JP2023184495A - 極低温タンク - Google Patents

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Abstract

【課題】金属材料で作られた輸送可能なタンクにおいて、タンク質量を最適化する。【解決手段】極低温流体を包含することを意図された内殻と、内殻の周囲に配置され、内殻と外殻との間の真空下の空間を区切る外殻とを備え、外殻は、長手方向（Ａ）に延在し、長手方向に対して垂直な平面に分布する複数の補強リブ（４）を備え、補強リブは、外殻の同一壁上の変形によって、例えばナーリングによって形成される、極低温タンクにおいて、極低温タンク（１）はまた、補強リブのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を補強するための少なくとも１つの補強要素を備え、補強要素は、補強リブの基部及び両側に位置付けられた壁の２つの部分に剛性接続されたストリップを備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、極低温タンクに関する。
本発明は、より具体的には、特に極低温流体、例えば液化ヘリウム又は水素を輸送するための極低温タンクであって、金属材料又は合金で作られ、極低温流体を包含することを意図された内殻と、金属材料又は合金で作られ、内殻の周囲に配置され、内殻と外殻との間の空間を区切る外殻とを備え、空間は、真空下にあり、外殻は、長手方向に延在し、長手方向に対して垂直な平面に分布する複数の補強リブを備え、補強リブは、外殻の同一壁上の変形によって、例えばナーリングによって形成される、タンクに関する。
極低温タンクは、従来、極低温液体を輸送するときの貯蔵の自律性を確実にするために、真空下の断熱二十殻構造を使用している。
金属又は合金で作られるこれらの殻は、製缶作業によって製造され、従って、製缶作業の製作基準（例えば、ＡＳＭＥ ＶＩＩＩ）に従う。これらの殻は、真空を包含し、タンク（又はそれを格納するコンテナ）の質量に影響を与えてはならないので、外圧に耐えなければならない。
真空下のタンクは、主に、外圧に抵抗するように寸法決めされる。この機械的抵抗は、殻リング（円筒形の殻を形成する溶接された金属板）の適切な厚さによって及び／又は補剛要素によって確実にされる。
金属材料で作られた輸送可能なタンクの場合、質量を最適化することは、重大な課題であり、殻壁を厚くする解決策は、適切なタンク質量を得ることを可能にしない。１つの解決策は、アルミニウム合金タイプの金属材料を使用することであろうが、この材料の低いヤング率は、厚さの増大を必要とする。
１つの既知の解決策は、従って、壁上に補剛材（リブ）を追加することから成り、それは即ち、殻リングを補剛するために、溶接されたか又は殻リングを変形させること（例えばナーリング）によって形成されたかのうちのいずれかのフープを追加することによる。
溶接されたフープを使用して補強することは、かさばりの観点から問題を呈し得、これらのフープは、それらの有効性を保証するために、殻リングの周囲全体に存在しなければならい。これらのフープは、一般に、殻リングよりも厚く、機器に質量を追加する。
金属板を変形させること（ナーリングプロセス）によって形成されたリブを使用して補強することは、タンクにいかなる質量も追加しないが、殻の低い軸剛性の観点から問題をもたらす（「アコーディオン」効果）。この効果は、アルミニウム殻において一層顕著である。
本発明の１つの目的は、上記で概説した先行技術の欠点のうちの全て又はいくつかを克服することである。
この目的のために、上記の序文で与えられたその包括的な定義に他の点では従う本発明によるタンクは、本質的に、タンクが補強リブのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を補強するための少なくとも１つの補強要素も備え、補強要素が補強リブの基部及び両側に位置付けられた壁の２つの部分に剛性接続されたストリップを備えることを特徴とする。
更に、本発明の実施形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を備え得る：
