(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、
真空空間を隔てて前記第１部材と対向する、前記第１部材よりも高温の第２部材と、
前記第１部材から前記第２部材に向かって延びる管状部材と、
前記管状部材の内側で前記第１部材を覆う平面状の第１積層真空断熱材と、
前記管状部材の内周面を覆う筒状の第２積層真空断熱材と、
前記管状部材の内側に配置された、前記第２積層真空断熱材が巻き付けられた保持部材と、
を備える、真空断熱構造。
【請求項２】
前記保持部材は、前記第１積層真空断熱材が載置される第１保持部と、前記第２積層真空断熱材が巻き付けられる第２保持部を含む、請求項１に記載の真空断熱構造。
【請求項３】
前記保持部材は、前記第１保持部が天井壁であって前記第２保持部が周壁となる、前記第２部材に向かって開口する容器状である、請求項２に記載の真空断熱構造。
【請求項４】
前記管状部材は、前記第２部材に接触しており、
前記管状部材は、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋよりも小さな材料からなり、
前記第２積層真空断熱材の前記第２部材側の一端から前記管状部材の前記第２部材側の一端までの距離は、前記管状部材の長さの１／２以下かつ１／６以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空断熱構造。
【請求項５】
前記第１部材および前記第２部材は、それぞれ二重殻タンクの内槽および外槽である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空断熱構造。
【請求項６】
前記二重殻タンクは、船舶に搭載される舶用タンクである、請求項５に記載の真空断熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、低温側の第１部材と高温側の第２部材とが真空空間を隔てて互いに対向する真空断熱構造が知られている。このような真空断熱構造では、一般的に、第２部材から第１部材への熱輻射による熱の侵入を防止するために、第１部材が積層真空断熱材で覆われる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、内槽（低温側の第１部材）と外槽（高温側の第２部材）の間の真空空間内に複数の管状部材が配置され、これらの管状部材を介して内槽が外槽に支持された二重殻タンクが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１７４８１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したように真空空間内に管状部材が配置される場合には、管状部材の内側でも、第２部材から第１部材への熱輻射による熱の侵入を防止することが望まれる。このためには、管状部材の内側で第１部材を平面状の積層真空断熱材で覆うとともに、管状部材の内周面を筒状の積層真空断熱材で覆うことが考えられる。
【０００６】
通常、積層真空断熱材は、防熱対象物の外側に巻き付けられ、張力によって防熱対象物上に保持される。しかしながら、上述したように管状部材の内周面を筒状の積層真空断熱材で覆う場合には、筒状の積層真空断熱材をどのようにして管状部材の内周面に沿った状態に維持するかが問題となる。
【０００７】
そこで、本発明は、筒状の積層真空断熱材を管状部材の内周面に沿った状態に維持することができる真空断熱構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の真空断熱構造は、第１部材と、真空空間を隔てて前記第１部材と対向する、前記第１部材よりも高温の第２部材と、前記第１部材から前記第２部材に向かって延びる管状部材と、前記管状部材の内側で前記第１部材を覆う平面状の第１積層真空断熱材と、前記管状部材の内周面を覆う筒状の第２積層真空断熱材と、前記管状部材の内側に配置された、前記第２積層真空断熱材が巻き付けられた保持部材と、を備える、ことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、管状部材の内周面を覆う第２積層真空断熱材が保持部材に巻き付けられているので、保持部材によって第２積層真空断熱材を管状部材の内周面に沿った状態に維持することができる。
【００１０】
前記保持部材は、前記第１積層真空断熱材が載置される第１保持部と、前記第２積層真空断熱材が巻き付けられる第２保持部を含んでもよい。この構成によれば、第１部材にスタッドボルトなどを設けなくても、保持部材を利用して第１積層真空断熱材を保持することができる。
【００１１】
