(57)【要約】【課題】風荷重等の外力によるノズルの振動を低減することができる、低温貯蔵タンクのノズル制振装置を提供する。【解決手段】第一実施形態に係る低温貯蔵タンクのノズル制振装置１は、内槽２１及び外槽２２を有する低温貯蔵タンク２の内槽２１に固定された固定部３１と低温貯蔵タンク２の屋根部２３から上方に延出された突出部３２とを備えたノズル３の制振装置であって、ノズル３の突出部３２に配置され、内槽２１の熱変位を吸収する変位吸収部４と、ノズル３に生じる所定の閾値以下の外力に対してノズル３の振動を抑制する振動抑制部５と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内槽及び外槽を有する低温貯蔵タンクの前記内槽に固定された固定部と前記低温貯蔵タンクの屋根部を貫通して上方に延出された突出部とを備えたノズルの制振装置であって、
前記突出部に配置され、
前記内槽の熱変位を吸収する変位吸収部と、
前記ノズルに生じる所定の閾値以下の外力に対して前記ノズルの振動を抑制する振動抑制部と、
を備えたことを特徴とする低温貯蔵タンクのノズル制振装置。
【請求項２】
前記変位吸収部は、リンク機構を含む構成である、請求項１に記載の低温貯蔵タンクのノズル制振装置。
【請求項３】
前記振動抑制部は、前記リンク機構の摺動部に生じる摩擦力によって前記変位吸収部の機能を制限するように構成されている、請求項２に記載の低温貯蔵タンクのノズル制振装置。
【請求項４】
前記振動抑制部は、前記リンク機構の摺動部に配置されたフッ素樹脂材である、請求項３に記載の低温貯蔵タンクのノズル制振装置。
【請求項５】
前記変位吸収部は、液圧シリンダを含む構成である、請求項１に記載の低温貯蔵タンクのノズル制振装置。
【請求項６】
前記振動抑制部は、前記液圧シリンダのピストンに生じる粘性抵抗力によって前記変位吸収部の機能を制限するように構成されている、請求項５に記載の低温貯蔵タンクのノズル制振装置。
【請求項７】
前記ノズル制振装置は、前記変位吸収部及び前記振動抑制部の上下移動を規制する拘束部を備える、請求項１に記載の低温貯蔵タンクのノズル制振装置。
【請求項８】
前記ノズル制振装置は、前記屋根部の上部に配置された作業台に固定されている、請求項１に記載の低温貯蔵タンクのノズル制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温貯蔵タンクのノズル制振装置に関し、特に、液化天然ガス等の低温流体を貯蔵する低温貯蔵タンクの高所に配置されるノズルの制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ（液化天然ガス）やＬＰＧ（液化石油ガス）等の低温流体を貯蔵する低温貯蔵タンクは、例えば、特許文献１に記載されたように、内槽及び外槽によって構成される二重殻構造を有し、上部にドーム形状の屋根が配置されている。屋根には、内槽に通じる複数のノズル（ＬＮＧの充填及び排出用のノズル、液密度計用のノズル、ＢＯＧ用のノズル、温度計用のノズル等）が配置される。これらのノズルは、屋根の中心部に配置されることがあるが、一部のノズルは屋根の外周部に配置されることもある。
【０００３】
屋根の外周部に配置されたノズルは、内槽に固定されることが多く、かかるノズルには、風荷重、地震荷重及び内槽の熱収縮や熱膨張に伴う変位荷重による外力が作用することとなる。そこで、特許文献１に記載された発明では、ノズルの内槽貫通部を補強する構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１２４５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、低温貯蔵タンクの屋根から上方に突き出したノズルの長さが長い場合には、ノズルの内槽貫通部を補強したとしても、ノズルには風荷重により振動が増幅される可能性があり、ノズルを固定している内槽貫通部で疲労を生じやすいという問題がある。これを防ぐために、ノズル上部を拘束するサポートを設け、もう一方の端部を外槽屋根に固定する方法が考えられるが、タンク内槽の熱収縮／熱膨張や地震時の変位が発生した場合には、外槽との相対変位により、ノズルに無理な力が作用することになる。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、風荷重等の外力によるノズルの振動を低減することができる、低温貯蔵タンクのノズル制振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】
