JP2022103799A - 極低温液体用配管構造およびこれを備えた船舶 - Google Patents

極低温液体用配管構造およびこれを備えた船舶 Download PDF

Info

Publication number
JP2022103799A
JP2022103799A JP2020218651A JP2020218651A JP2022103799A JP 2022103799 A JP2022103799 A JP 2022103799A JP 2020218651 A JP2020218651 A JP 2020218651A JP 2020218651 A JP2020218651 A JP 2020218651A JP 2022103799 A JP2022103799 A JP 2022103799A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
low temperature
pipe
ultra
support member
piping structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020218651A
Other languages
English (en)
Inventor
一藤 後神
Kazuto Gokan
徹也 大橋
Tetsuya Ohashi
旭 松本
Akira Matsumoto
直人 尾▲崎▼
Naoto Ozaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP2020218651A priority Critical patent/JP2022103799A/ja
Priority to KR1020237020821A priority patent/KR20230107683A/ko
Priority to PCT/JP2021/048299 priority patent/WO2022145383A1/ja
Priority to CN202180086886.4A priority patent/CN116670024A/zh
Priority to EP21915243.6A priority patent/EP4249363A4/en
Publication of JP2022103799A publication Critical patent/JP2022103799A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B27/00—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers
    • B63B27/24—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers of pipe-lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B27/00—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers
    • B63B27/30—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for transfer at sea between ships or between ships and off-shore structures
    • B63B27/34—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for transfer at sea between ships or between ships and off-shore structures using pipe-lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L3/00—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets
    • F16L3/02—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets partly surrounding the pipes, cables or protective tubing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L3/00—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets
    • F16L3/08—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets substantially surrounding the pipe, cable or protective tubing
    • F16L3/10—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets substantially surrounding the pipe, cable or protective tubing divided, i.e. with two or more members engaging the pipe, cable or protective tubing
    • F16L3/1091—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets substantially surrounding the pipe, cable or protective tubing divided, i.e. with two or more members engaging the pipe, cable or protective tubing with two members, the two members being fixed to each other with fastening members on each side
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L3/00—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets
    • F16L3/24—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets with a special member for attachment to profiled girders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/06—Arrangements using an air layer or vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/004—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels for large storage vessels not under pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B2025/087—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid comprising self-contained tanks installed in the ship structure as separate units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2231/00—Material used for some parts or elements, or for particular purposes
    • B63B2231/02—Metallic materials
    • B63B2231/04—Irons, steels or ferrous alloys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/18—Double-walled pipes; Multi-channel pipes or pipe assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Supports For Pipes And Cables (AREA)

Abstract

【課題】極低温液体が流通する配管の温度低下により他の部材が脆化するのを抑制する。【解決手段】極低温液体用配管構造は、常圧での沸点が－１９６℃以下の極低温液体を貯留する船舶に適用される。配管構造は、極低温液体が流通する低温配管（１０）と、船舶の構造材（４）から上方に離れた位置に低温配管（１０）を支持しかつ当該低温配管（１０）に接触する支持部材３０とを備える。支持部材３０は、低温脆化が起こり難い低温用鋼により構成される。【選択図】図４

