JP2023528911A - 真空パネル - Google Patents

Abstract

外航船用の断熱アレンジメントは、パネルのモジュールアレンジメントからなり、各パネルは、第１の低温層と、対向する周囲層と、使用時に排気されて真空になるように配置されたそれらの間の容積とからなる。

Description

本発明は、低温格納タンクを断熱するための断熱アレンジメントに関するものである。本発明は、特に、液化水素および液化天然ガス（ＬＮＧ）のような低温液体の貯蔵および輸送（および燃料の場合の消費）に、貨物としてまたは燃料として適用されるが、それだけに限定されるものではない。

このような液化ガスを輸送することにより、一回の航行で大量のガスを輸送することができ、公害を減少させ、輸送効率を向上させることができる。このような液化ガスを輸送するためには、船の航行中、極めて低い温度を維持する必要がある。

これらの低温でガスを液体状態に維持することは、液化ガスを収容するために使用されるタンクの断熱材を適用することによって達成される。これは一般に、ポリウレタンフォームのような断熱材料の１つ以上の層の形態であり、タンク表面に噴霧されるか、またはしばしば合板の使用を含むプレハブパネルの形態で取り付けられ、周囲の熱が貨物タンクに到達して液化ガスを加熱することを防止することができる。

このようなシステムは、世界中で液化ガスを安全に輸送することができた様々なガス運搬船に成功して使用されてきた。

しかしながら、本発明者らは、既存の方法よりも効率的に、極低温の液化ガスを収容し、周囲の条件から断熱することができる新たなアレンジメントを考案している。より具体的には、本明細書に記載の発明は、絶対零度に近い温度すなわち－２５０℃より低い温度で貨物タンクまたは燃料タンクを断熱することを可能にする。

有利には、そのようなシステムは、水素又はメタンのような気体を収容し、液体状態に維持することを可能にする。水素の燃焼は、廃棄物として水しか生じないので、そのような燃料を封じ込め、使用する能力は、環境および効率の面で大きな利点をもたらす。また、将来的に海運業に適用される可能性のある、より厳しい環境規制に対応することも可能になる。

他の利点が本明細書に記載されている。

本明細書に記載される発明の態様は、添付の特許請求の範囲に記載されている。

第１の態様に従い、モジュール式断熱材は、１つ以上のテッセレーション断熱ユニットを含んで配置することができ、各ユニットは、第１の内向き層と、第１の層から間隔を置いた第２の外向き層とを含み、２つの層はその間に空間を画定し、第１及び第２の層の間に延びる１つ以上の間隔部材を含み、第１の層、第２の層及びアレンジメントの周りに延びる外周を画定する表面は、空気不透過性の表面である。

したがって、本開示によれば、様々なタンク形状を断熱することを可能にするモジュール式断熱システム又はアレンジメントが提供される。層間の空間は、強化された断熱特性を提供し、外部の周囲環境からの熱がタンクに、したがってタンクの内容物に伝達されるのを防ぐ完全またはそれに近い真空を作り出すために、空気を排気することができる。

本発明は、ＬＮＧ、水素およびその他の関連するガスのような液化ガスの封じ込めおよび／または運搬に関連する断熱材に関するものである。ガスは、通常、極端なレベルまで温度を下げることで液化される。このような条件下では、気化を避けるために断熱材が必要となる。さらに、タンクから液化ガスが漏れる可能性がある場合、安全性を考慮し、その周辺環境を保護するためのバリアが必要な場合がある。操業上、あるいは規制上の要求に応じて、断熱システムは温度制御装置とバリアの両方を提供するように設計されてもよい。本発明は、一方または両方の要件を満たすような用途に使用することができる。

本発明は、熱漏れや気化を最小限に抑えるために、極低温タンクの断熱に適用することができる。そのようなタンクは、燃料用と同様に貨物としてのガスの貯蔵又は輸送のためのタンクであってもよい。本技術の革新は、異なるタンクタイプ、例えばＩＭＯタイプＡタンク、ＩＭＯタイプＢタンク、ＩＭＯタイプＣタンク、角カラムタンク、容器構造一体またはスタンドアロンに配置されたタンク、ＩＳＯコンテナなどのスタンドアロンスキッド構造に配置されたタンクまたは他の任意の方法で配置されたタンクに使用されてもよい。また、タンクの上、タンクのすぐ近く、またはタンクが設置されている部屋や船倉の断熱のために適用してもよい。さらに、本発明は、断熱の目的を果たすとともに、封じ込めと十分な低温を確保することにより、周囲を漏れから守り、損傷した極低温タンクからの漏れの影響を防ぐ二次的バリアとして提供するように配置することもできる。

第１及び第２の層と、アレンジメントの外周を画定する表面との間の空間は、アレンジメントに対する内部容積を画定する。間隔部材は、この空間内及び２つの表面又は層の間に都合よく配置され、内部容積が空気から真空にされるときに表面に作用する大気圧に抵抗するために使用され得る。真空が引かれるとき、大気圧が２つの外側表面を一緒に押すように作用することが認識されるであろう。内部サポートまたは間隔構造を含むと、この動きに抵抗し、また、例えば、断熱材が適用されるタンクの破裂によって引き起こされる圧力に抵抗するために、パネルに構造的強度を提供する。

また、内部容積と流体連通する弁を設けてもよく、その弁は、使用時に、内部容積から空気を排出できるように配置される。したがって、断熱パネルまたは多数のパネルからなる構造体内の内圧を制御することができる。

第１及び第２の層は、真空を維持するために、空気に対して不透過性であることが重要である。さらに、個々のパネルまたは多数のパネルからなる構造体を取り囲む周囲も、空気に対して不透過性でなければならない。アレンジメントの周囲側からアレンジメントのタンク側へ熱が伝達されるのを防ぐために、タンク側表面と周囲側表面との間に熱遮断または障壁が都合よく設けられる。

１つのアレンジメントにおいて、アレンジメントの外周を画定するガス不透過性表面は、第１層に結合された第１部分と第２層に結合された第２部分とから形成され、第１部分及び第２部分に結合された第３部分をさらに含む。したがって、外周面は３つの部分から形成され、第３の部分は熱遮断または障壁として機能し得る。

具体的には、第３の部分は、第１の部分及び又は第２の部分よりも低い熱伝導係数を有する材料で形成されてもよく、又は第１の部分及び第２の部分と相対する形状を備えてもよい。したがって、第３の部分は、アレンジメントの周囲部分を通る熱伝達を防止するように作用する。

パネル内のスペーシング要素は、以下を含む多くの機能を提供する。
アレンジメントの内部容積を維持するために、アレンジメントの層の分離を維持すること。
タンク表面や船体表面などの表面に固定できるように、アレンジメントに構造的強度を提供すること。
もしタンクが漏れたり破裂したりして構造的強度が低下し、タンク内の液体から水力学的荷重が発生する場合にタンクに構造的強度を与えること。

間隔部材は、間隔を維持し、必要な強度を提供するために、多くの構成で提供されてもよい。例えば、間隔部材（複数可）は、第１層と第２層の間に延在する複数のカラムの形態であってもよい。

間隔要素を含むアレンジメントの内部空間から空気を排出することを可能にするために、その又は各カラムは、カラム内の容積に空気が出入りすることを可能にする開口部を構成してもよい。

間隔要素に沿ってアレンジメントを通過する熱を防止するために、間隔部材（複数可）は、木材（合板又は他の適切な木材若しくは木材複合材）、竹、段ボール又はステンレス鋼から選択される材料から全部又は一部を形成してもよい。他の適切な材料としては、ＰＥＥＫ、ポリウレタン、及びＰＴＦＥが挙げられる。このように、アレンジメントのタンクと周囲表面との間の熱伝達を抑制または防止するために、低熱伝導率材料を提供することができる。あるいは、より高い熱伝導率を持ちながらも、熱伝導を十分に制限できる超薄型の金属を使用することも可能である。

