(57)【要約】【課題】大型タンクにおいて、必要十分な仕切り板により長周波で大きなスロッシング波動を短周期で小さなスロッシング波動に替えられるようにして、コスト・工期を抑える。【解決手段】液体を貯留する大型タンクの内部に、タンク内を平面視で分割し、且つ最高液面よりタンク直径あるいはタンク幅の０．３倍以上の深さでタンク底板１には達しない大仕切り板３を備える。そして、大仕切り板３により仕切られた部分をさらに平面視で分割し、且つ最高液面より大仕切り板３により仕切られた部分の間隔の０．３倍以上の深さでタンク底板１には達しない小仕切り板４を備える。【選択図】図４
2005247353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する大型タンクの内部に、タンク内を平面視で分割し、且つ最高液面よりタンク直径あるいはタンク幅の０．３倍以上の深さでタンク底板には達しない仕切り板を備えることを特徴とする大型タンクのスロッシング防止構造。
【請求項２】
前記仕切り板により仕切られた部分をさらに平面視で分割し、且つ最高液面より仕切り板により仕切られた部分の間隔の０．３倍以上の深さでタンク底板には達しない小仕切り板を備えることを特徴とする請求項１に記載の大型タンクのスロッシング防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油タンク等の大型タンクが長周波地震動等により損傷するのを防止するスロッシング防止構造に関する。
【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、内蔵された原油などの液体が共振を起こし、長周波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。大型タンクでは、スロッシングによる波の大きさは３ｍを越える場合があり、その長周波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っている。
【０００３】
従来、直径が４０ｍを越えるような大型タンクは、下記の理由から地震に強い構造物と考えられていた。
（１）直径４０ｍを越えるような大型タンクはスロッシング周期が６秒を超えているため、このような長周波成分を多く含む地震動はないと考えられていた。
（２）地震動の継続時間は長くても６０秒程度であり、仮にスロッシング周期に一致するような長周波成分が地震動に含まれていても、スロッシングによる大きな波動が発生するほど継続時間の長い地震動は発生しないと考えられていた。
【０００４】
しかし、最近の観測や研究の結果、敷地の地層条件によっては、長周波成分を多く含み、継続時間が２４０秒を超える地震動が発生することが判ってきた。そして、大地震による大型タンク火災の原因は、そのような長周期で継続時間の長い地震動と考えられている。
【０００５】
そこで、大型タンクでは周期の長いスロッシング現象が起きないようにする必要がある。スロッシングの周期は、タンク直径（あるいは幅）に比例し、一般に、０．１×√（Ｄ）  （Ｄ：タンク直径あるいは幅）  により精度良く算定されることが知られている。このことから、長周期で大きなスロッシング波動を無くすには、タンク内に仕切り板を配置し、小さなタンクの集まりとすれば良いと考えられる。そして、仕切り板をタンクの深さ全面に配置した構造がある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１１０７７３号公報（段落００２４、図３・図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、例えば直径４０ｍ以上で高さ３０ｍ以上などの大型タンクにおいて、その深さ全面に仕切り板を配置すると、仕切り板の設置量が大量となり、コスト・工期が大きすぎて実用的ではない。また、仕切り板をタンクに溶接により接合する必要があり、その溶接量が大きいため、タンクには溶接熱による大きな変形が発生し、その補修が難しい問題もある。
【０００７】
本発明の課題は、大型タンクにおいて、必要十分な仕切り板により長周波で大きなスロッシング波動を短周期で小さなスロッシング波動に替えられるようにして、コスト・工期を抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一般に、タンクが振動を受けると、タンク内の液体は、例えば図１に示すように、タンク上部にスロッシングを起こす自由水の層、タンク下部にタンク本体と同一の動きをする固定水の層に分かれる。ここで、自由水の層は、液体上面より０．３×Ｄ  （Ｄ：タンク直径あるいは幅）  であることが知られている。
