特開 2024-112602 液化水素貯蔵タンク及びその施工方法

(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】P2024112602

(43)【公開日】2024-08-21

(54)【発明の名称】液化水素貯蔵タンク及びその施工方法

(51)【国際特許分類】

   F17C 13/00 20060101AFI20240814BHJP

【ＦＩ】

F17C13/00 302E

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023017752

(22)【出願日】2023-02-08

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100133916

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 興

(72)【発明者】

【氏名】堀野 聡

(72)【発明者】

【氏名】梅田 聡

(72)【発明者】

【氏名】山田 久之

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA03

3E172AA06

3E172AB01

3E172BA06

3E172BB03

3E172BC05

3E172BD05

3E172CA03

3E172DA03

3E172DA14

3E172EA03

3E172EA12

(57)【要約】

【課題】内槽の保冷を図りつつ内槽屋根の上下差圧を減少させる。
【解決手段】液化水素貯蔵タンク（１）は、内槽屋根（４３）及び内槽側板（４２）を含む内槽（４）と、内槽（４）とその外側の槽（３）との間に形成された断熱空間（Ｓ２）と、内槽屋根（４３）を貫通する連通管（４５）と、連通管（４５）の上端開口（４５ａ）から内槽屋根（４３）の外縁部まで延びるガス通路（Ｒ１）を内槽屋根（４３）との間に形成するように、内槽屋根（４３）の上面を覆うデッキ（７）と、断熱空間（Ｓ２）におけるデッキ（７）の上側領域に配置された粒状断熱材（５６）と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化水素を貯蔵する多重殻の液化水素貯蔵タンクであって、
内槽屋根及び内槽側板を含み、液化水素の貯蔵空間を画成する内槽と、
前記内槽とその外側の槽との間に形成された断熱空間と、
前記内槽屋根を貫通する連通管と、
前記連通管の上端開口から前記内槽屋根の外縁部まで延びるガス通路を前記内槽屋根との間に形成するように、前記内槽屋根の上面を覆うデッキと、
前記断熱空間における前記デッキの上側領域に配置された粒状断熱材とを備えた、液化水素貯蔵タンク。

【請求項2】

請求項１に記載の液化水素貯蔵タンクにおいて、
前記デッキは、前記内槽屋根の上面に立設されたサポートと、前記内槽屋根の上面を間隔を空けつつ覆うように前記サポートにより支持された上カバーとを含み、
前記粒状断熱材は、前記上カバーの上側に配置された、液化水素貯蔵タンク。

【請求項3】

請求項２に記載の液化水素貯蔵タンクにおいて、
前記上カバーは、ガスを通して前記粒状断熱材を通さない通気カバー材を含む、液化水素貯蔵タンク。

【請求項4】

請求項２に記載の液化水素貯蔵タンクにおいて、
前記上カバーは、第１カバー材と、当該第１カバー材に隣接しかつ前記内槽屋根の溶接線を上から覆う第２カバー材とを含む、液化水素貯蔵タンク。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の液化水素貯蔵タンクにおいて、
前記ガス通路の径方向の外端に、前記粒状断熱材の前記ガス通路内への流入を防ぐシールドが設けられた、液化水素貯蔵タンク。

【請求項6】

内槽屋根及び内槽側板を含む内槽と、当該内槽とその外側の槽との間の断熱空間に配置された粒状断熱材と、前記内槽屋根を貫通する連通管と、前記内槽屋根の上面に立設されたサポート及びこれに支持された上カバーを含むデッキと、を備えた多重殻の液化水素貯蔵タンクを施工する方法であって、
前記内槽屋根を溶接により構築すること、
構築された前記内槽屋根の上面に前記サポートを固定するとともに、前記上カバーの一部を構成する第１カバー材を前記サポートに固定すること、
前記サポート及び前記第１カバー材が固定された前記内槽屋根を前記内槽側板の上端に接合して前記内槽を構築すること、
構築された前記内槽の気密試験を実施すること、及び、
前記気密試験の終了後、前記上カバーの他の一部を構成する第２カバー材を、前記内槽屋根の溶接線を上から覆うように前記サポートに固定することにより、前記上カバーと前記内槽屋根との間に、前記連通管の上端開口から前記内槽屋根の外縁部まで延びるガス通路を形成することを含む、液化水素貯蔵タンクの施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、液化水素を貯蔵する液化水素貯蔵タンクに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１に示される多重殻タンクが公知である。この多重殻タンクは、低温液化ガスを貯蔵するための平底の三重殻タンクであって、内槽、中間槽、外槽を内側からこの順に備える。内槽と中間槽との間の空間である内側断熱空間（第１槽間）と、中間槽と外槽との間の空間である外側断熱空間（第２槽間）とには、それぞれパーライト等の断熱材が充填される。また、内槽の屋根部を構成する内槽屋根には、当該内槽屋根を貫通する連通管が設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２-１０３９１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記特許文献１において、内槽屋根を貫通する連通管は、内槽屋根とこれに対向する中間槽屋根との間の空間（屋根空間部）と、内槽内の上部（気相部）とを連通する。しかしながら、前記特許文献１では、内槽と中間槽との間の内側断熱空間にパーライト等の断熱材が充填されるため、内槽屋根の上面に作用する圧力と内槽屋根の下面に作用する圧力との差、つまり内槽屋根の上下差圧が増大し、当該上下差圧に起因した応力が内槽屋根に作用する可能性がある。

