JP2008273566A - 浮き屋根式タンクのスロッシング抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な構成で効率よくスロッシングを抑制できるようにする。
【解決手段】 浮き屋根５の外周部に設けてあるポンツーン６の下側における周方向等間隔の６個所に、タンク径方向の外側が上向きに傾斜する傾斜板９を配置して、上下方向の支柱部材１０を介して上記ポンツーン６に取り付ける。浮き屋根式タンク内の貯蔵液体４に地震波によりスロッシングが励起されて、タンク内で貯蔵液体４が移動するときに、液体移動方向の下流側では、径方向外向きの液体４の流れにより傾斜板９に下向きの荷重を作用させることで、浮き屋根５の上方への変位を抑制し、液体移動方向の上流側では、径方向内向きの液体４の流れにより傾斜板９に上向きの荷重を作用させることで、浮き屋根５の下方への変位を抑制させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、石油タンク等の貯蔵液体の上に浮き屋根を設けてなる形式の浮き屋根式タンクにて、タンク内部の貯蔵液体に生じるスロッシングを速やかに沈静化させるための浮き屋根式タンクのスロッシング抑制装置に関するものである。

気化する虞が比較的低い流体である原油や石油を貯蔵する大型のタンクとしては、浮き屋根式の貯蔵タンクが多く用いられている。図５は浮き屋根式タンクの一般的な構成を示すもので、基礎上に据え付けられた底板２と、該底板２の上側に立設された円筒状の側板３とからなる上部の開放されたタンク本体１を備え、更に、上記タンク本体１の内部に貯蔵された液体４の液面上に浮かべて使用する浮き屋根５を備えた構成としてある。上記浮き屋根５の外周部には、浮力を与えるためのポンツーン６が設けてある。７は上記浮き屋根５の外周と上記側板３の内周面との隙間を埋めるためのシール装置、８は雨水の流入を抑えるためのウェザーシールドである。

ところで、地震発生時に、その地震波が上記浮き屋根式タンクのスロッシング周期成分を含む場合、上記浮き屋根式貯蔵タンク内の貯蔵液体４にスロッシングが励起される。このようにして、貯蔵液体４にスロッシングが一旦励起されると、該液体４の減衰が小さいことから、地震終了後にも長時間に亘ってスロッシングが治まり難い。

そのために、上記浮き屋根式タンク内の貯蔵液体４のスロッシングは、該液体４の溢流を招いたり、上記浮き屋根５の長時間のピッチング振動に伴う上記シール装置７の長時間の摺動による破損や、ウェザーシールド８の破損、更には、上記浮き屋根５自体の破損を招く可能性も懸念される。

そのために、上記浮き屋根式タンクでは、貯蔵液体４のスロッシングを速やかに沈静化させて、浮き屋根５に上記したようなピッチング振動が生じる虞を防止できるようにすることが望まれてきている。

この種の浮き屋根式タンクにおける貯蔵液体のスロッシングを抑制する手法としては、たとえば、上記浮き屋根５の下側に、ワイヤやスプリングを介して抵抗板を吊り下げたり（たとえば、特許文献１参照）、タンク本体の底板の所要個所に揺動可能に取り付けた仕切板を、ケーブルや滑車を用いて貯蔵液体のスロッシングを抑制する方向へ動かしたり、空気圧による緩衝機構を設置すること等が考えられてきている。

特開平９−１４２５７５号公報

ところが、上記従来提案されている手法は、浮き屋根式タンクのスロッシングを抑制するには有効であると考えられるが、いずれも、可動部を有する等、複雑な機構となっているのが実状である。

そこで、本発明は、可動部を有しない簡便な構造で且つ効率よく浮き屋根式タンクにおける貯蔵液体のスロッシングを抑制できるようにした浮き屋根式タンクのスロッシング抑制装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、浮き屋根式タンクの浮き屋根の外周部における周方向所要間隔個所の下側に、外側が上向きに傾斜するようにした傾斜板を、上下方向の支柱部材を介して取り付けてなる構成とする。

