JP5180044B2 - 浮屋根揺動防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、浮屋根式タンクの浮屋根の揺動を防止する装置に関する。

燃料や化学薬品、水、その他の液体を大量に貯蔵しておくための施設として浮屋根式タンクがある。浮屋根式タンクは、屋根の構造強度面の制約がなく、建設コストを低く抑えられるため、容量にして十数万キロリットル、直径で９０〜１００メートルの大規模なものを建設することが可能である。しかし、その一方で、地震時に発生するスロッシング現象により浮屋根が大きく揺動し、貯蔵液が浮屋根上や貯槽外部に洩れだす、浮屋根自身が損壊する、タンクの内容物によっては浮屋根と側壁の摩擦により火災が発生する、等の問題を生じる恐れがある。

スロッシング現象による浮屋根の揺動を減衰させる技術としては、浮屋根を吊り上げる方法のもの（特許文献１参照）がある。すなわち、ワイヤの一端を浮屋根の上面に、他端をタンク側壁の外周面に備えられたウインチに接続し、そのワイヤを側壁上端に取り付けられた滑車に掛けることにより、浮屋根が吊り上げられた状態となる。タンク内の貯蔵液の液面高さが変化した場合には、ウインチでワイヤを巻き取る、或いは送り出すことで、浮屋根の位置を液面高さに合わせて調節することが可能である。
特開２００５−２４７３７９号公報

しかし、特許文献１の技術では、貯蔵液が揺動し、液面に盛り上がる箇所と、沈み込む箇所ができたときに、液面が沈み込む箇所においては、ワイヤの吊り上げにより浮屋根が下に沈むのを防ぐことができるが、液面が盛り上がる箇所においては、貯蔵液の上昇力に対抗する力を浮屋根に作用させるものがないため、浮屋根は持ち上げられ傾いてしまう。

本発明の課題は、浮屋根式の液体タンクにおいて、浮屋根の揺動を防止することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、浮屋根式タンクに備えられる浮屋根揺動防止装置であって、タンク本体の内底近傍に設けられる線材掛け部と、一端が前記浮屋根に固定されると共に、前記線材掛け部に掛けられる線材と、前記線材の他端側を前記浮屋根の上側へ引き上げる引張手段と、を有する引張装置を複数備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の浮屋根揺動防止装置であって、前記引張装置は、前記浮屋根の周囲に沿って等間隔に備えられることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の浮屋根揺動防止装置であって、前記線材掛け部は、前記線材を滑らかに移動させる滑車を備え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浮屋根揺動防止装置であって、前記線材掛け部は、前記内底に設置される重錘であることを特徴とする。

請求項５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浮屋根揺動防止装置であって、前記線材掛け部は、前記タンク本体に固定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浮屋根揺動防止装置であって、前記引張手段は、前記浮屋根の上方に備えられることを特徴とする。

請求項７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浮屋根揺動防止装置であって、前記引張手段は、前記浮屋根の上面に備えられることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の浮屋根揺動防止装置であって、前記浮屋根に前記線材を通す孔が設けられていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の浮屋根揺動防止装置であって、前記線材は、前記タンク本体と前記浮屋根の隙間に通されることを特徴とする。

本発明によれば、地震が起こり、スロッシング現象の原因となる貯蔵液の上昇流が液面に達しても、線材の引張力により、貯浮屋根は持ち上げられることなく定位置を保つ。貯蔵液の上昇流は液面を盛り上げることなく方向を変えてしまうため、液面は強制的に水平状態に保たれ、浮屋根の揺動が確実に防止される。

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、本発明を適用した浮屋根揺動防止装置１０の一実施形態の構成を示すもので、１は引張装置、２はタンク本体、３は浮屋根である。

タンク本体２は、底盤２１と、底盤２１に対して垂直に設けられる側壁２２からなる円筒形の構造物で、その内部には原油などの燃料やナフサなどの化学薬品、水、その他の液体が貯蔵されている。タンク本体２は鉄や鉄筋コンクリート等で作られている。

