(57)【要約】      （修正有）【課題】浮き屋根式液体貯蔵タンクにおけるスロッシング抑制機能を十分に発揮させることで、浮き屋根の遥動を小さくして液体のスロッシング運動を短時間で抑制し、しかもこれを軽量かつ簡易な構成として低コストで実現できる技術を提供すること。【解決手段】液体１を貯蔵するタンク本体２と、そのタンク本体内の液面上に浮かべて配置される浮き屋根３と、その浮き屋根に設けられ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５とを備える。スロッシング抑制装置５は、液体１の液面に沿う形態で浮き屋根３の底部に配置される第１抑制材５１と、浮き屋根３から液体中に吊り下げる形態で配置される第２抑制材５２とを含み、第１抑制材５１及び第２抑制材５２は、液体１との相対移動によって液体のスロッシング抑制に必要な流体抵抗が生じる多孔材料により形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯蔵するタンク本体と、そのタンク本体内の液面上に浮かべて配置される浮き屋根と、その浮き屋根に設けられてタンク本体内の液体のスロッシングを抑制するスロッシング抑制装置とを備え、
前記スロッシング抑制装置は、前記液体の液面に沿う形態で前記浮き屋根の底部に配置される第１抑制材と、前記浮き屋根から液体中に吊り下げる形態で配置される第２抑制材とを含み、
前記第１抑制材及び第２抑制材は、前記液体との相対移動によって液体のスロッシング抑制に必要な流体抵抗が生じる多孔材料により形成されていることを特徴とする、浮き屋根式液体貯蔵タンク。
【請求項２】
前記多孔材料が可撓性を持つ網材により形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の浮き屋根式液体貯蔵タンク。
【請求項３】
前記第２抑制材の下部に錘が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の浮き屋根式液体貯蔵タンク。
【請求項４】
前記第１抑制材及び第２抑制材は、透水性の低い材料により形成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の浮き屋根式液体貯蔵タンク。
【請求項５】
前記第２抑制材は、タンク本体の内径よりも小さい筒状に形成され、タンク本体と同心状に配置されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の浮き屋根式液体貯蔵タンク。
【請求項６】
前記第２抑制材は、多重筒の形態で複数配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の浮き屋根式液体貯蔵タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油タンク等の液体貯蔵タンクの浮き屋根が長周波地震動等の発生に伴うタンク内容物のスロッシング現象（液面遥動）により遥動するのを抑制して浮き屋根及びタンク本体の損傷を防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油タンク等の大型タンクが長周波成分を多く含む地震動により振動すると、タンク本体内に貯蔵されている原油などの液体が共振を起こし、長周期の大きな波を発生する。このような現象をスロッシングという。
【０００３】
大型タンクではスロッシングによる波の大きさは３ｍを超える場合があり、その長周期の大きな波により、原油の一部がタンク側壁を越えることが起きたり、大きな波の衝撃力によりタンク側壁が破損したりして、原油がタンクの外に漏れることがある。また、原油の上に浮かべて設置される浮き屋根がタンク側壁にぶつかって火花が発生し、火災が起きるなど防災上の大きな問題となる恐れもある。
【０００４】
このスロッシングによるタンクの損傷防止方法として、特許文献１に記載のように、タンク本体の内部に、タンク本体内を平面視で複数に分割する仕切り板を設ける技術や、特許文献２に記載のように、タンク本体内に貯蔵されている液体内に、ばね機構を介して錘を吊り下げた制振装置を浮き屋根に設置した技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２４７３５３号公報
【特許文献２】特開２００５−３３００１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、仕切り板を多数設けるほど、自由水の影響を小さくできる利点があるものの、仕切り板を浮き屋根の下面に溶接によって固定し、さらに仕切り板どうしも溶接する必要があるため、新設又は既設のタンクに限らず、大掛かりな工事となってコスト高になる問題がある。また、タンク本体の深さの半分近くの高さを持つ仕切り板を浮き屋根の下に固定するため、液面位置に伴う浮き屋根の下降移動距離が著しく制限される問題がある。この特許文献１では、タンク本体の深さの半分程度までしか浮き屋根が下降できない。
【０００６】
