WO2012117682A1

WO2012117682A1 - タンクドームフランジ部の構造

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Publication number: WO2012117682A1
Application number: PCT/JP2012/001060
Authority: WO
Inventors: 純平堀田; 巧吉田; 和泉　徳喜; 良介浦口; 洋祐津村; 村岸　治
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2012-09-07
Also published as: EP2682337A1; JP5670225B2; CN103384627B; EP2682337B1; JP2012183864A; CN103384627A; KR20140144749A; RU2535357C1; KR101837032B1; KR20130084665A; EP2682337A4

Abstract

　タンク本体部に貯留されている低温の液化ガスの温度上昇を抑制することができるようにすること。　低温の液化ガスが貯留されるタンク本体部と、タンク本体部の上部に設けられているタンクドーム（３）と、タンクドーム（３）から略水平に張り出しているフランジ部（２２）と、タンク本体部を空間（５）を隔てて覆うタンクカバー（６）と、フランジ部（２２）とタンクカバー（６）の上側開口縁部との間に設けられ、空間（５）を密封するためのエキスパンションラバー部（１１）とを備える液化ガスタンクに設けられているタンクドームフランジ部の構造（２１）において、フランジ部（２２）のうち、少なくともタンクドーム（３）の側壁（３ａ）とエキスパンションラバー部（１１）との間に位置する所定部分に、繊維強化プラスチック製の入熱抑制材料部を設けた構成。

Description

タンクドームフランジ部の構造

　本発明は、例えば低温の液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液化ガスが貯留される液化ガス運搬船用タンクに設けられるタンクドームフランジ部の構造に関する。

　上記従来の液化ガス運搬船に設けられている液化ガスタンクの一例として、例えば図１７に示すものがあり、この液化ガスタンク１は、横長のタンク本体部２と、このタンク本体部２の上部に設けられたタンクドーム３とを備えている。このタンク本体部２は、横型の円筒形状の胴部２ａを備え、この胴部２ａの両方の各開口部が略半球形状の蓋体２ｂによって閉じられている。

　そして、タンクドーム３は、縦型の円筒形状の側壁３ａを有し、この側壁３ａの上側開口部は、略半球形状の蓋体３ｂによって閉じられている。また、図には示さないが、このタンクドーム３は、タンク本体部２に対して液化ガスの供給及び排出を行なうための複数の配管等が取り付けられている。

　更に、図１７に示すように、この液化ガスタンク１の表面には、防熱材４が設けられ、外気の熱がこの液化ガスタンク１に入熱しないように構成されている。そして、タンク本体部２には、防熱材４と空間５を隔てて覆うタンクカバー６が設けられ、タンクドーム３にも、防熱材４と空間を隔てて覆うドームカバー（図示せず）が設けられている。

　そして、図１８に示すように、タンクドーム３の側壁３ａには、フランジ部８が設けられている。このフランジ部８は、円環状の板状体であり、タンクドーム３の側壁３ａの外面から略水平に張り出している。

　次に、図１９（ａ）、（ｂ）を参照して、液化ガス運搬船に設けられている球形の液化ガスタンク９のタンクドームフランジ部構造１０を説明する（例えば、特許文献１参照）。

　この図１９に示す液化ガスタンク９と、図１７に示す液化ガスタンク１とが相違するところは、タンク本体部２の形状であり、それ以外は同等の構成であるので、同等部分の説明を省略する。

　図１９（ａ）に示すように、このタンクドームフランジ部の構造１０は、タンクカバー６の上側開口縁部と、円環状のフランジ部８の下面との間に円環状のエキスパンションラバー部１１が設けられている構造である。このエキスパンションラバー部１１は、タンク本体部２及びフランジ部８等の熱膨張及び熱収縮に拘わらず、これらの内側に形成されている空間５を密封する機能を有し、当該空間５を密封する。

実開昭６２－１２５９３号公報

　しかし、図１９に示す従来のタンクドームフランジ部の構造１０では、フランジ部８が金属製であるので、外気の熱がこの金属製のフランジ部８から入熱してタンクドーム３及びタンク本体部２に伝わり、タンク本体部２に貯留されている液化ガスの温度上昇を招いてしまうことになる。

　これを防ぐために、このタンク本体部２、タンクドーム３、及びフランジ部８等に設けられる防熱材４を含む断熱材の使用量を多くする必要がある。

　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、タンク本体部に貯留されている低温の液化ガスの温度上昇を抑制することができるタンクドームフランジ部の構造を提供することを目的としている。

　本発明に係るタンクドームフランジ部の構造は、低温の液化ガスが貯留されるタンク本体部に設けられたタンクドームの側壁の外面から外方に張り出しているフランジ部と、前記タンク本体部を空間を隔てて覆うタンクカバーと、前記フランジ部と前記タンクカバーとの間に設けられ、前記空間を密封するためのエキスパンションラバー部とを備える液化ガスタンクに設けられているタンクドームフランジ部の構造において、前記フランジ部のうち、少なくとも前記タンクドームの側壁と前記エキスパンションラバー部との間に位置する所定部分に、繊維強化プラスチック製の入熱抑制材料部を設けたことを特徴とするものである。

　本発明に係るタンクドームフランジ部の構造が設けられている液化ガスタンクによると、そのタンク本体部は、低温の液化ガスを貯留することができ、タンクドームは、当該タンクに対して液化ガスの供給及び排出を行なうための配管が取り付けられている。タンクカバー及びフランジ部は、タンク本体部を空間を隔てて覆っている。そして、エキスパンションラバー部は、変形自在であるので、タンク本体部、タンクドーム、及びフランジ部の熱膨張及び熱収縮に拘わらず、タンクカバーの内側空間を密封することができる。

