(57)【要約】【課題】装置が大型化を抑制しつつ、タンク内に貯蔵される液体のスロッシングを抑制すること。【解決手段】タンク９００は、側部９１０と底部９３０とで囲われる空間に液体を貯蔵し、スロッシング抑制装置１００は、液体に接触して設けられる浮き１１０と、浮き１１０に対して揺動できるように浮き１１０に取り付けられる棹１３０と、棹１３０に取り付けられる錘１５０と、を含んで構成されることを特徴とする。上記構成により、スロッシング抑制装置１００は、浮き１１０がスロッシングする液体からエネルギーを受けて浮き１１０が揺動し、棹１３０及び錘１５０が揺動する。これにより、スロッシング抑制装置１００は、エネルギーの一部が棹１３０及び錘１５０を揺動させるために消費された分、液体のスロッシングを抑制できる。【選択図】図２
2010189045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク内に貯蔵される液体に接触して設けられる浮きと、
前記浮きに対して揺動できるように前記浮きに取り付けられる棹と、
前記棹に取り付けられる錘と、
を含んで構成されることを特徴とするスロッシング抑制装置。
【請求項２】
前記棹は、
前記棹が前記浮きに対して揺動する際に所定の摩擦力を発生させるジョイントを介して前記浮きに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項３】
前記ジョイントは、
前記タンクの側部の中心軸に直交するすべての方向に向かって前記棹が揺動できるように、前記棹を支持することを特徴とする請求項２に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項４】
前記棹と前記浮きとの付け根から、前記棹及び前記錘の重心までの距離は、
前記棹及び前記錘の振動数が、前記タンク内でスロッシングする前記液体の振動数と等しくなる長さに設定されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項５】
前記棹は、
前記棹の中心軸方向の長さを変化させる棹長調節手段が設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項６】
前記棹と、前記錘とのうち少なくとも一方は、
前記タンク内の前記液体が通過する孔が形成される減衰力調節部材が取り付けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項７】
前記棹と、前記錘とのうち少なくとも一方は、
前記タンク内の前記液体が通過する孔が形成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項８】
前記錘は、
内部に前記タンク内の前記液体が導かれる容器であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項９】
側部と底部とで囲われる空間に液体を貯蔵し、
前記液体に接触して設けられる浮きと、
前記浮きに対して揺動できるように前記浮きに取り付けられる棹と、
前記棹に取り付けられる錘と、
を含んで構成されることを特徴とするタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク内で生じる液体の揺動を抑制できるスロッシング抑制装置及びタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を内部に貯蔵するタンクでは、例えば地震の際にタンク内に貯蔵された液体が波立って揺動することがある。このような液体の挙動を以下、液体のスロッシングという。タンク内に貯蔵される液体のスロッシングを抑制するための技術として、例えば、特許文献１には、液体の液面上に浮かべられる浮屋根にばね機構が設置された浮屋根式貯蔵タンクが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３００１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている技術では、浮屋根の上昇または下降により生じた浮屋根と錘との変位差により、ばね機構がばね力を発生することで液体のスロッシングを抑制する。つまり、特許文献１に開示されている技術では、ばね機構がダンパーとなって液体のスロッシングを抑制する。
【０００５】