特許文献２に記載の技術では、ばねと錘の機能を持つ制振装置を浮き屋根から吊り下げる比較的簡易な構成であるため、その分、工事の軽減を図ることができるものの、それだけではスロッシング抑制機能が十分でない問題がある。十分なスロッシング抑制機能を発揮させるには、ばねと錘の機能を持つ制振装置を多数設置しなければならない上に、制振装置に加わる荷重が浮き屋根に対して部分的に集中するため、浮き屋根自体の補強も必要になる問題があり、そのための工事や施工コストの面からも好ましくない。
【０００７】
本発明の課題は、浮き屋根式液体貯蔵タンクにおけるスロッシング抑制機能を十分に発揮させることで、浮き屋根の遥動を小さくして液体のスロッシング運動を短時間で抑制し、しかもこれを簡易な構成として低コストで実現できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、液体を貯蔵するタンク本体と、そのタンク本体内の液面上に浮かべて配置される浮き屋根と、その浮き屋根に設けられ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とを備え、
前記スロッシング抑制装置は、前記液体の液面に沿う形態で前記浮き屋根の底部に配置される第１抑制材と、前記浮き屋根から液体中に吊り下げる形態で配置される第２抑制材とを含み、
前記第１抑制材及び第２抑制材は、前記液体との相対移動によって液体のスロッシング抑制に必要な流体抵抗が生じる多孔材料により形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、長周期地震動等の発生に伴う液体のスロッシングを抑制するスロッシング抑制装置を、タンク本体内の液体の液面に沿う形態で浮き屋根の底部に配置される第１抑制材と、浮き屋根から液体中に吊り下げる形態で配置される第２抑制材とを含む構成としたので、第１抑制材がその流体抵抗によって液面の消波機能を発揮し、第２抑制材がその流体抵抗によって液面下の液体運動を抑制する機能を発揮する。
【００１０】
これにより、浮き屋根式液体貯蔵タンクにおけるスロッシング抑制機能を十分に発揮させて浮き屋根の遥動を小さくし、液体のスロッシング運動を短時間で抑制することができる。しかも、第１抑制材及び第２抑制材は、液体の通過を含む液体との相対移動によってスロッシング抑制に必要な流体抵抗が生じる多孔材料により形成されているので、スロッシング抑制装置全体を軽量かつ簡易な構成として低コストで実現することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の浮き屋根式液体貯蔵タンクにおいて、前記多孔材料が網材により形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、多孔材料をそれ自体可撓性または折り畳み可能な網材により形成することで、その構成をさらに簡易で低コストなものにすることができる。また、スロッシング抑制装置の機能調整に際して網目の大きさや厚さ等を適宜変更することで対応可能なる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の浮き屋根式液体貯蔵タンクにおいて、前記第２抑制材の下部に錘が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、第２抑制材の下部に錘を設けることで、その第２抑制材の流体抵抗を効果的に発揮させることが可能になる。これは、錘の作用によって第２抑制材がタンク本体内の液体と共に移動しないようにすることができるためである。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の浮き屋根式液体貯蔵タンクにおいて、前記第１抑制材及び第２抑制材が、透水性の低い材料により形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、第１抑制材及び第２抑制材を、透水性の低い材料により形成することで、タンク本体内の液体の液面遥動を抑制する消波機能や、タンク本体内の液体の流動を含む運動を抑制する機能を高めることができる。すなわち、透水性が高い場合には、スロッシングに伴う液体（タンク内容物）の流動を含む運動を抑制しにくくなるからである。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の浮き屋根式液体貯蔵タンクにおいて、前記第２抑制材が、タンク本体の内径よりも小さい筒状に形成され、タンク本体と同心状に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、第２抑制材が、タンク本体の内径よりも小さい筒状に形成され、タンク本体と同心状に配置されていることで、例えば入力される長周波地震動の方位がいずれの方向からであっても第２抑制材のスロッシング抑制機能を均等に発揮させることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の浮き屋根式液体貯蔵タンクにおいて、前記第２抑制材が、多重筒の形態で複数配置されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、第２抑制材が多重筒の形態で複数配置されていることで、請求項５に係る発明の効果をさらに向上させることもタンクのスペックに応じて可能になる。