双层壳罐的制作方法

1.本发明涉及具有外槽和内槽的双层壳罐的构造。

背景技术：

2.一直以来，作为储存低温液体的罐，公知有双层壳罐。双层壳罐一般具有：内槽，其实质上收纳低温液体；外槽，其与该内槽隔开规定的间隔并从外侧覆盖该内槽；以及隔热层，其形成在内槽与外槽之间。隔热层例如由填充在内槽与外槽之间的粒状隔热材料形成，作为粒状隔热材料，使用珠光体。
3.在建造双层壳罐时，在内槽和外槽完成之后，以在内槽为空的状态下埋到内槽与外槽之间的方式填充粒状隔热材料。因此，当向内槽提供低温液体而使内槽热收缩时，内槽与外槽的间隔扩大，填充于内槽与外槽之间的粒状隔热材料有可能沉降。在粒状隔热材料沉降的情况下，在双层壳罐的罐顶部产生不存在粒状隔热材料的空间，罐顶部的隔热层的厚度降低。当在双层壳罐中产生隔热层的厚度不充分的部位时，该部位的隔热性降低。由于隔热性的降低，内槽的冷能会传递到外槽，在外槽上附霜，有可能导致外槽的腐蚀。另外，当由于隔热性的降低而向内槽的热输入量增加时，低温液体的蒸发气体量增加，内槽的压力有可能过剩。
4.因此，在专利文献1的双层壳罐中，具有由内侧的隔热层和外侧的隔热层这内外两层构成的隔热层，其中，该内侧的隔热层由能够在内槽的半径方向上伸缩的伸缩材料(玻璃棉)形成，该外侧的隔热层由填充材料(珠光体)形成。在该双层壳罐中，因内槽的热收缩而在隔热层产生的间隙被膨胀的伸缩材料充满，填充材料的沉降被抑制。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2013-238285号公报

