(57)【要約】【課題】タンクに対する加振の向きにかかわらず、スロッシング現象を抑制できるようにする。【解決手段】浮屋根式タンク１は、上部を開口したタンク本体３と、タンク本体３に収容された液体６の液面に浮かべられた浮屋根７と、浮屋根７から吊り下げられ、上下に間隔をおいて液中に沈められ、タンク本体３の側壁５に沿って環状に設けられた複数のスロッシング抑制板１２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮屋根式タンクのスロッシング抑制装置において、
タンク本体に収容された液体の液面に浮かべられた浮屋根から吊り下げられた状態で、上下に間隔をおいて液中に沈められ、前記タンク本体の側壁に沿って環状に設けられた複数のスロッシング抑制板を備えることを特徴とするスロッシング抑制装置。
【請求項２】
前記スロッシング抑制板が複数の扇形分割体に分割され、これら扇形分割体が前記タンク本体の側壁に沿って環状に配列されていることを特徴とする請求項１に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項３】
前記スロッシング抑制板に開口部が形成され、当該開口部が前記スロッシング抑制板を上下に貫通していることを特徴とする請求項１又は２に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項４】
前記開口部に設けられ、その開口部を通過する液体の流れに抵抗する抵抗材を更に備えることを特徴とする請求項３に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項５】
上部を開口したタンク本体と、
前記タンク本体に収容された液体の液面に浮かべられた浮屋根と、
前記浮屋根から吊り下げられた状態で、上下に間隔をおいて液中に沈められ、前記タンク本体の側壁に沿って環状に設けられた複数のスロッシング抑制板と、を備えることを特徴とする浮屋根式タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク本体に貯留された液体のスロッシングを抑制するためのスロッシング抑制装置及びそれを用いた浮屋根式タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料（例えば石油）、水、化学薬品（例えばナフサ）その他の液体を大量に貯蔵しておくための施設として浮屋根式タンクがある。大型の液体貯槽に浮屋根構造を用いることに関しては、建設コストが低く抑えられるというメリットがある一方で、地震時のスロッシング現象の発生により浮屋根が大きく動揺し、貯蔵液が浮屋根上や貯槽外部に洩れだしてしまうことがある。特に、図１１に示すように、タンク１０３内の液体１０６の液面には、ポンツーンとデッキプレートで構成される浮屋根１０７が浮かべられているが、地震等により液体１０６がタンク３の中央部において径方向に振動し、その結果、タンク１０３の側壁近傍では液体１０６が上下に振動し、液体１０６の液面が大きく揺動する。この現象はスロッシング現象と呼ばれる。
【０００３】
こうした問題に対処するため、スロッシング現象を抑制するための技術が開発されている（特許文献１、２参照）。特許文献１においては、ワイヤーが浮屋根から垂下され、矩形状の抵抗板がそのワイヤーに取り付けられ、抵抗板がワイヤーに対して上下に起伏するようになっている。特許文献２においては、抵抗板がワイヤーによってタンクの底に係留され、抵抗板が液体内に浮遊している。
【特許文献１】特開平９−１４２５７５号公報
【特許文献２】特開２００５−２８０７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、水平方向に隣り合う抵抗板の間においては、液体の流れが抑制されない。そのため、タンクに対する加振の向きによってはスロッシング現象を抑えられないこともある。
【０００５】
本発明の課題は、タンクに対する加振の向きにかかわらず、スロッシング現象を抑制できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、浮屋根式タンクのスロッシング抑制装置が、タンク本体に収容された液体の液面に浮かべられた浮屋根から吊り下げられた状態で、上下に間隔をおいて液中に沈められ、前記タンク本体の側壁に沿って環状に設けられた複数のスロッシング抑制板を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載のスロッシング抑制装置において、前記スロッシング抑制板が複数の扇形分割体に分割され、これら扇形分割体が前記タンク本体の側壁に沿って環状に配列されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明によれば、請求項１又は２に記