WO2023248480A1 - 低温液化ガス貯蔵タンク - Google Patents

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WO2023248480A1
WO2023248480A1 PCT/JP2022/025411 JP2022025411W WO2023248480A1 WO 2023248480 A1 WO2023248480 A1 WO 2023248480A1 JP 2022025411 W JP2022025411 W JP 2022025411W WO 2023248480 A1 WO2023248480 A1 WO 2023248480A1
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WO
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tank
liquefied gas
temperature liquefied
gas storage
storage tank
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/025411
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English (en)
French (fr)
Inventor
武史 江上
明博 池崎
真人 藤井
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Application filed by 川崎重工業株式会社 filed Critical 川崎重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS 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
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
    • F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • F17C3/04—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation by insulating layers

Definitions

  • the present disclosure relates to a tank that includes an inner tank, an intermediate tank, and an outer tank and stores low-temperature liquefied gas.
  • Flat-bottom tanks with a multi-shell structure are known as tanks for storing low-temperature liquefied gases such as liquefied hydrogen and liquefied natural gas.
  • a tank with a triple-shell structure is also known, which includes an inner tank, an intermediate tank surrounding the inner tank, and an outer tank surrounding the intermediate tank (for example, Patent Document 1). .
  • Triple shell tanks can have a double cold insulation layer between the inner tank and the intermediate tank, and between the intermediate tank and the outer tank, so they can have excellent insulation properties, and can be used for cryogenic liquefaction. Suitable for storing gas.
  • the tank becomes larger because it is necessary to construct the tank in three layers. For this reason, there is a problem in that the site area required for constructing the triple-shell tank also increases.
  • An object of the present disclosure is to provide a low-temperature liquefied gas storage tank that can make the tank more compact and reduce the site area required for tank construction.
  • a low-temperature liquefied gas storage tank includes an inner tank for storing low-temperature liquefied gas, an intermediate tank surrounding the inner tank through an inner cold insulation layer, and an intermediate tank surrounding the inner tank through an outer cold insulation layer.
  • This is a flat-bottomed cylindrical triple-shell tank having an outer tank surrounding the tank, and the intermediate tank is made of low-temperature steel.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a triple shell tank according to a first embodiment of the low temperature liquefied gas storage tank of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a sectional view showing essential parts of a triple-shell tank according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a sectional view showing a triple shell tank according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a sectional view showing a triple shell tank according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a sectional view showing a triple shell tank according to a fifth embodiment of the present disclosure.
  • the low-temperature liquefied gas storage tank of the present disclosure is a tank for storing low-temperature liquefied gas, and is a ground-mounted flat-bottomed tank.
  • the stored low-temperature liquefied gas is, for example, liquefied hydrogen, liquid helium, liquid nitrogen, liquefied natural gas, or liquefied petroleum gas.
  • a triple-shell tank is exemplified as a low-temperature liquefied gas storage tank.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a triple shell tank 1 according to a first embodiment of the present disclosure.
  • a triple shell tank 1 that stores liquid hydrogen LH is illustrated.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a triple shell tank 1.
  • the triple-shell tank 1 includes a tank foundation 10, a tank body 1T including an outer tank 2, an intermediate tank 3, and an inner tank 4 that are erected on the tank foundation 10, and a pressure regulating tank 6 attached to the tank body. including.
  • the tank foundation 10 is a concrete layer that constitutes the foundation part of the triple shell tank 1.
  • the tank foundation 10 has a size larger than the outer diameter of the outer tank 2.
  • the tank body 1T has a flat-bottom cylindrical shape, and the outer tank 2, the intermediate tank 3, and the inner tank 4 all have a circular shape when viewed from above, and are arranged concentrically.
  • the inner tank 4 is a tank that actually stores liquid hydrogen LH.
  • the intermediate tank 3 surrounds the inner tank 4 via the inner cold insulation layer 11.
  • the outer tank 2 surrounds the intermediate tank 3 with an outer cold insulating layer 12 in between.
  • the outer tank 2 is a sealed body made of metal such as carbon steel, and includes an outer tank bottom plate 21, an outer tank side plate 22, and an outer tank roof 23.
  • the outer tank bottom plate 21 is laid directly above the tank foundation 10 and has a disc-shaped shape.
  • the outer tank side plate 22 is erected from the periphery of the outer tank bottom plate 21 and has a cylindrical shape.
  • the outer tank roof 23 is attached to the upper end of the cylindrical outer tank side plate 22 so as to close the upper opening of the outer tank side plate 22, and has a dome shape.
  • the intermediate tank 3 is a closed body made of low-temperature steel, and includes an intermediate tank bottom plate 31, an intermediate tank side plate 32, and an intermediate tank roof 33.
  • the intermediate tank bottom plate 31 has a disc-shaped shape with a smaller diameter than the outer tank bottom plate 21.
  • the intermediate tank side plate 32 is erected from the periphery of the intermediate tank bottom plate 31 and has a cylindrical shape.
  • the intermediate tank roof 33 is attached to the upper end of the intermediate tank side plate 32 and has a dome shape.
  • the low-temperature steel used as a constituent material of the intermediate tank 3 is a metal material that is resistant to low-temperature embrittlement even under extremely low-temperature conditions.
  • Examples of low-temperature steel include austenitic stainless steel.
  • low-temperature steel such as nickel steel or aluminum alloy may be used as a constituent material of the intermediate tank 3.
  • the first level concrete layer 24 is a flat concrete layer constructed on the outer tank bottom plate 21 and made of concrete mixed with perlite, for example.
  • the outer bottom cold insulation layer 25 is a layer having heat insulating properties and placed on the first level concrete layer 24 .
  • the outer bottom cold insulating layer 25 can be formed of an array of inorganic blocks having heat insulating properties, such as foam glass. For example, lightweight cellular concrete may be laid on the outer bottom cold insulation layer 25.
  • the inner tank 4 is a closed body made of low-temperature steel similar to the intermediate tank 3, and includes an inner tank bottom plate 41, an inner tank side plate 42, and an inner tank roof 43.
  • the inner tank bottom plate 41 has a disc-shaped shape with a smaller diameter than the intermediate tank bottom plate 31.
  • the inner tank side plate 42 stands upright from the periphery of the inner tank bottom plate 41 and has a cylindrical shape.
  • the inner tank roof 43 is attached to the upper end of the inner tank side plate 42 and has a dome shape.
  • Liquid hydrogen LH is stored inside the inner tank 4. Note that the upper part of the inner tank 4 is a gas phase part LA in which hydrogen gas vaporized from the liquid hydrogen LH is accumulated.
  • the second level concrete layer 34 is made of concrete mixed with perlite, for example, and is constructed on the intermediate tank bottom plate 31.
  • the inner bottom cold insulation layer 35 is a layer having heat insulating properties and placed on the second level concrete layer 34 .
  • the inner bottom cold insulation layer 35 can be formed of, for example, a foam glass block.
  • lightweight cellular concrete may be laid on the inner bottom cold insulation layer 35.
  • a gap of a predetermined width is formed between the inner tank 4 and the intermediate tank 3, and between the intermediate tank 3 and the outer tank 2, each of which is used as a heat insulating space.
  • the gap between the inner tank 4 and the intermediate tank 3 is used as the inner cold insulation layer 11, and the gap between the intermediate tank 3 and the outer tank 2 is used as the outer cold insulation layer 12.
  • the inner cold insulating layer 11 and the outer cold insulating layer 12 are filled with a powder heat insulating material to improve cold retention.
  • the powder heat insulating material for example, granular pearlite can be used.
  • a heat insulating material such as glass wool may be filled in the area between the side plates 22 and 32 and between the side plates 32 and 42 that surrounds the side of the stored liquid hydrogen LH. good.
  • the glass wool is attached, for example, to the outer surface of the inner tank side plate 42 and the outer surface of the intermediate tank side plate 32, the inner tank 4 and the intermediate tank 3 can be protected from the powder pressure of pearlite.
  • the bottom of the inner cold insulation layer 11 is the above-mentioned second level concrete layer 34 and the inner bottom cold insulation layer 35
  • the bottom of the outer cold insulation layer 12 is the first level concrete layer 24 and the outer bottom cold insulation layer 25.
  • the inner cold insulating layer 11 and the outer cold insulating layer 12 are filled with a predetermined sealing gas.
  • the sealing gas for the inner cold insulation layer 11 it is desirable to use hydrogen gas or helium gas. That is, it is desirable to use the same type of gas as the low-temperature liquefied gas stored in the inner tank 4 as the seal gas. Further, when hydrogen gas is used as the sealing gas, it is desirable that the pressure of the inner cold storage layer 11 is set to be substantially the same as the gas phase pressure of the inner tank 4. If these requirements are met, liquefaction or solidification of the seal gas due to the cold heat of the liquid hydrogen LH stored in the inner tank 4 can be suppressed.
