JP2016148376A - ガスホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】ストッパ、ガイドローラ、ピストントラス等の破損を抑制し、ピストンの傾斜を防止して、ひいては、ガスホルダ自体の破損を回避する。
【解決手段】ガスホルダは、立設する複数の支柱１１２によって側壁が支持され、側壁で囲繞された空間にガスを収容するホルダ本体と、ホルダ本体内を昇降するピストンと、ピストンの昇降に伴って支柱に対して転動するガイドローラ１７２と、ガイドローラを介し、支柱に対して荷重ＰＦを作用させる押圧機構１８０と、荷重ＰＦを上回る荷重であり、閾値未満の荷重が、支柱からガイドローラに作用した場合に、ガイドローラの移動を規制する規制機構と、閾値以上の荷重が支柱からガイドローラに作用すると、規制機構によるガイドローラの規制を解除してピストンに対するガイドローラの変位を吸収する変位吸収機構２００とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、可変容積型のガスホルダに関する。

高炉や転炉、コークス炉等において生じた可燃性の副生ガスは、バーナや発電設備等の燃料として利用できる。このため、高炉、転炉、コークス炉等を備えたプラントには、副生ガスを貯蔵する、可変容積型のガスホルダが設置されている。ガスホルダは、鉛直方向に立設した複数の支柱によって側壁が支持されることで筒形状に形成されたホルダ本体と、ホルダ本体内を昇降するピストンとを備えている。このようなガスホルダでは、ピストンの下方にガスが貯蔵され、貯蔵されたガスの量に応じてピストンが昇降することとなる。

また、ピストンの外周には、ホルダ本体の内面とピストンとの間をシールするシール機構が設けられている。シール機構として、例えば、ホルダ本体の内面を摺動するシール部材と、シール部材をホルダ本体の内面に押圧する押圧手段と、シール部材とピストンとを接続するとともにシール油を貯留する油溝とを備え、油溝に貯留されたシール油による静水圧と、押圧手段によって印加されたシール部材の面圧とで、ピストンとホルダ本体との気密性を維持する機構が開示されている（例えば、特許文献１）。

上記シール油を用いたシール機構では、何らかの理由でピストンが傾斜すると、シール機能が低下し、ピストンが落下してしまうおそれがある。具体的に説明すると、ピストンが傾斜することによって、ピストンにおける上方に移動した箇所から下方に移動した箇所にシール油が移動するため、上方に移動した箇所の静水圧（油の高さ）が小さくなる。これにより、上方に移動した箇所を通じて、ピストンの下方から上方へガスが漏出し、ピストンの下方のガスの量が低下して、ピストンが落下する。

そこで、ピストンの外周であってシール機構の上方に、ホルダ本体の支柱を押圧するとともに、ピストンの昇降に伴って支柱に対して転動するガイドローラを複数設ける技術が開示されている（例えば、特許文献２）。ガイドローラを備えることにより、例えば、風等によってホルダ本体が揺動し、ホルダ本体が外方へ移動した場合であっても、支柱への荷重（押圧力）によってガイドローラと支柱との接触を維持でき、また、支柱からガイドローラへ荷重が作用して外方へ移動したホルダ本体が内方へ移動した場合であっても、ストッパによってガイドローラの移動を規制できる。これにより、ピストンの傾斜を抑制することができ、シール機構を水平に維持することが可能となる。

特開２００１−２１９９９１号公報 特開平１１−２０１３９８号公報

ところで、近年、地震への対策が強化され、地震によってホルダ本体が想定外の大きさで揺動した場合の対策を考慮する必要が出てきた。ホルダ本体の揺動によって想定外の荷重が、支柱からガイドローラに作用すると、この荷重をストッパが受け止めきれずに、ストッパや、ガイドローラ、ガイドローラをピストンに支持するピストントラス等が破損するおそれがある。これらの構造体が破損すると、ピストンの傾斜を回避できず、ピストンが落下したり、ピストンの傾斜によってガイドローラが支柱から移動して側壁を突き破ったりして、ガスホルダ自体が破損してしまう可能性がある。

そこで、本発明は、このような課題に鑑み、ストッパ、ガイドローラ、ピストントラス等の破損を抑制し、ピストンの傾斜を防止して、ひいては、ガスホルダ自体の破損を回避することが可能なガスホルダを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のガスホルダは、複数の支柱によって側壁が支持され、側壁で囲繞された空間にガスを収容するホルダ本体と、ホルダ本体内を昇降するピストンと、ピストンの周方向における支柱に対応する位置に複数設けられ、ピストンの昇降に伴って支柱に対して転動するガイドローラと、ガイドローラを介し、支柱に対して押圧力を作用させる押圧機構と、押圧力を上回る荷重であり、予め定められた閾値未満の荷重が、支柱からガイドローラに作用した場合に、ガイドローラの移動を規制する規制機構と、閾値以上の荷重が支柱からガイドローラに作用すると、規制機構によるガイドローラの規制を解除してピストンに対するガイドローラの変位を吸収する変位吸収機構と、を備えたことを特徴とする。

