JP6331350B2 - 低温タンク - Google Patents

Description

本発明は、低温タンクに関するものである。

従来から、複数のメンブレンパネルが溶接されてなるメンブレンを有するメンブレン式の低温タンクにおいては、薄く剛性の低いメンブレンの形状を保つため、メンブレンアンカー機構によって断熱材を介してコンクリート壁に押さえるようにして支持する構成が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特公昭６３−２３４４０号公報

ところで、メンブレン式の低温タンクにおいては、万が一メンブレンにき裂等が生じた場合に、貯留された液体が外部に漏出することを防止するセカンダリバリアが必要に応じて設けられている。例えば、コンクリート壁とメンブレンとの間に配置される断熱材層に内包されるようにセカンダリバリア層が設けられ、セカンダリバリアが断熱材層の内部に配置される場合もある。しかしながら、メンブレンアンカー機構がコンクリート壁に固定される構成を採用する場合には、メンブレンアンカー機構が断熱材層を貫通することから、断熱材層にセカンダリバリア層が設けられていると、メンブレンアンカー機構がセカンダリバリア層を貫通することになり、セカンダリバリア層の液密性が低下してしまう。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、セカンダリバリア層を貫通するメンブレンアンカー機構を有する低温タンクにおいて、液密性を向上させることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、コンクリート壁とメンブレンとの間に配置されると共に内部にセカンダリバリア層を有する断熱材層と、上記セカンダリバリア層を貫通して上記コンクリート壁に固定されると共に上記メンブレンを押さえるメンブレンアンカー機構とを備える低温タンクであって、上記メンブレンアンカー機構が上記セカンダリバリア層を貫通する貫通部を覆うシール部を備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記シール部が、ガラスクロスを含む接着層であるという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記メンブレンアンカー機構が、上記セカンダリバリア層を貫通する脚部を備え、上記シール部が、上記脚部の上記セカンダリバリア層を貫通する方向から見て脚部に被せて設けられているという構成を採用する。

本発明によれば、メンブレンアンカー機構がセカンダリバリア層を貫通する貫通部がシール部によって覆われている。このため、万が一メンブレンが破損した場合であっても、上記貫通部から液体が漏出することを防止することができる。したがって、本発明によれば、セカンダリバリア層を貫通するメンブレンアンカー機構を有する低温タンクにおいて、液密性を向上させることができる。

本発明の一実施形態における低温タンクの断面斜視図である。 本発明の一実施形態における低温タンクが備える三面コーナメンブレンアンカー機構を含む三面コーナ部の断面図である。 本発明の一実施形態における低温タンクが備える三面コーナメンブレンアンカー機構の押圧部品を除き、かつ、保冷材層を省略して図示した斜視図である。 本発明の一実施形態における低温タンクが備える二面コーナメンブレンアンカー機構を含む二面コーナ部の断面図である。 本発明の一実施形態における低温タンクが備えるシール部の形成工程を説明する斜視図である。 本発明の一実施形態における低温タンクが備えるシール部の形成工程を説明する斜視図である。 本発明の一実施形態における低温タンクが備えるシール部の形成工程を説明する斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る低温タンクの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態の低温タンク１の断面斜視図である。低温タンク１は、容器本体２と、平面メンブレンアンカー機構３と、三面コーナメンブレンアンカー機構４と、二面コーナメンブレンアンカー機構５と、シール部６とを備えている。

容器本体２は、外槽を形成するコンクリート壁２ａと、内槽を形成するメンブレン２ｂと、コンクリート壁２ａの内壁面に貼付されるベーパーバリア２ｃ（図２参照）と、当該ベーパーバリア２ｃとメンブレン２ｂとの間に設置される保冷材層２ｄ（断熱材層）とを備えた角型の容器である。

