JP2021195967A - 二重殻円筒形液体水素タンク - Google Patents

Abstract

【課題】断熱性能が高く、且つ支持力が大きい底部断熱支持構造を有する真空断熱方式の二重殻円筒形液体水素タンクを提供する。【解決手段】内槽と外槽との間の空間は真空に保たれる。底部断熱支持構造は、第１矩形筒状体３１と第２矩形筒状体３２とを鉛直方向に重ね合わせて外槽の底板上に載置した支持ブロック３３と、支持ブロック上に載置した敷板３４とを備え、内槽の底板は敷板上に載置されている。第１矩形筒状体は、２個の第１矩形水平壁部と、２個の第１矩形鉛直壁部とによって第１四角柱状開口３１ｅを取り囲み、第１四角柱状開口の中心軸線が水平面内のＸ方向に向くように配置され、第２矩形筒状体は２個の第２矩形水平壁部と、２個の第２矩形鉛直壁部とによって第２四角柱状開口を取り囲み、第２四角柱状開口の中心軸線が水平面内のＸ方向と直交するＹ方向に向くように配置されている。【選択図】図２

Description

この発明は、真空断熱方式の二重殻円筒形液体水素タンクに関し、特に内槽の底部断熱支持構造に焦点を当てたものである。

液化天然ガス（ＬＮＧ）を低温にて大量に貯蔵するＬＮＧタンクが知られている。現在、ＬＮＧは火力発電のエネルギー源となっており、ＬＮＧタンクは大型化が進み、２０万ｍ^３の容積のものも提供されている。

ＬＮＧタンクは、設置場所に応じて地上用、地下用、タンカー用がある。また、その形状から、球形、円筒形、角形タンクがある。さらに、その断熱構造から、二重殻式、メンブレン式タンクがある。ＬＮＧタンクの構造は、概ね、ＬＮＧを貯蔵する内槽と、内槽を取り囲む外槽とを備え、内槽と外槽との間の空間に大気圧窒素雰囲気で粉状パーライト層、ポリウレタン層、泡ガラス層などの断熱層を設けている。

本願発明が対象とするものは、ＬＮＧではなく、液体水素である。液体水素は水素ガスを液化したものであり、液体水素タンクは液体水素を貯蔵するものである。水素ガスは燃焼しても炭酸ガスを排出しないので、ＬＮＧに比べてより環境にやさしいクリーンなエネルギーである。このため、近い将来、本格的な水素燃料時代が到来すると思われる。この時には、貯蔵容量が数万ｍ^３以上もの大型液体水素タンクが必要になってくる。

水素ガスの沸点は−２５３℃であり、ＬＮＧの沸点である−１６２℃よりも９１℃低い。液体水素はＬＮＧに比べて蒸発し易く、液体水素貯蔵時における蒸発ロスが大きい。このため、液体水素タンクには、ＬＮＧタンクの断熱性能よりも高い断熱性能が求められる。具体的には、ＬＮＧ船モス型球形タンクの断熱性能は１４Ｗ／ｍ^２程度であるが、液体水素タンクでは２Ｗ／ｍ^２程度が要求される。

例えばＬＮＧタンクの断熱層の厚さが３００ｍｍである場合、液体水素タンクの断熱にＬＮＧタンクと同じ断熱材を使用したとすると、液体水素タンクの液体水素蒸発率（ＢＯＲ）をＬＮＧタンクのＬＮＧ蒸発率と同じにするためには、液体水素タンクの断熱層の厚さを３０００ｍｍにする必要がある。このような極端に厚い断熱層を設けることを回避するために、液体水素タンクには断熱性能が高い真空断熱の利用が必要になってくる。

将来建造される大型液体水素タンクは、従来の大型ＬＮＧタンクの延長線上でその構造を改良し、発展させたものと予想される。因みに、現存する液体水素タンクとして最大容量のものはロケット発射用設備であり、国内では種子島に５４０ｍ^３の液体水素タンク、海外では米国ＮＡＳＡに３，２１８ｍ^３の液体水素タンクがある。両タンクとも内槽吊り下げ方式の構造で、パーライト真空断熱方式の陸上二重殻球形タンクである。現在において、１万ｍ^３を超えるような大型液体水素タンクは存在しない。

特開２０１１−１２７６２４号公報（特許文献１）は、二重殻円筒形ＬＮＧタンクの構造を開示している。図１６は、この公報に開示された二重殻円筒形ＬＮＧタンクの構造を示している。この図を参照して、従来の二重殻円筒形ＬＮＧタンクの底部断熱支持構造を説明する。

ＬＮＧタンクは、ＬＮＧを貯蔵している円筒形の内槽１と、内槽１を取り囲む円筒形の外槽２と、底部断熱支持構造３とを備える。内槽１は、底板１ａと、側板１ｂと、ドーム状の屋根板１ｃとを有し、外槽２は、底板２ａと、側板２ｂと、ドーム状の屋根板２ｃとを有する。外槽２の底板２ａは、基礎上に支持される。

内槽１の底板１ａは、一般に、側板１ｂを下から支える板厚の大きいアニュラー板部と、アニュラー板部の内径側に位置する板厚の小さい内径側底板部とからなるが、ここでは両者を含めて底板と記す。以下において、両者の区別が必要なときには、アニュラー板部及び内径側底板部と記す。

外槽２と内槽１との間の空間に断熱層が形成される。この断熱層は、外槽２の底板２ａと内槽１の底板１ａとの間に設けられる底部断熱支持構造３と、外槽２の側板２ｂ及び屋根板２ｃと、内槽１の側板１ｂ及び屋根板１ｃとの間に設けられる窒素ガス・粉状パーライト断熱層４とからなる。

底部断熱支持構造３は、外槽２の底板２ａ上に設けられた平盤状のレベルコンクリートからなる底部支持部３ａと、この底部支持部３ａ上であって内槽１の底板１ａのアニュラー板部の下方に設けられたコンクリート製のリング状支持部３ｂと、リング状支持部３ｂの内径側であって底部支持部３ａ上に設けられた積層構造部３ｃとを有する。

底部支持部３ａは、断熱コンクリート、例えば現場打設のパーライトコンクリートからなる。リング状支持部３ｂには、内槽１の側板自重、内槽１の屋根板自重、ＬＮＧ自重等の荷重がかかる。そのため、リング状支持部３ｂには断熱性及び高い支持強度が要求される。リング状支持部３ｂは、例えばパーライトコンクリートブロック、軽骨コンクリートブロックからなる。

積層構造部３ｃは、多孔質断熱材３ｃ１と不陸調整材（キャッピング材）３ｃ２とを交互に積層し、この積層部の上に強度の高い硬質断熱材３ｃ３を配置したものである。積層構造部３ｃには、ＬＮＧ自重だけがかかる。多孔質断熱材３ｃ１は、例えば泡ガラスブロックである。強度の高い硬質断熱材３ｃ３は、例えば軽量気泡軽骨コンクリートである。

