(57)【要約】【課題】  浮屋根の揺動に対して大きな減揺効果を得られるようにする。【解決手段】  液体を貯留する浮屋根式タンク１０のタンク本体１２の底部に揺動抑制板２２が起伏自在に設けてある。第１索状体２４と第２索状体２６はそれぞれ一端を液体の表面に浮かべた浮屋根１８の一側縁部に接続し、他端が揺動抑制板２２に接続されている。浮屋根１８の揺動をこれらの索状体２４，２６を介して揺動抑制板２２に伝達して揺動抑制板２２を起伏させる。揺動制御板２２は、揺動を抑制するための板状部材２２ｂと、前記板状部材２２ｂの上部に配置される棒状部材２２ａとより構成され、前記棒状部材２２ａの上部に索状体２４，２６を接続したことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する浮屋根式タンクのタンク本体の底部に起伏自在に設けた揺動抑制板と、一端を前記液体の表面に浮かべた浮屋根の一側縁部に接続し、他端を前記揺動抑制板に接続した索状体とを備え、前記浮屋根の揺動を前記索状体に生じた張力として前記揺動抑制板に伝達し、当該揺動抑制板を起伏させるようにした浮屋根の減揺装置であって、  
前記揺動抑制板を、起伏時における液体押圧面の縦横比のうちの横の比が大きな減揺部と、前記減揺部の上部に設けられた起伏時における液体押圧面の縦横比のうちの縦の比が大きい牽引部とから構成し、
前記索状体を前記牽引部の上部に接続したことを特徴とする浮屋根の減揺装置。
【請求項２】
前記減揺部は板状部材によって構成し、前記牽引部は棒状部材によって構成することを特徴とする請求項１に記載の減揺装置。
【請求項３】
前記牽引部は、索状体による牽引方向に傾倒させて備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の減揺装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油などを屋外に備蓄する浮屋根式タンクの浮屋根の揺動を低減する浮屋根の減揺装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原油やナフサなどを屋外に保管する大型のタンクは、浮屋根式タンクが用いられている。浮屋根式タンクは、タンク本体内に貯留した原油などの液体の液面に浮屋根と呼ばれる蓋を浮かべ、浮屋根とタンク本体との間にシール材を配置して原油などが蒸発するのを防止している。浮屋根は、タンク本体内の液体の増減に伴う液面の変動に伴って、タンク本体内を上下動するようになっている。この浮屋根式タンクは、中の液体が減少したとしても原油やナフサなどが空気に触れることがないため、火災の発生などの危険を避けることができる。
【０００３】
ところが、地震が発生してタンクが揺れると、タンク内の液体の揺動に伴って浮屋根も揺動する。特に、タンクに数秒から１０数秒の揺れが作用すると、タンク内液体の揺動の固有周期と一致して共振状態となり、液面が大きく揺動する。このため、タンク内に多量の原油などが貯留されている場合に、液面の大きな揺動によって浮屋根が大きく傾斜し、原油などがタンクからこぼれたり、浮屋根がタンク本体に設けた付属物と衝突して破損したり、衝突した際に火花が発生して火災になったりする。このため、浮屋根の揺動を防止する装置が種々考えられており、例えばヒンジを介して上下方向に折りたためる制水板を複数配置してタンク内を仕切ってタンク内に生ずる液圧を小さくするようにしたもの（特許文献１）、浮屋根にワイヤを吊るし、ワイヤに水平方向に平らな板からなる抵抗体を取り付けて液体の揺動を抑制するもの（特許文献２）などがある。
【特許文献１】特開昭５７−１４２８９２号公報
【特許文献２】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】
【０００４】
特許文献１に記載のタンクの液面揺動防止装置は、タンク内を仕切って揺動しうる液体の量を少なくしているために、液面の揺動が従来より小さくなることが期待される。しかし、特許文献１に記載のものは、浮屋根の縁部（端部）が拘束されていないために、浮屋根の揺動を充分に抑制することができない。また、特許文献２に記載のタンクは、抵抗体が水平方向に平らな板状体からなっており、ワイヤの下端が固定されていないため、抵抗体により液体の揺動を阻止することができずに液面が大きく揺動し、浮屋根も大きく揺動するおそれがある。
