JP2006315717A - 浮屋根揺動抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貯蔵タンクに石油を貯蔵している場合でも引火する虞れを低減することができるとともに、貯蔵タンクに安価な建設コストで適用することができる浮屋根揺動抑制装置を提供する。
【解決手段】浮屋根揺動抑制装置２０は、壁１１で形成する貯蔵空間１３に貯蔵液１４を溜める貯蔵タンク１０に設けてある。その浮屋根揺動抑制装置には、浮屋根の揺動によって移動するケーブル（一方の部材）２１と、ケーブルに接触する摩擦部材（他方の部材）１６とで構成し、ケーブルと摩擦部材との摩擦によって浮屋根１８の揺動を抑制する揺動抑制手段１７を設けてある。ケーブルと摩擦部材とが接触する摺動部１９は、壁の上部近傍に設けてある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、浮屋根揺動抑制装置に関するものである。

２００３年９月に発生した北海道十勝沖地震は、苫小牧市の製油所内において浮屋根を備える石油タンク（貯蔵タンク）に火災を発生させる原因となったと考えられている。詳細には、火災が発生したのは、地震動に石油タンクの内部の石油（貯蔵液）が共振し、スロッシングと呼ばれる貯蔵液の液面揺動によって浮屋根が揺動し、その揺動で浮屋根が損傷して石油が空気に触れ、空気に触れた石油が何らかの原因で引火したものと考えられている。

全国には、１０，０００キロリットル以上の石油タンクが２，０００基以上存在し、５００キロリットル以上の石油タンクが１０，０００基以上存在している。それらの石油タンクの多くのものは、地震動によるスロッシングで浮屋根が損傷することが考慮されていない。

そこで、地震動によるスロッシングで浮屋根が損傷する虞れを低減するため、従来、種々の装置が提案されている。

例えば、貯蔵タンクに補強部材を付加することで貯蔵液の液面揺動を低減し、それにより浮屋根の揺動を低減することで浮屋根が損傷する虞れを低減する補強装置もそのうちの一つである。

この補強装置によれば、貯蔵タンクに補強部材を付加するので、貯蔵タンクの耐震性能を向上することができ、貯蔵液の液面揺動を低減することができる。従って、浮屋根の揺動を抑制することができるから、浮屋根が損傷をする虞れを低減することができる。

しかしながら、貯蔵タンクに補強部材を付加するには、高い建設コストが必要になるという問題がある。

安価な建設コストで貯蔵タンクに適用することができ、且つ地震動によるスロッシングで浮屋根が損傷する虞れを低減するものとして、図１８及び図１９に示す浮屋根揺動抑制装置１が提案されている。

図示する浮屋根揺動抑制装置１には、複数の粘弾性部材（揺動抑制手段）２が備えられている。粘弾性部材２は、樹脂材料で、浮屋根３の側部に取り付ける基部２ａと、壁４に接触する接触部２ｂとを備えるよう形成されており、浮屋根３を貯蔵液５に浮かべた場合、浮屋根３が壁４に対して一定のせん断抵抗力を有しながら揺動するよう浮屋根３の側部に所定間隔毎に取り付けられている。

この浮屋根揺動抑制装置１によれば、壁４と浮屋根３との間に粘弾性部材２を設けたので、地震動で浮屋根３が揺動しようとした場合には、粘弾性部材２のせん断抵抗力によって貯蔵液５の液面揺動に伴う浮屋根３の揺動を抑制でき、浮屋根３が損傷する虞れを低減することができる。しかも、貯蔵タンクに補強部材を付加する必要がないから、安い建設コストで浮屋根揺動抑制装置１を貯蔵タンクに適用することができる。

平野 廣和、"長周期地震で発生する浮屋根式タンクのスロッシング現象を減衰させるための装置の開発"、［online］、平成16年11月、中央大学理工学研究所、［平成17年4月6日検索］、インターネット〈http://www.ise.chuo-u.ac.jp/TISE/kyouyou/Thirano2004110/〉

ところで、浮屋根３の側部に粘弾性部材２を取り付ける浮屋根揺動抑制装置１は、粘弾性部材２と貯蔵液５の液面との間隔が狭いので、粘弾性部材が貯蔵液に触れる虞れがある。貯蔵タンクに石油を貯蔵し、且つ浮屋根の揺動を抑制することで粘弾性部材が熱をもっている場合には、粘弾性部材に石油が触れると引火する虞れがある。

そこで、本発明は、上記実情に鑑みて、貯蔵タンクに石油を貯蔵している場合でも引火する虞れを低減することができるとともに、貯蔵タンクに安価な建設コストで適用することができる浮屋根揺動抑制装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に係る発明は、貯蔵液を溜める貯蔵タンクに設け、貯蔵液に浮かべた浮屋根がスロッシングで揺動することを抑制する浮屋根揺動抑制装置において、浮屋根の揺動によって運動する一方の部材と、一方の部材に接触する他方の部材とで構成し、一方の部材と他方の部材との摩擦によって浮屋根の揺動を抑制する揺動抑制手段を設けて成り、一方の部材と他方の部材とが接触する摺動部を、浮屋根の上方領域に設けたことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、壁で形成する貯蔵空間に貯蔵液を溜める貯蔵タンクに設け、貯蔵液に浮かべた浮屋根がスロッシングで揺動することを抑制する浮屋根揺動抑制装置において、浮屋根の揺動によって運動する一方の部材と、一方の部材に接触する他方の部材とで構成し、一方の部材と他方の部材との摩擦によって浮屋根の揺動を抑制する揺動抑制手段を設けて成り、一方の部材と他方の部材とが接触する摺動部を、壁の上方領域又は壁の外方領域に設けたことを特徴とする。

