特開 2024-68427 粒状断熱材充填装置および方法

(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】P2024068427

(43)【公開日】2024-05-20

(54)【発明の名称】粒状断熱材充填装置および方法

(51)【国際特許分類】

   F17C 3/04 20060101AFI20240513BHJP

【ＦＩ】

F17C3/04 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022178866

(22)【出願日】2022-11-08

(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】100127797

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 晴洋

(72)【発明者】

【氏名】門田 高明

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA03

3E172AA06

3E172AB01

3E172AB04

3E172AB05

3E172AB11

3E172AB15

3E172BA06

3E172BB06

3E172BB12

3E172BB17

3E172BD05

3E172CA10

3E172DA03

3E172DA15

3E172DA90

3E172KA03

(57)【要約】

【課題】多重殻タンクの断熱空間に粒状断熱材を所要の比重で充填する。
【解決手段】パーライト充填装置１は、液化水素を貯蔵する多重殻タンク１００内の断熱空間Ｓ１に、粒状断熱材としてのパーライトＰを充填する装置である。パーライト充填装置１は、パーライトＰを収容するパーライト容器２と、パーライトＰの払い出しに伴うパーライト容器２内の減圧を抑止するために、バランスガスをパーライト容器２に供給するバランスガス供給管５と、パーライト容器２と多重殻タンク１００とを接続し、パーライト容器２内のパーライトＰをバランスガスとともに断熱空間Ｓ１に導入するパーライト導入管３と、一端側７ａが窒素ガスの供給源に接続され、他端側７ｂがパーライト導入管３に合流され、パーライト導入管３に窒素ガスを供給するガス供給配管７１とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化ガスを貯蔵する多重殻タンク内の断熱空間に粒状断熱材を充填する装置であって、
前記粒状断熱材を収容する収容容器と、
前記粒状断熱材の払い出しに伴う前記収容容器内の減圧を抑止するために、減圧補填ガスを前記収容容器に供給する補填ガス配管と、
前記収容容器と前記多重殻タンクとを接続し、前記収容容器内の粒状断熱材を前記減圧補填ガスとともに前記断熱空間に導入する導入配管と、
一端側が不活性ガスの供給源に接続され、他端側が前記導入配管に合流され、前記導入配管に不活性ガスを供給するガス供給配管と、
を備える粒状断熱材充填装置。

【請求項2】

請求項１に記載の粒状断熱材充填装置において、
前記ガス供給配管の合流点よりも上流側において前記導入配管に配設される第１流量調整弁と、前記合流点よりも上流側において前記ガス供給配管に配設される第２流量調整弁と、を備え、
前記第１流量調整弁および前記第２流量調整弁による流量調整により、前記導入配管の前記合流点よりも下流側における前記粒状断熱材と前記不活性ガスとの流量比が調整可能とされている、粒状断熱材充填装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の粒状断熱材充填装置において、
前記減圧補填ガスが不活性ガスからなり、
前記ガス供給配管の一端側が前記収容容器に接続され、前記収容容器に供給される前記減圧補填ガスの一部が前記ガス供給配管へ供給される、粒状断熱材充填装置。

【請求項4】

請求項１または２に記載の粒状断熱材充填装置において、
前記減圧補填ガスが不活性ガスからなり、
前記ガス供給配管の一端側が前記補填ガス配管に分岐接続され、前記補填ガス配管を流通する前記減圧補填ガスの一部が前記ガス供給配管へ供給される、粒状断熱材充填装置。

【請求項5】

請求項１または２に記載の粒状断熱材充填装置において、
前記補填ガス配管に供給されるガスと前記ガス供給配管に供給されるガスは、同一の不活性ガスであって、
前記不活性ガスを前記補填ガス配管および前記ガス供給配管に供給する一つの不活性ガス供給源を備える、粒状断熱材充填装置。

【請求項6】

請求項５に記載の粒状断熱材充填装置において、
前記多重殻タンクにおける前記液化ガスの貯蔵空間を不活性ガスに置換する置換装置を備え、
前記一つの不活性ガス供給源として、不活性ガスに置換された状態の前記貯蔵空間が用いられる、粒状断熱材充填装置。

【請求項7】

請求項１に記載の粒状断熱材充填装置において、
前記ガス供給配管の合流点よりも下流側の前記導入配管は、内部を流れる粒状断熱材を目視できる程度の透明性を有する透明管を含む、粒状断熱材充填装置。

【請求項8】

液化ガスを貯蔵する多重殻タンク内の断熱空間に粒状断熱材を充填する方法であって、
前記粒状断熱材を収容する収容容器と前記多重殻タンクとを導入配管で接続し、
前記導入配管に不活性ガスを供給可能なガス供給配管を接続し、
前記収容容器から前記粒状断熱材を、前記粒状断熱材の払い出しに伴う前記収容容器内の減圧を抑止する減圧補填ガスとともに、前記導入配管を通して前記断熱空間に導入し、
前記粒状断熱材の前記導入を行う期間の少なくとも一部に、前記ガス供給配管から前記導入配管に不活性ガスを供給する、粒状断熱材充填方法。

【請求項9】

請求項８に記載の粒状断熱材充填方法において、
前記粒状断熱材の前記断熱空間への導入の初期段階では、前記導入配管における前記粒状断熱材の流量を所定量に設定し、
前記粒状断熱材の前記断熱空間への導入が所定のレベルに達したとき、前記導入配管における前記粒状断熱材の流量を前記初期段階よりも減量する一方で、前記ガス供給配管から前記導入配管に供給する不活性ガスの流量を増量させる、粒状断熱材充填方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、液化ガスを貯蔵する多重殻タンク内の断熱空間に粒状断熱材を充填する装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、液化水素や液化天然ガスなどの低温の液化ガスは、多重殻タンクの内部に貯蔵される。多重殻タンクは、内槽と、内槽を収容する外槽とを含むタンクである。液化ガスの保冷のため、内槽と外槽との間には所定厚みの断熱空間が形成される。また、前記断熱空間にはパーライト等の粒状断熱材が充填される。

