(57)【要約】【課題】固定式の屋根を有効に支持し、内圧異常上昇時には肩部が容易に座屈・破断して圧力を上方に放出する放爆機能を備えた外骨式固定屋根タンクを提供する。【解決手段】外壁２の上部に設けられたトップチャンネル１１には、屋根板３の外周縁が固定され、屋根板の上面には複数本の外骨４が放射状の配置で固定されている。外骨の外方端部は、切欠き１０が形成されて変形し易くなっており、またトップチャンネル１１に固定された受け部材１３に対して移動可能に面している。外骨に加わる軸方向応力は受け部材及び外壁により支えられる。タンク内圧の異常上昇時、タンク屋根板の外周縁の変形が外骨に阻害されず、タンクの肩部は変形して確実に破損し、内圧を外部放出できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に複数本の外骨が放射状の配置で取り付けられている屋根板が、その外周縁において周状の外壁の上部に固定されており、内部圧力の上昇時に前記屋根板の外周縁の固定された部分が破断して内部の圧力を放出する外骨式固定屋根タンクの放爆構造において、
前記外骨の外方の端部が、それ以外の部分に比して変形しやすい可変形部分とされており、
前記外壁の上部には周方向に沿って各外骨に対応する複数の受け部材が固定されているとともに、前記各外骨の外方の端部が前記各受け部材の内面に対してそれぞれ移動可能に面していることを特徴とする外骨式固定屋根タンクの放爆構造。
【請求項２】
前記外骨を、互いに平行な一対のフランジと該一対のフランジを連結するウェブからなる型鋼によって構成するとともに、該型鋼を前記フランジが前記屋根板と平行となるように前記屋根板の上面に配置し、
前記外骨の前記可変形部分を、前記外骨の外方の端部において開口する切欠きを前記ウェブに形成することにより構成し、前記屋根板の上面に接する前記フランジを前記屋根板に固定したことを特徴とする請求項１記載の外骨式固定屋根タンクの放爆構造。
【請求項３】
前記外骨を、互いに平行な一対のフランジと該一対のフランジを連結するウェブからなる型鋼によって構成するとともに、該型鋼を前記フランジが前記屋根板と平行となるように前記屋根板の上面に配置し、
前記外骨の前記可変形部分を、前記外骨の外方の端部において開口する切欠きを前記ウェブに形成することにより構成し、前記屋根板の上面に接する前記フランジのうち、前記可変形部分が設けられた位置に存在する前記フランジを前記屋根板に非固定とし、それ以外の前記フランジを前記屋根板に固定したことを特徴とする請求項１記載の外骨式固定屋根タンクの放爆構造。
【請求項４】
前記外壁の上端には周状のトップチャンネルが固定され、前記屋根板の外周縁は前記トップチャンネルの上面に固定され、前記受け部材は前記トップチャンネルの上面の前記各外骨に対応する位置にそれぞれ固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の外骨式固定屋根タンクの放爆構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造が簡単かつ施工が容易で、屋根板を有効に支持できるとともに、タンク内圧が異常に上昇した場合には、屋根板の膨張を阻害しないため屋根板と外壁の接合部が座屈して内部のガス等を上部に放出する放爆機能を確実に発揮できる外骨式の固定屋根タンクの放爆構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油製品などの危険物を貯蔵する固定屋根式の屋外タンクにおいては、内容物の爆発などによりタンクの内圧が異常に上昇した場合に、内部のガス又は蒸気をタンクの上部に放出することができる構造とすることが法令上求められている。
【０００３】
このため、タンクの内圧が異常に上昇した場合には、例えば、タンクの膨張によりタンクの肩部（屋根と側壁との接合部）が座屈することにより、内部のガス又は蒸気を上部に放出できる放爆構造することが必要とされている（非特許文献１）。
【０００４】
一方、上述したようなタンクには、固定式であるタンクの屋根を補強又は支持するために梁構造を具えるものがある。この梁構造としては、タンク外部に設ける外骨式と、梁構造の上に屋根を載せる内骨式とが知られている。
【０００５】
