JP2014088198A - スロッシング対策装置及びこれを用いたタンク - Google Patents

Abstract

【課題】タンク内の液体にスロッシングが発生した場合においても、タンク外に排出される液体に気体が混入することを確実に防止することができるスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクを提供する。
【解決手段】 タンク本体１１内の液体Ｌのスロッシングによる液体Ｌへの気体Ａの混入を防止するスロッシング対策装置２０であって、タンク本体１１の底部１１Ａに設置され、タンク本体１１の水平方向の略中心で上部に位置する開口部２１ａとこの開口部２１ａを通してタンク本体１１内の液体Ｌを収容する液体収納空間部２１ｂとを有する液体収容部２１と、液体収容部２１の下部に設けられ、タンク本体１１外に通じる排出口２４とを備えた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、スロッシング対策装置及びこれを用いたタンクに係り、更に詳しくは、タンク内に貯留した液体のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクに関する。

原子力発電所などに用いるタンクの内部に保持された液体のスロッシング（揺動）を抑制するスロッシング抑制装置として、例えば、特許文献１に記載のものがある。このスロッシング抑制装置は、タンク内に存在する気体が液体のスロッシングによってタンクの排出口に達することを抑制するために、タンクの内部を液体の液面につながる第１の領域と排出口につながる第２の領域とに仕切る仕切り手段をタンク内に設け、その仕切り手段に第１の領域から第２の領域に通過可能な貫通部を形成したものである。

特開２００９−１０７７１８号公報

ところで、原子力発電所には、地震時にも機能を維持しなければならない設備があり、このような設備は所定の性能を確実に発揮することが求められる。このような設備としては、例えば、地震時に原子炉を冷却するための冷却水を循環させる非常用ディーゼル発電機が挙げられる。

非常用ディーゼル発電機が所定の性能を確実に発揮するために、タンク内に貯留した潤滑油等の液体への気体の混入の防止が求められている。気体の混入した潤滑油を潤滑油ポンプが吸い込むと、ディーゼル機関に潤滑油を安定して供給できなくなり、軸受やシリンダが焼き付き、運転に支障が生じる虞がある。

しかし、地震による震動、特に周期の長い地震動によって、非常用ディーゼル発電機のような設備に液体を供給するタンクが加振されると、タンク内に貯留された液体が共振して、液面のスロッシングが発生するため、タンクの排出口が液面から露出し、タンク外へ排出される液体に気体が混入してしまうことがある。

上記した特許文献１に記載の技術は、タンク内の液体におけるスロッシングが発生した場合、液体が第１の領域から第２の領域（仕切り手段の上方から下方）又は第２の領域から第１の領域（仕切り手段の下方から上方）へ流れるときに仕切り手段で生じる抵抗によって液体のスロッシングを抑制するものである。

しかし、想定以上の地震動等により液面が激しく揺動した場合、仕切り手段には第１の領域と第２の領域とを連通する貫通部が設けられているため、第１の領域内で生起した気泡が、貫通部を通って第２の領域を介してタンクの排出口にまで達する虞がある。この場合、排出口から排出される液体に気体が混入してしまうという虞がある。

本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、タンク内の液体にスロッシングが発生した場合においても、タンク外に排出される液体に気体が混入することを確実に防止することができるスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクを提供するものである。

上記課題を解決するため、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、タンク本体内の液体のスロッシングによる前記液体への気体の混入を防止するスロッシング対策装置であって、前記タンク本体の底部に設置され、前記タンク本体の水平方向の略中心で上部に位置する開口部とこの開口部を通して前記タンク本体内の前記液体を収容する液体収納空間部とを有する液体収容部と、前記液体収容部の下部に設けられ、前記タンク本体外に通じる排出口とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、液体収容部をタンク本体の底部に設置し、タンク本体の水平方向の略中心に位置するように液体収容部の上部に開口部を設けたので、開口部の全体がタンク本体内の液体のスロッシングにより生じた液面上に露出することなく、液体収容部に液体を保持することができる。このため、タンク本体外へ排出される液体に気体が混入することを確実に防止することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第１の実施の形態を適用した非常用ディーゼル発電設備の潤滑油系統図である。 本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第１の実施の形態を示す斜視図である。 図２のIII−III矢視から本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第１の実施の形態を見た縦断面図である。 図３に示す本発明のスロッシング対策装置を用いたタンクの第１の実施の形態におけるスロッシングの最大波高とスロッシング対策装置の寸法設定の関係を示す説明図である。 本発明のスロッシング対策装置を用いたタンクの第１の実施の形態における液体のスロッシングの状態の一例を示す概念図である。 本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第２の実施の形態を示す斜視図である。 本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第３の実施の形態を示す斜視図である。 図７のVIII−VIII矢視から本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第３の実施の形態を見た縦断面図である。 本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第４の実施の形態を示す斜視図である

