JP5438990B2 - Sloshing suppression device and tank - Google Patents
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Description
本発明は、タンク内で生じる液体の揺動を抑制できるスロッシング抑制装置及びタンクに関する。 The present invention relates to a sloshing suppressing device and a tank capable of suppressing the oscillation of liquid generated in the tank.
液体を内部に貯蔵するタンクでは、例えば地震の際にタンク内に貯蔵された液体が波立って揺動することがある。このような液体の挙動を以下、液体のスロッシングという。タンク内に貯蔵される液体のスロッシングを抑制するための技術として、例えば、特許文献1には、液体の液面上に浮かべられる浮屋根にばね機構が設置された浮屋根式貯蔵タンクが開示されている。 In a tank that stores liquid therein, for example, the liquid stored in the tank may sway and oscillate during an earthquake. Such liquid behavior is hereinafter referred to as liquid sloshing. As a technique for suppressing sloshing of the liquid stored in the tank, for example, Patent Document 1 discloses a floating roof type storage tank in which a spring mechanism is installed on a floating roof that floats on the liquid surface of the liquid. ing.
特許文献1に開示されている技術では、浮屋根の上昇または下降により生じた浮屋根と錘との変位差により、ばね機構がばね力を発生することで液体のスロッシングを抑制する。つまり、特許文献1に開示されている技術では、ばね機構がダンパーとなって液体のスロッシングを抑制する。 In the technique disclosed in Patent Document 1, the sloshing of the liquid is suppressed by the spring mechanism generating a spring force due to the displacement difference between the floating roof and the weight caused by the rising or lowering of the floating roof. That is, in the technique disclosed in Patent Document 1, the spring mechanism acts as a damper to suppress liquid sloshing.
しかしながら、タンクが大型化してタンク内に貯蔵される液体の質量が大きくなるほど、ばね機構に必要とされるばね力の大きさも大きくなる。つまり、タンク内に貯蔵される液体の質量が大きくなるほど、ばね機構の大きさが大型化したり、必要とされるばね機構の数が増加したりする。このように、特許文献1に開示されている技術では、液体のスロッシングを抑制するための装置が大型化する。 However, as the tank becomes larger and the mass of liquid stored in the tank increases, the amount of spring force required for the spring mechanism also increases. That is, as the mass of the liquid stored in the tank increases, the size of the spring mechanism increases or the number of required spring mechanisms increases. Thus, in the technique disclosed in Patent Document 1, the apparatus for suppressing the sloshing of the liquid is increased in size.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の大型化を抑制しつつ、タンク内に貯蔵される液体のスロッシングを抑制することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at suppressing the sloshing of the liquid stored in a tank, suppressing the enlargement of an apparatus.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るスロッシング抑制装置は、円筒形状のタンク内に貯蔵される液体に接触して設けられる円形の浮きと、前記浮きに対して揺動できるようにジョイントを介して前記浮きに取り付けられる棹と、前記棹に取り付けられる錘と、を含み、前記ジョイントは、前記浮きの径方向中心に取り付けられ、前記タンクの側部の中心軸に直交するすべての方向に向かって前記棹が揺動できるように支持し、前記浮きの径方向の大きさが、前記側部の径方向の大きさよりも小さく、前記側部の径方向の大きさの半分以上に形成され、前記浮きと前記タンクの側部との間に前記タンクの上方から前記液体の液面が見える大きさであることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a sloshing suppression device according to the present invention includes a circular float provided in contact with a liquid stored in a cylindrical tank, and a swing with respect to the float. A heel attached to the float via a joint so as to be movable, and a weight attached to the heel, wherein the joint is attached to the center of the float in the radial direction and is attached to the central axis of the side of the tank The rod is supported so as to be able to swing in all orthogonal directions, and the radial size of the float is smaller than the radial size of the side portion, and the radial size of the side portion. The liquid level of the liquid can be seen from above the tank between the float and the side of the tank .
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタンクは、側部と底部とで囲われる円筒形状の空間に液体を貯蔵し、前記液体に接触して設けられる円形の浮きと、前記浮きに対して揺動できるようにジョイントを介して前記浮きに取り付けられる棹と、前記棹に取り付けられる錘と、を含み、前記ジョイントは、前記浮きの径方向中心に取り付けられ、前記側部の中心軸に直交するすべての方向に向かって前記棹が揺動できるように支持し、前記浮きの径方向の大きさが、前記側部の径方向の大きさよりも小さく、前記側部の径方向の大きさの半分以上に形成され、前記浮きと前記タンクの側部との間に前記タンクの上方から前記液体の液面が見える大きさであることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the tank according to the present invention stores a liquid in a cylindrical space surrounded by a side portion and a bottom portion and is provided in contact with the liquid. A float attached to the float via a joint so as to be able to swing relative to the float, and a weight attached to the collar, the joint being attached to the radial center of the float , Supporting the heel so that it can swing in all directions orthogonal to the central axis of the side portion, and the radial size of the float is smaller than the radial size of the side portion, It is formed so as to be more than half the size of the side portion in the radial direction, and the liquid level of the liquid can be seen from above the tank between the float and the side portion of the tank .
上記構成により、本発明に係るスロッシング抑制装置及びタンクは、浮きがスロッシングする液体からエネルギーを受けて揺動し、棹及び錘が揺動する。振り子として揺動をはじめた棹及び錘は、タンク内の液体の中で揺動するため、前記液体から抗力を受ける。 With the above-described configuration, the sloshing suppression device and the tank according to the present invention are swung by receiving energy from the liquid in which the float is sloshing, and the heel and the weight are swung. As the pendulum starts swinging, the rod and weight swing in the liquid in the tank, and thus receive drag from the liquid.
