JP3708055B2

JP3708055B2 - 液化ガスタンクの支持構造

Info

Publication number: JP3708055B2
Application number: JP2002036481A
Authority: JP
Inventors: 和夫賀田; 真一中村; 卓也藤田
Original assignee: Kawasaki Zosen KK
Current assignee: Kawasaki Zosen KK
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2022-02-14
Also published as: JP2003240198A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、荷液の温度変化による熱収縮により大きく形状変化する線膨張係数の大きな材料で形成された液化ガスタンクの支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、様々な液化ガスがタンクに貯蔵され、またタンクに貯蔵されて搬送されている。タンクに貯蔵される液化ガスとして、例えば、ＬＰＧ，ＬＥＧ，ＬＮＧ等の低温液化ガスがあり、その貯蔵タンクの一例として、円筒形の低温液化ガスタンクがある。
【０００３】
この円筒形の低温液化ガスタンクは、通常前後２箇所に設けられたサドル構造により支持されており、このサドル構造の頂板とタンクの間には断熱ライナー材（例えば「木材」）が設けられている。また、この断熱ライナー材が設けられた部分以外のタンク外面は防熱材で覆われており、タンク外面に断熱ライナー材と一体に取り付けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなタンクに貯蔵する荷液は低温であり、例えば、ＬＰＧ（約−４５℃）、ＬＥＧ（約−１００℃）、ＬＮＧ（約−１６０℃）程度の温度となる。そのため、タンクが空で常温の状態と荷液を貯蔵して低温となった状態とでは、サドル部において、外面が常温で熱収縮が小さい断熱ライナー材と、剛性が小さくタンクに引きずられて収縮するタンク外面を覆う防熱材との固着部（取り合い部）に変形差を生ずる。
【０００５】
前記ＬＰＧやＬＥＧを貯蔵する液化ガスタンクは、通常、タンクが鋼製であるため線膨張係数が小さく、熱収縮の差による前記変形差も問題となるような大きさではないが、前記ＬＮＧを貯蔵する液化ガスタンクの場合、荷液が約−１６０℃と低温であり、また、タンク材に線膨張係数が鋼材の約２倍であるアルミニウム材を採用する場合、前記したような熱収縮の差による変形差が大きくなる。
【０００６】
図６は従来の液化ガスタンクの支持構造を示す図面であり、(a) は支持部の全体横断面図、(b) は(a) に示すＡ部拡大図、(c) はタンクの収縮状態を示すＡ部拡大図、(d) はタンクの戻り状態を示すＡ部拡大図である。ＬＮＧの液化ガスタンクを例に説明すると、(a) に示すように、タンク５１を支持するサドル構造頂板５２では、タンク５１の外周に断熱ライナー材５３が設けられ、他のタンク外面は防熱材５４で覆われている。これらサドル構造頂板５２上の断熱ライナー材５３とその周囲の防熱材５４とは、タンクの防熱工事が常温の状態で行われるため、タンク５１内が空で常温の時に固着される。このサドルの頂板５２がサドル５５で支持され、このタンク５１内にＬＮＧ（約−１６０℃）が貯蔵される。
【０００７】
(b) に示すように、タンクが空で常温の状態では、断熱ライナー材５３と防熱材５４とが固着されてタンク５１の外面に設けられる。そして、(c) に示すように、タンク５１内にＬＮＧが貯蔵されると、タンク５１は低温状態となって熱収縮し、その外面の剛性の弱い防熱材５４はタンク５１に追従して収縮する。一方、剛性が強く線膨張係数が小さい断熱ライナー材５３はほとんど熱収縮しない。そのため、サドル頂板５２上の熱収縮量が大きくなる周方向では、防熱材５４の断熱ライナー材５３との固着部５６で熱収縮量分Ｖが押しつぶされながらタンク５１が収縮することとなる。
【０００８】
その後、(d) に示すように、タンク５１から荷液が排出されタンクが常温となると収縮したタンク５１は元に戻るが、収縮時につぶれた防熱材５４は元に戻ることはなく、そのつぶれた部分と断熱ライナー材５３との間に隙間５７を生じて損傷した状態のままとなる。また、このようなタンク５１は、荷液の入出で常温と低温とを繰り返すので、断熱ライナー材５３と防熱材５４との固着部５６では、つぶれる方向と開く方向に開閉現象を生じることとなる。この開閉現象を生じると、低温液化ガスを貯蔵した時に隙間５７から外部の熱が進入し防熱性能が悪化する。