　そして、本発明に係るタンクドームフランジ部の構造によると、フランジ部の前記所定部分に繊維強化プラスチック製の入熱抑制材料部を設けているので、外気の熱が、フランジ部の外周縁部側から低温のタンクドーム側に入熱することを抑制することができる。これによって、タンク本体部に貯留されている液化ガスの温度上昇を抑制することができる。

　また、フランジ部のうち、少なくともタンクドームの側壁とエキスパンションラバー部との間に位置する所定部分に入熱抑制材料部を設けているので、低温のタンクドームによってエキスパンションラバー部が冷却されて低温脆化することを防止できる。

　この発明に係るタンクドームフランジ部の構造において、前記フランジ部のうち、少なくとも前記タンクドームの側壁と前記エキスパンションラバー部との間に位置する部分に、当該フランジ部及び前記タンクドームを含む部分の熱収縮による変形を吸収する熱収縮吸収部を設けたものである。

　このようにすると、タンク本体部に貯留されている低温の液化ガスによって、タンク本体部、タンクドーム及びフランジ部が熱収縮して、このフランジ部の外周側部が内側に引っ張られる方向に変形しようとしても、この熱収縮による変形を熱収縮吸収部によって吸収することができる。これによって、フランジ部の繊維強化プラスチック製の入熱抑制材料部と、それ以外の部分との結合部に生じる荷重を低減することができる。

　この発明に係るタンクドームフランジ部の構造において、前記入熱抑制材料部は、前記フランジ部の前記所定部分から前記フランジ部の外周縁部までの範囲に亘って形成されているものである。

　このようにすると、外気の熱が、フランジ部の外周縁部側から低温のタンクドーム側へ入熱する熱量を効果的に抑制することができる。

　この発明に係るタンクドームフランジ部の構造において、前記熱収縮吸収部は、前記フランジ部における半径方向の断面形状が略Ｌ字形状又は略Ｕ字形状を含む屈曲形状を成すものである。

　このようにすると、タンクドーム及びフランジ部等の熱収縮によって、このフランジ部の外周側部が内側に引っ張られる方向に変形しようとするときに、断面形状が略Ｌ字形状又は略Ｕ字形状を含む屈曲形状の熱収縮吸収部の部分で、例えばL字形状の角度が広がる、もしくはU字形状の幅が広がる方向に変形することができる。これによって、簡単な構成を採用しながらも、熱収縮に基づいてフランジ部が変形しようとする力を吸収することができて、フランジ部の外周側部の変形を抑制することができる。

　この発明に係るタンクドームフランジ部の構造において、前記熱収縮吸収部が前記入熱抑制材料部に形成され、又は前記入熱抑制材料部が前記熱収縮吸収部に形成されているものである。

　このようにすると、入熱抑制材料部は、熱収縮吸収機能と入熱抑制機能の両方を兼ね備えることができるし、又は、熱収縮吸収部は、熱収縮吸収機能と入熱抑制機能の両方を兼ね備えることができる。よって、構造の簡単化を図ることができる。

　この発明に係るタンクドームフランジ部の構造において、前記フランジ部は、繊維強化プラスチック製の前記入熱抑制材料部より前記タンクドーム側の連結部品と、前記入熱抑制材料部とが一体成形によって形成されているものである。

　このようにすると、両者の結合部分の気密性を確実に確保することができるし、フランジ部製造の生産性の向上を図ることができる。

　この発明に係るタンクドームフランジ部の構造において、前記フランジ部は、繊維強化プラスチック製の前記入熱抑制材料部より前記タンクドーム側の内周側部が、連結部品と基端部品とからなり、前記入熱抑制材料部と前記連結部品とが一体に成形され、前記入熱抑制材料部と一体成形された前記連結部品を、前記タンクドームの側壁に結合された前記基端部品に対して結合することによって、前記フランジ部における前記入熱抑制材料部及び前記タンクドーム側の前記内周側部を形成したものである。

　このように、入熱抑制材料部と連結部品とを一体化した複合部品を作ることによって、繊維強化プラスチック製の入熱抑制材料部と、連結部品とを確実に結合させることができるので、その結合部分の気密性を簡単に確保することができる。そして、入熱抑制材料部と一体化した連結部品を、タンクドームの側壁に結合された基端部品に対して結合することによって、連結部品と基端部との結合部分の位置合わせの自由度が向上する。

　この発明に係るタンクドームフランジ部の構造において、前記フランジ部は、繊維強化プラスチック製の前記入熱抑制材料部より前記タンクドーム側の内周側部を金属製としたものである。

