(57)【要約】【課題】  スロッシングの発生を抑制するとともに、液体の取り出し時において、低い液面レベルまで浮屋根を液面に浮かべつつ降下させ、浮屋根としての機能を果たさせるスロッシング抑制装置を提供する。【解決手段】  本発明のスロッシング抑制装置は、中央部に第１の孔が設けられ、中央部から縁部に向けて、第１の孔に比較して小さい径の複数の第２の孔が設けられた板部材２０と、屈曲可能にする接合部３１を備え、板部材２０を浮屋根１２に吊り下げ支持するための接続部材３０とを含む。接続部材３０は、２つの棒状部材と３つのピン接合部とを含む構成とすることができ、１つの棒状部材と浮屋根１２とを、もう１つの棒状部材と板部材２０とを、２つの棒状部材同士を、それぞれピン接合して、接続部材３０を屈曲可能にする。【選択図】  図２
2007191174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液面を覆うとともに該液面に浮く浮屋根を備える容器に用いられ、スロッシングの発生を抑制するためのスロッシング抑制装置であって、
中央部に第１の孔が設けられ、前記中央部から縁部に向けて、前記第１の孔に比較して小さい径を有する複数の第２の孔が設けられた板部材と、
屈曲可能にする接合部を備え、前記板部材を前記浮屋根に吊り下げ支持するための接続部材とを含む、スロッシング抑制装置。
【請求項２】
前記屈曲可能にする接合部を備える前記接続部材は、
両端に挿通孔が設けられた第１棒状部材と、
両端に挿通孔が設けられた第２棒状部材とを含み、
前記接合部が、
前記浮屋根の下面に突出する突出部に設けられた挿通孔と前記第１棒状部材の一端に設けられた挿通孔とに挿嵌され、前記第１棒状部材を回転可能に接合する第１ピン接合部と、
前記第１棒状部材の他端に設けられた挿通孔と前記第２棒状部材の一端に設けられた挿通孔とに挿嵌され、前記第１棒状部材と前記第２棒状部材とを回転可能に接合する第２ピン接合部と、
前記浮屋根に向いた前記板部材の上面に突出する突出部に設けられた挿通孔と前記第２棒状部材の他端に設けられた挿通孔とに挿嵌され、前記第２棒状部材を回転可能に接合する第３ピン接合部とを含む、請求項１に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項３】
前記複数の第２の孔は、前記中央部から前記縁部に向けて放射状に配列するように設けられる、請求項１または２に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項４】
前記複数の第２の孔は、前記中央部から前記縁部に向けて放射状に配列するように設けられ、前記中央部から前記縁部に向けて径が小さくされることを特徴とする、請求項１または２に記載のスロッシング抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を収容し、液面を覆うとともに該液面に浮く浮屋根を備える容器に用いられ、スロッシングの発生を抑制するスロッシング抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油を備蓄したり、石油から精製されるブタン、ガソリン、ナフサ、軽油、重油等を貯留するために、各種タンクが構築されている。例えば、容器の上部を覆う屋根が固定屋根とされた固定屋根式タンク、液面の変動に伴い屋根が移動する浮屋根式タンク、揮発性が高いブタンやナフサに対しては球形ホルダが構築されている。これらタンクは、揮発性を有する液体の揮発による大気中への放散を抑制するために、上部が覆われている。固定屋根式タンクは、固定屋根が設けられるものの、固定屋根と液面との間に空間があり、その空間に蒸発したガスが溜まり、液ロスを生じる。この液ロスは、備蓄する石油や、貯留するブタン等の量を減少させることとなる。そこで、液面に接して上記空間をなくし、液ロスを低減させることを可能にする浮屋根式タンクが近年多く構築されている。なお、浮屋根式タンクの浮屋根は、液面を覆うデッキ板と、デッキ板の縁部に設けられる箱形構造物のポンツーンとから構成される。
【０００３】
浮屋根は、タンク内への石油等の供給による液面上昇とともに上昇し、タンク内の石油等の取り出しによる液面下降とともに下降する。また、地震時の液面の揺動に伴い、揺動する。地震による揺れの周期と、タンクの固有周期とが近い場合、共振が発生し、この共振によってタンク内の液面が大きく波立つスロッシングを発生させる。通常時には上部が浮屋根で覆われているものの、地震時にはこのスロッシングによる液面の大きい波立ちにより、液面が開放され、タンクから液が溢れ出る。石油等は可燃性の液体であり、溢れ出た液に静電気等の着火源が存在すると火災を発生させる。そこで、スロッシングを抑制するための装置の提供が望まれている。
