特開 2017-207085 液化ガスによる急冷可否判定装置、液化ガス貯留タンク、液化ガス運搬船及び液化ガスによる急冷可否判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-207085(P2017-207085A)

(43)【公開日】2017年11月24日

(54)【発明の名称】液化ガスによる急冷可否判定装置、液化ガス貯留タンク、液化ガス運搬船及び液化ガスによる急冷可否判定方法

(51)【国際特許分類】

   F17C 13/02 20060101AFI20171027BHJP

   B63B 25/16 20060101ALI20171027BHJP

   F17C 13/08 20060101ALI20171027BHJP

   F17C 13/00 20060101ALI20171027BHJP

   B65D 90/12 20060101ALI20171027BHJP

【ＦＩ】

   F17C13/02 302

   B63B25/16 A

   B63B25/16 Z

   F17C13/08 302B

   F17C13/00 302D

   B65D90/12 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-97769(P2016-97769)

(22)【出願日】2016年5月16日

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】516144108

【氏名又は名称】三菱重工船舶海洋株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】渡部 亨尚

(72)【発明者】

【氏名】廣田 一博

【テーマコード（参考）】

3E070

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E070AA09

3E070AB32

3E070CA01

3E070QA02

3E070VA30

3E172AA03

3E172AA06

3E172AB04

3E172BA06

3E172EA03

3E172EA13

3E172EA23

3E172KA23

(57)【要約】

【課題】液化ガスによるタンクと支持部材との接合部の急冷可否判定を適切に行う。
【解決手段】制御装置３０は、液化ガスが収容されるタンク本体の隔壁温度Ｔ１を検出する第一温度検出部３１と、タンク本体を支持するスカートの温度Ｔ２を検出する第二温度検出部３２と、第一温度検出部３１が検出する隔壁温度Ｔ１と第二温度検出部３２が検出するスカートの温度Ｔ２との温度差ΔＴを取得する温度差取得部３３と、隔壁温度Ｔ１と温度差ΔＴとに基づいて、液化ガスによるタンク本体とスカートとの接合部の急冷可否判定を行う判定部３４と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化ガスが収容されるタンクの隔壁の温度を検出する第一温度検出部と、
前記タンクを支持する支持部材の温度を検出する第二温度検出部と、
前記第一温度検出部が検出する前記隔壁の温度と前記第二温度検出部が検出する前記支持部材の温度との温度差を取得する温度差取得部と、
前記隔壁の温度、前記支持部材の温度、及び前記温度差のうちの少なくとも二つに基づいて、前記液化ガスによる前記タンクと前記支持部材との接合部の急冷可否判定を行う判定部と、
を備える液化ガスによる急冷可否判定装置。

【請求項2】

前記第一温度検出部は、前記タンクの前記隔壁の一部を形成するとともに、前記支持部材が接合される接合部材の温度を検出する請求項１に記載の液化ガスによる急冷可否判定装置。

【請求項3】

前記第二温度検出部は、前記支持部材において、前記支持部材の上部の温度を検出する請求項１又は２に記載の液化ガスによる急冷可否判定装置。

【請求項4】

前記支持部材は、前記隔壁に接合される側の端部が、前記隔壁から離間した側の部分よりも、熱伝導率が高い請求項３に記載の液化ガスによる急冷可否判定装置。

【請求項5】

前記判定部は、前記隔壁又は前記支持部材の温度と前記温度差とが、前記タンクが前記液化ガスによって冷却されたときに前記隔壁と前記支持部材との接合部分に生じる応力が予め定めた基準値以下となるように設定された範囲内に有るか否かの判定に基づいて、前記液化ガスによる前記タンクと前記支持部材との接合部の急冷可否判定を行う請求項１から４の何れか一項に記載の液化ガスによる急冷可否判定装置。

【請求項6】

前記判定部は、前記隔壁の温度が、予め定めた基準値以下であるときに、前記タンク内への前記液化ガスによるタンクの急冷が可能であると判定する、請求項５に記載の液化ガスによる急冷可否判定装置。

【請求項7】

液化ガスを貯留するタンク本体と、
前記タンク本体を支持する支持部材と、
前記タンク本体を予冷する予冷部と、
前記タンク本体に前記液化ガスを送り込むガス送給部と、
請求項１から６の何れか一項に記載の液化ガスによる急冷可否判定装置と、
を備える液化ガス貯留タンク。