【0003】

多重殻タンク内の断熱空間に粒状断熱材を充填する方法として、下記特許文献１に記載の工法が知られている。特許文献１のパーライト充填工法は、パーライトを貯えるパーライトホッパと多重殻タンクの断熱空間とを配管で接続し、かつその状態で断熱空間内のガスを真空ポンプで吸引する。これにより、ホッパと断熱空間との間に生じる差圧を利用して、前記配管を通してホッパ内のパーライトを断熱空間に充填させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平２－２５６９９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

粒状断熱材は、多重殻タンクの断熱空間に圧密充填することが、保冷効果を高めるために望ましい。特許文献１の工法にて前記断熱空間への前記粒状断熱材の導入を行った場合、初期段階では良好に導入を行えるが、ある程度導入が進行すると、導入配管において前記粒状断熱材の詰まりが頻発することが判明した。このため、前記粒状断熱材を前記断熱空間へ所要の比重まで圧密充填できないという問題が生じた。

【0006】

本開示の目的は、多重殻タンクの断熱空間に粒状断熱材を所要の比重で充填することが可能な粒状断熱材充填装置および方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一局面に係る粒状断熱材充填装置は、液化ガスを貯蔵する多重殻タンク内の断熱空間に粒状断熱材を充填する装置であって、前記粒状断熱材を収容する収容容器と、前記粒状断熱材の払い出しに伴う前記収容容器内の減圧を抑止するために、減圧補填ガスを前記収容容器に供給する補填ガス配管と、前記収容容器と前記多重殻タンクとを接続し、前記収容容器内の粒状断熱材を前記減圧補填ガスとともに前記断熱空間に導入する導入配管と、一端側が不活性ガスの供給源に接続され、他端側が前記導入配管に合流され、前記導入配管に不活性ガスを供給するガス供給配管と、を備える。

【0008】

本開示の他の局面に係る粒状断熱材充填方法は、液化ガスを貯蔵する多重殻タンク内の断熱空間に粒状断熱材を充填する方法であって、前記粒状断熱材を収容する収容容器と前記多重殻タンクとを導入配管で接続し、前記導入配管に不活性ガスを供給可能なガス供給配管を接続し、前記収容容器から前記粒状断熱材を、前記粒状断熱材の払い出しに伴う前記収容容器内の減圧を抑止する減圧補填ガスとともに、前記導入配管を通して前記断熱空間に導入し、前記粒状断熱材の前記導入を行う期間の少なくとも一部に、前記ガス供給配管から前記導入配管に不活性ガスを供給する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、多重殻タンクの断熱空間に粒状断熱材を所要の比重で充填することが可能な粒状断熱材充填装置および方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本開示の第１実施形態に係るパーライト充填装置の構成を示すシステム図である。

【図2】図２は、第２実施形態に係るパーライト充填装置の構成を示すシステム図である。

【図3】図３は、第３実施形態に係るパーライト充填装置の構成を示すシステム図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本開示に係る粒状断熱材充填装置および方法の実施形態を詳細に説明する。本開示は、液化ガスを貯蔵する多重殻タンク内の断熱空間に粒状断熱材を充填する装置および方法に関する。多重殻タンクは、例えば球形または平底の二重殻、三重殻タンクである。貯蔵される液化ガスは、例えば液化水素、液体ヘリウム、液体窒素、液化天然ガスまたは液化石油ガスなどである。また、粒状断熱材の代表例は、粉体のパーライトである。以下の実施形態では、一例として、液化水素を貯蔵する二重殻タンクの断熱空間に粉体のパーライトを充填する装置および方法を示す。

【0012】

［第１実施形態］
図１は、本開示の粒状断熱材充填装置の第１実施形態に係るパーライト充填装置１の全体構成を示すシステム図である。パーライト充填装置１は、多重殻タンク１００内の断熱空間Ｓ１にパーライトＰを充填する装置である。多重殻タンク１００は、液化水素を貯蔵するための二重殻の球形タンクである。多重殻タンク１００は、液化水素の貯蔵空間Ｓ２を区画する球状のタンク内槽１０１と、タンク内槽１０１を収容する球状のタンク外槽１０２と、タンク外槽１０２を地盤上において支持する支柱１０３とを備える。断熱空間Ｓ１は、保冷のためにタンク内槽１０１とタンク外槽１０２との間に形成された所定厚みの空間である。パーライトＰは、保冷効果を高めるために断熱空間Ｓ１に充填される粉体状の断熱材である。パーライト充填装置１は、多重殻タンク１００の運用前、つまり貯蔵空間Ｓ２に液化水素が貯蔵される前に用意され、パーライトＰを断熱空間Ｓ１に圧密状態で充填する用途に供される。

【0013】

パーライト充填装置１は、パーライト容器２（収容容器）、パーライト導入管３（導入配管）、真空ポンプ４、バランスガス供給管５（補填ガス配管）、置換装置６およびガス供給装置７を備える。

【0014】

パーライト容器２は、断熱空間Ｓ１に充填される前のパーライトＰを収容する容器である。パーライト導入管３は、パーライト容器２内のパーライトＰを断熱空間Ｓ１へ導入するための配管である。パーライト導入管３は、タンク外槽１０２とパーライト容器２とを互いに接続している。真空ポンプ４は、断熱空間Ｓ１を真空引きするためのポンプである。バランスガス供給管５は、貯蔵空間Ｓ２とパーライト容器２との間で圧力バランスをとるための配管である。バランスガス供給管５は、タンク内槽１０１とパーライト容器２とを互いに接続している。置換装置６は、液化水素を貯蔵する前に、貯蔵空間Ｓ２に存在する空気を不活性ガス、本実施形態では窒素ガスに置換する装置である。ガス供給装置７は、パーライト導入管３に不活性ガスを供給し、当該パーライト導入管３におけるパーライトＰの詰まりを抑制するための装置である。以下、上掲の各部につき説明を加える。