以下、本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの実施の形態を図面を用いて説明する。

［第１の実施の形態］
図１乃至図３は本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第１の実施の形態を示すもので、図１は本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第１の実施の形態を適用した非常用ディーゼル発電設備の潤滑油系統図、図２は本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第１の実施の形態を示す斜視図、図３は図２のIII−III矢視から本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第１の実施の形態を見た縦断面図である。

図１において、非常用ディーゼル発電設備は、ディーゼル機関１と、ディーゼル機関１により駆動される発電機２と、ディーゼル機関１に接続した潤滑油ポンプ３と、潤滑油Ｌ等の液体を貯留するタンク４と、潤滑油Ｌを冷却する潤滑油冷却器５と、タンク４と潤滑油ポンプ３の吸込口とを接続する排水管６と、潤滑油ポンプ３の吐出口と潤滑油冷却器５の入口とを接続する冷却器配管７と、潤滑油冷却器５の出口とディーゼル機関１及び発電機２とを接続する機関用配管８と、機関用配管８中に設けられた潤滑油フィルタ９と、ディーゼル機関１及び発電機２とタンク４とを接続する給水管１０とを備えている。

非常用ディーゼル発電設備は、地震等により発電用プラントが停止するとともに外部電源による発電所内への電力の供給が停止した停電状態が発生したときに、電力を発電所内に供給する電源として機能する。

停電状態が発生してディーゼル機関１が運転されると、ディーゼル機関１は潤滑油ポンプ３を駆動する。これにより、潤滑油ポンプ３はタンク４の潤滑油Ｌを排水管６を介して吸い込み、冷却器配管７を介して潤滑油冷却器５へ吐出する。潤滑油冷却器５内に供給された潤滑油Ｌは、冷却されて機関用配管８を介してディーゼル機関１及び発電機２に供給される。ディーゼル機関１及び発電機２の潤滑部を潤滑した潤滑油Ｌは、給水管１０を介してタンク４に戻る。このように、ディーゼル機関１の運転中においては、タンク４に貯留された潤滑油Ｌがディーゼル機関１及び発電機２に供給されて循環する。

タンク４内の潤滑油Ｌの液面が地震等の揺れにより揺動すると、タンク４内の上部の気体Ａが排水管６の位置まで達して、気体Ａの混入した潤滑油Ｌが排水管６から排出される虞がある。この場合、気体Ａの混入した潤滑油Ｌを潤滑油ポンプ３が吸い込み、ディーゼル機関１に潤滑油Ｌを安定して供給できなくなる。このため、タンク４には、スロッシング対策装置２０が設けられている。

次に、上述したタンク４及びスロッシング対策装置２０の第１の実施の形態の詳細な構成を図２及び図３を用いて説明する。
図２及び図３において、タンク４は、そのタンク本体１１内の底部１１Ａ上に設けたスロッシング対策装置２０を備えている。

タンク本体１１は、例えば、円形状の底部１１Ａと、この底部１１Ａ上に上下方向に立設した円筒状の側壁部１１Ｂと、側壁部１１Ｂの上端を閉塞する円形状の蓋部１１Ｃとで構成されている。

タンク本体１１の側壁部１１Ｂの上部には、タンク本体１１の外部から内部に延びる給水管１０が設けられている。タンク本体１１の側壁部１１Ｂの下部には、タンク排出口１３が設けられている。タンク排出口１３には、タンク本体１１の外側に延びる排水管６及びタンク本体１１の内側に延びる接続管１５が接続されている。

タンク本体１１内に貯留された液体としての潤滑油Ｌは、タンク本体１１内に供給循環されるため、その液面Ｆは略一定の高さに維持されている。また、タンク本体１１内の上部には、空気などの気体Ａが存在している。

