2025-21499 液化ガス貯蔵タンクの運用方法及び液化ガス貯蔵タンク

(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】P2025021499

(43)【公開日】2025-02-14

(54)【発明の名称】液化ガス貯蔵タンクの運用方法及び液化ガス貯蔵タンク

(51)【国際特許分類】

   F17C 9/00 20060101AFI20250206BHJP

   F17C 3/04 20060101ALI20250206BHJP

【ＦＩ】

F17C9/00 B

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 2023125222

(22)【出願日】2023-08-01

(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】山本 哲夫

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA02

3E172AA05

3E172AB01

3E172BA06

3E172BB03

3E172BB12

3E172BB17

3E172BD05

3E172CA10

3E172DA14

3E172DA90

3E172EB02

3E172HA04

(57)【要約】

【課題】液化ガス貯蔵タンクのホットアップの際に粉体断熱材が圧密されるのを防止する。
【解決手段】液化ガスを貯留する内槽（４）と、保冷層（１３）を介して内槽（４）を収容する外槽（３）と、外槽（３）の屋根（３３）との間に隙間が生じる状態で保冷層（１３）に充填された粉体断熱材（１５）と、を備えた液化ガス貯蔵タンク（１）を運用する方法であって、内槽（３）から液化ガスを抜いて内槽（３）の温度を常温に近づけるホットアップを行うこと、及び、このホットアップの際に、保冷層（１３）にガスを供給し、供給した当該ガスによって粉体断熱材（１５）を流動化させる粉体流動化とを行うことを含む。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化ガスを貯留する内槽と、保冷層を介して前記内槽を収容する外槽と、当該外槽の屋根との間に隙間が生じる状態で前記保冷層に充填された粉体断熱材と、を備えた液化ガス貯蔵タンクを運用する方法であって、
前記内槽から液化ガスを抜いて前記内槽の温度を常温に近づけるホットアップを行うこと、及び、
前記ホットアップの際に、前記保冷層にガスを供給し、供給した当該ガスによって前記粉体断熱材を流動化させる粉体流動化とを行うことを含む、液化ガス貯蔵タンクの運用方法。

【請求項2】

請求項１に記載の液化ガス貯蔵タンクの運用方法において、
前記粉体流動化では、前記保冷層に対し、周方向に離れた複数箇所から前記ガスを供給する、液化ガス貯蔵タンクの運用方法。

【請求項3】

請求項１に記載の液化ガス貯蔵タンクの運用方法において、
前記粉体流動化では、前記保冷層に対し、高さ方向に離れた複数箇所から前記ガスを供給する、液化ガス貯蔵タンクの運用方法。

【請求項4】

請求項３に記載の液化ガス貯蔵タンクの運用方法において、
前記粉体流動化では、前記ガスの供給箇所の高さが低いほど前記ガスの供給開始を遅くするように、前記供給箇所の高さによって前記ガスの供給開始タイミングを異ならせる、液化ガス貯蔵タンクの運用方法。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の液化ガス貯蔵タンクの運用方法において、
前記粉体流動化では、前記内槽から前記外槽の外部に吸い出したガスを前記保冷層に供給するとともに、供給した当該ガスを、前記内槽を貫通する連通部を介して前記保冷層から前記内槽に戻す、液化ガス貯蔵タンクの運用方法。

【請求項6】

液化ガスを貯留する内槽と、
保冷層を介して前記内槽を収容する外槽と、
前記外槽の屋根との間に隙間が生じる状態で前記保冷層に充填された粉体断熱材と、
前記粉体断熱材を流動化させるためのガスを前記保冷層に供給可能なガス供給装置とを備えた、液化ガス貯蔵タンク。

【請求項7】

請求項６に記載の液化ガス貯蔵タンクにおいて、
前記ガス供給装置は、前記保冷層の内部に、前記ガスの出口となる複数の噴孔を有する供給リングを含む、液化ガス貯蔵タンク。

【請求項8】

請求項７に記載の液化ガス貯蔵タンクにおいて、
前記ガス供給装置は、前記保冷層の内部の異なる高さに配設された複数の前記供給リングを含む、液化ガス貯蔵タンク。

【請求項9】

請求項７又は８に記載の液化ガス貯蔵タンクにおいて、
前記内槽は、その内部と前記保冷層とを連通する連通部を含み、
前記ガス供給装置は、前記供給リングと、前記ガスを圧送するブロワーと、前記内槽の内部と前記ブロワーとを繋ぐ上流配管と、前記ブロワーと前記供給リングとを繋ぐ下流配管とを含む、液化ガス貯蔵タンク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、外槽と内槽との間の保冷層に粉体断熱材が充填された液化ガス貯蔵タンクに関する。