【0015】

パーライト容器２は、一端２Ａと他端２Ｂとを有する横長の筒型容器であり、窒素ガス雰囲気中でパーライトＰを収容している。パーライト容器２は、多重殻タンク１００から幾分離れた位置において、当該容器の他端２Ｂ付近が図略のクレーンにより吊られた状態で設置されている。すなわち、パーライト容器２の他端２Ｂ側には、クレーンから延びるワイヤＷの先端が接続されている。当該ワイヤＷを介してパーライト容器２がクレーンにより吊り上げられることにより、地盤に対し傾斜した姿勢でパーライト容器２が設置される。パーライト容器２の設置姿勢は、多重殻タンク１００に近い側の一端２Ａの高さが、反対側の他端２Ｂの高さよりも低くなるように傾斜した姿勢である。なお、図１では、クレーンにより吊り上げられる前のパーライト容器２の姿勢が二点鎖線で示されている。

【0016】

パーライト容器２の一端２Ａには、当該パーライト容器２に収容されているパーライトＰを払い出すための払出口２ａが形成されている。他端２Ｂには、パーライト容器２内に減圧補填ガスとしてのバランスガスを供給するためのガス供給口２ｂが形成されている。なお、本実施形態では、前記バランスガスとして、タンク内槽１０１内の貯蔵空間Ｓ２（一つの不活性ガス供給源）に存在する窒素ガスが供給される。詳細は後述する。

【0017】

パーライト導入管３は、分岐ソケット３Ｂ（合流点）よりも多重殻タンク１００側の管路を構成する上流管１１、透明管１２および下流管１３と、分岐ソケット３Ｂよりもパーライト容器２側の管路を構成する充填配管２１とを含む。分岐ソケット３Ｂは、後述するガス供給装置７のガス供給配管７１をパーライト導入管３に合流させるためのＴ字型の分岐接続部を構成している。

【0018】

充填配管２１は、パーライト容器２の払出口２ａと、分岐ソケット３Ｂとを接続している。充填配管２１は、例えば鋼管等から構成された剛性管と、可撓管２１Ｆとの組み合わせで構成されている。可撓管２１Ｆは、屈曲自在な可撓性を有する管であり、例えばフレキシブル鋼管である。上流管１１は、分岐ソケット３Ｂと透明管１２とを接続している。上流管１１も、剛性管と可撓管１１Ｆとの組み合わせからなる。

【0019】

透明管１２は、上流管１１と下流管１３との間に介在される、透明性を有する合成樹脂製のストレート管である。透明管１２は、その内部を通過するパーライトＰを外部から視認し得る程度の透明性を有している。このような透明性を有する限りにおいて、透明管１２は透明又は半透明のいずれの材質から構成されてもよい。例えば、透明管１２は、透明又は半透明のアクリル管とすることができる。透明管１２は、上流管１１および下流管１３に対して各々フランジ接続されている。

【0020】

下流管１３は、透明管１２から上方に延びる縦管２３と、縦管２３の下流端とタンク外槽１０２とを接続する接続管２４とを含む。縦管２３は、鋼管等の剛性管から構成されている。接続管２４は、少なくとも一部にフレキシブル鋼管等の可撓管２４Ｆを含む。接続管２４の下流端は、タンク外槽１０２の充填口１０２ａに接続されている。充填口１０２ａは、パーライト導入管３から供給されたパーライトＰを断熱空間Ｓ１に導入するための連通部であって、タンク外槽１０２の複数箇所に設けられている。これら複数の充填口１０２ａのいずれかに接続管２４が選択的に接続され、その状態で断熱空間Ｓ１へのパーライトＰの充填作業が行われる。すなわち、パーライトＰの充填作業は、接続管２４が接続される充填口１０２ａを適宜切り替えながら行われる。

【0021】

パーライト導入管３における、分岐ソケット３Ｂよりも上流側の充填配管２１の途中には、第１流量調整弁３１が配設されている。第１流量調整弁３１は、充填配管２１から分岐ソケット３Ｂに送られるパーライトＰの流量を調整するために、開度が調整されるバルブである。第１流量調整弁３１は、充填配管２１の流量を調整できるものであればその種類を問わない。

【0022】

パーライト導入管３の下流管１３の途中であって充填口１０２ａに近い位置には、第１開閉弁３２が設けられている。第１開閉弁３２は、パーライト導入管３を通じた断熱空間Ｓ１へのパーライトＰの導入およびその停止を切り替えるためのバルブである。第１開閉弁３２は、パーライトＰの導入を開始する際に開弁され、パーライトＰの導入を停止する際に閉弁される。第１開閉弁３２は、管路を開放又は遮断できるものであり、例えば不測事態に迅速に遮断できるボール弁が好適である。

【0023】

真空ポンプ４は、ガスを吸引可能なポンプ要素と当該ポンプ要素を駆動する電動モータ等の駆動源とを含む吸引ポンプである。真空ポンプ４は、吸引管４１を介して多重殻タンク１００の断熱空間Ｓ１と連通しており、当該断熱空間Ｓ１内のガスを吸引管４１から吸引して外部に排出することにより、断熱空間Ｓ１を真空化することが可能である。パーライト容器２と断熱空間Ｓ１とはパーライト導入管３で直結されていることから、断熱空間Ｓ１が真空化されると、パーライト容器２と断熱空間Ｓ１との間に大きな圧力差が生じる。断熱空間Ｓ１へのパーライトＰの導入時には、このような圧力差が生じるように真空ポンプ４が駆動される。このような真空充填法により、パーライト導入管３を通じてパーライトＰが断熱空間Ｓ１に引き込まれる。

