JP7089936B2

JP7089936B2 - 低温液体貯蔵用タンク

Info

Publication number: JP7089936B2
Application number: JP2018096539A
Authority: JP
Inventors: 龍矢小谷; 健二伊藤; 雅樹若林
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2038-05-18
Also published as: JP2019199948A

Description

本発明は、液化水素などの低温液体の貯蔵に用いられる低温液体貯蔵用タンクに関する。

従来、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等の低温液体を貯蔵するためのタンクとして、内槽と外槽を有する二重殻構造のタンクが用いられている。

また、この種のタンクは、例えば、コンクリート製の基礎版と、基礎版上に設置される金属製の内槽（貯槽）及び外槽と、内槽と外層の間に充填されて保冷機能、断熱機能を発揮するウレタンフォーム、ポリイソシアヌレートフォーム、パーライトなどの保冷材（断熱材）とを備えて構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－１９４２５６号公報

ここで、水素は、従来の化石燃料と異なり、様々な原料から大量に製造可能であるとともに、燃焼時に水しか発生せず温室効果ガスを全く排出しない究極のクリーン性能を実現できるため、水素をエネルギー源として発電等に利用することが注目されている。

水素発電等を実用化する上で、今後、ＬＮＧやＬＰＧの貯蔵タンクのような万ｋＬオーダーの大型の液化水素用の貯蔵タンクが必要になるが、－２５３℃の超低温の液化水素を従来の貯蔵タンクにそのまま貯蔵することは難しい。このため、超低温の液化水素を万ｋＬオーダーで大量に貯蔵できるタンクが強く求められている。

超低温の液化水素を大量に貯蔵できるタンクとして、液化水素を貯蔵する内槽と、内槽を囲繞して内包するように配設される外槽と、内槽と外槽の間に設けられる真空断熱層とを備え、且つ、外槽が、コンクリート部と、該コンクリート部の表面に一体に不透気材を設けてなるライナー部（鋼板など）とを備えるとともに、該ライナー部をコンクリート部の外面側に配設した構造のタンクが知られている。

しかしながら、ライナー部を外槽の外面側に配設した際に、タンクの基礎が杭基礎の場合、ライナー部と杭との取り合い部分においてライナーの性能が低下する虞があった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、杭基礎構造を有し、液化水素のような超低温の液体を万ｋＬオーダーの大量であっても好適に貯蔵することが可能な低温液体貯蔵用タンクを提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の低温液体貯蔵用タンクは、低温液体を貯蔵する内槽と、内槽を囲繞して内包するように配設される外槽と、前記内槽と前記外槽の間に設けられる真空断熱層とを備え、且つ、前記外槽が、コンクリート部と、該コンクリート部の表面に設けられた不透気材である鋼板製の外槽ライナー部と、を備えるとともに、前記外槽ライナー部を前記コンクリート部の前記真空断熱層と反対側の外面側に配設して構成され、前記外槽は、杭基礎を介して構築されており、前記外槽ライナー部における杭が挿通される箇所には貫通孔が形成され、前記杭における前記外槽に接合される箇所には、該杭の上端面および側面を覆うとともに前記貫通孔を閉塞する杭用ライナー部が設けられ、前記外槽ライナー部と前記杭用ライナー部とが溶接接合されていることを特徴としている。

本発明の低温液体貯蔵用タンクによれば、真空断熱層を真空状態にすると、多孔体であるコンクリート部（コンクリート体）の間隙中の空気も抜け、コンクリート部の外側に設けられた外槽ライナー部（不透気材）にコンクリート部に吸着する力が働く。
また、コンクリート部にひび割れが生じてしまった場合においても、真空断熱層を真空状態にすると、ひび割れを通じてコンクリート部の空気が抜け、コンクリート部の外側に設けられた外槽ライナー部にコンクリート部に吸着する力が働くことになる。

これにより、真空断熱層を真空にするとともに、外槽ライナー部の不透気材がコンクリート部の外面に自動的に密着することになる。

よって、本発明の低温液体貯蔵用タンクにおいては、外槽ライナー部の不透気材が真空断熱層を真空にするとともにコンクリート部の外面に密着することにより、コンクリート部の内側にライナー部を設けた場合と比較し、外槽ライナー部の不透気材をコンクリート部に接合するためのアンカーなどの本数を大幅に削減することができるとともに、気密性を好適に確保することが可能になる。

また、コンクリート部の外面に鋼板製の外槽ライナー部を接合するため、コンクリート部の内面に鋼板などの不透気材を接合する場合と比較し、この不透気材の取り付け作業を容易にすることができ、施工性を大幅に向上させることも可能になる。

また、真空断熱層を真空にするとともに、外槽ライナー部（不透気材）がコンクリート部の外面に自動的に密着するため、不透気材をコンクリート部の内面に接合する場合のように真空の負圧によってアンカーの間の部分が湾曲変形したり、座屈変形することがない。また、不透気材に剥がれが生じることもない。これにより、厚さが薄い鋼板を不透気材として採用しても信頼性の高いライナー部を形成することが可能になる。