Description

本発明は、常圧での沸点が－１９６℃以下の極低温液体を貯留する船舶に適用される配管構造に関する。
上記のような極低温液体を流すための配管として、下記特許文献１のものが知られている。具体的に、この特許文献１の配管は、常圧での沸点が－２５３℃である液化水素を流すための二重構造の配管（二重管）であって、同心状に配置された内管と外管とを有している。内管と外管との間には、熱伝達を遮断するための真空層が形成されている。この真空層の断熱作用により、内管の内部の液化水素がその沸点以下の温度に維持されるようになっている。
特開２０１７－２０９１４号公報
上記特許文献１の液化水素用の二重管において、上記断熱層の真空度が低下した場合には、内管から外管への熱伝達が起こり易くなり、外管と内管との温度差が小さくなる。外管の温度が内管の内部の液化水素に近い温度まで低下した場合には、外管の表面で空気が凝縮するおそれがある。
外管の温度が液化空気が形成されるような温度にまで低下した場合、この温度低下が起きた部分（以下、温度低下部という）に接触している他の部材に、温度低下に起因して材料が脆くなる低温脆化が生じる可能性がある。また、温度低下部で発生した液化空気が外管の表面等をつたって他の部材まで到達した場合には、当該他の部材が液化空気により顕著に冷却され、低温脆化が引き起こされる可能性がある。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、極低温液体が流通する配管の温度低下により他の部材が脆化するのを抑制し得る極低温液体用配管構造およびこれを備えた船舶を提供することを目的とする。
前記課題を解決するためのものとして、本発明の一局面にかかる極低温液体用配管構造は、常圧での沸点が－１９６℃以下の極低温液体を貯留する船舶に適用される配管構造であって、前記極低温液体が流通する低温配管と、前記船舶の構造材から上方に離れた位置に前記低温配管を支持しかつ当該低温配管に接触する支持部材とを備え、前記支持部材は、低温脆化が起こり難い低温用鋼により構成されている。
本発明の他の局面にかかる船舶は、常圧での沸点が－１９６℃以下の極低温液体を貯留する船舶であって、前記極低温液体を貯留するタンクと、前記タンクを覆うタンクカバーと、甲板と、上述した極低温液体用配管構造とを備え、前記構造材は、前記タンクカバーもしくは前記甲板である。
本発明によれば、極低温液体が流通する配管の温度低下により他の部材が脆化するのを抑制することが可能な極低温液体用配管構造および船舶を提供することができる。
本発明の一実施形態にかかる配管構造が適用された船舶の概略構造を示す側面図である。 図１のII－II線に沿った断面図である。 水素配管の構造を示す断面斜視図である。 水素配管をタンクカバーに支持させるための構造を示す側面図である。 図４のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。 図４のVI－VI線に沿った断面図である。 上記実施形態の変形例を説明するための図である。
図１および図２は、本発明の一実施形態にかかる配管構造が適用された船舶の構造を概略的に示す側面図および断面図である。本図に示される船舶１は、液化水素Ｌ（図２）を貯留、運搬する液化水素運搬船であり、船体２と、船体２に搭載された２つのタンク３とを備えている。なお、タンク３は、３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。当実施形態の船舶１により運搬される液化水素Ｌは、沸点（常圧で－２５３℃）以下の温度にまで冷却された液相状体の水素のことであり、本発明における極低温液体の一例に該当する。
船体２は、各タンク３に対応する領域に、上向きに開口した２つの貨物艙５を有している。隣接する貨物艙５の間には、両貨物艙５同士を仕切るための隔壁６が形成されている。なお、貨物艙５は、３つ以上であってよいし、１つであってもよい。
船体２はまた、貨物艙５の周囲に甲板７を備えている。甲板７は、貨物艙５の前方に位置する船首甲板７ａと、貨物艙５の左右両側に位置する一対のサイド甲板７ｂ，７ｃと、貨物艙５の後方に位置する船尾甲板７ｄとを含む。
各タンク３は、船舶１の船長方向に長い円筒状のタンクであり、それぞれ貨物艙５に収容されている。各タンク３は、液化水素Ｌが内部に貯留された内槽３ａと、内槽３ａの外側に同心状に配置された外槽３ｂとを有している。内槽３ａと外槽３ｂの間には、断熱のための真空層３ｃが形成されている。真空層３ｃは、図外の吸引手段と連通可能な密閉空間である。
各タンク３の上方には、それぞれタンクカバー４が配置されている。各タンクカバー４は、貨物艙５と協働してタンク３用の収容空間Ｓを形成している。
船体２は、鋼材により構成されている。例えば、各甲板７ａ～７ｄおよびタンクカバー４は、それぞれＳＳ材等の一般的な構造用軟鋼により構成されている。
タンクカバー４の上面には、水素配管１０が配置されている。水素配管１０は、少なくともタンク３内の液化水素Ｌを船舶１から荷役する際に使用される配管であり、タンクカバー４の上面に沿って適宜湾曲しつつ延びるように配索されている。なお、水素配管１０は、本発明における低温配管の一例に該当する。また、水素配管１０の下方に位置するタンクカバー４は、本発明における船舶の構造材の一例に該当する。