【0024】

バランスガス供給管５は、パーライト容器２のガス供給口２ｂとタンク内槽１０１とを接続している。パーライトＰの払い出しに伴うパーライト容器２内の減圧を抑止するために、バランスガスをパーライト容器２に供給するための配管である。本実施形態では、タンク内槽１０１内の貯蔵空間Ｓ２に貯留された不活性ガスが、前記バランスガスとして用いられる。また、前記バランスガスとして窒素ガスが用いられる。パーライト容器２内のパーライトＰは、前記窒素ガスとともに払出口２ａからパーライト導入管３へ送り出され、断熱空間Ｓ１に導入される。多重殻タンク１００の断熱空間Ｓ１にパーライトＰを充填する作業中、貯蔵空間Ｓ２は窒素ガスで満たされる。

【0025】

バランスガス供給管５には、第２開閉弁３４、第３開閉弁３５およびチャッキ弁３６が設けられている。第２開閉弁３４および第３開閉弁３５は、上述した第１開閉弁３２と同様、管路の開放／遮断が可能なボール弁等からなるバルブである。チャッキ弁３６は、貯蔵空間Ｓ２からパーライト容器２に向かう流れを許容しかつその逆方向の流れを禁止する逆流防止弁である。第２開閉弁３４は、多重殻タンク１００に近いバランスガス供給管５に取り付けられ、第３開閉弁３５は、パーライト容器２のガス供給口２ｂに近いバランスガス供給管５に取り付けられている。チャッキ弁３６は、第２開閉弁３４の下流側の近傍に配置されている。

【0026】

置換装置６は、多重殻タンク１００への液化水素およびパーライトＰの充填作業前に、貯蔵空間Ｓ２の雰囲気を空気から窒素ガスに置換する。置換装置６は、置換ガス供給源６０、供給管６１および開閉弁６２を含む。置換ガス供給源６０は、窒素ガスの供給源である。開閉弁６２が開かれた供給管６１を通して置換ガス供給源６０から窒素ガスが供給されることで、貯蔵空間Ｓ２が窒素ガスに置換される。置換装置６は、パーライトＰの充填作業中も、消費された窒素ガスを補充するよう、窒素ガスを貯蔵空間Ｓ２へ供給する。

【0027】

置換ガス供給源６０から貯蔵空間Ｓ２に窒素ガスが随時供給されることにより、略一定の圧力の窒素ガスで貯蔵空間Ｓ２が満たされた状態が定常的に得られる。バランスガス供給管５は、このように窒素ガスで満たされた大容量の貯蔵空間Ｓ２とパーライト容器２とを互いに連通することにより、パーライト容器２内の圧力を貯蔵空間Ｓ２と同等の圧力に維持する役割を果たす。これにより、パーライトＰの充填中、パーライト容器２と断熱空間Ｓ１との圧力差が継続的に確保されて、断熱空間Ｓ１にパーライトＰが充填され易くなる。

【0028】

ガス供給装置７は、パーライト導入管３に不活性ガスを供給することにより、当該パーライト導入管３におけるパーライトＰの流動詰まりを抑制する装置である。ガス供給装置７は、ガス供給配管７１および第２流量調整弁７２を含む。ガス供給配管７１は、不活性ガスの供給源とパーライト導入管３とを接続する配管であって、その一端側７ａがパーライト容器２に接続され、他端側７ｂがパーライト導入管３に合流されている。ガス供給配管７１は、その一部に可撓管７３を含んでいる。

【0029】

第１実施形態では、前記不活性ガスの供給源として、パーライト容器２に供給されているバランスガスを利用している。すなわち、貯蔵空間Ｓ２からパーライト容器２に供給されるバランスガスとしての窒素ガスの一部が、一端側７ａからガス供給配管７１に供給される。ガス供給配管７１の他端側７ｂは、分岐ソケット３Ｂに接続されている。ガス供給配管７１へ導入された窒素ガスは、合流点である分岐ソケット３Ｂからパーライト導入管３に供給可能である。このように、ガス供給配管７１はパーライト容器２から分岐し、払出口２ａが接続されているパーライト導入管３に合流するので、パーライト容器２内とガス供給配管７１内とが同じ圧力となる。従って、両者間の差圧に起因するパーライトＰの逆流を抑止できる。

【0030】

パーライト容器２における、ガス供給配管７１の一端側７ａの分岐部には、パーライトＰを通過させないフィルター２Ｆが取り付けられている。これにより、窒素ガスだけが一端側７ａからガス供給配管７１へ導入される。第２流量調整弁７２は、分岐ソケット３Ｂよりも上流側においてガス供給配管７１に配設されている。第２流量調整弁７２は、ガス供給配管７１からパーライト導入管３へ供給される窒素ガスの流量を調整するために、開度が調整されるバルブである。

【0031】

分岐ソケット３Ｂよりも上流側に配設された第１流量調整弁３１と、ガス供給配管７１に配設された第２流量調整弁７２とによる流量調整により、パーライト導入管３の分岐ソケット３Ｂよりも下流側管路（上流管１１および下流管１３）におけるパーライトＰと窒素ガスとの流量比が調整可能である。第１流量調整弁３１の開度を大きくする一方で第２流量調整弁７２の開度を絞れば、パーライトＰを大きな流量で断熱空間Ｓ１へ送ることができる。これに対し、第１流量調整弁３１の開度を絞る一方で第２流量調整弁７２の開度を大きくすれば、窒素ガスの流量が大きくなり、パーライトＰの濃度を薄くして断熱空間Ｓ１へ送ることができる。これにより、パーライト導入管３の詰まりを抑制できる。

【0032】

＜パーライトの充填作業＞
次に、以上のようなパーライト充填装置１を用いて多重殻タンク１００の断熱空間Ｓ１にパーライトＰを充填する作業の概略手順について説明する。なお、この作業が開始される前提として、多重殻タンク１００の貯蔵空間Ｓ２は既に窒素ガスで満たされているものとする。すなわち、開閉弁６２が事前に開かれて、置換ガス供給源６０からの窒素ガスが供給管６１を通じて貯蔵空間Ｓ２に供給されることにより、貯蔵空間Ｓ２内のガスが空気から窒素ガスへと置換される。パーライトＰの充填作業が開始されるのは、このような窒素ガスへの置換作業が完了した後である。