特許文献１には、固定型である円錐屋根の支持・補強の目的と、前述した放爆構造の要請の両方を満たす構造を備えた外骨式固定屋根付きタンクが開示されている。このタンクにおいては、屋根骨の外端部下面に屋根骨の幅より広い幅の当板を取り付け、さらにその当板の外縁部をタンク側壁周縁上に載置する構造としたものである。外骨が屋根外周より内側でとどまっているため、屋根板の支持・補強としては不安定になる場合もある。
【０００６】
また、特許文献２には、特に同文献の第６図に示すように、屋根骨の上に分割された屋根板を載置して固定した内骨式の固定屋根タンクが開示されており、さらに第６図に示したタンクを改良したものとして、分割された屋根板の端縁を弧状に曲折して円弧部と当該円弧部と連接する直線部を有するフレーアーに形成し、フレーアーの直線部に凹部を設けて形成し、一つの屋根と隣接する他の屋根のフレーアーと当接させて溶接接合して屋根を形成し、タンク内の圧力が異常に上昇すると隣接する屋根板の溶接接合部分の前記凹部を起点として屋根板が破断して圧力を外部に放出するものが開示されている。
【特許文献１】実開昭５９−１６５３８５号公報
【特許文献２】実開昭６４−４３２９７号公報
【非特許文献１】吉田聖一、「石油タンクの放爆構造に関する一考察」、圧力技術、１９９３年、第３１巻、第５号、ｐ．２９８−３０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したようなタンクの屋根を補強又は支持する梁構造を具えた固定屋根式のタンクにおいて、前記特許文献２に示したように、タンク内部の梁構造の上に屋根を載せる内骨式とした場合には、タンク内容物の種類によっては、内容物の蒸気が屋根の内面で凝縮し、梁と屋根板の隙間に滞液して腐食や重合物などの汚れの原因となり、タンク内容物が汚染されるという問題があった。
【０００８】
このため、タンク内容物の汚染を避ける場合には、前記特許文献１に示したように、梁構造を屋根板の外部に設ける外骨式が採用されるが、屋根板と梁と側板が互いに固定された構造である外骨式のタンクでは、異常時においてタンクの内圧が上昇してもタンク肩部にはタンク膨張による圧縮力が有効に作用しないため、タンク肩部の座屈・破断により内部圧力を上部へ放出する放爆機能が有効に働かず、放爆構造としては必ずしも好ましいものとはいえなかった。
【０００９】
本発明は以上説明した従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で施工が容易であり、固定式の屋根を有効に支持できるとともに、タンク内圧が異常に上昇した場合には、タンクの膨張による圧縮力がタンク肩部に効果的に作用して同位置に座屈・破断を容易に発生させて圧力を上方に放出できる放爆機能を備えた外骨式固定屋根タンク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】
【００１０】
請求項１に記載された外骨式固定屋根タンクの放爆構造は、
上面に複数本の外骨が放射状の配置で取り付けられている屋根板が、その外周縁において周状の外壁の上部に固定されており、内部圧力の上昇時に前記屋根板の外周縁の固定された部分が破断して内部の圧力を放出する外骨式固定屋根タンクの放爆構造において、
前記外骨の外方の端部が、それ以外の部分に比して変形しやすい可変形部分とされており、
前記外壁の上部には周方向に沿って各外骨に対応する複数の受け部材が固定されているとともに、前記各外骨の外方の端部が前記各受け部材の内面に対してそれぞれ移動可能に面していることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載された外骨式固定屋根タンクの放爆構造は、請求項１記載の外骨式固定屋根タンクの放爆構造において、
前記外骨を、互いに平行な一対のフランジと該一対のフランジを連結するウェブからなる型鋼によって構成するとともに、該型鋼を前記フランジが前記屋根板と平行となるように前記屋根板の上面に配置し、
前記外骨の前記可変形部分を、前記外骨の外方の端部において開口する切欠きを前記ウェブに形成することにより構成し、前記屋根板の上面に接する前記フランジを前記屋根板に固定したことを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載された外骨式固定屋根タンクの放爆構造は、請求項１記載の外骨式固定屋根タンクの放爆構造において、