【０００９】
しかしながら、この開閉現象を生じる断熱ライナー材５３と防熱材５４との固着部５６において、隙間５７を塞ぎながら変形できるようなフレキシブルで且つ防熱性に優れた防熱材はない。そのため、この固着部５６における防熱材５４のつぶれを回避できるような手段が切望されている。このことは円筒形タンク以外に方形タンク等であっても同様である。
【００１０】
なお、球形又は円筒形タンクの支持装置としては、特開昭５０−１３６７１５号公報記載の発明があるが、この発明は、タンクの外周面から突設した支持リングを支持する構成であり、本願発明のような支持構造において前記課題を解決できるものではない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、前記課題を解決するために、本願発明は、鋼材のほぼ２倍の大きさの線膨張係数を有する材料製筒形タンクの支持構造であって、前記タンク外面の周方向の一部に支持部を設け、該支持部のタンク周方向を複数に仕切る仕切部材をタンク外面に設け、該支持部のタンク周方向に反タンク側が開放した複数のライナー材設置スペースを形成し、該複数のライナー材設置スペースに、前記仕切部材との間に所定の隙間を設けて断熱ライナー材をタンク外面にそれぞれ配設し、該反タンク側に突出する断熱ライナー材の間に前記タンクの熱収縮量を分散して吸収できる可撓性防熱材をそれぞれ設けている。このように、タンクの支持部における断熱ライナー材をタンク周方向に複数に分割して可撓性防熱材で連結することにより、支持部における熱収縮量を複数の断熱ライナー材間に分散させ、これら断熱ライナー材間において小さくなった収縮量はタンク周方向に設けた複数の可撓性防熱材で吸収することができる。これにより、タンクの外面に設けられる防熱材と断熱ライナー材との間に防熱材のつぶれを生じさせることなくタンク及び防熱材の熱収縮を吸収することができる。
【００１２】
前記ライナー材設置スペースを、タンクの支持部をほぼ等間隔に分割して形成すれば、このライナー材設置スペースに配設する断熱ライナー材の大きさを統一することができる。
【００１３】
また、前記断熱ライナー材の反タンク側周方向端部に、該断熱ライナー材の半径方向に所定深さで周方向に所定幅の切除部を形成し、隣接する断熱ライナー材間の該切除部に可撓性防熱材を一体的に設けて連結すれば、周方向に分割した断熱ライナー材間の切除部寸法を設定することにより、この切除部に設ける可撓性防熱材の変形可能量を調整してタンク支持部における熱収縮量に応じた可撓性防熱材の変形可能量で熱収縮を吸収することができる。
【００１４】
さらに、前記断熱ライナー材をタンク周方向の所定範囲で移動可能に保持し、該断熱ライナー材の周方向移動範囲を、該断熱ライナー材と仕切部材との間に設ける隙間の範囲に制限するようにすれば、断熱ライナー材の周方向移動範囲を、仕切部材と断熱ライナー材との間の隙間で設定することができる。
【００１５】
また、前記断熱ライナー材と仕切部材との間の隙間を、前記可撓性防熱材の変形可能範囲とすれば、断熱ライナー材の周方向移動を可撓性防熱材の変形可能範囲で拘束することなく、可撓性防熱材の変形で熱収縮を吸収することができる。
【００１６】
その上、前記可撓性防熱材をポリウレタンフォームで形成すれば、断熱ライナー材を所定位置に保持した状態でこれら断熱ライナー材間に可撓性防熱材を発泡により充填して連結することが容易にできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本願発明の第１実施形態を示す液化ガスタンクの支持構造の部分拡大図であり、(a) は横断面図、(b) は(a) の底面図である。図２は図１(a) の一部を拡大した断面図である。図３は図１に示す液化ガスタンクの支持構造を適用したタンク下部の図面であり、(a) は一部の横断面図、(b) は(a) を平面状に展開したタンク外面を下から見た図である。この第１実施形態では円筒形タンクを例に説明する。
【００１８】
図１(a),(b) に示すように、円筒形タンク１の所定位置に形成されたサドル支持部２には、タンク外面に補強板３（ウエアプレート）が設けられ、この補強板３の外面の周方向に所定間隔で２枚の保持板４が立設されるとともに、これらの保持板４の間を周方向に所定間隔で仕切る複数の仕切部材５が設けられている。このように保持板４と仕切部材５とでサドル支持部２を周方向に仕切ることにより、サドル支持部２には、周方向に分割された所定の大きさのライナー材設置スペース６が複数形成されている。そして、それぞれのライナー材設置スペース６に断熱ライナー材７が設けられている。