  • the outer cold insulation layer 12 is filled with an inert gas having a boiling point higher than hydrogen gas, such as nitrogen gas, as a seal gas. By filling the outer cold insulation layer 12 with seal gas, it is possible to prevent air and moisture from entering.
  • the inner tank roof 43 is provided with a communication pipe 44 in this embodiment.
  • the communication pipe 44 is a pipe body that allows the internal space of the inner tank 4 and the space of the inner cold storage layer 11 to communicate with each other.
  • seal gas can be supplied from the inner tank 4 to the inner cold storage layer 11. That is, in the upper space of the inner tank 4, there is a gas phase part LA formed of hydrogen gas vaporized from the liquid hydrogen LH, and the hydrogen gas in this gas phase LA is used as a seal gas to pass through the communication pipe 44. It can be introduced into the inner cold insulation layer 11 through.
  • the pressure in the inner cold insulating layer 11 and the gas phase pressure in the inner tank 4 can be made the same. Note that a mechanism for independently adjusting the pressure of the inner cold layer 11 may be provided without using the communication pipe 44.
  • the gas phase pressure of the inner tank 4 is set to, for example, about 50 kPaG.
  • the pressure of the inner cold insulation layer 11 is also set to the same 50 kPaG, but it may be slightly different as long as it is within a range that can be treated as substantially the same as the gas phase pressure of the inner tank 4. That is, the pressure of the inner cold layer 11 and the gas phase pressure of the inner tank 4 may be different as long as the pressure difference does not result in a significant pressure difference that would cause damage to the inner tank 4.
  • the pressure of the outer cold insulation layer 12 is set lower than the pressure of the inner cold insulation layer 11. This is because when the pressure of the outer cold insulating layer 12 becomes higher than that of the inner cold insulating layer 11, a pressing force acts on the intermediate tank 3, and there is a concern that the intermediate tank side plate 32 may buckle.
  • the pressure of the outer cold insulating layer 12 can be set to about ⁇ 0.5 kPaG, for example. By setting the pressure of the outer cold insulating layer 12 in this manner, there is an advantage that air can be prevented from entering the outer cold insulating layer 12.
  • the outer cold insulation layer 12 is a closed space that is adjacent to the atmosphere through the wall surface of the outer tank 2 and does not communicate with other spaces. Therefore, it is affected by changes in atmospheric pressure. For example, when the atmospheric pressure decreases, the pressure of the outer cold insulation layer 12 becomes relatively high. In view of this point, in this embodiment, a pressure regulating tank 6 is provided in order to reduce the influence of atmospheric pressure fluctuations.
  • the pressure regulating tank 6 stores seal gas for the outer cold layer 12, which in this embodiment is nitrogen gas.
  • the pressure regulating tank 6 communicates with the outer cold insulating layer 12 through a pressure regulating piping 61, and adjusts the pressure of the outer cold insulating layer 12 by supplying and removing the seal gas in accordance with the pressure of the outer cold insulating layer 12. Specifically, when the pressure of the outer cold insulating layer 12 increases, the seal gas in the outer cold insulating layer 12 is drawn into the pressure regulating tank 6 through the pressure regulating piping 61, and when the pressure decreases, the seal gas is drawn from the pressure regulating tank 6 into the outer cold insulating layer. Returned to 12.
  • the triple shell tank 1 includes an inner tank anchor strap 51 and an intermediate tank anchor strap 52 to prevent the inner tank side plate 42 and the intermediate tank side plate 32 from floating up.
  • the inner tank anchor strap 51 has an upper end 51A connected to the inner tank side plate 42, and a lower end 51B connected to the intermediate tank side plate 32 and the intermediate tank bottom plate 31 via a bracket 53.
  • the side edge of the bracket 53 is welded to the vicinity of the lower end of the intermediate tank side plate 32, and the lower edge of the bracket 53 is welded to the vicinity of the outer peripheral edge of the intermediate tank bottom plate 31.
  • the intermediate tank anchor strap 52 has an upper end 52A connected to the intermediate tank side plate 32, and a lower end 52B fixed to the tank foundation 10.
  • the lower end 52B is fixed to the tank foundation 10 via an anchor box 54 embedded in the tank foundation 10.
  • the anchor straps 51 and 52 are arranged so as to be lined up in the circumferential direction at a predetermined pitch. By installing the anchor straps 51 and 52, it is possible to prevent the intermediate tank side plate 32 and the inner tank side plate 42 from floating up, thereby improving earthquake resistance.
  • the intermediate tank 3 is formed of low-temperature steel, so the intermediate tank 3 has excellent low-temperature embrittlement resistance. Therefore, even if the insulation width for the inner tank 4, that is, the width of the inner cold insulating layer 11 is reduced, low-temperature embrittlement of the intermediate tank 3 is unlikely to occur. If the gap between the intermediate tank side plate 32 and the inner tank side plate 42 is set short, the intermediate tank side plate 32 will be easily affected by the cold heat of the liquid hydrogen LH stored in the inner tank 4. However, if the intermediate tank side plate 32 is made of low-temperature steel, low-temperature embrittlement is unlikely to occur even under the influence of cold heat. Therefore, the inner cold insulating layer 11 can be set narrow, and the outer diameter of the tank body 1T can be made more compact. Thereby, the site area required for constructing the triple shell tank 1 can be reduced.
  • the inner cold insulating layer 11 is filled with hydrogen gas as a seal gas, condensation of the seal gas is less likely to occur.
  • the hydrogen gas present in the gas phase LA of the inner tank 4 can be utilized, and the hydrogen gas supply system can be changed. This has the advantage of not requiring a separate arrangement.
  • the pressure in the inner cold insulating layer 11 and the pressure in the gas phase LA can be set to be equal without providing any special pressure adjustment means.
  • the pressure of the outer cold insulating layer 12 is set lower than the pressure of the inner cold insulating layer 11 and the pressure regulating tank 6 is provided as a pressure buffer, buckling of the intermediate tank 3 can be suppressed.
  • FIG. 2 is a sectional view showing the main parts of a triple shell tank 1A according to the second embodiment.
  • a triple-shell tank 1A is illustrated in which the load-receiving portions of the intermediate tank side plate 32 and the inner tank side plate 42 are provided with a reinforcing structure.
  • description of the level concrete layers 24 and 34 shown in FIG. 1 is omitted.
  • the triple shell tank 1A has a reinforcing structure in the intermediate tank bottom plate 31 forming the bottom surface of the intermediate tank 3 and the inner tank bottom plate 41 forming the bottom surface of the inner tank 4, and has a reinforcing structure in the outer bottom cold insulation layer 25 and the inner bottom cold insulation layer 35. It also has a reinforced structure. This reinforcing structure can also be applied to the tanks of the first embodiment described above and the second to fifth embodiments described later.
  • the intermediate tank bottom plate 31 is made of low-temperature steel and includes an intermediate tank annular 311 forming an annular portion near the outer periphery of the intermediate tank bottom plate 31 and a general bottom plate part 312 inside the intermediate tank annular 311.
  • the inner tank bottom plate 41 includes an inner tank annular 411 that constitutes an annular portion near the outer periphery of the inner tank bottom plate 41, and a bottom plate general portion 412 inside the inner tank annular 411.
  • the intermediate tank annular 311 is formed thicker than the bottom plate general portion 312.
  • An intermediate tank side plate 32 is provided upright on the intermediate tank annular 311.
  • the intermediate tank side plate 32 is assembled by stacking a plurality of annular stages formed by arranging a plurality of side plate pieces in an annular shape. When constructing the intermediate tank side plate 32, a rail for conveying the side plate piece is laid on the outer tank roof 23.
  • the inner tank annular 411 is also formed thicker than the bottom plate general portion 412.
  • An inner tank side plate 42 is provided upright on the inner tank annular 411.
  • the inner tank side plate 42 is also assembled by stacking a plurality of annular stages formed by arranging a plurality of side plate pieces in an annular shape.
  • a thickened outer tank annular may be provided near the outer periphery of the outer tank bottom plate 21.
  • the outer bottom cold insulating layer 25 constituting the bottom portion of the outer cold insulating layer 12 includes a first ring portion 26 near its radial outer circumference.
  • the first ring portion 26 is arranged in a ring shape under the intermediate tank annular 311, and is a high-strength concrete layer such as a pearlite concrete block.
  • the parts of the first ring part 26 that directly receive the load of the intermediate tank side plate 32 have higher strength than the general part of the outer bottom cold insulating layer 25 inside the intermediate tank side plate 32 and the main body part of the first ring part 26.
  • a concrete layer 27 (high strength solid cold insulating material) is arranged.
  • the inner bottom cold insulating layer 35 constituting the bottom portion of the inner cold insulating layer 11 is provided with a second ring portion 36 near its radial outer circumference.
  • the second ring portion 36 is disposed in a ring shape within the width of the first ring portion 26 and below the inner tank annular 411.
  • the second ring portion 36 may also be constructed of concrete, such as perlite concrete blocks.