熱伝達を防止するための別のアレンジメントでは、間隔部材（複数可）は、第１の表面から延びる第１の部分と、第２の表面から延びる第２の部分と、間隔部材の第１の部分と第２の部分とを接続する中間部分とから形成されてもよい。中間部分は、第１部分及び又は第２部分よりも低い熱伝導係数を有していてもよい。したがって、ヒートブレークまたは断熱材が提供されてもよい。

材料は、間隔要素に沿った熱伝達を防止するように選択されてもよい。例えば、間隔要素の第１の部分及び第２の部分は、アルミニウム又はその合金で形成されてもよく、ここで、中間部分は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ゴム、ＰＯＭ、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ又は他の適切な材料のリストから選択された材料から形成されてもよい。

テッセレーションアレンジメントを便利かつ確実に作成するために、テッセレーションユニット又は各テッセレーションユニットの周囲は、隣接するテッセレーションユニットとのアバットメントのための接続面を含んでいてもよい。接続面は、隣接するユニットが一緒にされたときに、表面に沿って隣接するユニット間の連続的な接触を提供する。

例えば、接続ユニットは、ユニットの外周から延びる半径方向に延びるリムの形態であってもよい。リムは、半径方向外側にのみ延びてもよいし、タンク表面から延びる垂直線に対してテーパー状又は角度をつけてもよい。リムを角度を付けて提供することは、有利に、リムが延びる角度によって提供される柔軟性によって、隣接するテッセレーションパネル間の接合部にある程度の柔軟性を与えることができる。このように、熱および荷重をテッセレーション構造内に収容することができる。これは、タンクが積み下ろしされ、アレンジメントの熱膨張および収縮が生じる際に重要であると考えられる。

リムは、アレンジメントのタンクに面する側と、またアレンジメントの周囲に面する側の両方に設けてもよい。

個々の断熱ユニット又はパネルは、例えば、三角形、正方形、長方形、六角形又は他のテッセレーション多角形を含む様々な形状を有することができる。

有利に、ユニットは六角形であってもよく、１つ以上の間隔要素はさらに六角形の断面であってもよい。六角形の形状は、ユニットが加熱及び冷却されるときに、半径方向により均一な熱膨張を可能にする。これにより、アレンジメント内の熱誘導荷重をよりよく制御することができる。

スペーシング要素は、ユニットの内部空間内に複数の要素の形態であってよい。それらは、表面にわたって分散していても、広がっていても、互いに接していてもよい。隣接している場合、層と周囲によって定義された空間がそれらを所定の位置に固定することができるので、個々の要素を一緒に接続する必要はない場合がある。別のアレンジメントでは、要素は六角カラムの行列のような単一のユニットとして形成されてもよい。このようなアレンジメントは、便利な押し出し成形が可能で、簡単でコスト効率の良い製造が可能である。

複数のモジュール式断熱アレンジメントを一緒にテッセレーションした場合、１つのアレンジメントの排気によって他のアレンジメントから空気が吸い込まれるように、互いに気体連通していてよい。従って、複数のアレンジメントを１つのポンプで排気することができる。

ユニットは、様々な方法で一緒に接続されてもよい。空気不透過性シールを提供するための一例では、隣接するモジュール式断熱アレンジメントは、各アレンジメントの周囲に沿って一緒に溶接されてもよい。

アレンジメントの性能は、多くの方法で監視することができる。例えば、断熱システムは、又は各アレンジメント内の圧力を監視するために使用中に配置された圧力検出器を更に備え、検出された圧力に応答して空気ポンプを作動させるように配置された制御アレンジメントを更に備えてもよい。代替的に、または追加的に、温度センサ（プローブ、熱電対、サーモグラフィ）が、使用中に配置されて、または各アレンジメント内の温度を監視し、検出された温度および／または検出された圧力変化に応答して空気ポンプを起動するように配置された制御アレンジメントをさらに備えてもよい。

このように、アレンジメントの性能をリアルタイムで監視・制御し、熱性能の低下に素早く対処することで、タンク温度の上昇を回避することができる。

本開示の別の態様から見て、本明細書に記載されるようなモジュールアレンジメントを含む極低温封じ込めタンクが提供され、方法は、１つ以上のモジュールアレンジメント内の空間を真空にするステップを含む。これは、断続的に実施されてもよく、真空を維持するためにさらなる退避が実施される。

さらなる態様によれば、液化ガスを収容するためのタンクと、タンクの外面又はタンクが配置されている部屋の表面を囲む断熱層とを備える液化ガス輸送アレンジメントが提供され、断熱層は、タンクに面する第１の内向き層とタンクから離れて面する第２の外向き層の形態であり、第１及び第２の層は互いに離間されて第１及び第２の層の間に空間を画定し、第１の層と第２の層を画定する表面は空気不透過性表面である。

タンクを取り囲む断熱層、または非断熱タンクが設置される部屋／ホールドスペースを断熱する断熱層は、別々の断熱セクションに分割されてもよく、別々の断熱セクションは、タンクを包むように、または部屋の表面を覆うように、使用中に互いに接して配置されてもよい。

有利には、アレンジメントは支持構造体内に収容されてもよく、支持構造は、使用時に、隣接し対応する支持構造体に結合されて、個々の液化輸送アレンジメントのアレイを形成するように配置されている。

本発明の態様は、次に、例示として添付の図を参照しながら説明される。

図１Ａは、従来の液化ガス運搬船を通る断面を示す。 図１Ｂは、従来の液化ガス運搬船を通る断面を示し、船のタンクの角部分の拡大図である。 図２Ａは、本明細書に記載される断熱アレンジメントを示す。 図２Ｂは、本明細書に記載される断熱アレンジメントを示す。 図３は、１つの外面を除去して内部の構成要素を明らかにした単一パネルの図である。 図４Ａは、図３に示されるアレンジメントに接続するためのパネルの上面を示す。 図４Ｂは、パネルの対向（下）面を示す。 図５Ａは、パネルの周囲断面を示す。 図５Ｂは、パネルの周囲断面を示す。 図６は、熱アイソレータを通る断面を示す図である。 図７は、パネルの外周部を通る断面を示す図である。 図８Ａは、六角形のパネルのアレンジメントを示す図である。 図８Ｂは、六角形のパネルのアレンジメントを示す図である。 図８Ｃは、六角形のパネルのアレンジメントを示す図である。 図８Ｄは、六角形のパネルのアレンジメントを示す図である。 図９は、六角形パネルと複数の間隔要素を示す図である。 図９Ａは、図９のパネルを形成する構成要素の分解図である。 図１０は、六角形のパネルのアレンジメントの外面を示す。 図１１は、図１０に示された表面に結合されたとき、退避可能なパネルの体積を画定する六角形の外周を示す図である。 図１２Ａは、パネルおよびリムアレンジメントの外周を示す図である。 図１２Ｂは、周囲熱アイソレーションアレンジメントを通る断面を示す。 図１２Ｃは、隣接するパネルのアバットメントを示す。 図１３は、複数の六角形パネルが結合されて、パネルの単一ユニット又はバンクを形成している様子を示す。 図１４は、複数の六角形パネルが結合されて、パネルの単一ユニット又はバンクを形成している様子を示す。 図１５Ａは、タンクに取り付けられた六角形パネルの１つのアレンジメントを示す図である。 図１５Ｂは、船舶の部屋／ホールドスペース（貨物エリア）の船体内部に取り付けられた六角形パネルの１つのアレンジメントを示す図である。 図１６は、パネルへの真空カップリングの例を示す図である。 図１７は、本明細書に記載される断熱システムを組み込んだ液化ガス用輸送システムを示す図である。 図１８は、図１７に示された輸送システムのマトリックスを示す図である。 図１９Ａは、図１７に示すような分解されたシステムの平面図、側面図及び端面図である。 図１９Ｂは、図１７に示すような分解されたシステムの平面図、側面図及び端面図である。 図１９Ｃは、図１７に示すような分解されたシステムの平面図、側面図及び端面図である。 図２０は、システムの寸法例を示す図である。 図２１は、本明細書に記載される断熱システムの船舶の実施態様の断面図である。 図２２は、そのようなシステムを形成する様々な層を通る断面を示す。 図２３は、タンク支持脚の１つを通る断面図である。