【０００５】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、浮屋根の揺動に対して大きな減揺効果を得られるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る浮屋根の減揺装置は、液体を貯留する浮屋根式タンクのタンク本体の底部に起伏自在に設けた揺動抑制板と、一端を前記液体の表面に浮かべた浮屋根の一側縁部に接続し、他端を前記揺動抑制板に接続した索状体とを備え、前記浮屋根の揺動を前記索状体に生じた張力として前記揺動抑制板に伝達し、当該揺動抑制板を起伏させるようにした浮屋根の減揺装置であって、前記揺動抑制板を、起伏時における液体押圧面の縦横比のうちの横の比が大きな減揺部と、前記減揺部の上部に設けられた起伏時における液体押圧面の縦横比のうちの縦の比が大きい牽引部とから構成し、前記索状体を前記牽引部の上部に接続したことを特徴としている。
【０００７】
また、上記構成の減揺装置では、前記減揺部は板状部材によって構成し、前記牽引部は棒状部材によって構成することが望ましい。さらに、前記牽引部は、索状体による牽引方向に傾倒させて備えるようにすると良い。
【発明の効果】
【０００８】
上記のような減揺装置によれば、地震の加速度がタンク本体に作用すると、タンク本体内の液体が地震の加速度方向と逆側に移動したと同様の効果を生じ、タンク本体の一側の表面が盛り上がる。このため、浮屋根は、一側が上昇して他側が下降しようとする。このとき、浮屋根の一側に接続した索状体が、浮屋根の上昇に伴って他端に接続した揺動抑制板を一方に倒すように牽引して液体の揺動を阻止、または地震の振動方向と異なる方向に揺動させる。このため、タンク本体の一側に作用する液体の圧力が小さくなるとともに、浮屋根の一側の上昇が液体の移動を阻止する揺動抑制板によって引き戻される力を受ける。このため、浮屋根の揺動が抑制され、液体の揺動を低減することができ、大きな減揺効果を得ることができる。
【０００９】
特に、揺動抑制板の構造を、起伏時の液体押圧面の縦横比のうちの横の比が大きな減揺部と、減揺部の上部に配置され、起伏時の液体押圧面の縦横比のうちの縦の比が大きな牽引部とより成るものとし、牽引部の上部に索状体を接続するようにしたため、揺動抑制板を牽引する際に索状体に作用する張力を小さくすることができる。このため、減揺時に索状体の一端を接続した浮屋根縁部に過度の荷重がかかることが無くなる。
【００１０】
また、減揺部を板状部材によって構成し、牽引部を棒状部材によって構成するようにしたことにより、浮屋根下面やタンク底部に配設された設置物との干渉を避けつつ、揺動抑制板に対する索状体の接続位置を高所に設定することが可能となる。
【００１１】
さらに、牽引部を索状体による牽引方向に傾倒させておくことにより、牽引時に索状体に作用する張力をさらに小さくすることができ、浮屋根縁部にかかる負担も軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る浮屋根の減揺装置の好ましい実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る浮屋根の減揺装置の説明図である。図１において、浮屋根式タンク１０は、タンク本体１２の内部に原油などの液体１４を貯留する。液体１４の液面１６には、浮屋根１８を浮かべるようになっている。浮屋根式タンク１０は、タンク本体１２と浮屋根１８との間に図示しないシール部材が配設してあって、タンク本体１２に貯留した液体１４が蒸発するのを防止するようになっている。また、タンク本体１２の内部には、浮屋根１８の揺動を低減させるための減揺装置２０が設けてある。
【００１３】