しかしながら、タンクが大型化してタンク内に貯蔵される液体の質量が大きくなるほど、ばね機構に必要とされるばね力の大きさも大きくなる。つまり、タンク内に貯蔵される液体の質量が大きくなるほど、ばね機構の大きさが大型化したり、必要とされるばね機構の数が増加したりする。このように、特許文献１に開示されている技術では、液体のスロッシングを抑制するための装置が大型化する。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の大型化を抑制しつつ、タンク内に貯蔵される液体のスロッシングを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るスロッシング抑制装置は、タンク内に貯蔵される液体に接触して設けられる浮きと、前記浮きに対して揺動できるように前記浮きに取り付けられる棹と、前記棹に取り付けられる錘と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００８】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタンクは、側部と底部とで囲われる空間に液体を貯蔵し、前記液体に接触して設けられる浮きと、前記浮きに対して揺動できるように前記浮きに取り付けられる棹と、前記棹に取り付けられる錘と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、本発明に係るスロッシング抑制装置及びタンクは、浮きがスロッシングする液体からエネルギーを受けて揺動し、棹及び錘が揺動する。振り子として揺動をはじめた棹及び錘は、タンク内の液体の中で揺動するため、前記液体から抗力を受ける。
【００１０】
これにより、棹及び錘は、揺動が減衰される。このようにして、タンク内の液体は、スロッシングする際のエネルギーの一部が棹及び錘を揺動させるために消費される。これにより、スロッシング抑制装置は、前記エネルギーの一部が棹及び錘を揺動させるために消費された分、液体のスロッシングを抑制できる。
【００１１】
また、従来の技術では、液体が揺動する方向とは逆向きに働く力で液体のスロッシングを抑制していた。よって、従来の技術では、前記力が不足しないように、装置が大型化する。
【００１２】
しかしながら、上記構成のスロッシング抑制装置は、棹と錘とが液体と共に揺動することによって、液体のスロッシングを抑制する。スロッシング抑制装置は、棹及び錘の質量がスロッシングする液体の質量に対して例えば、３％から７％で液体のスロッシングを抑制できる。このように、スロッシング抑制装置は、装置の大型化を抑制できると共に、液体のスロッシングも抑制できる。
【００１３】
本発明の好ましい態様としては、前記棹は、前記棹が前記浮きに対して揺動する際に所定の摩擦力を発生させるジョイントを介して前記浮きに取り付けられることが望ましい。
【００１４】
ここで、仮にジョイントが、棹が浮きに対して揺動する際に所定の摩擦力を発生させない構成であっても、スロッシング抑制装置は、棹及び錘を揺動させることができる。これは、液体がスロッシングすると、実際は、浮きが液面に沿ってタンクの中心軸に交差する方向に移動するためである。
【００１５】
これにより、スロッシング抑制装置は、棹が浮きに対して揺動する際にジョイントが所定の摩擦力を発生させない構成であっても、棹及び錘を揺動させることができる。結果として、スロッシング抑制装置は、液体をスロッシングさせるためのエネルギーの一部を棹及び錘を揺動させるために消費させるため、液体のスロッシングを抑制できる。
【００１６】
しかし、上記構成のように、前記棹が前記浮きに対して揺動する際にジョイントが所定の摩擦力を発生させる構成の場合、スロッシング抑制装置は、棹がジョイントを介して浮きからモーメントを受ける。これにより、スロッシング抑制装置は、液体がスロッシングする際のエネルギーをより多く浮きから棹に伝えることができる。よって、スロッシング抑制装置は、より多くのエネルギーが棹及び錘を揺動させるために消費される分、液体のスロッシングをより好適に抑制できる。
【００１７】
本発明の好ましい態様としては、前記ジョイントは、前記タンクの側部の中心軸に直交するすべての方向に向かって前記棹が揺動できるように、前記棹を支持することが望ましい。
【００１８】
ここで、スロッシング抑制装置は、例えば、所定方向にのみ棹が揺動できるように棹を支持するジョイントを備えてもよい。この場合であっても、液体が前記所定方向にスロッシングした場合には、スロッシング抑制装置は、棹及び錘が前記所定方向に揺動する。これにより、スロッシング抑制装置は、液体のスロッシングを抑制できる。
【００１９】
但し、棹が揺動できる方向が多いほど、スロッシング抑制装置は、液体のスロッシングを抑制できる機会が増加する。よって、上記構成のように、スロッシング抑制装置は、棹があらゆる方向に揺動できるように棹を支持するジョイントを備えると、より好適に液体のスロッシングを抑制できる。
