JP6577006B2 - 防熱構造及び防熱タンク - Google Patents

Description

本発明は、防熱構造及び防熱タンクに関し、特に、タンクの側面に配置される断熱パネルに適した防熱構造及び該防熱構造を備えた防熱タンクに関する。

液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液化ガスを貯蔵する液化ガスタンクでは、タンクに貯蔵された液化ガスが気化しやすいことから、タンク表面からの入熱を抑制する必要がある。かかる防熱構造には、例えば、特許文献１に記載されたように、断熱材により構成された複数の断熱パネルをタンクの表面に敷き詰めるパネル方式が既に知られている。

特許文献１に記載された防熱構造は、断熱ブロック（断熱パネル）の中心部に突出部を形成し、この突出部のみをタンク表面に当接させ、断熱ブロックの突出部以外の部分をタンク表面から所定の隙間を形成するようにしたものである。かかる発明によれば、タンクの外板が部分的に外方に膨張した場合であっても、タンクの外板と断熱ブロックとの過度な接触を抑制することができ、断熱ブロックや支持部材の破損を抑制することができる。

実公平４−４００７８号公報

例えば、液化ガス運搬船等に搭載された液化ガスタンクの側面にパネル方式の防熱構造を適用した場合、断熱パネルの支持部材には、断熱パネルの自重や運搬船の運航に伴う慣性力等の荷重が負荷されることとなる。このとき、特許文献１に記載された防熱構造を採用した場合には、断熱パネルは中心部に形成された突出部のみがタンク表面に当接していることから、突出部とタンク表面との接触部を基点に回転モーメントが生じ易く、支持部材の破損を増長してしまうという問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、断熱パネルをタンクの側面に適用した場合であっても支持部材の破損を抑制することができる、防熱構造及び防熱タンクを提供することを目的とする。

本発明によれば、内面に水平方向に配置された防撓材と、該防撓材が配置された位置に対応する表面に配置された支持部材と、有するタンクの側面に配置される防熱構造であって、中心部に前記支持部材に固定される固定部を有する断熱パネルと、前記固定部と前記タンクの側面との間に配置された水平方向に長い第一パッドと、前記タンクの側面と前記断熱パネルとの間で前記第一パッドよりも鉛直方向下方の位置に配置され前記第一パッドよりも水平方向幅が小さい第二パッドと、を備えたことを特徴とする防熱構造が提供される。

また、本発明によれば、表面全体に防熱構造が施された防熱タンクにおいて、前記防熱構造は、内面に水平方向に配置された防撓材と、該防撓材が配置された位置に対応する表面に配置された支持部材と、有するタンクの側面に配置される防熱構造であって、中心部に前記支持部材に固定される固定部を有する断熱パネルと、前記固定部と前記タンクの側面との間に配置された水平方向に長い第一パッドと、前記タンクの側面と前記断熱パネルとの間で前記第一パッドよりも鉛直方向下方の位置に配置され前記第一パッドよりも水平方向幅が小さい第二パッドと、を備えたことを特徴とする防熱タンクが提供される。

前記防熱構造及び防熱タンクにおいて、前記第二パッドの厚さＤｂは、前記第一パッドの厚さＤａ以下の大きさに設定されていてもよい。また、前記第二パッドの厚さＤｂは、前記第一パッドから離れるに従って大きさが変化するように設定されていてもよい。

また、前記第二パッドは、前記第一パッドに当接するように配置されていてもよいし、前記第一パッドと一体に構成されていてもよい。また、前記第二パッドは、前記第一パッドから離隔した位置に配置されていてもよい。

また、前記断熱パネルは、前記タンクの側面に配置するときの向きを示す目印を有していてもよい。

上述した本発明に係る防熱構造及び防熱タンクによれば、断熱パネルをタンクの側面から離隔した状態で支持する第一パッドに加えて、第一パッドよりも下方の位置で断熱パネルとタンクとの間に位置する第二パッドを配置したことにより、タンクの側面が外方に膨張したときに第二パッドで断熱パネルの下部を外方に押し出すことができる。

