JP2018194116A - 低温液化ガス貯蔵タンク - Google Patents

Abstract

【課題】ブリージングタンクを省略可能で、内外槽間に封入するガスの液化や固化を防止可能な低温液化ガス貯蔵タンクを提供する。【解決手段】低温液化ガスを貯蔵する平底円筒型のタンクは、鋼製の内槽と、内槽の外側に形成された鋼製の外槽と、内槽と前記外槽との間に形成された断熱空間と、内槽内の気相部空間を前記断熱空間に連通させる連通路と、を備え、断熱空間には、前記低温液化ガスの気相状態にあるガスと同種のガスが充填されている。【選択図】図１

Description

本発明は、平底円筒型の低温液化ガス貯蔵タンクに関し、特に液化水素を貯蔵可能な貯蔵タンクに関する。

低温液化ガス貯蔵タンクであるＬＮＧタンクでは、内槽と外槽の間にパーライトとグラスウール等の断熱材が充填されており、このパーライトに湿気が入るのを防止するため、断熱材が充填された内槽と外槽の間の空間には窒素ガスを充填して不活性雰囲気に保持し、外気温や気圧の変動があっても、窒素ガスの体積変化を調整して窒素ガスの封入圧を常に大気圧程度の一定圧に保持する為に内外槽間の窒素ガス封入空間に接続されたブリージングタンクが設けられている。

特許文献１や特許文献２には、上記のように内外槽間の窒素ガス封入空間をブリージングタンクに接続したＬＮＧタンクの例が記載されている。
前記ブリージングタンクは、鋼製のタンク本体と、タンク本体の内部を窒素ガス収容部と大気開放室とに区画するカウンタウェイト付きのダイヤフラムバルーンとを有する。

特開２０１６−１２５５０８号公報 特開平１１−２７０７９１号公報

従来のＬＮＧタンクのように、内外槽間に窒素ガスを封入する場合には、前記のようにＬＮＧタンクの容量に応じたサイズのブリージングタンクを設けなければならないため、
ＬＮＧタンクの製作費が高価になる。

他方、液化水素を貯蔵する低温液化ガス貯蔵タンクの場合、水素ガスの沸点（−２５３℃）は窒素ガスの沸点（−１９６℃）や融点（−２１０℃）に比較して低いため、内外槽間に窒素ガスを封入すると、その窒素ガスが液化し、固化してしまうという問題がある。

本発明の目的は、ブリージングタンクを省略可能で、内外槽間に封入するガスの液化や固化を防止可能な低温液化ガス貯蔵タンクを提供することである。

請求項１の低温液化ガス貯蔵タンクは、低温液化ガスを貯蔵する平底円筒型のタンクにおいて、鋼製の内槽と、前記内槽の外側に形成された鋼製の外槽と、前記内槽と前記外槽との間に形成された断熱空間と、前記内槽内の気相部空間を前記断熱空間に連通させる連通路と、を備え、前記断熱空間には、前記低温液化ガスの気相状態にあるガスと同種のガスが充填されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、断熱空間と内槽内の気相部空間とを連通させる連通路によって、断熱空間に低温液化ガスが蒸発した低温ガスと同種の低温ガスを充填するため、断熱空間内の低温ガスが低温液化ガスで冷却されて液化したり、固化したりする虞がないうえ、断熱空間内の低温ガスの体積変化を吸収するためのブリージングタンクを省略することができるから、ブリージングタンクの製作費だけ低温液化ガス貯蔵タンクの製作費を節減することができる。

請求項２の低温液化ガス貯蔵タンクは、請求項１に記載の発明において、前記連通路は、内槽屋根と前記断熱空間と外槽屋根とを貫通して前記外槽屋根の外側へ延びてから前記外槽屋根に接合された連通管により構成され、前記連通管の一端部が前記内槽屋根に接合され、途中部が前記外槽屋根に接合され、他端部が前記外槽屋根に接合されたことを特徴としている。