－ストリップは、金属材料又は合金で作られ、外殻に溶接され、
－補強リブは、外殻の円周の全て又は一部にわたって延在し、補強リブの少なくとも一部は、少なくとも１つのストリップを設けられ、
－補強リブの少なくとも一部は、外殻の円周の一部にわたって分布する複数の個別のストリップ、例えば３つのストリップを設けられ、
－ストリップは、外殻の円周の４０～８０％、好ましくは５０～７０％にわたって、長手方向に対して垂直な平面に延在し、
－１つ以上のストリップは、補強リブの幅の１～３倍の、長手方向に対して平行な方向に測定される、幅を有し、
－内殻及び外殻は、円形断面を有し且つ長手方向及び円形断面に延在する、円筒形の一般的な形状を有し、長手方向軸は、極低温タンクが輸送又は使用構成にあるときに水平に方向付けられ、
－補強リブは、外殻の外面から突出する。
本発明はまた、特許請求の範囲内の上記又は下記の特徴の任意の組み合わせを備える任意の代替のデバイス又は方法に関し得る。
他の際立った特徴及び利点は、図を参照して提供される以下の説明を読むと明らかになるであろう。
本発明は、単に例として、及び添付の図面を参照して与えられる、後続する説明を読むとより明確に理解されるであろう。
本発明によるタンクの例の概略部分斜視図である。 タンクの詳細の長手方向断面の概略部分図である。 タンクの詳細の断面の概略部分斜視図である。
図全体を通して、同じ参照符号は、同じ要素に関する。
この発明を実施するための形態では、以下の実施形態は例である。説明は、１つ以上の実施形態に言及するが、これは、特徴が単一の実施形態にのみ適用されることを意味しない。異なる実施形態の個々の特徴はまた、他の実施形態を提供するために組み合わせることができ、及び／又は交換することができる。
例示するタンク１は、例えば極低温流体、例えば液化ヘリウム又は水素を貯蔵及び輸送するための極低温タンクである。
このタンク１は、金属材料又は合金で作られ、極低温流体を包含することを意図された内殻２を備える。タンク１また、金属材料又は合金で作られ、内殻２の周囲に配置され、内殻２と外殻３との間の空間を区切る外殻３を備える。この空間は、真空下にあり、好ましくは、断熱材、例えば多層断熱材（ＭＬＩ）を包含する。
タンク１、特に外殻３は、長手方向Ａに延在する。
例示するように、内殻２及び外殻３は、好ましくは、長手方向Ａに延在する、円形断面を有する円筒形の一般的な形状を有する。
即ち、各殻は、金属板又は殻リングによって形成された中央円筒形部分を有し、その端部は、それぞれのドームによって閉鎖される。
好ましくは、長手方向軸Ａは、タンク１が輸送又は使用構成にあるときに水平に方向付けられる。
外殻３は、長手方向Ａに対して垂直な平面に分布する複数の補強リブ４を備える。補強リブ４は、外殻３の同一壁（中央円筒形部分）上の変形によって、例えばナーリングによって形成される。
例示するように、これらのリブ４は、好ましくは、外殻３の外面から突出する。好ましくは、リブ４は、外殻３の円周全体にわたって形成される。例えば、リブ４は、５０～２００ｍｍ、例えば、約１００ｍｍの距離だけ長手方向Ａに離間されるように、円筒形壁上に形成される。
好ましくは、リブ４は、例えば、次の公式：ｄ＝Ｌ／（ｎ＋２）に従って円筒形部分（殻リング）上に長手方向Ａに規則的に分布し、ここで、ｄ＝２つの隣接するリブ間の距離であり、Ｌ＝殻リングの長さであり、ｎ＝リブの数である。距離ｄは、他の組み立て要素（例えば、タンク上の足部の位置など）に応じて変化する可能性があるが、距離ｄは、好ましくは、殻リングの剛性を分散させるために各リブ間で一定である。
殻リング（構成要素の円筒形部分）は、このことから、機械的変形によって得られる複数のリブ４を備える。
更に、リブ４のうちの少なくとも１つ、好ましくは全ては、少なくとも１つの補強要素５を備える。補強要素５は、例えば金属又は合金で作られ、リブ４の基部及び両側に位置付けられた壁の２つの部分に剛性接続（固着）されたストリップ５を備える。
ストリップ５は、好ましくは、リブ４の両側の外殻３に溶接される。
リブ４は、外殻３の円周の全て又は一部にわたって、長手方向Ａに対して垂直な平面にストリップ５のように延在する。