これにより、棹及び錘は、揺動が減衰される。このようにして、タンク内の液体は、スロッシングする際のエネルギーの一部が棹及び錘を揺動させるために消費される。これにより、スロッシング抑制装置は、前記エネルギーの一部が棹及び錘を揺動させるために消費された分、液体のスロッシングを抑制できる。 Thereby, the swinging of the heel and the weight is attenuated. In this way, a part of the energy in the sloshing is consumed for the liquid in the tank to swing the bag and the weight. Thereby, the sloshing suppression device can suppress the sloshing of the liquid as much as the part of the energy is consumed for swinging the bag and the weight.
また、従来の技術では、液体が揺動する方向とは逆向きに働く力で液体のスロッシングを抑制していた。よって、従来の技術では、前記力が不足しないように、装置が大型化する。 In the prior art, the sloshing of the liquid is suppressed by a force acting in the direction opposite to the direction in which the liquid swings. Therefore, the conventional technology increases the size of the apparatus so that the force is not insufficient.
しかしながら、上記構成のスロッシング抑制装置は、棹と錘とが液体と共に揺動することによって、液体のスロッシングを抑制する。スロッシング抑制装置は、棹及び錘の質量がスロッシングする液体の質量に対して例えば、3%から7%で液体のスロッシングを抑制できる。このように、スロッシング抑制装置は、装置の大型化を抑制できると共に、液体のスロッシングも抑制できる。 However, the sloshing suppression device having the above-described configuration suppresses the sloshing of the liquid by swinging the heel and the weight together with the liquid. The sloshing suppression device can suppress the sloshing of the liquid by, for example, 3% to 7% with respect to the mass of the sloshing liquid and the mass of the sludge. Thus, the sloshing suppression device can suppress the enlargement of the device and can also suppress the sloshing of the liquid.
本発明の好ましい態様としては、前記棹は、前記棹が前記浮きに対して揺動する際に所定の摩擦力を発生させる前記ジョイントを介して前記浮きに取り付けられることが望ましい。 In a preferred embodiment of the present invention, the rod is that the rod is attached to the float through the joint to generate a predetermined frictional force at the time of swinging relative to the float is desirable.
ここで、仮にジョイントが、棹が浮きに対して揺動する際に所定の摩擦力を発生させない構成であっても、スロッシング抑制装置は、棹及び錘を揺動させることができる。これは、液体がスロッシングすると、実際は、浮きが液面に沿ってタンクの中心軸に交差する方向に移動するためである。 Here, even if the joint is configured not to generate a predetermined frictional force when the heel swings with respect to the float, the sloshing suppressing device can swing the heel and the weight. This is because when the liquid is sloshing, the float actually moves in a direction crossing the central axis of the tank along the liquid surface.
これにより、スロッシング抑制装置は、棹が浮きに対して揺動する際にジョイントが所定の摩擦力を発生させない構成であっても、棹及び錘を揺動させることができる。結果として、スロッシング抑制装置は、液体をスロッシングさせるためのエネルギーの一部を棹及び錘を揺動させるために消費させるため、液体のスロッシングを抑制できる。 Accordingly, the sloshing suppression device can swing the heel and the weight even when the joint does not generate a predetermined frictional force when the heel swings with respect to the float. As a result, since the sloshing suppression device consumes a part of the energy for sloshing the liquid for swinging the ridge and the weight, the sloshing of the liquid can be suppressed.
しかし、上記構成のように、前記棹が前記浮きに対して揺動する際にジョイントが所定の摩擦力を発生させる構成の場合、スロッシング抑制装置は、棹がジョイントを介して浮きからモーメントを受ける。これにより、スロッシング抑制装置は、液体がスロッシングする際のエネルギーをより多く浮きから棹に伝えることができる。よって、スロッシング抑制装置は、より多くのエネルギーが棹及び錘を揺動させるために消費される分、液体のスロッシングをより好適に抑制できる。 However, as in the above configuration, when the joint generates a predetermined frictional force when the heel swings with respect to the float, the sloshing suppression device receives the moment from the float through the joint. . Thereby, the sloshing suppression device can transmit more energy when the liquid is sloshing from the float to the bag. Therefore, the sloshing suppression device can more appropriately suppress the sloshing of the liquid as much energy is consumed for swinging the bag and the weight.
本発明の好ましい態様としては、前記ジョイントは、前記タンクの側部の中心軸に直交するすべての方向に向かって前記棹が揺動できるように、前記棹を支持することが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the joint supports the rod so that the rod can swing in all directions orthogonal to the central axis of the side portion of the tank.
ここで、スロッシング抑制装置は、例えば、所定方向にのみ棹が揺動できるように棹を支持するジョイントを備えてもよい。この場合であっても、液体が前記所定方向にスロッシングした場合には、スロッシング抑制装置は、棹及び錘が前記所定方向に揺動する。これにより、スロッシング抑制装置は、液体のスロッシングを抑制できる。 Here, the sloshing suppression device may include, for example, a joint that supports the heel so that the heel can swing only in a predetermined direction. Even in this case, when the liquid sloshing in the predetermined direction, the sloshing suppression device causes the ridge and the weight to swing in the predetermined direction. Thereby, the sloshing suppression device can suppress sloshing of the liquid.
