JP2010144864A - 貯蔵タンクのアンカー - Google Patents

Abstract

【課題】貯蔵タンクの外槽またはセカンダリーバリアに作用するせん断応力を、低コストに低減することができるアンカーを提供する。
【解決手段】アンカー本体１１は、内槽２と外槽との周方向の相対的な変位を許容する搖動固定部１２，１４を介して内槽２及び外槽に固定されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、貯蔵タンクのアンカーに関するものである。

従来から、ＬＮＧタンク等の貯蔵タンクに用いられるアンカーが知られている。このアンカーは、貯蔵タンクの内槽の側板の下部に、内槽の周方向に所要の間隔で取り付けられ、内槽の内圧や地震時の応答により内槽の隅角部が浮き上がるのを防止するためのものである（例えば、特許文献１参照）。

貯蔵タンクのアンカーは、内槽を外槽に係留するために、例えば帯板状のストラッププレートを備えている。ストラッププレートの上部には、ストラッププレートを係止するためのストッパプレートが取り付けられている。内槽の側板には、ストラッププレートの上部が下方に抜けないようにするためのストッパーが溶接されている。ストッパーは、例えば内槽の側板に溶接された一対の底板と、底板に立設された一対のブラケットと、対峙する一対のブラケット間に横架されたカバープレートとからなる。

また、内槽と外槽との間にセカンダリーバリアを設けた貯蔵タンクも知られている。セカンダリーバリアは、例えば内槽からＬＮＧ等の液体が漏洩した場合に、その液体が貯蔵タンクの外部に漏洩するのを防止して、貯蔵タンクの液密性を確保するために設けられる。
特開２００３−２６９６９８号公報

上記従来のアンカーでは、セカンダリーバリアが設けられない場合には、ストラッププレートの長さを十分に確保することができる。そのため、地震時の応答等により内槽が周方向に変位して、ストラッププレートの上部に内槽の周方向の力が作用した場合であっても、ストラッププレートの下端では、概ねストラッププレートの長さ方向の軸力として作用する。したがって、ストラッププレートの下端ではストラッププレート幅方向（内槽の周方向）に発生するせん断力は軽微である。しかし、このような軽微なせん断力であってもアンカーや貯蔵タンクに悪影響を及ぼす場合がある。

また、貯蔵タンクの内槽と外槽との間にセカンダリーバリアが設けられる場合には、ストラッププレートとセカンダリーバリアとの溶接部に大きなせん断応力が発生するという課題がある。セカンダリーバリアが設けられる場合には、セカンダリーバリアを貫通するようにストラッププレートが設けられる。セカンダリーバリアの液密性を確保するために、ストラッププレートはセカンダリーバリアに溶接される。このとき、ストッパプレートから溶接部までのストラッププレートの長さは、セカンダリーバリアが設けられない場合のストラッププレートの長さよりも大幅に短くなる。

そのため、地震時の応答等により内槽が周方向に変位して、ストラッププレートの上部に内槽の周方向の力が作用すると、ストラッププレートとセカンダリーバリアとの溶接部に大きなせん断応力が内槽の周方向に発生する。このせん断応力が許容値を超えると、セカンダリーバリアが破損して液密性や健全性を確保できなくなる虞がある。

このような問題を回避するために、内槽の側板からセカンダリーバリアまでのストラッププレートの長さを十分に長くすることが考えられる。しかし、ストラッププレートの長さを長くすると、側板のストッパーの取り付け位置が上方に移動する。すると、強度確保の観点から、底板からストッパーの取り付け位置までの側板の肉厚を厚くする必要があり、大幅なコスト増大に繋がってしまう。

そこで、この発明は、貯蔵タンクの外槽またはセカンダリーバリアに作用する内槽の周方向のせん断応力を、低コストに低減することができるアンカーを提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明の貯蔵タンクのアンカーは、内槽と外槽とを備えた貯蔵タンクの前記内槽を、アンカー本体により前記外槽に係留する貯蔵タンクのアンカーであって、
前記アンカー本体は、前記内槽と前記外槽との周方向の相対的な変位を許容する搖動固定部を介して前記内槽及び前記外槽に固定されていることを特徴とする。

