JP2015117060A - 貯蔵容器 - Google Patents

Abstract

【課題】揺れの大きな地震動に対して有効に振動エネルギを吸収することのできる制振機構を備える浮上式の閉塞体を備える貯蔵容器を提供する。
【解決手段】本発明にかかるガスホルダ１は、上下に昇降可能なピストン３により貯蔵領域が変動する筒状容器２を備え、ピストン３は、筒状容器２の内壁面７ａを外方に向けて押圧しながら走行する車輪２５と、粘弾性体４１と弾性体４２が並列に配列され、内壁面７ａに作用する制振機構４０と、を各々が備える複数のガイドローラ２０が、筒状容器２の周方向に間隔を空けて設けられていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、浮上式屋根、浮上式蓋などの浮上式閉塞体を備え、流体を貯蔵する容器に関する。

液体貯蔵タンク、ガス貯蔵タンク等の円筒形貯蔵容器、多角形貯蔵容器において、浮上式屋根、浮上式蓋（以下、浮上式閉塞体と総称する）には貯蔵物の内容量増減によって高さを調整して貯蔵領域を変動できるように昇降装置が装備してある。
地震発生時には浮上式閉塞体は水平方向に振動して、貯蔵対象である液体、気体に対する気密性が保持できなくなったり、容器の外殻シェル、浮上式閉塞体が損傷したりすると、使用の再開をするには大規模な工事が必要となる。

従来、地震動に対して、特許文献１に開示されるように、浮上式閉塞体の全周に粘弾性体としての例えばゴムを設置して、振動エネルギを吸収する方法や、特許文献２に開示されるようにレールの変形に追従できるよう粘弾性体とばねを直列に繋いだローラにより、昇降を妨げずに振動エネルギを吸収する方法が知られている。

特開2006-69627号公報 特開平7-228447号公報

特許文献１，２に開示される従来の技術により、地震動に対して振動エネルギを吸収することができるが、本発明は揺れの大きな地震動に対して有効に振動エネルギを吸収することのできる制振機構を備える浮上式の閉塞体を備える貯蔵容器を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、上下に昇降可能な閉塞体により貯蔵領域が変動する本発明の貯蔵容器は、閉塞体が、容器の壁面を押圧しながら走行する第１車輪と、粘弾性体と弾性体が並列に配列され、壁面に作用する制振機構と、を各々が備える複数のガイドローラが、容器の周方向に間隔を空けて設けられることを特徴とする。
本発明によると、地震時に閉塞体が水平方向に大きく変位し、ガイドローラと容器との間に隙間が生じたとしても、粘弾性体と並列に弾性体を設けることにより、制振機構を容器との接触を確保しやすく、揺れ戻しの際に減衰を効果的に得ることができる。

本発明の貯蔵容器において、ガイドローラは、各々、上下に間隔を空けて配置される一対の第１車輪を備える場合に、制振機構は、一対の第１車輪の間に配置されることが好ましい。一対の第１車輪に制振機構が挟まれることで、制振機構に伸縮が生じても、一対の第１車輪に伸縮に伴う荷重の変動を均等に分配できるので、一方の車輪だけが過大な負荷を受けるのを防ぐことができる。

また、本発明の貯蔵容器において、制振機構は、粘弾性体と弾性体に支持され、壁面に作用する第２車輪を備えることが好ましい。第２車輪が壁面を走行することで、ガイドローラの円滑な走行を確保することができる。

本発明によれば、地震時に閉塞体が水平方向に大きく変位し、容器との間に隙間が生じたとしても、粘弾性体と並列に弾性体を設けることにより、制振機構を容器との接触を確保し、揺れ戻しの際に減衰を効果的に働かせることができる。

本実施の形態におけるガスホルダを示す正面図である。 図１のガスホルダの縦断面の概略構造を示す図である。 図１のガスホルダの横断面の概略構造を示す図である。 図１のガスホルダに用いられるガイドローラを示し、（ａ）は北側を向く領域Ａに適用されるガイドローラであり、（ｂ）は南側を向く領域Ｂに適用されるガイドローラである。 図１のガスホルダに地震動が生じたときの挙動を示す図である。 本実施の形態におけるガスホルダの効果を示すグラフである。 本実施形態の制振装置を備えるガイドローラの配置例を示す図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施形態に係るガスホルダ１は、図１〜図３に示すように、円筒形状の外殻構造を有する筒状容器２と、筒状容器２の内部を上下に区画するピストン３とを備えるとともに、ピストン３の下方に形成された貯蔵空間４に対して、ガス出入口管５から供給されたガスを貯蔵し、さらに、ガス出入口管５を通じて貯留したガスを払い出しできるようになっている。
筒状容器２は、その側壁部７が、ガスホルダ１の設置対象位置を囲むように所定間隔で立設された基柱８と、基柱８同士の間に架設されるとともに、その板面を筒状容器２の内部に向けて配置された側板９とにより形成されている。