また、変位吸収機構は、ガイドローラに作用した閾値以上の荷重が解除されると、変位前の位置に復帰する方向に移動するとしてもよい。

また、変位吸収機構は、弾性体を含んで構成されるとしてもよい。

また、変位吸収機構は、閾値以上の荷重がガイドローラに作用すると、荷重のエネルギーを他のエネルギーに変換してガイドローラの変位を吸収するエネルギー吸収機構を含んで構成されるとしてもよい。

また、エネルギー吸収機構は、ハニカム形状の構造体で構成されたエネルギー吸収材を含んで構成されるとしてもよい。

本発明によれば、ストッパ、ガイドローラ、ピストントラス等の破損を抑制し、ピストンの傾斜を防止して、ひいては、ガスホルダ自体の破損を回避することが可能となる。

ガスホルダの外観を説明するための図である。 ガスホルダの内部構造を説明するための図である。 支柱とピストントラスとの位置関係を説明するための図である。 ピストントラスの概略図である。 第１の実施形態にかかる傾斜防止ユニットを説明するための図である。 変位吸収機構の特性を説明するための図である。 第２の実施形態にかかる傾斜防止ユニットを説明するための図である。 第３の実施形態にかかる傾斜防止ユニットを説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１の実施形態：ガスホルダ１００）
図１は、ガスホルダ１００の外観を説明するための図であり、図２は、ガスホルダ１００の内部構造を説明するための図である。なお、図１、図２をはじめ本実施形態の図では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。これらの図に示すように、ガスホルダ１００は、ホルダ本体１１０と、ピストン１２０と、シール機構１３０と、ピストントラス１４０と、回転防止装置１５０と、傾斜防止装置１６０とを含んで構成される。

ホルダ本体１１０は、鉛直方向に立設した複数（例えば、２４本）の支柱１１２と、支柱１１２によって支持され、筒形状（ここでは、２４角柱形状）に形成された側壁１１４と、側壁１１４の外周に沿って設けられた回廊１１６と、側壁１１４の上端開口部を封止する屋根１１８とを含んで構成される。

ピストン１２０は、ホルダ本体１１０内に設けられ、ホルダ本体１１０の内部空間を上下に区画する。ピストン１２０の下方の空間は、ガスの貯留部（図２中、ハッチングで示す）となっており、ガス出入口管１１０ａを通じてガスが導入されると、導入されたガスの量に応じてピストン１２０が上昇し、ガス出入口管１１０ａを通じてガスが排出されると、ピストン１２０が下降することとなる。

シール機構１３０は、ピストン１２０の外周部に設けられ、ピストン１２０の下方の空間と、ピストン１２０の上方の空間とをシール（封止）する。シール機構１３０は、既存の技術を利用できるので、ここでは、詳細な説明を省略するが、例えば、ホルダ本体１１０の内面を摺動するシール部材と、シール部材をホルダ本体１１０の内面に押圧する押圧手段と、シール部材とピストン１２０とを接続するとともにシール油を貯留する油溝とを含んで構成され、油溝に貯留されたシール油による静水圧と、押圧手段によって印加されたシール部材の面圧とで、ピストン１２０とホルダ本体１１０との気密性を維持する。

ピストントラス１４０は、ピストン１２０の外周に設けられ、シール機構１３０、回転防止装置１５０、傾斜防止装置１６０を支持する構造体である。図３は、支柱１１２とピストントラス１４０との位置関係を説明するための図であり、図４は、ピストントラス１４０の概略図である。図３に示すように、ピストントラス１４０は、ピストン１２０の外周部における、支柱１１２に対応する位置に設けられる。ただし、ピストントラス１４０は、少なくとも支柱１１２に対応する位置に設けられれば足り、支柱１１２よりピストントラス１４０が少なくてもよい。つまり、すべての支柱１１２に対してピストントラス１４０が設けられる必要はない。

また、図４に示すように、ピストントラス１４０は、シール機構１３０の上方に、ピストン１２０の回転を防止する回転防止装置１５０と、ピストン１２０の傾斜を防止する傾斜防止装置１６０とを支持する。また、複数のピストントラス１４０の上部および下部は、上部ガータ１４２および下部ガータ１４４で互いに接続されており（図１も併せて参照）、下部ガータ１４４には、ピストン１２０の質量を増加させるコンクリート製の錘が設けられている。