コンクリート壁２ａは、容器本体２の外殻を形成するコンクリートからなる壁部であり、メンブレン２ｂ等を支える強度部材である。メンブレン２ｂは、内部に貯留される低温液体（例えば液化アルゴン）に直接触れる部位であり、保冷材層２ｄを介してコンクリート壁２ａの内壁面側に設置されている。このようなメンブレン２ｂには、縦横に格子状に延在し、メンブレン２ｂの熱変形を吸収するコルゲーション２ｂ１が設けられている。このようなメンブレン２ｂは、例えばステンレス鋼からなる厚さ数ｍｍの薄板状のメンブレンパネルが溶接されることで形成されている。

ここで容器本体２は、角型とされていることから、３面（例えば、２つの側壁面と底面、あるいは、２つの側壁面と天面）とが集まる箇所に形成されるコーナ部（以下、三面コーナ部２Ａ）と、２面（例えば、側壁面と底面、側壁面同士、あるいは、側壁面と天面）とが集まる箇所に形成されるコーナ部（以下、二面コーナ部２Ｂ）とを有している。これらのコーナ部に配置されるメンブレンパネルは、コーナ部の形状に応じて湾曲されている。以下、コーナ部以外の領域に配置される平面上のメンブレンパネルを平面メンブレンパネルＭ１と称し、三面コーナ部２Ａに配置されるメンブレンパネルを三面コーナメンブレンパネルＭ２（コーナメンブレンパネル）と称し、二面コーナ部２Ｂに配置されるメンブレンパネルを二面コーナメンブレンパネルＭ３と称する。

ベーパーバリア２ｃは、コンクリート壁２ａの内壁面の全域に当接して設けられる金属製の薄板部材である。このようなベーパーバリア２ｃは、コンクリート壁２ａを透過しようとする水分等を遮蔽し、容器本体２の気密性を向上させる。

保冷材層２ｄは、例えばＰＵＦ（硬質ウレタンフォーム）によって形成されており、メンブレン２ｂとベーパーバリア２ｃとの隙間を埋めている。この保冷材層２ｄは、外層部２ｄ１と、内層部２ｄ２と、充填部２ｄ３（図２等参照）とを備えている。外層部２ｄ１は、保冷材層２ｄのコンクリート壁２ａ側を形成する層であり、同一の厚みの保冷パネルＨ１を隙間なく敷き詰めることにより形成されている。内層部２ｄ２は、保冷材層２ｄのメンブレン２ｂ側を形成する層であり、同一の厚みの保冷パネルＨ２を隙間なく敷き詰めることにより形成されている。充填部２ｄ３は、外層部２ｄ１と、内層部２ｄ２とを敷き詰めたときに生じてしまう隙間に対して充填される部位であり、設置される隙間の形状と一致する形状とされている。このような充填部２ｄ３としては、例えば、後述する三面コーナメンブレンアンカー機構４のベース部４ｂと外層部２ｄ１との間に形成される隙間（図２参照）に充填されるもの（以下、三面コーナ部用充填部２ｄ４と称する）や、後述する二面コーナメンブレンアンカー機構５のベース部５ｂと外層部２ｄ１との間に形成される隙間（図４参照）に充填されるもの（以下、二面コーナ部用充填部２ｄ５と称する）が設置されている。

この保冷材層２ｄは、内部（例えば、外層部２ｄ１と内層部２ｄ２との間）にセカンダリバリア層を備えるものである。このセカンダリバリア層は、ガラスクロスで補強されたエポキシ樹脂等の薄膜からなる層であり、万が一メンブレン２ｂが破損した場合に、メンブレン２ｂの内部に貯留された液体が外部に漏出することを防止するセカンダリバリアとしての機能を有する。

メンブレン２ｂと保冷材層２ｄとには、各メンブレンパネルの熱変形の中央位置に配置される貫通孔７が設けられている。これらの貫通孔７には、平面メンブレンアンカー機構３のアンカー３ｂ、三面コーナメンブレンアンカー機構４のアンカー４ｅ、あるいは二面コーナメンブレンアンカー機構５のアンカー５ｅが挿入される。