本発明の請求項１にかかる浮屋根揺動抑制装置によれば、浮屋根の揺動によって運動する一方の部材と、一方の部材に接触する他方の部材とで構成し、一方の部材と他方の部材との摩擦によって浮屋根の揺動を抑制する揺動抑制手段を設けて成り、一方の部材と他方の部材とが接触する摺動部を、浮屋根の上方領域に設けたので、摺動部と貯蔵液の液面との間隔を、浮屋根の側部に取り付けた粘弾性部材と貯蔵液の液面との間隔よりも広くすることができ、摺動部に貯蔵液が触れる虞れを低減することができる。従って、摺動部が熱を持ち、且つ貯蔵タンクに石油を貯蔵している場合でも、引火する虞れを低減することができる。しかも、浮屋根の揺動によって運動する一方の部材と、一方の部材に接触する他方の部材とで構成する揺動抑制手段を設けて成るので、浮屋根の揺動を抑制でき、浮屋根が損傷する虞れを低減することができる。従って、貯蔵タンクに補強部材を付加して浮屋根の揺動を抑制する必要がないので、貯蔵タンクに安価な建設コストで適用することができる。

本発明の請求項２にかかる浮屋根揺動抑制装置によれば、浮屋根の揺動によって運動する一方の部材と、一方の部材に接触する他方の部材とで構成し、一方の部材と他方の部材との摩擦によって浮屋根の揺動を抑制する揺動抑制手段を設けて成り、一方の部材と他方の部材とが接触する摺動部を、壁の上方領域又は壁の外方領域に設けたので、摺動部と貯蔵液の液面との間隔を、浮屋根の側部に取り付けた粘弾性部材と貯蔵液の液面との間隔よりも広くすることができ、摺動部に貯蔵液が触れる虞れを低減することができる。従って、摺動部が熱を持ち、且つ貯蔵タンクに石油を貯蔵している場合でも、引火する虞れを低減することができる。しかも、浮屋根の揺動によって運動する一方の部材と、一方の部材に接触する他方の部材とで構成する揺動抑制手段を設けて成るので、浮屋根の揺動を抑制でき、浮屋根が損傷する虞れを低減することができる。従って、貯蔵タンクに補強部材を付加して浮屋根の揺動を抑制する必要がないので、貯蔵タンクに安価な建造コストで適用することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る浮屋根揺動抑制装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

［実施の形態１］
図１及び図２は、本発明の実施の形態１の浮屋根揺動抑制装置を適用した貯蔵タンクを示したものである。貯蔵タンク１０は、壁１１と浮屋根１８と浮屋根揺動抑制装置２０とを備えている。

壁１１は、上部に開口１２を有する筒状を成すよう形成してある。壁１１の内方には、壁１１によって貯蔵空間１３を形成してある。貯蔵空間１３には、例えば水、石油等の貯蔵液１４を溜めてある。

壁１１の上端には、複数（図示例では８ケ）の凹部１５を設けてある。各凹部１５は、図３〜図５に示すように、壁１１の上端面から下方向に向けて形成してある。それらの凹部１５は、一定間隔毎に配置してある。凹部１５には、凹部１５に対応するよう鞍型に設けた摩擦部材（他方の部材）１６をはめ込んである。摩擦部材１６は、後述するケーブルが切れないよう、上部をなだらかな曲面で構成してあり、且つ壁１１の厚さ方向に沿った縦断面において中央部１６ａが上方向に突出するよう例えば熱可塑性繊維補強樹脂を材料として設けてある。

浮屋根１８は、図１及び図２に示すように、円盤状に形成してあり、開口１２を閉塞するよう貯蔵液１４に浮かべてある。浮屋根１８と壁１１との間には、不図示のシール部材を設けてあり、シール部材で浮屋根１８と壁１１との間にある貯蔵液１４が気化すること、及び雨水が浮屋根１８の下方領域に進入することを防止している。

浮屋根揺動抑制装置２０には、摩擦部材１６に対応するようケーブル（一方の部材）２１と錘２３とを設けてある。すなわち、浮屋根揺動抑制装置２０は、複数の摩擦部材１６と複数のケーブル２１と複数の錘２３とで構成してある。また、摩擦部材１６とケーブル２１とで揺動抑制手段１７を構成してある。

ケーブル２１の一端は浮屋根１８の上部に取り付けてあり、ケーブル２１の他端には錘２３を取り付けてある。さらにケーブル２１は、壁１１をまたぐよう凹部１５にはめ込み、浮屋根１８の揺動に伴って長さ方向に移動し、且つ摩擦部材１６の上をスライド移動するよう配置してある。換言すれば、この浮屋根揺動抑制装置２０は、凹部１５にケーブル２１をはめ込み、ケーブル２１と摩擦部材１６とが接触する摺動部１９を壁１１の上端近傍に設けてある。

ケーブル２１は、地震が発生した場合、地震動に貯蔵液１４が共振して液面が揺動し、その液面の揺動によって浮屋根１８が揺動しても、錘２３が地面に接触せず、且つ錘２３が壁１１の上端に接触しない長さとしてある。

ケーブル２１及び摩擦部材１６には、ケーブル２１の摺動時、所定の摩擦係数μ１となる材料を使用してある。なお、ケーブル２１及び摩擦部材１６には、摩擦係数μ１が０．５より小となる材料を使用する。

錘２３は、貯蔵液１４の液面から浮屋根１８が浮き上がらない重量としてある。

地震動で貯蔵液１４の液面が揺動しようとする場合には、図６に示すように、貯蔵液１４の液面の揺動に伴って、浮屋根１８の一方の端が上方に向けて移動しようとするとともに、浮屋根１８の他方の端が下方に向けて移動しようとする。そのように浮屋根１８が揺動しようとした場合には、図７に示すように、摩擦部材１６の上をケーブル２１がスライド移動してケーブル２１と摩擦部材１６とが摺動し、浮屋根１８が有しているエネルギーが摩擦により熱エネルギーとして消費されるので、浮屋根１８の揺動を抑制することができる。

摺動部１９における摩擦抵抗力Ｆ１は、ケーブル２１を介して作用する鉛直方向の力の和（概略、錘２３の重量Ｗの２倍）に摩擦係数μ１を乗じることで得ることができる。この浮屋根揺動抑制装置２０によれば、地震動で浮屋根１８が揺動しようとした場合、浮屋根１８が有しているエネルギーから、摩擦抵抗力Ｆ１にケーブル２１の移動量δを乗じることで得ることができるエネルギーを奪うことができる。

