JP5750407B2 - Pressure vessel - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮機用ガスクーラー等に用いられる圧力容器に関する。 The present invention relates to a pressure vessel used for a compressor gas cooler or the like.
従来、高圧のガスが収容される圧力容器として、その内部を二室に区画する隔壁を備えるものが知られている。例えば、特許文献１には、高圧のガスを収容する容器本体と、この容器本体内を第一室と第二室とに二等分するように当該容器本体内に形成された隔壁とを有する圧力容器が開示されている。前記容器本体は、前記隔壁を挟んで互いに接合された第一側部円筒壁及び第二側部円筒壁からなる。 Conventionally, what is equipped with the partition which divides the inside into two chambers as a pressure vessel in which a high voltage | pressure gas is accommodated is known. For example, Patent Document 1 includes a container body that stores high-pressure gas, and a partition wall that is formed in the container body so as to divide the container body into a first chamber and a second chamber. A pressure vessel is disclosed. The container body includes a first side cylindrical wall and a second side cylindrical wall that are joined to each other with the partition interposed therebetween.
この圧力容器の各室に高圧のガスが収容されると、前記第一側部円筒壁及び前記第二側部円筒壁には、当該第一側部円筒壁及び第二側部円筒壁が外側に膨張しようとする荷重が加わる。このとき、各円筒壁と前記隔壁との接続部には応力集中が発生するため、前記隔壁の上端及び下端に当該隔壁の他の部位の厚さよりも大きな厚さを有する拡幅部を形成している。 When high pressure gas is stored in each chamber of the pressure vessel, the first side cylindrical wall and the second side cylindrical wall are outside the first side cylindrical wall and the second side cylindrical wall. The load to be expanded is applied to the. At this time, since stress concentration occurs in the connection portion between each cylindrical wall and the partition wall, widening portions having a thickness larger than the thickness of other portions of the partition wall are formed at the upper and lower ends of the partition wall. Yes.
しかしながら、上記特許文献１に記載の圧力容器は、当該圧力容器への応力集中の発生を十分に抑制できているとはいえなかった。すなわち、この圧力容器の各室に高圧のガスが収容されると、各円筒壁は外側に膨張するように変形するので、前記拡幅部の厚さ方向の端部と各円筒壁との境界に応力集中が発生する。 However, the pressure vessel described in Patent Literature 1 cannot be said to sufficiently suppress the occurrence of stress concentration on the pressure vessel. That is, when a high-pressure gas is stored in each chamber of the pressure vessel, each cylindrical wall is deformed so as to expand outward, and therefore, at the boundary between the end portion in the thickness direction of the widened portion and each cylindrical wall. Stress concentration occurs.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、応力集中の発生を抑制可能な圧力容器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a pressure vessel capable of suppressing the occurrence of stress concentration.
前記課題を解決するため、各円筒壁の変形を抑制すべく、各円筒壁のそれぞれの外面に補強リブを設けることが考えられる。しかしながら、単に各円筒壁の表面に補強リブを設けるだけでは、当該補強リブと円筒壁との境界、すなわち、補強リブのうち前記拡幅部側の端部の付け根に応力集中が残る懸念がある。 In order to solve the above problems, it is conceivable to provide reinforcing ribs on the outer surfaces of the cylindrical walls in order to suppress deformation of the cylindrical walls. However, simply providing a reinforcing rib on the surface of each cylindrical wall may cause a stress concentration to remain at the boundary between the reinforcing rib and the cylindrical wall, that is, at the root of the end portion on the widened portion side of the reinforcing rib.