スロッシング対策装置２０は、タンク本体１１内の液体がスロッシングした際に、タンク本体１１内の上部に存在する気体Ａが潤滑油Ｌに混入してタンク排出口１３に流入することを抑制する機能、すなわち、気体混入防止機能を有するものである。

この気体混入防止機能を発揮するためのスロッシング対策装置２０の第１の実施の形態を説明する。
スロッシング対策装置２０は、液体収容部２１を備えている。液体収容部２１は、例えば、円形状の底部２２と、この底部２２上に上下方向に立設した円筒状の枠部２３とで構成され、円筒状の枠部２３の上端には、開口部２１ａが設けられている。この開口部２１ａは、タンク本体１１の水平方向の略中心に位置している。

液体収容部２１には、底部２２と枠部２３とで囲まれた液体収納空間部２１ｂが形成されている。液体収納空間部２１ｂは、開口部２１ａを通してタンク本体１１内の潤滑油Ｌを収容する空間である。

枠部２３の下部には、排出口２４が設けられている。排出口２４は接続管１５により排水管６に接続されている。このため、液体収容部２１内の潤滑油Ｌは、排出口２４から接続管１５を介して排水管６へ排出される。

ところで、タンク本体１１、液体収容部２１内の液体のスロッシングには、それぞれタンク本体１１、液体収容部２１の形状及び静水時におけるタンク本体１１、液体収容部２１内の液面高さにより定まるスロッシング固有周期が存在する。タンク本体１１、液体収容部２１は、そのスロッシング固有周期で加振されると、タンク本体１１、体収容部２１内の液体がその揺れと共振して、その液面はそのスロッシング固有周期で大きく揺動する。それに対して、タンク本体１１、液体収容部２１がそのスロッシング固有周期と異なる周期に設定されれば、タンク本体１１、液体収容部２１内の液体は共振せず、その液面は大きく揺動することがない。

そこで、液体収容部２１は、液体収容部２１内における液体のスロッシング固有周期がタンク本体１１内における液体のスロッシング固有周期よりも小さくなるように形成されている。

すなわち、以下に示す式（１）から算出される液体収容部２１内における液体のスロッシング固有周期ｔが式（２）から算出されるタンク本体１１内における液体のスロッシング固有周期Ｔよりも小さくなるように、液体収容部２１の形状（半径及び高さ）が設定される。

ｔ＝２π／［｛（１．８４１／ｒ）ｇ×ｔａｎｈ（１．８４１×（ｈ／ｒ））｝＾（１／２）］ …（１）
ここで、ｒは液体収容部２１の半径、ｈは液体収容部２１の高さ（満水時の液面高さ）、ｇは重力加速度、πは円周率をそれぞれ示している（図３参照）。

Ｔ＝２π／［｛（１．８４１／Ｒ）ｇ×ｔａｎｈ（１．８４１×（Ｈ／Ｒ））｝＾（１／２）］ …（２）
ここで、Ｒはタンク本体１１の半径、Ｈは静水時におけるタンク本体１１内の潤滑油Ｌの液面高さをそれぞれ示している（図３参照）。

なお、式（１）及び式（２）は、円筒形状のタンク内における液体のスロッシング固有周期を算出する一般的な式である。

また、液体収容部２１は、開口部２１ａと排出口２４の上端との間の空間部Ｓ１の体積が、タンク本体１１における液体のスロッシング固有周期の半周期の間にタンク本体１１外へ排出される潤滑油Ｌの体積になるように形成されている。すなわち、空間部Ｓ１の体積Ｖｓが以下に示す関係式（３）を満たすように設定される。

Ｖｓ＝（１／２）×Ｔ×Ｑ …（３）
ここで、Ｔは上述した式（２）により算出されるタンク本体１１内における液体のスロッシング固有周期、Ｑはタンク本体１１外へ排出される潤滑油Ｌの体積流量をそれぞれ示している。

このことにより、空間部Ｓ１は、タンク本体１１内の潤滑油Ｌにスロッシングが生じた際に、タンク本体１１における液体のスロッシング固有周期の半周期の間にタンク本体１１外へ排出される潤滑油Ｌを確実に収容する。