【０００４】
例えば、浮屋根の下面に垂下される線条体と、一対の板状体を傾動自在に連結して成る抵抗板とを含み、各板状体が略水平に展開した状態から上方に閉じる方向へのみ傾動し得るよう、抵抗板を線条体に吊り下げ支持した装置が提案されている（特許文献１参照）。これは、浮屋根が上方に向かって揺動する際に抵抗板の各板状体が略水平に展開して貯蔵液から抵抗力を受け、浮屋根の揺動を抑制させるものである。これにより、スロッシングが速やかに沈静化される。
【０００５】
この装置は、各板状体が略水平に展開した状態になるため、液面低下時においても浮屋根を充分に降下させることができるが、液面低下に伴い、各板状体が上方に閉じる方向へ傾動し、ある液面位置において傾動した各板状体と浮屋根とが接触し、液面がそれ以下に低下する場合、各板状体を略水平に展開しなければならないにもかかわらず、貯蔵液から抵抗力を受けるため、簡単には展開せず、その間に蒸発が起こり、液ロスを生じるといった問題があった。
【特許文献１】特開平９−１４２５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、スロッシングの発生を抑制することができるとともに、液体の取り出し時に、液面低下に伴って液面から浮屋根を離間させることなく、浮屋根をスムーズに降下させ、低い液面レベルまで浮屋根として機能させることができるスロッシング抑制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】
本発明者等は、鋭意検討の結果、中央部に第１の孔が設けられ、中央部から縁部に向けて放射状に、第１の孔に比較して小さい径の複数の第２の孔が設けられた板部材と、屈曲可能にするための接合部を備え、板部材を浮屋根に吊り下げ支持する接続部材とを含む構成にすることで、地震発生によって容器が揺動し、容器の揺動に伴って液体が揺動し始め、液面に波を発生させようとするものの、液体は、板部材の第１の孔および複数の第２の孔を通過するしかなく、これが抵抗となることにより、スロッシングの発生が抑制されることを見出した。また、液体の取り出しによる液面低下に伴い、接合部によって接続部材が屈曲し、中央部の第１の孔から液体を効果的に流出させて、浮屋根をスムーズかつ低い液面レベルまで降下させ、浮屋根として機能させることができることを見出した。したがって、上記課題は、本発明のスロッシング抑制装置を提供することにより達成することができる。
【０００８】
本発明のスロッシング抑制装置は、上記のように、中央部に第１の孔が設けられ、中央部から縁部に向けて、第１の孔に比較して小さい径を有する複数の第２の孔が設けられた板部材と、屈曲可能にする接合部を備え、板部材を前記浮屋根に吊り下げ支持するための接続部材とを含む。
【０００９】
上記屈曲可能にする接合部を備える接続部材は、両端に挿通孔が設けられた第１棒状部材と、両端に挿通孔が設けられた第２棒状部材とを含んでいて、接合部が、浮屋根の下面に突出する突出部に設けられた挿通孔と第１棒状部材の一端に設けられた挿通孔とに挿嵌され、第１棒状部材を回転可能に接合する第１ピン接合部と、第１棒状部材の他端に設けられた挿通孔と第２棒状部材の一端に設けられた挿通孔とに挿嵌され、第１棒状部材と第２棒状部材とを回転可能に接合する第２ピン接合部と、浮屋根に向いた板部材の上面に突出する突出部に設けられた挿通孔と第２棒状部材の他端に設けられた挿通孔とに挿嵌され、第２棒状部材を回転可能に接合する第３ピン接合部とを含むものとすることができる。
【００１０】
上記複数の第２の孔は、中央部から縁部に向けて放射状に配列するように設けられることが好ましい。容器の揺動によって液体は、中央部を中心として縁部に向けて変位が大きくなるように波立とうとする。このため、複数の第２の孔を放射状に配列するように設けることで、適切な量の液体を通過させ、液体に適切な抵抗を与え、これにより、スロッシングの発生を抑制することができる。
【００１１】