傾斜防止装置１６０は、２つの傾斜防止ユニット１６２で構成され、１つのピストントラス１４０に対し、水平面上（図４中、ＸＹ平面上）の位置を等しくして、２つの傾斜防止ユニット１６２が予め定められた間隔離隔して上下に設けられている。傾斜防止ユニット１６２がピストントラス１４０の上下に設けられることにより、ピストントラス１４０の鉛直方向の回転を規制してピストン１２０の傾斜を防止する。

図５は、傾斜防止ユニット１６２を説明するための図である。図５に示すように、傾斜防止ユニット１６２は、ローラユニット１７０と、押圧機構１８０と、ローラ受台１９０と、変位吸収機構２００とを含んで構成される。

ローラユニット１７０は、ガイドローラ１７２と、ガイドローラ１７２の回転軸１７４と、回転軸受台１７６とを含んで構成され、押圧機構１８０（伝達部材１８２）およびローラ受台１９０によって、ピストントラス１４０に支持されている。なお、上記したようにピストントラス１４０が支柱１１２に対応した位置に設けられるため、ピストントラス１４０に支持されるガイドローラ１７２も、支柱１１２に対応する位置に設けられることとなる。ガイドローラ１７２は、ピストン１２０がガスの量（容量）に応じて昇降する際に、ピストン１２０の昇降に伴って回転し、支柱１１２に対して転動する。ガイドローラ１７２を備える構成により、ピストン１２０をスムーズに昇降させることができる。

押圧機構１８０は、ガイドローラ１７２を介し、支柱１１２に対して荷重ＰＦ（押圧力）を作用させる（図５中、白抜き矢印で示す）。本実施形態において、押圧機構１８０は、一端側に錘１８２ａが設けられるとともに、他端側に鉛直方向に延在した長孔１８２ｂが設けられたＬ字形状の伝達部材１８２と、伝達部材１８２を回動自在にピストントラス１４０に支持する押圧支持部材１８４と、伝達部材１８２の一端側に鉛直下方の復元力を付与する弾性部材（ばね）１８６とを含んで構成される。伝達部材１８２の長孔１８２ｂには、ガイドローラ１７２の回転軸１７４が挿通されており、伝達部材１８２における押圧支持部材１８４との接続箇所１８４ａを支点として、錘１８２ａおよび弾性部材１８６によってガイドローラ１７２が支柱１１２に押しつけられることとなる。押圧機構１８０がガイドローラ１７２に作用させる荷重ＰＦは、例えば、１．５〜２．０ｔｏｎ程度である。

このように、押圧機構１８０を備える構成により、風等によってホルダ本体１１０が揺動し、ホルダ本体１１０（支柱１１２）が外方へ移動した場合であっても、支柱１１２への荷重ＰＦによってガイドローラ１７２と支柱１１２との接触を維持でき、ピストン１２０が傾斜してしまう事態を回避することが可能となる。

ローラ受台１９０は、ローラユニット１７０の回転軸受台１７６を摺動自在にピストントラス１４０に支持する。

変位吸収機構２００は、１組のフランジ２１０ａ、２１０ｂと、フランジ２１０ａ、２１０ｂの間に設けられた弾性体２２０（ばね）と、弾性体２２０をフランジ２１０ａ、２１０ｂの間において伸縮自在に挟持する挟持部材２３０（ボルトおよびナット）とを含んで構成される。

フランジ２１０ａは、ピストントラス１４０に固定されており、フランジ２１０ｂは、ローラユニット１７０の回転軸受台１７６が当接可能となっている（フランジ２１０ｂは回転軸受台１７６に固定されていない）。具体的に説明すると、ホルダ本体１１０（支柱１１２）が外方へ移動した場合、押圧機構１８０による荷重ＰＦによってガイドローラ１７２が支柱１１２に追従し、変位吸収機構２００と回転軸受台１７６とが離隔することとなる。

一方、外方へ移動した支柱１１２が、押圧機構１８０による荷重ＰＦに抗してホルダ本体１１０の内方へ移動すると、支柱１１２からガイドローラ１７２へ作用した荷重（図５中、黒い塗りつぶしの矢印で示す）によってガイドローラ１７２とともに回転軸受台１７６が移動し、回転軸受台１７６が変位吸収機構２００に当接することとなる。

従来のストッパは、変位吸収機構２００に代えて剛体に近い構造物がピストントラス１４０に設けられていた。したがって、支柱１１２からガイドローラ１７２へ作用した荷重（例えば、１０ｔｏｎ）をすべて受け止めても破損しないように、剛体の構造物、ピストントラス１４０、ローラユニット１７０が設計されていた。

