JPS61153098A - 極低温二重殻タンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、外部からの入熱を極力防止するようにした
極低温二重殻タンクに関する。

従来の技術 液体窒素、液体酸素、液体水素等の極低温液体を貯蔵す
る容器としては内槽と外槽とを有し、これらの間の空間
を断熱層とした二重殻圧力容器式タンクが一般に採用さ
れている。この方式のタンクでは外槽は大気に接し、内
槽は溝槽時には極低温液体に接して冷却され、空槽時に
は温度が上昇し、内槽は温度に応じて伸縮するので、内
槽を外槽に支持する方法に工夫が必要である。

従来のこの種、極低温タンクは貯蔵容量が例えばｌＯ〜
１００ｒｒ？程度と小さかったこともあり、タンクの構
造は第６図及び第７図に示す如く、内槽１は基礎３に立
設された支柱４で支持された外４２の内面に斜方向に設
けられた多数のサスペンションロッド５を介して支持さ
れたいわゆるサスペンションロッド方式が多く採用され
てきた。内槽ｌと外槽２との間の空間６は真空又は普通
パーライト断熱層とされている。この方式に関しては、
地震時の挙動が不明であり、又、すべてのサスペンショ
ンロッドを同じ張力にすることは至難であり、耐震性、
施工性、信頼性に乏しく、タンクの大型化に伴って、第
８図、第９図に示す如く、内槽１を、外槽２を貫通する
円筒形スカート７で支持するようにしたスカート支持形
タンクが漸次建設されるようになった。

発明が解決しようとする問題点 この方式は大型の圧力容器式低温タンクとしては強度上
有利な構造方式であるが、スカート部７゛の断面積が大
きいため、スカート部を介する熱伝導により内槽ｌ内へ
の熱の侵入が大きいことが最大の欠点である。従って断
熱層６の断熱性能を例、ｔばＪｌ断Ｍ、スーパーインシ
ュレーション等により高めても、スカート部からの熱侵
入量を減らすことが難しく、他の部分の入熱量の減少に
伴い、スカート部からの入熱量の比率が大きくなる。そ
のため、再液化設備が必要となったり、再液化設備のな
い場合は単位時間に使用量以上のボイルオフガスが発生
するような場合は余ったボイルオフガスは廃棄せざるを
得ないので、貯液が液体水素の如く高価なものでは極め
て不経済である。

、　問題点を解決するための手段 この発明は、従来のスカート支持型二重殻極低温タンク
の上述の問題点を解決した外部からの入熱量を極力少く
することのできる極低温二重殻タンクと提供することを
目的とする。

本発明による極低温二重殻タンクは上記の目的ご達成す
るため、スカートを、内槽に上端が固定され下端に上リ
ングフランジを有する上スカートと、下端が基礎に、中
間部が外槽に固定され、上端に上記上リングフランジに
対向する下リングフランジを有する下スカートとにより
構成し、上記の上リングフランジ下面には内槽の鉛直中
心線より放射状に延びる複数の直線の夫々の両側にこれ
に平行に２本のストリップ状シアプレートが固設され、
上記の上下リングフランジの間には円周方向の所定の剪
断力と円周方向及び鉛直方向の所定の圧縮力とに耐える
断面積を有する断熱性部材が、その上部両側面を上記の
互いに平行な１対のシアプレートに摺動自在に挾持され
、上面が上リングフランジ下面と摺動自在に、下面が下
フランジ上面に固定されて設けられていること、を特徴
とする。

作　　用 上記の構成により、内槽が温度変化に伴い伸縮した場合
、内槽に固定された上スカートは内槽に追随して伸縮し
、外槽に一体に固定された下スカートに対して変位する
が、上スカートに固定されたシャプレートは下スカート
に固定された断熱部材に対して数対方向に摺動自在とな
っているため、内槽は鉛直中心線の位置不動に、かつ回
転することなく、容易に変位し、内外槽、スカートに大
きな熱応力が生ずることがない。又、上スカートと下ス
カートとは断熱材を介して接続されているのでスカート
３介する外部からの入熱量は極めて少なくなる。又、断
熱部材は圧縮力のみならず、円周方向の所定の剪断力に
も耐えるようにされてぃるので、簡単なシアプレートの
みで水平面内での位置ずれ、回転を防止することができ
、構成が極めて簡単になる。

実施列 第１図は本発明の実施例を示す図であって、内ｌｘと外
槽２とは同心の球形タンクとして構成され、内槽ｌはそ
の赤道付近から下方に延び外槽２牙貫通する円筒形スカ
ート７を介して基礎３に支持されている。