このように構成することで、内槽の内圧や地震時の応答により内槽の隅角部が浮き上がろうとすると、内槽は、搖動固定部を介してアンカー本体から隅角部が浮き上がろうとする力に抗する引張力を受ける。
この状態で、内槽と外槽とが周方向に相対的に変位すると、搖動固定部が内槽と外槽との相対的な変位に追従して搖動し、アンカー本体による引張力と反対方向の抗力を発生する。そのため、搖動固定部には、内槽の周方向のせん断力は作用せず、アンカー本体の引張方向の軸力のみが作用する。
したがって、アンカー本体に引張力が作用した状態で、外槽に対して内槽が周方向に相対的に変位した場合であっても、アンカー本体によって外槽に内槽の周方向のせん断力が作用することを防止できる。

また、本発明の貯蔵タンクのアンカーは、前記アンカー本体は、ワイヤーであることを特徴とする。

このように構成することで、アンカー本体から搖動固定部にアンカー本体の引張方向の軸力のみが伝達される。したがって、アンカー本体によって外槽に内槽の周方向のせん断力が作用することをより効果的に防止できる。

また、本発明の貯蔵タンクのアンカーは、前記アンカー本体は、棒材であることを特徴とする。

このように構成することで、帯板状のアンカー本体と比較して、アンカー本体が搖動固定部の搖動に追従しやすくなる。したがって、アンカー本体によって外槽に内槽の周方向のせん断力が作用することをより効果的に防止できる。

また、本発明の貯蔵タンクのアンカーは、前記貯蔵タンクは前記内槽と前記外槽との間にセカンダリーバリアを備え、前記アンカー本体は前記搖動固定部を介して前記セカンダリーバリアに固定されていることを特徴とする。

このように構成することで、内槽とセカンダリーバリアとが周方向に相対的に変位すると、搖動固定部が内槽とセカンダリーバリアとの相対的な変位に追従して搖動し、アンカー本体による引張力と反対方向の抗力を発生する。そのため、搖動固定部には、内槽の周方向のせん断力は作用せず、アンカー本体の引張方向の軸力のみが作用する。
したがって、アンカー本体に引張力が作用した状態で、セカンダリーバリアに対して内槽が周方向に相対的に変位した場合であっても、アンカー本体によってセカンダリーバリアに内槽の周方向のせん断力が作用することを防止できる。

また、本発明の貯蔵タンクのアンカーは、前記アンカー本体は、前記内槽側の前記搖動固定部と、前記外槽側の前記搖動固定部との間に弾性部材が挿入されていることを特徴とする。

このように構成することで、内槽と外槽とが相対的に変位したときに、その変位を弾性部材の伸縮によって許容することができる。したがって、アンカー本体によって他の部材に内槽の周方向のせん断力が作用することを防止できる。

また、本発明の貯蔵タンクのアンカーは、前記搖動固定部は、ヒンジ構造であることを特徴とする。

このように構成することで、搖動固定部は、ヒンジ構造の支点となる部分を中心として搖動する。したがって、ヒンジ構造の搖動固定部の支点には、アンカー本体の引張力のみが作用し、アンカー本体によるせん断応力は作用しない。したがって、アンカー本体によってセカンダリーバリアに内槽の周方向のせん断力が作用することを防止できる。

本発明によれば、内槽と外槽またはセカンダリーバリアとが相対的に周方向に変位したときに、アンカー本体の上部に作用する力を低減し、外槽またはセカンダリーバリアに作用する内槽の周方向のせん断応力を低コストに低減することができる。したがって、外槽またはセカンダリーバリアの破損を防止して、液密性および健全性を確保することができる。

＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材ごとに縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態の貯蔵タンク１の概略構成を示す断面図である。
図１に示すように、貯蔵タンク１は、例えば液化天然ガス（ＬＮＧ）等の低温の液体を貯蔵する内槽２と、内槽２を包囲して防液提として機能する外槽３とを備えている。また、内槽２と外槽３との間には、地震等の応答により内槽２が貯蔵する液体が漏洩した場合に、その液体を収容して外部に漏洩するのを防止するセカンダリーバリア４が設けられている。

内槽２は、例えば９％ニッケル鋼、ステンレス鋼等の低温用鋼材により形成されている。内槽２の底板２ｂの下方には保冷ブロック５が設置され、内槽２の側板２ｓの外側には、例えばフォームグラス等の保冷材６が充填されている。内槽２の外側には、保冷ブロック５及び保冷材６を介して内槽２を包囲するセカンダリーバリア４が配置されている。

セカンダリーバリア４は、例えば内槽２と同様の低温用鋼材により形成され、外部に液体が漏洩するのを防止するために液密に設けられている。セカンダリーバリア４の底板４ｂの下方には、保冷ブロック７が配置されて保冷底部が形成されている。セカンダリーバリア４の外側には、セカンダリーバリア４を包囲する外槽３が設けられている。

外槽３は、例えばプレストレストコンクリート（ＰＣ）等により形成されている。外槽３の底板３ｂには、アンカーボックス８が埋設されている。アンカーボックス８には、内槽２を外槽３に係留するアンカー１０のストラップワイヤー（アンカー本体）１１の下端部１１ｅが固定される。

内槽２の側板２ｓの下方には、ストラップワイヤー１１の上部１１ｔを係止するためのストッパー２０が設けられている。アンカー１０及びストッパー２０は内槽２の周方向に所定の間隔で複数設置されている。内槽２の直径が例えば約８０ｍ程度の場合には、内槽２の周囲に約１２０〜１８０組程度のアンカー１０及びストッパー２０が設置される。

図２は、アンカー１０及びストッパー２０の拡大正面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
ストラップワイヤー１１は、例えば内槽２と同様の低温用鋼材により形成され、図２及び図３に示すように、上部１１ｔがヒンジ部（搖動固定部）１２を介してストッパー２０に固定されている。

図２に示すように、ストッパー２０は、内槽２の側板２ｓに固定された一対の座板２１と、座板２１に立設された一対のブラケット２２と、一対のブラケット２２間に掛け渡されたカバープレート２３と、を備えている。座板２１、ブラケット２２及びカバープレート２３はそれぞれ、例えば９％ニッケル鋼等の低温用鋼材により形成されている。座板２１は内槽２の側壁２ｓに溶接され、ブラケット２２は座板２１に溶接され、カバープレート２３はブラケット２２に溶接されている。また、カバープレート２３には、ヒンジ部１２が設けられている。

図２及び図３に示すように、ヒンジ部１２は、カバープレート２３に支持された軸１２ａと、軸１２ａによってカバープレート２３に搖動可能に取り付けられた搖動部材１２ｓと、によって構成されている。ヒンジ部１２の搖動部材１２ｓは、内槽２とセカンダリーバリア４との周方向の相対的な変位を許容するように、内槽２の周方向に沿って搖動可能に設けられている。搖動部材１２ｓには、ストラップワイヤー１１が例えば結束されて固定されている。すなわち、ストラップワイヤー１１は、ヒンジ部１２及びストッパー２０を介して内槽２の側壁２ｓに固定されている。

また、ストラップワイヤー１１は、ヒンジ部（搖動固定部）１４を介してセカンダリーバリア４を貫通するコネクター１３に固定されている。
コネクター１３は、例えばセカンダリーバリア４と同様の低温用鋼材により形成されている。そして、セカンダリーバリア４を貫通する部分において、セカンダリーバリア４の液密性を保持するために、セカンダリーバリア４に溶接されている。

ヒンジ部１４は、コネクター１３に支持された軸１４ａと、軸１４ｓによってコネクター１３に搖動可能に取り付けられた搖動部材１４ｓと、によって構成されている。ヒンジ部１４は、内槽２とセカンダリーバリア４との周方向の相対的な変位を許容するように、内槽２の周方向に沿って搖動可能に設けられている。搖動部材１４ｓには、ストラップワイヤー１１が、例えば結束されて固定されている。すなわち、ストラップワイヤー１１は、ヒンジ部１４及びコネクター１３を介してセカンダリーバリア４に固定されている。

