WO2011093227A1 - 低温タンク - Google Patents

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WO2011093227A1
WO2011093227A1 PCT/JP2011/051106 JP2011051106W WO2011093227A1 WO 2011093227 A1 WO2011093227 A1 WO 2011093227A1 JP 2011051106 W JP2011051106 W JP 2011051106W WO 2011093227 A1 WO2011093227 A1 WO 2011093227A1
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WO
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tank
low
temperature
concrete
layer
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PCT/JP2011/051106
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English (en)
French (fr)
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西▲崎▼丈能
中谷元彦
牛田智樹
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大阪瓦斯株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a low temperature tank that stores a low temperature liquefied fluid such as liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), liquid ethylene (LEG), and the like.
  • a low temperature liquefied fluid such as liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), liquid ethylene (LEG), and the like.
  • the low temperature tank that stores the low temperature liquefied fluid L includes an inner tub 3 and an outer tub 6, and a double structure including a cold insulation layer 14 between them is employed.
  • the side part of the outer tank 6 has the outer tank side plate 13 which has airtightness and prevents the penetration
  • a breakwater 4 that prevents L from spreading further to the outside is integrally formed.
  • the inner tank 3 is made of a metal tank
  • the outer tank 6 is made of a metal liner-structured outer tank side plate 13 and concrete liquid-proofing. It consisted of dyke 4.
  • the inner tank 3 is a 9% nickel steel (9%) having high toughness at low temperatures so as to store a low temperature liquefied fluid L at a low temperature (about minus 160 ° C. in the case of liquefied natural gas). It is configured as a container for cryogenic steel such as (Ni steel) (see Patent Document 1).
  • cryogenic steel such as (Ni steel) (see Patent Document 1).
  • Consists of concrete and the like As the concrete, prestressed concrete (PC) in which the compressive force is applied to the concrete material to increase the strength is used.
  • the low temperature liquefied fluid L is in direct contact with the inner surface of the concrete levee forming the outer tub 6, and cracks are generated due to a rapid change in the temperature of the concrete surface, so that the function as a liquid barrier cannot be performed.
  • a so-called cold-heat resistance relaxation layer provided with a so-called glass mesh, rigid urethane foam, or the like has been formed (see Patent Document 2).
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a dual structure cryogenic tank for storing a cryogenic liquid therein, and the structure is simple and easy to construct. While reducing the construction (materials and construction) costs, it is to provide a highly reliable cryogenic tank.
  • an inner tank that stores a low-temperature liquefied fluid therein, an outer tank that surrounds the bottom and sides of the inner tank from the outside, and between the inner tank and the outer tank
  • the characteristic structure of the dual-structured cryogenic tank with a cold insulation layer is
  • the inner tank comprises a bottomed inner container made of concrete, and an inner cooling resistance mitigation layer covering the inner surface of the inner container;
  • the outer tub is provided with a bottomed outer container made of concrete and an outer cooling resistance reducing layer that covers the inner surface of the outer container.
  • the low-temperature liquefied fluid is stored in the inner container made of concrete whose inner surface is covered with the inner cooling resistance reducing layer.
  • the transmission of cold heat from the low-temperature liquefied fluid is appropriately mitigated in the inner cold resistance reducing layer, and the inner container made of concrete is appropriately protected.
  • the inner tank is made of concrete, cracks are prevented by suppressing the occurrence of a large temperature difference in the housing, and the storage of the low-temperature liquefied fluid is ensured over a predetermined period of use. Yes.
  • the inner tank is basically made of concrete without using relatively expensive 9% Ni steel or the like as in the prior art, the material cost can be reduced.
  • both the inner tank and the outer tank can have substantially the same structure, the entire low temperature tank can be managed easily during construction and construction. For example, the construction period can be shortened to reduce the construction cost. . And, as in the prior art, the structural material is different between the inner tank and the outer tank, and further, the countermeasure load against the problem caused by the difference in the structure can be reduced. Furthermore, it is possible to make full use of the experience accumulated in the outer tank. Furthermore, by providing a cold insulation layer between the inner tank and the outer tank, heat input to the low-temperature liquefied fluid from the outside can be appropriately suppressed. From the above, it was possible to obtain a highly reliable low-temperature tank that can store a low-temperature liquefied fluid inside for a long period of time while shortening the construction period and reducing the construction cost.
  • a further characteristic configuration of the low-temperature tank of the present invention is that the inner cooling resistance reducing layer includes a glass mesh in contact with the low-temperature liquefied fluid, and a rigid urethane foam that is provided on the surface and located on the inner container side. It is in.
  • the inner cooling resistance reducing layer includes a hard urethane foam as a heat insulating material and a glass mesh as a surface reinforcing material provided on the surface thereof.
  • a hard urethane foam as a heat insulating material
  • a glass mesh as a surface reinforcing material provided on the surface thereof.
  • a low-temperature liquefied fluid contacts a hard urethane foam directly and prevents this from cracking favorably.
  • the surface of the hard urethane foam as a heat insulating material is appropriately reinforced by the glass mesh, and the hard urethane foam can be appropriately prevented from being damaged by the thermal shock.
  • the rigid urethane foam exhibits excellent heat insulation performance and sufficiently protects the concrete inner container.
  • the inner cooling resistance relaxation layer includes an integral cooling resistance relaxation layer that covers the entire inner surface of the inner container, the glass heating resistance layer is in contact with a low-temperature liquefied fluid, and the glass mesh is provided on the surface.
  • the outer side cooling resistance relaxation layer comprises a bottom side cooling resistance relaxation layer provided on the inner surface of the bottom of the outer container, and a side wall side cooling resistance relaxation layer provided on the inner surface of the side wall of the outer container, the bottom side
  • the cooling resistance relaxation layer is composed of pearlite concrete
  • the side wall side cooling resistance relaxation layer is provided with a glass mesh in contact with a low-temperature liquefied fluid
  • a rigid urethane foam that is provided on the surface and positioned on the inner container side It is in.
  • the purpose of the inner tank is to store the low temperature liquefied fluid in a low temperature state
  • the purpose of the outer tank is, as described above, when the low temperature liquefied fluid leaks from the inner tank unexpectedly. In the prevention of further diffusion.
  • the inner cooling resistance reduction layer is configured as an integral cooling resistance relaxation layer that covers the entire inner surface of the inner container, ensuring storage performance and reducing the influence of cooling heat on the concrete that forms the inner container as much as possible.
  • the outer side cooling resistance relaxation layer the bottom side cooling resistance relaxation layer provided with the function on the inner surface of the bottom part of the outer container, and the side wall side cooling resistance relaxation layer provided on the inner surface of the side wall part of the outer container. It is possible to divide into the above, and the bottom side can sufficiently cope with the load to be received while having the ability to relax the heat.
  • moderation layer can be comprised with material with high heat insulation and load resistance, for example, it is practically preferable to use the said pearlite concrete. By doing in this way, a reliable low temperature tank can be obtained.
  • a cold insulation layer provided with hollow cylindrical pearlite concrete as shown in FIG. 2 and granular pearlite filled in the hollow portion on the bottom side cooling resistance relaxation layer made of the pearlite concrete.
  • the bottom foundation of the inner container made of the concrete is arranged via
  • the concrete layer that forms the outer container, the pearlite concrete layer that forms the bottom side thermal resistance relaxation layer, the granular concrete layer that forms the cold insulation layer, and the concrete layer that forms the inner container are located It becomes.
  • the rebar provided inside the concrete constituting the inner container is a 1 mm V-shaped rebar without cutout, at the design minimum use temperature of ⁇ 160 ° C. or more and 20 ° C. or less, and the following conditions (a) and ( It is in the point which satisfies b).
  • the temperature is about minus 12 ° C., higher than minus 20 ° C. and close to room temperature.
  • the concrete which comprises the said outer container can apply the reinforcing bar for general reinforced concrete prescribed
  • the inner tub includes the inner container having an upper opening, and a ceiling plate that seals the opening of the upper portion and the outer tub with the ceiling plate included therein.
  • a dome-shaped roof covering from The cold insulation layer formed between the inner tub and the outer tub is provided with a solid cold insulation material, and a cold insulation layer provided with a solid cold insulation material is provided on the dome-shaped roof side of the ceiling plate. And An air layer is provided in the dome-shaped roof.
  • the inner tub when the inner tub is of the upper opening type, it can be provided with a ceiling plate and a dome-shaped roof on the ceiling plate, and the side portion is solid between the inner tub and the outer tub. Heat insulation from the outside to the inner tub can be suppressed by providing heat insulation with the cold insulation material and also providing a solid cold insulation material layer on the back and upper sides of the ceiling board.
