JP2009234632A - スロッシング抑制材 - Google Patents

Abstract

【課題】将来起こり得る大地震に備えたスロッシング対策を促進するため、経済的かつ容易に設置でき、高い抑制効果を発揮するスロッシング抑制材を提供する。
【解決手段】貯蔵液中に上下動可能に支持される抑制板２１と、前記浮屋根１２と前記抑制板２１との間に取り付けられ上下方向に伸縮可能な揺動吸収手段２２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、浮屋根式の液体貯蔵用タンクに用いられるスロッシング抑制材に関する。

液体貯蔵用タンクには近年、低コストで建設可能な浮屋根式のものが多く採用されている。しかし、浮屋根式タンクは、付近で長周期の地震が発生すると内部の液体が揺動し、それによって浮屋根が揺り動かされ、液体が浮屋根の周囲から漏れ出して浮屋根が沈んだり、揺れがひどい時には浮屋根が損壊したりすることがある。また、貯蔵液が可燃性のものである場合には、浮屋根（歩廊などの付帯設備）とタンク壁面との摩擦で生じる火花が漏れ出した貯蔵液に引火し、火災につながる危険性もある。

このような貯蔵液および浮屋根の揺動、いわゆるスロッシング高さを抑制・低減するための様々な技術は従来から提案されている。例えば、浮屋根を構成するポンツーンとポンツーンの間を弾性部材で接合することで、液面に揺れが発生した際に、浮屋根を液面形状に沿う形で変形させて揺れのエネルギーを吸収する技術（特許文献１参照）や、柔軟性を有する外皮と可撓性の補強材からなり、内部に不燃性ガスが満たされた袋状構造の浮屋根と、浮屋根の下部に取り付けられた十字状又は格子状の揺れ止め板によって液体の振動を減衰させる技術（特許文献２参照）などがある。
特開２００５−２８９４８３号公報 特開２００５−１７８９００号公報

近年、東海地方や東南海地方を中心とした区域で、近い将来大地震が起こる可能性が高いという予測が出されており、新規に建設されるタンクは勿論のこと、既存のタンクについても早急にスロッシング対策を講じることが求められている。にもかかわらず、従来のスロッシング抑制装置では、設置に手間やコストがかかりすぎる、抑制効果が十分でない等の問題があり、十分に活用されていないのが現状である。

すなわち、特許文献１の技術は、浮屋根全体が特殊な構造であるため、既存のタンクに適用するためにはコストと手間がかかり、広く普及させるという点で難がある。また、浮屋根を変形させることで揺れのエネルギーを吸収するものであることから、火災発生の原因となる浮屋根とタンク内壁との摩擦は依然として避けられない。

特許文献２の技術も、浮屋根全体が特殊な構造であり、既存のタンクも含めて数多く普及させるにはコストがかかる。また、浮屋根下部の揺れ止め板は浮屋根直下の貯蔵液の水平方向の流れを抑えることはできるが、スロッシングの直接的な原因となる、タンク側壁近傍で発生する貯蔵液の上昇流を防ぐことはできない。

本発明の課題は、将来起こり得る大地震に備えたスロッシング対策を促進するため、経済的かつ容易に設置でき、高い抑制効果を発揮するスロッシング抑制材を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、浮屋根を有する液体貯蔵用タンクに備えられるスロッシング抑制材であって、貯蔵液中に上下動可能に支持される抑制板と、前記浮屋根と前記抑制板との間に取り付けられ上下方向に伸縮可能な揺動吸収手段とからなることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスロッシング抑制材であって、前記揺動吸収手段はエアダンパであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のスロッシング抑制材であって、前記エアダンパと前記浮屋根のポンツーンとは内部が気密に連通していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のスロッシング抑制材であって、前記抑制板は複数枚に分割されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のスロッシング抑制材であって、分割された前記抑制板は、隣り合う抑制板と回動可能に連結されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載のスロッシング抑制材であって、前記抑制板は上下方向に複数枚並べて取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、一般に普及している形式の浮屋根に簡単な装置を取り付けるだけで、タンクにスロッシング抑制機能を備えることができるので大変経済的であり、既存のタンクにも容易に対策を施すことができる。そして、浮屋根と抑制板との間に取り付けられる揺動吸収手段が貯蔵液の上昇流のエネルギーを吸収して貯蔵液の上下動を抑えるので、浮屋根の揺動を効果的に防ぐことができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明を適用したスロッシング抑制材の一実施形態の構成を示すもので、１１は本体、１２は浮屋根、２１は抑制板、２２はエアダンパである。