但し、棹が揺動できる方向が多いほど、スロッシング抑制装置は、液体のスロッシングを抑制できる機会が増加する。よって、上記構成のように、スロッシング抑制装置は、棹があらゆる方向に揺動できるように棹を支持するジョイントを備えると、より好適に液体のスロッシングを抑制できる。 However, the more the wrinkles can be swung, the more opportunities the sloshing suppression device can suppress the sloshing of the liquid. Therefore, as in the above configuration, when the sloshing suppression device includes a joint that supports the scissors so that the scissors can swing in all directions, the sloshing of the liquid can be more suitably suppressed.
本発明の好ましい態様としては、前記棹と前記浮きとの付け根から、前記棹及び前記錘の重心までの距離は、前記棹及び前記錘の振動数が、前記タンク内でスロッシングする前記液体の振動数と等しくなる長さに設定されることが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, the distance from the base of the heel and the float to the center of gravity of the heel and the weight is the vibration frequency of the liquid that causes sloshing in the tank. It is desirable to set the length equal to the number.
ここで、液体が単位時間あたりに揺動する回数は、タンクの形状や液面からタンクの底部までの距離によって変化する。以下、単位時間あたりに揺動する回数を振動数という。つまり、液体の振動数は、スロッシング抑制装置が設けられるタンクによって変化する。 Here, the number of times the liquid swings per unit time varies depending on the shape of the tank and the distance from the liquid level to the bottom of the tank. Hereinafter, the number of oscillations per unit time is referred to as the frequency. That is, the frequency of the liquid varies depending on the tank in which the sloshing suppression device is provided.
上記構成により、本発明に係るスロッシング抑制装置は、設置されるタンクに合わせて前記棹と前記浮きとの付け根から、前記棹及び前記錘の重心までの距離が調節されて、前記棹及び前記錘の振動数が設定される。よって、スロッシング抑制装置は、より好適に液体のスロッシングを抑制できる。 With the above configuration, the sloshing suppression device according to the present invention adjusts the distance from the base of the heel and the float to the center of gravity of the heel and the weight according to the tank to be installed, and the heel and the weight Is set. Therefore, the sloshing suppression device can suppress the sloshing of the liquid more suitably.
本発明の好ましい態様としては、前記棹は、前記棹の中心軸方向の長さを変化させる棹長調節手段が設けられることが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the heel is provided with heel length adjusting means for changing the length of the heel in the central axis direction.
上記構成により、本発明に係るスロッシング抑制装置は、タンクに設置された後であっても、前記棹と前記浮きとの付け根から、前記棹及び前記錘の重心までの距離が調節されて、前記棹及び前記錘の振動数が調節される。よって、スロッシング抑制装置は、より好適に液体のスロッシングを抑制できる。 With the above-described configuration, the sloshing suppression device according to the present invention adjusts the distance from the base of the heel and the float to the center of gravity of the heel and the weight even after being installed in the tank, The frequency of the heel and the weight is adjusted. Therefore, the sloshing suppression device can suppress the sloshing of the liquid more suitably.
本発明の好ましい態様としては、前記棹と、前記錘とのうち少なくとも一方は、前記タンク内の前記液体が通過する孔が形成される減衰力調節部材が取り付けられることが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that at least one of the rod and the weight is attached with a damping force adjusting member in which a hole through which the liquid in the tank passes is formed.
また、本発明の好ましい態様としては、前記棹と、前記錘とのうち少なくとも一方は、前記タンク内の前記液体が通過する孔が形成されることが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that at least one of the basket and the weight is formed with a hole through which the liquid in the tank passes.
スロッシング抑制装置は、減衰力調節部材が棹や錘に取り付けられると、減衰力調節部材の孔、例えば網目を液体が通過することで、液中で棹及び錘が揺動する際に発生する液体による抗力が増加する。これにより、スロッシング抑制装置は、棹及び錘の揺動をより早期に減衰させることができる。 When the damping force adjusting member is attached to the heel or the weight, the sloshing suppression device is a liquid that is generated when the heel and the weight swing in the liquid as the liquid passes through the holes of the damping force adjusting member, for example, the mesh. Increased drag due to Thereby, the sloshing suppression device can attenuate the swing of the heel and the weight earlier.
また、減衰力調節部材は、網目を液体が通過するため、棹及び錘が揺動する際の棹及び錘の負荷質量の増加を低減できる。これにより、本発明に係るスロッシング抑制装置は、ジョイントと、棹及び錘の重心までの距離が変化するおそれを抑制しつつ、液中で棹及び錘が揺動する際に発生する液体による抗力を増加できる。 In addition, since the liquid passes through the mesh, the damping force adjusting member can reduce an increase in load mass of the heel and the weight when the heel and the weight swing. Thus, the sloshing suppression device according to the present invention suppresses the drag due to the liquid generated when the heel and the weight swing in the liquid while suppressing the possibility that the distance between the joint and the center of gravity of the heel and the weight changes. Can be increased.
本発明の好ましい態様としては、前記錘は、内部に前記タンク内の前記液体が導かれる容器であることが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, the weight is preferably a container into which the liquid in the tank is guided.
ここで、スロッシング抑制装置をタンク内に設置する際、上述のように容器によって構成される錘の内部は空である。よって、タンク内に設置される際のスロッシング抑制装置は、例えば金属製の錘を備えるスロッシング抑制装置よりも質量が小さくなる。上記構成により、本発明に係るスロッシング抑制装置を用いれば、より容易にタンク内にスロッシング抑制装置を設置できる。 Here, when the sloshing suppression device is installed in the tank, the inside of the weight constituted by the container as described above is empty. Therefore, the sloshing suppression device when installed in the tank has a smaller mass than the sloshing suppression device having a metal weight, for example. With the configuration described above, the sloshing suppression device can be more easily installed in the tank by using the sloshing suppression device according to the present invention.