【0005】

本開示は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、内槽の保冷を図りつつ内槽屋根の上下差圧を減少させることが可能な液化水素貯蔵タンク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】

【0006】

前記課題を解決するためのものとして、本開示の一局面に係る液化水素貯蔵タンクは、液化水素を貯蔵する多重殻のタンクであって、内槽屋根及び内槽側板を含み、液化水素の貯蔵空間を画成する内槽と、前記内槽とその外側の槽との間に形成された断熱空間と、前記内槽屋根を貫通する連通管と、前記連通管の上端開口から前記内槽屋根の外縁部まで延びるガス通路を前記内槽屋根との間に形成するように、前記内槽屋根の上面を覆うデッキと、前記断熱空間における前記デッキの上側領域に配置された粒状断熱材と、を備えたものである。

【0007】

また、本開示の他の局面に係る施工方法は、内槽屋根及び内槽側板を含む内槽と、当該内槽とその外側の槽との間の断熱空間に配置された粒状断熱材と、前記内槽屋根を貫通する連通管と、前記内槽屋根の上面に立設されたサポート及びこれに支持された上カバーを含むデッキと、を備えた多重殻の液化水素貯蔵タンクを施工する方法であって、前記内槽屋根を溶接により構築すること、構築された前記内槽屋根の上面に前記サポートを固定するとともに、前記上カバーの一部を構成する第１カバー材を前記サポートに固定すること、前記サポート及び前記第１カバー材が固定された前記内槽屋根を前記内槽側板の上端に接合して前記内槽を構築すること、構築された前記内槽の気密試験を実施すること、及び、前記気密試験の終了後、前記上カバーの他の一部を構成する第２カバー材を、前記内槽屋根の溶接線を上から覆うように前記サポートに固定することにより、前記上カバーと前記内槽屋根との間に、前記連通管の上端開口から前記内槽屋根の外縁部まで延びるガス通路を形成すること、を含むものである。

【発明の効果】

【0008】

本開示の液化水素貯蔵タンクによれば、内槽の保冷を図りつつ内槽屋根の上下差圧を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の一実施形態に係る液化水素貯蔵タンクの構造を示す断面図である。

【図2】前記液化水素貯蔵タンクの内槽屋根上に構築されるデッキの構造を示す平面図である。

【図3】図２のIII－III線に沿った断面図である。

【図4】図２のIV－IV線に沿った断面図である。

【図5】上カバーから第２カバー材を取り外した状態の前記デッキを示す平面図である。

【図6】前記デッキ及び内槽の施工方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［液化水素貯蔵タンクの全体構成］
図１は、本開示の第１実施形態に係る液化水素貯蔵タンク１の構造を示す断面図である。本図に示される液化水素貯蔵タンク１は、液化水素ＬＨを貯蔵する三重殻タンクであって、タンク基礎１０と、タンク基礎１０の上に立設された外槽２と、外槽２の内部に収容された中間槽３と、中間槽３の内部に収容された内槽４とを備える。外槽２、中間槽３及び内槽４は、いずれも上面視で円形状に形成され、かつ同心円状に配置されている。

【0011】

タンク基礎１０は、液化水素貯蔵タンク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。

【0012】

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と、外槽側板２２と、外槽屋根２３とを含む。外槽底板２１は、タンク基礎１０の直上に敷設された円板状の底板である。外槽側板２２は、外槽底板２１の周縁から立設された円筒状の側板である。外槽屋根２３は、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たドーム型の屋根であり、上側に凸の球面状に形成されている。

【0013】

中間槽３は、ＳＵＳ等の低温鋼で構成された密閉体であり、外槽２の内部に配置されている。中間槽３は、中間槽底板３１と、中間槽側板３２と、中間槽屋根３３とを含む。中間槽底板３１は、外槽底板２１よりも径の小さい円板状の底板である。中間槽側板３２は、中間槽底板３１の周縁から立設された円筒状の側板である。中間槽屋根３３は、中間槽側板３２の上面開口を塞ぐように当該中間槽側板３２の上端に取り付けられたドーム型の屋根であり、上側に凸の球面状に形成されている。なお、中間槽３は、本開示における「（内槽の）外側の槽」に相当する。

【0014】

内槽４は、内部に液化水素ＬＨの貯蔵空間を画成する槽である。内槽４は、ＳＵＳ等の低温鋼で構成されており、中間槽３の内部に配置されている。内槽４は、内槽底板４１と、内槽側板４２と、内槽屋根４３とを含む。内槽底板４１は、中間槽底板３１よりも径の小さい円板状の底板である。内槽側板４２は、内槽底板４１の周縁から立設された円筒状の底板である。内槽屋根４３は、内槽側板４２の上面開口を塞ぐように当該内槽側板４２の上端に取り付けられたドーム型の屋根であり、上側に凸の球面状に形成されている。

【0015】

内槽４の内側上部には、気相部空間Ｓ３が形成されている。気相部空間Ｓ３は、液化水素ＬＨから蒸発した水素ガスで満たされる空間であり、内槽屋根４３と液化水素ＬＨの液面との間に形成されている。

【0016】

外槽底板２１と中間槽底板３１との間には、第１レベルコンクリート層２４、第１リング部２５及び第１底部保冷層２６が介在されている。第１レベルコンクリート層２４は、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。第１リング部２５は、第１レベルコンクリート層２４の周縁部の上に配置された強度の高いリング状のコンクリート層である。第１底部保冷層２６は、第１リング部２５の内側において第１レベルコンクリート層２４上に配置された断熱性を有する層である。

