特表 2024-519740 大規模真空断熱極低温貯蔵

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-21

(54)【発明の名称】大規模真空断熱極低温貯蔵

(51)【国際特許分類】

   F16J 12/00 20060101AFI20240514BHJP

   F17C 3/04 20060101ALI20240514BHJP

   E04H 7/04 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

F16J12/00 F

F17C3/04 A

E04H7/04

F16J12/00 P

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023568568

(86)(22)【出願日】2022-05-05

(85)【翻訳文提出日】2023-12-25

(86)【国際出願番号】 US2022027889

(87)【国際公開番号】W WO2022235946

(87)【国際公開日】2022-11-10

(31)【優先権主張番号】63/184,604

(32)【優先日】2021-05-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523419428

【氏名又は名称】シービーアンドアイ エスティーエス デラウェア エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ジェイコブソン， ジョン アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】シラール， スティーブン マシュー

(72)【発明者】

【氏名】リ， ヤミン

(72)【発明者】

【氏名】クシュチュ， コライ

(72)【発明者】

【氏名】エバリー， ランディー リー

【テーマコード（参考）】

3E172

3J046

【Ｆターム（参考）】

3E172AA03

3E172AA06

3E172AB01

3E172BA06

3E172BB06

3E172BB12

3E172BB17

3E172BC06

3E172BC08

3E172CA10

3E172DA03

3E172DA04

3J046AA01

3J046BA04

3J046BD11

3J046BD20

3J046EA03

(57)【要約】

本開示の実施態様は、一般に、大規模な外圧貯蔵のための装置に関し、より詳細には、液化水素および真空断熱を必要とする他の製品の大規模貯蔵のための装置に関する。いくつかの例では、貯蔵装置用のプレートが提供される。プレートは、傾斜接合部を含む本体を含み、該本体は傾斜接合部において公称厚さを有する。傾斜接合部は、隣接プレートの対応する傾斜接合部に溶接されるように構成される。
【選択図】図１Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

貯蔵装置の外側容器のプレートであって、
傾斜接合部を含む本体であって、前記傾斜接合部の厚さが該本体の中央部分の厚さよりも薄い本体を備え、前記傾斜接合部が隣接プレートの対応する傾斜接合部に溶接されるように構成される、プレート。

【請求項2】

前記傾斜接合部が前記本体の全外周の周りに配置される、請求項１に記載のプレート。

【請求項3】

前記傾斜接合部の厚さが前記本体の前記中央部分の厚さの約３０％～約７０％である、請求項１に記載のプレート。

【請求項4】

１つまたは複数の補強材が前記傾斜接合部の内側で前記本体に結合される、請求項１に記載のプレート。

【請求項5】

前記１つまたは複数の補強材が２つの平行な補強材を含む、請求項４に記載のプレート。

【請求項6】

前記１つまたは複数の補強材が前記本体の外周に適合するように配置される、請求項１に記載のプレート。

【請求項7】

前記傾斜接合部が前記本体の傾斜面の一部分および前記本体の縁部を含む、請求項１に記載のプレート。

【請求項8】

前記傾斜面の前記一部分および前記傾斜面が異なる輪郭を有する、請求項１に記載のプレート。

【請求項9】

貯蔵装置用のプレート配置であって、
複数のプレートであって、各プレートが、
本体と、
前記本体に形成された傾斜面と、
前記本体に形成され、前記傾斜面の一部分を含む傾斜接合部とを含み、前記各プレートが、前記傾斜接合部において、前記複数のプレートのうちの少なくとも１つの他のプレートの前記傾斜接合部に溶接される、複数のプレートを備える、プレート配置。

【請求項10】

前記傾斜面が前記本体の中央部分を取り囲み、前記中央部分の厚さが前記傾斜面を有する前記本体の厚さよりも厚い、請求項９に記載のプレート配置。

【請求項11】

少なくとも１つの補強材が前記傾斜面の境界内の前記中央部分に結合される、請求項１０に記載のプレート配置。

【請求項12】

前記複数のプレートのうちの第１のプレートの前記中央部分に結合される前記１つまたは複数の補強材が、前記複数のプレートのうちの第２のプレートに接触しない、請求項１１に記載のプレート配置。