【0033】

パーライトＰの充填作業を開始するために、まずパーライト充填装置１が組み立てられる。すなわち、多重殻タンク１００から規定の距離だけ離れた定位置にパーライト容器２が搬入されるとともに、図１に示す通りに、パーライト容器２と多重殻タンク１００との間でパーライト導入管３、バランスガス供給管５およびガス供給装置７が組み立てられる。併せて真空ポンプ４が用意され、当該真空ポンプ４とタンク外槽１０２とが吸引管４１を介して接続される。パーライト容器２は、一端２Ａの高さが他端２Ｂよりも低くなるように、クレーンのワイヤＷによって持ち上げられる。パーライト導入管３は、パーライト容器２の払出口２ａと、タンク外槽１０２に備えられている複数の充填口１０２ａのうちの一つとを接続するように組み立てられる。なお、パーライト導入管３の接続管２４が最初に接続される充填口１０２ａとしては、タンク外槽１０２において比較的高さの低い位置に配置されている充填口１０２ａが選ばれる。

【0034】

以上のようなパーライト充填装置１の組立後、パーライトＰを断熱空間Ｓ１に充填する作業が開始される。すなわち、パーライト導入管３の第１開閉弁３２と、バランスガス供給管５の第２開閉弁３４および第３開閉弁３５が開弁される。その状態で、真空ポンプ４が駆動されて断熱空間Ｓ１が真空化される。これにより、パーライト容器２内のパーライトＰが、バランスガスの窒素ガスとともにパーライト導入管３を通じて断熱空間Ｓ１に引き込まれ、パーライトＰの充填が開始される。パーライトＰの充填の初期段階では、パーライトＰの流量が所定流量となるよう、パーライト導入管３の第１流量調整弁３１が例えば全開とされる。一方、ガス供給配管７１の第２流量調整弁７２は全閉または僅かな開度とされる。充填初期は断熱空間Ｓ１に空きが多いことから、上記のような開度設定としてパーライトＰの流量を大きくし、短時間に多量のパーライトＰの充填を行うことが優先される。

【0035】

パーライトＰの充填が進むと、パーライトＰの充填がスムーズに進行しないことがある。これは、接続管２４が接続されている充填口１０２ａ付近が充填されたパーライトＰで満たされ、パーライト導入管３内においてパーライトＰの流動の滞りや詰まりが生じるからである。なお、作業者は、パーライトＰのパーライト導入管３内の流動状況を、透明管１２を通して目視で確認することができる。

【0036】

パーライトＰの断熱空間Ｓ１への導入が所定のレベルに達したとき、流量調整弁３１、７２が操作される。前記所定レベルは、例えばパーライトＰの流動詰まりが透明管１２で確認されたとき、あるいは第１流量調整弁３１を全開とする充填が所定時間経過したとき等である。この場合、第１流量調整弁３１の開度を小さく、第２流量調整弁７２の開度を大きくする操作が行われる。すなわち、第１流量調整弁３１を絞って、充填配管２１から上流管１１へ向かうパーライトＰおよび窒素ガスの流量を初期段階よりも少なくする。一方、第２流量調整弁７２の開度を大きくすることで、上流管１１に供給する窒素ガスの流量を増量させる。これにより、第１流量調整弁３１の絞りにより充填配管２１のルートでは窒素ガスの流量が減少しても、上流管１１ではガス供給配管７１というバイパス経路から供給される窒素ガスにより所要の窒素ガス流量が確保できる。

【0037】

パーライト導入管３においてパーライトＰの詰まりを生じ難くするには、断熱空間Ｓ１へ単位時間当たりのパーライトＰの流量を減らせば良い。充填に時間を要しても、パーライトＰを充填できることが肝要である。しかし、第１流量調整弁３１を単純に絞っただけでは、パーライトＰだけでなく、バランスガスとしての窒素ガスの流量も減ってしまう。このため、パーライト導入管３内のパーライトＰの流速が遅くなり、結局、詰まりが生じて充填自体が行えなくなる。

【0038】

窒素ガスは気体であるので、パーライト導入管３内で詰まることはない。そこで、本実施形態では、ガス供給配管７１を通して窒素ガスを供給し、上流管１１および下流管１３における窒素ガスの流量を確保する。これにより、パーライト導入管３内のパーライトＰの流速を確保しつつ、パーライトＰの濃度を薄くすることができる。従って、パーライト導入管３でのパーライトＰの詰まりを抑制しつつ、断熱空間Ｓ１へパーライトＰを圧密充填することが可能となる。

【0039】

なお、上記の通りの流量調整弁３１、７２の操作を行っても、同一の充填口１０２ａを使用したままではパーライトＰの充填はいずれ困難になる。この場合に作業者は、例えばパーライト導入管３の接続管２４を、これまで使用していた充填口１０２ａよりも高い位置にある他の充填口１０２ａか、同等の高さでかつ周方向の位置が異なる他の充填口１０２ａに付け替える。その後の作業は、上記と同様である。

【0040】

＜作用効果＞
以上説明した第１実施形態によれば、パーライトＰを多重殻タンク１００の断熱空間Ｓ１へ送るパーライト導入管３に、ガス供給配管７１から窒素ガスが供給可能である。このため、パーライト導入管３においてパーライトＰの流動が滞ったときに、ガス供給配管７１から供給される窒素ガスの流動でパーライトＰを断熱空間Ｓ１へ送ることができる。