【0017】

中間槽底板３１と内槽底板４１との間には、第２レベルコンクリート層３４、第２リング部３５及び第２底部保冷層３６が介在されている。第２レベルコンクリート層３４は、中間槽底板３１の上に施工されている。第２リング部３５は、第２レベルコンクリート層３４の周縁部の上に配置された強度の高いリング状のコンクリート層である。第２底部保冷層３６は、第２リング部３５の内側において第２レベルコンクリート層３４上に配置された断熱性を有する層である。

【0018】

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、各々所定幅の隙間が形成されている。各隙間は、外気から液化水素ＬＨへの熱伝達を抑制する断熱空間として機能する。以下では、外槽２と中間槽３との間の隙間を外側断熱空間Ｓ１と称し、内槽４と中間槽３との間の隙間を内側断熱空間Ｓ２と称する。内側断熱空間Ｓ２は、本開示における「断熱空間」に相当する。

【0019】

外槽２と中間槽３との間の外側断熱空間Ｓ１には、水素ガスよりも沸点の高い不活性ガス、例えば窒素ガスが充填されている。また、外側断熱空間Ｓ１には、粒状断熱材５５が配置されている。粒状断熱材５５は、パーライトやグラスバブルズ等の粒子物の集合体からなる流動性を有する断熱材である。

【0020】

内槽４と中間槽３との間の内側断熱空間Ｓ２には、水素ガスが充填されている。また、内側断熱空間Ｓ２には、粒状断熱材５６及びグラスウール５７が配置されている。粒状断熱材５６は、上述した外側断熱空間Ｓ１内の粒状断熱材５５と同様の、パーライトやグラスバブルズ等からなる粒状の断熱材である。グラスウール５７は、ガラス繊維を主な材料とした綿状の断熱材である。

【0021】

内側断熱空間Ｓ２は、屋根空間部Ｓ２１及び側周空間部Ｓ２２を含む。屋根空間部Ｓ２１は、内槽屋根４３と中間槽屋根３３との間に形成されるドーム状の空間であり、側周空間部Ｓ２２は、内槽側板４２と中間槽側板３２との間に形成される円筒状の空間である。粒状断熱材５６は、屋根空間部Ｓ２１及び側周空間部Ｓ２２の双方に配置され、グラスウール５７は、主に側周空間部Ｓ２２に配置されている。具体的に、グラスウール５７は、側周空間部Ｓ２２の内側領域を占めるように内槽側板４２の外面に沿って配置されている。粒状断熱材５６は、内側断熱空間Ｓ２のうちグラスウール５７の配置領域と後述する上カバー１１の下側空間（ガス通路Ｒ１）とを除く領域に配置されている。

【0022】

内槽屋根４３には、連通管４５が取り付けられている。連通管４５は、内側断熱空間Ｓ２と内槽４内の気相部空間Ｓ３とを連通する管であり、内槽屋根４３の中央部を厚み方向に貫通するように設けられている。連通管４５は、内側断熱空間Ｓ２に開口する上端開口４５ａと、気相部空間Ｓ３に開口する下端開口４５ｂとを有する。連通管４５は、内槽屋根４３の中央部を含む適宜の位置に１つ又は複数取り付けることが可能であるが、本実施形態では、内槽屋根４３中央部に１つの連通管４５を取り付けた場合が例示される。

【0023】

［デッキ及びガス通路］
屋根空間部Ｓ２１には、当該屋根空間部Ｓ２１を上下に仕切るデッキ７が構築されている。デッキ７は、上述した粒状断熱材５６の配置領域を限定するための構造体であり、内槽屋根４３の上面に沿って構築されている。

【0024】

図２はデッキ７の構造を示す平面図、図３は図２のIII－III線に沿った断面図、図４は図２のIV－IV線に沿った断面図である。図１～図４に示すように、デッキ７は、内槽屋根４３の上面を覆う上カバー１１と、上カバー１１を内槽屋根４３上に支持するサポート１２とを備える。上カバー１１は、全体としてドーム状に湾曲するように形成され、内槽屋根４３の上面の略全体を覆っている。サポート１２は、屋根空間部Ｓ２１が上カバー１１により上下２つの空間に分割されるように、内槽屋根４３及び中間槽屋根３３の双方から間隔を空ける高さにて上カバー１１を支持している。

【0025】

上カバー１１の下側、つまり上カバー１１と内槽屋根４３との間には、ガスが流通可能な開かれた空間からなるガス通路Ｒ１が形成されている。ガス通路Ｒ１は、内槽屋根４３に沿ってその中心から外縁近傍まで至るように径方向に連続している。サポート１２は、ガス通路Ｒ１の径方向の連続性を損なわないように分散配置された複数の部品から構成されている（詳細は後述する）。

【0026】

上カバー１１は、連通管４５の上方を含む内槽屋根４３の中央領域を覆う中央カバー材６１と、中央カバー材６１の外側のリング状の領域を覆う複数の内側カバー材６２と、内側カバー材６２よりも外側の領域を覆う複数の第１カバー材６３及び第２カバー材６４とを含む。各カバー材６１～６４は、いずれも粒状断熱材５６を通さない材質により構成されている。