【背景技術】

【0002】

上記液化ガス貯蔵タンクは、例えば下記特許文献１に記載のとおり、メンテナンス等のために開放される場合がある。具体的に、特許文献１では、液化ガス貯蔵タンク（低温タンク）を開放する前に、内槽内の残液を排出する工程と、この残液の排出後に、外部から供給される窒素ガス等の不活性ガスによって燃焼性ガス（ボイルオフガス）をタンクから排出する工程と、同様の不活性ガスを用いて内槽を昇温させる工程と、内槽の昇温後に当該内槽に外気を導入する工程とが行われる。これにより、作業員が入れる環境がタンク内につくり出され、タンクのメンテナンスが可能になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－２５４６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のように、液化ガス貯蔵タンクを開放する場合には、事前に内槽を昇温させる処理が必要になる。以下では、このような処理のことをホットアップと称する。ホットアップが行われると、タンク運用中に液化ガスと同程度の温度にまで低下していた内槽の温度が常温付近まで上昇する。このことは、内槽の膨張を引き起こし、内槽と外槽との間の保冷層の容積を縮小させる。保冷層の容積が比較的大きく縮小するようなケースでは、保冷層に充填されている粉体断熱材が圧密されて、内槽を座屈させるような大きな圧力が内槽に加わるおそれがある。

【0005】

本開示は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、液化ガス貯蔵タンクのホットアップの際に粉体断熱材が圧密されるのを防止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上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運用方法は、液化ガスを貯留する内槽と、保冷層を介して前記内槽を収容する外槽と、当該外槽の屋根との間に隙間が生じる状態で前記保冷層に充填された粉体断熱材と、を備えた液化ガス貯蔵タンクを運用する方法であって、前記内槽から液化ガスを抜いて前記内槽の温度を常温に近づけるホットアップを行うこと、及び、前記ホットアップの際に、前記保冷層にガスを供給し、供給した当該ガスによって前記粉体断熱材を流動化させる粉体流動化とを行うことを含むものである。

【0007】

また、本開示の他の局面に係る液化ガス貯蔵タンクは、液化ガスを貯留する内槽と、保冷層を介して前記内槽を収容する外槽と、前記外槽の屋根との間に隙間が生じる状態で前記保冷層に充填された粉体断熱材と、前記粉体断熱材を流動化させるためのガスを前記保冷層に供給可能なガス供給装置とを備えたものである。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、液化ガス貯蔵タンクのホットアップの際に粉体断熱材が圧密されるのを防止することができる。

【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ガス貯蔵タンクを概略的に示す断面図である。

【図2】供給リングの構造を示す概略平面図である。

【図3】タンク本体をホットアップする手順（その１）を示す断面図である。

【図4】タンク本体をホットアップする手順（その２）を示す断面図である。

【図5】タンク本体をホットアップする手順（その３）を示す断面図である。

【図6】タンク本体をホットアップする手順（その４）を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面に基づいて、本開示の液化ガス貯蔵タンクの実施形態について詳細に説明する。本開示の液化ガス貯蔵タンクは、低温の液化ガスを貯蔵するタンクである。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。以下の実施形態では、液化ガス貯蔵タンクの一例として、収容される液化ガスが液化水素である、平底円筒型の二重殻タンクを例示する。もちろん、本開示は、平底円筒型以外の二重殻タンク、または三重殻等の多重殻タンクにも適用可能である。

【0011】

［液化ガス貯蔵タンクの構造］
図１は、本開示の一実施形態に係る液化ガス貯蔵タンク１を概略的に示す断面図である。本図に示すように、液化ガス貯蔵タンク１は、極低温の液化ガスである液化水素（ＬＨ２）を貯蔵するタンクであって、タンク基礎１０上に立設された地上据え置き式のタンク本体２と、タンク本体２にガスを供給するガス供給装置５と、タンク本体２内のガスを置換するガス置換装置６を備える。

【0012】

タンク本体２は、平底円筒型の二重殻タンクであって、外槽３と、外槽３の内部に収容された内槽４とを備える。外槽３及び内槽４は、それぞれ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。液化水素は、内槽４の内側に画成された貯留空間に貯蔵されている。

【0013】

外槽３は、炭素鋼等の金属で構成された密閉体であり、タンク基礎１０の上面に敷設された円板状の外槽底板３１と、外槽底板３１の周縁から立設された円筒状の外槽側板３２と、外槽側板３２の上面開口を塞ぐ外槽屋根３３とを含む。外槽屋根３３は、上側に凸の球面を呈するドーム型の屋根である。

【0014】

内槽４は、オーステナイト系ステンレス鋼、ニッケル鋼、またはアルミニウム合金等の低温鋼により構成されており、外槽３の内部に収容されている。内槽４は、外槽底板３１よりも径の小さい円板状の内槽底板４１と、内槽底板４１の周縁から立設された円筒状の内槽側板４２と、内槽側板４２の上面開口を塞ぐ内槽屋根４３とを含む。内槽屋根４３は、上側に凸の球面を呈するドーム型の屋根である。

【0015】

内槽４内の上層部は気相部ＳＧとされる。気相部ＳＧは、液化水素から蒸発した水素ガス（ＧＨ２）で満たされる空間であり、内槽屋根４３と液化水素（ＬＨ２）の液面Ｓ１との間に形成されている。

【0016】

内槽底板４１とタンク基礎１０との間には、底部保冷層１１が介設されている。底部保冷層１１は、タンク基礎１０から内槽底板４１への入熱を抑制するための断熱性の層である。底部保冷層１１は、例えば、泡ガラスや軽量気泡コンクリート等の個体断熱材の積層体により構成することができる。