本発明は様々な修正および代替形態に影響を受けやすいが、特定の実施形態が図面において例として示され、本明細書において詳細に説明される。しかしながら、ここに添付された図面および詳細な説明は、本発明を開示された特定の形態に限定することを意図したものではなく、むしろ、その意図は、請求された本発明の思想および態様内に入るすべての変更、同等物および代替物をカバーすることであることを理解されたい。

本明細書における先行技術文献へのいかなる言及も、かかる先行技術が広く知られていること、または当該分野における一般的な一般知識の一部を形成していることを認めるものとはみなされないものとする。本明細書で使用される場合、単語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、及び類似の単語は、排他的又は網羅的な意味で解釈されることはない。すなわち、それらは「含むが、それに限定されない」ことを意味することを意図している。本発明は、以下の実施例を参照してさらに説明される。請求される本発明は、これらの実施例によっていかなる意味でも限定されることを意図していないことが理解されよう。また、本発明は、個々の実施形態だけでなく、本明細書に記載された実施形態の組み合わせも対象とすることが認識されよう。

本明細書に記載された様々な実施形態は、請求された特徴の理解及び教示を支援するためにのみ提示される。これらの実施形態は、実施形態の代表的なサンプルとしてのみ提供され、網羅的及び／又は排他的なものでない。本明細書に記載された利点、実施形態、例、機能、特徴、構造、及び／又は他の態様は、請求項によって定義される本発明の範囲に対する制限又は請求項に対する同等物に対する制限と見なされるべきものではなく、請求された本発明の精神及び範囲から逸脱せずに他の実施形態が利用され得ること及び変更がなされ得ることが理解されるであろう。本発明の様々な実施形態は、本明細書に具体的に記載されたもの以外の開示された要素、構成要素、特徴、部品、ステップ、手段等の適切な組み合わせから好適に構成され、これらからなり、またはこれらから本質的になってもよい。さらに、本開示は、現在請求されていないが、将来請求される可能性のある他の発明を含むことができる。

本明細書に記載される本発明の態様の特徴は、便利かつ交換可能に、任意の適切な組み合わせで使用できることが認識されるであろう。

図１Ａは、液化ガス貨物の移送に適合された従来のガス運搬船１を通る断面を示す。ガスは液化され、長距離輸送のために船内のタンクに圧送される。ガスを液化した状態で維持するために、船のタンクは非常に低い温度に維持されなければならず、貨物タンクの特別な断熱が必要である。

船は、船体に対して及び船体内で貨物タンク３の支持を提供する貨物支持システム２から構成される。タンク３は、船舶の一次格納障壁として機能し、典型的には、低温用途に指定された鋼またはアルミニウムで形成される。

タンク３とさらなる二次バリアとの間の空間を画定するバリア間空間４が設けられる。これは、船舶の内部船体であってもよく、別の断熱材の層または船舶の断熱アレンジメントであってもよい。そのような場合、バリア間空間は、タンク３の外表面と、内側船体の表面上に配置される断熱材との間に、アクセス可能な空間を提供する。

あるいは、断熱アレンジメントは、タンクに隣接して、またはタンクに取り付けられて構築され、それ自体がバリアとして機能してもよい。その場合、バリア間空間は、タンク３の外面からの距離と、バリアとしても機能する断熱アレンジメントとによって定義されることになる。

タンク３は、様々な液化ガスであってよい船舶の貨物を収容するように配置される。一例では、貨物は－１６３℃の温度に維持される液化天然ガス（ＬＮＧ）であってもよく、他の例では、－２５３℃の温度に維持される液化水素であってもよい。

液化ガスの輸送に関する法的要件に準拠するために、二次保護層５が設けられる。これは、船体内部の表面に配置してもよいし、別の手段で配置してもよい。一次タンク３が故障または漏洩した場合、液化ガスは空間、例えばインターバリア空間４に流入し、二次保護層５によって封じ込められることができる。この層は、液化ガスが船体に接触することを防ぎ、液化ガスが極めて低温であるため、船体の致命的な破損を引き起こす可能性がある。

図１Ａに示すアレンジメントは、ＬＮＧのような液化ガスを輸送するための船舶のありふれた構造である。これらのガス運搬船は、冷たい液体を収容するための安全な一次タンクと、一次タンクが漏れたり故障した場合の二次バックアップ層システムとを備えている。

このようなＬＮＧ運搬船の建造の欠点は、建造にかかる時間、ひいてはコスト、および建造プロセスの物流に関連する課題である。本明細書で説明するように、船舶の構造及び二次障壁が最初に船体表面に設置されるまでタンクを設置することができないので、このような船舶の建設は遅くなることがある。

本発明の利点は、船舶の構成要素を並行して設置することができる方法であるため、液化ガス運搬船の全体的な建設期間を短縮することができることである。

図１Ｂは、図１Ａに示すような従来のアレンジメントのコーナーの拡大図である。ここでは、バリア間空間４と二次断熱層５がより明確に見える。

図２Ａ及び図２Ｂは、本明細書に記載される断熱アレンジメントの一実施形態を通る側面図及び断面（それぞれ）を示している。

図２Ａは、断熱アレンジメントの一般的なアレンジメントを示す。アレンジメント６が、第１の内向き層７と第２の外向き層８とからなる。内向き層は、使用時に液化ガスを含むタンク（例えば図１に示す一次格納タンク３）に面するか又は接するように配置される、すなわち、用語「内向き」は、使用時に、冷たい貨物に向かって内向きになるアレンジメントの側を意味する。

対向面８は、使用時に、バリア間空間４又は船体（図１Ａ及び１Ｂ参照）すなわち低温貨物から外側に向くように配置される。

図２Ｂは、アレンジメントを断面で示す。示されるように、第１の層７及び第２の層８は、空洞又は空間９を画定する距離ｄだけ離間している。離散的要素１０は、２つの層又は表面７、８の間に配置され、２つの層の間の空間を維持する。

図２Ａ及び２Ｂはまた、一方又は両方の表面に形成され、層の剛性を高めることによって構造強度を高め、追加的かつ有利にパネルの表面の熱膨張及び収縮に対応する波形１１を例証している。

図２Ａ及び２Ｂはまた、アレンジメント内の空間と外部の周囲条件との間の空気連通を可能にする真空バルブ１２を示す。バルブ１２は、層間の空間内の圧力を真空まで、または真空に近い状態まで下げるように動作可能な空気ポンプ（真空ポンプ）を受け入れるように配置されている。これについては、さらに後述する。

図３は、図２Ａ及び２Ｂに示されたユニットの別の図を示す。ここでは、ユニット又はパネルの内部アレンジメントが示されている。図示のように、一連の波形１１が、パネルの長さを横切って、それに沿って配置されている。図４Ａを参照すると、２つの部品が一緒にされたときに波形プロファイル１１内に適合する、対応するプロファイル１１Ｂが示されている。したがって、波形は、パネルの剛性を増加させることができる。

図３に戻ると、一実施形態では、表面７、８を間隔する離散的な要素は、複数の細長い部材１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄの形態である。任意の数の要素が使用され得ることが認識されるであろう。離散的な要素は、パネルの一端から他端まで延び、その全長に沿って２つの面を支持する。