ピストン３は、平面視した場合に円盤状に形成されるとともに、側壁部７の内壁面７ａに沿って上下に昇降可能とされており、その昇降位置（上下位置）が貯蔵空間４へのガスの流出入に応じて変化するようになっている。また、ピストン３の周囲には、ピストン３と側壁部７の内壁面７ａとの間を封止して貯蔵空間４からのガスの漏洩を防ぐとともに、ピストン３が上下に円滑に摺動できるようにピストン３を案内するシール部１０が設けられている。

シール部１０は、図３に示すように、ガイドローラ２０を備えており、このガイドローラ２０は側壁部７の内壁面７ａに対して当接するとともに、側壁部７の内壁面７ａに沿って走行し、これによりピストン３を上下に案内する役割を果たす。図３に示すように、ガスホルダ１は、ピストン３の周方向に均等な間隔をあけて、複数（本実施形態では２４個）のガイドローラ２０を備えている。また、ガスホルダ１は、向いている方位が南側と北側で異なるガイドローラ２０を用いている。具体的には、図３において、北側を向いている領域Ａには固定式と称されるガイドローラ２０を、南側を向いている領域Ｂにはばね式と称されるガイドローラ２０を用いる。以下、領域Ａに用いられるのをガイドローラ２０Ａと、また、領域Ｂに用いられるのをガイドローラ２０Ｂという。

本実施形態が、向いている方位により異なるガイドローラ２０Ａ，２０Ｂを用いるのは、南側を向いている方が北側を向いている方より日射を強く受けるからである。つまり、日射を強く受ける南側は筒状容器２の熱膨張による変形が大きい。したがって、南側を向いている領域Ｂには、この筒状容器２の伸縮に追従できるように、弾性体であるばねによりローラを支持するガイドローラ２０Ｂを用いる。一方、北側を向いている領域Ａは、熱膨張による変形が、ガイドローラ２０Ａの走行に支障のないレベルであるから、コストのかかるばね式ではなく、ローラを単純に支持する固定式のガイドローラ２０Ａを用いる。以下、固定式のガイドローラ２０Ａ、ばね式のガイドローラ２０Ｂの順に、その構造を説明する。

図４（ａ）に示すように、固定式のガイドローラ２０Ａは、上側に配置される上ローラ２１Ａと、下側に配置される下ローラ２２Ａの一対を備えている。上ローラ２１Ａと下ローラ２２Ａは配置が異なるのを除くと構成が同じであるから、上ローラ２１Ａを説明するのにとどめ、下ローラ２２Ａには上ローラ２１Ａと同じ符号を図４に付け、その説明を省略する。
上ローラ２１Ａは、シール部１０の要素であるトラス構造の支持体１１にシム１２を介して固定される箱型のブラケット２３と、ブラケット２３に支持される車軸２４と、ブラケット２３の内部において車軸２４に回転可能に支持される車輪（第１車輪）２５と、を備えている。車輪２５は、側壁部７の内壁面７ａに対して当接するとともに、側壁部７の内壁面７ａに沿って回転する。

ガイドローラ２０Ａは、上ローラ２１Ａと下ローラ２２Ａの間に、制振機構４０を備える。制振機構４０は、粘弾性体４１と弾性体４２を制振要素として備えるのに加えて、粘弾性体４１と弾性体４２に支持されるローラ４３を備える。
粘弾性体４１と弾性体４２は、並列に配置され、各々一方端が支持体１１に固定されるとともに、他方端がローラ４３のブラケット４４に固定されている。
ローラ４３は、粘弾性体４１と弾性体４２の他方端が固定される箱型のブラケット４４と、ブラケット４４に支持される車軸４５と、ブラケット２３の内部において車軸４５に回転可能に支持される車輪（第２車輪）４６と、を備えている。車輪４６は、側壁部７の内壁面７ａに対して当接するとともに、側壁部７の内壁面７ａに沿って回転し、制振機構４０が、上ローラ２１Ａと下ローラ２２Ａの昇降に追従して昇降するのを担保する。