さらに、本発明の低温液体貯蔵用タンクにおいては、該タンクが杭基礎を介して構築されているが、杭と外槽（底版）との接合部においても、外槽ライナー部と杭用ライナー部とによりライナーが連続的に設けられている。つまり、杭を用いてタンクを構築した場合においても信頼性の高いライナーを形成することができる。

したがって、杭基礎構造を有し、液化水素のような超低温の液体を万ｋＬオーダーの大量であっても好適に貯蔵することが可能な低温液体貯蔵用タンクを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る低温液体貯蔵用タンクを示す断面図である。本発明の一実施形態に係る低温液体貯蔵用タンクを示す断面図であり、図１のＡ部を拡大した図である。本発明の一実施形態に係る低温液体貯蔵用タンクを示す断面図であり、図１のＢ部を拡大した図である。本発明の一実施形態に係る外槽ライナー部と杭用ライナー部との接合状態を示す斜視図である。

以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係る低温液体貯蔵用タンクについて説明する。ここで、本実施形態は、例えば液化水素などの超低温液体の貯蔵に用いて好適なタンクに関するものである。

本実施形態の低温液体貯蔵用タンク１は、図１及び図２に示すように、低温液体Ｌを貯蔵する金属製（鋼板）の内槽２と、内槽２を囲繞するように設けられる外槽３と、内槽２と外槽３の間に設けられ、断熱性能を確保するための真空断熱層４と、を備えて構成されている。

真空断熱層４は、空気を吸引するなどして真空状態で保持されるとともに、例えば粉末／固体状の輻射シールド材５を充填して構成されている。なお、輻射シールド材５は、例えば低温液体Ｌが接触することによって内槽２の鋼板が原子／分子レベルで振動し、この振動に伴う伝熱作用（電磁波）を吸収／遮断して断熱性が低下することを防止するためのものである。

次に、本実施形態の外槽３は、例えば鉄筋コンクリート造の底版部、側壁部、屋根部を備えたコンクリート部（コンクリート体）６と、コンクリート部６の表面に、この表面全体を被覆するように一体に取り付けられた鋼板（不透気材）からなる外槽ライナー部７とを備えて構成されている。

ここで、内槽２とコンクリート部６（外槽３）との間に真空断熱層４を設ける場合には、外槽３のコンクリート部６が多孔体であるため、通常、このコンクリート部６の内面６ａ（真空断熱層４側の表面）に不透気材（気密部材）としての鋼板をアンカーなどの固定手段で固定してライナー部を設けることがある。
しかしながら、この場合には、真空断熱層４の負圧によってライナー部の鋼板に大きな吸引力が発生し、隣り合うアンカー間の鋼板部分が湾曲変形したり、座屈変形するおそれが生じる。また、鋼板の剥がれが生じるおそれもある。

これに対し、本実施形態の低温液体貯蔵用タンク１においては、図２（図１参照）に示すように、外槽３のコンクリート部６の外面６ｂに鋼板（不透気材）をアンカーなどの固定手段で固定して外槽ライナー部７を設けるようにする。なお、外槽ライナー部７は、例えば複数の鋼板を溶接等によって接合し、内側の気密性を確保できるように形成する。

次に、図１に示すように、本実施形態の低温液体貯蔵用タンク１は、地盤Ｇに配された複数の杭１１を介して構築されている。つまり、低温液体貯蔵用タンク１は、杭基礎構造１０を有している。

図３，図４に示すように、杭１１の上端部（先端部）１１ａは、外槽３の底版８に一部が入り込むようにして接合されている。
ここで、外槽３の底版８と杭１１の上端部１１ａとの接合箇所について詳述する。
外槽３のコンクリート部６の外面６ｂに外槽ライナー部７が配されているが、杭１１が挿通する箇所には貫通孔７ａが形成されている。杭１１の上端面１１ｂおよび該上端面１１ｂに連なる側面１１ｃを覆うとともに、貫通孔７ａと杭１１との隙間を覆うように杭用ライナー部１２が設けられている。

杭用ライナー部１２は、杭１１の上端面１１ｂおよび側面１１ｃを覆うハット部１２ａと、貫通孔７ａと杭１１との隙間を覆う鍔部１２ｂと、を備えている。ハット部１２ａは、該ハット部１２ａの内面と杭１１の外面とが当接する大きさで形成されていることが好ましい。また、鍔部１２ｂは、貫通孔７ａと杭１１との隙間を塞ぎ、外槽ライナー部７との溶接代を有する大きさで形成されていればよい。杭用ライナー部１２は、杭１１の上部に被せるように設置されている。なお、杭用ライナー部１２と杭１１とは固定されていない。

そして、外槽ライナー部７と杭用ライナー部１２とは、接合面において全周に亘って溶接接合されている。また、全ての杭１１において、同様の構造を有している。

このように構成した本実施形態の低温液体貯蔵用タンク１においては、真空断熱層４を真空状態にすると、多孔体であるコンクリート部６の間隙中の空気も抜け、コンクリート部６の外側に設けられた外槽ライナー部７にコンクリート部６に吸着する力が作用する。また、コンクリート部６にひび割れが生じた場合であっても、ひび割れを通じてコンクリート部６の空気が抜け、外槽ライナー部７にコンクリート部６に吸着する力が作用する。

