JP2023046715A - タンク内圧力調整装置及びタンクシステム - Google Patents

Abstract

【課題】タンク内の圧力を調整する際に、可燃性を有する気体の大気中への放出を削減するタンク内圧力調整装置及びタンクシステムを提供する。【解決手段】 タンク内圧力調整装置１０は、液体又は気体を貯留するタンク２と、タンク２から排気される気体を処理する処理部４と、に連結され、タンク２内の圧力を調整するタンク内圧力調整装置１０であって、タンク２に繋がる主流路及び前記主流路から分岐する分岐流路を有する主部１１と、分岐流路から延びる吸気流路を有する吸気部１２と、主流路から延びる連結流路を有する連結部１３と、吸気部１２に設置され吸気流路を吸気用気体に対して開閉し、開放時に吸気する吸気開閉部２１と、主部１１と連結部１３の間で開閉し、開放時にタンク２から排気される気体を主部１１から連結部１３へ通過させる連結開閉部２２と、を備え、連結流路は、処理部４に繋がる。【選択図】 図１

Description

本発明は、タンク内の圧力を調整するタンク内圧力調整装置及びタンクシステムに関するものである。

従来から、貯蔵タンク等において、流体の流入時又は排出時のタンク内の気体の増減、若しくは、外気条件によって生じるタンク内の気体の増減等の内圧変化に対応させるために、ブリザーバルブが用いられている。ブリザーバルブは、タンク内圧が所定値より高い場合にタンク内の気体を排出する（特許文献１参照）。

特開２００２－６１７６６号公報

従来のブリザーバルブは、タンク内の気体を大気に放出していた。燃料等を貯蔵するタンクの場合、タンク内の気体は、化石燃料等が気化した可燃性を有する気体を含む場合がある。近年、温暖化対策のため脱炭素社会が主流となり、このような気体は、大気中への放出を削減することが望まれているところ、ブリザーバルブにおいても、従来の大気開放部を介した大気放出に代えて、可燃性を有する気体を無害化処理する装置へ配管接続する等の対策を施す必要があった。

本発明は、上述した課題に鑑み、タンク内の圧力を調整する際に、可燃性を有する気体の大気中への放出を削減するタンク内圧力調整装置及びタンクシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るタンク内圧力調整装置は、
液体又は気体を貯留するタンクと、前記タンクから排気される気体を処理する処理部と、に連結され、前記タンク内の圧力を調整するタンク内圧力調整装置であって、
前記タンクに繋がる主流路及び前記主流路から分岐する分岐流路を有する主部と、
前記分岐流路から延びる吸気流路を有する吸気部と、
前記主流路から延びる連結流路を有する連結部と、
前記吸気部に設置され前記吸気流路を吸気用気体に対して開閉し、開放時に吸気する吸気開閉部と、
前記主部と前記連結部の間で開閉し、開放時に前記タンクから排気される気体を前記主流路から前記連結流路へ通過させる連結開閉部と、
を備え、
前記連結流路は、前記処理部に繋がる。

本発明のタンク内圧力調整装置及びタンクシステムによれば、タンク内の圧力を調整する際に、可燃性を有する気体の大気中への放出を削減する。

本発明の一実施の形態に係るタンク内圧力調整装置及びタンクシステムの一例を示す。 本発明の一実施の形態に係るタンク内圧力調整装置の作動フローの一例を示す。 本発明の一実施の形態に係るタンク内圧力調整装置の吸気状態の一例を示す。 本発明の一実施の形態に係るタンク内圧力調整装置の処理状態の一例を示す。 本発明の一実施の形態に係るタンク内圧力調整装置の爆轟状態の一例を示す。

以下、図面を参照して本発明を実施するための各実施の形態について説明する。なお、以下では本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。

本発明の一実施の形態に係るタンク内圧力調整装置及びタンクシステムについて説明を行う。

図１は、本発明の一実施の形態に係るタンク内圧力調整装置１０及びタンクシステム１の一例を示す。タンクシステム１は、気体や石油等の液体が貯蔵されるタンク２と、タンク２内の圧力を調整するタンク内圧力調整装置１０と、タンク２から排気される気体を処理する処理部４と、を備える。なお、液体は、揮発性のものでもよい。

