止めされている。

第１ドライガスは、湿気が除かれた常圧のガスである。第１ドライガスとしては、水素ガス、窒素ガス、ヘリウムガスなどを例示し得るが、液化ガス貯蔵タンク１Ｂに貯蔵される液化水素と同じ又は近い沸点のガスが望ましい。本実施形態では、液化ガス貯蔵タンク１Ｂに液化水素が貯蔵されるから、第１ドライガスとして水素ガス、又は、水素ガスと沸点の近いガスであるヘリウムガスが採用され得る。

本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂでは、メンブレン６の内側に貯蔵されている液化水素の気化ガス（即ち、水素ガス）が、第１ドライガスとして第１断熱層８０へ供給される。つまり、第１ドライガスは、貯蔵容器であるメンブレン６内において気相状態にあるガスと同種のガスである。メンブレン６の内側に貯蔵されている液化ガスの気化ガスを第１断熱層８０へ供給するために、貯蔵容器であるメンブレン６の上部（気相部分）と第１断熱層８０とが、メンブレン６に形成された連通口６２によって連通されている。なお、第１ドライガスとして貯蔵されている液化ガスの気化ガス以外のガスを使用する場合には、連通口６２が閉じられて、第１断熱層８０に外部から供給されたドライガスが充填されるとともに、第１断熱層８０にブリージングタンク（図示略）が接続される。

第２断熱層９０は、内殻２と外殻３との間の第２断熱空間９１に設けられた断熱材９３と、第２断熱空間９１に充填された第２ドライガスとによって形成される。第２断熱空間９１は、第１断熱空間８１から独立した空間である。断熱材９３は、例えば、発泡プラスチック断熱材、粒状パーライト、グラスウールなどの、液化ガス貯蔵タンクに採用されてきた公知の断熱材であってよい。断熱材９３として、断熱ブロック４０や断熱アセンブリ８２が設けられていてもよい。

第２ドライガスは、湿気が除かれた常圧のガスである。第２ドライガスの沸点は、第１ドライガスの沸点よりも高い。本実施形態では、第２ドライガスとして、比較的安価且つ熱伝導率が低い窒素ガス（ＮＢＰは−１９５．８℃）が採用される。

第２断熱空間９１には、ブリージングタンク９５が接続されている。ブリージングタンク９５は、外気温や気圧の変動に起因する第２断熱空間９１内の第２ドライガスの体積変化を吸収して第２ドライガスの圧力をほぼ大気圧に保持するためのものである。ブリージングタンク９５は、鋼製のタンク本体と、タンク本体の内部を第２ドライガス収容部と大気開放室とに区画するカウンタウェイト付きのダイヤフラムバルーンとを有する一般的な構造のものであってよい。

以上に説明したように、本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂは、内殻２と、内殻２を包囲する外殻３と、内殻２の内側に設けられ、液化ガスを貯溜するメンブレン６と、メンブレン６と内殻２との間に形成された第１断熱層８０と、内殻２と外殻３との間に形成された第２断熱層９０とを、備える。第１断熱層８０は、メンブレン６と内殻２との間の第１断熱空間８１に並べられた複数の断熱ブロック４０と、当該第１断熱空間８１に充填された常圧の第１ドライガスとを有する。複数の断熱ブロック４０の各々は、常温においてガスを保持した多数の細孔４３を有する多孔質体４１及び当該多孔質体４１を被覆するガスバリア膜４２からなる。

液化ガス貯蔵タンク１Ｂでは、第１ドライガスが充填される第１断熱空間８１に、断熱ブロック４０を含む断熱アセンブリ８２が設けられている。前述の第１実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａと同様に、断熱ブロック４０は極低温環境下においても内部に第１ドライガス（例えば、水素ガス）が侵入しないので、第１ドライガスの侵入による断熱性能の低下が抑制される。よって、本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂによれば、液化水素が貯蔵される貯蔵容器（本実施形態ではメンブレン６）を包囲する第１断熱層８０を形成している断熱材（断熱ブロック４０を含む断熱アセンブリ８２）の断熱性能の低下を抑制することができる。