次に、上述した液体収容部２１の開口部２１ａの高さ位置について図４を用いて説明する。
図４は図３に示す本発明のスロッシング対策装置を用いたタンクの第１の実施の形態におけるスロッシングの最大波高とスロッシング対策装置の寸法設定の関係を示す説明図であり、図上液面Ｆはスロッシングの最大の液面高さを示している。図４において、図１乃至図３に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

液体収容部２１の開口部２１ａは、タンク本体１１内の潤滑油Ｌに予め想定したスロッシングが発生した際の液面Ｆより下側に位置するように設けられている。すなわち、液体収容部２１の開口部２１ａは、開口部２１ａの高さｈｓが以下の関係式（４）を満たすような位置に設けられている。

ｈｓ≦Ｈ−０．８３７（Ｒ／ｇ）α×（ｘ／Ｒ）…（４）
ここで、ｘはタンク本体１１の中心から最も離れた開口部２１ａの位置（開口部２１ａが存在する位置の中で揺動する液面が最も低く又は高くなる位置）、Ｒは円筒状のタンク本体１１の半径、Ｈは静水時におけるタンク本体１１内の潤滑油Ｌの液面高さ、αはタンク本体１１の液体のスロッシング固有周期における予め想定した加速度応答スペクトルをそれぞれ示している（図４参照）。

なお、０．８３７（Ｒ／ｇ）α×（ｘ／Ｒ）の項は、円筒状のタンクにおける中心からの位置ｘでのタンク内の液体のスロッシングの最大波高を算出する一般的な式であり、タンク本体１１内の潤滑油Ｌのスロッシングにより生じる液面が平面であると仮定した場合に、静水時における潤滑油Ｌの液面高さＨからの潤滑油Ｌのスロッシングの最大波高ｍを示すものである（図４参照）。

このことから、タンク本体１１内の潤滑油Ｌのスロッシングの最低の液面高さは、円筒状のタンク本体１１の潤滑油Ｌのスロッシングは中心軸に対して略対称であると考えられるので、静水時における潤滑油Ｌの液面高さＨから潤滑油Ｌのスロッシングの最大波高ｍの分だけ減じることにより求められる。したがって、上記の式（４）は、開口部２１ａの高さｈｓが、開口部２１ａの水平方向の位置における予め想定した液体のスロッシングの最低の液面高さより低い（図４の液面Ｆより低い）ことを示している。

上記のように構成されたタンク４において、地震等による揺れがない場合、タンク本体１１内の潤滑油Ｌは液体収容部２１の開口部２１ａから液体収容部２１内に流入し、その潤滑油Ｌは液体収容部２１の排出口２４から接続管１５を介してタンク本体１１外へ排出される。

次に、本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第１の実施の形態の液体のスロッシング発生時における気体混入防止作用について図４及び図５を用いて説明する。
図５は本発明のスロッシング対策装置を用いたタンクの第１の実施の形態における液体のスロッシングの状態の一例を示す概念図である。なお、図５において、図１乃至図４に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図４に示すように、地震等によりタンク本体１１内の潤滑油Ｌに予め想定した範囲内のスロッシングが発生した場合、液体収容部２１の開口部２１ａを、タンク本体１１内の潤滑油Ｌに予め想定したスロッシングが発生した際の液面Ｆより下側に位置するように設けたので、開口部２１ａは揺動する液面Ｆ上に露出することがない。このため、液体収容部２１内の潤滑油Ｌは、気体Ａが混入することなく、接続管１５を介してタンク本体１１外へ排出される。

一方、図５に示すように、タンク本体１１内の潤滑油Ｌに想定以上のスロッシングが発生した場合、揺動する液面Ｆがタンク本体１１のタンク排出口１３より低い位置に達する場合がある。

この場合でも、タンク本体１１の水平方向の略中心は、他の位置と比較すると液面Ｆの上下動が最小限である。そのため、タンク本体１１の水平方向の略中心に位置する液体収容部２１の開口部２１ａは、一部のみが揺動している液面Ｆ上に露出するだけであり、全体が揺動している液面Ｆ上に露出する可能性は低い。このため、液体収容部２１の液体収納空間部２１ｂに潤滑油Ｌを保持することができ、液体収容部２１内の潤滑油Ｌが接続管１５を介してタンク本体１１外へ排出される。