  • the parts of the second ring part 36 that directly receive the load of the inner tank side plate 42 have higher strength than the general part of the inner bottom cold insulating layer 35 inside the inner tank side plate 42 and the main body part of the second ring part 36.
  • a concrete layer 37 is arranged.
  • the strength near the lower end periphery of the intermediate tank 3 can be improved by the thickened intermediate tank annular 311.
  • the thickened inner tank annular 411 can improve the strength near the lower end periphery of the inner tank 4.
  • the reinforced concrete layer 27 is arranged at a location that directly receives the load of the intermediate tank side plate 32, the tank can be made into a structure that does not easily sink even if the tank's own weight or a load such as an earthquake is applied.
  • FIG. 3 is a sectional view showing a triple shell tank 1B according to the third embodiment.
  • a triple shell tank 1B including a protective structure for the tank body 1T is illustrated.
  • the triple shell tank 1B includes a reinforcing member 38 made of a rib-like member protruding from the intermediate tank side plate 32, and a safety valve 7 that restricts an increase in the internal pressure of the intermediate tank 3.
  • the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 are as described above based on FIG. 1, so the description will be omitted here (the same applies to the fourth and fifth embodiments described later).
  • the reinforcing member 38 is a member having a T-shaped cross section and made of a joined body of a horizontal plate 381 and a vertical plate 382, both of which are made of flat steel plates.
  • the horizontal plate 381 protrudes from the outer peripheral surface of the intermediate tank side plate 32 toward the radially outer side of the intermediate tank 3 in a substantially horizontal direction.
  • the horizontal plate 381 is fixed to the outer circumferential surface of the intermediate tank side plate 32 by welding over the entire circumference thereof.
  • the vertical plate 382 is fixed to the protruding end of the horizontal plate 381 by welding.
  • the joined body of the horizontal plate 381 and the vertical plate 382 forms an annular reinforcing rib that annularly surrounds the outer peripheral surface of the intermediate tank side plate 32. A plurality of stages of the annular reinforcing ribs are arranged in the vertical direction on the outer peripheral surface of the intermediate tank side plate 32.
  • the safety valve 7 is attached to a draw-out pipe 71 drawn out from the intermediate tank 3.
  • the base end of the extraction pipe 71 opens into the interlayer between the intermediate tank roof 33 and the inner tank roof 43, that is, into the inner cold insulation layer 11, and the tip projects outward from the tank body 1T.
  • the safety valve 7 is a valve that opens when the pressure of the inner cold layer 11 exceeds a predetermined threshold.
  • the strength of the intermediate tank side plate 32 can be increased by the reinforcing material 38. That is, by welding the rib-shaped reinforcing material 38 to the outer peripheral surface of the intermediate tank side plate 32, the rigidity can be increased compared to the intermediate tank side plate 32 having a simple cylindrical structure. Therefore, even if the lateral pressure due to the cold insulating material of the outer cold insulating layer 12 increases, for example, buckling of the intermediate tank side plate 32 can be suppressed.
  • the T-shaped reinforcing member 38 shown in FIG. 3 is just one example, and the reinforcing member 38 may be any rib-like member that can improve the rigidity of the intermediate tank side plate 32.
  • the pressure can be released through the safety valve 7 when the pressure inside the intermediate tank 3 becomes high pressure exceeding a predetermined value.
  • the pressure increase in the inner tank 4 can also be suppressed by the operation of the safety valve 7. Therefore, the maintainability of the tank body 1T is improved.
  • at least one of the reinforcing material 38 and the safety valve 7 may be applied to the triple shell tank 1 of the first embodiment.
  • FIG. 3 shows an example in which the cross-sectional shape of the reinforcing material 38 is T-shaped, the reinforcing material 38 may have an I-shaped, L-shaped, or H-shaped cross-sectional shape.
  • FIG. 3 shows an example in which the reinforcing plate 38 is provided protruding from the radially outer side of the intermediate tank side plate 32, the reinforcing plate 38 may be attached to the radially inner side of the intermediate tank side plate 32.
  • the fixing of the horizontal plate 381 and the intermediate tank side plate 32 of the reinforcing member 38 and the fixing of the horizontal plate 381 and the vertical plate 382 may be performed by a method other than welding.
  • FIG. 4 is a sectional view showing a triple shell tank 1C according to the fourth embodiment.
  • a triple shell tank 1C in which a thermal reinforcing material 8 is arranged inside an outer tank 2 is illustrated. It is necessary to assume that the liquid hydrogen LH will leak due to damage to the inner tank 4 that stores the liquid hydrogen LH and the intermediate tank 3 that surrounds the inner tank 4.
  • Thermal reinforcing material 8 provides cold and heat resistance of the outer tank side plate 22 and the outer tank bottom plate 21 so that the outer tank side plate 22 and the outer tank bottom plate 21 will not be damaged due to low-temperature embrittlement even if liquid hydrogen LH leaks. It is arranged to increase the
  • the thermal reinforcement member 8 is made of, for example, the same low-temperature steel as the intermediate tank 3, and includes side portions 81 and a bottom portion 82.
  • the side portion 81 extends upward at a predetermined height from the lowest portion inside the outer tank side plate 22 .
  • the height of the side portion 81 is set with reference to the maximum storage amount of liquid hydrogen LH, the volumes of the inner cold layer 11 and the outer cold layer 12, and the like.
  • the bottom portion 82 is arranged inside the outer tank bottom plate 21 near the outer periphery thereof.
  • FIG. 4 shows an example in which the bottom portion 82 is arranged to fill the gap between the outer peripheral edge of the first level concrete layer 24 and the outer tank side plate 22.
  • a heat insulating material may be used instead of low temperature steel.
  • the side portions 81 may be formed of rigid urethane foam, and the bottom portion 82 may be formed of pearlite level concrete.
  • the heat insulating material formed inside the outer tank bottom plate 21 and the outer tank side plates 22 may be covered with low-temperature steel.
  • the heat insulating material may be provided inside the outer tank roof 23.
  • the outer tank side plate 22 is in contact with the liquid hydrogen LH.
  • Thermal reinforcing material 8 is placed inside the . Therefore, it is possible to prevent damage to the outer tank 2 due to low-temperature embrittlement, and furthermore, it is possible to suppress the liquid hydrogen LH from flowing out of the tank body 1T.
  • FIG. 5 is a sectional view showing a triple shell tank 1D according to the fifth embodiment.
  • the fifth embodiment shows a triple shell tank 1D that focuses on the relationship between the width of the inner cold layer 11 and the width of the outer cold layer 12.
  • the inner cold layer 11 has a width d1 in the radial direction of the tank body 1T.
  • the outer cold insulating layer 12 has a radial width d2 that is wider than the width d1.
  • the outer cold insulating layer 12 is filled with seal gas.
  • the width d1 is set to a width that can secure an adiabatic space in which the temperature of the outer peripheral surface of the intermediate tank side plate 32 is higher than the condensation temperature of the seal gas.
  • the sealing gas is nitrogen gas
  • the width d1 is selected so that the temperature of the outer peripheral surface of the intermediate tank side plate 32 can be set to -196° C. or higher, which is the boiling point of nitrogen.
  • the intermediate tank 3 is made of low-temperature steel, so low-temperature embrittlement does not occur. In other words, since the intermediate tank 3 is a structure made of low-temperature steel, the width d1 can be set narrow.
  • the width d2 of the outer cold insulation layer 12 is set to a width that can limit the amount of heat input from the outer tank side plate 22 at room temperature to the intermediate tank side plate 32.
  • the ratio of the width d2 of the outer cold insulating layer 12 to the width d1 of the inner cold insulating layer 11 can be set, for example, in the range of 1:1.5 to 5, and more preferably in the range of 1:1.8 to 3.5. can.
  • the width d1 of the inner cold insulation layer 11 can be set narrowly, it becomes easier to make the tank body 1T more compact.
  • a width d10 of a corresponding length is required to prevent the intermediate tank side plate 32 from becoming embrittled at low temperatures.
  • the dotted lines shown in FIG. 5 schematically indicate the positions of the outer tank side plate 22A and the intermediate tank side plate 32A when low-temperature steel is not used.
  • the width d10 between the inner tank side plate 42 and the intermediate tank side plate 32A needs to be set considerably longer than the width d1 of this embodiment.
  • the width d20 between the intermediate tank side plate 32A and the outer tank side plate 22A is slightly larger than the width d2 of the outer cold insulating layer 12 of this embodiment, but when comparing the length of width d10 + width d20, this embodiment It is considerably longer than the width d1+width d2 of the form.
  • the width d1 can be set narrow, the outer diameter of the tank body 1T can be made smaller by the width d3 with respect to the outer tank side plate 22A.
  • the outer diameter of the intermediate tank 3 can be suppressed, and there is an advantage that the amount of steel used can be reduced compared to the case where low-temperature steel is not used.
