スロッシング抑制装置
【課題】 大型の液体貯槽内でスロッシングを有効に抑制することができる装置であって、既存の貯槽にも適用が可能な装置を提供する。
【解決手段】 円筒状の壁体１を有する液体貯槽内の液面付近に浮力で保持され、水平方向の移動が壁体の内周面に当接して拘束される浮枠体１０を設ける。また、この下方に所定の間隔で下方枠体２０を吊支持し、上記浮枠体１０と下方枠体２０との間に流動抵抗付与部材３０を保持する。流動抵抗付与部材は、ほぼ鉛直に保持された網状体であり、スロッシング発生時に液面近くで水平方向に生じる液体流動に抵抗を付与する。流動抵抗付与部材は、穴あき板、複数の棒状部材、格子状部材等であってもよい。また、柔軟に変形する部材又は上下方向に長さの変動が可能な部材を用いることにより、貯留液体の排出時における浮枠体１０及び浮き屋根２の下降を許容する。
【解決手段】 円筒状の壁体１を有する液体貯槽内の液面付近に浮力で保持され、水平方向の移動が壁体の内周面に当接して拘束される浮枠体１０を設ける。また、この下方に所定の間隔で下方枠体２０を吊支持し、上記浮枠体１０と下方枠体２０との間に流動抵抗付与部材３０を保持する。流動抵抗付与部材は、ほぼ鉛直に保持された網状体であり、スロッシング発生時に液面近くで水平方向に生じる液体流動に抵抗を付与する。流動抵抗付与部材は、穴あき板、複数の棒状部材、格子状部材等であってもよい。また、柔軟に変形する部材又は上下方向に長さの変動が可能な部材を用いることにより、貯留液体の排出時における浮枠体１０及び浮き屋根２の下降を許容する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水・石油類等の液体を貯留する大型の円筒型貯槽内で、地震等の水平力が作用したときに液面が揺動するいわゆるスロッシング現象を抑制する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原油や重油等の石油類を貯留する容器として円筒型の貯槽が広く採用されている。このような貯槽内に液体が貯留されている状態で地震が発生すると、図１５に示すように、水平方向の地震動によって液面が揺動し、円筒状の壁体近くでは液面の上昇及び下降が繰り返される。大型の貯槽内における液面揺動の固有周期は一般に長周期となるが、地震動が長周期成分を含む場合には液面の揺動が成長し、液面の昇降量が大きくなる。そして、壁体の上部が解放されている貯槽では、上昇した液面が壁体の頂部より高くなると、貯留する液体は貯槽外へ大量に溢れ出すことになる。また、貯槽が液面上に浮き屋根を有する場合には、液面の上昇とともに浮き屋根が大きく持ち上げられ、液体が溢れ出すとともに屋根が破壊されるおそれも生じる。このような事態になると、貯留する液体が浮き屋根上に漏出し、石油類等の可燃性の液体では火災が発生する危険も生じてしまう。
【０００３】
このようなスロッシング現象を抑制する手段としては、特許文献１及び特許文献２に開示されるものがある。
特許文献１に記載の技術は、円筒型貯槽の壁体の内周面に沿って螺旋状の誘導フインを設けるものである。上記誘導フインは壁体から貯槽の内側にほぼ水平に張り出し、螺旋状に連続した板状部材である。これにより、スロッシング発生時の壁体付近に生じる上下方向の液体移動を螺旋状に旋回する上昇流又は下降流とし、壁体又は誘導フインによって液体の流れに抵抗を付与してエネルギの減衰を図るものである。
【０００４】
また、特許文献２に記載の技術は、貯槽内の液面付近にドーム屋根から支持された制振部材を支持するものである。制振部材は壁体の内周面付近で水平に支持される環状の部材であり、液位に合わせて上下方向に位置の調整が可能となっている。そして、液位検出手段で検出された情報に基づいて制振部材を移動し、貯留される液体の自由液面に接触する状態に保持するものである。
【特許文献１】特開昭５６―１０６７７３号公報
【特許文献２】実開平６―６２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来から知られている上記技術では次のような問題点がある。
特許文献１に記載の技術では、有効にスロッシングを抑制しようとすると誘導フインを壁体から大きな幅で内側に張り出す必要がある。特に内径の大きい円筒型の貯槽では誘導フインの幅が小さいとほとんどスロッシングを抑制することができない。誘導フインの幅を大きくすると、部材は大きく強固なものとする必要があり、工事費が大幅に増大する。また、既存の貯槽にこのような誘導フインを追加で取り付けることは難しい。
【０００６】
また、特許文献２に記載の技術では、制振部材をドーム屋根から支持しており、変動する液面から作用する鉛直方向の力に抵抗するためには、屋根の構造を強固なものとしなければならない。また、この技術は浮き屋根を備える貯槽には適用することができない。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構造で貯槽内のスロッシングを有効に抑制することができるとともに、既存の貯槽にも適用が可能なスロッシング抑制装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に係る発明は、 円筒状の壁体を有する液体貯槽内の液面付近に、貯留液体から作用する浮力で保持され、水平方向の移動が前記壁体の内周面に当接して拘束される浮枠体と、 該浮枠体から下方に支持され、液面付近で水平方向へ移動する液体に抵抗を付与する流動抵抗付与部材とを有するスロッシング抑制装置を提供する。
【０００９】
液体貯槽内でスロッシングが生じたときには、図１４に示すように貯槽内の中央部では液面付近に水平方向の液体移動が生じ、液面が上昇している部分の壁体の近くでは、壁面に沿った上昇流が生じている。そして、液面が下降している部分では壁面付近で下降流が生じる。このような液体の流れに抵抗を付与することによって液体の運動エネルギが減衰され、スロッシングが抑制される。
【００１０】
本請求項に係る装置は、貯槽の中央部で液面付近に生じる流れに抵抗を付与するものであり、浮枠体から下方に支持された流動抵抗付与部材に上記水平方向の流れが交錯し、流れに抵抗が付与される。流動抵抗付与部材に作用する反力は浮枠体に伝達され、この浮枠体は壁体によって水平方向の移動が拘束されているので、水平力は壁体に伝達される。
【００１１】
なお、上記装置において、流動抵抗付与部材は水平方向の液体移動に抵抗できるものであれば様々な形態の部材を用いることができる。そして、この流動抵抗付与部材と浮枠体と接合の形態は、水平方向の反力の一部又は前部を浮枠体に伝達することができる構造であればよい。また、上記浮枠体は、鋼型材等を用いて組み立てられ、浮体を取り付けて浮力を作用させるものとしてもよいし、中空構造の部材が枠状に組み立てられたものであって、部材自体に大きな浮力が作用するものであっても良い。そして、この浮枠体を液面付近に保持する構成は、流動抵抗付与部材と浮枠体とに作用する浮力をこれらの重量より大きくし、浮枠体が液面付近まで浮揚するものであってもよいし、流動抵抗付与部材と浮枠体との重量をこれらに作用する浮力よりやや大きくし、これらを浮き屋根と連結して支持することもできる。つまり浮き屋根に作用する浮力と浮枠体及び流動抵抗付与部材に作用する浮力とによって液面近くに保持されるものであってもよい。さらに、浮枠体と流動抵抗付与部材とに作用する浮力を大きく設定し、底板から係留して所定の位置に保持するものであってもよい。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に係るスロッシング抑制装置において、 前記浮枠体は、前記壁体の周方向に所定の間隔で内周面と対向するか又は周方向に連続して内周面と対向する水平力伝達部を備え、 該水平力伝達部は、前記壁体の内周面に当接され、柔軟に変形する緩衝部材を備えるものとする。
【００１３】
この装置では、地震時にスロッシングが発生し、これにともなって浮枠体に一方向の水平力が作用したときに、壁体の周方向に沿って複数の位置又は周方向に沿って連続した範囲に分散して水平力が伝達される。このため、壁体に大きな断面力が作用するのを回避することができ、壁体が変形したり破壊されるのを防止することができる。また、水平力伝達部には、柔軟に変形する緩衝部材が設けられているので、浮枠体と壁体との接触部分で大きな衝撃力が作用したり、局部的にに大きな支圧力が作用するのが回避され、壁体の損傷を防止することができる。
なお、上記緩衝部材としては、例えばゴム等の弾性体、粘弾性部材又は流体を収容する袋状部材等を用いることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のスロッシング抑制装置において、 前記浮枠体の下方に所定の間隔で保持され、水平方向の移動が前記壁体の内周面に当接して拘束される下方枠体を有し、 前記流動抵抗付与部材は、前記浮枠体と前記下方枠体との間に支持されているものとする。
【００１５】
この装置では、流動抵抗付与部材の上縁部と下縁部とがそれぞれ浮枠体と下方枠体とに接合されているので、ほぼ水平方向の液体移動によって作用する水平方向力は浮枠体と下方枠体とに分割して伝達され、壁体で支持される。従って、流動抵抗付与部材は剛性の高い部材でなくても液体の移動に対して抵抗力を付与することができ、例えば柔軟な網状の部材等を浮枠体と下方枠体との間に張設して用いることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載のスロッシング抑制装置において、 上記流動抵抗付与部材は、網状部材、穴あき板、間隔をあけて配置された複数の棒状部材、格子状部材、分割された複数の板部材から選択される１又は複数の部材の組み合わせであるものとする。
【００１７】
この装置では、スロッシングによって水平方向に生じる液体の流動が流動抵抗付与部材と交錯し、網状部材の網目、穴あき板の穴、棒状部材の間、格子状部材の格子目、複数の板状部材の部材間を通過する。このとき、液体の流れは攪乱され、液体の流動に対する抵抗となる。そして、網状部材の網目の大きさ及び網を構成する線材の太さ、穴あき板の穴の大きさ及び間隔を調整することによって、流体の移動に付与する抵抗の大きさを調整することができる。また、棒状部材、格子状部材、板状部材の部材間隔、部材の太さ又は大きさ等を調整することによって同様に抵抗の大きさを調整することができる。このように流体の移動に付与する抵抗の大きさを調整することによって、流体の往復動の減衰効率、及び浮枠体等に必要な構造強度を適切に設定することができ、貯槽の規模や貯留液体の種類等に応じた装置とすることが可能となる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載のスロッシング抑制装置において、 前記流動抵抗付与部材は、上端と下端との距離が短縮可能な部材であるものとする。
【００１９】
大型の貯槽では、浮き屋根が設けられることが多い。この浮き屋根は貯留している液体上に浮遊しており、液体の貯留量が減少すると、浮き屋根が底板近くまで下降する。このとき流動抵抗付与部材が浮き屋根の下降を阻害しないものとしなければならない。上記のように流動抵抗付与部材が、上端と下端との距離が短縮可能な部材となっていることにより、多くの液体を貯留している状態では液面近くから充分な深さまでほぼ鉛直に配置された部材となって、液体の移動に有効な抵抗を付与し、浮き屋根が下降したときには浮き屋根の下面と底板との間の小さい空間に納まる構造とすることが可能となる。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載のスロッシング抑制装置において、 上記流動抵抗付与部材は、複数の穴あき板、剛性を有する網状部材、格子状部材又は板部材が、水平方向の軸線回りに互いに回動が可能に連結されたものとする。
【００２１】
