特許 7273498 二重殻タンク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-02

(45)【発行日】2023-05-15

(54)【発明の名称】二重殻タンク

(51)【国際特許分類】

   F17C 13/08 20060101AFI20230508BHJP

   B65D 90/02 20190101ALI20230508BHJP

   B65D 90/08 20060101ALI20230508BHJP

   B65D 90/12 20060101ALI20230508BHJP

   E04H 7/06 20060101ALI20230508BHJP

【ＦＩ】

F17C13/08 302E

B65D90/02 N

B65D90/08 B

B65D90/12 A

E04H7/06 303

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018240497

(22)【出願日】2018-12-25

(65)【公開番号】P2020101241

(43)【公開日】2020-07-02

【審査請求日】2021-12-15

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「水素利用等先導研究開発事業／大規模水素利用技術の研究開発／水素液化貯蔵システムの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【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】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 勝矢

(72)【発明者】

【氏名】堀野 聡

(72)【発明者】

【氏名】村上 貴行

(72)【発明者】

【氏名】山口 貴裕

【審査官】永田 勝也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２３７８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０７４４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０３４０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１２８１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－１４０３００（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１２－１９２９６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１７Ｃ １３／０８

Ｂ６５Ｄ ９０／０２

Ｂ６５Ｄ ９０／０８

Ｂ６５Ｄ ９０／１２

Ｅ０４Ｈ ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基礎コンクリートと、
前記基礎コンクリートに埋め込まれたベース部及び前記基礎コンクリートの上面に露出したプレート部を有するアンカープレートと、
前記基礎コンクリート上に設けられ、前記アンカープレートの前記プレート部と結合された平らな外槽底板、及び、前記外槽底板から上方へ延びる円筒状の外槽側板を有する外槽と、
前記外槽底板の上方に設けられた平らな内槽底板、及び、前記内槽底板から上方へ延びる円筒状の内槽側板を有し、前記外槽に真空断熱層を介して包囲された内槽とを、備え、
前記外槽底板は複数の底板部材からなり、前記アンカープレートの前記プレート部は第１水平方向に延びるライン状を呈し、複数の前記プレート部が前記第１水平方向と直交する第２水平方向に並び、前記第２水平方向に隣接する前記プレート部に前記底板部材が架け渡され、前記プレート部と前記底板部材の前記第２水平方向の端辺とが溶接されている、
二重殻タンク。

【請求項2】

前記外槽底板は前記第１水平方向及びそれと直交する前記第２水平方向に並ぶ複数の前記底板部材からなり、
前記プレート部は前記底板部材の周縁部と上下方向に重複するように平面視格子状に設けられ、
前記底板部材の前記第１水平方向及び前記第２水平方向の端辺と前記プレート部とが溶接されている、
請求項１に記載の二重殻タンク。

【請求項3】

前記第２水平方向に隣接する前記アンカープレートの間に複数の前記底板部材が前記第１水平方向に並び、前記第１水平方向に並ぶ前記底板部材の前記第１水平方向の端面同士が突き合わせ溶接されている、
請求項１又は２に記載の二重殻タンク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内槽が真空断熱層を介して外槽に包囲された二重殻タンクに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、低温の液化ガスを貯蔵するために二重殻タンクが使用されている。二重殻タンクは、液体を貯蔵する内槽と、内槽を包囲する外槽と、内槽と外槽との間の空間に充填された断熱材とを備える。更に断熱性を高めるために、内槽と外槽との間の空間が真空減圧されたものがある。特許文献１は、この種の二重殻タンクを開示する。

【0003】

特許文献１の二重殻タンク（低温用真空断熱容器）は、内槽と、内槽を覆う外槽と、内槽と外槽との間に充填された断熱材を含む真空断熱層とを備える。断熱材はグラスウールである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－７４４５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に示されるように、内槽と外槽との間に真空断熱層を設ける場合には、内槽及び外槽が圧力容器とされる。圧力容器は、一般的に、胴体をなす円筒部と、円筒部の両端にトロイド部を介して設けられた半球殻部とからなるカプセル形状の密閉容器である。このような圧力容器は壁に平面部分を有しないことから、壁を薄肉とすることができる。しかし、圧力容器の半球殻部は、その周囲の空間を有効に利用することが難しく、実質的には半球殻部とその周囲を含めた円柱状の空間を占有する。そのため、圧力容器は占有空間の大きさに対して容積が小さいという課題がある。