【請求項8】

請求項７に記載の液化ガス貯留タンクと、
前記液化ガス貯留タンクが搭載された船体と、
を備える液化ガス運搬船。

【請求項9】

液化ガスが収容されるタンクの隔壁の温度を検出する工程と、
前記タンクを支持する支持部材の温度を検出する工程と、
前記隔壁の温度と前記支持部材の温度との温度差を取得する工程と、
前記隔壁の温度、前記支持部材の温度、及び前記温度差のうちの少なくとも二つに基づいて、前記液化ガスによる前記タンクと前記支持部材との接合部の急冷可否判定を行う工程と、
を含む液化ガスによる急冷可否判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、液化ガスによる急冷可否判定装置、液化ガス貯留タンク、液化ガス運搬船及び液化ガスによる急冷可否判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＮＧ（液化天然ガス）等の液化ガスを運搬する運搬船は、液化ガスを収容するタンクを備えている。
このようなタンクは、船体底部に、スカートと称される円筒状の支持部材を介して支持されている場合が多い。

【0003】

タンクおよび支持部材は、タンクに液化ガスを貯蔵していない空の状態では、積み込む液化ガスよりも温まった状態にある。例えば、この状態で、タンクに極低温の液化ガスを積み込むと、タンクや支持部材が冷却される。このとき、液化ガスに直接接触するタンクが支持部材に先行して冷却される。タンクは、冷却されることで収縮するので、タンクの温度が急激に低下して収縮すると、タンクと支持部材との接合部分に大きな熱応力が作用する場合がある。

【0004】

特許文献１には、積み込み時におけるタンクと支持部材との接合部分の破損を防ぐため、液化ガスを積み込む前に、タンク内のスプレーパイプから液化ガスを少量ずつタンク内に噴霧して、タンクと支持部材とを緩やかに予冷する構成が開示されている。
このような構成においては、タンクを例えば−１００℃程度まで予冷した後に、タンク内への液化ガスの積み込みを開始することで、タンクの温度が急激に低下して大きな熱応力が発生するのを抑えることが可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開昭５９−５４９００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、例えば、タンク内にある程度の液化ガスが残存している状態で、タンクに液化ガスを追加して積み込む場合等、積み込み前の段階で、タンクや支持部材が、ある程度低い温度となっていることがある。このような場合、タンクと支持部材との温度差が小さいので、タンクの温度が−１００℃程度まで下がっていない状態でタンクに液化ガスを追加して積み込んでも、タンクと支持部材との接合部分に過大な熱応力が作用しない場合もある。このような場合に、例えば−１００℃までタンクを予冷していたのでは、タンクの積み込み開始が遅くなり、作業に時間がかかることとなる。そこで、液化ガスによるタンクと支持部材との接合部の急冷可否判定を適切に行うことが望まれる。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、液化ガスによるタンクと支持部材との接合部の急冷可否判定を適切に行うことができる液化ガスによる急冷可否判定装置、液化ガス貯留タンク、液化ガス運搬船及び液化ガスによる急冷可否判定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明の第一態様によれば、液化ガスによる急冷可否判定装置は、液化ガスが収容されるタンクの隔壁の温度を検出する第一温度検出部と、前記タンクを支持する支持部材の温度を検出する第二温度検出部と、前記第一温度検出部が検出する前記隔壁の温度と前記第二温度検出部が検出する前記支持部材の温度との温度差を取得する温度差取得部と、前記隔壁の温度、前記支持部材の温度、及び前記温度差のうちの少なくとも二つに基づいて、前記液化ガスによる前記タンクと前記支持部材との接合部の急冷可否判定を行う判定部と、を備える。

【0008】

タンクの隔壁の温度と支持部材の温度との温度差が小さければ、隔壁と支持部材との間で発生する応力は小さくなる。そのため、判定部において、隔壁の温度が下がっていない状態であっても、隔壁の温度と支持部材の温度との温度差が小さければ、液化ガスによるタンクの急冷が可能であると判定することができる。
さらに、液化ガスによる急冷が可能と判定できる隔壁と支持部材との温度差は、隔壁の温度に応じて異なる。そのため、判定部では、隔壁の温度、支持部材の温度、及び隔壁と支持部材との温度差のうちの少なくとも二つに基づいて、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を行っている。これにより、例えば、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。

【0009】

この発明の第二態様によれば、第一態様に係る第一温度検出部が、前記タンクの前記隔壁の一部を形成するとともに、前記支持部材が接合される接合部材の温度を検出するようにしてもよい。
このように第一温度検出部でタンクの隔壁の一部を形成し、支持部材が接合される接合部材の温度を検出することで、支持部材との接合部に近い位置で隔壁の温度を検出することができる。これにより、タンクの予冷を行ったときのタンクの温度変化を高い感度で検出することができる。したがって、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。