そこで、本発明は、高圧のガスを収容する容器本体と、この容器本体内を第一室と第二室とに二等分するように当該容器本体内に形成された隔壁とを有する圧力容器であって、前記容器本体は、前記隔壁の上端と接続される上壁と、この上壁と対向するとともに前記隔壁の下端と接続される底壁と、前記上壁の周縁と前記底壁の周縁とを接続する周壁とを有し、前記上壁は、前記周壁の上端及び前記隔壁の上端に接続される上壁本体と、この上壁本体の外面のうち当該上壁本体の内面と前記隔壁の上端との接続部の裏側に位置する部位から外側に向かって突出する形状の上壁突出部と、前記上壁本体のうち前記第一室の外面に立設された上壁第一室側リブと、前記上壁本体のうち前記第二室の外面に立設された上壁第二室側リブとを有し、前記底壁は、前記周壁の下端及び前記隔壁の下端に接続される底壁本体と、この底壁本体の外面のうち当該底壁本体の内面と前記隔壁の下端との接続部の裏側に位置する部位から外側に向かって突出する形状の底壁突出部と、前記底壁本体のうち前記第一室の外面に立設された底壁第一室側リブと、前記底壁本体のうち前記第二室の外面に立設された底壁第二室側リブとを有し、前記上壁第一室側リブ及び前記上壁第二室側リブは、それぞれ前記上壁突出部につながる形状を有し、前記底壁第一室側リブ及び前記底壁第二室側リブは、それぞれ前記底壁突出部につながる形状を有する圧力容器を提供する。 Accordingly, the present invention provides a pressure vessel having a container main body that contains high-pressure gas, and a partition wall formed in the container main body so that the inside of the container main body is divided into a first chamber and a second chamber. The container body includes an upper wall connected to the upper end of the partition wall, a bottom wall facing the upper wall and connected to the lower end of the partition wall, a peripheral edge of the upper wall, and the bottom wall. A peripheral wall connecting a peripheral edge, and the upper wall includes an upper wall main body connected to an upper end of the peripheral wall and an upper end of the partition wall, and an inner surface of the upper wall main body and an outer surface of the upper wall main body An upper wall projecting portion that projects outward from a portion located on the back side of the connecting portion with the upper end of the partition wall, and an upper wall first chamber that is erected on the outer surface of the first chamber of the upper wall body A side rib and an upper wall second chamber side rib standing on the outer surface of the second chamber of the upper wall main body, The bottom wall is located on the back side of the connecting portion between the bottom wall body connected to the lower end of the peripheral wall and the lower end of the partition wall, and the inner surface of the bottom wall body and the lower end of the partition wall among the outer surfaces of the bottom wall body. A bottom wall protruding portion that protrudes outward from the portion, a bottom wall first chamber-side rib that is erected on the outer surface of the first chamber of the bottom wall body, and the first of the bottom wall bodies. A bottom wall second chamber side rib standing on the outer surface of the two chambers, and the upper wall first chamber side rib and the upper wall second chamber side rib each have a shape connected to the upper wall protruding portion. The bottom wall first chamber side rib and the bottom wall second chamber side rib each provide a pressure vessel having a shape connected to the bottom wall protrusion.
この発明の圧力容器によれば、当該圧力容器への応力集中の発生が抑制される。具体的には、前記上壁本体と前記隔壁との接続部は、前記上壁本体の外面のうち前記接続部の裏側に位置する部位から外側に向かって突出する形状の上壁突出部により補強されるので、この部分への応力集中の発生は抑制される。そして、前記上壁本体は、前記上壁第一室側リブ及び前記上壁第二室側リブにより補強されているので、この上壁本体の変形が抑制され、さらに、これらのリブは、前記上壁突出部とつながる形状を有しており前記上壁本体のうち前記接続部の近傍で途切れないので、当該リブと前記上壁本体との境界への応力集中の発生が抑制される。このことは、底壁側についても同様である。すなわち、この発明の圧力容器によれば、前記容器本体と前記隔壁との接続部を補強するだけでは回避することができなかった応力集中の発生が解消される。これにより、前記上壁本体及び前記底壁本体の肉厚を小さくすることが可能となるので、圧力容器全体としての軽量化が可能となる。 According to the pressure vessel of this invention, generation | occurrence | production of the stress concentration to the said pressure vessel is suppressed. Specifically, the connection portion between the upper wall main body and the partition wall is reinforced by an upper wall protruding portion having a shape protruding outward from a portion located on the back side of the connecting portion on the outer surface of the upper wall main body. Therefore, the occurrence of stress concentration on this portion is suppressed. And since the upper wall main body is reinforced by the upper wall first chamber side rib and the upper wall second chamber side rib, the deformation of the upper wall main body is suppressed. Since it has a shape connected to the upper wall protruding portion and is not interrupted in the vicinity of the connecting portion of the upper wall main body, the occurrence of stress concentration at the boundary between the rib and the upper wall main body is suppressed. The same applies to the bottom wall side. That is, according to the pressure vessel of the present invention, the occurrence of stress concentration, which could not be avoided simply by reinforcing the connection portion between the vessel body and the partition wall, is eliminated. Thereby, since it becomes possible to reduce the thickness of the said upper wall main body and the said bottom wall main body, the weight reduction as the whole pressure vessel is attained.
