JP7601908B2 - 多重殻タンク及び船舶 - Google Patents

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Description

本発明は、多重殻タンク及び多重殻タンクを搭載した船舶に関する。
従来から、貨物タンクとして多重殻タンクを搭載した船舶が知られている。多重殻タンクは、液化ガスなどの低温流体状の貨物を貯留する内槽と、内槽を覆う外槽とを含む複数の槽を備える。多重殻タンクの槽間領域には、断熱性を高めるために、真空空間が形成されたものが知られている。特許文献１は、船舶に搭載される二重殻タンクを開示する。
特許文献１に開示された二重殻タンクは、液化ガスを貯留する内槽と、内槽を取り囲み、内槽との間に真空空間が形成される外槽と、少なくとも一部が内槽の底面と対向するように内槽に取り付けられた少なくとも１つの金属シートと、金属シート上に載置された気体分子の吸着材と、内槽および金属シートを覆う断熱シートと、を備える。断熱シートは、交互に積み上げられた輻射シールドフィルムと、熱伝導率の小さなシート状のスペーサとを含む。
国際公開ＷＯ２０１９／０７８０４８
上記特許文献１の二重殻タンクでは、内槽と外槽との槽間を高真空とすることにより、放射熱の侵入を防ぎ、自然対流を阻止して高い断熱効果を得ている。しかし、巨大な容積を有する槽間を真空引きするために時間を要し、それが製造やメンテナンスにかかる時間を長引かせる要因の一つとなり得る。また、耐真空性を備えるために槽壁に十分な厚さを要し、それがタンク重量を増加させる要因の一つとなり得る。また、タンクに多数の補強部材を追加する必要があり、構造が複雑であることから製造が高難度を伴う。
本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、液化ガスを貯蔵するための多重殻タンクにおいて、内槽と外槽との槽間を高真空にすることに頼らずに、高い断熱性能を備えることを課題とする。
本発明の一態様に係る多重殻タンクは、
液化ガスを貯留する内槽と、
前記内槽を取り囲むように、前記内槽の外側に間隙を空けて配置された一重又は多重の外槽と、
前記内槽の外面、前記外槽の内面、及び前記外槽の外面のうち２つ以上の面を覆うように当該面に固定されて、熱伝導及び熱対流を阻害する面状断熱材と、を備え、
各槽間に気体が充填されていることを特徴としている。
また、本発明の一態様に係る船舶は、
船体と、
前記船体に搭載された前記多重殻タンクとを備えることを特徴としている。
上記構成の多重殻タンク及び船舶によれば、面状断熱材からなる二層以上の断熱層によって熱伝導及び熱対流が阻害されることにより、槽間に気体が充填されていても多重殻タンクのタンク壁に十分に高い断熱性能が備えられる。
本発明によれば、液化ガスを貯蔵するための多重殻タンクにおいて、内槽と外槽との槽間を高真空にすることに頼らずに、高い断熱性能を備えることができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る多重殻タンクが搭載された船舶の全体的な構成を示す側面図である。 図２は、船舶に搭載された多重殻タンクの構造を説明する断面図である。 図３は、第１例に係る多重殻タンクの断面図である。 図４は、面状断熱材の固定方法を説明する図である。 図５は、槽間に粒状断熱材が充填された第１例に係る多重殻タンクの断面図である。 図６は、第２例に係る多重殻タンクの断面図である。 図７は、第３例に係る多重殻タンクの断面図である。 図８は、第４例に係る多重殻タンクの断面図である。 図９は、第５例に係る多重殻タンクの断面図である。 図１０は、第６例に係る多重殻タンクの断面図である。