減揺装置２０は、揺動抑制板２２、第１索状体２４、第２索状体２６、プーリ２８（２８ａ、２８ｂ）、３０（３０ａ、３０ｂ）を有している。揺動抑制板２２は、ヒンジ３２を介してタンク本体１２の底板に取り付けてあって、矢印３４に示したように、左右のどちら方向にも起伏自在となっている。なお、いずれか一方だけに起伏自在であってもよい。また、揺動抑制板２２は、下方に索状体２４、２６を通すことができるように、底板からやや浮かせた状態で取り付けてある。そして、揺動抑制板２２は、上端がワイヤロープなどの引起し部材３６を介して浮屋根１８の下面に接続してある。引起し部材３６は、タンク本体１２内の液体１４が引き抜かれ、浮屋根１８が下降して揺動抑制板２２が倒れた場合に、タンク本体１２の内部に液体１４を注入して浮屋根１８を上昇させることにより、揺動抑制板２２を引き起こすためのものである。
【００１４】
第１索状体２４、第２索状体２６は、屈曲可能なワイヤロープ、索などから形成してある。第１索状体２４は、一端が浮屋根１８の揺動抑制板２２に対して一側（揺動抑制板２２の他方の面側）の縁部となる浮体部３８の下部に接続具（図示せず）を介して接続してある。プーリ２８ａ、２８ｂは、第１ガイド部材を構成していて、第１索状体２４を掛け渡すようになっている。プーリ２８ａは、タンク本体１２の下部であって、第１索状体２４を接続した接続具のほぼ真下に取り付けてある。また、プーリ２８ｂは、揺動抑制板２２の反対側、すなわち揺動抑制板２２の一方の面と対向したタンク本体１２の下部の、プーリ２８ａと対応する位置に取り付けてある。そして、第１索状体２４は、中間部をプーリ２８ａに掛けられ、揺動抑制板２２の下を通されてプーリ２８ｂに掛けられる。第１索状体２４の他端は、揺動抑制板２２の上部に接続してある。
【００１５】
第２索状体２６は、一端が浮屋根１８の揺動抑制板２２に対して他側（揺動抑制板２２の一方の面側）の縁部である浮体部３８の下部に接続具(図示せず)を介して接続してある。そして、第２索状体２６は、中間部が第２ガイド部材を構成しているプーリ３０ａ、３０ｂを介して揺動抑制板２２に対して一側に案内され、先端が揺動抑制板２２の上部に接続してある。すなわち、第２索状体２６は、中間部が一端を接続した接続具の下方に設けたプーリ３０ａに掛け渡され、揺動抑制板２２の下を通されて反対側に設けたプーリ３０ｂに掛け渡してある。
【００１６】
揺動抑制板２２は、図２に示したように、タンク本体１２の点Ｏを中心として第１象限から第４象限のそれぞれに１つずつ配設してある。そして、各象限に配設した揺動抑制板２２（２２Ａ〜２２Ｄ）のそれぞれは、隣接する揺動抑制板２２の長手方向が相互に直交するように配設してある。そして、各揺動抑制板２２は、図３、図４に示したように、下端４２がタンク本体１２の底板４４との間に間隙４６を有するように取り付けてあり、この間隙４６に索状体２４、２６を通すことができるようになっている。そして、各揺動抑制板２２の上端には、索状体２４、２６を接続するための連結具４８が設けてある。なお、図３はタンク本体１２の内部を図２の右側から見た揺動抑制板２２の配置状態を模式的に示したものであり、図４はタンク本体１２の内部を図２の下側から見た揺動抑制板２２の配置状態を模式的に示したものである。
【００１７】
このような構成から成る減揺装置２０の作用は、次のとおりである。図５に示したように、地震加速度５０が図の左方向に作用した場合、タンク本体１２は、左方向に移動する力を受け、タンク本体１２内の液体１４が実質的に右へ移動したと同様の効果を生じ、タンク本体１２の右側内面に押し付けられる。このため、タンク本体１２内の右側部分の圧力が高くなって液面１６が上昇し、左側部分の圧力が低くなって液面１６が低下する。したがって、浮屋根１８は、矢印に示したように回転モーメント５４が作用し、液面１６の変化に伴って右側が上昇し、左側が下降する。
【００１８】
浮屋根１８の右側が上昇すると、この部分に接続した第２索状体２６を引き、第２索状体２６に大きな張力５２を与える。一方、浮屋根１８の左側は、液面１６の下降に伴って下降し、この部分に接続した第１索状体２４の張力が小さくなる。そして、第２索状体２６に生じた大きな張力５２は、第２索状体２６の他端側に伝達され、揺動抑制板２２の上端を図５の左方向に引き、揺動抑制板２２を反時計方向に回動させ、揺動抑制板２２の左側に存在する液体１４が右方向に移動するのを阻止する。このため、浮屋根１８を反時計方向に回転させようとする回転モーメント５４が小さくなり、浮屋根１８の揺動を抑制することができる。
