JP2007191175A - スロッシング抑制材 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体の運動方向がいずれの方向であってもその液体の運動を減衰させてスロッシングの発生を抑制することができ、また、その液体の運動が大きくても、衝突して容器内壁を損傷させることのないスロッシング抑制材を提供する。
【解決手段】 本発明のスロッシング抑制材２０は、浮屋根を備える容器の該浮屋根の下面に取り付けられ、容器に収容された液体の所定領域を包囲するように該容器の底に向けて垂らされる、複数の棒状部材２１を糸状部材２２で編み連ねて形成された簾から構成されることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、浮屋根を備える容器に用いられ、スロッシングの発生を抑制するためのスロッシング抑制材に関する。

石油、ブタン、ガソリン、ナフサ、軽油、重油等を貯留するために、各種タンクが構築される。これらタンクには、タンク上部を覆う屋根が固定屋根とされた固定屋根式タンク、液面の変動に伴い屋根が移動する浮屋根式タンク、揮発性が高いブタンやナフサに対しては球形ホルダ等がある。固定屋根式タンクは、固定屋根が設けられるものの、固定屋根と液面との間に空間があり、その空間に蒸発したガスが溜まり、液ロスを生じるといった問題がある。この液ロスは、石油等を取り出して使用する使用量を減少させるものである。この使用量を減少させる液ロスを抑制するために、ガス溜まりを生じさせる空間をなくした浮屋根式タンクが多く採用されている。

浮屋根式タンクの浮屋根は、液面を覆うデッキ板と、デッキ板の縁部に設けられる箱形構造物のポンツーンとから構成される。この浮屋根は、タンク内の石油等の液面に浮き、石油等の供給による液面上昇とともに上昇し、石油等の取り出しによる液面下降とともに下降する。また、地震発生時の容器の揺動に伴う液面の揺動により傾斜する。地震による揺れの周期と、タンクの固有周期とが近い場合、共振が発生し、この共振によってタンク内の液面が大きく波立つスロッシングが発生する。地震発生のない通常時には、タンク上部はこの浮屋根で覆われているが、地震が発生し、このスロッシングが発生すると、液面の大きい波立ちによって浮屋根が大きく傾斜し、液面が開放され、タンクから液が溢れ出る。タンク内に収容される石油等は可燃性の液体であり、溢れ出た可燃性の液体に静電気等の着火源が存在すると火災が発生する。そこで、タンクから液を溢れ出させるスロッシングを抑制するための装置の提供が望まれている。

例えば、浮屋根に設置され、ばね機構を介して錘を吊り下げた制振装置が提案されている（特許文献１参照）。これは、錘により浮屋根を固定することで、スロッシングを抑制するものである。しかしながら、この制振装置は、スロッシングを抑制することはできるが、錘が容器の底に向けて延びているため、液体の取り出し時において、液面低下に伴い、浮屋根と液面とが離間し、蒸気相を形成し、液ロスを発生させる。したがって、この液ロスを減少させることができる装置が望まれている。

スロッシングの発生を抑制し、かつ液ロスを減少させることができる装置または部材として、浮き蓋の下面または底部の少なくとも一方に連結され、タンク本体内の上下方向に向かう流動抑制部材が提案されている（特許文献２参照）。この流動抑制部材は、浮き蓋または底部に対し、屈曲自在に連結されていることを特徴とする。この流動抑制部材は、スロッシング現象による運動の大きな内部運動減衰を発生させるとともに、壁面に開孔を設けることで、液体貯蔵タンクの液面運動の固有周期を短い方向に変化させ、液体運動の同調点から外す作用をもたせることができる。また、屈曲自在に連結されているため、液ロスを減少させ、蒸気相をなくして安全を保つ浮き蓋の特徴を生かすことができる。

具体的には、３枚または４枚の流動抑制部材が、浮き蓋の下面または底部の周方向に、ヒンジを用いて屈曲自在に連結されており、スロッシング現象による液体の運動は、液体がこれら流動抑制部材に衝突することにより減衰される。流動抑制部材は、上部フラップと下部フラップとそれらを連結するヒンジとから構成されており、液面低下に伴って上部フラップと下部フラップが折り畳まれることにより、液面低下時においても、液ロスが減少し、蒸気相がなくなり、安全を保つ浮き蓋の特徴が生かされる。

この流動抑制部材は、浮き蓋の下面または底部の周方向に複数連結されるものであるため、流動抑制部材の面に対して垂直方向に液体が運動する場合には効果的に液体の運動を減衰させることができるが、液体の運動方向によっては液体の運動を充分に減衰させることができない。また、液体の衝突によって流動抑制部材が持ち上げられ、連続的に流れる液体がそのまま通り抜けてしまうといった問題がある。さらに、その運動の大きさによっては流動抑制部材がタンク内壁に衝突し、内壁を大きく損傷するといった問題もある。
特開２００５−３３００１１号公報 特開２００５−２９７９８６号公報