【0010】

この発明の第三態様によれば、第一又は第二態様に係る第二温度検出部が、前記支持部材において、前記支持部材の上部の温度を検出するようにしてもよい。
このように第二温度検出部で支持部材の上部の温度を検出することで、予冷時にタンクの隔壁と支持部材との間で熱伝播したときの温度変化を、隔壁との接合部に近い位置で高い感度で検出することができる。したがって、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を適切に行い、例えば、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。

【0011】

この発明の第四態様によれば、第三態様に係る支持部材は、前記隔壁に接合される側の端部が、前記隔壁から離間した側の部分よりも、熱伝導率が高いようにしてもよい。
このように支持部材において隔壁に接合される側の端部を熱伝導率が高い材料で形成し、この端部の温度を第二温度検出部で検出することで、予冷時にタンクの隔壁と支持部材との間で熱伝播したときの温度変化を、より高い感度で検出することができる。したがって、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を適切に行い、例えば、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。

【0012】

この発明の第五態様によれば、第一から第四態様の何れか一つの態様に係る判定部は、前記隔壁又は前記支持部材の温度と前記温度差とが、前記タンクが前記液化ガスによって冷却されたときに前記隔壁と前記支持部材との接合部分に生じる応力が予め定めた基準値以下となるように設定された範囲内に有るか否かの判定に基づいて、前記液化ガスによる前記タンクと前記支持部材との接合部の急冷可否判定を行うようにしてもよい。
このような構成によれば、隔壁又は支持部材の温度と、温度差とが、隔壁と前記支持部材との接合部分に生じる応力が予め定めた基準値以下となるように設定された範囲内にあれば、接合部が極低温の液化ガスにより急冷されても、接合部分に生じる応力を抑えることができる。したがって、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を適切に行い、例えば、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。

【0013】

この発明の第六態様によれば、第五態様に係る判定部は、前記隔壁の温度が、予め定めた基準値以下であるときに、前記タンク内への前記液化ガスによるタンクの急冷が可能であると判定するようにしてもよい。
このように構成することで、タンクの隔壁の温度と支持部材の温度との温度差が大きい状態であっても、例えば、隔壁の温度が予め定めた基準値以下であれば、タンク内への液化ガスの積み込みを開始しても、接合部分に生じる応力を抑えることができる。

【0014】

この発明の第七態様によれば、液化ガス貯留タンクは、液化ガスを貯留するタンク本体と、前記タンク本体を支持する支持部材と、前記タンク本体を予冷する予冷部と、前記タンク本体に前記液化ガスを送り込むガス送給部と、第一から第六様の何れか一つの態様の液化ガスによる急冷可否判定装置と、を備える。
このように構成することで、タンク本体の隔壁の温度と支持部材の温度との温度差が小さければ、隔壁と支持部材との間で発生する応力を小さく抑えることができる。そのため、判定部において、隔壁の温度が下がっていない状態であっても、隔壁の温度と支持部材の温度との温度差が小さければ、液化ガスによる急冷が可能であると判定することができる。このようにして、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を適切に行い、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。

【0015】

この発明の第八態様によれば、液化ガス運搬船は、第七態様の液化ガス貯留タンクと、前記液化ガス貯留タンクが搭載された船体と、を備える。
このように構成することで、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を適切に行い、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。

【0016】

この発明の第九態様によれば、液化ガスによる急冷可否判定方法は、液化ガスが収容されるタンクの隔壁の温度を検出する工程と、前記タンクを支持する支持部材の温度を検出する工程と、前記隔壁の温度と前記支持部材の温度との温度差を取得する工程と、前記隔壁の温度、前記支持部材の温度、及び前記温度差のうちの少なくとも二つに基づいて、前記液化ガスによる前記タンクと前記支持部材との接合部の急冷可否判定を行う工程と、を含む。
このように構成することで、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を適切に行い、例えば、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。

【発明の効果】

【0017】

この発明に係る液化ガスによる急冷可否判定装置、液化ガス貯留タンク、液化ガス運搬船及び液化ガスによる急冷可否判定方法によれば、液化ガスによるタンクと支持部材との接合部の急冷可否判定を適切に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】この発明の第一実施形態における運搬船に設けられたタンクの断面図である。

【図2】この発明の第一実施形態におけるタンクを構成するタンク本体と、タンク本体を支持するスカートとの接合部分の構成を示す拡大断面図である。

【図3】この発明の第一実施形態における制御装置の機能的な構成を示す図である。

【図4】この発明の第一実施形態におけるタンク本体の予冷を行う際の制御のフローチャートである。

【図5】タンク本体内に液化ガスを積み込んだときに隔壁と支持部材との接合部分に生じる応力が予め定めた基準値以下となる範囲を示す、隔壁温度と温度差との相関マップの一例を示す図である。