　この金属製の内周側部を金属製とすることにより、フランジ部とタンクドーム側壁を溶接することができ、従来と同じ施工となる。

　この発明に係るタンクドームフランジ部の構造において、前記入熱抑制材料部は、ガラス繊維強化プラスチック製又は炭素繊維強化プラスチック製としたものである。

　これにより、入熱抑制材料部が必要とする強度と防熱性能に応じて、その材質をガラス繊維強化プラスチック又は炭素繊維強化プラスチックとすることができる。

　本発明に係るタンクドームフランジ部の構造によると、外気からの入熱を減少させることができ、タンク本体部に貯留されている液化ガスの温度上昇を抑制することができる。

図１は、この発明の第１実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造を示す縦断面図である。図２（ａ）は、同第１実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造の各部分の温度分布シミュレーションの結果を示す図、図２（ｂ）は、図２（ａ）から防熱材を除いた図である。図３は、図１に示すタンクドーム及びフランジ部が熱収縮して変形した状態を示す縦断面図である。図４（ａ）は、図１に示すタンクドーム及びフランジ部が熱収縮する前の状態を示すシミュレーション用モデルの部分断面斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すフランジ部を示すシミュレーション用モデルの部分断面拡大斜視図である。図５（ａ）は、図４（ａ）に示すタンクドーム及びフランジ部が熱収縮した状態を示すシミュレーション結果の部分断面斜視図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すフランジ部を示すシミュレーション結果の部分断面拡大斜視図である。図６（ａ）は、同発明の第２実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造の各部分の温度分布シミュレーションの結果を示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すタンクドーム及びフランジ部の温度分布シミュレーションの結果を示す図である。図７は、図６（ｂ）に示すタンクドーム及びフランジ部が熱収縮して変形した状態を示す縦断面図である。図８（ａ）は、従来のタンクドームフランジ部の構造の各部分の温度分布シミュレーションの結果を示す図、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すタンクドーム及びフランジ部の温度分布シミュレーションの結果を示す図である。図９は、同発明の第３実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造を示す部分縦断面図である。図１０は、同発明の第４実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造を示す部分縦断面図である。図１１は、同発明の第５実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造を示す部分縦断面図である。図１２は、同発明の第６実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造を示す部分縦断面図である。図１３は、同発明の第７実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造を示す部分縦断面図である。図１４は、同発明の第８実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造を示す部分縦断面図である。図１５は、同発明の第９実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造を示す部分縦断面図である。図１６は、同発明の第１０実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造を示す部分縦断面図である。図１７は、従来の略円筒形の液化ガスタンクを示す概略縦断面図である。図１８は、図１７に示す従来の液化ガスタンクに設けられているタンクドームを示す部分拡大斜視図である。図１９（ａ）は、他の従来の球形の液化ガスタンクのタンクドームフランジ部の構造を示す部分縦断面図、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示すタンクドームの平面図である。

　以下、本発明に係るタンクドームフランジ部の構造の第１実施形態を、図１～図５を参照して説明する。この実施形態のタンクドームフランジ部の構造２１は、例えば低温の液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液化ガスが貯留される液化ガスタンクに設けられるものであり、図１７に示す従来の液化ガスタンク１に適用したものを例に挙げて説明する。よって、従来の液化ガスタンク１と同等部分は、同一の図面符号で示し、それらの詳細な説明を省略する。

　また、この実施形態のタンクドームフランジ部の構造２１は、例えば液化ガス運搬船に設けられている液化ガスタンクに適用したものである。

　図１に示すタンクドームフランジ部の構造２１が適用される液化ガスタンク１は、低温の液化ガスが貯留されるタンク本体部２（図１７参照）と、このタンク本体部２の上部に設けられているタンクドーム３と、タンク本体部２を空間を隔てて覆うタンクカバー６とを備えている。

　フランジ部２２は、図１に示すように、内周側部２３と外周側部２４とを有している。

　そして、このタンクドームフランジ部の構造２１は、図１に示すように、タンクドーム３の側壁３ａの外面から略水平に張り出している円環状のフランジ部２２と、フランジ部２２の下面とタンクカバー６の上側開口縁部との間に設けられ、空間５を密封するための円環状のエキスパンションラバー部１１とを備えている。

　そして、このフランジ部２２の内周側部２３は、タンクドーム３側に配置され、それぞれが金属製（例えばアルミ合金製）の基端部２３ａと連結部２３ｂとを備えている。この基端部２３ａは、円環状の板状体であり、その内周縁部が、金属製（例えばアルミ合金製）のタンクドーム３の側壁３ａの外面に例えば溶接によって接合され、その側壁３ａの外面から略水平に張り出している。また、連結部２３ｂは、短円筒状体であり、鉛直方向に配置され、その下端部が基端部２３ａの外周縁部の上面に例えば溶接によって接合されている。

　また、外周側部２４は、図１に示すように、内周側部２３の外側に配置され、繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰ）製の一体成形されたものである。この外周側部２４は、フランジ部２２における半径方向の断面形状が略Ｌ字形状に形成されている。そして、この外周側部２４は、鉛直部２４ａと水平部２４ｂとを備えている。また、水平部２４ｂの外周縁部には、短円筒形の補強部２５が設けられている。更に、この鉛直部２４ａの下部は、連結部２３ｂと一体成形によって接合されている。

　このように、連結部２３ｂ（内周側部２３）と鉛直部２４ａ（外周側部２４）とが接合されていることによって、この結合部分の気密性が確保されている。そして、図１に示すように、連結部２３ｂが鉛直部２４ａよりも外側に配置されている。これによって、後述するように、タンクドーム３及びフランジ部２２の内周側部２３等が熱収縮したときに、内周側部２３の連結部２３ｂが、外周側部２４の鉛直部２４ａに向かう内側方向（気密性が確保される方向）に変形する。その結果、タンクドーム３等の熱収縮によって、両者間の気密性が破られないようにすることができる。

　更に、図１に示すように、タンクドーム３の外面全体には、所定の厚みの防熱材４が設けられている。そして、フランジ部２２の内周側部２３の表面全体も、防熱材４で被覆されている。そして、フランジ部２２の外周側部２４における鉛直部２４ａの内周面、及び鉛直部２４ａ下部の外周面も防熱材４で被覆されている。ただし、図１に示すように、フランジ部２２の外周側部２４における水平部２４ｂの上下の各面に防熱材４を設けていないのは、この水平部２４ｂ自体が防熱性を有しており、この水平部２４ｂと金属製の内周側部２３とが間隔を隔てて配置されているからである。

　このように、金属製の内周側部２３、及び鉛直部２４ａの一部を防熱材４で被覆することによって、外気の熱がこの金属製の内周側部２３からタンクドーム３側に入熱することを抑制することができる。

　また、図１に示すエキスパンションラバー部１１は、円環状に形成された変形自在なゴム様弾性体である。このエキスパンションラバー部１１は、フランジ部２２を構成する外周側部２４の外周部の下面と、タンクカバー６の上側開口縁部との間に配置されている。このエキスパンションラバー部１１の上部は、フランジ部２２の外周部の下面にボルト２７で結合され、その下部は、タンクカバー６の上側開口縁部にボルト２７で結合されている。