【0006】

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内槽が真空断熱層を介して外槽に包囲された二重殻タンクであって、カプセル形状の二重殻タンクと比較して容積の拡張の可能な構造を提案することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る二重殻タンクは、
基礎コンクリートと、
前記基礎コンクリートに埋め込まれたベース部及び前記基礎コンクリートの上面に露出したプレート部を有するアンカープレートと、
前記基礎コンクリート上に設けられ、前記アンカープレートの前記プレート部と結合された平らな外槽底板、及び、前記外槽底板から上方へ延びる円筒状の外槽側板を有する外槽と、
前記外槽底板の上方に設けられた平らな内槽底板、及び、前記内槽底板から上方へ延びる円筒状の内槽側板を有し、前記外槽に真空断熱層を介して包囲された内槽とを、備え、
前記外槽底板は複数の底板部材からなり、前記アンカープレートの前記プレート部は第１水平方向に延びるライン状を呈し、複数の前記プレート部が前記第１水平方向と直交する第２水平方向に並び、前記第２水平方向に隣接する前記プレート部に前記底板部材が架け渡され、前記プレート部と前記底板部材の前記第２水平方向の端辺とが溶接されているものである。

【0008】

上記構成の二重殻タンクによれば、内槽側板は内槽の底レベルまで円筒状に形成されているので、下部が半球殻で形成されたカプセル形状の内槽と比較して、内槽の容積を拡張することができる。また、下部が半球殻で形成された内槽ではデッドスペースとなっていた内槽の下部の周囲を、上記構成の二重殻タンクでは内槽の一部として利用することができる。つまり、内槽の占有空間を液体の収容空間として有効に利用することができる。

【0009】

また、内槽と外槽との間が減圧されると、大気圧を受けて外槽のうち特に平面で形成された外槽底板が上方へ浮き上がろうとする。これに対し、上記構成の二重殻タンクでは、外槽底板はアンカープレートにより基礎コンクリートに固定されているので、外槽底板の浮き上がりや撓みが抑制される。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、内槽が真空断熱層を介して外槽に包囲された二重殻タンクであって、カプセル形状の二重殻タンクと比較して容積の拡張の可能なものを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る二重殻タンクの全体的な構成を示す断面図である。

【図2】図２は、基礎コンクリートと外槽底板との取り合いを示す側面断面図である。

【図3】図３は、基礎コンクリートとアンカープレートの平面図である。

【図4】図４は、アンカープレートとそれに接合された複数の底板部材を示す平面図である。

【図5】図５は、複数の底板部材のレイアウトの変形例を示す平面図である。

【図6】図６は、基礎コンクリートと変形例１に係るアンカープレートの平面図である。

【図7】図７は、変形例１に係るアンカープレートとそれに接合された複数の底板部材の平面図である。

【図8】図８は、変形例１に係るアンカープレートによる基礎コンクリートと外槽底板との取り合いを示す側面断面図である。

【図9】図９は、基礎コンクリートと変形例２に係るアンカープレートの平面図である。

【図10】図１０は、変形例２に係るアンカープレートとそれに接合された複数の底板部材の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る二重殻タンク１の内部構造を示す断面図である。図１に示す二重殻タンク１は、基礎コンクリート２と、基礎コンクリート２の上に設けられた外槽３と、外槽３に内包された内槽４とを備える。この二重殻タンク１は、例えば、液体ヘリウム、液体水素、液体窒素、ＬＮＧ、ＬＰＧなどの低温液化ガスを貯蔵するためのものである。

