JP2017116096A - タンク - Google Patents

Abstract

【課題】タンクを提供する。
【解決手段】開示されるのは、極低温液体を格納するためのタンクまたはタンクシステムであって、極低温液体を保持するために上部領域と下部領域とを備える少なくとも１つの収集容器と、液体を供給および排出するための少なくとも１つの手段と、ガスを供給および排出するための少なくとも１つの手段とを呈し、タンクが、断熱性材料からなる少なくとも１つのフレーム構造をさらに呈する、タンクまたはタンクシステムである。
【選択図】図４

Description

本発明は、タンクまたはタンクシステム、特にタンカーで極低温液体を輸送するためのタンクに関する。

水による液体ガスの輸送は、これまで高度な産業部門へと発展してきており、プロセスに参加する様々な個人からの豊富な知識および経験に加えて、タンカーの大きい船団や輸出および輸入ターミナルのネットワークが利用できるようになっている。ガスタンカーは、油および化学物質などのばら積み液体貨物を運ぶために使用される他のタンカーと共有する特定の特徴を備える。

今日の液体タンカーは、パイプラインでの液体ガスの輸送に対するフレキシブルな代替物であり、動かないように設置された貨物タンクのばら積み貨物として液化ガスを海上輸送するのに使用される。工業用ガスの他には、輸送されるガスは、主に液化天然ガス（ＬＮＧ − 液化天然ガス）および液化ガス（ＬＰＧ − 液化石油ガス）を含む。

液化ガスのための船舶用タンクは、基本的に２つのカテゴリーに分けることができる。角型メンブレン方式タンクなどの「非独立型タンク」、および球型モス方式（ＭＯＳＳ）タンクなど「独立型タンク」がある。メンブレン方式タンクは、船舶の外形に適合するとともに、球型モス方式タンクに比べて、利用可能なスペースをより良好に活用するという事実により特徴付けられる。前記したモス方式システムと比較して、積載量が同じと仮定すると、メンブレン方式タンクによりこれらの船舶をより軽量またはより小型にできる。しかしながら、ここでの欠点は、液体のスロッシング挙動が起きるとタンク壁を損傷しかねないため、満載レベルの１０％〜７０％などの部分的な積載量が許容されないことである。さらに、タンクに対してかけることのできる圧力が低い。極低温液体は、したがって、およそ常圧でのみ輸送され得る。したがって、球型タンクに格納される場合とは反対に、極低温液体は輸送間にその飽和状態に過冷却されず、そのため、蒸発減が増えることにより損なわれる。一般の蒸発速度を測定すると、１日当たりおよそ０．１５％である。蒸発減を最小化することが、この輸送容器にとっての主な目的である。液体輸送の効率および環境への潜在的な負荷は、蒸発減に大きく依存している。

図１および図２は、角型基本形状２を共通して呈する従来のメンブレン方式タンク１を説明する。メンブレンは、メンブレンが材料特性ならびに好都合に配置された折り目および玉縁により、より高い温度によって引き起こされる膨張を吸収することができるように構築される。例えば、貨物がＬＮＧであると仮定すると、−１６４℃〜−１６１℃の温度が液化ガスの輸送間に生じる。船舶が造船所のドックに入れられている間に、タンク内の温度は４０℃以上の高さにも到達する可能性がある。

内部にあるライン３ − いわゆる「ポンプタワー」 − が、メンブレン方式タンク１を充填および空にするのに使用される。図２から分かるとおり、典型的な液化ガスタンカーはいくつかの角型タンク１の連なりからなり、角型タンク１は「コファダム」と呼ばれる中間領域４により互いに分離される。これらの中間領域４における温度は一般的に過冷却された液体に比べて温かい。

これらのメンブレン方式タンク１は、それらが角型形状２であるため、液体のスロッシング挙動の影響を大きく受け、その結果、特に高いスロッシング力が生じ得る角および縁付近で特に損傷が生じ得る。

スロッシング力は、様々なバッフルを追加的に設置することにより減らすことができることが一般的に知られている。例えば、特許文献１は、液体自由表面が、追加的なプレートを組み込むことにより安定化されるシステムを説明している。特許文献２は、タンクの角にスロッシング力を低減するためのシステムを組み込むことにより、同じ問題に焦点を当てている。