従って、この実施の形態１に係る浮屋根揺動抑制装置２０によれば、ケーブル２１と摩擦部材１６とが摺動する摺動部１９を備えているので、地震動で浮屋根１８が揺動しようとした場合には、ケーブル２１と摩擦部材１６とが摺動し、浮屋根１８が有しているエネルギーが摩擦により熱エネルギーとして消費されるので、浮屋根１８の揺動を抑制でき、浮屋根１８が損傷する虞れを低減することができる。しかも、摺動部１９を壁１１の上端近傍に設けたので、摺動部１９と貯蔵液１４の液面との間隔を、浮屋根１８の側部と貯蔵液１４の液面との間隔よりも広くすることができ、摺動部１９に貯蔵液１４が触れる虞れを低減することができる。従って、貯蔵タンク１０に石油を貯蔵し、且つ摺動部１９が熱を持っている場合でも、引火する虞れを低減することができる。

さらに、実施の形態１に係る発明によれば、摩擦部材１６とケーブル２１と錘２３とを備えるだけで、浮屋根１８が損傷する虞れを低減することができるので、オイルダンパー等の高価で特殊な装置を用いる必要がなく、且つ貯蔵タンク１０に補強部材を付加して浮屋根１８の揺動を抑制する必要がないため、建設コストが安価な浮屋根揺動抑制装置２０を提供することができる。加えて、実施の形態１に係る浮屋根揺動抑制装置２０によれば、ケーブル２１の一端を浮屋根１８の上部に取り付け、ケーブル２１の他端に錘２３を取り付け、壁１１に凹部１５を設けて摩擦部材１６をはめ込むだけで、浮屋根１８が損傷する虞れを低減することができ、浮屋根１８の下方領域に物を取り付ける必要がない。よって、浮屋根揺動抑制装置２０を取り付ける際、貯蔵液１４を貯蔵タンク１０から排出する必要がなく、貯蔵液１４を溜めた状態で、既設の貯蔵タンク１０に取り付けることができる。しかも、貯蔵液１４を排出する必要がないから、短い工期で浮屋根揺動抑制装置２０を既設の貯蔵タンク１０に取り付けることができる。

さらに、他端に錘２３を取り付けたケーブル２１は、壁１１をまたぐよう凹部１５にはめ込み、浮屋根１８の揺動に伴って摩擦部材１６の上をスライド移動するよう配置してある。よって、この浮屋根揺動抑制装置２０によれば、ケーブル２１の移動量によらず一定の摩擦抵抗力Ｆ１を維持することができる。

さらに、ケーブル２１及び摩擦部材１６に、ケーブル２１の摺動時、摩擦係数μ１が０．５より小となる材料を使用したので、摩擦抵抗力Ｆ１（２μＷ）が、錘２３に作用する重力より小さいので、地震が終わった後、錘２３に作用する重力によって速やかに元の状態と同様にケーブル２１を張ることができる。よって、ケーブル２１が弛んだ状態で維持されることがないので、次に地震が発生した場合にも浮屋根１８が損傷する虞れを低減することができる。

なお、上述した実施の形態１に係る浮屋根揺動抑制装置２０には、揺動抑制手段１７を８ケ設けるもので説明した。しかし、この発明はそれに限られず、揺動抑制手段１７を複数設ければ良い。設ける揺動抑制手段１７の数を増加すれば、浮屋根１８の揺動を一層、抑制することができ、浮屋根１８が損傷する虞れを一層低減することができる。また、錘２３の重量を増加すれば、浮屋根１８の揺動を一層、抑制することができ、浮屋根１８が損傷する虞れを一層低減することができる。

さらに、上述した実施の形態１には、熱可塑性繊維補強樹脂を用いて形成した摩擦部材１６で説明した。しかし、この発明はそれに限られず、鋳鋼を用いて摩擦部材１６を形成してもよい。鋳鋼を用いて摩擦部材１６を形成した場合には、熱可塑性繊維補強樹脂を用いて摩擦部材１６を形成した場合に比して、製造コストを安価にすることができきる。

また、上述した実施の形態１には、壁１１の上部に凹部１５を設け、その凹部１５に摩擦部材１６をはめ込み、その摩擦部材１６の上をケーブル２１が移動するもので説明した。しかし、この発明はそれに限られず、凹部１５を設けず壁１１の上端に摩擦部材を設け、その摩擦部材の上をケーブルが移動するようにしても良い。

加えて、図示省略するが、錘２３が垂直方向にのみ移動するよう壁１１の外側に、垂直方向に沿ってガイド部材を設けても良い。このようなガイド部材を設けた場合には、錘２３が水平方向に移動することがないので、地震や風によって錘２３が壁１１に接触することを防止することができる。

また、図示省略するが、凹部１５を覆うカバーを設けても良い。このようなカバーを設けた場合には、摺動部１９に水等の液体がかかること、及び摺動部１９に塵等の異物が入ることを防止できるので、摺動部１９の耐久性を向上することができる。

加えて、上述した実施の形態１には、壁１１を筒状に形成したもので説明した。しかし、この発明はそれに限られず、壁１１を矩形状に形成しても良いし、多角形状に形成しても良い。

［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の形態２の浮屋根揺動抑制装置を適用した貯蔵タンクを示したものである。図８に示す貯蔵タンク１０ａにおいて、図１及び図２に示した貯蔵タンク１０と同一のものには同一の符号を付して説明を省略する。

図８に示す貯蔵タンク１０ａの壁１１ａの上端には、上述した凹部１５を設ける代わりに、摩擦ダンパー２４を設けてある。摩擦ダンパー２４は、図示省略するが、壁１１ａの上端に一定間隔毎に例えば８ケ配置してある。

実施の形態２の浮屋根揺動抑制装置２０ａは、８ケの摩擦ダンパー２４と、それに対応するよう設けた８本のケーブル２１ａと８ケの錘２３とで構成している。

摩擦ダンパー２４は、図８〜図１０に示すように、定滑車（一方の部材）２６と摩擦部材（他方の部材）２７Ａ，２７Ｂと支持部材２８Ａ，２８Ｂと皿バネ２９とボルト３０とナット３１とを備えている。そして、実施の形態２の浮屋根揺動抑制装置２０ａは、定滑車２６と摩擦部材２７Ａ，２７Ｂとで揺動抑制手段２５を構成してある。

