(57)【要約】【課題】      平底円筒タンク１が地震荷重Ｍを受けた場合に、側板２の振動Ｓを抑えると共に、貯蔵液７のスロッシング現象が起こることを抑制する平底円筒タンクの制振装置を提供することにある。【解決手段】         平底円筒タンク１の内部に設ける制振装置９は、側壁１０ａと底部１０ｂを固着した制振容器１０であって、内部に平底円筒タンク１の貯蔵液７と同種の液体１７ａを貯蔵し、屋根４の内面に側壁１０ａの端部を固着して底部１０ｂと貯蔵液７との間に空間８を設ける構造を備えていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平底円筒タンク１の内部に設ける制振装置９は、側壁１０ａと底部１０ｂを固着した制振容器１０であって、内部に平底円筒タンク１の貯蔵液７と同種の液体１７ａを貯蔵し、屋根４の内面に側壁１０ａの端部を固着して底部１０ｂと貯蔵液７との間に空間８を設ける構造を備えていることを特徴とする平底円筒タンクの制振装置。
【請求項２】
上記液体１７ａを貯蔵した制振容器１０は、液体補充配管１１や溢流口を設け、随時平底円筒タンク１の貯蔵液７の高さに合わせて液体１７ａの高さＨの調整を行い、液体１７ａの固有周期Ｋ２を平底円筒タンク１の固有周期Ｋ１よりわずかにずらした設定にすることで、平底円筒タンク１が地震荷重Ｍを受けた場合に、振動エネルギーＥの内、揺動エネルギーＥａが液体１７ａの運動エネルギーとして消費され、側板２に伝わる振動エネルギーがＥ−Ｅａとなり、側板２の振動Ｓが抑えられると共に、貯蔵液７のスロッシングを抑制することが可能な構造とする請求項１記載の平底円筒タンクの制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原油、水などの液体を貯蔵する平底円筒タンクにおいて、地震荷重が加わった場合のタンクの振動を抑えると共に、スロッシングを抑制することを目的とした制振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４に示すように、従来一般的な平底円筒タンク１は、側板２と底板３と屋根４とからなり、地面６の基盤５上に据え置かれている。
この平底円筒タンク１は、地震荷重Ｍを受けた場合に側板２が振動すると共に、貯蔵液７がスロッシング現象を起こし、側板２に大きな動圧が作用して損傷することがあった。
【０００３】
特許文献１の特開２０００−３５０８０号公報「同調式滑動防止装置」の発明は、地震時の水平滑動を防止するように、２重構造低温タンク１０の内槽タンク１１の中央部に同調式滑動防止装置３０を設け、この同調式滑動防止装置３０はダブリングプレート３１と１次自由振動子３２とを主体として構成され、１次自由振動子３２が弾性部材３３と質量体３４とで構成され、この質量体３４の質量は内槽タンク１１と内部のＬＮＧの全重量の約１０％以下の適当な値に設定されて、バネ定数も適切に設定されている構成が開示されている。
【０００４】
特許文献２の特公平０４−１１７１０号公報「構造物の制震装置」の発明は、風及び地震時における構造物の振動を抑えるために、構造物の上部に設置されて当該構造物の制振装置５において、液体槽５ａを有し、該液体槽５ａに、水と該水に添加攪拌された粘土鉱物からなる液体５ｂを注入する構成が開示されている。
【０００５】
特許文献３の特開平０８−３３４１４７号公報「振動低減用のスロッシングダンパ」の発明は、構造物の振動を低減するために、タンク５の設置される構造物１の振動と配管１０、及び配管１０に設けられたポンプ１１を備え、タンク５の配置される構造物１の振動と配管１０を流れる液体の流量を加速度計１４と流量計１２で計測し、この計測値に基づいてポンプ１１を制御装置１６で制御して、タンク５を循環する液体の流量を制御する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３５０８０号公報
【特許文献２】特公平０４−１１７１０号公報
【特許文献３】特開平０８−３３４１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図４の従来例に示すように、この平底円筒タンク１は、地震荷重Ｍを受けた場合に側板２が振動すると共に、貯蔵液７がスロッシング現象を起こす。このようなスロッシング現象が起こった場合、貯蔵液７は、貯蔵液７ａのスロッシング時の挙動を示し、側板２の水平移動ＨＬや底板３の浮き上がりＵＰ等が生じ、二点鎖線で示す平底円筒タンク１ａの振動後の状態となり、側板２や底板３が破損する等の問題を生じることがあった。そのため、従来より平底円筒タンク１の貯蔵液７のスロッシング現象を抑制することが望まれている。