タンク２は、液体又は気体を貯蔵する。タンク２は、球形、直方体、立方体等で屋根等の上端にタンク内圧力調整装置１０が設置可能な形状であればよい。屋根は、球形、角錐等の一部の形状で、上方へ向かうに従い水平断面積が小さくなると、内部の気体が効率的に排気できるので好ましい。

処理部４は、タンク２から排気された気体を処理する。処理部４は、気体を一時的に貯留させる一時貯留部４１を有する。タンク２から排気された気体は、フランジ３、タンク内圧力調整装置１０における連結バルブ２２、連結パイプ５を通過して、一時貯留部４１に貯留される。一時貯留部４１に貯留された気体は、燃焼、触媒、凝縮、吸着、吸収等の方法によって可燃性や有害性を削減される。なお、連結パイプ５には、消炎用のフレームアレスタを設置してもよい。また、連結パイプ５を設置せず、タンク内圧力調整装置１０における連結部１３と直接処理部４を直接連結してもよい。

本実施の形態におけるタンク内圧力調整装置１０は、例えば、プラント設備において各種のガス等の気体や石油等の液体が貯蔵されるタンク２の上部にフランジ３を介して、間接的にタンク２に取り付けられる。本実施形態のフランジ３は、下方がタンク２の最上部に取り付けられ、上方がタンク内圧力調整装置１０の下端に取り付けられる。なお、フランジ３を使用せず、直接タンク２に取り付けてもよい。

タンク内圧力調整装置１０は、フランジ３を介してタンク２に繋がる主流路１１１及び主流路１１１から分岐する分岐流路１１２を有する主部１１と、分岐流路１１２から延びる吸気流路１２１を有する吸気部１２と、主流路１１１から延びる連結流路１３１を有する連結部１３と、を有する。また、タンク内圧力調整装置１０は、吸気部１２に設置され吸気流路１２１を大気等の吸気用気体に対して開閉し、開放時に吸気する吸気部としての吸気バルブ２１と、主部１１と連結部１３の間で開閉し、開放時にタンク２から排気される気体を主流路１１１から連結流路１３１へ通過させ処理部４へ繋がる連結部としての連
結バルブ２２と、連結バルブ１３に設置され連結流路１３１を大気に対して開閉する緊急部としての緊急バルブ２３と、を有する。なお、本実施形態では、吸気バルブ２１が大気に対して開閉する例を示しているが、本発明はこれに限られず、吸気バルブ２１が大気以外の吸気用気体を貯留する装置等に接続され、大気以外の吸気用気体に対して開閉する形態も含むものである。

なお、本実施形態のタンク内圧力調整装置１０は、別体の主部１１、吸気部１２及び連結部１３を組み合わせて構成したが、主部１１と吸気部１２、主部１１と連結部１３、又は、主部１１、吸気部１２及び連結部１３を一体に形成してもよい。また、本実施形態では、吸気部として吸気バルブ２１を、連結部として連結バルブ２２を、緊急部として緊急バルブ２３をそれぞれ用いた。吸気バルブ２１、連結バルブ２２及び緊急バルブ２３は、逆止弁が好ましい。しかしながら、これら吸気部、連結部及び緊急部は、バルブに限らず、シャッター等の他の開閉機構を用いてもよい。

主部１１は、管状部１１ａと、管状部１１ａの側面から管状部１１ａの軸線に対して交差する方向に延びる分岐部１１ｂと、を含む。管状部１１ａの内側は、主流路１１１が形成され、分岐部１１ｂの内側は、分岐流路１１２が形成される。主部１１は、管状部１１ａと分岐部１１ｂとによって、三つ叉に形成される。本実施形態のタンクシステム１では、主部１１の一端がタンク２に連結されるフランジ３に設置され、他端が連結部１３に連結される。分岐部１１ｂは、吸気部１２に連結される。

吸気部１２は、主部１１の分岐部１１ｂに連結され、吸気バルブ２１が設置される。吸気部１２の内側は、吸気流路１２１が形成される。吸気バルブ２１は、タンク内圧が予め定めた第１圧力未満となった場合に開放されて吸気用気体をタンク内に送る。第１圧力は、吸気用気体の圧力より低く、吸気バルブ２１を開放するために必要な荷重等によって決定すればよい。例えば、第１圧力は、吸気用気体の圧力から吸気バルブを開放するのに必要な荷重分を引いた圧力でよい。吸気バルブ２１は、タンク内圧が第１圧力よりも低くなると自然に開放され、タンク内圧が第１圧力よりも高くなると自然に閉鎖すればよい。