【００２０】
本発明の好ましい態様としては、前記棹と前記浮きとの付け根から、前記棹及び前記錘の重心までの距離は、前記棹及び前記錘の振動数が、前記タンク内でスロッシングする前記液体の振動数と等しくなる長さに設定されることが望ましい。
【００２１】
ここで、液体が単位時間あたりに揺動する回数は、タンクの形状や液面からタンクの底部までの距離によって変化する。以下、単位時間あたりに揺動する回数を振動数という。つまり、液体の振動数は、スロッシング抑制装置が設けられるタンクによって変化する。
【００２２】
上記構成により、本発明に係るスロッシング抑制装置は、設置されるタンクに合わせて前記棹と前記浮きとの付け根から、前記棹及び前記錘の重心までの距離が調節されて、前記棹及び前記錘の振動数が設定される。よって、スロッシング抑制装置は、より好適に液体のスロッシングを抑制できる。
【００２３】
本発明の好ましい態様としては、前記棹は、前記棹の中心軸方向の長さを変化させる棹長調節手段が設けられることが望ましい。
【００２４】
上記構成により、本発明に係るスロッシング抑制装置は、タンクに設置された後であっても、前記棹と前記浮きとの付け根から、前記棹及び前記錘の重心までの距離が調節されて、前記棹及び前記錘の振動数が調節される。よって、スロッシング抑制装置は、より好適に液体のスロッシングを抑制できる。
【００２５】
本発明の好ましい態様としては、前記棹と、前記錘とのうち少なくとも一方は、前記タンク内の前記液体が通過する孔が形成される減衰力調節部材が取り付けられることが望ましい。
【００２６】
また、本発明の好ましい態様としては、前記棹と、前記錘とのうち少なくとも一方は、前記タンク内の前記液体が通過する孔が形成されることが望ましい。
【００２７】
スロッシング抑制装置は、減衰力調節部材が棹や錘に取り付けられると、減衰力調節部材の孔、例えば網目を液体が通過することで、液中で棹及び錘が揺動する際に発生する液体による抗力が増加する。これにより、スロッシング抑制装置は、棹及び錘の揺動をより早期に減衰させることができる。
【００２８】
また、減衰力調節部材は、網目を液体が通過するため、棹及び錘が揺動する際の棹及び錘の負荷質量の増加を低減できる。これにより、本発明に係るスロッシング抑制装置は、ジョイントと、棹及び錘の重心までの距離が変化するおそれを抑制しつつ、液中で棹及び錘が揺動する際に発生する液体による抗力を増加できる。
【００２９】
本発明の好ましい態様としては、前記錘は、内部に前記タンク内の前記液体が導かれる容器であることが望ましい。
【００３０】
ここで、スロッシング抑制装置をタンク内に設置する際、上述のように容器によって構成される錘の内部は空である。よって、タンク内に設置される際のスロッシング抑制装置は、例えば金属製の錘を備えるスロッシング抑制装置よりも質量が小さくなる。上記構成により、本発明に係るスロッシング抑制装置を用いれば、より容易にタンク内にスロッシング抑制装置を設置できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、装置の大型化を抑制しつつ、タンク内に貯蔵される液体のスロッシングを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、側部の中心軸を含む仮想の平面でタンク及びスロッシング装置を切って示す断面図である。
【図２】図２は、タンクの天井から底部に向かってタンク及びスロッシング装置を投影した投影図である。
【図３】図３は、錘が揺動する様子を示す断面図である。
【図４】図４は、タンクの断面図であって、ダンパー機構と、振り子機構との違いを説明するための断面図である。
【図５】図５は、棹長調節機構を棹の中心軸を含む仮想の平面で切った断面図である。
【図６】図６は、他の棹長調節機構を棹の中心軸を含む仮想の平面で切った断面図である。
【図７】図７は、網状部材が取り付けられたスロッシング抑制装置を示す構成図である。
【図８】図８は、貫通孔が形成された錘を備えるスロッシング抑制装置を示す構成図である。
【図９】図９は、実施形態２のスロッシング装置を切って示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本発明に係るスロッシング抑制装置及びタンクの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３４】
（実施形態１）