本発明は、上述の問題に鑑み、液体の運動方向がいずれの方向であっても該液体の運動を減衰させ、スロッシングの発生を抑制することができ、また、その液体の運動が大きくても、衝突して容器内壁を損傷させることのないスロッシング抑制材を提供することを目的とする。

本発明は、複数の棒状部材を糸状部材で編み連ねて形成された簾を、浮屋根の下面に、液体の所定領域を取り囲むように取り付け、容器の底に向けて垂らすことで、どの地点を震源として地震が発生し、いずれの方向に運動が発生したとしても、その液体の運動を、この簾が緩衝材として機能することにより減衰させ、この減衰によってスロッシングの発生を効果的に抑制することができることを見出すとともに、液体の運動によっては持ち上がらない構造であるため、容器内壁に衝突してその内壁を損傷することがないことを見出すことによりなされたものである。したがって、上記課題は、本発明のスロッシング抑制材を提供することにより達成される。

本発明のスロッシング抑制材は、液面を覆うとともに該液面に浮く浮屋根を備える容器に用いられるものであり、浮屋根の下面に取り付けられ、容器に収容された液体の所定領域を包囲するように該容器の底に向けて垂らされる、複数の棒状部材または複数のリング部材を糸状部材で編み連ねて形成された簾から構成されるものである。この簾は、緩衝材として機能するとともに、棒状部材間には隙間があり、液体は、その隙間を透過することにより抵抗が生じ、効果的に運動が減衰されるものである。

上記簾は、容器に収容された液体の第１領域を包囲する第１の簾と、その第１の簾を含む第２領域を包囲する第２の簾とからなるものとすることができる。このように、複数の簾から構成することにより、液体の運動をさらに効果的に減衰させることができる。

また、スロッシング抑制材には、上記簾に取り付けられ、この簾に荷重をかける錘を設けることができる。この錘は、簾が持ち上がるのを抑制するとともに、浮屋根に荷重をかけて液面の波立ちを抑制することができる。

上記簾は、複数のピン接合部を備えることができる。このように、簾に複数のピン接合部を備えることにより、容器から液体を取り出し、液面レベルが低下する際、簾を容易に屈曲させ、低い液面レベルまで浮屋根を機能させることができる。

また、本発明のスロッシング抑制材は、上記簾のほか、浮屋根の下面に取り付けられ、容器に収容された液体の所定領域を包囲するように該容器の底に向けて垂らされる、網目状に織られた布と、その布に取り付けられ、その布に荷重をかける錘とを含む構成とすることもできる。

本発明のスロッシング抑制材を提供することにより、液体の運動方向がいずれの方向であっても、その液体の運動を減衰させ、スロッシングの発生を抑制することができ、かつ液体の運動が大きくても、容器内壁を損傷させることはない。

本発明のスロッシング抑制材は、浮屋根を備える容器の該浮屋根に取り付けて使用されるものである。本発明のスロッシング抑制材について説明する前に、浮屋根を備える容器について簡単に説明する。容器本体は、一般に、円形の底板と、中空円筒形に形成される側板とから構成される。側板が円筒形に形成されるのは、液体から受ける圧力が均等になるようにするためである。この容器本体には、水、石油、重油、有機溶剤等の液体が収容され、これら液体の液面に浮屋根を浮かべてその液面を覆い、これら液体が揮発して液ロスを生じないようにされる。この浮屋根は、液面の中央部を覆う鋼材から製作されるデッキ板と、このデッキ板の周囲に取り付けられ、浮かべて用いられる中空の箱形構造物であるポンツーンとから構成される。ポンツーンの周囲には、容器の側板との間に生じる隙間を埋めるためのシール部材が取り付けられる。ポンツーンは、液面に浮く、例えば、ポリ塩化ビニルや繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等のプラスチック材料やコンクリート材料等から製作される。シール部材は、液面を覆い、液体の揮発を防止する。

図１に、浮屋根の下面に取り付けられたスロッシング抑制材を例示する。図１には、デッキ板１０とその周囲に設けられたポンツーン１１とからなる浮屋根１２を備える容器１３が示されており、浮屋根１２の下面に、簾１４から構成されるスロッシング抑制材が取り付けられているのが示されている。容器１３には、容器１３内の液体を取り出す取出口１５が設けられている。ここには図示していないが、容器１３には、液体を供給するための供給口も設けられている。