必ずしも第２抑制材を複数配置させる必要はないことが検証実験によって確認されており、予め実物を縮尺したスロッシングに関する検証実験などによって第２抑制材の効果が最も発揮できる適切な配置、長さおよび錘を決めることが望ましい。また、この多重筒は、必ずしも円筒である必要はなく、多角形状でもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、長周期地震動の発生に伴う液体のスロッシングを抑制するスロッシング抑制装置を、タンク本体内の液体の液面に沿う形態で浮き屋根の底部に配置される第１抑制材と、浮き屋根から液体中に吊り下げる形態で配置される第２抑制材とを含む構成としたので、第１抑制材が液面の消波機能を発揮し、第２抑制材が液面下の液体流動を含む液体運動を抑制する機能を発揮する。これにより、浮き屋根式液体貯蔵タンクにおけるスロッシング抑制機能を十分に発揮させて浮き屋根の遥動を小さくし、液体のスロッシング運動を短時間で抑制することができる。さらに、第１抑制材及び第２抑制材は、液体の通過を含む液体との相対移動によってスロッシング抑制に必要な流体抵抗が生じる多孔材料により形成されているので、スロッシング抑制装置全体を軽量かつ簡易な構成として低コストで実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明を大型石油タンク等の浮き屋根式液体貯蔵タンクに適用した実施形態を示す概略中央縦断面図である。この図１に示す浮き屋根式液体貯蔵タンクは、原油等の液体１を貯蔵するタンク本体２と、そのタンク本体２内の液面上に浮かべて配置される浮き屋根３と、その浮き屋根３に設けられ長周期地震動の発生に伴う液体１のスロッシングを抑制するスロッシング抑制装置５とを備えている。
【００２３】
タンク本体２は、円形の底板２１と、筒状の側壁板２２とを備え、全体として上面が開放された有底円筒状に形成されている。浮き屋根３は、屋根本体３１と、複数のポンツーン３２とを備えている。屋根本体３１は、タンク本体２の側壁板２２の内周に沿って一周する平面円形状に形成されている。
【００２４】
屋根本体３１は、図示しない骨組みと、その上部に配置された屋根材３１ａと、その下部に配置されたデッキ板３１ｂとを備えている。ポンツーン３２はいわゆる浮体であって、屋根本体３１の外周寄りに配置された状態で屋根本体３１に固定されている。
【００２５】
スロッシング抑制装置５は、液体１の液面に沿う形態で、あるいは液面下に没する（若干沈む）形態で、浮き屋根の底部のデッキ板３１ｂに沿って配置される第１抑制材５１と、浮き屋根３から液体１中に吊り下げる形態で配置される第２抑制材５２と、第２抑制材５２の下端に設けられた錘５３とを含む。
【００２６】
第１抑制材５１及び第２抑制材５２は、液体１との相対移動（液体１の通過を含む）によって液体１のスロッシング抑制に必要な流体抵抗が生じる多孔材料により形成されている。浮き屋根３のデッキ板３１ｂに沿って配置される第１抑制材５１は、ここでは、図２に示すように網目状の孔が無数に形成された多孔材料により形成されている。この多孔材料の孔の形態としては、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、規則的な網目や、例えば不織布のようなランダムな網状など、種々の形態のものを適用することができる。
【００２７】
この多孔材料としては、例えば比較的小さい網目の市販の網材をそのまま、あるいは適宜に加工して用いることができる。その場合、網材を複数層に重ねて小さい網目を構成することもできる。そうすれば、多孔材料の全体強度を高めることができる。
【００２８】
また、網目（孔）が細かいほど、液体１に対する流体抵抗が大きくなるため、スロッシング抑制効果はより向上する。したがって、これらの仕様は、タンクの大きさや形状、収容液体の流動性、その液体に対する多孔材料の流体抵抗等を考慮して決定されるが、縮尺模型実験などを実施して決定してもよい。
【００２９】
なお、この多孔材料については、上記の他に、タンク内容物に依存するが、耐油性、耐薬品性、および耐久性に優れた材料等も好適に用いることができる。
【００３０】
各第２抑制材５２の浮き屋根３からの吊り下げ深さ（高さ）については、図示例ではいずれも一律の深さにしているが、それぞれ異なる任意の深さに設定してもよい。この各第２抑制材５２の吊り下げ深さは任意に設定可能であるが、本発明を適用する浮き屋根式液体貯蔵タンクの仕様に応じて予め求められるスロッシング予測式からスロッシング波高を決定し、それを考慮して決める方が好ましい。
【００３１】
もちろん、縮尺模型実験などを実施して決定してもよい。このようにした場合、スロッシング抑制装置５を設置することにより、タンク有効容量のロスを最小限に抑えることができる。
【００３２】
第１抑制材５１及び第２抑制材５２の材質としては、繊維材、麻などの材料を挙げることができるが、透水性の低いものが望ましい。これは、透水性が高いと、スロッシングに伴うタンク本体２内の液体１の運動を抑制しにくくなるためである。
【００３３】
また、タンク本体２内に貯蔵される液体１としては、油の他に、水、化学薬品など、種々の液体が考えられる。したがって、第１抑制材５１及び第２抑制材５２を主体とするスロッシング抑制装置５には、液体１の種類に応じて、耐油性、耐薬品性、並びに耐久性のある材料が採用される。