技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.特别是在设置于室外的双层壳罐中，重要的是抑制因日照引起的向罐顶部的热输入量。尽管如此，当内槽与外槽之间的隔热层由粒状隔热材料形成时，如上所述，由于粒状隔热材料的沉降，罐顶部的隔热性降低。
10.根据上述专利文献1的双层壳罐，虽然能够抑制粒状隔热材料(填充材料)的沉降，但由于多使用与珠光体相比价格更高的玻璃棉，因此成本提高。
11.本发明是鉴于以上情况而完成的，其目的在于，提供既能够利用粒状隔热材料在内槽与外槽之间形成隔热层、又能够在粒状隔热材料因内槽的收缩变形而沉降之后仍在罐顶部保持适当厚度的隔热层的双层壳罐。
12.用于解决课题的手段
13.本发明的一个方式的双层壳罐的特征在于，具有：球壳形状的内槽，其在内部形成
有将液体以密闭的状态进行储存的储存部；外槽，其覆盖所述内槽；以及粒状隔热材料，其填充在由所述内槽的外壁和所述外槽的内壁包围的空间中而形成隔热层，所述内槽为空的状态下的所述内槽与所述外槽的顶部间隙的大小是在所述内槽与所述外槽的底部间隙的大小上加上所述内槽为空的状态与所述内槽收纳了所述液体的状态的所述粒状隔热材料的水平差而得的值以上。
14.根据上述双层壳罐，由于顶部间隙的大小比底部间隙的大小大，所以在内槽为空的状态下，在罐顶部形成有比罐底部厚的隔热层。并且，当向内槽提供低温液体而使内槽收缩时，内槽与外槽的间隙扩大，填充于内槽与外槽之间的粒状隔热材料沉降，但即使在粒状隔热材料沉降的状态下，也能够在罐顶部保持足够厚度的隔热层。因此，根据上述双层壳罐，既能够利用粒状隔热材料在内槽与外槽之间形成隔热层，又能够在粒状隔热材料因内槽的收缩变形而沉降之后仍在罐顶部保持适当厚度的隔热层。
15.在上述双层壳罐中，可以是，所述外槽呈球壳形状，该外槽的中心位于比所述内槽的中心靠上方的位置。
16.这样，通过使内槽的中心相对于外槽的中心向下方偏心，能够使外槽和内槽均为强度优异的球壳形状，并且能够使内槽与外槽的顶部间隙的大小比内槽与外槽的底部间隙的大小大。
17.或者，在上述双层壳罐中，可以是，所述外槽由下半球壳部、上半球壳部以及连接所述下半球壳部和所述上半球壳部的筒形状的主体部构成，所述内槽的中心与所述下半球壳部的中心一致。
18.由此，在比内槽的赤道靠下方的位置，在其周围形成一定厚度的隔热层。在比内槽的赤道靠上方的位置，在其周围形成比内槽的赤道靠下方的隔热层厚的隔热层。并且，外槽为接近球壳的形状，外槽能够具有充分的强度。
19.或者，在上述双层壳罐中，可以是，所述外槽由呈球壳形状的主体部和设置于主体部的顶部并填充有所述粒状隔热材料的圆顶部构成，所述内槽的中心与所述主体部的中心一致。
20.这样，由于在外槽的主体部的顶部设置有填充了粒状隔热材料的圆顶部，因此即使因内槽收缩变形而使填充在内槽与外槽的主体部之间的粒状隔热材料沉降，该沉降部分也由填充在圆顶部的粒状隔热材料补充。因此，即使在粒状隔热材料沉降的状态下，也能够在罐顶部保持足够厚度的隔热层。
21.发明效果
22.根据本发明，能够提供既能够利用粒状隔热材料在内槽与外槽之间形成隔热层、又能够在粒状隔热材料因内槽的收缩变形而沉降之后仍在罐顶部保持适当厚度的隔热层的双层壳罐。
附图说明
23.图1是示出本发明的第1实施方式的空的双层壳罐的整体结构的剖视图。
24.图2是示出向图1所示的内槽提供了低温液体的状态的双层壳罐的剖视图。
25.图3是示出本发明的第2实施方式的空的双层壳罐的整体结构的剖视图。
26.图4是示出向图3所示的内槽提供了低温液体的状态的双层壳罐的剖视图。
27.图5是示出本发明的第3实施方式的空的双层壳罐的整体结构的剖视图。
28.图6是示出向图5所示的内槽提供了低温液体的状态的双层壳罐的剖视图。
具体实施方式
29.〔第1实施方式〕
30.接着，参照附图对本发明的第1实施方式进行说明。图1是示出本发明的第1实施方式的空的双层壳罐1a的整体结构的剖视图，图2是示出向图1所示的内槽2提供了低温液体7的状态的双层壳罐1a的剖视图。
31.图1和图2所示的双层壳罐1a是储存液体氢、液体氮、液化天然气等低温液体7的罐。双层壳罐1a在由未图示的裙边或支柱支承的状态下设置于船体或地上等。
32.双层壳罐1a具有：内槽2；外槽3，其覆盖内槽2；粒状隔热材料4，其填充在内槽2与外槽3之间而形成隔热层；以及真空泵6，其将内槽2与外槽3之间的空间抽真空。
33.内槽2呈中空球壳形状，例如由多个sus制面板焊接而成。在内槽2的内部形成有将低温液体7以密闭的状态进行储存的储存部21。内槽2能够容许罐建造时的常温与收纳低温液体7时的低温的温度差所引起的收缩变形及变形恢复。
34.外槽3呈比内槽2大一圈的中空球壳形状，例如由多个钢板焊接而成。外槽3的直径比内槽2的直径大。内槽2通过将内槽2的外壁与外槽3的内壁之间连接的未图示的杆等支承于外槽3。
35.粒状隔热材料4以压实状态填充于由内槽2的外壁和外槽3的内壁包围的空间中。粒状隔热材料4例如是粒状的珠光体。但是，粒状隔热材料4也可以采用珠光体以外的公知的粒状隔热材料。
36.在内槽2与外槽3之间填充有粒状隔热材料4的空间被真空泵6强制排气，成为大致真空状态。通过这样使填充有粒状隔热材料4的空间成为大致真空状态，能够进一步提高隔热效果。
37.穿过外槽3的中心3c的铅垂线和穿过内槽2的中心2c的铅垂线与双层壳罐1a的罐中心线c一致。在罐底部，将罐中心线c上的外槽3的内壁与内槽2的外壁的间隙称为“底部间隙g1”。另外，在罐顶部，将罐中心线c上的外槽3的内壁与内槽2的外壁的间隙称为“顶部间隙g2”。
38.在本实施方式的双层壳罐1a中，以顶部间隙g2比底部间隙g1大的方式配置内槽2和外槽3。即，以外槽3的中心3c位于比内槽2的中心2c靠上方的位置的方式配置内槽2和外槽3。另外，外槽3的中心3c是外槽3的球壳形状的中心，内槽2的中心2c是内槽2的球壳形状的中心。
39.并且，内槽2为空的状态下的顶部间隙g2的大小l2为在底部间隙g1的大小l1上加上内槽2为空的状态(图1)与内槽2收纳了低温液体7的状态(图2)的粒状隔热材料4的水平差δl而得的值以上。即，下式1成立。另外，“内槽2收纳了低温液体7的状态”可以是在储存部21中收纳有低温液体7至规定的满载液位(或至任意的基准液位)的状态。
40.l2＞l1+δl
···
(式1)