この場合において、前記上壁第一室側リブ及び前記上壁第二室側リブは、前記上壁突出部の上側で互いにつながるとともに当該上壁突出部の上面とつながる形状を有することが好ましい。 In this case, it is preferable that the upper wall first chamber side rib and the upper wall second chamber side rib have a shape connected to each other on the upper side of the upper wall protruding portion and to the upper surface of the upper wall protruding portion.
このようにすれば、前記上壁本体と前記隔壁との接続部や、各リブと前記上壁突出部との境界への応力集中の発生が一層抑制される。 In this way, the occurrence of stress concentration at the connection portion between the upper wall body and the partition wall and the boundary between each rib and the upper wall protrusion is further suppressed.
また、本発明において、前記容器本体は、前記周壁のうち前記隔壁と対向する隔壁対向部と前記上壁本体との境界を補強する上側補強部と、前記隔壁対向部と前記底壁本体との境界を補強する下側補強部とをさらに有することが好ましい。 In the present invention, the container body includes an upper reinforcing portion that reinforces a boundary between the partition wall facing portion that faces the partition wall and the upper wall body of the peripheral wall, and the partition wall facing portion and the bottom wall body. It is preferable to further include a lower reinforcing portion that reinforces the boundary.
このようにすれば、前記隔壁対向部と前記上壁本体との境界及び前記隔壁対向部と前記底壁本体との境界への応力集中を効果的に抑制することができる。 If it does in this way, the stress concentration to the boundary of the said partition opposing part and the said upper wall main body and the boundary of the said partition opposing part and the said bottom wall main body can be suppressed effectively.
また、本発明において、前記隔壁は、一方向に長い形状を有し、当該隔壁の長手方向の中央を含む領域に位置する第一壁の厚さよりも、前記長手方向の一端側に位置する第二壁の厚さ及び前記長手方向の他端側に位置する第三壁の厚さの方が小さいことが好ましい。 Further, in the present invention, the partition wall has a shape that is long in one direction, and the partition wall is positioned closer to one end side in the longitudinal direction than the thickness of the first wall located in the region including the center in the longitudinal direction of the partition wall. It is preferable that the thickness of the two walls and the thickness of the third wall located on the other end side in the longitudinal direction are smaller.
このように、前記隔壁のうち相対的に小さな引張荷重しか作用していない部分の肉厚を小さくすることにより、圧力容器全体として、要求される設計要件を満足しつつ、材料の削減による軽量化を図ることができる。具体的に、この圧力容器では、前記隔壁のうち当該隔壁の長手方向の中央を含む領域に位置する第一壁に比べ、当該隔壁のうち前記周壁により近い部位、すなわち、当該隔壁の前記長手方向の一端側に位置する第二壁及び他端側に位置する第三壁には、小さな引張荷重しか作用しない。よって、これら第二壁及び第三壁のそれぞれの厚さを、当該圧力容器に要求される設計要件を満足する範囲内において、前記第一壁の厚さよりも小さくすることができる。これにより、材料が削減されて圧力容器が軽量化される。 In this way, by reducing the wall thickness of the partition where only a relatively small tensile load is applied, the pressure vessel as a whole can be reduced in weight by reducing the material while satisfying the required design requirements. Can be achieved. Specifically, in this pressure vessel, a portion closer to the peripheral wall of the partition wall, that is, the longitudinal direction of the partition wall than the first wall located in a region including the center of the partition wall in the longitudinal direction. Only a small tensile load acts on the second wall located on the one end side and the third wall located on the other end side. Therefore, the thickness of each of the second wall and the third wall can be made smaller than the thickness of the first wall within a range that satisfies the design requirements required for the pressure vessel. Thereby, material is reduced and a pressure vessel is reduced in weight.