したがって、第二パッドにより断熱パネルの下部に外力を負荷することができ、この外力によって断熱パネルに生じる荷重や回転モーメントに対する抗力を形成することができ、支持部材の破損を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る防熱タンクを示す図であり、（Ａ）は防熱タンクを搭載した船舶の断面図、（Ｂ）は防熱タンクの変形例、を示している。 図１（Ａ）におけるＡ部を拡大した防熱タンクの側面図である。 本発明の第一実施形態に係る防熱構造を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は第二パッドの第一変形例、（Ｄ）は第二パッドの第二変形例、を示している。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示した防熱構造の作用を示す図であり、（Ａ）は比較例、（Ｂ）は第一実施形態、を示している。 防熱構造の変形例を示す平面図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例、を示している。 本発明の他の実施形態に係る防熱構造を示す平面図であり、（Ａ）は第二実施形態、（Ｂ）は第三実施形態、（Ｃ）は第四実施形態、（Ｄ）は第五実施形態、を示している。 本発明の他の実施形態に係る防熱構造を示す断面図であり、（Ａ）は第六実施形態、（Ｂ）は第七実施形態、（Ｃ）は第八実施形態、を示している。

以下、本発明の実施形態について図１（Ａ）〜図７（Ｂ）を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態に係る防熱タンクを示す図であり、（Ａ）は防熱タンクを搭載した船舶の断面図、（Ｂ）は防熱タンクの変形例、を示している。図２は、図１（Ａ）におけるＡ部を拡大した防熱タンクの側面図である。図３は、本発明の第一実施形態に係る防熱構造を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は第二パッドの第一変形例、（Ｄ）は第二パッドの第二変形例、を示している。

本発明の一実施形態に係る防熱タンク１は、表面全体に防熱構造２が施された防熱タンクであり、防熱構造２は、表面に支持部材１１が配置された防熱タンク１の側面１ｓに配置されており、中心部に支持部材１１に固定される固定部３１を有する断熱パネル３と、固定部３１と防熱タンク１の側面１ｓ（外板１５）との間に配置された第一パッド４と、防熱タンク１の側面１ｓ（外板１５）と断熱パネル３との間で第一パッド４よりも下方に位置に配置された第二パッド５と、を備えている。

図１（Ａ）に示した防熱タンク１は、液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）等の液化ガスを運搬する船舶６（液化ガス運搬船）に搭載された独立タンク式の液化ガスタンクである。船舶６（液化ガス運搬船）は、例えば、水上に配置される船体６１と、防熱タンク１を載置可能な収容部６２と、を備えている。船体６１は、例えば、二重船殻構造を有している。収容部６２は、船体６１によって囲まれた空間によって構成されており、収容部６２の上部はタンクカバー６３によって気密に覆われている。また、収容部６２の底部には、防熱タンク１の底部１ｂを支持する支持部材６４が配置されていてもよい。

なお、防熱タンク１は、液化ガス運搬船に搭載されるタンクに限定されるものではなく、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）等の液化ガスを水上で貯蔵する浮体貯蔵設備に搭載されたタンクであってもよいし、地上に配置された液化ガスタンクであってもよい。

また、防熱タンク１は、底部１ｂ、頂部１ｔ及び複数の側面１ｓを形成する外板１５により構成される略直方体形状を有しており、外板１５の内側に配置されたトランス材１２（大骨）と、外板１５の内側に配置された複数の防撓材１３（小骨）と、液化ガスを供給したり取り出したりする配管等を挿通するタンクドーム１４と、を備えている。なお、防熱タンク１は、直方体形状に限定されるものではなく、球体形状や円筒形状を有していてもよい。

また、図１（Ａ）に示した防熱タンク１において、底部１ｂ側に形成された傾斜面も側面１ｓに含まれるものとする。また、防熱タンク１は、図１（Ｂ）に示したように、頂部１ｔ側に傾斜面を有していてもよい。この場合、頂部１ｔ側に形成された傾斜面も側面１ｓに含まれるものとする。すなわち、本実施形態において、側面１ｓとは鉛直面のみを意味するものではなく、鉛直方向に傾斜した面も含むものである。なお、図１（Ｂ）に示した防熱タンク１は、説明の便宜上、その外形のみを抽出して図示したものであり、支持部材１１、トランス材１２、防撓材１３及びタンクドーム１４の図を省略してある。

断熱パネル３が配置される支持部材１１は、例えば、防撓材１３が配置された位置に対応した外板１５の表面に配置される。支持部材１１は、例えば、図３（Ｂ）に示したように、防熱タンク１の表面に溶接されたスタッドボルト１１ａと、スタッドボルト１１ａに挿通される座金１１ｂと、スタッドボルト１１ａに螺合されるナット１１ｃと、により構成される。

断熱パネル３は、例えば、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示したように、防熱タンク１の側面１ｓの外板１５に配置した状態（使用状態）において、鉛直方向高さＨｐ、水平方向幅Ｗｐ、厚さＤｐを有する直方体を有する断熱材である。鉛直方向高さＨｐと水平方向幅Ｗｐとは略同じ大きさに設定されるが、かかる形状に限定されるものではない。

