WO2023199429A1 - 液化ガス貯蔵タンクユニット - Google Patents

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tanks
liquefied gas
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宏之 武田
崇公 三好
晴彦 冨永
麻子 三橋
章司 池島
まり子 高須賀
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川崎重工業株式会社
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    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
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    • F17C3/02Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • F17C3/04Vessels not under pressure with provision for thermal insulation by insulating layers
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Definitions

  • the present disclosure relates to a liquefied gas storage tank unit.
  • a double-shell tank that includes an inner tank and an outer tank as a tank for storing liquefied gas, such as cryogenic liquefied hydrogen.
  • liquefied gas such as cryogenic liquefied hydrogen.
  • high heat insulation can be achieved by creating a vacuum layer between the inner and outer tanks (see, for example, Patent Document 1).
  • An object of the present disclosure is to simplify the piping structure in a tank unit including a plurality of liquefied gas storage tanks having a multilayer structure, in order to solve the above problems.
  • the liquefied gas storage tank unit includes: A plurality of tanks storing liquefied gas, Each tank includes an inner tank that forms a storage space for the liquefied gas inside, and a space that covers the inner tank and is filled with vaporized gas of the liquefied gas. a plurality of tanks comprising an outer tank; Individual piping for the space between the inner and outer tanks connected to the space between the inner and outer tanks of each tank, common piping for the space between the inner and outer tanks that connects the plurality of individual pipes for the spaces between the inner and outer tanks; Equipped with.
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a liquefied gas storage tank unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the liquefied gas storage tank unit of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of operation of gas supply and gas discharge in the liquefied gas storage tank unit of FIG. 1.
  • FIG. FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a liquefied gas storage tank unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the liquefied gas storage tank unit of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of operation of gas supply and gas discharge in the liquefied gas storage tank unit of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of operation of gas supply and gas discharge in the liquefied gas storage tank unit of FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a switching mechanism provided in the liquefied gas storage tank unit of FIG. 1 and an example of its operation.
  • 4A is a schematic diagram showing another example of operation of the switching mechanism of the liquefied gas storage tank unit shown in FIG. 4A.
  • FIG. 1 shows a liquefied gas storage tank unit (hereinafter simply referred to as "tank unit") U according to an embodiment of the present disclosure.
  • This tank unit U includes a plurality of tanks 1, four in this example, for storing liquefied gas.
  • the tank 1 is installed on a ship S, such as a liquefied gas storage ship.
  • a ship S such as a liquefied gas storage ship.
  • liquefied gas storage ship refers to a ship that has the function of storing liquefied gas.
  • the liquefied gas storage ship in this embodiment is a liquefied gas carrier.
  • liquefied gas storage ships include, for example, liquefied gas fuel ships, bunkering ships that supply liquefied gas to other ships, and the like.
  • the tank 1 according to the present disclosure may be installed in a liquefied gas storage facility other than a ship, such as a ground liquefied gas storage facility or a plant that uses liquefied gas.
  • the plurality of tanks 1 are arranged so that their centers are lined up in a straight line in plan view. Specifically, in this example, the plurality of tanks 1 are arranged along the longitudinal direction L of the ship S.
  • the liquefied gases stored in tank 1 include, for example, liquefied ammonia (LNH 3 , approximately -33°C), liquefied petroleum gas (LPG, approximately -45°C), liquefied ethylene gas (LEG, approximately -100°C), and liquefied natural gas. gas (LNG, approximately -160°C), liquefied hydrogen (LH 2 , approximately -250°C), and liquefied helium (LHe, approximately -270°C).
  • liquefied hydrogen is stored in the tank 1.
  • the tank 1 is configured as a double shell tank having an inner tank 11 and an outer tank 13.
  • the tank 1 includes an inner tank 11 that forms a liquefied gas storage space (hereinafter referred to as “inner tank space”) 15 inward, and an inner tank 11 that covers the inner tank 11 and is connected to the inner tank 11.
  • an outer tank 13 forming a space (hereinafter referred to as "space between inner and outer tanks") 17 filled with vaporized liquefied gas.
  • the outer peripheral surfaces of the inner tank 11 and the outer tank 13 may each be covered with a heat-insulating layer.
  • This tank 1 is normally operated in a state in which vaporized gas of liquefied gas is sealed in a space 17 between the inner and outer tanks, which is a heat insulating layer.
  • the tank 1 has a main body part 1a that is a part that accommodates liquefied gas, and a dome part 1b that projects upward from the main body part 1a.
  • the main body portion 1a is covered by a tank cover 23 that is a part of the hull 21 of the ship S. Through an opening formed in the top wall of the tank cover 23, the dome portion 1b protrudes above the tank cover 23, that is, is exposed.
  • the construction passage 25 is a passage for the crew members and workers of the ship S, and is also used to support piping, electrical wiring, etc., which will be described later, and which are connected to each tank 1.
  • tank covers 23 that follow the shape of each tank 1 are provided, and construction passages 25 are provided between and over the tank covers 23, but the construction of the construction passages 25 is different from this. Not limited. For example, when a tank cover 23 having a shape that continuously covers a plurality of tanks 1 is provided, this tank cover 23 may also be used as the construction passage 25.
  • Each tank 1 is equipped with a vent mast, which is a gas release tower that releases the gas into the atmosphere from a position higher than the tank 1 when the pressure of the vaporized gas filled in the tank 1 or generated within the tank 1 becomes high. 27 are provided.
  • the vent mast does not need to be provided directly on the tank 1, and may be provided at another location within the facility where the tank 1 is installed.
  • the tank unit U includes an individual pipe 31 for the space between the inner and outer tanks connected to the space 17 between the inner and outer tanks of each tank 1, and an inner and outer tank that connects a plurality of individual pipes 31 for the space between the inner and outer tanks.
  • a common pipe 33 for the space is provided.
