JP6284270B2 - 液化ガスタンク - Google Patents

Description

本発明は、液化ガスタンクに関し、特に、底部に液溜まりを形成するウェルを備えた液化ガスタンクに関する。

ＬＮＧ（液化天然ガス）、ＬＰＧ（液化石油ガス）等の液化ガスを収容する液化ガスタンクは、例えば、特許文献１に記載されたように、ＬＮＧ船の船底に配置されたタンク本体と、タンク頂部に配置されたタンクドームと、該タンクドームからタンク内部に挿通された吐出管と、該吐出管の先端に配置されたポンプと、タンク底部に形成されたサクションウェルと、を有している。サクションウェルは、タンク底部に形成された凹部や窪みであって、液化ガスの排出時に液溜まりを形成する。このサクションウェル内にポンプの吸い込み口を配置することによって、タンク内に残される液化ガスの液量を低減することができる。

特開２００３−３２１０８９号公報

ところで、液化ガスは、気化しやすく爆発しやすいこと、液化ガスを液相に保つためには冷却や加圧が必要であること等に鑑み、ＬＮＧ等の液化ガスを収容する液化ガスタンクでは、厳しい強度設計が要求されている。例えば、溶接品質、強度、非破壊検査の観点から、タンク外周に隅肉溶接を用いることは、原則として認められておらず、突き合わせ溶接に頼らざるを得ない。

上述したサクションウェル（以下「ウェル」と称する）は、タンク底部から下方に突出した部分であり、タンク外周に相当することから、隅肉溶接を用いることができず、突き合わせ溶接により形成しなければならない。また、ウェルの開口部は、直線部と半円部とにより構成される長丸形状であることが多い。そこで、すべての接合部を突き合わせ溶接で処理するために、断面略Ｓ字形状を有するＳ字曲板を用いて、ウェルを形成している。

しかしながら、Ｓ字曲板の成形や組立には、多大な時間とコストを要するという問題があった。特に、Ｓ字曲板をウェルの半円部に合わせて湾曲させることが非常に困難であった。

本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、ウェルを容易に製作することができる液化ガスタンクを提供することを目的とする。

本発明によれば、底部に液溜まりを形成するウェルを備えた液化ガスタンクにおいて、前記底部に形成され曲線部を有する開口部と、曲面を形成する一枚の曲面ウェブと該曲面ウェブの上端及び下端に沿って配置される一対の曲線フランジとから構成される曲線状形材と、前記ウェルの底部を形成する底板と、を有し、前記曲線状形材を複数組み合わせて前記開口部の形状と一致するように突き合わせ溶接して環状体を形成し、該環状体の下端を構成する前記曲線フランジの内縁に前記底板を突き合わせ溶接し、前記環状体の上端を構成する前記曲線フランジの外縁を前記開口部の内縁に突き合わせ溶接した、ことを特徴とする液化ガスタンクが提供される。

平面を形成する一枚の平面ウェブと該平面ウェブの上端及び下端に沿って配置される一対の直線フランジとから構成される直線状形材を有し、前記開口部が直線部と前記曲線部とから構成される場合に、前記環状体は、前記直線状形材及び前記曲線状形材により形成されていてもよい。

また、前記環状体の上端を構成する前記直線フランジ又は前記曲線フランジの内縁に切欠部を形成してもよい。また、前記環状体の上端を構成する前記直線フランジ及び前記曲線フランジの内縁部と前記環状体の下端を構成する前記直線フランジ及び前記曲線フランジの外縁部の全部を切削してもよい。なお、前記液化ガスタンクは、船体に搭載されるタンクであってもよい。

上述した本発明に係る液化ガスタンクによれば、一枚のウェブと一対のフランジとを備えた形材、すなわち、Ｈ形材やＩ形材を用いて、液化ガスタンクの底部に形成された開口部に適合した環状体を形成し、環状体の上端を開口部に突き合わせ溶接し、環状体の下端に底板を突き合わせ溶接することにより、底部に形成された凹部であるウェルを形成することができる。かかる構成によれば、形材を開口部の曲線部に合わせて湾曲させるだけでよいことから、曲線状形材を容易に形成することができ、ウェルを容易に製作することができる。

本発明の実施形態に係る液化ガスタンクを示す全体構成図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はウェル近傍の上面図、を示している。 ウェルの構成を示す部品展開図である。 ウェルの長手方向縦断面図を示し、（Ａ）は本実施形態、（Ｂ）は従来技術、を示している。 ウェルの変形例を示す図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例、（Ｃ）は第三変形例、を示している。 ウェルの変形例を示す図であり、（Ａ）は第四変形例、（Ｂ）は第五変形例、を示している。