【0027】

第２カバー材６４は、平面視で井桁状に組み合わされた複数のカバー要素を含む。すなわち、主に図２に示すように、第２カバー材６４は、内側カバー材６２の外縁から径方向に延びる複数の第１メインカバー要素６４Ａと、当該第１メインカバー要素６４Ａと互い違いに並ぶ関係で径方向に延びる複数の第２メインカバー要素６４Ｂと、隣接する第１及び第２メインカバー要素６４Ａ，６４Ｂどうしをつなぐように周方向に延びる複数の第１サブカバー要素６４Ｃと、第１サブカバー要素６４Ｃの径方向外側でかつ隣接する第１及び第２メインカバー要素６４Ａ，６４Ｂどうしの間に配置された径方向に延びる複数の第２サブカバー要素６４Ｄとを含む。

【0028】

複数の第１メインカバー要素６４Ａは、周方向に一定のピッチで並ぶように配置されている。各第１メインカバー要素６４Ａは、内側カバー材６２の外縁から内槽屋根４３の外縁付近にかけて径方向に直線状に延びる長方形状のプレートである。

【0029】

複数の第２メインカバー要素６４Ｂは、隣接する第１メインカバー要素６４Ａどうしの間にそれぞれ配置されている。各第２メインカバー要素６４Ｂは、第１メインカバー要素６４Ａと同様に、内側カバー材６２の外縁から内槽屋根４３の外縁付近にかけて径方向に直線状に延びる長方形状のプレートである。ただし、第２メインカバー要素６４Ｂは、他のカバー要素６４Ａ，６４Ｃ，６４Ｄと異なり、ガスの流通を許容する通気性を有している。具体的に、第２メインカバー要素６４Ｂは、図４に示すように、多数の貫通孔が形成されたパンチングプレート９１と、当該パンチングプレート９１の上面を覆う通気カバー９２とを含む。通気カバー９２は、例えば金属メッシュとガラスクロスとを組み合わせた通気性のカバーである。このような第２メインカバー要素６４Ｂは、粒状断熱材５６は通さないがガスの流通は許容する性質を有する。なお、第２メインカバー要素６４Ｂは、本開示における「通気カバー材」に相当する。

【0030】

第２メインカバー要素６４Ｂは、上カバー１１の中で通気性を有する唯一の部品である。すなわち、上カバー１１のうち第２メインカバー要素６４Ｂ以外の部品は、粒状断熱材５６及びガスの双方を通さない無孔のプレートにより構成されている。

【0031】

図２に示すように、複数の第１サブカバー要素６４Ｃは、いずれも周方向に延びる部分リング状のプレートであり、径の異なる複数の同心円に沿って周方向に並ぶように配置されている。各第１サブカバー要素６４Ｃは、隣接する第１及び第２メインカバー要素６４Ａ，６４Ｂどうしの間に配置され、両要素６４Ａ，６４Ｂを径方向につないでいる。本実施形態において、第１サブカバー要素６４Ｃは、径の異なる２つの円に沿って配置されている。

【0032】

複数の第２サブカバー要素６４Ｄは、いずれも径方向に延びる長方形状のプレートであるが、その長さは、上述した第１及び第２メインカバー要素６４Ａ，６４Ｂよりも短い。各第２サブカバー要素６４Ｄは、外側の第１サブカバー要素６４Ｃのさらに径方向外側において、隣接する第１及び第２メインカバー要素６４Ａ，６４Ｂどうしの間に配置されている。言い換えると、第２サブカバー要素６４Ｄは、第１及び第２メインカバー要素６４Ａ，６４Ｂと第１サブカバー要素６４Ｃとに囲まれた領域を周方向に二分するように配置されている。

【0033】

複数の第１カバー材６３は、いずれも平面視で部分扇形状のプレートであり、上述した第２カバー材６４の各カバー要素６４Ａ～６４Ｄ間の隙間をそれぞれ埋めるように配置されている。すなわち、径方向に（放射状に）延びる第１メインカバー要素６４Ａ、第２メインカバー要素６４Ｂ、及び第２サブカバー要素６４Ｄと、周方向に延びる第１サブカバー要素６４Ｃとが互いに交差することにより、複数の部分扇形の領域が区画されるとともに、区画された各領域をそれぞれ覆うように第１カバー材６３が配置されている。

【0034】

図５は、上カバー１１から第２カバー材６４（カバー要素６４Ａ～６４Ｄ）を取り外した状態のデッキ７を示す平面図である。図３～図５に示すように、サポート１２は、内槽屋根４３の中央部に配置された中央リング台７２と、中央リング台７２よりも径方向外側に配置された複数の支持台７１とを含む。

【0035】

複数の支持台７１は、中央リング台７２よりも径方向外側の領域において、放射状かつ同心円状に並ぶように配置されている。各支持台７１は、径方向に延びる一対の梁８１と、各梁８１を内槽屋根４３上に支持する複数の支柱８２とを含む。一対の梁８１は、部分扇形状をなす第１カバー材６３の両側縁に沿うように配置されている。図４に示すように、各梁８１は、径方向に延びる断面Ｌ字状のフレームにより構成されている。支柱８２は、梁８１の下部に固定される上端部と内槽屋根４３に固定される下端部とを有する上下方向に延びる柱状体である。支柱８２は、一対の梁８１のそれぞれの下方において、各梁８１に沿って径方向に並ぶように配置されている。

【0036】

中央リング台７２は、リング梁８５と、リング梁８５を内槽屋根４３上に支持する複数の支柱８６（図３）とを含む。リング梁８５は、連通管４５の外側に配置された平面視リング状の梁である。支柱８６は、上下方向に延びる柱状体であり、リング梁８５に沿って周方向に並ぶように配置されている。