【請求項13】

前記少なくとも１つの補強材が、前記本体の外縁部によって画定される前記本体の外周形状に適合する形状で配置される、請求項１０に記載のプレート配置。

【請求項14】

前記傾斜接合部の厚さが前記本体の前記中央部分の厚さの約３０％～約７０％である、請求項１０に記載のプレート配置。

【請求項15】

前記傾斜面の前記一部分および前記傾斜面が異なる輪郭を有する、請求項９に記載のプレート配置。

【請求項16】

大型の極低温貯蔵容器であって、
熱真空チャンバを形成するための球状に配置された複数のプレートであって、各プレートが、
中央部分と該中央部分を取り囲む傾斜部分とを含む本体であって、前記中央部分の厚さが前記傾斜部分よりも厚い本体と、
前記傾斜部分に形成された傾斜面と、
前記本体に形成され、前記傾斜面の一部分を含む傾斜接合部とを含み、前記各プレートが、前記傾斜接合部において、前記複数のプレートのうちの少なくとも１つの他のプレートの前記傾斜接合部に溶接される、複数のプレートを備える、容器。

【請求項17】

前記傾斜面の前記一部分と前記傾斜面とが異なる輪郭を有する、請求項１６に記載の容器。

【請求項18】

前記１つまたは複数の補強材が前記複数のプレートのうちの第１のプレートの前記中央部分に結合され、前記１つまたは複数の補強材が前記複数のプレートのうちの別のプレートに接触しない、請求項１６に記載の容器。

【請求項19】

前記傾斜接合部の厚さが前記本体の前記中央部分の厚さの約３０％～約７０％である、請求項１６に記載の容器。

【請求項20】

前記容器の赤道コースが前記複数のプレートのうちの１つのプレートを含まず、前記赤道コースが第２のプレートの配置から形成される、請求項１６に記載の容器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年５月５日に出願された米国仮出願第６３／１８４，６０４号の利益を主張する。前述の出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示の実施態様は、一般に、大規模な外圧貯蔵のための装置に関し、より詳細には、液化水素および真空断熱を利用する他の製品の大規模貯蔵のための装置に関する。

【背景技術】

【0003】

液化水素の貯蔵温度が非常に低い（－２５３℃）ために、液化水素貯蔵容器は真空断熱を使用しているが、そうしないと、Ｏ_２およびＮ_２のようなガスが凝縮して凍結し、部分真空にし、結果として、冷熱面へのガスが徐々に増加し、潜在的な凝縮水が氷の蓄積を引き起こす。容器の表面に氷が蓄積すると、断熱材に好ましくない熱負荷を生じさせ、熱が容器内に漏れて、貯蔵製品のボイルオフを引き起こす。このため、液化水素は、ＡＳＭＥ Ｓｅｃｔｉｏｎ ＶＩＩＩ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ １または２に従って設計された真空ジャケット付きカラム支持圧力容器に貯蔵される。液化水素のユニークな熱力学的特性により、液化水素は、低温容器の内容物のボイルオフを低減するために、低温容器の周囲に完全に排気された断熱材を使用する。

【0004】

したがって、大規模な外圧貯蔵を提供することができる装置が必要とされている。

【発明の概要】

【0005】

一実施形態では、貯蔵装置の外側容器用のプレートが提供される。プレートは、傾斜接合部を含む本体を含み、該本体は傾斜接合部において公称厚さを有する。外側の傾斜接合部は、隣接プレートの対応する傾斜接合部に溶接されるように構成される。

【0006】

別の実施形態では、貯蔵装置の外側容器用のプレートが提供される。プレートは、外縁部を含む本体と、外縁部の内側で本体に結合される少なくとも１つの補強材とを含む。外縁部は、少なくとも１つの補強材と隣接プレートとの間に接触することなく、隣接プレートの対応する縁部に溶接されるように構成される。

【0007】

本開示の実施態様は、上記で簡単に要約され、以下でより詳細に説明されるが、添付図面に描かれた本開示の例示的な実施態様を参照することによって理解することができる。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施態様のみを示しており、したがって、本開示は他の同等に効果的な実施態様を認める可能性があるため、その範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】特定の実施形態による貯蔵球体を示す。

【図1B】プレートの例示的な実施形態を示す。

【図1C】図１Ｂのプレートの断面図である。

【図1D】互いに溶接された隣接プレートの断面図を示す。

【図1E】図１Ｄの丸で囲まれた領域を示す。

【図1F】プレートの追加の実施形態を示す。

【図1G】図１Ｆのプレートの断面図である。

【図1H】プレートの追加の実施形態を示す。

【図1I】図１Ｈに示すプレートの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を示すために、可能な限り、同一の参照番号を使用した。図面は縮尺通りに描かれておらず、明確にするために簡略化されている場合がある。一実施態様の要素および特徴は、更に記述することなく他の実施態様に有益に組み込むことができると考えられる。