この装置では、液体の貯留量が多いときに、複数の板状部材や格子状部材等が上下方向に直列に連なった状態となり、水平方向の液体移動に対して有効に抵抗を付与することができる。そして、浮枠体とともに、底板近くまで下降したときには、複数の板状部材等の間で回動し、折りたたまれるように変形して上下方向の寸法が小さくなる。従って、浮き屋根又は浮枠体の下降が妨げられるのを回避することができる。
【００２２】
請求項７に係る発明は、請求項５に記載のスロッシング抑制装置において、 上記流動抵抗付与部材は、横方向に架け渡された複数の棒状部材を柔軟な線部材もしくは鎖状部材で吊支持したものとする。
【００２３】
この装置では、液体の貯留量が多いときに、横方向に架け渡された複数の棒状部材が上下に配列されるように吊支持し、これらの間を液体が通過するようにして抵抗を付与する。そして、流動抵抗付与部材が底板近くまで下降したときには、線部材又は鎖状部材が変形して浮き屋根の下降を許容する。
【００２４】
請求項８に係る発明は、請求項５に記載のスロッシング抑制装置において、 上記流動抵抗付与部材は、柔軟な網状部材又は横方向に架け渡された複数の棒状部材を、複数のエレメントを互いに回動が可能に連結したリンク機構によって支持したものとする。
【００２５】
この装置では、リンク機構が変形して上下方向に伸縮し、液体の貯留量が多いときには、網状部材又は棒状部材によって水平方向の液体移動に抵抗が付与される。そして、流動抵抗付与部材が底板近くまで下降したときにはリンク機構の変形によって上下方向の寸法を小さくすることができる。
【００２６】
請求項９に係る発明は、請求項５に記載のスロッシング抑制装置において、 上記流動抵抗付与部材は、複数の板部材又はパネル状の部材が互いに上下方向に連結され、前記浮枠体が該貯槽底部付近まで下降したときには、相互間で上下方向に摺動して重なり合うように接合されているものとする。
【００２７】
この装置では、複数の板部材又はパネル状の部材が上下方向に摺動して重なり合うことによって上下方向の寸法が可変となっている。したがって、液体移動に有効な抵抗を付与するとともに、貯留液体が少量となったときには浮き屋根の下降を阻害することなく収納することができる。
【００２８】
請求項１０に係る発明は、請求項３に記載のスロッング抑制装置において、 前記下方枠体は、上下方向に複数が配置され、それぞれの間に前記流動抵抗付与部材が設けられているものとする。
【００２９】
この装置では、流動抵抗付与部材を設ける範囲が、液面付近から深い位置に及ぶ場合に、液体が水平に流動しても流動抵抗付与部材を所定の位置に保持するとともに、複数の下方枠体に分割して水平力を壁体に伝達することができる。従って、液体の移動に有効な抵抗を付与することができるとともに、水平力が集中して壁体に伝達されるを回避し、壁体の構造上の安全性を高めることができる。
【００３０】
請求項１１に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のスロッシング抑制装置において、 前記流動抵抗付与部材は、前記浮枠体から吊支持され、下端部に重錐が取り付けられているものとする。
【００３１】
この装置では、流動抵抗付与部材が柔軟な部材又は上端部が浮枠体に対して回動が可能に接続されていても、下端部に取り付けられた重錐に作用する重力によって流動抵抗付与部材は鉛直下方へ垂下された姿勢を維持しようとする。したがって、水平方向の液体移動があると流動抵抗付与部材には水平方向に押し流そうとする力が作用するが、重力によって鉛直方向への復元力が働き、液体の水平方向への流動に抵抗が付与される。
【００３２】
請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載のスロッシング抑制装置において、 複数の方向に設けられた前記流動抵抗付与部材のそれぞれの下端部に梁が支持され、この梁を互いに連結して枠体が形成されており、 前記重錐は、前記枠体から吊支持されているものとする。
【００３３】
地震時に液面が揺動する方向は予め特定することができないため、流動抵抗付与部材は、全ての方向の液面揺動に有効に作用するように、複数の方向に設けられる。これらの下端部を一体となった枠体に接合し、重錐をこの枠体から吊支持することによって、全ての重錘が常に流動抵抗付与部材の横方向への変位に対する復元力を付与するものとなる。したがって、重錘の質量を小さく抑えても流動抵抗付与部材に有効な復元力を作用させることができる。
【００３４】
請求項１３に係る発明は、請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のスロッシング抑制装置において、 前記浮枠体は、液面を覆う浮き屋根とする。
【００３５】
この装置では、浮き屋根に作用する浮力を利用して流動抵抗付与部材が支持されており、浮き屋根の他に別途浮枠体を設ける必要がなくなる。従って、部材数が少なくなり、製作費用が低減される。また、浮き屋根はその周縁部が壁体と接触又は近接し、貯留する液体を封入するように構成されるものであり、水平力を壁体に伝達する機構が必要となる。この機構を利用して流動抵抗付与部材に作用する水平力が壁体に伝達されるので、水平力を伝達する機構も別途に設ける必要がなくなる。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように、本願発明のスロッシング抑制装置では，スロッシングによる液面揺動にともなって貯槽中央部の液面付近に生じる液体の水平方向の流れに流動抵抗付与部材が差し入れられ、液体の流れに有効に抵抗が付与される。したがって、液体の流れは減衰し、スロッシングの成長が抑制される。そして、貯槽内の液面の昇降が過度に生じて液体が溢れ出したり、浮き屋根が破壊されるといった危険を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項4に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置の概略平面図及び概略断面図である。また図２は、 図１に示すスロッシング抑制装置の構造を示す拡大断面図である。
【００３８】
この装置は、円筒型の壁体１と浮き屋根２とを有する鋼製貯槽内で、貯留液体にスロッシングが生じるのを抑制するものであり、浮き屋根２の下側に支持される浮枠体１０と、この浮枠体の下側に間隔をおいて支持された下方枠体２０と、上記浮枠体１０と下方枠体２０との間を連結するように設けられた網状部材３０（流動抵抗付与部材）とで主要部が構成されている。
【００３９】
上記浮枠体１０は、鋼型材１１を平面視が格子状となるように組み立てられたものであり、外周部は鋼型材が環状に連結されている。これらの型材の格点部には、鋼製の函体１２が設けられており、空気又は不燃性気体を封入して浮力を付与するものとなっている。外周部に設けられた函体１２の壁体内周面と対向する側面には、壁体に当接される水平力伝達部が設けられており、浮枠体の水平方向の位置が拘束されるとともに、浮枠体に作用する水平力を壁体に伝達するものとなっている。上記水平力伝達部は、弾性的な変形を生じる合成樹脂製のパッド１３を備えるものであり、壁体内周面との接触面は上下方向の摺動が円滑に生じるように薄い金属板１４で被覆されている。
【００４０】
上記下方枠体２０は、上記浮枠体１０とほぼ同じ構成を備えており、浮枠体の下側に連結材２５によって結合され、浮枠体１０より低い所定の高さに支持されている。上記連結材２５は、上下端がそれぞれ浮枠体１０と下方枠体２０とに回動可能に接続されており、浮枠体と下方枠体とが水平方向に相対変位が可能となっている。そして、下方枠体２０の壁体内周面と対向する部分には、浮枠体１０と同様に、金属板２４で被覆された弾性パッド２３が設けられている。
【００４１】
流動抵抗付与部材として用いられる網状部材は、柔軟に変形するものであり、上縁及び下縁がそれぞれ浮枠体１０を構成する鋼型材１１及び下方枠体２０を構成する鋼型材２１に接合され、ほぼ鉛直方向に張設されている。
【００４２】
上記浮枠体１０と下方枠体２０と流動抵抗付与部材３０とは、互いに連結された状態で、これらに作用する浮力と重力とがほぼ同じとなるように調整されている。この調整は、浮枠体１０に設けられた函体１１及び下方枠体２０に設けられた函体２２の大きさの設定、おもりの付加、函体内への液体の注入等によって容易に行うことができる。そして、浮枠体１０は浮き屋根２と連結材１５で連結されており、液面上に浮遊する浮き屋根２によって浮枠体１０及び下方枠体２０が液面下の所定の高さに保持されるものとなっている。
【００４３】
上記浮き屋根２は、壁体１の内周面に沿って環状の梁２ａを備えており、その内側には水平に連続する鋼板２ｂが設けられて液面を覆うようになっている。そして、環状の梁２ａは中空になっており、この梁に充分な浮力が作用する。また、この環状の梁２ａの外側面には、周方向に連続するように弾性部材２ｃが取り付けられ、金属の薄板２ｄによって被覆されている。これにより、浮き屋根２が昇降するときに、壁体１の内周面と浮き屋根２とが円滑に摺動するともに、貯留する液体を浮き屋根２の下側に密封した状態が維持されるものとなっている。
【００４４】
このようなスロッシング抑制装置を備える貯槽では、地震動によって液面が揺動し始めたときに、貯槽内中央部の液面近くで水平方向に液体が流動するが、液体の流れは、浮枠体１０と下方枠体２０との間に張設された網状部材３０（流動抵抗付与部材）の網目を通過する。これによって液体の流れは乱され、流動に抵抗が付与されるので、スロッシングは大きく成長せず、抑制されることになる。
なお、上記液体の流動に対して網状部材３０は抵抗を付与するため、その反力が作用して流れの方向に引っ張られ、張力が生じる。この張力は浮枠体１０及び下方枠体２０に伝達され、水平方向の力となって浮枠体及び下方枠体の周縁部に設けられたパッド１３，２３から壁体１に伝達される。
【００４５】
上記装置では浮枠体１０と下方枠体２０との連結材２５として鋼型材等の剛性を有する部材を用い、上端及び下端を回動が可能に接合しているが、この連結部材に代えて柔軟に変形するワイヤ等の線材を用いてもよい。また、線材等をも用いず、網状部材３０によって浮枠体１０と下方枠体２０とを連結してもよい。これらの場合には、下方枠体２０は重力が浮力より大きくなるように設定し、上記線材又は網状部材によって下方枠体２０が浮枠体３０から吊支持されている状態とする。これにより浮枠体１０と下方枠体２０とが所定の間隔に保持され、網状部体３０がほぼ鉛直に支持されて液体の水平方向への流動に対して有効に抵抗を付与することができる。また、浮枠体１０と下方枠体２０とを線材又は網状部材で連結することにより、貯槽内に貯留する液体が減少して浮き屋根２が下降したときに、下方枠体２０が底板３上に到達した後も、線材又は網状部体が変形して浮枠体１０及び浮き屋根２が下降するのを阻害しないものとなる。したがって、浮き屋根２を所定の低い位置まで下降させることができる。
【００４６】
図３は、図１に示すスロッシング抑制装置の流動抵抗付与部材として用いられる網状部材３０に代えて用いることができる流動抵抗付与部材の他の例を示す概略断面図である。なお、この流動抵抗付与部材を用いるスロッシング抑制装置は、請求項６に係る発明の一実施形態である。
この流動抵抗付与部材４０は、上下方向に所定の幅で横方向に長い複数の板状部材４１を、上縁及び下縁に沿って設けた回動軸４２によって上下に接合したものであり、それぞれの板状部材４１には複数の穴（図示しない）が所定の間隔で設けられている。この穴は、水平方向に流動する液体が通過するように設けられたものであり、この穴の大きさ及び配置を適切に設定することによって、液体の流動に付与される抵抗が調整されている。
【００４７】