【0037】

第１カバー材６３及び第２カバー材６４は、支持台７１によって内槽屋根４３上に支持される。例えば、図４及び図５に示すように、第１カバー材６３は、各支持台７１における一対の梁８１の間を覆うように取り付けられる。また、図２及び図４に示すように、第２カバー材６４における第１及び第２メインカバー要素６４Ａ，６４Ｂ並びに第２サブカバー要素６４Ｄは、周方向に隣接する支持台７１の各梁８１の間を覆うように取り付けられる。

【0038】

中央カバー材６１は、連通管４５の上方を覆う円形のプレートであり、中央リング台７２によって内槽屋根４３上に支持されている。中央カバー材６１は、その周縁がリング梁８５に固定されることにより、連通管４５の上方を含む内槽屋根４３の中央領域を覆うように配置されている。なお、本実施形態では、中央カバー材６１が単一の円形プレートから構成された例を示しているが、中央カバー材６１は、全体として円形を呈する複数の分割プレートの集合体であってもよい。

【0039】

複数の内側カバー材６２は、いずれも部分扇形状のプレートであって、全体として中央カバー材６１を外側から囲むリング形状を呈するように、中央カバー材６１の外周に沿って並ぶように配置されている。各内側カバー材６２の内縁は、中央リング台７２に固定されている。各内側カバー材６２の外縁は、中央リング台７２の外側において周方向に並ぶ複数の支持台７１の各内端に固定されている。図３に示すように、本実施形態では、中央リング台７２のリング梁８５の高さが支持台７１の梁８１の高さよりも高い。このため、内側カバー材６２は、径方向の途中で高さが変化する形状を有する。

【0040】

図４及び図５に示すように、内槽屋根４３は、部分扇形状の複数の屋根ピース４３ａが複数の溶接線Ｌ１～Ｌ３において互いに溶接されることで構成されている。溶接線Ｌ１～Ｌ３は、径方向及び周方向に延びて互いに交差するように形成されている。具体的に、溶接線は、図２及び図５に示すように、内槽屋根４３の中心付近から外縁にかけて径方向に延びる複数の径方向メイン溶接線Ｌ１と、径の異なる複数の（ここでは２つの）同心円に沿って周方向に延びる周方向溶接線Ｌ２と、外側の周方向溶接線Ｌ２の径方向外側でかつ隣接する径方向メイン溶接線Ｌ１どうしの間に形成された径方向に延びる複数の径方向サブ溶接線Ｌ３とを含む。

【0041】

第２カバー材６４の各カバー要素６４Ａ～６４Ｄは、上述した各溶接線Ｌ１～Ｌ３に沿って配置されている。すなわち、第１及び第２メインカバー要素６４Ａ，６４Ｂは、径方向メイン溶接線Ｌ１を上から覆う位置に配置され、第１サブカバー要素６４Ｃは、周方向溶接線Ｌ２を上から覆う位置に配置され、第２サブカバー要素６４Ｄは、径方向サブ溶接線Ｌ３を上から覆う位置に配置されている。逆に、第１カバー材６３は、各溶接線Ｌ１～Ｌ３と重ならない位置に配置されている。

【0042】

以上のような構造のデッキ７が内槽屋根４３上に構築されることで、当該デッキ７の上カバー１１と内槽屋根４３との間に、ガスが流通可能な上述したガス通路Ｒ１が形成される。図１及び図３に示すように、このガス通路Ｒ１を通じたスムーズなガスの流通を可能にするために、ガス通路Ｒ１には粒状断熱材５６は配置されない。すなわち、粒状断熱材５６は、屋根空間部Ｓ２１において上カバー１１の上側に限定して配置される。また、粒状断熱材５６は、側周空間部Ｓ２２においてグラスウール５７の外側に限定して配置されている。言い換えると、粒状断熱材５６は、上カバー１１の上側の空間とグラスウール５７の外側の空間とをそれぞれ占めるように、内側断熱空間Ｓ２の外側領域に限定して配置されている。

【0043】

ガス通路Ｒ１の径方向の外端、つまり上カバー１１及び内槽屋根４３の各外縁どうしの間に形成されるリング状の開口は、グラスウール５７によって覆われている。すなわち、内槽側板４２の外面全体を覆うようにグラスウール５７が円筒状に配置されるとともに、このグラスウール５７の上端部５７ａがガス通路Ｒ１の径方向の外端を覆っている。このようにガス通路Ｒ１の径方向の外端を覆うグラスウール５７の上端部５７ａは、粒状断熱材５６のガス通路Ｒ１内への流入を防ぐシールドとして機能する。

【0044】

上カバー１１の外縁部１１ａには、グラスウール５７の上端部５７ａを固定するためのクランプ１５（図３）が取り付けられている。クランプ１５は、ガラスクロス等を含む可撓性の帯状体であり、上カバー１１の外縁部１１ａからグラスウール５７の上端部５７ａにかけて径方向に拡がるように配置されている。クランプ１５の内側の一部が接着等により上カバー１１の外縁部１１ａに固定され、かつクランプ１５の外側の一部がアンカーピン等を介してグラスウール５７の上端部５７ａに固定されることにより、グラスウール５７の上端部５７ａがガス通路Ｒ１の径方向の外端を覆う位置に固定されている。