【0010】

本開示は、プレートの外縁部に公称厚さを有する貯蔵装置の外側容器用のプレート、およびそれを組み込んだ貯蔵容器の外側容器について説明する。外縁部は、隣接プレートの対応する縁部に溶接されるように構成される。プレートは、外縁部の内側で補強される。補強は、板厚を増やすか、板外縁部の内側に溶接補強材を入れるか、または板厚増と溶接補強材の組合せという形とすることができる。例えば、補強材は、プレート、ブレース、フレーミングなどの１つまたは複数の部材とすることができる。プレートが互いに溶接されて外側貯蔵容器を形成する場合、内側プレートの厚さおよび／または補強材によって得られる剛性により、外圧による外側貯蔵容器の座屈が防止される。

【0011】

本明細書に開示される実施形態は、接合部（縁部）よりも堅い内部を有するシェルプレートを提供する。本明細書に開示される補強プレートは、プレート内部の厚さを厚くすることによって、補強部材をプレートに設置することによって、またはプレートの厚さを厚くすることと補強部材をプレートに設置することとの両方の組合せによって補強され得る。これは、補強されたプレートが、プレートを互いに接合するために必要な溶接のコストを増加させることなく座屈に耐えるという点で有利である。本明細書に開示される補強プレートは、任意の形状の容器、例えば、球形、円筒形、および楕円形の容器に使用することができる。一例では、補強プレートは、熱真空チャンバに使用することができる。

【0012】

従来の慣例では、座屈を防止するのに十分に大きい均一な厚さのプレートを使用する。均一な厚さのプレートは、プレートを接合するための溶接がかなり多く必要となるため、液化水素球体を経済的に約５，５００ｍ^３を超える容量に規模拡大するための制限要因である。従来、球体を５，５００ｍ^３を超えて規模拡大するためには、プレートの接合後に補強を追加する必要があり、そのためにスケジュール時間と費用が追加された。

【0013】

本明細書に開示される実施形態により、液化水素球体の最大サイズを、例えば、約４０，０００ｍ^３（即ち、従来の設計方法を用いて達成できる容量の約８倍）以上（例えば、１００，０００ｍ^３）まで規模拡大することが可能になるが、これは、少なくとも部分的には、本明細書に説明される貯蔵実施形態により、適切な剛性が得られる上に、この貯蔵範囲内でプレートを接合するための溶接コストが大幅に低減されるためである。従来の構成と材料選択の二重壁容器では溶接コストが高いため、従来の設計では規模拡大することができない。

【0014】

いくつかの例では、球体の一部のみに補強プレートを使用することが有益であり得る。例えば、赤道プレートが、外側容器の支持構造への設置および内側容器を支持するための設置による座屈を防止するのに十分な剛性を持つ場合、赤道コースの上下のプレートのみを補強すればよい。

【0015】

本明細書に開示される実施形態は、補強材を現場で溶接するのではなく、全ての補強材を製造工場で設置することができる補強材構成を提供し、これにより、プロジェクトコストが大幅に低減され、現場／建設スケジュールが短縮される。補強は工場で個々のシェルプレートに施され、補強されたプレートは現場に送られ、組み立てられる。従来の慣例では、全体的な安定性を得るために、組立構造補強材を容器全体の周りに縦方向と横方向に（連続的に）配置することが含まれる。従来の補強材は、複数のシェルプレートにまたがり、全ての周方向溶接線と交差しているため、補強材はシェルプレートを組み立てた後に現場で設置する必要があった。しかしながら、本明細書に開示される実施形態は、この現場での出費を効果的に回避する。しかしながら、補強材は、現場で、および／または本明細書に開示されるシェルプレートの組立て後に、依然として設置され得ることが考えられる。しかし、前述したように、使用される補強材の数は、従来の設計要件と比較して減少する可能性があり、その結果、本明細書に開示される容器の製造および建設がより安価になる。本明細書で説明するプレートの実施形態で補強材を使用すると、補強材が使用されていない対応するシェルと比較して、シェルの座屈耐力が向上する可能性がある。