【図6】この発明の第二実施形態におけるタンク本体の予冷を行う際の制御のフローチャートである。

【図7】第二実施形態における図５に相当する相関マップの一例を示す図である。

【図8】タンクへの液化ガスの積み込み可否判定を行うための閾値ラインの設定方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（第一実施形態）
次に、この発明の第一実施形態に係る運搬船を図面に基づき説明する。
図１は、この発明の第一実施形態における運搬船に設けられたタンクの断面図である。
この実施形態の運搬船（液化ガス運搬船）１０は、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液化ガスを運搬する。
図１に示すように、この運搬船１０は、船体１１と、タンク（液化ガス貯留タンク）１２と、を少なくとも備えている。

【0020】

船体１１は、鋼材から形成され、タンク１２を収容する、いわゆるホールド空間を形成するタンク収容部１４を備えている。タンク収容部１４は、収容凹部１５と、タンクカバー１３とを備えている。
収容凹部１５は、上甲板１１ａに対して下方の船底部１１ｂに向けて凹み、上方に向かって開口している。収容凹部１５内には、複数のタンク１２が、船体１１の船首側から船尾側に向けて並べて配置されている。

【0021】

タンクカバー１３は、主にタンク１２の上部を覆っている。このタンクカバー１３は、船体１１の上甲板１１ａ上に設けられている。また、タンクカバー１３は、上方に向かって凸状に形成されている。

【0022】

各タンク１２は、タンク本体２０と、タンク本体２０を支持するスカート（支持部材）２２と、を備えている。

【0023】

タンク本体２０は、その内部に、運搬対象である液化ガスを収容する。タンク本体２０は、その内外を区切る隔壁によって形成されている。
タンク本体２０は、例えばアルミニウム合金製で、球形をなしている。タンク本体２０は、球形に限らない。タンク本体２０は、例えば、上下方向の中間部を、一定の径を有した筒状又は円錐筒状とし、その上下をそれぞれ半球状とし、鉛直断面形状が上下方向に長い形状としてもよい。

【0024】

タンク本体２０内には、タンク本体２０の底部２０ｂから頂部２０ｔに向かって延びる中空筒状のパイプタワー（ガス送給部）２１が設けられている。パイプタワー２１の上部には、タンク本体２０を予冷するため、冷却材として、運搬対象と同種の液化ガスをタンク本体２０内に噴霧するスプレーノズル（予冷部）２１ｎが設けられている。
また、タンク本体２０内には、運搬対象の液化ガスが、ガス送給管（図示無し）を通してタンク本体２０の底部２０ｂから送り込まれることで貯留される。
このようなタンク本体２０の外表面は、断熱材（図示無し）によって被覆されている。

【0025】

スカート２２は、円筒状で、収容凹部１５に設けられたファウンデーションデッキ部１６上に設けられている。スカート２２は、タンク本体２０を、その上部２０ａが、船体１１の上甲板１１ａよりも上方に突出するように支持している。

【0026】

図２は、この発明の第一実施形態におけるタンク本体と、タンク本体を支持するスカートとの接合部分の構成を示す拡大断面図である。
図２に示すように、スカート２２は、タンク本体２０に設けられた接合部材２３に接合されている。接合部材２３は、タンク本体２０において、スカート２２が接合される部分、例えば図２の例では球状のタンク本体２０の上下方向において最大径部分（いわゆる赤道部分）に設けられている。接合部材２３は、タンク本体２０の隔壁の一部を形成する本体部２３ａと、本体部２３ａから分岐して下方に向かって延び、スカート２２が接合されるスカート接合部２３ｂと、を一体に備えている。この接合部材２３は、タンク本体２０と同材料により形成されている。

【0027】

スカート２２は、接合部材２３のスカート接合部２３ｂに接合される上部２２ａが、アルミニウム合金によって形成されている。ファウンデーションデッキ部１６に接合されるスカート２２の下部２２ｃは、ファウンデーションデッキ部１６や船体１１と同材料からなる鋼材によって形成されている。スカート２２において、上部２２ａと下部２２ｃとの中間部２２ｂは、上部２２ａよりも熱伝導率が低い材料、例えばステンレス合金によって形成されている。

【0028】

図３は、この発明の第一実施形態における制御装置の機能的な構成を示す図である。
各タンク１２は、タンク本体２０内への運搬対象の液化ガスの積み込みを制御する制御装置（液化ガスによる急冷可否判定装置）３０（図３参照）を備えている。
図３に示すように、制御装置３０は、第一温度検出部３１と、第二温度検出部３２と、温度差取得部３３と、判定部３４と、ノズルコントローラ３５と、ポンプコントローラ３６と、を備える。