　次に、図１を参照して、このタンクドームフランジ部の構造２１が備えている入熱抑制材料部について説明する。

　入熱抑制材料部は、外気の熱がフランジ部２２を通ってタンクドーム３に伝達されることを抑制するためのものである。そして、フランジ部２２の外周側部２４を熱伝導率の小さいＦＲＰ製の入熱抑制材料部とすることによって、その機能を達成できるようにしている。

　なお、フランジ部２２の外周側部２４の材質であるＦＲＰとして、ガラス繊維強化プラスチック（以下、ＧＦＲＰ）又は炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰ）を使用することができる。

　これらＧＦＲＰ及びＣＦＲＰは、アルミ合金やステンレス鋼等の金属と比較して、熱伝導率が非常に小さいために、フランジ部２２の外周側部２４を例えばＧＦＲＰ製とすることによって、この外周側部２４が入熱抑制材料部としての機能を果たすことができる。

　ここで、図１に示すように、フランジ部２２の全体をＦＲＰ製とせずに、内周側部２３を金属製としたのは、この内周側部２３を金属製のタンクドーム３の側壁３ａに溶接できるようにして、従来と同じ施工にするためである。

　図２（ａ）は、図１に示すタンクドームフランジ部の構造２１の各部分の温度分布シミュレーションの結果を示す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すタンクドーム３及びフランジ部２２の温度分布シミュレーションの結果を示す図である。

　これら図２（ａ）、（ｂ）から分かるように、フランジ部２２におけるＦＲＰ製の外周側部２４の水平部２４ｂ、及び鉛直部２４ａの上部は、略外気温度となっている。しかし、このＦＲＰ製の外周側部２４の熱伝導率が小さいので、防熱材４で被覆されているその鉛直部２４ａの下部及びこれと結合する連結部２３ｂには、熱が殆ど伝達されておらず、従って、この鉛直部２４ａの下部及びこれと結合する連結部２３ｂの温度は、タンクドーム３の温度よりも僅かに高いが低温である。そして、フランジ部２２における金属製の内周側部２３の基端部２３ａの温度は、タンクドーム３の温度と略等しく低温である。従って、外気の熱が、このフランジ部２２を通ってタンクドーム３に殆ど伝達されていないことが分かる。

　次に、上記のように構成されたタンクドームフランジ部の構造２１の作用を説明する。まず、この図１に示すタンクドームフランジ部の構造２１が設けられている液化ガスタンクによると、そのタンク本体部２（図１７参照）は、低温の液化ガスを貯留することができ、タンクドーム３は、液化ガスタンクに対して液化ガスの供給及び排出を行なうための配管（図示せず）が取り付けられている。タンクカバー６及びフランジ部２２は、タンク本体部２を空間５を隔てて覆うことができる。そして、エキスパンションラバー部１１は、変形自在であるので、タンク本体部２、タンクドーム３、及びフランジ部２２の熱膨張及び熱収縮に拘わらず、タンクカバー６の内側空間５を密封することができる。

　従って、タンクカバー６の内側の空間５の気密性を確保することができ、例えばこの空間５内に窒素ガス等を適切に気密封止しておくことができる。

　また、上記のように構成されたタンクドームフランジ部の構造２１によると、図１に示すように、フランジ部２２の外周側部２４をＦＲＰ製とし、この外周側部２４を入熱抑制材料部としているので、外気の熱が、フランジ部２２の外周縁部側から低温のタンクドーム３側に入熱することを抑制することができる。

　そして、この入熱抑制材料部は、タンクドーム３の側壁３ａの外面と、エキスパンションラバー部１１との間の所定部分からフランジ部２２の外周縁部までの範囲に亘って形成されたものであるので、外気の熱が、フランジ部２２の外周縁部側から低温のタンクドーム３側へ入熱する熱量を効果的に抑制することができる。

　これによって、タンク本体部２に貯留されている液化ガスの温度上昇を効果的に抑制することができる。

　また、フランジ部２２の外周側部２４をＦＲＰ製とすることによって、フランジ部２２のうち、少なくともタンクドーム３の側壁３ａとエキスパンションラバー部１１との間に位置する所定部分に入熱抑制材料部を設けた構成となっているので、低温のタンクドーム３によってエキスパンションラバー部１１が冷却されて低温脆化することを防止できる。

　次に、図１を参照して、このタンクドームフランジ部の構造２１が備えている熱収縮吸収部について説明する。

　熱収縮吸収部は、タンクドーム３及びフランジ部２２を含む部分が、タンク本体部２に貯留されている液化ガスによって冷却されて熱収縮したときに、このフランジ部２２の外周側部２４が変形することを抑制するためのものである。この熱収縮吸収部は、図１に示すように、フランジ部２２のうち、少なくともタンクドーム３の側壁３ａと、エキスパンションラバー部１１との間に位置する部分に設けられている。

　更に具体的に説明すると、この熱収縮吸収部は、フランジ部２２における半径方向の断面形状が略Ｌ字の屈曲形状を成すものであり、フランジ部２２の外周側部２４における水平部２４ｂと鉛直部２４ａとが結合する屈曲部を含む部分である。

　図１に示す熱収縮吸収部は、フランジ部２２における半径方向の断面形状が略Ｌ字の屈曲形状を成すものであるので、図３に示すように、タンクドーム３及びフランジ部２２等の熱収縮によって、このフランジ部２２の外周側部２４が内側に引っ張られる方向に熱変形しようとするときに、断面形状が略Ｌ字形状の熱収縮吸収部の角度が内側に広がる方向に変形することができる。