定滑車２６は、円柱状を成すよう形成してあり、円形状を成す両側部の中心を通過する回転軸２６ａが水平となるよう配置してある。定滑車２６は、回転軸２６ａを通り、回転軸２６ａに沿って形成した貫通孔２６ｂを有している。さらに、両側部を連結する柱部２６ｃのほぼ中央には掛止溝２６ｄを設けてある。掛止溝２６ｄは、外周面から回転軸２６ａに向け、外周面に沿って柱部２６ｃを一周するよう形成してある。

摩擦部材２７Ａ，２７Ｂは、２つで一組を成している。各摩擦部材２７Ａ，２７Ｂは、例えば金属材料を用いて、円柱状を成すようそれぞれ形成してあり、円形状を成す両側部の中心を通過する回転軸２７ａが水平となり、且つその回転軸２７ａが、定滑車２６の回転軸２６ａに重なるよう配置してある。各摩擦部材２７Ａ，２７Ｂは、回転軸２７ａを通り、回転軸２７ａに沿って形成した貫通孔２７ｂを有している。摩擦部材２７Ａ，２７Ｂを配置した状態では、２つの摩擦部材２７Ａ，２７Ｂが定滑車２６にそれぞれ接触し、且つそれら２つの摩擦部材２７Ａ，２７Ｂで定滑車２６を挟んでいる。

支持部材２８Ａ，２８Ｂは、２枚で一組を成している。各支持部材２８Ａ，２８Ｂは、板材を材料とし、上部の支持部と下部の取付部とを備えるよう略矩形状に形成してある。

支持部は、摩擦部材２７Ａ，２７Ｂ、定滑車２６及び皿バネ２９を支持する部分である。支持部の上端は、中央が突出する態様で半円を成すよう形成してある。支持部には、貫通孔２８ｃを設けてある。

一方、取付部は、支持部材２８Ａ，２８Ｂを壁１１ａの上端に取り付ける部分である。取付部の下端中央には、壁１１ａの厚さに対応する凹部２８ｄを設けてある。凹部２８ｄは、支持部材２８Ａ，２８Ｂの下端面から上方向に向けて形成してある。

それら２枚の支持部材２８Ａ，２８Ｂは、２つの摩擦部材２７Ａ，２７Ｂを挟み込むよう配置してある。支持部材２８Ａ，２８Ｂを配置した状態では、一方の支持部材２８Ａの内側部に、一方の摩擦部材２７Ａの外側部を取り付けてあり、他方の支持部材２８Ｂの内側部に、他方の摩擦部材２７Ｂの外側部を取り付けてある。

皿バネ２９は、４枚で一組を成している。各皿バネ２９は、中央に貫通孔２９ａを有する円板を円錐台状に成形することで形成している。４枚の皿バネ２９は、支持部材２８Ａ，２８Ｂの外側部に２枚ずつ、皿バネ２９の底部どうしが接触するよう配置してある。

定滑車２６、一組の摩擦部材２７Ａ，２７Ｂ、一組の支持部材２８Ａ，２８Ｂ及び一組の皿バネ２９は、貫通孔２６ｂ，２７ｂ，２８ｃ，２９ａにボルト３０を貫通させ、皿バネ２９が変形することで所定の反力が生じるようナット３１を締め付けることで一体としてある。よって、定滑車２６が回転する場合には、定滑車２６と摩擦部材２７Ａ，２７Ｂとの間に摩擦抵抗力Ｆ２による抵抗モーメント（回転抵抗力）が作用する。なお、皿バネ２９とボルト３０との間、及び皿バネ２９とナット３１との間には、外側に配置した皿バネ２９の天部に接触するようワッシャ３２をそれぞれ設けてある。

このように構成した摩擦ダンパー２４は、支持部材２８Ａ，２８Ｂの凹部２８ｄを壁１１ａの上端にはめ込み、支持部材２８Ａ，２８Ｂを壁１１ａに溶接等で一体化することで壁１１ａの上端に取り付けてある。よって、摩擦部材２７Ａ，２７Ｂと定滑車２６とが接触する摺動部３４は、壁１１ａの上部に設けてある。

ケーブル２１ａの一端は浮屋根１８の上部に取り付けてあり、ケーブル２１ａの他端には錘２３を取り付けてある。さらにケーブル２１ａは、ケーブル２１ａの長さ方向への移動に伴って定滑車２６が回転軸２６ａを中心に回転するよう掛止溝２６ｄにはめ込んである。

ケーブル２１ａは、地震が発生した場合、地震動に貯蔵液１４が共振して液面が揺動し、その液面の揺動によって浮屋根１８が揺動しても、錘２３が地面に接触せず、且つ錘２３が定滑車２６に接触しない長さとしてある。

定滑車２６、ケーブル２１ａ及び摩擦部材２７Ａ，２７Ｂは、皿バネ２９が所定の反力となるようボルト３０にナット３１を締め付けた場合に、ケーブル２１ａと定滑車２６との摩擦係数が、定滑車２６と摩擦部材２７Ａ，２７Ｂとの摩擦係数μ２よりも大きくなるよう形成してある。よって、ケーブル２１ａが図９中、矢印で示す長さ方向に移動した場合には、ケーブル２１ａの移動に伴って摩擦部材２７Ａ，２７Ｂと定滑車２６とが摺動しながら定滑車２６が回転する。

地震動で貯蔵液１４の液面が揺動しようとする場合には、貯蔵液１４の液面の揺動に伴って、浮屋根１８の一方の端が上方に向けて移動しようとするとともに、浮屋根１８の他方の端が下方に向けて移動しようとする。そのように浮屋根１８が揺動しようとした場合には、ケーブル２１ａの移動に伴って、摩擦部材２７Ａ，２７Ｂと定滑車２６とが摺動しながら定滑車２６が回転し、浮屋根１８が有するエネルギーが摩擦により熱エネルギーとして消費されるので、浮屋根１８の揺動を抑制することができる。