本発明によれば、内槽及び外槽を有する低温貯蔵タンクの前記内槽に固定された固定部と前記低温貯蔵タンクの屋根部を貫通して上方に延出された突出部とを備えたノズルの制振装置であって、前記突出部に配置され、前記内槽の熱変位を吸収する変位吸収部と、前記ノズルに生じる所定の閾値以下の外力に対して前記ノズルの振動を抑制する振動抑制部と、を備えたことを特徴とする低温貯蔵タンクのノズル制振装置が提供される。
【０００８】
前記変位吸収部は、例えば、リンク機構を含む構成である。また、前記振動抑制部は、前記リンク機構の摺動部に生じる摩擦力によって前記変位吸収部の機能を制限するように構成されていてもよい。また、前記振動抑制部は、前記リンク機構の摺動部に配置されたフッ素樹脂材であってもよい。
【０００９】
前記変位吸収部は、例えば、液圧シリンダを含む構成である。また、前記振動抑制部は、前記液圧シリンダのピストンに生じる粘性抵抗力によって前記変位吸収部の機能を制限するように構成されていてもよい。
【００１０】
また、前記ノズル制振装置は、前記変位吸収部及び前記振動抑制部の上下移動を規制する拘束部を備えていてもよい。
【００１１】
また、前記ノズル制振装置は、前記屋根の上部に配置された作業台に固定されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
上述した本発明に係る低温貯蔵タンクのノズル制振装置によれば、変位吸収部を備えることにより内槽の熱収縮及び熱膨張に伴う熱変位にノズルを追従させることができ、振動抑制部を備えることにより所定の閾値以下の風荷重等の外力に対してはノズルを拘束することができ、ノズルの振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態に係るノズル制振装置を備えた低温貯蔵タンクを示す概略図である。
【図２】第一実施形態に係るノズル制振装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、である。
【図３】図２に示したノズル制振装置の変形例を示す部分側面図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係るノズル制振装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図１〜図４を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係るノズル制振装置を備えた低温貯蔵タンクを示す概略図である。図２は、第一実施形態に係るノズル制振装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、である。
【００１５】
本発明の第一実施形態に係る低温貯蔵タンク２のノズル制振装置１は、内槽２１及び外槽２２を有する低温貯蔵タンク２の内槽２１に固定された固定部３１と低温貯蔵タンク２の屋根部２３から上方に延出された突出部３２とを備えたノズル３の制振装置であって、ノズル３の突出部３２に配置され、内槽２１の熱変位を吸収する変位吸収部４と、ノズル３に生じる所定の閾値以下の外力に対してノズル３の振動を抑制する振動抑制部５と、を備えている。
【００１６】