図１は、側部の中心軸を含む仮想の平面でタンク及びスロッシング装置を切って示す断面図である。図２は、タンクの天井から底部に向かってタンク及びスロッシング装置を投影した投影図である。図１に示すタンク９００は、スロッシング抑制装置１００を備えることで、内部に貯蔵される液体のスロッシングを抑制できる。
【００３５】
ここで、スロッシング抑制装置１００は、タンク９００が新しく建造される際にタンク９００の一部としてタンク９００と共に製造されてもよいし、既設のタンク９００に後から取り付けられてもよい。まずは、タンク９００の構成を説明する。
【００３６】
図１に示すタンク９００は、側部９１０と、天井９２０と、底部９３０とを含んで構成される。側部９１０は、図２に示すように、例えば、円筒形状に形成される。タンク９００は、例えば、側部９１０の中心軸ＣＬが鉛直方向に沿って設けられる。天井９２０は、側部９１０の一方側の開口に設けられる。底部９３０は、側部９１０の他方側の開口に設けられる。
【００３７】
このようにして、タンク９００は、側部９１０と天井９２０と底部９３０とで囲まれる空間が形成される。タンク９００は、前記空間に液体を貯蔵する。なお、タンク９００は、例えば、天井９２０を備えるものに限定されず、側部９１０と底部９３０とによって囲まれる空間に液体が貯蔵され、前記空間が大気に開放される構成でもよい。
【００３８】
次に、スロッシング抑制装置１００の構成を説明する。スロッシング抑制装置１００は、浮き１１０と、棹１３０と、錘１５０とを含んで構成される。浮き１１０は、例えば、液体の液面に浮かんで配置される。これにより、浮き１１０は、液体がスロッシングすると、液体のスロッシングに合わせて揺動する。
【００３９】
ここで、浮き１１０は、液面に浮かぶ構成に限定されず、タンク９００内の液体に接触して設けられればよい。浮き１１０は、例えば、液中に漬かる構成でもよい。但し、一般的に液体のスロッシングは底部９３０側よりも液面に近かいほど、振幅が大きくなる。
【００４０】
液体のスロッシングをより好適に抑制するためには、液体のスロッシングの振幅がより大きくなる位置に浮き１１０が設けられると好ましい。よって、浮き１１０は、液中に漬かる場合、液面からの距離が小さいほど好ましい。
【００４１】
また、浮き１１０は、浮き１１０の径方向の大きさが、側部９１０の径方向の大きさよりも小さく、側部９１０の径方向の大きさの半分以上に形成される。これは、浮き１１０の径方向の大きさが、側部９１０の径方向の大きさよりも大きいと、浮き１１０がタンク９００内で液体と共に自由に揺動できないおそれがあるためである。また、浮き１１０の径方向の大きさが、側部９１０の径方向の大きさの半分よりも小さいと、液体との接触面積が不足して、浮き１１０が液体と共に揺動しないおそれがあるためである。
【００４２】
棹１３０は、例えば、ユニバーサルジョイント１２０を介して浮き１１０に取り付けられる。ユニバーサルジョイント１２０は、浮き１１０の底部９３０側の面に取り付けられる。ユニバーサルジョイント１２０は、浮き１１０に対して例えばあらゆる方向に棹１３０が揺動できるように棹１３０を支持する。
【００４３】
ここで、前記あらゆる方向とは、具体的には、図２に示す中心軸ＣＬに直交するすべての方向のことをいう。但し、ユニバーサルジョイント１２０には、棹１３０が揺動できない範囲が存在する。例えば、棹１３０が天井９２０側に揺動しようとしても、棹１３０と浮き１１０とが干渉し合う。これにより、棹１３０は、浮き１１０よりも天井９２０側に揺動できない。
【００４４】
このように、部材同士が干渉することによって物理的に揺動できない範囲があったとしても、ユニバーサルジョイント１２０は、浮き１１０に対して例えばあらゆる方向に棹１３０が揺動できるように棹１３０を支持するものとして取り扱う。
【００４５】
ここで、ユニバーサルジョイント１２０は、棹１３０が浮き１１０に対して揺動する際に所定の摩擦力を発生させる。つまり、ユニバーサルジョイント１２０は、所定の揺動抵抗を有する。これにより、スロッシング抑制装置１００は、浮き１１０が揺動する際のモーメントが、ユニバーサルジョイント１２０を介して棹１３０に伝えられる。
【００４６】
錘１５０は、棹１３０の先端部に取り付けられる。棹１３０の先端部は、ユニバーサルジョイント１２０と連結されている側の端部とは反対側の端部である。錘１５０は、図１及び図２に示すように、例えば円柱形状に形成される。上記構成により、スロッシング抑制装置１００は、浮き１１０に対して棹１３０と錘１５０とが揺動する構造、いわゆる振り子構造を成す。
【００４７】