内槽１の底板１ａは、リング状支持部３ｂ及び硬質断熱材３ｃ３上に載っている。言い換えれば、内槽１は、底部断熱支持構造３を介して基礎に支持されている。

低温工学Ｖｏｌ．３８， Ｎｏ．５（２００３）１９３頁〜２０３頁に掲載された神谷祥二氏執筆の論文「液体水素輸送・貯蔵技術の開発」（非特許文献１）には、固体真空断熱方式の二重殻円筒形液体水素タンクの底部断熱支持構造が記載されている。この論文に記載のタンクでは、内槽と外槽との間の空間を真空にし、内槽の底板のアニュラー板部の下に位置するリング状支持部を、単一のコンクリート製にするのではなく、高密度ポリウレタンフォームブロックと、その上に位置する軽骨コンクリートブロックとの２層構造としている。

リング状支持部には、液体水素自重、内槽側板自重、内槽屋根板自重がかかるため、高い圧縮強度が求められる。それと同時に、高い断熱性能も求められる。非特許文献１に記載の構造では、断熱性能をある程度犠牲にして圧縮強度を高めた軽骨コンクリートブロックでまず大きな荷重を受け止め、次に高密度ポリウレタンフォームブロック等で軽骨コンクリートブロックからの荷重を受け止めるようにしている。軽骨コンクリートの圧縮強度及び熱伝導率は高密度ポリウレタンフォームよりも高い。そのため、圧縮強度は主として軽骨コンクリートが担い、断熱性は主として高密度ポリウレタンフォームが担う。内槽の底板の内径側底板部下方の断熱構造は、図１６に示したタンクとほぼ同様に、泡ガラス（フォームグラス）およびポリウレタンフォームからなっている。

特開２００８−１６４０６６号公報（特許文献２）には、低温液化ガス貯蔵タンクの底部断熱支持構造として複数の筒状体を平面的に並設したものを使用している。

国際公開ＷＯ２０１４／１７４８１９号公報（特許文献３）は、船舶に搭載されて液化ガスを貯蔵するタンクの支持構造を開示している。具体的には、真空断熱方式の二重殻横置き円筒形タンクにおいて、熱伝導率が低くて強度の高いガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）からなる筒状体を内槽と外槽との間に複数設けて、内槽が筒状体を介して外槽に支持される構造が提案されている。

特開２０２０−２９８７３号公報（特許文献４）は、液化ガスを貯蔵するタンクの内槽と外槽との間の断熱床構造を開示している。図１７は、この特許文献４の図２を引用掲載したものである。この公報に開示された真空断熱方式の二重殻円筒形タンクでは、格子断面形状もしくは円管断面形状の低熱伝導材料からなる側壁が、外槽の底板と内槽の底板との間に配置されている。

特開平７−１３９６９９号公報（特許文献５）は、超大型の内槽を支持でき且つ保冷性能の高い内槽の支持台を備えた極低温タンクを開示している。図１８は、この特許文献５の図２を引用掲載したものである。この公報に開示された真空断熱方式の二重殻円筒形タンクでは、硬質剛性樹脂板材を横断面ハニカム状または格子状に組み立てて形成された支持台が、基台と内槽との間に設けられている。

特開２０１１−１２７６２４号公報 特開２００８−１６４０６６号公報 国際公開ＷＯ２０１４／１７４８１９号公報 特開２０２０−２９８７３号公報 特開平７−１３９６９９号公報

低温工学Ｖｏｌ．３８， Ｎｏ．５（２００３）１９３頁〜２０３頁に掲載された神谷祥二氏執筆の論文「液体水素輸送・貯蔵技術の開発」

非特許文献１に記載された固体真空断熱方式の二重殻円筒形液体水素タンクの底部断熱支持構造では、液体水素自重、内槽自重等の大きな荷重がかかるリング状支持部が、高密度ポリウレタンフォームブロックと、断熱性能をある程度犠牲にして圧縮強度を高めた軽骨コンクリートブロックとからなっている。すなわち、軽骨コンクリートブロックで大きな荷重を受け止め、次に軽骨コンクリートブロックを高密度ポリウレタンフォームブロックで受け止める構造になっている。

軽骨コンクリートブロックの熱伝導率は、例えば常温で０．５２（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度であり、真空部の熱伝導率（例えば常温で０．００３（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度）の１７３倍にもなる。高密度ポリウレタンフォームの熱伝導率は常温で０．０２３（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度であり、真空部の熱伝導率に比べてはるかに大きい。そのため、リング状支持部で固体真空断熱方式を採用しても、液体水素タンクに要求される２Ｗ／ｍ^２程度の断熱性能を実用的な断熱厚さ（例えば１．５ｍ以内）で達成するのは難しい。

高密度ポリウレタンフォームの熱伝導率は軽骨コンクリートブロックの熱伝導率よりもかなり小さいが、その圧縮強度が軽骨コンクリートブロックの圧縮強度（常温で４０ＭＰａ程度）に比べて格段に小さすぎるので、リング状支持部全体を高密度ポリウレタンフォームで構成することはできない。さらに、軽骨コンクリートブロック中に含まれる水分などからのアウトガスがあり、内槽と外槽との間の空間を高度な真空（例えば、０．０１Ｐａ〜０．０００１Ｐａ）に保つのが難しくなる。

リング状支持部の内側の断熱支持構造部には、比重が０．０７１の液体水素の自重しかかからない。この断熱支持構造部は、泡ガラスブロックやポリウレタンフォームブロックからなる。泡ガラスの熱伝導率は常温で０．０４７（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度であり、ポリウレタンフォームの熱伝導率は常温で０．０２３（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度である。泡ガラスブロックを用いる断熱支持構造の場合、固体真空断熱方式を採用しても、この断熱部で２Ｗ／ｍ^２程度の断熱性能を実用的な断熱厚さで達成するのは困難である。また、ポリウレタンフォームブロックのみからなる断熱支持構造は採用し難い。なぜなら、ポリウレタンフォームの圧縮強度は常温で０．２９ＭＰａ程度であり、泡ガラスの圧縮強度（常温で１．６ＭＰａ程度）に比べてかなり小さいので、内槽完成時での内槽の水張試験ができなくなるおそれがある。

特許文献３に開示された断熱支持構造の場合でも、外槽から内槽への熱の侵入を効果的に抑制することができない。このことをより詳しく説明する。内槽の外周面には、周方向に延びる帯状の補強板が溶接によって固定され、さらにこの補強板には内側嵌合部を有する内側部材が溶接によって固定されている。外槽の内周面には一対の円弧状のバーが溶接によって固定されている。一対の円弧状バーの間の領域で外槽の内周面に、外側嵌合部を有する外側部材が配置される。外側部材は一対の円弧状バーに挟まれた領域内で外槽の内周面に沿ってスライド可能である。ＧＦＲＰの筒状体の上方端部は内側嵌合部に嵌合し、下方端部は外側嵌合部に嵌合している。このような構造の場合、補強板と内側部材と筒状体の壁と外側部材とによって、内槽と外槽との間に熱橋ができている。

ＧＦＲＰの熱伝導率はステンレス鋼の熱伝導率の４０分の１程度であるが、真空部の熱伝導率（例えば、０．００３Ｗ／ｍ・Ｋ）の１３３倍程度もあるので、外槽からこの熱橋を介して内槽に流入する伝熱量は少なくなく、高い断熱性能が要求される液体水素タンクにおいては好ましくない。