低温貯蔵タンク２は、例えば、ＬＮＧ（液化天然ガス）やＬＰＧ（液化石油ガス）等の低温流体を貯蔵するタンクである。かかる低温貯蔵タンク２は、例えば、図１に示したように、地上に構築された基礎２４と、基礎２４上に構築された略円筒形状の側壁部２５と、略ドーム形状（球面形状）の屋根部２３と、を備えている。側壁部２５と屋根部２３との境界部周辺には回廊２６が配置されていてもよい。また、屋根部２３の中心部には、ノズル（図示せず）のメンテナンス等を行うための作業台２７が配置されていてもよい。
【００１７】
また、側壁部２５及び屋根部２３は、内槽２１及び外槽２２を備えた二重殻構造を有している。低温流体は、内槽２１内に貯蔵される。また、内槽２１と外槽２２との隙間によって断熱層が形成される。
【００１８】
内槽２１は、低温流体に直接的に触れていることから、低温流体の充填時や排出時、ＢＯＧ（ボイル・オフ・ガス）の発生時や還流時等に熱収縮したり熱膨張したりする。それに対して、外槽２２は外気に触れていることから、内槽２１に対して熱収縮や熱膨張が少ない。したがって、内槽２１は外槽２２に対して相対移動することとなる。この相対移動は、内槽２１の熱収縮又は熱膨張に伴うものであることから「熱変位」と呼ばれる。
【００１９】
ノズル３は、例えば、内槽２１に貯蔵された低温流体の液密度を計測する液密度計用ノズルである。なお、ノズル３は、低温貯蔵タンク２の屋根部２３を貫通して内槽２１内に通じるノズルであれば、低温流体の充填・排出用ノズル、ＢＯＧ用ノズル、温度計用ノズル等の他のノズルであってもよい。ノズル３は、例えば、屋根部２３の外周部、すなわち、側壁部２５に近接した位置に配置される。ノズル３が配置された屋根部２３の上部には、ノズル３のメンテナンス等を行うための作業台２８が配置されている。
【００２０】
また、ノズル３は、屋根部２３の貫通部に位置する内槽２１に補強部材等によって固定されている。本明細書において、ノズル３の内槽２１に固定した位置を固定部３１と称する。また、ノズル３は、図１に示したように、屋根部２３から上方に向かって延出されている。本明細書において、ノズル３の屋根部２３から上方に延出された部分を突出部３２と称する。
【００２１】
作業台２８は、突出部３２の中間部（固定部３１とノズル３の上端部との間）に配置される。作業台２８は、例えば、屋根部２３に水平に配置された床面と、床面の外周に配置された安全柵２８ａと、床面を支持する支持部材とにより構成される。安全柵２８ａは、例えば、床面に垂直に配置された複数の支柱２８ｃ（図２（ａ）参照）と、支柱２８ｃに水平に配置された複数の手摺とにより構成される。
【００２２】
作業台２８の床面には、図２（ａ）に一点鎖線で示したように、ノズル３を貫通させる開口部２８ｂが形成されている。開口部２８ｂは、例えば、内槽２１の熱変位方向Ｄｈに沿って長軸が配置された長孔形状に形成される。開口部２８ｂの形状や大きさは、例えば、ノズル３の径の大きさや内槽２１の熱変位量等に基づいて、ノズル３が作業台２８の床面に接触しないように設計される。
【００２３】
ノズル制振装置１は、図２（ａ）に示したように、一端がノズル３に接続され、他端が安全柵２８ａの支柱２８ｃに接続される。すなわち、ノズル制振装置１は、屋根部２３の上部に配置された作業台２８に固定されている。ノズル制振装置１を作業台２８に固定することにより、新たな支持部材を使用することなく、ノズル３の突出部３２にノズル制振装置１を配置することができる。
【００２４】
変位吸収部４は、例えば、ノズル３の外周を把持する一対のブラケット（第一ブラケット４１及び第二ブラケット４２）と、一端が第一ブラケット４１に対して回動可能かつ直進運動可能に連結され他端が支柱２８ｃに対して回動可能に連結された第一ロッド４３と、一端が第二ブラケット４２に対して回動可能かつ直進運動可能に連結され他端が支柱２８ｃに対して回動可能に連結された第二ロッド４４と、を備えている。第一ロッド４３及び第二ロッド４４の中間部は、Ｘ字状に交差した状態で回動可能かつ直進運動可能に連結されている。
【００２５】