【0017】

外槽３と内槽４との間には、保冷層１３が形成されている。保冷層１３は、内槽４と外槽３との間に形成された所定幅の隙間（空間）である。すなわち、保冷層１３は、外槽側板３２と内槽側板４２との間の円筒リング状の側部保冷層１３ａと、外槽屋根３３と内槽屋根４３との間のドーム状の屋根部保冷層１３ｂとを含む。保冷層１３は、外気から内槽側板４２及び内槽屋根４３への入熱を抑制する機能を有する。

【0018】

保冷層１３には、保冷性を高めるための粉体断熱材１５が充填されている。粉体断熱材１５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、流動性をもった断熱材である。言い換えると、外槽３は、粉体断熱材１５が充填される保冷層１３を介して内槽４を収容している。

【0019】

粉体断熱材１５は、外槽屋根３３に接する屋根部保冷層１３ｂの一部の領域を除いて、保冷層１３の大部分を占めるように充填されている。すなわち、屋根部保冷層１３ｂには、粉体断熱材１５が存在しない非充填空間ＮＳが形成されている。図１の例において、非充填空間ＮＳは、外槽屋根３３の周縁部と粉体断熱材１５の上面との間に画成されたリング状の空間である。言い換えると、粉体断熱材１５は、外槽屋根３３との間に隙間（非充填空間ＮＳ）が生じる状態で保冷層１３に充填されている。

【0020】

非充填空間ＮＳは、液化ガス貯蔵タンク１の施工時に自然に形成される。すなわち、液化ガス貯蔵タンク１の施工時は、外槽３及び内槽４が構築された後、外槽３に形成された図外のマンホール等から粉体断熱材１５が保冷層１３に充填される。このとき、外槽３及び内槽４は常温であるから、その後に内槽４内に液化水素が導入されて内槽４が冷却されると、当該冷却に伴って内槽４が収縮する。この内槽４の収縮は、保冷層１３の容積を拡大させる。このため、内槽４が収縮する前に粉体断熱材１５が保冷層１３を略隙間なく埋めていたとしても、保冷層１３の一部には自ずと非充填空間ＮＳが形成される。なお、粉体断熱材１５は重力によって下に集まるから、非充填空間ＮＳが形成されるのは、保冷層１３の上端部、つまり外槽屋根３３に接する屋根部保冷層１３ｂの一部の領域に限定される。このように、液化ガス貯蔵タンク１は、その構造ないし施工上の理由から、屋根部保冷層１３ｂに必ず非充填空間ＮＳ（隙間）を有する。

【0021】

保冷層１３にはシールガスが充填されている。具体的に、保冷層１３には、シールガスとして、内槽４内の液体（液化水素）に対応するガス、つまり水素ガスが充填される。本実施形態において、シールガスは、内槽４の気相部ＳＧから供給される水素ガスである。すなわち、気相部ＳＧから後述する連通管４５を通じて保冷層１３に導入された水素ガスが、当該保冷層１３のシールガスとして利用される。

【0022】

内槽側板４２を囲む側部保冷層１３ａの内周部には、樹脂系断熱材１７が配置されている。樹脂系断熱材１７は、タンク本体２の径方向に所定の厚みを有する綿状の断熱材である。樹脂系断熱材１７としては、例えばグラスウールやロックウールが好適である。樹脂系断熱材１７は、内槽側板４２に接触するとともに、側部保冷層１３ａの径方向内側の一部に限定して配置されている。側部保冷層１３ａにおける樹脂系断熱材１７の外側領域は、粉体断熱材１５によって占められている。

【0023】

内槽屋根４３には、内槽４の内部と保冷層１３とを連通する連通管４５（連通部）が設けられている。連通管４５は、上下方向の軸長が比較的短い円管であり、ドーム状の内槽屋根４３の頂部を貫通するように設けられている。連通管４５の上端には、通気性のフィルタ４６が取り付けられている。フィルタ４６は、水素ガス等のガスの流通を許容しつつ粉体断熱材１５の流通を阻止することが可能な材質により構成されている。このような連通管４５は、保冷層１３の圧力と内槽４の気相部ＳＧの圧力とをバランスさせる役割を果たす。

【0024】

ガス供給装置５は、保冷層１３にガスを供給することで粉体断熱材１５を流動化させる装置である。ガス供給装置５は、メンテナンス等のためにタンク本体２をホットアップする際に使用される。ホットアップとは、内槽４から液化水素を抜いて内槽４の温度を常温に近づける処理のことである。なお、ホットアップの詳細については後述する。

【0025】

ガス供給装置５は、液化水素の気化により生じた水素ガスつまりボイルオフガスをタンク本体２の内外で循環させつつ保冷層１３に供給することにより、粉体断熱材１５を流動化させる。具体的に、ガス供給装置５は、タンク本体２の外部に設けられたブロワー５１と、側部保冷層１３ａに上下多段に配置された複数の供給リング５２と、内槽４の内部とブロワー５１とを繋ぐ上流配管５３と、ブロワー５１と各供給リング５２とを繋ぐ下流配管５４とを備える。