パネル内及び２つの対向する層間の空気の移動を可能にするために、各離散間隔要素（１４Ａ～１４Ｄ）には、パネル内で空気が自由に移動できるようにする複数の開口部１３が設けられている。したがって、空気がバルブ１２を通して吸引されると、パネル内の空間全体が空気から排気され、真空が形成され得る。

有利には、発泡体等の断熱材料を使用するのとは対照的に、パネル内に真空を形成することによって、パネルの断熱特性を著しく改善することができる。さらに、パネルの層間の空間が材料の空隙であり、かつ空気を排除しているので、パネルの重量も著しく減少させることができる。

次に、２つの面又は層７、８は、複数の離散的な支持要素によって互いから構造的に支持され、一例が図３に示される。層及び支持要素は、一例として、押出成形によってアルミニウムで製造されてもよい。したがって、パネルは、パネルから空気が吸引され、真空が確立されたときに、２つの表面７、８および周囲１５に作用する大気圧によって生じる力を支持または抵抗することが可能である。パネルは、さらに、例えば、液体の重量がパネルに作用する原因となるタンクの漏れまたは破裂によって生じる可能性のある、パネルに加えられるあらゆる外部荷重を支持することが可能である。

図４Ａ及び４Ｂは、パネルの２つの対向する層を形成するために押し出し層７、８を使用するパネルの構造の一例を示す。一実施形態ではアルミニウムから各層を押し出すことにより、有利には、層を任意の都合のよい長さ及び幅で形成することができる。それは、各層を形成するための費用対効果の高い簡単な方法を可能にし、さらに、波形１１を迅速かつ容易に形成することを可能にする。

次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、各パネルの外周について説明する。

図５Ａに示すように、周囲Ｐは、パネルの４つの側面の周りに延び、図４Ａ及び４Ｂに示す２つの対向する層のそれぞれの端部に接続されると、不透過性シールを提供する。端部は、波形１１と相補的なプロファイルを有する。パネルは、周囲Ｐを２つの層に溶接することによって形成され、それによって、端部および２つの対向する面の周りの外周によって結合された密閉された内部空間を形成する。

一例として各パネルの外周について、次に図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。外周部は、パネルの側面の境界を形成する。内向き面および外向き面が周囲に結合されると（例えば溶接によって）、密閉された容積がそれによって形成される。この容積から空気を排出し、アレンジメントの内部に真空を発生させることができる。

図５Ｂは、周囲を、２つの隣接するが接続されていない構成要素Ｐ１及びＰ２として、２つの周囲構成要素の間に空間Ｓを有するように図示している。この空間は、Ｐ１及び／又はＰ２に使用される材料よりも低い熱伝達特性を有する異種材料で（以下に説明するように）橋渡しされることが可能である。こうして、熱アイソレータを形成することができる。

周囲は、有利には、パネルの周囲に不透過性表面を提供するために２つの層に都合よく溶接され得る金属であってもよい。

内向きパネルは冷たい一次タンクに近接することになるので、内向き表面の温度は、例えば周囲温度又はほぼ海水温度であってよい外向き層の温度よりも実質的に低くなるであろう。

液化水素を含有するための装置の一実施形態では、内向きの表面は－２５０℃未満の温度である一方、外向きの表面は０℃を超える温度であってもよい。したがって、パネル全体にわたって有意な温度差または勾配が存在する。

パネルの層及び目立たない支持要素を形成するために、任意の適切な材料を使用することができる。例えば、密度が低く、強い構造を作るために波形で使用することができるアルミニウムを使用することができる。しかしながら、アルミニウムの熱伝導率は約１２１Ｗ／ｍＫであり、これは不利なことに、周囲温度が材料を通ってパネルの低温側（及び液化ガス含有タンク）へ伝導することを可能にする。

したがって、２つの表面間の熱伝達を防止するために熱アイソレータを使用することができる。これは、一例として、図６に示されている。

図６は、第１及び第２の層７、８と、その間に延在する単一の離散的な支持要素１４とを示している。支持要素１４は、第１層から延びる第１部分１６と、第２層から延びる第２部分１７とで形成されている。この２つの部分は、熱ブレークまたはアイソレータ１８を介して結合されてもよい。

熱アイソレータ１８は、２つの部分１６、１７と異種の材料であってもよい。例えば、層７、８及び部分１６、１７はアルミニウムで形成されてもよい。一実施例では、部分１６、１７は、例えば押出成形によって層７、８と一体化するように形成されてもよい。あるいは、部分とそれぞれの層との交点で溶接されてもよい。

図６に示す例では、熱アイソレータ１８は、隣接するアルミニウムよりもはるかに低い熱伝導率（例えば、１２１Ｗ／ｍＫに対して約１２Ｗ／ｍＫ）を有するステンレス鋼の部分であってよい。このように、熱は、離散的な要素に沿って直接通過することが制限され、その代わりに、熱アイソレータを通過することが防止される。

ステンレス鋼がアイソレータに使用され、アルミニウムが２つの部分１７、１８に使用されるアレンジメントでは、接続は、ステンレス鋼をアルミニウムに接続するための既知の溶接技術によるものであってよい。他の適切な接合プロセスが適用されてもよい。

熱アイソレータは、代替的に、極低温用途に適したゴム、ＰＯＭ、ＰＴＦＥ又はＰＥＥＫのようなポリマーであってもよい。接続は、接着剤接合又は加硫接合によって行われてもよい。

熱アイソレータ１８は、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、パネルの周囲に必要とされることもある。図６に示されるように、同様のアレンジメントが使用されてもよい。重要なことは、パネル内の内部空気が排気されるときに周囲に作用する大気圧のために、周囲も横方向の力を経験することである。したがって、熱アイソレータは、横方向または横方向の動きに抵抗することが必要である。

図７は、周囲部１５が熱アイソレータを組み込むためにどのように適合され得るかの一例を示す。ここでは、アイソレータ１８は断面が三角形であり、大気圧がアイソレータを周囲部１５の第１部分と第２部分との間の間隙に偏らせるように作用することを意味する。アイソレータは、代替的に、溶接されたプレートまたは他の形状のものであってもよい。

熱アイソレータは、上層又は下層７、８から任意の距離に配置することができる。

さらに別の例では、離散的な支持要素は、合板、竹、段ボールなどの木材、または好ましくは熱伝達特性の低い他の材料で形成されてもよい。

図７はまた、２つの隣接するパネルが一緒に溶接されることを都合よく可能にするために使用され得る層の周囲を図示している。このような配置では、不透過性の溶接接合部を介して、１つ以上の隣接するパネルを一緒に密封することによって、単一の内部ボリューム又は空間が作成され得る。溶接は、例えば、２つの隣接するパネルが互いに隣接するとき、パネルの上縁と下縁に適用され得る。

上述したように、個々のパネルは、隣接する形状のものを都合よくテッセレーションして（例えば溶接によって）一緒に接合することができるように、矩形又は正方形の形状であってもよい。また、三角形を含む他の形状を使用してもよい。断熱されるべきタンクまたは部屋／ホールドスペースの幾何学的形状に応じて、異なる形状の組み合わせを使用することができる。

図８Ａ～図８Ｃは、六角形の形態の代替的なテッセレーションパネルを示す。有利には、六角形はテッセレーションすることができ、熱膨張は、六角形の中心から半径方向外側に測定したとき、均一である。図８Ｄは、六角形パネルの内部を真空にするために空気を抜くことを可能にする排気バルブを示している。

次に、六角形パネルの内部について、図９を参照して説明する。

六角形パネルは、異なる分布及び構成の範囲に配置された複数の離散的な支持要素１４から構成されてもよい。図９に示す例では、パネルに沿って延びる材料の細長いストリップまたはパネルを横切って放射状に間隔をあけた同心円のリングの代わりに、支持要素は複数のカラムの形態である。

