(57)【要約】【課題】タンクの内部に存在する気体が、液体のスロッシングによって排出口に達することを抑制する。【解決手段】液体２０の排出口３３が設けられたタンク１０の内部に保持された液体２０のスロッシング抑制装置に、タンク１０の内部を液体２０の液面１４につながる第１領域と排出口３３につながる第２領域とに仕切る板１５を備える。板１５には、液体２０が第１領域から第２領域に通過可能な貫通穴１６が形成される。さらに、第１領域に面する上部開口部からこの上部開口部よりも下方に位置して第２領域に面する下部開口部に連通する液体２０の流路を形成する、筒状体などの流路形成手段を備えてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の排出口が設けられたタンクの内部に保持された液体のスロッシング抑制装置において、
前記タンクの内部を前記液体の液面につながる第１領域と前記排出口につながる第２領域とに仕切り、前記液体が前記第１領域から前記第２領域に通過可能な貫通部が形成された仕切り手段、
を有することを特徴とするスロッシング抑制装置。
【請求項２】
前記仕切り手段は、前記第１領域に面する上部開口部からこの上部開口部よりも下方に位置して前記第２領域に面する下部開口部に連通する前記液体の流路を形成する流路形成手段を備え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】
前記流路形成手段は鉛直方向に延びる筒状体であることを特徴とする請求項２に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項４】
前記筒状体は複数であって、これらの筒状体は１以上に束ねられてい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】
前記筒状体は、前記タンクの内壁面近傍に配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項６】
前記仕切り手段は上方および下方のいずれかに広がる錘面体を備え、前記流路の少なくとも一部は前記錘面体の内側に形成されていることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項７】
前記流路形成手段は、鉛直方向に間隔をおいて配置された水平に広がる２枚以上の板であって、それぞれの前記板と前記タンクの内壁面との間の少なくとも一部には間隙が形成されていて、互いに隣接する前記間隙が水平方向の位置が重ならないように配置されていることを特徴とする請求項２に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項８】
前記仕切り手段は貫通穴が形成された板を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項９】
前記仕切り手段は水平方向に間隔をおいて互いに平行に配列された複数の板および棒のいずれかを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項１０】
液体を保持するタンクにおいて、
前記液体の排出口と、
前記タンクの内部を前記液体の液面につながる第１領域と前記排出口につながる第２領域とに仕切り、前記液体が前記第１領域から前記第２領域に通過可能な貫通部が形成された仕切り手段と、
を有することを特徴とするタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所などに用いるタンクの内部に保持された液体のスロッシングを抑制するスロッシング抑制装置およびそれを用いたタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所には、地震時にも機能を維持しなければならない設備がある。このような設備としては、たとえば地震時に原子炉を冷却するための冷却水を循環させるディーゼル発電機を挙げることができる。このような原子力発電所の設備は、確実に所定の性能を発揮することが求められ、スロッシング（液体の揺動）による漏洩も許されない。このため、大きな地震動にも効果を発揮するスロッシング対策が期待されている。
【０００３】