図１に、本発明の一実施形態に係る多重殻タンク３が搭載された船舶１を示す。この船舶１は、船体２と、船体２に搭載された２つの多重殻タンク３とを備える。多重殻タンク３は、低温流体輸送用のカーゴタンクである。多重殻タンク３は、本実施形態では船長方向に並んでいるが、船幅が広い場合は船幅方向に並んでもよい。また、船体２に搭載される多重殻タンク３の数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
２つの多重殻タンク３は、実質的に同じ構造を有する。本実施形態では、多重殻タンク３は二重殻タンクとして構成されている。図２に示すように、各多重殻タンク３は、貨物を貯留する内槽４と、内槽４を包み込む外槽５とを含む。内槽４と外槽５との間は略均等に離間しており、内槽４と外槽５との間にタンク壁の厚さ方向の槽間３０が形成されている。多重殻タンク３のタンク壁の断熱構造については後ほど詳述する。
貨物は、液化石油ガス（ＬＰＧ、約－４５℃）、液化エチレンガス（ＬＥＧ、約－１００℃）、液化天然ガス（ＬＮＧ、約－１６０℃）、液化酸素（ＬＯ2、約－１８０℃）、液化水素（ＬＨ2、約－２５０℃）、及び、液化ヘリウム（ＬＨｅ、約－２７０℃）の液化ガスなどであってよい。但し、貨物は必ずしも液体である必要はなく、気体であってもよい。
内槽４は、水平方向に長い円筒形状の内槽本体部４１と、内槽本体部４１から上向きに突出する内槽ドーム４２とを含む。本実施形態では、内槽本体部４１の軸方向が船長方向と平行である。内槽ドーム４２の軸方向は、本実施形態では鉛直方向と平行であるが、鉛直方向に対して多少傾いていてもよい。
外槽５は、水平方向に長い円筒形状の外槽本体部５１と、外槽本体部５１から上向きに突出する外槽ドーム５２とを含む。外槽本体部５１は、内槽本体部４１を取り囲む。外槽ドーム５２は、内槽ドーム４２を取り囲む。外槽本体部５１の軸方向は、内槽本体部４１と同様に船長方向と平行であり、外槽ドーム５２の軸方向は、内槽ドーム４２と同様に鉛直方向と平行である。但し、内槽本体部４１及び外槽本体部５１は、必ずしも水平方向に長い円筒形状である必要はなく、鉛直方向に長い円筒形状であってもよい。或いは、内槽本体部４１及び外槽本体部５１は、球形状であってもよいし、立方体状や直方体状であってもよい。
船体２には、上向きに開口する２つの貨物艙２１が形成されている。貨物艙２１は船長方向に並んでおり、貨物艙２１同士は隔壁２２によって仕切られている。そして、各貨物艙２１の内部に、多重殻タンク３の下部が挿入されている。
各貨物艙２１の内部には、船長方向に互いに離間する一対のサドル２５が設けられている。サドル２５は、多重殻タンク３の外槽５の外槽本体部５１を支持する。また、多重殻タンク３の内槽４と外槽５との間には、内槽本体部４１を支持する一対の支持部材３５が設けられている。本実施形態では、支持部材３５がサドル２５と同じ位置に設けられているが、支持部材３５はサドル２５と違う位置に設けられてもよい。
各多重殻タンク３の上方には、タンクカバー６が配置されている。各タンクカバー６は、対応する多重殻タンク３を上方から覆い、船体２との間に不活性ガスが充填される保持空間７を形成する。上述した外槽５の外槽本体部５１はタンクカバー６の下方に位置しており、外槽ドーム５２はタンクカバー６を貫通している。
〔多重殻タンク３の断熱構造〕