  • the tank unit U further includes an inner tank individual pipe 35 connected to the inner tank internal space 15 of each tank 1, and a common inner tank pipe 37 that connects the plurality of inner tank individual pipes 35.
  • the first individual pipe 31A for the space between the inner and outer tanks is connected to the upper part of the space 17 between the inner and outer tanks, and the individual pipe 31A is connected to the lower part of the space between the inner and outer tanks 17.
  • An individual pipe 31B for the space between the second inner and outer tanks is provided.
  • a common pipe 33A for the first space between the inner and outer tanks connects the plurality of individual pipes 31A for the space between the first inner and outer tanks, and a plurality of individual pipes for the second space between the inner and outer tanks.
  • a common pipe 33B for the space between the second inner and outer tanks is provided to connect the inner and outer tank 31B.
  • the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks and the common pipe 37 for the inner tank are connected above the plurality of tanks 1.
  • the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks and the common pipe 37 for the inner tank are connected above the tank cover 23. More specifically, in this example, as shown in FIG. are connected on the construction passage 25 via a common pipe connection pipe 41.
  • the common pipe connection pipe 41 is provided with an on-off valve (not shown). Note that the position where the common piping 33 for the space between the inner and outer tanks and the common piping 37 for the inner tank are connected is not limited to the construction passage 25, and may be, for example, the upper part of the tank 1.
  • a communication path is provided between the inner tank inner space 15 and the outer and outer tank space 17 to adjust the pressure, etc. as necessary. It is useful to open and close this communication path.
  • the inner tank inner space 15 can be connected to the inner and outer tanks. It becomes possible to open and close the communication path between the tank and the inter-tank space 17 not for each tank 1 but for a plurality of tanks 1 at once.
  • the distance between the two common pipes 33 and 37 can be shortened. Therefore, it is possible to reduce the installation space and simplify the connection structure. Furthermore, by connecting both common pipes above the tank cover 23 or on the construction passage 25, installation work can be facilitated and the connected portion can be stably supported. Note that the communication path between the inner tank space 15 and the inner/outer tank space 17 described above may be provided for each tank 1.
  • the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks and the plurality of individual pipes 31 for the space between the inner and outer tanks are connected to each other outside the tank 1. Specifically, in this example, each individual pipe 31 for the space between the inner and outer tanks and the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks are connected above the tank cover 23. More specifically, in this example, each individual pipe 31 for the space between the inner and outer tanks and the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks are connected on the construction passage 25.
  • the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks is connected to the vent mast 27.
  • An inner tank common pipe 37 is also connected to the vent mast 27 .
  • the common piping 33 for the space between the inner and outer tanks is connected to only one vent mast 27 (in this example, the vent mast 27 of the tank 1 installed at the third position from the front) among the plurality of vent masts 27. has been done.
  • the vent mast 27 is connected to some of the tanks 1. 1 may be provided.
  • the common piping 33 for the space between the inner and outer tanks may be connected to any of the vent masts 27.
  • the common piping 33 for the space between the inner and outer tanks may be connected to all or some of the plurality of vent masts 27 .
  • the connection structure with the vent mast 27 is improved compared to the case where the space 17 between the inner and outer tanks is connected to the vent mast 27 of each tank 1 for each tank 1. can be simplified. However, it is not essential to connect the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks to the vent mast 27.
  • one common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks can be used to supply gas to the space 17 between the inner and outer tanks, and the other common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks can be used to discharge gas from the space 17 between the inner and outer tanks.
  • hydrogen gas HG which is the storage target in this embodiment and is filled in the space 17 between the inner and outer tanks during normal operation
  • nitrogen gas NG which is used for inerting
  • the first individual pipe 31A for the space between the inner and outer tanks is connected to the upper part of the space 17 between the inner and outer tanks
  • the individual pipe 31B for the second space between the inner and outer tanks is connected to the upper part of the space 17. It is connected to the lower part of the space 17 between the inner and outer tanks. Therefore, hydrogen gas is supplied from the first common pipe 33A for the space between the inner and outer tanks to which the individual pipe 31A for the space between the first inner and outer tanks is connected, and the second inner and outer pipes to which the individual pipe 31B for the second space between the inner and outer tanks is connected.
  • the switching mechanism 43 includes a flow path switching pipe 45 that connects the first individual pipe 31A for the space between the inner and outer tanks and the individual pipe 31B for the second space between the inner and outer tanks, and It is composed of multiple valves arranged in one place.
  • two flow path switching tubes a first flow path switching tube 45A and a second flow path switching tube 45B, are provided as the flow path switching tube 45.
  • the second flow path switching pipe 45B has a portion upstream of the connecting portion between the first internal and external tank individual pipe 31A and the first flow path switching pipe 45A, a second internal and external tank individual pipe 31B and a second flow path switching pipe 45B. It connects to a portion downstream of the connection portion with the 1-channel switching pipe 45A.
  • An on-off valve 47 is provided between the connecting portions of both flow path switching pipes 45A and 45B. In the following description, these on-off valves will be referred to as first on-off valves 47A to fourth on-off valves 47D in order.
  • the supply and discharge roles of the common pipes 33A and 33B for the space between the inner and outer tanks are fixed, and the first and second valves 47 are opened and closed.
  • the flow paths on the supply side and the discharge side of the individual pipe 31A for the space between the inner and outer tanks and the individual pipe 31B for the second space between the inner and outer tanks can be switched.
  • FIG. 4A an example will be described in which the roles of the common pipe 33A for the first space between the inner and outer tanks are fixed as a supply pipe, and the common pipe 33B for the second space between the inner and outer tanks are fixed as a pipe for discharge.
  • the upper individual piping 31A for the space between the first and outer tanks can be used as a supply piping.
  • the lower individual pipe 31B for the space between the second inner and outer tanks can be used as a discharge pipe.