【0026】

図２は、供給リング５２の構造を示す概略平面図である。図１及び図２に示すように、供給リング５２は、側部保冷層１３ａの最外周部に配置されたリング状の配管である。すなわち、供給リング５２は、外槽側板３２の内面に近接する位置において当該内面に沿って延びるように形成されている。供給リング５２には、水素ガスの出口となる多数の噴孔ｈ１が形成されている。噴孔ｈ１は、供給リング５２の内外周に沿う矢印Ａ１で示す方向、換言すればタンク本体２の周方向に所定の間隔を空けつつ並ぶように配置されている。言い換えると、噴孔ｈ１は、側部保冷層１３ａにおける周方向に離れた複数箇所に水素ガスが噴出されるように、供給リング５２の周面各所に分散配置されている。また、噴孔ｈ１は、供給リング５２を断面視した場合の円の周方向、つまり矢印Ａ１と直交する方向にも分散配置されている。噴孔ｈ１を通じて供給リング５２の内部に粉体断熱材１５が入り込まないように、各噴孔ｈ１は、グラスウール等からなる通気性のフィルタによって覆われている。

【0027】

図１に示すように、本実施形態では、複数の供給リング５２として、第１～第５供給リング５２Ａ～５２Ｅからなる５つの供給リングが用意されている。第１～第５供給リング５２Ａ～５２Ｅは、上下方向に等間隔に並ぶ状態で側部保冷層１３ａに配置されている。具体的に、第１供給リング５２Ａ、第２供給リング５２Ｂ、‥‥第５供給リング５２Ｅは、この順に高さが低くなるように配置されている。言い換えると、第１～第５供給リング５２Ａ～５２Ｅは、第１供給リング５２Ａの高さが最も高く、かつ第５供給リング５２Ｅの高さが最も低くなるように、側部保冷層１３ａ内の異なる高さにそれぞれ分散して配置されている。なお、以下の説明において、第１～第５供給リング５２Ａ～５２Ｅを区別せずに指す場合には、単に供給リング５２という。

【0028】

上流配管５３は、内槽屋根４３及び外槽屋根３３を貫通する配管である。すなわち、上流配管５３は、内槽４の内部から内槽屋根４３及び外槽屋根３３を貫通しつつ外槽３の外部に導出され、外槽３の外部においてブロワー５１に接続されている。

【0029】

上流配管５３には、上流バルブ５５が設けられている。上流バルブ５５は、上流配管５３を開閉するためのバルブであり、タンク本体２の外部に配置されている。液化水素がタンク本体２に貯蔵される通常運用時、上流バルブ５５は閉状態に維持される。

【0030】

下流配管５４は、ブロワー５１から下流側に延びる本管５４ａと、本管５４ａから分岐して各供給リング５２に至る複数の枝管５４ｂとを含む。各枝管５４ｂは、それぞれ外槽側板３２を貫通して本管５４ａと各供給リング５２とを接続している。なお、本実施形態では５つの供給リング５２（第１～第５供給リング５２Ａ～５２Ｅ）が用意されているから、これに対応して５本の枝管５４ｂが用意されている。

【0031】

各枝管５４ｂには、それぞれ下流バルブ５６が設けられている。すなわち、本実施形態では、５つの供給リング５２につながる各枝管５４ｂを開閉するために、供給リング５２と同数（５つ）の下流バルブ５６が用意されている。言い換えると、複数の下流バルブ５６は、第１供給リング５２Ａ用の枝管５４ｂを開閉する第１下流バルブ５６Ａと、第２供給リング５２Ｂ用の枝管５４ｂを開閉する第２下流バルブ５６Ｂと、第３供給リング５２Ｃ用の枝管５４ｂを開閉する第３下流バルブ５６Ｃと、第４供給リング５２Ｄ用の枝管５４ｂを開閉する第４下流バルブ５６Ｄと、第５供給リング５２Ｅ用の枝管５４ｂを開閉する第５下流バルブ５６Ｅとを有する。なお、以下の説明において、第１～第５下流バルブ５６Ａ～５６Ｅを区別せずに指す場合には、単に下流バルブ５６という。

【0032】

ブロワー５１は、水素ガスを圧送する装置であり、タンク本体２の内外で水素ガスを循環させる圧力源として機能する。後述する図４に示すように、ブロワー５１は、内槽４内の水素ガスを上流配管５３を介して外槽３の外部に吸い上げるとともに、吸い上げた水素ガスを下流配管５４を介して各供給リング５２（第１～第５供給リング５２Ａ～５２Ｅ）へと圧送する。各供給リング５２は、その噴孔ｈ１から側部保冷層１３ａに水素ガスを噴出させる。噴出された水素ガスは、側部保冷層１３ａから屋根部保冷層１３ｂへと移動し、さらに連通管４５を通って屋根部保冷層１３ｂから内槽４の内部へと移動する。内槽４内の水素ガスは、ブロワー５１によって再び外槽３の外部に吸い出される。このように、ブロワー５１は、内槽４の内部から外槽３の外部に出て再び内槽４へと戻る水素ガスの循環流を生成する。