載のスロッシング抑制装置において、前記スロッシング抑制板に開口部が形成され、当該開口部が前記スロッシング抑制板を上下に貫通していることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明によれば、請求項３に記載のスロッシング抑制装置が、前記開口部に設けられ、その開口部を通過する液体の流れに抵抗する抵抗材を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明によれば、浮屋根式タンクが、上部を開口したタンク本体と、前記タンク本体に収容された液体の液面に浮かべられた浮屋根と、前記浮屋根から吊り下げられた状態で、上下に間隔をおいて液中に沈められ、前記タンク本体の側壁に沿って環状に設けられた複数のスロッシング抑制板と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
タンク本体が長周期特性をもつ地震波によって加振されると、タンク本体内の液体がタンク本体の径方向に振動することで、タンク本体の側壁近傍においては液体が上下に揺動する。ところが、本発明によれば、タンク本体の側壁近傍における液体の上下の流れがスロッシング抑制板によって受けられることによって、そのような上下の流れが生じにくくなる。従って、タンク本体の側壁の近傍において液体が上下に揺動せず、スロッシング現象を抑えることができる。
また、スロッシング抑制板がタンク本体の側壁に沿って環状に設けられているから、タンク本体の側壁全周に亘って液体の上下の流れが生じにくくなる。従って、タンク本体の加振の向きにかかわらず、スロッシング現象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】
【００１２】
以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の条件が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１３】
〔第１の実施の形態〕
図１は、浮屋根式タンク１を示した縦断面図である。
図１に示すように、上部を開口したタンク本体３が基礎２の上に構築されている。タンク本体３は、基礎２に据え付けられた底板４と、底板４の上に構築された側壁５を有する。側壁５は筒状、特に円筒状を呈している。タンク本体３内に液体６が貯留されている。液体６は、水、油、原油、石油、液体燃料、化学薬品その他の液体である。
【００１４】
タンク本体３内には浮屋根７が収容され、浮屋根７が液体６の液面上に浮かべられている。浮屋根７の外周部と側壁５の内周面との間にシール装置が介在し、浮屋根７が液体６の量が増減することで液面の位置が昇降し、浮屋根７がそれに追従する。この浮屋根７は、その浮屋根７の中央部を構成するデッキプレート８と、デッキプレート８の外周に設けられた環状のポンツーン９を有する。この浮屋根７においては、デッキプレート８によって液体６の液面が覆われ、ポンツーン９による浮力によってポンツーン９及びデッキプレート８が液体６の液面に浮いている。
【００１５】
この浮屋根式タンク１には、図２に示すようなスロッシング抑制装置１０が設けられている。このスロッシング抑制装置１０は、タンク本体３内に貯留された液体６のスロッシング現象を抑制するための装置である。以下、スロッシング抑制装置１０について詳細に説明する。
【００１６】
図１、図２に示すように、浮屋根７の外周部の下、つまり、ポンツーン９の下には、複数の吊り材１１が懸架されている。吊り材１１は、ワイヤー、チェーンその他の曲げられる線材である。吊り材１１は引張によっても伸びにくい材質であることが好ましい。複数のスロッシング抑制板１２が上下に間隔をおいて吊り材１１に連結され、錘１９が吊り材１１の最下端に連結されている。スロッシング抑制板１２及び錘１９は、側壁５の内面の周方向に沿って環状に設けられたリング板である。
【００１７】
吊り材１１が錘１９の荷重によって液体６中で緊張された状態で、複数のスロッシング抑制板１２が吊り材１１によって浮屋根７から吊り下げられ、これらスロッシング抑制板１２が底板４に対して平行な状態に保たれている。隣り合うスロッシング抑制板１２の各間隔は等しくてもよいし、異なっていてもよい。なお、隣り合うスロッシング抑制板１２の間隔は、浮屋根式タンク１の仕様（例えば、タンク本体３の内径、高さ、液体６の深さ、速度スペクトル等）に応じて最適化することが望ましい。例えば、各種の予測式、縮尺模型実験を実施してスロッシング高さを予測し、その高さを考慮して、隣り合うスロッシング抑制板１２の間隔を決定することができる。
【００１８】
スロッシング抑制板１２の外径が側壁５の内径よりも短い。そのため、これらスロッシング抑制板１２が吊り下げられた状態では、スロッシング抑制板１２の外周と側壁５の内面との間には間隔がある。