カラムは、例えば、図９に示すように、内向き面および外向き面から延びる円カラムまたは六角カラムであってよい。カラムは、内向きパネルおよび／または外向きパネル上に直接載っていてもよいし、それぞれの層の内側に塗布された材料－支持層上に載っていてもよい。この材料支持層は、有利には、低い熱伝導特性を有していてもよい。そして、カラムは、真空がパネル内に引き込まれる際に、２つの表面または層の分離を維持するために必要な支持を提供することができる。熱伝導率が低いということは、パネル全体に熱が伝わらないということでもある。

図９に示すように、カラムは六角形の形であってもよく、これは有利には、個々のカラムが六角形のパネルの本体内でテッセレーションし、パネルの領域にわたって延在することを可能にする。このように、垂直荷重および横荷重を収容することができる。

各カラムは、中間熱アイソレータを有する図６を参照して説明したように構成されることができる。しかしながら、有利には、木材（例えば合板又は木材複合材）、竹、段ボール又はステンレス鋼のような、低い熱伝導率を有する単一の連続材料を使用することも可能である。このように、簡便性を高め、製造コストを削減することができる熱アイソレータを使用することができる。

図９Ａは、図９に示す六角形パネルを構成するサブコンポーネントを示している。図示されているように、個々の六角カラムの六角形のアレンジメントは、上面と下面の間及びパネルの外周内に配置されている。

代替の任意のアレンジメントにおいて、カラムはそれ自体、発泡スチロール、パーライトなどの断熱材料で充填されてもよい。カラムはそれぞれ、パネルの強度及び／又は熱特性を有利に増加させ得るそのような材料で全て又は部分的に充填されてもよい。強度、重量および熱性能の間のバランスを達成することができるように、カラムのすべてまたはサブセットを充填することができる。

図９及び図１０は、六角形パネル内部の詳細を示す。図１０は、図５Ｂを参照して上述した外周に対応する２つの外周部分Ｐ１及びＰ２も図示している。図１１は、六角形パネルの外周部２２を図示している。

図９に示す各カラムは、さらに、各カラムへの空気の連通を可能にする穴、スロットまたは開口部を備えてもよい。従って、空気を各カラムからバルブを通して吸引して、パネル全体及び各カラムの内部に真空を作り出すことができる。パネル内の圧力差は回避され、真空の熱特性は維持される。

内向き面と外向き面との間で必要とされる断熱特性を維持しながら、周囲全体が気密である（ガス流を通さない）ことが、六角形パネルの要件として残る。これは、図１２Ａを参照することで達成することができる。

図１２Ａは、六角形のパネルアレンジメントの一実施形態を示す。

パネルは、内向きの表面７と外向きの表面８と、さらに２つのリップまたはリムＲｉおよびＲｏからなる。

リム又はリップは、図８Ｃに追加的に図示されており、そこでは、リムが外側に面した表面から、パネルの周囲に延びていることが分かる。リムの機能は以下に説明される。

リムは、角度ａ（９０度より大きい）で示されるように、パネルの外周の垂直な側面に対して角度がつけられている。パネルは、図８Ｃ及び１０にも示されているように、外向きの構成要素Ｐ１と内向きの構成要素Ｐ２とから構成されている。六角形パネルの対向面を形成する２つの構成要素の間には、セパレーションＳが設けられている。

パネルの外周のシールを作成するために、ステンレス鋼の薄い層２０が、セパレーションＳに重なるように、かつ２つの構成要素Ｐ１及びＰ２に結合されるように、パネルの外周に結合される。

ステンレス鋼層は、有利には、パネルの周囲内で、それ自体がセパレーションＳを横切って延びる木材又は同様の材料の内側ライナーに接着されてもよい。裏打ち層を設けることにより、ステンレス鋼層が極めて薄くなり、それにより同時に（ａ）パネルの周囲に必要な気密面、および（ｂ）各パネルの周囲で必要とされる熱アイソレーションを与える。

ステンレス鋼は、パネルの全深さにわたって、すなわち図１２ＢのＬ１からＬ２まで延びていてもよい。

図１２Ｂは、薄いステンレス鋼層と、上述したような裏面とを示す。図１２Ａに示されるアレンジメントを形成する材料の厚さは、パネルの所望の熱的及び構造的性能に従って選択されてもよい。例えば、寸法は、以下の範囲内であってもよい。
外向きの層の厚さの範囲 ０．２ｍｍ～１ｍｍ
内向きの層の厚さの範囲 ０．２ｍｍ～１ｍｍ
セパレーションＳの範囲 最大２００ｍｍ
熱アイソレーション層の厚み 隣接する材料の厚みより小さい厚み、例えば、隣接する材料の厚みが１ｍｍで０．８ｍｍ

図１２Ｃは、外周リムＲｏと内周リムＲｉの機能を説明する図である。

図示のように、２つの隣接する断熱アレンジメントＡ１及びＡ２は、断熱システムのテッセレーションアレンジメントの一部を形成するために、当接される。２つの隣接するアレンジメントＡ１及びＡ２は、アレンジメントをテッセレーションする際に、六角形の形状の６本の直線状の外周線に沿って接触することになる。

ここで、図１２Ｃの点Ｊで、２つのアレンジメントを一緒に溶接するために溶接ビードを形成することができる。溶接自体は、アレンジメントの低温側から周囲側への空気の通過を防止するガス不透過性シールを形成する。アレンジメントをタンクに接続する場合、溶接はパネルの周囲側に配置され、逆にアレンジメントを船体に配置する場合は、溶接はパネルの低温側に配置される。

リムの角度ａは、隣接するアレンジメントＡ１及びＡ２のある程度の柔軟性と移動を可能にする。パネルの低温側の熱収縮は、２つの隣接するリムを引き離す傾向がある。パネルの周囲側では、熱膨張は、隣接するリムを一緒にする傾向がある。

有利には、パネルの低温側又は周囲側は、タンクが空にされ（及び潜在的に温められ）、再び満たされる（及び従って冷却される）ときにタンク／船体表面に対する断熱アレンジメントの熱移動を可能にするためにタンク又は船体にしっかりと結合されないであろう。有利には、タンクまたは船体への接続は柔軟であり、タンク／船体とパネルとの間の相対的な動きを許容する。

熱特性を完全に最適化するために、隣接するパネル間に形成される空隙Ｉｎは、断熱材料で充填されてもよい。例えば、空隙は、ポリウレタン、ミネラルウール、ＥＰＳ（発泡ポリスチレン）、又は空間を埋めるために空隙と都合よく配置できる他の断熱材料で満たされてもよい。あるいは、空隙に真空を導入してもよい。

図１３及び図１４は、船舶の内側船体又はタンクの外側表面への接続のために一緒に結合された複数の六角形のパネルを示す。このようなアレンジメントでは、外周の不透過性シールは、個々のパネルの外周とは対照的に、アレンジメント全体の最外周の周りにのみ必要である。したがって、アレンジメントの単一の内部容積が提供され、単一の退避バルブが使用され得る。これにより、アレンジメントの設置および退避をより迅速に行うことができる。

隣接するグループ又は複数のパネルが表面上で一緒にされる状況では、隣接するグループ間の任意の空隙は、有利には、上述のように発泡体等の断熱材料で充填されてもよい。あるいは、真空を空隙に導入してもよい。

さらに、アレンジメントの熱性能にとって重要であるアレンジメント内の真空レベルの便利なチェック及び監視を容易にする。このようなアレンジメントでは、接続された複数のパネルの内部圧力を決定するために、１つのバルブだけをチェックする必要がある。追加的または代替的に、圧力計を設置してもよい。

