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極低温断熱用3M™ グラスバブルズ
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通常、水素、窒素、液化天然ガス､酸素、アルゴンなどの液化ガスは、沸点（液体水素の場合20K）を下回る温度でタンク内に貯蔵されています。タンクは二重殻構造を備え、環状空間には断熱材が充填されています。この貯蔵を、極低温／低温貯蔵といいます。これまで極低温貯蔵容器の環状空間の充填材には、膨張したガラス質火山岩（パーライト）が使用されるのが一般的でした。
3M™ グラスバブルズは熱効率、耐久性、軽量化の観点で、パーライトを大幅に上回る長所を備えています。ガラスを人工的に球状に仕上げており、熱伝導率が小さく耐圧強度が大きいことから、従来の極低温断熱材を上回る効率と効果を発揮する代替材料となっています。
水素経済の重要性は今後ますます高まるでしょう。その中で、水素という燃料源をどう輸送し貯蔵するかが経済的に大きな課題となります。3M™ グラスバブルズは、液体水素貯蔵タンクからのボイルオフガスの排出量を大幅に抑えます。したがって、世界が化石燃料から持続可能な水素系エネルギー源へ移行するにあたり、欠かせない製品となっています。
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断熱3M™ グラスバブルズは熱伝導度が小さく、極低温断熱に最も適した製品となっています。極低温貯蔵では、ボイルオフレート（液化ガスが蒸発により失われる率）が重要な検討課題です。
3M™ グラスバブルズを活用することで、たとえば大容量同心球形貯蔵タンクに水素を貯蔵した場合で、ボイルオフレートを最大44%抑制します。
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設計の柔軟性断熱性能に優れながらも嵩密度が小さい3M™ グラスバブルズを活用することで、タンク容量を増やしたり、貯蔵容量を同程度に維持しつつタンクの設計設置面積を抑えたりすることが可能です。
さらに3M™ グラスバブルズの強度と形状が、その耐久性を高め、取扱いを容易にしています。3M™ グラスバブルズの全ての特徴が、用途の汎用性を高めているのです。
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サプライチェーン3Mでは、サプライチェーン、グローバルセールスチーム、カスタマーサービスネットワークを活用し、極低温貯蔵断熱の最適化をサポートしています。
多様な要件に対応するため、さまざまなフォーマットのパッケージを提供しています。3M™ グラスバブルズは他の断熱材とは異なり、現場で加工する必要がありません。そのため、設置作業を効率的に行うことができます。
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3M™ グラスバブルズとパーライトの比較
3M™ グラスバブルズは優れた断熱性能を備えているため、パーライトと比較してボイルオフレートを抑えることができます。また、他にも、極低温貯蔵用途として注目すべき長所を備えています。
- 長期間安定した性能。 パーライトの場合、輸送時の振動やタンク壁に通常発生する熱膨張・熱収縮により、体積が圧縮されることがあります。そのためコールド・スポットが生じ、貴重な液化ガスのボイルオフや損失を引き起こします。そして最終的には、タンクの修理や交換が必要となります。3M™ グラスバブルズは球状をしているため、振動や熱膨張・熱収縮による体積の圧縮や沈降が生じません。
- 熱サイクルへの耐性を備えた耐圧縮性能。 3M™ グラスバブルズは耐圧強度が高いため、液化ガスの充填時や排出時に加わる応力に耐えることができます。
- 断熱部の軽量化とスリム化。 3M™ グラスバブルズは球状で密度が低く、優れた断熱性能を備えているため、極低温貯蔵に必要な断熱材の重量と容積を少なくできます。それにより液化ガスの正味貯蔵量を増やし、輸送時の燃料コストを抑える効果も得られます。
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3M™ グラスバブルズと多層断熱との比較
MLI；マルチレイヤ―インシュレーション（多層断熱、別名スーパーインシュレーション）は、極低温貯蔵された液化燃料の輸送によく用いられる円筒型タンクに使用されています。MLIは熱衝撃や振動による影響を受けやすく、そのため断熱材の劣化を引き起こしやすい傾向があります。またコールド・スポットを生じる原因にもなり得ます。さらにMLIは固定断熱ソリューションであるため、取り外しや改修が容易ではありません。
- 3M™ グラスバブルズは粉体流動性が良いため、既設タンクのMLIと環状部の隙間に充填できます。したがって、補修交換時に劣化したMLIを取り外す作業やタンク構造材の切断・改修をすることなくタンクの改修が可能になる、他に類のないソリューションとなっています。
NASAとの協業によるステニス宇宙センターでの水素ボイルオフの抑制
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1960年代初頭、NASAステニス宇宙センターに容量189m3 （50,000ガロン）の水素貯蔵タンクが建設されました。この球形の極低温貯蔵タンク（Horton）は、パーライトを充填した真空環状部を有する二重殻構造を備えていました。2000年に入ると、NASAは液体水素貯蔵システム全体から蒸発して失われる水素の量を抑える方法を模索し始めました。ケネディ宇宙センターの極低温試験研究所の指揮のもと、タンクの断熱材に3M™ グラスバブルズを使用した評価が開始されました。10年以上に及ぶ連続稼働評価を経て、公開された技術文献には、ボイルオフが平均44%抑制できたことが記述されています。
製品情報＆サポート
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