(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の底部に起伏自在に設けた揺動抑制板２２と、浮屋根１８の側縁部下面に接して浮かべたフロート２４と、一端をフロート２４に接続し、他端を揺動抑制板２２の上部に接続した索状体２６とを備え、フロート２４の上下動を索状体２６に生じる張力として揺動抑制板２２に伝達し、当該揺動抑制板２２を起伏させる。このような揺動抑制板２２とフロート２４と索状体２６とによって構成される減揺ユニットがタンク本体１２に複数組、配設されている。【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、浮屋根の側縁部下面に接して浮かべたフロートと、一端を前記フロートに接続し、他端を前記揺動抑制板の上部に接続した索状体とを備え、前記フロートの上下動を前記索状体に生じる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ことを特徴とする浮屋根の減揺装置。
【請求項２】
前記タンク本体及び前記浮屋根の下面には、前記フロートの横方向の移動を制限する拘束手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮屋根の減揺装置。
【請求項３】
前記揺動抑制板とフロートと索状体とによって構成される減揺ユニットが前記タンク本体に複数組、配設されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の浮屋根の減揺装置。
【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よって、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、液面が減少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、数秒から１０数秒の揺れが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ると、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、浮屋根の揺動を抑制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、抵抗体による液体の揺動抑制作用が弱い。このため、浮屋根の減揺効果が小さい。
【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した浮屋根の減揺装置を提供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、浮屋根の側縁部下面に接して浮かべたフロートと、一端を前記フロートに接続し、他端を前記揺動抑制板の上部に接続した索状体とを備え、前記フロートの上下動を前記索状体に生じる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ことを特徴とする。上記構成の浮屋根の減揺装置は、前記タンク本体及び前記浮屋根の下面には、前記フロートの横方向の移動を制限する拘束手段が設けられていることが望ましい。
【０００７】
また、本発明に係る浮屋根の減揺装置は、前記揺動抑制板とフロートと索状体とによって構成される減揺ユニットが前記タンク本体に複数組、配設されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
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の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、浮屋根が傾いて一側が上昇して他側が下降しようとする。本発明では、この時に浮屋根の側縁部下面に接して浮かべたフロートも浮屋根の傾きに随伴して上昇又は下降する。タンク本体の一側に配置されたフロートの上昇に伴って、一端をフロートに接続した索状体が他端に接続した揺動抑制板を一方に起こすように牽引する。その結果、揺動抑制板が浮屋根やフロートの上昇方向と異なる方向に回転する。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】
また、減揺ユニットがタンク本体に複数組、配設されているので、地震の加速度が任意の方向から作用した場合でも、複数の減揺ユニットのいずれかが有効に機能し、その他の減揺ユニットも補助的な減揺効果を担うので、全方位的な減揺効果を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る浮屋根の減揺装置の好ましい実施形態を、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。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。
【００１１】
減揺装置２０は揺動抑制板２２、フロート２４、索状体２６、プーリ２８（２８ａ、２８ｂ）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。また、揺動抑制板２２は下方に索状体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。
【００１２】
浮屋根１８の一側（揺動抑制板２２の他方の面側）の側縁部下面に対してフロート２４が接離自在に浮かべてある。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。索状体２６の一端はフロート２４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、ガイド部材を構成していて、索状体２６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、索状体２６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の反対側のプーリ２８ａと対応する位置に取り付けてある。そして、索状体２６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。索状体２６の他端は、揺動抑制板２２の上部に接続している。
【００１３】
図２は揺動抑制板の配置例を示した説明図である。また、図３はタンク本体１２の内部を図２の下側から見た説明図である。揺動抑制板２２はタンク本体１２を中心として第１象限から第４象限のそれぞれに１個ずつ配設してある。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。各揺動抑制板２２（２２Ａ〜２２Ｄ）は対応するフロート２４（２４Ａ〜２４Ｄ）及び索状体２６（２６Ａ〜２６Ｄ）との組み合わせによって、１組の減揺ユニットをしている。したがって、図２、図３に示した配置例ではタンク本体１２の内部に４組の減揺ユニットが配置されている。
【００１４】
第１象限に配設された揺動抑制板２２Ａは、第２象限に浮かべたフロート２４Ａと対応している。一端がフロート２４Ａに接続された索状体２６Ａをプーリ２８ａとプーリ２８ｂに掛け回し、その他端を揺動抑制板２２Ａの上部に接続することによって、１組の減揺ユニットを形成している。第２象限に配設された揺動抑制板２２Ｂは、第３象限に浮かべたフロート２４Ｂと対応しており、索状体２６Ｂとの組み合わせによって、別組の減揺ユニットを形成している。第３象限、第４象限に配設された揺動抑制板２２Ｃ、２２Ｄについても同様である。