【0016】

図１Ａは、特定の実施形態による、貯蔵球体１００を示す。貯蔵球体１００は（上から下へ）、一般に、上部ヘッド１０２、上部ヒップコース１０４、赤道コース１０６、下部ヒップコース１０８、および下部ヘッド１１０を有する。貯蔵球体１００は、様々な形状（図１Ｂ、図１Ｆ、図１Ｈにより詳細に示す）を有する複数のプレート１１２（明確にするために１１２ａ～１１２ｃの３つのラベルが付されている）から形成される。プレート数は、数十、数百、またはそれ以上の範囲であり得る。図示しないが、貯蔵球体１００は内球を取り囲み支持しており、内球と貯蔵球体１００との間の空間は真空圧力に保持されている。液化水素などの極低温物質は、内球内に貯蔵可能である。この真空圧により、貯蔵球体１００の外部から内部に大気の外圧が加わる。

【0017】

図１Ｂは、例示的なプレート１１２ａの上面図を示す。プレート１１２ａは、プレート本体１１３と、１つまたは複数の補強材１１８とを含む。図１Ｃを参照すると、切断線Ｃ－Ｃに関するプレート１１２ａの断面図では、プレート本体１１３の外縁部（外周）１１６の周囲に傾斜面１１４が形成されている。傾斜面１１４は、プレート本体１１３の中央部分１１５から縁部１１６まで延びる。プレート本体１１３の厚さは、図１Ｃに示すように傾斜面１１４の長さに沿って減少し、傾斜面１１４は、中央部分１１５よりも厚さが薄い。一例では、傾斜面１１４の遠位端は、中央部分１１５の厚さの約１０％～約９０％、例えば約１５％～約８５％、例えば約２０％～約８０％、例えば約２５％～約７５％、例えば約３０％～約７０％、例えば約３５％～約６５％、例えば約４０％～約６０％、例えば約４５％～約５５％の厚さを有する。構造仕様に応じて、他の厚さ比も考えられることに留意されたい。

【0018】

傾斜面１１４は、プレート本体１１３の幅およびプレート本体１１３の任意の特定の長手方向位置の約１％～約４０％を占めてもよい。例えば、傾斜面１１４は、プレート本体１１３の幅の約１％～約３０％、例えば約１％～約２０％、または約１％～約１５％、または約１％～約１０％、または約１％～約５％、または約３％～約５％、または約１％～約３％を占めてもよい。他の構成も考えられることに留意されたい。一例では、傾斜面１１４は、プレート本体１１３またはその裏面に対して約６０度以下、例えば約４５度以下、または約３０度以下、または約５度～約４５度、例えば約５度～約４０度、または約５度～約３０度、または約５度～約２０度、または約２０度～約３０度の角度で形成される。他の角度構成も考えられることに留意されたい。更に、プレート本体１１３はほぼ平面であるように示されているが、プレート本体１１３はまた、円形容器の形成を容易にするために弓形形状であってもよいことに留意されたい。別の例では、プレート本体の上面または下面の一方は平面であってもよく、上面または下面の他方は円弧状であってもよいと考えられる。

【0019】

各個々のプレート本体１１３の外周１１６の内側には、１つまたは複数の任意選択の補強材１１８が設置される。補強材１１８は、中央部分１１５の傾斜面１１４の内側をちょうど越えてプレート１１２の本体に溶接される。図示のように、補強材１１８は、外周１１６の形状に適合する。図示のように、補強材１１８は、個々のシェルプレート１１２ａの外周１１６内に配置され、外周１１６と交差しない。したがって、補強材１１８は、プレート１１２ａが別のプレート１１２ａなどの別のプレートに溶接されるとき、補強材１１８がいかなる溶接線とも交差しないため、工場で設置され得る。貯蔵球体１００を構築するためにプレート１１２ａが設置されるとき、補強材１１８は、球体の内側、球体の外側、またはその両方に配置されてもよい。一例では、補強材１１８は直線部材である。補強材は、補強材１１８の長さに沿ってプレート１１２ａに溶接されてもよく、または補強材１１８の別個の位置に溶接されてもよい。一例では、輪郭のある（例えば、弓状）表面を有するプレート１１２ａを使用する場合、補強材１１８は、プレート１１２ａとの係合を高めるために、対応する輪郭のある（例えば、弓状）表面を有することもできる。