上記複数の第２の孔は、中央部から縁部に向けて放射状に配列するように設けられ、さらには、中央部から前記縁部に向けて径が小さくされることがより好ましい。これは、縁部に向かうにつれて液体が鉛直方向に変位しようとする力が大きいため、第２の孔の径を小さくし、通過させる液体の量を減少させることで、より大きな抵抗を与えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のスロッシング抑制装置を提供することにより、長周期地震による浮屋根のスロッシング現象を効果的に抑制することができ、また、液体の取り出し時において、液面低下に伴って接続部材が屈曲し、浮屋根を液面に浮かべつつ、充分に低い液面レベルまで浮屋根を降下させることができ、液ロスを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のスロッシング抑制装置は、液面を覆い、液面に浮かべて液体の揮発を抑制する浮屋根を備える容器に用いられる。本発明のスロッシング抑制装置を説明する前に、浮屋根を備える容器を、図１を参照して説明する。図１に示すように、浮屋根を備える容器は、底板１０と、側板１１とからなる容器本体と、容器本体に液体を収容し、液面に浮かべて液面を覆う浮屋根１２とから構成される。容器本体は、側板１１に均等に圧力がかかるように円筒形に形成される。浮屋根１２は、例えば、鋼板１２ａと、鋼板１２ａの周囲に設けられ、浮かせて用いる箱形構造物であるポンツーン１２ｂとから構成される。ポンツーン１２ｂは、内部が中空である。実際のポンツーンは浮体構造物であり、みかけ上の単位体積重量が水よりも小さいため、構成材料の比重が、基準物質である水の１より大きくても中空であることから液面に浮くことができる。例えば、鋼材が主として利用されているが、このほかにもポリ塩化ビニルや繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等のプラスチック材料等から製作されていてもよい。ポンツーン１２ｂの周囲には、図示しないシール部材が設けられており、このシール部材は、液面を完全に覆い、液体の揮発を防止する。図１では、リング状のポンツーン１２ｂが、円形の鋼板１２ａの周囲に連結され、浮屋根１２が構成されている。液体の取り出しは、取出口１３を通して行うことができる。
【００１４】
浮屋根１２は、液面に浮かべられ、液面を覆っているため、液体の揮発を抑制することができる。また、容器本体に固定されていないため、液体の取り出しや注入において、液面の低下または上昇に伴って降下または上昇させることができる。地震が発生した場合、容器本体が揺動し、それに伴って液面が波立つ。地震による揺れの周期と、容器の固有周期とが近い場合、共振が発生し、この共振によって容器内の液面が大きく波立つスロッシングが発生する。このような浮屋根１２を備える容器では、スロッシングが発生した場合、浮屋根１２は傾斜して液面が大気に露出し、内部の液体が容器から流出して、土壌や河川等を汚染したり、可燃性の液体の場合には、静電気等の着火源の存在により、火災を発生させる。
【００１５】
本発明のスロッシング抑制装置は、図１に示すような浮屋根１２を備える容器に用いられるものであり、浮屋根１２に取り付けて使用され、地震発生時の液面の波立ちを抑制して、スロッシング発生を抑制する装置である。このスロッシング抑制装置を取り付けることで、容器内部の液体が容器から流出することがなくなる。
【００１６】
図２〜図４を参照して、本発明のスロッシング抑制装置を詳細に説明する。図２は、浮屋根の下面に取り付けられたスロッシング抑制装置の正面図を示す。図３には、スロッシング抑制装置に用いられる板部材の平面図を例示し、図４には、スロッシング抑止装置に用いられる接続部材を例示する。図３および図４は、板部材および接続部材を例示するものであり、本発明のスロッシング抑制装置に用いられる板部材および接続部材はこれらに限定されるものではない。
【００１７】
図２に示すように、本発明のスロッシング抑制装置は、容器内の液体に浸漬された板部材２０と、板部材２０を浮屋根１２に吊り下げ支持するための接続部材３０とを含んで構成される。
【００１８】