断熱パネル３の固定部３１は、スタッドボルト１１ａを挿通可能な細長い挿通孔３１ａと、座金１１ｂを挿通可能な円柱形状の空間を形成する開口部３１ｂと、開口部３１ｂを閉鎖する蓋部材３１ｃと、を備えている。開口部３１ｂは、挿通孔３１ａよりも大きい径を有しており、挿通孔３１ａと開口部３１ｂとの間に段差部が形成される。座金１１ｂは、この段差部に当接可能な大きさに形成されている。

また、開口部３１ｂは、図３（Ａ）に示したように、鉛直方向高さＨｆ及び水平方向幅Ｗｆを有している。開口部３１ｂが、円柱形状の空間である場合には、鉛直方向高さＨｆと水平方向幅Ｗｆとは同じ大きさに設定される。

第一パッド４は、例えば、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示したように、使用状態において、水平方向に長い直方体形状を有する断熱材である。第一パッド４の中心部には、スタッドボルト１１ａを挿通可能な細長い挿通孔４１が形成されている。また、第一パッド４は、鉛直方向高さＨａ、水平方向幅Ｗａ、厚さＤａを有している。

例えば、鉛直方向高さＨａは、断熱パネル３の鉛直方向高さＨｐの２０％程度、又は、開口部３１ｂの鉛直方向高さＨｆと略同じ大きさに設定されるが、かかる数値や大きさに限定されるものではない。

断熱パネル３を支持部材１１に固定する際には、最初に第一パッド４をスタッドボルト１１ａに挿通し、次に断熱パネル３をスタッドボルト１１ａに挿通する。その後、開口部３１ｂから座金１１ｂをスタッドボルト１１ａに挿通し、ナット１１ｃをスタッドボルト１１ａに螺合する。最後に、蓋部材３１ｃで開口部３１ｂを封止する。かかる断熱パネル３の固定方法は、従来の固定方法と同じである。本実施形態では、第二パッド５を配置したことを特徴としている。

第二パッド５は、例えば、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示したように、使用状態において、水平方向に長い直方体形状を有する断熱材である。本実施形態では、第二パッド５は、第一パッド４の下面に当接するように配置されている。なお、第二パッド５は、接着剤等により断熱パネル３に固定されるが、防熱タンク１の表面に固定されていてもよい。

また、第二パッド５は、鉛直方向高さＨｂ、水平方向幅Ｗｂ、厚さＤｂを有している。鉛直方向高さＨｂは、例えば、第一パッド４の鉛直方向高さＨａの半分程度より大きく、第一パッド４の水平方向幅Ｗａの半分程度より小さい大きさに設定される。また、水平方向幅Ｗｂは、例えば、開口部３１ｂの水平方向幅Ｗｆより大きく、第一パッド４の水平方向幅Ｗａよりも小さく設定される。また、厚さＤｂは、例えば、第一パッド４の厚さＤａと略同じ大きさに設定される。

なお、第二パッド５は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に図示した形状に限定されるものではない。例えば、第二パッド５は、図３（Ｃ）に示したように、鉛直方向高さＨｂ＝水平方向幅Ｗｂの関係を有する立方体形状であってもよいし、図３（Ｄ）に示したように、鉛直方向高さＨｂ＞水平方向幅Ｗｂの関係を有する鉛直方向に長い直方体形状であってもよい。なお、図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）では、説明の便宜上、断熱パネル３を省略した状態を図示している。

本実施形態に係る防熱構造２は、上述した断熱パネル３、第一パッド４及び第二パッド５により構成されており、図２に示したように、防熱タンク１の側面１ｓに所定の隙間を空けて敷き詰められる。断熱パネル３同士の隙間（図の灰色に塗り潰した部分）には、グラスウール等の弾性力を有する断熱材が配置される。

また、本実施形態に係る防熱構造２は、後述するように、断熱パネル３の自重に伴う影響を除去するものであるため、第一パッド４及び第二パッド５を鉛直方向に並べて使用することが好ましい。したがって、防熱タンク１の底部１ｂや頂部１ｔに配置される防熱構造２には、第二パッド５を使用しない従来の防熱構造を使用することができる。

なお、本実施形態に係る防熱構造２は、断熱パネル３に第一パッド４から第二パッド５に向かう方向に僅かでも重力が生じ得る状態であれば使用することができる。すなわち、本実施形態に係る防熱構造２を使用する防熱タンク１の側面１ｓは、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示した鉛直方向に対して傾斜した面を含んでいてもよい。