図１７に示す断熱床構造の場合でも、外槽から内槽への熱の侵入を抑制することが必要である。基台上に設けられた外槽の底板と内槽の底板との間の真空保冷層に、格子断面形状または円管状断面形状の低熱伝導率材からなる側壁が鉛直に配置されているので、この側壁が外槽の底板と内槽の底板との間で熱橋となっている。このため、所望の断熱性能を得るには断熱床の高さを大きくしなければならず、ひいては断熱床の座屈強度の低下を招く。

図１８に示す支持台の場合でも、外槽から内槽への熱の侵入をさらに抑制する余地がある。図１９は、図１８に示した支持台の図解的平面図を示している。

図１８に示すように、アルミ蒸着された表面を持つ硬質剛性樹脂板を格子状に組み立てて形成された支持台が、基台（２）と内槽（４）の底板（４ａ）との間に設けられている。支持台は、格子状の単位格子層（３ａ，３ｂ，３ｃ）を３段に積み重ねたものである。単位格子層の積み重ねは、図１９に示す構造、すなわち断面正方形の筒状体同士を上下に当接させて積み重ねたものと熱伝導的に等価と考えられる。

図１９において、上段に位置する断面正方形の筒状体の開口を実線で示し、その下の下段に位置する断面正方形の筒状体の開口を点線で示している。図示するように、上段の単位格子層を構成する断面正方形の筒状体は、下段の単位格子層を構成する断面正方形の筒状体に対して、一辺の長さｄの半分のｄ／２の長さだけ横にずらして積み重ねられている。この構造では、上段の断面正方形の筒状体の対向する２個の鉛直壁と、下段の断面正方形の筒状体の対向する２個の鉛直壁とが重なって、鉛直方向に連なった壁を形成する。この鉛直方向に連なった壁が基台と内槽の底板との間で熱橋となる。

図１９において、上下の鉛直壁の重なり部分８に斜めハッチングを施している。図示するように、４個の鉛直壁を持つ各筒状体は、２個の鉛直壁部分で重なるので全断面積に占める重なり部分の断面積はかなり大きい。断面積を小さくする一つの手法として、重なり部分となる鉛直壁の厚みを小さくすることが考えられるが、そのようにすれば座屈強度が低下してしまう。したがって、支持台の所望座屈強度を確保しながら、重なり部分の面積を減らす工夫が必要である。

二重殻円筒形液体水素タンクで真空断熱方式を採用する場合、大きな真空空間を確保しながら、且つ支持力が大きい底部断熱支持構造をどのように作るかが大きな課題となる。また、熱伝導率があまりにも高いコンクリートブロックを含むリング状支持部を無くすような底部断熱支持構造が望まれる。

そこで、本発明は、断熱性能が高く、且つ支持力が大きい底部断熱支持構造を有する真空断熱方式の二重殻円筒形液体水素タンクを提供することを目的とする。

一つの局面において、本発明に係る二重殻円筒形液体水素タンクは、底板、側板及び屋根板を有する内槽と、底板、側板及び屋根板を有する外槽と、外槽の底板と内槽の底板との間に設けられる底部断熱支持構造とを備え、内槽と外槽との間の空間を真空に保つものである。

底部断熱支持構造は、第１矩形筒状体と第２矩形筒状体とを鉛直方向に重ね合わせて外槽の底板上に載置した支持ブロックと、支持ブロック上に載置した敷板とを備える。内槽の底板は敷板上に載置されている。

第１矩形筒状体は、離れた２つの水平面内に延在して対向する２個の第１矩形水平壁部と、離れた鉛直面内に延在して対向する２個の第１矩形鉛直壁部とによって第１四角柱状開口を取り囲み、この第１四角柱状開口の中心軸線が水平面内のＸ方向に向くように配置されている。第２矩形筒状体は、離れた２つの水平面内に延在して対向する２個の第２矩形水平壁部と、離れた鉛直面内に延在して対向する２個の第２矩形鉛直壁部とによって第２四角柱状開口を取り囲み、この第２四角柱状開口の中心軸線が水平面内のＸ方向と直交するＹ方向に向くように配置されている。

好ましくは、第１矩形水平壁部および第２矩形水平壁部は、同一の大きさの正方形形状である。

一つの実施形態では、外槽の底板は、アンカーボルトを介して基礎に固定されるものであり、支持ブロックは、最も下方に位置する矩形筒状体の矩形水平壁部に固定されて外槽の底板上に露出するアンカーボルトの頭部を覆うアンカーキャップをさらに備える。

支持ブロックは複数個あり、この複数個の支持ブロックは、外槽の底板上にＸ方向およびＹ方向に並べて載置されて支持ブロック群を形成している。この場合、底部断熱支持構造は、外槽の底板上に固定されて支持ブロック群の外周部に接してこの支持ブロック群を取り囲む堰板をさらに備える。

好ましくは、各矩形筒状体の２個の矩形水平壁部のうち、下方に位置する矩形水平壁部には、Ｘ方向に沿って両端まで延びる第１スリットと、Ｙ方向に沿って両端まで延びる第２スリットとが形成されている。

一つの実施形態では、支持ブロックは鉛直方向に沿って複数個あり、鉛直方向の下方に位置する下方支持ブロックと、下方支持ブロック上に重なって位置する上方支持ブロックとは、Ｘ方向および／またはＹ方向にずれて位置している。

各矩形筒状体の材質は、例えば、ガラス繊維強化プラスチックである。

他の局面において、本発明に係る二重殻円筒形液体水素タンクは、底板、側板及び屋根板を有する内槽と、底板、側板及び屋根板を有する外槽と、外槽の底板と内槽の底板との間に設けられる底部断熱支持構造とを備え、内槽と外槽との間の空間を真空に保つものであり、以下の特徴を有する。

すなわち、底部断熱支持構造は、骨格構造体と、この骨格構造体の上面に載置され、水平方向に延在する敷板とを備える。内槽の底板は、敷板上に載置されている。骨格構造体は、２個の水平面および４個の鉛直面からなる６面体の骨格を形成し、各面が開放されている骨格六面体を複数個備える。複数個の骨格六面体は、外槽の底板上に水平面に沿ってＸ方向およびそれに直交するＹ方向に並べて配置され、さらに鉛直方向に重ねて配置される。

上記構成の本発明によれば、断熱性能が高く、且つ支持力が大きい底部断熱支持構造を有する、真空断熱方式の大型二重殻円筒形液体水素タンクを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る二重殻円筒形液体水素タンクを示す図解図である。 底部断熱支持構造を拡大して示す図解図である。 外槽の床板上に載置された支持ブロックの配置を示す図解的平面図である。 支持ブロックを拡大して示す図解図である。 矩形筒状体を底面側から見た斜視図である。 上下に積み重ねた複数の矩形筒状体の接続構造を示す断面図である。 上下に積み重ねた複数の矩形筒状体の接続構造の他の例を示すであり、（ａ）は接続用のパンを示す斜視図、（ｂ）はパンを介して上下の矩形筒状体を接続した構造の断面図である。 アンカーキャップに関連する構造の断面図である。 １個の矩形筒状体と、２個の矩形筒状体を積み重ねたものとの間で、伝導熱量が如何に相違するのかを説明するための図であり、（ａ）は１個の矩形筒状体を示し、（ｂ）は開口の向きを９０度異ならせて積み重ねた２個の矩形筒状体を示している。 開口の向きを９０度異ならせて積み重ねた２個の矩形筒状体の壁の重なり部分を説明するための図である。 複数の支持ブロックを間隔をあけてＸ方向およびＹ方向に整列させた配置を示す図である。 複数の支持ブロックを千鳥状に配置させた状態を示す図である。 上下に位置する複数の支持ブロックをＸ方向にずらした状態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は図解的平面図である。 上下に位置する複数の支持ブロックをＸ方向およびＹ方向にずらした状態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は図解的平面図である。 骨格構造体を示す図であり、（ａ）は１個の骨格六面体を示す斜視図、（ｂ）は複数の骨格六面体を水平方向および鉛直方向に整列させた骨格構造体を示す斜視図、（ｃ）は上段の骨格六面体と下段の骨格六面体とをＸ方向およびＹ方向にずらした位置関係の骨格構造体を示す斜視図である。 従来の二重殻円筒形ＬＮＧタンクを示す図解図である。 従来の真空断熱方式の二重殻円筒形タンクの断熱床構造を示す図解図である。 従来の真空断熱方式の二重殻円筒形タンクの支持台の構造を示す図解図である。 図１８に示した支持台の図解的平面図である。