【００３４】
なお、浮き屋根３に第１抑制材５１を装備し、さらに錘５３付の第２抑制材５２を懸架することで、浮き屋根３が重くなっても問題とはならない。これはむしろ、スロッシング抑制装置５を含む浮き屋根３の総重量が大きくなるため、液面遥動を抑制する効果がより一層向上する。
【００３５】
第２抑制材５２がタンク本体２内で液体１と一緒にスロッシング運動すると、スロッシング運動の抑制効果が著しく低下する。この点に配慮し、実施の形態では第２抑制材５２の下端に錘５３を吊り下げることで、液体１のスロッシング運動をより効果的に抑制可能にしている。したがって、錘５３は第２抑制材５２の下端に間隔をおいて複数あるいはリング状に設けられる。なお、この錘５３についても、耐久性や製作コスト等に配慮して、防食加工を施した鋼棒などを好適に用いることができる。
【００３６】
第２抑制材５２は、タンク本体２の内径よりも小さい筒状に形成され、タンク本体２と同心状に配置される。このように第２抑制材５２を、タンク本体２の内径よりも小さい筒状に形成し、タンク本体２と同心状に配置することでタンク内容物の運動エネルギーが抑制されるため、例えば入力される長周波地震動の方位がいずれの方向からであっても第２抑制材５２のスロッシング抑制機能を均等に発揮させることが可能になる。
【００３７】
この第２抑制材５２は、図１に示す例では、二重筒の形態となるように配置しているが、図４に示すように一重の筒状配置としてもよいし、図５に示すように三重またはそれ以上の多重筒の形態となる配置としてもよい。このように多重筒の形態となる配置とした場合、スロッシング抑制効果をさらに高めることができる。
【００３８】
また、この第２抑制材５２は図３に示すように、それ自体が蛇腹式などのようにヒンジ部５２ａを介して折り畳める構成とすることもできる。第２抑制材５２をこのように折り畳める構造にした場合、タンク本体２内の液体１の液面位置に応じて浮き屋根３が自在に上下移動できる。
【００３９】
その際、第２抑制材５２を何重にもすると、その第２抑制材５２が可撓性に乏しい材料で形成されている場合、タンク本体２内で折り畳むことが不可能になる場合も考えられる。したがって、第１抑制材５１及び第２抑制材５２を装備（懸架）する浮き屋根３の剛性、折り畳む第２抑制材５２の実質長等を考慮しても、図示例のように１〜３重の範囲で設置することが望ましい。
【００４０】
また、第２抑制材５２をタンク本体２の側壁板２２の近傍に設置すると、地震時にタンク本体２へ損傷を及ぼす可能性があるため、図示例のようにタンク本体２の内面からある程度の距離をおいて設置することが望ましい。
【００４１】
第１抑制材５１及び第２抑制材５２を保持する浮き屋根３は、タンク本体２内の液面位置に応じて自在に上下移動できるが、液面位置が最も低位置にある場合には、スロッシング抑制装置５の存在により、その厚さの分だけ、浮き屋根３が浮上してしまうが、スロッシング抑制装置５自体には液体が蓄積する要素はないので、タンク本体２内の液体１はほとんど全て回収することができる。
【００４２】
この実施形態によれば、スロッシングを抑制する二つの性能を備えることで、即ち、流体抵抗によって液面の消波機能を発揮する第１抑制材５１と、液面下の液体運動抑制機能を発揮する第２抑制材５２とを備えることで、液面のスロッシング高さを抑え、タンク内容物（液体１）のスロッシング運動を短時間に抑制することができる。これにより、浮き屋根式液体貯蔵タンクにおいて、スロッシング抑制機能を十分に発揮させて浮き屋根の遥動を小さくし、液体のスロッシング運動を短時間に抑制することができ、しかもこれを軽量かつ簡易な構成として低コストで実現することができる。
【００４３】
なお、以上の実施形態においては、第２抑制材５２を筒状としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば実際の設置、加工性を考慮し多角形や単なるすだれ状であっても良い。
また、本発明を適用するタンク本体の大きさや形状、種類等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を適用した一実施形態の構成を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る多孔材料の種類を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る第２抑制材を折り畳み可能な例の説明図である。
【図４】本発明を適用した他の実施形態の構成を示す概略縦断面図である。
【図５】本発明を適用したさらに他の実施形態の構成を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  液体
２  タンク本体
２１  底板
２２  側壁板
３  浮き屋根
３１  屋根本体
３２  ポンツーン
５  スロッシング抑制装置
５１  第１抑制材
５２  第２抑制材
５３  錘
【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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