ここで、上記構成の多重殻タンク３に備えられた断熱構造について説明する。図３は、第１例に係る多重殻タンク３の断面図である。図３に示すように、多重殻タンク３は、液化ガスを貯留する内槽４と、内槽４を取り囲むように、内槽４の外側に間隙を空けて配置された一重又は多重の外槽５と、内槽４の外面、外槽５の内面、及び外槽５の外面のうち２つ以上の面を覆うように設けられて、熱放射、熱伝導、及び熱対流を阻害する面状断熱材９と、を備える。
面状断熱材９は、パネル状を呈する。面状断熱材９は、内槽４とその直ぐ外側に配置された外槽５（第１外槽５Ａ）との間隙の０．０１倍以上１倍以下の厚みを有する。面状断熱材９は、断熱材を板状の基材で挟み込んだ複層のパネルであってもよい。但し、面状断熱材９はパネル状に限定されず、シート状であってもよい。このような面状断熱材９として、発泡ウレタンパネル、エアロゲルシート、シート状グラスウールなどが例示される。
面状断熱材９は、固定具によって内槽４又は外槽５の表面に固定されている。図４に示すように、内槽４（又は外槽５）には、金属製のベースプレート８１が溶接などにより接合されている。このベースプレート８１に、ねじ構造又は溶接などによりスタッドボルト８２が接合されている。スタッドボルト８２の材質は、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）などの熱伝導率の低いものであることが望ましい。このスタッドボルト８２は、面状断熱材９に設けられた孔に挿通されたうえ、ナット８３に螺入される。この例では、スタッドボルト８２及びナット８３が固定具に該当する。但し、面状断熱材９は、接着剤や発泡ウレタンによる自己接着機能によって内槽４又は外槽５の表面に固定されていてもよい。
内槽４と、内槽４の直ぐ外側に配置された外槽５（第１外槽５Ａ）との槽間３０（第１槽間３０Ａ）には、低温の気体（例えば、貨物の液化ガスが気化した気体など）が充填されている。第１槽間３０Ａに充填されている気体は、内槽４と第１槽間３０Ａとが連通されることにより内槽４から気化した気体が流入したものであってよい。
第１槽間３０Ａの圧力は、１ｋＰａ以上の圧力である。第１槽間３０Ａの圧力は、従来の真空断熱と比較して十分に高い。また、第１槽間３０Ａの圧力は１ｋＰａ以上で大気圧に対して負圧であってもよい。この場合、従来の真空断熱と比較して、第１槽間３０Ａの真空度は十分に低い。
第１槽間３０Ａには、多重殻タンク３のタンク壁の厚さ方向の空隙３１が設けられている。空隙３１には面状断熱材９が存在しない。この空隙３１は、作業用の空間として利用され、作業のために十分な大きさを有する。なお、この空隙３１は配管の配置に利用されてもよい。このような空隙３１のタンク壁の厚さ方向の大きさは、例えば、槽間３０の間隙の０．１倍以上０．９９倍以下である。空隙３１を大きくとる場合、施工時に、作業員がこの空隙３１の中に入って、内槽４及び外槽５に面状断熱材９を固定する作業を行うことができる。また、メンテナンス時に、作業員がこの空隙３１の中に入って面状断熱材９を検査したり、面状断熱材９をメンテナンスしたりすることができる。本実施形態において面状断熱材９の各々は固定具で内槽４又は外槽５の表面に固定されることから、面状断熱材９を移動させたり固定具を取り扱ったりするための空隙３１が設けられることは特に有用である。一方で、面状断熱材９および空隙３１を大きくとると外槽５が大きくなり設置スペースやタンク重量増加によるコストへの影響がある場合が考えられる。多重殻タンク３では、要求される防熱性能や設置スペースの制限に応じて、面状断熱材９の厚み、槽間３０や空隙３１の距離を柔軟に選択することができる。
第１槽間３０Ａの空隙３１には、図５に示すように、例えばパーライトなどの粒状断熱材９５が充填されてもよい。これにより、多重殻タンク３の断熱性能を更に向上させることができる。
