JPH0492193A - 超低温用真空断熱構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低温液化ガス等を輸送する船舶に装備する貯
蔵タンク、或いは低温液化ガスを収容貯蔵するタンク等
の防熱に利用することができる超低温用真空断熱構造体
に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

ＬＰＧやＬＮＧのような超低温液化ガスを輸送する船は
輸送時の液化ガスの蒸発を防止するために液化ガスを収
容するタンクの周囲にポリウレタンフォーム等の断熱材
を施工することが一般的である。

例えばＬＮＧ輸送船に設置するタンクの場合、タンクに
使用する断熱材の厚みは、初期においては２００　ｍｍ
程度であったが、最近では輸送時のＬＮＧの蒸発量を極
力防止するために、使用する断熱材の厚さを１０１００
Ｏ近くまで厚くするという傾向になっている。

しかしながらこのような厚さの厚い断熱材を使用するタ
ンク構造の場合には、タンクに使用する断熱材の厚さが
増大するに従って、輸送をする船全体の容積を増大させ
る必要があり、その結果、船の重量が増加し、また、必
然的に船の建造費も大幅にアンプするという悪循環を辿
っていた。

また、輸送船に限らず液化ガスを貯蔵する陸上のタンク
においても、ＬＮＧ貯蔵タンクの場合には主としてパー
ライト粉末を充填することによって防熱施工を行ってい
るが、この場合でも断熱厚みは１ｏｏｏ腸程度の厚みを
もたせることが一般であるためにタンクに使用する鋼材
の量も大幅に増加し建設コストの高騰を来していた。

このような問題に対応するために、特開平１５２２６１
号公報に記載されているように、通気性のない合成樹脂
フィルムで構成した袋ａの内部に断熱性を有する微粉末
または連続気孔率の高いプラスチックフオームｂを収容
し、袋ａの内部を真空排気した後に袋開口部を熱融着し
た真空断熱材が開発された。

上記する真空断熱材は、熱の伝導率が０．００４〜０．
００６　ｋｃａｌ／ｍｈ″Ｃという優れた数値を示して
おり従来のポリウレタンフォームと比較した場合に断熱
性能が約３倍も優れたものであったがこの場合でも以下
に記載するような各種の欠点を有することが指摘されて
いる。即ち ■　断熱材を構成する袋の表面材として合成樹脂フィル
ムを使用しているために、−船釣に一３０℃以下では素
材の脆化を起こしてしまい強度的に不充分である。

■　液化ガス輸送船の耐用年数が２０年程度であるとい
うことを考慮し、貯蔵タンクとしての長期信舷性を考え
ると、上記した構造をもった断熱材の場合には断熱材の
外袋を構成している合成樹脂フィルムを通して徐々に空
気等のガスが侵入することによって断熱材の断熱性能が
失われていくケースが多く、ＬＰＧ温度（−４５℃）、
ＬＮＧ温度（−１６５℃）で使用することには問題があ
った。

■　真空断熱材に使用しているスペーサーは熱伝導率が
非常に優れていることと、軽量であるために連続気孔の
ポリウレタンフォームを使用することが多いが、この構
造体の場合には、真空下では放出ガスの発生があるため
にスペーサー中にゲッター剤を混入する必要があった。

しかしながらこのゲッター剤は密度が大きいために構成
された真空断熱材の密度が約ＬＯＯｋｇ　／ｄ程度にな
ってしまいスペーサー自体では密度が５０ｋｇ／ｒｒｆ
という特徴が充分に発揮されなかった。

また、断熱材が発揮する熱特性を考慮した場合断熱材中
に混入されたゲッター剤の部分は熱伝導率が悪く、この
部分を通しての熱ロスが多いという欠点も指摘されてい
た。

■　従来の真空断熱材は、合成樹脂のラミネートフィル
ムを使用して構成した袋の中に、連続気孔構造のポリウ
レタンフォームとゲッター剤をスペーサーとして収容し
た後にその内部を真空排気して開口部を融着閉止する構
造であるために、短期的には袋に使用するプラスチック
の性能も劣化しないが、１０年〜２０年といった長期的
には空気等のガスがプラスチックフィルムを通して徐々
に内部に侵入し、その結果内部の真空度が弱まり、断熱
性能を低下させるという欠点もあった。

