(57)【要約】【課題】バルジング現象に対する液体用貯蔵タンクの耐震性と安全性とを向上させる減衰装置を提供すること。【解決手段】液体用貯蔵タンク内に配設される減衰装置において、硬質樹脂からなる第１支持板２および第２支持板３と、弾性体からなる減衰板４とを備え、減衰板４の表面に対して第１支持板２が固定されており、且つ減衰板４の裏面に対して第２支持板３が固定されており、装置長手方向において、第１支持板２の一端２２が第２支持板３の一端３３よりも外側に位置し、且つ第２支持板３の他端３２が第１支持板２の他端２３よりも外側に位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体用貯蔵タンク内に配設される減衰装置において、
硬質樹脂からなる第１支持板および第２支持板と、弾性体からなる減衰板とを備え、
前記減衰板の表面に対して前記第１支持板が固定されており、且つ前記減衰板の裏面に対して前記第２支持板が固定されており、
装置長手方向において、前記第１支持板の一端が前記第２支持板の一端よりも外側に位置し、且つ前記第２支持板の他端が前記第１支持板の他端よりも外側に位置することを特徴とする減衰装置。
【請求項２】
前記第１支持板及び／又は前記第２支持板を複数備え、且つ前記減衰板を複数備えることを特徴とする請求項１に記載の減衰装置。
【請求項３】
前記弾性体が、熱硬化性エラストマー又は熱可塑性エラストマーからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の減衰装置。
【請求項４】
前記硬質樹脂が、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の減衰装置。
【請求項５】
前記第１支持板及び前記第２支持板のそれぞれと、前記減衰板とが、接着剤により固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の減衰装置。
【請求項６】
前記第１支持板及び前記第２支持板のそれぞれと、前記減衰板とが、装置長手方向における相対的位置を変更可能に固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の減衰装置。
【請求項７】
前記液体用貯蔵タンク内の隅角部に配設されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の減衰装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体用貯蔵タンク内に配設される減衰装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震動によって、貯水槽等の液体用貯蔵タンクが破壊される現象として、スロッシング現象が知られている。スロッシング現象とは、地震動と、タンク内の液体の固有振動数とが一致して、共振により液体が大きく揺れることによって、タンクの天井や上部側面のパネルが主に破損する現象である。このスロッシング現象に対しては、様々な対策案が提案されており、例えば、以下の特許文献１に記載されるような制振装置を液体用貯蔵タンク内に配設する方法等が考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１４７５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年の地震によるタンクの破壊状態を分析すると、上述のスロッシング現象だけでなく、バルジングという現象によってもタンクが破壊されることが明らかになりつつある。バルジング現象とは、地震動によって、タンク内の液体が一つの塊（質量体）として、タンクの側面のパネルと連成振動する現象である。タンク内の液体の静水圧は、その深さに比例するため、タンクの底側ほど高くなる。従って、バルジング現象が発生すると、タンクの下部に応力が集中し易く、タンクの下部における側面のパネルや隅角部が破損する虞が高くなる。
【０００５】