また、本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂにおいて、第２断熱層９０は、内殻２と外殻３との間の第２断熱空間９１に配置された断熱材９３と、当該第２断熱空間９１に充填された常圧の第２ドライガスとを有する。第２ドライガスの沸点は、第１ドライガスの沸点よりも高い。

上記構成の液化ガス貯蔵タンク１Ｂによれば、第２断熱空間９１に第２ドライガスとして窒素ガスを充填しても、貯蔵容器であるメンブレン６内と第２断熱空間９１との間に第１断熱層８０が存在するため、第２ドライガス（例えば、窒素ガス）の液化や固化のおそれがない。

本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂにおいて、液化ガスが液化水素であり、第１ドライガスが水素ガス又はヘリウムガスである。

このように、液化ガス貯蔵タンク１Ｂで貯蔵する液化ガスの気化ガスと第１ドライガスとが、同種のガスである又は沸点が近いガスであるので、貯蔵されている液化ガスに起因する冷熱により第１ドライガスが液化したり、固化したりすることを防止できる。

本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂにおいて、液化ガスが液化水素であり、第１断熱空間８１とメンブレン６内の上部とが連通されている。

これにより、貯蔵されている液化ガスの気化ガスが第１断熱空間８１へ第１ドライガスとして供給されるので、別途第１ドライガスの供給手段を備える必要がない。また、第１断熱空間８１の第１ドライガスの体積変化を吸収するためのブリージングタンクを省略することができるから、ブリージングタンクの製作費に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂのイニシャルコストを節減することができる。

本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂでは、複数の断熱ブロック４０の目地が、柔軟性を有する目地材８９で埋められている。

目地材８９は低温での柔軟性を有するので、断熱ブロック４０の熱による膨張又は収縮を目地材８９で吸収することができる。また、複数の断熱ブロック４０の目地が目地材８９で埋められることによって、断熱ブロック４０の継ぎ目をドライガスが流通することが阻害され、第１断熱空間８１でのドライガスの対流が抑制され、その結果、第１断熱層８０の断熱性能が更に向上する。ドライガスの対流抑制効果を更に向上させる観点から、目地材８９がガスバリア性を有することがより望ましい。

上記構成の液化ガス貯蔵タンク１Ｂは、新たに建造するだけでなく、既存の液化ガス貯蔵設備を改造することによって建造することができる。以下、既存の液化ガス貯蔵設備を、本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂへ改造する方法について、図７及び図８を参照して説明する。

図７は、既存の液化ガス貯蔵設備１０１の構成を示す断面図である。既存の液化ガス貯蔵設備１０１は、第１液化ガスを貯蔵するためのものである。本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂで貯蔵される第２液化ガスの沸点は、第１液化ガスの沸点よりも低い。つまり、液化ガス貯蔵タンク１Ｂは、既存の液化ガス貯蔵設備１０１よりも、より低温の液化ガスを貯蔵することができる。例えば、第１液化ガスはＬＮＧであり、第２液化ガスは液化水素である。

図７に示す既存の液化ガス貯蔵設備１０１は、内殻２と、内殻２を包囲する外殻３と、内殻２と外殻３との間に形成された第２断熱層９０とを備える。液化ガス貯蔵設備１０１の内殻２、外殻３、及び第２断熱層９０の構造は、液化ガス貯蔵タンク１Ｂの内殻２、外殻３、及び第２断熱層９０の構造と実質的に同一であるので、説明を省略する。

上記構成の液化ガス貯蔵設備１０１を液化ガス貯蔵タンク１Ｂに改造するに際して、図８に示すように、先ず、内殻２に貯蔵されている第１液化ガスが全て抜き出され（ステップＳ１）、続いて、内殻２及び外殻３の一部を取り除かれて作業用開口１０２が形成される（ステップＳ２）。この作業用開口１０２を通じて、断熱アセンブリ８２及びメンブレン６を内殻２の内部へ搬入することができる。