また、液体収容部２１における液体のスロッシング固有周期がタンク本体１１における液体のスロッシング固有周期よりも小さいので、開口部２１ａが揺動している液面Ｆ上に露出しても、液体収容部２１内に収容されている潤滑油Ｌはあまり揺動せず、開口部２１ａからの潤滑油Ｌの漏出が抑制される。このため、液体収容部２１の液体収納空間部２１ｂに潤滑油Ｌが確実に保持される。

このように、開口部２１ａの一部が揺動している液面Ｆ上に露出した場合であっても、液体収容部２１内の潤滑油Ｌは、気体Ａが混入することなく、接続管１５を介してタンク本体１１外へ排出することができる。

また、開口部２１ａの全体が揺動している液面Ｆ上に露出してしまった場合、液体収容部２１内の潤滑油Ｌがタンク本体１１外へ排出されて、空間Ｓ１内に収容されている潤滑油Ｌの量は徐々に減少していくが、一方向（図５では左方向）へ揺れたタンク本体１１内の潤滑油Ｌは、逆方向（図５では右方向）へ揺れ戻るため、液体収容部２１は潤滑油Ｌで再度満たされる。

タンク本体１１内の潤滑油Ｌが一方向から逆方向へ揺れ戻り、液体収容部２１内が潤滑油Ｌで再度満たされる時間は、長くともタンク本体１１内における液体のスロッシング固有周期の半周期である。空間Ｓ１の体積は、タンク本体１１内における液体のスロッシング固有周期の半周期時にタンク本体１１外へ排出される潤滑油Ｌの体積であるため、空間Ｓ１に収容していた潤滑油Ｌをすべて液体収容部２１外へ排出して排出口２４が液面Ｆ上に露出してしまう前に、液体収容部２１が潤滑油Ｌで再度満たされる。

このように、液体収容部２１の開口部２１ａが揺動する液面Ｆから露出しても、タンク本体１１内の潤滑油Ｌが一方向から他方向又は他方向から一方向へ揺れるたびに液体収容部２１の液体収納空間部２１ｂは潤滑油Ｌで満たされるので、液面Ｆがタンク本体１１のタンク排出口１３より低い位置に達していても、液体収容部２１の排出口２４が液面Ｆ上に露出することがない。このため、タンク本体１１内の液体のスロッシングを抑制することなく、タンク本体１１から排出される潤滑油Ｌに気体Ａが混入することを確実に防止する。

上述したように、本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第１の実施の形態によれば、液体収容部２１をタンク本体１１内の底部１１Ａに設置し、タンク本体１１の水平方向の略中心に位置するように液体収容部２１の上部に開口部２１ａを設けたので、開口部２１ａの全体がタンク本体１１内の液体Ｌのスロッシングにより生じた液面Ｆ上に露出することなく、液体収容部２１内に液体Ｌを保持することができる。このため、タンク本体１１外へ排出される液体Ｌに気体Ａが混入することを確実に防止することができる。

また、本実施の形態によれば、液体収容部２１の体積を、液体収容部２１における液体のスロッシング固有周期がタンク本体１１における液体のスロッシング固有周期よりも小さくなるように設定したので、タンク本体１１内に液体のスロッシングが発生した際にも、液体収容部２１の液体収納空間部２１ｂに液体Ｌを確実に保持することができる。このため、タンク本体１１外に排出される潤滑油Ｌに気体Ａが混入することをより確実に防止できる。

さらに、本実施の形態によれば、空間Ｓ１の体積を、タンク本体１１における液体のスロッシング固有周期の半周期時にタンク外１１へ排出される潤滑油Ｌの体積に設定したので、空間Ｓ１内の潤滑油Ｌが全て排出されて排出口２４が液面Ｆ上に露出してしまう前に、空間Ｓ１内が潤滑油Ｌで再度満たされる。このため、タンク本体１１外に排出される潤滑油Ｌに気体Ａが混入することをより確実に防止できる。