　これによって、簡単な構成を採用しながらも、熱変形に基づいてフランジ部２２全体が変形することを熱収縮吸収部の部分的変形により、フランジ部２２の外周側部２４の変形を抑制することができる。

　更に、フランジ部２２のＦＲＰ製の入熱抑制材料部（外周側部２４）と、内周側部２３との結合部に生じる荷重を低減することができる。

　そして、図１に示すように、熱収縮吸収部は、入熱抑制材料部に形成されている構成としたので、入熱抑制材料部は、熱収縮吸収機能と、入熱抑制機能の両方を兼ね備えることができ、構造の簡単化を図ることができる。

　勿論、図には示さないが、上記に代えて、入熱抑制材料部が熱収縮吸収部に形成された構成としてもよい。このようにすると、熱収縮吸収部は、熱収縮吸収機能と入熱抑制機能の両方を兼ね備えることができ、構造の簡単化を図ることができる。

　次に、図４及び図５の説明をする。図４（ａ）は、図１に示すタンクドーム３及びフランジ部２２が熱収縮する前の状態を示すシミュレーション用モデルの部分断面斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すフランジ部２２を示すシミュレーション結果の部分断面拡大斜視図である。図５（ａ）は、図４（ａ）に示すタンクドーム３及びフランジ部２２が熱収縮した状態を示すシミュレーション結果の部分断面斜視図である。

　図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すフランジ部２２を示すシミュレーション結果の部分断面拡大斜視図である。

　なお、図５（ａ）、（ｂ）に示すフランジ部２２において、色の濃度でタンクの半径方向内側への変位量を表しており、色が薄いほど変位量が大きいことを示している。

　図５（ｂ）に示すように、タンクドーム３及びフランジ部２２が熱収縮した状態では、フランジ部２２の外周側部２４、補強部２５、及び熱収縮吸収部において、特に鉛直部２４ａの部分で変位量が大きく変化していることから、鉛直部２４ａの部分で熱収縮を吸収していることがわかる。

　次に、図６～図８を参照して、本発明の第２実施形態等のタンクドームフランジ部の構造３１等の温度分布シミュレーションの結果、並びに、タンクドーム３及びフランジ部３２等が熱収縮して変形した例を挙げて説明する。

　図６（ａ）は、第２実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造３１の各部分の温度分布シミュレーションの結果を示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すタンクドーム３及びフランジ部３２の温度分布シミュレーションの結果を示す図である。そして、図７は、図６（ｂ）に示すタンクドーム３及びフランジ部３２が熱収縮して変形した状態を示す縦断面図である。

　この図６及び図７に示す第２実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造３１と、図２及び図３に示す第１実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造２１とが相違するところは、図２（ｂ）に示す第１実施形態では、断面形状が略Ｌ字形状の熱収縮吸収部が設けられているのに対して、図６（ｂ）に示す第２実施形態では、このような熱収縮吸収部が設けられていないところである。これ以外は、第１実施形態と同等であり、それらの説明を省略する。

　この図６（ａ）、（ｂ）に示す第２実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造３１のフランジ部３２は、内周側部３３と外周側部３４とを備えている。そして、これら内周側部３３及び外周側部３４は、それぞれ円環状の平板状体で形成されている。また、内周側部３３は、第１実施形態と同様にアルミ合金等の金属製であり、外周側部３４は、第１実施形態と同様にＦＲＰ製であり、入熱抑制材料部である。そして、図には示さないが、内周側部３３の外周縁部と、外周側部３４の内周縁部とは、互いに上下に重ね合わされた状態で、気密性を保つように鉛直方向に挿通する複数のボルトで互いに結合されている。そして、両者の互いに密着する面は、例えば両者の一体成形によって接合しており気密封止されている。

　更に、図６（ａ）に示すように、タンクドーム３の外面全体には、所定の厚みの防熱材４が設けられている。そして、フランジ部３２の内周側部３３の表面全体、及び外周側部３４の内周縁部も、防熱材４で被覆されている。

　図６（ａ）、（ｂ）から分かるように、フランジ部３２におけるＦＲＰ製の外周側部３４は、略外気温度となっている。しかし、このＦＲＰ製の外周側部３４の熱伝導率が小さいので、防熱材４で被覆されているこの外周側部３４の内周縁部には、熱が殆ど伝達されておらず、従って、この外周側部３４の内周縁部の温度は、タンクドーム３の温度よりも僅かに高いが低温である。よって、フランジ部３２における金属製の内周側部３３の温度は、タンクドーム３の温度と略等しく低温である。従って、外気の熱が、このフランジ部３２を通ってタンクドーム３に殆ど伝達されていないことが分かる。

　図８（ａ）は、例えば図１９に示す従来のタンクドームフランジ部の構造１０の各部分の温度分布シミュレーションの結果を示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すタンクドーム３及びフランジ部８の温度分布シミュレーションの結果を示す図である。

　この図８（ａ）、（ｂ）に示す従来のタンクドームフランジ部の構造１０のフランジ部８は、１枚の円環状の平板状体で形成されており、その材質は、アルミ合金等の金属製である。

　そして、図８（ａ）に示すように、タンクドーム３の外面全体には、所定の厚みの防熱材４が設けられている。そして、フランジ部８の半径方向の略中央部からタンクドーム３側の部分の表面全体が防熱材４で被覆されている。

　図８（ａ）、（ｂ）から分かるように、従来のタンクドームフランジ部の構造１０では、フランジ部８は、金属製であり熱伝導率が大きく、しかも、入熱抑制材料部が設けられていないので、フランジ部８のタンクドーム３側の部分が防熱材４で被覆されているにも拘わらず、外気の熱が、この防熱材４で被覆されているフランジ部８に入熱して、フランジ部８の内周縁部付近まで温度が上昇していることが分かる。これによって、外気の熱が、第１及び第２実施形態よりも多くタンクドーム３に入熱していることが分かる。