【0020】

図１Ｄ～図１Ｅは、各プレート１１２ａの隣接する傾斜接合部１２０で互いに溶接された２つのプレート１１２ａを示す断面図である。２つのプレート１１２ａは、同じ平面内に、および／または互いにほぼ平行に配置されて示されているが、プレート１１２ａはまた、球体の一部分に近づくように互いに対してある角度で配置されてもよく、したがって球状構造の形成を容易にすることができることを理解されたい。傾斜接合部１２０は、傾斜面１１４の外縁部１１６および一部分１１７を含むことができる。接合部１２０の厚さは、中央部分１１５の厚さよりも薄い。次いで、接合部１２０を互いに溶接して溶接部１２２を形成する。図１Ｅは、図１Ｄの領域の拡大図であり、溶接部１２２が各プレート１１２ａの外縁部１１６および傾斜面１１４の部分１１７に形成されていることを示す。図１Ｅは、縁部１１６を平坦として示している。しかしながら、縁部１１６は、丸みを帯びるなどの輪郭を有していてもよい。いくつかの実施形態では、傾斜面１１４は縁部１１６を含み、傾斜面１１４の輪郭は縁部１１６で終端する。

【0021】

いくつかの実施形態では、傾斜面１１４の部分１１７は、図１Ｅに示すように、傾斜面１１４の残りの部分と同じ輪郭、例えばテーパを有する。傾斜面１１４とは異なる輪郭を有する代替部分１１７ａは、破線１１７ａによって表されている。図示のように、部分１１７ａは、傾斜面１１４の残りの部分の角度より急な角度（例えば、二重傾斜面または後傾斜面の形成を容易にする）の輪郭を有する。破線１１７ａの軌跡で示されるように、代替部分１１７ａを含む接合部１２０は、部分１１７ａの端部からプレート１１３の底部まで延びる平坦な縁部１１６を有することができる。更なる代替部分１１７ｂは、破線１１７ｂによって表されている。部分１１７ｂの輪郭は、縁部１１６が平坦面を示さないように、プレート１１３の底面まで延びる場合がある。

【0022】

部分１１７ａおよび１１７ｂは、溶接の形成を容易にするために形成してもよい。例えば、部分１１７ａ、１１７ｂは、隣接プレートを接合するためのＸ型やＶ型の溶接線を形成するために使用してもよい。他の溶接線形状や溶接接合も考えられる。

【0023】

図１Ｆは、プレート１１２ｂの上面図であり、断面線Ｇ－Ｇに関するプレート１１２ｂの断面が図１Ｇに示されている。図１Ｈは、プレート１１２ｃの上面図であり、断面線Ｉ－Ｉに関するプレート１１２ｃの断面が図１Ｉに示されている。プレート１１２ｂおよび１１２ｃは、プレート１１２ａと同様に構成されている。プレート１１２ｂ、１１２ｃは、プレート本体１１３が異なる外周形状を有するという点でプレート１１２ａとは異なる。プレート１１２ｂおよび１１２ｃはまた、異なる外周形状に適合するように、異なる配置の補強材１１８を有してもよい。縁部１１６は、上記のように部分１１７、１１７ａ、または１１７ｂの端部によって画定されてもよい。

【0024】

複数のプレートを互いに溶接して貯蔵球体１００を形成することができる。例えば、プレート１１２ａは、各接合部１２０において、別のプレート１１２ａ、またはプレート１１２ｂ、１１２ｃなどの異なる形状を有するプレートに溶接されてもよい。プレート１１２ｂ、１１２ｃは、プレート１１２ａについて上述したのと同様に、他のプレートに同様に溶接することができる。

【0025】

いくつかの実施形態では、プレート１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの縁部１１６は、隣接プレートの縁部に当接（例えば、接触）する。

【0026】

いくつかの例では、補強材１１８は、少なくとも部分的には、赤道プレートには既に内球支持構造の一部として補強材が含まれているため、プレート１１２ａ～１１２ｃなど、赤道コース１０６の上方および下方のプレート上でのみ使用され得る。

【0027】

いくつかの態様では、補強材１１８および／またはプレート１１２ａ～１１２ｃは、鋼、例えば炭素鋼など１つまたは複数の合金で形成される。アルミニウム（およびアルミニウム合金）など他の材料も考えられる。

【0028】

本明細書の態様は、中央部の厚さが増加し、外周部における厚さが減少するプレートおよびそれを使用した容器を提供する。このような構成は、その中央部分の材料が増加するために支持力および／または剛性が増加する一方、プレートの外周部における材料厚さが減少するために隣接プレートの溶接に関連するコストが削減される。このプレートは、球形貯蔵容器、特に約５，５００ｍ^３以上の貯蔵容量が増加した容器の費用効果の高い建設を容易にする。

【0029】

上記は本開示の実施態様に関するものであるが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の更なる実施態様を考案することができる。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図】

【図1G】

【図1H】

【図1I】

【国際調査報告】