錘１５０は、例えば、金属によって形成される。錘１５０の質量は、例えば、スロッシングする液体の質量の３％から７％である。ここで、タンク９００内に貯蔵される液体のすべてがスロッシングするわけではなく、実際にスロッシングする液体は、タンク９００内に貯蔵される液体の一部、例えばタンク９００内の液体全体の３０％から４０％である。
【００４８】
図３は、錘が揺動する様子を示す断面図である。次に、スロッシング抑制装置１００が、液体のスロッシングを抑制できる原理を説明する。図３に示すように、液面の一部分Ｂが天井９２０に近づき、一部分Ｃが天井９２０から遠ざかるように、方向Ａに向かって揺動するとする。なお、一部分Ｂと一部分Ｃとは、中心軸ＣＬを軸に対称な部分である。
【００４９】
スロッシング抑制装置１００は、浮き１１０が液体のスロッシングに合わせて液体と共に方向Ａに向かって揺動する。つまり、浮き１１０の一部分Ｂ側の部分が天井９２０に近づく。すると、ユニバーサルジョイント１２０を介して、浮き１１０から棹１３０にモーメントが伝わる。これにより、棹１３０及び錘１５０が、方向Ａに向かって浮き１１０に対して揺動する。
【００５０】
棹１３０及び錘１５０が揺動し始めると、スロッシング抑制装置１００は、棹１３０及び錘１５０が振り子として揺動する。このようにして、スロッシング抑制装置１００は、浮き１１０がスロッシングする液体からエネルギーを受けて揺動し、ユニバーサルジョイント１２０を介して棹１３０が浮き１１０からモーメントを受け取って、棹１３０及び錘１５０が揺動する。
【００５１】
振り子として揺動をはじめた棹１３０及び錘１５０は、液体の中で揺動するため、前記液体から抗力を受ける。また、上述のように、ユニバーサルジョイント１２０は、所定の揺動抵抗を有する。これにより、棹１３０及び錘１５０が揺動する際に、棹１３０及び錘１５０は、ユニバーサルジョイント１２０からも抗力を受ける。これにより、棹１３０及び錘１５０は、揺動が減衰される。
【００５２】
このようにして、タンク９００内の液体は、スロッシングする際のエネルギーの一部が棹１３０及び錘１５０を揺動させるために消費される。これにより、スロッシング抑制装置１００は、前記エネルギーの一部が棹１３０及び錘１５０を揺動させるために消費された分、液体のスロッシングを抑制できる。
【００５３】
ここで、錘１５０の形状は円柱形状に限定されない。但し、例えば、錘１５０が四角柱の場合、錘１５０が揺動する方向によって棹１３０及び錘１５０が液体から受ける抗力に差が生じる。よって、錘１５０は、円柱形状や、球状に形成されると好ましい。
【００５４】
これにより、スロッシング抑制装置１００は、錘１５０が揺動する方向が変化しても、錘１５０が液体から抗力を受ける面の錘１５０の形状の変化が低減される。これにより、スロッシング抑制装置１００は、錘１５０が揺動する方向が変化しても、錘１５０が液体から受ける抗力の変化量を低減できる。
【００５５】
ここで、スロッシング抑制装置１００は、ユニバーサルジョイント１２０が所定の揺動抵抗を有するため、ユニバーサルジョイント１２０を介して棹１３０が浮き１１０からモーメントを受けて、棹１３０及び錘１５０が揺動する。
【００５６】
しかしながら、仮にユニバーサルジョイント１２０が、棹１３０が浮き１１０に対して揺動する際に所定の摩擦力を発生させない構成であっても、スロッシング抑制装置１００は、棹１３０及び錘１５０を揺動させることができる。これは、液体がスロッシングすると、実際は、浮き１１０が液面に沿って中心軸ＣＬに交差する方向に移動するためである。
【００５７】
これにより、スロッシング抑制装置１００は、棹１３０が浮き１１０に対して揺動する際にユニバーサルジョイント１２０が所定の摩擦力を発生させない構成であっても、棹１３０及び錘１５０を揺動させることができる。よって、スロッシング抑制装置１００は、液体をスロッシングさせるためのエネルギーの一部を棹１３０及び錘１５０を揺動させるために消費させるため、液体のスロッシングを抑制できる。
【００５８】
ここで、スロッシング抑制装置１００は、棹１３０があらゆる方向に揺動できるように棹１３０をユニバーサルジョイント１２０が支持するものとして説明したが、例えば、所定方向にのみ棹１３０が揺動できるように棹１３０を支持するジョイントを備えてもよい。
【００５９】
この場合であっても、液体が前記所定方向にスロッシングした場合には、スロッシング抑制装置１００は、棹１３０及び錘１５０が前記所定方向に揺動する。これにより、スロッシング抑制装置１００は、液体のスロッシングを抑制できる。
【００６０】