　次に、図１に示すタンクドーム３に設けられているフランジ部２２の製造方法を説明する。このフランジ部２２は、タンクドーム３の側壁３ａに溶接される前の状態として、ＦＲＰ製の外周側部２４（入熱抑制材料部で熱収縮吸収部を構成したもの）と、金属製の内周側部２３を構成する基端部品（基端部）２３ａと、金属製の内周側部２３を構成する連結部品（連結部）２３ｂとを備えている。よって、まず、基端部品（基端部）２３ａ、及び連結部品（連結部）２３ｂを製造する。

　次に、入熱抑制材料部と連結部品２３ｂとを、成形型等を使用して一体化した複合部品を作る。ここで、一体成形された入熱抑制材料部と連結部品２３ｂとが互いに接合できるようにするために、例えば金属製の連結部品２３ｂの表面に対して粗面処理をしてあり、これによって、入熱抑制材料部であるＦＲＰが連結部品２３ｂの表面に接合できるようにしてある。

　また、金属製の内周側部２３を構成する基端部品２３ａを、図１に示すように、タンクドーム３の側壁３ａの外面に溶接して接合しておく。しかる後に、図１に示すように、入熱抑制材料部と一体化された連結部品２３ｂを、タンクドーム３の側壁３ａに結合された基端部品２３ａに対して所望の位置に溶接して接合する。このようにして、タンクドーム３にフランジ部２２を設けることができる。

　このように、入熱抑制材料部と連結部品２３ｂとを一体化した複合部品を作ることによって、連結部品２３ａと金属製の連結部品２３ｂとの結合部分の位置合わせの自由度が向上するので、接合品質が向上し、一体化した複合部品によりＦＲＰの入熱抑制材料部と金属製の連結部品２３ｂとの接合部分の気密性を簡単に確保することができる。

　これによって、タンクカバー６内の空間５の気密性を確実に確保することができる。

　次に、本発明の第３実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造３８を、図９を参照して説明する。この図９に示す第３実施形態と、図１に示す第１実施形態とが相違するところは、図１に示す第１実施形態では、フランジ部２２の外周側部２４および補強部２５をＦＲＰ製の一体成形としたが、これに対して、図９に示す第３実施形態では、フランジ部３９の外周側部４２における外周部４０をアルミ合金等の金属製とし、この外周部４０と、ＦＲＰ製の外周側部本体４１とをボルト２７で互いに結合したところである。これ以外は、図１に示す第１実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。このようにすることによって、配管の振動を抑制する配管サポート（図示せず）を外周部４０に溶接することができる。

　そして、図９に示す外周側部本体４１は、入熱抑制材料部である。そして、熱収縮吸収部は、鉛直部２４ａを含む外周側部本体４１で構成されている。

　なお、図９に示すように、連結部２３ｂを鉛直部２４ａの半径方向の外側に配置したが、これに代えて、連結部２３ｂを鉛直部２４ａの半径方向の内側に配置してもよい。

　図１０は、本発明の第４実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造５４を示している。この図１０に示す第４実施形態と、図１に示す第１実施形態と相違するところは、フランジ部５５と２２とが相違するところである。

　図１に示す第１実施形態のフランジ部２２では、円環状の内周側部２３の連結部２３ｂと、円環状の外周側部２４の鉛直部２４ａとは、互いに外側と内側に重ね合わされた状態で、水平方向に挿通する複数のボルト２６で互いに結合されている。

　これに対して、図１０に示す第４実施形態のフランジ部５５では、円環状の内周側部２３の連結部２３ｂと、円環状の外周側部２４の鉛直部２４ａとは、以下に記載する結合構造によって結合されている。

　内周側部２３の連結部２３ｂ、及び外周側部２４の鉛直部２４ａは、それぞれ断面略Ｌ字形状に屈曲形成されている。そして、この屈曲形成されて水平方向と平行する２つの円環状の水平部５６、５７は、互いに上下に重ね合わされた状態で、鉛直方向に挿通する複数のボルト２６で互いに結合されている。これ以外は、図１に示す第１実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

　図１０に示す外周側部２４が熱収縮吸収部であり、入熱抑制材料部でもある。また、図１０に示すように、水平部５６、５７は、タンクカバー６の内側空間５に対してその外側に配置したが、これに代えて、タンクカバー６の内側空間５側に配置してもよい。

　図１１は、本発明の第５実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造６１を示している。この図１１に示す第５実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造６１のフランジ部６２は、内周側部６３、外周側部６４、入熱抑制材料部６５、及び熱収縮吸収部６６、６７を備えている。そして、内周側部６３及び外周側部６４は、それぞれ円環状の平板状体で形成され、いずれもアルミ合金等の金属製である。入熱抑制材料部６５は、第１実施形態と同様にＦＲＰ製である。

　そして、この入熱抑制材料部６５は、図１１に示すように、略短円筒形であり、半径方向の断面形状が略Ｚ字形状である。そして、この入熱抑制材料部６５の上側水平部６５ａと、外周側部６４における内周部との互いに密着する面は、例えば一体成形により接合しており、気密を保つようにボルト６８で締結されている。また、入熱抑制材料部６５の下側水平部６５ｂと、内周側部６３における外周部との互いに密着する面は、例えば接着剤により接合しており、気密を保つようにボルト６８で締結されている。

　更に、図１１に示すように、タンクドーム３の外面全体には、所定の厚みの防熱材４が設けられている。そして、フランジ部６２の内周側部６３、及び入熱抑制材料部６５のそれぞれが、防熱材４で被覆されている。そして、入熱抑制材料部６５の上下の各端部は、熱収縮吸収部６６、６７としての機能を有している。