このことから、仕切り板は、液体上面より０．３×Ｄ以上の深さにある固定水の中に達する深さがあれば、それ以深の液体は、タンクの振動に対してはタンク本体と一体となって振動し、スロッシングに影響しない点、すなわち、タンクの深さ全面に仕切り板を配置した場合と同等の効果を発揮できることを知見したものである。
【０００９】
前述した課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図２に示すように、液体を貯留する大型タンクの内部に、タンク内を平面視で分割し、且つ最高液面よりタンク直径あるいはタンク幅の０．３倍以上の深さでタンク底板１には達しない仕切り板３を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、タンク内を例えば平面視で３分割し、且つ最高液面よりタンク直径あるいはタンク幅の０．３倍以上の深さでタンク底板には達しない仕切り板を配置すると、仕切り板のない場合に比較し、スロッシング周期は１／√３に短く、自由水の量は１／３に小さくなり、スロッシング波動の衝撃力を格段に小さくできる。
つまり、大型タンクに適当枚数の仕切り板を設置すれば、スロッシングの周期を短く、波動を小さくできるのであるが、本発明の仕切り板を用いれば、同じ効果を少ない仕切り板の量で実現できる。これにより、仕切り板を大型タンクに追加設置する費用と工期を大幅に少なくすることができ、その実用上の効果は非常に大きいものとなる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の大型タンクのスロッシング防止構造であって、例えば図３に示すように、前記仕切り板３により仕切られた部分をさらに平面視で分割し、且つ最高液面より仕切り板３により仕切られた部分の間隔の０．３倍以上の深さでタンク底板１には達しない小仕切り板４を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、仕切り板により仕切られた部分を例えばさらに平面視で２分割し、且つ最高液面より仕切り板により仕切られた部分の間隔の０．３倍以上の深さでタンク底板には達しない小仕切り板を追加すると、仕切り板のない場合に比較し、スロッシング周期は１／√（３×２）＝１／√６に短く、自由水の量は１／６に小さくなり、スロッシング波動の衝撃力をより小さくできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
（１）タンクの深さ全面を仕切る仕切り板と同等に、スロッシング周期を短く、また、スロッシング波動を小さくすることができ、地震時の安全性を大幅に高めることができる。
（２）仕切り板の設置量は、従来の仕切り板の設置量の半分以下とすることができ、設置コスト・工期を大幅に低減することができる。
（３）仕切り板は、従来の仕切り板よりその深さが大幅に短く、タンク底板と接合しないため、タンクとの溶接量は従来と比較して１／２程度と格段に少なくできる。これによりタンクへの溶接熱の流入が少なくなるため、タンクの溶接熱による変形が大幅に少なくなり、既存タンクの補修費用を大幅に少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
本発明においては、大型タンク内に、固定水に達する深さ以上の適当な枚数の仕切り板を配置することにより、大型タンクの長周期で大きなスロッシング波動を短周期で小さなスロッシング波動に替えることを意図している。その実現のため、仕切り板の深さを、タンクに内蔵される液体の最高液面より０．３Ｄ（Ｄ：タンク直径あるいは幅）以上の深さにある固定水中に達し、且つタンク底面に達しない深さとしている。なお、実用的には、安全を見て、仕切り板を深さ０．４Ｄ以上とすることを推奨する。
【００１５】
図１はタンク内の液体の振動に対する性状の違う自由水と固定水の説明図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）において、１はタンク底板、２はタンク外板、Ｗ１は固定水、Ｗ２は自由水、Ｄ１はタンク直径または幅である。
図示したように、自由水Ｗ２の深さは、最高液面より０．３Ｄ１となる。
【００１６】
図２は図１のタンク内を平面視で縦横方向に３分割するように仕切り板を配置した場合の自由水量の変化の説明図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）において、３は仕切り板、Ｗ３は自由水減少分、Ｄ２は仕切り板３の間隔である。