連結部１３は、管状部１３ａを有する。管状部１３ａの内側は、連結流路１３１が形成される。本実施形態のタンクシステム１では、連結部１３の一端が主部１１に連結され、他端が連結パイプ５に連結される。したがって、連結流路１３１は、一端が主流路１１１に繋がり、他端が処理部４へ繋がる連結パイプ５に繋がる。連結部１３は、管状部１３ａの一部から交差する方向に延びる分岐部１３ｂを有する。連結部１３は、管状部１３ａと分岐部１３ｂとによって、三つ叉に形成される。本実施形態のタンクシステム１では、連結部１３の一端が主部１１に連結され、他端が連結パイプ５に連結される。分岐部１３ｂは、緊急バルブ２３に連結される。

連結バルブ２２は、連結部１３の一端の内側に設置された連結バルブ台座２２ａに支持される。連結バルブ台座２２ａは、主部１１の他端に支持される。連結バルブ２２は、タンク２の内圧が第２圧力以上になるとタンク２側から押され、連結バルブ台座２２ａから離れて開放し、タンク２の内圧が第２圧力未満になると閉鎖する。第２圧力は、処理部４の一時貯留部４１の圧力に、吸気バルブを開放するのに必要な荷重分を足した圧力でよい。この場合に、第２圧力は、処理部４の一時貯留部４１の圧力に応じて変化するが、一時貯留部４１の圧力は処理部４によって通常時に所定範囲内で変化するよう適宜制御されるものであってよい。なお、第１圧力は、第２圧力より低い。

緊急バルブ２３は、連結部１３の他端に設置される。本実施形態の緊急バルブ２３は、通常作動することはないが、緊急時の排気用に使用される。例えば、緊急バルブ２３は、処理部４の一時貯留部４１や連結パイプ５内の圧力が第３圧力以上となり、一時貯留部４
１や連結パイプ５から高圧の気体を排気しないと危険な場合、気体に押されて開放する。第３圧力は、予め設定しておけばよい。なお、第３圧力は、第２圧力より高い。また、連結バルブ２２及び連結バルブ台座２２ａの耐圧力は、第３圧力よりも高い。

本実施形態のタンクシステム１において、タンク内圧力調整装置１０は、タンク２の上端に設置される。主部１１は、管状部１１ａの軸線が鉛直方向又は略鉛直方向に設置されると好ましい。吸気部１２は、主部１１の軸線に対して交差する方向に分岐した分岐部１１ｂに連結される。吸気部１２に設置される吸気バルブ２１は、鉛直方向又は略鉛直方向に移動すると好ましい。

連結部１３は、主部１１の上端に設置される。本実施形態の連結部１３は、主部１１側の管状部１３ａの軸線が鉛直方向又は略鉛直方向であって、上方に向かった後、直角方向又は略直角方向に曲がり、連結パイプ５に連結される。連結バルブ２２は、連結部１３の管状部１３ａに沿って移動すると好ましい。管状部１３ａに対して交差する方向に分岐した分岐部１３ｂには、緊急バルブ２３が取り付けられる。本実施形態の緊急バルブ２３は、連結部１３の上端に設置される。緊急バルブ２３は、連結部１３の分岐部１３ａの軸線に沿って移動すると好ましい。

本実施形態のタンクシステム１は、主部１１の管状部１１ａの軸線と、連結部１３の管状部１３ａの軸線が重なるように設置される。また、連結バルブ２２と緊急バルブ２３は、主部１１の管状部１１ａと連結部１３の管状部１３ａの軸線に沿って移動するように設置される。

次に、本実施形態のタンク内圧力調整装置１０の作動について説明する。

図２は、本発明の一実施の形態に係るタンク内圧力調整装置１０の作動フローの一例を示す。本実施形態のタンク内圧力調整装置１０は、ステップ１１で示したように、タンク内圧力に応じて作動する（ＳＴ１１）。

ステップ１１において、タンク内圧力が第１圧力未満の場合、ステップ１２のように吸気バルブ２１が開放し、連結バルブ２２及び緊急バルブ２３は閉鎖されている（ＳＴ１２）。

図３は、本発明の一実施の形態に係るタンク内圧力調整装置１０の吸気状態の一例を示す。吸気バルブ２１が開放されると、吸気バルブ２１から空気が流入し、主部１１を通過してタンク２内に吸気される。処理部４側の圧力がタンク２内圧力よりも高いため、連結バルブ２２は閉鎖されている。