また、図示は省略するが、セカンダリーバリア４を貫通したコネクター１３の下端部には、図１示すストラップワイヤー１１の下端部１１ｅを固定するための固定部が設けられている。
コネクター１３の固定部に固定されたストラップワイヤー１１の下端部１１ｅは、図１に示すように、外槽３の底板３ｂに埋設されたアンカーボックス８に固定されている。

ストラップワイヤー１１は、図３に示すように、下方側ほど内槽２の径方向外側方向に広がるように設置され、下方側ほど内槽２から離間するような傾斜角度θ１で配置されている。傾斜角度θ１は、内槽２の側壁２ｓに対して例えば約１０°程度となっている。
また、一対のブラケット２２間に横架されたカバープレート２３は側板２ｓに対して傾斜させて設けられている。カバープレート２３の傾斜角度θ２はストラップワイヤー１１の傾斜角度θ１と略等しく、ストラップワイヤー１１の引張方向と略平行になっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
例えば内槽２の内圧や地震時の応答により、図１に示す内槽２の隅角部２ｃが上方に浮き上がろうとすると、ストラップワイヤー１１は、内槽２の側板２ｓに設けられたストッパー２０及びストッパー２０に設けられたヒンジ部１２を介して引張力Ｆを受ける。これにより、内槽２は、ストラップワイヤー１１からヒンジ部１２及びストッパー２０を介して、内槽２の隅角部２ｃが浮き上がろうとする力に抗する引張力Ｆを受ける。したがって、内槽２の隅角部２ｃの浮き上がりをストラップワイヤー１１の引張力Ｆによって防止することができる。

また、例えば地震時の応答では、内槽２の隅角部２ｃが浮き上がろうとすると共に、内槽２がセカンダリーバリア４に対して周方向に相対的に変位する場合がある。
このとき、本実施形態では、図２、図３に示すように、内槽２にストッパー２０を介して固定されたヒンジ部１２と、セカンダリーバリア４にコネクター１３を介して固定されたヒンジ部１４とが設けられている。また、ヒンジ部１２及びヒンジ部１４は、内槽２とセカンダリーバリア４との周方向の相対的な変位を許容するように、内槽２の周方向に沿って搖動可能に設けられている。そして、ストラップワイヤー１１がヒンジ部１２及びヒンジ部１４に結束されて固定されている。

そのため、ヒンジ部１２及びヒンジ部１４が内槽２とセカンダリーバリア４との相対的な変位に追従して搖動し、ストラップワイヤー１１による引張力Ｆと反対方向の抗力を発生する。そのため、ヒンジ部１２及びヒンジ部１４には、内槽２の周方向のせん断力は作用せず、ストラップワイヤー１１の引張方向の軸力のみが作用する。
したがって、ストラップワイヤー１１に引張力Ｆが作用した状態で、セカンダリーバリア４に対して内槽２が周方向に相対的に変位した場合であっても、ヒンジ部１２及びヒンジ部１４によってこの変位を許容することができる。よって、ストラップワイヤー１１によりセカンダリーバリア４にせん断力が作用することを防止できる。

加えて、内槽２と外槽３とを繋ぐアンカー１０のアンカー本体としてストラップワイヤー１１を用いているので、ヒンジ部１２及びヒンジ部１４には、ストラップワイヤー１１の引張方向の軸力のみが伝達される。したがって、アンカー本体として棒材や板材を用いる場合と比較してセカンダリーバリア４にせん断力が作用することをより効果的に防止できる。

以上説明したように、本実施形態のアンカー１０によれば、内槽２とセカンダリーバリア４とが周方向に相対的に変位したときに、ヒンジ部１２及びヒンジ部１４に周方向のせん断力が作用することを防止できる。これにより、セカンダリーバリア４に作用するせん断応力を低減することができる。
したがって、内槽２の内圧や地震時の応答等によるセカンダリーバリア４の破損を防止して、セカンダリーバリア４の液密性及び健全性を確保することができる。