  • the low temperature tank according to the present application is kept at a normal temperature during construction and before receiving the low temperature liquefied fluid.
  • LNG is sprayed mainly from the top of the low-temperature tank to sufficiently lower the temperature in the low-temperature tank (cool down), and then the low-temperature liquefied fluid is sequentially filled from the bottom side of the low-temperature tank.
  • the inner container is rapidly cooled from the normal temperature to the temperature of the low-temperature liquefied fluid at the bottom and the side wall portion connected to the bottom. In such a cooling process, the inner container is deformed from the form shown in FIG. 8A to the form shown in FIG.
  • the bottom portion is warped such that the peripheral side portion is deformed upward from the central portion, and the side wall portion has a small inner diameter on the bottom side and the open end side, and the central portion in the tank vertical direction is outside. It becomes the form which protruded to the diameter side.
  • the lower part of the tank in the vertical direction is in a tensile stress state with respect to the bottom, and the outer diameter side may be in a tensile stress state near and above the central part with respect to the central part. Arise.
  • through cracks occur in the vertical direction of the side wall due to deformation due to the temperature difference between the inner and outer walls at the side wall and restraint due to difference in rigidity at the joint between the side wall and the bottom.
  • Concrete generally has high load resistance against compressive stress, but low load resistance against tensile stress. Therefore, when considering the state at the time of receiving the low-temperature liquefied fluid, it is preferable that the stress applied to each part of the bottom part and the side wall part is maintained as a compressive stress or a tensile stress within a limited range.
  • a structure capable of realizing such a stress state will be described.
  • the further characteristic composition of the present invention is that the opening side wall part thicker than the thickness of the bottom side wall part located on the bottom side is formed on the upper opening edge side of the side wall part of the inner container. It is in.
  • the opening side wall portion having a thick wall on the upper opening edge side by providing the opening side wall portion having a thick wall on the upper opening edge side, the deformation on the upper opening edge side is suppressed, and the tensile stress generated when the low-temperature liquefied fluid is received is suppressed before the limited range. It is possible to increase the load resistance of the portion above the side wall portion, particularly from the central portion in the vertical direction of the tank. As a result, it is possible to obtain a low-temperature tank that has high load resistance against temperature load due to cold when receiving the low-temperature liquefied fluid and has high reliability.
  • FIG. 9 shows a deformed state of the low temperature tank corresponding to FIG. In this configuration, the inner container is deformed from the form shown in FIG. 9A to the form shown in FIG. 9B.
  • a further characteristic configuration of the present invention is that the bottom of the inner tub is configured as a flat bottom having a predetermined thickness, In the normal temperature state before receiving the low-temperature liquefied fluid, the center side of the bottom portion is configured to have a central convex shape located on the upper side in the tank height direction from the side wall portion connecting peripheral edge portion to which the side wall portion is connected. is there.
  • the bottom of the low temperature tank is configured to have a central convex shape in which the center side of the bottom is located on the upper side in the tank height direction from the side wall connecting peripheral edge, so that when the low temperature liquefied fluid is received, Even if deformation occurs, the generated tensile stress can be suppressed before the limited range, and the load resistance of the bottom can be increased. As a result, it is possible to obtain a low-temperature tank having high reliability with respect to a cooling load and a load load when receiving a low-temperature liquefied fluid and having high reliability.
  • the bottom of the inner tank is configured as a flat bottom with a predetermined thickness
  • the reinforcing bars inserted into the bottom portion are disposed below the center in the vertical direction of the center of the bottom section in the tank height direction.
  • the reinforcing bars may be arranged in a downwardly convex curved shape. In such a case, there is an effect of further suppressing the deformation of the bottom portion.
  • One type of such a reinforcing bar is a steel material that prestresses concrete. If the reinforcing bar is arranged below the center in the vertical direction of the center of the bottom cross section, even if the deformation described above based on FIG.
  • the bottom is made of prestressed concrete (PC) in which a compressive force is applied to the concrete material to increase the resistance to tension.
  • PC prestressed concrete
  • FIG. 2 is an enlarged view of a cold insulation layer in the II-II cross section of FIG. 1. It is a temperature distribution figure of the side part at the time of normal operation. It is a temperature distribution figure of the side part at the time of emergency (leakage). It is sectional drawing of the conventional low temperature tank. It is sectional drawing in another embodiment of the low-temperature tank of this invention. It is sectional drawing in another embodiment of the low-temperature tank of this invention. It is explanatory drawing explaining the deformation
  • the low temperature tank 100 of the present invention includes an inner tank 3 that stores liquefied natural gas L (an example of a low temperature liquefied fluid: about minus 160 ° C.), and the bottom and sides of the inner tank 3. It is configured as a dual-structured low-temperature tank 100 including an outer tub 6 that surrounds the portion from the outside, and a cold insulation layer 14 between the inner tub 3 and the outer tub 6.
  • the inner tub 3 and the outer tub 6 are configured in a substantially cylindrical shape having an upper opening and a storage portion inside.
  • the inner tank 3 and the outer tank 6 surrounding the inner tank 3 have a hollow cylindrical shape, and the liquefied natural gas L can be stored inside the inner tank 3.
  • the inner tank 3 is composed of an inner container 1 made of concrete for storing the liquefied natural gas L therein, and an inner cold resistance reducing layer 2 that covers the inner surface of the inner container 1,
  • the outer tub 6 includes an outer container 4 made of concrete provided so as to surround the inner tub 3, and an outer cooling resistance reducing layer 5 that covers the inner surface of the outer container 4.
  • the low-temperature tank 100 of the present invention can store the low-temperature liquefied natural gas L inside for a long period of time.
  • a lid portion 8 is provided to block the inside from the outside.
  • the lid portion 8 includes, in order from the bottom, a ceiling plate 9 having excellent toughness against low temperatures associated with the liquefied natural gas L, a cold insulating material 10 that suppresses transmission of cold heat to the outside of the inner tank 3, and a cold insulating material 10 And a dome-shaped roof 11 that forms a space filled with gas vaporized from the liquefied natural gas L.
  • the dome-shaped roof 11 is supported with its outer peripheral portion being in contact with the upper surface of the outer tub 6, and a plurality of columns 12 extending vertically upward from the ceiling plate 9 are arranged.
  • a metal such as aluminum steel and aluminum alloy having excellent toughness against low temperature is preferably used.
  • the cold insulating material glass wool or the like is suitably used as a material having a relatively low thermal conductivity.
  • carbon steel or the like having a relatively low cost is preferably used.
  • the inner tub 3 is composed of an inner container 1 made of concrete and an inner cooling resistance reducing layer 2 that covers the inner surface of the inner container 1.
  • the inner container 1 has an inner container bottom 1a (corresponding to a bottom foundation) that forms a lower surface that is a horizontal plane, and is formed of reinforced concrete (RC), and an inner container sidewall 1b that forms a side wall that is a vertical surface.
  • PC prestressed concrete
  • RC and PC are concrete with increased resistance to tensile stress. Such concrete is designed to control cracks and the like even when it contracts due to a thermal shock caused by the low-temperature liquefied natural gas L to cause a tensile stress.
  • the reinforcing bars constituting the RC are reinforcing bars that satisfy the specified values shown below by performing a notch tensile test specified in EN14620 (described in paragraph [0014]) at the operating temperature. For example, when it is used at minus 165 ° C., a blast furnace material that has been subjected to aluminum deoxidation treatment is applicable.
  • a blast furnace material that has been subjected to aluminum deoxidation treatment is applicable.
  • Reinforcing bars' toughness and toughness were evaluated using a 1 mm V-shaped notched / untested specimen under the minimum design operating temperature (-160 ° C to 20 ° C) and satisfying the following conditions: To do.
  • the upper limits of the “breaking elongation without notch” and the “notch sensitivity ratio” of the reinforcing bars applied to the concrete constituting the inner container 1 are the material (aluminum deoxidation treatment). It is limited by the limit value of the physical properties of the reinforcing bars), and if it is equal to or higher than the specified lower limit value, it may be higher than the specified lower limit value within the available range.
  • the concrete which comprises the said outer container 4 can apply the reinforcing bar for general reinforced concrete prescribed
  • the inner cold resistance reduction layer 2 mitigates the transfer of thermal shock and temperature change due to the low-temperature liquefied natural gas L to the inner vessel 1 on the inner surface of the inner vessel 1 (the liquefied natural gas L side in FIG. 1).