以下、多重殻タンク３における面状断熱材９の配置の例を説明する。望ましくは、面状断熱材９は、外槽５のうち内槽４の直ぐ外側に配置された第１外槽５Ａの内面、及び第１外槽５Ａの外面のうちいずれかを覆うように設けられた第１の面状断熱材と、内槽４の外面、外槽５の内面、及び外槽５の外面のうち第１面状断熱材で覆われていない面を覆うように設けられた第２の面状断熱材とを、含む。
第１の面状断熱材と第２の面状断熱材の防熱性能は、その面状断熱材９が配置される場所に応じて互いに異なっていてもよい。温度条件や雰囲気条件が異なる第１槽間３０Ａと第２槽間３０Ｂとに応じて、第１の面状断熱材と第２の面状断熱材の種類や厚みを適宜調整することで、多重殻タンク３は槽間３０が高真空でなくても十分に高い断熱性能を備えることができる。
＜第１例＞
図３に示す多重殻タンク３Ａは二重殻タンクであって、内槽４と一重の外槽５とを有する。内槽４の外面を覆うように面状断熱材９が内槽４の外面に固定されている。また、外槽５の外面を覆うように、面状断熱材９が外槽５の外面に固定されている。
＜第２例＞
図６に示す多重殻タンク３Ｂは二重殻タンクであって、内槽４と一重の外槽５とを有する。外槽５の内面を覆うように面状断熱材９が外槽５の内面に固定されている。また、外槽５の外面を覆うように、面状断熱材９が外槽５の外面に固定されている。
＜第３例＞
図７に示す多重殻タンク３Ｃは二重殻タンクであって、内槽４と一重の外槽５とを有する。内槽４の外面を覆うように、面状断熱材９が内槽４の内面に固定されている。外槽５の内面を覆うように面状断熱材９が外槽５の内面に固定されている。更に、外槽５の外面を覆うように、面状断熱材９が外槽５の外面に固定されている。
＜第４例＞
図８に示す多重殻タンク３Ｄは三重殻タンクであって、内槽４と二重の外槽５とを有する。二重の外槽５は、内槽４の直ぐ外側に配置された第１外槽５Ａと、第１外槽５Ａの外側に配置された第２外槽５Ｂで構成されている。第１外槽５Ａと第２外槽５Ｂとの槽間３０（第２槽間３０Ｂ）には、第１槽間３０Ａに充填された気体よりも沸点の高い不活性ガス（例えば、窒素など）が充填されている。
多重殻タンク３Ｄでは、内槽４の外面を覆うように、面状断熱材９が内槽４の外面に固定されている。第１外槽５Ａの外面を覆うように、面状断熱材９が第１外槽５Ａの外面に固定されている。更に、第２外槽５Ｂの外面を覆うように、面状断熱材９が第２外槽５Ｂの外面に固定されている。多重殻タンク３Ｄにおいて、第１外槽５Ａの外面を覆っている面状断熱材９に代えて、第１外槽５Ａの内面を覆うように面状断熱材９が第１外槽５Ａの内面に固定されてもよい。また、多重殻タンク３Ｄにおいて、第２外槽５Ｂの外面を覆っている面状断熱材９に代えて、第２外槽５Ｂの内面を覆うように面状断熱材９が第２外槽５Ｂの内面に固定されてもよい。
＜第５例＞
図９に示す多重殻タンク３Ｅは三重殻タンクであって、内槽４と二重の外槽５（第１外槽５Ａ及び第２外槽５Ｂ）とを有する。この多重殻タンク３Ｅでは、第１外槽５Ａの内面を覆うように、面状断熱材９が第１外槽５Ａの内面に固定されている。更に、第１外槽５Ａの内面を覆うように、面状断熱材９が第１外槽５Ａの外面に固定されている。多重殻タンク３Ｅにおいて、第１外槽５Ａの内面及び外面に加えて、内槽４の外面、第２外槽５Ｂの内面、第２外槽５Ｂの外面のうち少なくとも１つの面が面状断熱材９で覆われていてもよい。
＜第６例＞