但し、棹１３０が揺動できる方向が多いほど、スロッシング抑制装置１００は、液体のスロッシングを抑制できる機会が増加する。よって、スロッシング抑制装置１００は、棹１３０があらゆる方向に揺動できるように棹１３０を支持するユニバーサルジョイント１２０を備えると好ましい。
【００６１】
図４は、タンクの断面図であって、ダンパー機構と、振り子機構との違いを説明するための断面図である。ここで、従来のダンパー機構と振り子機構との相違点を説明する。
【００６２】
タンク９００内の液体は、図４に示すように、側部９１０側に近づくほど、鉛直方向の移動距離が大きくなり、側部９１０の径方向中心に近づくほど、鉛直方向の移動距離が小さくなる。これにより、従来のダンパー機構は、ばね機構が例えば側部９１０の径方向中心に設けられると、液体のスロッシングを十分に低減できなくなる。
【００６３】
しかしながら、本実施形態のスロッシング抑制装置１００は、例えば、側部９１０の径方向中心に棹１３０及び錘１５０が取り付けられても、浮き１１０からユニバーサルジョイント１２０を介してモーメントが伝わるため、液体のスロッシングを抑制できる。
【００６４】
なお、スロッシング抑制装置１００は、本実施形態では、図２に示すように、側部９１０の径方向中心、つまり、浮き１１０の径方向中心にユニバーサルジョイント１２０が取り付けられて、棹１３０及び錘１５０が浮き１１０に支持される構成である。
【００６５】
ここで、スロッシング抑制装置１００は、例えば、浮き１１０の径方向中心から外れた位置にユニバーサルジョイント１２０が取り付けられてもよい。また、スロッシング抑制装置１００は、複数のユニバーサルジョイント１２０が浮き１１０に取り付けられて、複数の棹１３０及び錘１５０が浮き１１０に支持される構成でもよい。
【００６６】
また、従来のダンパー機構の場合、ばね機構が発生させるばね力で、液体のスロッシングを抑えている。よって、タンク内の液体の質量が大きくなればなるほど、より大きなばね力を発生させるばね機構が必要となる。
【００６７】
つまり、従来のダンパー機構は、大型のタンクでは、液体のスロッシングを十分に抑制することが困難である。また、従来のダンパー機構は、液体のスロッシングを十分に抑制するためには、装置が大型化する。
【００６８】
しかしながら、本実施形態のスロッシング抑制装置１００は、棹１３０と錘１５０とが液体と共に揺動することによって、液体のスロッシングを抑制する。例えば、スロッシング抑制装置１００は、錘１５０の質量がスロッシングする液体の質量に対して３％から７％でも液体のスロッシングを抑制できる。このように、スロッシング抑制装置１００は、装置の大型化を抑制できると共に、液体のスロッシングも抑制できる。
【００６９】
ここで、スロッシングする液体の振動数は、タンク９００の形状によって変化する。タンク９００の形状とは、例えば、タンク９００の内径、つまり中心軸ＣＬから側部９１０の内壁面までの寸法である。また、スロッシングする液体の振動数は、液面から底部９３０までの寸法によっても変化する。
【００７０】
よって、スロッシング抑制装置１００は、棹１３０及び錘１５０の振動数が、スロッシングする液体の振動数と等しくなるように設定されると好ましい。以下に、棹１３０及び錘１５０の振動数を変化させるための構成を説明する。
【００７１】
棹１３０及び錘１５０の振動数は、棹１３０と浮き１１０との付け根から、棹１３０及び錘１５０の重心までの距離によって変化する。よって、スロッシング抑制装置１００は、例えば、棹１３０に棹長調節手段としての棹長調節機構１４０が設けられる。以下に棹長調節機構１４０の例を説明する。
【００７２】
図５は、棹長調節機構を棹の中心軸を含む仮想の平面で切った断面図である。棹長調節機構１４０は、例えば、図５に示すようなネジ機構である。棹１３０は、例えば、第１部材１３１と第２部材１３２との２つの部材で構成される。棹長調節機構１４０は、第１部材１３１に形成される雌ネジ１４１と、第２部材１３２に形成される雄ネジ１４２とを含んで構成される。
【００７３】
棹長調節機構１４０は、雄ネジ１４２が雌ネジ１４１にねじ込まれることによって、第１部材１３１と第２部材１３２とを連結すると共に、雌ネジ１４１が雄ネジ１４２に対して回転されることで棹１３０の軸方向の長さを変化させる。
【００７４】
図６は、他の棹長調節機構を棹の中心軸を含む仮想の平面で切った断面図である。棹長調節機構１４０は、ネジ機構に限定されない。例えば、棹長調節機構１４０は、スライド機構である。この場合、棹１３０は、図６に示すように、内側部材１３３と、内側部材１３３の外形と同等の内径を有する筒状の外側部材１３４との２つの棹で構成される。棹１３０は、外側部材１３４に内側部材１３３が嵌め込まれる。
【００７５】