液体用貯蔵タンクの現在の設計基準においては、スロッシング現象についての対応はなされているものの、バルジング現象に対しては必ずしも十分な対応がなされていないというのが実情である。例えば、バルジング現象の際にタンクのパネルが外側に膨らむのを抑えるために、パネルの外側に引張材等を設けて補強する方法などが考えられるが、この方法では、パネルの膨らみ動作を抑えることはできても、パネルの凹み動作までも抑えることはできず、バルジング現象の抑制効果はそれほど高くはない。
【０００６】
本発明は、バルジング現象に対する液体用貯蔵タンクの耐震性と安全性とを向上させる減衰装置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】
【０００７】
本発明の減衰装置は、液体用貯蔵タンク内に配設される減衰装置において、
硬質樹脂からなる第１支持板および第２支持板と、弾性体からなる減衰板とを備え、
前記減衰板の表面に対して前記第１支持板が固定されており、且つ前記減衰板の裏面に対して前記第２支持板が固定されており、
装置長手方向において、前記第１支持板の一端が前記第２支持板の一端よりも外側に位置し、且つ前記第２支持板の他端が前記第１支持板の他端よりも外側に位置することを特徴とする。
【０００８】
本構成によると、第１支持板及び／又は第２支持板に対して、地震動等による運動エネルギーが加えられたときに、減衰板が装置の長手方向にせん断変形する。減衰板がせん断変形すると、抵抗が生じて、地震動等による運動エネルギーが熱エネルギーに変換されるため、地震動等による振動を減衰することができる。
【０００９】
本発明においては、前記第１支持板及び／又は前記第２支持板を複数備え、且つ前記減衰板を複数備えると好適である。
【００１０】
本構成によれば、より多くの減衰板を備える減衰装置が構成されるため、減衰効果がより一層高められる。
【００１１】
本発明においては、前記弾性体が、熱硬化性エラストマー又は熱可塑性エラストマーからなると好適である。
【００１２】
本構成のごとく、弾性体が、熱硬化性エラストマー又は熱可塑性エラストマーからなることによって、減衰板がせん断変形し易くなり、地震動等による振動をより効率的に減衰することができる。
【００１３】
本発明においては、前記硬質樹脂が、熱可塑性樹脂であると好適である。
【００１４】
本構成によれば、硬質樹脂として熱可塑性樹脂を使用するため、加工し易く、さらに強度的にも優れる減衰装置を製造することができる。
【００１５】
本発明においては、前記第１支持板及び前記第２支持板のそれぞれと、前記減衰板とが、接着剤により固定されていると好適である。
【００１６】
本構成によれば、接着剤によって、第１支持板及び第２支持板のそれぞれと、減衰板とを密着した状態で固定することができるため、第１支持板及び／又は第２支持板に対して加えられた、地震動等による運動エネルギーが、減衰板により伝わり易くなり、さらに効率的に減衰することが可能となる。
【００１７】
本発明においては、前記第１支持板及び前記第２支持板のそれぞれと、前記減衰板とが、装置長手方向における相対的位置を変更可能に固定されていると好適である。
【００１８】
本構成によれば、減衰装置の長手方向の長さを変更することが可能となるため、配設する環境に応じて長さを調節することができて、使用勝手が良い。
【００１９】
本発明においては、前記液体用貯蔵タンク内の隅角部に配設されると好適である。
【００２０】
本構成によれば、地震が発生した際、減衰板がせん断変形することによって、液体用貯蔵タンクにおける地震動等による振動を減衰させてバルジング現象を抑制することができる。その結果、液体用貯蔵タンクにおけるパネルやフレーム等の変形・破損を抑えることができる。しかも既存の液体用貯蔵タンクに対して容易に施工することができるため、施工コスト的にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】減衰装置の斜視図である。
【図２】減衰装置の側面図である。
【図３】別実施形態に係る減衰装置の側面図である。
【図４】減衰装置を配設した液体用貯蔵タンクの平面図である。
【図５】減衰装置の別実施形態の斜視図である。
【図６】減衰装置の別実施形態の側面図である。
【図７】減衰装置の別実施形態の斜視図である。
【図８】減衰装置の別実施形態の側面図である。
【図９】減衰装置の別実施形態の斜視図である。
【図１０】減衰装置の別実施形態の側面図である。
【図１１】減衰装置の別実施形態の斜視図である。