41.水平差δl(即粒状隔热材料4的沉降量)能够通过计算或模拟来求出。
42.如以上说明的那样，本实施方式的双层壳罐1a具有：球壳形状的内槽2，其在内部
形成有将低温液体7以密闭的状态进行储存的储存部21；外槽3，其覆盖内槽2；以及粒状隔热材料4，其填充在由内槽2的外壁和外槽3的内壁包围的空间中而形成隔热层。并且，内槽2与外槽3的顶部间隙g2的大小l2为在内槽2与外槽3的底部间隙g1的大小l1上加上内槽2为空的状态与内槽2收纳了低温液体7的状态的粒状隔热材料4的水平差δl而得的值以上。
43.在上述双层壳罐1a中，由于顶部间隙g2的大小l2比底部间隙g1的大小l1大，因此在内槽2为空的状态下，在罐顶部形成有比罐底部厚的隔热层(参照图1)。并且，当向内槽2提供低温液体7而使内槽2收缩时，内槽2与外槽3的间隙扩大，填充于内槽2与外槽3之间的粒状隔热材料4沉降，但即使在粒状隔热材料4沉降的状态下，也能够在罐顶部保持足够的厚度l2’的隔热层(参照图2)。
44.这样，根据本实施方式的双层壳罐1a，既能够利用粒状隔热材料4在内槽2与外槽3之间形成隔热层，又能够在粒状隔热材料4因内槽2的收缩变形而沉降之后仍在罐顶部保持适当的厚度l2’的隔热层。
45.另外，在本实施方式的双层壳罐1a中，外槽3呈球壳形状，该外槽3的中心3c位于比内槽2的中心2c靠上方的位置。
46.这样，通过使内槽2的中心2c相对于外槽3的中心3c向下方偏心，能够使外槽3和内槽2均为强度优异的球壳形状，并且能够使内槽2与外槽3的顶部间隙g2的大小l2比内槽2与外槽3的底部间隙g1的大小l1大。
47.〔第2实施方式〕
48.接着，对本发明的第2实施方式进行说明。图3是示出本发明的第2实施方式的空的双层壳罐1b的整体结构的剖视图。图4是示出向图3所示的内槽2提供了低温液体7的状态的双层壳罐1b的剖视图。另外，在本实施方式的说明中，对与前述的第1实施方式相同或类似的部件，在附图中标注相同的标号，并省略详细的说明。
49.如图3和图4所示，本实施方式的双层壳罐1b具有：球壳形状的内槽2，其在内部形成有将低温液体7以密闭的状态进行储存的储存部21；外槽3，其覆盖内槽2；以及粒状隔热材料4，其填充在由内槽2的外壁和外槽3的内壁包围的空间中而形成隔热层。
50.外槽3由下半球壳部31、上半球壳部32、将下半球壳部31和上半球壳部32在上下方向上连接起来的筒形状的主体部33构成。下半球壳部31、上半球壳部32以及主体部33的直径相等，其值比内槽2的直径大。
51.内槽2和外槽3以内槽2的中心2c与下半球壳部31的中心31c一致的方式配置。内槽2通过将内槽2的外壁与外槽3的内壁之间连接的未图示的杆等支承于外槽3。
52.如以上说明的那样，在本实施方式的双层壳罐1b中，外槽3由下半球壳部31、上半球壳部32以及连接下半球壳部31和上半球壳部32的筒形状的主体部33构成，内槽2的中心2c与下半球壳部31的中心31c一致。
53.在上述双层壳罐1b中，在比内槽2的赤道靠下方的位置，在其周围形成有一定厚度的隔热层，在比内槽2的赤道靠上方的位置，在其周围形成有比内槽2的赤道靠下方的隔热层厚的隔热层。这样，能够以简单的构造实现如下的双层壳罐1b：内槽2与外槽3的顶部间隙g2的大小l2为在内槽2与外槽3的底部间隙g1的大小l1上加上内槽2为空的状态与内槽2收纳了低温液体7的状态的粒状隔热材料4的水平差δl而得的值以上。而且，可以使内槽2为球壳形状，外槽3为虽然不是球壳但接近球壳的形状，外槽3能够具有充分的强度。
54.〔第3实施方式〕
55.接着，对本发明的第3实施方式进行说明。图5是示出本发明的第3实施方式的空的双层壳罐1c的整体结构的剖视图。图6是示出向图5所示的内槽2提供了低温液体7的状态的双层壳罐1c的剖视图。另外，在本实施方式的说明中，对与前述的第1实施方式相同或类似的部件，在附图中标注相同的标号，并省略详细的说明。
56.如图5和图6所示，本实施方式的双层壳罐1c具有：球壳形状的内槽2，其在内部形成有将低温液体7以密闭的状态进行储存的储存部21；外槽3，其覆盖内槽2；以及粒状隔热材料4，其填充在由内槽2的外壁和外槽3的内壁包围的空间中而形成隔热层。
57.外槽3由呈球壳形状的主体部35和设置于主体部35的顶部的圆顶部36构成。圆顶部36的形状没有特别限定，例如可以是使容器上下颠倒的形状。将在假定不存在圆顶部36的情况下，主体部35的粒状隔热材料4随着内槽2的收缩变形而沉降，由此在主体部35的顶部产生的空隙的体积设为δv。圆顶部36的容积大于δv。即，在圆顶部36中填充有体积比δv大的粒状隔热材料4。
58.内槽2和外槽3以内槽2的中心2c与主体部35的中心35c一致的方式配置。内槽2通过将内槽2的外壁与外槽3的内壁之间连接的未图示的杆等支承于外槽3。
59.如以上说明的那样，在本实施方式的双层壳罐1c中，外槽3由呈球壳形状的主体部35和设置于主体部35的顶部的圆顶部36构成，内槽2的中心2c与主体部35的中心35c一致。
60.在上述双层壳罐1c中，在外槽3的主体部35的顶部设置有填充了粒状隔热材料4的圆顶部36。这样，能够以简单的构造实现如下的双层壳罐1b：内槽2与外槽3的顶部间隙g2的大小l2为在内槽2与外槽3的底部间隙g1的大小l1上加上内槽2为空的状态与内槽2收纳了低温液体7的状态的粒状隔热材料4的水平差δl而得的值以上。
61.而且，在上述双层壳罐1c中，即使因内槽2收缩变形而使填充于内槽2与外槽3的主体部35之间的粒状隔热材料4沉降，其沉降部分也由填充于圆顶部36的粒状隔热材料4补充。因此，即使在粒状隔热材料4沉降的状态下，也能够在罐顶部保持足够的厚度l2’的隔热层。
62.以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但在不脱离本发明的思想的范围内，对上述实施方式的具体的构造和/或功能的详细情况进行了变更的方式也能够包含在本发明中。
63.标号说明
64.1a、1b、1c：双层壳罐；2：内槽；2c：内槽的中心；3：外槽；3c：外槽的中心；4：粒状隔热材料；6：真空泵；7：低温液体；21：储存部；31：下半球壳部；31c：下半球壳部的中心；32：上半球壳部；33：主体部；35：主体部；35c：主体部的中心；36：圆顶部；c：罐中心线；g1：底部间隙；g2：顶部间隙；δl：水平差。