スロッシング抑制材を構成する簾１４は、容器１３内に収容された液体の所定領域を取り囲み、容器１３の底に向けて垂らされるように配置される。この簾１４は、複数の隙間を備え、容器１３の底面や地面に対して平行な水平方向に変形自在とされており、水平方向への液体の運動に対する緩衝材として機能し、また、液体が隙間を通過することにより抵抗が生じて、容器１３の揺動に伴って流動する液体の運動を効果的に減衰させる。この液体の運動の減衰は、液面の波立ちを抑制し、スロッシングの発生を抑制する。なお、簾１４は、容器１３の最高液面レベルまで液体を入れ、浮屋根を浮かべた場合の浮屋根の下面から容器の底近くまで延びる長さが好ましく、容器の底に達する長さがより好ましい。これは、どの部分の液体の運動でも、スロッシング抑制材により減衰させることができるようにするためである。

ここで、図２を参照してスロッシング抑制材を詳細に説明する。図２は、スロッシング抑制材の第１実施形態を示した図で、図２（ａ）は、スロッシング抑制材の斜視図を、図２（ｂ）は、スロッシング抑制材の一部（一点破線Ａで示される領域）を拡大した図を示す。図２（ａ）に示すように、スロッシング抑制材２０は、中空の筒状に形成される。これは、容器内の液体がどの方向に流動しても、その流動する液体の運動エネルギーを吸収し、また、隙間を通過させて、液体の運動を減衰させることができるようにするためである。

図２（ｂ）に示すようにスロッシング抑制材２０を構成する簾は、複数の棒状部材２１を糸状部材２２で編み連ねて形成される。すなわち、複数の棒状部材２１は、一列に並ぶように配置され、各棒状部材２１を糸状部材２２で結び合わせる、あるいはからみ合わせることにより形成される。棒状部材２１としては、細長い棒状のものであればいかなる部材であっても良く、例えば、葦の茎、竹、金属棒、プラスチック材料から成形される棒等を挙げることができる。糸状部材２２としては、ナイロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成繊維からなる糸を挙げることができる。

上記のように各棒状部材２１は、糸状部材２２で結び合わされるか、あるいはからみ合わされるため、簾は容器の底面や地面に対して平行な水平方向への変形が自在となり、その水平方向に流動する液体の運動エネルギーを吸収する緩衝材として機能する。また、各棒状部材２１間には隙間２３が存在しており、この隙間２３を液体が通過することにより、液体に抵抗が生じ、この抵抗によっても液体の運動が減衰される。

スロッシング抑制材２０は、複数の棒状部材２１を２つの糸状部材２２で両端を編み連ねた簾セグメントを複数形成し、それら簾セグメントを互いに隣接して配置することにより、液体の所定領域を包囲する中空筒状に形成することができる。図２に示す実施形態では、図２（ａ）に示すように、８つの簾セグメントを形成している。なお、図２では８つの簾セグメントを形成する場合について示したが、これに限られるものではなく、３つ以上であれば中空筒状に形成することができる。その他、棒状部材２１に代えてリング部材を用い、複数のリング部材を鉛直方向に並べ、糸状部材２２で編み連ねることにより、中空の円筒状に形成することができる。

本発明では、図３に示すようなスロッシング抑制材とすることもできる。図３は、スロッシング抑制材の第２実施形態を示した図である。図３に示すスロッシング抑制材は、浮屋根の下面に中空筒状に２重に形成された簾から構成される。各簾は、図２に示すように簾セグメントを互いに隣接して配置することにより形成されていてもよいが、図３は、複数のリング部材を糸状部材で編み連ねて形成した簾を示す。径が小さい第１の簾３０および径が大きい第２の簾３１はいずれも、複数のリング部材と糸状部材とから形成されており、径が異なるように形成されている。このスロッシング抑制材は、図３に示すように、第２の簾３１の内側に第１の簾３０が配置される。各簾３０、３１は、緩衝材として機能するとともに、液体に抵抗を生じさせて、液体の運動を減衰させる。したがって、図３に示すように二重に簾３０、３１を配置することにより、液体が流動する距離を短くし、液体の運動が大きくなるのを抑制することができ、また、第１の簾３０で減衰させた後に、さらに第２の簾３１で減衰させることができるため、液体の運動を早期かつより効果的に減衰させることができる。ここでは、図３に示したスロッシング抑制材は、浮屋根の下面に中空筒状に二重に形成された簾から構成されているが、容器の規模に応じて、最も抑制効果が発揮されるように、多重構造としてもよく、これらの設置間隔を調整してもよい。

本発明では、図４に示すようなスロッシング抑制材とすることもできる。図４は、スロッシング抑制材の第３実施形態を示した図である。図４（ａ）は、簾セグメントを８つ隣接させて形成したスロッシング抑制材の斜視図を、図４（ｂ）は、簾セグメントの縦断面図を示す。図４に示すスロッシング抑制材は、図１に示す簾１４に、複数のピン接合部４０を備える構造とされている。図４に示す簾４１は、図１に示す簾１４と同様、複数の棒状部材または複数のリング部材を糸状部材で編み連ねた構造であるため、水平方向に変形自在で、緩衝材として機能させることができ、また、隙間を通過させ、液体に抵抗を生じさせることができる。