しかし、近年、地震への対策が強化され、ホルダ本体１１０が想定外の大きさで揺動し、設計値を上回る荷重（例えば、１５ｔｏｎ以上）がローラユニット１７０に作用するおそれが出てきた。設計値を上回る荷重が作用すると、剛体の構造物の反作用により、ピストントラス１４０やローラユニット１７０が破損してピストン１２０が傾斜し、ピストン１２０が落下したり、ピストン１２０の傾斜によってガイドローラ１７２が支柱１１２から移動して側壁１１４を突き破ったりして、ガスホルダ１００自体が破損してしまうおそれがある。

そこで、本実施形態の変位吸収機構２００は、ガイドローラ１７２の移動を規制する規制機構として機能しつつ、大地震等の発生時においては、荷重によるガイドローラ１７２の変位の規制を解除してホルダ本体１１０の内方（反支柱方向）に変位させることによって、ピストントラス１４０、ローラユニット１７０、変位吸収機構２００等の破損を防止する。

具体的に説明すると、変位吸収機構２００を構成する弾性体２２０は、予め定められた荷重ＡＦが印加された状態でフランジ２１０ａ、２１０ｂの間に挟持される。したがって、ガイドローラ１７２（回転軸受台１７６）を介して支柱１１２から変位吸収機構２００に、荷重ＡＦ＋荷重ＰＦ（以下、荷重ＡＦと荷重ＰＦとの加算値を閾値ＵＦと称する）未満の荷重が作用しても、弾性体２２０（フランジ２１０の間の距離）が短縮（収縮）することはない。なお、閾値ＵＦについては、後に詳述する。

図６は、変位吸収機構２００の特性を説明するための図である。図６中、横軸は、ガイドローラ１７２（回転軸受台１７６）の変位を示し、縦軸は、支柱１１２からガイドローラ１７２に作用する荷重を示す。ここで、「変位＝０」は、回転軸受台１７６が変位吸収機構２００に荷重を作用させることなく当接した位置であり（図５参照）、「変位>０」は、回転軸受台１７６が変位吸収機構２００と離隔した位置、つまり、変位＝０よりも外方の位置であり、「変位<０」は、変位吸収機構２００が変位＝０よりも短縮した位置、つまり、変位＝０よりも内方の位置である。また、荷重は、ホルダ本体１１０の内方へ向かう方向を正とする。

ホルダ本体１１０の揺動によって支柱１１２が外方へ移動すると、押圧機構１８０による荷重ＰＦによってガイドローラ１７２が支柱１１２に追従して移動することとなる（図６中、矢印（ａ））。このとき、押圧機構１８０によって、ガイドローラ１７２を介して支柱１１２に荷重ＰＦが作用しているため、その反力としてガイドローラ１７２に荷重ＰＦがかかる。なお、押圧機構１８０は、錘１８２ａのみならず、弾性部材１８６によっても荷重ＰＦを作用させているため、ガイドローラ１７２にかかる荷重は、ガイドローラ１７２の変位に対してばね定数に比例して変化する。

一方、外方へ移動した支柱１１２が押圧機構１８０による荷重ＰＦに抗してホルダ本体１１０の内方へ移動すると、図６中、矢印（ｂ）に示すように、ガイドローラ１７２は、変位吸収機構２００に向かって移動する。なお、変位吸収機構２００を備えない場合、支柱１１２がホルダ本体１１０の内方へ移動すると、ガイドローラ１７２は、図６中、破線で示すように、変位＝０からさらにホルダ本体１１０の内方へ向かって変位することとなる。

しかし、本実施形態では、変位吸収機構２００を備えるため、回転軸受台１７６が変位吸収機構２００のフランジ２１０ｂに当接する（変位＝０となる）と、支柱１１２からガイドローラ１７２に作用する荷重が閾値ＵＦ（荷重ＡＦ＋荷重ＰＦ）以上となるまで、変位吸収機構２００は、ガイドローラ１７２の移動を規制する。なお、閾値ＵＦは、ピストントラス１４０や傾斜防止ユニット１６２の構成部材の強度（例えば、１５ｔｏｎ）以下に設定される。

かかる構成により、支柱１１２からガイドローラ１７２に作用する荷重が閾値ＵＦ未満の場合には、変位吸収機構２００を、ガイドローラ１７２の内方への移動を規制する規制機構として機能させることができ、ピストン１２０の傾斜を抑制して、シール機構１３０を水平に維持することが可能となる。

一方、大地震の発生時等、支柱１１２からガイドローラ１７２に閾値ＵＦ以上の荷重が作用すると、変位吸収機構２００の弾性体２２０（フランジ２１０ａ、２１０ｂの間の距離）が短縮し、ガイドローラ１７２（回転軸受台１７６）がホルダ本体１１０の内方（ピストントラス１４０側）に移動する（図６中矢印（ｃ））。このとき、ガイドローラ１７２に作用した荷重によって、変位吸収機構２００の弾性体２２０が短縮し、短縮した分のエネルギーを弾性体２２０が保持する（蓄える）ため、ピストン１２０に対するガイドローラ１７２の変位が吸収されることになる。