このような流動抵抗付与部材４０を浮枠体１０と下方枠体２０との間に設けたスロッシング抑制装置では、スロッシング発生時における水平方向の液体移動に対して、穴が設けられた上記板状部材４１が抵抗となり、液面の揺動が減衰される。そして、貯槽内の液体の貯留量が減少して浮枠体１０及び浮き屋根２が下降するときには、上記板状部材４１を連結する回動軸回りに板状部材４１が互いに回動し、折りたたまれるように変形して浮枠体１０及び浮き屋根２の下降を妨げないように構成されている。
【００４８】
図４は、流動抵抗付与部材の他の例を示す断面図及び側面図であって、請求項７に係るスロッシング抑制装置で用いられる流動抵抗付与部材の一例を示すものである。
この流動抵抗付与部材５０は、浮枠体１０と下方枠体２０とを複数のワイヤ５１で連結し、これらのワイヤ５１に水平方向に保持された複数の棒状部材５２を上下に配列して取り付けたものである。この棒状部材５２は、鋼棒や鋼管、合成樹脂製の棒状部材又は管材等を用いることができ、太さ及び配列する間隔を調整することによって、液体の流動に付与する抵抗が調整される。また、ワイヤ５１が柔軟に変形するので、下方枠体２０が底板３上に到達した後も、浮枠体１０は降下することができ、低い位置まで下降させることが可能となる。
【００４９】
図５は、流動抵抗付与部材の他の例を示す断面図であって、請求項８及び請求項９に係るスロッシング抑制装置で用いられる流動抵抗付与部材の一例を示すものである。
図５（ａ）に示す流動抵抗付与部材６０は、浮枠体１０と下方枠体２０とをリンク機構６１によって連結し、このリンク機構に柔軟な網状部材６２を支持させたものである。リンク機構６１は上下方向の伸縮が可能となっており、貯槽内に液体が貯留されてこの貯留液体の液面付近に浮枠体１０が保持されているときには、リンク機構６１が上下方向に所定の長さまで伸長し、網状部材６２を上下方向に広げられた状態で保持する。これにより、水平方向の液体の流動に抵抗が付与され、液面揺動を減衰させることができる。
また、貯留液体が減少して液面が降下したときには、上記リンク機構６１は上下方向に短縮され、網状部材６２も折りたたまれれて浮枠体１０が下方枠体２０に接近するのを許容するものとなっている。
【００５０】
図５（ｂ）に示す流動抵抗付与部材７０は、浮枠体１０の下面から下方へ突き出すように第１の縦枠７１を設けるとともに、下方枠体２０の上面には第２の縦枠７２を立設し、これらが上下方向に互いに相対変位が可能となるように係合したものである。そして、これらの縦枠７１，７２に網状部材７３が張設されており、水平方向の液体の移動に対して抵抗を付与するものとなっている。
【００５１】
浮枠体１０に上端が固着された第１の縦枠７１の下端には係合輪７４ａが取り付けられており、この係合輪７４ａが下方枠体上に立設された第２の縦枠７２に係合され、この第２の縦枠７２に沿って上下に移動が可能となっている。また、第２の縦枠７２の上端にも係合輪７４ｂが取り付けられており、第１の縦枠７１に係合され、この第１の縦枠７１に沿って移動が可能となっている。したがって、第１の縦枠７１と第２の縦枠７２とは平行に保持され、互いに上下方向の相対変位が可能となっており、貯槽内に液体が貯留されてこの貯留液体の液面付近に浮枠体１０が保持されているときには、第１の縦枠７１に対して第２の縦枠７２は最も下方まで降下した状態となる。これにより上下に広い範囲で網状部材７３が液体の水平方向の流動に抵抗を付与するものとなる。また、貯留液体が減少して下方枠体２０が底板３上に到達したときには、第１の縦枠７１は第２の縦枠７２とが重なり合うように下降し、浮枠体１０は低い位置まで下降が可能となる。
【００５２】
図６は、図１に示すスロッシング抑制装置の浮枠体に代えて用いることができる他の浮枠体の例を示す平面図である。
図６（ａ）に示す浮枠体は、貯槽の中心から半径方向へ放射状に鋼型材１６を配置するとともに、これら半径方向の鋼型材１６を周方向に配置した鋼型材１７によって連結したものである。周方向の鋼型材１７は、貯槽の壁体の内周面に沿って環状に連結されるとともに、その内側にも小さい径で環状に連結され、半径方向の鋼型材１６の変形を拘束するものとなっている。また、このような浮枠体に浮力を付与する鋼製の函体１８は、図１に示す浮枠体と同様に格点部分に設けられている
【００５３】
一方、図６（ｂ）に示す浮枠体は、図６（ａ）に示す浮枠体と同様に、半径方向の部材と周方向の部材との組み合わせによって構成されているが、半径方向の部材及び周方向の部材のそれぞれには、鋼製の管部材１９が用いられており、これらの内側に気体を封入して密閉したものとなっている。従って、貯留されている液体内でこれらの部材に大きな浮力が作用するものとなっており、管部材１９の太さ、肉厚等によって浮力を調整することが可能となっている。
【００５４】
上記のような浮枠体を用いた場合であっても、図１に示すスロッシング抑制装置と同様に機能し、液面動揺が有効に抑制される。
また、上記のような浮枠体に支持される流動抵抗付与部材は、半径方向の鋼型材及び周方向の鋼型材の全てに沿って設けてもよいが、貯槽の中央部付近に限定して設けてもよい。スロッシング発生時における水平方向の液体流動は、中央部付近で最も流速が大きく、壁体近くでは上下方向の流れとなるため、水平方向の流れに抵抗を付与する部材は、貯槽の中央部付近に限定して設けても、スロッシングを抑制する効果はほとんど変わらない。したがって、図６に示す浮枠体では、図中に破線で示す範囲Ａに限定して、これらの範囲内の鋼型材に沿ってその下側に流動抵抗付与部材を設けてもよい。また、図１に示す浮枠体でも、図１（ａ）中に示す破線の範囲Ｂに限定して流動抵抗付与部材を設けてもよい。
【００５５】
図７は、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置の概略断面図である。
図７（ａ）に示すスロッシング抑制装置は、浮枠体８１と下方枠体８２とこれらの間に張設された網状部材８３とを有するものであり、浮枠体８１の上側に浮力を付与するための函体８４が複数設けられている。そして、これらの函体８４と浮枠体８１と下方枠体８２と網状部材８３とに作用する浮力が、これらに作用する重力よりやや大きくなるように設定されている。したがって、函体８４は液面上に浮上しようと作用し、液面を覆う浮き屋根２の下面に当接した状態で保持され、流動抵抗付与部材である網状部材８３は液面下の所定の高さに支持される。
【００５６】
貯槽の径が大きくなると浮枠体８１及び下方枠体８２の剛性が不足し、図１に示すように壁体１近くの周縁部付近のみで浮き屋根２と連結した構造では、浮力と重力とに差があるとこれらの浮枠体が浮き上がったり、沈下して流動抵抗付与部材を所定の位置に支持できなくなるおそれが生じる。しかし、上記のように浮き屋根２に当接して浮枠体８１及び下方枠体８２を保持することにより、常に所定の位置を維持することが可能となる。
【００５７】
図７（ｂ）に示すスロッシング抑制装置も、浮枠体９１と下方枠体９２とこれらの間に張設された網状部材９３とを有するものであるが、函体９４と浮枠体９１と下方枠体９２と網状部材９３とに作用する浮力が、これらに作用する重力より小さくなるように設定されている。そして、ワイヤ等の吊材９５によって浮き屋根４から吊支持され、浮き屋根４の下で所定の高さに保持される。吊材９５は、貯槽内のほぼ全域にわたって所定の間隔で設けられ、浮枠体９１及び下方枠体９２等から下方への反力が浮き屋根４に作用するが、図７（ｂ）に示すように、浮き屋根４が上面板４ａと下面板４ｂとを有する二重構造となっている場合には、浮き屋根がかなりの剛性を有しており、充分な浮力も作用する。このため、浮枠体９１と下方枠体９２と網状部材９３と函体９４とに作用する浮力が重力より小さくなっていても浮枠体等を浮き屋根４から吊支持したときに浮き屋根４及び浮枠体９１に過大な変形を生じることはなく、所定の高さに保持することができる。
【００５８】
図８は、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
この装置では、浮枠体１０１、下方枠体１０２、流動抵抗付与部材である網状部材１０３及び函体１０４に作用する浮力が重力より大きく設定されており、これらをワイヤ１０５によって底板３に係留するものである。ワイヤ１０５が連結される底板３は、上方への引張力に耐えられるように補強してもよいし、底板上にアンカーとして充分な重量を有する部材１０６を載置し、これに係止してもよい。
このような構造の装置でも、流動抵抗付与部材は、液面下の所定深さに保持され、水平方向の液体移動に抵抗を付与することができる。
【００５９】
図９は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項１０に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
この装置は、図１に示す装置で用いられているものと同じ浮枠体１１１を備え、下方枠体を２基備えている。浮枠体１１１と第１の下方枠体１１２及び第２の下方枠体１１３はそれぞれ浮力を付与するための函体１１５を有し、ワイヤ等の吊材１１６によって連結されて浮き屋根２から吊支持されている。流動抵抗付与部材としては柔軟な網状部材１１４が用いられ、浮枠体１１１と第１の下方枠体１１２及び第１の下方枠体１１２と第２の下方枠体１１３との間に張設されている。
【００６０】
このような装置では、流動抵抗付与部材を設ける範囲が上下方向に広くなった場合でも、水平方向の反力は複数の下方枠体１１２，１１３と浮枠体１１１とに分散して伝達され、壁体１に作用する水平方向力が集中するのを回避することができる。また、網状の流動抵抗付与部材が水平方向の液体移動によって大きく変形するのが防止され、有効に抵抗を付与することができる。
【００６１】
図１０は、請求項１３に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。また、図１１は、同じスロッシング抑制装置の拡大断面図である。
この装置は、浮枠体１２１が浮き屋根としての機能を備えるものであり、壁体１の内周面に沿った環状の梁１２５を備えており、その内側が鋼型材１２６で格子状に連結されている。そして、この鋼型材１２６の上には、上記環状の梁１２５と連続するように鋼板材１２７が取り付けられ、液面を覆うようになっている。また、鋼型材の格点部分には鋼製の函体１２４が設けられ、貯槽の中央部付近でも上記鋼型材１２６と鋼板材１２７とに浮力を付与するようになっている。上記環状の梁１２５の外側面、すなわち壁体１の内周面と対向する面には、図１に示す貯槽の浮き屋根と同様に、環状の梁１２５と壁体１の内周面との間を密閉するとともに、水平力を伝達して浮枠体１２１の水平方向の移動を拘束する緩衝部材１２８が設けられ、薄い金属板１２９で被覆されている。
【００６２】
浮き屋根としての機能を有する浮枠体１２１の下側には、図１に示す装置で用いられているものと同じ下方枠体１２２が設けられており、浮枠体１２１と水平方向の相対変位を許容するように連結されている。そして、浮枠体１２１と下方枠体１２２との間には流動抵抗付与部材として柔軟な網状部材１２３が張設されている。
【００６３】
このような装置では、スロッシング発生時における水平方向の液体移動が網状部材１２３によって阻害され、抵抗が付与される。そして、網状部材１２３に作用する反力は浮枠体１２１に伝達され、浮枠体１２１は壁体１によって水平方向の移動が拘束される。
また、この装置では、浮枠体と浮き屋根とを別途に設ける必要がなく、部材数を低減して安価に製作することができる。
【００６４】
なお、図１０及び図１１に示す装置において、流動抵抗付与部材としては、図１に示す装置と同様に、図３，図４又は図５に示すような構造のものを用いることもできる。また、下方枠体は、浮き屋根として機能する浮枠体と一体に結合されたものとすることもできる。
【００６５】
図１２は、請求項１３に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