【0045】

連通管４５の上端開口４５ａは、ガス通路Ｒ１の中央部に開口している。これにより、内槽屋根４３上をその中心から外縁近傍まで延びるガス通路Ｒ１と、内槽屋根４３下の気相部空間Ｓ３とが、連通管４５を介して互いに連通される。このことは、気相部空間Ｓ３と側周空間部Ｓ２２との間のガスの流通を可能にする。例えば、図３に破線矢印で示すように、気相部空間Ｓ３から連通管４５を通って屋根空間部Ｓ２１に流入した水素ガスは、ガス通路Ｒ１を通って、連通管４５の上端開口４５ａから屋根空間部Ｓ２１の外縁部、換言すれば側周空間部Ｓ２２まで流れることが可能である。言い換えると、ガス通路Ｒ１は、連通管４５の上端開口４５ａと側周空間部Ｓ２２との間のガスの流通を許容するように屋根空間部Ｓ２１に設けられている。

【0046】

［デッキ及び内槽の施工方法］
次に、上述したデッキ７及び内槽４を施工する方法について、図６のフローチャートを参照しつつ説明する。

【0047】

まず、屋根ピース４３ａを互いに溶接して内槽屋根４３を構築する（ステップＳＴ１）。溶接は、上述した溶接線Ｌ１～Ｌ３に沿って行われる。

【0048】

次いで、内槽屋根４３の上面にサポート１２及び第１カバー材６３を取り付ける（ステップＳＴ２）。すなわち、図５に示すように、複数の支持台７１を含むサポート１２を内槽屋根４３の上面に固定するとともに、各支持台７１の上面に第１カバー材６３を固定する。支持台７１及び第１カバー材６３は、いずれも溶接線Ｌ１～Ｌ３と重ならない位置に取り付けられる。

【0049】

次いで、内槽屋根４３を内槽側板４２の上端に接合する（ステップＳＴ３）。例えば、サポート１２及び第１カバー材６３が固定された上述の内槽屋根４３を、既に構築された内槽側板４２の上端に対応する高さまで持ち上げ、その状態で内槽屋根４３の外縁を内槽側板４２の上端に接合する。これにより、内槽側板４２及び内槽屋根４３を含む内槽４が構築される。

【0050】

次いで、内槽４の気密試験を実施する（ステップＳＴ４）。この気密試験は、上述した溶接線Ｌ１～Ｌ３での溶接が気密に行われたか否かを判定するための試験である。この気密試験で溶接線Ｌ１～Ｌ３からの空気漏れつまり溶接不良が確認された場合には、当該溶接不良が発生した箇所に対し溶接手直しが行われる。

【0051】

次いで、内槽屋根４３上のサポート１２に第２カバー材６４を取り付ける（ステップＳＴ５）。すなわち、第２カバー材６４の各カバー要素６４Ａ～６４Ｄを、先に取り付けられた第１カバー材６３どうしの隙間を埋めるように支持台７１に固定する。これにより、径方向メイン溶接線Ｌ１及び径方向サブ溶接線Ｌ３が、第１及び第２メインカバー要素６４Ａ，６４Ｂ並びに第２サブカバー要素６４Ｄによって上から覆われるとともに、周方向溶接線Ｌ２が第１サブカバー要素６４Ｃによって上から覆われる。また、このような第２カバー材６４の取り付けと併せて、中央カバー材６１及び内側カバー材６２の取り付けも行われる。

【0052】

以上の各ステップを経て、カバー材６１～６４からなる上カバー１１がサポート１２上に形成されて、内槽屋根４３上にデッキ７が構築される。また、上カバー１１と内槽屋根４３との間に、連通管４５の上端開口４５ａから内槽屋根４３の外縁部まで径方向に延びるガス通路Ｒ１が形成される。

【0053】

［作用効果］
以上説明したとおり、本実施形態では、屋根空間部Ｓ２１と気相部空間Ｓ３とを連通する連通管４５が内槽屋根４３に設けられるとともに、当該連通管４５の上端開口４５ａから内槽屋根４３の外縁部まで延びるガス通路Ｒ１を形成するためのデッキ７が内槽屋根４３上に構築される。また、屋根空間部Ｓ２１におけるデッキ７の上側領域には粒状断熱材５６が配置される。このような構成によれば、内槽４の保冷を図りつつ内槽屋根４３の上下差圧を減少させることができるという利点がある。

【0054】

すなわち、本実施形態では、連通管４５が内槽屋根４３を貫通するとともに、内槽屋根４３上に構築されたデッキ７の下側にガス通路Ｒ１が形成されるので、例えば内槽４内の気相部空間Ｓ３にある水素ガスの圧力が高まったときに、当該水素ガスを連通管４５を通じて屋根空間部Ｓ２１に導入し、かつ導入した水素ガスをガス通路Ｒ１を通じて屋根空間部Ｓ２１の外縁部もしくは側周空間部Ｓ２２まで流すことができる（図３参照）。逆に、気相部空間Ｓ３の圧力が低下したしたときには、屋根空間部Ｓ２１から気相部空間Ｓ３に向かう逆方向の水素ガスの流れを形成することもできる。これにより、内槽屋根４３の上面に作用する圧力と内槽屋根４３の下面に作用する圧力との差である上下差圧を径方向の広範囲にわたって減少させることができ、当該差圧が内槽屋根４３にもたらす応力を軽減することができる。