【００１９】
図２に示すように、このライナー材設置スペース６に設けられた断熱ライナー材７と仕切部材５とは、その間に所定の隙間８を形成した状態で設けられており、断熱ライナー材７の周方向移動がこの隙間８の所定範囲内では可能で、この隙間８を超える場合は仕切部材５に当接して制限するようにしている。
【００２０】
一方、断熱ライナー材７の反タンク側の周方向端部には、この断熱ライナー材７の半径方向に所定深さで周方向に所定幅の切除部９が形成されている。これらの切除部９により、隣接して設けられた断熱ライナー材７の対向する切除部９が所定幅Ｗの溝部１０を形成している。
【００２１】
そして、この断熱ライナー材７間に形成された溝部１０に可撓性防熱材１１が一体的に設けられており、この可撓性防熱材１１によって隣接する断熱ライナー材７が一体的となるように連結されている。可撓性防熱材１１としては、ポリウレタンフォーム等の柔軟で変形に対して強い材質のものが採用され、可撓性防熱材１１の変形によってタンク１の熱収縮を吸収できるようにしている。この実施形態では可撓性防熱材１１にポリウレタンフォームを採用しているが、タンク１が熱収縮した時に変形により壊れないものであればよい。なお、仕切部材５と可撓性防熱材１１との間は、グラスウール等の防熱材でもよい。
【００２２】
このタンク１に生じる熱収縮量から溝部１０の幅Ｗが決定され、この溝部１０の幅での可撓性防熱材１１の変形可能量から前記隙間８の寸法が決定される。これにより、タンク１が熱収縮して断熱ライナー材７が周方向に移動しようとした時に、可撓性防熱材１１が隙間８の範囲で変形して熱収縮を吸収するようにしている。
【００２３】
図３(a),(b) に示すように、この実施形態では、タンク１の下部に形成されたサドル支持部２の約半分（図示する右半分）の長さＬ間で断熱ライナー材７を１２分割するように幅Ｘのライナー材設置スペース６が形成されており、これらのライナー材設置スペース６に断熱ライナー材７がそれぞれ配設されている。これらの各断熱ライナー材７とライナー材設置スペース６を形成する仕切部材５との関係は、前記図２に示す関係と同一である。
【００２４】
このようにサドル支持部２を周方向に分割して形成したライナー材設置スペース６に断熱ライナー材７をそれぞれ設けてタンク１を支持し、これらの断熱ライナー材７の間を連結する複数の可撓性防熱材１１によってタンク１の熱収縮量を分散して吸収するようにしているので、断熱ライナー材７とタンク外面の防熱材１２との固着部１３につぶれを生じることなくタンク１の熱収縮を吸収することができる。
【００２５】
以上のように構成された液化ガスタンクの支持構造２０によれば、常温から荷液（例えば、ＬＮＧ）の積載による低温（約−１６０℃）への変化時に生ずる図示する長さＬの間での補強板３（タンク１）の全収縮量が、この長さＬの間で１２分割された断熱ライナー材７の間を結合する可撓性防熱材１１によって分散して吸収される。
【００２６】
つまり、断熱ライナー材７を周方向に分割することによりサドル支持部２における全熱収縮量を分散し、各ライナー材設置スペース６における小さくなった収縮量を複数の可撓性防熱材１１によって分散して吸収することができる。
【００２７】
また、このように分散して吸収する熱収縮は、各断熱ライナー材７がタンク１の周方向にある程度移動可能なように保持されて拘束されているため、一部の可撓性防熱材１１（ポリウレタンフォーム等）において吸収できない場合には隣接する断熱ライナー材７の可撓性防熱材１１やその次に隣接する可撓性防熱材１１によって分散して吸収され、結果として、周方向に設けられた複数の可撓性防熱材１１で全収縮量を吸収することができる。
【００２８】
したがって、タンク１に生じる熱収縮をそれぞれの断熱ライナー材７間に分散させ、各可撓性防熱材１１で吸収すべき熱収縮量を小さくして全体の熱収縮を吸収できるようにしているので、断熱ライナー材７の両端部に固着された防熱材１２につぶれを生じさせることなくタンク１の熱収縮を可能にすることができる。
【００２９】
すなわち、防熱された円筒形タンク１のサドル支持部２において、タンク１及び断熱材１２と断熱ライナー材７との間に生ずる熱収縮による変形差を、断熱ライナー材７を分割して各断熱ライナー材７間に分散させて無理なく吸収することができるようにしている。