この装置は、浮き屋根として機能する浮枠体１３１と、この浮枠体の下面から下方に突き出すように設けられた縦枠１３２と、この縦枠１３２に張設された網状部材１３３とで主要部が構成されている。
【００６６】
上記浮枠体１３１は、上側デッキ板１３１ａと下側デッキ板１３１ｂとこれらの間に形成される空間を仕切る仕切板１３１ｃとを備えており、ダブルデッキタイプの浮き屋根として広く用いられているものである。そして、半径方向及び周方向に配置されたリブによって補強されており、容易に変形しない剛性を備えている。また、上記縦枠１３２は浮枠体１３１の下面から下方へ突き出すように設けられており、上端部は水平方向の力及び曲げモーメントが上記浮枠体１３１に伝達されるように固着された構造となっている。
【００６７】
このような装置では、スロッシング発生時のに液面付近で生じた水平方向の液体移動は、浮枠体１３１から下方に突き出すように支持された網状部材１３３によって抵抗が付与され、減衰する。そして、網状部材１３３に作用する反力は、縦枠１３２から浮枠体１３１に伝達され、浮枠体１３１は貯槽の壁体１によって水平方向の移動が拘束される。
【００６８】
図１３は、請求項１１に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
この装置は、浮枠体１４１を浮き屋根２と連結して保持するとともに、この浮枠体１４１から柔軟に変形する網状部材１４２を垂下し、その下端部に横梁１４３を介して重錘１４４を設けたものである。
【００６９】
上記浮枠体１４１は、図１に示す装置で用いられているものとほぼ同じ構成を備えるものであるが、浮枠体１４１の自重と網状部材１４２と横梁１４３と重錘１４４との全体に作用する浮力がこれら全体に作用する重力とほぼ同じとなるように、函体の数及び大きさ等が設定されている。そして、周縁部で浮き屋根２と連結され、液面下の所定の高さに保持されている。
【００７０】
この装置では、スロッシング発生時に液面付近で生じる水平方向の流れによって、上記網状部材１４２の下部が流れの下流側に押し流されるように変形しようとする。これに対して重錘１４４に作用する重力が網状部材１４２の下端を下方へ引っ張り、網状部材１４２は傾斜した状態で液体の流動に対して抵抗を付与するものとなる。そして、この反力は網状部材１４２の引張力として浮枠体１４１に伝達され、浮枠体１４１の周縁部に設けられた水平力伝達部１４５から壁体１に伝達される。
また、この装置では、貯槽内に貯留する液体が減少し、浮枠体１４１及び浮き屋根２が下降して底板３との間隔が小さくなったときには、上記網状部材１４２が底板上に降り畳まれ、浮枠体１４１及び浮き屋根２の下降を阻害しないようになっている。
【００７１】
図１４は、 請求項１２に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
この装置は、図１３に示す装置と同じ浮枠体１５１を備え、この浮枠体１５１から柔軟に変形する網状部材１５２を垂下している。網状部材１５２は貯槽の中央部付近のみに設けられ、中心付近から放射状に複数枚が取り付けられている。また、周方向にも設けられて中央部付近ではどの方向へ液体の移動が生じても有効に抵抗を付与できるものとなっている。これら複数枚の網状部材１５２の下端にはそれぞれ鋼型材が取り付けられるとともに、これらの鋼型材が一体に連結され、枠体１５３を形成している。重錘１５４はこの枠体１５３から吊支持されており、枠体１５３が液体の流動によって水平方向に変位したときに復元力を付与するものとなっている。
【００７２】
このよな装置では、液面付近の液体移動に対して網状部材１５２が流れの下流側に押し流されるように変形するが、枠体１５３及びこれに吊支持される重錘１５４によって復元力が付与され、枠体１５３及び全ての重錘１５４が復元力に寄与するものとなる。従って、全体の重量を低減することができ、浮枠体１５１の構造も簡略化されて製造費用も低減される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項4に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置の概略平面図及び概略断面図である。
【図２】図１に示すスロッシング抑制装置の構造を示す拡大断面図である。
【図３】図１に示すスロッシング抑制装置の流動抵抗付与部材に代えて用いることができる流動抵抗付与部材の他の例であって、請求項５又は請求項６に係る発明の一実施形態を示す断面図である。
【図４】図１に示すスロッシング抑制装置の流動抵抗付与部材に代えて用いることができる流動抵抗付与部材の他の例であって、請求項５又は請求項７に係る発明の一実施形態を示す断面図及び側面図である。
【図５】図１に示すスロッシング抑制装置の流動抵抗付与部材に代えて用いることができる流動抵抗付与部材の他の例を示す断面図であって、請求項８又は請求項９に係る発明の一実施形態を示す断面図である。
【図６】図１に示すスロッシング抑制装置の浮枠体に代えて用いることができる浮枠体の他の例を示す平面図である。
【図７】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置の概略断面図である。
【図８】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置の概略断面図である。
【図９】請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項１０に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置の概略断面図である。
【図１０】請求項１３に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
【図１１】図１０に示すスロッシング抑制装置の拡大断面図である。
【図１２】請求項１３に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
【図１３】請求項１１に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
【図１４】請求項１２に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
【図１５】円筒型の貯槽でスロッシングが生じたときの液面の状態及び液体の流動の状態を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
１：壁体、 ２：浮き屋根、 ３：底板、 ４：浮き屋根、 １０：浮枠体、 １１：鋼型材、 １２：函体、 １３：パッド、 １４：金属板、 １５：連結材、 １６、１７：鋼型材、 １８：函体、 １９：管材、 ２０：下方枠体、 ２１：鋼型材、 ２２：函体、 ２３：パッド、 ２４：金属板、 ２５：連結材、 ３０：網状部材、 ４０：流動抵抗付与部材、 ４１：板状部材、 ４２：回動軸、 ５０：流動抵抗付与部材、 ５１：ワイヤ、 ５２：棒状部材、 ６０：流動抵抗付与部材、 ６１：リンク機構、 ６２：網状部材、 ７０：流動抵抗付与部材、 ７１：第１の縦枠、 ７２：第２の縦枠、 ７３：網状部材、 ７４：係合輪、 ８１：浮枠体、 ８２：下方枠体、 ８３：網状部材、 ８４：函体、 ９１：浮枠体、 ９２下方枠体、 ９３：網状部材、 ９４：函体、 ９５：吊材、 １０１：浮枠体、 １０２：下方枠体、 １０３：網状部材、 １０４：函体、 １０５：ワイヤ、 １０６：充分な重量を有する部材（アンカー）、 １１１：浮枠体、 １１２：第１の下方枠体、 １１３：第２の下方枠体、 １１４：網状部材、 １１５：函体、 １１６：吊材、 １２１：浮枠体、 １２２：下方枠体、 １２３：網状部材、 １２４：函体、 １２５：環状の梁、 １２６：鋼型材、 １２７：鋼板材、 １２８：緩衝部材、 １２９：薄い金属板、 １３１：浮枠体、 １３２：縦枠、 １３３：網状部材、 １４１：浮枠体、 １４２：網状部材、 １４３：横梁、 １４４：重錘、 １５１：浮枠体、 １５２：網状部材、 １５３：枠体、 １５４：重錘
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水・石油類等の液体を貯留する大型の円筒型貯槽内で、地震等の水平力が作用したときに液面が揺動するいわゆるスロッシング現象を抑制する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原油や重油等の石油類を貯留する容器として円筒型の貯槽が広く採用されている。このような貯槽内に液体が貯留されている状態で地震が発生すると、図１５に示すように、水平方向の地震動によって液面が揺動し、円筒状の壁体近くでは液面の上昇及び下降が繰り返される。大型の貯槽内における液面揺動の固有周期は一般に長周期となるが、地震動が長周期成分を含む場合には液面の揺動が成長し、液面の昇降量が大きくなる。そして、壁体の上部が解放されている貯槽では、上昇した液面が壁体の頂部より高くなると、貯留する液体は貯槽外へ大量に溢れ出すことになる。また、貯槽が液面上に浮き屋根を有する場合には、液面の上昇とともに浮き屋根が大きく持ち上げられ、液体が溢れ出すとともに屋根が破壊されるおそれも生じる。このような事態になると、貯留する液体が浮き屋根上に漏出し、石油類等の可燃性の液体では火災が発生する危険も生じてしまう。
【０００３】
このようなスロッシング現象を抑制する手段としては、特許文献１及び特許文献２に開示されるものがある。
特許文献１に記載の技術は、円筒型貯槽の壁体の内周面に沿って螺旋状の誘導フインを設けるものである。上記誘導フインは壁体から貯槽の内側にほぼ水平に張り出し、螺旋状に連続した板状部材である。これにより、スロッシング発生時の壁体付近に生じる上下方向の液体移動を螺旋状に旋回する上昇流又は下降流とし、壁体又は誘導フインによって液体の流れに抵抗を付与してエネルギの減衰を図るものである。
【０００４】
また、特許文献２に記載の技術は、貯槽内の液面付近にドーム屋根から支持された制振部材を支持するものである。制振部材は壁体の内周面付近で水平に支持される環状の部材であり、液位に合わせて上下方向に位置の調整が可能となっている。そして、液位検出手段で検出された情報に基づいて制振部材を移動し、貯留される液体の自由液面に接触する状態に保持するものである。
【特許文献１】特開昭５６―１０６７７３号公報
【特許文献２】実開平６―６２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来から知られている上記技術では次のような問題点がある。
特許文献１に記載の技術では、有効にスロッシングを抑制しようとすると誘導フインを壁体から大きな幅で内側に張り出す必要がある。特に内径の大きい円筒型の貯槽では誘導フインの幅が小さいとほとんどスロッシングを抑制することができない。誘導フインの幅を大きくすると、部材は大きく強固なものとする必要があり、工事費が大幅に増大する。また、既存の貯槽にこのような誘導フインを追加で取り付けることは難しい。
【０００６】
また、特許文献２に記載の技術では、制振部材をドーム屋根から支持しており、変動する液面から作用する鉛直方向の力に抵抗するためには、屋根の構造を強固なものとしなければならない。また、この技術は浮き屋根を備える貯槽には適用することができない。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構造で貯槽内のスロッシングを有効に抑制することができるとともに、既存の貯槽にも適用が可能なスロッシング抑制装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に係る発明は、 円筒状の壁体を有する液体貯槽内の液面付近に、貯留液体から作用する浮力で保持され、水平方向の移動が前記壁体の内周面に当接して拘束される浮枠体と、 該浮枠体から下方に支持され、液面付近で水平方向へ移動する液体に抵抗を付与する流動抵抗付与部材とを有するスロッシング抑制装置を提供する。