  • the width d2 can be set relatively wide, it is possible to improve the heat insulation properties of the outer cold insulating layer 12. In this case, if a member with excellent heat insulation properties is enclosed in the outer cold insulating layer 12, the width d2 can be set to a relatively small size, which can also contribute to making the tank body 1T more compact.
  • the second level concrete layer 34 and the inner bottom cold insulation layer 35 that constitute the bottom of the inner cold insulation layer 11 have a total thickness of d4.
  • the first level concrete layer 24 and the outer bottom cold insulation layer 25 that constitute the bottom of the outer cold insulation layer 12 have a total thickness of d5.
  • the thickness d5 of the outer bottom cold insulation layer 25 is set to be thicker than the thickness d4 of the inner bottom cold insulation layer 35. Since the intermediate tank bottom plate 31 is also made of low-temperature steel, the thickness d4 can be set relatively thin, and as a result, the thickness d5 is thicker. Thereby, it becomes possible to efficiently improve the heat insulation properties of the outer cold insulating layer 12.
  • a dome-shaped roof in which the side plates 32 and 42 of the intermediate tank 3 and the inner tank 4 and the roofs 33 and 43 are integrated is illustrated.
  • the inner tank roof 43 may be constructed using a suspended roof method.
  • the inner tank roof 43 is supported by hanging members hanging from the intermediate tank roof 33.
  • a sealing material is attached to the joint portion of the inner tank side plate 42 and the inner tank roof 43.
  • a pipe body that simply penetrates the inner tank roof 43 is exemplified as the communication pipe 44 that communicates the internal space of the inner tank 4 and the inner cold storage layer 11.
  • a portion of the communication pipe 44 may be routed through the outside of the tank body 1T.
  • the ground-mounted triple-shell tanks 1, 1A to 1D were exemplified as the low-temperature liquefied gas storage tank.
  • the low-temperature liquefied gas storage tank is not limited to a ground-mounted type, but may also be a pit-in type, in which a portion of the tank is buried underground.
  • a low-temperature liquefied gas storage tank includes an inner tank for storing low-temperature liquefied gas, an intermediate tank surrounding the inner tank via an inner cold layer, and an intermediate tank surrounding the inner tank via an outer cold layer.
  • the tank has a flat-bottomed cylindrical triple-shell structure and includes a surrounding outer tank, and the intermediate tank is made of low-temperature steel.
  • the intermediate tank is made of low-temperature steel, so it has excellent low-temperature embrittlement resistance. Therefore, even if the width of the inner cold insulation layer is reduced, low-temperature embrittlement of the intermediate tank does not occur. Therefore, the site area required for construction of the low-temperature liquefied gas storage tank can be reduced.
  • the inner cold insulating layer may contain a seal gas made of the same type of gas as the low-temperature liquefied gas stored in the inner tank.
  • the sealing gas is difficult to liquefy or solidify due to the cold heat of the liquefied gas stored in the inner tank. Furthermore, since the seal gas raw material is present in the inner tank, the seal gas can be easily procured.
  • the pressure of the inner cold insulation layer is set to be substantially the same as the gas phase pressure of the inner tank.
  • condensation of the seal gas contained in the inner cold insulation layer can be suppressed.
  • substantially the same means that a difference between the pressure of the inner cold insulation layer and the gas phase pressure of the inner tank is allowed as long as it does not result in a significant pressure difference that would cause damage to the inner tank. It means that.
  • the above-mentioned low-temperature liquefied gas storage tank may include a communication pipe that communicates the internal space of the inner tank with the inner cold storage layer.
  • the pressure of the inner cold insulation layer and the gas phase pressure of the inner tank can be set to be substantially the same without requiring any special pressure adjustment means.
  • the outer cold insulating layer may contain a seal gas made of an inert gas, and the pressure in the outer cold insulating layer may be lower than the pressure in the inner cold insulating layer.
  • the outer cold insulating layer can be moisture-proofed by the seal gas. Furthermore, since the pressure of the outer cold insulating layer is set lower than the pressure of the inner cold insulating layer, it becomes easier to prevent air from entering the outer cold insulating layer 12.
  • the above-mentioned low temperature liquefied gas storage tank further includes a pressure regulating tank that communicates with the outer cold insulating layer and stores the inert gas, and the pressure regulating tank adjusts the inert gas according to pressure fluctuations in the outer cold insulating layer.
  • the pressure of the outer cold insulation layer may be adjusted by introducing and removing gas.
  • the pressure of the outer cold insulating layer can be adjusted according to fluctuations in atmospheric pressure, so it is possible to reduce the influence of fluctuations in atmospheric pressure.
  • the intermediate tank includes an intermediate tank bottom plate forming a bottom surface of the intermediate tank, and the intermediate tank bottom plate includes an intermediate tank annular part forming an annular portion near the outer periphery of the intermediate tank bottom plate. and a bottom plate general portion inside the intermediate tank annular, and the intermediate tank annular may be thicker than the bottom plate general portion.
  • the thickened intermediate tank annular can improve the strength near the lower end periphery of the intermediate tank.
  • the intermediate tank includes an intermediate tank side plate forming a side surface of the intermediate tank, and the outer cold insulating layer is an outer bottom cold insulating layer forming a bottom part of the outer cold insulating layer.
  • the outer bottom cold insulating layer may include a solid cold insulating material having a higher strength than a general portion of the outer bottom cold insulating layer inside the intermediate tank side plate at a load-receiving location of the intermediate tank side plate. good.
  • the structure prevents the tank from sinking even when the tank's own weight or loads such as earthquakes are applied. It can be done.
  • the intermediate tank may include an intermediate tank side plate forming a side surface of the intermediate tank, and a reinforcing member made of a rib-shaped member protruding from the intermediate tank side plate.
  • the strength of the intermediate tank side plate can be increased by the reinforcing material. Therefore, buckling of the intermediate tank side plate can be suppressed.
  • the above-mentioned low-temperature liquefied gas storage tank may be provided with a safety valve that regulates an increase in the internal pressure of the intermediate tank.
  • the pressure in the intermediate tank reaches a high pressure exceeding a predetermined value, the pressure can be released through the safety valve.
  • the above-mentioned low-temperature liquefied gas storage tank may further include a thermal reinforcing material disposed at least inside the bottom and side portions of the outer tank.
  • the thermal reinforcement material is placed inside the outer tank, so damage to the outer tank due to low-temperature embrittlement can be prevented.
  • the outer cold insulating layer may contain a seal gas made of an inert gas, and the width of the outer cold insulating layer may be set wider than the width of the inner cold insulating layer.
  • the ratio of the width of the outer cold insulating layer to the width of the inner cold insulating layer can be set in a range of 1:1.5 to 5. More preferably, the ratio can be set to 1:1.8 to 3.5.
  • the width of the inner cold insulation layer can be set relatively narrow, making it easier to make the entire tank more compact. Furthermore, by using low-temperature steel for the intermediate tank, the outer diameter of the intermediate tank can also be suppressed, which has the advantage of reducing the amount of steel used compared to the case where low-temperature steel is not used.
  • the outer cold insulating layer includes an outer bottom cold insulating layer disposed between the bottom plate of the outer tank and the bottom plate of the intermediate tank, and the inner cold insulating layer includes a bottom cold insulating layer of the intermediate tank.
  • the inner bottom cold insulating layer may include an inner bottom cold insulating layer disposed between a bottom plate and the bottom plate of the inner tank, and the outer bottom cold insulating layer may be thicker than the inner bottom cold insulating layer.
  • the inner bottom cold insulation layer can be made thinner, and the size of the tank in the height direction can be made more compact.
  • the outer bottom cold insulating layer becomes thicker than the inner bottom cold insulating layer, making it possible to enhance the heat insulation effect of the outer bottom cold insulating layer.