【０００８】
特許文献１の特開２０００−３５０８０号公報「同調式滑動防止装置」の発明は、地震時の水平滑動を防止するように、２重構造低温タンク１０の内槽タンク１１の中央部に同調式滑動防止装置３０を設け、この同調式滑動防止装置３０はダブリングプレート３１と１次自由振動子３２とを主体として構成され、１次自由振動子３２が弾性部材３３と質量体３４とで構成され、質量体３４の質量は内槽タンク１１と内部のＬＮＧの全重量の約１０％以下の適当な値に設定され、バネ定数も適切に設定されている構成が開示されているが、構造物の底部付近に、構造物の振動の位相と逆位相に振動して滑動防止力を発生させる振動子を設けるものであって、タンクの頂部に固有周期をわずかにずらした液体を設置し、その液体の揺動により振動エネルギーを消費させ、貯蔵液のスロッシング現象を抑制するものではない。
【０００９】
特許文献２の特公平０４−１１７１０号公報「構造物の制震装置」の発明は、風及び地震時における構造物の振動を抑えるために、構造物の上部に設置されて当該構造物の制振装置５において、液体槽５ａを有し、該液体槽５ａに、水と該水に添加攪拌された粘土鉱物からなる液体５ｂを注入する構成が開示されているが、液体槽の液体の粘度の調整や補充が必要で、メンテナンスに手間を要す上に、液体を貯蔵するタンクに設置することを意図した構造ではない。
【００１０】
特許文献３の特開平０８−３３４１４７号公報「振動低減用のスロッシングダンパ」の発明は、構造物の振動を低減するために、タンク５の設置される構造物１の振動と配管１０、及び配管１０に設けられたポンプ１１を備え、タンク５の配置される構造物１の振動と配管１０を流れる液体の流量を加速度計１４と流量計１２で計測し、この計測値に基づいてポンプ１１を制御装置１６で制御し、タンク５を循環する液体の流量を制御する構成が開示されているが、制御装置１６を用いてタンク５内を流れる液体の流量を制御し、液体の固有周期を構造物の固有周期と一致させることで構造物の振動を抑えるものであり、複雑で高価な制御装置等を必要とするため、手間と費用を要す。
【００１１】
この発明は、上述のような従来技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、平底円筒タンク１が地震荷重Ｍを受けた場合に、側板２の振動Ｓを抑えると共に、貯蔵液７のスロッシング現象を抑制する平底円筒タンクの制振装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明に係る平底円筒タンクの制振装置は、側壁１０ａと底部１０ｂを固着した制振容器１０であって、内部に平底円筒タンク１の貯蔵液７と同種の液体１７ａを貯蔵し、屋根４の内面に側壁１０ａの端部を固着して底部１０ｂと貯蔵液７との間に空間８を設ける構造を備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明に係る平底円筒タンクの制振装置は、上記液体１７ａを貯蔵した制振容器１０に、液体補充配管１１や溢流口を設け、随時平底円筒タンク１の貯蔵液７の高さに合わせて液体１７ａの高さＨの調整を行い、液体１７ａの固有周期Ｋ２を平底円筒タンク１の固有周期Ｋ１よりわずかにずらした設定にすることで、平底円筒タンク１が地震荷重Ｍを受けた場合に、振動エネルギーＥの内、揺動エネルギーＥａが液体１７ａの運動エネルギーとして消費され、側板２に伝わる振動エネルギーがＥ−Ｅａとなり、側板２の振動Ｓが抑えられると共に、貯蔵液７のスロッシングを抑制することを可能とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明に係る平底円筒タンクの制振装置は、円周状の板または配管等で製作された側壁１０ａと円周状の板で製作された底部１０ｂを固着した制振容器１０であって、内部に平底円筒タンク１の貯蔵液７と同種の液体１７ａを貯蔵し、屋根４の内面に側壁１０ａの端部を固着して底部１０ｂと貯蔵液７との間に空間８を設ける構造を備えているので、