以上のように、本発明によれば、応力集中の発生を抑制可能な圧力容器を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a pressure vessel capable of suppressing the occurrence of stress concentration can be provided.
本発明の好ましい実施形態について、図１ないし図９を参照しながら説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図１に示すように、本実施形態の圧力容器は、高圧のガスを収容する略直方体形状の容器本体と、この容器本体内を第一室と第二室とに二等分する隔壁４０とを有する。前記第一室及び前記第二室には、熱交換器や配管等が収容されるが、これらは図示を省略している。容器本体は、隔壁４０の上端と接続される上壁１０と、この上壁１０と対向するとともに隔壁４０の下端と接続される底壁２０と、上壁１０の周縁と底壁２０の周縁とを接続する周壁３０とを有する。また、以下の説明では、上壁１０と底壁２０との並び方向をＺ軸方向とし、第一室と第二室との並び方向をＹ軸方向とし、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＸ軸方向とする。
As shown in FIG. 1, the pressure vessel of the present embodiment includes a substantially rectangular parallelepiped container main body that contains high-pressure gas, and a
この圧力容器に高圧ガスが封入されると、上壁１０、底壁２０及び周壁３０には、これら各壁がそれぞれ外側に膨張する方向の荷重が作用する。このとき、上壁１０と隔壁４０との接続部及び底壁２０と隔壁４０との接続部には相対的に大きな荷重が作用する。本実施形態の圧力容器は、前記接続部を補強することにより、当該接続部近傍への応力集中の発生を回避するとともに、前記接続部を補強するだけでは回避することのできない上壁１０及び底壁２０への応力集中の発生を抑制するものである。
When high pressure gas is sealed in the pressure vessel, a load in a direction in which each of the walls expands outward acts on the
具体的には、図１に示すように、上壁１０は、平板状の上壁本体１１と、この上壁本体１１の表面から外側に向かって突出する形状の上壁突出部１２と、上壁本体１１の外面のうち前記第一室側に立設された上壁第一室側リブ１３ａと、上壁本体１１の外面のうち前記第二室側に立設された上壁第二室側リブ１３ｂとを有する。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
上壁本体１１は、周壁３０の上端を塞ぐ形状を有し、この周壁３０の上端とつながっているとともに隔壁４０の上端とつながっている。図４に示すように、この上壁本体１１と周壁３０との境界は、外側に向かって凸となった湾曲面となっている。本実施形態では、この上壁本体１１は、一方向（Ｙ軸方向）に長い略矩形状としている。
The
図４に示すように、上壁突出部１２は、上壁本体１１の外面のうち当該上壁本体１１の内面と隔壁４０の上端との接続部の裏側に位置する部位を含むように形成される。この上壁突出部１２は、上壁本体１１の長手方向の略中央を当該上壁本体１１の短手方向（Ｘ軸方向）に沿って伸びる形状を有する。本実施形態では、上壁突出部１２の上壁本体１１の外面からの突出量を、当該上壁突出部１２の長手方向の全域にわたって一定としている。この上壁突出部１２の短手方向（Ｙ軸方向）の寸法は、上壁本体１１の内面と隔壁４０の上端との接続部の寸法よりも大きくなるように設定されている。
As shown in FIG. 4, the