そこで、原子力発電所では、スロッシングを防止するため、比較的小型の標準的なタンクにおいてはタンク天井板が外れないような構造にするか、タンク全高を高くし、タンク内液体が外に出ないようにしている。一部のタンクでは、スロッシングを抑制する鉛直方向に広がる邪魔板を設置している。また、特許文献１および特許文献２は、スロッシングを抑制する方法について言及している。
【特許文献１】特開２００６−３６２１７号公報
【特許文献２】実開平６−７６１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
知見の蓄積により、原子力発電所の設計の際に用いられる設計地震動が、設計当初よりも大きくなる場合がある。このような場合、設計時点のスロッシング対策では、新たな設計地震動に対しては不十分となる場合があり得る。
【０００５】
スロッシングによる漏洩を防ぐ比較的簡単な対策の一つとして、内部構造を変えずにタンク全高を高くする方法がある。しかし、タンクの設置空間は限られており、タンク形状を変えることは現実的ではない。
【０００６】
また、空気の混入の防止が求められる設備に液体を供給するタンクにおいて、スロッシングが抑制されずに排出口が露出すると、空気が流出する可能性がある。したがって、タンク外形を変えずに内部に工夫をすることでスロッシングを抑制する必要がある。しかし、特許文献１や特許文献２では、スロッシングを抑制する方法については言及されているものの、タンクの排出口からの気体の流出を抑制する方法は開示されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、液体の排出口が設けられたタンクの内部に存在する気体が、液体のスロッシングによって排出口に達することを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明は、液体の排出口が設けられたタンクの内部に保持された液体のスロッシング抑制装置において、前記タンクの内部を前記液体の液面につながる第１領域と前記排出口につながる第２領域とに仕切り、前記液体が前記第１領域から前記第２領域に通過可能な貫通部が形成された仕切り手段、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、液体を保持するタンクにおいて、前記液体の排出口と、前記タンクの内部を前記液体の液面につながる第１領域と前記排出口につながる第２領域とに仕切り、前記液体が前記第１領域から前記第２領域に通過可能な貫通部が形成された仕切り手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、液体の排出口が設けられたタンクの内部に存在する気体が、液体のスロッシングによって排出口に達すること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】
【００１１】
本発明に係るスロッシング抑制装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の実施の形態では、タンクに取り付けられたスロッシング抑制装置を例として説明しているが、タンクが単独で存在している必要はなく、発電機などの他の機器の一部で液体を保持する部分のスロッシングを抑制するものであってもよい。
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係るスロッシング抑制装置の第１の実施の形態の図２におけるＩ−Ｉ矢視立断面図である。図２は、図１におけるII−II矢視平断面図である。
【００１３】
このスロッシング抑制装置は、液体２０の排出口３３が設けられたタンク１０の内部に保持された液体２０のスロッシングを抑制する装置である。このタンク１０は、たとえば円筒状に形成されていて、タンク１０の下部に配置された排出口３３から外部に延びる排出配管１３が接続されている。また、このタンク１０には、たとえば外部から供給口３２に延びる供給配管１２が接続されている。タンク１０の内部には液面１４が形成されている。すなわち、タンク１０の内部には、液体２０の他、空気などの気体２１が存在している。なお、タンク１０の形状は円筒状に限定されるわけではなく、球状、直方体状などであってもよい。
【００１４】