これに対し、変位吸収機構２００に代えて、ストッパとして剛体に近い構造物をピストントラス１４０に設けた従来例では、支柱１１２がホルダ本体１１０の内方へ移動して回転軸受台１７６がストッパに当接する（変位＝０となる）と、ストッパによって、ガイドローラ１７２（回転軸受台１７６）の移動が規制され、また、ストッパが剛体に近い構造物で構成されるため、ガイドローラ１７２は、変位＝０からほとんど変位できない（図６中、一点鎖線で示す）。したがって、支柱１１２からの荷重がすべてガイドローラ１７２に作用することになり、ピストントラス１４０、ローラユニット１７０、ストッパ等が破損してしまうおそれがある。

しかし、本実施形態の傾斜防止ユニット１６２は、変位吸収機構２００の弾性体２２０によってガイドローラ１７２を変位させることができるため、すなわち、弾性体２２０によってガイドローラ１７２の変位を吸収することができるため、ピストントラス１４０に伝達される荷重を低減することができ、ピストントラス１４０、ローラユニット１７０、変位吸収機構２００等の破損を防止することが可能となる。

また、閾値ＵＦ以上の荷重が解除されると、押圧機構１８０によって、ガイドローラ１７２をホルダ本体１１０の外方（変位前の位置に復帰する方向）へ移動させ、変位＝０の位置まで復帰させる。これにより、ホルダ本体１１０が外方へ移動した場合であっても、押圧機構１８０の支柱１１２への荷重ＰＦによってガイドローラ１７２と支柱１１２との接触を維持することができる。また、押圧機構１８０によるガイドローラ１７２の復帰後、もしくは、押圧機構１８０によるガイドローラ１７２の復帰に伴って、変位吸収機構２００の弾性体２２０が、保持したエネルギーでフランジ２１０ｂを変位＝０の位置まで復帰させることになる。このため、変位吸収機構２００は、再度ガイドローラ１７２の変位を吸収することが可能となる。なお、フランジ２１０ｂが変位＝０の位置まで復帰する間は、押圧機構１８０によってガイドローラ１７２の変位を吸収することができる。

また、本実施形態の変位吸収機構２００は、回転軸受台１７６がフランジ２１０ｂに当接したときに、ＸＺ平面における、ガイドローラ１７２の回転軸１７４の中心の位置と、弾性体２２０の中心の位置とがＺ軸方向（鉛直方向）において一致するとともに、ガイドローラ１７２へ作用した荷重の方向とフランジ２１０ｂの面とが垂直になるように構成されている。かかる構成により、ガイドローラ１７２に作用した荷重が、弾性体２２０に実質的に均等に（フランジ２１０ｂに均等に）作用することとなる。したがって、弾性体２２０を均等に短縮（圧縮）させることができ、ピストントラス１４０、ローラユニット１７０、変位吸収機構２００等の破損をより確実に防止することができる。

以上説明したように、本実施形態にかかるガスホルダ１００によれば、支柱１１２からガイドローラ１７２に作用する荷重が閾値ＵＦ未満の場合には、変位吸収機構２００を、ガイドローラ１７２の内方への移動を規制する規制機構として機能させることで、ピストン１２０の傾斜を抑制して、シール機構１３０を水平に維持することが可能となる。また、変位吸収機構２００が弾性体２２０を備え、大地震の発生時等、支柱１１２からガイドローラ１７２に閾値ＵＦ以上の荷重が作用した場合に、弾性体２２０が、ピストン１２０に対するガイドローラ１７２の変位を吸収する構成により、ピストントラス１４０、ローラユニット１７０、変位吸収機構２００等の破損を防止することが可能となる。

（第２の実施形態：傾斜防止ユニット３００）
上記第１の実施形態では、変位吸収機構２００が弾性体２２０を含んで構成される傾斜防止ユニット１６２を例に挙げて説明した。しかし、変位吸収機構を、弾性体以外で構成してもよい。図７は、第２の実施形態にかかる傾斜防止ユニット３００を説明するための図である。

図７に示すように、傾斜防止ユニット３００は、ローラユニット１７０と、押圧機構１８０と、ローラ受台１９０と、変位吸収機構３１０とを含んで構成される。なお、上述した傾斜防止ユニット１６２と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、ここでは、変位吸収機構３１０について詳述する。

変位吸収機構３１０は、１組のフランジ３３０ａ、３３０ｂと、フランジ３３０ａ、３３０ｂの間に設けられたエネルギー吸収材３４０と、エネルギー吸収材３４０をフランジ３３０ａ、３３０ｂの間において伸縮自在に挟持する挟持部材３５０（ボルトおよびナット）とを含んで構成される。フランジ３３０ａは、ピストントラス１４０に固定されており、フランジ３３０ｂは、ローラユニット１７０の回転軸受台１７６が当接可能となっている。