以下、本発明の実施形態に係る液化ガスタンクについて、図１〜図５を用いて詳細に説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係る液化ガスタンクを示す全体構成図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はウェル近傍の上面図、を示している。図２は、ウェルの構成を示す部品展開図である。図３は、ウェルの長手方向縦断面図を示し、（Ａ）は本実施形態、（Ｂ）は従来技術、を示している。

本発明の実施形態に係る液化ガスタンク１は、図１及び図２に示したように、底部１１に液溜まりを形成するウェル２を備え、底部１１に形成され直線部１２ａと曲線部１２ｂとから構成される開口部１２と、平面を形成する一枚の平面ウェブ２１ａと平面ウェブ２１ａの上端及び下端に沿って配置される一対の直線フランジ２１ｂとから構成される直線状形材２１と、曲面を形成する一枚の曲面ウェブ２２ａと曲面ウェブ２２ａの上端及び下端に沿って配置される一対の曲線フランジ２２ｂとから構成される曲線状形材２２と、ウェル２の底部を形成する底板２３と、を有し、直線状形材２１及び曲線状形材２２を複数組み合わせて開口部１２の形状と一致するように突き合わせ溶接して環状体２４を形成し、環状体２４の下端を構成する直線フランジ２１ｂ及び曲線フランジ２２ｂの内縁に底板２３を突き合わせ溶接し、環状体２４の上端を構成する直線フランジ２１ｂ及び曲線フランジ２２ｂの外縁を開口部１２の内縁に突き合わせ溶接したものである。

図１（Ａ）に示した液化ガスタンク１は、ＬＮＧ船等の液化ガス運搬船の船体１３に搭載された独立支持タンク方式の自立角形タンク（SPB：Self-supporting Prismatic Shape IMO Type B）である。かかる液化ガスタンク１は、船体１３に形成された船倉１４内に船体１３から独立して支持台１５上に配置されている。なお、液化ガスタンク１は、図示した方式のタンクに限定されるものではなく、Type A方式の自立角形タンクをはじめ、メンブレン方式、独立球形方式、独立円筒形方式等を含むいかなる形式のタンクであってもよい。

また、液化ガスタンク１は、船体１３の船底に配置されたタンク本体１ａと、タンク頂部に配置されたタンクドーム１ｂと、タンクドーム１ｂからタンク内部に挿通された吐出管１ｃと、吐出管１ｃの先端に配置されたポンプ１ｄと、を有し、ポンプ１ｄの吸入口は、タンク底部（底部１１）に形成された凹部であるウェル２の内部に配置されている。なお、ここでは、吐出管１ｃのみ図示しているが、実際には、給液管等の複数の配管がタンクドーム１ｂからタンク本体１ａの内部に挿通されている。

ウェル２は、通常、タンクドーム１ｂの真下に配置される。ウェル２は、図１（Ａ）及び（Ｂ）又は図２に示したように、液化ガスタンク１の底部１１に形成された開口部１２に箱形状の構造体を溶接することによって形成される。開口部１２は、応力集中等を考慮して、長丸形状に形成されることが多い。したがって、開口部１２は、一対の直線部１２ａとその両端に接続された半円形状の曲線部１２ｂとにより形成される。ただし、開口部１２は、長丸形状に限定されるものではない。

ウェル２を構成する箱形状の構造体は、図２に示したように、直線状形材２１と曲線状形材２２と底板２３とにより組み立てられる。直線状形材２１は、いわゆるＩ形材、Ｈ形材、Ｚ形材等の形材であり、一枚の平面ウェブ２１ａと平面ウェブ２１ａの上端及び下端に沿って配置される一対の直線フランジ２１ｂとを有している。直線フランジ２１ｂは、少なくとも、平面ウェブ２１ａの上端の一方の面側（環状体２４の外方側）に張り出し、平面ウェブ２１ａの下端の他方の面側（環状体２４の内方側）に張り出していることが必要である。直線状形材２１が、Ｉ形材やＨ形材の場合には左右対称であることから、直線フランジ２１ｂの配置を考慮する必要はないが、直線状形材２１が、Ｚ形材の場合には、直線フランジ２１ｂの張り出し方向に留意する必要がある。