棹長調節機構１４０は、内側ピン孔１４３と、外側ピン孔１４４と、ストッパーピン１４５とを含んで構成される。内側ピン孔１４３は、内側部材１３３に形成される。外側ピン孔１４４は、外側部材１３４に、外側部材１３４の中心軸方向に複数形成される。ストッパーピン１４５は、内側ピン孔１４３と、複数の外側ピン孔１４４の一つとに挿入される。
【００７６】
これにより、棹長調節機構１４０は、内側部材１３３と外側部材１３４とを連結すると共に、ストッパーピン１４５が挿入される外側ピン孔１４４が変更されることで棹１３０の軸方向の長さを変化させる。
【００７７】
以上のように、スロッシング抑制装置１００は、棹１３０に棹長調節機構１４０が設けられることによって、棹１３０の中心軸方向の長さが変化する。これにより、スロッシング抑制装置１００は、棹１３０及び錘１５０の重心までの距離が変化する。結果として、スロッシング抑制装置１００は、棹１３０及び錘１５０の振動数が調節される。
【００７８】
また、スロッシング抑制装置１００は、棹長調節機構１４０を備えなくても、例えば、棹１３０をユニバーサルジョイント１２０から取り外しできるように構成されてもよい。この場合、スロッシング抑制装置１００は、中心軸方向の長さの異なる他の棹に交換されることによって、棹１３０及び錘１５０の重心までの距離が調節されて、棹１３０及び錘１５０の振動数が調節される。
【００７９】
ここで、スロッシング抑制装置１００は、上述のように、液体による抗力、及びユニバーサルジョイント１２０の揺動抵抗による抗力によって棹１３０及び錘１５０の揺動を減衰させる。よって、液体による抗力、及びユニバーサルジョイント１２０の揺動抵抗による抗力が適正な大きさよりも小さいと、棹１３０及び錘１５０の揺動が減衰するために要する時間が増大する。
【００８０】
そこで、次に、液体による抗力の大きさを調節して、棹１３０及び錘１５０の揺動が減衰するために要する時間を調節するための構成を説明する。
【００８１】
図７は、網状部材が取り付けられたスロッシング抑制装置を示す構成図である。図７に示すように、スロッシング抑制装置１００は、減衰力調節部材が棹１３０と錘１５０とのうち少なくとも一方に設けられて構成される。
【００８２】
減衰力調節部材は、例えば、網状部材１６１である。網状部材１６１は、例えば、網目状に形成された筒状部材や、側周部に孔が形成された筒状部材である。なお、網状部材１６１の形状は筒状に限定されない。
【００８３】
スロッシング抑制装置１００は、網状部材１６１が棹１３０や錘１５０に取り付けられると、網状部材１６１の網目を液体が通過することで、液中で棹１３０及び錘１５０が揺動する際に棹１３０及び錘１５０が液体から受ける抗力が増加する。
【００８４】
ここで、棹１３０や錘１５０に取り付けられる部材が、網状部材でなく、例えば、孔が形成されない平板であっても液体による抗力は増加する。しかしながら、この場合、棹１３０及び錘１５０が揺動する際に棹１３０及び錘１５０にまとわりつく液体の質量も増加する。
【００８５】
このように、棹１３０及び錘１５０が揺動する際に棹１３０及び錘１５０にまとわりつく液体は、棹１３０及び錘１５０と共にタンク９００内を移動するため、錘１５０の質量に付加されることになる。このように、棹１３０及び錘１５０にまとわりつく液体が増えると、棹１３０及び錘１５０が揺動する際の棹１３０及び錘１５０の付加質量が増加する。
【００８６】
これにより、棹１３０及び錘１５０の重心の位置が変化する。結果として、ユニバーサルジョイント１２０と、棹１３０及び錘１５０の重心までの距離が変化して、棹１３０及び錘１５０の振動数が変化するおそれがある。
【００８７】
しかしながら、網状部材１６１は、網目を液体が通過するため、棹１３０及び錘１５０が揺動する際の棹１３０及び錘１５０の負荷質量の増加を低減できる。これにより、網状部材１６１は、ユニバーサルジョイント１２０と、棹１３０及び錘１５０の重心までの距離が変化するおそれを抑制しつつ、液中で棹１３０及び錘１５０が揺動する際に棹１３０及び錘１５０が液体から受ける抗力を増加できる。
【００８８】
図８は、貫通孔が形成された錘を備えるスロッシング抑制装置を示す構成図である。スロッシング抑制装置１００は、網状部材１６１に代えて、例えば、図８に示す貫通孔１６２を含んで構成されてもよい。
【００８９】
貫通孔１６２は、棹１３０と錘１５０とのうち少なくとも一方に形成される。貫通孔１６２は、棹１３０の中心軸と交差する方向に形成される。本実施形態では、貫通孔１６２は、例えば、錘１５０に、棹１３０の中心軸と直交する方向に向かって形成される。
【００９０】