前記外骨を、互いに平行な一対のフランジと該一対のフランジを連結するウェブからなる型鋼によって構成するとともに、該型鋼を前記フランジが前記屋根板と平行となるように前記屋根板の上面に配置し、
前記外骨の前記可変形部分を、前記外骨の外方の端部において開口する切欠きを前記ウェブに形成することにより構成し、前記屋根板の上面に接する前記フランジのうち、前記可変形部分が設けられた位置に存在する前記フランジを前記屋根板に非固定とし、それ以外の前記フランジを前記屋根板に固定したことを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載された外骨式固定屋根タンクの放爆構造は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の外骨式固定屋根タンクの放爆構造において、
前記外壁の上端には周状のトップチャンネルが固定され、前記屋根板の外周縁は前記トップチャンネルの上面に固定され、前記受け部材は前記トップチャンネルの上面の前記各外骨に対応する位置にそれぞれ固定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の外骨式固定屋根タンクによれば、構造が簡単であるため施工が容易で、円錐形屋根等のタンクの固定式屋根を有効に支持できる。すなわち、屋根板に固定された各外骨は、外壁の上部に設けられた各受け部材によって受け止められ、外骨にかかる軸応力を外骨で受けることができるので、屋根全体としての強度が安定する。また、外骨の外方の端部が変形しやすい可変形部分として構成されるとともに、各外骨の外方の端部が各受け部材の内面に対してそれぞれ移動可能に面している構造なので、タンク内圧が異常に上昇した場合には、屋根板を支える各外骨は特にその外方の端部が変形して上方へ移動可能となり、内圧上昇によるタンク屋根板の外周縁の変形が阻害されず、タンクの肩部は変形し易く確実に破損するので、有効に放爆機能を発揮することができる。また外骨式なので、タンクの内容物を汚染することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る外骨式固定屋根タンク１（以下、タンク１とも称する）の一実施形態（本例）を図１〜図５を参照して説明する。
図５は、本例のタンク１の全体構造を説明するために、同タンク１を側面側から見た半断面図である。まず、設置位置には基礎２０が設けられ、その上には外形が円形となるように底板２１が形成・敷設されている。この底板２１の外周部に沿って円筒形の外壁２が組み立てられており、この外壁２の上端側には、放射状に配置された外骨４で補強された略円錐形（平面視で略円形）の屋根板３が固定されている。
【００１６】
外壁２の上部における前記屋根板３の構造等について詳述すると、外骨４が設けられたタンク１の上部を拡大した図１と図２及びこれらをそれぞれさらに拡大した図３と図４に示すように、まず外壁２の上端には平面視で周状のトップチャンネル１１が設けられている。このトップチャンネル１１は縦断面略コ字状の溝形鋼からなり、溝の開口側を下に向けた状態で片方のフランジを外壁２の上端に突き合わされて溶接固定されるとともに、平面視において各外骨４と対応する各位置において、下方に開口した溝内と外壁２の外面とが略三角形状のブラケット板１２により連結・補強されている。これによってトップチャンネル１１は外壁２の上部と一体化され、板材である外壁２の上部を補強して、外壁２の上部に前記屋根板３を固定できるようにしている。
【００１７】
前記トップチャンネル１１のウェブの上面には、屋根板３の外周縁が載せられて溶接等により固定されている。本例では、図４に示すように屋根板３は略扇形の複数の板材により構成され、隣接する板材間には隙間があるが、後述するように屋根板３に設けられた前記外骨４により隙間は閉塞されている。
【００１８】
図３及び図４に示すように、円錐状の屋根板３の頂上である中心部には、所定の直径のセンターリング５が屋根板３の上面に設置・固定されている。このセンターリング５の外側面には、複数の矩形の固定板６がタンク１の周方向について所定角度間隔で外向き放射状に固定されており、各固定板６には後述するように外骨４の内方の端部が連結される。
