(57)【要約】【課題】地震などに起因する液体槽の壁の動きによって、次々と波動が生成され、波動の合成により破壊力のある巨大波動である、スロッシング現象を引き起こす一連の過程を抑制し、巨大合成波を生成させない手段で、製造費用と維持管理費が安く巨大地震にも対応出来る手段を提供するのが本発明である。【解決手段】１１液体槽内に、液体槽の直径より小さな直径のリング状の堅固な筒である１２リング式スロッシング防止装置を取り付け、液体槽壁に沿ってドーナッツ状の消波槽の領域を生み出すが、１３浮屋根や液体槽等に固定されるか、高さが調整出来るように固定されて、槽内の液体の液面高さが同リングに対し最適の位置を保つように管理されるものである。【選択図】図１
2006298481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング式スロッシング防止装置の発明は、例えば水平断面が円形の液体槽内に、液体槽の直径より小さな直径を持つ、リング状の堅固な筒であるリングを内装して、リングと槽壁との間に消波槽を構成するが、リングは浮屋根や液体槽自体等に固定され、あるいは、高さが調整出来るように固定されて、槽内の液体の液面高さがリングに対し最適の位置を保つように管理される装置である。
【請求項２】
山刃リング式スロッシング防止装置の発明は、請求項１のリング式スロッシング防止装置のリング上端を、Ｖ字型の切り欠きを連続して有する、山刃状に堅固に加工された装置である。
【請求項３】
整流板付き山刃リング式スロッシング防止装置の発明は、請求項２の山刃リング式スロッシング防止装置の、リング上端部の三角に突き出した刃形板に、整流板と整流基盤を取り付けた装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、地震などで起こり易い、液体槽内での破壊力のあるスロッシング現象を防止する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来のスロッシング防止装置には逆止弁と流出孔を利用したものがある。（例えば、特許文献１参照。）また、槽内壁面に柔軟性を持った空室を設けるものがある。（例えば、特許文献２参照。）また、槽内の液面に沿わせた平面板を設けるものがある。（例えば、特許文献３参照。）以下は従来のスロッシング防止技術についての文献である。
【特許文献１】特開平７−１３７７９０号公報（要約図）
【特許文献２】特開平８−１９８３８７号公報（要約図）
【特許文献３】特開平９−２７２５９３号公報（要約図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  従来のスロッシング防止装置のうち、例えば、特許文献１や２の例では、構造が複雑なので保守管理が複雑となり、高額の維持費が必要となりやすい。また、高粘度や、固まりやすい液体の貯蔵では、経年によって可動部分に固形物が蓄積し、全般的に機能しなくなる恐れがある。また、特許文献３のような例では、押さえ板で押さえきれない程大きな液体の昇降が有った場合、機能不全になる恐れがある。この様な不都合を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  地震等が起きた場合、槽内の液体に地震等の震動が伝達するのは、震動と呼ばれる槽壁の微細かつ頻繁な移動を通じて行われる。震動により槽壁が初めに移動し始める時、槽内の液体は静止した状態であるので、槽の中心に向かって動く側の槽壁は、液体を圧縮するような動きとなる。しかし、液体はほとんど圧縮されないので、槽壁内面を垂直上方向に向かって流動し始め、槽壁付近の液面は、登り始めた槽壁内面の液体を頂点としたなだらかな曲面で盛り上がる。槽壁面上をいったん垂直方向最高位置まで登った液体は、次に、重力により垂直に落下する。これが、先ず初めの波の発生であるが、槽壁の動きによって次々と液体の波動が生成され、波動の合成により破壊力のある巨大な波動である、スロッシング現象が引き起こされるのである。これが、スロッシング現象が起きるメカニズムであるが、この一連のメカニズムを抑制し、破壊力のあるスロッシング現象にまで合成波を成長させない機能を持つ装置が本発明である。【０００５】  まず、請求項１の本発明、リング式スロッシング防止装置の機能を説明する。