ここで、図４は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示した防熱構造の作用を示す図であり、（Ａ）は比較例、（Ｂ）は第一実施形態、を示している。ここで、図４（Ａ）に示した比較例は、断熱パネル３′及び第一パッド４′を備え、第二パッドを有しない従来の防熱構造２′を示したものである。また、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）において、説明の便宜上、一つの断熱パネル３，３′のみを図示し、他の断熱パネルの図を省略してある。

図４（Ａ）に示したように、比較例の防熱タンク１′は、鉛直面を形成する外板１５′を有し、外板１５′の内側に一定の間隔で複数の防撓材１３′が配置されている。また、防撓材１３′に対応する位置の外板１５′の表面には支持部材１１′が配置されている。かかる支持部材１１′には、第一パッド４′及び断熱パネル３′が固定されている。防熱タンク１′に液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液体が供給されると、図中に一点鎖線で図示したように、外板１５′の防撓材１３′が配置されていない部分は液圧によって外方に膨張することとなる。

この外板１５′の膨張は、断熱パネル３′と外板１５′との間に形成された隙間によって吸収されることから、外板１５′と断熱パネル３′との過度な接触を抑制することができ、断熱パネル３′や支持部材１１′の破損を抑制することができる。

一方で、断熱パネル３′は、第一パッド４′のみが外板１５′に当接していることから、支持部材１１′には、断熱パネル３′の自重Ｆ及び慣性力による荷重（回転モーメントＭ）が負荷される。したがって、かかる自重Ｆ及び回転モーメントＭは、支持部材１１′の破損を増長してしまうという問題がある。

それに対して、図４（Ｂ）に示した本実施形態に係る防熱構造２では、防熱タンク１に液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液体が供給されると、図中に一点鎖線で図示したように、外板１５の防撓材１３が配置されていない部分は液圧によって外方に膨張した場合に、第二パッド５が外方に押し出されることとなる。かかる第二パッド５の移動により、断熱パネル３の下部を外方に押し出すことができる。

したがって、第二パッド５により断熱パネル３の下部に外力を負荷することができ、この外力によって断熱パネル３に生じる自重Ｆや回転モーメントＭに対する抗力（荷重Ｆｐ及び回転モーメントＭｐ）を形成することができ、支持部材１１の破損を抑制することができる。

なお、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液体の供給及び排出に伴う防熱タンク１の熱変形は、外板１５の全体を膨張又は収縮させるものであるため、上述した防熱構造２に与える影響は少ない。すなわち、本実施形態に係る防熱構造２は、防熱タンク１に液体を収容した際における外板１５の部分的な膨張に伴う変形に対応させたものである。

次に、上述した防熱構造２の変形例について、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照しつつ説明する。ここで、図５は、防熱構造の変形例を示す平面図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例、を示している。

上述した防熱構造２では、断熱パネル３の裏面に第一パッド４及び第二パッド５を接着剤等により接続してブロック化していることから、ブロック化された断熱パネル３は、上下方向に非対称の形状を有していることとなる。したがって、防熱構造２の施行時に、断熱パネル３の上下左右を誤って配置してしまうおそれがある。

そこで、断熱パネル３の表面に防熱タンク１の側面に配置するときの向きを示す目印３２を配置するようにしてもよい。目印３２は、印字したものであってもよいし、刻印したものであってもよいし、シールを添付したものであってもよい。

また、図５（Ａ）に示した第一変形例のように、矢印で下向きの位置を示してもよいし、図５（Ｂ）に示した第二変形例のように、文字で上向き及び下向きの位置を示してもよい。なお、図示しないが、目印３２は、矢印以外の他の記号（丸印等）であってもよいし、英語で表示してもよいし、上下左右の全ての向きを示すようにしてもよい。

次に、本発明の他の実施形態に係る防熱構造２について、図６（Ａ）〜図７（Ｃ）を参照しつつ説明する。ここで、図６は、本発明の他の実施形態に係る防熱構造を示す平面図であり、（Ａ）は第二実施形態、（Ｂ）は第三実施形態、（Ｃ）は第四実施形態、（Ｄ）は第五実施形態、を示している。図７は、本発明の他の実施形態に係る防熱構造を示す断面図であり、（Ａ）は第六実施形態、（Ｂ）は第七実施形態、（Ｃ）は第八実施形態、を示している。

図６（Ａ）に示した第二実施形態に係る防熱構造２は、第二パッド５を第一パッド４から離隔した位置に配置したものである。図６（Ｂ）に示した第三実施形態に係る防熱構造２は、第二パッド５を第一パッド４と一体に構成したものである。係る第三実施形態では、第二パッド５の水平方向幅を第一パッド４の水平方向幅と同じ大きさに設定している。図６（Ｃ）に示した第四実施形態に係る防熱構造２は、第二パッド５を二つに分割し、断熱パネル３の下部の角隅部にそれぞれ配置したものである。図６（Ｄ）に示した第五実施形態に係る防熱構造２は、第四実施形態に示した第一パッド４の水平方向幅を短縮し、第一パッド４の鉛直面断面を略正方形に形成したものである。