第一ブラケット４１及び第二ブラケット４２は、ノズル３の外周に沿って配置される把持部４１ａ，４２ａと、把持部４１ａ，４２ａからそれぞれ径方向外方に延出された水平面を形成する連結部４１ｂ，４２ｂと、を備えている。把持部４１ａ，４２ａは、ノズル３の外周面に接触される半円形部と、半円形部の両端に形成されたフランジ部と、を備えている。
【００２６】
第一ブラケット４１及び第二ブラケット４２は、例えば、図２（ａ）に示したように、把持部４１ａ，４２ａの半円形部をノズル３の外周面に接触させた状態で、対峙するフランジ部同士をボルト・ナット等の締結具によって連結するによりノズル３に固定される。第一ブラケット４１及び第二ブラケット４２の拘束力は、第一ブラケット４１及び第二ブラケット４２を連結する締結具のトルク（締め付け量）によって調整することができる。
【００２７】
第一ロッド４３及び第二ロッド４４は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示したように、断面Ｌ字形状の細長いステンレス鋼材によって構成される。第一ロッド４３及び第二ロッド４４は、ノズル３側の端部（一端側）に形成された第一長孔４３ａ，４４ａと、中間部に形成された第二長孔４３ｂ，４４ｂと、を備えている。
【００２８】
第一ロッド４３の一端は、第一ブラケット４１の連結部４１ｂの表面に配置され、連結部４１ｂ及び第一長孔４３ａを貫通するボルト・ナット等の締結具４５によって第一ブラケット４１に連結される。したがって、第一ロッド４３は、締結具４５を中心に回動可能かつ第一長孔４３ａに沿って直進運動可能に第一ブラケット４１に連結される。
【００２９】
第二ロッド４４の一端は、第二ブラケット４２の連結部４２ｂの裏面に配置され、連結部４１ｂ及び第一長孔４４ａを貫通するボルト・ナット等の締結具４６によって第二ブラケット４２に連結される。したがって、第二ロッド４４は、締結具４６を中心に回動可能かつ第一長孔４４ａに沿って直進運動可能に第二ブラケット４２に連結される。
【００３０】
第一ロッド４３及び第二ロッド４４は、中間部で交差するように配置され、第一ロッド４３の第二長孔４３ｂ及び第二ロッド４４の第二長孔４４ｂを貫通するボルト・ナット等の締結具４７によって互いに連結されている。したがって、第一ロッド４３及び第二ロッド４４は、締結具４７を中心に互いに回動可能かつ第二長孔４３ｂ，４４ｂに沿って互いに直進運動可能に連結される。
【００３１】
なお、第一ロッド４３及び第二ロッド４４は、断面Ｌ字形状を有しているが、第一ロッド４３を連結部４１ｂの表面に突端が上になるように配置し、第二ロッド４４を連結部４２ｂの裏面に突端が下になるように配置している。したがって、第一ロッド４３及び第二ロッド４４の交差部において互いの突端が干渉することなく、締結具４７によって面接触させることができる。
【００３２】
また、第一ロッド４３及び第二ロッド４４の他端は、例えば、安全柵２８ａの支柱２８ｃにＵ字金具４８によって回動可能に連結される。第一ロッド４３及び第二ロッド４４の回動量は、Ｕ字金具４８の締め付け力によって調整することができる。
【００３３】
上述した第一ブラケット４１、第二ブラケット４２、第一ロッド４３及び第二ロッド４４によれば、支柱２８ｃに対してノズル３を拘束することができる。一方で、ノズル３が熱変位方向Ｄｈに移動する場合には、第一ロッド４３及び第二ロッド４４が回動又は直進運動することによって、ノズル３の熱変位を吸収することができる。したがって、変位吸収部４は、第一ブラケット４１、第二ブラケット４２、第一ロッド４３及び第二ロッド４４によって形成されるリンク機構によって構成される。
【００３４】
なお、本実施形態では、二本のロッドを交差させて配置したリンク機構を図示しているが、変位吸収部４は複数のロッドを任意に組み合わせた他の構成のリンク機構であってもよい。
【００３５】
振動抑制部５は、例えば、リンク機構を構成する変位吸収部４の摺動部に配置されたフッ素樹脂材５１によって構成される。フッ素樹脂材５１は、シート状に形成したフッ素樹脂を接着剤で貼り付けてもよいし、予め摺動部にフッ素樹脂をコーティングした被膜であってもよい。また、振動抑制部５は、リンク機構の摺動部に生じる摩擦力によって変位吸収部４の機能を制限するように構成されている。