以上の構成によれば、連通管が外槽屋根との接続部から上方へ立ち上がってから外槽屋根と内槽屋根とを貫通して内槽屋根に接続されるため、断熱空間内の粒状のパーライトが
連通管を通って内槽内へ侵入するのを防止することができる。

請求項３の低温液化ガス貯蔵タンクは、請求項１に記載の発明において、前記内槽の内槽屋根は、内槽側板の上端の円形開口を覆うように前記内槽側板の上端に載置された吊りデッキで構成され、前記連通路は前記内槽側板と前記吊りデッキの間の１又は複数の連通隙間により構成されたことを特徴としている。
以上の構成によれば、連通路を内槽側板と吊りデッキの間の１又は複数の連通隙間により構成するため、連通路の構成が簡単化し、連通路の製作費が殆どかからない。

請求項４の低温液化ガス貯蔵タンクは、請求項１に記載の発明において、前記連通路の少なくとも前記途中部から前記他端部までの区間が断熱構造であることを特徴としている。
以上の構成によれば、外部から当該区間への入熱を抑制することができる。

請求項５の低温液化ガス貯蔵タンクは、請求項１に記載の発明において、前記連通路は、前記内槽内の気相部空間と前記断熱空間とを連通させるように内槽屋根に接合された連通管であり、前記連通管には、前記断熱空間に充填された断熱材が内槽内に進入することを防止するフィルタが装着されていることを特徴としている。
以上の構成によれば、連通路を簡単な構造の連通管で構成することができ、この連通管に装着したフィルタにより、前記断熱空間に充填された断熱材が内槽内に進入することを防止することができる。

請求項６の低温液化ガス貯蔵タンクは、請求項１〜５の何れか１項に記載の発明において、前記外槽の外側に形成された円筒状のＰＣ防液堤を備えたことを特徴としている。
以上の構成によれば、何らかの事故により内槽と外槽から低温液化ガスが漏れた場合にも、ＰＣ防液堤により外部への漏洩を防止することができる。

請求項７の低温液化ガス貯蔵タンクは、請求項１〜６の何れか１項に記載の発明において、前記低温液化ガスが液化水素であり、前記低温ガスが水素ガスであることを特徴としている。以上の構成によれば、断熱空間に水素ガスを充填した状態で、内槽内に低温液化ガスを貯蔵することができる。

本発明によれば、前記のような種々の効果が得られる。

本発明の実施例１に係る液化水素貯蔵タンクの縦断面図である。 実施例２に係る液化水素貯蔵タンクの縦断面図である。 図２のａ部の拡大図である。

本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

本実施例は、本発明の低温液化ガス貯蔵タンクを大型の液化水素貯蔵タンクに適用した場合の例である。
図１に示すように、この液化水素貯蔵タンク１は、液化水素（低温液化ガスに相当する）を貯蔵する平底円筒型のタンクである。この液化水素貯蔵タンク１は、内槽２と、外槽３と、内槽２と外槽３との間に形成された断熱層５を有する断熱空間４（断熱材配置室）と、内槽２内の気相部空間６と断熱空間４を連通させる連通路７と、断熱空間４に充填された水素ガス（低温液化ガスの気相状態にあるガスに相当する）と、外槽３の外周面に当接状に形成された円筒状のＰＣ防液堤８とを備えている。尚、「ＰＣ」はプレストレストコンクリートの略語である。

前記内槽２は、オーステナイト系ステンレス鋼等の低温用かつ耐水素脆性を有する鋼製のもので、ドーム形の内槽屋根２ａと円筒形の内槽側板２ｂと円板状の内槽底板２ｃとを有する。例えば、内槽屋根２ａの板厚は約５ｍｍ、内槽側板２ｂの板厚は約１０〜２０ｍｍ、内槽底板２ｃの板厚は約６ｍｍであるが、これらの板厚は例示であってこれらの板厚に限定されるものではない。