【０００９】
液体貯槽内でスロッシングが生じたときには、図１４に示すように貯槽内の中央部では液面付近に水平方向の液体移動が生じ、液面が上昇している部分の壁体の近くでは、壁面に沿った上昇流が生じている。そして、液面が下降している部分では壁面付近で下降流が生じる。このような液体の流れに抵抗を付与することによって液体の運動エネルギが減衰され、スロッシングが抑制される。
【００１０】
本請求項に係る装置は、貯槽の中央部で液面付近に生じる流れに抵抗を付与するものであり、浮枠体から下方に支持された流動抵抗付与部材に上記水平方向の流れが交錯し、流れに抵抗が付与される。流動抵抗付与部材に作用する反力は浮枠体に伝達され、この浮枠体は壁体によって水平方向の移動が拘束されているので、水平力は壁体に伝達される。
【００１１】
なお、上記装置において、流動抵抗付与部材は水平方向の液体移動に抵抗できるものであれば様々な形態の部材を用いることができる。そして、この流動抵抗付与部材と浮枠体と接合の形態は、水平方向の反力の一部又は前部を浮枠体に伝達することができる構造であればよい。また、上記浮枠体は、鋼型材等を用いて組み立てられ、浮体を取り付けて浮力を作用させるものとしてもよいし、中空構造の部材が枠状に組み立てられたものであって、部材自体に大きな浮力が作用するものであっても良い。そして、この浮枠体を液面付近に保持する構成は、流動抵抗付与部材と浮枠体とに作用する浮力をこれらの重量より大きくし、浮枠体が液面付近まで浮揚するものであってもよいし、流動抵抗付与部材と浮枠体との重量をこれらに作用する浮力よりやや大きくし、これらを浮き屋根と連結して支持することもできる。つまり浮き屋根に作用する浮力と浮枠体及び流動抵抗付与部材に作用する浮力とによって液面近くに保持されるものであってもよい。さらに、浮枠体と流動抵抗付与部材とに作用する浮力を大きく設定し、底板から係留して所定の位置に保持するものであってもよい。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に係るスロッシング抑制装置において、 前記浮枠体は、前記壁体の周方向に所定の間隔で内周面と対向するか又は周方向に連続して内周面と対向する水平力伝達部を備え、 該水平力伝達部は、前記壁体の内周面に当接され、柔軟に変形する緩衝部材を備えるものとする。
【００１３】
この装置では、地震時にスロッシングが発生し、これにともなって浮枠体に一方向の水平力が作用したときに、壁体の周方向に沿って複数の位置又は周方向に沿って連続した範囲に分散して水平力が伝達される。このため、壁体に大きな断面力が作用するのを回避することができ、壁体が変形したり破壊されるのを防止することができる。また、水平力伝達部には、柔軟に変形する緩衝部材が設けられているので、浮枠体と壁体との接触部分で大きな衝撃力が作用したり、局部的にに大きな支圧力が作用するのが回避され、壁体の損傷を防止することができる。
なお、上記緩衝部材としては、例えばゴム等の弾性体、粘弾性部材又は流体を収容する袋状部材等を用いることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のスロッシング抑制装置において、 前記浮枠体の下方に所定の間隔で保持され、水平方向の移動が前記壁体の内周面に当接して拘束される下方枠体を有し、 前記流動抵抗付与部材は、前記浮枠体と前記下方枠体との間に支持されているものとする。
【００１５】
この装置では、流動抵抗付与部材の上縁部と下縁部とがそれぞれ浮枠体と下方枠体とに接合されているので、ほぼ水平方向の液体移動によって作用する水平方向力は浮枠体と下方枠体とに分割して伝達され、壁体で支持される。従って、流動抵抗付与部材は剛性の高い部材でなくても液体の移動に対して抵抗力を付与することができ、例えば柔軟な網状の部材等を浮枠体と下方枠体との間に張設して用いることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載のスロッシング抑制装置において、 上記流動抵抗付与部材は、網状部材、穴あき板、間隔をあけて配置された複数の棒状部材、格子状部材、分割された複数の板部材から選択される１又は複数の部材の組み合わせであるものとする。
【００１７】
この装置では、スロッシングによって水平方向に生じる液体の流動が流動抵抗付与部材と交錯し、網状部材の網目、穴あき板の穴、棒状部材の間、格子状部材の格子目、複数の板状部材の部材間を通過する。このとき、液体の流れは攪乱され、液体の流動に対する抵抗となる。そして、網状部材の網目の大きさ及び網を構成する線材の太さ、穴あき板の穴の大きさ及び間隔を調整することによって、流体の移動に付与する抵抗の大きさを調整することができる。また、棒状部材、格子状部材、板状部材の部材間隔、部材の太さ又は大きさ等を調整することによって同様に抵抗の大きさを調整することができる。このように流体の移動に付与する抵抗の大きさを調整することによって、流体の往復動の減衰効率、及び浮枠体等に必要な構造強度を適切に設定することができ、貯槽の規模や貯留液体の種類等に応じた装置とすることが可能となる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載のスロッシング抑制装置において、 前記流動抵抗付与部材は、上端と下端との距離が短縮可能な部材であるものとする。
【００１９】
大型の貯槽では、浮き屋根が設けられることが多い。この浮き屋根は貯留している液体上に浮遊しており、液体の貯留量が減少すると、浮き屋根が底板近くまで下降する。このとき流動抵抗付与部材が浮き屋根の下降を阻害しないものとしなければならない。上記のように流動抵抗付与部材が、上端と下端との距離が短縮可能な部材となっていることにより、多くの液体を貯留している状態では液面近くから充分な深さまでほぼ鉛直に配置された部材となって、液体の移動に有効な抵抗を付与し、浮き屋根が下降したときには浮き屋根の下面と底板との間の小さい空間に納まる構造とすることが可能となる。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載のスロッシング抑制装置において、 上記流動抵抗付与部材は、複数の穴あき板、剛性を有する網状部材、格子状部材又は板部材が、水平方向の軸線回りに互いに回動が可能に連結されたものとする。
【００２１】
この装置では、液体の貯留量が多いときに、複数の板状部材や格子状部材等が上下方向に直列に連なった状態となり、水平方向の液体移動に対して有効に抵抗を付与することができる。そして、浮枠体とともに、底板近くまで下降したときには、複数の板状部材等の間で回動し、折りたたまれるように変形して上下方向の寸法が小さくなる。従って、浮き屋根又は浮枠体の下降が妨げられるのを回避することができる。
【００２２】
請求項７に係る発明は、請求項５に記載のスロッシング抑制装置において、 上記流動抵抗付与部材は、横方向に架け渡された複数の棒状部材を柔軟な線部材もしくは鎖状部材で吊支持したものとする。
【００２３】
この装置では、液体の貯留量が多いときに、横方向に架け渡された複数の棒状部材が上下に配列されるように吊支持し、これらの間を液体が通過するようにして抵抗を付与する。そして、流動抵抗付与部材が底板近くまで下降したときには、線部材又は鎖状部材が変形して浮き屋根の下降を許容する。
【００２４】
請求項８に係る発明は、請求項５に記載のスロッシング抑制装置において、 上記流動抵抗付与部材は、柔軟な網状部材又は横方向に架け渡された複数の棒状部材を、複数のエレメントを互いに回動が可能に連結したリンク機構によって支持したものとする。
【００２５】
この装置では、リンク機構が変形して上下方向に伸縮し、液体の貯留量が多いときには、網状部材又は棒状部材によって水平方向の液体移動に抵抗が付与される。そして、流動抵抗付与部材が底板近くまで下降したときにはリンク機構の変形によって上下方向の寸法を小さくすることができる。
【００２６】
請求項９に係る発明は、請求項５に記載のスロッシング抑制装置において、 上記流動抵抗付与部材は、複数の板部材又はパネル状の部材が互いに上下方向に連結され、前記浮枠体が該貯槽底部付近まで下降したときには、相互間で上下方向に摺動して重なり合うように接合されているものとする。
【００２７】
この装置では、複数の板部材又はパネル状の部材が上下方向に摺動して重なり合うことによって上下方向の寸法が可変となっている。したがって、液体移動に有効な抵抗を付与するとともに、貯留液体が少量となったときには浮き屋根の下降を阻害することなく収納することができる。
【００２８】
請求項１０に係る発明は、請求項３に記載のスロッング抑制装置において、 前記下方枠体は、上下方向に複数が配置され、それぞれの間に前記流動抵抗付与部材が設けられているものとする。
【００２９】
この装置では、流動抵抗付与部材を設ける範囲が、液面付近から深い位置に及ぶ場合に、液体が水平に流動しても流動抵抗付与部材を所定の位置に保持するとともに、複数の下方枠体に分割して水平力を壁体に伝達することができる。従って、液体の移動に有効な抵抗を付与することができるとともに、水平力が集中して壁体に伝達されるを回避し、壁体の構造上の安全性を高めることができる。
【００３０】
請求項１１に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のスロッシング抑制装置において、 前記流動抵抗付与部材は、前記浮枠体から吊支持され、下端部に重錐が取り付けられているものとする。
【００３１】
この装置では、流動抵抗付与部材が柔軟な部材又は上端部が浮枠体に対して回動が可能に接続されていても、下端部に取り付けられた重錐に作用する重力によって流動抵抗付与部材は鉛直下方へ垂下された姿勢を維持しようとする。したがって、水平方向の液体移動があると流動抵抗付与部材には水平方向に押し流そうとする力が作用するが、重力によって鉛直方向への復元力が働き、液体の水平方向への流動に抵抗が付与される。
【００３２】
請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載のスロッシング抑制装置において、 複数の方向に設けられた前記流動抵抗付与部材のそれぞれの下端部に梁が支持され、この梁を互いに連結して枠体が形成されており、 前記重錐は、前記枠体から吊支持されているものとする。
【００３３】
地震時に液面が揺動する方向は予め特定することができないため、流動抵抗付与部材は、全ての方向の液面揺動に有効に作用するように、複数の方向に設けられる。これらの下端部を一体となった枠体に接合し、重錐をこの枠体から吊支持することによって、全ての重錘が常に流動抵抗付与部材の横方向への変位に対する復元力を付与するものとなる。したがって、重錘の質量を小さく抑えても流動抵抗付与部材に有効な復元力を作用させることができる。
【００３４】
請求項１３に係る発明は、請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のスロッシング抑制装置において、 前記浮枠体は、液面を覆う浮き屋根とする。
【００３５】