エネルギー吸収材３４０は、エラストマ等で形成されたハニカム形状の構造体（以下、ハニカム構造体と称する）で構成される。また、エネルギー吸収材３４０は、樹脂ダンパ、ゴム、エラストマ以外の材質で構成されたハニカム構造体等の固体材料の形状と特性を利用できるものであってもよい。

エネルギー吸収材３４０の弾性限界以上の荷重が作用すると、エネルギー吸収材３４０は、荷重のエネルギーを他のエネルギーに変換し（荷重のエネルギーの一部を吸収し）、一定の荷重を受けたまま（予め定められた圧縮荷重を維持したまま）座屈していく。したがって、弾性限界が閾値ＵＦとなるように、エネルギー吸収材３４０を構成する。

また、本実施形態において、エネルギー吸収材３４０は、弾性領域分圧縮された状態でフランジ３３０ａ、３３０ｂの間に挟持される。このように、エネルギー吸収材３４０は、弾性領域分圧縮されているため、変位吸収機構３１０に閾値ＵＦ未満の荷重が作用しても、エネルギー吸収材３４０が圧縮される（フランジ３３０の間の距離が短縮する）ことはない。

かかる構成により、支柱１１２からガイドローラ１７２に作用する荷重が閾値ＵＦ未満の場合には、変位吸収機構３１０を、ガイドローラ１７２の内方への移動を規制する規制機構として機能させることができ、ピストン１２０の傾斜を抑制して、シール機構１３０を水平に維持することが可能となる。

一方、大地震の発生時等、支柱１１２からガイドローラ１７２に閾値ＵＦ以上の荷重が作用すると、エネルギー吸収材３４０（フランジ３３０ａ、３３０ｂの間の距離）が圧縮されて座屈し、ガイドローラ１７２（回転軸受台１７６）がホルダ本体１１０の内方（ピストントラス１４０側）に移動する。このとき、エネルギー吸収材３４０が、ガイドローラ１７２に作用した荷重のエネルギーを他のエネルギーに変換するとともに、一定の荷重を受けたまま座屈するため、ピストン１２０に対するガイドローラ１７２の変位が吸収されることとなる。このように、エネルギー吸収材３４０によってガイドローラ１７２の変位を吸収することで、ピストントラス１４０に伝達される荷重を低減することができ、ピストントラス１４０、ローラユニット１７０、変位吸収機構３１０等の破損を防止することが可能となる。

また、閾値ＵＦ以上の荷重が解除されると、押圧機構１８０によって、ガイドローラ１７２をホルダ本体１１０の外方（変位前の位置に復帰する方向）へ移動させ、変位＝０の位置まで復帰させる。これにより、ホルダ本体１１０が外方へ移動した場合であっても、押圧機構１８０の支柱１１２への荷重ＰＦによってガイドローラ１７２と支柱１１２との接触を維持することができる。また、エネルギー吸収材３４０は、エラストマで形成されているため、座屈しても（塑性変形しても）、自己復元力で形状を復元させることができる。したがって、押圧機構１８０によるガイドローラ１７２の復帰後、もしくは、押圧機構１８０によるガイドローラ１７２の復帰に伴って、エネルギー吸収材３４０の自己復元力によってエネルギー吸収材３４０（フランジ３３０ｂ）が変位＝０の位置まで復帰することになる。このため、変位吸収機構３１０は、再度ガイドローラ１７２の変位を吸収することが可能となる。

また、本実施形態の変位吸収機構３１０は、上記した変位吸収機構２００と同様に、回転軸受台１７６がフランジ３３０ｂに当接したときに、ＸＺ平面における、ガイドローラ１７２の回転軸１７４の中心の位置と、エネルギー吸収材３４０の中心の位置とがＺ軸方向（鉛直方向）において一致するとともに、ガイドローラ１７２へ作用した荷重の方向とフランジ３３０ｂの面とが垂直になるように構成されている。かかる構成により、ガイドローラ１７２に作用した荷重が、エネルギー吸収材３４０に実質的に均等に（フランジ３３０ｂに均等に）作用することとなる。したがって、エネルギー吸収材３４０を均等に座屈させることができ、ピストントラス１４０、ローラユニット１７０、変位吸収機構３１０等の破損をより確実に防止することができる。

（第３の実施形態：傾斜防止ユニット４００）
図８は、第３の実施形態にかかる傾斜防止ユニット４００を説明するための図である。図８に示すように、傾斜防止ユニット４００は、ローラユニット１７０と、押圧機構１８０と、ローラ受台１９０と、変位吸収機構４１０とを含んで構成される。なお、上述した傾斜防止ユニット１６２と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、ここでは、変位吸収機構４１０について詳述する。