スロッシング抑制装置は、複数（図示の例では９個）の貫通穴１６が形成された板１５を有している。この板１５は、タンク１０の内部を、液体２０の液面１４につながる第１領域と、排出口３３につながる第２領域とに仕切っている。すなわち、タンク１０の内部は、板１５より上方の第１領域と下方の第２領域とに仕切られている。また、貫通穴１６は、液体２０が第１領域から第２領域に通過可能なように形成されている。
【００１５】
通常の状態では、供給配管１２を介して供給口３２からタンク１０の上部に供給される液体２０は、貫通穴１６を通過して排出口３３から排出配管１３を介して外部に排出される。この液体は、たとえば軽油などのディーゼル発電機の燃料である。
【００１６】
地震などによって、タンク１０の内部に保持された液体２０に加速度が加えられた場合、この液体２０には揺れが生じる。しかし、本実施の形態のスロッシング抑制装置を設けたタンク１０の内部の液体２０が下方から上方に向かって流れる場合、あるいはその逆に向かって流れる場合、板１５によって抵抗が生じる。このため、タンク１０の内部の液体２０のスロッシングが抑制される。
【００１７】
タンク１０の内部の液体２０のスロッシングが大きいと、液面１４に生じる波が大きくなって液面１４が排出口３３に達するおそれがある。また、スロッシングが大きいと、気体２１が、気泡となって液体２０の内部に取り込まれて、排出口３３に達するおそれがある。しかし、本実施の形態では、液体２０のスロッシングが抑制されているため、地震などによって、液体２０に加速度が加えられた場合に、タンク１０の内部に存在する気体２１が排出口３３にまで達するおそれは小さい。このため、このタンク１０から液体２０を供給されるディーゼル発電機などの機器に、燃料などの供給が途切れるおそれが小さくなる。
【００１８】
貫通穴１６の形状や数は、想定される地震動の大きさや、タンク１０に保持される液体２０の粘性などの物性によって、適宜設定すればよい。
【００１９】
［第２の実施の形態］
図３は、本発明に係るスロッシング抑制装置の第２の実施の形態の図４におけるIII−III矢視立断面図である。図４は、図３におけるIV−IV矢視平断面図である。
【００２０】
タンク１０は、たとえば直方体状に形成されている。スロッシング抑制装置は、板１５を有している。この板１５は、たとえば水平方向に広がって、タンク１０の内部を、液体２０の液面１４につながる第１領域と、排出口３３につながる第２領域とに仕切っている。すなわち、タンク１０の内部は、板１５より上方の第１領域と下方の第２領域とに仕切られている。
【００２１】
また、スロッシング抑制装置は、板１５に取り付けられた鉛直方向に延びる筒状体４１を有している。筒状体４１は全体が通常時の液面１４より下方に配置され、筒状体４１の内部には、上部開口部４２から下部開口部４３に連通する液体２０の流路４４が形成されている。上部開口部４２は、板１５の上方の第１領域に面している。下部開口部４３は、板１５の下方の第２領域に面している。
【００２２】
筒状体４１の上側で生じた液体の揺れは、筒状体４１の下側には伝わりにくい。このため、板１５の上方の第１領域で生じた液体２０の揺れは、板１５の下方の第２領域に伝わりにくい。このため、液面１４に生じた波が筒状体４１の上部開口部４２に到達した場合であっても、その波が筒状体４１の下部開口部４３にまで到達する可能性は低い。よって、タンク１０の上部に存在する気体２１が板１５の下方の第２領域にまで到達する可能性は低い。したがって、液体の排出口３３が設けられたタンク１０の内部に存在する気体２１が、液体２０のスロッシングによって排出口３３に達することを抑制することができる。
【００２３】
また、ハウスナー理論により、水平断面の大きさに対する深さの割合を大きくすることにより、筒状体４１の上側で生じた液体の揺れの筒状体４１の下側への伝わりにくさを大きくすることができる。このため、想定される地震動や、液体２０の粘性などに応じて筒状体４１の形状を決定することにより、気体２１が、液体２０のスロッシングによって排出口３３に達することをほぼ排除することも可能である。
【００２４】
［第３の実施の形態］
図５は、本発明に係るスロッシング抑制装置の第３の実施の形態における立断面図である。
【００２５】
本実施の形態のスロッシング抑制装置は、第２の実施の形態のスロッシング抑制装置の板１５に、液体２０が第１領域から第２領域に通過可能なように複数の貫通穴１６が形成されたものである。各貫通穴１６の口径は、筒状体の上部および下部開口部４２，４３の口径よりも小さい。