【0029】

第一温度検出部３１は、タンク本体２０の隔壁の温度を検出する。この実施形態では、図２に示すように、第一温度検出部３１は、例えば、接合部材２３の本体部２３ａの温度を、隔壁温度（隔壁の温度）Ｔ１として検出するよう設けられている。

【0030】

第二温度検出部３２は、スカート２２の温度を検出する。この実施形態では、第二温度検出部３２は、スカート２２において、熱伝導率の高い材料で形成され、スカート接合部２３ｂに近い上部２２ａの温度を、スカート温度Ｔ２として検出するよう設けられている。

【0031】

図３に示すように、温度差取得部３３は、第一温度検出部３１で検出されたタンク本体２０の隔壁温度Ｔ１と、第二温度検出部３２で検出されたスカート２２のスカート温度Ｔ２との温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を算出する。

【0032】

判定部３４は、運搬対象となる液化ガスのタンク本体２０内への送給の可否を判定する。

【0033】

ノズルコントローラ３５は、スプレーノズル２１ｎ（図１参照）による予冷用の液化ガス（冷却材）の噴霧動作をＯＮ／ＯＦＦする。

【0034】

ポンプコントローラ３６は、ガス送給管（図示無し）によるタンク本体２０内への液化ガスの送給動作をＯＮ／ＯＦＦする。

【0035】

図４は、この発明の第一実施形態における制御装置におけるタンク本体の予冷を行う際の制御のフローチャートである。
図４に示すように、タンク本体２０に液化ガスを積み込むに際しては、まず、タンク１２の予冷を開始する（ステップＳ１０１）。これには、制御装置３０で、ノズルコントローラ３５により、タンク本体２０内のスプレーノズル２１ｎから冷却材として運搬対象の液化ガスと同種の液化ガスを噴霧する。これにより、タンク本体２０が冷却され、さらに、タンク本体２０から接合部材２３を介してスカート２２が冷却されていく。

【0036】

制御装置３０は、予め定めた一定時間ごとに、第一温度検出部３１、第二温度検出部３２で、タンク本体２０の隔壁温度Ｔ１と、スカート２２のスカート温度Ｔ２とをそれぞれ検出する（ステップＳ１０２）。

【0037】

次に、制御装置３０は、温度差取得部３３において、第一温度検出部３１で検出されたタンク本体２０の隔壁温度Ｔ１と、第二温度検出部３２で検出されたスカート２２のスカート温度Ｔ２との温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を算出（取得）する（ステップＳ１０３）。

【0038】

続いて、判定部３４は、ステップＳ１０２で検出したタンク本体２０の隔壁温度Ｔ１と、ステップＳ１０３で取得した、タンク本体２０の隔壁温度Ｔ１とスカート２２のスカート温度Ｔ２との温度差ΔＴとに基づいて、タンク本体２０内への運搬対象の液化ガスによる急冷の可否を判定する（ステップＳ１０４）。
ここで、判定部３４は、隔壁温度Ｔ１と温度差ΔＴとの相関マップに基づき、所定の予冷完了条件を満足しているか否かを判定する。

【0039】

図５は、タンク本体内に液化ガスを積み込んだときに隔壁と支持部材との接合部分に生じる応力が予め定めた基準値以下となる範囲を示す、隔壁温度と温度差との相関マップの一例を示す図である。
図５において、閾値ラインＬ１は、例えば、下式（１）で表される。
Ｙ＝ａ×Ｘ＋ｂ ・・・（１）
ここで、ａ、ｂは、予め設定される係数である。

【0040】

この閾値ラインＬ１は、タンク本体２０内に液化ガスを積み込んだときに接合部材２３の本体部２３ａとスカート２２との接合部分に生じる応力が予め定めた基準値以下となる、隔壁温度Ｔ１と温度差ΔＴの範囲Ａ１とそれ以外の範囲との境界を設定している。

【0041】

図５に示す相関マップにおいて、ステップＳ１０２、Ｓ１０３で検出、取得された隔壁温度Ｔ１、温度差ΔＴにより決まる点が、閾値ラインＬ１を越えて、予冷完了条件を満足する範囲Ａ１内に入っていれば、判定部３４は、タンク本体２０内への液化ガスの積み込み条件を満足し、積み込みが可能であるとの判定を行う。