【0013】

外槽３は、常温用材料で構成された圧力容器である。外槽３は、胴体をなす鉛直方向に延びる円筒状の外槽側板３１と、外槽側板３１の上部に設けられた半球殻状（ドーム状）の外槽屋根３２と、外槽側板３１の下部に設けられた概ね平らな外槽底板３３とを有する。外槽底板３３は複数の底板部材３３１が接合されて成る。外槽側板３１と外槽屋根３２との間は、トロイド部によって滑らかな曲面で接続されている。

【0014】

内槽４は、脆化遷移温度が低い低温用材料で構成された圧力容器である。内槽４は、胴体をなす鉛直方向に延びる円筒状の内槽側板４１と、内槽側板４１の上部に設けられた半球殻状（ドーム状）の内槽屋根４２と、内槽側板４１の下部に設けられた平らな内槽底板４３とを有する。内槽底板４３は、底部保冷層１０を介して外槽底板３３の上に配置されている。内槽側板４１と内槽屋根４２との間は、トロイド部によって滑らかな曲面で接続されている。内槽４には、低温液化ガスが貯蔵される。

【0015】

外槽３と内槽４との間の空間には、断熱材６が充填されている。断熱材６は、例えば、パーライトやグラスウールなどの、従来二重殻タンクの断熱材として使用されてきたものであってよい。また、外槽３と内槽４との間は、ほぼ真空となるように減圧されている。このようにして、外槽３と内槽４との間には、真空断熱層６０が形成されている。

【0016】

基礎コンクリート２は、地面に打設されている。基礎コンクリート２にはアンカープレート５が埋め込まれている。図２に詳細に示されるように、アンカープレート５は、基礎コンクリート２に埋まったベース部５１と、基礎コンクリート２の上面に現れたプレート部５２とを一体的に有する。プレート部５２は、接合面５２１である平らな上面を有する。この接合面５２１は、外槽底板３３と接合される。ベース部５１の形状は、特に限定されないが、プレート部５２が上向きに引っ張られてもアンカープレート５が基礎コンクリート２から抜け出ることの無いように、例えば、横断面上下逆Ｔ字形を有する。

【0017】

図３は、基礎コンクリート２及びアンカープレート５の平面図である。図３に示すように、アンカープレート５のプレート部５２は、第１水平方向Ｘに延びるライン状（又は、帯状）を呈する。ベース部５１は、プレート部５２と同様に第１水平方向Ｘに連続的に延在していてもよいし、第１水平方向Ｘに断続的に延在していてもよい。

【0018】

複数のアンカープレート５は、第１水平方向Ｘと略直交する第２水平方向Ｙに並んでいる。隣接するアンカープレート５の間隔は、底板部材３３１の寸法と対応している。即ち、図４に示すように、隣接するアンカープレート５に底板部材３３１が架け渡されるように、隣接するアンカープレート５の間隔が定められている。なお、図４は、アンカープレート５とそれに接合された複数の底板部材３３１を示す平面図である。

【0019】

アンカープレート５と外槽底板３３の底板部材３３１とを接合する際には、図２及び図４に示すように、底板部材３３１の第２水平方向Ｙの端辺の下面とアンカープレート５のプレート部５２の接合面５２１とが接触するように、底板部材３３１とプレート部５２とが上下に重ね合わされ、底板部材３３１の第２水平方向Ｙの端面とプレート部５２の接合面５２１とが隅肉溶接によって接合される。つまり、プレート部５２を当て金として、底板部材３３１の第２水平方向Ｙの端辺同士が接合される。これにより、底板部材３３１の第２水平方向Ｙの端辺とプレート部５２とが結合されると共に、それらの間が封止される。

【0020】

隣接する底板部材３３１の第１水平方向Ｘの端面同士は、突き合わせ溶接される。これにより、第１水平方向Ｘに隣接する底板部材３３１の間が封止される。このようにして、隙間なく敷き詰められた複数の底板部材３３１によって気密な外槽底板３３が形成される。

【0021】

本実施形態では平面視矩形の底板部材３３１が採用されている。図４に示すように、複数の底板部材３３１は縦目と横目の揃った格子状に配置されてよい。或いは、図５に示すように、複数の底板部材３３１は縦目（第１水平方向Ｘの並び）が揃い、横目（第２水平方向Ｙの並び）が千鳥状に配置されてよい。