  • hydrogen gas HG with low specific gravity is supplied from the upper side and nitrogen gas NG with high specific gravity is discharged from the lower side, thereby easily replacing the nitrogen gas NG atmosphere with hydrogen gas HG.
  • the upper individual piping 31A for the space between the first and outer tanks is connected to the target gas G.
  • the lower individual pipe 31B for the space between the second inner and outer tanks can be used as a supply pipe.
  • the hydrogen gas HG having a low specific gravity is discharged from the upper side and the nitrogen gas NG having a high specific gravity is supplied from the lower side, thereby easily replacing the nitrogen gas NG atmosphere with the hydrogen gas HG.
  • a flow path switching valve may be provided at each connection portion between the flow path switching pipe 45 and both the individual pipes 31A, 31B.
  • this switching mechanism 43 By using this switching mechanism 43, it is possible to avoid changing the roles of supply and discharge between the first and outer tank space common pipes 33A and the second inner and outer tank space common pipes 33B.
  • the roles of supply and discharge can be easily switched between the individual piping 31A for the space between the first inner and outer tanks and the individual piping 31B for the space between the second inner and outer tanks located below. Therefore, with a simple configuration, it is possible to efficiently replace the gas in the space 17 between the inner and outer tanks by utilizing the difference in specific gravity of the gases.
  • the above operation is only an example, and for example, the pressure in the tank 1 may be adjusted using only one of the individual pipes used for supply or discharge.
  • the entire space 17 between the inner and outer tanks is a single space, and the individual pipes 31A for the first space between the inner and outer tanks and the individual pipes for the second space between the inner and outer tanks are provided above and below the space, respectively. 31B is placed.
  • the space 17 between the inner and outer tanks may be divided into a plurality of partial spaces in the vertical direction, for example.
  • the division here includes not only the division as mutually sealed spaces, but also the division in such a way that substantially no gas flows in or out, even if the space is not sealed.
  • individual piping 31A for the first space between the inner and outer tanks and the individual pipe 31A for the space between the second inner and outer tanks are installed on the upper and lower sides of each divided partial space.
  • Individual piping 31B may be arranged.
  • a plurality of individual pipes 31 for the space between the inner and outer tanks shown in FIG. 1 are configured to be able to communicate via a common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks. Furthermore, it is possible to open and close between the external space and the plurality of inter-tank spaces 17 which are communicated with the common piping 33 for the inner-outer and outer-tank spaces and the individual pipes 31 for the inner-outer and outer-tank spaces.
  • a common on-off valve 49 is provided.
  • the "external space” here includes not only the atmosphere but also various devices that utilize or process the gas discharged from the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks, such as a vent pipe and a combustion processing device.
  • the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks for the space between the inner and outer tanks, and operations such as the above-mentioned gas replacement can be performed for each tank 1. Instead, it can be performed for multiple tanks 1 at once. Therefore, the process of controlling the spaces 17 between the inner and outer tanks of the plurality of tanks 1 can be simplified. Furthermore, the number of components such as detection devices and various valves required for pressure monitoring and pressure control of the spaces 17 between the inner and outer tanks of the plurality of tanks 1 can be reduced.
  • the inner tank common pipe 37 may also be provided with an on-off valve and connected to various devices such as the above-mentioned combustion processing device.
  • the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks that connects the plurality of individual pipes 31 for the space between the inner and outer tanks may be either the common pipe 33A for the first space between the inner and outer tanks or the common pipe 33B for the space between the second inner and outer tanks. good. If one of the common pipes 33 for the space between the inner and outer tanks has a problem, the other pipe may be used as a backup.
  • the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks and the space 17 between the inner and outer tanks of each tank 1 are always communicated with each other. Accordingly, communication between the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks and the space 17 between the inner and outer tanks of each tank 1 may be cut off. Furthermore, if a malfunction occurs in a certain tank 1, only communication with that tank 1 may be cut off.
  • a gas supply source of gas introduced into the space 17 between the inner and outer tanks such as hydrogen gas HG or inert gas in this example, is connected to the end of the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks used for gas supply.
  • a device such as a heat exchanger is connected to the end of the common piping 33 for the space between the inner and outer tanks used for gas exhaust. be done.
  • FIG. 1 shows an independent double-shell tank 1 formed independently of the hull 21 as an example of the tank 1, the structure of the tank 1 is not limited to this example, and may be of any type.
  • the tank 1 may have a multiple heat-insulating structure.
  • the tank 1 may be of a type that is formed integrally with the hull 21.
  • the multiple heat insulation structure of the tank 1 may be a three-layer or more structure.
  • the piping structure of the tank unit U including a plurality of liquefied gas storage tanks 1 having a multilayer structure can be simplified.
  • the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks and the common pipe 37 for the inner tank may be connected above the plurality of tanks 1.
  • a vent mast 27 is provided in at least one tank 1 of the plurality of tanks 1, and a common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks is connected to the vent mast 27. Good too. With this configuration, the connection structure with the vent mast 27 can be simplified compared to the case where the inter-tank space 17 is connected to the vent mast 27 of each tank 1 for each tank 1.
  • the first individual pipe 31A for the space between the inner and outer tanks connected to the upper part of the space 17 between the inner and outer tanks is used as the individual pipe 31 for the space between the inner and outer tanks.
  • a second individual pipe 31B for the space between the inner and outer tanks connected to the lower part of the space 17 is provided, and a plurality of individual pipes 31A for the space between the first inner and outer tanks are connected as a common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks.
  • a common pipe 33A for the first space between the inner and outer tanks and a common pipe 33B for the second space between the inner and outer tanks that connects the plurality of individual pipes 31B for the second space between the inner and outer tanks may be provided.