■　使用する表面材がプラスチックラミネートフィルム
で構成されているために強度的に弱くその結果対象物に
施工する場合に、形成された真空断熱材を直接ボールド
等を用いて相手方に保持させることができないという欠
点を有しており、更にはＬＰＧ温度以下ではフィルムが
脆化してしまうために長期的な強度が期待できないとい
う欠点も有している。

等がそれである。

〔発明の目的〕

本発明は従来の真空断熱構造体に比較して長期間の使用
に耐えることができ、しかも使用期間の経通によっても
材質に脆化を伴うことのない真空断熱構造体を提供せん
とするものである。

また本発明の他の目的は、真空下でのガスの放出に伴う
断熱効果の低下がなく品質的に極めて安定した構造を有
する超低温真空断熱構造体を提供することを目的として
いる。

更にまた本発明の他の目的は、金属箔又は金属板等を利
用して断熱構造体の容器を形成するとともに、このよう
に形成した容器内に、真空下でのガスの放出が殆どない
酸硬化型連続気泡レゾールフオームをスペーサーとして
収容した後に内部を真空排気した構造とすることによっ
て、貯蔵容器の壁面に断熱構造体をボールドによって直
接的に固定することができる超低温真空断熱構造体を提
供することを目的としている。

〔発明の要点］ 本発明は、金属箔または金属薄板を利用して作成した容
器内に、酸硬化型連続気泡レゾールフオームをスペーサ
ーとして収容し、次いで容器内部を真空排気した後に容
器の開口部を溶着閉止したことを特徴とする超低温真空
断熱構造体を発明の要点としている。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。

本発明の真空断熱構造体は、金属箔または金属薄板等に
よって形成された容器本体１と、この容器本体１内に気
密的に収容された酸硬化型のスペーサー２とによって構
成している。

容器本体１を構成するための金属箔または金属薄板とし
ては、アルミニウム、ステンレス等が一般的であるが、
断熱性能を効果的に発揮させるためには熱伝導率の小さ
いステンレスを容器素材として使用することが好ましい
。

使用するステンレスの厚さはできるだけ薄いものを使用
することが良く、具体的には、厚さ１００μｍ以下のも
のが好ましい。

また、構成された断熱材の表面の強度が必要な場合には
容器の両方の表面に１００μｍ以上の金属板を使用する
ことが望ましいが、熱のロスを考慮すると厚さ方向に対
しては１００μｍ以下の金属箔を使用することが望まし
い。

本発明の真空断熱材を製造する場合には、重合させた二
枚の金属箔の三方を予め溶接することによって袋状の容
器本体１を形成しておき、この袋状の容器本体１内にス
ペーサー２を収容した後に容器本体１の内部を真空排気
し、次いで容器本体１の開口部を溶接閉止するという手
段によって製品を得る方法や、或いは、予め容器本体１
を構成する直方体の天面を作成しておき、この直方体の
内部にスペーサー２を収容した後に、バイブを溶接した
残る一面の開口面を溶接手段によって閉止し、次いで容
器本体１内部の空気をバイブを利用して真空排気した後
にバイブを封じ切ることによって製造するという方法を
講することもできる。

容器本体１を溶接するための手段としては電子ビーム溶
接、シーム溶接、ＣＯ□レーザー溶接、ＴＩＧ溶接等が
可能である。

また、容器本体１内に収容すべきスペーサー２としては
、真空中での放出ガスが殆ど発生しない酸硬化型連続気
泡レゾールフオームを使用することが良好であり、好ま
しくは、１００℃における蒸気圧が１０ｍＨｇ以下、又
は２５℃における蒸気圧が７６０　ｍｍＨｇ以上である
解離定数ｐＫａ＝２．５以下の無機酸を硬化剤として使
用して製造した酸硬化型連続気泡レゾールフオームが好
ましい。