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Abstract

低温液化ガス貯蔵タンクは、低温液化ガスを貯留する内槽と、内側保冷層を介して前記内槽を包囲する中間槽と、外側保冷層を介して前記中間槽を包囲する外槽と、を備えた平底円筒型の三重殻構造のタンクである。前記中間槽は、低温用鋼により形成されている。

Description

低温液化ガス貯蔵タンク
　本開示は、内槽、中間槽および外槽を備え、低温液化ガスを貯蔵するタンクに関する。
　液化水素や液化天然ガスなどの低温の液化ガスを貯留するタンクとして、多重殻構造を備えた平底タンクが知られている。多重殻タンクとして、内槽と、前記内槽を包囲する中間槽と、前記中間槽を包囲する外槽とを備えた、三重殻構造を備えたタンクも知られている（例えば特許文献１）。
　三重殻タンクは、保冷層を内槽と中間槽との間、および中間槽と外槽との間の二重に構築できるので優れた断熱性を具備させることが可能であり、極低温の液化ガスの貯留に好適である。しかし、三重殻タンクでは、槽を三重に構築する必要があることからタンクが大型化する。このため、三重殻タンクの施工に要する敷地面積も大きくなる問題がある。
特開昭５５－２０９３７号公報
　本開示の目的は、タンクのコンパクト化、並びにタンク施工に要する敷地面積を低減可能な低温液化ガス貯蔵タンクを提供することにある。
　本開示の一の局面に係る低温液化ガス貯蔵タンクは、低温液化ガスを貯留する内槽と、内側保冷層を介して前記内槽を包囲する中間槽と、外側保冷層を介して前記中間槽を包囲する外槽と、を備えた平底円筒型の三重殻構造のタンクであって、前記中間槽が低温用鋼により形成されている。
図１は、本開示の低温液化ガス貯蔵タンクの第１実施形態に係る三重殻タンクを示す断面図である。 図２は、本開示の第２実施形態に係る三重殻タンクの要部を示す断面図である。 図３は、本開示の第３実施形態に係る三重殻タンクを示す断面図である。 図４は、本開示の第４実施形態に係る三重殻タンクを示す断面図である。 図５は、本開示の第５実施形態に係る三重殻タンクを示す断面図である。
　以下、図面を参照して、本開示に係る低温液化ガス貯蔵タンクの実施形態を詳細に説明する。本開示の低温液化ガス貯蔵タンクは、低温液化ガスを貯留するタンクであって、地上据え置き式の平底タンクである。貯留される低温液化ガスは、例えば液化水素、液体ヘリウム、液体窒素、液化天然ガス又は液化石油ガスなどである。以下の実施形態では、低温液化ガス貯蔵タンクとして三重殻タンクを例示する。
　［第１実施形態］
　図１は、本開示の第１実施形態に係る三重殻タンク１を示す断面図である。ここでは、液体水素ＬＨを貯留する三重殻タンク１を例示する。図１は、三重殻タンク１の縦断面図である。三重殻タンク１は、タンク基礎１０と、タンク基礎１０の上に立設された外槽２、中間槽３および内槽４を含むタンク本体１Ｔと、当該タンク本体に付設された調圧タンク６とを含む。
　タンク基礎１０は、三重殻タンク１の基礎部分を構成するコンクリート層である。タンク基礎１０は、外槽２の外径よりも大きいサイズを有している。タンク本体１Ｔは、平底円筒型の形態であり、外槽２、中間槽３および内槽４は、いずれも上面視で円形の形状を有し、同心円状に配置されている。内槽４は実際に液体水素ＬＨを貯留する槽である。中間槽３は、内側保冷層１１を介して内槽４を包囲している。外槽２は、外側保冷層１２を介して中間槽３を包囲している。
　外槽２は、炭素鋼等の金属で構成された密閉体であり、外槽底板２１、外槽側板２２および外槽屋根２３を含む。外槽底板２１は、タンク基礎１０の直上に敷設され、円板型の形状を有している。外槽側板２２は、外槽底板２１の周縁から立設され、円筒状の形状を有している。外槽屋根２３は、円筒状の外槽側板２２の上面開口を塞ぐように当該外槽側板２２の上端に取り付けられ、ドーム型の形状を有している。
　中間槽３は、低温用鋼で構成された密閉体であり、中間槽底板３１、中間槽側板３２および中間槽屋根３３を含む。中間槽底板３１は、外槽底板２１よりも径の小さい円板型の形状を有している。中間槽側板３２は、中間槽底板３１の周縁から立設され、円筒状の形状を有している。中間槽屋根３３は、中間槽側板３２の上端に取り付けられ、ドーム型の形状を有している。
　中間槽３の構成材としている低温用鋼は、極低温の条件でも低温脆化し難い性質を有する金属材料である。低温用鋼としては、オーステナイト系ステンレス鋼を例示できる。この他、ニッケル鋼やアルミニウム合金等の低温用鋼を、中間槽３の構成材として用いても良い。
　外槽底板２１と中間槽底板３１との間には、外側保冷層１２の底部を構成する第１レベルコンクリート層２４および外側底部保冷層２５が介在されている。第１レベルコンクリート層２４は、例えばパーライトを練り込んだコンクリートで構成された、外槽底板２１の上に施工された平面出しのコンクリート層である。外側底部保冷層２５は、第１レベルコンクリート層２４の上に配置された、断熱性を有する層である。外側底部保冷層２５は、例えば泡ガラスのような、断熱性を有する無機ブロック材の配列体により形成できる。外側底部保冷層２５の上に、例えば軽量気泡コンクリートを敷設しても良い。
　内槽４は、中間槽３と同様な低温用鋼で構成された密閉体であり、内槽底板４１、内槽側板４２および内槽屋根４３を含む。内槽底板４１は、中間槽底板３１よりも径の小さい円板型の形状を有している。内槽側板４２は、内槽底板４１の周縁から立設され、円筒状の形状を有している。内槽屋根４３は、内槽側板４２の上端に取り付けられ、ドーム型の形状を有している。内槽４の内部には液体水素ＬＨが貯留されている。なお、内槽４の上層部は、液体水素ＬＨから気化した水素ガスが溜まった気相部ＬＡとなっている。
　中間槽底板３１と内槽底板４１との間には、内側保冷層１１の底部を構成する第２レベルコンクリート層３４および内側底部保冷層３５が介在されている。第２レベルコンクリート層３４は、例えばパーライトを練り込んだコンクリートで構成され、中間槽底板３１の上に施工されている。内側底部保冷層３５は、第２レベルコンクリート層３４の上に配置された、断熱性を有する層である。内側底部保冷層３５は、例えば泡ガラスブロック等で形成できる。内側底部保冷層３５の上に、例えば軽量気泡コンクリートを敷設しても良い。
　内槽４と中間槽３との間、並びに中間槽３と外槽２との間には、各々断熱空間として活用される所定幅の間隙が形成されている。内槽４と中間槽３との間隙は内側保冷層１１として、中間槽３と外槽２との間隙は外側保冷層１２として各々活用されている。内側保冷層１１および外側保冷層１２には、保冷性を高めるための粉体断熱材が充填されている。前記粉体断熱材としては、例えば粒状パーライトを用いることができる。なお、側板２２、３２間、並びに側板３２、４２間における、貯留される液体水素ＬＨの側周囲を取り囲むことになる領域には、前記粒状パーライトに加えてグラスウール等の断熱材を充填しても良い。この場合、前記グラスウールは、例えば内槽側板４２の外面、中間槽側板３２の外面に取り付ければ、パーライトの粉体圧力から内槽４および中間槽３を保護できる。内側保冷層１１の底部は上述の第２レベルコンクリート層３４および内側底部保冷層３５であり、外側保冷層１２の底部は第１レベルコンクリート層２４および外側底部保冷層２５である。
　内側保冷層１１および外側保冷層１２には、所定のシールガスが充填される。内側保冷層１１のシールガスとしては、水素ガスやヘリウムガスを用いることが望ましい。つまり、内槽４に貯留されている低温液化ガスと同種のガスをシールガスとすることが望ましい。また、シールガスとして水素ガスを用いる場合、内側保冷層１１の圧力は、内槽４の気相圧と実質的に同一に設定することが望ましい。これら要請を満たせば、内槽４に貯留されている液体水素ＬＨの冷熱による、前記シールガスの液化もしくは固化を抑制できる。外側保冷層１２には、水素ガスよりも沸点の高い不活性ガス、例えば窒素ガスがシールガスとして充填される。外側保冷層１２へのシールガスの充填により、空気や湿気の侵入を防止できる。
　上述の内側保冷層１１のシールガスおよび圧力に関する要請の実現のため、本実施形態では内槽屋根４３に連通管４４が備えられている。連通管４４は、内槽４の内部空間と内側保冷層１１の空間とを連通させる管体である。連通管４４を設けることにより、内槽４から内側保冷層１１へシールガスを供給できる。すなわち、内槽４の上部空間には、液体水素ＬＨから気化した水素ガスにて形成される気相部ＬＡが存在しており、この気相部ＬＡの水素ガスを、シールガスとして連通管４４を通して内側保冷層１１に導入できる。また、連通管４４により内側保冷層１１と内槽４の内部空間とが繋がった状態となるので、内側保冷層１１の圧力と内槽４の気相圧とを同一にすることができる。なお、連通管４４を用いず、独立的に内側保冷層１１の圧力調整を行う機構を付設しても良い。
　内槽４の気相圧は、例えば５０ｋＰａＧ程度に設定される。この場合、内側保冷層１１の圧力も同じ５０ｋＰａＧに設定することが望ましいが、内槽４の気相圧と実質同一と扱える範囲内であれば、若干相違していても良い。すなわち、内槽４の損傷を誘発する有意な圧力差に至らない範囲ならば、内側保冷層１１の圧力と内槽４の気相圧とが相違していても良い。