【００１９】
トップチャンネル１１に固定されている屋根板３の上面には、屋根板３を補強する長体状の部材である複数本の外骨４が、タンク１の周方向について等角度間隔とされた放射状に配置・固定されている。
【００２０】
本例の外骨４は、互いに平行な一対のフランジ７，８と該一対のフランジ７，８を連結するウェブ９からなる断面コ字形の形鋼（溝形鋼）によって構成されている。外骨４は、両フランジ７，８の各面が屋根板３と平行となる姿勢で配置されており、一方のフランジ８が屋根板３を構成する各板材の隙間を覆って全長にわたり屋根板３に溶接されている。またウェブ９の内方の端部は前記固定板６にボルトにより連結固定されており、外骨４の外方の端部は外壁２よりも外方に突出している。
【００２１】
前記外骨４の外方の端部において、前記ウェブ９の下部には前記端部に開口した切欠き１０が長手方向に沿って形成されている。この切欠き１０の寸法は、高さが屋根板３に載置された一方のフランジ８の側からウェブ９の高さの略１／４であり、長さが外骨４の外方の端部から内方に向けて全長の略１／１０である。そして、屋根板３の上面に接している前記一方のフランジ８のうち、外壁２よりも外方にある部分は切断除去されており、残余のフランジ８は前述したように屋根板３の隙間を覆った状態で屋根板３の上面に対して全長にわたって溶接固定されている。
【００２２】
上述したように、本例の外骨４の外方の端部は、ウェブ９の外方の端部に開口するとともに長手方向に連続する切欠き１０が形成されることにより、切欠き１０のない部分に比して剛性が小さくなっており、外力を受けて変形しやすい可変形部分とされている。従って、タンク１内の圧力が上昇し、屋根板３に加わる力が所定以上の値となった場合には、フランジ８が全長にわたって屋根板３に溶接固定されているにも係わらず、外骨４の外方端部の可変形部分は変形してある程度上方へ移動することができ、タンク１の肩部に円周方向内側の圧縮力が作用しトップチャンネル１１に固定されている屋根板３の外周縁の固定部分が破断して内部の圧力を放出することができる。
【００２３】
また、前記トップチャンネル１１の上面には、前記外骨４と同一の中心角度間隔で、各外骨４に対応してそれぞれ受け部材（ストッパ）１３が固定されている。各受け部材１３は断面コ字形の形鋼（溝形鋼）からなり、溝側を外骨４側に向け、２つのフランジ１４，１５が両側面に配置されるように前記トップチャンネル１１上に溶接等により固定されており、対応する各外骨４の外方の端部を両フランジ１４，１５間の溝内に受け入れている。各外骨４の外方の最端部は、各受け部材１３のウェブ１６の内面に対して非固定状態で当接（又は図３に示すように若干の間隔をおいて対面）している。なお、受け部材１３のウェブ１６の下端には水抜き孔１７が設けられており、受け部材１３内に水が滞留しないように構成されている。
【００２４】
以上の構成によれば、放射状に配置された複数本の外骨４が屋根板３に固定されて屋根板３を補強するとともに、屋根板３から作用する力によって外骨４に生じる軸方向の応力は、屋根板３の外周縁よりも外側で受け部材１３により受け止められて該受け部材１３及び外壁２により支えられるので、本例のタンク１の屋根は全体としての強度が極めて安定している。
【００２５】
なお、屋根板３を補強する外骨４は、切欠き１０がウェブ９にのみ設けられており、その最外端部はウェブ９と一枚のフランジ７が残された状態にあるので、外骨４に生じる軸応力はフランジ７及び切り欠かれていないウェブ９によって確実に受け部材１３に伝えられて上述したような屋根板３の強度安定が実現される。
【００２６】
また、タンク１内の圧力が異常に上昇した場合には、外骨４の外方の端部が切欠き１０が設けられて剛性が低くなった可変形部分とされており、さらに外骨４の外方の端部は受け部材１３に対して非固定であるために、外骨４は屋根板３の変形に伴って自身も変形することによりある程度上方に移動可能であり、当該端部の外骨４が屋根板３を押さえ込むことがないため、タンク１の肩部である屋根板３とトップチャンネル１１の固定部は外骨４によって変形が拘束されず、円周方向内側の圧縮力を受け変形しやすい。このため、該固定部は予め定められた一定の内圧による応力で確実に変形・破損して内部の流体の圧力をタンク１外の上方に放出することができる。