浮屋根３は、タンク本体２の内部を水平に上下動することが可能に設けられている。浮屋根３は円盤状のデッキ３１と、デッキ３１の周囲に環状に設けられるポンツーン３２からなる。ポンツーン３２の内部は気密な空洞となっているため、タンク本体２に液体が貯蔵されているときには、ポンツーン３２に浮力が作用し浮屋根３が液面に浮かぶ。このため、液面と浮屋根３との間に気相が生じることがなく、貯蔵液の蒸発損失を少なくすることができる。また、ポンツーン３２には上下方向に貫通する孔３２ａが、ポンツーン３２の円周上に等間隔に複数形成されている。孔３２ａは、図１の破線で示す箇所が壁面となっているので、ポンツーン３２の気密性が保たれる。なお、タンク本体２と浮屋根３との間にできる隙間には図示しないシール部材が取り付けられており、貯蔵液の漏出を防止できるようになっている。

次に、浮屋根揺動防止装置１０の構成について説明する。
浮屋根揺動防止装置１０は、線材であるワイヤ１１、線材掛け部であるシンカー１２、支持部１３、引張手段であるウインチ１４等を一組の引張装置１とし、その引張装置１を浮屋根３の円周に沿って等間隔に複数配置（例えば、上方から見て４５度間隔に８組配置）することで構成されている。

シンカー１２は、タンク本体２の内底に沈められている重錘である。シンカー１２の上部には滑車１２ａが取り付けられており、ワイヤ１１を掛けて滑らかに移動させることができるようになっている。シンカー１２は浮屋根３の浮力と、スロッシング現象による貯蔵液の上昇力を合わせても持ち上がらない程度に十分な重量を有している。シンカー１２は貯蔵液中に沈めるだけで設置可能なので、既存のタンクにも本発明の適用が容易である。必要であればシンカー１２をタンク本体２に固定してもよい。

支持部１３は、タンク本体２の上方からタンク本体２の中心方向に向かって延び、先端部がポンツーン３２の上方に来るようになっている。支持部１３は、タンク本体２の外側に逆Ｌ字状のポールを立てたものでもよいし、側壁２２の上端部をタンク本体２の中心方向へ突出するように形成したものでもよい。

ウインチ１４は、支持部１３の先端部の下部であって、ポンツーン３２の上方に位置するよう取り付けられている。複数のウインチ１４は、図示しない制御装置によって、同期をとりながら作動するようになっている。

ワイヤ１１は、その一端がウインチ１４に接続されており、前述したポンツーン３２の孔３２ａを通り、シンカー１２の滑車１２ａを経由して、他端がポンツーン３２に固定されている。ワイヤ１１はウインチ１４を作動させることによって、ウインチ１４からポンツーン３２までの長さを任意に設定することが可能となっている。

次に、浮屋根揺動防止装置１の動作について説明する。
タンク本体２に液体が貯蔵されているとき、浮屋根３はある高さで、液面上に水平に浮いている。この状態でウインチ１４を作動させてワイヤ１１の巻き取りを開始する。前述したように、ウインチ１４は複数設置されており、図示しない制御装置によってすべてのウインチ１４は同期を取りながら作動する。また、ワイヤ１１の巻取りが行われていても、シンカー１２は十分な重量を有しているので、その場から動くことはなく定滑車と同様の動きをする。貯蔵液中のワイヤ１１は孔３２ａを通り抜けて上昇し、ワイヤ１１のウインチ１４からポンツーン３２の間の長さが次第に短くなっていく。

ウインチ１４によるワイヤ１１の巻取りが進行すると、ワイヤ１１の一端がポンツーン３２の浮力により、他端がウインチ１４の巻き取り力により引っ張られ、ワイヤ１１が緊張した状態となる。この時点でウインチ１４によるワイヤ１１の巻取りは終了する。こうすることで、ワイヤ１１による下向きの張力と、浮屋根３の上向きの浮力とが釣り合い、浮屋根３は上下いずれの方向にも動かず固定された状態と同様になる。