【００１９】
スロッシング抑制板１２は、アルミ板、アルミ合金板、鉄鋼板、ステンレス鋼板、樹脂板、硬質プラスチック板、エンジニアリングプラスチック板、複合材料板その他の材料の環状板材である。スロッシング抑制板１２が複合材料である場合、例えば、スロッシング抑制板１２が金属製の型枠に硬質プラスチック板が組みこまれているものが望ましい。また、スロッシング抑制板１２は耐油性、耐久性のあるものが望ましく、スロッシング抑制板１２に防錆処理、防食処理が施されているとよい。また、スロッシング抑制板１２の表面にメッキといったコーティング加工されていてもよい。
【００２０】
スロッシング抑制板１２が板状であるから、スロッシング抑制板１２がタンク本体３内に配置されても、タンク本体３内に貯留される液体６の量が大幅に減ることがない。
【００２１】
液体６の量が減っていくと、液体６の液面が下降していき、浮屋根７が下降していく。浮屋根７およびスロッシング抑制板１２の下降に伴い、タンク本体３の底においてスロッシング抑制板１２が積み重なっていき、吊り材１１がスロッシング抑制材１２の間に挟まれていく。スロッシング抑制板１２が板状であり、スロッシング抑制板１２が積み重なるから、タンク本体３内の液体６をほぼすべて取り出すことができる。
【００２２】
タンク本体３内に液体６が貯留された状態において、地震等によって浮屋根式タンク１が加振されると、そのタンク本体３の中央部分の液体６がタンク本体３の径方向に振動する。液体６が中央部において径方向に振動すると、側壁５の近傍部分の液体６が上下に揺動しようとするが、スロッシング抑制板１２によって液体６の上下の流れが抑えられ、結果として側壁５の近傍部分の液体６が上下に大きく揺動しない。そのため、液体６の液面が大きく揺動することがなく、液体６のスロッシング現象を抑制することができる。特に、スロッシング抑制板１２が側壁５に沿ってリング状に設けられているから、タンク本体３に対する加振の向きにかかわらず、スロッシング現象を抑制することができる。
【００２３】
また、浮屋根７には、自重の他、スロッシング抑制板１２及び錘１９の重量も作用する。このような荷重が浮屋根７に対して下向き方向に作用しているため、スロッシング抑制板１２によるスロッシング高さを抑制することに加えて、液体６の液面の揺動を抑える効果も期待することができる。
【００２４】
なお、スロッシング抑制板１２の比重が大きい材料の場合には，スロッシング抑制板１２に錘１９がなくてもよい。ただし，大きなスロッシング高さを抑制することができない場合も想定されるので，事前に縮尺模型実験，数値解析などで確認の上，錘１９を装備するか否か，決めることが望ましい。スロッシング抑制板１２自体が液体６に対して浮く場合でも、錘１９によってスロッシング抑制板１２を液体６に沈めることができるので、スロッシング抑制板１２を比重の小さい材料とすることができる。
【００２５】
〔第２の実施の形態〕
第１実施形態では、スロッシング抑制板１２が一枚の環状板材であったが、本実施形態ではスロッシング抑制板１２が複数に分割されている。
【００２６】
具体的には、図３に示すように、スロッシング抑制板１２が８等分に分割され、これらの扇形分割体１３が側壁５の内面に沿って周方向に配列されている。周方向に隣り合う扇形分割体１３の間には隙間がある。なお、図３において、扇形分割体１３に設けられた小孔１４に吊り材１１が通され、その部分において吊り材１１が扇形分割体１３に連結され、扇形分割体１３が吊り材１１によって吊り下げられている。
【００２７】
スロッシング抑制板１２が分割されていることで、液体６からのスロッシング抑制板１２への圧力を分散することができ、スロッシング抑制板１２に応力が集中しない。特に、スロッシング抑制板１２がねじれるような圧力が生じた場合には、これら扇形分割体１３の上下の位置がずれることで、スロッシング抑制板１２に作用する圧力が分散される。
【００２８】
なお、全てのスロッシング抑制板１２が複数に分割されていてもよいし、何れかが複数に分割されていてもよい。
【００２９】
〔第３の実施の形態〕
本実施形態では、スロッシング抑制板１２や扇形分割体１３に開口部が設けられている。
具体的には、図４に示すように、扇形分割体１３に矩形状の開口部１５が設置され、この開口部１５が扇形分割体１３の上面から下面に貫通している。なお、１枚のスロッシング抑制板１２を構成する１組の扇形分割体１３のうち全ての扇形分割体１３に開口部１５が設置されていてもよいし、これらのうち何れかに開口部１５が設置されていてもよい。
【００３０】
長周期の地震等によって浮屋根式タンク１が加振されてスロッシング現象が起きても、開口部１５を介して液体６が上下に通過するので、液体６の流速を抑えることができ、液体６の表面のスロッシング波高を装備しない状態よりも，さらに低く抑えることができる。
【００３１】