浮屋根式の液体貯蔵用タンク１の本体１１は、液体の貯蔵に一般的に用いられているもので、上部が開口した円筒形状の構造物である。本体１１内部には図示しない貯蔵液が蓄えられている。

浮屋根１２は、本体１１の内径よりも若干小さな円盤状をしており、貯蔵液の上に浮かんで貯蔵液を外部から遮断するものである。ここで用いられる浮屋根１２の構造はシングルデッキ式のもので、中央のデッキ板１２ａとその周囲に円形に配置されるポンツーン１２ｂから構成されている。また、ポンツーン１２ｂ下面には、後述するエアダンパ２２と連通させるための図示しない孔が等間隔に複数設けられている。

スロッシング抑制材２を構成する抑制板２１は、図２に示すように、複数枚の扇形２１ａが組み合わさり、全体として一枚の円盤となるように構成されたものである。抑制板２１は図１に示すように、浮屋根１２の下方に、浮屋根１２と平行かつ貯蔵液に浸るように配置され、ポンツーン１２ｂとの間に後述するエアダンパ２２を挟んで、浮屋根１２に上下動可能に支持されている。隣り合う扇形２１ａ同士は、図２の破線で示されるヒンジ２１ｂによって連結され、抑制板２１は折り曲げることが可能な構造になっている。

同じく、スロッシング抑制材２を構成する揺動吸収手段であるエアダンパ２２は、図３ａに示すように、弾性ゴムからなる袋体２２ａと袋体２２ａを取り囲む複数のリング２２ｂからなる円柱型の装置で、図３ｂに示すように上下方向に伸縮が可能となっている。また、後述する抑制板２１からの圧縮を受けたときに作用する圧縮力に耐えられるだけの強度を持ち、同時に貯蔵液の侵食を受けない材料でできている。リング２２ｂは代わりにスプリングを用いてもよい。

エアダンパ２２は図２に示すように、前述したポンツーン１２ｂ下面の孔が設けられた位置に複数個等間隔で配置される。袋体２２ａとポンツーン１２ｂは、前述したように孔で気密に連通しており、内部の空気の往来が自由にできるようになっている。図１に示すようにポンツーン１２ｂの下面が傾斜している等して直接エアダンパ２２を取り付けることが難しいときには、アタッチメント２２ｃを介して取り付ける。

スロッシング抑制材２が取り付けられることで、浮屋根１２と抑制板２１との間に空間ができるが、抑制板２１と本体１１の内壁との間、或いは扇形２１ａと扇形２１ａとの間には間隙が空いているので、この空間中にも液体を貯蔵することは可能であり、液体貯蔵用タンク１から全ての貯蔵液を回収することも問題なく行える。

次に、図４に従って、本発明によるスロッシング抑制の仕組みを説明する。液体貯蔵用タンク１の付近で長周期の地震が発生すると、本体１１の内部で貯蔵液が大きく水平方向に動き始める。貯蔵液の水平方向の流れは本体１１の側壁内面に当たり、上方向に流れを変化させる。スロッシング対策が施されていないタンクであれば、この一連の動作が繰り返されて波高が大きくなり、スロッシングが発生してしまう。