前記外槽３は、オーステナイトステンレス鋼等の低温用かつ耐水素脆性を有する鋼製のもので、ドーム形の外槽屋根３ａと円筒形の外槽側板３ｂと円板状の外槽底板３ｃとを有する。例えば、外槽３の板厚は約３〜４ｍｍであるが、この板厚は例示であってこの板厚に限定されるものではない。

前記内槽２と外槽３の間の断熱空間４には断熱材からなる断熱層５が装着されている。
前記内槽屋根２ａと外槽屋根３ａの間の断熱層５ａは粒状のパーライトからなる。内槽側板２ｂと外槽側板３ｂの間の断熱層５ｂは例えばＰＵＦ（ポリウレタンフォーム）と粒状パーライトとグラスウールからなる。但し、これら断熱材は一例であり、これらに限定されるものではなく、例えば、ＰＵＦの代わりにフェノールフォームを採用可能である。

内槽底板２ｃと外槽底板３ｃの間の断熱層５ｃは例えばパーライトレベルコンクリートと泡ガラスと軽量気泡コンクリート等で構成されている。但し、これら断熱材は一例であり、これらに限定されるものではない。

前記内槽２と外槽３の間の断熱空間４には、前記の断熱層５の他に、断熱空間４に空気と共に湿気が侵入するのを防止するため、水素ガスが充填されている。
前記連通路７は、外気温や気圧の変動による断熱空間４内の水素ガスの体積変化を吸収するために、断熱空間４を内槽２内の気相部空間６に連通させるものであり、この連通路７は、オーステナイト系ステンレス鋼等の低温用かつ耐水素脆性を有する鋼製の連通管７ｐで構成されている。

前記連通路７は、内槽屋根２ａと断熱空間４と外槽屋根３ａとを貫通して外槽屋根３ａの外側へ延びてから外槽屋根３ａに接合された少なくとも１つの連通管７ｐにより構成されている。連通管７ｐの下端近傍部（一端部）が上方から内槽屋根２ａを貫通して気相部空間６に突出した状態で内槽屋根２ａに溶接されている。連通管７ｐの途中部が外槽屋根３ａを上下に貫通して外槽屋根３ａに溶接されている。

連通管７ｐは上記の途中部から上方へ所定距離延びてからＵターンして下方へ延び、連通管７ｐの上端部又は上端近傍部（他端部）が上方から外槽屋根３ａに貫通した状態で外槽屋根３ａに溶接されている。また、連通路７の上部の内部に粒状パーライトが通過しないようにするためのフィルター７ｆが装着されていてもよい。尚、必要に応じて複数の連通路７を設けてもよい。更に、連通管７ｐの少なくとも前記途中部から前記他端部までの区間が、真空断熱構造、又は、断熱材等によって覆われた断熱構造であってもよい。これにより、外部から当該区間への入熱を抑制することができる。

尚、連通路７の別の変形例としては、連通路７は、内槽内の気相部空間６と断熱空間４とを連通させるように内槽屋根２ａのみに接合された連通管であってもよい。この場合、連通管７ｐには、断熱空間４に充填された粒状パーライト等の断熱材が内槽内に進入することを防止するフィルタが装着されている。

次に、以上説明した液化水素貯蔵タンク１の作用、効果について説明する。
内槽２内の液化水素ガスが蒸発した水素ガスと同種の水素ガスを断熱空間４に充填するため、その断熱空間４内の水素ガスが断熱層５を介して液化水素ガスで冷却されても液化したり固化したりする虞がない。そして、断熱空間４に水素ガスを充填するため、断熱空間４に空気及び湿気が侵入することがない。

前記連通路７により、内槽２内の気相部空間６と断熱空間４を連通するため、外気温や気圧により断熱空間４内の水素ガスの体積が膨張した際には、断熱空間４内の水素ガスの一部が連通路７を通って気相部空間６へ移動し、また、断熱空間４内の水素ガスの体積が減少した際には、気相部空間６の水素ガスの一部が連通路７を通って断熱空間４へ移動する。こうして、ブリージングタンクを用いることなく、断熱空間４内の水素ガスの圧力変動を防止することができる。
このように、ブリージングタンクを省略することができるため、液化水素貯蔵タンク１の製作費を低減することができる。