【0022】

以上に説明したように、本実施形態の二重殻タンク１は、基礎コンクリート２と、基礎コンクリート２に埋め込まれたベース部５１及び基礎コンクリート２の上面に露出したプレート部５２を有するアンカープレート５と、基礎コンクリート２上に設けられ、アンカープレート５のプレート部５２と結合された平らな外槽底板３３、及び、外槽底板３３から上方へ延びる円筒状の外槽側板３１を有する外槽３と、外槽底板３３の上方に設けられた平らな内槽底板４３、及び、内槽底板４３から上方へ延びる円筒状の内槽側板４１を有し、外槽３に真空断熱層６０を介して包囲された内槽４とを、備えるものである。

【0023】

上記構成の二重殻タンク１によれば、内槽側板４１は内槽４の底レベルまで円筒状に形成されているので、下部が半球殻で形成されたカプセル形状の内槽と比較して、内槽４の容積を拡張することができる。また、下部が半球殻で形成された内槽ではデッドスペースとなっていた内槽の下部の周囲を、上記構成の二重殻タンク１では内槽４の一部として利用することができる。つまり、内槽４の占有空間を液体の収容空間として有効に利用することができる。

【0024】

上記構成の二重殻タンク１では、内槽４と外槽３との間が減圧されているので、大気圧を受けて外槽３のうち特に平面で形成された外槽底板３３が上方へ浮き上がろうとする。これに対し、外槽底板３３はアンカープレート５により基礎コンクリート２に固定されているので、外槽底板３３の浮き上がりや撓みが抑制される。

【0025】

また、本実施形態に示されるように、上記二重殻タンク１において、外槽底板３３は複数の底板部材３３１からなり、アンカープレート５のプレート部５２は第１水平方向Ｘに延びるライン状を呈し、複数のプレート部５２が第１水平方向Ｘと直交する第２水平方向Ｙに並び、第２水平方向Ｙに隣接するプレート部５２に底板部材３３１が架け渡され、プレート部５２と底板部材３３１の第２水平方向Ｙの端辺とが溶接されていてよい。

【0026】

これにより、底板部材３３１の第２水平方向Ｙの端辺とプレート部５２とが結合されると共に、底板部材３３１とプレート部５２との間が封止される。更に、このような底板部材３３１が第２水平方向Ｙに並ぶことによって、プレート部５２を当て金として、第２水平方向Ｙに並ぶ底板部材３３１の第２水平方向Ｙの端辺同士が接合される。このようなアンカープレート５によって、外槽３が気密性を備えるように複数の底板部材３３１を接合すること、及び、複数の底板部材３３１を段差なくフラットに接合することができる。加えて、外槽底板３３の浮き上がりを抑えることができる。

【0027】

また、本実施形態に示されるように、上記二重殻タンク１において、第２水平方向Ｙに隣接するアンカープレート５の間に複数の底板部材３３１が第１水平方向Ｘに並び、第１水平方向Ｘに並ぶ底板部材３３１の第１水平方向Ｘの端面同士が突き合わせ溶接されていてよい。

【0028】

前述の通り、アンカープレート５によって複数の底板部材３３１が段差なくフラットに接合されるので、底板部材３３１が第１水平方向Ｘの端面同士を突き合わせ接合することができる。そして、このように底板部材３３１が突き合わせ溶接されることによって、外槽３が気密性を備えるように複数の底板部材３３１が接合される。

【0029】

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。上記の二重殻タンク１の構成は、例えば、以下のように変更することができる。

【0030】

〔変形例１〕
図６は、基礎コンクリート２と変形例１に係るアンカープレート５Ａの平面図である。上記実施形態に係るアンカープレート５のプレート部５２は、平面視において第１水平方向Ｘへ延びるライン状（又は帯状）を呈するが、図６に示す変形例１に係るアンカープレート５Ａのプレート部５２Ａは平面視において短冊状を呈する。複数の短冊状のプレート部５２Ａが第１水平方向Ｘに並んで列を成し、この列が第２水平方向Ｙに並ぶ。