【００１５】
各フロート２４Ａ〜２４Ｄの周囲は、それぞれタンク本体の側板及びこの側板から張り出した板状部材４５と浮屋根１８の下面から垂下させた板状部材４６とによって囲われている。すなわち、これらの板状部材４５、４６は各フロート２４Ａ〜２４Ｄの上下動を許容しつつ、横方向の移動を制限する拘束手段として機能する。各揺動抑制板２２の下端４２がタンク本体１２の底板４４との間に間隙４４を有するように取り付けてあり、この間隙４４に索状体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２６を接続するための連結具４８が設けてある。
【００１６】
減揺装置２０の作用は、次のとおりである。図４に示したように、地震の加速度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の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。
【００１７】
浮屋根１８の右側が上昇すると、浮屋根１８の右側下面に浮かべたフロート２４もその浮力によって浮屋根１８の動きに随伴して上昇する。このフロート２４の上昇による浮力が索状体２６を引き、索状体２６に張力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、浮屋根１８の左側下面に浮かべたフロート２４も浮屋根１８の動きに押されて下降する。なお、この左側のフロート２４はその浮力に逆らって下降するため、浮力に相当する上向きの力が浮屋根１８の左側下面に作用する。この上向きの力は下降しようとする浮屋根１８の姿勢を水平に復元させる方向に作用するので減揺効果がある。
【００１８】
索状体２６に生じた張力５２は、索状体２６の他端側に伝達され、揺動抑制板２２の上端を図４の左方向に引き、揺動抑制板２２を反時計方向に回転させ、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５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が反時計方向に回転すると、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。その結果、浮屋根１８に矢印に示した反力モーメント６０を与える。また、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、索状体２６に張力６２を与える。このため、索状体２６に作用する張力６２は、索状体２６を接続したフロート２４を下方に引き、浮屋根１８が水平に復元するのを容易にする。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。
なお、ヒンジ３２にはストッパ４０が設けられており、揺動抑制板２２が図５に示した状態からさらに反時計方向に回転してその自重によって左側に倒れ込むことを防止している。
【００２０】
図２に示した揺動抑制板２２の配置例においては、地震の加速度の方向が変化した場合でも、複数組の減揺ユニットがそれぞれ特定方向の地震の加速度に対応して有効に機能する。すなわち、図２において地震の加速度の方向が上方向Ａに作用したときには、浮屋根１８は図２の下側が上昇し、上側が下降する。その結果、フロート２４Ａが浮屋根１８の下側の上昇に随伴して上昇し、索状体２６Ａに生じた張力が揺動抑制板２２Ａを回転させることによって、浮屋根１８の揺動を抑制する。また、フロート２４Ｂも浮屋根１８の下側の上昇に随伴して少し上昇し、索状体２６Ｂに生じた張力が揺動抑制板２２Ｂを少し回転させることによって、浮屋根１８の減揺に多少なりとも寄与する。さらに、フロート２４Ｃやフロート２４Ｄも下降しようとする浮屋根１８の上側に浮力を与えるので、浮屋根１８の減揺に多少なりとも寄与する。このように、図２において地震の加速度の方向が上方向Ａに作用したときには、揺動抑制板２２Ａに対応した減揺ユニットが主に減揺効果を発揮し、その他の減揺ユニットが補助的な減揺効果を担う。
【００２１】
図２において地震の加速度の方向が右方向Ｂに作用したときには、揺動抑制板２２Ｂに対応した減揺ユニットが主に減揺効果を発揮し、その他の減揺ユニットが補助的な減揺効果を担う。同様に、図２において地震の加速度の方向が下方向Ｃに作用したときには、揺動抑制板２２Ｃに対応した減揺ユニットが、左方向Ｄに作用したときには、揺動抑制板２２Ｄに対応した減揺ユニットがそれぞれ主に減揺効果を発揮し、その他の減揺ユニットが補助的な減揺効果を担う。したがって、本実施形態に係る浮屋根の減揺装置によれば、地震の加速度が任意の方向から作用した場合でも、複数の減揺ユニットのいずれかが有効に機能するとともに、その他の減揺ユニットも補助的な減揺効果を担うので、全方位的な減揺効果を発揮することができる。
【００２２】
図６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６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。
【００２３】
図６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６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を備えた浮屋根は上下変位が最大で１ｍ程度であった。
【００２４】
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、前記実施形態においては、フロート２４を浮屋根１８の下面に対して接離自在に浮かべた場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、浮屋根１８の下面とフロート２４の上面とを結合した構成としてもよい。この構成によれば、浮屋根１８とフロート２４が一体となって上下動するので、浮屋根１８の上下動を直接、振動抑制板２２に伝達させることができ、減揺効果をより一層大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の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】揺動抑制板の配置例を示した説明図である。
【図３】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４】浮屋根に作用する回転モーメントの説明図である。
【図５】浮屋根に作用する反力モーメントの説明図である。
【図６】実施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】
【００２６】
１０………浮屋根式タンク、１２………タンク本体、１８………浮屋根、２０………減揺装置、２２、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ………揺動抑制板、２４、２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ………フロート、２６、２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ………索状体、２８ａ、２８ｂ………ガイド部材（プーリ）、３２………ヒンジ、４０………ストッパ、４５，４６………板状部材、４８………連結具。
【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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