【００２６】
このようなスロッシング抑制装置では、万が一、板１５の下方の第２領域に気体２１が入り込んだ場合であっても、その気体２１は貫通穴１６を通って板１５の上部の第１領域に速やかに移動する。このため、このような場合であっても、気体２１が、液体２０のスロッシングによって排出口３３に達することを抑制することができる。
【００２７】
［第４の実施の形態］
図６は、本発明に係るスロッシング抑制装置の第４の実施の形態の図７におけるVI−VI矢視立断面図である。図７は、図６におけるVII−VII矢視平断面図である。
【００２８】
本実施の形態のスロッシング抑制装置は、細長板５１を有している。この細長板５１は、水平方向に間隔をおいて複数並べられている。この細長板５１によって、タンク１０の内部は、液体２０の液面１４につながる第１領域と、排出口３３につながる第２領域とに仕切られている。隣り合う細長板５１の間は、液体２０が第１領域から第２領域に通過可能な貫通穴１６となっている。
【００２９】
また、このスロッシング抑制装置は、細長板５１の上面に取り付けられた鉛直方向に延びる筒状体４１を有している。この筒状体４１の内部には、上部開口部４２から下部開口部４３に連通する液体２０の流路４４が形成されている。上部開口部４２は、細長板５１の上方の第１領域に面している。下部開口部４３は、細長板５１の下方の第２領域に面している。
【００３０】
このようなスロッシング抑制装置であっても、細長板５１は、第１領域と第２領域との間の液体２０の流れの抵抗となるため、液体２０のスロッシングが抑制される。また、液面１４に生じた波が筒状体４１の上部開口部４２に到達した場合であっても、その波が筒状体４１の下部開口部４３にまで到達する可能性は低い。よって、気体２１が、液体２０のスロッシングによって排出口３３に達することを抑制することができる。
【００３１】
また、細長板５１の代わりに、角柱、円柱を用いてもよい。さらに、細長い平板や、角柱、円柱を格子状に配置してもよい。筒状体４１を第１領域に配置するのではなく、細長板５１などの仕切り手段にぶら下げるように配置してもよい。
【００３２】
［第５の実施の形態］
図８は、本発明に係るスロッシング抑制装置の第５の実施の形態の図９におけるVIII−VIII矢視立断面図である。図９は、図８におけるIX−IX矢視平断面図である。
【００３３】
本実施の形態のスロッシング抑制装置は、第３の実施の形態において複数の筒状体４１を用いたものである。本実施の形態における筒状体４１は、第３の実施の形態と比べて流路４４の径が小さく、たとえば全体として六角柱となるように束ねたものである。
【００３４】
上述の通り、流路４４の水平断面に対する深さの割合が大きくなると、筒状体４１の上側で生じた液体の揺れは、筒状体４１の下側へ伝わり難くなる。上部開口部４２および下部開口部４３の総断面積が同じであっても、複数の筒状体４１を用いることにより流路４４の水平断面に対する深さの割合を大きくすることができる。このため、液体の排出口３３が設けられたタンク１０の内部に存在する気体２１が、液体２０のスロッシングによって排出口３３に達することを、さらに抑制することができる。
【００３５】
本実施の形態では、円柱状の筒状体４１を束ねているが、六角筒状の筒状体をハニカム状に束ねてもよい。また、束ねられた筒状体４１の全体としての形状は、六角柱状に限定されるものではなく、たとえば円柱状や、四角柱状などであってもよい。
【００３６】
［第６の実施の形態］
図１０は、本発明に係るスロッシング抑制装置の第６の実施の形態の図１１におけるＸ−Ｘ矢視立断面図である。図１１は、図１０におけるXI−XI矢視平断面図である。
【００３７】
本実施の形態のスロッシング抑制装置では、筒状体４１は２つに束ねられている。また、束ねられた筒状体４１の全体としての形状は、四角柱状である。なお、筒状体４１は、３つ以上に束ねられていてもよい。束ねられた筒状体４１は、タンク１０の内壁面近傍に設置されている。
【００３８】
このようなスロッシング抑制装置でも、第５の実施の形態と同様に、液体の排出口３３が設けられたタンク１０の内部に存在する気体２１が、液体２０のスロッシングによって排出口３３に達することを抑制することができる。さらに、タンク１０の内部の液体２０に生じる波の波高は、タンク１０の内壁面で最も高くなる。本実施の形態のスロッシング抑制装置では、この部分に筒状体４１を配置しているため、液体２０のスロッシングを効果的に抑制することができる。