図１５Ａは、タンクの外面への六角形アレンジメントの設置を示す図である。

図１５Ｂは、船舶の室内／船倉空間（荷室）における船体内への六角形アレンジメントの設置状態を示す図である。

図１６は、パネル上の真空バルブに接続された真空接続と、空気が排気され得る関連導管を示す。複数の個々のパネル又はパネルのバンクが、１つ又は複数の真空を作り出すために単一の真空ポンプに接続され得ることが認識されるであろう。例えば、便利な連結とメンテナンスを可能にするために、マニホールドのアレンジメントが提供されてもよい。

上述した例は六角形のパネルに関するものであるが、同じアプローチを四角形にすることができる他の形状に使用することができることが認識されるであろう。これは、例えば、正方形又は三角形のパネルであってもよい。断熱されるタンクの形状によっては、異なる形状の組み合わせを利用し、テッセレーションして、タンクの表面全体または船体の内面を覆う完全なバリアを提供することができる。また、リムやペリメーターの熱アイソレーション構造も、異なる形状のパネルに同様に使用することができる。

断熱アレンジメントの監視は、温度監視及び／又は圧力監視を使用して達成することができる。

不透過性シールによって画定された各パネル又は複数のパネルは、真空バルブ１２を介して、圧力制御及び監視システム及び真空ポンプに接続されてもよい。定義された真空圧力、デフォルト値、及び実際の圧力の間の乖離が監視される。パネルのグリッド（バンク）に接続された真空ポンプは、必要なときに必要な分だけ起動し、デフォルトの真空圧を復元する。

代替的に、圧力の代わりに、又は圧力に加えて、温度を監視パラメータとして適用することができる。温度測定は、熱電対のようなセンサー、または赤外線（ＩＲ）カメラのような受動的なものを使用して、パネル間の温度の変化と所望の動作温度との相対的な変化を監視することができる。あらかじめ設定されたデフォルト値を超えて温度が上昇した場合、真空の喪失が示される。パネルまたは複数のパネルのグリッドに接続された真空ポンプが起動し、必要なときにデフォルトの真空圧を復元する。

本明細書に記載された断熱アレンジメントは、上記のような貨物用途における液化ガスの輸送を可能にするために使用され得ること、すなわち、液化ガスを輸送するために特に構築された船舶において大容量タンクが使用されることが認識されよう。本発明者らは、断熱パネルアレンジメントが他の関連用途にも使用され得ることを確立した。例えば、パネルは、タンク自体、またはタンクが断熱されていない場合、断熱されていないタンクが配置される部屋／ホールドスペースの壁に取り付けられてよい。

加えて、又は代替的に、ＬＮＧ燃料タンクは、本明細書に記載の断熱アレンジメントを使用して実現されてもよい。

さらに、または代替的に、液体水素（ＬＨ２）燃料タンクは、本明細書に記載の断熱アレンジメントを使用して実現されてもよい。したがって、液化水素を含むことができるそのような断熱燃料タンクを提供することによって、クリーンな燃料を使用することができる。

上記の議論は、図１５に示されるような大型タンクまたはいくつかの大型タンクを有する専用の貨物船における断熱アレンジメントの使用に焦点を当て、同様に燃料タンク（ＬＮＧ／ＬＨ２のいずれか）にも焦点を当てている。しかし、図１７から図２０を参照して今説明したように、モジュール式貨物アレンジメントを実現することも可能である。

図１７は、本明細書に記載された断熱アレンジメントを組み込んだ液化ガス輸送アレンジメント２６を示す。輸送アレンジメントは、２０フィート、４０フィート、又は４５フィート長のようなＩＳＯ標準コンテナの寸法内に含まれるように配置されるが、これらに限定されず、船舶で貨物を輸送するために用いられるタイプのハイキューブ貨物コンテナ又は任意の他の適切なスキッド状構造物を含む。

外部構造２７は、図１８に示すように、別々の輸送アレンジメントを一緒に結合することができるように配置されている。個々の液化ガス輸送アレンジメントのアレイは、その後、例えば貨物船内又は甲板上での輸送のために一緒に固定することができる。図１８では、１２の個別の液化ガス輸送アレンジメントが一緒に結合されて、タンクのアレイを形成している。

次に、図１９及び図２０を参照して、アレンジメントの断熱を説明する。

図１９Ａは、アレンジメントの平面図である。図１９Ｂは、アレンジメントの側面図、図１９Ｃ及び端面図である。

図１９Ａは、タンクを囲む断熱層を構成する各部の分解斜視図である。タンク２８は、水素（ＬＨ２）またはＬＮＧなどの液化ガスを収容するように配置される。タンク２８は、それ自体が４つのセクションで形成されている断熱層によって囲まれている。任意の数のセクションを使用することができるが、４つのセクションを使用すると、構造の単純さが向上することが認識されるであろう。

タンク２８は、２つの端部セクション２９Ａ、２９Ｂ及び２つのスリーブセクション３０Ａ、３０Ｂによって囲まれてもよい。スリーブセクション３０Ａ、３０Ｂは、タンクの長さにわたってスライドするように配置される。次に、タンクは、端部セクション２９Ａ、２９Ｂをロックすることによって「密閉」され、タンク２８の周囲に包囲を形成する。図１７を参照すると、包囲されたタンクは、断熱層をロード、アンロード、および真空引きするためのアクセスポート３１を備えて示されている。

断熱層は、本明細書に記載されるように、個々のパネルのテッセレーションアレンジメントの形態であってよい。しかしながら、図１９Ａ～１９Ｃに示すアレンジメントのスリーブは、同じ真空内部空洞を有する断熱層のより長い断面を使用し、都合よく製造することを可能にする。本明細書に記載されるように、間隔要素は、真空が層内に引き込まれるときに断熱材に必要な構造的支持を提供するために使用され得る。

間隔要素は、離散的な要素であってもよいし、スリーブの長さに沿って（及びタンク対面層と外向き層との間に画定された空間内に）延在する細長い部材であってもよい。これにより、押し出し成形によるような便利な製造が可能となる。

図２０は、貨物船や国際輸送で使用されるコンテナのサイズに確認するのに適した寸法を有するアレンジメントの側面図、端面図、平面図である。したがって、アレンジメントは、積み下ろしのための特別な装置または形状を必要とすることなく、従来の物流システムを使用して便利に作業することができる。

別のアレンジメントでは、タンク２８は円筒形であり、スリーブは円筒形のタンクを取り囲むように対応する円筒形であってもよい。そして、端部は、タンクの両端にある２つの対向する凹状の断熱材「キャップ」になるであろう。

真空、温度感知及びボイルオフ処理／管理に関する本明細書に記載のアレンジメントは、例えば単一の容器が使用される場合、容器の外側の境界内に都合よく配置されてもよい。代替的に、複数の容器は、例えば複数の容器が一緒に使用される場合、真空、温度感知及びボイルオフの配置のための制御及び監視装置を収容する一次容器に接続されてもよい。

各容器は、真空が単一の真空源から複数の容器断熱アレンジメントから引き出されることを可能にする適切な導管及びコネクタを備えてもよいことも認識されるであろう。電気接続は、同様に、容器間の電力及び温度／圧力情報の通信のために提供されてもよい。このように、容器の完全なモジュール化システムを実現することができる。

本明細書に記載の発明は、前述のように、船舶用の燃料タンク用途にも使用することができる。

上記の構成のいずれかにおいて、アレンジメントは、液体が気体に気化するにつれて発達するタンク内の圧力上昇を制限し、安全レベル内に留まることを保証するボイルオフ管理システムを含んでもよい。これは、再注入のための再液化を含んでもよい。