この装置では、浮き屋根に作用する浮力を利用して流動抵抗付与部材が支持されており、浮き屋根の他に別途浮枠体を設ける必要がなくなる。従って、部材数が少なくなり、製作費用が低減される。また、浮き屋根はその周縁部が壁体と接触又は近接し、貯留する液体を封入するように構成されるものであり、水平力を壁体に伝達する機構が必要となる。この機構を利用して流動抵抗付与部材に作用する水平力が壁体に伝達されるので、水平力を伝達する機構も別途に設ける必要がなくなる。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように、本願発明のスロッシング抑制装置では，スロッシングによる液面揺動にともなって貯槽中央部の液面付近に生じる液体の水平方向の流れに流動抵抗付与部材が差し入れられ、液体の流れに有効に抵抗が付与される。したがって、液体の流れは減衰し、スロッシングの成長が抑制される。そして、貯槽内の液面の昇降が過度に生じて液体が溢れ出したり、浮き屋根が破壊されるといった危険を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項4に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置の概略平面図及び概略断面図である。また図２は、 図１に示すスロッシング抑制装置の構造を示す拡大断面図である。
【００３８】
この装置は、円筒型の壁体１と浮き屋根２とを有する鋼製貯槽内で、貯留液体にスロッシングが生じるのを抑制するものであり、浮き屋根２の下側に支持される浮枠体１０と、この浮枠体の下側に間隔をおいて支持された下方枠体２０と、上記浮枠体１０と下方枠体２０との間を連結するように設けられた網状部材３０（流動抵抗付与部材）とで主要部が構成されている。
【００３９】
上記浮枠体１０は、鋼型材１１を平面視が格子状となるように組み立てられたものであり、外周部は鋼型材が環状に連結されている。これらの型材の格点部には、鋼製の函体１２が設けられており、空気又は不燃性気体を封入して浮力を付与するものとなっている。外周部に設けられた函体１２の壁体内周面と対向する側面には、壁体に当接される水平力伝達部が設けられており、浮枠体の水平方向の位置が拘束されるとともに、浮枠体に作用する水平力を壁体に伝達するものとなっている。上記水平力伝達部は、弾性的な変形を生じる合成樹脂製のパッド１３を備えるものであり、壁体内周面との接触面は上下方向の摺動が円滑に生じるように薄い金属板１４で被覆されている。
【００４０】
上記下方枠体２０は、上記浮枠体１０とほぼ同じ構成を備えており、浮枠体の下側に連結材２５によって結合され、浮枠体１０より低い所定の高さに支持されている。上記連結材２５は、上下端がそれぞれ浮枠体１０と下方枠体２０とに回動可能に接続されており、浮枠体と下方枠体とが水平方向に相対変位が可能となっている。そして、下方枠体２０の壁体内周面と対向する部分には、浮枠体１０と同様に、金属板２４で被覆された弾性パッド２３が設けられている。
【００４１】
流動抵抗付与部材として用いられる網状部材は、柔軟に変形するものであり、上縁及び下縁がそれぞれ浮枠体１０を構成する鋼型材１１及び下方枠体２０を構成する鋼型材２１に接合され、ほぼ鉛直方向に張設されている。
【００４２】
上記浮枠体１０と下方枠体２０と流動抵抗付与部材３０とは、互いに連結された状態で、これらに作用する浮力と重力とがほぼ同じとなるように調整されている。この調整は、浮枠体１０に設けられた函体１１及び下方枠体２０に設けられた函体２２の大きさの設定、おもりの付加、函体内への液体の注入等によって容易に行うことができる。そして、浮枠体１０は浮き屋根２と連結材１５で連結されており、液面上に浮遊する浮き屋根２によって浮枠体１０及び下方枠体２０が液面下の所定の高さに保持されるものとなっている。
【００４３】
上記浮き屋根２は、壁体１の内周面に沿って環状の梁２ａを備えており、その内側には水平に連続する鋼板２ｂが設けられて液面を覆うようになっている。そして、環状の梁２ａは中空になっており、この梁に充分な浮力が作用する。また、この環状の梁２ａの外側面には、周方向に連続するように弾性部材２ｃが取り付けられ、金属の薄板２ｄによって被覆されている。これにより、浮き屋根２が昇降するときに、壁体１の内周面と浮き屋根２とが円滑に摺動するともに、貯留する液体を浮き屋根２の下側に密封した状態が維持されるものとなっている。
【００４４】
このようなスロッシング抑制装置を備える貯槽では、地震動によって液面が揺動し始めたときに、貯槽内中央部の液面近くで水平方向に液体が流動するが、液体の流れは、浮枠体１０と下方枠体２０との間に張設された網状部材３０（流動抵抗付与部材）の網目を通過する。これによって液体の流れは乱され、流動に抵抗が付与されるので、スロッシングは大きく成長せず、抑制されることになる。
なお、上記液体の流動に対して網状部材３０は抵抗を付与するため、その反力が作用して流れの方向に引っ張られ、張力が生じる。この張力は浮枠体１０及び下方枠体２０に伝達され、水平方向の力となって浮枠体及び下方枠体の周縁部に設けられたパッド１３，２３から壁体１に伝達される。
【００４５】
上記装置では浮枠体１０と下方枠体２０との連結材２５として鋼型材等の剛性を有する部材を用い、上端及び下端を回動が可能に接合しているが、この連結部材に代えて柔軟に変形するワイヤ等の線材を用いてもよい。また、線材等をも用いず、網状部材３０によって浮枠体１０と下方枠体２０とを連結してもよい。これらの場合には、下方枠体２０は重力が浮力より大きくなるように設定し、上記線材又は網状部材によって下方枠体２０が浮枠体３０から吊支持されている状態とする。これにより浮枠体１０と下方枠体２０とが所定の間隔に保持され、網状部体３０がほぼ鉛直に支持されて液体の水平方向への流動に対して有効に抵抗を付与することができる。また、浮枠体１０と下方枠体２０とを線材又は網状部材で連結することにより、貯槽内に貯留する液体が減少して浮き屋根２が下降したときに、下方枠体２０が底板３上に到達した後も、線材又は網状部体が変形して浮枠体１０及び浮き屋根２が下降するのを阻害しないものとなる。したがって、浮き屋根２を所定の低い位置まで下降させることができる。
【００４６】
図３は、図１に示すスロッシング抑制装置の流動抵抗付与部材として用いられる網状部材３０に代えて用いることができる流動抵抗付与部材の他の例を示す概略断面図である。なお、この流動抵抗付与部材を用いるスロッシング抑制装置は、請求項６に係る発明の一実施形態である。
この流動抵抗付与部材４０は、上下方向に所定の幅で横方向に長い複数の板状部材４１を、上縁及び下縁に沿って設けた回動軸４２によって上下に接合したものであり、それぞれの板状部材４１には複数の穴（図示しない）が所定の間隔で設けられている。この穴は、水平方向に流動する液体が通過するように設けられたものであり、この穴の大きさ及び配置を適切に設定することによって、液体の流動に付与される抵抗が調整されている。
【００４７】
このような流動抵抗付与部材４０を浮枠体１０と下方枠体２０との間に設けたスロッシング抑制装置では、スロッシング発生時における水平方向の液体移動に対して、穴が設けられた上記板状部材４１が抵抗となり、液面の揺動が減衰される。そして、貯槽内の液体の貯留量が減少して浮枠体１０及び浮き屋根２が下降するときには、上記板状部材４１を連結する回動軸回りに板状部材４１が互いに回動し、折りたたまれるように変形して浮枠体１０及び浮き屋根２の下降を妨げないように構成されている。
【００４８】
図４は、流動抵抗付与部材の他の例を示す断面図及び側面図であって、請求項７に係るスロッシング抑制装置で用いられる流動抵抗付与部材の一例を示すものである。
この流動抵抗付与部材５０は、浮枠体１０と下方枠体２０とを複数のワイヤ５１で連結し、これらのワイヤ５１に水平方向に保持された複数の棒状部材５２を上下に配列して取り付けたものである。この棒状部材５２は、鋼棒や鋼管、合成樹脂製の棒状部材又は管材等を用いることができ、太さ及び配列する間隔を調整することによって、液体の流動に付与する抵抗が調整される。また、ワイヤ５１が柔軟に変形するので、下方枠体２０が底板３上に到達した後も、浮枠体１０は降下することができ、低い位置まで下降させることが可能となる。
【００４９】
図５は、流動抵抗付与部材の他の例を示す断面図であって、請求項８及び請求項９に係るスロッシング抑制装置で用いられる流動抵抗付与部材の一例を示すものである。
図５（ａ）に示す流動抵抗付与部材６０は、浮枠体１０と下方枠体２０とをリンク機構６１によって連結し、このリンク機構に柔軟な網状部材６２を支持させたものである。リンク機構６１は上下方向の伸縮が可能となっており、貯槽内に液体が貯留されてこの貯留液体の液面付近に浮枠体１０が保持されているときには、リンク機構６１が上下方向に所定の長さまで伸長し、網状部材６２を上下方向に広げられた状態で保持する。これにより、水平方向の液体の流動に抵抗が付与され、液面揺動を減衰させることができる。
また、貯留液体が減少して液面が降下したときには、上記リンク機構６１は上下方向に短縮され、網状部材６２も折りたたまれれて浮枠体１０が下方枠体２０に接近するのを許容するものとなっている。
【００５０】
図５（ｂ）に示す流動抵抗付与部材７０は、浮枠体１０の下面から下方へ突き出すように第１の縦枠７１を設けるとともに、下方枠体２０の上面には第２の縦枠７２を立設し、これらが上下方向に互いに相対変位が可能となるように係合したものである。そして、これらの縦枠７１，７２に網状部材７３が張設されており、水平方向の液体の移動に対して抵抗を付与するものとなっている。
【００５１】
浮枠体１０に上端が固着された第１の縦枠７１の下端には係合輪７４ａが取り付けられており、この係合輪７４ａが下方枠体上に立設された第２の縦枠７２に係合され、この第２の縦枠７２に沿って上下に移動が可能となっている。また、第２の縦枠７２の上端にも係合輪７４ｂが取り付けられており、第１の縦枠７１に係合され、この第１の縦枠７１に沿って移動が可能となっている。したがって、第１の縦枠７１と第２の縦枠７２とは平行に保持され、互いに上下方向の相対変位が可能となっており、貯槽内に液体が貯留されてこの貯留液体の液面付近に浮枠体１０が保持されているときには、第１の縦枠７１に対して第２の縦枠７２は最も下方まで降下した状態となる。これにより上下に広い範囲で網状部材７３が液体の水平方向の流動に抵抗を付与するものとなる。また、貯留液体が減少して下方枠体２０が底板３上に到達したときには、第１の縦枠７１は第２の縦枠７２とが重なり合うように下降し、浮枠体１０は低い位置まで下降が可能となる。
【００５２】
図６は、図１に示すスロッシング抑制装置の浮枠体に代えて用いることができる他の浮枠体の例を示す平面図である。
図６（ａ）に示す浮枠体は、貯槽の中心から半径方向へ放射状に鋼型材１６を配置するとともに、これら半径方向の鋼型材１６を周方向に配置した鋼型材１７によって連結したものである。周方向の鋼型材１７は、貯槽の壁体の内周面に沿って環状に連結されるとともに、その内側にも小さい径で環状に連結され、半径方向の鋼型材１６の変形を拘束するものとなっている。また、このような浮枠体に浮力を付与する鋼製の函体１８は、図１に示す浮枠体と同様に格点部分に設けられている
【００５３】
一方、図６（ｂ）に示す浮枠体は、図６（ａ）に示す浮枠体と同様に、半径方向の部材と周方向の部材との組み合わせによって構成されているが、半径方向の部材及び周方向の部材のそれぞれには、鋼製の管部材１９が用いられており、これらの内側に気体を封入して密閉したものとなっている。従って、貯留されている液体内でこれらの部材に大きな浮力が作用するものとなっており、管部材１９の太さ、肉厚等によって浮力を調整することが可能となっている。
【００５４】
上記のような浮枠体を用いた場合であっても、図１に示すスロッシング抑制装置と同様に機能し、液面動揺が有効に抑制される。
また、上記のような浮枠体に支持される流動抵抗付与部材は、半径方向の鋼型材及び周方向の鋼型材の全てに沿って設けてもよいが、貯槽の中央部付近に限定して設けてもよい。スロッシング発生時における水平方向の液体流動は、中央部付近で最も流速が大きく、壁体近くでは上下方向の流れとなるため、水平方向の流れに抵抗を付与する部材は、貯槽の中央部付近に限定して設けても、スロッシングを抑制する効果はほとんど変わらない。したがって、図６に示す浮枠体では、図中に破線で示す範囲Ａに限定して、これらの範囲内の鋼型材に沿ってその下側に流動抵抗付与部材を設けてもよい。また、図１に示す浮枠体でも、図１（ａ）中に示す破線の範囲Ｂに限定して流動抵抗付与部材を設けてもよい。