図４に示す簾４１のピン接合部４０は、中空筒状に形成された簾４１の一周にわたって、鉛直方向に所定間隔で複数設けられる。複数のピン接合部４０は、中空筒状の簾４１を蛇腹構造にさせる。具体的には、図４（ｂ）に示すように、簾部材４２同士をピン接合部４０によって連結して簾セグメントが形成される。この簾セグメントを周方向に隣接して配置することにより、中空筒状のスロッシング抑制材が形成される。液面低下に伴って、各簾セグメントは、ピン接合部４０を支点として簾部材４２が折り畳まれ、これにより、低い液面レベルまで浮屋根を機能させることができる。ピン接合部４０は、例えば、１つの部材と連結される金具と、他の部材と連結される金具と、それら金具に挿嵌されるピンとから構成される蝶番とすることができる。この蝶番は、ピンを支点として回転自在とされる。

スロッシング抑制材は、図５（ｂ）に示すように、簾５０の下部に錘５１を設けることができる。この錘５１は、簾５０が葦や竹、プラスチック材料等からなる棒状部材である場合であっても、容器の底に向けて簾５０を適切に垂らすことができ、持ち上げられることはなく、緩衝材および抵抗として適切に機能させることができる。また、この錘５１は、浮屋根に荷重をかけ、液面の波立ちを抑制する効果もある。図５（ａ）、（ｂ）では、簾５０の下端に沿って錘５１が簾５０の下端に設けられた袋５２に収容され、容器の底に向けて荷重をかけている。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）のスロッシング抑制材を構成する１つの簾セグメントの下部側面を拡大して示した図である。

錘５１は、浮屋根に過大な変形を生じさせず、かつ浮き屋根が沈むことなく、簾５０を適切に垂らして配置することができる質量であればいかなる質量であってもよい。また、浮屋根に均等に荷重をかけることができれば、例えば、等間隔に設けられる３つ以上の同じ質量の錘や、１つのリング状の錘とすることができる。この錘５１は、必要に応じて、図２〜図４に示すスロッシング抑制材に設けることができる。

以上、本発明を、図面を参照して詳細に説明してきたが、本発明は図面に示された実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記簾に代えて、網目状に織られた布であっても良い。この布は、糸を網目状に縫い合わせることにより作成することができる。このように網目状に織ることで、緩衝材として機能させることができ、隙間が介在するため、適切な抵抗を生じさせることができる。ただし、簾のように金属棒等の液体比重より大きい材料を用いて形成することができず、これでは容器の底に向けて適切に垂らすことができないため、錘を設ける必要がある。

浮屋根の下面に取り付けられたスロッシング抑制材を例示した図。 スロッシング抑制材の第１実施形態を示した図。 スロッシング抑制材の第２実施形態を示した図。 スロッシング抑制材の第３実施形態を示した図。 錘を備えるスロッシング抑制材を例示した図。

符号の説明

１０…デッキ板
１１…ポンツーン
１２…浮屋根
１３…容器
１４、４１、５０…簾
１５…取出口
２０…スロッシング抑制材
２１…棒状部材
２２…糸状部材
２３…隙間
３０…第１の簾
３１…第２の簾
４０…ピン接合部
４２…簾部材
５１…錘
５２…袋

Claims (5)

1. 液面を覆うとともに該液面に浮く浮屋根を備える容器に用いられ、スロッシングの発生を抑制するためのスロッシング抑制材であって、前記浮屋根の下面に取り付けられ、前記容器に収容された液体の所定領域を包囲するように該容器の底に向けて垂らされる、複数の棒状部材または複数のリング部材を糸状部材で編み連ねて形成された簾から構成される、スロッシング抑制材。
2. 前記簾は、前記液体の第１領域を包囲する第１の簾と、前記第１の簾を含む第２領域を包囲する第２の簾とからなる、請求項１に記載のスロッシング抑制材。
3. 前記簾に取り付けられ、前記簾に荷重をかける錘をさらに備える、請求項１または２に記載のスロッシング抑制材。
4. 前記簾は、複数のピン接合部を備える、請求項１〜３のいずれか1項に記載のスロッシング抑制材。
5. 液面を覆うとともに該液面に浮く浮屋根を備える容器に用いられ、スロッシングの発生を抑制するためのスロッシング抑制材であって、前記浮屋根の下面に取り付けられ、前記容器に収容された液体の所定領域を包囲するように該容器の底に向けて垂らされる、網目状に織られた布と、前記布に取り付けられ、前記布に荷重をかける錘とを含む、スロッシング抑制材。
   
   
   
   
   
   
   

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