図示したように、仕切り板３は、最高液面より深さ０．３Ｄ１以上でタンク底板１には達しないように、タンク内を平面視で縦横方向に３分割してタンク外板２に接続することにより設置する。
こうして仕切り板３で囲まれたことにより、自由水Ｗ２の量は、図１よりＷ３減少して仕切り板のない図１の場合の１／３以下（０．３Ｄ２）、スロッシング周期は１／√３となる。従って、スロッシング波動の衝撃力を格段に小さくできる。
【００１７】
図３は図２の仕切り板の間をさらに平面視で縦横方向に２分割するよう追加の仕切り板を設置した場合の自由水量の変化の説明図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）において、３は大仕切り板、４は小仕切り板、Ｗ４は自由水減少分、Ｄ３は小仕切り板４の間隔である。
図２のように、最高液面より深さ０．３Ｄ１以上でタンク底板１には達しないようにしてタンク内を平面視で縦横方向に３分割した大仕切り板３に加えて、図３に示したように、その大仕切り板３により仕切られた部分を、最高液面より深さ０．３Ｄ２以上の小仕切り板４により、さらに平面視で縦横方向に２分割している。この小仕切り板４は、タンク外板２及び大仕切り板３に接続することにより設置する。
こうして大仕切り板３及び小仕切り板４で囲まれたことにより、自由水Ｗ２の量は、図２よりＷ４減少して仕切り板のない図１の場合の１／６以下（０．３Ｄ３）、スロッシング周期は１／√６となる。従って、スロッシング波動の衝撃力をより小さくできる。
【００１８】
〔第１実施形態〕
図４は本発明を適用したタンクの第１実施形態の構成を示す縦断側面図（ａ）及び横断平面図（ｂ）である。なお、図４（ａ）の矢印Ａ−Ａ線に沿った断面を図４（ｂ）に示し、図４（ｂ）の矢印Ｂ−Ｂ線に沿った断面を図４（ａ）に示している。
すなわち、第１実施形態は、既存の大型タンクにおいて、最高液面より深さ０．５Ｄ（Ｄ：タンク直径あるいは幅）の大仕切り板３により、タンク内を平面視で縦横方向に３分割した上で、その大仕切り板３により仕切られた部分を、最高液面より深さ０．５Ｄの小仕切り板４により、さらに平面視で縦横方向に２分割したものである。
そして、大仕切り板３の交差部を、タンク底板１から垂直に立てたパイプ状の支柱５により支持するとともに、小仕切り板４により囲まれた液面上には、フロート状の浮き屋根６をそれぞれ設けている。
ここで、仕切り板３・４の最高液面よりの深さを０．５Ｄとしたのは、内蔵液量の変動に対応することを考慮したためである。なお、支柱５はＨ形鋼でも良い。
【００１９】
〔第２実施形態〕
図５は本発明を適用したタンクの第２実施形態の構成を示す縦断側面図（ａ）及び横断平面図（ｂ）である。なお、図５（ａ）の矢印Ａ−Ａ線に沿った断面を図５（ｂ）に示し、図５（ｂ）の矢印Ｂ−Ｂ線に沿った断面を図５（ａ）に示している。
すなわち、第２実施形態は、既存の大型タンクにおいて、最高液面より深さ０．５Ｄ（Ｄ：タンク直径あるいは幅）の大仕切り板３により、タンク内を平面視で縦横方向に３分割した上で、その大仕切り板３により仕切られた部分を、最高液面より深さ０．５Ｄ２（Ｄ２：大仕切り板３の間隔）の小仕切り板４により、さらに平面視で縦横方向に２分割したものである。
そして、前述した第１実施形態と同様に、大仕切り板３の交差部をパイプ状の支柱５により支持するとともに、小仕切り板４により囲まれた液面上にフロート状の浮き屋根６をそれぞれ設けている。
このように、小仕切り板４の深さを０．５Ｄ２（Ｄ２：大仕切り板３の間隔）として、第１実施形態に較べコストダウンを図っている。
ここで、小仕切り板４の最高液面よりの深さを０．５Ｄ２としたのは、第１実施形態と同様に、内蔵液量の変動に対応することを考慮したためである。また、第１実施形態と同様、支柱５はＨ形鋼でも良い。
【００２０】
〔第３実施形態〕
図６は本発明を適用したタンクの第３実施形態の構成を示す縦断側面図（ａ）及び横断平面図（ｂ）である。なお、図６（ａ）の矢印Ａ−Ａ線に沿った断面を図６（ｂ）に示し、図６（ｂ）の矢印Ｂ−Ｂ線に沿った断面を図６（ａ）に示している。
すなわち、第３実施形態は、既存の大型タンクにおいて、前述した第２実施形態とほぼ同様の大仕切り板３、小仕切り板４及び浮き屋根６を備える構成とした上で、その上方に吊りビーム７を備えるとともに、周囲にスライドガイドレール８を備えたものである。