また、セカンダリーバリア４に作用するせん断応力を低減するためにストラップワイヤー１１の長さを必要以上に長くする必要が無い。
したがって、内槽２の側板２ｓの肉厚増加によるコストの増大を防止して、低コストにせん断応力の低減を実現することができる。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について、図１〜図３を援用し、図４を用いて説明する。本実施形態では、ヒンジ部１２とヒンジ部１４との間のストラップワイヤー１１の途中に弾性部材が挿入されている点で上述の第一実施形態で説明したアンカー１０と異なっている。その他の点は第一実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図４は、第一実施形態の図３に相当する本実施形態のアンカー１０Ｂ及びストッパー２０の拡大断面図である。
図４に示すように、本実施形態のアンカー１０Ｂは、ストラップワイヤー１１の内槽２側のヒンジ部１２とセカンダリーバリア４側のヒンジ部１４との間に、弾性部材としてスプリング１５が挿入されている。

このように構成することで、内槽２の隅角部２ｃが浮き上がろうとすると共に、内槽２がセカンダリーバリア４に対して周方向に相対的に変位したときに、その変位をスプリング１５の伸縮によって許容することができる。したがって、セカンダリーバリア４に内槽２の周方向のせん断力が作用することを防止できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果を得られる。加えて、スプリング１５によってストラップワイヤー１１からセカンダリーバリア４に作用するせん断応力をより効果的に低減することができる。

＜第三実施形態＞
次に、本発明の第三実施形態について、図１〜図３を援用し、図５及び図６を用いて説明する。本実施形態では、アンカー本体として棒材を用い、内槽２側の搖動固定部としてカバープレートとストッパプレートを用いる点で上述の第一実施形態で説明したアンカー１０と異なっている。その他の点は第一実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図５は、本実施形態のアンカー及びストッパーの拡大正面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図５に示すように、本実施形態では、アンカー１０Ｃのアンカー本体として、棒状のストラップバー１６を用いている。ストラップバー１６は、例えばストッパー２０と同様の低温用鋼材により形成されている。

ストラップバー１６は、図５及び図６に示すように、上部１６ｔが内槽２の側板２ｓとカバープレート２３との間に差し込まれるようにして配置されている。ストラップバー１６の上部１６ｔには、ストッパプレート１７が固定されている。ストッパプレート１７は、例えばストラップバー１６と同様の低温用鋼材により形成され、ストラップバー１６に溶接されて固定されている。

また、本実施形態では図示を省略するが、ストラップバー１６のセカンダリーバリア４側には、例えば図２及び図３に示すヒンジ部１４と同様のヒンジ部（搖動固定部）が設けられている。そして、例えば第一実施形態と同様のコネクター１３を介して、ストラップバー１６の下端部が、図１に示すように、アンカーボックス８に固定されている。

図５に示すように、ストッパプレート１７の下端面１７ｂは、略半円筒状に形成されている。そして、ストッパプレート１７は、ストッパー２０のカバープレート２３の上端面２３ｔに形成された略半円状の凹部２３ｃに嵌合している。このストッパプレート１７とカバープレート２３とによりヒンジ構造（搖動固定部）が構成され、ストラップバー１６がストッパプレート１７を中心として搖動可能に設けられている。