図１〜図８を参照して、本発明の一実施形態に係る二重殻円筒形液体水素タンクの構成を説明する。各図において、同一の参照番号は同一の要素を示す。

［二重殻円筒形液体水素タンクの全体構成］
二重殻円筒形液体水素タンクは、底板１１、側板１２及びドーム状の屋根板１３を有する内槽１０と、底板２１、側板２２及びドーム状の屋根板２３を有する外槽２０と、外槽２０の底板２１と内槽１０の底板１１との間に設けられる底部断熱支持構造３０とを備える。内槽１０と外槽２０との間の空間は真空に保たれる。内槽１０は例えばステンレス鋼板からなり、内槽１０を取り囲む外槽２０は例えば普通鋼板からなる。外層２０の底板２１は、アンカーボルト５１を介して基礎５０上に密着固定される。内槽１０内に液体水素が貯蔵される。外槽２０は外圧座屈に対抗するために、側板２２及び屋根板２３の外表面に補強構造が設けられる。なお、内槽１０の材質として、ステンレスに代えてアルミニウムを使用することもできる。

内槽１０と外槽２０との間の空間を真空に保つので、外槽２０の底板２１には基礎５０からめくれ上がらせようとする力が作用する。この力に対抗するために、外槽２０の底板２１をアンカーボルト５１を介して基礎５０に密着固定する必要がある。特に、外槽２０の側板２２と底部断熱支持構造３０との間に位置する外槽２０の底板部分には、外槽２０の自重や貯蔵された液体水素の自重が直接かかりにくいので、この底板部分をアンカーボルト５１を介して基礎５０に密着固定しなければならない。

内槽１０の底板１１は、側板１２を下から支える板厚の大きいアニュラー板部と、アニュラー板部の内径側に位置する板厚の小さい内径側底板部とからなる。アニュラー板部の板厚は例えば３５ｍｍ程度であり、内径側底板部の板厚は例えば２５ｍｍ程度である。

［底部断熱支持構造の構成］
図２に詳細構造を示している底部断熱支持構造３０は、第１矩形筒状体３１と第２矩形筒状体３２とを鉛直方向に重ね合わせて外槽２０の底板２１上に載置した支持ブロック３３と、支持ブロック３３上に載置した敷板３４とを備える。内槽１０の底板１１は、敷板３４上に載置されている。敷板３４の材質は、例えばステンレス鋼である。

図示した実施形態における支持ブロック３３は、第１矩形筒状体３１と第２矩形筒状体３２とを交互に積み重ねた４段構造である。第１および第２矩形筒状体３１，３２の材質は、例えばガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）である。ＧＦＲＰの熱伝導率は、例えば０．４（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度であり、強度は４００ＭＰａ程度である。

支持ブロック３３は複数個あり、この複数個の支持ブロック３３は、図３に示すように、外槽２０の底板２１上にＸ方向およびそれに直交するＹ方向に並べて載置されて支持ブロック群を形成している。支持ブロック群は、平面視でみると、ほぼ円形であり、その外周縁部は内槽１０の側板１２と外槽２０の側板２２との間に位置する。

敷板３４の外縁部は、支持ブロック群の外縁部よりも径方向の外側に位置している。敷板３４は気密性を要しない。敷板３４は、例えば公知の底板製作のように、多数の小板を並べて当接配置し、小板同士を突き合わせ溶接して作られる。好ましくは、突き合わせ溶接は開先溶接であり、余盛はフラッシュイングされる。突き合わせ溶接は、部分溶け込み溶接であってもよい。また、溶接は、継手全体に亘って行ってよいし、小板同士が互いにずれないように固定される程度に適宜部分的（飛び石的）に行ってもよい。支持ブロック３３の天板の中央部が鉛直方向の上方から作用する荷重によって凹まないようにするために、望ましくは敷板３４の板厚を大きくして内槽１０の底板１１から伝達される荷重を均等に分散するようにする。

底部断熱支持構造３０は、好ましくは、外槽２０の底板２１上に固定された堰板３５を備える。この堰板３５は、外槽２０の底板２１上に位置する支持ブロック群の外周部に接して、この支持ブロック群を取り囲む。堰板３５は、例えばステンレス鋼板からなり、支持ブロック３３の配列をガイドするとともに、支持ブロック３３がＸ方向およびＹ方向に移動するのを抑制する。

［支持ブロックおよび矩形筒状体の説明］
一つの支持ブロック３３を示す図４および一つの矩形筒状体を示す図５を参照して、支持ブロック３３および矩形筒状体３１，３２の特徴的な構成を説明する。

第１矩形筒状体３１は、離れた２つの水平面内に延在して対向する２個の第１矩形水平壁部３１ａ，３１ｂと、離れた２つの鉛直面内に延在して対向する２個の第１矩形鉛直壁部３１ｃ，３１ｄとを備える。２個の第１矩形水平壁部３１ａ，３１ｂと２個の第１矩形鉛直壁部３１ｃ、３１ｄとによって、第１四角柱状開口３１ｅを取り囲む。第１四角柱状開口３１ｅの中心軸線は、水平面内のＸ方向を向くように配置されている。図４では、この中心軸線を「Ｘ軸線」と記載している。

第１矩形筒状体３１上に重ね合わされる第２矩形筒状体３２は、離れた２つの水平面内に延在して対向する２個の第２矩形水平壁部３２ａ，３２ｂと、離れた２つの鉛直面内に延在して対向する２個の第２矩形鉛直壁部３２ｃ，３２ｄとを備える。２個の第２矩形水平壁部３２ａ，３２ｂと２個の第２矩形鉛直壁部３２ｃ，３２ｄとによって、第２四角柱状開口３２ｅを取り囲む。第２四角柱状開口３２ｅの中心軸線は、水平面内のＸ方向と直交するＹ方向に向くように配置されている。図４では、この中心軸線を「Ｙ軸線」と記載している。

好ましい実施形態では、第１矩形筒状体３１の第１矩形水平壁部３１ａ，３１ｂおよび第２矩形筒状体３２の第２矩形水平壁部３２ａ，３２ｂは、同一の大きさの正方形形状である。