又、上記構成において、浮き屋根の外周部に設けたポンツーンの下側に、傾斜板を取り付けるようにした構成とする。

更に、上記各構成において、浮き屋根の周方向等間隔に偶数個の傾斜板を取り付けるようにした構成とする。

更に又、上記構成において、浮き屋根の周方向に６個以上の傾斜板を取り付けるようにした構成とする。

上述の各構成において、浮き屋根の外周縁部における周方向所要個所の複数個所に、タンク内部と連通する連通孔を設け、且つ該各連通孔同士を、浮き屋根の上側にてタンク中心位置より径方向に延びる液体移動用配管により連通接続した構成とする。

本発明の浮き屋根式タンクのスロッシング抑制装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）浮き屋根式タンクの浮き屋根の外周部における周方向所要間隔個所の下側に、外側が上向きに傾斜するようにした傾斜板を、上下方向の支柱部材を介して取り付けてなる構成としてあるので、上記傾斜板取付個所付近に、タンク内の貯蔵液体のタンク径方向外向きの流れが生じるときには、上記傾斜板よりその上側の浮き屋根に下向きの荷重を作用させることができて、液面の上昇を抑えることができる。又、上記傾斜板取付個所付近に、タンク内の貯蔵液体のタンク径方向内向きの流れが生じるときには、上記傾斜板よりその上側の浮き屋根に上向きの荷重を作用させることができて、液面の低下を抑えることができる。よって、可動部の存在しない簡便な装置構成によって、浮き屋根式タンク内における貯蔵液体のスロッシングを効率よく抑制する効果を得ることができる。
（２）浮き屋根の外周部に設けたポンツーンの下側に、支柱部材を介して傾斜板を取り付けるようにした構成とすることにより、傾斜板の浮き屋根に対する取付強度を高いものとすることができる。
（３）浮き屋根の周方向等間隔に偶数個の傾斜板を取り付けるようにした構成とすることにより、１８０度対向する位置に配してある傾斜板の組によって、浮き屋根における液体移動方向の下流側に位置する部分には下向きの荷重を、又、液体移動方向の上流側に位置する部分には上向きの荷重を、それぞれ同時に作用させることができるようになるため、上記液体のスロッシングをより効率よく抑制できる。
（４）浮き屋根の周方向に６個所以上の傾斜板を取り付けるようにした構成とすることにより、浮き屋根式タンク内で水平方向のいかなる方向に貯蔵液体のスロッシングが生じても、スロッシング抑制効果を発揮させることが可能となる。
（５）浮き屋根の外周縁部における周方向所要個所の複数個所に、タンク内部と連通する連通孔を設け、且つ該各連通孔同士を、浮き屋根の上側にてタンク中心位置より径方向に延びる液体移動用配管により連通接続した構成とすることにより、上記液体移動用配管２の中にタンク内の貯蔵液体を充満させた状態で、上記タンク内の液体にスロッシングが生じることに伴って上記浮き屋根が傾くと、該傾いた浮き屋根の上部に位置する連通孔から、下部に位置する連通孔へ向けて、上記液体移動用配管内を通して上記液体を流通させることができ、この液体移動用配管内を上記液体が流通するときに生じる摩擦により、上記タンク内の液体に生じたスロッシングのエネルギーを消費させることができることから、上記液体に生じたスロッシングを速やかに収束させる効果が期待できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）は本発明の浮き屋根式タンクのスロッシング抑制装置の実施の一形態を示すもので、図５に示したと同様の構成としてある浮き屋根式タンクにおける浮き屋根５の外周部における周方向所要個所、たとえば、浮き屋根５の外周部に設けてあるポンツーン６の下側における周方向等間隔の６個所に、外側が上向きに傾斜する傾斜板９を配置して、該各傾斜板９を、上下方向の支柱部材１０を介して上記ポンツーン６の下面側に取り付ける。