  • gas with low specific gravity is supplied or discharged from the upper side
  • gas with high specific gravity is discharged or supplied from the lower side
  • the common piping for the space between the first and inner and outer tanks The roles of supply and discharge can be easily switched between the common pipe 33A and the second inner/outer tank space common pipe 33B. This makes it possible to efficiently perform gas replacement by utilizing the difference in specific gravity between the supplied gas and the discharged gas.
  • a switching mechanism 43 that switches the flow path between the individual piping 31A for the first space between the inner and outer tanks and the individual piping 31B for the space between the second inner and outer tanks may be provided.
  • the individual piping 31A for the first inter-tank space can be fixed while the supply and discharge roles of the common piping 33A, 33B for the space between the inner and outer tanks are fixed.
  • efficient gas replacement becomes possible by utilizing the difference in specific gravity of the gas.
  • the common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks and the plurality of individual pipes 31 for the spaces between the inner and outer tanks may be connected outside the tank 1.
  • a plurality of individual pipes 31 for the space between the inner and outer tanks are configured to be able to communicate with each other via a common pipe 33 for the space between the inner and outer tanks, and a common pipe for the space between the inner and outer tanks.
  • 33 may be provided with a common on-off valve 49 that can open and close between this common piping 33 for the space between the inner and outer tanks and the external space.

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Abstract

液化ガスを貯蔵する複数のタンク(1)を備えるタンクユニット(U)において、各タンク(1)が、前記液化ガスの貯蔵空間を内方に形成する内槽(11)と、前記内槽(11)を覆い、前記内槽(11)との間に、前記液化ガスの気化されたガスが充填される空間を形成する外槽(15)とを備えており、各タンク(1)の内外槽間空間(17)に接続された内外槽間空間用個別配管(31)と、複数の前記内外槽間空間用個別配管(31)を接続する内外槽間空間用共通配管(33)とが設けられている。

Description

液化ガス貯蔵タンクユニット
 本開示は、液化ガス貯蔵タンクユニットに関する。
 従来、液化ガス、例えば極低温の液化水素を貯蔵するタンクとして、内槽および外槽を備える二重殻タンクを用いることが提案されている。二重殻タンクでは、内外槽間を真空層とすることにより、高い断熱性を実現することができる(例えば、特許文献1参照)。
特開2019-151291号公報
 しかし、内外槽間を真空層とした場合、液化ガスを長期間貯蔵する際の真空度の維持など、実際の運用上管理が難しい。そこで、内外槽間空間に貯蔵対象である液化ガスの気化ガスを充填することが考えられる。
 このような多重構造タンクを複数備える液化ガス貯蔵設備においては、設置スペースの抑制、配管コストの抑制、オペレーションの効率化といった観点から、ガスの供給や排出に用いる配管構造を簡素化することが望ましい。
 本開示の目的は、上記の課題を解決するために、多重構造を有する液化ガス貯蔵タンクを複数備えるタンクユニットにおいて、配管構造を簡素化することにある。
 上記目的を達成するために、本開示に係る液化ガス貯蔵タンクユニットは、
 液化ガスを貯蔵する複数のタンクであって、
  各タンクが、前記液化ガスの貯蔵空間を内方に形成する内槽と、前記内槽を覆い、前記内槽との間に、前記液化ガスの気化されたガスが充填される空間を形成する外槽とを備えている、複数のタンクと、
 各タンクの内外槽間空間に接続された、内外槽間空間用個別配管と、
 複数の前記内外槽間空間用個別配管を接続する内外槽間空間用共通配管と、
を備える。
 請求の範囲および/または明細書および/または図面に開示された少なくとも2つの構成のどのような組合せも、本開示に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の2つ以上のどのような組合せも、本開示に含まれる。