【図１２】種々の周波数における、減衰装置を配設した液体用貯蔵タンク（実施例）及び減衰装置を配設していない液体用貯蔵タンク（比較例）のそれぞれの側板変位の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔実施形態〕
本発明に係る減衰装置１の実施形態について図面に基づいて説明する。
（液体用貯蔵タンク）
本発明における液体用貯蔵タンクとは、水、燃料、化学薬液等の貯蔵液体を収容・貯蔵するタンクを意味する。
【００２３】
本発明に係る減衰装置を適用可能な液体用貯蔵タンクとしては、例えば、矩形（正方形又は長方形）の横断面形状を有する一般的な箱型タンクが挙げられる。また、タンクの大きさについては特に限定されるものではなく、例えば高さ３ｍ×幅３ｍ×奥行３ｍといった一般的な受水槽に相当するものから、あるいは例えば有効水深が７ｍを超えるような大型のタンクに至るまで幅広く適用することができる。
【００２４】
（減衰装置）
図１に示されるように、本実施形態に係る減衰装置１は、硬質樹脂からなる第１支持板２および第２支持板３と、弾性体からなる減衰板４とを備えて構成されている。
【００２５】
本実施形態おける第１支持板２と第２支持板３は、同じ大きさと形状（台形状）を有する部材である。第１支持板２は、上底部２０、下底部２１、上底部２０の端から下底部２１の端に亘って傾斜する傾斜部２２、及び上底部２０の他端から下底部２１の他端に亘っており、且つ上底部２０と下底部２１の両方に対して直角をなす直線部２３を備える。また第２支持板３も第１支持板２と同様に、上底部３０、下底部３１、上底部３０の端から下底部３１の端に亘って傾斜する傾斜部３２、及び上底部３０の他端から下底部３１の他端に亘っており、且つ上底部３０と下底部３１の両方に対して直角をなす直線部３３を備える。
【００２６】
本実施形態における第１支持板２の傾斜部２２は、下底部２１の端から略４５°の角度で傾斜しており、第２支持板３の傾斜部３２も同様に、下底部３１の端から略４５°の角度で傾斜している。
【００２７】
第１支持板２および第２支持板３を構成する硬質樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられるが、これに限定されるものではない。しかしながら、例えば、水道水を貯留する受水槽に本発明の減衰装置１を適用する場合は、水道水の水質に悪影響を与えない材料で構成する必要がある。
【００２８】
第１支持板２および第２支持板３は、上述の硬質樹脂を材料として用いて、例えば、公知の押出成形方法によって細長い板状に成形した後、所定の大きさと形状に切断することにより製造することができる。
【００２９】
本実施形態における減衰板４は、矩形の部材であり、その長さが第１支持板２及び第２支持板３の長さよりも小さく、且つ、その幅が第１支持板２及び第２支持板３と同じ大きさとなっている。
【００３０】
減衰板４を構成する弾性体としては、例えば、ゴム等の熱硬化性エラストマーや、あるいは、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、塩化ビニル樹脂系エラストマー等の熱可塑性エラストマーが挙げられるが、これに限定されるものではない。しかしながら、例えば、水道水を貯留する受水槽に本発明の減衰装置１を適用する場合は、水道水の水質に悪影響を与えない材料で構成する必要がある。
【００３１】
減衰板４は、上述の弾性体を材料として、例えば、公知の押出成形方法によって細長い板状に成形した後、所定の大きさと形状に切断することにより製造することができる。
【００３２】
本実施形態に係る減衰装置１では、第１支持板２の直線部が減衰板４の長手方向における端部と面一となるように、減衰板４の表面に対して第１支持板２が固定されている。さらに、第２支持板３の直線部が減衰板４の長手方向におけるもう一方の端部と面一となるように、減衰板４の裏面に対して第２支持板３が固定されている。即ち、減衰装置１は、第１支持板２と第２支持板３との間に減衰板４が挟み込まれている三層構造を有する。
【００３３】
第１支持板２及び第２支持板３のそれぞれと、減衰板４とを固定する方法については、例えば、図２に示すように接着剤５を用いて密着させた状態で固定するようにしても良いし、あるいは、図３に示すようにボルト６等を用いて密着させた状態で固定するようにしても良い。