これにより、貫通孔１６２が形成される方向に棹１３０及び錘１５０が揺動すると、液体が貫通孔１６２を通過することになる。これにより、液中で棹１３０及び錘１５０が揺動する際に棹１３０及び錘１５０が液体から受ける抗力が増加する。
【００９１】
貫通孔１６２は、例えば、異なる方向に向かって複数形成されると好ましい。これにより、スロッシング抑制装置１００は、液中で棹１３０及び錘１５０が揺動する際に棹１３０及び錘１５０が液体から受ける抗力を増加させることができる方向が増加する。
【００９２】
以上のように、スロッシング抑制装置１００は、図７に示す網状部材１６１が棹１３０と錘１５０とのうち少なくとも一方に取り付けられたり、図８に示す貫通孔１６２が棹１３０と錘１５０とのうち少なくとも一方に形成されたりすることで、棹１３０及び錘１５０が液体から受ける抗力の大きさを調節して、棹１３０及び錘１５０の揺動が減衰するために要する時間を調節できる。
【００９３】
（実施形態２）
図９は、実施形態２のスロッシング装置を切って示す断面図である。図９に示す実施形態２のスロッシング抑制装置２００は、錘の構成が実施形態１のスロッシング抑制装置１００とは異なる。スロッシング抑制装置２００は、容器型錘２５０を含んで構成される。
【００９４】
容器型錘２５０は、内部が空洞の容器である。容器型錘２５０には、容器型錘２５０の内部と外部とを連通する液体導入孔２５１が形成される。また、容器型錘２５０は、液体導入孔２５１を塞ぐ蓋２５２が取り付けられる。
【００９５】
スロッシング抑制装置２００は、蓋２５２が液体導入孔２５１から取り外された状態でタンク９００内に設置される。これにより、スロッシング抑制装置２００は、容器型錘２５０が液体内に導かれると、液体導入孔２５１を介して容器型錘２５０の内部に液体が導かれる。次に、スロッシング抑制装置２００は、蓋２５２が液体導入孔２５１に取り付けられて液体導入孔２５１が塞がれる。
【００９６】
棹１３０及び容器型錘２５０が揺動すると、容器型錘２５０内の液体も容器型錘２５０と共にタンク９００内を移動する。以上により、スロッシング抑制装置２００は、容器型錘２５０内の液体の質量を容器型錘２５０の付加質量として用いることができる。
【００９７】
ここで、スロッシング抑制装置２００をタンク９００内に設置する際、上述のように容器型錘２５０内は空である。よって、タンク９００内に設置される際のスロッシング抑制装置２００は、実施形態１のスロッシング抑制装置１００よりも質量が小さくなる。これにより、スロッシング抑制装置２００を用いれば、より容易にタンク９００内にスロッシング抑制装置２００を設置できる。
【００９８】
なお、スロッシング抑制装置２００は、蓋２５２を含んで構成されなくてもよい。蓋２５２が液体導入孔２５１に取り付けられない場合、容器型錘２５０内の液体は、液体導入孔２５１を介して容器型錘２５０の内部と外部とに流動する。これにより、容器型錘２５０の付加質量が変化する。しかしながら、例えば、液体導入孔２５１の大きさが十分に小さく設計されれば、スロッシング抑制装置２００は、付加質量の変化を十分に低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
以上のように、本発明に係るスロッシング抑制装置及びタンクは、タンク内に貯蔵される液体のスロッシングを抑制することに有用であり、特に、大型のタンク内に貯蔵される液体のスロッシングを抑制することに適している。
【符号の説明】
【０１００】
１００  スロッシング抑制装置
１１０  浮き
１２０  ユニバーサルジョイント
１３０  棹
１３１  第１部材
１３２  第２部材
１３３  内側部材
１３４  外側部材
１４０  棹長調節機構
１４１  雌ネジ
１４２  雄ネジ
１４３  内側ピン孔
１４４  外側ピン孔
１４５  ストッパーピン
１５０  錘
１６１  網状部材
１６２  貫通孔
２００  スロッシング抑制装置
２５０  容器型錘
２５１  液体導入孔
２５２  蓋
９００  タンク
９１０  側部
９２０  天井
９３０  底部
Ａ  方向
Ｂ  一部分
Ｃ  一部分
ＣＬ  中心軸
【図１】
2010189045.tif 000003
【図２】
2010189045.tif 000004
【図３】
2010189045.tif 000005
【図４】
2010189045.tif 000006
【図５】
2010189045.tif 000007
【図６】
2010189045.tif 000008
【図７】
2010189045.tif 000009
【図８】
2010189045.tif 000010
【図９】
2010189045.tif 000011