スカート７は、内借１と外槽２との間で水平に分割され
、上スカート８と下スカート９より構成される。上スカ
ート８は上端が内槽７に固定され下端には上リングフラ
ンジｌＯが固設されている。

下スカート９は下端が基礎に固定され、中間部が外槽２
を貫通して固定され、上端には上リングフランジｌＯに
対向する下リングフランジ１１が固設されている。

上下リングフランジ１０．１１の間には、第３図に示す
如く、円周方向に等間隔に複数の断熱部材１２が設けら
れている。断熱部材１２のスカート円周方向の両（ｔｌ
！Ｉｉはスカートの円の中心より断熱部材１２の中心を
通る放射状の直線に平行にされている。上リングフラン
ジ１ｏの下面には、第４図に示す如く、各断熱部材１２
の互いに平行な両側面上部を摺動自在に挾持するように
ス）　ＩＪツブ状のシアプレートが溶接により固設され
ている。

下リングフランジ１１の上面には断熱部材１２０円周方
向の幅の中心に同様のシアプレート１３が固定されてお
り、これに対応して断熱部材１２には嵌合溝１４が設け
られている。断熱部材１２の上リングフランジ１０下面
及びそれに取付けられたシアプレート１３との接触面は
摺動を容易にするため低摩擦材料がコーティング又は張
り付けら。

れている。断熱部材１２の下面は下リングフランジ１１
に接着され、シアプレート１３の作用と相俟って断熱部
材１２は下リングフランジ１１に固定されている。

さて、断熱部材１２は、ガラス繊維の比率の大きいＦＲ
Ｐで作られており、大きい圧縮強度と円周方向の剪断強
度？有し、その水平断面積は、内槽とその内部の液体に
よる荷重による圧縮力、地震等による水平力により上リ
ングフランジ１０に設けられたシアプレート１３を介し
て作用する剪断力に十分耐えるように設定されている０
又１ＦＰＲは熱伝導率が小さく、断熱性も優れている。

この装置は以上の如く構成されているので〜通常時スカ
ート部７を介する外部よりの入熱は上下スカート８．９
の間に介在する断熱部材１２により遮られて内槽１内へ
の入熱量は極めて少なくなる。又、断熱部材１２の圧縮
強度及び水平断面積により、内槽及びその内部の貯液の
重量は充分支持される。又、内槽ｌの熱変化による熱膨
張１熱収縮に対しては、中心より延びる狡射線に平行に
設けられたシアプレー）１３と断熱部材１２との摺動に
より、中心位置を保持し、回転することなく追従するこ
とができる。又、地震時には、例えば第３図に示す水平
方向の地震力ＱＥと平行な方向のシアプレート１３と断
熱部材１２とは自由に摺動するが、その他のシアグレー
ト１３と断Ｖ％冊材１２とは地震力の方向に対す角度に
応じて地震力Ｑｒ。

に直角方向の剪断力の分力に抵抗し、水平面内での内槽
の移動を防止する。

地震時の転倒（浮上り）？防止するには、第１図に示す
上スカート８と下スカート９との接続部１５の、内［１
の中心から下方への距離ｈ？ｒ：次の式を満足するよう
に選べばよい ｈ〈互 ２に こ−にｔはスカートの直径 にはこのタンクの耐える最大地震の地震係数 その理由を以下に説明する。

地震時、内槽重心に作用する水平地震力ＱＥはＱＥ　＝
　ｋＷ こ＼に、Ｗは内槽及びその内部の液体の重量点１５の周
りの転倒モーメン）　ＭＴはＭＴ　＝　ＱＥＸ　ｈ　＝
　ｋＷｈ −万、重量Ｗによる点１５の周りの安定モーメントＭＳ
は Ｍｓ＝ＷＸ工 地震による内借の転倒を防止する条件はＭ、　＜　Ｍｓ 、・、　　ｈ（左 ２に 第５図は本発明をたて長の円周、状極低温二重殻タンク
に適用した実施例である。スカート７は内槽１の下側鏡
板と円筒状胴部との接続部に上端が固定されており、内
槽１と外槽２との間で上スカート８と下スカート９とに
分割されており、これらの間の断熱部材１２及びその支
持構造は前の実施例と同じである。たく、地震時の転倒
防止構造は、この実ｍ例では、内槽１の円筒胴部の上部
の円周方向の４個所に外槽２との間に耐圧強度を有する
断熱材より改る転倒防止材１６を内槽ｌと外４２とのい
ずれか一部に固定し、他方との間には適当な間１ｉ１１
を設けて摺動自在に設置することにより構成されている
。