内槽１０は、底部断熱支持構造３０および外槽２０の底板２１を介して基礎５０上に支持される。内槽１０内に液体水素が貯蔵されると、内槽１０は冷却されて収縮し、内槽１０の底板１１は、敷板３４上をタンク内側方向にスライドする。

内槽１０に液体水素１０を貯蔵すると、敷板３４に接する支持ブロック３３の上面は約−２５３℃になり、外槽２０の底板２１に接する支持ブロック３３の下面は常温の約２５℃になる。支持ブロック３３が４段重ねの矩形筒状体３１，３２で構成される場合、各矩形筒状体３１，３２の一方の矩形水平壁部３１ａ，３２ａと他方の矩形水平壁部３１ｂ，３２ｂとの間に約７０℃の温度差（［２５３＋２５］／４）が生じる。ＧＦＲＰの線膨張率は８×１０^−６／℃と小さいが、上記の温度差によって一方の矩形水平壁部３１ａ，３２ａの熱収縮量と他方の矩形水平壁部３１ｂ，３２ｂの熱収縮量との間で差が生じる。この熱収縮量の差により、下方に位置する矩形水平壁部３１ｂ，３２ｂが少し下方に向かって凸状に湾曲しようとする。

本発明の好ましい実施形態では、熱収縮量の差による下方の矩形水平壁部３１ｂ、３２ｂの湾曲を抑制するために、図５に示すように、底面側に位置する矩形水平壁部３１ｂ、３２ｂに、Ｘ方向に沿って両端まで延びる第１スリット３７と、Ｙ方向に沿って両端まで延びる第２スリット３８とが形成されている。スリット３７，３８の幅は、ＧＦＲＰの線膨張率が小さいので２ｍｍ程度で十分である。第２スリット３８の両端は、２個の矩形鉛直壁部３１ｃ，３１ｄ，３２ｃ，３２ｄの途中位置まで切り込まれている。

矩形筒状体３１，３２が冷却されて一方の矩形水平壁部３１ａ，３２ａと他方の矩形水平壁部３１ｂ，３２ｂとの間に熱収縮量の差が生じたとき、下方の矩形水平壁部３１ｂ，３２ｂが下方に向かって膨出変形しようとするが、第１スリット３７および第２スリット３８によって分割された４枚の小さな正方形板は、周縁部からの拘束から解放されて自由に熱収縮できる。その結果、下方の矩形水平壁部３１ｂ，３２ｂに作用する曲げモーメントを低減し、この矩形水平壁部３１ｂ，３２ｂの膨出変形を抑制できる。

［上下に位置する矩形筒状体同士の連結］
一つの実施形態では、各矩形筒状体３１，３２の各矩形水平壁部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂに、接続用固定ピンを挿通させるための穴３９が４個設けられている。第１スリット３７及び第２スリット３８が設けられている下方の矩形水平壁部３１ｂ，３２ｂに注目すると、１個の小さな正方形板に１個の穴３９が設けられている。

図６に示すように、上下に隣接する矩形筒状体３１，３２の矩形水平壁部は、穴３９を挿通する固定ピン４０を介して接続される。穴３９の直径はピン４０の直径よりも少し大きめにし、矩形筒状体３１，３２の水平方向の熱変形を許容するとともに、矩形筒状体同士の相互水平移動も許容している。固定ピン４０は、例えばＧＦＲＰからなる。上下に隣接する矩形筒状体３１，３２間に、矩形水平壁部３１ｂ、３２ｂの湾曲を抑制するために、板厚の大きいステンレス鋼板を介在させるようにしてもよい。

図７は、上下に隣接する矩形筒状体の接続構造の他の例を示している。図７（ａ）は、接続用パン４１を示している。接続用パン４１は、例えばステンレス鋼板からなり、矩形筒状体３１，３２の矩形水平壁部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂとほぼ同じ大きさで同じ形状の水平壁部４２と、水平壁部４２の外周縁から鉛直方向の上下に延びる鉛直帯部４３とを備える。接続用パン４１は、下方に位置する矩形筒状体の上部を覆うように置かれ、上方に位置する矩形筒状体は接続用パン４１の水平壁部４２上に置かれる。上下に隣接する矩形筒状体３１，３２の当接部分の周囲は鉛直帯部４３によって囲まれるので、両矩形筒状体３１，３２の水平方向の相対移動を抑制する。鉛直帯部４２の囲い面積を矩形筒状体の矩形水平壁部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの面積よりもわずかに大きくしておけば、熱収縮時の上下の矩形筒状体３１，３２のわずかな水平方向相対移動を許容する。

［アンカーキャップに関連する構造］
本発明の一つの実施形態では、図８に示すように、支持ブロック３３が、アンカーキャップ４４を備える。アンカーキャップ４４は、例えばステンレス鋼板からなる底部開放の箱型形状をしており、最も下方に位置する矩形筒状体３１の矩形水平壁部３１ｂに固定されている。好ましくは、アンカーキャップ４４の天壁４４ａと矩形筒状体３１，３２の矩形水平壁部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂとは同じ大きさの正方形形状であり、上下に隣接する矩形筒状体とアンカーキャップ４４とは、固定ピン４０を介して接続されている。アンカーキャップ４４は、外槽２０の底板２１上に露出するアンカーボルト５１の頭部を覆う。

アンカーボルト５１に関連する構造に注目すると、アンカーボルト５１の上方端部は外槽２０の底板２１上に突出し、この突出部分に座板５３を介してナット５２が締着固定されている。外槽２０の底板２１と座板５３との隅角部、座板５３とナット５２との隅角部、およびナット５２とアンカーボルト５１の突出部との隅角部は隅肉溶接によって気密性が保たれており、基礎５０からのガスの侵入を遮断している。

図２に示すように、アンカーキャップ４４は、外槽２０の底板２１上でＸ方向およびＹ方向に当接して整列するように配置されている。すべてのアンカーキャップ４４がアンカーボルト５１の頭部を覆っているわけではない。アンカーボルト５１が存在していない領域に載置されたアンカーキャップ４４は、当然のことながら、アンカーボルト５１の頭部を覆っていない。

支持ブロック３３がその底部にアンカーキャップ４４を備える場合には、堰板３５はＸおよびＹ方向に整列配置されたアンカーキャップ群の最外周部に当接するようにして外槽２０の底板２１上に溶接固定される。堰板３５は例えばステンレス鋼板からなり、アンカーキャップ４４の配置をガイドするとともに、アンカーキャップ４４が外槽２０の底板２１上で前後左右（ＸおよびＹ方向）に移動するのを抑制する。

アンカーボルト５１の頭部を外槽２０の底板２１から飛び出さないように構成することもできる。例えば、外槽２０の底板２１の板厚を大きくして、その上面に凹部を設け、アンカーボルト５１の頭部がこの凹部内に収まるようにする。凹部内に収まったアンカーボルト５１の頭部にはナットが締着固定される。そして、凹部は栓溶接によって気密に埋められる。この構造の場合であれば、支持ブロック３３はアンカーキャップを備える必要がなく、矩形筒状体３１，３２の積み重ねが外槽２０の底板２１上に直接載置される。

外槽２０の底板２１上に多数の支持ブロック３３を載置する場合、以下の施工法を採用するのが望ましい。例えば縦寸法５００ｍｍ、横寸法５００ｍｍ、高さ６００ｍｍの支持ブロック１６個を２ｍ×２ｍの正方形板に載置した大型支持ブロックを作り、これを利用するブロック施工法を適用できる。