図３は、水素配管１０の構造を示す断面斜視図である。本図に示すように、水素配管１０は、液化水素Ｌが内部を流通可能な内管１０ａと、内管１０ａの外側に同心状に配置された外管１０ｂとを有している。内管１０ａと外管１０ｂとの間には、断熱のための真空層１０ｃが形成されている。真空層１０ｃは、図外の吸引手段と連通可能な密閉空間である。
水素配管１０における少なくとも内管１０ａは、極低温の条件でも脆化し難い性質を有する低温用鋼により構成されている。外管１０ｂの材質は必ずしも低温用鋼でなくてもよいが、当実施形態における外管１０ｂは、内管１０ａと同様の低温用鋼により構成されている。
図４～図６は、水素配管１０をタンクカバー４に支持させるための構造を示す側面図および断面図である。本図に示すように、水素配管１０は、タンクカバー４から所定距離上方に離れた位置に配置されており、ベースラック２０および複数の支持部材３０を介してタンクカバー４に支持されている。なお、図５および図６の断面図では、内管１０ａの内部に液化水素Ｌを図示することを省略している。また、以下の説明では、水素配管１０の軸心と平行な方向のことを管軸方向Ｘといい、管軸方向Ｘおよび上下方向（鉛直方向）と直交する方向のことを管軸直交方向Ｙというものとする。
ベースラック２０は、複数の柱部材２１と、各柱部材２１により支持された上段フレーム２２とを備えている。複数の柱部材２１は、それぞれタンクカバー４から上方に延びる柱状の部材であり、管軸方向Ｘおよび管軸直交方向Ｙにそれぞれ離間（分散）した複数箇所においてタンクカバー４の上面に固定されている。上段フレーム２２は、平面視で井桁状に組み合わされた状態で各柱部材２１の上端部に固定された複数のフレーム材から構成されている。具体的に、上段フレーム２２は、管軸方向Ｘに延びる複数の縦フレーム材２２ａと、各縦フレーム材２２ａを管軸直交方向Ｙに連結する複数の横フレーム材２２ｂとを有している。各縦フレーム材２２ａは、管軸方向Ｘに並ぶ柱部材２１の上端どうしを架け渡すように配設されており、各横フレーム材２２ｂは、管軸直交方向Ｙに並ぶ柱部材２１の上端どうしを架け渡すように配設されている。
複数の支持部材３０は、ベースラック２０の上側において管軸方向Ｘに並ぶように配設されている。各支持部材３０は、座部３１と、一対の脚部３２と、固定具３３とを有している。
座部３１は、管軸直交方向Ｙに延びる板状の部材であり、水素配管１０の直下に配設されている。水素配管１０は、固定具３３により座部３１の上面に固定されている。言い換えると、座部３１は、水素配管１０の外管１０ｂの下面に接触して水素配管１０を直接支持している。なお、外管１０ｂの座部３１と外管１０ｂとの間には、熱収縮等による外管１０ｂと座部３１との相対移動を許容するための潤滑部材もしくは低摩擦部材が配置されていてもよい。
固定具３３は、正面視で逆Ｕ字状に形成された締結部材、いわゆるＵボルトである。具体的に、固定具３３は、管軸直交方向Ｙに延びるアッパ部３３ａと、アッパ部３３ａの両端から下方に延びる一対のサイド部３３ｂとを有している。一対のサイド部３３ｂは、水素配管１０の左右両側の位置で座部３１に対し上から締結される。これにより、アッパ部３３ａと座部３１との間に水素配管１０が挟み込まれ、水素配管１０が支持部材３０に対し固定される。
一対の脚部３２は、座部３１の左右両端部、つまり座部３１における管軸直交方向Ｙの両端部から下方に延びるように形成されている。各脚部３２の下端は、ベースラック２０の上段フレーム２２（図例ではその縦フレーム材２２ａ）に溶接等により固定されている。
水素配管１０とベースラック２０との間には、管軸方向Ｘに延びるドリップトレイ４０が配設されている。ドリップトレイ４０は、比較的浅い角皿状の部材であり、管軸方向Ｘに長い平板状の底部４１と、底部４１における管軸直交方向Ｙの両端から上方に立ち上がる一対の立上り部４２とを有している。ドリップトレイ４０の幅寸法（管軸直交方向Ｙの寸法）は、水素配管１０の直径と同等かもしくは水素配管１０の直径よりも大きく、かつ支持部材３０における一対の脚部３２間の距離（一方の脚部３２の内側面から他方の脚部３２の内側面までの距離）よりも小さくなるように設定されている。また、ドリップトレイ４０の長さ寸法（管軸方向Ｘの寸法）は、水素配管１０の全長と略同一に設定されている。すなわち、ドリップトレイ４０は、水素配管１０の略全長に亘って延びるように配設されている。このような長尺形状のドリップトレイ４０は、例えば、管軸方向Ｘに分割された複数のトレイをつなぎ合わせて構築することができる。
ドリップトレイ４０は、管軸方向Ｘに並ぶ複数のトレイ支持部材５０（図４、図６参照）を介してベースラック２０に支持されている。トレイ支持部材５０は、座部５１と、一対の脚部５２とを有している。
座部５１は、管軸直交方向Ｙに延びる板状の部材であり、ドリップトレイ４０の直下に配設されている。ドリップトレイ４０は、溶接等により座部５１の上面に固定されている。言い換えると、座部５１は、ドリップトレイ４０の下面に接触して当該ドリップトレイ４０を直接支持している。この支持状態において、ドリップトレイ４０は、水素配管１０用の支持部材３０における一対の脚部３２の間を通って管軸方向Ｘに延びるように配設される。また、ドリップトレイ４０が水素配管１０に対し下方に距離を隔てて配置されるように、座部５１は、水素配管１０の下面とベースラック２０の上面との略中間にあたる高さに取り付けられている。