前記連通路７を構成する連通管７ｐは、外槽屋根３ａとの接続部から一旦上方へ立ち上がってから断熱空間４を貫通状に下方へ延びるように構成されているため、断熱空間４内の断熱層５の粒状のパーライトが連通路７から内槽２内へ侵入する虞はない。それ故、信頼性の高い連通路７となる。

本実施例は、実施例１と同様に、本発明の低温液化ガス貯蔵タンクを大型の液化水素貯蔵タンクに適用した場合の例である。
図２に示すように、この液化水素貯蔵タンク１０は、液化水素（低温液化ガスに相当する）を貯蔵する平底円筒型のタンクである。この液化水素貯蔵タンク１０は、内槽１２と、外槽１３と、内槽１２と外槽１３との間の断熱空間１４及びこの断熱空間１４に装着された断熱層１５と、内槽２内の気相部空間１６と断熱空間１４を連通させる連通路１７と、断熱空間１４に充填された水素ガス（低温ガスに相当する）と、外槽１３の外周面に当接状に形成された円筒状のＰＣ防液堤１８とを備えている。

前記内槽１２は、オーステナイト系ステンレス鋼等の低温用かつ耐水素脆性を有する鋼製のもので、円板状の内槽屋根１２ａと円筒形の内槽側板１２ｂと円板状の内槽底板１２ｃとを有する。内槽屋根１２ａは複数の吊りロッド１８により外槽屋根１３ａから吊持された吊りデッキに構成されている。内槽屋根１２ａの外径は内槽側板１２ｂの外径よりも僅かに大径であり、内槽屋根１２ａの外周近傍部が内槽側板１２ｂの上端に載置されている。

例えば、内槽屋根１２ａの板厚は約５〜７ｍｍ、内槽側板１２ｂの板厚は約１５〜２５ｍｍ、内槽底板１２ｃの板厚は約６ｍｍであるが、これらの板厚は例示であってこれらの板厚に限定されるものではない。

前記外槽１３は、オーステナイト系ステンレス鋼等の低温用かつ耐水素脆性を有する鋼製のもので、ドーム形の外槽屋根１３ａと円筒形の外槽側板１３ｂと円板状の外槽底板１３ｃとを有する。例えば、外槽１３の板厚は約３〜４ｍｍであるが、この板厚は例示であってこの板厚に限定されるものではない。

前記内槽１２と外槽１３の間の断熱空間１４には断熱材からなる断熱層１５が装着されている。前記内槽屋根１２ａと外槽屋根１３ａの間の断熱層１５ａは例えば所定の厚さのＰＵＦとグラスウールからなる。内槽側板１２ｂと外槽側板１３ｂの間の断熱層１５ｂは例えばＰＵＦと粒状パーライトとグラスウールからなる。但し、これら断熱材は一例であり、これらに限定されるものではなく、例えば、ＰＵＦの代わりにフェノールフォームを採用可能である。

内槽底板１２ｃと外槽底板１３ｃの間の断熱層１５ｃは例えばパーライトレベルコンクリートと泡ガラスと軽量気泡コンクリート等で構成されている。但し、これら断熱材は一例であり、これらに限定されるものではない。

前記内槽１２と外槽１３の間の断熱空間１４には、前記の断熱層１５の他に、断熱空間１４に空気と共に湿気が侵入するのを防止するため、水素ガスが充填されている。
前記連通路１７は、外気温や気圧の変動による断熱空間１４内の水素ガスの体積変化を吸収するために、断熱空間１４を内槽１２内の気相部空間１６に連通させるものであり、この連通路１７は、図３に示すように、内槽側板１２ｂの上端と内槽屋根１２ａの下面との間の複数の小さな連通隙間１７ｇで構成されている。
この複数の連通隙間１７ｇから内槽１２内へ粒状パーライトが侵入しないように、内槽屋根１２ａと内槽側板１２ｂの間には、侵入防止構造が施されている。例えば、内槽屋根１２ａと内槽側板１２ｂの間には、少なくともそのどちらか一方に固定された筒状部材９やフィルタ９ａが配置されていてもよい。また、その他の構成として、内槽屋根１２ａの外縁部が鉛直下方に屈曲した構造であってもよい。