図１は液体槽内のリング式スロッシング防止装置の全体的透視斜視略図であるが、１１の液体槽内に、１２のスロッシング防止機構を取り付ける。これは、液体槽の直径より小さな直径を持った、鉄、ステンレス・スチール等の金属や貯留する液体と反応しない合成樹脂等で製造するリング状の堅固な筒である。筒の高さは、貯留する液体の種類と液体槽の大きさにより、実用的には０．５メートルから３メートル位の幅で適宜決定する。（以下このリング式スロッシング防止装置は説明の便宜の為「リング」と呼ぶが、必ずしも水平断面が円形状の装置を意味しない。）このリングは１３の浮屋根や液体槽自体等に固定され、あるいは、液体槽底部からの高さが調整出来るように固定されて、槽内の液体の液面高さがリングに対し最適の位置を保つように管理される。この様に、リングと呼ばれる自己閉鎖型の堅固な隔壁の装着によって、液体槽の壁面に沿って、実用的には０．５メートルから３メートル位の幅を持った、消波槽域を液面全体から分離設定する点に特徴を持つ発明である。【０００６】  図２は槽内のリング上端に対し液面高さが、リングの高さの２から２０パーセント位低くなるような位置に最適に保たれている、静止状態での液体槽の２３槽壁、１２リング、２２液面、２１消波槽の位置関係断面図である。図３は地震の震動などが液体槽壁に伝わり、最初の震動により槽壁とリングが図面に向かい右手方向に動き始めた時の液体表面の変形状況である。図４は更に液体表面の変形が進み、リングの上端を乗り越えて２１消波槽にまで液体が流れ込む状況である。【０００７】  ２１消波槽は底が無いので、流れ込んだリング上端までの液体は、１１液体槽の液面と同一になるまで沈み込む。この時、リング上端の高さ以上に流れ込んた液体は、液体槽の中心に向かいリングを越えて流れ戻る。これらの液体槽中心側のリング側面に盛り上がった液体と、リング上端をいったん越えて再び流れ戻った液体とによって、振動による波動が生み出されるが、消波槽内のリング上端までの液体は波動の生成には関与しないので、連続的に生成される波動はその大きさに制限を受���、合成波の大きさにも制限を受けることとなり、スロッシング現象が起こるまでの波動規模にまで達しなくなる。【０００８】  請求項２の山刃リング式スロッシング防止装置はリング式スロッシング防止装置のリング上端を図５の様に、５ａ−５ｂ−５ｃのＶ字型の切り欠きを連続して有する、山刃状の堅固な形状に加工した端部を持つ発明である。図４に示される様に、５ａ−５ｂ−５ｃのＶ字型の切り欠きを通り、２１消波槽に流れ込んだ液体は、５ｂ−５ｃ−５ｄの三角形の壁に阻まれて、容易に消波槽の外に流れ出ない効果があり、連続的に生成される波動の大きさに制限を与える効果が著しく、スロッシング防止効果が高い。また、切り欠き部がＶ字型で上部ほど開放度が大きいので、大きな波動になるとより多くの液体が消波槽に流れ込む。即ち、大きな波動になればなるほど、より大きな波動抑止力が働き、スロッシング防止効果がより強力に働くのである。【０００９】  請求項３の整流板付き山刃リング式スロッシング防止装置は請求項２の山刃リング式スロッシング防止装置の三角に突き出した刃型板に、整流板と整流基盤を取り付けた発明である。図６での、６２整流基盤は水平に対し約６０度前後の傾斜角を持った、堅固な平板であり、その下部の垂直に下方に伸びた堅固な６３リングスカート部に連続する。本発明は請求項２の山刃リング式スロッシング防止装置より以上に消波槽側に取り込む液体の容量を増加し、連続的に生成される波動の大きさに制限を与える効果が更に著しく、スロッシング防止効果が高い。【００１０】  図３にて、本発明の整流板付き山刃リング式スロッシング防止装置の整流板の取り付面をリングの右手側、即ち、液体槽中心側とする。槽壁と共に本発明を取り付けたリングが、振動に依って図面に向かい右手側に移動するとした時、リングを越えて消波槽側に流れ込もうとする液体は、図６の６１整流板の稜線６ａ−６ｂと６ｄ−６ｅ、整流基盤の下端部６ｂ−６ｅとに依って捕捉される。６２整流基盤は垂線に対し角度を持って傾斜しているので、６ｂ−６ｃ−６ｅ面では捕捉された液体は、６ｃに向かい深さが次第に浅くなって行く。また、整流板の面、６ａ−６ｂ−６ｃと６ｄ−６ｃ−６ｅは６ｃに向かい幅が狭くなっているので、捕捉された液体の高さは６ｃ方向に向かい急速に高くなる。液体の流れ通る切り欠き部はＶ字型であり、上部ほど開放度が大きいので、液体の高さが高くなればなる程、切り欠き部を通過する液体量はより多くなる。つまり、６ａ−６ｃ−ｄの５１切り欠き部を通過する液体の分量は、請求項２の山刃リング式スロッシング防止装置より格段に多量になり、連続的に生成される波動の大きさに制限を与える効果が更に著しく、スロッシング防止効果が高い。また、【０００８】で前述したような、大きな波動には、より大きなスロッシング防止力が働く効果も、同じ意味合いでより強化される。