従って、この実施の形態２に係る浮屋根揺動抑制装置２０ａによれば、摩擦部材２７Ａ，２７Ｂと定滑車２６とが摺動する摺動部３４を備えているので、地震動で浮屋根１８が揺動しようとした場合には、摩擦部材２７Ａ，２７Ｂと定滑車２６とが摺動し、浮屋根１８が有するエネルギーが摩擦により熱エネルギーとして消費されるので、浮屋根１８の揺動を抑制することができ、浮屋根１８が損傷する虞れを低減することができる。しかも、摺動部３４を壁１１ａの上方に設けたので、摺動部３４と貯蔵液１４の液面との間隔を、浮屋根１８の側部と貯蔵液１４の液面との間隔よりも広くすることができ、摺動部３４に貯蔵液１４が触れる虞れを低減することができる。従って、貯蔵タンク１０ａに石油を貯蔵し、且つ摺動部３４が熱を持っている場合でも、引火する虞れを低減することができる。

さらに、実施の形態２に係る発明によれば、定滑車２６と摩擦部材２７Ａ，２７Ｂと支持部材２８Ａ，２８Ｂと皿バネ２９とボルト３０とナット３１とを備えるだけで、浮屋根１８が損傷する虞れを低減することができるので、オイルダンパー等の高価で特殊な装置を用いる必要がなく、且つ貯蔵タンク１０ａに補強部材を付加して浮屋根１８の揺動を抑制する必要がないため、建設コストが安価な浮屋根揺動抑制装置２０ａを提供することができる。加えて、実施の形態２に係る浮屋根揺動抑制装置２０ａによれば、ケーブル２１ａの一端を浮屋根１８の上部に取り付け、ケーブル２１ａの他端に錘２３を取り付け、壁１１ａに摩擦ダンパー２４を設けるだけで、浮屋根１８が損傷する虞れを低減することができ、浮屋根１８の下方領域に物を取り付ける必要がない。よって、浮屋根揺動抑制装置２０ａを取り付ける際、貯蔵液１４を貯蔵タンク１０ａから排出する必要がなく、貯蔵液１４を溜めた状態で既設の貯蔵タンク１０ａに取り付けることができる。しかも、貯蔵液１４を排出する必要がないから、短い工期で浮屋根揺動抑制装置２０ａを既設の貯蔵タンク１０ａに取り付けることができる。

さらに、実施の形態２に係る浮屋根揺動抑制装置２０ａは、ケーブル２１ａの移動に伴って定滑車２６と摩擦部材２７Ａ，２７Ｂとが摺動するよう設けてある。よって、この浮屋根揺動抑制装置２０ａによれば、ケーブル２１ａの移動量によらず一定の摩擦抵抗力Ｆ２を維持することができる。

なお、上述した実施の形態２に係る浮屋根揺動抑制装置２０ａには、摩擦ダンパー２４を８ケ設けるもので説明した。しかし、この発明はそれに限られず、摩擦ダンパー２４を複数設ければ良い。設ける摩擦ダンパー２４の数を増加すれば、浮屋根１８の揺動を一層、抑制することができ、浮屋根１８が損傷する虞れを一層低減することができる。また、摩擦部材２７Ａ，２７Ｂと定滑車２６との接触面圧を増加すれば、浮屋根１８の揺動を一層、抑制することができ、浮屋根１８が損傷する虞れを一層低減することができる。

さらに、図示省略するが、錘２３が垂直方向にのみ移動するよう壁１１ａの外側に、垂直方向に沿ってガイド部材を設けても良い。このようなガイド部材を設けた場合には、錘２３が水平方向に移動することがないので、地震や風によって錘２３が壁１１ａに接触することを防止することができる。

また、図示省略するが、摩擦ダンパー２４を覆うカバーを設けても良い。このようなカバーを設けた場合には、摺動部３４に水等の液体がかかること、及び摺動部３４に塵等の異物が入ることを防止できるので、摺動部３４の耐久性を向上することができる。

加えて、上述した実施の形態２には、壁１１ａを筒状に形成したもので説明した。しかし、この発明はそれに限られず、壁１１ａを矩形状に形成しても良いし、多角形状に形成しても良い。

さらに、上述した実施の形態２には、摩擦ダンパー２４を壁１１ａの上端にはめ込み、壁１１ａの上部に摺動部３４を設けるもので説明した。しかし、この発明はそれに限られず、壁１１ａの外方領域に摩擦ダンパー２４を取り付け、壁１１ａの外方領域に摺動部３４を設けても良い。

［実施の形態３］
図１１は、本発明の実施の形態３の浮屋根揺動抑制装置を適用した貯蔵タンクを示したものである。図１１に示す貯蔵タンク１０ｂにおいて、図１及び図２に示した貯蔵タンク１０と同一のものには同一の符号を付して説明を省略する。

図１１に示す貯蔵タンク１０ｂは、上述した壁１１に凹部１５を設ける代わりに、浮屋根１８の上部に摩擦ダンパー４０を取り付けてある。摩擦ダンパー４０は、図示省略するが、浮屋根１８の縁に沿って一定間隔毎に例えば８ケ配置してある。

実施の形態３の浮屋根揺動抑制装置２０ｂは、複数（この例では８ケ）の摩擦ダンパー４０で構成してある。

各摩擦ダンパー４０は、図１１〜図１３に示すように、回転部材（一方の部材）４１と摩擦部材（他方の部材）４２Ａ，４２Ｂと支持部材４３と皿バネ４４とボルト４５とナット４６とを備えている。実施の形態３の浮屋根揺動抑制装置２０ｂは、回転部材４１と摩擦部材４２Ａ，４２Ｂとで揺動抑制手段４８を構成してある。

回転部材４１は、ゴム材で形成したタイヤであり、タイヤの回転軸４１ａが略水平となるよう配置してある。回転部材４１の両側部には、回転部４１ｂがそれぞれ設けてある。回転部４１ｂは、金属材料で円板状に形成してある。回転部材４１は、回転軸４１ａを通り、回転軸４１ａに沿って形成した貫通孔４１ｃを有している。