平底円筒タンク１が地震荷重Ｍを受けた場合に、振動エネルギーＥによって、側板２と貯蔵液７および液体１７ａはスロッシング現象を起こして揺動するが、振動エネルギーＥの内、揺動エネルギーＥａが液体１７ａの運動エネルギーとして消費され、側板２に伝わる振動エネルギーがＥ−Ｅａとなり、側板２の振動Ｓが抑えられると共に、貯蔵液７のスロッシングが抑制される。
また、平底円筒タンク１本体や基盤５を大きく改造せずに、屋根４に制振容器１０を固着するだけで新設、既設問わず容易に設置が可能である。
更に、制振容器１０には、平底円筒タンク１と同種の液体１７ａを貯蔵することにより、制振容器１０が損傷して、液体１７ａが漏れても、同種の貯蔵液７中に溢流するだけなので、平底円筒タンク１の貯蔵液７に異種の液体が混入する恐れがない。
【００１５】
請求項２の平底円筒タンクの制振装置は、上記液体１７ａを貯蔵した制振容器１０に、液体補充配管１１や溢流口を設け、随時平底円筒タンク１の貯蔵液７の高さに合わせて液体１７ａの高さＨの調整を行い、液体１７ａの固有周期Ｋ２を平底円筒タンク１の固有周期Ｋ１よりわずかにずらした設定にすることで、平底円筒タンク１が地震荷重Ｍを受けた場合に、振動エネルギーＥの内、揺動エネルギーＥａが液体１７ａの運動エネルギーとして消費され、側板２に伝わる振動エネルギーがＥ−Ｅａとなり、側板２の振動Ｓが抑えられると共に、貯蔵液７のスロッシングを抑制することを可能となる。
また、平底円筒タンク１が原油タンクである場合は、制振容器１０の液体１７ａに粘性の高い原油を貯蔵できるので、より大きな制振効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】平底円筒タンク１への制振装置９の設置状況を示す説明図である。
【図２】構造物１２の制振原理を示す説明図である。
【図３】構造物１２に貯蔵された貯蔵液２７ａのスロッシングＳＬの抑制原理を示す説明図である。
【図４】従来例の地震荷重Ｍによる、平底円筒タンク１の振動Ｓと貯蔵液７のスロッシング状況を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る平底円筒タンク１の制振装置９の実施形態例について図１から図３に基づいて説明する。本発明は下記の実施形態にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記の実施形態に変更（例えば構成要素の省略または付加、構成要素の形状の変更等）を加えることが出来るのはもちろんである。なお、図は概略を示すもので、一部のみを描き詳細構造は省略した。
【００１８】
図１は、本発明に係る平底円筒タンク１へ制振装置９を設置する状況を示す説明図である。
平底円筒タンク１は、側板２と底板３と屋根４とからなる平底円筒構造であり、地面６より高く形成した基盤５の上に設置する。平底円筒タンク１は、原油や水等の貯蔵液７を貯蔵している。
図１に示すように、平底円筒タンク１の内部に設ける制振装置９は、側壁１０ａと底部１０ｂを固着した制振容器１０であって、内部に平底円筒タンク１の貯蔵液７と同種の液体１７ａを貯蔵し、屋根４の内面に側壁１０ａの端部を固着して底部１０ｂと貯蔵液７との間に空間８を設けて設置する。
平底円筒タンク１が地震荷重Ｍを受けた場合、振動エネルギーＥにより、側板２が振動Ｓすると共に、貯蔵液７はスロッシング現象を起こして揺動するが、制振容器１０の液体１７ａが同時に揺れることにより、振動エネルギーＥの内、揺動エネルギーＥａが液体１７ａの運動エネルギーとして消費され、側板２に伝わる振動エネルギーがＥ−Ｅａとなり、側板２の振動Ｓが抑えられると共に、貯蔵液７のスロッシングが抑制される。
上記の現象により、貯蔵液７は地震荷重Ｍを受けた場合の貯蔵液７ａのスロッシング挙動を示すが、その波高は図４と比べて小さくなる。
【００１９】
図１は、平底円筒タンク１の屋根４の頂部内面の中心部に設置する制振装置９の拡大図である。
平底円筒タンク１内部に設ける制振容器１０は、液体１７ａを貯蔵し、液体補充配管１１や図示しない溢流口を設け、平底円筒タンク１の貯蔵液７を汲み上げる、あるいは外部から供給することによって液体１７ａが補充され、随時平底円筒タンク１の貯蔵液７の高さに合わせて液体１７ａの高さＨの調整を行う。
液体補充配管１１は、調整ポンプＰと液量計測器Ｇを備え、調整ポンプＰにより制振容器１０に補給される液体１７ａの容量を調整し、液量計測器１０でその容量の管理を行う。