【0033】

上記のような水素ガスの循環流は、保冷層１３にある粉体断熱材１５を流動化させる。すなわち、循環流の生成中、各供給リング５２における多数の噴孔ｈ１から保冷層１３に対し水素ガスが噴出されることにより、当該保冷層１３内の粉体断熱材１５が浮遊懸濁化し、液体のような流動性を有する状態に変化する。

【0034】

ガス置換装置６は、タンク本体２のメンテナンス時にタンク本体２内のガスを安全なガスに置換するための装置である。ガス置換装置６は、タンク本体２の外部に配置された置換ガスの供給源６１と、供給源６１と内槽４の内部とを連通する導入配管６２と、屋根部保冷層１３ｂから外槽３の外部に導出された導出配管６３と、導入配管６２に設けられた開閉可能な第１バルブ６４と、導出配管６３に設けられた開閉可能な第２バルブ６５とを備える。液化水素がタンク本体２に貯蔵される通常運用時、第１バルブ６４及び第２バルブ６５は閉状態に維持される。

【0035】

供給源６１から供給される置換ガスは、不活性ガスであればその種類を問わないが、本実施形態では窒素ガスが用いられる。供給源６１から供給された窒素ガスは、導入配管６２を通じて内槽４の内部に導入される。導入された窒素ガスは、内槽４内に残っている水素ガス（ボイルオフガス）を、連通管４５を通じて保冷層１３に追いやり、さらに導出配管６３を通じて外槽３の外部に排出する。これにより、内槽４内のガスが水素ガスから窒素ガスに置換される。

【0036】

タンク本体２には、当該タンク本体２から液化水素を払い出すための払い出し配管７１が接続されている。払い出し配管７１は、内槽４の底部付近から外槽３の外部に導出されている。払い出し配管７１には、開閉可能な第３バルブ７２が設けられている。第３バルブ７２は、タンク本体２の通常運用中、閉状態に維持される。

【0037】

［ホットアップの手順］
次に、タンク本体２をホットアップする手順について説明する。ホットアップは、メンテナンス等のために内槽４から液化水素を抜いて内槽４を常温化する処理のことであり、次のような手順で行われる。

【0038】

まず、図３に示すように、タンク本体２から液化水素（ＬＨ２）を払い出す。すなわち、第３バルブ７２を開くことにより、内槽４内にある液化水素を払い出し配管７１を通じてタンク本体２の外部に払い出す。これにより、内槽４から液化水素がなくなり、内槽４の内部はボイルオフガス、つまり液化水素の気化によって生じた水素ガス（ＧＨ２）で占められるようになる。

【0039】

次に、図４に示すように、ガス供給装置５を用いて、タンク本体２の内外で水素ガス（ＧＨ２）を循環させる。すなわち、上流バルブ５５を開くとともに、第１～第５下流バルブ５６Ａ～５６Ｅの少なくとも１つを開き、その状態でブロワー５１を作動させる。これにより、内槽４から上流配管５３を通じて外槽３の外部に水素ガスが吸い上げられるとともに、吸い上げられた水素ガスが下流配管５４及び供給リング５２を通じて保冷層１３に導入される。保冷層１３に導入された水素ガスは、連通管４５を通じて内槽４の内部に戻される。このようにして、内槽４の内部から外槽３の外部に出て再び内槽４へと戻る水素ガスの循環流が生成される。

【0040】

水素ガスを循環させる上述した動作は、保冷層１３に充填されている粉体断熱材１５を流動化させる。すなわち、下流配管５４から供給リング５２に導入された水素ガスが、供給リング５２の多数の噴孔ｈ１から保冷層１３の噴出されることにより、粉体断熱材１５が流動化（浮遊懸濁化）する。詳細は後述するが、このような粉体断熱材１５の流動化は、ホットアップに伴う内槽４の膨張から引き起こされ得る粉体断熱材１５の圧密を防止する役割を果たす。

【0041】

ここで、本実施形態では、粉体断熱材１５が上から順に流動化するように、高さの異なる複数（５つ）の供給リング５２から順次水素ガスの噴出を開始する。すなわち、側部保冷層１３ａの高い位置から低い位置へと順に水素ガスの供給が開始されるように、第１下流バルブ５６Ａ、第２下流バルブ５６Ｂ、‥‥第５下流バルブ５６Ｅをこの順に開弁させる。このとき、開いているバルブの数が時間経過とともに増えるように、２番目以降のバルブの開弁時は、その前に既に開弁されているバルブを引き続き開状態に維持する。これにより、第１供給リング５６Ａ、第２供給リング５６Ｂ、‥‥第５供給リング５２Ｅから、この順に水素ガスの噴出が開始されて、最終的には図５に示すように、全ての供給リング５６Ａ～５６Ｅから水素ガスが噴出されるようになる。このように、高い位置にある供給リング５２ほど早めに水素ガスの噴出を開始させることにより、粉体断熱材１５が上から順に流動化され、最終的には粉体断熱材１５が全体的に流動化される。