上壁第一室側リブ１３ａは、上壁本体１１のうち前記第一室側の部位を補強する。この上壁第一室側リブ１３ａは、上壁本体１１の短手方向と平行な方向に沿って伸びる形状の短手方向リブ１４ａと、上壁本体１１の長手方向と平行な方向、すなわち、上壁突出部１２と交差する方向に沿って伸びる形状の長手方向リブ１５ａとを有する。これら短手方向リブ１４ａと長手方向リブ１５ａとは、それぞれ同じ高さを有し、その高さは上壁突出部１２よりも高く設定されている。長手方向リブ１５ａは、上壁突出部１２の側面及び上面とつながる形状を有する。本実施形態では、短手方向リブ１４ａを３本、長手方向リブ１５ａを６本としている。また、この上壁第一側リブ１３ａは、上壁本体１１の隅角部には形成されない。すなわち、短手方向リブ１４ａのうち最も外側に立設されたものの長さは、そのすぐ内側に立設されたものの長さよりも短く、また、長手方向リブ１５ａのうち最も外側に立設されたものの長さは、そのすぐ内側に立設されたものの長さよりも短くなっている。
The upper wall first
上壁第二室側リブ１３ｂは、上壁本体１１のうち前記第二室側の部位を補強する。この上壁第二室側リブ１３ｂは、上壁本体１１の短手方向と平行な方向に沿って伸びる形状の短手方向リブ１４ｂと、上壁本体１１の長手方向と平行な方向、すなわち、上壁突出部１２と交差する方向に沿って伸びる形状の長手方向リブ１５ｂとを有する。これら短手方向リブ１４ｂと長手方向リブ１５ｂとは、それぞれ同じ高さを有し、その高さは上壁突出部１２よりも高く設定されている。長手方向リブ１５ｂは、上壁突出部１２の側面及び上面とつながる形状を有する。また、上壁第一室側リブ１３ａの長手方向リブ１５ａと上壁第二室側リブ１３ｂの長手方向リブ１５ｂとは、上壁突出部１２の上面で互いにつながる形状を有する。すなわち、各長手方向リブ１５ａ，１５ｂは、上壁突出部１２と接触しつつ当該上壁突出部１２の上側を跨ぐように上壁本体１１の長手方向に沿って伸びる形状を有する。本実施形態では、短手方向リブ１４ｂを３本、長手方向リブ１５ｂを６本としている。また、この上壁第二側リブ１３ｂは、上壁本体１１の隅角部には形成されない。すなわち、短手方向リブ１４ｂのうち最も外側に立設されたものの長さは、そのすぐ内側に立設されたものの長さよりも短く、また、長手方向リブ１５ｂのうち最も外側に立設されたものの長さは、そのすぐ内側に立設されたものの長さよりも短くなっている。
The upper wall second
図２に示すように、底壁２０は、上壁本体１１と同形状の底壁本体２１と、この底壁本体２１の表面から外側に向かって突出する形状の底壁突出部２２と、底壁本体２１の外面のうち前記第一室側に立設された底壁第一室側リブ２３ａと、上壁本体１１の外面のうち前記第二室側に立設された底壁第二室側リブ２３ｂとを有する。
As shown in FIG. 2, the
底壁本体２１は、周壁３０の下端を塞ぐ形状を有し、この周壁３０の下端とつながっているとともに隔壁４０の下端とつながっている。図４に示すように、この底壁本体２１と周壁３０との境界は、外側に向かって凸となった湾曲面となっている。
The
図４に示すように、底壁突出部２２は、底壁本体２１の外面のうち当該底壁本体２１の内面と隔壁４０の下端との接続部の裏側に位置する部位を含むように形成される。この底壁突出部２２は、底壁本体２１の長手方向の略中央を当該底壁本体２１の短手方向（Ｘ軸方向）に沿って伸びる形状を有する。本実施形態では、底壁突出部２２の底壁本体２１の外面からの突出量を、当該底壁突出部２２の長手方向の全域にわたって一定としている。この底壁突出部２２の短手方向（Ｙ軸方向）の寸法は、底壁本体２１の内面と隔壁４０の下端との接続部の寸法よりも大きくなるように設定されている。また、底壁本体２１のうち底壁突出部２２とつながった部位は、底壁本体２１のその他の部位よりも外側（図４では下側）に突出する形状を有する。
As shown in FIG. 4, the