【００３６】
リンク機構の摺動部とは、例えば、第一ブラケット４１の連結部４１ｂの表面と第一ロッド４３の第一長孔４３ａの周辺部との対峙する面、第二ブラケット４２の連結部４２ｂの裏面と第二ロッド４４の第一長孔４４ａの周辺部との対峙する面、第一ロッド４３の第二長孔４３ｂの周辺部と第二ロッド４４の第二長孔４４ｂの周辺部との対峙する面である。これらの対峙する面の両方にフッ素樹脂材５１を接着し、フッ素樹脂材５１同士の間で摺動部が摺動可能に構成されている。
【００３７】
例えば、図２（ｂ）に示したように、第一ブラケット４１の連結部４１ｂの表面全体にフッ素樹脂材５１が配置され、第一ロッド４３の裏面（連結部４１ｂに対峙する面）にフッ素樹脂材５１が配置されている。また、第一ブラケット４１及び第一ロッド４３によって形成される摺動部は、締結具４５によって連結されていることから、締結具４５のトルク（締め付け力）を調整することにより、摺動部の面圧（摩擦力）を調整することができる。なお、他の摺動部においても、締結具４６，４７によって面圧（摩擦力）を調整することができる。
【００３８】
フッ素樹脂は、耐熱性、非粘着性、耐摩耗性、低摩擦性、耐薬品性、絶縁性等の性質を有している。本実施形態では、フッ素樹脂の低摩擦性に着目し、所定の閾値以下の荷重が負荷されるまでは不動状態を保持し、摺動部に生じる荷重が所定の閾値を超えた場合に滑動して摺動可能な状態に移行するようにしている。
【００３９】
一般に、ノズル３に作用する外力は、風荷重（嵐や台風時を除く平常時）＜熱変位荷重（タンク運用時）の関係を有している。そこで、本実施形態においては、風荷重に対しては摺動部が摺動せず、熱変位荷重（タンク運用時）に対しては摺動部が摺動可能となるように閾値の荷重を設定する。そして、その閾値となるように締結具４５，４６，４７のトルク（締め付け力）を調整する。
【００４０】
したがって、ノズル３に作用する外力が、平常時の風荷重である場合には、変位吸収部４を構成するリンク機構は、振動抑制部５の作用によって摺動部が摺動しないことから、ノズル３の位置を固定することができ、ノズル３の振動を抑制することができる。
【００４１】
それに対して、ノズル３に作用する外力が、閾値を超える熱変位荷重、風荷重（嵐や台風等の異常時）、地震荷重等である場合には、変位吸収部４を構成するリンク機構は、振動抑制部５が機能しなくなることによって摺動部が摺動可能となることから、その変位を吸収することができる。したがって、閾値以上の大きな荷重がノズル３に負荷された場合であっても、その荷重に応じてノズル３の位置を追従させて変位させることができ、ノズル３に生じる応力を低減し、ノズル３の破損を抑制することができる。
【００４２】
なお、フッ素樹脂材５１は、上述した三箇所の摺動部以外の摺動する可能性のある場所に配置するようにしてもよい。例えば、フッ素樹脂材５１は、第一ブラケット４１及び第二ブラケット４２の把持部４１ａ，４２ａの内面に配置してもよいし、Ｕ字金具４８や支柱２８ｃの外周に配置してもよい。
【００４３】
次に、上述した第一実施形態に係るノズル制振装置１の変形例について、図３を参照しつつ説明する。ここで、図３は、図２に示したノズル制振装置の変形例を示す部分側面図である。
【００４４】
図３に示したように、作業台２８は、安全柵２８ａと床面２８ｄとを有し、安全柵２８ａは、支柱２８ｃと手摺２８ｅとを有している。図示した変形例は、ノズル制振装置１に変位吸収部４及び振動抑制部５の上下移動を規制する拘束部６を配置したものである。上述したように、変位吸収部４及び振動抑制部５は、第一ロッド４３及び第二ロッド４４を含むリンク機構によって構成される。
【００４５】