【0041】

また、第１流量調整弁３１および第２流量調整弁７２による流量調整により、分岐ソケット３Ｂよりも下流側のパーライト導入管３におけるパーライトＰと窒素ガスとの流量比を自在にコントロールできる。例えば、パーライト導入管３においてパーライトＰの流動の滞りが生じていない状況では、第１流量調整弁３１の開度を第２流量調整弁７２の開度よりも大きくして、パーライトＰを大きな流量で断熱空間Ｓ１へ導入させる。一方、パーライトＰの流動に滞りが生じた場合には、第１流量調整弁３１の開度を絞ってパーライトＰの流量を減らす一方で、第２流量調整弁７２の開度を相対的に大きくして流動を確保し、多量の窒素ガスに乗せて少量のパーライトＰを断熱空間Ｓ１へ導入させる。このような流量コントロールにより、断熱空間Ｓ１へ所要の比重でパーライトＰを充填させることができる。

【0042】

さらに、パーライト容器２に供給されるバランスガスの一部がガス供給配管７１へ供給される。つまり、バランスガスとガス供給配管７１への供給ガスが同一の不活性ガスである。このため、ガス供給配管７１への供給用の不活性ガスを新たに配備する必要がない。また、パーライト容器２およびガス供給配管７１の内部が同じ圧力となり、パーライトＰの逆流を抑止できる利点もある。

【0043】

加えて、多重殻タンク１００の貯蔵空間Ｓ２が置換装置６によって窒素ガスに置換され、当該貯蔵空間Ｓ２を一つの窒素ガス供給源として、バランスガス供給管５とガス供給配管７１とに窒素ガスが供給される。このため、装置構造を簡素化できる。また、貯蔵空間Ｓ２は一般に大容量であるため、多量に窒素ガスをバランスガス供給管５およびガス供給配管７１に送り出したとしても、俄に貯蔵空間Ｓ２の圧力は変動しない。従って、安定的に窒素ガスを供給させることができる。

【0044】

［第２実施形態］
図２は、第２実施形態に係るパーライト充填装置１Ａの全体構成を示すシステム図である。パーライト充填装置１Ａが第１実施形態と相違する点は、ガス供給装置７Ａの配置である。ガス供給装置７Ａは、バランスガス供給管５から窒素ガスを分流させ、パーライト導入管３に当該窒素ガスを供給する。パーライト充填装置１Ａの残余の部分は第１実施形態のパーライト充填装置１と同じであるため、ここでは説明を省く。

【0045】

ガス供給装置７Ａは、ガス供給配管７１Ａと、このガス供給配管７１Ａに配設された第２流量調整弁７２Ａおよびチャッキ弁７４とを含む。ガス供給配管７１Ａの一端側７ａは、バランスガス供給管５に分岐接続されている。具体的には、バランスガス供給管５にＴ字型の分岐ソケット５Ｂが割り入れられ、ガス供給配管７１Ａの一端側７ａが分岐ソケット５Ｂに接続されている。ガス供給配管７１Ａの他端側７ｂは、第１実施形態と同様に、パーライト導入管３に割り入れられたＴ字型の分岐ソケット３Ｂに接続されている。このように、第２実施形態のガス供給配管７１Ａは、パーライト容器２をバイパスして、バランスガス供給管５とパーライト導入管３とを直結し、バランスガスとしての窒素ガスの一部をパーライト導入管３へ供給可能としている。

【0046】

第２流量調整弁７２Ａは、ガス供給配管７１Ａからパーライト導入管３へ供給される窒素ガスの流量を調整するために、開度が調整されるバルブである。第１流量調整弁３１および第２流量調整弁７２Ａによる流量調整により、分岐ソケット３Ｂよりも下流側のパーライト導入管３におけるパーライトＰと窒素ガスとの流量比がコントロールされる。チャッキ弁７４は、ガス供給配管７１Ａ内における窒素ガスの逆流を禁止する逆流防止弁である。

【0047】

第１実施形態と同様に、パーライトＰの充填の初期段階では、第１流量調整弁３１の開度を大きくするとともに第２流量調整弁７２Ａを閉止または僅かな開度とし、パーライトＰを大きな流量で断熱空間Ｓ１へ導入させる。一方、パーライトＰの流動に滞りが生じるタイミングになると、第１流量調整弁３１の開度を絞ってパーライトＰの流量を減らす一方で、第２流量調整弁７２Ａの開度を大きくし、窒素ガス流量を相対的に大きくして少量のパーライトＰを断熱空間Ｓ１へ導入させる。

【0048】

第２実施形態によれば、ガス供給配管７１Ａにより、パーライト容器２をバイパスして、バランスガス供給管５から直接的に窒素ガスをパーライト導入管３へ導入できる。このため、ガス供給配管７１Ａを流れる窒素ガスの流速をより高め易くなる。例えば、第１流量調整弁３１を絞る一方で第２流量調整弁７２Ａを全開に近い開度とすることにより、パーライト導入管３の上流管１１の流体流動は、ガス供給配管７１Ａから上流管１１に向けて流れる高速の窒素ガス流ＦＡが主流となる。この場合、当該窒素ガス流ＦＡに充填配管２１から供給されるパーライトＰが添加される態様となり、濃度の薄いパーライトＰが断熱空間Ｓ１に供給される状態を維持し易くなる。従って、パーライトＰの充填効率は低下し、窒素ガスの使用料が増加するものの、パーライト導入管３に詰まりを起こさせることなく、パーライトＰの断熱空間Ｓ１への充填自体は行える。すなわち、少々時間は要するものの、断熱空間Ｓ１に所要の比重でパーライトＰを充填することができる。

【0049】

第２実施形態においても、窒素ガスに置換された多重殻タンク１００の貯蔵空間Ｓ２を一つの不活性ガス供給源とし、バランスガス供給管５およびガス供給配管７１Ａに窒素ガスを供給する構成である。このため、バランスガス供給管５およびパーライト容器２とガス供給配管７１Ａとの間に差圧は生じず、パーライトＰのパーライト容器２への逆流を防止することができる。