変位吸収機構４１０は、所謂油圧シリンダであり、シリンダ４２０と、受付部４３０（ピストン）と、シリンダ４２０にオイルを供給して受付部４３０に油圧を作用させるアキュムレータ４４０とを含んで構成される。

シリンダ４２０は、シリンダ本体４２２と、シリンダ本体４２２に設けられたオイル出入口４２４と、変位＝０以上の受付部４３０の突出（ホルダ本体１１０の外方への突出）を規制する爪部４２６とを含んで構成される。

受付部４３０は、シリンダ４２０から突出可能であり先端面４３２ａが回転軸受台１７６に臨む小径部４３２と、小径部４３２より大径でありシリンダ４２０内に収容される大径部４３４とを含んで構成され、大径部４３４が爪部４２６に当接することにより、小径部４３２の変位＝０以上の突出が規制されることとなる。

アキュムレータ４４０は、アキュムレータ本体４４２と、ブラダ４４４とを含んで構成される。アキュムレータ本体４４２は、内部にオイルを収容するとともに、ブラダ４４４を収容する。ブラダ４４４は、伸縮自在にアキュムレータ本体４４２に配されるとともに、内部に不活性ガス（例えば、窒素）が充填される。アキュムレータ本体４４２内のオイルは、ブラダ４４４に充填された不活性ガスの圧力によってシリンダ４２０に供給され、シリンダ本体４２２と受付部４３０との間に形成された油圧室４２８に油圧を作用させる。具体的に説明すると、アキュムレータ４４０の圧力（ブラダ４４４内の不活性ガスの圧力）をＰＡ、受付部４３０の大径部４３４の断面積をＡＣとすると、ＰＡ＝ＵＦ／ＡＣとなるように、アキュムレータ４４０が受付部４３０に油圧を作用させる。

かかる構成により、支柱１１２からガイドローラ１７２に作用する荷重が閾値ＵＦ未満の場合には、変位吸収機構４１０を、ガイドローラ１７２の内方への移動を規制する規制機構として機能させることができ、ピストン１２０の傾斜を抑制して、シール機構１３０を水平に維持することが可能となる。

また、支柱１１２からガイドローラ１７２に閾値ＵＦ以上の荷重が作用すると、受付部４３０の小径部４３２がシリンダ本体４２２内（ホルダ本体１１０の内方）に移動して油圧室４２８のオイルがアキュムレータ本体４４２に返送され、これによってブラダ４４４が収縮する。このとき、ガイドローラ１７２に作用した荷重によって、アキュムレータ４４０のブラダ４４４が収縮して、不活性ガスの圧力が上昇することで、上昇した圧力の分のエネルギーをブラダ４４４が保持（蓄える）ことになる。このため、ピストン１２０に対するガイドローラ１７２の変位が吸収されることになる。このように、変位吸収機構４１０によってガイドローラ１７２の変位を吸収することで、ピストントラス１４０に伝達される荷重を低減することができ、ピストントラス１４０、ローラユニット１７０、変位吸収機構４１０等の破損を防止することが可能となる。

また、閾値ＵＦ以上の荷重が解除されると、押圧機構１８０によって、ガイドローラ１７２をホルダ本体１１０の外方（変位前の位置に復帰する方向）へ移動させ、変位＝０の位置まで復帰させる。これにより、ホルダ本体１１０が外方へ移動した場合であっても、押圧機構１８０の支柱１１２への荷重ＰＦによってガイドローラ１７２と支柱１１２との接触を維持することができる。また、押圧機構１８０によるガイドローラ１７２の復帰後、もしくは、押圧機構１８０によるガイドローラ１７２の復帰に伴って、変位吸収機構４１０のブラダ４４４が、保持したエネルギーで受付部４３０を変位＝０の位置まで復帰させることになる。このため、変位吸収機構４１０は、再度ガイドローラ１７２の変位を吸収することが可能となる。

また、本実施形態の変位吸収機構４１０は、上記した変位吸収機構２００と同様に、回転軸受台１７６が先端面４３２ａに当接したときに、ＸＺ平面における、ガイドローラ１７２の回転軸１７４の中心の位置と、小径部４３２の中心の位置とがＺ軸方向（鉛直方向）において一致するとともに、ガイドローラ１７２へ作用した荷重の方向と先端面４３２ａとが垂直になるように構成されている。かかる構成により、ガイドローラ１７２に作用した荷重が、受付部４３０に実質的に均等に（先端面４３２ａに均等に）作用することとなる。したがって、ピストントラス１４０、ローラユニット１７０、変位吸収機構４１０等の破損をより確実に防止することができる。