前記保持部材は、前記第１保持部が天井壁であって前記第２保持部が周壁となる、前記第２部材に向かって開口する容器状であってもよい。この構成によれば、保持部材をシンプルな形状とすることができる。
【００１２】
前記管状部材は、前記第２部材に接触しており、前記管状部材は、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋよりも小さな材料からなり、前記第２積層真空断熱材の前記第２部材側の一端から前記管状部材の前記第２部材側の一端までの距離は、前記管状部材の長さの１／２以下かつ１／６以上であってもよい。積層真空断熱材は、厚さ方向（積層方向）と直交する方向には熱を伝導し易い傾向がある。一方、管状部材の熱伝導率は低いため、管状部材には、第２部材側の一端から第１部材側の他端に向かって温度が徐々に低下する温度勾配が形成される。このような構成において、第２積層真空断熱材が第２部材の直ぐ近くまで延びていると、第２積層真空断熱材が、管状部材の中間部を迂回する熱の迂回ルートとなる。一方で、第２積層真空断熱材の長さが短すぎれば、管状部材の内周面が大きく露出されるため、管状部材を介して第１部材へ熱輻射によって多くの熱が侵入する。これに対し、第２積層真空断熱材の第２部材側の一端から管状部材の第２部材側の一端までの距離が管状部材の長さの１／２以下かつ１／６以上であれば、管状部材の内周面を十分な面積で覆いつつ、第２積層真空断熱材が管状部材の中間部を迂回する熱の迂回ルートとなることを効果的に抑制することができる。
【００１３】
例えば、前記第１部材および前記第２部材は、それぞれ二重殻タンクの内槽および外槽であってもよい。
【００１４】
例えば、前記二重殻タンクは、船舶に搭載される舶用タンクであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、筒状の積層真空断熱材を管状部材の内周面に沿った状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る真空断熱構造が採用された二重殻タンクの断面図である。
【図２】図１に示す二重殻タンクにおける１つの管状部材の断面図である。
【図３】前記一実施形態における保持部材の斜視図である。
【図４】変形例の保持部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に、本発明の一実施形態に係る真空断熱構造が採用された二重殻タンク１を示す。二重殻タンク１は、例えば、船舶に搭載される舶用タンクである。ただし、二重殻タンク１は、舶用タンクである必要はなく、例えば、地上に設置されるタンクであってもよい。
【００１８】
具体的に、二重殻タンク１は、真空空間１３を隔てて互いに対向する内槽１１および外槽１２を含む。内槽１１は本発明の第１部材に相当し、外槽１２は本発明の第２部材に相当する。
【００１９】
内槽１１内には、例えば低温の液化ガスが貯留される。内槽１１を包み込む外槽１２は、大気中に露出している。すなわち、外槽１２の温度は、内槽１１の温度よりも高い常温である。真空空間１３は、内槽１１と外槽１２の間での空気の対流による熱伝達を防止する役割を果たす。
【００２０】
内槽１１と外槽１２の間には、複数の管状部材２が配置されている。各管状部材２は、内槽１１から外槽１２に向かって延びており、外槽１２に接触している。内槽１１は、管状部材２を介して外槽１２に支持されている。
【００２１】
本実施形態では、内槽１１が紙面と直交する方向に延びる円筒形である。このため、管状部材２は、内槽１１の軸方向に互いに離間する位置で内槽１１の周方向に延びる線上に２列で並んでおり、各管状部材２の軸方向が内槽１１の径方向と一致している。ただし、管状部材２の並び方は、内槽１１の形状に応じて適宜変更可能である。例えば、内槽１１が球形である場合には、管状部材２が内槽１１の最下端を中心として直交する二方向に十字状に並んでいてもよい。また、例えば、内槽１１が方形である場合には、内槽１１および外槽１２の底同士の間に管状部材２がマトリクス状に並んでいてもよい。
【００２２】
図２に示すように、本実施形態では、各管状部材２が内槽１１および外槽１２に直接的に接触している。ただし、管状部材２の一端および他端に別の部材が嵌合しており、管状部材２がその部材を介して内槽１１および外槽１２に接触していてもよい。
【００２３】
本実施形態では、各管状部材２の断面形状が円形である。ただし、各管状部材２の断面形状は多角形などの他の形状であってもよい。
【００２４】