板部材２０は、所定厚さの円形の板とされ、中央部に第１の孔が設けられ、中央部から縁部に向けて複数の第２の孔が設けられる。ここでは、容器本体が円筒形であるため、板部材２０が円形の板とされているが、容器本体の液体を収容する部分が矩形であれば、矩形といったように、容器本体の液体を収容する部分の形状に応じて変更することができる。板部材２０は、後述する接続部材３０によって浮屋根１２に吊り下げ支持されるため、錘としても機能するが、地震が発生し、容器が揺動することによって液面に向けて移動しようとする液体に対し、第１の孔および複数の第２の孔を通過させ、抵抗を与えることにより、液面に向けての移動を抑制する。また、底板１０に向けて移動しようとする液体に対して、第１の孔および複数の第２の孔を通過させ、抵抗を与えることにより、底板１０に向けての移動を抑制する。一般に、容器の揺動に伴う液面の変位は、中央部では小さく、縁部に向かうにつれて大きくなる。板部材２０は、中央部から縁部に向けて第１の孔より小さい径の第２の孔が複数設けられており、この小さい径の第２の孔により、液体の移動を効果的に抑制することができ、これにより、波の発生を抑制する。
【００１９】
接続部材３０は、板部材２０を浮屋根１２に吊り下げ支持するために用いられ、屈曲可能にする接合部３１を備える。板部材２０を吊り下げ支持することにより、上記のように、所定量の液体のみを通過させ、鉛直方向に移動しようとする液体に対し、抵抗を与えることができる。また、液体の取り出し時において、液面が低下し、板部材２０が底板１０に到達しても、接続部材３０が屈曲することで、液ロスを抑制するという浮屋根１２として機能させつつ、浮屋根１２を低い液面レベルまで降下させることができる。また、浮屋根１２を降下させている間、底板１０と側板１１と板部材２０とによって包囲された液体が、中央部の大きい径を有する第１の孔を通して流出されるため、浮屋根１２をスムーズに降下させることができる。
【００２０】
図３を参照して板部材を詳細に説明する。板部材２０は、縁部が容器の内壁に近隣するように、容器の内径よりわずかに小さく形成されている。板部材２０は、中央部に第１の孔２１が設けられ、中央部から縁部に向けて複数の第２の孔２２が設けられている。図３に示す実施形態では、複数の第２の孔２２は、中央部から縁部に向けて放射状に配列するように設けられている。また、図２に示す接続部材３０によって吊り下げ支持可能なように、挿通孔を備える突出部２３が複数設けられている。図３では、３つの突出部２３で１つの列を形成し、その１つの列に対し、９０°回転した位置に１つの列を、さらに９０°回転した位置に１つの列を、さらに９０°回転した位置に１つの列を形成し、合計４つの列を形成するように配設され、浮屋根に板部材の荷重が均等にかかるようにされている。
【００２１】
地震が発生すると、震源から同心円状に地震波が広がる。ある一点に設置される容器に対しては、震源から容器に向かう方向に地震波が伝わる。この地震波によって容器が揺動すると、その地震波が進行する方向に波が発生する。液面に発生するこの波は、液体の固有振動数に一致する時には、液面の中央部ではその変位は小さく、縁部に向かうにつれて変位が大きくなる。この時点のこれら縁部では、液面レベルがそれぞれ最高および最低となる。このような最底液面レベルを生じる縁部、中心、最高液面レベルを生じる縁部は、地震波が進行する方向に向けて、同一直線上に位置する。
【００２２】
液面変位を小さくし、波が発生しないようにするためには、この液面変位を最小にするべく、最大変位を生じる位置に第２の孔２２が設けられることが好ましい。このため、複数の第２の孔２２が、この同一直線に沿って配列するように設けられることが望ましい。
【００２３】
地震は、常に同じ震源から発生するものではない。このため、地震波が進む方向は、震源位置によって変わる。しかしながら、最高液面レベルを生じる縁部と、中心と、最低液面レベルを生じる縁部とは同一直線上に位置するため、方向は異なるものの、同一直線上に沿って第２の孔２２が配列するように設けられれば、液面変位を最小に抑制することができる。したがって、図３に示すように、複数の第２の孔２２が、放射状に配列するように設けられた板部材２０を用いることで、いずれの方向に地震波が進行しても、液面変位を抑制し、これにより、スロッシングの発生を抑制することができる。
【００２４】
図３を参照して、放射状に配列するように第２の孔が設けられた板部材を説明したが、本発明では、適切に液面変位を抑制することができれば、放射状に配列するように設けられていなくても良く、また、さらに効果的に抑制するために、液面変位が大きくなる縁部に向かって、第２の孔の径を小さくし、より大きな抵抗を与えることもできる。なお、第１の孔２１および複数の第２の孔２２の形状および径は、容器の形状、径に応じて適切なものとすることができる。
【００２５】