また、本実施の形態によれば、液体収容部２１の開口部２１ａを、タンク本体１１内の潤滑油Ｌに予め想定したスロッシングが発生した際の液面Ｆより下側に位置するように設けたので、タンク本体１１内の潤滑油Ｌに想定範囲内のスロッシングが発生した場合、液体収容部２１の開口部２１ａは、タンク本体１１内の潤滑油Ｌのスロッシングにより生じた液面Ｆ上に露出することがない。このため、タンク本体１１外に排出される潤滑油Ｌに気体Ａが混入することをより確実に防止できる。

さらに、本実施の形態によれば、タンク本体１１内にタンク本体１１より小さい液体収容部２１を設置することにより、タンク本体１１内の潤滑油Ｌのスロッシングを抑制することなく、潤滑油Ｌに気体Ａが混入することを防止することができる。このため、タンク本体１１内に大規模な液体のスロッシングの抑制手段を設ける必要がなく、液体のスロッシングの抑制手段を設ける場合より製作や設置が容易である。

また、本実施の形態によれば、液体収容部２１を、底部２２と底部２２に立設した筒状の枠部２３で構成したので、製作や設置が容易である。

［第２の実施の形態］
次に、本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第２の実施の形態を図６を用いて説明する。
図６は本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第２の実施の形態を示す斜視図である。なお、図６において、図１乃至図５に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図６に示す本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第２の実施の形態は、液体収容部３１を、底部２２と円筒状の枠部２３とこの円筒状の枠部２３の上部に設け、上方に向かって縮径する円錐状の枠部３５とで構成している。

円錐状の枠部３５の上端の開口部３５ａは、タンク本体１１の水平方向の略中心に位置するように設けられている。

上述した本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態によれば、円筒状の枠部２３の上端に枠部３５を設けたので、液体収容部３１内に収容した潤滑油Ｌが液体収容部３１からタンク本体１１へ漏出することを抑制できる。

さらに、本実施の形態によれば、枠部３５を上方向に向かって縮径する円錐状に形成したので、液体収容部３１内に気体Ａが混入したとき、枠部３５が平板状である場合と比較して、気体Ａは枠部３５の傾斜面に沿って上方へ抜けやすい。

［第３の実施の形態］
次に、本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第３の実施の形態を図７及び図８を用いて説明する。
図７は本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第３の実施の形態を示す斜視図、図８は図７のVIII−VIII矢視から本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第３の実施の形態を見た縦断面図である。なお、図７及び図８において、図１乃至図６に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図７及び図８に示すスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第３の実施の形態は、第１の実施の形態の液体収容部２１が上下方向に延び、上端が開口した円筒状に形成されているのに対して、液体収容部４１を、水平方向に延び、その両端を閉塞した円筒体４２で形成した点が主に異なる。

液体収容部４１は、タンク本体１１の底部１１Ａに水平方向に配置した、接続管１５の径より大きい径を有する円筒体４２と、円筒体４２の両端をそれぞれ閉塞する円形状の側体４３とで構成されている。液体収容部４１の一端側の側体４３の下部には、接続管１５に接続される排出口４４が設けられている。円筒体４２の長さ方向中央部における上端部には、開口部４１ａが設けられている。円筒体４２は、開口部４１ａがタンク本体１１の水平方向の略中心に位置するように、配置されている。液体収容部４１には、開口部４１ａより下側で円筒体４２と側体４３とで囲まれた液体収納空間部４１ｂが形成されている。

液体収容部４１は、液体収容部４１における液体のスロッシング固有周期がタンク本体１１における液体のスロッシング固有周期よりも小さくなるように形成されている。液体収容部４１における液体のスロッシング固有周期を上述した式（１）により算出することはできないが、液体収容部４１の形状に応じた条件を満たすように解析を行い、液体収容部４１における液体のスロッシング固有周期を算出することにより、液体収容部４１の形状（円筒体４２の長さ及び直径）が設定される。

図８に示すように、開口部４１ａと排出口４４の上端との間の空間部Ｓ２の体積は、タンク本体１１における液体のスロッシング固有周期の半周期の間にタンク本体１１外へ排出される潤滑油Ｌの体積に設定されている。