次に、複数の断熱アセンブリ８２が、内殻２の内壁に装着される（ステップＳ３）。ここで、図６に示すように、内殻２の内壁にアンカーボルト１５が固定され、このアンカーボルト１５に断熱アセンブリ８２が通され、ナット１５ａが締められる。このようにして内殻２の内壁に複数の断熱アセンブリ８２が隙間なく並べられ、断熱アセンブリ８２の目地に目地材８９が埋め込まれる。なお、この目地材８９は、液化ガス貯蔵タンク１Ａの目地材４６と同様に、柔軟性を備える。望ましくは、目地材８９は、ドライガスに対するガスバリア性と断熱性とを更に備える。

続いて、内殻２の複数の断熱アセンブリ８２よりも内側にメンブレン６が設置される（ステップＳ４）。ここで、断熱アセンブリ８２に固定されたアンカーボルト１６に、板状のメンブレン部材６０が通され、ナット１６ｂが締められる。このようにして、断熱アセンブリ８２の内側に沿って複数のメンブレン部材６０が隙間なく並べられ、メンブレン部材６０どうしの間が溶接で接合されることにより、メンブレン６が形成される。

断熱アセンブリ８２及びメンブレン６の設置作業と並行して、或いは、前又は後に、作業用開口１０２が閉じられる（ステップＳ５）。このようにして、メンブレン６と内殻２との間に第１断熱空間８１が形成される。内殻２と外殻３との間の第２断熱空間９１に断熱材９３が補充されるとともに、第２断熱空間９１に第２ドライガスが充填されて、第２断熱層９０が復元される（ステップＳ６）。

メンブレン６によって形成された貯蔵容器に第２液化ガスを貯溜すると、第２液化ガスの気化ガスが連通口６２を通じて第１断熱空間８１へ流入して、内殻２と外殻３との間に第１ドライガスが充填される（ステップＳ７）。このようにして、メンブレン６と内殻２との間に第１断熱層８０が形成される。

以上に説明した通り、本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂの建造方法は、内殻２と、内殻２を包囲する外殻３と、内殻２と外殻３との間に形成された断熱層９０とを有する第１液化ガスの貯蔵設備１０１を利用して、第１液化ガスよりも沸点の低い第２液化ガスを貯蔵する液化ガス貯蔵タンク１Ｂを建造する方法である。この方法は、内殻２の内壁に複数の断熱ブロック４０（断熱ブロック４０を断熱アセンブリ８２）を装着するステップ、内殻２の複数の断熱ブロック４０よりも内側に第２液化ガスの貯蔵容器を形成するメンブレン６を設けるステップ、及び、メンブレン６と内殻２との間にドライガスを充填するステップ、を含む。ここで、複数の断熱ブロック４０の各々は、常温においてガスを保持した多数の細孔４３を有する多孔質体４１及び当該多孔質体４１を被覆するガスバリア膜４２からなる。

このように、本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ｂの建造方法によれば、既存の液化ガス貯蔵設備１０１を液化ガス貯蔵タンク１Ｂへ改造することができる。既存の液化ガス貯蔵設備１０１をそのまま利用するので、液化ガス貯蔵タンク１Ｂの建造に係る費用や時間を削減することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。上記の液化ガス貯蔵タンク１Ａ，１Ｂの構成は、例えば、以下のように変更することができる。

上記第１及び第２実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａ，１Ｂにおいて、メンブレン６、内殻２、及び外殻３は平底円筒形を呈する。但し、メンブレン６、内殻２、及び外殻３の形状はこれに限定されず、例えば、球形であってもよい。

また、上記第１及び第２実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａ，１Ｂは地上式であるが、地下式、又は、半地下式であってもよい。

また、上記第１及び第２実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１Ａ，１Ｂは、液化ガスとして液化水素を貯蔵するものであるが、液化ガスはこれに限定されない。液化ガス貯蔵タンク１Ａ，１Ｂで貯蔵される液化ガスは、例えば、液化ヘリウムであってもよい。