【００５５】
図７は、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置の概略断面図である。
図７（ａ）に示すスロッシング抑制装置は、浮枠体８１と下方枠体８２とこれらの間に張設された網状部材８３とを有するものであり、浮枠体８１の上側に浮力を付与するための函体８４が複数設けられている。そして、これらの函体８４と浮枠体８１と下方枠体８２と網状部材８３とに作用する浮力が、これらに作用する重力よりやや大きくなるように設定されている。したがって、函体８４は液面上に浮上しようと作用し、液面を覆う浮き屋根２の下面に当接した状態で保持され、流動抵抗付与部材である網状部材８３は液面下の所定の高さに支持される。
【００５６】
貯槽の径が大きくなると浮枠体８１及び下方枠体８２の剛性が不足し、図１に示すように壁体１近くの周縁部付近のみで浮き屋根２と連結した構造では、浮力と重力とに差があるとこれらの浮枠体が浮き上がったり、沈下して流動抵抗付与部材を所定の位置に支持できなくなるおそれが生じる。しかし、上記のように浮き屋根２に当接して浮枠体８１及び下方枠体８２を保持することにより、常に所定の位置を維持することが可能となる。
【００５７】
図７（ｂ）に示すスロッシング抑制装置も、浮枠体９１と下方枠体９２とこれらの間に張設された網状部材９３とを有するものであるが、函体９４と浮枠体９１と下方枠体９２と網状部材９３とに作用する浮力が、これらに作用する重力より小さくなるように設定されている。そして、ワイヤ等の吊材９５によって浮き屋根４から吊支持され、浮き屋根４の下で所定の高さに保持される。吊材９５は、貯槽内のほぼ全域にわたって所定の間隔で設けられ、浮枠体９１及び下方枠体９２等から下方への反力が浮き屋根４に作用するが、図７（ｂ）に示すように、浮き屋根４が上面板４ａと下面板４ｂとを有する二重構造となっている場合には、浮き屋根がかなりの剛性を有しており、充分な浮力も作用する。このため、浮枠体９１と下方枠体９２と網状部材９３と函体９４とに作用する浮力が重力より小さくなっていても浮枠体等を浮き屋根４から吊支持したときに浮き屋根４及び浮枠体９１に過大な変形を生じることはなく、所定の高さに保持することができる。
【００５８】
図８は、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
この装置では、浮枠体１０１、下方枠体１０２、流動抵抗付与部材である網状部材１０３及び函体１０４に作用する浮力が重力より大きく設定されており、これらをワイヤ１０５によって底板３に係留するものである。ワイヤ１０５が連結される底板３は、上方への引張力に耐えられるように補強してもよいし、底板上にアンカーとして充分な重量を有する部材１０６を載置し、これに係止してもよい。
このような構造の装置でも、流動抵抗付与部材は、液面下の所定深さに保持され、水平方向の液体移動に抵抗を付与することができる。
【００５９】
図９は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項１０に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
この装置は、図１に示す装置で用いられているものと同じ浮枠体１１１を備え、下方枠体を２基備えている。浮枠体１１１と第１の下方枠体１１２及び第２の下方枠体１１３はそれぞれ浮力を付与するための函体１１５を有し、ワイヤ等の吊材１１６によって連結されて浮き屋根２から吊支持されている。流動抵抗付与部材としては柔軟な網状部材１１４が用いられ、浮枠体１１１と第１の下方枠体１１２及び第１の下方枠体１１２と第２の下方枠体１１３との間に張設されている。
【００６０】
このような装置では、流動抵抗付与部材を設ける範囲が上下方向に広くなった場合でも、水平方向の反力は複数の下方枠体１１２，１１３と浮枠体１１１とに分散して伝達され、壁体１に作用する水平方向力が集中するのを回避することができる。また、網状の流動抵抗付与部材が水平方向の液体移動によって大きく変形するのが防止され、有効に抵抗を付与することができる。
【００６１】
図１０は、請求項１３に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。また、図１１は、同じスロッシング抑制装置の拡大断面図である。
この装置は、浮枠体１２１が浮き屋根としての機能を備えるものであり、壁体１の内周面に沿った環状の梁１２５を備えており、その内側が鋼型材１２６で格子状に連結されている。そして、この鋼型材１２６の上には、上記環状の梁１２５と連続するように鋼板材１２７が取り付けられ、液面を覆うようになっている。また、鋼型材の格点部分には鋼製の函体１２４が設けられ、貯槽の中央部付近でも上記鋼型材１２６と鋼板材１２７とに浮力を付与するようになっている。上記環状の梁１２５の外側面、すなわち壁体１の内周面と対向する面には、図１に示す貯槽の浮き屋根と同様に、環状の梁１２５と壁体１の内周面との間を密閉するとともに、水平力を伝達して浮枠体１２１の水平方向の移動を拘束する緩衝部材１２８が設けられ、薄い金属板１２９で被覆されている。
【００６２】
浮き屋根としての機能を有する浮枠体１２１の下側には、図１に示す装置で用いられているものと同じ下方枠体１２２が設けられており、浮枠体１２１と水平方向の相対変位を許容するように連結されている。そして、浮枠体１２１と下方枠体１２２との間には流動抵抗付与部材として柔軟な網状部材１２３が張設されている。
【００６３】
このような装置では、スロッシング発生時における水平方向の液体移動が網状部材１２３によって阻害され、抵抗が付与される。そして、網状部材１２３に作用する反力は浮枠体１２１に伝達され、浮枠体１２１は壁体１によって水平方向の移動が拘束される。
また、この装置では、浮枠体と浮き屋根とを別途に設ける必要がなく、部材数を低減して安価に製作することができる。
【００６４】
なお、図１０及び図１１に示す装置において、流動抵抗付与部材としては、図１に示す装置と同様に、図３，図４又は図５に示すような構造のものを用いることもできる。また、下方枠体は、浮き屋根として機能する浮枠体と一体に結合されたものとすることもできる。
【００６５】
図１２は、請求項１３に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
この装置は、浮き屋根として機能する浮枠体１３１と、この浮枠体の下面から下方に突き出すように設けられた縦枠１３２と、この縦枠１３２に張設された網状部材１３３とで主要部が構成されている。
【００６６】
上記浮枠体１３１は、上側デッキ板１３１ａと下側デッキ板１３１ｂとこれらの間に形成される空間を仕切る仕切板１３１ｃとを備えており、ダブルデッキタイプの浮き屋根として広く用いられているものである。そして、半径方向及び周方向に配置されたリブによって補強されており、容易に変形しない剛性を備えている。また、上記縦枠１３２は浮枠体１３１の下面から下方へ突き出すように設けられており、上端部は水平方向の力及び曲げモーメントが上記浮枠体１３１に伝達されるように固着された構造となっている。
【００６７】
このような装置では、スロッシング発生時のに液面付近で生じた水平方向の液体移動は、浮枠体１３１から下方に突き出すように支持された網状部材１３３によって抵抗が付与され、減衰する。そして、網状部材１３３に作用する反力は、縦枠１３２から浮枠体１３１に伝達され、浮枠体１３１は貯槽の壁体１によって水平方向の移動が拘束される。
【００６８】
図１３は、請求項１１に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
この装置は、浮枠体１４１を浮き屋根２と連結して保持するとともに、この浮枠体１４１から柔軟に変形する網状部材１４２を垂下し、その下端部に横梁１４３を介して重錘１４４を設けたものである。
【００６９】
上記浮枠体１４１は、図１に示す装置で用いられているものとほぼ同じ構成を備えるものであるが、浮枠体１４１の自重と網状部材１４２と横梁１４３と重錘１４４との全体に作用する浮力がこれら全体に作用する重力とほぼ同じとなるように、函体の数及び大きさ等が設定されている。そして、周縁部で浮き屋根２と連結され、液面下の所定の高さに保持されている。
【００７０】
この装置では、スロッシング発生時に液面付近で生じる水平方向の流れによって、上記網状部材１４２の下部が流れの下流側に押し流されるように変形しようとする。これに対して重錘１４４に作用する重力が網状部材１４２の下端を下方へ引っ張り、網状部材１４２は傾斜した状態で液体の流動に対して抵抗を付与するものとなる。そして、この反力は網状部材１４２の引張力として浮枠体１４１に伝達され、浮枠体１４１の周縁部に設けられた水平力伝達部１４５から壁体１に伝達される。
また、この装置では、貯槽内に貯留する液体が減少し、浮枠体１４１及び浮き屋根２が下降して底板３との間隔が小さくなったときには、上記網状部材１４２が底板上に降り畳まれ、浮枠体１４１及び浮き屋根２の下降を阻害しないようになっている。
【００７１】
図１４は、 請求項１２に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
この装置は、図１３に示す装置と同じ浮枠体１５１を備え、この浮枠体１５１から柔軟に変形する網状部材１５２を垂下している。網状部材１５２は貯槽の中央部付近のみに設けられ、中心付近から放射状に複数枚が取り付けられている。また、周方向にも設けられて中央部付近ではどの方向へ液体の移動が生じても有効に抵抗を付与できるものとなっている。これら複数枚の網状部材１５２の下端にはそれぞれ鋼型材が取り付けられるとともに、これらの鋼型材が一体に連結され、枠体１５３を形成している。重錘１５４はこの枠体１５３から吊支持されており、枠体１５３が液体の流動によって水平方向に変位したときに復元力を付与するものとなっている。
【００７２】
このよな装置では、液面付近の液体移動に対して網状部材１５２が流れの下流側に押し流されるように変形するが、枠体１５３及びこれに吊支持される重錘１５４によって復元力が付与され、枠体１５３及び全ての重錘１５４が復元力に寄与するものとなる。従って、全体の重量を低減することができ、浮枠体１５１の構造も簡略化されて製造費用も低減される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項4に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置の概略平面図及び概略断面図である。
【図２】図１に示すスロッシング抑制装置の構造を示す拡大断面図である。
【図３】図１に示すスロッシング抑制装置の流動抵抗付与部材に代えて用いることができる流動抵抗付与部材の他の例であって、請求項５又は請求項６に係る発明の一実施形態を示す断面図である。
【図４】図１に示すスロッシング抑制装置の流動抵抗付与部材に代えて用いることができる流動抵抗付与部材の他の例であって、請求項５又は請求項７に係る発明の一実施形態を示す断面図及び側面図である。
【図５】図１に示すスロッシング抑制装置の流動抵抗付与部材に代えて用いることができる流動抵抗付与部材の他の例を示す断面図であって、請求項８又は請求項９に係る発明の一実施形態を示す断面図である。
【図６】図１に示すスロッシング抑制装置の浮枠体に代えて用いることができる浮枠体の他の例を示す平面図である。
【図７】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置の概略断面図である。