また、本実施形態では、各管状部材２が、常温での熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋよりも小さな材料からなる。このような材料としては、例えば、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、布強化フェノール樹脂などの繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が挙げられる。
【００２５】
各管状部材２の外側では、内槽１１が複数の平面状の外側第１積層真空断熱材１４で覆われている。また、各管状部材２の外周面は、筒状の外側第２積層真空断熱材１５で覆われている。一方、各管状部材２の内側では、内槽１１が平面状の内側第１積層真空断熱材３で覆われている。また、各管状部材２の内周面は、筒状の内側第２積層真空断熱材４で覆われている。
【００２６】
積層真空断熱材１４，１５，３，４のそれぞれは、例えば、輻射シールドフィルムとスペーサが交互に積層された構造を有する。輻射シールドフィルムは、例えば、樹脂シートの表面にアルミニウム（金または銀でもよい）を蒸着させることにより形成される。スペーサは、熱伝導率の小さなシートである。このようなシートとしては、樹脂製のネット、織布、不織布などや、紙、ガラス繊維材などを用いることができる。
【００２７】
外側第１積層真空断熱材１４は、隣り合う外側第１積層真空断熱材１４の端部同士が重なり合うように内槽１１に巻き付けられている。隣り合う外側第１積層真空断熱材１４の端部同士は、面ファスナによって接合されている。外側第１積層真空断熱材１４は、張力によって内槽１１上に保持されてもよいし、内槽１１に設けられたスタッドボルトを利用して内槽１１上に保持されてもよいし、リング状のバンドによって内槽１１上に保持されてもよい。
【００２８】
外側第２積層真空断熱材１５は、端部同士が重なり合うように管状部材２に巻き付けられている。外側第２積層真空断熱材１５の端部同士は、外側第２積層真空断熱材１５に張力が作用するように面ファスナによって接合されており、外側第２積層真空断熱材１５はその張力によって管状部材２の外周面上に保持されている。外側第２積層真空断熱材１５の長さは管状部材２の長さよりも短く、管状部材２の外周面の下部は露出している。ただし、管状部材２の外周面が全面的に外側第２積層真空断熱材１５で覆われていてもよい。
【００２９】
各管状部材２の内側には、保持部材５が配置されている。保持部材５は、内側第１積層真空断熱材３が載置される第１保持部５１と、内側第２積層真空断熱材４が巻き付けられる第２保持部５２を含む。
【００３０】
本実施形態では、保持部材５が、図３に示すように、第１保持部５１が天井壁であって第２保持部５２が周壁となる、外槽１２に向かって開口する容器状である。より詳しくは、天井壁である第１保持部５１は円形であり、周壁である第２保持部５２は円筒形である。なお、天井壁および周壁のそれぞれは、図３に示すような連続した板であってもよいし、多数の穴を有する板（例えば、パンチングメタルやエキスパンドメタル）であってもよい。
【００３１】
ただし、保持部材５の構成は適宜変更可能である。例えば、図４に示すように、天井壁である第１保持部５１は多角形であってもよい。また、第２保持部５２は、天井壁である第１保持部５１の輪郭に沿って配置された複数の縦棒５３およびそれらの縦棒５３を連結する複数の横棒５４で構成されてもよい。あるいは、図示は省略するが、第１保持部５１も、十字に配置される２本の棒で構成されてもよいし、格子状に配置される４本以上の棒で構成されてもよい。
【００３２】
本実施形態では、図２に示すように、保持部材５の高さが管状部材２の長さよりも短く設定されており、保持部材５が外槽１２に接触する状態で図略のピンにより管状部材２と連結されている。このため、内側第１積層真空断熱材３が内槽１１から僅かに離間している。ただし、内側第１積層真空断熱材３は、内槽１１に全面的に密着していてもよい。また、保持部材５は、外槽１２から浮いた状態で管状部材２に連結されていてもよい。内側第１積層真空断熱材３は、第１保持部５１に固定されてもよいし、第１保持部５１に固定されずに第１保持部５１上に載置されるだけでもよい。
【００３３】
内側第２積層真空断熱材４は、端部同士が重なり合うように保持部材５の第２保持部５２に巻き付けられている。内側第２積層真空断熱材４の端部同士は、内側第２積層真空断熱材４に張力が作用するように面ファスナによって接合されており、内側第２積層真空断熱材４はその張力によって管状部材２の外周面上に保持されている。
【００３４】
内側第２積層真空断熱材４は、管状部材２の内周面に密着していてもよいが、管状部材２の内周面に近接しつつも当該内周面から僅かに離間していることが望ましい。このため、周壁である第２保持部５２の外径は、内側第２積層真空断熱材４の厚さの２倍分よりも少しだけ管状部材２の内径よりも小さいことが望ましい。なお、保持部材５の管状部材２に対する相対位置は、上述した図略のピン（保持部材５を管状部材２と連結するピン）により固定される。