【発明の効果】
【００１１】  本発明によりスロッシングを引き起こす、連続的に生成される波の合成による合成波の成長が阻止されスロッシングを防止出来る。また、構造が簡単であり維持管理費用がほとんどかからない。粘度の高い液体や固まりやすい液体により、本発明の装置に付着物が蓄積しても、Ｖ字型の切り欠き部を十分に大きく取っておけば、基本機能は阻害されない。また、大きな震動によりどんなに大きな波が生成されても、Ｖ字型切り欠き部の上方部はより開放されているので、消波槽は必要十分な分量の液体を受け入れられ、機能不全にはならない。
【発明を実施する為の最良の形態】
【００１２】  図１は１１の液体槽内に、液体槽の直径より小さな直径を持った、リング状の堅固な筒である１２のリング式スロッシング防止装置を取り付けた概念図である。このリングは１３の浮屋根や液体槽自体等に固定され、あるいは、高さが調整出来るように固定されて、槽内の液体の液面高さがリングに対し最適の位置を保つように管理される。このリングを越えて消波槽に流れ込む液体を、消波槽下方の開放部分より、液体槽中心部側に流し戻して、波の生成の大きさを制限してスロッシングを防止する。この方式は製造が容易であり、初期投資を低く抑えることが出来る。
【００１３】  図５は山刃リング式スロッシング防止装置の特徴である、リング式スロッシング防止装置のリング上端を、５ａ−５ｂ−５ｃのＶ字型の切り欠きを連続して有する、山刃状に堅固に加工した端部の形状である。この様に加工することにより、波の生成の大きさを制限してスロッシング防止効能がより高くなる。この方式は製造が若干複雑であるが、効率が高い。
【００１４】  図６は整流板付き山刃リング式スロッシング防止装置の特徴である、山刃リング式スロッシング防止装置のリング上端部の三角に突き出した刃型板に、更に、整流板と整流基盤を取り付けた形状である。６２整流基盤は水平に対し約６０度前後の傾斜角を持つ平板であり、垂直に下方に伸びた６３リングスカート部に連続する。この整流板と整流基盤とによって捕捉された液体の高さは６ｃ方向に向かい急速に高くなり、５１切り欠き部を通過する液体の分量は、請求項２の山刃リング式スロッシング防止装置より格段に多量となり、波の生成の大きさを制限してスロッシングを防止する効能がより高くなる。この方式は製造時に小部品類を必要とするので、初期投資額は３方式のなかでは最も高いが、効果は最も著しい。
【産業上の利用可能性】
【００１５】  本発明は、工業的に生産することが可能であり、効果が著しいので、地震国日本などで、産業上利用する可能性が極めて高い。また、本明細書では水平断面が円形の槽を説明の対象として選択したが、水平断面が楕円形でも多角形でも差し支えはない。また、説明の便宜の為、スロッシング防止装置を円形を連想させるような言葉のリングと呼んだが、必ずしも、水平断面が円形で有る必要はない。液体槽内の槽壁に沿って消波槽の域を確保するような、液体槽の底まで届かない自己閉鎖型の堅固で固定された、水平断面が楕円形あるいは多角形等の隔壁を構築すれば機能するのである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】液体槽内のスロッシング防止装置の全体的透視斜視概略図である。
【図２】静止状態での液体槽壁、スロッシング防止リング、液面の位置関係断面図である。
【図３】震動（移動）始めの液体槽壁、スロッシング防止リング、液面の関係断面図である。
【図４】震動（移動）最高時の液体槽壁、スロッシング防止リング、液面の断面関係図である。
【図５】山刃リング式スロッシング防止装置の上端端部一部の斜視図である。
【図６】整流板付き山刃リング式スロッシング防止装置の上端端部一部の斜視図である。
【符号の説明】
【００１７】１１  液体槽