上述の底部断熱支持構造であれば、内槽１０の底板１１のアニュラー板部下方の真空部にコンクリートブロックが存在しない。従来技術の問題点として指摘したように、コンクリートブロックは、熱伝導率が高く断熱性能を低下させるとともに、真空度を低下させるアウトガスを発生する。

［鉛直方向の上方から下方に向かって作用する荷重への対応］
液体水素の比重は０．０７と小さいが、内槽１０に液体水素を貯蔵したとき、内槽１０の側板１２に側圧が作用するため、内槽側板−アニュラー板部Ｔ継手部にモーメントがかかり、アニュラー板部外端部の下側エッジ部が敷板３４の上面に押し付けられる。すなわち、アニュラー板部外端部の下側エッジ部が敷板３４の上面に突っ張る形となる。敷板３４は、軽骨コンクリートよりも強度が高くて硬いステンレス鋼板からなるので、この突っ張りを支障なく受け止めることができる。

アニュラー板部下部には上述したように大きな荷重がかかるが、その内側に位置する内径側底板部の下部には液体水素自重がかかるだけである。そこで、アニュラー板部下部では、敷板３４及び矩形筒状体３１，３２の板厚を大きくし、内径側底板部の下部では、敷板３４及び矩形筒状体３１，３１の板厚を小さくすることができる。この場合、図２に示すように、敷板３４は、板厚の大きい部分と板厚の小さい部分とで段差を生じる構造となるが、この段差を調整するために、板厚の小さい内径側底板部下部の敷板３４上に、例えばアウトガスがなく圧縮強度が高い高密度ポリウレタンフォームシート３４ａを配置する。

［輻射伝熱の低減］
外槽２０の底板２１（約２５℃）から内槽１０の底板１１（約−２５３℃）への輻射による熱の移動を少なくすることが望まれる。図４に示す実施形態の底部断熱支持構造３０では、支持ブロック３３が４個の矩形筒状体３１，３２から構成されているので、８枚の矩形水平壁部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂが鉛直方向に間隔をあけて水平面内に位置している。これらの矩形水平壁部は、外槽２０の底板２１から内槽１０の底板１１への輻射による熱の移動に対してシールドとして機能する。

輻射伝熱をより低減するために、矩形筒状体の内壁面に例えば低輻射性の断熱シートや積層真空断熱材を備えるようにしてもよい。

［底部断熱支持構造の断熱性能］
本発明の実施形態に係る底部断熱支持構造３０の断熱性能を以下に詳細に説明する。

理解を容易にするために、図９に示すように、外形輪郭形状が同じ２つの構造体を例示的に採りあげて説明する。（ａ）は幅５００ｍｍ×奥行５００ｍｍ×高さ６００ｍｍのＧＦＲＰからなる１個の正方形筒状体である。（ｂ）は幅５００ｍｍ×奥行５００ｍｍ×高さ３００ｍｍのＧＦＲＰからなる矩形筒状体２個を上下に積み重ねたものである。下段に位置する矩形筒状体の四角柱状開口の中心軸線は水平面内のＸ方向に向き、上段に位置する矩形筒状体の四角柱状開口の中心軸線は、水平面内のＸ方向と直交するＹ方向に向くように配置されている。

（ａ）に示す構造体および（ｂ）に示す構造体の板厚は、ともに１０ｍｍとする。矩形筒状体の壁の熱伝導率λｗを０．４（Ｗ／ｍ・Ｋ）、筒状体の空間部（真空部）の熱伝導率λｖを０．００３（Ｗ／ｍ・Ｋ）とする。内槽１０に液体水素が貯蔵されるとき、外槽２０の底板２１は常温の２５℃になり、敷板３４は−２５３℃になるので、（ａ）および（ｂ）に示す構造体の上面と下面との温度差を２７８℃とする。

（ａ）に示す構造体の伝熱量Ｑａは、３，９５Ｗ（１５．８Ｗ／ｍ^２）になる。（ｂ）に示す構造体の伝熱量Ｑｂは、０．４５Ｗ（１．８０Ｗ／ｍ^２）となり、（ａ）の構造体の伝熱量の１１％に過ぎない。したがって、（ｂ）に示すように四角柱状開口の中心軸線を直交する関係となるように２個の矩形筒状体を２段に積み重ねた構造体であれば、（ａ）に示す１個の正方形筒状体に比べて、伝熱量を大幅に下げることができる。

図１０は、図９（ｂ）に示す構造体、すなわち２個の矩形筒状体を、四角柱状開口の中心軸線が直交する関係となるように２段に積み重ねた構造体の図解的平面図である。上段の矩形筒状体の壁と下段の矩形筒状体の壁との重なり部分を斜線で示している。筒状体の鉛直壁部分を熱伝導的に見れば、正方形水平壁部の角部（重なり部分）では、１辺が１０ｍｍの正方形断面で高さが６００ｍｍのＧＦＲＰの柱となるが、重なり部分以外の鉛直壁部分では、板厚１０ｍｍ、幅４８０ｍｍ、高さ３００ｍｍのＧＦＲＰの壁と、板厚１０ｍｍ、幅４８０ｍｍ、高さ３００ｍｍの真空壁との合成壁となる。４個の角部の重なり部分の合計断面積は、２個の矩形筒状体の鉛直壁部分の合計断面積の約１％である。

図９の（ａ）に示す構造体の伝熱量を図９の（ｂ）に示す構造体の伝熱量と同じにするには、構造体の高さを６００ｍｍから５２６７ｍｍまで高くする必要があり、その場合には構造体の座屈荷重が大幅に低下する。

複数の矩形筒状体の向きを変えて上下に積み重ねた支持ブロックの伝熱量は、積み重ねの段数を変えてもほぼ同じである。ただ同じ高さの支持ブロックの座屈強度を考えると、積み重なる各矩形筒状体の高さを小さくして段数を多くするほうが望ましい。また、多くの段数であれば、鉛直方向に間隔をあけて位置する矩形水平壁部の数が多くなるので、輻射熱に対するシールド効果が高まる。

図４に示した支持ブロック３３は、幅５００ｍｍ×奥行５００ｍｍ×高さ１５０ｍｍで板厚が１０ｍｍの矩形筒状体を４段に重ね、合計高さを６００ｍｍにしたものである。この支持ブロックを備える底部断熱支持構造の伝熱量は、上述のことから０．４５Ｗ（１．８０Ｗ／ｍ^２）程度となり、液体水素タンクに必要な断熱性能２Ｗ／ｍ^２程度をクリアする。

［支持ブロック（矩形筒状体の積み重ね）の配置例］
前述の実施形態では、複数の支持ブロック３３がＸ方向およびＹ方向に整列し、隣接する支持ブロック３３同士が当接する関係であった。また、支持ブロック３３の構成要素である第１矩形筒状体３１、第２矩形筒状体３２およびアンカーキャップ４４が同じ正方形の平面形状を有するものであった。

図１１は、複数の支持ブロックの他の配置形態を示している。この例では、各支持ブロック３３の矩形筒状体は、アンカーキャップよりも小さな正方形の平面形状を有している。そのため、各支持ブロック３３のアンカーキャップは、Ｘ方向およびＹ方向に整列し、隣接するアンカーキャップ同士が当接する位置関係にあるが、各支持ブロック３３の矩形筒状体の積み重ね構造同士は間隔をあけて位置する。間隔の大きさは、この間隔をあけた領域上に位置する敷板が載荷荷重により大きく凹まない程度にする。