【0050】

［第３実施形態］
図３は、第３実施形態に係るパーライト充填装置１Ｂの全体構成を示すシステム図である。パーライト充填装置１Ｂが第１、第２実施形態と相違する点は、窒素ガスに置換された多重殻タンク１００の貯蔵空間Ｓ２を窒素ガスの供給源とせず、独自の窒素ガスの供給源を有するガス供給装置７Ｂからパーライト導入管３へ窒素ガスが供給される点である。パーライト充填装置１Ｂの残余の部分は第１、第２実施形態のパーライト充填装置１、１Ａと同じであるため、ここでは説明を省く。

【0051】

ガス供給装置７Ｂは、窒素ガス供給源７０、ガス供給配管７１Ｂおよび第２流量調整弁７２Ｂを含む。窒素ガス供給源７０は、窒素ガスが充填されたガスタンクである。ガス供給配管７１Ｂの一端側７ａは、窒素ガス供給源７０に接続されている。ガス供給配管７１Ｂの他端側７ｂは、パーライト導入管３に割り入れられたＴ字型の分岐ソケット３Ｂに接続されている。

【0052】

第２流量調整弁７２Ｂは、ガス供給配管７１Ｂを通して窒素ガス供給源７０からパーライト導入管３へ供給される窒素ガスの流量を調整するバルブである。第１流量調整弁３１および第２流量調整弁７２Ｂによる流量調整により、分岐ソケット３Ｂよりも下流側のパーライト導入管３におけるパーライトＰと窒素ガスとの流量比がコントロールされる。

【0053】

第１、第２実施形態と同様に、パーライトＰの充填の初期段階では、第１流量調整弁３１の開度を大きくするとともに第２流量調整弁７２Ｂを閉止または僅かな開度とされる。一方、パーライトＰの流動に滞りが生じるタイミングになると、第１流量調整弁３１の開度を絞ってパーライトＰの流量を減らす一方で、第２流量調整弁７２Ｂの開度を大きくし、窒素ガス流量を相対的に大きくして少量のパーライトＰを断熱空間Ｓ１へ導入させる。第３実施形態では、ガス供給配管７１Ｂとパーライト容器２とを同じ圧力に維持する圧力調整機構を設けることが望ましい。

【0054】

［変形例］
以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば次のような変形実施形態を採用できる。

【0055】

上記実施形態では、パーライト充填装置１によるパーライトＰの充填対象を、液化水素を貯蔵する多重殻タンク１００とした。本開示に係る装置および方法によるパーライトの充填対象は液化水素タンクに限られず、他の種類の液化ガスを貯蔵するタンクであってもよい。例えば、液化天然ガス、液体ヘリウム、液体窒素、液化アンモニアまたは液化石油ガス等を貯蔵する多重殻タンクの断熱空間を、本装置および方法によるパーライトＰの充填対象としてもよい。但し、液化水素は最も低温であるため、このような液化水素を貯蔵する多重殻タンクを対象とする場合は、保冷性能を高めるために十分な量のパーライトを断熱空間に圧密状態で充填することが求められる。このため、本装置および方法は、液化水素を貯留する多重殻タンクに最も好適に適用され得る。

【0056】

上記実施形態では、粒状断熱材として、多重殻タンク１００の断熱空間Ｓ１に粒状のパーライトＰを充填する例を示した。断熱空間Ｓ１に充填されるのは断熱機能を発揮する粒状物質、つまり粒状断熱材であればよく、パーライトに限られない。例えば、グラスバブルズなどと称されるガラス粒を粒状断熱材として用いてもよい。

【0057】

［本開示のまとめ］
以上説明した具体的実施形態には、以下の構成を有する開示が含まれている。

【0058】

本開示の第１の態様に係る粒状断熱材充填装置は、液化ガスを貯蔵する多重殻タンク内の断熱空間に粒状断熱材を充填する装置であって、前記粒状断熱材を収容する収容容器と、前記粒状断熱材の払い出しに伴う前記収容容器内の減圧を抑止するために、減圧補填ガスを前記収容容器に供給する補填ガス配管と、前記収容容器と前記多重殻タンクとを接続し、前記収容容器内の粒状断熱材を前記減圧補填ガスとともに前記断熱空間に導入する導入配管と、一端側が不活性ガスの供給源に接続され、他端側が前記導入配管に合流され、前記導入配管に不活性ガスを供給するガス供給配管と、を備える。

【0059】

第１の態様によれば、粒状断熱材を多重殻タンクの断熱空間へ送る導入配管に、ガス供給配管から不活性ガスが供給可能となる。このため、前記導入配管において前記粒状断熱材の流動が滞ったときに、ガス供給配管から供給される不活性ガスの流動で前記粒状断熱材を前記断熱空間へ送ることが可能となる。

【0060】

第２の態様に係る粒状断熱材充填装置は、第１の態様の粒状断熱材充填装置において、前記ガス供給配管の合流点よりも上流側において前記導入配管に配設される第１流量調整弁と、前記合流点よりも上流側において前記ガス供給配管に配設される第２流量調整弁と、を備え、前記第１流量調整弁および前記第２流量調整弁による流量調整により、前記導入配管の前記合流点よりも下流側における前記粒状断熱材と前記不活性ガスとの流量比が調整可能とされている。

【0061】

第２の態様によれば、導入配管における粒状断熱材と不活性ガスとの流量比を自在にコントロールできる。例えば、導入配管において粒状断熱材の流動の滞りが生じていない状況では、第１流量調整弁の開度を第２流量調整弁の開度よりも大きくして、粒状断熱材を大きな流量で断熱空間へ導入させる。また、粒状断熱材の流動の滞りが生じた場合には、第１流量調整弁の開度を絞って粒状断熱材の流量を減らす一方で、第２流量調整弁の開度を相対的に大きくして流動を確保し、多量の不活性ガスに乗せて少量の粒状断熱材を断熱空間へ導入させる。第２の態様によれば、このような流量コントロールにより、断熱空間へ所要の比重で粒状断熱材を充填させることができる。