 本開示は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、本開示の範囲を定めるために利用されるべきものではない。本開示の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
本開示の一実施形態に係る液化ガス貯蔵タンクユニットの概略構成を示す側面図である。 図1の液化ガス貯蔵タンクユニットの概略構成を示す平面図である。 図1の液化ガス貯蔵タンクユニットにおけるガス供給およびガス排出の運用例を示す模式図である。 図1の液化ガス貯蔵タンクユニットにおけるガス供給およびガス排出の運用例を示す模式図である。 図1の液化ガス貯蔵タンクユニットに設けられる切替機構の構成例およびその一運用例を示す模式図である。 図4Aに示す液化ガス貯蔵タンクユニットの切替機構の他の運用例を示す模式図である。
 以下、本開示の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図1に本開示の一実施形態に係る液化ガス貯蔵タンクユニット(以下、単に「タンクユニット」という。)Uを示す。このタンクユニットUは、液化ガスを貯蔵する複数、この例では4つのタンク1を備えている。
 図示の例では、タンク1は、例えば液化ガス貯蔵船のような船舶Sに設置されている。なお、本明細書において「液化ガス貯蔵船」とは、液化ガスを貯蔵する機能を有する船舶を指す。本実施形態における液化ガス貯蔵船は液化ガス運搬船である。液化ガス運搬船以外にも、例えば液化ガス燃料船や、液化ガスを他の船舶に供給するバンカリング船等が液化ガス貯蔵船に含まれる。もっとも、本開示に係るタンク1は、船舶以外の液化ガス貯蔵設備、例えば地上の液化ガス貯蔵設備や、液化ガスを利用するプラントに設置されてもよい。
 図2に示すように、複数のタンク1は、その中心が平面視で直線状に並ぶように配置されている。具体的には、この例では、複数のタンク1は、船舶Sの船長方向Lに沿って並べられている。
 タンク1に貯蔵される液化ガスは、例えば、液化アンモニア(LNH、約-33℃)、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℃)、液化水素(LH2、約-250℃)、液化ヘリウム(LHe、約-270℃)である。本実施形態では、タンク1に液化水素が貯蔵される。
 図1に示すように、タンク1は、内槽11および外槽13を有する二重殻タンクとして構成されている。具体的には、タンク1は、液化ガスの貯蔵空間(以下、「内槽内空間」と呼ぶ。)15を内方に形成する内槽11と、内槽11を覆い、内槽11との間に、液化ガスの気化されたガスが充填される空間(以下、「内外槽間空間」と呼ぶ。)17を形成する外槽13とを備える。内槽11および外槽13は、それぞれ、その外周面が防熱層によって覆われていてもよい。このタンク1は、断熱層である内外槽間空間17に液化ガスの気化ガスを封入した状態で定常運用される。
 本実施形態では、タンク1は、液化ガスを収容する部分である本体部1aと、本体部1aから上方に突出するドーム部1bとを有している。この例では、本体部1aは、船舶Sの船体21の一部であるタンクカバー23によって覆われている。タンクカバー23の天壁に形成された開口を通って、ドーム部1bがタンクカバー23の上方に突出、つまり露出している。
 図2に示すように、複数のタンク1のタンクカバー23上におけるドーム部1bの側方に、複数のタンク1の並び方向、この例では船長方向Lに延び、複数のタンク1に渡る架設通路25であるフライングパッセージが設けられている。架設通路25は船舶Sの乗員や作業者の通路であるとともに、各タンク1に接続される、後述する配管類や電気配線等の支持にも用いられる。なお、この例では各タンク1の形状に沿ったタンクカバー23が設けられ、これらのタンクカバー23間およびタンクカバー23上に架設通路25が渡されているが、架設通路25の構成はこれに限定されない。例えば、複数のタンク1を連続的に覆う形状のタンクカバー23が設けられる場合には、このタンクカバー23を架設通路25として兼用してもよい。
 各タンク1には、タンク1内に充填した、またはタンク1内で発生した気化ガスの圧力が高くなった場合に、タンク1よりも高い位置から大気中へ放出するガス放出塔であるベントマスト27が設けられている。もっとも、ベントマストは、タンク1に直接設けられている必要はなく、タンク1が設置される設備内の他の箇所に設けられていてよい。
 以下、このように構成されたタンクユニットUの配管構造について、詳細に説明する。
 図1に示すように、タンクユニットUは、各タンク1の内外槽間空間17に接続された内外槽間空間用個別配管31と、複数の内外槽間空間用個別配管31を接続する内外槽間空間用共通配管33とを備える。タンクユニットUは、さらに、各タンク1の内槽内空間15に接続された内槽用個別配管35と、複数の内槽用個別配管35を接続する内槽用共通配管37とを備える。
 本実施形態では、内外槽間空間用個別配管31として、内外槽間空間17の上側部分に接続された第1内外槽間空間用個別配管31Aと、内外槽間空間17の下側部分に接続された第2内外槽間空間用個別配管31Bとが設けられている。また、内外槽間空間用共通配管33として、複数の第1内外槽間空間用個別配管31Aを接続する第1内外槽間空間用共通配管33Aと、複数の第2内外槽間空間用個別配管31Bを接続する第2内外槽間空間用共通配管33Bとが設けられている。
 なお、以下では、内外槽間空間用共通配管33と各タンク1に接続される内外槽間空間用個別配管31の組合せが、上記の2組である例について説明するが、内外槽間空間用共通配管33と各タンク1に接続される内外槽間空間用個別配管31の組は1組であってもよく、3組以上であってもよい。また、以下の説明において、第1内外槽間空間用共通配管33Aと第2内外槽間空間用共通配管33Bとを区別して説明する必要がない事項については、単に「内外槽間空間用共通配管33」と称して説明する。同様に、第1内外槽間空間用個別配管31Aと第2内外槽間空間用個別配管31Bとを区別して説明する必要がない事項については、単に「内外槽間空間用個別配管31」と称して説明する。
 本実施形態では、内外槽間空間用共通配管33と内槽用共通配管37とが、複数のタンク1の上方において接続されている。具体的には、この例では、内外槽間空間用共通配管33と内槽用共通配管37とが、タンクカバー23の上方で接続されている。より具体的には、この例では、図2に示すように内外槽間空間用共通配管33と内槽用共通配管37とが、架設通路25上に配置されており、両共通配管33,37が架設通路25上で、共通管接続管41を介して接続されている。共通管接続管41には開閉弁(図示せず)が設けられている。なお、内外槽間空間用共通配管33と内槽用共通配管37とが接続される位置は、架設通路25上に限定されず、例えばタンク1の上部であってもよい。
