JP5333825B2 - 縦置二重殻円筒形低温貯槽の外槽構造 - Google Patents

Description

この発明は、液体窒素、液体酸素、ＬＮＧ等の低温液化ガスなどを貯蔵する縦置二重殻円筒形低温貯槽の外槽構造に関するものである。

従来の縦置二重殻円筒形低温貯槽について、特許文献１、特許文献２に開示されている代表図を参考にして説明する。

従来例１の本出願人に係る「低温二重殻貯槽の保冷構造」特開平２０００−２４００号公報（特許文献１参照）の発明の要点を、図７に基づいて説明する。
この特許文献１の「低温二重殻貯槽の保冷構造」は、従来例の図７に示すように、内槽２に接続し外槽３を貫通して地上に設置されているサポート７から伝達される冷熱に関して、このサポート７が貫通する箇所の外槽内側に、内外槽間に充填されているスカート状の断熱材４に比べて熱伝導性の大きい保冷材６を充填したものである。

従来例２の本特許出願人に係る「縦置二重殻円筒形低温貯槽」特開２００４−２１１７５９号公報（特許文献２参照）の発明の要点を、図８に基づいて説明する。
この特許文献２「縦置二重殻円筒形低温貯槽」の発明は、従来例の図８に示すように、内外槽を支持するスカート４から水平方向に延長して補強リングプレート１９を設け、外槽１０とスカート４との間に接続した脇板１１に、上記リングプレート１９を掛け渡して接続した断面三角形状の閉塞空間１８を保冷層３内の下部に形成したものである。

上記従来例１及び従来例２の縦置二重殻円筒形低温貯槽はいずれも、内槽からスカートの下方へ伝熱する低温伝達が、外槽の底板及び外槽の側板下部に設ける胴板の接続位置近傍で吸収され放出される構造となっている。

特開２０００−２４００号公報 特開２００４−２１１７５９号公報

本特許出願人に係る特許文献１「低温二重殻貯槽の保冷構造」の図７に示した発明は、内槽２と外槽３を貫通するサポート７が貫通する箇所の外槽内側に、内外槽間の断熱材４に比べて熱伝導性の大きい保冷材６を充填しているので、この保冷材６にて吸収され放出される冷熱に限りがあり、さらに保冷材６近傍の接続部の鋼材には、局部集中的に冷熱の熱変動負荷がかかりやすい構造であった。つまり、保冷材６による熱交換だけでは充分でなくコントロールも難しかった。

本特許出願人に係る特許文献２「縦置二重殻円筒形低温貯槽」の図８に示した発明は、内外槽を支持するスカート４から水平方向に延長した補強リングプレート１９と円すい状の脇板１１とで断面三角形状の閉塞空間１８を形成しているので、スカート４から伝達した冷熱がこの閉塞空間１８に集まる構造で、この接続箇所に局部的に集中する構造であったため、補強兼用支持構造での熱交換構造では不十分になる恐れがあった。

この発明の目的は、上述のような従来技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、内外槽を支持するスカートへ接続固定する外槽側板下部の円すい胴板あるいは球殻胴板に、熱交換構造の熱交換部材を接続固定することによって、スカート接続部への局部的な熱伝達を解消して、機能性及び伝熱的安定性を向上させた縦置二重殻円筒形低温貯槽の外槽構造を提供するものである。

請求項１の発明に係る縦置二重殻円筒形低温貯槽の外槽構造は、上部鏡板と下部鏡板とを備えた内槽を設け、保冷層を介して該内槽を囲繞する外槽を設け、該外槽の底板端部を貫通して内槽に至る円筒形状のスカートで上記内槽及び外槽を基礎上に支持した縦置二重殻円筒形低温貯槽の上記外槽の側板下部に設ける傾斜した胴板に、上記スカートから伝達する冷熱を放出しかつ外気からの温熱を入熱するように、上記胴板の外面に半径方向に向かって間隔をおいて複数放射状に、断面Ｌ字形状あるいは断面Ｔ字形状の放射状熱交換部材で形成する熱交換部材を設けたものである。