次に、図４（ｂ）に示すように、ばね式のガイドローラ２０Ｂは、上側に配置される上ローラ２１Ｂと、下側に配置される下ローラ２２Ｂの一対を備えている。上ローラ２１Ｂと下ローラ２２Ｂは配置が異なるのを除くと構成が同じであることは、ガイドローラ２０Ａと同様である。
上ローラ２１Ｂは、支持体１１に固定される支持ブロック３１と、支持ブロック３１に支持される揺動軸３２と、揺動軸３２に一端側が回転可能に支持されるブラケット３３と、ブラケット３３に支持される車軸３４と、ブラケット３３の内部において車軸３４に回転可能に支持される車輪（第１車輪）３５と、ブラケット３３の他端側にその基端側が支持され、支持体１１に先端が押し付けられるばね３６と、を備えている。

上ローラ２１Ｂは、ブラケット３３が、一端側が揺動軸３２で支持されるとともに、他端側がばね３６により支持体１１に対して接近又は離間する揺動運動が可能とされている。したがって、上ローラ２１Ｂと下ローラ２２Ｂを備えるばね式のガイドローラ２０Ｂを、南側を向く領域Ｂに設けると、強い日射により筒状容器２が伸縮したとしても、上ローラ２１Ｂと下ローラ２２Ｂが、この伸縮に追従してばね３６を設けた他端側が変位するので、ガイドローラ２０Ｂの円滑な走行を確保することができる。

ガイドローラ２０Ｂも、上ローラ２１Ｂと下ローラ２２Ｂの間に、上述したのと同じ制振機構４０を備えている。

本実施形態における制振機構４０について詳しく説明する。
制振機構４０において、粘弾性体４１は地震による振動を受けて筒状容器２が変形する際に、その変形にガイドローラ２０を追従させることで、ピストン３の昇降を妨げずに振動エネルギを吸収する目的で設けられている。

しかし、粘弾性体４１を設けたとしても、物理的に粘弾性体４１が筒状容器２の内壁面７ａと直接又は間接を問わずに接触しないと減衰効果が発揮されない。そこで、弾性体４２を設けることで、粘弾性体４１の内壁面７ａへの接触を担保するが、本実施形態は弾性体４２を粘弾性体４１と並列に配列することで、粘弾性体４１の筒状容器２の変形に対する追従性を敏感にする。このことを、図５をも参照して説明する。

いま、図５に示すように、ガスホルダ１に水平方向の地震動が生じているものとする。
図５（ａ）の矢印に示すように、左向きに大きく揺れたものとすると、図に向かって右側のガイドローラ２０Ｒは、ピストン３が左側に変位するのに追従して内壁面７ａから離れる。これに伴って、制振機構４０は、粘弾性体４１及び弾性体４２ともに伸びる。
ピストン３が左側に最大の変位をした後は、右側に向けて揺れ戻しがあり、ピストン３が図５（ｂ）に示す中立の位置に戻ると、ガイドローラ２０Ｒ及びガイドローラ２０Ｌの両者の制振機構４０（粘弾性体４１）は縮んで前述の伸びが解消される。
ピストン３は、中立の位置を通過して、今度は右側に変位するので、図５（ｃ）に示すように、ガイドローラ２０Ｌが内壁面７ａから離れ、制振機構４０は、粘弾性体４１及び弾性体４２ともに伸びる。
地震動が生じている間は、以上の左向き、右向きの揺れが継続する。

以上の揺れの経過において、制振機構４０の粘弾性体４１は、縮む際に地震動によるエネルギを吸収し、ピストン３の応答変位を小さくすることができる。したがって、筒状容器２の変形、換言すればピストン３の変位に対して、縮んでいる粘弾性体４１を迅速に追従して伸ばしてやることが、揺れ戻しの際に減衰が効果的に働く上で好ましい。例えば、図５（ｂ）から図５（ｃ）に揺れ戻しされる際に、左側のガイドローラ２０Ｌの制振機構４０がピストン３の右側に向けた変位に追従して十分に伸びると、次の左側に向けた揺れ戻しの際のエネルギ吸収の効率がよい。
この際、本実施形態の弾性体４２が粘弾性体４１を伸ばす向きの力（伸張力）を備えていれば、粘弾性体４１が伸びるのをアシストすることができるので、揺れ戻しの際のエネルギ吸収を効果的に行なうことができる。

以上に対して、仮に、粘弾性体４１と弾性体４２が直列に繋がっているとすると、弾性体４２の伸張力は、粘弾性体４１が伸びるのをアシストするのではなく、逆に、粘弾性体４１を縮ませる向きに働いてしまう。
粘弾性体４１と弾性体４２を並列に配列した本実施形態の制振機構４０を用いた場合と、粘弾性体と弾性体を直列に配列した従来の制振機構を用いた場合との応答加速度を対比して示すと、図６に示すとおりである。