本明細書に記載された発明による断熱および輸送のさらに別の例が、図２１、２２および２３を参照して記載されている。

上述した断熱アレンジメントは、上述したように、タンク表面及び／又は船体表面のいずれかに密接に整列させることができる複数の離散的なユニットで形成されている。

これは、貨物収容タンク（複数可）の上にある船舶の上部構造を含む、液化ガス運搬船３２の断面を示す図２１を参照してさらに説明される。ここで、容器３２は、輸送中に液化燃料が積載され、収容されるタンク３３を含んでいる。タンク３３は、複数の支持体または「足」３４によって、船舶３２の構造体内に支持されている。支持体３４は、タンクを船体に接続し、タンク３３の構造的支持を提供し、また、冷たいタンクと船体の下面との間の熱ブレークを提供する。これについては、以下でさらに説明する。

図２１はまた、パネルに関連して上述したように、タンク３３に近接して配置され、これに結合される一次断熱層３５を図示している。また、船体に近接して配置され、船体に結合される二次断熱層３６も図示されている。

空隙３７は、一次断熱層３５と二次断熱層３６との間に配置されている。上述したように、この空隙は、タンク内の冷たい液体と海の比較的暖かい液体との間に追加の熱的ステップを提供することによって、船舶の断熱システムの一部を形成してもよい。この空隙３７は、不活性な窒素ガス、ヘリウムガスで充填されてもよいし、真空が適用されてもよい。

図２２に示すように、一次断熱層３５とタンク３３表面との間には、空洞Ｖ１が存在する。この空洞又は空隙は、有利にはタンク内の液体の凝縮温度よりも低い凝縮温度を有するガスで充填されてもよい。また、真空が適用されてもよい。

気体の候補としては、ヘリウム（約マイナス２６９℃の温度で凝縮する）および水素ガス（約マイナス２５３℃の温度で凝縮する）の２つがある。第三の選択肢は、空隙３７を真空にすることである。これら３つのシナリオのそれぞれにおいて、空洞の内容物は、空洞内で凝縮して氷またはスラッシュになることを防止している。真空では、ガスが全く存在しないことが認識されるであろう。

一次断熱層とタンク、二次断熱層と（内側）船体の完全な接触は実現しそうになく、その結果、それぞれの断熱パネルと表面の間に小さな分離が生じ、空隙が生じることになる。タンクと断熱層の間の空隙は、タンクがＬＨ２のような荷重を載せているとき、荷重の温度よりわずかに高い温度を保持する。この隙間を酸素と窒素を含む空気が占めると、これらの成分はそれぞれ－１８３℃と－１９６℃で凝縮し、氷が形成される。また、水素やヘリウム（－２６９℃で凝縮）を除く他の気体も凝縮し、同じ問題が発生する。

したがって、この空隙にヘリウムまたは水素を適用することによって、ガスは有利にはこの低温で依然としてガスとして残る、すなわち、凝縮したり氷を作ったりすることはない。第三の方法は、この空隙を真空にすることである。

温度にさらされることはない。この空隙には、空気、窒素またはヘリウムを充填することができる。

タンク／断熱材と断熱材／船体の間の２つの空隙は、意図的に作られたものではない場合がある。両方とも、断熱材を表面に接合するために接着剤が使用されていないという事実の結果であり、つまり、決して完全には適合せず、断熱材と表面との間に何らかの隙間が常に存在することになるのである。暖かい面では、これは欠点にはならない。一方、低温側、つまり断熱材とタンクの間には、このような隙間が生じ、不利になる。この隙間の温度は、タンク自体の温度よりもわずかに高くなる。この隙間に空気が入っていると、空気中の酸素と窒素がそれぞれ－１８３℃と－１９６℃で凝縮し、不要な氷が生成される。ヘリウム（－２６９℃）と水素を除いた他の気体も凝縮する。水素を使用した場合、タンク外の水素は水素の凝縮温度よりわずかに高い温度になるため、凝縮はしない。

このようにして、容器内のタンクから始まる次の層を有する、多層断熱システム３８を作成することができる。これは、図２１に示される断熱層の一部を通る断面である図２２を参照して説明される。

多層断熱システムは、以下の層に分けることができる。

本発明者らは、最も低い熱性能がポリウレタン／ポリウレタン対で達成され、最適な熱性能がテッセレート（ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｎｇ）パネル／多重パネル（図１～図２０を参照して説明したような）で達成されることを確立している。さらに、そのようなパネルにおける真空のアレンジメントは、最良の熱性能を提供する。

したがって、表１、表２、及び図２２を参照すると、本明細書に記載の発明による容器に対して複雑な熱アレンジメントが提供され得ることが認識されるであろう。

有利には、各層の熱特性は、特定の貨物に対して最適化されてもよい。さらに、製造及び設置が簡素化され、複数の空隙層を形成するように適合される可能性がある。製造公差を小さくすることで、タンクや船体形状の公差を大きくすることができ、同時に、追加の空隙層を設けることができる。

図２３は、図２１に示した「足」３４の支持体を示す図である。

支持体３４は、タンクの構造的支持、タンクの物理的位置、すなわち移動を防止する機能、および船体周囲の海からの熱がタンクに伝導するのを防止するための熱遮断としての機能を提供する。さらに、上記の空隙の完全性を維持するために、各支持体または脚部への周囲は、ガスの脱出、侵入または真空の損失を防ぐために密封されなければならない。

これは、荷重支持メイン部材４０を用いて実現される。これは、船体に対して下面に、タンクに対して上面に配置される。

上述したように、説明した空隙には、ヘリウムを用いることができる。ヘリウムは、水素よりも低い温度で液化し、氷／スラッジの形成を防止するために空隙内で使用することができる。このようなアレンジメントでは、ヘリウムの追加の供給システム、したがって個々の空隙への配管／バルブアレンジメントが提供されてもよい（上述と同様のアレンジメントを使用する）。各空隙の周囲は、ヘリウムのような選択されたガスの出入りを防ぐために密閉することができる。

図２３は、タンクと船体の下面との間の結合、すなわち、タンクが支持され、かつ重要な断熱がなされている方法を示す図である。

図２３は、図２１に示す複数の脚部３４のうちの１つを示す。示されるように、脚部のアレンジメントは、タンク壁３３と船体との間の構造的接続を提供する熱ブレーク４０からなる。これは、例えば、木材を含む任意の適切な材料で作られてもよい。

図示のように、一次断熱層３５は、熱ブレーク４０からタンク３３に延びる鋼製支持構造４１の側面の輪郭に沿うように配置される。層３５のこの輪郭は、脚部構造の周りに断熱の連続性を提供する。

熱橋／タンク支持体４０を密閉するように気体シールを提供するために、金属溶接キャップ又はハット４２が断熱パネル又は層３６の金属外層４３の内表面に溶接される。溶接は足を囲み、それによって、上述のように、窒素のような不活性ガスで満たされてよい空隙３７の完全性を維持するために気体シールを提供する。

支持体（４０）の上にあるタンクの「足」（トラペーズ）のトラペーズ形状は、鋼の閉じた箱であり、内部のボイドは真空である可能性がある。本発明者らは、複数の断熱層及び空隙アレンジメントを含む本明細書に記載されるパネル及び断熱アレンジメントは、スフェロイドタンク、実質的にはスフェロイドの各平面が本明細書に記載されるパネルに対応するフットボール又はプロレートスフェロイド形状に適用することもできることを立証している。パネルは、五角形状及び六角形状を含む様々な数の側面から構成されてもよく、それぞれが溶接されるか又は結合される。

別の側面から見ると、船舶の貨物収容タンクに対して又は近接して配置され、第１の断熱層及び第２の断熱層を画定し、上記第１の層から間隔をあけて、その間に空間を画定する、本明細書に記載の１以上のテッセレーション断熱ユニットを含む船舶用のモジュラー断熱アレンジメントが提供される。

第２の層はまた、複数のテッセレーション断熱ユニット、または層もしくはポリウレタン（例えばスプレー式）であってもよい。ＬＨ２用ではなく、ＬＮＧ用として使用する場合は、第二の断熱層は必要ない場合がある。