摩擦部材４２Ａ，４２Ｂは、２つで一組を成している。各摩擦部材４２Ａ，４２Ｂは、円柱状を成すようそれぞれ形成してあり、円形状を成す両側部の中心を通過する回転軸４２ａが略水平となり、且つその回転軸４２ａが、回転部材４１の回転軸４１ａに重なるよう配置してある。各摩擦部材４２Ａ，４２Ｂは、回転軸４２ａを通り、回転軸４２ａに沿って形成した貫通孔４２ｂを有している。摩擦部材４２Ａ，４２Ｂを配置した状態では、２つの摩擦部材４２Ａ，４２Ｂが回転部材４１にそれぞれ接触し、且つそれら２つの摩擦部材４２Ａ，４２Ｂで回転部材４１を挟んでいる。

支持部材４３は、棒状に形成してあり、下部の取付部４３ａと上部の支持部４３ｂとを備えて構成してある。

取付部４３ａは、基端に不図示の貫通孔を有しており、その貫通孔と、浮屋根１８の上部に取り付けた取付板１８ａの貫通孔１８ａａとにピン４７を通すことにより、支持部材４３を回動自在に浮屋根１８に取り付ける部分である。取付部４３ａには、バネ５０を取り付けるバネ取付板４３ｄを設けてある。

支持部４３ｂは、摩擦部材４２Ａ，４２Ｂ、回転部材４１及び皿バネ４４を支持する部分であって、第１アーム部４３ｂＡと第２アーム部４３ｂＢとで構成され、且つ取付部４３ａの上端から２方向に分岐するよう形成された部分である。第１アーム部４３ｂＡと第２アーム部４３ｂＢとは、回転部材４１の厚さと２つの摩擦部材４２Ａ，４２Ｂの厚さとを合算した厚さに対応する間隔に配置してある。第１アーム部４３ｂＡの先端、及び第２アーム部４３ｂＢの先端には、貫通孔４３ｃをそれぞれ設けてある。

第１アーム部４３ｂＡと第２アーム部４３ｂＢとの間には、回転部材４１と摩擦部材４２Ａ，４２Ｂとを挿入してある。回転部材４１及び摩擦部材４２Ａ，４２Ｂを挿入した状態では、第１アーム部４３ｂＡの内側部に、一方の摩擦部材４２Ａの外側部を取り付けてあり、第２アーム部４３ｂＢの内側部に、他方の摩擦部材４２Ｂの外側部を取り付けてある。

皿バネ４４は、４枚で一組を成している。各皿バネ４４は、中央に貫通孔４４ａを有する円板を円錐台状に成形することで形成している。４枚の皿バネ４４は、第１アーム部４３ｂＡ及び第２アーム部４３ｂＢの外側部に２枚ずつ、皿バネ４４の底部どうしが接触するよう配置してある。

回転部材４１、支持部材４３、一組の摩擦部材４２Ａ，４２Ｂ及び一組の皿バネ４４は、貫通孔４１ｃ，４２ｂ，４３ｃ，４４ａにボルト４５を貫通させ、皿バネ４４が変形することで所定の反力が生じるようナット４６を締め付けることで一体としてある。よって、回転部材４１が回転する場合には、回転部材４１と摩擦部材４２Ａ，４２Ｂとの間に摩擦抵抗力Ｆ３による抵抗モーメント（回転抵抗力）が作用する。なお、皿バネ４４とボルト４５との間、及び皿バネ４４とナット４６との間には、外側に配置した皿バネ４４の天部に接触するようワッシャ５１をそれぞれ設けてある。

このように構成した摩擦ダンパー４０は、支持部材４３の取付部４３ａで浮屋根１８に取り付けてある。よって、回転部材４１と摩擦部材４２Ａ，４２Ｂとが接触する摺動部５２は、浮屋根１８の上部に設けてある。さらに、摩擦ダンパー４０と浮屋根１８との間にはバネ５０を設けてあり、そのバネ５０の弾性力によって、実施の形態３に係る浮屋根揺動抑制装置２０ｂは、摩擦ダンパー４０の回転部材４１を貯蔵タンク１０ｂの壁１１ｂに押し当てている。バネ５０は、浮屋根１８に設けたバネ取付板１８ｄが有する不図示のバネ取付孔と、支持部材４３に設けたバネ取付板４３ｄが有する不図示のバネ取付孔とにバネ５０の端を掛け止めることによって取り付けてある。

壁１１ｂ、回転部材４１、摩擦部材４２Ａ，４２Ｂは、皿バネ４４が所定の反力となるようボルト４５にナット４６を締め付け、且つバネ５０の弾性力で回転部材４１を壁１１ｂに押し当てた場合に、壁１１ｂと回転部材４１との摩擦係数が、回転部材４１と摩擦部材４２Ａ，４２Ｂとの摩擦係数μ３よりも大きくなるよう形成してある。

地震動で貯蔵液１４の液面が揺動しようとする場合には、貯蔵液１４の液面の揺動に伴って、浮屋根１８の一方の端が上方に向けて移動しようとするとともに、浮屋根１８の他方の端が下方に向けて移動しようとする。そのように浮屋根１８が揺動しようとした場合には、摩擦部材４２Ａ，４２Ｂと回転部材４１とが摺動しながら回転部材４１が回転し、浮屋根１８が有するエネルギーが摩擦により熱エネルギーとして消費されるので、浮屋根１８の揺動を抑制することができる。

従って、この実施の形態３に係る浮屋根揺動抑制装置２０ｂによれば、回転部材４１と摩擦部材４２Ａ，４２Ｂとが摺動する摺動部５２を備えているので、地震動で浮屋根１８が揺動しようとした場合には、回転部材４１と摩擦部材４２Ａ，４２Ｂとが摺動し、浮屋根１８が有するエネルギーが摩擦により熱エネルギーとして消費されるので、浮屋根１８の揺動を抑制することができ、浮屋根１８が損傷する虞れを低減することができる。しかも、摺動部５２を浮屋根１８の上方に設けたので、摺動部５２と貯蔵液１４の液面との間隔を、浮屋根１８の側部と貯蔵液１４の液面との間隔よりも広くすることができ、摺動部５２に貯蔵液１４が触れる虞れを低減することができる。従って、貯蔵タンク１０ｂに石油を貯蔵し、且つ摺動部５２が熱を持っている場合でも、引火する虞れを低減することができる。