概して、このような減衰システムは、絶縁壁構造へ取り付けられて蒸発速度を上げるという事実によって特徴付けられる。実際、これが作り出すヒートブリッジはタンクの絶縁効果を促進しない。さらに、タンク１の充填ライン３は追加的な熱が貫入するのを可能にすることが考慮されなければならない。

タンクへ貫入する熱の大部分は、通常、タンクに格納された液体より明らかに温かいタンクカバー５を介して貫入する。これらの表面がスロッシング挙動により液体で一時的に濡れると、蒸発速度が高まる。

熱放射およびガスを通じた熱伝導による追加的な損失が、蒸発減の増加をもたらす。最適な格納を目的として、例えばロープ８で吊り下げられた吊り天井７を有する極低温燃料のための地面固定型の貯蔵タンク６が使用される。吊り天井７は、蒸発速度を有意に（著しく）減らす。このようなタンクは、図３に図示される。目下のタイプでは、しかしながら、その実装は、メンブレン方式タンクで液体を輸送するための船舶用タンクにおいては好適ではない。

国際公開第２０１１／１２９７７０号パンフレット 国際公開第２００６／０１４３０１号パンフレット

したがって、本発明の目的は、前述の問題を無くすまたは少なくとも軽減するとともに、船体の揺動挙動およびタンクにおいてスロッシングする液体の影響を考慮に入れた、タンクまたはタンクシステムを示すことである。

この目的は、請求項１における特徴を備えるタンクまたはタンクシステムにより達成される。発明性のある概念の好都合なさらなる展開形態は、従属請求項の主題である。

極低温液体を格納するための本発明によるタンクは、極低温液体を収容するための上部領域と下部領域とを備える、極低温液体を収容するための少なくとも１つの収集容器を呈する。

タンクは、液体を供給および排出するための少なくとも１つの手段と、ガスを供給および排出するための少なくとも１つの手段とをさらに呈する。特に、タンクは、断熱材料からなるフレーム構造をさらに呈する。

結果として達成されるのは、蒸発速度の低下である。液体の充填増と組み合わされたこの低下は、輸送手段の効率を明らかに向上させる。

断熱材料は、有利には多層絶縁体（ＭＬＩ）であり得る。この材料は、極低温液体またはガスのための絶縁用ラインに特に適している。

本発明の実施形態において、収集容器の上方領域は平らな表面片からなり、これらは、組み立てられると追加的な容積を形成する。

本発明の別の実施形態において、フレーム構造は、フレームであって、横断リブと、断熱材料またはＭＬＩでできている箔とを有するフレームを呈し、箔は布へ縫い付けられ、および布は両側が箔により囲まれる。結果として、加えられた力は布によって伝えられることが可能であり、ＭＬＩは負荷がかかることも破壊されることもない。

構造の安定性を達成するために、フレームの上部領域は水平な位置に水平に置かれ、かつ垂直締結要素により容器へ固定される。

本発明のなお別の実施形態において、垂直締結要素はプレート形の支承面または棚部を形成し、プレート形の支承面または棚部上において、フレーム構造が置かれ、かつ穿孔ディスクにより、各々２つの固定具によって固定される。結果として、フレーム構造は適所に固定され、生じる材料の熱膨張を相殺するための十分な隙間が依然として残る。

特に、固定具は、ばね機構により強力かつ着脱可能な接続部を形成する。結果として、フレーム構造は、非常に迅速かつ容易に組立てられ得るか、または分解され得る。

本発明の実施形態において、タンクは、複数のフレーム構造であって、上下に平行に置かれ、かつ上部領域を充填する複数のフレーム構造を呈する。

絶縁効果を高めるために、フレーム構造は、金属製波形シートにより下方から遮蔽される下部をさらに呈する。

本発明の特別な実施形態において、タンクは、複数の容器であって、隣り合わせで列として配置され、かつ中間領域により互いから分離される複数の容器を呈する。これは車両の積載量を増加させる。