請求項２の発明に係る縦置二重殻円筒形低温貯槽の外槽構造は、上部鏡板と下部鏡板とを備えた内槽を設け、保冷層を介して該内槽を囲繞する外槽を設け、該外槽の底板端部を貫通して内槽に至る円筒形状のスカートで上記内槽及び外槽を基礎上に支持した縦置二重殻円筒形低温貯槽の上記外槽の側板下部に設ける傾斜した胴板に、上記スカートから伝達する冷熱を放出しかつ外気からの温熱を入熱するように、上記胴板の外面に半径方向に向かって間隔をおいて複数放射状に、断面Ｌ字形状あるいは断面Ｔ字形状の放射状熱交換部材で形成する熱交換部材を設けるとともに、上記外槽側板の下部に設ける胴板と接続部材との接続箇所に、スカートと間隙をもたせてリブ板状熱交換部材で形成した熱交換部材を設けたものである。

請求項１の発明に係る縦置二重殻円筒形低温貯槽の外槽構造は、上部鏡板と下部鏡板とを備えた内槽を設け、保冷層を介して該内槽を囲繞する外槽を設け、該外槽の底板端部を貫通して内槽に至る円筒形状のスカートで上記内槽及び外槽を基礎上に支持した縦置二重殻円筒形低温貯槽の上記外槽の側板下部に設ける傾斜した胴板に、上記スカートから伝達する冷熱を放出しかつ外気からの温熱を入熱するように、上記胴板の外面に半径方向に向かって間隔をおいて複数放射状に、断面Ｌ字形状あるいは断面Ｔ字形状の放射状熱交換部材で形成する熱交換部材を設けたので、スカートから伝達する冷熱が放散されかつ大気からの温熱が入熱されるため、熱交換機能的に優れ、スカート接続部近傍での結露や霜の発生を防止することができ、冷熱を内外へ平均に分散するため、冷熱の局部的な集中が解消され熱変動負荷も軽減され、接続箇所の低温劣化を防止することができる。
上記熱交換部材を、傾斜した胴板の外面に半径方向に向かって間隔をおいて複数放射状に断面Ｌ字形状あるいは断面Ｔ字形状の放射状熱交換部材で形成したので、広い熱交換面積が確保され、外側に向って徐々に熱伝導の変化が得られるため充分な熱拡散が得られる。また、胴板は断面Ｌ字形状あるいは断面Ｔ字形状の部材で補強されるため、胴板の強度性能が向上し補強効果も得られる。
スカートから下降する冷熱は外部へ放散され、外気からの温熱は放射状熱交換部材から入熱される。
また、保冷層から伝わる冷熱も平均化されて胴板から放射状熱交換部材へ伝わるため、接続部材近傍での結露や霜の発生を防止することができる。
さらに、冷熱と温熱を内外間で平均に分散し熱交換機能的にも優れ、冷熱の局部的な集中が免れ熱変動負荷による荷重も軽減され、接続部材及び胴板の低温劣化を防止することができる。

請求項２の発明に係る縦置二重殻円筒形低温貯槽の外槽構造は、上部鏡板と下部鏡板とを備えた内槽を設け、保冷層を介して該内槽を囲繞する外槽を設け、該外槽の底板端部を貫通して内槽に至る円筒形状のスカートで上記内槽及び外槽を基礎上に支持した縦置二重殻円筒形低温貯槽の上記外槽の側板下部に設ける傾斜した胴板に、上記スカートから伝達する冷熱を放出しかつ外気からの温熱を入熱するように、上記胴板の外面に半径方向に向かって間隔をおいて複数放射状に、断面Ｌ字形状あるいは断面Ｔ字形状の放射状熱交換部材で形成する熱交換部材を設けるとともに、上記外槽側板の下部に設ける胴板と接続部材との接続箇所に、スカートと間隙をもたせてリブ板状熱交換部材で形成した熱交換部材を設けたので、複数放射状に設けた断面Ｌ字形状あるいは断面Ｔ字形状の放射状熱交換部材で形成する熱交換部材が有する冷熱拡散や補強効果を有するとともに、広い表面積のリブ板状熱交換部材からの熱交換効果が得られることに加えて、間隙をもたせた接続支持部近傍の保冷材の断熱機能も維持される。

この発明に係る縦置二重殻円筒形低温貯槽の実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。
図１はこの発明に係る縦置二重殻円筒形低温貯槽の全体縦断面を示し、図２及び図３は、請求項１の外槽構造の実施形態例の部分縦断面を示す。図４及び図５は請求項２の実施形態例、図６は請求項３の実施形態例を示す。