１２  スロッシング防止装置
１３  浮屋根
２１  消波槽
２２  液面
２３  槽壁
３１  変形する液体表面
４１  消波槽に流れ込む液体
５１  Ｖ字型切り欠き
６１  整流板
６２  整流基板
６３  リングスカート
【図１】
2006298481.tif 000003
【図２】
2006298481.tif 000004
【図３】
2006298481.tif 000005
【図４】
2006298481.tif 000006
【図５】
2006298481.tif 000007
【図６】
2006298481.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月13日(2005.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図３にて、本発明の整流板付き山刃リング式スロッシング防止装置の整流板の取り付面をリングの右手側、即ち、液体槽中心側とする。槽壁と共に本発明を取り付けたリングが、振動に依って図面に向かい右手側に移動するとした時、リングを越えて消波槽側に流れ込もうとする液体は、図６の６１整流板の稜線６ａ−６ｂと６ｄ−６ｅ、整流基盤の下端部６ｂ−６ｅとに依って捕捉される。６２整流基盤は垂線に対し角度を持って傾斜しているので、６ｂ−６ｃ−６ｅ面では捕捉された液体は、６ｃに向かい深さが次第に浅くなって行く。また、整流板の面、６ａ−６ｂ−６ｃと６ｄ−６ｃ−６ｅは６ｃに向かい幅が狭くなっているので、捕捉された液体の高さは６ｃ方向に向かい急速に高くなる。液体の流れ通る切り欠き部はＶ字型であり、上部ほど開放度が大きいので、液体の高さが高くなればなる程、切り欠き部を通過する液体量はより多くなる。つまり、６ａ−６ｃ−６ｄの５１切り欠き部を通過する液体の分量は、請求項２の山刃リング式スロッシング防止装置より格段に多量になり、連続的に生成される波動の大きさに制限を与える効果が更に著しく、スロッシング防止効果が高い。また、【０００８】で前述したような、大きな波動には、より大きなスロッシング防止力が働く効果も、同じ意味合いでより強化される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】１１  液体槽
１２  スロッシング防止装置
１３  浮屋根
２１  消波槽
２２  液面
２３  槽壁
３１  変形する液体表面
４１  消波槽に流れ込む液体
５１  Ｖ字型切り欠き
６１  整流板
６２  整流基盤
６３  リングスカート
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月6日(2006.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】  まず、請求項１の本発明、リング式スロッシング防止装置の機能を説明する。図１は液体槽内のリング式スロッシング防止装置の全体的透視斜視略図であるが、１１の液体槽内に、１２のスロッシング防止機構を取り付ける。これは、液体槽の直径より小さな直径を持った、鉄、ステンレス・スチール等の金属や貯留する液体と反応しない合成樹脂等で製造するリング状の堅固な筒である。筒の高さは、貯留する液体の種類と液体槽の大きさにより、実用的には０．５メートルから３メートル位の幅で適宜決定する。（以下このリング式スロッシング防止装置は説明の便宜の為「リング」と呼ぶが、必ずしも水平断面が円形状の装置を意味しない。）このリングは液体槽自体等に固定され、あるいは、液体槽底部からの高さが調整出来るように固定されて、槽内の液体の液面高さがリングに対し最適の位置を保つように管理される。この様に、リングと呼ばれる自己閉鎖型の堅固な隔壁の装着によって、液体槽の壁面に沿って、実用的には０．５メートルから３メートル位の幅を持った、消波槽域を液面全体から分離設定する点に特徴を持つ発明である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】１１  液体槽
１２  スロッシング防止装置
１３屋根
２１  消波槽
２２  液面
２３  槽壁
３１  変形する液体表面
４１  消波槽に流れ込む液体
５１  Ｖ字型切り欠き
６１  整流板
６２  整流基盤
６３  リングスカート