以上説明した液化水素貯蔵タンク１０の作用、効果は、実施例１の液化水素貯蔵タンク１の作用、効果と同様であるので、異なる点についてのみ説明する。
前記連通路１７を、内槽屋根１２ａの下面と内槽側板１２ｂの上端の間の複数の連通隙間１７ｇでもって構成するため、連通路１７の構成が簡単になり、連通路１７の製作費を節減することができる。

次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）実施例１の低温液化ガス貯蔵タンク１は、ＬＮＧ（液化天然ガス）、液化ヘリウム、液化窒素、液化酸素等の何れかを貯蔵する低温液化ガス貯蔵タンクにも同様に適用することができる。
２）実施例２の低温液化ガス貯蔵タンク１０は、液化ヘリウムを貯蔵する低温液化ガス貯蔵タンクにも同様に適用することができる。
３）ＰＣ防液堤８，１８の代わりに、鋼製の円筒状の防液堤を設ける場合もある。

３）実施例１，２の液化水素貯蔵タンク１，１０は地上式の貯蔵タンクを例にして説明したが、地下式貯蔵タンク、又は半地下式貯蔵タンクに構成する場合もある。
４）その他、当業者ならば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそれら変更形態を包含するものである。

１，１０ 低温液化ガス貯蔵タンク
２，１２ 内槽
２ａ，１２ａ 内槽屋根
１２ｂ 内槽側板
３，１３ 外槽
３ａ 外槽屋根
４，１４ 断熱空間
５，１５ 断熱層
７，１７ 連通路
７ｐ 連通管
１７ｇ 連通隙間
８，１８ ＰＣ防液堤

Claims (7)

1. 低温液化ガスを貯蔵する平底円筒型のタンクにおいて、
   鋼製の内槽と、
   前記内槽の外側に形成された鋼製の外槽と、
   前記内槽と前記外槽との間に形成された断熱空間と、
   前記内槽内の気相部空間を前記断熱空間に連通させる連通路と、を備え、
   前記断熱空間には、前記低温液化ガスの気相状態にあるガスと同種のガスが充填されている
   ことを特徴とする低温液化ガス貯蔵タンク。
   
2. 前記連通路は、内槽屋根と前記断熱空間と外槽屋根とを貫通して前記外槽屋根の外側へ延びてから前記外槽屋根に接合された連通管により構成され、
   前記連通管の一端部が前記内槽屋根に接合され、途中部が前記外槽屋根に接合され、他端部が前記外槽屋根に接合されたことを特徴とする請求項１に記載の低温液化ガス貯蔵タンク。
3. 前記内槽の内槽屋根は、内槽側板の上端の円形開口を覆うように前記内槽側板の上端に載置された吊りデッキで構成され、前記連通路は前記内槽側板と前記吊りデッキの間の１又は複数の連通隙間により構成されたことを特徴とする請求項１に記載の低温液化ガス貯蔵タンク。
4. 前記連通路の少なくとも前記途中部から前記他端部までの区間が断熱構造であることを特徴とする請求項１に記載の低温液化ガス貯蔵タンク。
5. 前記連通路は、前記内槽内の気相部空間と前記断熱空間とを連通させるように内槽屋根に接合された連通管であり、
   前記連通管には、前記断熱空間に充填された断熱材が内槽内に進入することを防止するフィルタが装着されていることを特徴とする請求項１に記載の低温液化ガス貯蔵タンク。
6. 前記外槽の外側に形成された円筒状のＰＣ防液堤を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の低温液化ガス貯蔵タンク。
7. 前記低温液化ガスが液化水素であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の低温液化ガス貯蔵タンク。