詳述すると、上記各傾斜板９は、上記ポンツーン６の周方向の湾曲形状に沿って湾曲する扇形としてある。

上記各傾斜板９は、たとえば、ポンツーン６の１ｍ程度下方位置に、浮き屋根式タンクの径方向に沿って外側が所要の傾斜角度で上向きに傾斜するように配置してある。更に、上記各傾斜板９は、たとえば、上面側の所要の複数個所を、上記ポンツーン６における内部隔壁と対応する個所の下面側に、支柱部材１０を介して取り付けるようにしてある。これにより、図２（イ）に示す如く、浮き屋根式タンク内にて、傾斜板９の設置個所付近に存在する貯蔵液体４に、矢印ａで示すような浮き屋根式タンクの径方向に沿って外向きの流れが生じる場合は、タンク径方向の外側が上向きに傾斜するように配設してある上記傾斜板９の上側では、上記液体４が圧縮されて圧力が高まる一方、該傾斜板９の下側では、上記液体４が拡散されて圧力が低くなることから、この傾斜板９の上下で生じる液体４の圧力差に応じて、該傾斜板９に、矢印ｘで示す如き下向きの荷重を作用させることができるようにしてある。

又、図２（ロ）に示す如く、傾斜板９の設置個所付近に存在する貯蔵液体４に、矢印ｂで示すような浮き屋根式タンクの径方向に沿って内向きの流れが生じる場合は、タンク径方向の外側が上向きに傾斜する状態、すなわち、タンク径方向の内側が下向きに傾斜するようにした状態で配設してある上記傾斜板９の上側では、上記液体４が拡散されて圧力が低くなる一方、該傾斜板９の下側では、上記液体４が圧縮されて圧力が高まることから、この傾斜板９の上下で生じる液体４の圧力差に応じて、該傾斜板９に、矢印ｙで示す如き上向きの荷重を作用させることができるようにしてある。

なお、上記のようにして浮き屋根式タンク内の貯蔵液体４の径方向に沿う流れに起因して各傾斜板９に作用することとなる上向き又は下向きの荷重の大きさは、該各傾斜板９の水平方向からの傾斜角度が大きくなるにつれて増加する。したがって、上記各傾斜板９の水平方向からの傾斜角度は、該各傾斜板９に作用することとなる上下方向の荷重を、上記ポンツーン６へ伝えて支持させるための上記支柱部材１０に要求される強度を勘案して適宜設定するようにすればよい。

その他の構成は図５に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

以上の構成としてあるスロッシング抑制装置を装備した浮き屋根式タンクに対し、地震発生により上記浮き屋根式タンクのスロッシング周期成分を含む地震波が作用すると、該浮き屋根式貯蔵タンク内の貯蔵液体４に、スロッシングが励起される。この貯蔵液体４のスロッシングは、上記浮き屋根式タンク内で貯蔵液体４の移動が生じて、液体４移動方向の下流側となる個所では、液面の上昇が、又、液体４移動方向の上流側となる個所では、液面の下降が引き起こされることで生じるものであるが、このうち、上記貯蔵液体４の移動方向の下流側となる個所では、該液体４が径方向外向きに流れるようになるため、上記図２（イ）で示したように、該個所に取り付けてある傾斜板９には、矢印ｘで示した如き下向きの荷重が作用するようになる。このために、該傾斜板９が支柱部材１０を介して取り付けてある浮き屋根５の部分では、上方への変位が抑えられる。

一方、上記スロッシングによって貯蔵液体４の移動方向の上流側となる個所では、該液体４が径方向内向きに流れるようになるため、上記図２（ロ）で示したように、該個所に取り付けてある傾斜板９には、矢印ｙで示した如き上向きの荷重が作用するようになる。このため、該傾斜板９が支柱部材１０を介して取り付けてある浮き屋根５の部分では、下方への変位が抑えられるようになる。