直前に言及した実施形態において、タンク内へ導入するバッフルが可能な限り少なくなるようにするため、液体を供給および排出するための手段と、ガスを供給および排出するための手段とが２つの隣接する容器の中間領域に配置され、これは、タンクに貫入する熱に対して好ましい影響を及ぼす。

さらに、本発明の利点および機能性は、図面に基づく選択された例示的な実施形態の以下の説明から分かり得る。

先行技術による液化ガスタンクの図である。 先行技術による２つの隣接する液化ガスタンクの構造の図である。 先行技術による地面固定型の貯蔵タンクの構造設計の図である。 本発明の実施形態による液化ガスタンクの図である。 本発明の実施形態による液化ガスタンクの断面図である。 本発明の実施形態による３つの隣接する液化ガスタンクの構造の図である。 本発明の実施形態によるフレーム構造の図である。 本発明の実施形態による組み立てられたフレーム構造の図である。 本発明の実施形態による多層フレーム構造の構成の図である。 本発明の実施形態による最も下のフレーム構造の図である。 本発明の実施形態による、組み立てられた状態の最も下のフレーム構造の構成の図である。 本発明の実施形態によるフレームを組み立てるための第１ステップの図である。 本発明の実施形態による、フレームを組み立てるための第２（ａ）および第３（ｂ）ステップの図である。 本発明の実施形態による、フレーム構造を固定するための手段の構成の図である。 本発明の実施形態による供給および排出ラインの構成の図である。

図４は、極低温液体を格納するための角型形状１１を備えるタンクまたはタンクシステム１０を説明する。タンク１０は、上部領域１４と下部領域１６とを備える収集容器１２を呈する。タンク１０は、液体を供給および排出するための少なくとも１つの手段１８と、ガスを供給および排出するための少なくとも１つの手段２０とをさらに呈する。図から明らかであるとおり、上部領域１４は、平らな表面片２２に分割される。これは、容器１２の上部領域に追加的な容積２４を生み出す。

特に図５に示されるとおり、層状の表面またはフレーム構造２６が追加的な容積２４に水平に固定される。表面２６は、容器１２の上部領域１４に、垂直パイプ２７および追加的な固定手段２８により保持される。表面２６の数はタンク１０により変わり得る。表面２６はフレーム構造２６（図７）からなり、そのサイズはタンク製造中に取扱いが容易なものである。

図６は、タンク１０が、いくつかの、ここでは例えば３つの隣接する収集容器１２からなる、本発明の特別な実施形態を説明する。ここで、２つの隣接する容器１２に位置するのは中間領域２９であり、中間領域２９は容器１２の側壁を分離するように機能する。

図７は、フレーム３０であって、例えば繊維ガラスチューブの形態の非金属製材料または他の低温に適合する材料からなるフレーム３０を呈する、フレーム構造２６の構成を説明する。タンク１０へ導入される熱が少なくなるように、構造は熱伝導性が乏しくなければならない。ここでは、横断リブ３２がフレーム構造２６を強化するために挿入される。フレーム３０および横断リブ３２は、布３４へ縫い付けられた多層絶縁体（ＭＬＩ）材料からなる箔３３で結合される。ＭＬＩ材料は航空宇宙から既知であり、真空において衛星を絶縁するために使用される。これは非常に薄いアルミニウム箔の列からなる。船舶用タンクでの使用の際の安定性のために、これらの箔３３が前述した布３４へさらに縫い付けられる。ＭＬＩフレーム構造２６が両側に金属製外面を有するように、布３４は両側をＭＬＩで囲まれることに留意されたい。布３４は、液体および約−１６０℃の低温に適合する、任意の熱導電性が不十分な材料からなり得る。したがって、横断リブ３２、ＭＬＩ材料からなる箔３３および布３４に加えて、フレーム３０がＭＬＩフレーム構造２６を構成する。

図８は、複数のフレーム構造２６が隣り合わせで組み立てられ、大きい平らな表面を形成する水平配置構成３６を説明する。フレーム構造２６は、ここでは、スペース最適化の目的のため、容器１２の上部領域１４を充填するように一緒に結合される。