図１０に示す多重殻タンク３Ｆは三重殻タンクであって、内槽４と二重の外槽５（第１外槽５Ａ及び第２外槽５Ｂ）とを有する。この多重殻タンク３Ｆでは、第１外槽５Ａの内面を覆うように、面状断熱材９が第１外槽５Ａの内面に固定されている。更に、第２外槽５Ｂの内面を覆うように、面状断熱材９が第２外槽５Ｂの内面に固定されている。多重殻タンク３Ｆにおいて、第１外槽５Ａの内面を覆っている面状断熱材９に代えて、第１外槽５Ａの外面を覆うように面状断熱材９が第１外槽５Ａの外面に固定されてもよい。また、多重殻タンク３Ｆにおいて、第２外槽５Ｂの内面を覆っている面状断熱材９に代えて、第２外槽５Ｂの外面を覆うように面状断熱材９が第２外槽５Ｂの外面に固定されてもよい。また、多重殻タンク３Ｆにおいて、第２外槽５Ｂの内面を覆っている面状断熱材９に代えて、内槽４の外面を覆うように面状断熱材９が内槽４の外面に固定されてもよい。
〔総括〕
以上に説明したように、本実施形態の多重殻タンク３は、液化ガスを貯留する内槽４と、内槽４を取り囲むように、内槽４の外側に間隙を空けて配置された一重又は多重の外槽５と、内槽４の外面、外槽５の内面、及び外槽５の外面のうち２つ以上の面を覆うように当該面に固定されて、熱伝導及び熱対流を阻害する面状断熱材９と、を備え、各槽間３０に気体が充填されていることを特徴としている。
外槽５が一重である場合の面状断熱材９の配置として、以下が例示され得る。
（第１例）面状断熱材９が、内槽４の外面と外槽５の内面とを覆うように設けられている。
（第２例）面状断熱材９が、内槽４の外面及び外槽５の外面の２面を覆うように設けられている。
（第３例）面状断熱材９が、外槽５の内面及び外槽５の外面の２面を覆うように設けられている。
（第４例）面状断熱材９が、内槽４の外面、外槽５の内面、及び外槽５の外面の３面を覆うように設けられている。
また、本実施形態に係る船舶１は、船体２と、船体２に搭載された多重殻タンク３とを備えることを特徴としている。
上記構成の多重殻タンク３及び船舶１によれば、面状断熱材９からなる二層の断熱層によって熱伝導、及び熱対流が阻害されることにより、槽間３０に気体が充填されていても多重殻タンク３のタンク壁に十分に高い断熱性能が備えられる。更に、上記構成の多重殻タンク３では、面状断熱材９は内槽４又は外槽５の表面に固定されていることから、内槽４と外槽５が熱収縮しても面状断熱材９のそれが取り付けられた表面に対する位置ズレや偏りが生じにくく、タンク壁の各部分における断熱性能の信頼性を向上させることができる。
上記構成の多重殻タンク３において、内槽４と当該内槽４の直ぐ外側に配置された外槽５（第１外槽５Ａ）との槽間３０（第１槽間３０Ａ）の圧力が、１ｋＰａ以上であってよい。
更に、第１槽間３０Ａの圧力が大気圧に対し負圧であってもよい。これにより、多重殻タンク３のタンク壁は更に高い断熱性能を備えることができる。
上記構成の多重殻タンク３において、面状断熱材９は、パネル状であってよい。
上記構成の多重殻タンク３において、面状断熱材９は、当該面状断熱材９によって覆われる面に固定具（スタッドボルト８２及びナット８３）によって固定されていてよい。
このように面状断熱材９が固定具によって固定されていることによって着脱が比較的容易であるので、現場施工を単純化することができる。
上記構成の多重殻タンク３において、槽間３０の各々は厚さ方向の作業用の空隙３１を有していてよい。ここで空隙３１は、槽間３０のうち面状断熱材９によって占有されておらず、気体以外の物体（例えば、作業員や配管など）が通過できる空間を意味する。
このように槽間３０に空隙３１が設けられていることにより、施工時にはこの空隙３１を利用して作業員が面状断熱材９の取付作業や配管作業等を行うことができ、メンテナンス時にはこの空隙３１に検査機器を導入して面状断熱材９の検査を行ったり空隙３１を利用して作業員が面状断熱材９の取り換え作業などを行ったりすることができる。