吊りビーム７は、大仕切り板３及び小仕切り板４の間に沿って平行に配置され、大仕切り板３及び小仕切り板４が接合ヒンジ７１を介して吊りビーム７に吊り下げられている。この吊りビーム７は浮き屋根６により接合ヒンジ７２を介して支えられている。なお、図６（ｂ）では浮き屋根６が省略されている。
そして、スライドガイドレール８は、大仕切り板３及び小仕切り板４の端部を上下移動可能に支持するもので、タンク外板２の内周に固定して放射状に設けられている。
このようにして、大仕切り板３、小仕切り板４は、吊りビーム７により浮き屋根６と一体のユニット化するとともに、内蔵液量の増減に合わせスライドガイドレール８に沿って上下移動可能としている。
【００２１】
〔第４実施形態〕
図７は本発明を適用したタンクの第４実施形態の構成を示す縦断側面図（ａ）及び横断平面図（ｂ）である。なお、図７（ａ）の矢印Ａ−Ａ線に沿った断面を図７（ｂ）に示し、図７（ｂ）の矢印Ｂ−Ｂ線に沿った断面を図７（ａ）に示している。
すなわち、第４実施形態は、既存の大型タンクにおいて、最高液面より深さ０．５Ｄ（Ｄ：タンク直径あるいは幅）の大仕切り板３により、タンク内を平面視で縦横方向に３分割した上で、その大仕切り板３により仕切られた部分のうち必要な部分を、最高液面より深さ０．５Ｄ２（Ｄ２：大仕切り板３の間隔）の小仕切り板４により２分割している。
そして、以上の大仕切り板３及び小仕切り板４の上方に大きな浮き屋根１１を備えるとともに、周囲に曲面形状の大仕切り板１３を備えて、その下端にアンカープレート１５を備えたものである。
浮き屋根１１は、タンク外板２の内側に隙間を開けて位置する大きな円盤フロート状で、内蔵液量の変動に対応するために、上下方向に貫通する多数の空気抜き孔１２を有している。この浮き屋根１１の下面には、大仕切り板３・１３及び小仕切り板４の上端が接合されている。
曲面形状の大仕切り板１３は、大仕切り板３により仕切られた部分の外側に接合されていて、全体としてタンク外板２の内方に位置する円筒形をなしている。
アンカープレート１５は、円筒形をなす大仕切り板１３の下端に接合されていて、全体として円環状をなしている。このアンカープレート１５は、液中で抵抗を受けて浮き屋根１１の上下動を少なくするためのものである。
このようにして、大仕切り板３・１３、小仕切り板４は、浮き屋根１１及びアンカープレート１５と一体のユニット化するとともに、内蔵液量の増減に合わせて上下移動可能としている。
【００２２】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、タンク形状や仕切り板の具体的な細部構造等について適宜に変更可能であり、新設タンクや既存タンクの何れにも適用し得るものであることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】タンク内の液体の振動に対する性状の違う自由水と固定水の説明図で、タンクの中央縦断側面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図２】図１のタンク内を縦横３分割するように仕切り板を配置した場合の自由水量の変化の説明図で、タンクの中央縦断側面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図３】図２の仕切り板の間をさらに縦横２分割するよう追加の仕切り板を設置した場合の自由水量の変化の説明図で、タンクの中央縦断側面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図４】本発明を適用したタンクの第１実施形態の構成を示す縦断側面図（ａ）及び横断平面図（ｂ）である。
【図５】本発明を適用したタンクの第２実施形態の構成を示す縦断側面図（ａ）及び横断平面図（ｂ）である。
【図６】本発明を適用したタンクの第３実施形態の構成を示す縦断側面図（ａ）及び横断平面図（ｂ）である。
【図７】本発明を適用したタンクの第４実施形態の構成を示す縦断側面図（ａ）及び横断平面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００２４】
１  タンク底板
２  タンク外板
３  大仕切り板
４  小仕切り板
５  支柱
６  浮き屋根
７  吊りビーム
７１・７２  接合ヒンジ
８  スライドガイドレール
１１  浮き屋根
１２  空気抜き孔
１３  大仕切り板
１５  アンカープレート
【図１】
2005247353.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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