【００３０】
図４は図１に示す液化ガスタンクの支持構造を適用した円筒形タンクを示す側面図である。一般的な円筒形の液化ガスタンク１は、前後の２箇所に設けられたサドル支持部２がベース２１のサドル２２で支持されている。この支持される液化ガスタンク１は、サドル支持部２のみが断熱ライナー材７で支持され、他の外面は防熱材１２によって覆われている。また、液化ガスタンク１は、熱収縮によって形状変化するため、一方（例えば、図の左側）が長さ方向にも拘束され、他方は熱収縮による長手方向移動が可能なように構成されている。
【００３１】
このようにタンク１を２箇所で支持した支持構造２０によれば、タンク１が熱収縮で縮んだとしても、サドル支持部２ではタンク１の収縮量を分散して吸収することができ、防熱材１２につぶれを生じることはない。
【００３２】
図５は本願発明の第２実施形態を示す液化ガスタンクの支持構造の図面であり、(a) は縦断面図、(b) はＢ部拡大図である。この第２実施形態は、方形タンク２３に断熱ライナー材２４を適用した場合を示している。なお、上述した第１実施形態と同一の構成には同一符号を付して、その説明は省略する。
【００３３】
図示するように、方形タンク２３はその下面の支持部２５で支持されており、この支持部２５も、その長手方向に設けられた複数の仕切部材２６によって複数のライナー材設置スペース２７が形成され、各ライナー材設置スペース２７に断熱ライナー材２４がそれぞれ配設されている。
【００３４】
そして、この断熱ライナー材２４の反タンク側の端部に溝部２８が形成され、この溝部２８に可撓性防熱材２９が設けられている。この可撓性防熱材２９は、上述した第１実施形態と同様にポリウレタンフォーム等から形成されている。
【００３５】
なお、仕切部材２６と断熱ライナー材２４との関係は上述した第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、タンク２３の断熱ライナー材２４が設けられた以外の外面は防熱材３０で覆われている。
【００３６】
このように構成された液化ガスタンクの支持構造３１によっても、タンク内の荷液温度によりタンク２３が熱収縮しても、複数に分割した断熱ライナー材２４の間の可撓性防熱材２９によって全熱収縮量を分散して吸収するので、タンク全体の熱収縮を吸収して断熱ライナー材２４と防熱材３０との間でのつぶれを生じないようにできる。
【００３７】
なお、上述した実施形態では、円筒形タンク１と方形タンク２３において断熱ライナー材７，２４を適用した例を説明したが、タンクの形態はこれらの形態に限定されるものではなく、本願発明は他の形態のタンクへの応用／適用は可能である。
【００３８】
さらに、上述した実施形態は一実施形態であり、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００３９】
【実施例】
以下、線膨張係数の大きいアルミニウム製円筒形液化ガスタンクにＬＮＧを貯蔵する場合の一例を説明する。なお、この説明ではアルミニウム製タンクの直径を１０ｍとし、図３に示す９０°の範囲における断熱ライナー材を例に説明し、図３に示す構成には同一符号を付す。また、この実施例では、可撓性防熱材としてポリウレタンフォームを例に説明する。
【００４０】
タンク１内にＬＮＧ（約−１６０℃）が貯蔵されると、このタンク１を支持する長さＬの範囲で常温（約＋２０℃）からＬＮＧ温度（約−１６０℃）へタンクが冷却されるので、図示するタンクプレートの長さＬの範囲で約−２０ｍｍ分の熱収縮量を生じる。
【００４１】
そこで、前記図３に示すように、断熱ライナー材７を１２分割（断熱ライナー材７全体では２４分割）し、図２に示すように、この断熱ライナー材７の反タンク側（サドル側）端部に幅Ｗの溝部１０を形成する。そして、この溝部１０に可撓性防熱材１１たるポリウレタンフォームを設けている。この実施例ではポリウレタンフォーム１１を採用しているため、タンク１の全熱収縮量を分散して吸収することができるように、ポリウレタンフォーム１１の周方向幅Ｗを１００ｍｍとし、このポリウレタンフォーム１１における許容変形量である２％の２ｍｍが、断熱ライナー材７の両端と仕切部材５との間に各１ｍｍの隙間８として設けられている。
【００４２】
このように形成された液化ガスタンクの支持構造２０によれば、断熱ライナー材７の円周方向の位置は、仕切部材５との間に形成された隙間８により拘束されないので、タンク１の熱収縮による周方向の移動は、各ポリウレタンフォームの変形（圧縮）によって吸収することができる。