さらに、実施の形態３に係る発明によれば、回転部材４１と摩擦部材４２Ａ，４２Ｂと支持部材４３と皿バネ４４とボルト４５とナット４６とを備えるだけで、浮屋根１８が損傷する虞れを低減することができるので、オイルダンパー等の高価で特殊な装置を用いる必要がなく、且つ貯蔵タンク１０ｂに補強部材を付加して浮屋根１８の揺動を抑制する必要がないため、建設コストが安価な浮屋根揺動抑制装置２０ｂを提供することができる。加えて、実施の形態３に係る浮屋根揺動抑制装置２０ｂによれば、浮屋根１８の上部に摩擦ダンパー４０を取り付けるだけで浮屋根１８が損傷する虞れを低減することができ、浮屋根１８の下方領域に物を取り付ける必要がない。よって、浮屋根揺動抑制装置２０ｂを取り付ける際、貯蔵液１４を貯蔵タンク１０ｂから排出する必要がなく、貯蔵液１４を溜めた状態で既設の貯蔵タンク１０ｂに取り付けることができる。しかも、貯蔵液１４を排出する必要がないから、短い工期で浮屋根揺動抑制装置２０ｂを既設の貯蔵タンク１０ｂに取り付けることができる。

さらに、実施の形態３に係る浮屋根揺動抑制装置２０ｂは、回転部材４１の回転に伴って回転部材４１と摩擦部材４２Ａ，４２Ｂとが摺動するよう設けてある。よって、この浮屋根揺動抑制装置２０ｂによれば、一定の摩擦抵抗力Ｆ３を維持することができる。

なお、上述した実施の形態３に係る浮屋根揺動抑制装置２０ｂには、摩擦ダンパー４０を８ケ設けるもので説明した。しかし、この発明はそれに限られず、摩擦ダンパー４０を複数設ければ良い。設ける摩擦ダンパー４０の数を増加すれば、浮屋根１８の揺動を一層、抑制することができ、浮屋根１８が損傷する虞れを一層低減することができる。また、摩擦部材４２Ａ，４２Ｂと回転部材４１の回転部４１ｂとの接触面圧を増加すれば、浮屋根１８の揺動を一層、抑制することができ、浮屋根１８が損傷する虞れを一層低減することができる。

さらに、図示省略するが、摩擦ダンパー４０を覆うカバーを設けても良い。このようなカバーを設けた場合には、摺動部５２に水等の液体がかかること、及び摺動部５２に塵等の異物が入ることを防止できるので、摺動部５２の耐久性を向上することができる。

加えて、上述した実施の形態３には、壁１１ｂを筒状に形成したもので説明した。しかし、この発明はそれに限られず、壁１１ｂを矩形状に形成しても良いし、多角形状に形成しても良い。

次に、貯蔵タンクに実施の形態１に係る浮屋根揺動抑制装置２０を適用した場合の検討を行う。検討モデルは、下記のように設定してある。

円筒状に形成した貯蔵タンク１０の壁１１の内径Ｄは70［ｍ］であり、壁１１の深さＨは30［ｍ］である。貯蔵タンク１０の中には、貯蔵液１４を満杯まで入れてある。よって、貯蔵タンク１０の貯蔵液１４の貯蔵量は、11万［ｋl］である。浮屋根１８の厚さは2［ｍ］であり、貯蔵液１４に1.5［ｍ］浸かっている。

ケーブル２１と摩擦部材１６とで構成する揺動抑制手段１７は、27.5［ｍ］間隔で8ケ配置してあり、ケーブル２１と摩擦部材１６との摩擦係数μは0.2である。錘２３の１つ当りの重量は1.0［ton］である。地震動によるケーブル２１の移動量δは、±0.5［m］である。揺動抑制手段１７の１つ当たりの摩擦抵抗力Ｆ１は0.4［tonf］である。

貯蔵タンク１０の深さ0〜10［ｍ］におけるスロッシング一次固有周期T1は、ハウスナーの式を用いて算出する。ハウスナーの式を下記に示す。
T1＝2π√[3.67ｇ／Ｄ・tanh(3.67h／Ｄ)]
ハウスナーの式により、上述した検討モデルにおけるスロッシング一次固有周期T1は、9.2［sec］である。

解析を容易にするため、図１４に示すように、スロッシング一次固有周期と貯蔵液１４の貯蔵量とが等しい矩形状に形成した壁１１ｄを備える貯蔵タンク１０ｄに置き換えて検討を行う。図示するように、貯蔵タンク１０ｄは、縦の壁１１ｄの間隔が64［ｍ］であり、横の壁１１ｄの間隔が60［ｍ］である。

揺動抑制手段１７が吸収するエネルギーＷは、以下のように算出する。ケーブル２１の張力をTo、ケーブル２１の張力の変化をFとした場合には、浮屋根１８の揺動によってケーブル２１の張力は、To±Fの範囲で変化する。上述したように浮屋根１８の揺動によるケーブル２１の移動量はδであるので、図１５に示すように、揺動抑制手段１７が吸収するエネルギーＷは、次式のように表すことができる。
Ｗ＝４Ｆδ (i)

ところで、揺動抑制手段１７が吸収するエネルギーＷは、粘性減衰係数Ｃeq、スロッシング一次固有角振動数ω（＝2π／T1）及びケーブル２１の移動量δを用いた場合、次式のように表すことができる。
Ｗ＝Ｃeq・πωδ２ (ii)
このモデルを図１６に示す。

(i)式及び(ii)式より、
Ｃeq＝４Ｆ／πωδ

ここで、摩擦抵抗力Ｆ１を0.4［tonf］、ケーブル２１の移動量δを±0.5［ｍ］と設定したこと、及びスロッシング一次固有角振動数ωが0.68［１／sec］であること（スロッシング一次固有周波数T1が9.2［sec］）から、粘性減衰係数Ｃeqは、0.015［tonｆ／kine］となる。