一対の脚部５２は、座部５１の左右両端部、つまり座部５１における管軸直交方向Ｙの両端部から下方に延びるように形成されている。各脚部５２の下端は、ベースラック２０の上段フレーム２２に固定されている。具体的に、各脚部５２の下端は、上段フレーム２２の縦フレーム材２２ａに溶接等により固定されている。
図４および図５に示すように、水素配管１０用の支持部材３０は、ドリップトレイ４０を支持するための補助支持材３５をさらに備えている。補助支持材３５は、ドリップトレイ４０の直下にあたる高さ位置において管軸直交方向Ｙに延びる部材であり、支持部材３０における一対の脚部３２を管軸直交方向Ｙに互いに連結するように取り付けられている。このような補助支持材３５を備えた支持部材３０は、水素配管１０を支持する機能とドリップトレイ４０を支持する機能とを兼ね備えているということができる。
支持部材３０、ドリップトレイ４０、およびトレイ支持部材５０は、極低温の条件でも脆化し難い性質を有する低温用鋼により構成されている。例えば、支持部材３０を構成する座部３１、脚部３２、固定具３３、および補助支持材３５と、トレイ支持部材５０を構成する座部５１および脚部５２と、ドリップトレイ４０とは、それぞれ低温用鋼の一種であるオーステナイト系ステンレス鋼により構成することができる。オーステナイトステンレス鋼としては、例えばＳＵＳ３０４ＬやＳＵＳ３１６Ｌなどの低炭素のステンレス鋼が特に好適である。もちろん、例えばアルミニウム合金など、オーステナイト系ステンレス鋼以外の低温用鋼を使用することも可能である。
一方、ベースラック２０（その柱部材２１および上段フレーム２２）は、低温用鋼以外の鋼材、例えばタンクカバー４の材質と同様の一般的な構造用軟鋼により構成されている。言い換えると、ベースラック２０およびタンクカバー４は、極低温の条件で脆化する低温脆化が低温用鋼よりも起こり易い鋼材により構成されている。
以上説明したように、当実施形態では、液化水素Ｌを流すための水素配管１０が低温用鋼からなる支持部材３０を介してタンクカバー４に支持されるとともに、当該水素配管１０の下方にドリップトレイ４０が配置されるので、水素配管１０の温度低下の影響で他の部材が脆化するのを抑制できるという利点がある。
水素配管１０は内管１０ａと外管１０ｂとを含む二重構造であり、両管１０ａ，１０ｂの間には真空層１０ｃが形成されるため、この真空層１０ｃの真空度が十分である間は、内管１０ａの内部に液化水素Ｌが流れたとしても、外管１０ｂの温度は内管１０ａの温度に対し十分に高い値に維持される。しかしながら、真空層１０ｃの真空度は船舶１の長期運用等に起因して低下することがあり、このような真空度の低下が起きると、内管１０ａと外管１０ｂとの間の熱伝達が促進されて、外管１０ｂと内管１０ａとの温度差が縮小する。極端な例では、外管１０ｂの温度が内管１０ａの内部の液化水素の温度に近い温度まで低下することが起こり得る。ここで、水素配管１０は一般に、管軸方向Ｘに有限の長さを有する単位管を複数つなぎ合わせた構造を有するので、真空度は水素配管１０の全長において一律に低下するわけではなく、管軸方向Ｘの位置（各単位管）によって真空度の低下度合いは異なるものと考えられる。このため、外管１０ｂの温度が液化水素Ｌに近い温度まで低下したとしても、そのような現象は水素配管１０の一部に限定して起きるのが通常である。このような事情から、以下では、水素配管１０の一部であってその表面温度（外管１０ｂの温度）が液化水素Ｌに近い温度まで低下した部分のことを、特に温度低下部と称するものとする。
水素配管１０の温度低下部では、外管１０ｂの温度が液化水素Ｌに近い温度まで低下するので、仮にこのような温度低下部に支持部材３０が設けられていた場合、当該温度低下部からの熱伝達により支持部材３０（特に水素配管１０と接触する座部３１および固定具３３）が顕著に冷却されることになる。また、水素配管１０の温度低下部では、空気中の窒素や酸素が外管１０ｂの表面で凝縮し、液化空気（液化窒素または液化酸素等）が形成される可能性があり、このような液化空気が外管１０ｂの表面をつたって支持部材３０に到達した場合にも、支持部材３０が顕著に冷却される。これらのケースにおいて、仮に支持部材３０の材質がタンクカバー４と同様の一般的な構造用軟鋼であったとすると、支持部材３０が低温脆化により脆くなって、水素配管１０の支持が適切に行えなくなる可能性がある。これに対し、上記実施形態では、支持部材３０の材質が極低温の条件でも脆化し難い低温用鋼とされるので、上記のように支持部材３０が顕著に冷却されたとしても、支持部材３０の低温脆化を十分に抑制することができ、当該支持部材３０による水素配管１０の支持強度を良好に維持することができる。
さらに、上記実施形態では、水素配管１０の下方にドリップトレイ４０が配置されるので、上記のように水素配管１０の温度低下部で形成された液化空気が水素配管１０から滴下されたとしても、この滴下された液化空気をドリップトレイ４０で受け止めることができ、かつ受け止めた液化空気をドリップトレイ４０の温度によって迅速に蒸発させることができる。これにより、液化空気がタンクカバー４まで到達して当該タンクカバー４が顕著に冷却されるような事態が起き難くなるので、タンクカバー４を低温脆化から適切に保護することができる。