本発明は、装置の大型化を抑制しつつ、タンク内に貯蔵される液体のスロッシングを抑制できる。 The present invention can suppress sloshing of the liquid stored in the tank while suppressing an increase in the size of the apparatus.
以下に、本発明に係るスロッシング抑制装置及びタンクの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a sloshing suppression device and a tank according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
(実施形態1)
図1は、側部の中心軸を含む仮想の平面でタンク及びスロッシング装置を切って示す断面図である。図2は、タンクの天井から底部に向かってタンク及びスロッシング装置を投影した投影図である。図1に示すタンク900は、スロッシング抑制装置100を備えることで、内部に貯蔵される液体のスロッシングを抑制できる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a tank and a sloshing device cut in an imaginary plane including a central axis of a side portion. FIG. 2 is a projection view of the tank and the sloshing device projected from the ceiling to the bottom of the tank. The
ここで、スロッシング抑制装置100は、タンク900が新しく建造される際にタンク900の一部としてタンク900と共に製造されてもよいし、既設のタンク900に後から取り付けられてもよい。まずは、タンク900の構成を説明する。
Here, the sloshing
図1に示すタンク900は、側部910と、天井920と、底部930とを含んで構成される。側部910は、図2に示すように、例えば、円筒形状に形成される。タンク900は、例えば、側部910の中心軸CLが鉛直方向に沿って設けられる。天井920は、側部910の一方側の開口に設けられる。底部930は、側部910の他方側の開口に設けられる。
A
このようにして、タンク900は、側部910と天井920と底部930とで囲まれる空間が形成される。タンク900は、前記空間に液体を貯蔵する。なお、タンク900は、例えば、天井920を備えるものに限定されず、側部910と底部930とによって囲まれる空間に液体が貯蔵され、前記空間が大気に開放される構成でもよい。
In this way, in the
次に、スロッシング抑制装置100の構成を説明する。スロッシング抑制装置100は、浮き110と、棹130と、錘150とを含んで構成される。浮き110は、例えば、液体の液面に浮かんで配置される。これにより、浮き110は、液体がスロッシングすると、液体のスロッシングに合わせて揺動する。
Next, the configuration of the
ここで、浮き110は、液面に浮かぶ構成に限定されず、タンク900内の液体に接触して設けられればよい。浮き110は、例えば、液中に漬かる構成でもよい。但し、一般的に液体のスロッシングは底部930側よりも液面に近かいほど、振幅が大きくなる。
Here, the
液体のスロッシングをより好適に抑制するためには、液体のスロッシングの振幅がより大きくなる位置に浮き110が設けられると好ましい。よって、浮き110は、液中に漬かる場合、液面からの距離が小さいほど好ましい。
In order to more appropriately suppress the sloshing of the liquid, it is preferable that the
また、浮き110は、浮き110の径方向の大きさが、側部910の径方向の大きさよりも小さく、側部910の径方向の大きさの半分以上に形成される。これは、浮き110の径方向の大きさが、側部910の径方向の大きさよりも大きいと、浮き110がタンク900内で液体と共に自由に揺動できないおそれがあるためである。また、浮き110の径方向の大きさが、側部910の径方向の大きさの半分よりも小さいと、液体との接触面積が不足して、浮き110が液体と共に揺動しないおそれがあるためである。
Further, the
棹130は、例えば、ユニバーサルジョイント120を介して浮き110に取り付けられる。ユニバーサルジョイント120は、浮き110の底部930側の面に取り付けられる。ユニバーサルジョイント120は、浮き110に対して例えばあらゆる方向に棹130が揺動できるように棹130を支持する。
The
ここで、前記あらゆる方向とは、具体的には、図2に示す中心軸CLに直交するすべての方向のことをいう。但し、ユニバーサルジョイント120には、棹130が揺動できない範囲が存在する。例えば、棹130が天井920側に揺動しようとしても、棹130と浮き110とが干渉し合う。これにより、棹130は、浮き110よりも天井920側に揺動できない。
Here, all the directions specifically mean all directions orthogonal to the central axis CL shown in FIG. However, the
このように、部材同士が干渉することによって物理的に揺動できない範囲があったとしても、ユニバーサルジョイント120は、浮き110に対して例えばあらゆる方向に棹130が揺動できるように棹130を支持するものとして取り扱う。
Thus, even if there is a range where the members cannot physically swing due to interference between members, the
ここで、ユニバーサルジョイント120は、棹130が浮き110に対して揺動する際に所定の摩擦力を発生させる。つまり、ユニバーサルジョイント120は、所定の揺動抵抗を有する。これにより、スロッシング抑制装置100は、浮き110が揺動する際のモーメントが、ユニバーサルジョイント120を介して棹130に伝えられる。
Here, the
錘150は、棹130の先端部に取り付けられる。棹130の先端部は、ユニバーサルジョイント120と連結されている側の端部とは反対側の端部である。錘150は、図1及び図2に示すように、例えば円柱形状に形成される。上記構成により、スロッシング抑制装置100は、浮き110に対して棹130と錘150とが揺動する構造、いわゆる振り子構造を成す。