【0062】

第３の態様に係る粒状断熱材充填装置は、第１または第２の態様の粒状断熱材充填装置において、前記減圧補填ガスが不活性ガスからなり、前記ガス供給配管の一端側が前記収容容器に接続され、前記収容容器に供給される前記減圧補填ガスの一部が前記ガス供給配管へ供給される。

【0063】

第３の態様によれば、減圧補填ガスとして収容容器に導入された不活性ガスを利用して、ガス供給配管へ不活性ガスを供給できる。この場合、収容容器内とガス供給配管内とが同じ圧力となり、粒状断熱材の逆流を抑止できる。

【0064】

第４の態様に係る粒状断熱材充填装置は、第１または第２の態様の粒状断熱材充填装置において、前記減圧補填ガスが不活性ガスからなり、前記ガス供給配管の一端側が前記補填ガス配管に分岐接続され、前記補填ガス配管を流通する前記減圧補填ガスの一部が前記ガス供給配管へ供給される。

【0065】

第４の態様によれば、減圧補填ガスとして補填ガス配管に導入された不活性ガスを利用して、ガス供給配管へ不活性ガスを供給できる。この場合、補填ガス配管内とガス供給配管内とが同じ圧力となり、粒状断熱材の逆流を抑止できる。

【0066】

第５の態様に係る粒状断熱材充填装置は、第１または第２の態様の粒状断熱材充填装置において、前記補填ガス配管に供給されるガスと前記ガス供給配管に供給されるガスは、同一の不活性ガスであって、前記不活性ガスを前記補填ガス配管および前記ガス供給配管に供給する一つの不活性ガス供給源を備える。

【0067】

第５の態様によれば、一つの不活性ガス供給源から補填ガス配管とガス供給配管とに共通の不活性ガスが供給される。このため、装置構造を簡素化できる。また、補填ガス配管とガス供給配管とに差圧が生じないので、粒状断熱材の逆流を抑止できる。

【0068】

第６の態様に係る粒状断熱材充填装置は、第５の態様の粒状断熱材充填装置において、前記多重殻タンクにおける前記液化ガスの貯蔵空間を不活性ガスに置換する置換装置を備え、前記一つの不活性ガス供給源として、不活性ガスに置換された状態の前記貯蔵空間が用いられる。

【0069】

第６の態様によれば、多重殻タンクの貯蔵空間に一時的に貯留される不活性ガスを、不活性ガス供給源として利用する。貯蔵空間は一般に大容量であるため、多量に不活性ガスを補填ガス配管およびガス供給配管に送り出したとしても、俄に前記貯蔵空間の圧力は変動しない。従って、安定的に不活性ガスを供給させることができる。

【0070】

第７の態様に係る粒状断熱材充填装置は、第１～第６の態様の粒状断熱材充填装置において、前記ガス供給配管の合流点よりも下流側の前記導入配管は、内部を流れる粒状断熱材を目視できる程度の透明性を有する透明管を含む。

【0071】

第７の態様によれば、透明管を通して前記合流点よりも下流側の導入配管内における粒状断熱材の流動状態を作業員に視認させることができる。従って、ガス供給配管から導入配管へ不活性ガスを供給させるタイミングや流量などを、前記流動状態に応じて設定させることができる。

【0072】

本開示の第８の態様に係る粒状断熱材充填方法は、液化ガスを貯蔵する多重殻タンク内の断熱空間に粒状断熱材を充填する方法であって、前記粒状断熱材を収容する収容容器と前記多重殻タンクとを導入配管で接続し、前記導入配管に不活性ガスを供給可能なガス供給配管を接続し、前記収容容器から前記粒状断熱材を、前記粒状断熱材の払い出しに伴う前記収容容器内の減圧を抑止する減圧補填ガスとともに、前記導入配管を通して前記断熱空間に導入し、前記粒状断熱材の前記導入を行う期間の少なくとも一部に、前記ガス供給配管から前記導入配管に不活性ガスを供給する。

【0073】

第８の態様によれば、断熱空間への粒状断熱材の導入が行われている期間に、前記導入配管において前記粒状断熱材の流動が滞ったときに、ガス供給配管から供給される不活性ガスの流動で前記粒状断熱材を前記断熱空間へ送ることが可能となる。

【0074】

第９の態様に係る粒状断熱材充填方法は、第８の態様の粒状断熱材充填方法において、前記粒状断熱材の前記断熱空間への導入の初期段階では、前記導入配管における前記粒状断熱材の流量を所定量に設定し、前記粒状断熱材の前記断熱空間への導入が所定のレベルに達したとき、前記導入配管における前記粒状断熱材の流量を前記初期段階よりも減量する一方で、前記ガス供給配管から前記導入配管に供給する不活性ガスの流量を増量させる。

【0075】

第９の態様によれば、粒状断熱材の導入が所定のレベルに達したとき、例えば粒状断熱材の流動が滞りがちとなるタイミングで、粒状断熱材の流量を減量し不活性ガスの流量を増量する。このため、導入配管内の流動を確保し、多量の不活性ガスに乗せて少量の粒状断熱材を断熱空間へ導入させることができる。

【符号の説明】

【0076】

１ パーライト充填装置（粒状断熱材充填装置）
１２ 透明管
２ パーライト容器（収容容器）
３ パーライト導入管（導入配管）
３Ｂ 分岐ソケット（合流点）
３１ 第１流量調整弁
４ 真空ポンプ
５ バランスガス供給管（補填ガス配管）
６ 置換装置
７、７Ａ、７Ｂ ガス供給装置
７１、７１Ａ、７１Ｂ ガス供給配管
７２、７２Ａ、７２Ｂ 第２流量調整弁
７ａ 一端側
７ｂ 他端側
１００ 多重殻タンク
Ｓ１ 断熱空間
Ｐ パーライト（粒状断熱材）
Ｓ１ 断熱空間
Ｓ２ 貯蔵空間（一つの不活性ガス供給源）

【図1】

【図2】

【図3】