【００３４】
また、図１〜図３に示すように、本実施形態に係る減衰装置１では、その長手方向において、第１支持板２の一端である傾斜部２２が第２支持板３の一端である直線部３３よりも外側に位置し、且つ第２支持板３の他端である傾斜部３２が第１支持板２の他端である直線部２３よりも外側に位置する。即ち、平面視における減衰装置１は、等脚台形形状となる。
【００３５】
上述の減衰装置１は、第１支持板２及び／又は第２支持板３に対して、地震動等による運動エネルギーが加えられたときに、減衰板４が、装置の長手方向にせん断変形するように構成されている。この構成によれば、減衰板４がせん断変形する際に抵抗が生じて、地震動等による運動エネルギーが熱エネルギーに変換されるため、地震動等による振動を減衰することができる。
【００３６】
尚、本発明に係る減衰装置１は、上述の等脚台形形状に限らず、本発明の範囲を逸脱しない程度において、適用する液体用貯蔵タンクＴの形状等に基づいて、その形状を任意に変更して良い。
【００３７】
（減衰装置の使用方法）
次に、本実施形態に係る減衰装置１の使用方法について説明する。ここでは、矩形の横断面形状を有する一般的な箱状躯体として構成される液体用貯蔵タンクＴを使用し、当該液体用貯蔵タンクＴに上述の本実施形態の減衰装置１を適用した例を説明する。
【００３８】
図４に示すように、液体用貯蔵タンクＴは、鉛直方向に沿う状態で前後方向及び左右方向に一定の間隔を空けて設置された複数の鉛直フレームＦ１と、水平方向に沿う状態で前後方向及び左右方向に一定の間隔を空けて設置された複数の水平フレームＦ２とを組み合わせてジャングルジムのような籠状に組み上げられた構造体の外周に、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等で構成されたパネルＰが取付けられて構成されている。
【００３９】
減衰装置１は、液体用貯蔵タンクＴの４隅の角部において略水平となるように取り付けられる。このとき、減衰装置１における第１支持板２の傾斜部２２及び第２支持板３の傾斜部３２のそれぞれが、隅角部を形成する２つの水平フレームＦ２のそれぞれにボルト・ナット等によって固定される。
【００４０】
減衰装置１は、液体用貯蔵タンクＴにおける４隅の角部だけでなく、他にも例えば、互いに直交する水平フレームＦ２によって形成され、且つ外周のパネルＰに沿う隅角部に取り付けても良い。また減衰装置１は、バルジングによるパネルＰの振幅が大きいと見込まれる高さの位置に取り付けることが望ましい。例えば、液体用貯蔵タンクＴの上下方向の中間よりも下側に取り付けるのが良く、また、１段のみならず、上下方向に複数段で取り付けても良い。
【００４１】
上記構成によれば、地震が発生した際、減衰装置１の減衰板４がせん断変形することによって、液体用貯蔵タンクＴにおける地震動等による振動を減衰させてバルジング現象を抑制することができる。その結果、液体用貯蔵タンクＴにおけるパネルやフレーム等の変形・破損を抑えることができる。
【００４２】
〔その他の実施形態〕
１．図５に示すように、第１支持板２及び第２支持板３のそれぞれと、減衰板４とをボルト６を用いて固定する場合、第１支持板２及び第２支持板３のそれぞれのボルト孔７の周縁に、ワッシャー部材９を収容するための、ボルト孔７よりも大径の窪み部８を形成しても良い。
【００４３】
２．図６及び図７に示すように、第１支持板２及び第２支持板３のそれぞれと、減衰板４とをボルトを用いて固定する場合、第１支持板２、第２支持板３、及び減衰板４のそれぞれにおいて、装置長手方向に沿う複数のボルト孔７を設けることによって、第１支持板２及び第２支持板３のそれぞれと、減衰板４とが、装置長手方向における相対的位置を変更可能に固定されるように構成しても良い。尚、ボルト孔７には、必要に応じて、図５と同様に、ワッシャー部材を収容するための窪み部８を形成しても良い。
【００４４】