【0055】

例えば、仮にデッキ７を廃止してガス通路Ｒ１を閉じた場合、つまり屋根空間部Ｓ２１に全体的に粒状断熱材５６を配置した場合には、連通管４５の上端開口４５ａと側周空間部Ｓ２２との間の水素ガスの流動が粒状断熱材５６によって阻害される結果、内槽屋根４３の上下差圧が特に径方向外側領域において拡大し易くなる。これに対し、連通管４５の上端開口４５ａと側周空間部Ｓ２２との間のガスの流通を許容するガス通路Ｒ１を形成した本実施形態によれば、前記のような事情による内槽屋根４３の上下差圧の拡大を抑止することができ、内槽屋根４３にかかる応力を軽減することができる。

【0056】

また、デッキ７の上側には粒状断熱材５６が配置されるので、デッキ７の下側空間をガス通路Ｒ１として利用しつつ、内槽屋根４３に対する外部からの入熱を粒状断熱材５６によって抑制することができ、内槽４の保冷を図ることができる。

【0057】

また、本実施形態では、内槽屋根４３の上面に立設されたサポート１２及びこれに支持された上カバー１１を含むデッキ７が構築されるので、上カバー１１の下側のガス通路Ｒ１を利用して内槽屋根４３の上下差圧を減少させながら、上カバー１１の上側に粒状断熱材５６を安定的に配置することができる。

【0058】

また、本実施形態では、上カバー１１が第１カバー材６３及び第２カバー材６４を含み、このうちの第２カバー材６４によって内槽屋根４３の溶接線Ｌ１～Ｌ３が覆われるので、内槽４及びデッキ７の施工性を向上させることができる。すなわち、内槽屋根４３のうち溶接線Ｌ１～Ｌ３を含む領域と溶接線Ｌ１～Ｌ３を含まない領域とが別々のカバー材６３，６４によって覆われるので、例えば溶接により内槽屋根４３を構築した後の気密試験を、第１カバー材６３を取り付けかつ第２カバー材６４を取り付けない状態で行うことができる。このため、気密試験の結果溶接不良が発見されたときに、当該溶接不良の手直しを、溶接線Ｌ１～Ｌ３を覆う第２カバー材６４が存在しない状態で容易に行うことができる。

【0059】

また、本実施形態では、第２カバー材６４の一部が、ガスを通して粒状断熱材５６を通さない通気性の第２メインカバー要素６４Ｂにより構成されるので、第２カバー材６４を挟んだ水素ガスの流通が可能になり、上カバー１１の上下差圧を減少させることができる。これにより、上カバー１１に加わる応力が抑えられるので、デッキ７の必要強度を低く抑えることができ、デッキ７の重量を軽減することができる。また、上カバー１１に通気性を付与する第２メインカバー要素６４Ｂが、粒状断熱材５６を通さないほど目の細かい材料によって構成されるので、上カバー１１の下側のガス通路Ｒ１に粒状断熱材５６が流入するのを防止することができる。

【0060】

また、本実施形態では、内槽側板４２に沿ってグラスウール５７が配置されるとともに、当該グラスウール５７の上端部５７ａによってガス通路Ｒ１の径方向の外端が塞がれる。このような構成によれば、ガス通路Ｒ１への粒状断熱材５６の流入がグラスウール５７によって阻止されるので、ガス通路Ｒ１内の圧力の均等化が粒状断熱材５６によって阻害されることがなく、内槽屋根４３の上下差圧を効果的に減少させることができる。また、粒状断熱材５６とグラスウール５７の組合せによって内槽側板４２を十分に保冷することができる。

【0061】

［変形例］
前記実施形態では、綿状の断熱材であるグラスウール５７を内槽側板４２に沿って配置したが、グラスウール５７は省略してもよい。すなわち、内側断熱空間Ｓ２に配置される断熱材を全て粒状断熱材５６としてもよい。この場合、ガス通路Ｒ１への粒状断熱材５６の流入を防ぐシールドとして、ガス通路Ｒ１の径方向の外端には、例えばガラスクロス等を含む通気性のフェンスを設けることが好ましい。

【0062】

前記実施形態では、ガス通路Ｒ１に特に断熱材を配置しなかったが、ガス通路Ｒ１の全部又は一部に、比較的ガスを通し易い何らかの断熱材、例えばグラスウール５７のような綿状の断熱材を配置してもよい。

【0063】

前記実施形態では、内槽屋根４３の最外周（外縁）の近傍まで延びるガス通路Ｒ１が形成されるようにデッキ７を構築したが、デッキ７は、連通管４５の上端開口４５ａを含む内槽屋根４３の大部分の領域を覆うように構築されていればよく、必ずしも内槽屋根４３の最外周付近まで延びていなくてもよい。すなわち、デッキ７の上カバー１１もしくはガス通路Ｒ１の径方向の外端は、内槽屋根４３の上下差圧を減少させる上述した効果が有意に得られる程度に内槽屋根４３の中心から離れていればよい。このような場合のガス通路も、本開示における「内槽屋根の外縁部まで延びるガス通路」に相当する。

【0064】

前記実施形態では、外槽２、中間槽３、及び内槽４を備えた三重殻タンクに本開示を適用した例について説明したが、本開示は、少なくとも内槽４とその外側の槽とを備えたタンクに広く適用可能である。例えば、外槽及び内槽のみを備え、中間槽を備えない二重殻タンクに本開示を適用することも可能である。

【0065】

［まとめ］
前記各実施形態及びその変形例には、以下の開示が含まれる。

【0066】

本開示の第１の態様に係る液化水素貯蔵タンクは、液化水素を貯蔵する多重殻のタンクであって、内槽屋根及び内槽側板を含み、液化水素の貯蔵空間を画成する内槽と、前記内槽とその外側の槽との間に形成された断熱空間と、前記内槽屋根を貫通する連通管と、前記連通管の上端開口から前記内槽屋根の外縁部まで延びるガス通路を前記内槽屋根との間に形成するように、前記内槽屋根の上面を覆うデッキと、前記断熱空間における前記デッキの上側領域に配置された粒状断熱材と、を備えたものである。