１つ以上のテッセレーション断熱ユニットと貨物収容タンクと船の間のギャップまたは空洞は、ヘリウムまたは水素から選択されるガスで満たされてもよい。また、真空を適用してもよい。これは、船体又はバラスト水タンク（これはしばしば船体の一部である）に対して又はそれに近接して断熱層を形成するテッセレーションパネルに同様に適用されてもよい。

Claims (31)

1. １つ以上のテッセレーション断熱ユニットを備えるモジュール式断熱アレンジメントであって、各ユニットは、第１の内向き層と、前記第１層から離隔された第２の外向き層とを有し、当該２つの層は、それらの間に空間を画定し、前記第１層と前記第２層との間に延びる１つ以上の間隔部材を含み、前記第１層、前記第２層及び前記アレンジメントの周りに延びる外周を画定する前記表面は空気不透過性表面であることを特徴とする、モジュール式断熱アレンジメント。
2. 前記第１層と前記第２層の間の空間と、前記アレンジメントの前記外周を画定する前記表面とが、前記アレンジメントに対する内部容積を画定し、前記間隔部材は使用時に、前記内部容積の空気が排気される際に、前記表面に作用する大気圧に抵抗するように配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のアレンジメント。
3. 前記アレンジメントは、前記内部容積と流体連通するバルブを備え、前記バルブは使用時に、前記内部容積から空気を排気できるように配置されている、ことを特徴とする請求項２に記載のアレンジメント。
4. 前記アレンジメントの前記外周を画定する前記空気不透過性表面が、前記第１層に結合された第１部分と前記第２層に結合された第２部分から形成され、前記第１部分と前記第２部分に結合された第３部分をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のアレンジメント。
5. 前記第３部分が、前記第１部分および／または前記第２部分よりも低い熱伝導係数を有する、ことを特徴とする請求項４に記載のアレンジメント。
6. 前記間隔部材が、前記第１層と前記第２層との間に延びる複数のカラムの形態である、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のアレンジメント。
7. 各カラムが、前記カラム内の容積に空気が出入りすることを可能にする開口部を含む、ことを特徴とする請求項６に記載のアレンジメント。
8. 前記間隔部材が、木材、合板、木材複合材、竹、段ボール、ポリウレタン、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥＥまたはステンレス鋼から選択される材料の全てまたは一部から形成されている、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のアレンジメント。
9. 前記間隔部材が、前記第１の表面から延びる第１部分と、前記第２の表面から延びる第２部分と、前記間隔部材の前記第１部分と前記第２部分とを接続する中間部分とで形成されている、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のアレンジメント。
10. 前記中間部分が、前記第１部分および／または前記第２部分よりも低い熱伝導係数を有する、ことを特徴とする請求項９に記載のアレンジメント。
11. 前記間隔要素の前記第１部分および前記第２部分が、アルミニウムまたはその合金で形成され、前記中間部分が、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ゴム、ＰＯＭ、ＰＴＦＥまたはＰＥＥＫのリストから選択される材料から形成される、ことを特徴とする請求項９または１０に記載のアレンジメント。
12. 各前記テッセレーションユニットの周囲が、隣接するテッセレーションユニットと当接するための接続面を有し、前記接続面が、隣接するユニットが一緒にされたときに、前記表面に沿って隣接するユニット間の連続接触を与える、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のアレンジメント。
13. 前記接続面は、前記ユニットの前記周囲から延びる半径方向に伸張するリムの形態である、ことを特徴とする請求項１２に記載のアレンジメント。
14. 各ユニットが、前記ユニットの前記内向き表面上の第１の半径方向に伸張するリムと、前記ユニットの前記外向き表面上の第２の半径方向に伸張するリムとを含む、ことを特徴とする請求項１３に記載のアレンジメント。
15. 前記テッセレーション断熱ユニットが、三角形、正方形、長方形、六角形またはテッセレーション多角形から選択される形状を有する、ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のアレンジメント。
16. 前記テッセレーション断熱ユニットが六角形であり、前記１つ以上の間隔要素が六角形の断面を有する、ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のアレンジメント。
17. 前記間隔要素が、六角形のカラムの単一マトリックスの形態である、ことを特徴とする請求項１６に記載のアレンジメント。
18. 請求項１から１７のいずれか一項に記載の複数のモジュール式断熱アレンジメントを備え、複数のモジュール式断熱アレンジメントが、１つのアレンジメントの退避が他のアレンジメントから空気の吸引を引き起こすように、互いに気体連通している、ことを特徴とする断熱システム。
19. 隣接するモジュール式断熱アレンジメントが、各アレンジメントの周囲に沿って一緒に溶接されている、ことを特徴とする請求項１８に記載の断熱システム。
20. １つ以上の断熱アレンジメントと気体連通しており、かつ、使用時に各前記アレンジメントから空気を吸い込むように配置された１つ以上の空気ポンプをさらに備える、請求項１８または１９に記載の断熱システム。
21. Ａ．各前記アレンジメント内の前記圧力を監視するように使用時に配置された圧力検出器であって、検出された圧力に応答して空気ポンプを作動させるように配置された制御アレンジメントをさらに含む圧力検出器、および／または
    Ｂ．使用時に各前記アレンジメント内の前記温度を監視するように配置された温度センサーであって、検出された温度に応答して空気ポンプを作動させるように配置された制御アレンジメントをさらに含む温度センサー
    をさらに備える請求項１８から２０のいずれか一項に記載の断熱システム。
22. 請求項１から１７のいずれか一項に記載のモジュール式断熱アレンジメントから形成された外側断熱層、または請求項１８から２１のいずれか一項に記載の断熱システムを備える極低温格納タンク。
23. 請求項２２に記載の極低温格納タンクを備える外航船。
24. 請求項１から１７のいずれか一項に記載のモジュール式アレンジメントを備える極低温格納タンクを断熱する方法であって、１つ以上のモジュール式アレンジメントの前記空間を排気するステップを備える方法。
25. 前記真空は断続的に測定され、前記真空を維持するためにさらに排気を実施する、ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 液化ガスを収容するためのタンクと、前記タンクの前記外側表面を取り囲む断熱層とを備える液化ガス輸送アレンジメントであって、前記断熱層が、前記タンクに面する第１の内向き層と前記タンクから離れる方向に面する第２の外向き層の形態を有し、前記第１及び第２の層が互いに離隔されて配置され、前記第１及び第２の層の間に空間を画定し、前記第１の層と前記第２の層を画定する前記表面が空気不透過性表面である、ことを特徴とする液化ガス輸送アレンジメント。
27. 前記タンクを囲む前記断熱層は、別々の断熱セクションに分割され、前記別々の断熱セクションは、前記タンクを包むために互いに当接するように使用時に配置される、ことを特徴とする請求項２６に記載の輸送アレンジメント。
28. 前記アレンジメントが支持構造体内に収容され、前記支持構造体が使用時に、隣接し対応する支持構造体に結合されて、個々の液化輸送アレンジメントのアレイを形成するように配置されている、ことを特徴とする請求項２６または２７に記載の輸送アレンジメント。
29. 前記船舶の貨物収容タンクに対してまたは近接して配置され、かつ、第一断熱層を画定する、請求項１から１６のいずれか一項に記載の１つ以上のテッセレーション断熱ユニットを備える船舶用断熱システムであって、当該システムが、前記第一層から離隔して配置され、それらの間に空間を画定する第二断熱層を有する、船舶用断熱システム。
30. 前記第二層はまた、複数のテッセレーション断熱ユニット、または層もしくはポリウレタンであってもよい、ことを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
31. 前記１つ以上のテッセレーション断熱ユニットと前記船舶の前記貨物収容タンクとの間の隙間または空洞は、ヘリウムまたは水素から選択されるガスで満たされてもよいし、真空であってもよい、ことを特徴とする請求項２９または３０に記載のシステム。
    

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