図９は、フレーム構造２６が隣り合わせで組み立てられ、複数の層において上下に固定された垂直配置構成３８を説明する。特に、図９は、フレーム構造２６の３つの層を備える構成を示す。フレーム構造２６を適所に固定するために、任意の熱導電性が不十分な材料からなる垂直パイプまたはブレース２７と併せて、ロープ構造４０が使用される。構造４０は、ロープなどの追加的な固定手段２８でタンク１０内に固定される。ロープ構造４０を構成する材料は必要に応じ得る。例えば、最上部のブレース２７は、この目的のために特に設けられた小穴により、平らなタンク壁要素２２と結合される（図示せず）。各フレーム構造２６の各々での追加的な固定手段として提供されるのは、垂直ブレース２７に変位可能に固定される穿孔ディスク４２である。

重なっている構造をスロッシングする液体から保護するために、フレーム構造２６の最下層は金属製波形シート４４により密封される。上部タンク領域１４は、ここでは残りのタンク容積から封止されず、むしろ開かれている。図１０および図１１は、分解された状態および組み立てられた状態の最も下のフレーム構造２６の構成を説明する。

図１２、図１３ａおよび図１３ｂは、フレーム構造２６と垂直ブレース２７との組立てを説明する。この組立体は、これらの要素を何ら大きい出費を伴うことなく取り付けることができ、後にまた必要に応じて除去できるような方法で構成される。垂直ブレース２７はフレーム構造２６の高さに沿って棚部４６を形成し、棚部４６上にフレーム構造２６の角が置かれる。第１ステップ（図１２）において、フレーム構造２６は、それぞれの４つのフレーム構造２６の角の下部がブレース２７の棚部４６上に置かれるような方法で配置される。第２ステップ（図１３ａ）において、穿孔ディスク４２が下向きに押され、それぞれの４つのフレーム構造２６の角が穿孔ディスク４２と棚部４６との間に締め付けられるように、ブロッキング機構４８によって保持される。

ブロッキング機構４８は、２つの反対側にある固定具５０とばね５２とからなる。２つの固定具５０は、ばね５２により外向きに押圧される。穿孔ディスク４２が固定具５０上を案内されるとき、掛けがねがかかり、それにより適所に固定される。穿孔ディスク４２は、固定具５０を押し込むことにより手動で再び解放され得る。

フレーム構造２６は、それらの角において、隣接するフレーム構造２６および垂直ブレース２７に適合する棚部５４を形成し、それにより、それらの適所に固定される。

図１４ａ、図１４ｂおよび図１４ｃは、ブロッキング機構４８を詳細に説明する。特に、図１４ａはブレース２７に対する固定具５０の動きを示す（両方向矢印）。垂直ブレース２７は、ここでは２つの反対側の開口５６を呈し、開口５６は、ばね５２により押圧された固定具５０を突出させる。図１４ｂおよび図１４ｃは、ブロッキング機構４８の詳細を説明するために、ブレース２７の長手方向および横断方向の断面を示す。２つの固定具５０は各々、締結手段６０によりブレース２７の内側に固定された第１部分５８と、開口５６を通って突出するとともに穿孔ディスク４２をブロックする第２部分６２とを呈する。締結手段６０は固定具５０が回動するのを可能にし、その結果、休止状態で固定具５０がばね５２により外向きに押圧され、押下状態で固定具５０が穿孔ディスク４２を通して内向きに押圧される。

図１５は、液体およびガスを供給および排出するための手段が複数のパイプ構造６４からなる実施形態を説明する。パイプは、絶縁層７２および７４により互いに分離される少なくとも３つの入れ子式パイプ６６、６８、７０からなる。後者はタンク１０間の中間領域２９に固定され、そこで適所に取り付けられる。

本発明によるタンク１０は、波形シート４４の高さまで充填され得る。同等の従来のタンク１と比べると、これはより多くの積載量を可能にする。したがって、本発明により、同じサイズの船舶がより多くの液体を輸送することができ、費用効果が高くなる。