【0042】

この場合、ノズルコントローラ３５は、判定部３４からの出力信号を受けると、ポンプコントローラ３６は、ガス送給管（図示無し）によるタンク本体２０内に液化ガスを送給するポンプ（図示無し）をＯＮに切り換える。これにより、タンク本体２０内への液化ガスの積み込みが開始される（ステップＳ１０５）。
このとき、スプレーノズル２１ｎによる予冷用の冷却材の噴霧動作を停止し、タンク本体２０の予冷処理を停止するようにしてもよい。

【0043】

このとき、液化ガスの積み込みを開始する時点において、タンク本体２０とスカート２２との温度差ΔＴが抑えられているので、液化ガスの積み込みによってタンク本体２０が収縮変形しても、スカート２２との変形量の差が小さい。したがって、タンク本体２０とスカート２２との接合部分に作用する応力を抑えることができる。

【0044】

図５において、変化曲線Ｐ１は、タンク本体２０の予冷処理を行ったときの、隔壁温度Ｔ１と温度差ΔＴの変化の一例を示している。この変化曲線Ｐ１によれば、タンク本体２０の予冷を開始すると、タンク本体２０がスカート２２に先行して温度低下するため、温度差ΔＴは大きくなる。その後、タンク本体２０の温度低下がスカート２２に伝播し、スカート２２の温度低下が始まると、温度差ΔＴは小さくなる。変化曲線Ｐ１の例では、温度差ΔＴが小さくなったとき（図５中、点Ｓ１）に、閾値ラインＬ１を越える。

【0045】

これに対し、隔壁温度Ｔ１のみで液化ガスによる急冷の可否を判定する比較例の場合、変化曲線Ｐ１において、例えば、隔壁温度Ｔ１が閾値温度Ｘ以下となったとき、（図５中、点Ｓ２）、液化ガスの積み込みが許可される。
このように、隔壁温度Ｔ１と温度差ΔＴとに基づいた判定処理を行うことで、より早期に液化ガスの積み込みを開始することが可能となる。

【0046】

したがって、上述した第一実施形態によれば、タンク本体２０の隔壁温度Ｔ１と、隔壁温度Ｔ１とスカート２２のスカート温度Ｔ２との温度差ΔＴとに基づいて、液化ガスによるタンク本体２０とスカート２２との接合部の急冷可否判定を行うことができる。そのため、判定部３４において、隔壁温度Ｔ１が、例えば従来の予冷完了条件として用いていた閾値温度Ｘ（例えば−１００℃）まで下がっていない状態であっても、隔壁温度Ｔ１とスカート２２のスカート温度Ｔ２との温度差ΔＴが小さければ、液化ガスによるタンク本体２０の急冷が可能であり、液化ガスの積み込みが可能であると判定することができる。このようにして、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。その結果、適切なタイミングでタンク本体２０への積み込みを開始することが可能となる。

【0047】

また、第一温度検出部３１によって、タンク本体２０の接合部材２３の本体部２３ａの一部を形成し、スカート２２が接合される接合部材２３の温度を検出することができる。そのため、スカート２２との接合部に近い位置で隔壁温度Ｔ１を検出することができる。その結果、タンク本体２０の予冷を行ったときのタンク本体２０の温度変化を高い感度で検出することができる。

【0048】

さらに、第二温度検出部３２によって、スカート２２が接合部材２３の本体部２３ａに接合される側の上部２２ａの温度を検出することができる。そのため、予冷時にタンク本体２０の接合部材２３の本体部２３ａとスカート２２との間の熱伝播による温度変化を、接合部材２３の本体部２３ａとの接合部に近い位置で高い感度で検出することができる。

【0049】

さらに、スカート２２は、接合部材２３の本体部２３ａに接合される側の上部２２ａが熱伝導率の高い材料で形成されている。そのため、このスカート２２の上部２２ａの温度を第二温度検出部３２で検出することで、予冷時にタンク本体２０の接合部材２３の本体部２３ａとスカート２２との間の熱伝播による温度変化を、より高い感度で検出することができる。

【0050】

さらに、判定部３４は、隔壁温度Ｔ１と温度差ΔＴとが、タンク本体２０内に液化ガスを積み込んだときに接合部材２３の本体部２３ａとスカート２２との接合部分に生じる応力が予め定めた基準値以下となるように設定された範囲内に有るか否かに基づいて、液化ガスによるタンク本体２０とスカート２２との接合部の急冷可否判定を行うことができる。そのため、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。

【0051】

（第二実施形態）
次に、この発明にかかる液化ガスによる急冷可否判定装置、液化ガス貯留タンク、液化ガス運搬船及び液化ガスによる急冷可否判定方法の第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態においては、第一実施形態と、積み込み開始の可否判断の基準となるマップの構成のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。