これにより、真空断熱層４を真空にするとともに、外槽ライナー部７の鋼板（不透気材）がコンクリート部６の外面６ｂに自動的に密着することになる。

よって、本実施形態の低温液体貯蔵用タンク１においては、外槽ライナー部７の鋼板が真空断熱層４を真空にするとともにコンクリート部６の外面６ｂに密着するため、コンクリート部６の内側にライナー部を設けた場合と比較し、外槽ライナー部７の鋼板をコンクリート部６に接合するためのアンカーなどの本数を大幅に削減することができる。

また、外面６ｂに鋼板を接合することで、コンクリート部６の内面６ａに鋼板を接合する場合と比較し、鋼板の取り付け作業を容易にすることができ、施工性を大幅に向上させることも可能になる。

また、真空断熱層４を真空にするとともに、外槽ライナー部７の鋼板がコンクリート部６の外面６ｂに自動的に密着するため、鋼板をコンクリート部６の内面６ａに接合する場合のように真空の負圧によって隣り合うアンカーの間の部分が湾曲変形したり、座屈変形することがない。また、鋼板に剥がれが生じることもない。これにより、厚さが薄い鋼板を採用しても信頼性の高いライナー部を形成することが可能になる。

さらに、本実施形態の低温液体貯蔵用タンク１においては、該タンク１が杭基礎を介して構築されているが、杭１１と外槽３（底版８）との接合部においても、外槽ライナー部７と杭用ライナー部１２とによりライナーが連続的に設けられている。つまり、杭１１を用いてタンク１を構築した場合においても信頼性の高いライナーを形成することができる。
そして、上記構成を備えることにより、地震時などに低温液体貯蔵用タンク１に作用する水平力に抵抗でき、かつ外槽３の外面全面にライナーを設置することができる。

したがって、本実施形態の低温液体貯蔵用タンク１によれば、杭基礎構造１０を有し、液化水素のような超低温の液体を万ｋＬオーダーの大量であっても好適に貯蔵することが可能になる。

以上、本発明に係る低温液体貯蔵用タンクの一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、本発明に係る低温液体貯蔵用タンクが液化水素を貯蔵するものとして説明を行ったが、勿論、ＬＮＧ、ＬＰＧ等の他の低温液体の貯蔵に本発明に係る低温液体貯蔵用タンクを適用しても構わない。

また、真空断熱層４に粉末状又は固体状の輻射シールド材５を充填して輻射による伝熱を防止（抑止）するものとしたが、板状の輻射シールド材を真空断熱層４の中間部分に設置するようにしてもよい。

この場合には、内槽２に貯蔵した低温液体Ｌによって内槽２が冷却されることで原子／分子レベルの振動が発生し、この振動（電磁波）によって輻射が生じた場合であっても、真空断熱層４の中間部に配設された板状の輻射シールド材によって輻射を遮断することができる。これにより、確実に真空断熱層４によって伝熱作用を遮断することができ、信頼性の高い低温液体貯蔵用タンク１を実現することが可能になる。

また、板状の輻射シールド材を配設した状態の真空断熱層４の大部分が空間のままで保持され、この空間部分が真空状態になる。このため、従来の粉末状／固体状の輻射シールド材５を充填した場合と比較し、容易に真空断熱層４の真空度を高めることができ、且つ容易に真空度を維持することが可能になる。

さらに、板状の輻射シールド材を採用すると、真空断熱層４内に粉末状／固体状の輻射シールド材５を充填する場合と比較し、容易にメンテナンスを行うことが可能になる。

１低温液体貯蔵用タンク
２内槽
３外槽
４真空断熱層
５粉末状／固体状の輻射シールド材
６コンクリート部
６ａ内面
６ｂ外面
７外槽ライナー部
７ａ貫通孔
１０杭基礎構造
１１杭
１１ｂ上端面
１１ｃ側面
１２杭用ライナー部
Ｌ低温液体

Claims

低温液体を貯蔵する内槽と、
内槽を囲繞して内包するように配設される外槽と、
前記内槽と前記外槽の間に設けられる真空断熱層とを備え、
且つ、前記外槽が、コンクリート部と、該コンクリート部の表面に設けられた不透気材である鋼板製の外槽ライナー部と、を備えるとともに、前記外槽ライナー部を前記コンクリート部の前記真空断熱層と反対側の外面側に配設して構成され、
前記外槽は、杭基礎を介して構築されており、
前記外槽ライナー部における杭が挿通される箇所には貫通孔が形成され、
前記杭における前記外槽に接合される箇所には、該杭の上端面および側面を覆うとともに前記貫通孔を閉塞する杭用ライナー部が設けられ、
前記外槽ライナー部と前記杭用ライナー部とが溶接接合されていることを特徴とする低温液体貯蔵用タンク。