【００４３】
この熱収縮の吸収としては、サドル支持部２における距離Ｌの間で補強板３（タンクプレート）に２０ｍｍの収縮を生じたとしても、この距離Ｌの間で断熱ライナー材７は１２分割されているので、各仕切部材５間の幅Ｘの間の収縮量は２０ｍｍ／１２＝約１．７ｍｍ（片側、約０．８５ｍｍ）となり、各断熱ライナー材７間において１００ｍｍの幅Ｗで設けられた溝部１０のポリウレタンフォーム１１における許容変形量である２％の２ｍｍ（断熱ライナー材７の両端に各１ｍｍ）以下の範囲内での変形量となり、全体のポリウレタンフォーム１１によって全収縮量を吸収することができる。
【００４４】
【発明の効果】
本願発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載するような効果を奏する。
【００４５】
タンクの支持部における熱収縮量を周方向に分割した複数の断熱ライナー材間の可撓性防熱材に分散させて吸収することができるので、タンクの外面に設けた防熱材がつぶれることのない液化ガスタンク支持構造を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１実施形態を示す液化ガスタンクの支持構造の部分拡大図であり、(a) は横断面図、(b) は(a) の底面を下から見た図である。
【図２】図１(a) の一部を拡大した断面図である。
【図３】図１に示す液化ガスタンクの支持構造を適用したタンク下部の図面であり、(a) は一部の横断面図、(b) は(a) を平面状に展開した底面図である。
【図４】図１に示す液化ガスタンクの支持構造を適用した円筒形タンクを示す側面図である。
【図５】本願発明の第２実施形態を示す液化ガスタンクの支持構造の図面であり、(a) は縦断面図、(b) はＢ部拡大図である。
【図６】従来の液化ガスタンクの支持構造を示す図面であり、(a) は支持部の全体横断面図、(b) は(a) に示すＡ部拡大図、(c) はタンクの収縮状態を示すＡ部拡大図、(d) はタンクの戻り状態を示すＡ部拡大図である。
【符号の説明】
１…タンク
２…サドル支持部
３…補強板
４…保持板
５…仕切部材
６…ライナー材設置スペース
７…断熱ライナー材
８…隙間
９…切除部
１０…溝部
１１…可撓性防熱材
１２…防熱材
１３…固着部
２０…支持構造
２１…ベース
２２…サドル
２３…タンク
２４…断熱ライナー材
２５…支持部
２６…仕切部材
２７…ライナー材設置スペース
２８…溝部
２９…可撓性防熱材
３０…防熱材
３１…支持構造
Ｌ…長さ
Ｗ…幅
Ｘ…幅

Claims

鋼材のほぼ２倍の大きさの線膨張係数を有する材料製筒形タンクの支持構造であって、
前記タンク外面の周方向の一部に支持部を設け、該支持部のタンク周方向を複数に仕切る仕切部材をタンク外面に設け、該支持部のタンク周方向に反タンク側が開放した複数のライナー材設置スペースを形成し、該複数のライナー材設置スペースに、前記仕切部材との間に所定の隙間を設けて断熱ライナー材をタンク外面にそれぞれ配設し、該反タンク側に突出する断熱ライナー材の間に前記タンクの熱収縮量を分散して吸収できる可撓性防熱材をそれぞれ設けた液化ガスタンクの支持構造。
前記ライナー材設置スペースを、タンクの支持部をほぼ等間隔に分割して形成したことを特徴とする請求項１記載の液化ガスタンクの支持構造。
前記断熱ライナー材の反タンク側周方向端部に、該断熱ライナー材の半径方向に所定深さで周方向に所定幅の切除部を形成し、隣接する断熱ライナー材の該切除部に可撓性防熱材を一体的に設けて連結したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液化ガスタンクの支持構造。
前記断熱ライナー材をタンク周方向の所定範囲で移動可能に保持し、該断熱ライナー材の周方向移動範囲を、該断熱ライナー材と仕切部材との間に設ける隙間の範囲に制限したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液化ガスタンクの支持構造。
前記断熱ライナー材と仕切部材との間の隙間を、前記可撓性防熱材の変形可能範囲としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液化ガスタンクの支持構造。
前記可撓性防熱材をポリウレタンフォームで形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液化ガスタンクの支持構造。