図１に示すように、低温液体を貯蔵する内槽１を設け、この内槽１を囲繞するように外槽２を設け、この内槽１と外槽２との間に保冷層３を設ける。
内槽１は、図のような半球形状又は半楕円形状などの上部鏡板６と、円筒形状の中間胴板７と、図のような半球形状又は半楕円形状などの下部鏡板８とで形成する。
外槽２は、図のような欠球形状、又は上記内槽１の上部鏡板６と中心点を同じくする半球形状などの外槽屋根板９と、円筒形状の外槽側板１０と、胴板１１と、図のような上記下部鏡板８よりも小さな曲率のなだらかな凹面円板形状又は水平円板形状などの外槽底板１２とで形成する。
円筒形状のスカート４は、内槽１の側面下端部から垂直下方に延出して外槽２の外槽底板１２端部を貫通し、基礎５の上に内槽１及び外槽２を支持する。
１４は、この発明に係る熱交換部材の実施形態例で、外槽２の側板１０下部の傾斜した胴板１１に設ける。

図２及び図３は、請求項１に係る外槽構造の実施形態例で、上記図１に示す熱交換部材１４の具体例の放射状熱交換部材１５を示す。
図２に示すように、円筒形状のスカート４の外周にリング状の接続部材１３を取付け、この接続部材１３と外槽側板１０との間に傾斜した胴板１１を接続する。この胴板１１の外面に、貯槽の半径方向に向かって放射状熱交換部材１５を設ける。

図３は、図２の平面図で、胴板１１の外面に、貯槽の半径方向に向かって間隔をおいて複数の放射状熱交換部材１５、１５、・・・を設ける。この放射状熱交換部材１５は、平板材、帯状材、成形材などで形成する。
図２、図３に示すように、放射状熱交換部材１５を平板や帯板のプレートで形成した場合には、溶接による取付けの施工性が良い。また、図示はしないが、断面Ｌ字形状あるいは断面Ｔ字形状の部材で形成した場合には、胴板の強度性能が向上する。

図２及び図３に示すように、胴板１１の外面に、貯槽の半径方向に向かって間隔をおいて複数の放射状熱交換部材１５、１５、・・・を設けるため、スカート４から下降する冷熱は外部へ放散される。また、外気からの温熱は放射状熱交換部材１５から入熱される。
また、保冷層３から伝わる冷熱も平均化されて胴板１１から放射状熱交換部材１５へ伝わるため、接続部材１３近傍での結露や霜の発生を防止することができる。さらに、冷熱と温熱を内外間で平均に分散し熱交換機能的にも優れ、冷熱の局部的な集中が免れ熱変動負荷による荷重も軽減され、接続部材１３及び胴板１１の低温劣化を防止することができる。

図４及び図５は、請求項１の外槽構造の比較例で、前記図１に示す熱交換部材１４の具体例のリング状熱交換部材１６を示す。
図４に示すように、傾斜した胴板１１の外側に、円周方向に沿って複数のリング状熱交換部材１６、１６、・・・を設ける。このリング状熱交換部材１６は、平板材、成形材、棒状材などを用いて、放熱又は入熱される表面積を増加するように断面Ｔ字形状に形成する。

図５は、図４の平面図で、胴板１１の外面に、貯槽の円周方向に沿って間隔をおいて複数のリング状熱交換部材１６、１６、・・・を設ける。
このリング状熱交換部材１６は、間隔をおいて複数のリング状に設ける以外に、ヘリカル状に連続させて設けても良く、この場合には、連続溶接ができるため施工性が良い。

図４、図５に示すように、リング状熱交換部材１６を断面Ｔ字形状に形成した場合には、胴板から離れた位置に、直交する部材が存在するため、曲げモーメントと荷重に対する強度性能が向上し、表面積及び断面積増加による放熱性能も向上する。なお、図示はしないが、上記断面Ｔ字形状の部材に替えて、取付の施工性が良い平板や帯板のプレートを採用することもでき、必要性と性能に対応して部材と構造を決定する。

図４及び図５に示すように、スカート４から伝わる冷熱を複数のリング状熱交換部材１６に分散させて広い表面積から冷熱を放散することができるため、スカート４から胴板１１に至る部分的な箇所に結露や霜が発生し付着するのを防止する。さらに、冷熱と温熱を平均に分散し熱交換機能的にも優れ、冷熱の局部的な集中が免れ熱変動負荷による荷重も軽減され、接続部材１３及び胴板１１の低温劣化を防止することができる。