また、上記実施形態では、水素配管１０の管軸方向Ｘに沿って延びるようにドリップトレイ４０が形成されるので、管軸方向Ｘに離れた水素配管１０の複数箇所で大幅な温度低下が起きたとしても、各温度低下部で発生した液化空気をドリップトレイ４０により的確に受け止めることができる。
また、上記実施形態では、支持部材３０における一対の脚部３２の間を通って管軸方向Ｘに延びるようにドリップトレイ４０が配設されるので、ドリップトレイ４０が支持部材３０と干渉するのを回避しつつ当該ドリップトレイ４０を水素配管１０の下方の適切な位置に配設することができる。これにより、支持部材３０による水素配管１０の適切な支持と、ドリップトレイ４０による液化空気の的確な受け止めとを両立することができる。
また、上記実施形態では、ドリップトレイ４０がトレイ支持部材５０により支持されるとともに、これらドリップトレイ４０およびトレイ支持部材５０がそれぞれ低温用鋼により構成されるので、水素配管１０からドリップトレイ４０に液化空気が滴下された場合に生じ得るドリップトレイ４０およびトレイ支持部材５０の低温脆化を抑制することができる。
また、上記実施形態では、タンクカバー４と同様の材質（一般的な構造用軟鋼）から構成されるベースラック２０がタンクカバー４上に構築されるとともに、このベースラック２０の上段フレーム２２の上側に支持部材３０およびトレイ支持部材５０が取り付けられるので、水素配管１０とタンクカバー４との間の上下方向の距離を十分に拡大しつつ、配管支持用の各種部材の中に占められる低温用鋼の割合を減らすことができる。これにより、大幅なコスト増を伴わない合理的な構造で、水素配管１０から滴下された液化空気がタンクカバー４まで到達する可能性をより低減することができる。
なお、上記実施形態では、ドリップトレイ４０を支持するトレイ支持部材５０をベースラック２０の上段フレーム２２上に取り付けたが、これに代えて、ドリップトレイ４０を水素配管１０自身に支持させる図７のような構造を採用してもよい。すなわち、この図７の変形例では、水素配管１０に取り付けられた逆Ｕ字状の支持部材７０によりドリップトレイ４０が支持されている。支持部材７０は、水素配管１０の上面に固定される固定部７１と、固定部７１の左右両端から下方に延びる一対の延設部７２と、各延設部７２の下端から内側に延びる一対の支持部７３とを備えている。ドリップトレイ４０は、各支持部７３の上面に載置された状態で、溶接等の手段で支持部材７０に固定されている。
上記実施形態では、水素配管１０の略全長に亘って延びるようにドリップトレイ４０を配設したが、水素配管１０の中でも特に温度低下が起きやすい（真空度が低下し易い）場所が予め分かっているような場合には、このような場所に限定的にドリップトレイを設けるようにしてもよい。
上記実施形態では、ドリップトレイ４０として、底部４１と一対の立上り部４２とを有する角皿状のものを用いたが、本発明におけるドリップトレイは、水素配管１０の表面に液化空気が形成された場合に当該液化空気の滴下を受け止め可能な形状であればよく、その限りにおいて種々の形状のドリップトレイを使用可能である。例えば、ドリップトレイとして単純な平板状の部材を使用してもよい。
上記実施形態では、ドリップトレイ４０の材質として低温用鋼を用いたが、断熱材や砂利等をドリップトレイと併用する場合、つまりドリップトレイの上面に断熱材や砂利等を敷設する場合には、ドリップトレイの材質を低温用鋼以外の鋼材とすることも可能である。
上記実施形態では、船舶１におけるタンクカバー４の上方に水素配管１０が配設された構造を例示したが、水素配管はタンクカバー４の上方だけでなく甲板７の上方にも配設され得るし、貨物機器室等の室内にも配設され得る。このようにタンクカバー４の上方以外の場所に配設される水素配管についても、上記実施形態と同様の支持構造を適用することが可能である。
上記実施形態では、水素配管１０として、内管１０ａと外管１０ｂとを有しかつ両者の間に真空層１０ｃが形成された二重構造の配管を採用したが、真空層のない非二重構造の配管を低温配管として用いることも可能である。例えば、低温用鋼からなる主管とその外面に形成されたウレタン層などの断熱層とを備えたものを上記低温配管として用いることが可能である。
上記実施形態では、常圧での沸点が－２５３℃である液化水素Ｌを貯留、運搬する船舶１に本発明の配管構造を適用した例について説明したが、本発明の配管構造が適用可能な船舶は、常圧での沸点が－１９６℃以下の極低温液体を貯留するものであればよく、その限りにおいて種々の船舶に本発明の配管構造を適用可能である。例えば、常圧での沸点が－２６９℃である液化ヘリウムや、常圧での沸点が－１９６℃である液化窒素を貯留する船舶にも、本発明の配管構造を同様に適用することが可能である。
本発明の一局面にかかる極低温液体用配管構造は、常圧での沸点が－１９６℃以下の極低温液体を貯留する船舶に適用される配管構造であって、前記極低温液体が流通する低温配管と、前記船舶の構造材から上方に離れた位置に前記低温配管を支持しかつ当該低温配管に接触する支持部材とを備え、前記支持部材は、低温脆化が起こり難い低温用鋼により構成されている。