３．上述の実施形態における第１支持板２、第２支持板３、減衰板４からなる構成を、図８〜図１１に示すように複数組み合わせて減衰装置１を構成しても良い。例えば、図８及び図９に示す実施形態では、２枚の第１支持板２と、１枚の第２支持板３と、２枚の減衰板４とを使用することによって、５層構造の減衰装置１が構成されている。また、図１０及び図１１に示す実施形態では、４枚の第１支持板２と、１枚の第２支持板３と、４枚の減衰板４とを使用して、第２支持板３の長手方向の左右両側が５層構造となる減衰装置１が構成されている。尚、本実施形態における第１支持板２及び第２支持板３のそれぞれと、減衰板４とを固定する方法については、上述の実施形態と同様に、接着剤やボルト等を用いて固定して良い。また、減衰装置の構造については、上述の形態に限らず、階段状に構成するなど、必要に応じて、より多くの第１支持板２、第２支持板３、及び減衰板を備える減衰装置を構成しても良い。
【００４５】
４．上述の実施形態における第１支持板、第２支持板、及び減衰板のそれぞれの両面に、長手方向に延びる複数の溝による凹凸面が形成されていても良い。このとき、減衰板の表と裏のそれぞれの凹凸面に、第１支持板および第２支持板のそれぞれの凹凸面が噛み合ように構成される。この構成によれば、第１支持板と減衰板との接触面積、及び第２支持板と減衰板との接触面積がそれぞれ大きくなるため、これらの固定がより強固なものとなる。
【００４６】
５．液体用貯蔵タンクに対して、本発明に係る減衰装置と、スロッシング現象を抑制する公知のスロッシングダンパー（制振装置）とを組み合わせて使用しても良い。
【実施例】
【００４７】
〔実証実験について〕
本発明の減衰装置の効果を確認する実証実験を実施した。
本発明の減衰装置として、オレフィン系エラストマー樹脂で構成された減衰板と、特殊ポリエチレンで構成された第１支持板および第２支持板とを備える減衰装置を使用した。また、液体用貯蔵タンクとして、３ｍ×３ｍ×３ｍのＦＲＰ製タンクを使用した。
【００４８】
上記ＦＲＰ製タンクに対して、その底から１０００ｍｍの位置と２０００ｍｍの位置のそれぞれの４隅の角部に、図４に示されるように減衰装置を設置して、減衰装置を２段構成としたものを実施例とした。また、上記ＦＲＰ製タンクに対して減衰装置を設置していないこと以外は同じ条件としたものを比較例とした。
【００４９】
バルジング発生時のＦＲＰ製タンクの応答を確認するために、ＦＲＰ製タンクの水深を２７００ｍｍ（常用水深）として、正弦波加振実験を実施した。加速度を０．３５ｍ／ｓに設定し、ＦＲＰ製タンクのバルジング振動数域と考えられる１．９〜２．５Ｈｚにおいて加振した。加振は、ＦＲＰ製タンクの計測面（底から１５００ｍｍの位置の壁面）に直交するように加振した。
【００５０】
レーザー変位計（株式会社ＫＥＹＥＮＣＥ社製のＩＬ−６００）を使用して、実施例及び比較例のそれぞれにおいて、計測面の壁面変位を計測して変位を比較した。結果を図１２に示す。
【００５１】
図１２の白抜きの矢印で示されるように、この実証実験において使用したＦＲＰ製タンクのバルジング固有振動数（２Ｈｚ）における、本発明の減衰装置を使用した場合（実施例）の変位量が１０ｍｍであったのに対し、本発明の減衰装置を使用しなかった場合（比較例）の変位量が２６．４ｍｍであり、差し引き１６．４ｍｍの変形抑制が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の減衰装置は、例えば上水を貯蔵する受水槽等の小型のタンクから、例えば汚染水貯蔵用タンク等の大型のタンクに至るまで、幅広いサイズの液体用貯蔵タンクに使用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  減衰装置
２  第１支持板
２０  上底部
２１  下底部
２２  傾斜部（第１支持板の一端）
２３  直線部（第１支持板の他端）
３  第２支持板
３０  上底部
３１  下底部
３２  傾斜部（第２支持板の他端）
３３  直線部（第２支持板の一端）
４  減衰板
５  接着剤
６  ボルト
７  ボルト孔
８  窪み部
９  ワッシャー部材
Ｔ  液体用貯蔵タンク
Ｆ１  鉛直フレーム
Ｆ２  水平フレーム
Ｐ  パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2020117269.tif 000013
【図１２】
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