図６は、請求項２の外槽構造の実施形態例で、前記図１に示す熱交換部材１４の他の具体例のリブ板状熱交換部材１７を示す。このリブ板状熱交換部材１７は、平板材を用いて形成する。
リブ板状熱交換部材１７は、接続部材１３と胴板１１との接続箇所に複数個間隔をおいて、スカート４に接することなく間隙１８をもたせて設ける。
このように、リブ板状熱交換部材１７を設けたので、広い表面積を有するリブ板状熱交換部材１７からの熱交換効果が増すことに加えて、接続部材１３と傾斜した胴板１１の間は確りと強度保持される。
また、スカート４とリブ板状熱交換部材１７との間に隙間を明けることにより、接続部相互の熱伝導を少なくし、隙間近傍コーナー部への断熱材の均一で緻密な充填も確りと出来、さらに熱変動による熱応力を吸収し変位を緩和することができる。

また、図２乃至図６に示した外槽側板１０の下部に設ける胴板１１は、円すい形状事例を示したが、図７の事例のように球殻形状とした胴板１１にも本発明を適用できる。
さらに、熱交換量及び補強レベルの必要に応じて、図２の形状構造と図４の形状構造を組合せた格子状の構造、あるいは、図６の形状構造をも組合せて構成しても良いことは説明を加えるまでもない。

この発明に係る縦置二重殻円筒形低温貯槽の構造は、熱交換構造と補強構造を兼ね備え、低温液体貯蔵の機能性と経済性に優れた低温貯槽を提供することができる。

本発明に係る縦置二重殻円筒形低温貯槽の外槽構造を示す全体縦断面説明図である。 請求項１の発明に係る縦置二重殻円筒形低温貯槽の外槽構造の実施形態例を示す縦断面説明図である。 図２の平面説明図である。 請求項１の発明に係る縦置二重殻円筒形低温貯槽の外槽構造の比較例を示す縦断面説明図である。 図４の平面説明図である。 請求項２の発明に係る縦置二重殻円筒形低温貯槽の外槽構造の実施形態例を示す縦断面説明図である。 従来例１の低温二重殻貯槽の保冷構造を示す縦断面説明図である。 従来例２の縦置二重殻円筒形低温貯槽を示す縦断面説明図である。

符号の説明

１ 内槽
２ 外槽
３ 保冷層
４ スカート
５ 基礎
６ 上部鏡板
７ 中間胴板
８ 下部鏡板
９ 外槽屋根板
１０ 外槽側板
１１ 胴板
１２ 外槽底板
１３ 接続部材
１４ 熱交換部材
１５ 放射状熱交換部材
１６ リング状熱交換部材
１７ リブ板状熱交換部材
１８ 間隙

Claims (2)

1. 上部鏡板と下部鏡板とを備えた内槽を設け、保冷層を介して該内槽を囲繞する外槽を設け、該外槽の底板端部を貫通して内槽に至る円筒形状のスカートで上記内槽及び外槽を基礎上に支持した縦置二重殻円筒形低温貯槽の上記外槽の側板下部に設ける傾斜した胴板に、上記スカートから伝達する冷熱を放出しかつ外気からの温熱を入熱するように、上記胴板の外面に半径方向に向かって間隔をおいて複数放射状に、断面Ｌ字形状あるいは断面Ｔ字形状の放射状熱交換部材で形成する熱交換部材を設けたことを特徴とする縦置二重殻円筒形低温貯槽の外槽構造。
2. 上部鏡板と下部鏡板とを備えた内槽を設け、保冷層を介して該内槽を囲繞する外槽を設け、該外槽の底板端部を貫通して内槽に至る円筒形状のスカートで上記内槽及び外槽を基礎上に支持した縦置二重殻円筒形低温貯槽の上記外槽の側板下部に設ける傾斜した胴板に、上記スカートから伝達する冷熱を放出しかつ外気からの温熱を入熱するように、上記胴板の外面に半径方向に向かって間隔をおいて複数放射状に、断面Ｌ字形状あるいは断面Ｔ字形状の放射状熱交換部材で形成する熱交換部材を設けるとともに、上記外槽側板の下部に設ける胴板と接続部材との接続箇所に、スカートと間隙をもたせてリブ板状熱交換部材で形成した熱交換部材を設けたことを特徴とする縦置二重殻円筒形低温貯槽の外槽構造。