したがって、上記貯蔵液体４の上側に存在する浮き屋根５によって、貯蔵液体４のスロッシングに伴う液面の変位が抑制されることから、上記貯蔵液体４のスロッシングは速やかに沈静化させられるようになる。

このように、本発明の浮き屋根式タンクのスロッシング抑制装置によれば、浮き屋根５の外周部の下側に傾斜板９を支柱部材１０を介して取り付けるという可動部の存在しない簡便な構造で、貯蔵液体４のスロッシングを効率よく抑制することができる。

又、上記においては、各傾斜板９を、浮き屋根５のポンツーン６の下側に取り付けるようにしてあるため該各傾斜板９の取付強度を高いものとすることができる。

しかも、上記各傾斜板９は、浮き屋根５の周方向における周方向等間隔に、偶数個である６個設けるようにしてあるため、１８０度対向する位置に配してある傾斜板９の組によって、浮き屋根５における液体４移動方向の下流側に位置する部分には下向きの荷重を、又、液体４移動方向の上流側に位置する部分には上向きの荷重を、それぞれ同時に作用させることができる。このため、上記液体４のスロッシングを効率よく抑制できる。更には、浮き屋根式タンク内で水平方向のいかなる方向に液体４のスロッシングが生じても、上記１８０度対向する位置に配してある３組の傾斜板９のうち、いずれか１組あるいは２組の傾斜板９によって、上記したような浮き屋根５の上下方向の変位を抑えることによるスロッシング抑制効果を発揮させることができる。よって、浮き屋根式タンク内で水平方向のいかなる方向に液体４のスロッシングが生じる場合であっても対応可能となる効果が期待できる。

次に、図３（イ）（ロ）及び図４は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示したと同様の構成において、浮き屋根５の外周縁部、たとえば、ポンツーン６の外周縁部における周方向所要間隔の複数個所に、タンク内部と連通する連通孔１１を設け、該各連通孔１１同士を、上記浮き屋根５の上側にてタンク中心位置より径方向に延びるように配置してある液体移動用配管１２を介して連通接続したものである。

上記液体移動用配管１２は、浮き屋根５やポンツーン６の撓みに追従できる程度にフレキシブルなものとするようにしてある。

なお、上記液体移動用配管１２の中には、浮き屋根式タンク内の貯蔵液体４を充満させるようにしてある。このように液体移動用配管１２の中に貯蔵液体４を充満させる手法としては、たとえば、上記浮き屋根式タンクが貯蔵液体４を上方より供給する形式である場合には、上記液体４の図示しない供給ラインを、上記液体移動用配管１２の上端部に接続できるようにして、該液体移動用配管１２を、貯蔵液体４の供給経路とすることで、該貯蔵液体４を充満させるようにすればよい。

又、別の手法としては、たとえば、上記液体移動用配管１２の上端部に、図示しない開閉弁、より好ましくは、気体は通過させるが、液体は通過させない形式の開閉弁や逆止弁を設けた構成として、該弁より液体移動用配管１２内の気体を抜き出すことで、該液体移動用配管１２内に、タンク内の貯蔵液体４を充満させるようにしてもよい。