  • the inner cooling resistance reducing layer 2 is formed of a hard urethane foam 2a having relatively low thermal conductivity and a glass mesh 2b disposed on the surface as a surface reinforcing material of the hard urethane foam 2a.
  • the said glass mesh 2b has the outstanding resistance with respect to the stress accompanying a thermal shock, and can prevent that damage, such as a crack, arises in the hard urethane foam 2a.
  • the thermal shock and temperature change due to the low temperature liquefied natural gas L are absorbed by the hard urethane foam 2a and can be satisfactorily suppressed from being transmitted to the inner container 1, and the glass mesh 2b covers the surface of the hard urethane foam 2a. Since it reinforces, the inner side thermal-resistance reduction layer 2 which prevents generation
  • the thickness of the rigid urethane foam 2a and the mesh width of the glass mesh 2b are as follows when the low-temperature liquefied fluid stored in the low-temperature tank 100 is liquefied natural gas L (about minus 160 ° C.). Set.
  • the thickness of the rigid urethane foam 2a is set to 30 mm or more and 100 mm or less in order to sufficiently suppress the thermal shock caused by the liquefied natural gas L to be transmitted to the inner container 1 made of concrete. Thereby, the rigid urethane foam 2a can exhibit the heat insulation effect appropriately over a long period of time.
  • the mesh width of the glass mesh 2b is set to 2 mm in order to appropriately suppress the occurrence of damage such as cracks on the surface of the rigid urethane foam 2a.
  • the mesh width of the glass mesh 2b where the liquefied natural gas L does not directly touch is 10 mm, and the glass mesh 2b at the side and bottom corners is glass cross lining.
  • the thickness of the inner cooling resistance reducing layer 2 having such a configuration is such that the local temperature at the inflow rate of the liquefied natural gas L in a situation where the liquefied natural gas L (about minus 160 ° C.) flows into the inner container 1. The thickness prevents the decrease.
  • the construction method of the inner cooling resistance reduction layer 2 will be described. Although illustration is omitted, the hard urethane foam 2a constituting the inner cooling resistance reducing layer 2 is provided with a gondola along the inner surface of the inner tank 3, and the urethane foam is sprayed on the inner surface of the inner container 1, It is formed to have a predetermined thickness or more. Next, the spraying surface is cut so as to be smooth, an adhesive is sprayed on the surface, and the glass mesh 2b is attached, thereby forming a predetermined thermal resistance relaxation layer.
  • a glass mesh 2b is mounted on a roll on a gondola provided along the inner surface of the inner tub 3, and while raising the gondola, the glass mesh 2b is fed out so as to have a predetermined thickness with the inner surface of the inner container 1, and urethane foam
  • a predetermined cooling / heat resistance relaxation layer is integrally formed by uniformly injecting them in between (see Patent Document 2).
  • the outer tub 6 also basically adopts the same configuration as the inner tub 3. That is, the outer tub 6 is composed of an outer container 4 made of concrete and an outer cooling resistance reducing layer 5 that covers the inner surface of the outer container 4 (in FIG. 1, the inner container 1 side), like the inner tub 3. Is done.
  • the outer container bottom 4a that forms the lower surface is made of reinforced concrete (RC)
  • the outer container side wall 4b that forms the side wall is made of prestressed concrete (PC).
  • the outer side cooling resistance relaxation layer 5 is formed of pearlite concrete 5a having an inner surface (bottom side cooling resistance relaxation layer) of the outer container bottom portion 4a made of an inorganic substance and excellent in heat insulation, and an inner surface (side wall side cooling resistance) of the outer container side wall portion 4b.
  • (Relaxation layer) is formed of rigid urethane foam 5b and glass mesh 5c which is a surface reinforcing material.
  • An outer tank side plate 13 having a metal liner structure is disposed between the outer container 4 and the outer cooling resistance reducing layer 5. The outer tank side plate 13 having the metal liner structure prevents moisture from penetrating into the cold insulation layer 14 from the outside.
  • the inner cooling resistance relaxation layer 2 is configured as an integral cooling resistance relaxation layer that covers the entire inner surface of the inner container 1.
  • the outer side thermal resistance relaxation layer 5 includes a bottom side thermal resistance relaxation layer provided on the inner surface of the bottom of the outer container 4 and a side wall side thermal resistance relaxation layer provided on the inner surface of the side wall of the outer container 4. Has been. As described above, even if the liquefied natural gas L leaks from the inner tank 3, it is appropriately held inside the outer tank 6 and is prevented from leaking to the outside of the outer tank 6.
  • the cold insulation layer 14 includes a hollow cylindrical pearlite concrete 15 (an example of a solid cold insulation material) and the hollow space between the inner container side wall 1b and the outer container side wall 4b.
  • a granular pearlite 16 (an example of a solid cold insulating material) filled in the hollow portion A of the cylindrical pearlite concrete 15 can be suitably used.
  • foam is formed between the inner container bottom 1a and the outer container bottom 4a. Glass, pearlite concrete 14b, or the like (an example of a solid cold insulating material) is preferably used.
  • the granular pearlite 16 is filled not only in the hollow portion A of the hollow cylindrical pearlite concrete 15 but also in the outer portion B of the hollow portion A. Thereby, the cold heat of the liquefied natural gas L is suppressed in the inner tank 3 by the cold insulation layer 14 provided outside the inner tank 3.
  • the state of the low-temperature tank 100 of the present invention will be described based on FIG. 3 and FIG. 4 separately for normal operation and emergency.
  • the outer tank side plate 13 provided between the outer container 4 and the outer cooling resistance reducing layer 5 in the outer tank 6 at the side is omitted because it is not directly related to the heat insulation performance. is doing.
  • liquefied natural gas L is stored in the inner tank 3 as shown in FIG.
  • the temperature of the liquefied natural gas L is minus 165.0 ° C.
  • the temperature outside the inner cooling resistance reducing layer 2 is minus 150.1 ° C.
  • the temperature outside the inner container 1 is about minus 148.0 ° C. It becomes.
  • the temperature of the inner tank 3 and the temperature of the liquefied natural gas L are substantially the same.
  • the dimensions of the inner tub 3 are shrinking as the temperature decreases compared to the case of normal temperature.
  • the inner cooling resistance reduction layer 2 suppresses the occurrence of a local temperature difference in the inner container 1 as the liquefied natural gas L is taken in and out.
  • the cold insulation layer 14 provided around the inner tub 3 maintains the inner temperature at ⁇ 148.0 ° C. while the outer temperature is 1.0 ° C., and is liquefied natural gas.
  • the cold heat of L suppresses heat transfer to the outside of the inner tank 3.
  • the outer tub 6 is maintained at a temperature close to the outside of the outer tub 6, and the shrinkage or the like is relatively small.
  • the inner tank 3 is located on the inner diameter side with respect to the outer tank 6 due to the shrinkage accompanying the temperature change.
  • the cold insulation layer 14 provided between the inner tub 3 and the outer tub 6 appropriately suppresses heat transferred from the outside of the outer tub 6 from the outside to the inside.
  • “emergency” refers to a case where the liquefied natural gas L leaks from the inner tank 3 when a crack or the like occurs in the inner tank 3 for some reason due to use over a long period of time.
  • the liquefied natural gas L leaks from the inner tank 3 as shown in FIG.
  • the liquefied natural gas L is temporarily held by an outer tank 6 composed of an outer container 4 and an outer cooling resistance reducing layer 5.
  • the outer thermal resistance mitigation layer 5 suppresses thermal shock and local temperature change, so that liquid-tight side prestressed concrete (PC) outer container 4 and outer container bottom 4a reinforced concrete (RC), the liquefied natural gas L is well prevented from leaking outside the outer tub 6 by the outer container bottom 4a.
  • the liquefied natural gas L is vaporized by the heat from the outside of the outer tub 6.
  • the natural gas generated by the vaporization is diffused from the gas diffusion valve (not shown) to the outside of the outer tank 6, and it is prevented that the pressure by the vaporized gas is excessively applied to the outer tank 6.
  • the liquefied natural gas L is appropriately stored by the low temperature tank 100 within a certain period.
  • the low-temperature liquefied fluid has been described as the liquefied natural gas L.
  • the liquefied natural gas L has been described as the liquefied natural gas L.
  • other low-temperature liquefied fluids can be stored well.
  • liquefied petroleum gas and liquefied ethylene are also suitable. Can be stored.
  • the low temperature tank 100 of the present application has been described as including the lid portion 8 above, but other configurations may be employed.