常圧での沸点が－１９６℃以下の極低温液体が流通する低温配管は、少なくともその一部の表面温度が極低温液体に近い温度にまで低下する可能性があり、このような大幅な温度低下が生じた部分（以下、温度低下部という）に仮に支持部材が設けられていた場合には、当該温度低下部からの熱伝達により支持部材が顕著に冷却され得る。また、温度低下部では、その表面において空気中の窒素や酸素が凝縮し、液化空気（液化窒素または液化酸素等）が形成される可能性があり、このような液化空気が配管表面をつたって支持部材に到達した場合にも、支持部材が顕著に冷却され得る。これらのケースにおいて、仮に支持部材の材質が船舶の構造材と同じ材質であったとすると、支持部材が低温脆化により脆くなって、低温配管の支持が適切に行えなくなる可能性がある。これに対し、本発明では、支持部材の材質が低温脆化の起こり難い低温用鋼とされるので、前記のように支持部材が顕著に冷却されたとしても、支持部材の低温脆化を十分に抑制でき、当該支持部材による低温配管の支持強度を良好に維持することができる。
また、船舶の構造材と低温配管との間に上述した支持部材が介在することで、前記のように低温配管の温度低下部で液化空気が形成されたとしても、この液化空気が直接に前記構造材まで到達する可能性が低減される。例えば、低温配管から滴下された液化空気は、支持部材に付着して蒸発したり、支持部材以外の何らかの配管用部品に付着して蒸発したりする可能性がある。これにより、液化空気が前記構造材まで到達する可能性が低減されるので、当該構造材が顕著に冷却されて脆化するのを抑制することができる。
好ましくは、前記配管構造は、前記低温配管の表面に液化空気が形成された場合に当該液化空気の滴下を受け止め可能なように前記低温配管の下方に配置されるドリップトレイをさらに備える。
この構成によれば、低温配管から滴下された液化空気をドリップトレイで的確に受け止めて蒸発させることができる。これにより、液化空気が前記構造材まで到達するのを十分に高い確率で防止でき、当該構造材を低温脆化から適切に保護することができる。
前記構成において、より好ましくは、前記ドリップトレイは、前記低温配管の管軸方向に沿って延びる形状を有する。
この構成によれば、管軸方向に離れた低温配管の複数箇所で大幅な温度低下が起きたとしても、各温度低下部で発生した液化空気をドリップトレイにより的確に受け止めることができる。
前記構成において、より好ましくは、前記支持部材は、前記低温配管の下面に接触して当該低温配管を支持する座部と、当該座部に前記低温配管を固定する固定具と、前記座部から下方に延びる少なくとも一対の脚部とを備え、前記ドリップトレイは、前記一対の脚部の間を通って前記管軸方向に延びるように配設される。
この構成によれば、ドリップトレイが支持部材と干渉するのを回避しつつ当該ドリップトレイを低温配管の下方の適切な位置に配設することができる。これにより、支持部材による低温配管の適切な支持と、ドリップトレイによる液化空気の的確な受け止めとを両立することができる。
好ましくは、前記配管構造は、前記低温配管の下方に前記ドリップトレイを支持するトレイ支持部材をさらに備え、前記ドリップトレイおよび前記トレイ支持部材は、低温脆化が起こり難い低温用鋼により構成される。
この構成によれば、低温配管からドリップトレイに液化空気が滴下された場合に生じ得るドリップトレイおよびトレイ支持部材の低温脆化を抑制することができる。
前記構成において、より好ましくは、前記配管構造は、前記構造材の上面に固定され、かつ前記低温用鋼よりも低温脆化が起こり易い鋼材により構成されたベースラックをさらに備え、前記ベースラックは、前記構造材から上方に延びる複数の柱部材と、各柱部材の上端部に固定された上段フレームとを有し、前記支持部材および前記トレイ支持部材は、前記上段フレームの上側に取り付けられる。
このように、船舶の構造材上に構築されたベースラックの上側に支持部材およびトレイ支持部材を配設するようにした場合には、低温配管と船舶の構造材との間の上下方向の距離を十分に拡大しつつ、配管支持用の各種部材の中に占められる低温用鋼の割合を減らすことができる。これにより、大幅なコスト増を伴わない合理的な構造で、低温配管から滴下された液化空気が前記構造材まで到達する可能性をより低減することができる。
前記支持部材は、前記低温配管に固定される固定部と、前記ドリップトレイを支持する支持部とを備えていてもよい。
この構成によっても、低温配管の下方にドリップトレイを適切に取り付けることができる。
本発明の他の局面にかかる船舶は、常圧での沸点が－１９６℃以下の極低温液体を貯留する船舶であって、前記極低温液体を貯留するタンクと、前記タンクを覆うタンクカバーと、甲板と、上述した極低温液体用配管構造とを備え、前記構造材は、前記タンクカバーもしくは前記甲板である。
本発明によれば、タンクカバーまたは甲板の上方に低温配管を適切に支持しつつ、タンクカバーまたは甲板を低温脆化から保護することができる。
１ ：船舶
３ ：タンク
４ ：タンクカバー
７ ：甲板
１０ ：水素配管（低温配管）
２０ ：ベースラック
２１ ：柱部材
２２ ：上段フレーム
３０ ：支持部材
３１ ：座部
３２ ：脚部
３３ ：固定具
４０ ：ドリップトレイ
５０ ：トレイ支持部材
７０ ：支持部材
７１ ：固定部
７３ ：支持部
Ｌ ：液化水素（極低温液体）
Ｘ ：管軸方向