【００３９】
［第７の実施の形態］
図１２は、本発明に係るスロッシング抑制装置の第７の実施の形態の図１３におけるXII−XII矢視立断面図である。図１３は、図１２におけるXIII−XIII矢視平断面図である。
【００４０】
本実施の形態のスロッシング抑制装置は、下に広がる四角錘面の一部からなる角錘面体５２を有している。この角錘面体５２の最上部には、四角筒状の筒状体４１が取り付けられている。角錘面体５２および筒状体４１により、タンク１０の内部は、上部の第１領域と下部の第２領域に仕切られている。また、角錘面体５２と筒状体４１とによって、第１領域に面する上部開口部４２から第２領域に面する下部開口部４３に連通する液体２０の流路４４が形成されている。
【００４１】
このようなスロッシング抑制装置は、第２領域から見ると液体２０の流路４４が先細りとなっているため、スロッシングを抑制することができる。このため、液体の排出口３３が設けられたタンク１０の内部に存在する気体２１が、液体２０のスロッシングによって排出口３３に達することを抑制することができる。
【００４２】
また、角錘面体５２の最下部には第１領域と第２領域との間を貫通する液体逃がし穴５３を設けてもよい。これにより、タンク１０の壁面と角錘面体５２との間に、液体２０が滞留しないようにすることができる。
【００４３】
なお、タンク１０の断面形状が円形など、四角以外の場合には、角錘面体５２の形状を、下に開いた円錘面の一部とするなど、適宜変更してもよい。
【００４４】
［第８の実施の形態］
図１４は、本発明に係るスロッシング抑制装置の第８の実施の形態の図１５におけるXIV−XIV矢視立断面図である。図１５は、図１４におけるXV−XV矢視平断面図である。
【００４５】
本実施の形態のスロッシング抑制装置は、下に広がる円錘面の一部からなる円錘面体５４を有している。この円錘面体５４の最下部には、円筒状の筒状体４１が取り付けられている。円錘面体５４および筒状体４１により、タンク１０の内部は、上部の第１領域と下部の第２領域に仕切られている。また、円錘面体５４と筒状体４１とによって、第１領域に面する上部開口部４２から第２領域に面する下部開口部４３に連通する液体２０の流路４４が系生成されている。
【００４６】
このようなスロッシング抑制装置は、第１領域から見ると液体２０の流路４４が先細りとなっているため、スロッシングを抑制することができる。このため、液体の排出口３３が設けられたタンク１０の内部に存在する気体２１が、液体２０のスロッシングによって排出口３３に達することを抑制することができる。
【００４７】
また、液体２０は、自重により、流路４４を通って第２領域に流れ込むため、第７の実施の形態のようにタンク１０の壁面近傍に液体逃がし穴５３を設ける必要がない。
【００４８】
［第９の実施の形態］
図１６は、本発明に係るスロッシング抑制装置の第９の実施の形態の図１７におけるXVI−XVI矢視立断面図である。図１７は、図１６におけるXVII−XVII矢視側断面図である。
【００４９】
本実施の形態のスロッシング抑制装置は、排出口包囲箱５５を有している。この排出口包囲箱５５は、排出口３３を包囲する、たとえば直方体状の領域を形成している。つまり、排出口包囲箱５５は、タンク１０の内部を、この直方体状の第２領域と、それ以外の第１領域に仕切っている。
【００５０】
排出口包囲箱５５には、液体２０を第１領域から第２領域に通過可能にする貫通穴１６が形成されている。貫通穴１６は、たとえば排出口３３よりも高さ方向位置が高くなるようにしておく。
【００５１】
このようなスロッシング抑制装置を用いると、地震などによって液体２０に激しい揺動が生じた場合であっても、排出口３３の近傍には液体２０が残存することになるため、液体の排出口３３が設けられたタンク１０の内部に存在する気体２１が、液体２０のスロッシングによって排出口３３に達することを抑制することができる。
【００５２】
この排出口包囲箱５５の大きさは、想定される地震動の大きさや継続時間と、排出口３３からの液体２０の排出速度などに応じて適宜設定すればよい。また、排出口包囲箱５５の上面に気体逃し穴５６を開けておくと、万が一、第２領域に気体２１が入り込んだ場合でも、その気体は速やかに第１領域に戻っていくため、気体２１が排出口３３に達することをさらに抑制することができる。