  • the inner tank 3 or the inner tank 3 and the outer tank 6 may be configured as a hollow cylindrical tank integrally having an upper end (see FIG. 6).
  • the lid 8 may have a dome-like roof structure 8 provided with a cold-resistant metal material instead of the suspended ceiling-type dome-shaped roof 11 provided with the cold insulation material 10.
  • the low temperature tank 100 shown in the above embodiment has a structure having a uniform thickness over the entire length of the inner tub 3, as shown in FIG. 7, excessive tension during the reception of the low temperature liquefied fluid L is shown.
  • a portion that is likely to cause a large bending deformation can be formed thick. That is, by forming the opening side wall portion 3f which is a thick portion at the upper opening edge of the inner container side wall portion 1b of the inner tank 3, the upper opening edge of the inner container side wall portion 1b of the inner tank 3 is deformed.
  • the strength can be increased by suppressing deformation due to cooling stress.
  • the upper one-third region in the vertical direction of the tank is about 1.5 times thicker, which is the annular thick portion in the present application.
  • the inner container bottom 1a tends to be deformed in such a manner that the center side sinks from the peripheral edge when the low-temperature liquefied fluid L is received.
  • the center side of the bottom part is configured to have a central convex shape located on the upper side in the tank height direction from the side wall part connecting peripheral part to which the side wall part is connected in the normal temperature state before receiving, this application causes a problem.
  • the problem of deformation at the time of receiving the low-temperature liquefied fluid L can be reduced.
  • the reinforcing bar 3i inserted into the bottom is arranged below the center in the vertical direction of the center of the bottom section (indicated by a one-dot chain line) in the tank height direction. In addition, this problem can be reduced.
  • the cold insulation layer 14 has been shown to be provided evenly over the entire length of the inner container side wall 1b.
  • a thicker cold insulation layer 14 is provided near the lower part of the inner container side wall 1b, and a thin cold insulation layer 14 is provided near the upper part, or the cold insulation layer 14 itself is provided. It can also be set as the structure which does not provide. Thereby, especially high load resistance can be exhibited with respect to the cooling at the time of inject
  • the low-temperature tank of the present invention can be effectively used as a low-temperature tank that can store a low-temperature liquefied fluid for a long period of time while reducing the construction time and the construction cost.
  • Inner container 2 Inner cooling resistance relaxation layer 2a: Hard urethane foam 2b: Glass mesh 3: Inner tank 4: Outer container 5: Outer cooling resistance reduction layer 5a: Perlite concrete 5b: Rigid urethane foam 5c: Glass mesh 6: Outer tub 9: Ceiling board 10: Cold insulation material 11: Domed roof 14: Cold insulation layer L: Liquefied natural gas (an example of low temperature liquefied fluid) 100: Low temperature tank 3f: Thick part

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Abstract

　内部に極低温の液体を貯蔵する二重構造の低温タンクを提供するに、構造が簡単且つ施工が容易で、建設コストを低減しながらも、その信頼性の高い低温タンクを提供することを目的とする。そのために、低温液化流体（Ｌ）を内部に貯留する内槽（３）と、内槽（３）外に設けられる外槽（６）とから成る二重構造の有底筒状の低温タンク（１００）において、内槽（３）がコンクリートから成る内容器（１）と、当該内容器（１）の内面を覆う内側冷熱抵抗緩和層（２）とを備え、内槽（３）を外囲する外槽（６）が、コンクリートから成る外容器（４）と、当該外容器（４）の内面を覆う外側冷熱抵抗緩和層（５）とを備える。

Description

低温タンク
　本発明は、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液体エチレン（ＬＥＧ）等の低温液化流体を貯留する低温タンクに関する。
　図５に示すように、従来、上記低温液化流体Ｌを貯留する低温タンクは、内槽３と外槽６とを備え、両者間に保冷層１４を備えた二重構造が採用されている。また、外槽６の側部は、気密性を有し外部からの湿分の侵入を防止する外槽側板１３と、不測に当該内槽３から低温液化流体Ｌが漏れた場合に低温液化流体Ｌがさらに外部に広がることを防止する防液堤４とが、一体となって構成されている。