図１２は、複数の支持ブロックのさらに他の配置形態を示している。この例では、各支持ブロック３３のアンカーキャップは、Ｘ方向およびＹ方向に整列し、隣接するアンカーキャップ同士が当接する位置関係にあるが、各支持ブロック３３の矩形筒状体の積み重ね構造は、千鳥状に配置されている。この配置形態の場合、各支持ブロック３３の矩形筒状体の積み重ね構造体同士のＸ方向およびＹ方向における間隔が大きくなるので、支持ブロックの上に位置する敷板の板厚を大きくする必要がある。

［真空化の容易性］
大型液体水素タンクの場合、真空にすべき空間が巨大となるため、この巨大空間を高度に真空化することは容易ではなく、真空化のために多大な時間とコストを必要とする。本発明に係る底部断熱支持構造は板と筒状体の骨組だけによって構成されているので、その大部分が気体空間である。他方、非特許文献１に記載された液体水素タンクの底部断熱支持構造は、多数のポリウレタンフォームブロックや泡ガラスブロックの積層構造を含むものであり、ブロック間にはわずかな隙間が多数生じている。この真空化の排気においては、狭い隙間に気体が滞留しやすいため、非特許文献１の液体水素タンクでは積層構造部を高度に真空化するのは容易ではない。すなわち、真空化の対象となる空間が単なる気体空間であるのか、あるいは積層断熱層を含む空間であるのかは、空間の真空化の難易度に大きく影響する。

例えば、タンクに比べてスケールが格段に小さい低温用真空パネル（ＶＩＰ）でさえ、空間の高度な真空を容易に達成するために、コア部のポリウレタンフォームブロック自体に排気用通気孔を設けたりするからである。本発明に係る底部断熱支持構造であれば、従来技術のポリウレタンフォームブロックなどの積層断熱層を含む底部断熱支持構造に比べて、格段に空間の真空化が容易になる。

［水平方向の伝熱量］
図２に示すように、敷板３４と外槽２０の側板２２との間には長さＤの真空部が確保されている。このため、側板２２から敷板３４に向かう水平方向の伝熱量は小さくなる。例えば、Ｄの長さが５００ｍｍの場合、側板２２から敷板３４への水平方向の伝熱量は、側板２２の温度を２５℃、敷板３４の温度を−２５３℃、真空部の熱伝導率を０．００３Ｗ／ｍ・Ｋとして、１．７Ｗ／ｍ^２程度である。

［矩形筒状体を備える底部断熱支持構造の支持力］
次に、矩形筒状体を備える底部断熱支持構造の支持力について記載する。底部断熱支持構造は、内槽の重量と貯蔵された液体水素の重量の合計重量に耐えなければならない。そのため、敷板の板厚を大きくして内槽の底板からの伝達荷重を均等に分散させるようにすることが必要である。

図１および図２に示した底部断熱支持構造３０は、アンカーキャップ４４を有する支持ブロック３３と、敷板３４とを備える。アンカーキャップ４４はステンレス鋼板からなる高さの低い台座であるので、底部断熱支持構造３０の支持力は支持ブロック３３の支持力で決まる。図４に示すように、支持ブロック３３は、４個の同じ形状の矩形筒状体３１，３２を４段に重ねたものであり、その高さが６００ｍｍである。この場合、各矩形筒状体３１，３２同士は互いに独立しているので、支持ブロック３３の支持力は１個の矩形筒状体の形状、板厚、材質によって大略決まる。

例えば、直径４０ｍの内槽の場合、アニュラー板部下部で底部断熱支持構造にかかる荷重を大きめに見積もっても６ｋｇ／ｃｍ^２程度であるとする。図４に示すような高さを６００ｍｍにした支持ブロック３３の座屈耐荷重は、ＧＦＲＰの曲げ弾性率が高いこと、および１個の矩形筒状体の鉛直方向の高さが１５０ｍｍと低いこととが相まって、大きくなるので、底部断熱支持構造３０の支持力は上記の荷重を容易にクリアすることができる。前述したように、底部断熱支持構造として、１個の矩形筒状体をその開口の中心軸線を鉛直方向に向けて用いる場合、本発明の実施形態に係る底部断熱支持構造と同等の断熱性能を得るためには、その高さが５７６７ｍｍも必要となり、底部断熱支持構造を実用的な１．５ｍ以内の高さに収めることが難しくなり、さらに座屈耐荷重も激減する。

［支持ブロックの多段積み重ね構造］
図１３は、支持ブロック３３を鉛直方向の上下に積み重ねた構造を示している。各支持ブロック３３は、四角柱状開口の中心軸線を直交した位置関係となるように積み重ねた第１矩形筒状体３１と第２矩形筒状体３２とを備える。下段に位置する複数の支持ブロック３３は、Ｘ方向およびＹ方向に整列して配置され、上段に位置する複数の支持ブロック３３もＸ方向およびＹ方向に整列して配置されている。

図１３に示す実施形態の特徴は、図１３（ａ）に示すように、上段に位置する各支持ブロック３３が、下段に位置する各支持ブロック３３に対してＸ方向にずれて位置していることである。図１３（ｂ）に示すように、上段に位置する支持ブロック３３（実線で示す）は、２個の矩形筒状体を上下に重ね合わせたものであり、矩形水平壁部の角部に位置する領域が支持ブロック３３の天面から底面にまで連なる重なり部分４６となる。同様に、下段に位置する支持ブロック３３（点線で示す）も、２個の矩形筒状体を上下に重ね合わせたものであり、矩形水平壁部の角部に位置する領域が支持ブロック３３の天面から底面にまで連なる重なり部分４７となる。

図１３（ｂ）に示すように、上下段の支持ブロック３３をＸ方向にずらした位置関係で配置することにより、上段の支持ブロックの重なり部分４６と、下段の支持ブロックの重なり部分４７とは、Ｘ方向にずれて重ならなくなる。言い換えれば、図１３の実施形態によれば、上下段の支持ブロック３３間に鉛直方向に連続して連なる柱や壁は存在しないので、断熱性能の向上が見込まれる。

図１４は、支持ブロックの多段積み重ね構造の他の例である。図示した実施形態では、図１４（ａ）に示すように、上段に位置する各支持ブロック３３が、下段に位置する各支持ブロック３３に対してＸ方向およびＹ方向にずれて位置していることである。図１４（ｂ）に示すように、上段に位置する支持ブロック３３（実線で示す）の重なり部分４６と、下段に位置する支持ブロック３３（点線で示す）の重なり部分４７とは、Ｘ方向およびＹ方向にずれて位置しているので、図１３の実施形態と同様に、上下段の支持ブロック３３間に鉛直方向に連続して連なる柱や壁は存在しない。したがって、断熱性能の向上が見込まれる。

［骨格構造体を用いた底部断熱支持構造］
図１５は、本発明の他の実施形態に係る底部断熱支持構造の要部を示している。

この実施形態における二重殻円筒形液体水素タンクは、前述の実施形態と同様に、内槽と、外槽と、底部断熱支持構造とを備え、内槽と外槽との間の空間を真空に保つものである。底部断熱支持構造は、外槽の底板上に配置される骨格構造体と、骨格構造体の上面に載置され、水平方向に延在する敷板とを備える。内槽の底板は、敷板上に載置されている。