　外側保冷層１２の圧力は、内側保冷層１１の圧力よりも低く設定される。これは、外側保冷層１２の圧力が内側保冷層１１よりも高圧になると、中間槽３に対して押圧力が作用し、中間槽側板３２を座屈させる懸念があることによる。外側保冷層１２の圧力は、例えば±０．５ｋＰａＧ程度に設定することができる。このような外側保冷層１２の圧力とすることで、外側保冷層１２への空気の進入を抑止できる利点もある。
　外側保冷層１２は、外槽２の壁面を介して大気と隣接しており、且つ、他の空間と連通していない密閉空間である。このため、大気圧の変動の影響を受ける。例えば、大気圧が低下すると、相対的に外側保冷層１２の圧力は高くなる。この点に鑑み本実施形態では、大気圧の変動の影響を低減させるために、調圧タンク６を具備させている。
　調圧タンク６は、外側保冷層１２のシールガス、本実施形態では窒素ガスを貯留している。調圧タンク６は、調圧配管６１を通して外側保冷層１２と連通し、外側保冷層１２の圧力に応じて前記シールガスを出し入れすることで、外側保冷層１２の圧力を調整する。具体的には、外側保冷層１２内のシールガスは、当該外側保冷層１２の圧力が上昇すると調圧配管６１を通して調圧タンク６に引き取られ、圧力が低下すると調圧タンク６から外側保冷層１２へ戻される。
　三重殻タンク１は、内槽側板４２および中間槽側板３２の浮き上がりを防止するため、内槽アンカーストラップ５１および中間槽アンカーストラップ５２を備えている。内槽アンカーストラップ５１は、上端５１Ａが内槽側板４２に連結され、下端５１Ｂがブラケット５３を介して中間槽側板３２および中間槽底板３１に連結されている。ブラケット５３の側端縁は中間槽側板３２の下端付近に、ブラケット５３の下端縁は中間槽底板３１の外周縁付近に溶接されている。中間槽アンカーストラップ５２は、上端５２Ａが中間槽側板３２に連結され、下端５２Ｂがタンク基礎１０に固定されている。下端５２Ｂは、タンク基礎１０に埋め込まれたアンカーボックス５４を介して、タンク基礎１０に固定されている。アンカーストラップ５１、５２は、所定のピッチで周方向に並ぶように配設される。アンカーストラップ５１、５２の設置により、中間槽側板３２および内槽側板４２の浮き上がりを防止して耐震性を向上させることができる。
　以上説明した第１実施形態に係る三重殻タンク１によれば、中間槽３が低温用鋼で形成されるので、当該中間槽３は耐低温脆化性に優れる。このため、内槽４に対する断熱幅、つまり内側保冷層１１の幅を小さくしても、中間槽３の低温脆化が生じ難い。中間槽側板３２と内槽側板４２との間隙を短く設定すると、中間槽側板３２は内槽４に貯留されている液体水素ＬＨの冷熱の影響を受け易くなる。しかし、低温用鋼からなる中間槽側板３２であれば、冷熱の影響が及んでも低温脆化し難い。従って、内側保冷層１１を狭幅に設定することができ、ひいてはタンク本体１Ｔの外径のコンパクト化が図れる。これにより、三重殻タンク１の施工に要する敷地面積を縮小できる。
　また、内側保冷層１１にはシールガスとして水素ガスが充填されるので、当該シールガスの凝縮が生じ難い。とりわけ、連通管４４を用いて内槽４の内部空間と内側保冷層１１とを連通させているので、内槽４の気相部ＬＡに存在する水素ガスを活用でき、水素ガスの供給系統を別途配置せずに済む利点がある。加えて、特段の圧力調整手段を設けることなく、内側保冷層１１の圧力と気相部ＬＡの圧力とを同等に設定できる。さらに、外側保冷層１２の圧力が内側保冷層１１の圧力よりも低く設定され、圧力バッファとして調圧タンク６を備えるので、中間槽３の座屈を抑制することができる。
　［第２実施形態］
　図２は、第２実施形態に係る三重殻タンク１Ａの要部を示す断面図である。第２実施形態では、中間槽側板３２および内槽側板４２の荷重を受ける部分に補強構造を備えた三重殻タンク１Ａを例示する。なお、図２では図１で示したレベルコンクリート層２４、３４の記載を省いている。三重殻タンク１Ａは、中間槽３の底面を形成する中間槽底板３１および内槽４の底面を形成する内槽底板４１に補強構造を有し、外側底部保冷層２５および内側底部保冷層３５にも補強構造を有している。当該補強構造は、上述の第１実施形態並びに後述する第２～第５実施形態のタンクにも適用できる。
　中間槽底板３１は、低温用鋼で形成され、当該中間槽底板３１の外周付近の環状部分を構成する中間槽アニュラ３１１と、中間槽アニュラ３１１の内側の底板一般部３１２とを含む。同様に、内槽底板４１は、当該内槽底板４１の外周付近の環状部分を構成する内槽アニュラ４１１と、内槽アニュラ４１１の内側の底板一般部４１２とを含む。中間槽アニュラ３１１は、底板一般部３１２よりも厚肉に形成されている。中間槽アニュラ３１１の上に、中間槽側板３２が立設されている。中間槽側板３２は、複数の側板ピースを円環状に並べて形成した環状段を複数段積み上げることにより組み立てられる。中間槽側板３２の施工時、外槽屋根２３には前記側板ピースの搬送用レールが敷設される。
　内槽アニュラ４１１も、底板一般部４１２よりも厚肉に形成されている。内槽アニュラ４１１の上に、内槽側板４２が立設されている。内槽側板４２もまた、複数の側板ピースを円環状に並べて形成した環状段を複数段積み上げることにより組み立てられる。図２では図示していないが、外槽底板２１の外周付近に、厚肉化された外槽アニュラを設けるようにしても良い。
　外側保冷層１２の底面部分を構成する外側底部保冷層２５は、その径方向外周付近に第１リング部２６を備えている。第１リング部２６は、中間槽アニュラ３１１の下にリング状に配置され、例えばパーライトコンクリートブロックのような、強度の高いコンクリート層である。第１リング部２６において中間槽側板３２の荷重を直接受ける箇所には、中間槽側板３２よりも内側の外側底部保冷層２５の一般部や第１リング部２６の本体部分よりも強度を高めたコンクリート層２７（強度の高い固体保冷材）が配置されている。
　内側保冷層１１の底面部分を構成する内側底部保冷層３５は、その径方向外周付近に第２リング部３６を備えている。第２リング部３６は、第１リング部２６の幅員内であって内槽アニュラ４１１の下にリング状に配置されている。第２リング部３６も、例えばパーライトコンクリートブロックのようなコンクリートにて構築できる。第２リング部３６において内槽側板４２の荷重を直接受ける箇所には、内槽側板４２よりも内側の内側底部保冷層３５の一般部や第２リング部３６の本体部分よりも強度を高めたコンクリート層３７が配置されている。
　第２実施形態に係る三重殻タンク１Ａによれば、厚肉化された中間槽アニュラ３１１により、中間槽３の下端周縁付近の強度を向上させることができる。同様に、厚肉化された内槽アニュラ４１１により、内槽４の下端周縁付近の強度を向上させ得る。また、中間槽側板３２の荷重を直接受ける箇所に強化コンクリート層２７が配置されるので、タンク自重や地震等の荷重が加わっても、タンクが沈下しにくい構造体とすることができる。
　［第３実施形態］
　図３は、第３実施形態に係る三重殻タンク１Ｂを示す断面図である。第３実施形態では、タンク本体１Ｔに対する保護構造を備えた三重殻タンク１Ｂを例示する。三重殻タンク１Ｂは、中間槽側板３２から突出するリブ状部材からなる補強材３８と、中間槽３の内圧上昇を規制する安全弁７とを備えている。なお、図１と同一の参照符号を付している部分は、先に図１に基づき説明した通りであるので、ここでは説明を省く（後述の第４、第５実施形態でも同じ）。
　補強材３８は、共に平板状の鋼板からなる横板３８１および縦板３８２の接合体からなる、断面Ｔ字型の部材である。横板３８１は、中間槽側板３２の外周面から中間槽３の径方向外側へ、略水平方向に突出している。横板３８１は、中間槽側板３２の外周面の全周に亘って、当該外周面へ溶接により固着されている。縦板３８２は、横板３８１の突出端に溶接により固着されている。横板３８１および縦板３８２の接合体が、中間槽側板３２の外周面を環状に取り囲む環状補強リブを形成している。当該環状補強リブの複数段が、中間槽側板３２の外周面において上下方向に並んでいる。
　安全弁７は、中間槽３から引き出された引出管７１に取り付けられている。引出管７１の基端は、中間槽屋根３３と内槽屋根４３との層間、つまり内側保冷層１１に開口し、先端はタンク本体１Ｔから外部に突出している。安全弁７は、内側保冷層１１の圧力が所定の閾値を超過した場合に開放状態となる弁である。
　第３実施形態に係る三重殻タンク１Ｂによれば、補強材３８により中間槽側板３２の強度を高めることができる。すなわち、中間槽側板３２の外周面にリブ状の補強材３８が溶着されることで、単純な円筒体構造の中間槽側板３２に比べて剛性を高めることができる。従って、例えば外側保冷層１２の保冷材による側圧が上昇しても、中間槽側板３２の座屈を抑制することができる。なお、図３に示したＴ字型の補強材３８は一例であり、補強材３８は中間槽側板３２の剛性を向上させ得るリブ状部材であれば良い。
　また、三重殻タンク１Ｂは安全弁７を備えるので、中間槽３内の圧力が所定値を超過する高圧となった場合に、安全弁７を通して圧力を逃がすことができる。とりわけ、本実施形態では、連通管４４を通して内槽４の内部空間と内側保冷層１１とが連通しているので、安全弁７の動作により内槽４の圧力上昇も抑制できる。従って、タンク本体１Ｔの保全性が高められる。なお、補強材３８および安全弁７の少なくとも一方を、第１実施形態の三重殻タンク１に適用しても良い。