本実施形態では、棒状のストラップバー１６を用いている。そのため、内槽２の隅角部２ｃが浮き上がろうとすると共に、内槽２がセカンダリーバリア４に対して周方向に相対的に変位したときに、帯板状のストラッププレートと比較して、ストラップバー１６が搖動固定部の搖動に追従しやすくなる。
また、本実施形態では、搖動固定部がストッパプレート１７とカバープレート２３のヒンジ構造により構成されている。そのため、搖動固定部は、ヒンジ構造の支点となるカバープレート２３を中心として搖動する。したがって、搖動固定部の支点であるストッパプレート１７とカバープレート２３との接触点（接触面）には、ストラップバー１６の引張力Ｆのみが作用する。
また、セカンダリーバリア４側のヒンジ部（図示省略）には、第１実施形態と同様にストラップバー１６の引張力のみが作用し、せん断応力は作用しない。したがって、ストラップバー１６によってセカンダリーバリア４にせん断力が作用することを防止できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果が得られる。加えて、第一実施形態と比較して単純な構造の搖動固定部を用いることで、搖動固定部の信頼性、生産性を向上させ、製造コストやメンテナンスコストを低減することができる。

尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態ではセカンダリーバリアが設けられている貯蔵タンクについて説明したが、セカンダリーバリアが設けられていない貯蔵タンクに本発明のアンカーを適用できることは言うまでもない。セカンダリーバリアが設けられていない貯蔵タンクに本発明のアンカーを適用することで、例えば外槽のアンカーボックスに作用する内槽の周方向のせん断力を低減することができる。これにより、地震時の応答等により内槽が周方向に変位した場合であっても、アンカーや外槽に破損や変形等の悪影響が及ぶことを防止できる。
また、上述の実施形態では、ヒンジ部を介してワイヤーを内槽及びセカンダリーバリアに固定したが、搖動固定部はヒンジ構造に限られない。例えば、内槽の側壁及びセカンダリーバリアに設けたブラケット及びコネクター等にそれぞれワイヤーを直接結束することで搖動固定部を構成してもよい。このように構成することで、ワイヤーがブラケット及びコネクターの結束箇所を中心として搖動し、内槽とセカンダリーバリアとの周方向の相対的な変位を許容することができる。
また、弾性部材はスプリングでなくてもよい。例えばゴム材等、弾力性、伸縮性、引張強度を有し、弾性変形可能なものを弾性部材として用いることができる。
また、弾性部材は棒状のアンカー本体の途中に設けてもよい。

本発明の第一実施形態に係る貯蔵タンクの概略構成を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係るアンカー及びストッパーの拡大正面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿うアンカー及びストッパーの断面図である。 本発明の第二実施形態に係るアンカー及びストッパーの断面図である。 本発明の第三実施形態に係るアンカー及びストッパーの拡大正面図である。 図５のＢ−Ｂ線に沿うアンカー及びストッパーの断面図である。

符号の説明

１ 貯蔵タンク、２ 内槽、２ｓ 側板、３ 外槽、４ セカンダリーバリア、１０，１０Ｂ，１０Ｃ アンカー、１１ ストラップワイヤー（アンカー本体）、１１ｔ 上部、１２，１４ ヒンジ部（搖動固定部）、１５ スプリング（弾性部材）、１６ ストラップバー（アンカー本体）、１７ ストッパプレート（搖動固定部）、２３ カバープレート（搖動固定部）

Claims (6)

1. 内槽と外槽とを備えた貯蔵タンクの前記内槽を、アンカー本体により前記外槽に係留する貯蔵タンクのアンカーであって、
   前記アンカー本体は、前記内槽と外槽との周方向の相対的な変位を許容する搖動固定部を介して前記内槽及び前記外槽に固定されていることを特徴とする貯蔵タンクのアンカー。
2. 前記アンカー本体は、ワイヤーであることを特徴とする請求項１記載の貯蔵タンクのアンカー。
3. 前記アンカー本体は、棒材であることを特徴とする請求項１記載の貯蔵タンクのアンカー。
4. 前記貯蔵タンクは前記内槽と前記外槽との間にセカンダリーバリアを備え、
   前記アンカー本体は前記搖動固定部を介して前記セカンダリーバリアに固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の貯蔵タンクのアンカー。
5. 前記アンカー本体は、前記内槽側の前記搖動固定部と、前記外槽側の前記搖動固定部との間に弾性部材が挿入されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の貯蔵タンクのアンカー。
6. 前記搖動固定部は、ヒンジ構造であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の貯蔵タンクのアンカー。

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