１Ａ，１Ｂ ：液化ガス貯蔵タンク
２ ：内殻
３ ：外殻
４，４ａ〜４ｃ：断熱空間
５，５ａ〜５ｃ：断熱層
６ ：メンブレン
３９ ：粒状パーライト（断熱材）
４０ ：断熱ブロック
４１ ：多孔質体（断熱材）
４２ ：ガスバリア膜
４３ ：細孔
４６ ：目地材
８０ ：第１断熱層
８１ ：第１断熱空間
８９ ：目地材
９０ ：第２断熱層
９１ ：第２断熱空間
９３ ：断熱材
１０１ ：（既存の）液化ガス貯蔵設備

Claims (10)

1. 液化ガスを貯溜する内殻と、
   前記内殻を包囲する外殻と、
   前記内殻と前記外殻との間に形成された断熱層とを備え、
   前記断熱層は、前記内殻と前記外殻との間の断熱空間に並べられた複数の断熱ブロックと、当該断熱空間に充填された常圧のドライガスとを有し、
   前記複数の断熱ブロックの各々は、常温においてガスを保持した多数の細孔を有する多孔質体及び当該多孔質体を被覆するガスバリア膜からなる、
   液化ガス貯蔵タンク。
2. 前記液化ガスが液化水素であり、前記ドライガスが水素ガス又はヘリウムガスである、
   請求項１に記載の液化ガス貯蔵タンク。
3. 前記液化ガスが液化水素であり、前記断熱空間と前記内殻内の上部とが連通されている、
   請求項１に記載の液化ガス貯蔵タンク。
4. 前記複数の断熱ブロックの目地が、柔軟性を有する目地材で埋められている、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の液化ガス貯蔵タンク。
5. 内殻と、
   前記内殻を包囲する外殻と、
   前記内殻の内側に設けられ、液化ガスを貯溜するメンブレンと、
   前記メンブレンと前記内殻との間に形成された第１断熱層と、
   前記内殻と前記外殻との間に形成された第２断熱層とを、備え、
   前記第１断熱層は、前記メンブレンと前記内殻との間の第１断熱空間に並べられた複数の断熱ブロックと、当該第１断熱空間に充填された常圧の第１ドライガスとを有し、
   前記複数の断熱ブロックの各々は、常温においてガスを保持した多数の細孔を有する多孔質体及び当該多孔質体を被覆するガスバリア膜からなる、
   液化ガス貯蔵タンク。
6. 前記液化ガスが液化水素であり、前記第１ドライガスが水素ガス又はヘリウムガスである、
   請求項５に記載の液化ガス貯蔵タンク。
7. 前記液化ガスが液化水素であり、前記第１断熱空間と前記メンブレン内の上部とが連通されている、
   請求項５に記載の液化ガス貯蔵タンク。
8. 前記第２断熱層は、前記内殻と前記外殻との間の第２断熱空間に配置された断熱材と、当該第２断熱空間に充填された常圧の第２ドライガスとを有し、
   前記第２ドライガスの沸点が前記第１ドライガスの沸点よりも高い、
   請求項５〜７のいずれか一項に記載の液化ガス貯蔵タンク。
9. 前記複数の断熱ブロックの目地が、柔軟性を有する目地材で埋められている、
   請求項５〜８のいずれか一項に記載の液化ガス貯蔵タンク。
10. 内殻と、前記内殻を包囲する外殻と、前記内殻と前記外殻との間に形成された断熱層とを有する第１液化ガスの貯蔵設備を利用して、前記第１液化ガスよりも沸点の低い第２液化ガスを貯蔵する液化ガス貯蔵タンクを建造する方法であって、
    前記内殻の内壁に複数の断熱ブロックを装着するステップ、
    前記内殻の前記複数の断熱ブロックよりも内側に前記第２液化ガスの貯蔵容器を形成するメンブレンを設けるステップ、及び、
    前記メンブレンと前記内殻との間にドライガスを充填するステップ、を含み、
    前記複数の断熱ブロックの各々は、常温においてガスを保持した多数の細孔を有する多孔質体及び当該多孔質体を被覆するガスバリア膜からなる、
    液化ガス貯蔵タンクの建造方法。

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