その他の構成は図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。更に、図４に示す如く、浮き屋根式タンク内の貯蔵液体４にスロッシングが生じることに伴って、上記浮き屋根５が傾くと、サイフォンの原理により、該傾いた浮き屋根５の上部に位置する連通孔１１から、下部に位置する連通孔１１へ向けて、上記液体移動用配管１２内を、上記タンク内の貯蔵液体４が流通させられるようになる。この際、上記液体移動用配管１２の口径を、上記液体４の粘性等を考慮して適宜選定しておくことにより、該液体移動用配管１２内を上記液体４が摩擦を生じながら流れるようにすると、この摩擦によって上記タンク内の貯蔵液体４に生じたスロッシングのエネルギーが消費（散逸）されるようになることから、上記貯蔵液体４に生じたスロッシングを速やかに収束させることができるようになる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、傾斜板９は扇形ではなく台形や矩形としてもよい。又、上記傾斜板９の浮き屋根式タンクの周方向に沿う幅寸法は、傾斜板９を取り付けることによって浮き屋根５やポンツーン６の撓みに支障が生じない範囲で適宜変更してよい。浮き屋根５の周方向における傾斜板９の取付個所は、適宜増減してもよい。なお、浮き屋根５の周方向における傾斜板９の取付個所は、周方向等間隔の偶数個所とすることが好ましい。このようにすれば、浮き屋根式タンク内にて液体４の移動が生じるときに、１８０度対向する位置に配してある傾斜板９によって、浮き屋根５における液体４移動方向の下流側に位置する部分には下向きの荷重を、又、液体４移動方向の上流側に位置する部分には上向きの荷重を同時に作用させることができるようになるため、上記液体４のスロッシングを効率よく抑制できるようになる。更に、浮き屋根５の周方向における傾斜板９の取付個所を、周方向等間隔の６個所以上の偶数個所とするようにすれば、浮き屋根式タンク内で水平方向のあらゆる方向に液体４のスロッシングが生じても、該スロッシングを容易に抑制できるようになる。更に、傾斜板９は、浮き屋根５の周方向に間隔をあけずに配列して設けるようにしてもよい。

ポンツーン６とその下側に設ける傾斜板９との間隔は、浮き屋根式タンクの高さ寸法や、浮き屋根５がタンク本体１内の液体４の貯蔵量の低下に伴って最も下降するときのタンク内定面からの高さ寸法等に応じて適宜変更するようにしてもよい。

図３（イ）（ロ）及び図４の実施の形態においては、浮き屋根５の外周部における周方向の６個所に連通孔１１を設けて、該各連通孔１１を液体移動用配管で接続してなる構成として示したが、上記浮き屋根５の周方向における連通孔１１の数は適宜増減してもよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の浮き屋根式タンクのスロッシング抑制装置の実施の一形態を示すもので、（イ）は概略切断側面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向矢視図である。 図１の装置の作用を示すもので、（イ）は貯蔵液体に径方向外向きの流れが生じる場合を、又、（ロ）は貯蔵液体に径方向内向きの流れが生じる場合をそれぞれ示す図である。 本発明の実施の他の形態を示すもので、（イ）は概略切断側面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。 図３の装置を装備した浮き屋根式タンクの浮き屋根に傾きが生じた状態を示す図である。 浮き屋根式タンクの一般的な構成を示す概略側面図である。

符号の説明

４ 液体
５ 浮き屋根
６ ポンツーン
９ 傾斜板
１０ 支柱部材
１１ 連通孔
１２ 液体移動用配管

Claims (5)

1. 浮き屋根式タンクの浮き屋根の外周部における周方向所要間隔個所の下側に、外側が上向きに傾斜するようにした傾斜板を、上下方向の支柱部材を介して取り付けてなる構成を有することを特徴とする浮き屋根式タンクのスロッシング抑制装置。
2. 浮き屋根の外周部に設けたポンツーンの下側に、傾斜板を取り付けるようにした請求項１記載の浮き屋根式タンクのスロッシング抑制装置。
3. 浮き屋根の周方向等間隔に偶数個の傾斜板を取り付けるようにした請求項１又は２記載の浮き屋根式タンクのスロッシング抑制装置。
4. 浮き屋根の周方向に６個以上の傾斜板を取り付けるようにした請求項３記載の浮き屋根式タンクのスロッシング抑制装置。
5. 浮き屋根の外周縁部における周方向所要個所の複数個所に、タンク内部と連通する連通孔を設け、且つ該各連通孔同士を、浮き屋根の上側にてタンク中心位置より径方向に延びる液体移動用配管により連通接続した請求項１、２、３又は４記載の浮き屋根式タンクのスロッシング抑制装置。

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