【0052】

図６は、この発明の第二実施形態におけるタンク本体の予冷を行う際の制御のフローチャートである。
この図６に示すように、タンク本体２０に液化ガスを積み込むに際して、まず初めに、タンク１２の予冷を開始する（ステップＳ２０１）。この際、制御装置３０は、ノズルコントローラ３５により、タンク本体２０内のスプレーノズル２１ｎから、冷却材として、運搬対象の液化ガスと同種の液化ガスを噴霧させる。これにより、タンク本体２０が冷却され、さらに、接合部材２３を介してスカート２２が冷却されていく。

【0053】

制御装置３０は、予め定めた一定時間ごとに、第一温度検出部３１、第二温度検出部３２で、タンク本体２０の隔壁温度Ｔ１と、スカート２２のスカート温度Ｔ２とをそれぞれ検出する（ステップＳ２０２）。

【0054】

次に、制御装置３０は、温度差取得部３３において、第一温度検出部３１で検出されたタンク本体２０の隔壁温度Ｔ１と、第二温度検出部３２で検出されたスカート２２のスカート温度Ｔ２との温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を算出（取得）する（ステップＳ２０３）。

【0055】

続いて、判定部３４は、ステップＳ２０２で検出したタンク本体２０の隔壁温度Ｔ１と、ステップＳ２０３で取得した、タンク本体２０の隔壁温度Ｔ１とスカート２２のスカート温度Ｔ２との温度差ΔＴとに基づいて、液化ガスによるタンク本体２０の急冷の可否を判定し、タンク本体２０内への液化ガスの積み込みが可能であるか否かを判定する。

【0056】

これにはまず、ステップＳ２０２で検出したタンク本体２０の隔壁温度Ｔ１が、予め定めた閾値Ｚ、例えば−１００℃以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。
この判定の結果、隔壁温度Ｔ１が閾値Ｚ以下（Ｔ１≧Ｚ）であれば、判定部３４は、液化ガスによるタンク本体２０の急冷が可能であり、タンク本体２０内への液化ガスの積み込みが可能であるとの判定を行う。

【0057】

一方で、隔壁温度Ｔ１が閾値以下でない場合、続いて、例えば図７に示すような隔壁温度Ｔ１と温度差ΔＴとの相関マップに基づき、所定の予冷完了条件を満足しているか否かを判定する（ステップＳ２０５）。図７において、閾値ラインＬ２は、例えば、下式（２）で表される。
Ｙ＝ａ×Ｘ＋ｂ 、ただしＸ＜Ｚ・・・（２）
ここで、ａ、ｂは、予め設定される係数である。

【0058】

図７に示す相関マップにおいて、ステップＳ２０２，Ｓ２０３で検出、取得された隔壁温度Ｔ１、温度差ΔＴによって決まる点が、閾値ラインＬ２を越えて、予冷完了条件を満足する領域Ａ２に入っていれば、判定部３４は、液化ガスによるタンク本体２０の急冷が可能であり、タンク本体２０内への液化ガスの積み込みが可能であるとの判定を行う。

【0059】

ステップＳ２０４またはＳ２０５で、判定部３４で液化ガスによるタンク本体２０の急冷が可能であり、液化ガスの積み込みが可能であるとの判定がなされた場合、ポンプコントローラ３６は、ガス送給管（図示無し）によるタンク本体２０内に液化ガスを送給するポンプ（図示無し）をＯＮに切り換える。これにより、タンク本体２０内への液化ガスの積み込みが開始される（ステップＳ２０６）。
ここで、ノズルコントローラ３５は、スプレーノズル２１ｎによる予冷用の冷却材の噴霧動作を停止してタンク本体２０の予冷処理を停止するようにしてもよい。

【0060】

したがって、上述した第二実施形態によれば、第一実施形態と同様に、タンク本体２０の隔壁温度Ｔ１と、隔壁温度Ｔ１とスカート２２のスカート温度Ｔ２との温度差ΔＴとに基づいて、液化ガスによるタンク本体２０とスカート２２との接合部の急冷可否判定を行うことができる。これにより、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。したがって、適切なタイミングでタンク本体２０への積み込みを開始することが可能となる。

【0061】

また、判定部３４は、隔壁温度Ｔ１が、予め定めた基準値以下であるときに、タンク本体２０内への液化ガスの積み込みが可能であると判定する。そのため、タンク本体２０の隔壁温度Ｔ１とスカート２２のスカート温度Ｔ２との温度差ΔＴが大きい状態であっても、隔壁温度Ｔ１が予め定めた基準値以下であれば、タンク本体２０内への液化ガスの積み込みを早期に開始することができる。