上記構成の多重殻タンク３において、面状断熱材９が、外槽５のうち内槽４の直ぐ外側に配置された第１外槽５Ａの内面、及び第１外槽５Ａの外面のうちいずれかを覆うように設けられた第１面状断熱材 と、内槽４の外面、外槽５の内面、及び外槽５の外面のうち第１面状断熱材で覆われていない面を覆うように設けられた第２面状断熱材とを、含むことが望ましい。
これにより、第１外槽５Ａの内外で特に重点的に断熱が行われる。
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。上記の構成は、例えば、以下のように変更することができる。
例えば、上記実施形態において多重殻タンク３は船舶１に搭載されているが、多重殻タンク３の構造は地上に設置される液化ガス貯蔵用のタンクに適用されてもよい。
１ ：船舶
２ ：船体
３，３Ａ～３Ｆ：多重殻タンク
４ ：内槽
５ ：外槽
５Ａ ：第１外槽
９ ：面状断熱材
３０ ：槽間
３１ ：空隙

Claims (11)

  1. 液化ガスを貯留する内槽と、
    前記内槽を取り囲むように、前記内槽の外側に間隙を空けて配置された一重又は多重の外槽と、
    前記内槽の外面、前記外槽の内面、及び前記外槽の外面のうち２つ以上の面を覆うように当該面に固定されて、熱伝導及び熱対流を阻害する面状断熱材と、を備え、
    各槽間に気体が充填されている、
    多重殻タンク。
  2. 前記内槽と当該内槽の直ぐ外側に配置された前記外槽との槽間の圧力が、１ｋＰａ以上である、
    請求項１に記載の多重殻タンク。
  3. 前記面状断熱材は、パネル状である、
    請求項１又は２に記載の多重殻タンク。
  4. 前記面状断熱材は、当該面状断熱材によって覆われる面に固定具によって固定されている、
    請求項１～３のいずれか一項に記載の多重殻タンク。
  5. 前記槽間の各々はタンク壁の厚さ方向の作業用の空隙を有する、
    請求項１～４のいずれか一項に記載の多重殻タンク。
  6. 前記面状断熱材が、
    前記外槽のうち前記内槽の直ぐ外側に配置された第１外槽の内面、及び前記第１外槽の外面のうちいずれかを覆うように設けられた第１面状断熱材と、
    前記内槽の外面、前記外槽の内面、及び前記外槽の外面のうち第１面状断熱材で覆われていない面を覆うように設けられた第２面状断熱材とを、含む、
    請求項１～５のいずれか一項に記載の多重殻タンク。
  7. 前記外槽は一重であって、
    前記面状断熱材が、前記内槽の外面と前記外槽の内面とを覆うように設けられている、
    請求項１～５のいずれか一項に記載の多重殻タンク。
  8. 前記外槽は一重であって、
    前記面状断熱材が、前記内槽の外面及び前記外槽の外面の２面を覆うように設けられている、
    請求項１～５のいずれか一項に記載の多重殻タンク。
  9. 前記外槽は一重であって、
    前記面状断熱材が、前記外槽の内面及び前記外槽の外面の２面を覆うように設けられている、
    請求項１～５のいずれか一項に記載の多重殻タンク。
  10. 前記外槽は一重であって、
    前記面状断熱材が、前記内槽の外面、前記外槽の内面、及び前記外槽の外面の３面を覆うように設けられている、
    請求項１～５のいずれか一項に記載の多重殻タンク。
  11. 船体と、
    前記船体に搭載された請求項１～１０のいずれか一項に記載の多重殻タンクとを備える、
    船舶。
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