【0031】

変形例１に係るアンカープレート５Ａと外槽底板３３の底板部材３３１とを接合する際には、図７及び図８に示すように、先ず、第２水平方向Ｙに隣接するアンカープレート５Ａのプレート部５２Ａに一段目底板部材３３１ａが架け渡され、プレート部５２Ａの接合面５２１と一段目底板部材３３１ａの第２水平方向Ｙの端面とが隅肉溶接により接合される。第１水平方向Ｘに隣接する一段目底板部材３３１ａは、第１水平方向Ｘの端面同士が突き合わせ溶接されてよい。このようにして、第２水平方向Ｙに隣接するアンカープレート５Ａの間が一つ置きに一段目底板部材３３１ａで塞がれる。

【0032】

次に、第２水平方向Ｙに隣接する一段目底板部材３３１ａに二段目底板部材３３１ｂが架け渡され、一段目底板部材３３１ａの上面と二段目底板部材３３１ｂの第２水平方向Ｙの端面とが隅肉溶接により接合される。第１水平方向Ｘに隣接する二段目底板部材３３１ｂは、第１水平方向Ｘの端面同士が突き合わせ溶接されてよい。このようにして、第２水平方向Ｙに隣接する一段目底板部材３３１ａの間が二段目底板部材３３１ｂで塞がれ、気密性を有し、且つ、アンカープレート５Ａによって基礎コンクリート２と固定された外槽底板３３が形成される。

【0033】

〔変形例２〕
図９は、基礎コンクリート２と変形例２に係るアンカープレート５Ｂの平面図である。本変形例に係るアンカープレート５Ｂは、平面視において格子状を呈するプレート部５２Ｂを有する。プレート部５２Ｂは、平面視において第１水平方向Ｘへライン状（又は帯状）に延びる部分と、平面視において第２水平方向Ｙへライン状（又は帯状）に延びる部分とを有する。

【0034】

変形例２に係るアンカープレート５Ｂと外槽底板３３の底板部材３３１とを接合する際には、図１０に示すように、プレート部５２Ｂにより形成された格子の各マスに底板部材３３１が配置され、各マスにおいて底板部材３３１の下面の周縁部とプレート部５２Ｂの接合面５２１とが接触するように、底板部材３３１とプレート部５２Ｂとが上下に重ね合わされる。そして、前述の実施形態と同様に、底板部材３３１の第１水平方向Ｘの端面とプレート部５２の接合面５２１とが隅肉溶接によって接合される。また、底板部材３３１の第２水平方向Ｙの端面とプレート部５２の接合面５２１とが隅肉溶接によって接合される。つまり、プレート部５２Ｂを当て金として、底板部材３３１の第１水平方向Ｘの端辺同士、及び、底板部材３３１の第２水平方向Ｙの端辺同士が接合される。このようにして、底板部材３３１の全周囲がプレート部５２Ｂと接合される。

【0035】

以上に説明した通り、本変形例に係る二重殻タンク１では、外槽底板３３は第１水平方向Ｘ及びそれと直交する第２水平方向Ｙに並ぶ複数の底板部材３３１からなり、プレート部５２Ｂは底板部材３３１の周縁部と上下方向に重複するように平面視格子状に設けられ、底板部材３３１の第１水平方向Ｘ及び第２水平方向Ｙの端辺とプレート部５２Ｂとが溶接されている。

【符号の説明】

【0036】

１ ：二重殻タンク
２ ：基礎コンクリート
３ ：外槽
４ ：内槽
５，５Ａ，５Ｂ ：アンカープレート
６ ：断熱材
１０ ：底部保冷層
３１ ：外槽側板
３２ ：外槽屋根
３３ ：外槽底板
４１ ：内槽側板
４２ ：内槽屋根
４３ ：内槽底板
５１ ：ベース部
５２，５２Ａ，５２Ｂ：プレート部
６０ ：真空断熱層
３３１，３３１ａ，３３１ｂ ：底板部材
５２１ ：接合面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】