制振機構４０が以上の作用・効果を奏するために、弾性体４２は、粘弾性体４１の抵抗力を上回る弾性力（ばね力）を備えることが、ピストンの応答速度に追従するために必要である。これを前提として、粘弾性体４１としては、オイルダンパに代表されるパッシブ型のダンパを用いることができる。この中には、軟鋼に比べて強度が低く、延性が極めて高い低降伏点鋼材を主要素とする制振ダンパ、あるいは、硬質ゴムを一対の鋼板で挟み込んだ形態の制震ダンパなどが含まれる。弾性体４２としては、典型的にはコイルばねを用いるが、これに限定されず、他のばね、例えば板ばねを用いることもできるし、ゴムを弾性体４２に用いることもできる。

以上説明したように、本実施形態のガスホルダ１によると、地震時にピストン３が水平方向に大きく変位し、筒状容器２との間に隙間が生じたとしても、粘弾性体４１と並列に弾性体４２を設けることにより、制振機構４０を筒状容器２との接触を確保し、揺れ戻しの際に減衰を効果的に働かせることができる。
また、制振機構４０は、ローラ４３を備えているので、ピストン３の昇降を妨げることがない。
さらに、制振機構４０が、上下一対のローラ（ローラ２１Ａと下ローラ２２Ａ、上ローラ２１Ｂと下ローラ２２Ｂ）の間に挟まれて設けられているので、制振機構４０に伸縮が生じても、一対のローラに伸縮に伴う荷重の変動を均等に分配できるので、一方のローラだけが過大な負荷を受けるのを防ぐことができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

はじめに、制振機構４０を配置する箇所であるが、地地震時に効果を発揮させる必要があるため、どの方向に地震動が発生しても、制振機構４０によるエネルギ吸収が行われるよう、図７（ａ）に示すように、ピストン３の周囲に配置されている全てのガイドローラ２０に配置することができる。なお、図７において、制振機構４０を備えるガイドローラ２０を黒塗りしている。
本発明は、上記の他に、制振効果が必要量発揮できる場合は、例えば１か所おき（図７（ｂ））や、半周分（図７（ｃ））でも良い。また、地震動の卓越方向が事前に想定できている場合には、量矢印で示す卓越方向の１／４周分を対にして配置（図７（ｄ））しても良い。

また、以上ではガスホルダ１のピストン３について説明したが、本発明の対象はこれに限らない。例えば原油の貯蔵用タンクとして用いられている浮屋根式タンクの浮屋根に適用することができるなど、容器の中に貯蔵される気体、液体などの貯蔵領域を区画するとともに、貯留物の量に応じて昇降する部材としての閉塞体に広く適用することができる。また、貯蔵容器として平面形状が筒状の例を示したが、多角形の平面形状を有する容器に本発明を適用することもできる。

また、以上説明したガスホルダ１は、向いている方位により異なるガイドローラ２０Ａ，２０Ｂを用い、さらに、ガイドローラ２０Ａ，２０Ｂは、各々の上ローラ２１Ａ，下ローラ２２Ａ，上ローラ２１Ｂ，下ローラ２２Ｂを備えているが、本発明はこれに限定されない。周方向に配置される全てのガイドローラが同じであっても良く、また、上下の一方のガイドローラ２０だけを備えるものでも良い。

１ ガスホルダ
２ 筒状容器
３ ピストン
４ 貯蔵空間
５ ガス出入口管
７ 側壁部
７ａ 内壁面
８ 基柱
９ 側板
１０ シール部
１１ 支持体
１２ シム
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｌ，２０Ｒ ガイドローラ
２１Ａ，２２Ａ 上ローラ
２１Ｂ，２２Ｂ 下ローラ
２３，３３ ブラケット
２４，３４ 車軸
２５，３５ 車輪
３１ 支持ブロック
３２ 揺動軸
３６ ばね
４０ 制振装置
４１ 粘弾性体
４２ 弾性体
４３ ローラ
４４ ブラケット
４５ 車軸
４６ 車輪

Claims (3)

1. 上下に昇降可能な閉塞体により貯蔵領域を変動させる貯蔵容器であって、
   前記閉塞体は、
   前記容器の壁面を押圧しながら走行する第１車輪と、
   粘弾性体と弾性体が並列に配列され、前記壁面に作用する制振機構と、を各々が備える複数のガイドローラが、前記容器の周方向に間隔を空けて設けられることを特徴とする流体の貯蔵容器。
2. 前記ガイドローラは、各々、
   上下に間隔を空けて配置される一対の前記第１車輪を備え、
   前記制振機構は、一対の前記第１車輪の間に配置される、
   請求項１に記載の貯蔵容器。
3. 前記制振機構は、
   前記粘弾性体と前記弾性体に支持され、前記壁面に作用する第２車輪を備える、
   請求項１または２に記載の貯蔵容器。

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