平面メンブレンアンカー機構３は、ベーパーバリア２ｃを介してコンクリート壁２ａの内壁面に設けられる基台３ａと、基台３ａに固定されると共に上記貫通孔７に挿入されるアンカー３ｂと、貫通孔７から露出するアンカー３ｂに固定されると共に平面メンブレンパネルＭ１を容器本体２の内部側からコンクリート壁２ａに向けて押さえる押圧部品３ｃとを備えている。

図２は、三面コーナメンブレンアンカー機構４を含む三面コーナ部２Ａの断面図である。また、図３は、三面コーナメンブレンアンカー機構４の押圧部品３ｃを除き、かつ、保冷材層２ｄを省略して図示した斜視図である。

これらの図に示すように、三面コーナメンブレンアンカー機構４は、三面コーナ部２Ａに設けられており、三面コーナ部２Ａを形成する３つの面の各々に設けられる脚部４ａと、ベース部４ｂと、ナット４ｃと、ジョイント４ｄと、アンカー４ｅと、押圧部品４ｆとを備えている。

脚部４ａは、コンクリート壁２ａの内壁面に対して垂直方向に延在する棒状の部材であり、ベーパーバリア２ｃを介してコンクリート壁２ａに立設されている。この脚部４ａは、コンクリート壁２ａ側の一端部を形成する第１スタッドボルト４ａ１と、ベース部４ｂ側の一端部を形成する第２スタッドボルト４ａ２と、中央部を形成するロングナット４ａ３とから構成されている。このような脚部４ａは、第２スタッドボルト４ａ２を除く長さが、保冷材層２ｄの外層部２ｄ１の厚さと略同一とされており、保冷材層２ｄに含まれるセカンダリバリア層を貫通してコンクリート壁２ａに固定されている。

第１スタッドボルト４ａ１は、ベーパーバリア２ｃを貫通して一端側がコンクリート壁２ａに埋設されており、他端側がネジ溝を形成されてメンブレン２ｂよりも容器本体２の内部側に突出するように取り付けられており、ベーパーバリア２ｃに対して溶接されている。このような第１スタッドボルト４ａ１は、ネジ溝が形成された一端側がロングナット４ａ３の３端部に螺合されている。第２スタッドボルト４ａ２は、両端側にネジ溝が形成されており、ロングナット４ａ３の第１スタッドボルト４ａ１が螺合される端部と反対側の端部に螺合されると共に、ベース部４ｂの後述する貫通孔４ｂ３を通じてベース部４ｂよりも容器本体２の内部側に突出するように取り付けられている。ロングナット４ａ３は、一端側に第１スタッドボルト４ａ１が螺合され、もう一端側に第２スタッドボルト４ａ２が螺合され、これらの第１スタッドボルト４ａ１と第２スタッドボルト４ａ２とを接続している。

このように、本実施形態において脚部４ａは、両端に設けられるスタッドボルト（第１スタッドボルト４ａ１及び第２スタッドボルト４ａ２）と、これらのスタッドボルトが螺合されるロングナット４ａ３とを有している。

ベース部４ｂは、３本の脚部４ａやアンカー４ｅが取り付けられる部位であり、３本の脚部４ａの第２スタッドボルト４ａ２が近接する位置に設けられている。このベース部４ｂは、ジョイント４ｄを介してアンカー４ｅが設置される中央プレート４ｂ１と、中央プレート４ｂ１の縁部に設けられると共に脚部４ａが連結される３つの脚部連結プレート４ｂ２とを有している。各脚部連結プレート４ｂ２は、三面コーナ部２Ａを形成するコンクリート壁２ａの各面に対向する角度で中央プレート４ｂ１に取り付けられている。これらの脚部連結プレート４ｂ２は、上述の保冷材層２ｄの外層部２ｄ１の内層部２ｄ２側の面に当接する位置に配置されている。また、脚部連結プレート４ｂ２には、貫通孔４ｂ３が設けられている。脚部４ａの第２スタッドボルト４ａ２は、この貫通孔４ｂ３を通過してアンカー４ｅが設置される側に突出されている。