　二重構造の低温タンクとして、従来、採用されてきた構造は、その内槽３を金属製のタンクとし、その外槽６を、金属製のライナー構造の外槽側板１３とコンクリート製の防液堤４とから構成するものであった。
　さらに具体的には、内槽３は、内部に低温（液化天然ガスの場合はマイナス１６０℃程度）の低温液化流体Ｌを貯留すべく、低温にて高い靭性を有する９％ニッケル鋼（９％Ｎｉ鋼）等の極低温用鋼の容器として構成される（特許文献１を参照）。外槽６における防液堤４の部分は、低温液化流体Ｌが内槽３から漏出した非常の場合に、一時的に低温液化流体Ｌの低温タンクの外部への漏出を防止すべく、通常、コンクリート等により構成される。当該コンクリートには、コンクリート材料に圧縮力をかけて強度を高めたプレストレストコンクリート（ＰＣ）が使用される。さらに、上記外槽６を成すコンクリート堤の内面には、低温液化流体Ｌが直接接触して、そのコンクリート面の温度の急激な変化に伴うひび割れが発生し、防液堤としての機能を果たせなくなるのを防止するために、所謂、ガラスメッシュ、硬質ウレタンフォーム等を備えた冷熱抵抗緩和層が形成されていた（特許文献２を参照）。
日本国特開平１０－１０１１９１号公報 日本国特開２００２－２８４２８８号公報
　上記特許文献１及び２に記載の低温タンクでは、内槽３を９％Ｎｉ鋼等の高価な金属により構成するため、材料コストが高くなるという問題があった。
　さらに、上述のように、内槽３を、９％Ｎｉ鋼等の金属により形成しながらも、外槽６を、コンクリートにより形成する場合、内槽３と外槽６とで異なる構造を採用し、さらに異なる材料により形成することになるため、施工管理が比較的複雑となり、施工に経験を要するとともに、多くの時間を要することがあった。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、内部に極低温の液体を貯蔵する二重構造の低温タンクを提供するに、構造が簡単且つ施工が容易で、建設（材料および施工）コストを低減しながらも、その信頼性の高い低温タンクを提供する点にある。
　上記課題を解決するための本発明に係る、内部に低温液化流体を貯留する内槽と、前記内槽の底部及び側部を外側から囲う外槽と、前記内槽と外槽との間に保冷層を備えた二重構造の低温タンクの特徴構成は、
　前記内槽が、コンクリートから成る有底の内容器と、当該内容器の内面を覆う内側冷熱抵抗緩和層とを備え、
　前記外槽が、コンクリートから成る有底の外容器と、当該外容器の内面を覆う外側冷熱抵抗緩和層とを備えている点にある。
　上記特徴構成によれば、低温液化流体は、内面が内側冷熱抵抗緩和層で覆われたコンクリートから成る内容器の内部に貯留される。これにより、低温液化流体からの冷熱の伝達が内側冷熱抵抗緩和層において適切に緩和され、コンクリートから成る内容器が適切に保護される。この結果、内槽をコンクリート製とする構造を採用しながら、躯体内に大きな温度差が発生することを抑制するによりひびわれを防止し、所定の使用期間に亘って確実に低温液化流体の貯留を行える。
　また、内槽は、従来のように比較的高価な９％Ｎｉ鋼等を用いず、基本的にコンクリートから構成しているので、材料コストを低減できる。内槽と外槽との双方を、実質的に同様な構造とできるため、低温タンク全体として、施工及び施工時の管理が容易になり、例えば、施工期間を短縮して、施工コストを低減できる。そして、従来技術のように内槽と外槽とで構造材が異なり、さらに、その構造の差に起因して発生する問題に対する対策負荷を低減できる。さらに、従来、外槽において蓄積されてきた経験を充分、生かすことが可能となる。
　さらに、内槽と外槽との間に保冷層を設けることにより、外部から低温液化流体への入熱を適切に抑制できる。
　以上から、施工期間を短縮するとともに建設コストを低減しながらも、低温液化流体を、長期間に亘って内部に貯留できる信頼性の高い低温タンクを得ることができた。
　本発明の低温タンクの更なる特徴構成は、前記内側冷熱抵抗緩和層は、低温液化流体に接するガラスメッシュと、このガラスメッシュが表面に設けられ、内容器側に位置する硬質ウレタンフォームを備える点にある。
　上記特徴構成によれば、内側冷熱抵抗緩和層は、断熱材としての硬質ウレタンフォームと、その表面に設けられた表面補強材としてのガラスメッシュとを備える。そして、当該ガラスメッシュは、冷熱衝撃による応力に対し、優れた抵抗性を有するため、低温液化流体が直接硬質ウレタンフォームに接触して、これのひび割れを良好に防止する。これにより、断熱材としての硬質ウレタンフォームの表面は、ガラスメッシュにより適切に補強され、硬質ウレタンフォームに冷熱衝撃による損傷が生じることを適切に抑制できる。そして、硬質ウレタンフォームは優れた断熱性能を発揮し、コンクリート製の内容器を十分に保護する。
　本発明の更なる特徴構成は、
　前記内側冷熱抵抗緩和層が、前記内容器の内面全面を覆う一体の冷熱抵抗緩和層を備えるとともに、当該冷熱抵抗緩和層が低温液化流体に接するガラスメッシュと、このガラスメッシュが表面に設けられ前記内容器側に位置する硬質ウレタンフォームを備え、
　前記外側冷熱抵抗緩和層が、前記外容器の底部の内面に設けられる底部側冷熱抵抗緩和層と、前記外容器の側壁部の内面に設けられる側壁側冷熱抵抗緩和層とを備え、前記底部側冷熱抵抗緩和層がパーライトコンクリートで構成され、前記側壁側冷熱抵抗緩和層が低温液化流体に接するガラスメッシュと、このガラスメッシュが表面に設けられ前記内容器側に位置する硬質ウレタンフォームを備えた点にある。
　本願の低温タンクにおいて、内槽の目的は低温液化流体の低温状態での貯留にあり、外槽の目的は、これまでも説明したように、不測に内槽から低温液化流体が漏れた場合の更なる拡散の防止にある。そして、本願構造では、内槽と外槽とがほぼ同様の構造を採るものでありながら、低温液化流体及び内槽の荷重の全ては、外槽の底部で受ける必要がある。そこで、内側冷熱抵抗緩和層は、内容器の内面全面を覆う一体の冷熱抵抗緩和層として構成し、貯留性能を確保するとともに、内容器を成すコンクリートへの冷熱の影響を可能な限り低減する。
　これに対して、外側冷熱抵抗緩和層に関しては、その機能を外容器の底部の内面に設けられる底部側冷熱抵抗緩和層と、外容器の側壁部の内面に設けられる側壁側冷熱抵抗緩和層とに分けて、底部側に関しては、冷熱緩和能を備えるものでありながら、受けるべき荷重に対しても充分に対応できるものとできる。尚、底部側冷熱抵抗緩和層は、断熱性が高く、耐荷性のある材料で構成することができ、たとえば、前記パーライトコンクリートを用いることが実用的に好ましい。このようにすることで、信頼性の高い低温タンクを得ることができる。
　さらに、この構成において、前記パーライトコンクリートで構成される底部側冷熱抵抗緩和層の上部に、図２に示すような中空円筒状のパーライトコンクリートと中空部分に充填された粒状パーライトとを備えた保冷層を介して前記コンクリートから成る内容器の底部基礎が配置されていることが好ましい。
　この構成では、低温タンクの底部側から見ると、外容器を成すコンクリート層、底部側冷熱抵抗緩和層を成すパーライトコンクリート層、保冷層を成す粒状コンクリート層、内容器を成すコンクリート層が位置することとなる。
　結果、従来、内槽に使用してきた比較的高価な９％Ｎｉ鋼等を用いずに、冷熱負荷、荷重負荷に耐えうる信頼性の高い低温タンクを得ることができる。
　本発明の更なる特徴構成は、
　前記内容器を構成するコンクリートの内部に設けられた鉄筋は、１ｍｍのＶ形の切欠きなしの鉄筋において、－１６０℃以上２０℃以下の設計最低使用温度で、以下の条件（ａ）及び（ｂ）を満足するものである点にある。
　条件（ａ）：切欠きなしでの破断伸び（破断位置より２ｄ以上離れた１００ｍｍ以上の標点間距離）が３．０％以上であること。ただし、ｄは前記鉄筋の直径である。
　条件（ｂ）：切欠き感受性比（数１に示すＮＳＲ）が１．０以上であること。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　前記内容器を構成するコンクリートの温度について、具体的に例を示すと、マイナス１６５℃の液化天然ガスの場合、図４に示すように、マイナス１５０℃程度という極低温まで下がる。このため、前記外容器を構成するコンクリートには、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）で規定される一般的な鉄筋は適用できず、使用温度においてEN14620（European standard ： Design and manufacture of site built, vertical, cylindrical, Flat-bottomed steel tanks for the storage of refrigerated gases with operating temperatures between 0℃ and -165℃, 2006）に規定される切欠き引張り試験を実施し、以下の「切欠きなしでの破断伸び」、及び「切欠き感受性比」に係る規定値を満足する鉄筋を適用する。例えば、マイナス１６５℃で使用する場合は、高炉材でアルミニウム脱酸処理を行ったものが適用可能である。