Claims (8)

  1. 常圧での沸点が－１９６℃以下の極低温液体を貯留する船舶に適用される配管構造であって、
    前記極低温液体が流通する低温配管と、
    前記船舶の構造材から上方に離れた位置に前記低温配管を支持しかつ当該低温配管に接触する支持部材とを備え、
    前記支持部材は、低温脆化が起こり難い低温用鋼により構成されている、極低温液体用配管構造。
  2. 請求項１に記載の極低温液体用配管構造において、
    前記低温配管の表面に液化空気が形成された場合に当該液化空気の滴下を受け止め可能なように前記低温配管の下方に配置されるドリップトレイをさらに備えた、極低温液体用配管構造。
  3. 請求項２に記載の極低温液体用配管構造において、
    前記ドリップトレイは、前記低温配管の管軸方向に沿って延びる形状を有する、極低温液体用配管構造。
  4. 請求項３に記載の極低温液体用配管構造において、
    前記支持部材は、前記低温配管の下面に接触して当該低温配管を支持する座部と、当該座部に前記低温配管を固定する固定具と、前記座部から下方に延びる少なくとも一対の脚部とを備え、
    前記ドリップトレイは、前記一対の脚部の間を通って前記管軸方向に延びるように配設されている、極低温液体用配管構造。
  5. 請求項２～４のいずれか１項に記載の極低温液体用配管構造において、
    前記低温配管の下方に前記ドリップトレイを支持するトレイ支持部材をさらに備え、
    前記ドリップトレイおよび前記トレイ支持部材は、低温脆化が起こり難い低温用鋼により構成されている、極低温液体用配管構造。
  6. 請求項５に記載の極低温液体用配管構造において、
    前記構造材の上面に固定され、かつ前記低温用鋼よりも低温脆化が起こり易い鋼材により構成されたベースラックをさらに備え、
    前記ベースラックは、前記構造材から上方に延びる複数の柱部材と、各柱部材の上端部に固定された上段フレームとを有し、
    前記支持部材および前記トレイ支持部材は、前記上段フレームの上側に取り付けられている、極低温液体用配管構造。
  7. 請求項２に記載の極低温液体用配管構造において、
    前記支持部材は、前記低温配管に固定される固定部と、前記ドリップトレイを支持する支持部とを備える、極低温液体用配管構造。
  8. 常圧での沸点が－１９６℃以下の極低温液体を貯留する船舶であって、
    前記極低温液体を貯留するタンクと、
    前記タンクを覆うタンクカバーと、
    甲板と、
    請求項１～７のいずれか１項に記載の極低温液体用配管構造とを備え、
    前記構造材は、前記タンクカバーもしくは前記甲板である、船舶。
JP2020218651A 2020-12-28 2020-12-28 極低温液体用配管構造およびこれを備えた船舶 Pending JP2022103799A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020218651A JP2022103799A (ja) 2020-12-28 2020-12-28 極低温液体用配管構造およびこれを備えた船舶
KR1020237020821A KR20230107683A (ko) 2020-12-28 2021-12-24 극저온 액체용 배관 구조 및 이것을 구비한 선박
PCT/JP2021/048299 WO2022145383A1 (ja) 2020-12-28 2021-12-24 極低温液体用配管構造およびこれを備えた船舶
CN202180086886.4A CN116670024A (zh) 2020-12-28 2021-12-24 极低温液体用配管结构及具备该结构的船舶
EP21915243.6A EP4249363A4 (en) 2020-12-28 2021-12-24 CRYOGENIC FLUID LINE STRUCTURE AND WATERCRAFT EQUIPPED THEREWITH