液体収容部４１の開口部４１ａは、タンク本体１１内の潤滑油Ｌに予め想定したスロッシングが発生した際の液面Ｆより下側に位置するように設けられている。

上述した本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第３の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態によれば、液体収容部４１として円筒体４２を用いたので、既製の配管等を加工することにより、液体収容部４１をより容易に製作することができる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第４の実施の形態を図９を用いて説明する。
図９は本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第４の実施の形態を示す斜視図である。なお、図９において、図１乃至図８に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図９に示す本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第４の実施の形態は、液体収容部５１を、円弧状の細管状部５２と直線状の細管状部５３とを接合して形成している。

液体収容部５１は、接続管１５の径と同径の円弧状の細管状部５２と、一端が円弧状の細管状部５２の一端に接続され、他端が円弧状の細管状部５２の他端側に向かい、円弧状の細管状部５２の径と同径の直線状の細管状部５３と、直線状の細管状部５３の他端を閉塞する側体５４とで構成されている。

円弧状の細管状部５２の他端は接続管１５に接続されており、円弧状の細管状部５２の他端の開口が液体収容部５１の排出口５５として機能する。直線状の細管状部５３の他端近傍の上端部には、開口部５１ａが設けられている。開口部５１ａは、タンク本体１１の水平方向の略中心に位置している。

液体収容部５１は、円弧状の細管状部５２の他端から直線状の細管状部５３の他端に向かって上方向へ傾斜している。すなわち、液体収容部５１は排出口５５から開口部５１ａに向かって上方向へ傾斜しており、開口部５１ａは排出口５５より高い位置に設けられている。液体収容部５１には、開口部５１ａより下側の直線状の細管状部５３の内部及び円弧状の細管状部５２内部空間が液体収納空間部として形成されている。

液体収容部５１は、液体収容部５１における液体のスロッシング固有周期がタンク本体１１における液体のスロッシング固有周期よりも小さくなるように形成されている。

円弧状の細管状部５２及び直線状の細管状部５３における開口部５１ａと排出口５５の上端との間の空間部の体積は、タンク本体１１における液体のスロッシング固有周期の半周期の間にタンク本体１１外へ排出される潤滑油Ｌの体積に設定されている。

液体収容部５１の開口部５１ａは、タンク本体１１内に予め想定した液体のスロッシングが発生した際の液面Ｆより下側に位置するように設けられている。

上述した本発明のスロッシング対策装置及びこれを用いたタンクの第４の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態によれば、液体収容部５１として円弧状の細管状部５２と直線状の細管状部５３とを接合したものを用いたので、既製の配管等を加工することにより、液体収容部５１をより容易に製作することができる。

［その他の実施の形態］
なお、上述した第１の実施の形態乃至第４の実施の形態においては、本発明のスロッシング対策装置を非常用ディーゼル発電設備のタンク４に用いた例を示したが、本発明のスロッシング対策装置を略一定水位の液体を貯留するタンクに用いることができる。

また、上述した第１の実施の形態乃至第４の実施の形態においては、液体収容部を、液体収容部内における液体のスロッシング固有周期がタンク本体１１内における液体のスロッシング固有周期よりも小さくなるように形成した例を示したが、液体収容部内における液体のスロッシング固有周期がタンク本体１１内における液体のスロッシング固有周期と異なるように、液体収容部２１を形成すればよい。例えば、液体収容部２１を、液体収容部２１内における液体のスロッシング固有周期がタンク本体１１内における液体のスロッシング固有周期より大きくなるように形成することもできる。

なお、上述した第１の実施の形態乃至第４の実施の形態においては、開口部と排出口の上端との間の空間部の体積を、タンク本体１１における液体のスロッシング固有周期の半周期の間にタンク本体１１外へ排出される潤滑油Ｌの体積に設定した例を示したが、開口部と排出口の上端との間の空間部の体積をタンク本体１１における液体のスロッシング固有周期の半周期の間にタンク本体１１外へ排出される潤滑油Ｌの体積より大きく設定することもできる。

また、上述した第１の実施の形態においては、液体収容部２１及びタンク本体１１を円筒状に形成した例を示したが、液体収容部２１及びタンク本体１１は、その横断面形状を楕円や多角形等の任意の形状とすることができる。

なお、上述した第１の実施の形態においては、液体収容部２１を、底部２２とこの底部２２上に立設した枠部２３とで構成した例を示したが、液体収容部２１を、タンク本体１１の底部１１Ａ上に枠部２３を立設することにより形成することができる。この場合、タンク本体１１の底部１１Ａにおける枠部２３より内側の部分が液体収容部２１の底部２２を兼ねる。