底壁第一室側リブ２３ａは、底壁本体２１のうち前記第一室側の部位を補強する。この底壁第一室側リブ２３ａは、底壁本体２１の短手方向と平行な方向に沿って伸びる形状の短手方向リブ２４ａと、底壁本体２１の長手方向と平行な方向、すなわち、底壁突出部２２と交差する方向に沿って伸びる形状の長手方向リブ２５ａとを有する。これら短手方向リブ２４ａと長手方向リブ２５ａとは、それぞれ同じ高さを有し、その高さは底壁突出部２２よりも低く設定されている。長手方向リブ２５ａは、この底壁突出部２２の側面とつながる形状を有する。本実施形態では、短手方向リブ２４ａを２本、長手方向リブ２５ａを４本としている。
The bottom wall first
底壁第二室側リブ２３ｂは、底壁本体２１のうち前記第二室側の部位を補強する。この底壁第二室側リブ２３ｂは、底壁本体２１の短手方向と平行な方向に沿って伸びる形状の短手方向リブ２４ｂと、底壁本体２１の長手方向と平行な方向、すなわち、底壁突出部２２と交差する方向に沿って伸びる形状の長手方向リブ２５ｂとを有する。これら短手方向リブ２４ａと長手方向リブ２５ａとは、それぞれ同じ高さを有し、その高さは底壁突出部２２よりも低く設定されている。長手方向リブ２５ｂは、この底壁突出部２２の側面とつながる形状を有する。本実施形態では、短手方向リブ２４ｂを２本、長手方向リブ２５ｂを４本としている。
The bottom wall second
周壁３０は、上壁本体１１の周縁と底壁本体２１の周縁とを接続する。本実施形態では、この周壁３０は、全周にわたって一定の厚さを有する略四角筒状としている。そして、周壁３０のうち隔壁４０と対向する隔壁対向部３０ａは、隔壁４０の長手方向と平行な方向に伸びる形状としている。この周壁３０は、隔壁４０と交差する部位に形成された第一側壁３１及び第二側壁３２を有する。第一側壁３１は、前記第一室内と容器本体外とを連通する第一開口部３１ａと、前記第二室内と容器本体外とを連通する第二開口部３１ｂとを有する。同様に、第二側壁３２は、前記第一室内と容器本体外とを連通する第一開口部３２ａと、前記第二室と容器本体外とを連通する第二開口部３２ｂとを有する。第一室及び第二室への熱交換器や配管等の収容後、各開口部は、それぞれ当該開口部を覆う形状の蓋により塞がれる。なお、各図では、前記蓋の図示は省略している。
The
ここで、先に説明したように、この圧力容器に高圧ガスが封入されると、上壁１０、底壁２０及び周壁３０には、これら各壁がそれぞれ外側に膨張する方向の荷重が作用する。このとき、隔壁４０は、外側に膨張する上壁１０と底壁２０とにより、当該上壁１０と底壁２０とを結ぶ上下方向（Ｚ軸方向）に引っ張られるので、当該隔壁４０には前記上下方向の引張荷重が作用する。この引張荷重は、隔壁４０の全域にわたって均等に分布していない。つまり、この隔壁４０には、相対的に大きな引張荷重が作用する部位と小さな引張荷重が作用する部位とが存在する。具体的には、上壁本体１１及び底壁本体２１は、その中央部での変形量が最も大きくなり、当該中央部から周壁３０との接続部に向かうにしたがってその変形量が小さくなるので、隔壁４０に作用する引張荷重も、当該隔壁４０の中央部で最大となり、当該中央部から隔壁４０の両端部に向かうにしたがって小さくなる。そこで、本実施形態では、隔壁４０の厚さを当該隔壁４０に作用する前記引張荷重の分布に略対応させることとした。すなわち、基本的には、前記引張荷重が相対的に大きくなる部位の肉厚を大きくするとともに、前記引張荷重が相対的に小さくなる部位の肉厚を小さくした。
Here, as described above, when high-pressure gas is sealed in the pressure vessel, a load is applied to the