ナット４ｃは、脚部連結プレート４ｂ２の貫通孔４ｂ３からアンカー４ｅ側に突出した第２スタッドボルト４ａ２に螺合されており、ワッシャを介して脚部連結プレート４ｂ２のアンカー４ｅ側の表面に当接されている。各脚部４ａの第２スタッドボルト４ａ２に螺合されたナット４ｃが、異なる方向にベース部４ｂを押さえることによって、ベース部４ｂが固定されている。

ジョイント４ｄは、ベース部４ｂの中央プレート４ｂ１に取り付けられており、アンカー４ｅを回動可能に支持する。このジョイント４ｄは、アンカー４ｅの延在方向と直交する水平方向を軸方向とするボルトと、このボルトに螺合されてボルトと共にアンカー４ｅを回動可能に挟持するナットとを有する構造とされている。このようなジョイント４ｄに支持されることによって、アンカー４ｅが、アンカー４ｅの延在方向と直交する水平方向を中心として回動可能とされている。

アンカー４ｅは、軸方向に長い円筒部材であり、先端部の内壁面に押圧部品４ｆを取り付けるためのネジ溝が形成されている。このアンカー４ｅは、根元部がジョイント４ｄを介してベース部４ｂの中央プレート４ｂ１に取り付けられ、押圧部品４ｆが固定される先端が容器本体２の内側に向けて露出されるように貫通孔７に挿入されている。このアンカー４ｅの長さは、保冷材層２ｄの内層部２ｄ２の厚さと略同一とされている。このようなアンカー４ｅは、ベース部４ｂによって支持されることにより、コンクリート壁２ａから離間された状態で支持されている。

押圧部品４ｆは、円盤状の本体と、本体と一体化された軸部とを備えている。本体は、一方側の面が三面コーナメンブレンパネルＭ２の表面形状に合わせた球面の一部形状とされており、この一方側の面が三面コーナメンブレンパネルＭ２に対して容器本体２の内部側から当接している。軸部は、本体の中央部に設けられており、周面にネジ溝が形成された柱状の部位である。この軸部は、アンカー４ｅに螺合される。この軸部をアンカー４ｅに螺合し、押圧部品４ｆを締め付けることによって、本体が三面コーナメンブレンパネルＭ２をコンクリート壁２ａに向けて押さえつけ、これによって三面コーナメンブレンパネルＭ２をコンクリート壁２ａに対して固定する。なお、押圧部品４ｆの本体の縁部は、溶接によって三面コーナメンブレンパネルＭ２に固定されている。

図４は、二面コーナメンブレンアンカー機構５を含む二面コーナ部２Ｂの断面図である。二面コーナメンブレンアンカー機構５は、三面コーナメンブレンアンカー機構４と近い構成を有している。このため、ここでは、三面コーナメンブレンアンカー機構４との相違点について主として説明する。上述の三面コーナメンブレンアンカー機構４は、３つの面が集まる三面コーナ部２Ａに設置されるため、三面コーナ部２Ａを形成する面に立設される脚部４ａを合計で３つ備えている。これに対して、二面コーナメンブレンアンカー機構５は、２つの面が集まる二面コーナ部２Ｂに設置されるため、脚部５ａを２つのみ有している。

ベース部５ｂは、三面コーナメンブレンアンカー機構４のベース部４ｂに相当する。ただし、二面コーナメンブレンアンカー機構５は、脚部５ａを２つのみ備えることから、ベース部５ｂは、ジョイント５ｄが設置される中央プレート５ｂ１（中央プレート４ｂ１に相当）に対して、脚部連結プレート５ｂ２（脚部連結プレート４ｂ２に相当）が２つのみ設けられている。

ナット５ｃは三面コーナメンブレンアンカー機構４のナット４ｃに相当し、ジョイント５ｄは三面コーナメンブレンアンカー機構４のジョイント４ｄに相当し、アンカー５ｅは三面コーナメンブレンアンカー機構４のアンカー４ｅに相当する。