The
錘150は、例えば、金属によって形成される。錘150の質量は、例えば、スロッシングする液体の質量の3%から7%である。ここで、タンク900内に貯蔵される液体のすべてがスロッシングするわけではなく、実際にスロッシングする液体は、タンク900内に貯蔵される液体の一部、例えばタンク900内の液体全体の30%から40%である。
The
図3は、錘が揺動する様子を示す断面図である。次に、スロッシング抑制装置100が、液体のスロッシングを抑制できる原理を説明する。図3に示すように、液面の一部分Bが天井920に近づき、一部分Cが天井920から遠ざかるように、方向Aに向かって揺動するとする。なお、一部分Bと一部分Cとは、中心軸CLを軸に対称な部分である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing how the weight swings. Next, the principle that the sloshing
スロッシング抑制装置100は、浮き110が液体のスロッシングに合わせて液体と共に方向Aに向かって揺動する。つまり、浮き110の一部分B側の部分が天井920に近づく。すると、ユニバーサルジョイント120を介して、浮き110から棹130にモーメントが伝わる。これにより、棹130及び錘150が、方向Aに向かって浮き110に対して揺動する。
In the
棹130及び錘150が揺動し始めると、スロッシング抑制装置100は、棹130及び錘150が振り子として揺動する。このようにして、スロッシング抑制装置100は、浮き110がスロッシングする液体からエネルギーを受けて揺動し、ユニバーサルジョイント120を介して棹130が浮き110からモーメントを受け取って、棹130及び錘150が揺動する。
When the
振り子として揺動をはじめた棹130及び錘150は、液体の中で揺動するため、前記液体から抗力を受ける。また、上述のように、ユニバーサルジョイント120は、所定の揺動抵抗を有する。これにより、棹130及び錘150が揺動する際に、棹130及び錘150は、ユニバーサルジョイント120からも抗力を受ける。これにより、棹130及び錘150は、揺動が減衰される。
As the pendulum swings as the
このようにして、タンク900内の液体は、スロッシングする際のエネルギーの一部が棹130及び錘150を揺動させるために消費される。これにより、スロッシング抑制装置100は、前記エネルギーの一部が棹130及び錘150を揺動させるために消費された分、液体のスロッシングを抑制できる。
In this way, the liquid in the
ここで、錘150の形状は円柱形状に限定されない。但し、例えば、錘150が四角柱の場合、錘150が揺動する方向によって棹130及び錘150が液体から受ける抗力に差が生じる。よって、錘150は、円柱形状や、球状に形成されると好ましい。
Here, the shape of the
これにより、スロッシング抑制装置100は、錘150が揺動する方向が変化しても、錘150が液体から抗力を受ける面の錘150の形状の変化が低減される。これにより、スロッシング抑制装置100は、錘150が揺動する方向が変化しても、錘150が液体から受ける抗力の変化量を低減できる。
Thereby, even if the direction in which the
ここで、スロッシング抑制装置100は、ユニバーサルジョイント120が所定の揺動抵抗を有するため、ユニバーサルジョイント120を介して棹130が浮き110からモーメントを受けて、棹130及び錘150が揺動する。
Here, in the
しかしながら、仮にユニバーサルジョイント120が、棹130が浮き110に対して揺動する際に所定の摩擦力を発生させない構成であっても、スロッシング抑制装置100は、棹130及び錘150を揺動させることができる。これは、液体がスロッシングすると、実際は、浮き110が液面に沿って中心軸CLに交差する方向に移動するためである。
However, even if the
これにより、スロッシング抑制装置100は、棹130が浮き110に対して揺動する際にユニバーサルジョイント120が所定の摩擦力を発生させない構成であっても、棹130及び錘150を揺動させることができる。よって、スロッシング抑制装置100は、液体をスロッシングさせるためのエネルギーの一部を棹130及び錘150を揺動させるために消費させるため、液体のスロッシングを抑制できる。
Accordingly, the sloshing
ここで、スロッシング抑制装置100は、棹130があらゆる方向に揺動できるように棹130をユニバーサルジョイント120が支持するものとして説明したが、例えば、所定方向にのみ棹130が揺動できるように棹130を支持するジョイントを備えてもよい。
Here, the sloshing
この場合であっても、液体が前記所定方向にスロッシングした場合には、スロッシング抑制装置100は、棹130及び錘150が前記所定方向に揺動する。これにより、スロッシング抑制装置100は、液体のスロッシングを抑制できる。
Even in this case, when the liquid sloshing in the predetermined direction, the sloshing
但し、棹130が揺動できる方向が多いほど、スロッシング抑制装置100は、液体のスロッシングを抑制できる機会が増加する。よって、スロッシング抑制装置100は、棹130があらゆる方向に揺動できるように棹130を支持するユニバーサルジョイント120を備えると好ましい。
However, the more the direction in which the
図4は、タンクの断面図であって、ダンパー機構と、振り子機構との違いを説明するための断面図である。ここで、従来のダンパー機構と振り子機構との相違点を説明する。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the tank and is a cross-sectional view for explaining the difference between the damper mechanism and the pendulum mechanism. Here, the difference between the conventional damper mechanism and the pendulum mechanism will be described.