【0067】

この第１の態様によれば、連通管が内槽屋根を貫通するとともに、内槽屋根上に構築されたデッキの下側にガス通路が形成されるので、例えば内槽内の上部の気相部空間にある水素ガスの圧力が高まったときに、当該水素ガスを連通管及びガス通路を通じて断熱空間の側部まで流すことができる。逆に、気相部空間の圧力が低下したしたときには、断熱空間から気相部空間に向かう逆方向の水素ガスの流れを形成することもできる。これにより、内槽屋根の上面に作用する圧力と内槽屋根の下面に作用する圧力との差である上下差圧を径方向の広範囲にわたって減少させることができ、当該差圧が内槽屋根にもたらす応力を軽減することができる。

【0068】

また、デッキの上側には粒状断熱材が配置されるので、デッキの下側空間をガス通路として利用しつつ、内槽屋根に対する外部からの入熱を粒状断熱材によって抑制することができ、内槽の保冷を図ることができる。

【0069】

第２の態様に係る液化水素貯蔵タンクは、前記第１の態様において、前記デッキは、前記内槽屋根の上面に立設されたサポートと、前記内槽屋根の上面を間隔を空けつつ覆うように前記サポートにより支持された上カバーとを含み、前記粒状断熱材は、前記上カバーの上側に配置される。

【0070】

この第２の態様では、サポートにより支持された上カバーの下側にガス通路を形成しつつ、当該上カバーの上側に粒状断熱材を安定的に配置することができる。

【0071】

第３の態様に係る液化水素貯蔵タンクは、前記第２の態様において、前記上カバーは、ガスを通して前記粒状断熱材を通さない通気カバー材を含む。

【0072】

この第３の態様では、上カバーに通気性が付与されるので、当該上カバーを挟んだガスの流通が可能になり、上カバーの上下差圧を減少させることができる。これにより、デッキの必要強度が低く済むので、デッキの重量を軽減することができる。また、上カバーに通気性を付与する通気カバー材が、粒状断熱材を通さないほど目の細かい材料によって構成されるので、上カバーの下側のガス通路に粒状断熱材が流入するのを防止することができる。

【0073】

第４の態様に係る液化水素貯蔵タンクは、前記第２又は第３の態様において、前記上カバーは、第１カバー材と、当該第１カバー材に隣接しかつ前記内槽屋根の溶接線を上から覆う第２カバー材とを含む。

【0074】

この第４の態様では、内槽屋根の溶接線を含む領域と当該溶接線を含まない領域とが別々のカバー材によって覆われるので、内槽屋根の溶接不良の手直しを、溶接線を覆う第２カバーが取り付けられていない状態で容易に行うことができる。

【0075】

第５の態様に係る液化水素貯蔵タンクは、前記第１～第４の態様において、前記ガス通路の径方向の外端に、前記粒状断熱材の前記ガス通路内への流入を防ぐシールドが設けられる。

【0076】

この第５の態様では、ガス通路への粒状断熱材の流入がシールドによって防止されるので、ガス通路内の圧力の均等化が粒状断熱材によって阻害されることがなく、内槽屋根の上下差圧を効果的に減少させることができる。

【0077】

本開示の第６の態様に係る施工方法は、内槽屋根及び内槽側板を含む内槽と、当該内槽とその外側の槽との間の断熱空間に配置された粒状断熱材と、前記内槽屋根を貫通する連通管と、前記内槽屋根の上面に立設されたサポート及びこれに支持された上カバーを含むデッキと、を備えた多重殻の液化水素貯蔵タンクを施工する方法であって、前記内槽屋根を溶接により構築すること、構築された前記内槽屋根の上面に前記サポートを固定するとともに、前記上カバーの一部を構成する第１カバー材を前記サポートに固定すること、前記サポート及び前記第１カバー材が固定された前記内槽屋根を前記内槽側板の上端に接合して前記内槽を構築すること、構築された前記内槽の気密試験を実施すること、及び、前記気密試験の終了後、前記上カバーの他の一部を構成する第２カバー材を、前記内槽屋根の溶接線を上から覆うように前記サポートに固定することにより、前記上カバーと前記内槽屋根との間に、前記連通管の上端開口から前記内槽屋根の外縁部まで延びるガス通路を形成すること、を含むものである。

【0078】

この第６の態様によれば、内槽屋根の溶接線を覆う第２カバー材が、内槽の気密試験の後に取り付けられるので、この気密試験の結果溶接不良が発見されたときに、当該溶接不良の手直しを、溶接線を覆う第２カバーが取り付けられていない状態で容易に行うことができる。

【符号の説明】

【0079】

１ 液化水素貯蔵タンク
３ 中間槽（内槽の外側の槽）
４ 内槽
７ デッキ
１１ 上カバー
１２ サポート
４２ 内槽側板
４３ 内槽屋根
４５ 連通管
４５ａ （連通管の）上端開口
５６ 粒状断熱材
６３ 第１カバー材
６４ 第２カバー材
６４Ｂ 第２メインカバー要素（通気カバー材）
５７ グラスウール（シールド）
Ｓ２ 内側断熱空間（断熱空間）
Ｒ１ ガス通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】