【００２７】
このように、本例ではウェブ９に切欠き１０を設けて外骨４の外方の端部を可変形部分としているので、外骨４が屋根板３の外周縁を押さえ込む作用が少なく、外骨４の外方の端部は屋根板３とともにより容易に変形でき、しかも受け部材１３により該変形が阻害されることがないので、上述した内圧異常上昇時における肩部破損による圧力放出は確実である。
【００２８】
以上説明した第１実施形態では、外骨４のフランジ８は全長にわたって屋根板３に固定されていたが、外骨４の切欠き１０が設けられている部分についてはフランジ８を屋根板３に固定しないこととし、内圧異常上昇時における肩部破損による圧力放出を一層確実なものとしてもよい。この場合、少なくとも外骨４の切欠き１０が設けられている部分に対応する屋根板３の部分は、隙間のない構成とする。
【００２９】
以上説明した第１実施形態では、外骨４（外ラフター）に切欠き１０を設けることにより、外骨４の外方の端部に可変形部分を設けたが、内圧異常上昇時に変形可能な可変形部分の構成としては必ずしも切欠き１０によらなくてもよい。例えば、同様の溝形鋼からなる外骨４の外方の端部において、ウェブ９とフランジ７はそのままとし、前記切欠き１０に相当する長さにわたってフランジ８を除去し、フランジ８を除去した部分のウェブ９は屋根板３に溶接せず、除去していないフランジ８は屋根板３に溶接する構成としてもよい。この場合、少なくともフランジ８を除去した部分に対応する屋根板３の部分は、隙間のない構成とする。
【００３０】
また、同様の溝形鋼からなる外骨４の外方の端部のみを、肉厚乃至サイズの小さな他の種類の溝形鋼で構成して両者を溶接・固定し、外骨４の外方の端部の剛性を可変形部分として適当となるように調整してもよい。
【００３１】
さらに、外骨を溝形鋼でなく、その他の種類の形鋼や、板状乃至棒状の構造部材で構成し、その外骨の外方の端部の肉厚乃至サイズを小さく設定して外骨の外方の端部の剛性を可変形部分として適当となるように調整してもよい。
【００３２】
いずれにしても、外骨４の外方の端部を、その他の部分よりもある程度変形しやすい可変形部分とし、かつ受け部材に固定されないが軸方向の力は受け部材に突き当たって伝達可能であるような構成とすれば、タンク１内の圧力が異常に上昇した場合には、外骨４は屋根板３の変形に伴って自身も変形して上方に移動することができるので、屋根板３の外周部を押さえ込むことがなく、屋根板３とトップチャンネル１１の固定部の変形が拘束されずに予め定められた一定の応力で確実に変形・破損して内部の流体の圧力をタンク１外の上方に放出する作用効果が得られる。また、通常の圧力下での使用においては、各外骨は外壁の上部に設けられた各受け部材によって受け止められ、外骨にかかる軸応力を外骨で受けることができるので、屋根全体としての強度が安定する作用効果が得られる。
【００３３】
なお、以上説明した第１実施形態では、外骨式固定屋根タンクの一例として屋根板が円錐状であるコーンルーフタンクを挙げたが、屋根板がドーム状であるドームルーフタンクであって、同様に外骨を設けるとともに同様の放爆機能を備えたタンクについても、本発明が同様に適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態であるタンクの頂部の部分正面図である。
【図２】本発明の一実施形態であるタンクの頂部において一部の図示を省略した部分平面図である。
【図３】本発明の一実施形態であるタンクの外骨付近の部分拡大正面図である。
【図４】本発明の一実施形態であるタンクの外骨付近の部分拡大平面図である。
【図５】本発明の一実施形態であるタンクの一部を断面とした正面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…外骨式固定屋根タンク
２…外壁
３…屋根板
７，８…外骨を構成する形鋼のフランジ
９…外骨を構成する形鋼のウェブ
１０…外骨の切欠き
１１…トップチャンネル
１３…受け部材
１４，１５…受け部材を構成する形鋼のフランジ
１６…受け部材を構成する形鋼のウェブ
【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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