しかし、スロッシング抑制材２を取り付けた液体貯蔵用タンク１では、上方向の貯蔵液の流れは浮屋根１２に達する手前で抑制板２１に衝突する。すると抑制板２１は貯蔵液によって上に押し上げられ、エアダンパ２２が圧縮される。このとき、袋体２２ａの中の空気がポンツーン１２ｂ下面の孔を通ってポンツーン１２ｂ内部に流れ込む。この機構と空気の高い圧縮性により、抑制板２１が押し上げられても、エアダンパ２２が圧縮されるだけで、その上にあるポンツーン１２ｂが押し上げられることはない。従って、浮屋根１２を揺動させずに貯蔵液のエネルギーを吸収して、流れを収束させることができる。

また、本体１１に貯蔵される液体の液深が大きくなると、液流のエネルギーもそれに伴って大きくなり、地震発生時により高い波を発生させようとするが、エアダンパ２２のエネルギー吸収能力はきわめて高く、どの程度の液深であっても十分に揺動を抑えることができるので、常に満杯の状態で液体貯蔵用タンク１を使用することができる。

抑制板２１とエアダンパ２２は比較的軽量であり、浮屋根１２に装着しても浮屋根１２が沈み込む等の悪影響はなく、むしろ、浮屋根１２の質量が適度に増加することにより、スロッシングの抑制効果が向上する。

長周期地震が続くと、貯蔵液は次第に複雑な挙動を示すようになるが、前述したように抑制板２１は複数枚の扇形２１ａに分割され、ヒンジ２１ｂで連結されているので、抑制板２１は貯蔵液の流れに合わせて変形することが可能である。従って、エアダンパ２２によってだけでなく、抑制板２１の変形によっても貯蔵液のエネルギーを吸収し、液面が波打つのを抑えることができる。

図５に示すように、予め複数枚の抑制板２１を上下方向に層状に並べて配置し、抑制板２１と抑制板２１との間にもエアダンパ２２を挟み込んでおくことで、より多くの液流のエネルギーを吸収することが可能となり、スロッシングの抑制効果がより一層向上する。

なお、以上の実施形態においては、シングルデッキの浮屋根としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ダブルデッキ式のものであっても良い。
また、タンクの本体の形状、貯蔵液の種類、エアダンパのバネ剛性、断面形状、寸法及び設置数、抑制板の分割数、分割形状及び連結手段等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用したスロッシング抑制材の一実施形態の構成を示す断面図である。 本発明を適用したスロッシング抑制材の一実施形態の構成を示す平面図である。 本発明に用いられるエアダンパの構成を示す正面図である。 地震発生時における、本発明を適用したスロッシング抑制材の作用を示す断面図である。 本発明を適用したスロッシング抑制材のもう一つの実施形態の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 液体貯蔵用タンク
１１ 本体
１２ 浮屋根
１２ａ デッキ板
１２ｂ ポンツーン
２ スロッシング抑制材
２１ 抑制板
２１ａ 扇形
２１ｂ ヒンジ
２２ エアダンパ（揺動吸収手段）
２２ａ 袋体
２２ｂ リング
２２ｃ アタッチメント

Claims (6)

1. 浮屋根を有する液体貯蔵用タンクに備えられるスロッシング抑制材であって、貯蔵液中に上下動可能に支持される抑制板と、前記浮屋根と前記抑制板との間に取り付けられ上下方向に伸縮可能な揺動吸収手段とからなることを特徴とするスロッシング抑制材。
2. 前記揺動吸収手段はエアダンパであ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材。
3. 前記エアダンパと前記浮屋根のポンツーンとは内部が気密に連通し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材。
4. 前記抑制板は複数枚に分割されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスロッシング抑制材。
5. 分割された前記抑制板は、隣り合う抑制板と回動可能に連結されていることを特徴とする請求項４に記載のスロッシング抑制材。
6. 前記抑制板は上下方向に複数枚並べて取り付けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のスロッシング抑制材。

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