上述した粘性減衰係数Ｃeq（Ｃeq＝0.015［tonｆ／kine（0.15kN・sec/cm）］）を1/100倍、1/10倍、1倍、10倍、100倍することでパラメータとし、スロッシング一次固有角振動数ω（＝2π/T1＝2π/0.92＝0.108［sec］）で振幅（以下、「加振振幅」と称す）が１［m］となるよう貯蔵タンク１０ｄを揺動した場合の周波数領域での応答変位スペクトルを図１７のグラフに示す。なお、この検討において、横軸は、周波数［Hz］を示している。縦軸は、加振振幅を１［ｍ］とした場合の浮屋根１８の端部の上下方向への振幅［m］を示している。

図１７から明らかなように、粘性減衰係数Ｃeq＝0.015［tonf／kine］における浮屋根端部での揺動量は、加振振幅のおよそ21倍である。粘性減衰係数Ｃeq＝0.15［tonf／kine］における浮屋根端部での揺動量は、加振振幅のおよそ17倍である。粘性減衰係数Ｃeq＝1.5［tonf／kine］における浮屋根端部での揺動量は、加振振幅のおよそ6.5倍である。よって、粘性減衰係数Ｃeqの値を10倍すれば、浮屋根１８の端における揺動量をおよそ4/5以下に抑制することができ、粘性減衰係数Ｃeqの値を100倍すれば、浮屋根１８の端における揺動量をおよそ1/3以下に抑制することができる。なお、粘性減衰係数Ｃeq＝0.015［tonf／kine］は、揺動抑制手段１つ当りのものであって、貯蔵タンク１０ｄ全体では、この値を４倍したものとなる。従って、この検討によれば、実施の形態１に係る浮屋根揺動抑制装置２０が、浮屋根１８の揺動量を抑制することができることが分かった。もちろん、加振振幅が１［ｍ］以下の揺動に対しても、浮屋根１８の揺動を抑制できるのは当然である。

上記の検討を踏まえ、壁１１の内径Ｄが70［ｍ］であり、壁１１の深さＨが30［ｍ］である円筒状に形成した貯蔵タンク１０は、移動抑制手段１７を5.5ｍ間隔に40ケ設け、錘２３の重量を3.0［ton］とし、ケーブル２１と摩擦部材１６との摩擦係数μ１を0.4とした場合、浮屋根１８の上下方向への揺動量を半減することができる。

本発明に係る実施の形態１の浮屋根揺動抑制装置を適用した貯蔵タンクを示す平面図である。 図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。 図１に示した貯蔵タンクが備える壁の拡大斜視図である。 図３における矢視Ｂからの正面図である。 図３におけるＣ−Ｃ線での断面側面図である。 地震動により貯蔵液の液面が揺動しようとした場合を示す説明図である。 図１に示す浮屋根揺動抑制装置において、摩擦部材とケーブルとが摺動するときを示す説明図である。 本発明に係る実施の形態２の浮屋根揺動抑制装置を適用した貯蔵タンクを示す断面図である。 図８に示す貯蔵タンクが備える摩擦ダンパの側面図である。 図８に示す貯蔵タンクが備える摩擦ダンパの正面図である。 本発明に係る実施の形態３の浮屋根揺動抑制装置を適用した貯蔵タンクを示す断面図である。 図１１に示す貯蔵タンクが備える摩擦ダンパの側面図である。 図１１に示す貯蔵タンクが備える摩擦ダンパの正面図である。 筒状に形成した壁を備える貯蔵タンクを置き換えたものを示す説明図である。 揺動抑制手段が吸収するエネルギーＷを算出する（i）式の説明図である。 揺動抑制手段が吸収するエネルギーＷを算出する（ii）式の説明図である。 周波数［Ｈｚ］と浮屋根の端における揺動量［ｍ］との関係を示すグラフである。 従来の浮屋根揺動抑制装置を示した側面図である。 図１８に示す浮屋根揺動抑制装置が備える粘弾性部材を示す正面図である。

符号の説明

１０ 貯蔵タンク
１０ａ 貯蔵タンク
１０ｂ 貯蔵タンク
１１ｂ 壁
１２ 貯蔵空間
１４ 貯蔵液
１６ 摩擦部材（一方の部材）
１７ 揺動抑制手段
１８ 浮屋根
１９ 摺動部
２０ 浮屋根揺動抑制装置
２０ａ 浮屋根揺動抑制装置
２０ｂ 浮屋根揺動抑制装置
２１ ケーブル（他方の部材）
２５ 揺動抑制手段
２６ 定滑車（一方の部材）
２７Ａ，２７Ｂ 摩擦部材（他方の部材）
３４ 摺動部
４１ 回転部材（一方の部材）
４２Ａ，４２Ｂ 摩擦部材（他方の部材）
４８ 揺動抑制手段
５２ 摺動部

Claims (2)

1. 貯蔵液を溜める貯蔵タンクに設け、貯蔵液に浮かべた浮屋根がスロッシングで揺動することを抑制する浮屋根揺動抑制装置において、
   浮屋根の揺動によって運動する一方の部材と、一方の部材に接触する他方の部材とで構成し、一方の部材と他方の部材との摩擦によって浮屋根の揺動を抑制する揺動抑制手段を設けて成り、
   一方の部材と他方の部材とが接触する摺動部を、浮屋根の上方領域に設けたことを特徴とする浮屋根揺動抑制装置。
2. 壁で形成する貯蔵空間に貯蔵液を溜める貯蔵タンクに設け、貯蔵液に浮かべた浮屋根がスロッシングで揺動することを抑制する浮屋根揺動抑制装置において、
   浮屋根の揺動によって運動する一方の部材と、一方の部材に接触する他方の部材とで構成し、一方の部材と他方の部材との摩擦によって浮屋根の揺動を抑制する揺動抑制手段を設けて成り、
   一方の部材と他方の部材とが接触する摺動部を、壁の上方領域又は壁の外方領域に設けたことを特徴とする浮屋根揺動抑制装置。

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