タンク900内の液体は、図4に示すように、側部910側に近づくほど、鉛直方向の移動距離が大きくなり、側部910の径方向中心に近づくほど、鉛直方向の移動距離が小さくなる。これにより、従来のダンパー機構は、ばね機構が例えば側部910の径方向中心に設けられると、液体のスロッシングを十分に低減できなくなる。
As shown in FIG. 4, as the liquid in the
しかしながら、本実施形態のスロッシング抑制装置100は、例えば、側部910の径方向中心に棹130及び錘150が取り付けられても、浮き110からユニバーサルジョイント120を介してモーメントが伝わるため、液体のスロッシングを抑制できる。
However, in the
なお、スロッシング抑制装置100は、本実施形態では、図2に示すように、側部910の径方向中心、つまり、浮き110の径方向中心にユニバーサルジョイント120が取り付けられて、棹130及び錘150が浮き110に支持される構成である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the sloshing
ここで、スロッシング抑制装置100は、例えば、浮き110の径方向中心から外れた位置にユニバーサルジョイント120が取り付けられてもよい。また、スロッシング抑制装置100は、複数のユニバーサルジョイント120が浮き110に取り付けられて、複数の棹130及び錘150が浮き110に支持される構成でもよい。
Here, in the
また、従来のダンパー機構の場合、ばね機構が発生させるばね力で、液体のスロッシングを抑えている。よって、タンク内の液体の質量が大きくなればなるほど、より大きなばね力を発生させるばね機構が必要となる。 In the case of the conventional damper mechanism, the sloshing of the liquid is suppressed by the spring force generated by the spring mechanism. Therefore, as the mass of the liquid in the tank increases, a spring mechanism that generates a larger spring force is required.
つまり、従来のダンパー機構は、大型のタンクでは、液体のスロッシングを十分に抑制することが困難である。また、従来のダンパー機構は、液体のスロッシングを十分に抑制するためには、装置が大型化する。 That is, it is difficult for the conventional damper mechanism to sufficiently suppress liquid sloshing in a large tank. In addition, the conventional damper mechanism requires a larger apparatus in order to sufficiently suppress the liquid sloshing.
しかしながら、本実施形態のスロッシング抑制装置100は、棹130と錘150とが液体と共に揺動することによって、液体のスロッシングを抑制する。例えば、スロッシング抑制装置100は、錘150の質量がスロッシングする液体の質量に対して3%から7%でも液体のスロッシングを抑制できる。このように、スロッシング抑制装置100は、装置の大型化を抑制できると共に、液体のスロッシングも抑制できる。
However, the sloshing
ここで、スロッシングする液体の振動数は、タンク900の形状によって変化する。タンク900の形状とは、例えば、タンク900の内径、つまり中心軸CLから側部910の内壁面までの寸法である。また、スロッシングする液体の振動数は、液面から底部930までの寸法によっても変化する。
Here, the frequency of the sloshing liquid varies depending on the shape of the
よって、スロッシング抑制装置100は、棹130及び錘150の振動数が、スロッシングする液体の振動数と等しくなるように設定されると好ましい。以下に、棹130及び錘150の振動数を変化させるための構成を説明する。
Therefore, the sloshing
棹130及び錘150の振動数は、棹130と浮き110との付け根から、棹130及び錘150の重心までの距離によって変化する。よって、スロッシング抑制装置100は、例えば、棹130に棹長調節手段としての棹長調節機構140が設けられる。以下に棹長調節機構140の例を説明する。
The frequency of the
図5は、棹長調節機構を棹の中心軸を含む仮想の平面で切った断面図である。棹長調節機構140は、例えば、図5に示すようなネジ機構である。棹130は、例えば、第1部材131と第2部材132との2つの部材で構成される。棹長調節機構140は、第1部材131に形成される雌ネジ141と、第2部材132に形成される雄ネジ142とを含んで構成される。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the heel length adjusting mechanism taken along an imaginary plane including the central axis of the heel. The heel
棹長調節機構140は、雄ネジ142が雌ネジ141にねじ込まれることによって、第1部材131と第2部材132とを連結すると共に、雌ネジ141が雄ネジ142に対して回転されることで棹130の軸方向の長さを変化させる。
The heel
図6は、他の棹長調節機構を棹の中心軸を含む仮想の平面で切った断面図である。棹長調節機構140は、ネジ機構に限定されない。例えば、棹長調節機構140は、スライド機構である。この場合、棹130は、図6に示すように、内側部材133と、内側部材133の外形と同等の内径を有する筒状の外側部材134との2つの棹で構成される。棹130は、外側部材134に内側部材133が嵌め込まれる。
FIG. 6 is a cross-sectional view of another heel length adjusting mechanism cut along an imaginary plane including the center axis of the heel. The heel
棹長調節機構140は、内側ピン孔143と、外側ピン孔144と、ストッパーピン145とを含んで構成される。内側ピン孔143は、内側部材133に形成される。外側ピン孔144は、外側部材134に、外側部材134の中心軸方向に複数形成される。ストッパーピン145は、内側ピン孔143と、複数の外側ピン孔144の一つとに挿入される。
The heel
これにより、棹長調節機構140は、内側部材133と外側部材134とを連結すると共に、ストッパーピン145が挿入される外側ピン孔144が変更されることで棹130の軸方向の長さを変化させる。
Accordingly, the heel
以上のように、スロッシング抑制装置100は、棹130に棹長調節機構140が設けられることによって、棹130の中心軸方向の長さが変化する。これにより、スロッシング抑制装置100は、棹130及び錘150の重心までの距離が変化する。結果として、スロッシング抑制装置100は、棹130及び錘150の振動数が調節される。
As described above, the sloshing
また、スロッシング抑制装置100は、棹長調節機構140を備えなくても、例えば、棹130をユニバーサルジョイント120から取り外しできるように構成されてもよい。この場合、スロッシング抑制装置100は、中心軸方向の長さの異なる他の棹に交換されることによって、棹130及び錘150の重心までの距離が調節されて、棹130及び錘150の振動数が調節される。
Further, the sloshing
ここで、スロッシング抑制装置100は、上述のように、液体による抗力、及びユニバーサルジョイント120の揺動抵抗による抗力によって棹130及び錘150の揺動を減衰させる。よって、液体による抗力、及びユニバーサルジョイント120の揺動抵抗による抗力が適正な大きさよりも小さいと、棹130及び錘150の揺動が減衰するために要する時間が増大する。