地震時、上スカート８のシアプレート１３と断熱部材１
２とは互いに摺動して浮上ろうとするが、転倒防止材１
６のいずれか！内外槽いずれかとの隙間がなくなり当接
することによって転倒が防止される。通常時は内槽が熱
収縮、熱膨張しても外槽に対して容易に変位することが
できる。

従来、地震時の転倒、浮上りの防止対策としては、アン
カーボルトの頭部を内槽に固定された部材の長孔等に係
合させるようにしたものが多く、熱膨張、熱収縮時の摺
動を妨げたり、アンカーボルトが曲ったりする難点があ
ったが、上記の２つの実施例では、通常時には上リング
フランジと断熱部材の相互変位を拘束するおそれは全く
なく、しかも地震時には確実に転倒が防止される。

上記の実施例では、断熱部材１２りと下リングフランジ
１１との固着はその円周方向の幅中央に１本のシアプレ
ートを設は断熱部材１°２の下面に設けた溝１４と嵌合
させ、かつ下面と下リングフランジ１１とを接着するこ
とにより行なうようにしたが、上リングフランジ１０の
シアプレートと同様、シアプレートを断熱部材１２の両
側面に設けて挾むようにしてもよい。

効　　果 以上の如く、本発明の極低温二重殻タンクでは、スカー
ト２内槽と外槽の間で分割し、シアプレート２上スカー
トに設け、断熱部材に耐圧力のみならず耐剪断力をも持
たせることにより、簡単な構成で熱膨張、熱収縮に追従
することができ、地震時の水平移動及び浮上りを防止す
ることができ、外部からの入熱量を減少させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明？球形二重殻タンクに適用した実施例の
全体構成を示す断面図、第２図はそのスカート部の一部
ご拡大して示す断面図、第３図はその上下スカート接続
部の水平断面図、第４図は上下スカート接続部の一部を
詳細に示す斜視図、第５図は本発明の他の実施例を示す
断面図、第６図乃至第９図は夫々従来の極低温二重殻タ
ンクの概略構成を示す断面図である。 １・・・内槽、２・・・外槽、３・・・基礎、６・・・
断熱層、７・・・スカート、８・・・上スカート、９・
・・下スカート、１０・・・上リングフランジ、１１・
・・下リングフランジ、１２・・・断熱部材、１３・・
・シアプレート、１６・・・転倒防止材、八 雪フ 第６１’−！：１ 第８図 第７−Ｉ５ζ１ 第９１゛ご！１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）極低温液体を貯溜する内槽と、所定の断熱スペー
   ス間隔を隔てゝこれを囲繞する外槽とを有し、上記内槽
   はこれと同心の円筒形スカートを介して外槽及び基礎に
   支持された極低温二重殻タンクにおいて、上記のスカー
   トは内槽に上端が固定され、下端に上リングフランジを
   有する上スカートと、下端が基礎に、中間部が外槽に固
   定され、上端に上記上リングフランジに対向する下リン
   グフランジを有する下スカートとより成り、上記の上リ
   ングフランジ下面には内槽の鉛直中心線より放射状に延
   びる複数の直線の夫々の両側にこれに平行に２本のスト
   リツプ状シアプレートが固設され、上記の上下リングフ
   ランジ間には円周方向の所定の剪断力と鉛直方向及び円
   周方向の所定の圧縮力とに耐える断面積を有する断熱性
   部材が、その上部両側面を上記の互いに平行な１対のシ
   アプレートに摺動自在に挾持され、上面が上リングフラ
   ンジ下面と摺動自在に、下面が下フランジ上面に固定さ
   れて設けられていることを特徴とする極低温二重殻タン
   ク。
2. （２）上記の内槽及び外槽が夫々同心の球形タンクであ
   り、上記のスカートが内槽の赤道近傍で内槽を支持して
   おり、上記の上スカートと下スカートとの接合部のタン
   ク中心から下方への距離ｈが、スカートの直径をｌ、該
   タンクの耐えるべき地震の震度に対する地震係数をにと
   した場合、ｌ／２ｋより小さいことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の極低温二重殻タンク。
3. （３）上記の内槽及び外槽が夫々同心の円筒状タンクで
   あり、内槽側面の上部と外槽との間に、円周方向の適数
   個所に所要の耐圧強度と断熱性とを有する転倒防止部材
   を内槽と外槽とのいずれか一方にのみ固着し、他方は間
   隙を設けて摺動可能に設置したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の極低温二重殻タンク。