【0042】

また、上述したガス供給装置５による水素ガスの循環は、水素ガスの温度を徐々に上昇させる。すなわち、水素ガスの循環の過程で、水素ガスはブロワー５１により繰り返し圧縮される。また、水素ガスは、タンク本体２の外部にある配管、つまり上流配管５３の下流側の一部と下流配管５４とをそれぞれ通る際に、外気からの入熱を受ける。このようなブロワー５１による圧縮と外気からの入熱とによって、水素ガスの温度は徐々に上昇する。水素ガスの温度が上昇することで、内槽４の温度が上昇し、タンク本体２のホットアップが達成させる。

【0043】

以上のように、ガス供給装置５による水素ガスの循環は、粉体断熱材１５を流動化させつつ内槽４を昇温させる作用をもたらす。水素ガスの循環は、内槽４の温度が十分に上昇して常温に近づくまで継続され、常温に近づいた時点で停止される。例えば、循環する水素ガスの温度を検出する温度センサがガス供給装置５に設けられている場合、この温度センサにより検出された水素ガスの温度が常温に近い所定の閾値まで上昇した時点で、水素ガスの循環を停止することが考えられる。なお、水素ガスの循環を停止するには、ブロワー５１の作動を停止させるとともに、上流バルブ５５並びに第１～第５下流バルブ５６Ａ～５６Ｅをいずれも閉弁させる。

【0044】

水素ガスの循環が停止されると、次に図６に示すように、ガス置換装置６を用いてタンク本体２内のガスを水素ガス（ＧＨ２）から窒素ガス（ＧＮ２）に置換する。すなわち、第１バルブ６４及び第２バルブ６５をそれぞれ開いた状態で、供給源６１から導入配管６２を通じて内槽４に窒素ガスを供給する。供給された窒素ガスは、内槽４に存在していた水素ガスを内槽４から連通管４５を通じて保冷層１３へと押し出す。また、保冷層１３内の水素ガスは、窒素ガスによって導出配管６３へと押し出され、当該導出配管６３を通じてタンク本体２の外部に排出される。これにより、内槽４及び保冷層１３内のガスが水素ガスから窒素ガスに置換される。

【0045】

以上のようにしてタンク本体２内のガスが窒素ガスに置換されることで、タンク本体２を開放してメンテナンスを行うことが可能になる。例えば、外槽３に設けられたマンホールを開き、当該マンホールを通じてタンク本体２の内部に空気を導入する。これにより、タンク本体２の内部に作業員が立ち入れるようになり、タンク本体２のメンテナンスが可能になる。

【0046】

［作用効果］
以上説明したとおり、本実施形態では、タンク本体２のホットアップの際に、ガス供給装置５を用いて保冷層１３に水素ガスが供給されることにより、保冷層１３内の粉体断熱材１５が流動化される。このような構成によれば、ホットアップの際に粉体断熱材１５が圧密されるのを防止できるという利点がある。

【0047】

液化水素がタンク本体２に貯蔵される通常運用時、液化水素に触れている内槽４は、液化水素の温度に近い極低温の状態にある。この状態からホットアップが行われると、内槽４の温度は常温に近い温度まで大幅に上昇し、これによって内槽４が膨張する。一方、外気に触れている外槽３は、ホットアップの前後のいずれにおいても常温に近い状態にある。このため、ホットアップにより内槽が膨張すると、その分だけ外槽３と内槽４との間の保冷層１３の容積が縮小し、当該保冷層１３にある粉体断熱材１５が圧密されるおそれがある。これに対し、本実施形態では、ホットアップの際に保冷層１３に水素ガスが供給されて粉体断熱材１５が流動化されるので、内槽４の膨張により保冷層１３の容積が縮小しても、当該保冷層１３内の圧力が高いところから低いところへと粉体断熱材１５を逃がすことができ、粉体断熱材１５が圧密されるのを防止することができる。また、粉体断熱材１５の圧密が防止されることで、当該圧密に伴う大きな応力が内槽４に加わるのを防止でき、例えば当該応力が内槽４を座屈させる等の事態を防止することができる。

【0048】

また、本実施形態では、側部保冷層１３ａに樹脂系断熱材１７が配置されるので、この樹脂系断熱材１７による緩衝効果が粉体断熱材１５の圧力を緩和する結果、粉体断熱材１５の圧密をより高い確率で防止することができる。

【0049】

また、本実施形態では、保冷層１３（側部保冷層１３ａ）内で上下多段に配置された複数の供給リング５２がガス供給装置５に備えられ、かつ水素を噴出するための多数の噴孔ｈ１が各供給リング５２に形成されている。このような構成によれば、高さ方向及び周方向に離れた多数の箇所から保冷層１３に水素ガスを供給することができ、当該保冷層１３内の粉体断熱材１５を適切に流動化させることができる。

【0050】

特に、本実施形態では、各供給リング５２につながる枝管５４ｂにそれぞれ下流バルブ５６が設けられるとともに、高い位置にある供給リング５２から順に水素ガスの噴出が開始されるように各下流バルブ５６が制御される。このような構成によれば、保冷層１３内の粉体断熱材１５を上から順に流動化させることにより、広い範囲の粉体断熱材１５を均一に流動化させることができる。