本発明の実装は、上述の例および強調された態様に限定されず、むしろ、当該技術分野の領域にある複数の修正形態でも可能である。

開示されるのは、極低温液体を格納するためのタンクまたはタンクシステムであって、極低温液体を保持するために上部領域と下部領域とを備える少なくとも１つの収集容器と、液体を供給および排出するための少なくとも１つの手段と、ガスを供給および排出するための少なくとも１つの手段とを呈し、タンクが、断熱材料から作られた少なくとも１つのフレーム構造をさらに呈する、タンクまたはタンクシステムである。

１ 従来のタンク
２ 角型タンク
３ ライン（発電タワー）
４ 中間領域（コファダム）
５ タンクカバー
６ 貯蔵タンク
７ 吊り天井
８ ロープ
１０ タンクまたはタンクシステム
１１ 角型形状
１２ 収集容器
１４ 容器の上部領域
１６ 容器の下部領域
１８ 液体を供給および排出するための手段
２０ ガスを供給および排出するための手段
２２ 平らな表面
２４ 追加的な容積
２６ 水平な表面／フレーム構造
２７ 垂直パイプ／垂直ブレース
２８ 追加的な固定手段
２９ 中間領域
３０ フレーム
３２ 横断リブ
３３ ＭＬＩ材料
３４ 布
３６ 水平配置構成
３８ 垂直配置構成
４０ ロープ構造
４２ 穿孔ディスク
４４ 波形シート
４６ ブレース棚部
４８ ブロッキング機構
５０ 固定具
５２ ばね
５４ フレーム構造棚部
５６ 開口
５８ 固定具の第１部分
６０ 締結手段
６２ 固定具の第２部分
６４ パイプ構造
６６、６８、７０ パイプ
７２、７４ 絶縁層

Claims (11)

1. 極低温液体を格納するためのタンク（１０）であって、
   前記極低温液体を収容するための上部領域（１４）と下部領域（１６）とを備える少なくとも１つの収集容器（１２）と、
   液体を供給および排出するための少なくとも１つの手段（１８）と、
   ガスを供給および排出するための少なくとも１つの手段（２０）と
   を含むタンク（１０）において、
   断熱材料でできている少なくとも１つのフレーム構造（２６）をさらに有することを特徴とする、タンク（１０）。
2. 前記断熱材料が多層絶縁体、ＭＬＩである、請求項１に記載のタンク（１０）。
3. 前記上部領域（１４）が、組み立てられると追加的な容積（２４）を形成する平らな表面片（２２）からなる、請求項１または２に記載のタンク（１０）。
4. 前記フレーム構造（２６）が、横断リブ（３２）を備えるフレーム（３０）と、断熱材料（３３）でできている箔とを有し、前記箔（３３）が布（３４）に縫い付けられ、および前記布（３４）は両側が前記箔（３３）により囲まれる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のタンク（１０）。
5. 前記上部領域（１４）において、前記フレーム構造（２６）が水平な位置に水平に置かれ、かつ垂直締結要素（２７）により前記容器（１２）へ固定される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のタンク（１０）。
6. 前記垂直締結要素（２７）がプレート形の支承面（４６）を形成し、前記プレート形の支承面（４６）上に、前記フレーム構造（２６）が置かれ、かつ穿孔ディスク（４２）により、各々２つの固定具（５０）によって固定される、請求項５に記載のタンク（１０）。
7. 前記固定具（５０）がばね機構（５２）により強力かつ着脱可能な接続部を形成する、請求項６に記載のタンク（１０）。
8. 複数のフレーム構造（２６）であって、上下に平行に置かれ、かつ前記上部領域（１４）を充填する複数のフレーム構造（２６）を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のタンク（１０）。
9. 前記フレーム構造（２６）が、金属製波形シート（４４）により下方から遮蔽される下部を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のタンク（１０）。
10. 複数の容器（１２）であって、隣り合わせで列になって配置され、かつ中間領域（２９）により互いから分離される複数の容器（１２）を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のタンク（１０）。
11. 前記液体を供給および排出するための手段（１８）と、前記ガスを供給および排出するための手段（２０）とが前記中間領域（２９）に配置される、請求項１０に記載のタンク（１０）。
    

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