 本実施形態で用いている二重構造のタンク1の運用においては、内槽内空間15と内外槽間空間17との間に連通路を設けて、圧力を調整する場合など、必要に応じてこの連通路を開閉することが有用である。この例のように、内外槽間空間用共通配管33と内槽用共通配管37とを接続し、これらを接続する共通管接続管41に開閉弁を設けることにより、内槽内空間15と内外槽間空間17との間に連通路の開閉をタンク1毎ではなく複数のタンク1について一括して行うことが可能になる。また、この例のように内外槽間空間用共通配管33と内槽用共通配管37とを複数のタンク1の上方において接続することにより、両共通管間33,37の距離を短くすることができるので、設置スペースの低減や接続構造の簡素化が実現できる。さらに、タンクカバー23の上方や架設通路25上で両共通管を接続することにより、設置作業の容易化や接続部分の安定的な支持が可能になる。なお、上述した内槽内空間15と内外槽間空間17との間の連通路は、各タンク1毎に設けられていてもよい。
 内外槽間空間用共通配管33と複数の内外槽間空間用個別配管31とは、タンク1の外部において接続されている。具体的には、この例では、各内外槽間空間用個別配管31と内外槽間空間用共通配管33とが、タンクカバー23の上方で接続されている。より具体的には、この例では、各内外槽間空間用個別配管31と内外槽間空間用共通配管33とが、架設通路25上で接続されている。内外槽間空間用共通配管33と内外槽間空間用個別配管31とを各タンク1の外部において接続することにより、設置作業の容易化が実現できる。さらに、タンクカバー23の上方や架設通路25上で内外槽間空間用共通配管33と内外槽間空間用個別配管31とを接続することにより、設置作業のさらなる容易化や接続部分の安定的な支持が可能になる。
 本実施形態では、内外槽間空間用共通配管33がベントマスト27に接続されている。ベントマスト27には、内槽用共通配管37も接続されている。図示の例では、複数のベントマスト27のうち1つのベントマスト27(この例では前方から3番目の位置に設けられたタンク1のベントマスト27)のみに内外槽間空間用共通配管33が接続されている。
 なお、本実施形態のように、複数のタンク1に接続する内外槽間空間用共通配管33および内槽用共通配管37が設けられる場合、ベントマスト27は複数のタンク1のうち一部のタンク1のみに設けられてもよい。また、複数のベントマスト27が設けられる場合、内外槽間空間用共通配管33は、そのいずれのベントマスト27に接続されてもよい。また、内外槽間空間用共通配管33は、複数のベントマスト27の全部または一部の複数のベントマスト27に接続されてもよい。
 内外槽間空間用共通配管33をベントマスト27に接続することにより、タンク1毎に内外槽間空間17を各タンク1のベントマスト27に接続する場合に比べて、ベントマスト27との接続構造を簡素化できる。もっとも、内外槽間空間用共通配管33をベントマスト27に接続することは必須ではない。
 本実施形態のように、第1内外槽間空間用共通配管33Aと第2内外槽間空間用共通配管33Bという2本の内外槽間空間用共通配管33が設けられる場合、一方の内外槽間空間用共通配管33を内外槽間空間17へのガス供給に用い、他方の内外槽間空間用共通配管33を内外槽間空間17からのガス排出に用いることができる。両内外槽間空間用共通配管33をこのように使い分けることにより、内外槽間空間17のガス置換を効率的に行うことができる。
 具体的には、以下に説明するように、供給されるガスと排出されるガスの比重の違いを利用して、効率的にガス置換を行うことが可能になる。ここでは、より比重の小さいガスとして、本実施形態における貯蔵対象であり通常運用時に内外槽間空間17に充填される水素ガスHGを、より比重の大きいガスとして、イナーティングに用いる窒素ガスNGを例として説明する。
 図3Aに拡大して示すように、上述したとおり、第1内外槽間空間用個別配管31Aは内外槽間空間17の上側部分に接続されており、第2内外槽間空間用個別配管31Bは内外槽間空間17の下側部分に接続されている。したがって、第1内外槽間空間用個別配管31Aが接続される第1内外槽間空間用共通配管33Aから水素ガスを供給し、第2内外槽間空間用個別配管31Bが接続される第2内外槽間空間用共通配管33Bを窒素ガス源に接続しておくことにより、比重の小さい水素ガスHGを上側から供給し、比重の大きい窒素ガスNGを下側から排出して、窒素ガスNG雰囲気から水素ガスHGへの置換を容易に行うことができる。逆に、水素ガスHG雰囲気から窒素ガスNG雰囲気に置換する際には、図3Bに示すように、下側の第2内外槽間空間用個別配管31Bおよびこれに接続された第2内外槽間空間用共通配管33Bを介して窒素ガスNGが供給され、上側の第1内外槽間空間用個別配管31Aおよびこれに接続された第1内外槽間空間用共通配管33Aを介して水素ガスHGが排出される。このように、第1内外槽間空間用共通配管33Aと第2内外槽間空間用共通配管33Bとの間で供給用と排出用の役割を容易に入れ替えることができる。なお、図3A,3Bでは後述の切替機構45の図示を省略している。
 さらに、本実施形態では、各タンク1において、図4Aに示すように、第1内外槽間空間用個別配管31Aと、第2内外槽間空間用個別配管31Bとの間で流路を切り替える切替機構43が設けられている。具体的には、切替機構43は、第1内外槽間空間用個別配管31Aと第2内外槽間空間用個別配管31Bとを接続する流路切替管45と、流路切替管45の周辺に配置された複数の弁によって構成される。図示の例では、流路切替管45として、第1流路切替管45Aおよび第2流路切替管45Bという2本の流路切替管を設けている。第2流路切替管は45Bは、第1内外槽間用個別配管31Aと第1流路切替管45Aとの接続部分よりも上流側の部分と、第2内外槽間用個別配管31Bと第1流路切替管45Aとの接続部分よりも下流側の部分とを接続している。第1流路切替配管45A,第2流路切替配管45B,第1内外槽間用個別配管31Aにおける両流路切替配管45A,45Bとの接続部分の間、第2内外槽間用個別配管31Bにおける両流路切替配管45A,45Bとの接続部分の間に、それぞれ開閉弁47が設けられている。以下の説明では、これらの開閉弁を順に第1開閉弁47A~第4開閉弁47Dと呼ぶ。