【００５３】
［第１０の実施の形態］
図１８は、本発明に係るスロッシング抑制装置の第８の実施の形態の図１９におけるXVIII−XVIII矢視立断面図である。図１９は、図１８におけるXIX−XIX矢視平断面図である。
【００５４】
本実施の形態のスロッシング抑制装置は、たとえば３枚の水平に広がる板１５によって、タンク１０の内部を、上部の第１領域と下部の第２領域に仕切っている。それぞれの板１５とタンク１０の内壁面との間の少なくとも一部には間隙が形成されている。互いに隣接する間隙は、水平方向の位置が互いに重なり合わないように配置されている。最上部に位置する板１５とタンク１０の内壁面との間の間隙を上部開口部４２、最下部に位置する板１５とタンク１０の内壁面との間の間隙を下部開口部４３とすると、これらの３枚の板１５によって上部開口部４２から下部開口部４３に連通する液体２０の流路４４が形成されている。上部開口部４２は第１領域に面していて、下部開口部は第２領域に面している。
【００５５】
このようなスロッシング抑制装置を用いると、第１領域で生じたスロッシングの影響は、長い流路４４を伝わっていく間に小さくなり、第２領域にはあまり伝わらない。このため、液体の排出口３３が設けられたタンク１０の内部に存在する気体２１が、液体２０のスロッシングによって排出口３３に達することを抑制することができる。
【００５６】
［他の実施の形態］
上述の各実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係るスロッシング抑制装置の第１の実施の形態の図２におけるＩ−Ｉ矢視立断面図である。
【図２】図１におけるII−II矢視平断面図である。
【図３】本発明に係るスロッシング抑制装置の第２の実施の形態の図４におけるIII−III矢視立断面図である。
【図４】図３におけるIV−IV矢視平断面図である。
【図５】本発明に係るスロッシング抑制装置の第３の実施の形態における立断面図である。
【図６】本発明に係るスロッシング抑制装置の第４の実施の形態の図７におけるVI−VI矢視立断面図である。
【図７】図６におけるVII−VII矢視平断面図である。
【図８】本発明に係るスロッシング抑制装置の第５の実施の形態の図９におけるVIII−VIII矢視立断面図である。
【図９】図８におけるIX−IX矢視平断面図である。
【図１０】本発明に係るスロッシング抑制装置の第６の実施の形態の図１１におけるＸ−Ｘ矢視立断面図である。
【図１１】図１０におけるXI−XI矢視平断面図である。
【図１２】本発明に係るスロッシング抑制装置の第７の実施の形態の図１３におけるXII−XII矢視立断面図である。
【図１３】図１２におけるXIII−XIII矢視平断面図である。
【図１４】本発明に係るスロッシング抑制装置の第８の実施の形態の図１５におけるXIV−XIV矢視立断面図である。
【図１５】図１４におけるXV−XV矢視平断面図である。
【図１６】本発明に係るスロッシング抑制装置の第９の実施の形態の図１７におけるXVI−XVI矢視立断面図である。
【図１７】図１６におけるXVII−XVII矢視側断面図である。
【図１８】本発明に係るスロッシング抑制装置の第８の実施の形態の図１９におけるXVIII−XVIII矢視立断面図である。
【図１９】図１８におけるXIX−XIX矢視平断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…タンク、１２…供給配管、１３…排出配管、１４…液面、１５…板、１６…貫通穴、２０…液体、２１…気体、３２…供給口、３３…排出口、４１…筒状体、４２…上部開口部、４３…下部開口部、４４…流路、５１…細長板、５２…角錘面体、５３…液体逃がし穴、５４…円錘面体、５５…排出口包囲箱、５６…気体逃し穴
【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】
2009107718.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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