押圧部品５ｆは、三面コーナメンブレンアンカー機構４の押圧部品４ｆに相当するが、本体の二面コーナメンブレンパネルＭ３側が平面とされている点において押圧部品４ｆと異なる。また、二面コーナメンブレンアンカー機構５は、この押圧部品５ｆと二面コーナメンブレンパネルＭ３との間に設置されるスペーサ８を備えている。

なお、例えば、保冷材層２ｄと平面メンブレンアンカー機構３、三面コーナメンブレンアンカー機構４あるいは二面コーナメンブレンアンカー機構５との間に形成される僅かな隙間等には、発泡性の断熱材が必要に応じて充填されている。

シール部６は、ガラスクロスを含む接着層からなり、図２に示すように、保冷材層２ｄの外層部２ｄ１上に露出した脚部４ａを包むように設けられている。またシール部６は、図３に示す脚部連結プレート４ｂ２の一部も包むように設けられており、脚部４ａの延在方向（すなわちセカンダリバリア層を貫通する方向）から見て脚部４ａに被るように設けられている。さらに、シール部６は、脚部連結プレート４ｂ２と外層部２ｄ１との間にも充填されている。

このようなシール部６は、三面コーナメンブレンアンカー機構４の脚部４ａがセカンダリバリア層を含む保冷材層２ｄを貫通することで形成される貫通部を覆い、万が一メンブレン２ｂが破損した場合であっても上記貫通部を介して液体が漏出することを防止する。

なお、シール部６は、三面コーナメンブレンアンカー機構４の脚部４ａが保冷材層２ｄを貫通することで形成される貫通部以外にも、図４に示すように二面コーナメンブレンアンカー機構５の脚部５ａが保冷材層２ｄを貫通することで形成される貫通部にも設けられる。さらに、不図示であるが、平面メンブレンアンカー機構３の基台３ａが保冷材層２ｄを貫通することで形成される貫通部に対しても設けられている。

続いて、図５〜図７を参照して、三面コーナメンブレンアンカー機構４の脚部４ａがセカンダリバリア層を含む保冷材層２ｄを貫通することで形成される貫通部を覆うシール部６の形成工程について説明する。

まず図５（ａ）に示すように、三面コーナメンブレンアンカー機構４の脚部４ａのみが設置された状態において、各脚部４ａが挿通可能な貫通孔が形成された保冷材層２ｄの外層部２ｄ１（保冷パネルＨ１）を配置する。

続いて、脚部４ａの第２スタッドボルト４ａ２を取り外した上で、図５（ｂ）に示すように、ロングナット４ａ３を避けて外層部２ｄ１の表面に、ガラスクロスを含む接着剤６ａを配置する。この接着剤６ａは、硬化することでシール部６の一部となる。なお、上述のように、脚部４ａは、第２スタッドボルト４ａ２を除く長さが、保冷材層２ｄの外層部２ｄ１の厚さと略同一とされているため、第２スタッドボルト４ａ２を取り外すことによって、ロングナット４ａ３の端部が外層部２ｄ１の表面と略同一となる。

続いて、図５（ｃ）に示すように、３枚の保冷パネルＨ１によって形成されるコーナ部に三面コーナ部用充填部２ｄ４を設置する。この三面コーナ部用充填部２ｄ４は、三面コーナメンブレンアンカー機構４のベース部４ｂが設置される底面を有する正三角錐形状を有している。

続いて、図６（ａ）に示すように、ジョイント４ｄ及びアンカー４ｅが取り付けられたベース部４ｂを設置する。ここでは、ベース部４ｂの脚部連結プレート４ｂ２の貫通孔４ｂ３の位置がロングナット４ａ３の端部と合うように、ベース部４ｂを設置する。

続いて、図６（ｂ）に示すように、先に取り外した第２スタッドボルト４ａ２を、脚部連結プレート４ｂ２の外側から再びロングナット４ａ３に螺合する。また、図６（ｃ）に示すように、ワッシャを介して第２スタッドボルト４ａ２にナット４ｃを螺合し、ベース部４ｂを三面コーナ部用充填部２ｄ４に押さえつけるようにナット４ｃを締め付けることによってアンカー４ｅが固定される。