　そして、図１１に示すように、外周側部６４をアルミ合金等の金属製とすると、図９に示す第３実施形態で説明したように、配管サポート（図示せず）を外周側部６４に溶接することができる。

　図１２は、本発明の第６実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造７２を示している。この図１２に示す第６実施形態と、図１１に示す第５実施形態と相違するところは、フランジ部７３と６２が相違するところである。

　図１１に示す第５実施形態のフランジ部６２では、入熱抑制材料部６５を、その半径方向の断面形状を略Ｚ字形状としたのに対して、図１２に示す第６実施形態のフランジ部７３では、入熱抑制材料部７４を、その半径方向の断面形状を略Ｉ字形状としたところである。そして、この入熱抑制材料部７４の上下の各端部に設けられている半径方向の内側及び外側に延びる各水平部６５ａ、６５ｂが、内周側部６３及び外周側部６４にボルト６８、６９で締結されている。

　これ以外は、図１１に示す第５実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

　図１３は、本発明の第７実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造４６を示している。この図１３に示す第７実施形態と、前述した図６及び図７に示す第２実施形態と相違するところは、フランジ部４７と３２とが相違するところである。

　図６に示す第２実施形態のフランジ部３２では、円環状の内周側部３３の外周縁部と、円環状の外周側部３４の内周縁部とは、互いに上下に重ね合わされた状態で、鉛直方向に挿通する複数のボルト（図示せず）で互いに結合されている。

　これに対して、図１３に示す第７実施形態のフランジ部４７では、円環状の内周側部３３の外周縁部、及び円環状の外周側部３４の内周縁部は、それぞれ断面略Ｌ字形状に屈曲形成されている。そして、この屈曲形成されて鉛直方向と平行する２つの短円筒形の鉛直部４８、４９は、互いに内側と外側に重ね合わされた状態で、水平方向に挿通する複数のボルト５０で互いに結合されている。これ以外は、図６に示す第２実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

　このフランジ部４７の断面略Ｌ字形状に屈曲形成されている２つの屈曲部分が熱収縮吸収部５１である。外周側部３４は、入熱抑制材料部である。

　このようにすると、図１３に示すフランジ部４７の内周側部３３に対して、タンクドーム３側に引っ張られる方向に熱変形しようとしても、２つの略Ｌ字形状の熱収縮吸収部５１が開く方向に変形して、この熱変形に基づく熱収縮を吸収することができ、フランジ部４７の外周側部３４の変形を抑制することができる。

　そして、図１３に示す２つの短円筒形の鉛直部４８、４９は、フランジ部４７の上方に向かって突出しており、タンクカバー６の内側空間５内に配置されてはいないので、この２つの鉛直部４８、４９に形成されている多数のボルト孔が、その内側空間５の気密性を低下させる原因となり難くすることができる。

　図１４は、本発明の第８実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造７７を示している。この図１４に示す第８実施形態と、図６に示す第２実施形態と相違するところは、フランジ部７８と３２とが相違するところである。

　図６に示す第２実施形態のフランジ部３２の外周側部３４には、熱収縮吸収部７９が設けられていないのに対して、図１４に示す第８実施形態のフランジ部７８の外周側部８０には、熱収縮吸収部７９が設けられているところである。これ以外は、図６に示す第２実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

　図１４に示す第８実施形態のフランジ部７８の外周側部８０に設けられている熱収縮吸収部７９は、フランジ部７８における半径方向の断面形状が略Ｕ字形状である。熱収縮吸収部７９を、このように略Ｕ字形状とすると、タンクドーム３及びフランジ部７８等の熱収縮によって、このフランジ部７８の外周側部８０が内側に引っ張られる方向に熱変形しようとしても、この断面形状が略Ｕ字形状の熱収縮吸収部７９の部分が広がる方向に変形することができる。これによって、フランジ部７８の外周側部８０の変形を抑制することができる。そして、この外周側部８０は、ＦＲＰ製であり、入熱抑制材料部である。

　次に、本発明の第９実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造８３を、図１５を参照して説明する。この図１５に示す第９実施形態と、図６に示す第２実施形態とが相違するところは、図６に示す第２実施形態では、フランジ部３２の外周側部３４をＦＲＰ製の一体成形としたが、これに対して、図１５に示す第９実施形態では、フランジ部８４の外周側部３４における外周部８５をアルミ合金等の金属製とし、この外周部８５をＦＲＰ製の外周側部本体８６にボルト２７で締め付け固定したところである。これ以外は、図６に示す第２実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

　そして、図１５に示すように、外周部８５を金属製とすると、図９に示す第３実施形態で説明したように、配管サポート（図示せず）を外周部８５に溶接することができる。

　図１６は、本発明の第１０実施形態に係るタンクドームフランジ部の構造８９を示している。この図１６に示す第１０実施形態と、図６に示す第２実施形態と相違するところは、フランジ部９０と３２とが相違するところである。

　図６に示す第２実施形態のフランジ部３２では、円環状の内周側部３３の外周縁部と、円環状の外周側部３４の内周縁部とは、互いに上下に重ね合わされた状態で、鉛直方向に挿通する複数のボルトで互いに結合されている。

　これに対して、図１６に示す第１０実施形態のフランジ部９０では、円環状の内周側部３３の外周縁部、及び円環状の外周側部３４の内周縁部には、それぞれ短円筒形の接合部９１、９２が固定して設けられている。そして、これら２つの短円筒形の接合部９１、９２は、互いに内周面と外周面とが重ね合わされた状態で、水平方向に挿通する複数のボルトで互いに結合されている。これ以外は、図６に示す第２実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