図７（Ａ）に示した第六実施形態に係る防熱構造２は、第二パッド５の厚さを第一パッド４から離れるにしたがって薄く形成したものである。具体的には、第二パッド５は、テーパ面５１を有しており、テーパ面５１は外板１５に当接しないように配置される。このように、第二パッド５の厚さを第一パッド４からの距離に応じて調整することにより、外板１５の膨張時に生じさせる荷重Ｆｐ及び回転モーメントＭｐを任意に調整することができる。

図７（Ｂ）に示した第七実施形態に係る防熱構造２は、第二パッド５の厚さＤｂを第一パッド４の厚さＤａよりも薄く形成したものである。第二パッド５を配置する位置が第一パッド４から離隔した場合、外板１５の膨張量が大きいことから、第二パッド５により生じさせる荷重Ｆｐ及び回転モーメントＭｐも大きくなる。そこで、第二パッド５の厚さＤｂを調整することにより、外板１５の膨張時に生じさせる荷重Ｆｐ及び回転モーメントＭｐを任意に調整することができる。

図７（Ｃ）に示した第八実施形態に係る防熱構造２は、第二パッド５の厚さを第一パッド４から離れるにしたがって厚く形成したものである。例えば、外板１５の支持部材１１が配置された部分が突出し、その周囲の部分が窪んでいるような場合には、第二パッド５の厚さを第一パッド４から離れるにしたがって厚くするようにしてもよい。具体的には、第二パッド５は、外板１５の傾斜面に当接するテーパ面５１を有している。このように、第二パッド５の厚さを第一パッド４からの距離に応じて調整することにより、外板１５の形状に応じて、荷重Ｆｐ及び回転モーメントＭｐを任意に調整することができる。

上述したように、第二パッド５は、断熱パネル３の中心部よりも下方の位置に配置されていれば、必要に応じて種々の形状及び配置を選択することができる。なお、上述した第一実施形態〜第八実施形態に示した第二パッド５の形状及び配置は単なる一例であり、本発明に係る防熱構造２は図示した構成に限定されるものではない。

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 防熱タンク
１ｂ 底部
１ｓ 側面
１ｔ 頂部
２ 防熱構造
３ 断熱パネル
４ 第一パッド
５ 第二パッド
６ 液化ガス運搬船
１１ 支持部材
１１ａ スタッドボルト
１１ｂ 座金
１１ｃ ナット
１２ トランス材
１３ 防撓材
１４ タンクドーム
１５ 外板
３１固定部
３１ａ 挿通孔
３１ｂ 開口部
３１ｃ 蓋部材
３２ 目印
４１ 挿通孔
５１ テーパ面
６１ 船体
６２ 収容部
６３ タンクカバー
６４ 支持部材

Claims (7)

1. 内面に水平方向に配置された防撓材と、該防撓材が配置された位置に対応する表面に配置された支持部材と、有するタンクの側面に配置される防熱構造であって、
   中心部に前記支持部材に固定される固定部を有する断熱パネルと、
   前記固定部と前記タンクの側面との間に配置された水平方向に長い第一パッドと、
   前記タンクの側面と前記断熱パネルとの間で前記第一パッドよりも鉛直方向下方の位置に配置され前記第一パッドよりも水平方向幅が小さい第二パッドと、
   を備えたことを特徴とする防熱構造。
2. 前記第二パッドの厚さＤｂは、前記第一パッドの厚さＤａ以下の大きさに設定される、請求項１に記載の防熱構造。
3. 前記第二パッドの厚さＤｂは、前記第一パッドから離れるに従って大きさが変化するように設定されている、請求項２に記載の防熱構造。
4. 前記第二パッドは、前記第一パッドに当接するように配置されている又は前記第一パッドと一体に構成されている、請求項１に記載の防熱構造。
5. 前記第二パッドは、前記第一パッドから離隔した位置に配置されている、請求項１に記載の防熱構造。
6. 前記断熱パネルは、前記タンクの側面に配置するときの向きを示す目印を有する、請求項１に記載の防熱構造。
7. 表面全体に防熱構造が施された防熱タンクにおいて、
   前記防熱構造は、請求項１〜６の何れか一項に記載された防熱構造である、ことを特徴とする防熱タンク。