【0062】

次に、上述した第一、第二実施形態で例示した閾値ラインＬ１，Ｌ２を設定する式（１），（２）の求め方について説明する。
図８は、タンクへの液化ガスの積み込み可否判定を行うための閾値ラインの設定方法のフローチャートである。
図８に示すように、まず、タンク１２について、予冷を行っている状態や、運搬船１０が航行を行っている状態における、タンク本体２０、接合部材２３、スカート２２の温度分布を、例えばＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）解析（有限要素法）によりシミュレートする（ステップＳ３０１）。

【0063】

次いで、ステップＳ３０１で求めた温度分布を初期条件として、タンク本体２０に液化ガスを積み込むとき、または航行中にタンク本体２０内で液化ガスが動揺したときに、接合部材２３が液化ガスによって急冷された場合の温度分布を、ＦＥＭ解析によりシミュレートする（ステップＳ３０２）。

【0064】

次に、接合部材２３に、ステップＳ３０２で求めた急冷時の温度分布を熱荷重として与えたときの、接合部材２３の本体部２３ａとスカート接合部２３ｂとの境界部分に発生する応力を求める（ステップＳ３０３）。

【0065】

続いて、ステップＳ３０３で求めた応力が、予め定められた基準値以内に収まっていることを確認する（ステップＳ３０４）。

【0066】

上記ステップＳ３０１〜Ｓ３０４の一連の工程により、接合部材２３において、急冷が許容される温度分布を特定し、閾値ラインＬ１，Ｌ２を設定する式（１）、（２）を求める（ステップＳ３０５）。

【0067】

（その他の変形例）
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、図５や図７において、閾値ラインＬ１，Ｌ２を例示したが、隔壁温度Ｔ１と、温度差ΔＴに基づいて液化ガスの積み込み可否判定を行うのであれば、例示した以外の閾値ラインを用いてもよい。

【0068】

さらに、隔壁温度Ｔ１として、接合部材２３の温度を検出するようにしたが、タンク本体２０の隔壁の温度を検出できるのであれば、他の部位の温度を検出するようにしてもよい。
さらに、スカート温度Ｔ２についても、スカート２２の上部２２ａ以外の部位で検出するようにしてもよい。

【0069】

また、上記各実施形態では、隔壁温度Ｔ１と、隔壁温度Ｔ１とスカート温度Ｔ２との温度差ΔＴとに基づいて、液化ガスによるタンク本体２０とスカート２２との接合部の急冷可否判定を行うようにしたが、これに限らない。隔壁温度Ｔ１、スカート温度Ｔ２、及び温度差ΔＴのうちの少なくとも二つに基づいて液化ガスによるタンク本体２０とスカート２２との接合部の急冷可否判定を行うのであればよい。例えば、スカート温度Ｔ２と、温度差ΔＴとに基づいて、液化ガスによるタンク本体２０とスカート２２との接合部の急冷可否判定を行ってもよいし、隔壁温度Ｔ１とスカート２２のスカート温度Ｔ２とに基づいて液化ガスによるタンク本体２０とスカート２２との接合部の急冷可否判定を行ってもよい。

【0070】

また、上記各実施形態では、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を行うことによって、液化ガスの積み込み可否を判定しているが、急冷可否判定結果の用途は、これに限らない。

【符号の説明】

【0071】

１０ 運搬船（液化ガス運搬船）
１１ 船体
１１ａ 上甲板
１１ｂ 船底部
１１ｃ 船首
１１ｄ 船尾
１２ タンク（液化ガス貯留タンク）
１３ タンクカバー
１４ タンク収容部
１５ 収容凹部
１６ ファウンデーションデッキ部
２０ タンク本体
２０ａ 上部
２０ｂ 底部
２０ｔ 頂部
２１ パイプタワー
２１ｎ スプレーノズル（予冷部）
２２ スカート（支持部材）
２２ａ 上部
２２ｂ 中間部
２２ｃ 下部
２３ 接合部材
２３ａ 本体部
２３ｂ スカート接合部
３０ 制御装置（液化ガスによる急冷可否判定装置）
３１ 第一温度検出部
３２ 第二温度検出部
３３ 温度差取得部
３４ 判定部
３５ ノズルコントローラ
３６ ポンプコントローラ
Ａ１、Ａ２ 領域
Ｌ１、Ｌ２ 閾値ライン
Ｐ１ 変化曲線
Ｔ１ 隔壁温度（隔壁の温度）
Ｔ２ スカート温度（支持部材の温度）
Ｚ 閾値
ΔＴ 温度差

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】