【００３５】
内側第２積層真空断熱材４の長さは管状部材２の長さよりも短く、管状部材２の内周面の下部は露出している。内側第２積層真空断熱材４の下端（外槽１２側の一端）から管状部材２の下端（外槽１２側の一端）２１までの距離Ｄは、管状部材２の長さの１／２以下かつ１／６以上である。
【００３６】
内側第２積層真空断熱材４の上端（内槽１１側の他端）は、内側第１積層真空断熱材３と接触していることが望ましいが、内側第１積層真空断熱材３から僅かに離間していてもよい。また、内側第１積層真空断熱材３および内側第２積層真空断熱材４は、一体化されていてもよい。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の真空断熱構造では、管状部材２の内周面を覆う内側第２積層真空断熱材４が保持部材５に巻き付けられているので、保持部材５によって内側第２積層真空断熱材４を管状部材２の内周面に沿った状態に維持することができる。
【００３８】
さらに、保持部材５は内側第２積層真空断熱材４が巻き付けられる第２保持部５２だけでなく内側第１積層真空断熱材３が載置される第１保持部５１を含むので、内槽１１にスタッドボルトなどを設けなくても、保持部材５を利用して内側第１積層真空断熱材３を保持することができる。
【００３９】
また、本実施形態では保持部材５が容器状であるので、保持部材５をシンプルな形状とすることができる。
【００４０】
ところで、積層真空断熱材は、厚さ方向（積層方向）と直交する方向には熱を伝導し易い傾向がある。一方、管状部材２の熱伝導率は低いため、管状部材２には、外槽１２側の下端から内槽１１側の上端に向かって温度が徐々に低下する温度勾配が形成される。このような構成において、内側第２積層真空断熱材４が外槽１２の直ぐ近くまで延びていると、内側第２積層真空断熱材４が、管状部材２の中間部を迂回する、すなわち管状部材２の下部から上部へ熱を伝達する熱の迂回ルートとなる。一方で、内側第２積層真空断熱材４の長さが短すぎれば、管状部材２の内周面が大きく露出されるため、管状部材２を介して内槽１１へ熱輻射によって多くの熱が侵入する。これに対し、本実施形態のように内側第２積層真空断熱材４の下端から管状部材２の下端までの距離Ｄが管状部材２の長さの１／２以下かつ１／６以上であれば、管状部材２の内周面を十分な面積で覆いつつ、内側第２積層真空断熱材４が管状部材２の中間部を迂回する熱の迂回ルートとなることを効果的に抑制することができる。
【００４１】
（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００４２】
例えば、本発明の第１部材および第２部材は、必ずしも二重殻タンク１の内槽１１および外槽１２である必要はない。例えば、第１部材は内槽１１から突出する低温板であってもよいし、第２部材は低温板と対向するように外槽１２から突出する高温板であってもよい。
【００４３】
また、管状部材２は、必ずしも第２部材に接触している必要はなく、第２部材から離間していてもよい。さらに、管状部材２は、必ずしも常温での熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋよりも小さな材料からなる必要はなく、管状部材２による熱伝導が小さい場合（例えば、管状部材２の長い場合）には、管状部材２が熱伝導率の高い金属からなってもよい。
【００４４】
また、保持部材５は、必ずしも第１保持部５１を有している必要はない。例えば、内側第１積層真空断熱材３は、内槽１１に設けられたスタットボルトを利用して保持されてもよい。
【００４５】
また、内側第２積層真空断熱材４の厚さを下方に向かうにつれて薄くする場合には、内側第２積層真空断熱材４が管状部材２の内周面を全面的に覆っていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、タンク以外の種々の構造物にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１    二重殻タンク
１１  内槽（第１部材）
１２  外槽（第２部材）
１３  真空空間
２    管状部材
３    内側第１積層真空断熱材
４    内側第２積層真空断熱材
５    保持部材
５１  第１保持部
５２  第２保持部
【図１】
0006641155.tif 000002
【図２】
0006641155.tif 000003
【図３】
0006641155.tif 000004
【図４】
0006641155.tif 000005