 このような構成の流路切替機構43を設けることにより、各内外槽間空間用共通配管33A,33Bの供給用、排出用の役割を固定した状態で、これらの開閉弁47の開閉によって第1内外槽間空間用個別配管31Aと、第2内外槽間空間用個別配管31Bの供給側と排出側の流路を切り替えることができる。例えば、図4Aに示す構成において、第1内外槽間空間用共通配管33Aを供給用配管、第2内外槽間空間用共通配管33Bを排出用配管として役割を固定した例について説明する。
 図4Aに示すように、第3開閉弁47Cおよび第4開閉弁47Dを開き、その他の開閉弁47を閉じることにより、上側の第1内外槽間空間用個別配管31Aを供給用配管として利用すると同時に、下側の第2内外槽間空間用個別配管31Bを排出用配管として利用することができる。この場合、例えば、比重の小さい水素ガスHGを上側から供給し、比重の大きい窒素ガスNGを下側から排出して、窒素ガスNG雰囲気から水素ガスHGへの置換を容易に行うことができる。
 他方で、図4Bに示すように、第1開閉弁47Aおよび第2開閉弁47Bを開き、その他の開閉弁47を閉じることにより、上側の第1内外槽間空間用個別配管31Aを対象ガスGの排出用配管として利用すると同時に、下側の第2内外槽間空間用個別配管31Bを供給用配管として利用することができる。この場合、例えば、比重の小さい水素ガスHGを上側から排出し、比重の大きい窒素ガスNGを下側から供給して、窒素ガスNG雰囲気から水素ガスHGへの置換を容易に行うことができる。
 なお、切替機構43の具体的構成は図示した例に限定されない。例えば、上記の開閉弁47を設ける代わりに、流路切替管45と両個別配管31A,31Bとの各接続部に流路切替弁を設けてもよい。
 この切替機構43を用いることによって、第1内外槽間空間用共通配管33Aと第2内外槽間空間用共通配管33Bとの間で供給用と排出用の役割を変更することなく、上側の第1内外槽間空間用個別配管31Aと下側の第2内外槽間空間用個別配管31Bとの間で、供給用と排出用の役割を容易に入れ替えることができる。したがって、簡易な構成によって、ガスの比重の違いを利用して内外槽間空間17のガス置換を効率的に行うことができる。もっとも、上記のオペレーションは一例にすぎず、例えば、供給用または排出に利用する一方の個別配管のみを用いてタンク1の圧力調整を行ってもよい。
 なお、図示の例では、内外槽間空間17全体が単一の空間とされており、その上側と下側にそれぞれ第1内外槽間空間用個別配管31Aと第2内外槽間空間用個別配管31Bを配置している。もっとも、内外槽間空間17は、例えば上下方向に複数の部分空間に分割されていてもよい。ここでの分割には、互いに密閉された空間として分割されていることのみならず、密閉はされていなくとも実質的に気体の流入、流出が起こらないように仕切られている場合も含む。このように内外槽間空間17が分割されている場合には、分割された各部分空間において、その上側と下側にそれぞれ第1内外槽間空間用個別配管31Aと第2内外槽間空間用個別配管31Bを配置してもよい。
 本実施形態では、図1に示す複数の内外槽間空間用個別配管31が内外槽間空間用共通配管33を介して連通可能に構成されている。さらに、内外槽間空間用共通配管33に、内外槽間空間用共通配管33および内外槽間空間用個別配管31によって連通される複数の内外槽間空間17と外部空間との間を開閉可能な共通開閉弁49が設けられている。なお、ここでの「外部空間」には、大気のみならず、内外槽間空間用共通配管33から排出されるガスを利用または処理する各種機器、例えばベント管や燃焼処理装置を含む。このように構成することにより、複数の内外槽間空間用個別配管31のすべてが内外槽間空間用共通配管33を介して連通させて、上述したガス置換のようなオペレーションを、タンク1毎にではなく、複数のタンク1について一括して行うことができる。したがって、複数のタンク1の内外槽間空間17の制御プロセスを簡素化できる。また、複数のタンク1の内外槽間空間17の圧力監視や圧力制御に必要な検知装置、各種弁等の構成部品を削減することができる。なお、図示は省略するが、内槽用共通配管37にも開閉弁が設けられて、上述の燃焼処理装置といった各種機器に接続されていてもよい。
 複数の内外槽間空間用個別配管31を連通させる内外槽間空間用共通配管33は、第1内外槽間空間用共通配管33Aと第2内外槽間空間用共通配管33Bのいずれであってもよい。一方の内外槽間空間用共通配管33に不具合があった場合に、他方をバックアップとして用いてもよい。
 もっとも、内外槽間空間用共通配管33と各タンク1の内外槽間空間17とを常時連通させることは必須でなく、例えば各内外槽間空間用個別配管31に開閉弁を設けることにより、必要に応じて内外槽間空間用共通配管33と各タンク1の内外槽間空間17との連通を遮断してもよい。また、あるタンク1に不具合が発生した場合には、そのタンク1との連通のみを遮断してもよい。
 ガス供給用に使用される内外槽間空間用共通配管33の端部には、例えば内外槽間空間17に導入されるガス、この例では水素ガスHGやイナートガスのガス供給源が接続される。内外槽間空間17から排出されるガスを他の用途に使用する場合には、ガス排出用に使用される内外槽間空間用共通配管33の端部に、その機器、例えば熱交換器が接続される。
 なお、図1には、タンク1の一例として、船体21とは独立に形成される独立型の二重殻タンク1を示したが、タンク1の構成はこの例に限定されず、いかなるタイプの多重防熱構造タンク1であってよい。例えば、タンク1は、船体21と一体に形成されるタイプのタンク1であってよい。また、タンク1の多重防熱構造は、三重以上の構造であってよい。
 以上説明した本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンクユニットUによれば、各タンク1の内外槽間空間17に接続された内外槽間空間用個別配管31と、複数の内外槽間空間用個別配管31を接続する内外槽間空間用共通配管33とを備えることにより、多重構造を有する液化ガス貯蔵タンク1を複数備えるタンクユニットUの配管構造を簡素化することができる。
 本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンクユニットUにおいて、内外槽間空間用共通配管33と、内槽用共通配管37とが、複数のタンク1の上方において接続されていてもよい。この構成により、両共通管33,37間の距離を短くすることができるので、設置スペースの低減や接続構造の簡素化が実現できる。