次に、図４を参照して、浮屋根と板部材とを接続する接続部材を詳細に説明する。図４（ａ）は、接続部材の正面図を、図４（ｂ）は、接続部材の側面図を示す。図４に示すように、浮屋根の下面には、ピンを挿嵌可能な挿通孔が設けられた突出部１２ｃが設けられ、浮屋根の下面に向いた板部材２０の上面にも同様の突出部２３が設けられている。接続部材３０は、両端に挿通孔が設けられた第１棒状部材３２と、両端に挿通孔が設けられた第２棒状部材３３とを含んでいて、屈曲可能にする接合部が、浮屋根１２の下面に突出する突出部１２ｃに設けられた挿通孔と第１棒状部材３２の一端に設けられた挿通孔とに挿嵌され、第１棒状部材３２を回転可能に接合する第１ピン接合部３４と、第１棒状部材３２の他端に設けられた挿通孔と第２棒状部材３３の一端に設けられた挿通孔とに挿嵌され、第１棒状部材３２と第２棒状部材３３とを回転可能に接合する第２ピン接合部３５と、突出部２３に設けられた挿通孔と第２棒状部材３３の他端に設けられた挿通孔とに挿嵌され、第２棒状部材３３を回転可能に接合する第３ピン接合部３６とを含む構成とされている。
【００２６】
図４に示すように接続部材３０は、第１ピン接合部３４、第２ピン接合部３５、第３ピン接合部３６を備えており、これらピン接合部によって接続部材３０を屈曲可能にしている。例えば、第１ピン接合部３４を支点として第１棒状部材３２を一方に回転させ、第１棒状部材３２を固定したままで第２ピン接合部３５を支点として第２棒状部材３３を反対方向に回転させる。この場合、第２棒状部材３３は、第３ピン接合部３６も支点として回転する。これにより、接続部材３０は、くの字に曲がり、浮屋根に板部材２０を近隣させ、充分に低い液面レベルまで浮屋根として機能させることができる。
【００２７】
図４に示す実施形態では、第１棒状部材３２および第２棒状部材３３の両端の挿通孔が設けられる部分は、中央部分とほぼ同じ強度にするべく、拡張した構造とされている。第１ピン接合部３４、第２ピン接合部３５、第３ピン接合部３６は、例えば、細い棒からなるピンの両端がねじ切りされており、それぞれの挿通孔に挿通させた後、ナットを螺合することにより、それぞれを接合するものとすることができる。また、それぞれの挿通孔に挿通させた後、挿通孔の径より大きい拡張部材等を両端に溶接し、各ピンが外れないようにして各ピン接合部を構成することもできる。なお、各ピン接合部は、それぞれの挿通孔に挿通可能で、そのピン接合部を支点として第１棒状部材３２および第２棒状部材３３を回転させることができ、板部材２０を浮屋根に吊り下げ支持できる強度を有すれば、いかなる種類のピン構造（例えば、ボールジョイント）、並びに、いかなる径および長さのピンを用いてもよい。
【００２８】
これまで図面を参照してスロッシング抑制装置について詳細に説明してきたが、本発明のスロッシング抑制装置は、図面に示された実施形態に限定されるものではなく、板部材は、液体を通過させて抵抗を与えることができる構造であれば、孔はいかなる大きさ、形状、配列、数であってもよい。また、接続部材は、屈曲可能な構造であれば、図４に示すようなピン接合部を備えるもの以外に、例えば、蛇腹構造を有するものであってもよい。さらに、接続部材は、２つの棒状部材と、３つのピンおよびそれらが外れないように固定する上記ナットや拡張部材等の固定部材とから構成されるもの以外に、３つ以上の棒状部材と、４つ以上のピンおよび固定部材とから構成されていてもよく、また、棒状部材は、両端に挿通孔が設けられた棒部材のほか、両端に挿通孔が設けられた細長くされた平板部材であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】浮屋根を備える容器を例示した図。
【図２】浮屋根に、本発明のスロッシング抑制装置を取り付けたところを示した図。
【図３】本発明のスロッシング抑制装置に用いられる板部材を例示した図。
【図４】本発明のスロッシング抑制装置に用いられる接続部材を例示した図。
【符号の説明】
【００３０】
１０…底板
１１…側板
１２…浮屋根
１２ａ…鋼板
１２ｂ…ポンツーン
１２ｃ…突出部
１３…取出口
２０…板部材
２１…第１の孔
２２…第２の孔
２３…突出部
３０…接続部材
３１…接合部
３２…第１棒状部材
３３…第２棒状部材
３４…第１ピン接合部
３５…第２ピン接合部
３６…第３ピン接合部
【図１】
2007191174.tif 000003
【図２】
2007191174.tif 000004
【図３】
2007191174.tif 000005
【図４】
2007191174.tif 000006