Here, as described above, the sloshing
そこで、次に、液体による抗力の大きさを調節して、棹130及び錘150の揺動が減衰するために要する時間を調節するための構成を説明する。
Then, the structure for adjusting the time required for the rocking | fluctuation of the
図7は、網状部材が取り付けられたスロッシング抑制装置を示す構成図である。図7に示すように、スロッシング抑制装置100は、減衰力調節部材が棹130と錘150とのうち少なくとも一方に設けられて構成される。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a sloshing suppression device to which a mesh member is attached. As shown in FIG. 7, the sloshing
減衰力調節部材は、例えば、網状部材161である。網状部材161は、例えば、網目状に形成された筒状部材や、側周部に孔が形成された筒状部材である。なお、網状部材161の形状は筒状に限定されない。
The damping force adjusting member is a
スロッシング抑制装置100は、網状部材161が棹130や錘150に取り付けられると、網状部材161の網目を液体が通過することで、液中で棹130及び錘150が揺動する際に棹130及び錘150が液体から受ける抗力が増加する。
When the
ここで、棹130や錘150に取り付けられる部材が、網状部材でなく、例えば、孔が形成されない平板であっても液体による抗力は増加する。しかしながら、この場合、棹130及び錘150が揺動する際に棹130及び錘150にまとわりつく液体の質量も増加する。
Here, even if the member attached to the
このように、棹130及び錘150が揺動する際に棹130及び錘150にまとわりつく液体は、棹130及び錘150と共にタンク900内を移動するため、錘150の質量に付加されることになる。このように、棹130及び錘150にまとわりつく液体が増えると、棹130及び錘150が揺動する際の棹130及び錘150の付加質量が増加する。
As described above, the liquid clinging to the
これにより、棹130及び錘150の重心の位置が変化する。結果として、ユニバーサルジョイント120と、棹130及び錘150の重心までの距離が変化して、棹130及び錘150の振動数が変化するおそれがある。
Thereby, the position of the center of gravity of the
しかしながら、網状部材161は、網目を液体が通過するため、棹130及び錘150が揺動する際の棹130及び錘150の負荷質量の増加を低減できる。これにより、網状部材161は、ユニバーサルジョイント120と、棹130及び錘150の重心までの距離が変化するおそれを抑制しつつ、液中で棹130及び錘150が揺動する際に棹130及び錘150が液体から受ける抗力を増加できる。
However, since the
図8は、貫通孔が形成された錘を備えるスロッシング抑制装置を示す構成図である。スロッシング抑制装置100は、網状部材161に代えて、例えば、図8に示す貫通孔162を含んで構成されてもよい。
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a sloshing suppression device including a weight in which a through hole is formed. The sloshing
貫通孔162は、棹130と錘150とのうち少なくとも一方に形成される。貫通孔162は、棹130の中心軸と交差する方向に形成される。本実施形態では、貫通孔162は、例えば、錘150に、棹130の中心軸と直交する方向に向かって形成される。
The through
これにより、貫通孔162が形成される方向に棹130及び錘150が揺動すると、液体が貫通孔162を通過することになる。これにより、液中で棹130及び錘150が揺動する際に棹130及び錘150が液体から受ける抗力が増加する。
Accordingly, when the
貫通孔162は、例えば、異なる方向に向かって複数形成されると好ましい。これにより、スロッシング抑制装置100は、液中で棹130及び錘150が揺動する際に棹130及び錘150が液体から受ける抗力を増加させることができる方向が増加する。
For example, a plurality of through
以上のように、スロッシング抑制装置100は、図7に示す網状部材161が棹130と錘150とのうち少なくとも一方に取り付けられたり、図8に示す貫通孔162が棹130と錘150とのうち少なくとも一方に形成されたりすることで、棹130及び錘150が液体から受ける抗力の大きさを調節して、棹130及び錘150の揺動が減衰するために要する時間を調節できる。
As described above, in the
(実施形態2)
図9は、実施形態2のスロッシング装置を切って示す断面図である。図9に示す実施形態2のスロッシング抑制装置200は、錘の構成が実施形態1のスロッシング抑制装置100とは異なる。スロッシング抑制装置200は、容器型錘250を含んで構成される。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the sloshing device according to the second embodiment. The sloshing
容器型錘250は、内部が空洞の容器である。容器型錘250には、容器型錘250の内部と外部とを連通する液体導入孔251が形成される。また、容器型錘250は、液体導入孔251を塞ぐ蓋252が取り付けられる。
The
スロッシング抑制装置200は、蓋252が液体導入孔251から取り外された状態でタンク900内に設置される。これにより、スロッシング抑制装置200は、容器型錘250が液体内に導かれると、液体導入孔251を介して容器型錘250の内部に液体が導かれる。次に、スロッシング抑制装置200は、蓋252が液体導入孔251に取り付けられて液体導入孔251が塞がれる。
The sloshing
棹130及び容器型錘250が揺動すると、容器型錘250内の液体も容器型錘250と共にタンク900内を移動する。以上により、スロッシング抑制装置200は、容器型錘250内の液体の質量を容器型錘250の付加質量として用いることができる。
When the
ここで、スロッシング抑制装置200をタンク900内に設置する際、上述のように容器型錘250内は空である。よって、タンク900内に設置される際のスロッシング抑制装置200は、実施形態1のスロッシング抑制装置100よりも質量が小さくなる。これにより、スロッシング抑制装置200を用いれば、より容易にタンク900内にスロッシング抑制装置200を設置できる。
Here, when the sloshing
なお、スロッシング抑制装置200は、蓋252を含んで構成されなくてもよい。蓋252が液体導入孔251に取り付けられない場合、容器型錘250内の液体は、液体導入孔251を介して容器型錘250の内部と外部とに流動する。これにより、容器型錘250の付加質量が変化する。しかしながら、例えば、液体導入孔251の大きさが十分に小さく設計されれば、スロッシング抑制装置200は、付加質量の変化を十分に低減できる。
The sloshing
以上のように、本発明に係るスロッシング抑制装置及びタンクは、タンク内に貯蔵される液体のスロッシングを抑制することに有用であり、特に、大型のタンク内に貯蔵される液体のスロッシングを抑制することに適している。 As described above, the sloshing suppression device and the tank according to the present invention are useful for suppressing the sloshing of the liquid stored in the tank, and particularly suppress the sloshing of the liquid stored in the large tank. Suitable for that.