その後、図７に示すように、脚部４ａを覆うようにガラスクロスを含む接着剤６ｂを配置する。なお、この接着剤６ｂは、２回に分けて配置し、先に配置した接着剤６ｂが硬化した後にさらに接着剤６ｂを重ねるように配置しても良い。そして、図５（ｂ）に示した接着剤６ａと、図７に示す接着剤６ｂとが硬化することによってシール部６が形成される。

以上のような本実施形態の低温タンク１によれば、メンブレンアンカー機構（平面メンブレンアンカー機構３、三面コーナメンブレンアンカー機構４及び二面コーナメンブレンアンカー機構５）が保冷材層２ｄに含まれるセカンダリバリア層を貫通することで形成される貫通部がシール部６によって覆われている。このため、万が一メンブレンが破損した場合であっても、上記貫通部から液体が漏出することを防止することができる。したがって、本実施形態の低温タンク１によれば、液密性を向上させることができる。

また、本実施形態の低温タンク１においては、シール部６が、ガラスクロスを含む接着層からなる。このため、高いシール性を発揮することができる。

また、本実施形態の低温タンク１においては、シール部６が、脚部４ａの延在方向（すなわちセカンダリバリア層を貫通する方向）から見て脚部４ａに被せて設けられている。このため、脚部４ａの周囲から液体が貫通部に流れ込むことをより確実に防止することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１……低温タンク、２……容器本体、２ａ……コンクリート壁、２Ａ……三面コーナ部、２ｂ……メンブレン、２Ｂ……二面コーナ部、２ｂ１……コルゲーション、２ｃ……ベーパーバリア、２ｄ……保冷材層（断熱材層）、２ｄ１……外層部、２ｄ２……内層部、２ｄ３……充填部、２ｄ４……三面コーナ部用充填部、２ｄ５……二面コーナ部用充填部、３……平面メンブレンアンカー機構、３ａ……基台、３ｂ……アンカー、３ｃ……押圧部品、４……三面コーナメンブレンアンカー機構、４ａ……脚部、４ａ１……第１スタッドボルト、４ａ２……第２スタッドボルト、４ａ３……ロングナット、４ｂ……ベース部、４ｂ１……中央プレート、４ｂ２……脚部連結プレート、４ｂ３……貫通孔、４ｃ……ナット、４ｄ……ジョイント、４ｅ……アンカー、４ｆ……押圧部品、５……二面コーナメンブレンアンカー機構、５ａ……脚部、５ｂ……ベース部、５ｂ１……中央プレート、５ｂ２……脚部連結プレート、５ｃ……ナット、５ｄ……ジョイント、５ｅ……アンカー、５ｆ……押圧部品、６……シール部、６ａ……接着剤、６ｂ……接着剤、７……貫通孔、８……スペーサ、Ｈ１……保冷パネル、Ｈ２……保冷パネル、Ｍ１……平面メンブレンパネル、Ｍ２……三面コーナメンブレンパネル、Ｍ３……二面コーナメンブレンパネル

Claims (3)

1. コンクリート壁とメンブレンとの間に配置されると共に内部にセカンダリバリア層を有する断熱材層と、前記セカンダリバリア層を貫通して前記コンクリート壁に固定されると共に前記メンブレンを押さえるメンブレンアンカー機構とを備える低温タンクであって、
   前記メンブレンアンカー機構が、前記コンクリート壁に固定される脚部と、前記メンブレンを押さえるアンカーと、前記脚部と前記アンカーとを連結する連結部と、前記セカンダリバリア層を貫通する貫通部を覆うとともに、前記連結部の一部も包むシール部を備えることを特徴とする低温タンク。
2. 前記シール部は、ガラスクロスを含む接着層であることを特徴とする請求項１記載の低温タンク。
3. 前記シール部は、前記脚部の前記セカンダリバリア層を貫通する方向から見て脚部に被せて設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の低温タンク。

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