【0051】

保冷層１３の下部にある粉体断熱材１５は、保冷層１３の上部にある粉体断熱材１５に比べて、自重による圧力が大きい。このため、粉体断熱材１５は、保冷層１３の上部よりも下部において流動化し難い。一方、保冷層１３の上部にある粉体断熱材１５は、自重による圧力が小さい上に、外槽屋根３３の近傍に形成される粉体断熱材１５の非充填空間ＮＳに近いから、相対的に流動化が容易である。このような状況において、高さの異なる複数の供給リング５２から水素ガスを同時に噴出し始めた場合には、保冷層１３の上部でのみ粉体断熱材１５が流動化して、保冷層１３の下部では粉体断熱材１５が流動化しないおそれがある。例えば、保冷層１３の下部では、粉体断熱材１５内に蟻の巣のようなガスの通り道ができるチャネリングと呼ばれる現象が起きるおそれがある。チャネリングが起きると、ガスの通り道が固定化するので、粉体断熱材１５を流動化させることができなくなる。

【0052】

これに対し、本実施形態では、高い位置にある供給リング５２から順に水素ガスの噴出が開始されるので、流動化が起き易い保冷層１３の上部から順に粉体断熱材１５を流動化させることができる。保冷層１３の上部において粉体断熱材１５が流動化すれば、この流動化領域の下側に隣接する粉体断熱材１５も流動化し易くなる。したがって、本実施形態のように粉体断熱材１５を上から順に流動化させるようにすれば、上述したチャネリングのような現象が起きるのを防止しつつ、粉体断熱材１５の流動化範囲を徐々に広げて最終的に粉体断熱材１５の大部分を均一に流動化させることができる。

【0053】

また、本実施形態では、保冷層１３に水素ガスを供給するガス供給装置５として、保冷層１３に配置された上記供給リング５２と、タンク本体２の外部に配置されたブロワー５１と、ブロワー５１と内槽４の内部とを繋ぐ上流配管５３と、ブロワー５１と供給リング５２とを繋ぐ下流配管５４と、を含む装置が用いられる。このような構成によれば、内槽４から外槽３の外部に吸い出した水素ガスを保冷層１３に供給するとともに、供給した当該水素ガスを、内槽４を貫通する連通管４５を介して保冷層１３から内槽４に戻すことができる。このように、内槽４の内部から外槽３の外部に出て再び内槽４へと戻る水素ガスの循環流を生成した場合には、粉体断熱材１５を流動化させるためのガスをタンク本体２の外部から別途供給することが不要になる。また、水素ガスを循環させる過程で当該水素ガスの温度が上昇するので、粉体断熱材１５の流動化とタンク本体２のホットアップとを並行して進めることができる。

【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、本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0055】

例えば、ガス供給装置５における上流配管５３又は下流配管５４に、水素ガスを加温するヒーターを追加してもよい。ヒーターを追加すれば、タンク本体２の内外を循環する水素ガスの昇温速度を速めることができ、タンク本体２のホットアップに要する期間を短縮することができる。

【0056】

上記実施形態では、タンク本体２の内外を循環する水素ガスの循環流を生成することにより、粉体断熱材１５を流動化させつつ内槽４を昇温（ホットアップ）させたが、流動化及びホットアップのために使用するガスは、水素ガスに限られない。例えば、内槽４の内部温度が窒素の沸点（約－１９６℃）以上になった状況では、窒素ガスを用いて流動化及びホットアップを行ってもよい。

【0057】

保冷層１３（側部保冷層１３ａ）に配置される樹脂系断熱材１７は省略してもよい。ガス供給によって粉体断熱材１５を十分に流動化させることができる場合には、樹脂系断熱材１７がなくても粉体断熱材１５の圧密を防止することができる。

【0058】

上記実施形態では、外槽３及び内槽４を有する二重殻の液化ガス貯蔵タンク１に本開示を適用した例について説明したが、本開示は、外槽の外側にもう一槽追加された液化ガス貯蔵タンク、つまり内槽と、内槽を収容する外槽と、外槽を収容する最外槽と、を備えた三重殻タンクにも適用可能である。このような三重殻タンクにおいても、内槽と外槽との間の保冷層内の粉体断熱材がホットアップ時に圧密されるのを防止する目的で、本開示を適用することが可能である。

【0059】

［まとめ］
上記実施形態及びその変形例には、以下の開示が含まれる。

【0060】

本開示の第１の態様に係る運用方法は、液化ガスを貯留する内槽と、保冷層を介して前記内槽を収容する外槽と、当該外槽の屋根との間に隙間が生じる状態で前記保冷層に充填された粉体断熱材と、を備えた液化ガス貯蔵タンクを運用する方法であって、前記内槽から液化ガスを抜いて前記内槽の温度を常温に近づけるホットアップを行うこと、及び、前記ホットアップの際に、前記保冷層にガスを供給し、供給した当該ガスによって前記粉体断熱材を流動化させる粉体流動化とを行うことを含む。