　この図１６に示す２つの短円筒形の接合部９１、９２は、フランジ部９０の上方と下方の両方に向かって突出しており、この接合部９１、９２の上部及び下部のそれぞれが多数のボルトによって締結されている。そして、この接合部９１、９２の上部に締結されたボルトと、その下部に締結されたボルトとの間の位置にフランジ部９０の内周側部３３及び外周側部３４が配置されているので、タンクドーム３が熱収縮してフランジ部９０が変形したときでも、確実にタンクカバー６の内側空間５の気密性を確保することができる。

　ただし、上記各実施形態において、フランジ部の金属製の部分とＦＲＰ製の部分との接合部分は、気密性を確保するために、金属製の部分とＦＲＰ製の部分とを一体成形によって接合してもよいし、接着剤によって接合してもよい。

　そして、図には示さないが、上記各実施形態のフランジ部、及びこのフランジ部を被覆する防熱材４をタンクドーム３の側壁３ａに設けている構成を、各図において、上下対称（上下逆方向）となる構成としてもよい。

　以上のように、本発明に係るタンクドームフランジ部の構造は、タンク本体部に貯留されている低温の液化ガスの温度上昇を抑制することができる優れた効果を有し、このようなタンクドームフランジ部の構造に適用するのに適している。

　１　液化ガスタンク
　２　タンク本体部
　２ａ　胴部
　２ｂ　蓋体
　３　タンクドーム
　３ａ　側壁
　３ｂ　蓋体
　４　防熱材
　５　空間
　６　タンクカバー
　８　フランジ部
　１１　エキスパンションラバー部
　１２　配管
　２１　タンクドームフランジ部の構造
　２２　フランジ部
　２３　内周側部
　２３ａ　基端部（基端部品）
　２３ｂ　連結部（連結部品）
　２４　外周側部（入熱抑制材料部、熱収縮吸収部）
　２４ａ　鉛直部
　２４ｂ　水平部
　２５　補強部
　２６、２７、３５、５０、６８、６９　ボルト
　３１　タンクドームフランジ部の構造
　３２　フランジ部
　３３　内周側部
　３４　外周側部
　３８　タンクドームフランジ部の構造
　３９　フランジ部
　４０　外周部
　４１　外周側部本体（入熱抑制材料部）
　４２　外周側部
　４６　タンクドームフランジ部の構造
　４７　フランジ部
　４８、４９　鉛直部
　５１　熱収縮吸収部
　５４　タンクドームフランジ部の構造
　５５　フランジ部
　５６、５７　水平部
　６１　タンクドームフランジ部の構造
　６２　フランジ部
　６３　内周側部
　６４　外周側部
　６５　入熱抑制材料部
　６５ａ、６５ｂ　水平部
　６６、６７　熱収縮吸収部
　７２　タンクドームフランジ部の構造
　７３　フランジ部
　７４　入熱抑制材料部
　７７　タンクドームフランジ部の構造
　７８　フランジ部
　７９　熱収縮吸収部
　８０　外周側部
　８３　タンクドームフランジ部の構造
　８４　フランジ部
　８５　外周部
　８６　外周側部本体
　８９　タンクドームフランジ部の構造
　９０　フランジ部
　９１、９２　接合部

Claims

　低温の液化ガスが貯留されるタンク本体部に設けられているタンクドームの側壁の外面から外方に張り出しているフランジ部と、
　前記タンク本体部を空間を隔てて覆うタンクカバーと、
　前記フランジ部と前記タンクカバーとの間に設けられ、前記空間を密封するためのエキスパンションラバー部とを備える液化ガスタンクに設けられているタンクドームフランジ部の構造において、
　前記フランジ部のうち、少なくとも前記タンクドームの側壁と前記エキスパンションラバー部との間に位置する所定部分に、繊維強化プラスチック製の入熱抑制材料部を設けたことを特徴とするタンクドームフランジ部の構造。
　前記フランジ部のうち、少なくとも前記タンクドームの側壁と前記エキスパンションラバー部との間に位置する部分に、当該フランジ部及び前記タンクドームを含む部分の熱収縮を吸収する熱収縮吸収部を設けたことを特徴とする請求項１記載のタンクドームフランジ部の構造。
　前記入熱抑制材料部は、前記フランジ部の前記所定部分から前記フランジ部の外周縁部までの範囲に亘って形成されていることを特徴とする請求項１記載のタンクドームフランジ部の構造。
　前記熱収縮吸収部は、前記フランジ部における半径方向の断面形状が略Ｌ字形状又は略Ｕ字形状を含む屈曲形状を成すものであることを特徴とする請求項２記載のタンクドームフランジ部の構造。
　前記熱収縮吸収部が前記入熱抑制材料部に形成され、又は前記入熱抑制材料部が前記熱収縮吸収部に形成されていることを特徴とする請求項２記載のタンクドームフランジ部の構造。
　前記フランジ部は、繊維強化プラスチック製の前記入熱抑制材料部より前記タンクドーム側の連結部品と、前記入熱抑制材料部とが一体成形によって形成されていることを特徴とする請求項１記載のタンクドームフランジ部の構造。
　前記フランジ部は、繊維強化プラスチック製の前記入熱抑制材料部より前記タンクドーム側の内周側部が、連結部品と基端部品とからなり、前記入熱抑制材料部と前記連結部品とが一体に成形され、前記入熱抑制材料部と一体成形された前記連結部品を、前記タンクドームの側壁に結合された前記基端部品に対して結合することによって、前記フランジ部における前記入熱抑制材料部及び前記タンクドーム側の前記内周側部を形成したことを特徴とする請求項１記載のタンクドームフランジ部の構造。
　前記フランジ部は、繊維強化プラスチック製の前記入熱抑制材料部より前記タンクドーム側の内周側部が金属製であることを特徴とする請求項１記載のタンクドームフランジ部の構造。
　前記入熱抑制材料部は、ガラス繊維強化プラスチック製又は炭素繊維強化プラスチック製であることを特徴とする請求項１記載のタンクドームフランジ部の構造。