液体１７ａの固有周期Ｋ２は、制振容器１０の内径と貯蔵する液体１７ａの高さＨの関係によって決まるが、内径は制振容器１０の大きさによって一定であるため、高さＨを調整することにより、液体１７ａの固有周期Ｋ２が平底円筒タンク１の固有周期Ｋ１よりわずかにずれるように設定する。
固有周期をわずかにずらすことにより、平底円筒タンク１が地震荷重Ｍを受けた場合、液体１７ａは液体１７ｂのスロッシング時の挙動を示し、振動エネルギーＥの内、揺動エネルギーＥａが液体１７ａの運動エネルギーとして消費され、側板２に伝わる振動エネルギーがＥ−Ｅａとなり、側板２の振動Ｓが抑えられると共に、貯蔵液７のスロッシングが抑制される。
平底円筒タンク１の貯蔵液７と制振容器１０の液体１７ａが同種であるため、制振容器１０が損傷して、液体１７ａが漏れても、同種の貯蔵液７中に溢流するだけなので、平底円筒タンク１の貯蔵液７に異種の液体が混合する恐れがない。
【００２０】
図２は、構造物１２の制振作用の原理を示す説明図である。
図２のＡに示すように、制振装置９がない場合、構造物１２は、地震荷重Ｍの振動エネルギーＥによって、変位量Ｉだけ変位する。
また、図２のＢに示すように、構造物１２の上部に制振装置９を設けた場合、制振装置９の液体１７ａの高さＨを調整し、液体１７ａの固有周期Ｋ２を構造物１２の固有周期Ｋ３よりわずかにずらして設定することにより、液体１７ａの揺動エネルギーＥａが生ずる。
そのため、構造物１２の振動エネルギーＥの内、揺動エネルギーＥａが液体１７ａが揺動するための運動エネルギーとして消費され、構造物１２に伝わる振動エネルギーがＥ-Ｅａとなり、変位量Ｉが制振装置９が無い場合と比べて小さくなる。
【００２１】
図３は、構造物１２に貯蔵された貯蔵液２７ａのスロッシングＳＬの抑制原理を示す説明図である。
図３のＡに示すように、制振装置９がない場合、貯蔵液２７ａを貯蔵した構造物１２は、地震荷重Ｍの振動エネルギーＥにより、変位量Ｉだけ変位する。また、内部の液体２７ａもスロッシングＳＬを起こし、二点鎖線で示す液体２７ｂのスロッシング時の挙動を示し、波高Ｈａを示す。
この時のスロッシングＳＬは、構造物１２と共振した場合、大きな動圧となり、構造物１３が損傷する等の問題を起こす。
図のＢに示すように、構造物１２の上部に制振装置９を設け、制振装置９の液体１７ａの高さＨを液体１７ａの固有周期Ｋ２が構造物１２の固有周期Ｋ３よりわずかにずれるように設定することで、振動エネルギーＥの内、揺動エネルギーＥａが液体１７ａが揺動するための運動エネルギーとして消費され、構造物１２に伝わる振動エネルギーがＥ−Ｅａとなり、構造物１２の振動が抑えられると共に、貯蔵液２７ａのスロッシングが抑制され、制振装置が無い場合と比べて変位量Ｉと波高Ｈａが小さくなる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
上記制振装置は、平底円筒タンクのみならず、地震時の側板の振動や貯蔵液のスロッシング対策が求められる種々構造のタンクや貯蔵庫などの構築物にも適用することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１  平底円筒タンク    
１ａ  振動後の平底円筒タンク    
２  側板    
３  底板    
４  屋根    
５  基盤    
６  地面    
７  貯蔵液    
７ａ  スロッシング時の貯蔵液    
８  空間    
９  制振装置    
１０  制振容器    
１０ａ  側壁    
１０ｂ  底部    
１１  液体補充配管    
１２  構造物    
１７ａ  液体    
１７ｂ  スロッシング時の液体    
２７ａ  貯蔵液    
２７ｂ  スロッシング時の貯蔵液    
Ｅ  振動エネルギー    
Ｅａ  揺動エネルギー    
Ｇ  液量計測器    
Ｈ  液体１７ａの高さ    
Ｈａ  波高    
Ｉ  変位量    
Ｋ１  平底円筒タンク１の固有周期    
Ｋ２  液体１７ａの固有周期    
Ｋ３  構造物１２の固有周期    
ＨＬ  水平移動    
Ｍ  地震荷重    
Ｓ  振動    
ＳＬ  スロッシング    
Ｐ  調整ポンプ    
ＵＰ  浮き上がり    
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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