 本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンクユニットUにおいて、複数のタンク1の少なくとも1つのタンク1にベントマスト27が設けられており、内外槽間空間用共通配管33がベントマスト27に接続されていてもよい。この構成により、タンク1毎に内外槽間空間17を各タンク1のベントマスト27に接続する場合に比べて、ベントマスト27との接続構造を簡素化できる。
 本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンクユニットUにおいて、内外槽間空間用個別配管31として、内外槽間空間17の上側部分に接続された第1内外槽間空間用個別配管31Aと、内外槽間空間17の下側部分に接続された第2内外槽間空間用個別配管31Bとが設けられ、内外槽間空間用共通配管33として、複数の第1内外槽間空間用個別配管31Aを接続する第1内外槽間空間用共通配管33Aと、複数の第2内外槽間空間用個別配管31Bを接続する第2内外槽間空間用共通配管33Bとが設けられていてもよい。この構成により、図3A,図3Bと共に説明したように、比重の小さいガスを上側から供給または排出し、比重の大きいガスを下側から排出または供給して、第1内外槽間空間用共通配管33Aと第2内外槽間空間用共通配管33Bとの間で供給用と排出用の役割を容易に入れ替えることができる。これにより、供給されるガスと排出されるガスの比重の違いを利用して効率的にガス置換を行うことが可能になる。
 本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンクユニットUにおいて、各タンク1において、第1内外槽間空間用個別配管31Aと第2内外槽間空間用個別配管31Bとの間で流路を切り替える切替機構43が設けられていてもよい。この構成により、図4A~図4Bと共に説明したように、各内外槽間空間用共通配管33A,33Bの供給用、排出用の役割を固定した状態で、第1内外槽間空間用個別配管31Aと第2内外槽間空間用個別配管31Bとの間で供給用と排出用の役割を入れ替えることによる、ガスの比重の違いを利用した効率的なガス置換が可能になる。
 本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンクユニットUにおいて、内外槽間空間用共通配管33と複数の内外槽間空間用個別配管31とが、タンク1の外部において接続されていてもよい。この構成により、配管設置作業の容易化が実現できる。
 本実施形態に係る液化ガス貯蔵タンクユニットUにおいて、複数の内外槽間空間用個別配管31が内外槽間空間用共通配管33を介して連通可能に構成されており、内外槽間空間用共通配管33に、この内外槽間空間用共通配管33と外部空間との間を開閉可能な共通開閉弁49が設けられていてもよい。この構成により、複数のタンク1の内外槽間空間17の制御プロセスを簡素化できる。
 以上のとおり、図面を参照しながら本開示の好適な実施形態を説明したが、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本開示の範囲内に含まれる。
1 液化ガス貯蔵タンク1
11 内槽
13 外槽
15 内槽内空間
17 内外槽間空間
27 ベントマスト
31 内外槽間空間用個別配管
31A 第1内外槽間空間用個別配管
31B 第2内外槽間空間用個別配管
33 内外槽間空間用共通配管
33A 第1内外槽間空間用共通配管
33B 第2内外槽間空間用共通配管
35 内槽用個別配管
37 内槽用共通配管
43 切替機構
49 共通開閉弁
U 液化ガスタンクユニット

Claims (7)

  1.  液化ガスを貯蔵する複数のタンクであって、
      各タンクが、前記液化ガスの貯蔵空間を内方に形成する内槽と、前記内槽を覆い、前記内槽との間に、前記液化ガスの気化されたガスが充填される空間を形成する外槽とを備えている、複数のタンクと、
     各タンクの内外槽間空間に接続された内外槽間空間用個別配管と、
     複数の前記内外槽間空間用個別配管を接続する内外槽間空間用共通配管と、
    を備える液化ガス貯蔵タンクユニット。
  2.  請求項1に記載の液化ガス貯蔵タンクユニットにおいて、さらに、
     各タンクの内槽内空間に接続された内槽用個別配管と、
     前記複数の内槽用個別配管を接続する内槽用共通配管と、
    を備え、
     前記内外槽間空間用共通配管と、前記内槽用共通配管とが、前記複数のタンクの上方において接続されている、
    液化ガス貯蔵タンクユニット。
  3.  請求項1または2に記載の液化ガス貯蔵タンクユニットにおいて、
     さらに、ベントマストを備えており、
     前記内外槽間空間用共通配管が、前記ベントマストに接続されている、
    液化ガス貯蔵タンクユニット。
  4.  請求項1から3のいずれか一項に記載の液化ガス貯蔵タンクユニットにおいて、
     前記内外槽間空間用個別配管が、前記内外槽間空間の上側部分に接続された第1内外槽間空間用個別配管と、前記内外槽間空間の下側部分に接続された第2内外槽間空間用個別配管とを含み、
     前記内外槽間空間用共通配管が、前記複数の第1内外槽間空間用個別配管を接続する第1内外槽間空間用共通配管と、前記複数の第2内外槽間空間用個別配管を接続する第2内外槽間空間用共通配管とを含む、
    液化ガス貯蔵タンクユニット。
  5.  請求項4に記載の液化ガス貯蔵タンクユニットにおいて、
     各タンクにおいて、前記第1内外槽間空間用個別配管と、前記第2内外槽間空間用個別配管との間で流路を切り替える切替機構が設けられている、
    液化ガス貯蔵タンクユニット。
  6.  請求項1から5のいずれか一項に記載の液化ガス貯蔵タンクユニットにおいて、
     前記内外槽間空間用共通配管と複数の前記内外槽間空間用個別配管とが、前記タンクの外部において接続されている、
    液化ガス貯蔵タンクユニット。
  7.  請求項1から6のいずれか一項に記載の液化ガス貯蔵タンクユニットにおいて、
     複数の前記内外槽間空間用個別配管が前記内外槽間空間用共通配管を介して連通可能に構成されており、
     前記内外槽間空間用共通配管に、当該内外槽間空間用共通配管と外部空間との間を開閉可能な共通開閉弁が設けられている、
    液化ガス貯蔵タンクユニット。
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