【0061】

この第１の態様によれば、タンクのホットアップの際に保冷層にガスが供給されて粉体断熱材が流動化されるので、ホットアップに伴う内槽の膨張により保冷層の容積が縮小しても、当該保冷層内の圧力が高いところから低いところへと粉体断熱材を逃がすことができ、粉体断熱材が圧密されるのを防止することができる。また、粉体断熱材の圧密が防止されることで、当該圧密に伴う大きな応力が内槽に加わるのを防止でき、例えば当該応力が内槽を座屈させる等の事態を防止することができる。

【0062】

第２の態様に係る運用方法は、前記第１の態様において、前記粉体流動化では、前記保冷層に対し、周方向に離れた複数箇所から前記ガスを供給する。

【0063】

この第２の態様によれば、周方向の複数箇所から供給されるガスを利用して粉体断熱材を適切に流動化させることができる。

【0064】

第３の態様に係る運用方法は、前記第１又は第２の態様において、前記粉体流動化では、前記保冷層に対し、高さ方向に離れた複数箇所から前記ガスを供給する。

【0065】

この第３の態様によれば、高さ方向の複数箇所から供給されるガスを利用して粉体断熱材を適切に流動化させることができる。

【0066】

第４の態様に係る運用方法は、前記第３の態様において、前記粉体流動化では、前記ガスの供給箇所の高さが低いほど前記ガスの供給開始を遅くするように、前記供給箇所の高さによって前記ガスの供給開始タイミングを異ならせる。

【0067】

保冷層の上部にある粉体断熱材は、保冷層の下部にある粉体断熱材に比べて流動化が起き易い。また、保冷層の上部において粉体断熱材が流動化すれば、この流動化領域の下側に隣接する粉体断熱材も流動化し易くなる。したがって、第４の態様のように、粉体断熱材を上から順に流動化させるようにした場合には、粉体断熱材の流動化範囲を徐々に広げて最終的に粉体断熱材の大部分を均一に流動化させることができる。

【0068】

第５の態様に係る運用方法は、前記第１～第４の態様において、前記粉体流動化では、前記内槽から前記外槽の外部に吸い出したガスを前記保冷層に供給するとともに、供給した当該ガスを、前記内槽を貫通する連通部を介して前記保冷層から前記内槽に戻す。

【0069】

この第５の態様のように、内槽の内部から外槽の外部に出て再び内槽へと戻るガスの循環流を生成した場合には、粉体断熱材を流動化させるためのガスをタンクの外部から別途供給することが不要になる。また、ガスを循環させる過程で当該ガスの温度が上昇するので、粉体断熱材の流動化とタンクのホットアップとを並行して進めることができる。

【0070】

本開示の第６の態様に係る液化ガス貯蔵タンクは、液化ガスを貯留する内槽と、保冷層を介して前記内槽を収容する外槽と、前記外槽の屋根との間に隙間が生じる状態で前記保冷層に充填された粉体断熱材と、前記粉体断熱材を流動化させるためのガスを前記保冷層に供給可能なガス供給装置とを備える。

【0071】

この第６の態様によれば、タンクのホットアップの際にガス供給装置を用いて保冷層内の粉体断熱材を流動化させることができ、ホットアップに伴う内槽の膨張がもたらし得る粉体断熱材の圧密を防止することができる。

【0072】

第７の態様に係る液化ガス貯蔵タンクは、前記第６の態様において、前記ガス供給装置は、前記保冷層の内部に、前記ガスの出口となる複数の噴孔を有する供給リングを含む。

【0073】

この第７の態様によれば、保冷層内に配置された供給リングにおける複数の噴孔から噴出されるガスによって粉体断熱材を適切に流動化させることができる。

【0074】

第８の態様に係る液化ガス貯蔵タンクは、前記第７の態様において、前記ガス供給装置は、前記保冷層の内部の異なる高さに配設された複数の前記供給リングを含む。

【0075】

この第８の態様によれば、例えば高い位置ある供給リングから順にガスの噴出を開始することにより、粉体断熱材を上から順に流動化させて、最終的に粉体断熱材の大部分を均一に流動化させることができる。

【0076】

第９の態様に係る液化ガス貯蔵タンクは、前記第７又は第８の態様において、前記内槽は、その内部と前記保冷層とを連通する連通部を含み、前記ガス供給装置は、前記供給リングと、ガスを圧送するブロワーと、前記内槽の内部と前記ブロワーとを繋ぐ上流配管と、前記ブロワーと前記供給リングとを繋ぐ下流配管とを含む。

【0077】

この第９の態様によれば、ブロワーを作動させることにより、内槽から外槽の外部にガスを吸い出して保冷層に供給するとともに、供給した当該ガスを、内槽を貫通する連通部を介して保冷層から内槽に戻すことができる。すなわち、内槽の内部から外槽の外部に出て再び内槽へと戻るガスの循環流を生成することができる。

【符号の説明】

【0078】

１ 液化ガス貯蔵タンク
３ 外槽
４ 内槽
５ ガス供給装置
１３ 保冷層
１５ 粉体断熱材
４５ 連通管（連通部）
５１ ブロワー（圧力源）
５２ 供給リング
５３ 上流配管
５４ 下流配管
ｈ１ 噴孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】