また、上述した第１の実施の形態においては、開口部２１ａの高さｈｓが、タンク本体１１内の液体のスロッシングにより生じる波面が平面であると近似した関係式（４）を満たす例を示したが、液体のスロッシングにより生じる波面を曲面として、関係式（４）を以下のように置き換えることもできる。

ｈｓ≦Ｈ−０．８３７×（Ｒ／ｇ）×（Ｊ（１．８４１ｘ／Ｒ）／Ｊ（１．８４１））×α …（４）
ここで、Ｊ(ｘ)は第一種ベッセル関数を表す。

なお、本発明は上述した第１乃至第４の実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

４ タンク
１０ 給水管
１１ タンク本体
１１Ａ 底部
１５ 接続管
２０ スロッシング対策装置
２１、３１、４１、５１ 液体収容部
２１ａ、３５ａ、４１ａ、５１ａ 開口部
２１ｂ、４１ｂ 液体収納空間部
２２ 底部
２３ 円筒状の枠部
２４、４４、５５ 排出口
３５ 円錐状の枠部
４２ 円筒体
４３ 側体
５２ 円弧状の細管状部
５３ 直線状の細管状部
５４ 側体
Ｌ 潤滑油（液体）
Ａ 気体
Ｓ１、Ｓ２ 空間部

Claims (9)

1. タンク本体内の液体のスロッシングによる前記液体への気体の混入を防止するスロッシング対策装置であって、
   前記タンク本体の底部に設置され、前記タンク本体の水平方向の略中心で上部に位置する開口部とこの開口部を通して前記タンク本体内の前記液体を収容する液体収納空間部とを有する液体収容部と、
   前記液体収容部の下部に設けられ、前記タンク本体外に通じる排出口とを備えた
   ことを特徴とするスロッシング対策装置。
2. 請求項１に記載のスロッシング対策装置において、
   前記液体収容部は、底部と、この底部に立設した枠部とを備えた
   ことを特徴とするスロッシング対策装置。
3. 請求項２に記載のスロッシング対策装置において、
   前記液体収容部は、前記底部と、前記底部に立設した筒状の枠部とで構成した
   ことを特徴とするスロッシング対策装置。
4. 請求項２に記載のスロッシング対策装置において、
   前記液体収容部は、前記底部と、前記底部に立設した筒状の枠部と、この筒状の枠部の上部に設け、上方に向かって縮径する円錐状の枠部とで構成した
   ことを特徴とするスロッシング対策装置。
5. 請求項１に記載のスロッシング対策装置において、
   前記液体収容部は、前記タンク本体の底部に水平方向に配置した円筒体と、この円筒体の両側部を閉塞する側体とで構成した
   ことを特徴とするスロッシング対策装置。
6. 請求項１に記載のスロッシング対策装置において、
   前記液体収容部は、円弧状の細管状部と、一端が前記円弧状の細管状部の一端に接続され、他端が前記円弧状の細管状部の他端側に向かう直線状の細管状部と、前記直線状の細管状部の前記他端を閉塞する側体とで構成した
   ことを特徴とするスロッシング対策装置。
7. 略一定液位の液体を貯留するタンク本体と、
   前記タンク本体内に設けた請求項１乃至６のいずれか１項に記載したスロッシング対策装置と、
   前記タンク本体の上部に設けた給水管と、
   前記タンク本体の下部に設けた排水管と、
   前記排水管と前記スロッシング対策装置における前記排出口とを接続する接続管とを備えた
   ことを特徴とするタンク。
8. 請求項７に記載のタンクにおいて、
   前記液体収容部における前記開口部と前記排出口の上部との間の体積は、前記タンク本体内の前記液体のスロッシング固有周期の半周期時に前記タンク本体外へ排出される前記液体の体積に設定した
   ことを特徴とするタンク。
9. 請求項７に記載のタンクにおいて、
   前記スロッシング対策装置における前記液体収容部の形状は、前記液体収容部内の前記液体のスロッシング固有周期が前記タンク本体内の前記液体のスロッシング固有周期と異なる値となるように設定した
   ことを特徴とするタンク。

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