技术特征：

1.一种双层壳罐，其具有：球壳形状的内槽，其在内部形成有将液体以密闭的状态进行储存的储存部；外槽，其覆盖所述内槽；以及粒状隔热材料，其填充在由所述内槽的外壁和所述外槽的内壁包围的空间中而形成隔热层，所述内槽为空的状态下的所述内槽与所述外槽的顶部间隙的大小是在所述内槽与所述外槽的底部间隙的大小上加上所述内槽为空的状态与所述内槽收纳了所述液体的状态的所述粒状隔热材料的水平差而得的值以上。2.根据权利要求1所述的双层壳罐，其中，所述外槽呈球壳形状，该外槽的中心位于比所述内槽的中心靠上方的位置。3.根据权利要求1所述的双层壳罐，其中，所述外槽由下半球壳部、上半球壳部以及连接所述下半球壳部和所述上半球壳部的筒形状的主体部构成，所述内槽的中心与所述下半球壳部的中心一致。4.根据权利要求1所述的双层壳罐，其中，所述外槽由呈球壳形状的主体部和设置于主体部的顶部并填充有所述粒状隔热材料的圆顶部构成，所述内槽的中心与所述主体部的中心一致。

技术总结

双层壳罐具有：球壳形状的内槽，其在内部形成有将液体以密闭的状态进行储存的储存部；外槽，其覆盖内槽；以及粒状隔热材料，其填充在由内槽的外壁和外槽的内壁包围的空间中而形成隔热层。并且，内槽与外槽的顶部间隙的大小为在内槽与外槽的底部间隙的大小上加上内槽为空的状态与内槽收纳了液体的状态的粒状隔热材料的水平差而得的值以上。热材料的水平差而得的值以上。热材料的水平差而得的值以上。