図１５に示す実施形態の特徴は、前述の実施形態の支持ブロックに代えて骨格構造体を備えたことにある。図１５（ａ）は、骨格構造体６０の構成要素である１個の骨格六面体６１を備える。図示するように、骨格六面体６１は、２個の水平面６１ａ，６１ｂおよび４個の鉛直面６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ，６１ｆからなる６面体の骨格を構成し、各面が開放されている。

図１５（ｂ）は、複数の骨格六面体６１を外槽の底板上に水平面に沿ってＸ方向及びそれに直交するＹ方向に並べて配置し、さらに鉛直方向に重ねて配置したものである。図１５（ｂ）に示す骨格構造体６０によれば、上下に積み重ねた骨格六面体６１同士が鉛直方向に連なって重なるのは、骨格六面体６１の角部において鉛直方向に延びる柱部分だけであり、断熱性能の向上が見込まれる。座屈荷重を高めるためには、多段に積み重ねる各骨格六面体６１の鉛直方向高さを小さくすればよい。

図１５（ｃ）は、骨格構造体の他の例を示している。図示する骨格構造体６５は、上段に位置する各骨格六面体６１を下段に位置する各骨格六面体６１に対してＸ方向およびＹ方向にずらして配置したものである。この図１５（ｃ）に示す骨格構造体によれば、上下に積み重ねた骨格六面体６１同士が鉛直方向に連なって重なる領域が存在しなくなるので、さらなる断熱性能の向上が見込まれる。

図示していないが、上段に位置する骨格六面体と下段に位置する骨格六面体とをＸ方向にだけ、あるいはＹ方向にだけずらした配置関係でも、上下に積み重なる骨格六面体同士が鉛直方向に連なって重なる領域が存在しなくなるので、断熱性能の向上が見込まれる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、図示した実施形態は例示的なものである。本発明は、図示した実施形態に限定されるものではなく、本発明と同一の範囲内においてまたは均等の範囲内において種々の修正や変形が可能である。

本発明は、断熱性能に優れ、且つ支持力が大きい底部断熱支持構造を有する真空断熱方式の大型の二重殻円筒形液体水素タンクとして有利に利用され得る。

１０ 内槽、１１ 底板、１２ 側板、１３ 屋根板、２０ 外槽、２１ 底板、２２ 側板、２３ 屋根板、３０ 内槽底部支持構造、３１ 第１矩形筒状体、３１ａ，３１ｂ 第１矩形水平壁部、３１ｃ，３１ｄ 第１矩形鉛直壁部、３１ｅ 第１四角柱状開口、３２ 第２矩形筒状体、３２ａ，３２ｂ 第２矩形水平壁部、３２ｃ，３２ｄ 第２矩形鉛直壁部、３２ｅ 第２四角柱状開口、３３ 支持ブロック、３４ 敷板、３５ 堰板、３７ 第１スリット、３８ 第２スリット、３９ 穴、４０ 固定ピン、４１ 接続用パン、４２ 水平壁部、４３ 鉛直帯部、４４ アンカーキャップ、４６，４７ 重なり部分、５０ 基礎、５１ アンカーボルト、６０ 骨格構造体、６１ 骨格六面体、６１ａ，６１ｂ 水平面、６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ，６１ｆ 鉛直面、６５ 骨格構造体。

Claims (8)

1. 底板、側板及び屋根板を有する内槽と、底板、側板及び屋根板を有する外槽と、前記外槽の底板と前記内槽の底板との間に設けられる底部断熱支持構造とを備え、前記内槽と前記外槽との間の空間を真空に保つ二重殻円筒形液体水素タンクであって、
   前記底部断熱支持構造は、
   第１矩形筒状体と第２矩形筒状体とを鉛直方向に重ね合わせて前記外槽の底板上に載置した支持ブロックと、
   前記支持ブロック上に載置した敷板とを備え、
   前記内槽の底板は前記敷板上に載置されており、
   前記第１矩形筒状体は、離れた２つの水平面内に延在して対向する２個の第１矩形水平壁部と、離れた鉛直面内に延在して対向する２個の第１矩形鉛直壁部とによって第１四角柱状開口を取り囲み、この第１四角柱状開口の中心軸線が水平面内のＸ方向に向くように配置されており、
   前記第２矩形筒状体は、離れた２つの水平面内に延在して対向する２個の第２矩形水平壁部と、離れた鉛直面内に延在して対向する２個の第２矩形鉛直壁部とによって第２四角柱状開口を取り囲み、この第２四角柱状開口の中心軸線が水平面内の前記Ｘ方向と直交するＹ方向に向くように配置されている、二重殻円筒形液体水素タンク。
2. 前記第１矩形水平壁部および前記第２矩形水平壁部は、同一の大きさの正方形形状である、請求項１に記載の二重殻円筒形液体水素タンク。
3. 前記外槽の底板は、アンカーボルトを介して基礎に固定されるものであり、
   前記支持ブロックは、最も下方に位置する矩形筒状体の矩形水平壁部に固定されて前記外槽の底板上に露出するアンカーボルトの頭部を覆うアンカーキャップをさらに備える、請求項１または２に記載の二重殻円筒形液体水素タンク。
4. 前記支持ブロックは複数個あり、この複数個の支持ブロックは、前記外槽の底板上にＸ方向およびＹ方向に並べて載置されて支持ブロック群を形成しており、
   前記底部断熱支持構造は、前記外槽の底板上に固定されて前記支持ブロック群の外周部に接してこの支持ブロック群を取り囲む堰板をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二重殻円筒形液体水素タンク。
5. 前記各矩形筒状体の２個の矩形水平壁部のうち、下方に位置する矩形水平壁部には、Ｘ方向に沿って両端まで延びる第１スリットと、Ｙ方向に沿って両端まで延びる第２スリットとが形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二重殻円筒形液体水素タンク。
6. 前記支持ブロックは鉛直方向に沿って複数個あり、鉛直方向の下方に位置する下方支持ブロックと、前記下方支持ブロック上に重なって位置する上方支持ブロックとは、Ｘ方向および／またはＹ方向にずれて位置している、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二重殻円筒形液体水素タンク。
7. 前記各矩形筒状体の材質は、ガラス繊維強化プラスチックである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の二重殻円筒形液体水素タンク。
8. 底板、側板及び屋根板を有する内槽と、底板、側板及び屋根板を有する外槽と、前記外槽の底板と前記内槽の底板との間に設けられる底部断熱支持構造とを備え、前記内槽と前記外槽との間の空間を真空に保つ二重殻円筒形液体水素タンクであって、
   前記底部断熱支持構造は、
   ２個の水平面および４個の鉛直面からなる６面体の骨格を形成し、各面が開放されている骨格六面体を、前記外槽の底板上に水平面に沿ってＸ方向およびそれに直交するＹ方向に並べて配置され、さらに鉛直方向に重ねて配置された骨格構造体と、
   前記骨格構造体の上面に載置され、水平方向に延在する敷板とを備え、
   前記内槽の底板は前記敷板上に載置されている、二重殻円筒形液体水素タンク。

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