【図８】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置の概略断面図である。
【図９】請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項１０に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置の概略断面図である。
【図１０】請求項１３に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
【図１１】図１０に示すスロッシング抑制装置の拡大断面図である。
【図１２】請求項１３に係る発明の他の実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
【図１３】請求項１１に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
【図１４】請求項１２に係る発明の一実施形態であるスロッシング抑制装置を示す概略断面図である。
【図１５】円筒型の貯槽でスロッシングが生じたときの液面の状態及び液体の流動の状態を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
１：壁体、 ２：浮き屋根、 ３：底板、 ４：浮き屋根、 １０：浮枠体、 １１：鋼型材、 １２：函体、 １３：パッド、 １４：金属板、 １５：連結材、 １６、１７：鋼型材、 １８：函体、 １９：管材、 ２０：下方枠体、 ２１：鋼型材、 ２２：函体、 ２３：パッド、 ２４：金属板、 ２５：連結材、 ３０：網状部材、 ４０：流動抵抗付与部材、 ４１：板状部材、 ４２：回動軸、 ５０：流動抵抗付与部材、 ５１：ワイヤ、 ５２：棒状部材、 ６０：流動抵抗付与部材、 ６１：リンク機構、 ６２：網状部材、 ７０：流動抵抗付与部材、 ７１：第１の縦枠、 ７２：第２の縦枠、 ７３：網状部材、 ７４：係合輪、 ８１：浮枠体、 ８２：下方枠体、 ８３：網状部材、 ８４：函体、 ９１：浮枠体、 ９２下方枠体、 ９３：網状部材、 ９４：函体、 ９５：吊材、 １０１：浮枠体、 １０２：下方枠体、 １０３：網状部材、 １０４：函体、 １０５：ワイヤ、 １０６：充分な重量を有する部材（アンカー）、 １１１：浮枠体、 １１２：第１の下方枠体、 １１３：第２の下方枠体、 １１４：網状部材、 １１５：函体、 １１６：吊材、 １２１：浮枠体、 １２２：下方枠体、 １２３：網状部材、 １２４：函体、 １２５：環状の梁、 １２６：鋼型材、 １２７：鋼板材、 １２８：緩衝部材、 １２９：薄い金属板、 １３１：浮枠体、 １３２：縦枠、 １３３：網状部材、 １４１：浮枠体、 １４２：網状部材、 １４３：横梁、 １４４：重錘、 １５１：浮枠体、 １５２：網状部材、 １５３：枠体、 １５４：重錘
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の壁体を有する液体貯槽内の液面付近に、貯留液体から作用する浮力で保持され、水平方向の移動が前記壁体の内周面に当接して拘束される浮枠体と、
該浮枠体から下方に支持され、液面付近で水平方向へ移動する液体に抵抗を付与する流動抵抗付与部材とを有することを特徴とするすスロッシング抑制装置。
【請求項２】
前記浮枠体は、前記壁体の周方向に所定の間隔で内周面と対向し、又は周方向に連続して内周面と対向する水平力伝達部を備え、
該水平力伝達部は、前記壁体の内周面に当接され、柔軟に変形する緩衝部材を備え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。
【請求項３】
前記浮枠体の下方に所定の間隔で保持され、水平方向の移動が前記壁体の内周面に当接して拘束される下方枠体を有し、
前記流動抵抗付与部材は、前記浮枠体と前記下方枠体との間に支持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項４】
上記流動抵抗付与部材は、網状部材、穴あき板、間隔をあけて配置された複数の棒状部材、格子状部材、分割された複数の板部材から選択される１又は複数の部材の組み合わせであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のスロッシング抑制装置。
【請求項５】
前記流動抵抗付与部材は、上端と下端との距離が短縮可能な部材であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載のスロッシング抑制装置。
【請求項６】
上記流動抵抗付与部材は、複数の穴あき板、剛性を有する網状部材、格子状部材又は板部材が、水平方向の軸線回りに互いに回動が可能に連結されたものであることを特徴とする請求項５に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項７】
上記流動抵抗付与部材は、横方向に架け渡された複数の棒状部材を柔軟な線部材もしくは鎖状部材で吊支持したものであることを特徴とする請求項５に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項８】
上記流動抵抗付与部材は、横方向に架け渡された複数の棒状部材を、複数のエレメントを互いに回動が可能に連結したリンク機構によって支持したものであることを特徴とする請求項５に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項９】
上記流動抵抗付与部材は、複数の板部材又はパネル状の部材が互いに上下方向に連結され、前記浮枠体が該貯槽底部付近まで下降したときには、相互間で上下方向に摺動して重なり合うように接合されていることを特徴とする請求項５に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項１０】
前記下方枠体は、上下方向に複数が配置され、それぞれの間に前記流動抵抗付与部材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のスロッング抑制装置。
【請求項１１】
前記流動抵抗付与部材は、前記浮枠体から吊支持され、下端部に重錐が取り付けられていることを特徴する請求項１又は請求項２に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項１２】
複数の方向に設けられた前記流動抵抗付与部材のそれぞれの下端部に梁が支持され、この梁を互いに連結して枠体が形成されており、
前記重錐は、前記枠体から吊支持されていることを特徴とする請求項１１に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項１３】
前記浮枠体は、液面を覆う浮き屋根であることを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のスロッシング抑制装置。
【請求項１】
円筒状の壁体を有する液体貯槽内の液面付近に、貯留液体から作用する浮力で保持され、水平方向の移動が前記壁体の内周面に当接して拘束される浮枠体と、
該浮枠体から下方に支持され、液面付近で水平方向へ移動する液体に抵抗を付与する流動抵抗付与部材とを有することを特徴とするすスロッシング抑制装置。
【請求項２】
前記浮枠体は、前記壁体の周方向に所定の間隔で内周面と対向し、又は周方向に連続して内周面と対向する水平力伝達部を備え、
該水平力伝達部は、前記壁体の内周面に当接され、柔軟に変形する緩衝部材を備え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。
【請求項３】
前記浮枠体の下方に所定の間隔で保持され、水平方向の移動が前記壁体の内周面に当接して拘束される下方枠体を有し、
前記流動抵抗付与部材は、前記浮枠体と前記下方枠体との間に支持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項４】
上記流動抵抗付与部材は、網状部材、穴あき板、間隔をあけて配置された複数の棒状部材、格子状部材、分割された複数の板部材から選択される１又は複数の部材の組み合わせであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のスロッシング抑制装置。
【請求項５】
前記流動抵抗付与部材は、上端と下端との距離が短縮可能な部材であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載のスロッシング抑制装置。
【請求項６】
上記流動抵抗付与部材は、複数の穴あき板、剛性を有する網状部材、格子状部材又は板部材が、水平方向の軸線回りに互いに回動が可能に連結されたものであることを特徴とする請求項５に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項７】
上記流動抵抗付与部材は、横方向に架け渡された複数の棒状部材を柔軟な線部材もしくは鎖状部材で吊支持したものであることを特徴とする請求項５に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項８】
上記流動抵抗付与部材は、横方向に架け渡された複数の棒状部材を、複数のエレメントを互いに回動が可能に連結したリンク機構によって支持したものであることを特徴とする請求項５に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項９】
上記流動抵抗付与部材は、複数の板部材又はパネル状の部材が互いに上下方向に連結され、前記浮枠体が該貯槽底部付近まで下降したときには、相互間で上下方向に摺動して重なり合うように接合されていることを特徴とする請求項５に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項１０】
前記下方枠体は、上下方向に複数が配置され、それぞれの間に前記流動抵抗付与部材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のスロッング抑制装置。
【請求項１１】
前記流動抵抗付与部材は、前記浮枠体から吊支持され、下端部に重錐が取り付けられていることを特徴する請求項１又は請求項２に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項１２】
複数の方向に設けられた前記流動抵抗付与部材のそれぞれの下端部に梁が支持され、この梁を互いに連結して枠体が形成されており、
前記重錐は、前記枠体から吊支持されていることを特徴とする請求項１１に記載のスロッシング抑制装置。
【請求項１３】
前記浮枠体は、液面を覆う浮き屋根であることを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のスロッシング抑制装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−８１４８（Ｐ２００６−８１４８Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８４６４５（Ｐ２００４−１８４６４５）
【出願日】平成１６年６月２３日（２００４．６．２３）
【出願人】（０００１７４９４３）三井住友建設株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２３日（２００４．６．２３）
【出願人】（０００１７４９４３）三井住友建設株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
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