　第３実施形態において、各種の変形実施形態を適用できる。図３では、補強材３８の断面形状がＴ字型である例を示したが、断面形状がＩ字型、Ｌ字型、Ｈ字型の補強材３８としても良い。また、図３では、補強板３８が中間槽側板３２の径方向外側に突設されている例を示しているが、中間槽側板３２の径方向内側に補強板３８を取り付けても良い。また、補強材３８の横板３８１と中間槽側板３２の固着、並びに横板３８１と縦板３８２との固着を、溶接以外の手法で行うようにしても良い。
　［第４実施形態］
　図４は、第４実施形態に係る三重殻タンク１Ｃを示す断面図である。第４実施形態では、外槽２の内側に熱的補強材８が配置されてなる三重殻タンク１Ｃを例示する。液体水素ＬＨを貯留する内槽４、並びに内槽４を包囲する中間槽３の破損に伴う液体水素ＬＨの漏出を想定しておく必要がある。熱的補強材８は、万が一液体水素ＬＨの漏出が生じた場合でも、外槽側板２２や外槽底板２１が低温脆化にて破損しないよう、外槽側板２２および外槽底板２１の耐冷熱性を高めるために配置されている。
　熱的補強材８は、例えば中間槽３と同様な低温用鋼で形成され、側部８１および底部８２を備える。側部８１は、外槽側板２２の内側において、最下部から所定の高さで上方に延びている。側部８１の高さは、液体水素ＬＨの最大貯留量、内側保冷層１１および外側保冷層１２の容積などを参照して設定される。底部８２は、外槽底板２１の外周付近の内側に配置されている。図４では、底部８２が第１レベルコンクリート層２４の外周縁と外槽側板２２との間隙を埋めるように配置された例を示している。
　熱的補強材８として、低温用鋼に代えて断熱材を用いても良い。この場合、例えば側部８１を硬質ウレタンフォームで形成し、底部８２をパーライトレベルコンクリートで形成することができる。また、外槽底板２１および外槽側板２２の内側に形成した前記断熱材の上を、低温用鋼で覆う態様としても良い。さらに、外槽屋根２３の内側に前記断熱材を付設しても良い。
　第４実施形態に係る三重殻タンク１Ｃによれば、万一、内槽４および中間槽３から液体水素ＬＨが漏出するような事態が生じても、液体水素ＬＨと接するのは外槽側板２２の内側に配置された熱的補強材８となる。従って、外槽２の低温脆化による損傷を防止でき、ひいては液体水素ＬＨのタンク本体１Ｔ外への流出を抑制できる。
　［第５実施形態］
　図５は、第５実施形態に係る三重殻タンク１Ｄを示す断面図である。第５実施形態では、内側保冷層１１の幅と外側保冷層１２の幅との関係に着目した三重殻タンク１Ｄを示す。内側保冷層１１は、タンク本体１Ｔの径方向に幅ｄ１を有している。外側保冷層１２は、幅ｄ１よりも広い径方向の幅ｄ２を有している。
　既述の通り外側保冷層１２には、シールガスが封入されている。幅ｄ１は、前記シールガスの凝縮温度よりも中間槽側板３２の外周面の温度が高くなる断熱空間を確保できる幅に設定される。前記シールガスが窒素ガスである場合、中間槽側板３２の外周面の温度が窒素の沸点である－１９６℃以上に設定できる幅ｄ１が選ばれる。このような極低温に曝されても、中間槽３は低温用鋼で形成されているので低温脆化は生じない。換言すると、中間槽３が低温用鋼の構造物であるゆえ、幅ｄ１を狭幅に設定できる。外側保冷層１２の幅ｄ２は、常温の外槽側板２２から中間槽側板３２への入熱量を制限できる幅に設定される。内側保冷層１１の幅ｄ１に対する外側保冷層１２の幅ｄ２の比は、例えば１：１．５～５の範囲に設定でき、より好ましくは、１：１．８～３．５の範囲に設定できる。
　内側保冷層１１の幅ｄ１を狭く設定できる分、タンク本体１Ｔのコンパクト化が図り易くなる。中間槽３を低温用鋼で形成しない場合、中間槽側板３２の低温脆化防止のため、相応の長さの幅ｄ１０が必要となる。その結果、タンク本体１Ｔの外径が大きくなる。図５に示す点線は、低温用鋼を採用しない場合の外槽側板２２Ａおよび中間槽側板３２Ａの位置を模式的に示している。内槽側板４２と中間槽側板３２Ａとの間の幅ｄ１０は、本実施形態の幅ｄ１に比べて相当長く設定する必要がある。なお、中間槽側板３２Ａと外槽側板２２Ａとの間の幅ｄ２０は、本実施形態の外側保冷層１２の幅ｄ２よりも若干大きくなるが、幅ｄ１０＋幅ｄ２０の長さで比較すると、本実施形態の幅ｄ１＋幅ｄ２よりも相当長くなる。本実施形態では幅ｄ１を狭幅に設定できるので、外槽側板２２Ａに対して幅ｄ３だけタンク本体１Ｔの外径を小さくできる。また、中間槽３の外径も抑制可能となり、低温用鋼を使用しない場合と比較して鋼材の使用量を削減できる利点もある。さらに、相対的に幅ｄ２を広幅に設定できるので、外側保冷層１２の断熱性を高めることが可能となる。この場合、外側保冷層１２に断熱性に優れる部材を封入すれば幅ｄ２を比較的小サイズに設定でき、タンク本体１Ｔのコンパクト化にも貢献できる。
　タンク本体１Ｔの底部側において、内側保冷層１１の底部を構成する第２レベルコンクリート層３４および内側底部保冷層３５は、これらの合計で厚さｄ４を有している。外側保冷層１２の底部を構成する第１レベルコンクリート層２４および外側底部保冷層２５は、これらの合計で厚さｄ５を有している。外側底部保冷層２５の厚さｄ５は、内側底部保冷層３５の厚さｄ４よりも厚く設定されている。中間槽底板３１も低温用鋼で形成されている結果、厚さｄ４を比較的薄く設定でき、結果として厚さｄ５の方が厚肉となっている。これにより、外側保冷層１２の断熱性を効率的に高めることが可能となる。
　［その他の実施形態］
　以上、本開示の各種実施形態につき説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態を採用することができる。
　（１）上記実施形態では、中間槽３および内槽４の側板３２、４２と屋根３３、４３とが一体のドーム型屋根を例示した。このうち内槽屋根４３は、吊り屋根方式で構築されたものでも良い。内槽屋根４３を吊り屋根方式とする場合、中間槽屋根３３から垂下された吊り材にて内槽屋根４３が支持される。内槽側板４２と内槽屋根４３との合わせ部分には、シール材が付設される。
　（２）上記実施形態では、内槽４の内部空間と内側保冷層１１とを連通させる連通管４４として、単純に内槽屋根４３を貫通する管体を例示した。連通管４４は、メンテナンス性を良好とするために、その一部がタンク本体１Ｔの外部を経由する経路で配管されたものとしても良い。
　（３）上記の実施形態では、低温液化ガス貯蔵タンクとして、地上設置型の三重殻タンク１、１Ａ～１Ｄを例示した。低温液化ガス貯蔵タンクは、地上設置型に限られず、ピットイン型などの、タンクの一部が地中に埋め込まれるタイプであっても良い。
　［本開示のまとめ］
　本開示の一局面に係る低温液化ガス貯蔵タンクは、低温液化ガスを貯留する内槽と、内側保冷層を介して前記内槽を包囲する中間槽と、外側保冷層を介して前記中間槽を包囲する外槽と、を備えた平底円筒型の三重殻構造のタンクであって、前記中間槽が低温用鋼により形成されている。
　この低温液化ガス貯蔵タンクによれば、中間槽が低温用鋼で形成されるので耐低温脆化性に優れる。このため、内側保冷層の幅を小さくしても、前記中間槽の低温脆化が生じない。従って、低温液化ガス貯蔵タンクの施工に要する敷地面積を縮小できる。
　上記の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、前記内側保冷層は、前記内槽に貯留されている低温液化ガスと同種のガスからなるシールガスを含んでいても良い。
　この態様によれば、当該シールガスが内槽に貯留されている液化ガスの冷熱で液化もしくは固化し難くなる。また、内槽にシールガスの原料が存在するので、シールガスの調達が容易である。
　上記の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、前記内側保冷層の圧力は、前記内槽の気相圧と実質同一に設定されていることが望ましい。
　この態様によれば、内側保冷層に包含されているシールガスの凝縮を抑制できる。なお、「実質同一」とは、内槽の損傷を誘発する有意な圧力差に至らない範囲ならば、前記内側保冷層の圧力と前記内槽の気相圧とに相違があっても許容することを意味する。
　上記の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、前記内槽の内部空間と前記内側保冷層とを連通させる連通管を備えていても良い。
　この態様によれば、内槽の気相部分からシールガスを内側保冷層へ常時供給することが可能となる。また、前記内側保冷層の圧力と前記内槽の気相圧とを、特段の圧力調整手段を要することなく、実質同一に設定することができる。
　上記の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、前記外側保冷層は、不活性ガスからなるシールガスを含み、前記外側保冷層の圧力は、前記内側保冷層の圧力よりも低い態様としても良い。
　この態様によれば、シールガスにより外側保冷層の防湿を図ることができる。また、外側保冷層の圧力が内側保冷層の圧力よりも低く設定されるので、外側保冷層１２への空気の進入を抑止し易くなる。