なお、第１実施形態のように分割されていないスロッシング抑制板１２に一又は複数の開口部が形成されていてもよい。
【００３２】
〔第４の実施の形態〕
本実施形態では、第３実施形態のようにスロッシング抑制板１２に形成された開口部１５を流れる液体６の流れに抵抗する抵抗材が設置されている。各種の抵抗材を図５〜図１０に示す。
【００３３】
図５に示された抵抗材２１はスリット板である。つまり、この抵抗材２１は板状を呈し、その板材に複数のスリット２２が形成されている。これらスリット２２は板材の長手方向に対して平行になっており、これらスリット２２が互いに平行になっている。この抵抗材２１が開口部１５に嵌め込まれ、開口部１５がそのスリット板によって塞がれている。なお、スロッシング抑制板１２又は扇形分割体１３に対して直接スリットを加工してもよい。
【００３４】
図６に示された抵抗材２３もスリット板であり、その抵抗材２３のスリット２４はその板材の長手方向に対して垂直になっている。この抵抗材２３が開口部１５に嵌め込まれている。
【００３５】
図７に示された抵抗材２５は多孔板である。つまり、抵抗材２５は板状を呈し、その板材に複数の小孔２６が穿孔されている。小孔２６はパンチング加工により穿孔されたものが望ましい。この抵抗材２５が開口部１５に嵌め込まれている。なお，図７に示された抵抗材２７に穿孔された小孔２６は格子状に規則的に配列されているが、小孔２６の配列方法は不規則でもよい。
【００３６】
図８に示された抵抗材２７は網状に設けられたものである。この網材である抵抗材２７が開口部１５に嵌め込まれ、開口部１５を塞いでいる。
【００３７】
図９に示された抵抗材２８は複数の鎧板２９を有する。これら鎧板２９がスロッシング抑制板１２又は扇形分割体１３に対して斜めに起立した状態で開口部１５内に設置されている。鎧板２９の長手方向は、開口部１５の長手方向に対して平行である。
【００３８】
図１０に示された抵抗材３０は複数の鎧板３１を有する。これら鎧板３１の長手方向は開口部１５の長手方向に対して垂直であり、これら鎧板３１がスロッシング抑制板１２又は扇形分割体１３に対して斜めに起立した状態で開口部１５内に設置されている。
【００３９】
液体６が加振されても、液体６が開口部１５を通過する際に、その液体６の運動エネルギーが抵抗材２１，２３，２５，２７，２８，３０によって消失する。そのため、液体６の液面の揺動を抑えることができる。側壁５の近傍部分の液体６が上下に揺動しようとするが、側壁５の近傍部分の液体６が上下に大きく揺動しない。そのため、液体６の液面のスロッシング揺動を抑えることができる。
【００４０】
液体６が開口部１５を通過する際に、液体６の流れが抵抗材２１，２３，２５，２７，２８，３０によって受けられるので、抵抗材２１，２３，２５，２７，２８，３０は予測される抵抗に耐える剛性をもつ材料からなることが好ましい。抵抗材２１，２３，２５，２７，２８，３０が高い剛性材料であれば、抵抗材２１，２３，２５，２７，２８，３０が変形して、流速を減少させることができないなどの問題は生じることはない。
【００４１】
なお、複数の開口部１５がある場合、開口部１５に設置する抵抗材は全て同じであってもよいし、開口部１５ごとに異なるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を適用した浮屋根式タンクの縦断面を示した断面図である。
【図２】上記浮屋根式タンクに設置されるスロッシング抑制装置を示した斜視図である。
【図３】分割されたスロッシング抑制板を示した平面図である。
【図４】分割され且つ開口部が設置されたスロッシング抑制板を示した平面図である。
【図５】図４に示された開口部に設置される抵抗材を示した平面図である。
【図６】図４に示された開口部に設置される抵抗材を示した平面図である。
【図７】図４に示された開口部に設置される抵抗材を示した平面図である。
【図８】図４に示された開口部に設置される抵抗材を示した平面図である。
【図９】図４に示された開口部に設置される抵抗材を示した斜視図である。
【図１０】図４に示された開口部に設置される抵抗材を示した斜視図である。
【図１１】従来の浮屋根式タンクの縦断面を示した断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  浮屋根式タンク
１０  スロッシング抑制装置
１２  スロッシング抑制板
１３  扇形分割体
１５  開口部
２１、２３、２５、２７、２８、３０  抵抗材
【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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【図１１】
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