曲線状形材２２は、いわゆるＩ形材、Ｈ形材、Ｚ形材等の形材を半円形状に湾曲させたであり、一枚の曲面ウェブ２２ａと曲面ウェブ２２ａの上端及び下端に沿って配置される一対の曲線フランジ２２ｂとを有している。曲線フランジ２２ｂは、フランジの長手方向の中心線を半円形状に湾曲させたものであり、中心線が直進している直線フランジ２１ｂと区別するために、曲線フランジ２２ｂと称している。曲線状形材２２は、両端部が直線状形材２１と突き合わせ溶接されることから、直線状形材２１と同一の断面形状を有していることが好ましい。

また、直線状形材２１及び曲線状形材２２を構成する形材は、例えば、収容物がＬＮＧ（液化天然ガス）である場合にはアルミニウム材、収容物がＬＰＧ（液化石油ガス）である場合には低温鋼材やアルミニウム材等が用いられる。

例えば、図１（Ｂ）及び図２に示したように、二対の直線状形材２１と一対の曲線状形材２２とにより、長丸形状の環状体２４を組み立てると、各形材の端面どうしは互いに突き合わせた状態になることから、容易に突き合わせ溶接することができ、環状体２４を容易に形成することができる。直線状形材２１の本数は、開口部１２の大きさに合わせて任意に選択することができる。また、直線部１２ａに対応させることができれば、直線状形材２１の長さが不揃いであってもよい。

ウェル２の底板２３は、図１（Ｂ）及び図２に示したように、環状体２４の下端を構成する直線フランジ２１ｂ及び曲線フランジ２２ｂの内縁により形成される長丸形状の開口部と略一致する形状を有し、環状体２４を構成する直線フランジ２１ｂ及び曲線フランジ２２ｂの内縁に突き合わせ溶接される。かかる構成により、環状体２４と底板２３とにより、ウェル２の凹部を形成する構造体を突き合わせ溶接のみにより容易に形成することができる。

ところで、従来技術におけるウェル２′は、開口部の内縁と底板２３′の外縁とを突き合わせ溶接で接合するために、図３（Ｂ）に示したように、例えば、断面略Ｓ字形状を有するＳ字曲板２２′を用いていた。Ｓ字曲板２２′は、一枚の板材により形成するか、図示したように、湾曲した板材を突き合わせ溶接して成形することになるが、いずれにせよ、Ｉ形材やＨ形材と比較してＳ字曲板２２′の製作には、時間とコストを要することとなる。特に、曲線状形材２２に相当する部分のＳ字曲板２２′は、湾曲した板材をさらに半円形状に湾曲させなければならず、製作が非常に困難であった。なお、図中の黒丸は、突き合わせ溶接による溶接部を意味している。

それに対して、本実施形態では、図３（Ａ）に示したように、製作容易なＩ形材やＨ形材を用いることができ、曲線状形材２２についても、Ｉ形材やＨ形材を開口部１２の曲線部１２ｂに合わせて湾曲させるだけでよいことから、容易に形成することができ、ウェル２を容易に製作することができ、時間及びコストの低減を図ることができる。

上述したように、直線状形材２１、曲線状形材２２及び底板２３により構成された箱形状の構造体は、最終的に、底部１１の開口部１２に嵌め込まれ、環状体２４の上端を構成する直線フランジ２１ｂ及び曲線フランジ２２ｂの外縁と開口部１２の内縁とが突き合わせ溶接され、ウェル２が形成される。

次に、ウェル２の変形例について、図４を参照しつつ説明する。ここで、図４は、ウェルの変形例を示す図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例、（Ｃ）は第三変形例、を示している。図５は、ウェルの変形例を示す図であり、（Ａ）は第四変形例、（Ｂ）は第五変形例、を示している。なお、上述した実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図４（Ａ）に示した第一変形例は、曲線状形材２２を四分円形状に湾曲させたものである。かかる曲線状形材２２を用いた場合であっても、これらを突き合わせ溶接することにより、図２に示した半円形状の曲線状形材２２を形成することができる。なお、ここでは、半円形状の曲線状形材２２を均等に二分割した場合について説明したが、三つ以上に分割してもよいし、不均等に分割するようにしてもよい。

図４（Ｂ）に示した第二変形例は、底板２３を複数の板材により形成したものである。例えば、図示したように、矩形形状の板材２３ａと半円形状の板材２３ｂとを組み合わせて、突き合わせ溶接することによって、底板２３を形成するようにしてもよい。このように、底板２３を複数に分割することにより、容易に運搬することができ、溶接による歪みも低減しやすい。