　尚、上記切欠き引張り試験において、内容器を構成するコンクリートに適用される鉄筋の「切欠きなしでの破断伸び」、及び「切欠き感受性比」の上限は、材料（アルミニウム脱酸処理を行った鉄筋）の物性上の限界値により制限されるものであり、上記規定下限値以上であれば、入手可能な範囲でこの規定下限値より高いものであれば良い。
〔切欠き引張り試験〕
　鉄筋のねばさと靭性の評価は１ｍｍのＶ形の切欠き／なしの供試体を用いて設計最低使用温度（－１６０℃以上２０℃以下）の条件で引張り試験を行い、以下の各項を満足すること。
条件（ａ）：切欠きなしでの破断伸び（破断位置より２ｄ以上離れた１００ｍｍ以上の標点間距離）が３．０％以上であること。ただし、ｄは前記鉄筋の直径である。
条件（ｂ）：切欠き感受性比（数１に示すＮＳＲ）が１．０以上であること。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　以上の結果、前記内容器に低温用金属でなくコンクリートを主として使用して、安価で信頼性の高い低温タンクを得ることができる。
　一方、前記外容器を構成するコンクリートの温度について、具体的に例を示すと、マイナス１６５℃の液化天然ガスの場合、図３に示すように、１３℃程度であり、非常時の漏液時でも、図４に示すように、マイナス１２℃程度で、マイナス２０℃より高く常温に近い状態にある。このため、前記外容器を構成するコンクリートは、ＪＩＳＧ３１１２等で規定される一般的な鉄筋コンクリート用の鉄筋が適用できる。
　本発明の更なる特徴構成は、前記内槽が上部に開口した前記内容器を備えるとともに、前記上部の開口を封止する天井板と、前記天井板を内部に含む状態で前記外槽を上部から覆うドーム状屋根を備え、
　側部が、前記内槽と前記外槽との間に形成される前記保冷層が固体状保冷材を備えるとともに、前記天井板のドーム状屋根側に固体状保冷材を備えた保冷層が設けられ、
　前記ドーム状屋根内に空気層が設けられている点にある。
　上記特徴構成によれば、内槽を上部開口型のものとする場合は、天井板を備え、その上にドーム状屋根を備えることとでき、側部を内槽と外槽との間を固体状保冷材で断熱するとともに、天井板の裏面、上側に同じく固体状保冷材の層を設けることで、外部から内槽への入熱を抑えることができる。
　本願に係る低温タンクは、建設時及び低温液化流体の受入前において常温状態に保たれる。そして、低温液化流体の受入時には、主に低温タンク上部からＬＮＧを散布し低温タンク内の温度を十分に低下させた（クールダウン）後、低温タンクの底部側から順次、低温液化流体が充填される。即ち、クールダウン期間中、内容器は、底部及びこの底部に連結されている底部側の側壁部部位が常温から低温液化流体の温度まで急激に冷却される。このような冷却過程において、内容器は、図８（ａ）に示される形態から、図８（ｂ）に示される形態に変形する。即ち、底部に関しては、その周縁側部位が中央側部位より上側に変形する反りを生じる形態となり、側壁部に関しては、底部側及び開口端側の内径が小径で、タンク上下方向の中央部が外径側に張り出した形態となる。このような変形が発生すると、底部に関しては、タンク上下方向の下側部位が引張り応力状態となり、中央部に関しては、当該中央部近傍及びその上側で、外径側が引張り応力状態となる可能性が生じる。
　また、側壁においては、内外側壁の温度差による変形、側壁と底部の接合部においては、剛性の違いによる拘束によって、側壁縦方向に貫通ひび割れを生じる可能性がある。
　コンクリートは、一般に、圧縮応力に対する耐荷性は高いが、引張り応力に対して耐荷性が低い。そこで、低温液化流体の受入時の状態を考えた場合、底部及び側壁部に関して、各部位に掛かる応力が圧縮応力に維持される或いは制限された範囲内の引張り応力となることが好ましい。
以下、このような応力状態を実現できる構造に関して説明する。
　側壁部関係
　本発明の更なる特徴構成は、内容器の側壁部の上部開口縁側に、底部側に位置する底部側側壁部の肉厚より肉厚が厚い開口側側壁部を形成してある点にある。
　このように、上部開口縁側に肉厚が厚い開口側側壁部を設けることにより、上部開口縁側の変形が抑えられ、低温液化流体の受入時に発生する引張り応力を制限された範囲内前に抑制することができ、側壁部、特にタンク上下方向中央部から、それより上の部位の耐荷性を増すことができる。
結果、低温液化流体の受入時の冷熱による温度荷重に対する耐荷性が高く、信頼性の高い低温タンクを得ることができる。
以上説明した理由から、前記開口側側壁部が、タンク高さ方向で、側壁部中間高さ位置より上側に形成してあることが好ましい。
さらに、前記開口側側壁部が、上部開口縁から下方向に伸びる円環状厚肉部であることが好ましい。この円環状厚肉部を採用することのより、比較的簡単な構成で、低温タンクの耐荷性を向上させることができる。
図９に、図８に対応する低温タンクの変形状態を示した。この構成では、内容器は、図９（ａ）に示される形態から、図９（ｂ）に示される形態に変形する。
　底部関係
本発明の更なる特徴構成は、前記内槽の底部が所定肉厚の平板状底部として構成され、
　低温液化流体の受入前の常温状態において、前記底部の中央側が、前記側壁部が連結される側壁部連結周縁部より、タンク高さ方向で上部側に位置する中央凸形状に構成される点にある。
このように、低温タンクの底部を、底部の中央側が側壁部連結周縁部より、タンク高さ方向で上部側に位置する中央凸形状に構成しておくことで、低温液化流体の受入時に、底部の変形が発生したとしても、発生する引張り応力を制限された範囲内前に抑制することができ、底部の耐荷性を増すことができる。
結果、低温液化流体の受入時の冷熱負荷、荷重負荷に対する耐荷性が高く、信頼性の高い低温タンクを得ることができる。
　さらに、上記と同様の課題に対する対策として、
前記内槽の底部が所定肉厚の平板状底部として構成され、
　前記底部に挿入される鉄筋が、タンク高さ方向において、底部断面中心の上下方向中央より下側に配設されていることが好ましい。また、前記鉄筋は下に凸の湾曲状に配設してもよく、このような場合、さらに前記底部の変形を抑制する効果がある。このような鉄筋の一種としては、コンクリートにプレストレスを与える鋼材等がある。
　鉄筋を底部断面中心の上下方向中央より下側に配設されていることとしておくと、先に図８に基づいて説明した変形が発生しようとする場合にあっても、この鉄筋によってコンクリート側の変形が抑えられ、曲げ変形量（底部の下部側の伸張変形量）が抑えられる。よって、発生する引張り応力を制限された範囲内前に抑制することができ、底部の耐荷性を増すことができる。即ち、低温液化流体の受入時の冷熱負荷、荷重負荷に対する耐荷性が高く、信頼性の高い低温タンクを得ることができる。
　同様に鉄筋の効果を考慮して、この底部を、コンクリート材料に圧縮力をかけて引張に対する抵抗力を高めたプレストレストコンクリート（ＰＣ）で構成しておくことが好ましい。
本発明の低温タンクの断面図である。 図１のII－II断面での保冷層の拡大図である。 通常運用時の側部の温度分布図である。 非常（漏洩）時の側部の温度分布図である。 従来の低温タンクの断面図である。 本発明の低温タンクの別実施形態における断面図である。 本発明の低温タンクの別実施形態における断面図である。 低温液化流体の受入時における従来の低温タンクの変形状態を説明する説明図である。 低温液化流体の受入時における本発明の低温タンクの変形状態を説明する説明図である。
　本発明の低温タンク１００を、図面に基づいて説明する。
　図１に示すように、本発明の低温タンク１００は、内部に液化天然ガスＬ（低温液化流体の一例：約マイナス１６０℃程度）を貯留する内槽３と、前記内槽３の底部及び側部を外側から囲む外槽６と、内槽３と外槽６との間に保冷層１４とを備えた二重構造の低温タンク１００として構成されている。これら内槽３及び外槽６は、上方が開口し内部に貯留部を備えた略円筒形状に構成されている。即ち、本発明の低温タンク１００は、内槽３及びそれを囲う外槽６が、中空円筒形状を成しており、内槽３の内部に液化天然ガスＬが貯留可能に構成されている。
　尚、詳細は後述するが、上記内槽３は、液化天然ガスＬを内部に貯留するコンクリートから成る内容器１と、当該内容器１の内面を覆う内側冷熱抵抗緩和層２とから構成され、上記外槽６は、内槽３を外囲するよう設けられたコンクリートから成る外容器４と、当該外容器４の内面を覆う外側冷熱抵抗緩和層５とから構成されている。これにより、本発明の低温タンク１００は、低温の液化天然ガスＬを、長期間に亘って、内部に貯留することができる。
　内槽３と外槽６との上方側には、その内部を外部に対して遮断すべく、蓋部８が設けられている。当該蓋部８は、下方から順に、液化天然ガスＬに伴う低温に対する靱性が優れた天井板９と、冷熱が内槽３の外部へ伝達することを抑制する保冷材１０と、保冷材１０との間に液化天然ガスＬから気化したガスが充満する空間を形成するドーム状屋根１１とから構成されている。当該ドーム状屋根１１は、その外周部位が外槽６の上面に当接して支持されており、さらに、天井板９から鉛直上方へ伸びる複数の支柱１２が配置されている。