　上記の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、前記外側保冷層と連通し、前記不活性ガスを貯留する調圧タンクをさらに備え、前記調圧タンクは、前記外側保冷層の圧力変動に応じて前記不活性ガスを出し入れすることで、当該外側保冷層の圧力を調整しても良い。
　この態様によれば、大気圧の変動に応じて外側保冷層の圧力を調整できるので、大気圧の変動の影響を低減させることが可能である。
　上記の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、前記中間槽は、当該中間槽の底面を形成する中間槽底板を含み、前記中間槽底板は、当該中間槽底板の外周付近の環状部分を構成する中間槽アニュラと、前記中間槽アニュラの内側の底板一般部とを有し、前記中間槽アニュラは前記底板一般部よりも厚肉である態様として良い。
　この態様によれば、厚肉化された中間槽アニュラにより、中間槽の下端周縁付近の強度を向上させることができる。
　上記に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、前記中間槽は、当該中間槽の側面を形成する中間槽側板を含み、前記外側保冷層は、当該外側保冷層の底面部分を構成する外側底部保冷層を含み、前記外側底部保冷層は、前記中間槽側板の荷重を受ける箇所に、前記中間槽側板よりも内側の当該外側底部保冷層の一般部よりも強度の高い固体保冷材を含んでいても良い。
　この態様によれば、外側保冷層のうち、中間槽側板の荷重を受ける部分が高強度固体保冷材で構成されるので、タンク自重や地震等の荷重が加わってもタンクが沈下しにくい構造体とすることができる。
　上記の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、前記中間槽は、当該中間槽の側面を形成する中間槽側板と、前記中間槽側板から突出するリブ状部材からなる補強材とを備えていても良い。
　この態様によれば、補強材により中間槽側板の強度を高めることができる。従って、前記中間槽側板の座屈を抑制することができる。
　上記の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、前記中間槽の内圧上昇を規制する安全弁を具備させても良い。
　この態様によれば、中間槽内の圧力が所定値を超過する高圧となった場合に、前記安全弁を通して圧力を逃がすことができる。
　上記の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、少なくとも前記外槽の底部および側部の内側に配置される 熱的補強材をさらに備えていても良い。
　この態様によれば、万一、内槽から低温液化ガスが流出した場合でも、外槽の内側には熱的補強材が配置されているので、当該外槽の低温脆化による損傷を防止できる。
　上記の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、前記外側保冷層は、不活性ガスからなるシールガスを含み、前記外側保冷層の幅を、前記内側保冷層の幅よりも広く設定しても良い。この場合、前記内側保冷層の幅に対する前記外側保冷層の幅の比を、１：１．５～５の範囲に設定できる。より好ましくは、１：１．８～３．５の範囲に設定できる。
　この態様によれば、外側保冷層の断熱性を高めることが可能となる。その結果、相対的に内側保冷層の幅を狭く設定でき、タンク全体のコンパクト化を図り易くなる。また、中間槽に低温用鋼を使用することで当該中間槽の外径も抑制可能となり、低温用鋼を使用しない場合と比較して鋼材の使用量を削減できる利点もある。
　上記の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、前記外側保冷層は、前記外槽の底板と前記中間槽の底板との間に配置される外側底部保冷層を含み、前記内側保冷層は、前記中間槽の底板と前記内槽の底板との間に配置される内側底部保冷層を含み、前記外側底部保冷層の厚さは、前記内側底部保冷層の厚さよりも厚い態様としても良い。
　この態様によれば、中間槽に低温用鋼を用いることで内側底部保冷層を薄くすることができ、タンクの高さ方向のサイズをコンパクト化できる。その結果として、内側底部保冷層よりも外側底部保冷層の厚さが厚くなり、外側底部保冷層による断熱効果を高めることが可能となる。
 

Claims (14)

  1. 　低温液化ガスを貯留する内槽と、
    　内側保冷層を介して前記内槽を包囲する中間槽と、
    　外側保冷層を介して前記中間槽を包囲する外槽と、を備えた平底円筒型の三重殻構造のタンクであって、
    　前記中間槽が低温用鋼により形成されている、低温液化ガス貯蔵タンク。
  2. 　請求項１に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、
    　前記内側保冷層は、前記内槽に貯留されている低温液化ガスと同種のガスからなるシールガスを含む、低温液化ガス貯蔵タンク。
  3. 　請求項２に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、
    　前記内側保冷層の圧力は、前記内槽の気相圧と実質同一に設定されている、低温液化ガス貯蔵タンク。
  4. 　請求項３に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、
    　前記内槽の内部空間と前記内側保冷層とを連通させる連通管を備える、低温液化ガス貯蔵タンク。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、
    　前記外側保冷層は、不活性ガスからなるシールガスを含み、
    　前記外側保冷層の圧力は、前記内側保冷層の圧力よりも低い、低温液化ガス貯蔵タンク。
  6. 　請求項５に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、
    　前記外側保冷層と連通し、前記不活性ガスを貯留する調圧タンクをさらに備え、
    　前記調圧タンクは、前記外側保冷層の圧力変動に応じて前記不活性ガスを出し入れすることで、当該外側保冷層の圧力を調整する、低温液化ガス貯蔵タンク。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、
    　前記中間槽は、当該中間槽の底面を形成する中間槽底板を含み、
    　前記中間槽底板は、当該中間槽底板の外周付近の環状部分を構成する中間槽アニュラと、前記中間槽アニュラの内側の底板一般部とを有し、
    　前記中間槽アニュラは前記底板一般部よりも厚肉である、低温液化ガス貯蔵タンク。
  8. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、
    　前記中間槽は、当該中間槽の側面を形成する中間槽側板を含み、
    　前記外側保冷層は、当該外側保冷層の底面部分を構成する外側底部保冷層を含み、
    　前記外側底部保冷層は、前記中間槽側板の荷重を受ける箇所に、前記中間槽側板よりも内側の当該外側底部保冷層の一般部よりも強度の高い固体保冷材を含む、低温液化ガス貯蔵タンク。
  9. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、
    　前記中間槽は、当該中間槽の側面を形成する中間槽側板と、前記中間槽側板から突出するリブ状部材からなる補強材とを備えている、低温液化ガス貯蔵タンク。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、
    　前記中間槽の内圧上昇を規制する安全弁をさらに備える、低温液化ガス貯蔵タンク。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、
    　少なくとも前記外槽の底部および側部の内側に配置される 熱的補強材をさらに備える、低温液化ガス貯蔵タンク。
  12. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、
    　前記外側保冷層は、不活性ガスからなるシールガスを含み、
    　前記外側保冷層の幅は、前記内側保冷層の幅よりも広い、低温液化ガス貯蔵タンク。
  13. 　請求項１２に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、
    　前記内側保冷層の幅に対する前記外側保冷層の幅の比が、１：１．５～５の範囲に設定されている、低温液化ガス貯蔵タンク。
  14. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載の低温液化ガス貯蔵タンクにおいて、
    　前記外側保冷層は、前記外槽の底板と前記中間槽の底板との間に配置される外側底部保冷層を含み、
    　前記内側保冷層は、前記中間槽の底板と前記内槽の底板との間に配置される内側底部保冷層を含み、
    　前記外側底部保冷層の厚さは、前記内側底部保冷層の厚さよりも厚い、低温液化ガス貯蔵タンク。
     
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