図４（Ｃ）に示した第三変形例は、曲線状形材２２のみによってウェル２を形成したものである。開口部１２が円形状や楕円形状である場合には、直線状形材２１を用いることなく、曲線状形材２２のみによってウェル２を形成することができる。

図５（Ａ）に示した第四変形例は、環状体２４の上端を構成する直線フランジ２１ｂに切欠部２５を形成したものである。なお、ここでは、説明の便宜上、下端を構成する直線フランジ２１ｂの図を省略してある。環状体２４の上端の内縁は、ウェル２の内側に張り出していることから、例えば、ウェル２の補強材を配置する場合や配管等を配置したい場合に、直線フランジ２１ｂや曲線フランジ２２ｂが邪魔になることもある。かかる場合には、内側に張り出した直線フランジ２１ｂや曲線フランジ２２ｂの一部を切除して切欠部２５を形成すればよい。

図５（Ｂ）に示した第五変形例は、環状体２４の上端を構成する直線フランジ２１ｂ及び曲線フランジ２２ｂの内縁部（図の点線で囲んだｃ部分）と環状体２４の下端を構成する直線フランジ２１ｂ及び曲線フランジ２２ｂの外縁部（図の点線で囲んだｃ部分）の全部を切削したものである。なお、ここでは、断面図を図示していることから、図面上では曲線フランジ２２ｂのみを図示しているが、ｃ部分と連なる直線フランジ２１ｂの上端内縁部及び下端外縁部の全部も切削されている。かかる構成により、不要な出っ張りを削除することができ、図３（Ｂ）に示した従来技術におけるウェル２′に近似した形状のウェル２を簡単に形成することができる。

上述した実施形態及び変形例において、直線状形材２１及び曲線状形材２２の分割方法は、ウェル２の形状に応じて任意に選択することができるが、例えば、ウェル２の直線部分が短いような場合には、曲線状形材２２をＪ字形状のように一部に直線形状を含む形状に形成するようにしてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されず、液化ガスタンク１は船舶以外の浮体構造物や陸上に配置されるものであってもよい、液化ガスタンク１は燃料タンクであってもよい等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 液化ガスタンク
１ａ タンク本体
１ｂ タンクドーム
１ｃ 吐出管
１ｄ ポンプ
２ ウェル
１１ 底部
１２ 開口部
１２ａ 直線部
１２ｂ 曲線部
１３ 船体
１４ 船倉
１５ 支持台
２１ 直線状形材
２１ａ 平面ウェブ
２１ｂ 直線フランジ
２２ 曲線状形材
２２ａ 曲面ウェブ
２２ｂ 曲線フランジ
２３ 底板
２３ａ，２３ｂ 板材（底板）
２４ 環状体
２５ 切欠部

Claims (5)

1. 底部に液溜まりを形成するウェルを備えた液化ガスタンクにおいて、
   前記底部に形成され曲線部を有する開口部と、
   曲面を形成する一枚の曲面ウェブと該曲面ウェブの上端及び下端に沿って配置される一対の曲線フランジとから構成される曲線状形材と、
   前記ウェルの底部を形成する底板と、を有し、
   前記曲線状形材を複数組み合わせて前記開口部の形状と一致するように突き合わせ溶接して環状体を形成し、該環状体の下端を構成する前記曲線フランジの内縁に前記底板を突き合わせ溶接し、前記環状体の上端を構成する前記曲線フランジの外縁を前記開口部の内縁に突き合わせ溶接した、
   ことを特徴とする液化ガスタンク。
2. 平面を形成する一枚の平面ウェブと該平面ウェブの上端及び下端に沿って配置される一対の直線フランジとから構成される直線状形材を有し、前記開口部が直線部と前記曲線部とから構成される場合に、前記環状体は、前記直線状形材及び前記曲線状形材により形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の液化ガスタンク。
3. 前記環状体の上端を構成する前記直線フランジ又は前記曲線フランジの内縁に切欠部を形成した、ことを特徴とする請求項２に記載の液化ガスタンク。
4. 前記環状体の上端を構成する前記直線フランジ及び前記曲線フランジの内縁部と前記環状体の下端を構成する前記直線フランジ及び前記曲線フランジの外縁部の全部を切削した、ことを特徴とする請求項２に記載の液化ガスタンク。
5. 前記液化ガスタンクは、船体に搭載されるタンクである、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液化ガスタンク。