例えば、リブ４のうちの１つ又は複数又は全ては、殻３の円周にわたって分布する複数の個別のストリップ５、例えば３つのストリップ５を設けられる。ストリップは、好ましくは、タンク１の周縁にわたって均一に分布する。
例えば、ストリップ５は、外殻３の円周の少なくとも半分にわたって、長手方向Ａに対して垂直な平面に延在し、従って、殻３の円周の少なくとも半分にわたって（溶接／固着される）。
好ましくは、１つ以上のストリップ５は、補強リブ４の幅Ｌ４の１～３倍の、長手方向Ａに対して平行な方向に測定される、幅Ｌ５を有する。
提案する解決策は、タンク１の軸剛性がアコーディオン効果を制限又は防止することによって改善されることを可能にする。これらのストリップ５は、外殻３の内面に固着され得る。
これらのストリップ５は、タンク１の軸剛性を増大させ、更に、力伝達要素として機能する。ストリップ５は、好ましくは、補剛される殻３と同じ材料で作られる。それらは、タンク１の耐真空性が維持されることを可能にする。力が支持構造を通過する場合、ストリップは、好ましくは、支持体（タイロッド／カラー、等）と一直線に位置付けられる。
上記で説明したように、これらのストリップ５は、殻３上のある特定の位置にのみ固着され得る（実際には、この補強材５を各リブ４の周縁全体にわたって設ける必要はない）。これは、タンク１の総質量に対する影響を制限する。

Claims (8)

  1. 特に極低温流体、例えば液化ヘリウム又は水素を輸送するための極低温タンクであって、金属材料又は合金で作られ、前記極低温流体を包含することを意図された内殻（２）と、金属材料又は合金で作られ、前記内殻（２）の周囲に配置され、前記内殻（２）と外殻（３）との間の空間を区切る前記外殻（３）とを備え、前記空間は、真空下にあり、前記外殻（３）は、長手方向（Ａ）に延在し、前記長手方向（Ａ）に対して垂直な平面に分布する複数の補強リブ（４）を備え、前記補強リブ（４）は、前記外殻（３）の同一壁上の変形によって、例えばナーリングによって形成される、極低温タンクにおいて、
    前記極低温タンク（１）はまた、前記補強リブ（４）のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を補強するための少なくとも１つの補強要素（５）を備え、前記補強要素（５）は、前記補強リブ（４）の基部及び両側に位置付けられた壁の２つの部分に剛性接続されたストリップ（５）を備えることを特徴とする、タンク。
  2. 前記ストリップ（５）は、金属材料又は合金で作られ、前記外殻（３）に溶接されることを特徴とする、請求項１に記載のタンク。
  3. 前記補強リブ（４）は、前記外殻（３）の円周の全て又は一部にわたって延在し、前記補強リブ（４）の少なくとも一部には、少なくとも１つのストリップ（５）が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のタンク。
  4. 前記補強リブ（４）の少なくとも一部には、前記外殻（３）の円周の一部にわたって分布する複数の個別のストリップ（５）、例えば３つのストリップ（５）が設けられていることを特徴とする、請求項１～３のうちのいずれか一項に記載のタンク。
  5. 前記ストリップ（５）は、前記外殻（３）の円周の４０～８０％、好ましくは５０～７０％にわたって前記長手方向（Ａ）に対して垂直な平面に延在することを特徴とする、請求項４に記載のタンク。
  6. １つ以上の前記ストリップ（５）は、前記長手方向（Ａ）に対して平行な方向に測って、前記補強リブ（４）の幅（Ｌ４）の１～３倍の幅（Ｌ５）を有することを特徴とする、請求項１～５のうちのいずれか一項に記載のタンク。
  7. 前記内殻（２）及び前記外殻（３）は、円形断面を有し且つ前記長手方向（Ａ）及び円形断面に延在する、円筒形の一般的な形状を有し、長手方向軸（Ａ）は、前記極低温タンク（１）が輸送又は使用構成にあるときに水平に方向付けられることを特徴とする、請求項１～６のうちのいずれか一項に記載のタンク。
  8. 前記補強リブ（４）は、前記外殻（３）の外面から突出することを特徴とする、請求項１～７のうちのいずれか一項に記載のタンク。
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