ところで、タンクは液体を一時的に貯蔵しておくものであるから、液体をタンク本体２に運び込む、或いはタンク本体２から貯蔵液を運び出すことで、タンク本体２内の液体貯蔵量は増減するものである。液体を外部から運び込んでタンク本体２の貯蔵量が増加し、浮屋根３が上昇する場合には、ウインチ１４からワイヤ１１を送り出す。反対に、貯蔵液を外部へと運び出してタンク本体２の貯蔵量が減少し浮屋根３が下降する場合には、ウインチ１４でワイヤ１１を巻き取る。こうすることで、タンク本体２内の液体貯蔵量が増減し、浮屋根３が上下動した場合であっても、ワイヤ１１の緊張が保たれる。

このタンク本体２の設置箇所付近で地震が起こった場合、タンク本体２も地盤の揺れに合わせて揺動する。タンク本体２が水平方向に揺動した場合、タンク本体２に貯蔵されている貯蔵液も水平方向に揺動し始める。貯蔵液が側壁２２に衝突すると、水平方向に流れていた貯蔵液が方向を変えて上昇し始める。上昇してきた貯蔵液が液面に達すると、貯蔵液は液面を盛り上げようとすると共に浮屋根３を下方から押し上げようとする。しかし、浮屋根３はワイヤ１１によって下方向から十分な力で引っ張られているので、貯蔵液は浮屋根３を押し上げることができずに再び方向を変える。貯蔵液は非圧縮性流体であるため、浮屋根３を押し上げて、液面に盛り上がる箇所ができない以上、液面が沈み込む箇所もできない。従って、タンク本体２内部でどのような液流が生じたとしても、液面は強制的に水平の状態に保たれ、浮屋根３は揺動することがない。

なお、以上の実施形態においては、円筒形のシングルデッキ式の浮屋根式タンクとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、四角形など他の形状のタンクであっても良いし、ダブルデッキの浮屋根を採用してもよい。
また、ワイヤをタンク底部に掛けるためにシンカーを用いたが、滑車を直接タンク本体に固定するようにしてもよい。
ワイヤの通し方についても、ポンツーンに貫通させずにデッキを貫通するようにしてもよいし、ポンツーンと側壁の間を通すようにしてもよい。ウインチの設置箇所についても、浮屋根上面に直接設置してもよいし、タンク本体上方に滑車を設けて、ウインチを側壁の外周に取り付けるようにしてもよい。
また、浮屋根と線材の固定方法等も任意であり、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。

本発明を適用した浮屋根揺動防止装置一実施形態の構成を示す横断面図である。

符号の説明

１０ 浮屋根揺動防止装置
１ 引張装置
１１ ワイヤ（線材）
１２ シンカー（線材掛け部）
１２ａ 滑車
１３ 支持部
１４ ウインチ（引張手段）
２ タンク本体
２１ 底盤
２２ 側壁
３ 浮屋根
３１ デッキ
３２ ポンツーン
３２ａ 孔

Claims (9)

1. 浮屋根式タンクに備えられる浮屋根揺動防止装置であって、
   タンク本体の内底近傍に設けられる線材掛け部と、一端が前記浮屋根に固定されると共に、前記線材掛け部に掛けられる線材と、前記線材の他端側を前記浮屋根の上側へ引き上げる引張手段と、を有する引張装置を複数備えることを特徴とする浮屋根揺動防止装置。
2. 前記引張装置は、前記浮屋根の周囲に沿って等間隔に備えられることを特徴とする請求項１に記載の浮屋根揺動防止装置。
3. 前記線材掛け部は、前記線材を滑らかに移動させる滑車を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の浮屋根揺動防止装置。
4. 前記線材掛け部は、前記内底に設置される重錘であ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浮屋根揺動防止装置。
5. 前記線材掛け部は、前記タンク本体に固定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浮屋根揺動防止装置。
6. 前記引張手段は、前記浮屋根の上方に備えられ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浮屋根揺動防止装置。
7. 前記引張手段は、前記浮屋根の上面に備えられ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浮屋根揺動防止装置。
8. 前記浮屋根に前記線材を通す孔が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の浮屋根揺動防止装置。
9. 前記線材は、前記タンク本体と前記浮屋根の隙間に通されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の浮屋根揺動防止装置。

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