（シミュレーション結果）
ガイドローラ１７２の移動を規制するストッパとして、上記変位吸収機構２００、３１０、４１０を採用したガスホルダ（以下、実施例と称する）と、従来の剛体に近い構造物を採用したガスホルダ（以下、比較例と称する）とで、時刻歴応答解析を行い、ミーゼス応力評価を行った。その結果、ピストントラス１４０の塑性率が、比較例では１５以上であるのに対し、実施例では７に低減できることが確認された。

また、ホルダ本体１１０の傾斜量を推算したところ、実施例では、比較例の約１／２に低減できることが確認された。したがって、実施例では、制震機能を有することが分かった。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記第１の実施形態において、１つのピストントラス１４０に傾斜防止ユニット１６２が２つ配される傾斜防止装置１６０を例に挙げて説明した。しかし、ピストントラス１４０に設けられる傾斜防止ユニット１６２の数に限定はなく、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

また、上記第１の実施形態において、ガイドローラ１７２が支柱１１２を直接転動する構成を例に挙げて説明した。しかし、側壁１１４の外方に支柱１１２が設けられるホルダ本体１１０の場合、ガイドローラ１７２は側壁１１４を介して支柱１１２に対して転動することとなる。

また、上記第１の実施形態において、押圧機構１８０は、錘１８２ａおよび弾性部材１８６によって、支柱１１２に押圧力を作用させる構成を例に挙げて説明した。しかし、ガイドローラ１７２を介して支柱１１２に押圧力を作用させることができれば、押圧機構の構成に限定はなく、錘１８２ａおよび弾性部材１８６のいずれか一方のみを利用してもよい。

また、上記第３の実施形態において、１つの傾斜防止ユニット４００に１つのアキュムレータ４４０が設けられる構成を例に挙げて説明したが、複数の傾斜防止ユニット４００に１つのアキュムレータ４４０が設けられていてもよい。例えば、１つのピストントラス１４０に１つのアキュムレータ４４０を設置し、アキュムレータ４４０から複数の傾斜防止ユニット４００へオイルを供給してもよい。

また、上記第２の実施形態において、変位吸収機構３１０が、エネルギー吸収材３４０を含んで構成される場合を例に挙げて説明した。しかし、変位吸収機構は、エネルギー吸収材３４０に代えて、もしくは、エネルギー吸収材３４０に加えて、閾値ＵＦ以上の荷重がガイドローラ１７２に作用すると、荷重のエネルギーを他のエネルギーに変換してガイドローラ１７２の変位を吸収するエネルギー吸収機構を含んで構成されてもよい。例えば、エネルギー吸収機構として、荷重のエネルギーを熱エネルギーに変換する油圧ダンパを採用してもよい。

本発明は、可変容積型のガスホルダに利用することができる。

１００ ガスホルダ
１１０ ホルダ本体
１１２ 支柱
１１４ 側壁
１２０ ピストン
１７２ ガイドローラ
１８０ 押圧機構
２００ 変位吸収機構（規制機構）
２２０ 弾性体
３１０ 変位吸収機構（規制機構）
３４０ エネルギー吸収材
４１０ 変位吸収機構（規制機構）

Claims (5)

1. 複数の支柱によって側壁が支持され、該側壁で囲繞された空間にガスを収容するホルダ本体と、
   前記ホルダ本体内を昇降するピストンと、
   前記ピストンの周方向における前記支柱に対応する位置に複数設けられ、該ピストンの昇降に伴って該支柱に対して転動するガイドローラと、
   前記ガイドローラを介し、前記支柱に対して押圧力を作用させる押圧機構と、
   前記押圧力を上回る荷重であり、予め定められた閾値未満の荷重が、前記支柱から前記ガイドローラに作用した場合に、該ガイドローラの移動を規制する規制機構と、
   前記閾値以上の荷重が前記支柱から前記ガイドローラに作用すると、前記規制機構による該ガイドローラの規制を解除して前記ピストンに対する該ガイドローラの変位を吸収する変位吸収機構と、
   を備えたことを特徴とするガスホルダ。
2. 前記変位吸収機構は、前記ガイドローラに作用した前記閾値以上の荷重が解除されると、変位前の位置に復帰する方向に移動することを特徴とする請求項１に記載のガスホルダ。
3. 前記変位吸収機構は、弾性体を含んで構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のガスホルダ。
4. 前記変位吸収機構は、前記閾値以上の荷重が前記ガイドローラに作用すると、荷重のエネルギーを他のエネルギーに変換して該ガイドローラの変位を吸収するエネルギー吸収機構を含んで構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のガスホルダ。
5. 前記エネルギー吸収機構は、ハニカム形状の構造体で構成されたエネルギー吸収材を含んで構成されることを特徴とする請求項４に記載のガスホルダ。

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