なお、−船釣に用いられている酸硬化型レゾールフオー
ムには、硬化剤としてフェノールスルホン酸、トルエン
スルホン酸等の有機酸が好んで用いられるが、これらの
有機酸を使用した場合には１００℃における蒸気圧が１
０＋ｍ＋＋Ｈｇ以上で、かつ、２５℃における蒸気圧が
７６０　ｍＨｇ以下であるために連続気泡構造のフオー
ムとしても、発泡硬化、アフターキュアー後もフオーム
中に残存し、真空排気時に徐々に飛散したり、副反応を
引き起こし易く、目的とする到達真空度を著しく遅延さ
せるのみならず、熱伝導率の劣化安定性も損なうように
なる。

一方、１００℃における蒸気圧が１０ａｎＨｇ以下の無
機酸を使用した場合には、真空排気時の飛散による悪影
響を及ぼすことがなく、熱伝導率の劣化安定性にも優れ
ている。

これらの無機酸としては、解離定数ｐｋａ　＝２．５以
下のものが好ましく、それ以上のものの場合には発泡硬
化のために多量の添加や、高温長時間の発泡硬化が必要
となり、生産性を著しく損なうとともに緻密なセル構造
を得ることができない。

セル構造の緻密さは、熱伝導に太き（影響を及ぼすもの
であるので、緻密なセル構造であればある程熱伝導率と
しては低い値が得られる。

実施例　１ 厚さ３０μｍのステンレス箔二枚を重合し、その三方を
溶接して構成した容体に、酸硬化型の連続気泡構造のレ
ゾールフオームを収容し、その内部を０．０ＩＴｏｒｒ
迄真空排気した後に容体の開口部をＴＩＧ溶接し、３０
０閣×３００！ｌｌ×２０ｔの構造体を得た。

この構造体の熱伝導率、密度及びその経時変化を測定し
たところ以下のような優れた結果を得ることができた。

三方を熱融着したプラスチックラミネートフィルム（ポ
リエチレン１１６０／アルミ箔１２／ポリエステル１２
）で形成した容体の内部に前記と同様の酸硬化型の連続
気泡構造のレゾールフオームを収容し、その内部を０．
０１Ｔｏｒｒ迄真空排気した後に容体の開口部を熱融着
し、３００　ＷＩＸ３００　ｍＸ２０’の構造体を得た
。

この構造体の熱伝導率、密度及びその経時変化を測定し
たとこ１ろ初期値は良好であるが経時変化値では劣化が
観察された。

比較例　１ （放置条件４０　’Ｃ，９０％Ｒ）Ｉ）（放置条件４０
℃２９０％Ｒ１１） ［発明の効果〕 上記のように構成した本発明の効果を述べれば以下のと
おりである。

（１）熱伝導率が最も優れているポリウレタンフォーム
（熱伝導率０．０１６〜０．０１８　Ｋｃａｌ／ｌｌＩ
ｈ″Ｃ）と比較した場合その３分の１以下の断熱性能を
発揮することができるとされている従来の真空断熱材と
熱伝導率が殆ど同じであり、かつ、−２００℃の温度ま
で使用することが可能な断熱構造体を得ることができた
。

その結果ＬＰＧ船、ＬＮＧ船及びそれらを収容するタン
ク等に使用することができるようになって、船の建造費
、或いはタンクの建設費等を大幅に低減することを可能
にできる利点がある。

（２）酸硬化型レゾールフオームをスペーサーとして使
用しているので、真空下での放出ガスが殆どない。

その結果放出ガスを吸着させるためのゲッター剤を使用
する必要がなくなったため非常に軽量な真空断熱材を得
ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す縦断側面図、第２図は従
来品を示す縦断側面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属箔または金属薄板を用いて作成した容器内に
   、連続気泡構造のプラスチックフォームをスペーサーと
   して収容し、次いでスペーサー部を真空排気して気密的
   に密封したことを特徴とする超低温用真空断熱構造体。
2. （２）容器内に収容するスペーサーが連続気泡構造を有
   するレゾールフォームである特許請求の範囲第１項記載
   の超低温用真空断熱構造体。
3. （３）容器内に収容する連続気泡プラスチックフォーム
   が、１００℃における蒸気圧が１０ｍｍＨｇ以下、また
   は、２５℃における蒸気圧が７６０ｍｍＨｇ以上である
   解離定数ｐｋａ＝２．５以下の無機酸を硬化剤として用
   いて製造した酸硬化型レゾールフォームである特許請求
   の範囲第１項及び第２項記載の超低温用真空断熱構造体
   。