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020218651A JP2022103799A (ja) 2020-12-28 2020-12-28 極低温液体用配管構造およびこれを備えた船舶

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022103799A true JP2022103799A (ja) 2022-07-08

Family

ID=82259416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020218651A Pending JP2022103799A (ja) 2020-12-28 2020-12-28 極低温液体用配管構造およびこれを備えた船舶

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4249363A4 (ja)
JP (1) JP2022103799A (ja)
KR (1) KR20230107683A (ja)
CN (1) CN116670024A (ja)
WO (1) WO2022145383A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024135420A1 (ja) * 2022-12-20 2024-06-27 川崎重工業株式会社 低温流体輸送配管のカバー装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3671315A (en) * 1970-04-28 1972-06-20 Exxon Research Engineering Co Thermal transition design for vessels carrying liquid cargoes at nonambient temperatures
JPH1082494A (ja) * 1996-09-09 1998-03-31 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 低温液化ガス配管の液受装置
JP2004190759A (ja) * 2002-12-10 2004-07-08 Osaka Gas Co Ltd 低温配管の支持構造
KR101359516B1 (ko) * 2012-02-03 2014-02-07 삼성중공업 주식회사 액화물 이송 파이프의 누출액으로부터 선체를 보호하는 구조체와 이를 포함하는 선박
JP6134211B2 (ja) * 2013-06-19 2017-05-24 川崎重工業株式会社 二重殻タンクおよび液化ガス運搬船
JP6619551B2 (ja) * 2014-09-30 2019-12-11 川崎重工業株式会社 低温流体用二重構造管及び低温流体用二重構造貯槽
EP3032161A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-15 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Containment system for liquified gases
JP2017020914A (ja) 2015-07-10 2017-01-26 川崎重工業株式会社 液化水素用二重管の寿命判定方法及びその装置
CN111746725B (zh) * 2015-12-30 2022-04-26 现代重工业株式会社 液化气体运输船

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024135420A1 (ja) * 2022-12-20 2024-06-27 川崎重工業株式会社 低温流体輸送配管のカバー装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230107683A (ko) 2023-07-17
WO2022145383A1 (ja) 2022-07-07
EP4249363A4 (en) 2024-05-08
CN116670024A (zh) 2023-08-29
EP4249363A1 (en) 2023-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6251284B2 (ja) 液化ガスタンクとそれを備えた水上構造物
WO2022145383A1 (ja) 極低温液体用配管構造およびこれを備えた船舶
KR101742756B1 (ko) Lng탱크용 분리방지 서포트유닛 및 이를 이용한 데크 고정형 lng탱크 고정장치
KR102295582B1 (ko) 이중 쉘 탱크 및 선박
KR20130107561A (ko) Ｌｎｇ 화물창의 단열시스템
KR20110130211A (ko) 액화 가스 저장탱크 및 이를 구비한 선박
KR20140004166U (ko) 독립형 저장탱크의 누출액 수집 장치
KR101147364B1 (ko) 독립형 저장탱크의 누출액 수집장치
JP2020011775A (ja) 貯蔵タンク構造物
KR20100123982A (ko) 독립형 저장탱크의 누출액 수집장치
KR101908927B1 (ko) 슬라이딩 패드를 이용한 lng 저장탱크용 지지장치
WO2022145384A1 (ja) 極低温液体用配管構造及びそれを備えた船舶
KR20120126997A (ko) 저온액체화물 저장탱크의 단열구조
KR101984981B1 (ko) 해양 구조물의 액화가스 저장탱크
KR20160148309A (ko) 액화가스 저장탱크의 누출액 수집장치 및 이를 구비한 해양구조물
KR200473638Y1 (ko) 독립형 저장탱크 구조물
WO2022145386A1 (ja) 極低温液体用配管構造及びそれを備えた船舶
WO2021200829A1 (ja) 液化ガス貯留船
KR20150059940A (ko) Ｌｎｇ 저장탱크용 드립 트레이 구조체
JP2013079704A (ja) タンク支持構造及び浮体構造物
KR20120132952A (ko) 저온액체화물용 저장탱크의 단열박스
KR102077912B1 (ko) 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물
JP5968985B2 (ja) タンク支持構造及び船舶
KR101894946B1 (ko) 해양 구조물의 액화가스 저장탱크
KR20130037870A (ko) 독립형 화물창

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426

Effective date: 20210317

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211222

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230928

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240813