100 スロッシング抑制装置
110 浮き
120 ユニバーサルジョイント
130 棹
131 第1部材
132 第2部材
133 内側部材
134 外側部材
140 棹長調節機構
141 雌ネジ
142 雄ネジ
143 内側ピン孔
144 外側ピン孔
145 ストッパーピン
150 錘
161 網状部材
162 貫通孔
200 スロッシング抑制装置
250 容器型錘
251 液体導入孔
252 蓋
900 タンク
910 側部
920 天井
930 底部
A 方向
B 一部分
C 一部分
CL 中心軸
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記浮きに対して揺動できるようにジョイントを介して前記浮きに取り付けられる棹と、
前記棹に取り付けられる錘と、を含み、
前記ジョイントは、前記浮きの径方向中心に取り付けられ、前記タンクの側部の中心軸に直交するすべての方向に向かって前記棹が揺動できるように支持し、
前記浮きの径方向の大きさが、前記側部の径方向の大きさよりも小さく、前記側部の径方向の大きさの半分以上に形成され、前記浮きと前記タンクの側部との間に前記タンクの上方から前記液体の液面が見える大きさであることを特徴とするスロッシング抑制装置。 A circular float provided in contact with the liquid stored in a cylindrical tank;
A hook attached to the float via a joint so that it can swing relative to the float;
A weight attached to the heel,
The joint is attached to the center of the float in the radial direction , and supports the rod so that it can swing in all directions perpendicular to the central axis of the side of the tank,
The size of the float in the radial direction is smaller than the size in the radial direction of the side portion, and is formed to be more than half of the size in the radial direction of the side portion, and between the float and the side portion of the tank. A sloshing suppression device characterized in that the liquid level of the liquid is visible from above the tank .
前記棹が前記浮きに対して揺動する際に所定の摩擦力を発生させる前記ジョイントを介して前記浮きに取り付けられることを特徴とする請求項1に記載のスロッシング抑制装置。 The bag is
The sloshing suppression device according to claim 1, wherein the sloshing is attached to the float via the joint that generates a predetermined frictional force when the heel swings with respect to the float.
前記棹及び前記錘の振動数が、前記タンク内でスロッシングする前記液体の振動数と等しくなる長さに設定されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスロッシング抑制装置。 The distance from the base of the heel and the float to the center of gravity of the heel and the weight is:
Said rod and frequency of the weight is, the anti-sloshing device according to claim 1 or claim 2, characterized in that it is set to a length equal to the frequency of the liquid sloshing in the tank.
前記棹の中心軸方向の長さを変化させる棹長調節手段が設けられることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のスロッシング抑制装置。 The bag is
The sloshing suppression device according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a heel length adjusting means for changing a length of the heel in the central axis direction.
前記タンク内の前記液体が通過する孔が形成される減衰力調節部材が取り付けられることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のスロッシング抑制装置。 At least one of the heel and the weight is
The sloshing suppression device according to any one of claims 1 to 4 , wherein a damping force adjusting member in which a hole through which the liquid in the tank passes is formed.
前記タンク内の前記液体が通過する孔が形成されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のスロッシング抑制装置。 At least one of the heel and the weight is
The sloshing suppression device according to any one of claims 1 to 5 , wherein a hole through which the liquid in the tank passes is formed.
内部に前記タンク内の前記液体が導かれる容器であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のスロッシング抑制装置。 The weight is
The sloshing suppression device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the sloshing suppression device is a container into which the liquid in the tank is guided.
前記液体に接触して設けられる円形の浮きと、
前記浮きに対して揺動できるようにジョイントを介して前記浮きに取り付けられる棹と、
前記棹に取り付けられる錘と、を含み、
前記ジョイントは、前記浮きの径方向中心に取り付けられ、前記側部の中心軸に直交するすべての方向に向かって前記棹が揺動できるように支持し、
前記浮きの径方向の大きさが、前記側部の径方向の大きさよりも小さく、前記側部の径方向の大きさの半分以上に形成され、前記浮きと前記タンクの側部との間に前記タンクの上方から前記液体の液面が見える大きさであることを特徴とするタンク。 Store the liquid in a cylindrical space surrounded by the side and bottom,
A circular float provided in contact with the liquid;
A hook attached to the float via a joint so that it can swing relative to the float;
A weight attached to the heel,
The joint is attached to the center in the radial direction of the float, and supports the heel so that it can swing in all directions perpendicular to the central axis of the side part,
The size of the float in the radial direction is smaller than the size in the radial direction of the side portion, and is formed to be more than half of the size in the radial direction of the side portion, and between the float and the side portion of the tank. A tank having a size allowing the liquid level of the liquid to be seen from above the tank.
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