このように、タンク内圧力調整装置１０は、タンク内圧が吸気用気体の圧力から吸気バルブを開放するのに必要な荷重分を引いた圧力未満になると、空気をタンク内に吸気するので、タンク２の変形等を防ぐことができる。

ステップ１１において、タンク内圧力が第１圧力以上第２圧力未満の場合、ステップ１３のように吸気バルブ２１、連結バルブ２２及び緊急バルブ２３は閉鎖されている（ＳＴ１３）。図１に示すように、全てのバルブが閉鎖されている場合、気体の流れはない。

ステップ１１において、タンク内圧力が第２圧力以上の場合、ステップ１４のように連結バルブ２２が開放し、吸気バルブ２１及び緊急バルブ２３は閉鎖されている（ＳＴ１４）。

図４は、本発明の一実施の形態に係るタンク内圧力調整装置１０の処理状態の一例を示す。連結バルブ２２が開放されると、タンク２内圧力が一時貯留部４１内圧力よりも高いため、タンク２から放出された気体は、主部１１、連結バルブ２２、連結パイプ５を通過して処理部４の一時貯留部４１内に流入する。なお、タンク２内圧力は第２圧力以上なので、第１圧力よりも高く、吸気バルブ２１は閉鎖されている。

このように、タンク内圧力調整装置１０は、通常時に可燃性を有する気体を処理部４で処理するので、タンク２内の圧力を調整する際に、可燃性を有する気体の大気中への放出を削減することができ、温暖化対策に有効である。

次に、タンク内圧力調整装置１０は、ステップ１５のように、爆轟が生じたか否かに応じて作動する（ＳＴ１５）。爆轟が生じない場合には、通常通り、ステップ１１のように、タンク内圧力に応じて作動すればよい。

図５は、本発明の一実施の形態に係るタンク内圧力調整装置１０の爆轟状態の一例を示す。タンク内圧力調整装置１０は、処理部４の一時貯留部４１に流入した気体が何らかの原因で着火し、爆轟が生じる場合がある。爆轟は、爆燃とも呼ばれ、可燃性の気体に着火して爆発的な燃焼が生じた際、火炎の伝播速度が約2000m/sとなって音速を超え、衝撃波
を発生させる現象である。爆轟の衝撃波は、連結パイプ５を逆流し、連結部１３へ流入する。このとき、第３圧力を想定される爆轟の衝撃圧力よりも低く設定しておくことで、衝撃波が連結部１３へ流入すると、爆轟の衝撃圧力は第３圧力より高いので、緊急バルブ２３は開放される。

もし、この爆轟による衝撃波を伴う火炎がタンク２へ流入すると、タンク２内の貯留物に着火してしまう危険がある。そのため、タンク内圧力調整装置１０は、ステップ１６のように、連結バルブ２２は閉鎖され、緊急バルブ２３は開放される構造とする（ＳＴ１６）。

連結部１３に流入した衝撃波は、緊急バルブ２３を押し上げて、大気に開放される。この時、衝撃波は、連結バルブ２２を押し下げる。連結バルブ２２及び連結バルブ台座２２ａは、衝撃波に耐える強度を有する。つまり、連結バルブ２２及び連結バルブ台座２２ａの耐圧力は、衝撃圧力よりも高い。また、緊急バルブ２３を開放する圧力は、衝撃圧力よりも低い。

このように、タンク内圧力調整装置１０は、万が一、処理部４の一時貯留部４１に流入した気体が何らかの原因で着火し、爆轟が生じた場合であっても、爆轟によって発生した衝撃波を円滑に大気へ放出することができる。

本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。そして、それらはすべて、本発明の技術思想に含まれるものである。

以上、本実施形態のタンク内圧力調整装置１０は、液体又は気体を貯留するタンク２と、タンク２から排気される気体を処理する処理部４と、に連結され、タンク２内の圧力を調整するタンク内圧力調整装置１０であって、タンク２に繋がる主流路１１１及び前記主流路から分岐する分岐流路１１２を有する主部１１と、分岐流路１１２から延びる吸気流路１２１を有する吸気部１２と、主流路１１１から延びる連結流路１３１を有する連結部１３と、吸気部１２に設置され吸気流路１１１を吸気用気体に対して開閉し、開放時に吸気する吸気開閉部２１と、主部１１と連結部１３の間で開閉し、開放時にタンク２から排気される気体を主流路１１１から連結流路１３１へ通過させる連結開閉部２２と、を備え
、連結流路１３１は、処理部４に繋がる。したがって、タンク２内の圧力を調整する際に、可燃性を有する気体の大気中への放出を削減することができ、温暖化対策に有効である。