【００１９】
図６に示したように、浮屋根１８が矢印５６のように回転し、揺動抑制板２２が反時計方向に回動すると、揺動抑制板２２の左側の液体１４は、揺動抑制板２２の左側の面に大きな圧力を与え、一部が揺動抑制板２２を超えて揺動抑制板２２の右側に移動する。このため、タンク本体１２の内部は、揺動抑制板２２の左側の圧力が高くなり、右側の圧力が低下する。したがって、揺動抑制板２２は、矢印５８に示したように、右方向に押される力を受け、第２索状体２６に大きな張力を与える。このため、第２索状体２６に作用する大きな張力は、第２索状体２６を接続した浮屋根１８の右側部分を下方に引き、浮屋根１８に矢印で示した大きな反力モーメント６０を与える。したがって、浮屋根１８の揺動が抑制され、大きな減揺効果を得ることができる。地震加速度が逆方向に作用した場合には、上記とは逆方向の作用によって同様の減揺効果を得ることができる。
【００２０】
前記揺動抑制板２２は、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、起伏時における液体押圧面の縦横比のうちの横の比が大きな板状部材（減揺部）２２ｂと、起伏時における液体押圧面の縦横比のうちの縦の比が大きい棒状部材（牽引部）２２ａとより構成され、板状部材２２ｂの上部に棒状部材２２ａを配置する構成としている。なお、図７（Ａ）は揺動抑制板２２の正面を示す図であり、図７（Ｂ）は揺動抑制板２２の側面を示す図である。本実施形態では、前記板上部材２２ｂの上部に配置した棒状部材２２ａの上端に連結具４８を配置して、前記索状体２４，２６を接続するようにしている。このような構成とすることにより、索状体２４，２６の接続位置を揺動抑制板２２の回動中心から遠ざけることが可能となる。つまり、索状体２４，２６による牽引力が小さい場合であっても、揺動抑制板２２を回転させる力（モーメント）を大きくすることができるのである。
【００２１】
具体的には、浮屋根１８は液面の揺動によって一方の縁部が上昇すると、その力を索状体２４，２６に伝達させて揺動抑制板２２の他側を牽引し、揺動抑制板２２を回動（起伏）させる。このため、揺動抑制板２２を回動させる際の抵抗が大きい場合、それだけ大きな力で索状体２４，２６を引き付けることとなり、索状体２４，２６の一端を接続している浮屋根１８の縁部には相当の負担がかかることとなるのである。また、浮屋根１８の一点に集中的な荷重がかかることは、浮屋根１８の破損等の原因となることがあるため、一般に、回避することが前提とされている。このような懸念に対し、本実施形態のような揺動抑制板２２の構成であれば、索状体２４，２６の接続位置を板状部材２２ｂの上端よりも遠くすることにより、回転半径（回転時の作用点までの距離）が遠くなるため、揺動抑制板２２を小さな力で回動させることができるようになり、索状体２４，２６を引き付ける浮屋根１８縁部への負荷を小さくすることが可能となる。
【００２２】
また、揺動抑制板２２の上部を棒状部材２２ａとしたことにより、索状体２４，２６の接続位置を板状部材２２ｂよりも高くした場合であっても、浮屋根１８下面やタンク底部等に配設された図示しない設置物と揺動抑制板２２とが干渉することを避けることができる。
【００２３】
図８は、揺動抑制板２２の板状部材２２ｂの上部に配置する棒状部材２２ａを索状体２４，２６による牽引方向に傾倒させた場合の例を示すものである。このように、棒状部材２２ａを索状体２４，２６の牽引方向に傾倒させて配置することにより、棒状部材２２ａと索状体２４，２６とによって成す角θの大きさが、図中θ１とθ２のように異なることとなる。棒状部材２２ａと索状体２４，２６との成す角θが変わった場合でも、揺動抑制板２２を回動方向に動かす力αには変化が無いため、揺動抑制板２２を回動させる力αを得るために索状体２４，２６に必要とされる張力Ｘは、
【数１】