　上記天井板９としては、低温に対する靱性が優れたアルミニウム鋼、アルミニウム合金等の金属が好適に用いられる。上記保冷材１０としては、比較的熱伝導率の低い材料として、グラスウール等が好適に用いられる。ドーム状屋根１１や支柱１２としては、比較的コストの低い炭素鋼等が好適に用いられる。
　上記内槽３は、コンクリートから成る内容器１と、当該内容器１の内面を覆う内側冷熱抵抗緩和層２とから構成されている。詳しくは、内容器１は、水平面である下方面を形成する内容器底部１ａ（底部基礎に相当する）が鉄筋コンクリート（ＲＣ）から構成され、鉛直面である側壁部を形成する内容器側壁部１ｂがプレストレストコンクリート（ＰＣ）から構成されている。ＲＣ及びＰＣは、引張り応力に対する耐性が高められたコンクリートである。このようなコンクリートは、低温の液化天然ガスＬによる冷熱衝撃により収縮して引張り応力が生じた場合であっても、クラック等を制御するように設計されている。
　上記ＲＣを構成する鉄筋は、使用温度においてＥＮ１４６２０（〔００１４〕段落に記載）に規定される切欠き引張り試験を実施し、以下に示す規定値を満足する鉄筋である。例えば、マイナス１６５℃で使用する場合、高炉材でアルミニウム脱酸処理を行ったものが適用可能である。
〔切欠き引張り試験〕
　鉄筋のねばさと靭性の評価は１ｍｍのＶ形の切欠き／なしの供試体を用いて設計最低使用温度（－１６０℃以上２０℃以下）の条件で引張試験を行い、以下の各項を満足すること。
条件（ａ）：切欠きなしでの破断伸び（破断位置より２ｄ以上離れた１００ｍｍ以上の標点間距離）が３．０％以上であること。ただし、ｄは前記鉄筋の直径である。
条件（ｂ）：切欠き感受性比（数１に示すＮＳＲ）が１．０以上であること。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  
　以上の結果、前記内容器１に低温用金属でなくコンクリートを主として使用して、安価で信頼性の高い低温タンク１００を得ることができる。
　尚、上記切欠き引張り試験において、内容器１を構成するコンクリートに適用される鉄筋の「切欠きなしでの破断伸び」、及び「切欠き感受性比」の上限は、材料（アルミニウム脱酸処理を行った鉄筋）の物性上の限界値により制限されるものであり、上記規定下限値以上であれば、入手可能な範囲でこの規定下限値より高いものであれば良い。
　一方、前記外容器４を構成するコンクリートの温度について、具体的に例を示すと、マイナス１６５℃の液化天然ガスＬの場合、図３に示すように、１３℃程度であり、非常時の漏液時でも、図４に示すように、マイナス１２℃程度で、マイナス２０℃より高く常温に近い状態にある。このため、前記外容器４を構成するコンクリートは、ＪＩＳＧ３１１２等で規定される一般的な鉄筋コンクリート用の鉄筋が適用できる。
　内側冷熱抵抗緩和層２は、内容器１の内面（図１で、液化天然ガスＬ側）において、低温の液化天然ガスＬによる冷熱衝撃や温度変化が内容器１に伝達することを緩和する。当該内側冷熱抵抗緩和層２は、比較的熱伝導性の低い硬質ウレタンフォーム２ａと、当該硬質ウレタンフォーム２ａの表面補強材として、その表面に配置されたガラスメッシュ２ｂとから形成されている。当該ガラスメッシュ２ｂは、冷熱衝撃に伴う応力に対して優れた抵抗性を有するものであり、硬質ウレタンフォーム２ａにクラック等の損傷が生じることを防止できる。
　以上より、低温の液化天然ガスＬによる冷熱衝撃や温度変化は、硬質ウレタンフォーム２ａにて吸収され、内容器１に伝わることを良好に抑制できると共に、ガラスメッシュ２ｂが硬質ウレタンフォーム２ａの表面を補強するので、クラック等の損傷の発生を防止する内側冷熱抵抗緩和層２を実現できている。
　尚、硬質ウレタンフォーム２ａの厚み、及びガラスメッシュ２ｂの目幅は、低温タンク１００に貯留される低温液化流体が、液化天然ガスＬ（マイナス１６０℃程度）である場合には、以下のように、設定する。
　例えば、硬質ウレタンフォーム２ａの厚みは、液化天然ガスＬによる冷熱衝撃がコンクリートより成る内容器１に伝達することを十分に抑制すべく、３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とする。これにより、硬質ウレタンフォーム２ａは、断熱効果を長期間に亘って適切に発揮することができる。
　ガラスメッシュ２ｂの目幅は、硬質ウレタンフォーム２ａの表面にクラック等の損傷が生じることを適切に抑制すべく、２ｍｍとする。尚、液化天然ガスＬが直接触れない部分のガラスメッシュ２ｂの目幅は、１０ｍｍとし、側部と底部のコーナー部分のガラスメッシュ２ｂは、ガラスクロスライニングとするのが望ましい。これにより、硬質ウレタンフォーム２ａにクラック等が生じるのを防止し、かつ、仮にクラック等が生じた場合であっても、その周囲への広がりを比較的狭い範囲に留めることができる。
　このような構成の内側冷熱抵抗緩和層２の厚みは、結果的に、内容器１内に液化天然ガスＬ（マイナス１６０℃程度）を流入する状況における液化天然ガスＬの流入速度において、局部温度低下を防止する厚みとなっている。
　次に、上記内側冷熱抵抗緩和層２の施工方法について説明する。
　図示は省略するが、上記内側冷熱抵抗緩和層２を構成する硬質ウレタンフォーム２ａは、内槽３の内面に沿ってゴンドラを設け、ウレタンフォームをスプレーにて、内容器１の内面に吹きつけ、所定の厚さ以上になるように形成する。次に吹付け面を滑らかになるように切削し、表面に接着剤を吹きつけ、ガラスメッシュ２ｂを貼り付けることにより、所定の冷熱抵抗緩和層が形成される。
　また、内槽３の内面に沿って設けたゴンドラにガラスメッシュ２ｂをロール上に取り付け、ゴンドラを上昇させながら、ガラスメッシュ２ｂを内容器１の内面と所定の厚さとなるように繰り出し、ウレタンフォームをその間に均等に注入することにより、一体的に、所定の冷熱抵抗緩和層を形成させる方法もある（特許文献２を参照）。
　次に、外槽６について説明する。この外槽６もまた、基本的には内槽３と同様な構成を採用する。
　即ち、外槽６は、上記内槽３と同様に、コンクリートから成る外容器４と、当該外容器４の内面（図１で、内容器１側）を覆う外側冷熱抵抗緩和層５とから構成される。
　外容器４は、下方面を形成する外容器底部４ａが鉄筋コンクリート（ＲＣ）から構成され、側壁部を形成する外容器側壁部４ｂがプレストレストコンクリート（ＰＣ）から構成されている。
　外側冷熱抵抗緩和層５は、外容器底部４ａの内面（底部側冷熱抵抗緩和層）が無機物質で断熱性に優れたパーライトコンクリート５ａから形成され、外容器側壁部４ｂの内面（側壁側冷熱抵抗緩和層）が硬質ウレタンフォーム５ｂとその表面強化材であるガラスメッシュ５ｃとにより形成されている。
　そして、外容器４と外側冷熱抵抗緩和層５の間には、金属製のライナー構造の外槽側板１３が配設されている。当該金属製のライナー構造の外槽側板１３は、外部から湿分が保冷層１４に浸透することを防止する。
　尚、外側冷熱抵抗緩和層５の構成及び施工方法は、上記内側冷熱抵抗緩和層２と同様で
あるため、ここでは説明を割愛する。
　そして、内側冷熱抵抗緩和層２は、内容器１の内面全面を覆う一体の冷熱抵抗緩和層として構成される。一方、外側冷熱抵抗緩和層５は、外容器４の底部の内面に設けられる底部側冷熱抵抗緩和層と、外容器４の側壁部の内面に設けられる側壁側冷熱抵抗緩和層とを備えて構成されている。
　以上より、仮に、液化天然ガスＬが内槽３から漏洩した場合であっても、外槽６の内側に適切に保持されることとなり、外槽６の外部へ漏洩することが防止される。
　先にも説明したように、内槽３と外槽６との間には、液化天然ガスＬの冷熱が内槽３の外部へ拡散することを抑制するための保冷層１４が設けられている。当該保冷層１４には、内容器側壁部１ｂと外容器側壁部４ｂとの間においては、図２に示すように、中空円筒状のパーライトコンクリート１５（固体状保冷材の一例）と、前記中空円筒状のパーライトコンクリート１５の中空部分Ａに充填された粒状パーライト１６（固体状保冷材の一例）とを好適に用いることができ、内容器底部１ａと外容器底部４ａとの間においては、フォームガラスやパーライトコンクリート１４ｂ等（固体状保冷材の一例）を好適に用いる。尚、粒状パーライト１６は、上記中空円筒状のパーライトコンクリート１５の中空部分Ａに加え、中空部分Ａの外側の部分Ｂにも充填されている。
　これにより、液化天然ガスＬの冷熱は、内槽３の外側に設けられた保冷層１４により、内槽３で、その伝熱が抑制される。
　次に、本発明の低温タンク１００の状態を、通常運用時と非常時とに別けて、図３及び図４に基づいて説明する。尚、図３及び図４で、側部における外槽６において外容器４と外側冷熱抵抗緩和層５との間に設けられる外槽側板１３については、断熱性能と直接関係がないため記載を省略している。通常運用時では、図３に示すように、内槽３の内部に液化天然ガスＬが貯留される。液化天然ガスＬの温度は、マイナス１６５．０℃の場合、内側冷熱抵抗緩和層２の外側の温度が、マイナス１５０．１℃であり、内容器１の外側の温度がマイナス１４８．０℃程度となる。即ち、内槽３の温度と、液化天然ガスＬの温度と略同一の温度となっている。内槽３の寸法は、常温の場合に比べて、温度低下に伴い収縮している。また、内側冷熱抵抗緩和層２により、液化天然ガスＬの出し入れに伴い、内容器１に局所的な温度差が発生することを抑制している。