拘束部６は、第一ロッド４３に対して少なくとも一つの手摺２８ｅを挟んで支柱２８ｃに固定された第三ブラケット６１と、一端が第一ロッド４３に接続され他端が第三ブラケット６１に接続された第三ロッド６２と、を含む。また、図示しないが、拘束部６は、第二ロッド４４に対して少なくとも一つの手摺２８ｅを挟んで支柱２８ｃに固定された第四ブラケットと、一端が第二ロッドに接続され他端が第四ブラケットに接続された第四ロッドと、を含む。
【００４６】
ここでは、第三ブラケット６１と第一ロッド４３との間に一つの手摺２８ｅが配置される場合を図示しているが、手摺２８ｅを必ずしも間に挟んでいる必要はないし、二つ以上の手摺２８ｅを挟んでいてもよい。かかる拘束部６を配置することにより、ノズル３の地震荷重等の外力による振動制御部５の上下移動を拘束することができる。
【００４７】
次に、本発明の第二実施形態に係るノズル制振装置について、図４を参照しつつ説明する。ここで、図４は、本発明の第二実施形態に係るノズル制振装置を示す平面図である。
【００４８】
図４に示した第二実施形態に係るノズル制振装置１は、変位吸収部４に液圧シリンダ４９を採用したものである。液圧シリンダ４９は、オイル等の所定の粘性抵抗力を有する液体を封入したシリンダ本体４９ａと、シリンダ本体４９ａ内に収容されたピストン４９ｂと、ピストン４９ｂからシリンダ本体４９ａの外部に延出されたピストンロッド４９ｃと、を備えている。
【００４９】
シリンダ本体４９ａは、例えば、支柱２８ｃに配置された第四ブラケット７に固定される。また、ピストンロッド４９ｃの先端は、例えば、ノズル３を把持する第五ブラケット８に接続されている。ピストン４９ｂは、シリンダ本体４９ａ内の仕切られた空間を連通するオリフィス４９ｄを備えている。
【００５０】
なお、液圧シリンダ４９は、いわゆるオイルダンパであり、図示した構成に限定されるものではない。例えば、図４に示した構成では、ダンパの稼働方向が水平一方向である形態を図示しているが、複数の液圧シリンダをノズルの周方向に等間隔に設ける等により、ダンパの稼働方向が水平多方向である形態であってもよい。
【００５１】
本実施形態によれば、シリンダ本体４９ａ内に封入される液体の粘性抵抗及びオリフィス４９ｄの大きさを調整することにより、所定の閾値以下の外力がノズル３に生じた場合にはピストン４９ｂを不動状態に保持し、所定の閾値を超える外力がノズル３に生じた場合にはピストン４９ｂを移動させることができる。
【００５２】
すなわち、本実施形態に係るノズル制振装置１では、ピストン４９ｂを摺動可能な状態の液圧シリンダ４９により変位吸収部４が構成されており、振動抑制部５は、液圧シリンダ４９のピストン４９ｂに生じる粘性抵抗力によって変位吸収部４の機能を制限するように構成されている。
【００５３】
本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５４】
１  ノズル制振装置
２  低温貯蔵タンク
３  ノズル
４  変位吸収部
５  振動抑制部
６  拘束部
７  第四ブラケット
８  第五ブラケット
２１  内槽
２２  外槽
２３  屋根部
２４  基礎
２５  側壁部
２６  回廊
２７，２８  作業台
２８ａ  安全柵
２８ｂ  開口部
２８ｃ  支柱
２８ｄ  床面
２８ｅ  手摺
３１  固定部
３２  突出部
４１  第一ブラケット
４１ａ，４２ａ  把持部
４１ｂ，４２ｂ  連結部
４２  第二ブラケット
４３  第一ロッド
４３ａ，４４ａ  第一長孔
４３ｂ，４４ｂ  第二長孔
４４  第二ロッド
４５，４６，４７  締結具
４８  Ｕ字金具
４９  液圧シリンダ
４９ａ  シリンダ本体
４９ｂ  ピストン
４９ｃ  ピストンロッド
４９ｄ  オリフィス
５１  フッ素樹脂材
６１  第三ブランケット
６２  第三ロッド
【図１】
2019112098.tif 000003
【図２】
2019112098.tif 000004
【図３】
2019112098.tif 000005
【図４】
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