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で表すことができる。したがって、棒状部材２２ａを索状体２４，２６の牽引方向に傾倒させることにより棒状部材２２と索状体２４，２６との成す角θを増大させることによれば、揺動抑制板２２を回動させる際に索状体２４，２６に必要とされる張力を低減することが可能となる。
【００２４】
また、棒状部材２２を索状体２４，２６の牽引方向へ傾倒させる場合であって、揺動抑制板２２を両方の側面から牽引する可能性がある場合には、図９に示すように、揺動抑制板２２の両方の側面に向けて、棒状部材２２ａをそれぞれ傾倒させるようにすれば良い。また、図９に示すような構成とすることにより、揺動抑制板２２をいずれの方向へ傾倒させた場合であっても、索状体２４，２６にかかる張力を削減することが可能となる。
【００２５】
図１０は、実施形態の減揺装置２０を設けた浮屋根式タンク１０と、減揺装置を有していない従来の浮屋根式タンクとの浮屋根の揺動状態の実験の比較結果である。いずれもタンク本体１２の直径が８０ｍ、高さが２０ｍであり、内部に水を満たして加振実験を行ない、加振周期と浮屋根端部の上下変位との関係を求めた。タンク本体に作用させた加振変位は０．１ｍである。そして、図１０は、横軸が加振周期を秒で示し、縦軸が浮屋根端部の上下変位をｍで示したものである。
【００２６】
図１０に示した△は従来の浮屋根式タンクに対する実験結果であり、■は第１実施形態に係る減揺装置２０を備えた浮屋根式タンクに対する実験結果である。図１０に示されているように、従来の浮屋根式タンクの場合、加振周期が１１秒のときに、浮屋根は端部の上下変位が４ｍを超える揺動を示したが、減揺装置２０を備えた浮屋根はほとんど揺動することがなかった。
【００２７】
前記実施形態においては、揺動抑制板２２をタンク本体１２の中心に対して各象限のそれぞれに１つずつ配設した場合について説明したが、数や大きさ、向き、索状体の連結方向などはこれに限定されない。また、揺動抑制板２２に適宜の開口を設けて揺動の減衰効果を高めるようにしてもよい。また、浮屋根１８に過度の荷重が作用するのを防止するため索状体２４、２６にせん断ピン等の破断機構を設けてもよい。
【００２８】
また、実施形態では、牽引部を棒状部材として表現していたが、浮屋根下面やタンク底部に配置された設置物との干渉を避けることができる形態であれば、他の構成であっても良い。例えば、揺動制御板と板面を直交させた板状部材であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる浮屋根の減揺装置の説明図である。
【図２】実施の形態に係る揺動抑制板の配置状態の説明図である。
【図３】実施の形態に係るタンク本体の内部を図２の右側から見た揺動抑制板の配置状態を模式的に示した図である。
【図４】実施の形態に係るタンク本体の内部を図２の下側から見た揺動抑制板の配置状態を模式的に示した図である。
【図５】実施の形態に係る減揺装置を設けたことによる浮屋根に作用する回転モーメントの説明図である。
【図６】実施の形態に係る減揺装置を設けたことによる浮屋根に作用する反力モーメントの説明図である。
【図７】実施の形態に採用する揺動抑制板の具体的構成を示す図である。
【図８】揺動抑制板の構成に関する第１の変形例を示す図である。
【図９】揺動抑制板の構成に関する第２の変形例を示す図である。
【図１０】実施の形態と従来例との浮屋根の加振周期に対する浮屋根の端部の上下変動を比較した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０………浮屋根式タンク、１２………タンク本体、１８………浮屋根、２０………減揺装置、２２………揺動抑制板、２２ａ………棒状部材、２２ｂ………板状部材、２４………第１索状体、２６………第２索状体、２８ａ、２８ｂ………第１ガイド部材（プーリ）、３０ａ、３０ｂ………第２ガイド部材（プーリ）、３６………引起し部材。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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