　一方、内槽３の周囲に設けられている保冷層１４は、その外側の温度が１．０℃であるのに対しその内側の温度をー１４８．０℃に維持しており、液化天然ガスＬの冷熱が、内槽３の外部へ伝熱することを抑制している。このため、外槽６は、外槽６の外部に近い温度に維持され、収縮等は比較的少ない。このため、内槽３は、温度変化に伴う収縮によって、外槽６に対し内径側に位置している。
　尚、内槽３と外槽６との間に設けられた保冷層１４は、外槽６の外部の温熱が外槽６の外部から内部へ伝熱されるのも適切に抑制している。
　次に、非常時について、図４に基づいて説明する。ここで、非常時とは、長期間に亘る使用により、内槽３に、万一、何らかの理由で、クラック等が生じた場合に、そこから液化天然ガスＬが漏出した場合等を指す。
　このような非常時では、図４に示すように、内槽３から、液化天然ガスＬが漏出する。当該液化天然ガスＬは、外容器４と外側冷熱抵抗緩和層５とから構成された外槽６により、一時的に保持される。特に、外側冷熱抵抗緩和層５により冷熱衝撃や局所的な温度変化を抑制することで、液密性を持った側部のプレストレストコンクリート（ＰＣ）製の外容器４及び外容器底部４ａの鉄筋コンクリート（ＲＣ）製の外容器底部４ａにより、液化天然ガスＬが、外槽６の外部へ漏洩することを良好に防止する。この時、液化天然ガスＬは、外槽６の外部からの温熱により、気化することになる。当該気化により発生した天然ガスは、ガス放散弁（図示せず）から外槽６の外部へ拡散され、外槽６に対し気化ガスによる圧力が加わり過ぎることが防止される。このようにして、非常時であっても、一定期間であれば、液化天然ガスＬは、低温タンク１００によって、適切に貯留されることとなる。
〔別実施形態〕
　次に、本発明の別実施形態について説明する。
　（Ａ）上記実施形態において、低温液化流体は、液化天然ガスＬとして説明したが、他の低温液化流体であっても良好に貯留することができ、例えば、液化石油ガス、液化エチレンも、好適に貯留することができる。
　（Ｂ）上記実施形態において、本願の低温タンク１００は、上方に蓋部８を備えるものとして説明したが、他の構成であってもよい。例えば、内槽３または、内槽３及び外槽６が、上側端部を一体的に有する中空円筒状タンクとして構成されてもよい（図６参照）。また、蓋部８の構造についても、保冷材１０を備えた吊り天井型のドーム状屋根１１に代えて、耐冷金属材を備えたドーム状屋根構造の蓋部８であっても良い。
　（Ｃ）上記実施形態において示した低温タンク１００は、前記内槽３を上下全長にわたって均一な厚みの構造を図示したが、図７に示すように、低温液化流体Ｌの受入時の過度の引張り応力の発生を抑制するために、大きな曲げ変形の発生要因となる可能性が高い部分を肉厚に構成することができる。すなわち、前記内槽３の内容器側壁部１ｂの上部開口縁に肉厚部である開口側側壁部３ｆを形成することにより、前記内槽３の内容器側壁部１ｂの上部開口縁の変形を抑制し、冷却応力による変形を少なくして強度を高めることができる。図７に示す例は、タンク上下方向の上側１／３の領域を、１．５倍程度厚くしたものであり、本願における円環状厚肉部となっている。
　（Ｄ）さらに、先に図８で説明したように、内容器底部１ａは、低温液化流体Ｌの受入時に、中央側が周縁部より沈む形態の変形を受ける傾向となるため、ａ　低温液化流体の受入前の常温状態において、底部の中央側が、側壁部が連結される側壁部連結周縁部より、タンク高さ方向で上部側に位置する中央凸形状に構成しておくと、本願が問題とする低温液化流体Ｌの受入時の変形の問題を低減できる。さらに、ｂ　図７に示すように底部に挿入される鉄筋３ｉを、タンク高さ方向において、底部断面中心の上下方向中央（一点鎖線で示す）より下側に配設しておくことで、同様に、この問題を低減することができる。
　（Ｅ）上記実施形態において、保冷層１４は、前記内容器側壁部１ｂの上下全長にわたって均等に設けた例を示したが、低温液化流体Ｌを低温タンク１００に注入する場合、低温タンク１００の下部から順に上部に向かって充填されることになるので、内容器側壁部１ｂ下部近傍ほど肉厚の保冷層１４を設け、上部近傍には薄肉の保冷層１４を設けるか、保冷層１４自体を設けない構成とすることもできる。これにより、低温液化流体Ｌを低温タンク１００へ注入する際の冷却に対して、特に高い耐荷性を発揮させることができる。
　本発明の低温タンクは、施工時間を短縮するとともに建設コストを低減しながらも、低温液化流体を、長期間に亘って貯留することができる低温タンクとして、有効に利用可能である。
１　　：内容器
２　　：内側冷熱抵抗緩和層
２ａ　：硬質ウレタンフォーム
２ｂ　：ガラスメッシュ
３　　：内槽
４　　：外容器
５　　：外側冷熱抵抗緩和層
５ａ　：パーライトコンクリート
５ｂ　：硬質ウレタンフォーム
５ｃ　：ガラスメッシュ
６　　：外槽
９　　：天井板
１０　：保冷材
１１　：ドーム状屋根
１４　：保冷層
Ｌ　　：液化天然ガス（低温液化流体の一例）
１００：低温タンク
３ｆ　：肉厚部

Claims (10)

  1. 　内部に低温液化流体を貯留する内槽と、前記内槽の底部及び側部を外側から囲う外槽と、前記内槽と外槽との間に保冷層を備えた二重構造の低温タンクであって、
    　前記内槽が、コンクリートから成る有底の内容器と、当該内容器の内面を覆う内側冷熱抵抗緩和層とを備え、
    　前記外槽が、コンクリートから成る有底の外容器と、当該外容器の内面を覆う外側冷熱抵抗緩和層を備えている低温タンク。
  2. 　前記内側冷熱抵抗緩和層は、
    　低温液化流体に接するガラスメッシュと、このガラスメッシュが表面に設けられ前記内容器側に位置する硬質ウレタンフォームを備える請求項１に記載の低温タンク。
  3. 　前記内側冷熱抵抗緩和層は、前記内容器の内面全面を覆う一体の冷熱抵抗緩和層を備えるとともに、当該冷熱抵抗緩和層が低温液化流体に接するガラスメッシュと、このガラスメッシュが表面に設けられ前記内容器側に位置する硬質ウレタンフォームを備え、
    　前記外側冷熱抵抗緩和層は、前記外容器の底部の内面に設けられる底部側冷熱抵抗緩和層と、前記外容器の側壁部の内面に設けられる側壁側冷熱抵抗緩和層とを備え、前記底部側冷熱抵抗緩和層がパーライトコンクリートで構成され、前記側壁側冷熱抵抗緩和層が低温液化流体に接するガラスメッシュと、このガラスメッシュが表面に設けられ前記内容器側に位置する硬質ウレタンフォームを備えた請求項１記載の低温タンク。
  4. 　前記パーライトコンクリートで構成される底部側冷熱抵抗緩和層の上部に、フォームガラスまたは粒状パーライトとパーライトコンクリートを備えた保冷層を介して前記コンクリートから成る内容器の底部基礎が配置されている請求項３記載の低温タンク。
  5. 　前記内容器を構成するコンクリートの内部に設けられた鉄筋は、１ｍｍのＶ形の切欠きなしの鉄筋において、－１６０℃以上２０℃以下の設計最低使用温度で、以下の条件（ａ）及び（ｂ）を満足するものである請求項１～４のいずれか一項記載の低温タンク。
    　条件（ａ）：切欠きなしでの破断伸び（破断位置より２ｄ以上離れた１００ｍｍ以上の標点間距離）が３．０％以上であること。ただし、ｄは前記鉄筋の直径である。
    　条件（ｂ）：切欠き感受性比（数１に示すＮＳＲ）が１．０以上であること。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  6. 　前記内槽が上部に開口した前記内容器を備えるとともに、前記上部の開口を封止する天井板と、前記天井板を内部に含む状態で前記外槽を上部から覆うドーム状屋根を備え、
    　側部が、前記内槽と前記外槽との間に形成される前記保冷層が固体状保冷材を備えるとともに、前記天井板のドーム状屋根側に固体状保冷材を備えた保冷層が設けられ、
    　前記ドーム状屋根内に空気断熱層が設けられている請求項１～５のいずれか一項記載の低温タンク。
  7. 　前記内容器の側壁部の上部開口縁側に、底部側に位置する底部側側壁部の肉厚より肉厚が厚い開口側側壁部を形成してある請求項１～６のいずれか一項に記載の低温タンク。
  8. 　前記開口側側壁部が、タンク高さ方向で、側壁部中間高さ位置より上側に形成してある請求項７記載の低温タンク。
  9. 　前記内槽の底部が所定肉厚の平板状底部として構成され、
    　低温液化流体の受入前の常温状態において、前記底部の中央側が、前記側壁部が連結される側壁部連結周縁部より、タンク高さ方向で上部側に位置する中央凸形状に構成される請求項７または８に記載の低温タンク。
  10. 　前記内槽の底部が所定肉厚の平板状底部として構成され、
    　前記底部に挿入される鉄筋が、タンク高さ方向において、底部断面中心の上下方向中央より下側に配設されている請求項１～９のいずれか一項記載の低温タンク。
     
     
     
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