また、本実施形態のタンク内圧力調整装置１０では、吸気開閉部２１は、第１圧力で開放し、連結開閉部２２は、第２圧力で開放し、第１圧力は、第２圧力よりも低い。したがって、タンク２内に適切に吸気することができる。

また、本実施形態のタンク内圧力調整装置１０は、連結部１３に設置され連結流路１３１を大気に対して開閉する緊急バルブ２３を備える。処理部４の一時貯留部４１が高圧になった場合であっても、高圧な気体を円滑に大気へ放出することができる。

また、本実施形態のタンク内圧力調整装置１０は、緊急バルブ２３を開放する第３圧力は、連結開閉部２２を開放する第２圧力よりも高い。したがって、高圧の気体を適切に排気することができる。

また、本実施形態のタンク内圧力調整装置１０は、連結バルブ２２は、閉鎖時に連結バルブ台座２２ａに支持され、連結バルブ２２及び連結バルブ台座２２ａの耐圧力は、前記第３圧力よりも高い。したがって、処理部４の一時貯留部４１に流入した気体が何らかの原因で着火し、爆轟が生じた場合であっても、爆轟によって発生した衝撃波を緊急バルブ２３の作用によって円滑に大気へ放出することができる。

また、本実施形態のタンクシステム１は、タンク２と、前記タンク内圧力調整装置１０と、処理部４と、を備える。したがって、タンク２内の圧力を調整する際に、可燃性を有する気体の大気中への放出を削減することができ、温暖化対策に有効である。

１…タンクシステム、２…タンク、３…フランジ、４…処理部、４１…一時貯留部、５…連結パイプ、１０…タンク内圧力調整装置、１１…主部、１２…吸気部、１３…連結部、２１…吸気バルブ（吸気開閉部）、２２…連結バルブ（連結開閉部）、２３…緊急バルブ（緊急開閉部）

Claims (7)

1. 液体又は気体を貯留するタンクと、前記タンクから排気される気体を処理する処理部と、に連結され、前記タンク内の圧力を調整するタンク内圧力調整装置であって、
   前記タンクに繋がる主流路及び前記主流路から分岐する分岐流路を有する主部と、
   前記分岐流路から延びる吸気流路を有する吸気部と、
   前記主流路から延びる連結流路を有する連結部と、
   前記吸気部に設置され前記吸気流路を吸気用気体に対して開閉し、開放時に吸気する吸気開閉部と、
   前記主部と前記連結部の間で開閉し、開放時に前記タンクから排気される気体を前記主流路から前記連結流路へ通過させる連結開閉部と、
   を備え、
   前記連結流路は、前記処理部に繋がる
   タンク内圧力調整装置。
2. 前記吸気開閉部は、第１圧力で開放し、前記連結開閉部は、第２圧力で開放し、
   前記第１圧力は、前記第２圧力よりも低い
   請求項１に記載のタンク内圧力調整装置。
3. 前記連結部に設置され前記連結流路を大気に対して開閉する緊急開閉部
   を備える
   請求項１又は２に記載のタンク内圧力調整装置。
4. 前記緊急開閉部は、第３圧力で開放し、
   前記第３圧力は、前記第２圧力よりも高い
   請求項３に記載のタンク内圧力調整装置。
5. 前記吸気開閉部は、吸気用気体に押されて開放する吸気バルブであり、
   前記連結開閉部は、前記タンクから排気される気体に押されて開放する連結バルブであり、
   前記緊急開閉部は、前記タンクから排気される気体の爆轟によって生じる衝撃波に押されて開放する緊急バルブである
   請求項３又は４に記載のタンク内圧力調整装置。
6. 前記連結バルブは、閉鎖時に連結バルブ台座に支持され、前記連結バルブ及び前記連結バルブ台座の耐圧力は、前記第３圧力よりも高い
   請求項５に記載のタンク内圧力調整装置。
7. 前記タンクと、
   請求項１乃至６のいずれか１つに記載のタンク内圧力調整装置と、
   前記処理部と、
   を備える
   タンクシステム。
   

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