具体的に、隔壁４０は、図３及び図４に示すように、上壁本体１１との接続部と底壁本体２１との接続部とを結ぶ方向（Ｚ軸方向）及び当該各壁４０の厚さ方向（Ｙ軸方向）のそれぞれに直交する方向（Ｘ軸方向）に長い矩形の平板状を呈する。なお、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図であるが、このＩＩＩ−ＩＩＩ線は、図１の上壁突出部１２と当該上壁突出部１２のすぐ隣に隣接する短手方向リブ１４ｂとの間を通る。この隔壁４０は、当該隔壁４０の長手方向の中央を含む領域に位置する第一壁４１と、前記長手方向の一端側に位置する第二壁４２と、前記長手方向の他端側に位置する第三壁４３とを有する。これらの各壁は、前記長手方向の一端側から他端側に向かって第二壁４２、第一壁４１及び第三壁４３の順につながっている。なお、本実施形態では、隔壁４０が、Ｙ軸方向からみて一方向に長い矩形である例について示すが、この隔壁４０は、同方向からみて正方形であってもよく、以下、いずれの場合であっても、Ｘ軸方向を当該隔壁４０の長手方向として説明する。
Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the
第一壁４１、第二壁４２及び第三壁４３は、すべて一方向（Ｘ軸方向）に長い矩形の平板状を呈する。第一壁４１は、その上端が上壁本体１１とつながっており、その下端が底壁本体２１とつながっている。第二壁４２及び第三壁４３は、その上端が上壁本体１１とつながっており、その下端が底壁本体２１とつながっており、そして、その第一壁４１とつながった側と反対側の端部が周壁３０とつながっている。図５（ａ）に示すように、第二壁４２は、その厚さが第一壁４１の厚さよりもの方が小さな形状を有し、かつ、第三壁４３は、その厚さが第一壁４１の厚さよりも小さな形状を有する。本実施形態では、これら第一壁４１、第二壁４２及び第三壁４３は、それぞれその長手方向の全域にわたって一様な厚さとしており、かつ、それぞれの厚さ方向の中心軸が一致する配置としている。ただし、図５（ｂ）に示すように、第一壁４１の表面と第二壁４２の表面とは滑らかにつながっており、第一壁４１の表面と第三壁４３の表面とは滑らかにつながっていることが好ましい。このようにすれば、第一壁４１と第二壁４２との境界近傍、及び第一壁４１と第三壁４３との境界近傍に発生する応力集中を緩和することができる。
The
そして、第二壁４２の長手方向の寸法Ｌ１及び第三壁４３の長手方向の寸法Ｌ２は、それぞれ周壁３０のうち隔壁４０と対向する隔壁対向部３０ａと隔壁４０との間の寸法Ｂ（図１を参照）の２分の１以下とされることが好ましい。これは、図６に示すように、前記寸法Ｌ１が前記寸法Ｂの２分の１以下となる範囲では、第二壁４２に発生する応力が第一壁４１に発生する応力の２分の１以下となるという理由による。そのため、前記寸法Ｌ１を前記寸法Ｂの２分の１以下とすることにより、第二壁４２の厚さを第一壁４１の厚さの２分の１以下に設定することが可能となる。このことは、第三壁４３についても同様である。本実施形態では、第二壁４２の長手方向の寸法Ｌ１と第三壁４３の長手方向の寸法Ｌ２とを同一としている。
The longitudinal dimension L1 of the
さらに、容器本体内に高圧のガスが収容されて第一壁４１に上下方向の引張荷重が作用することによって当該第一壁４１に生じる応力が、第一壁４１内で均一に分布するようにこの第一壁４１の厚さが設定されてもよい。第二壁４２及び第三壁４３についても同様である。このようにすれば、各壁の厚さが最適化されて材料に無駄がなくなり、圧力容器が一層軽量化される。
Further, the stress generated in the
また、これまで説明してきた容器本体に高圧ガスが封入されたとき、相対的に高応力となる部位は、上壁本体１１と周壁３０の隔壁対向部３０ａとの境界及び底壁本体２１と隔壁対向部３０ａとの境界であるので、当該容器本体は、この境界近傍を補強する補強部をさらに有することが好ましい。本実施形態では、高応力となる部位が上壁１０側及び底壁２０側で同様であるので、上壁１０側を例にとって説明する。具体的には、図８及び図９に示すように、上側補強部５１，５２を設けることが好ましい。図８に示す上側補強部５１は、隔壁対向部３０ａの内面と上壁本体１１の内面との境界から内側に向かって膨出するとともに当該境界に沿って伸びる形状を有する。図９に示す上側補強部５２は、隔壁対向部３０ａの内面と上壁本体１１の内面との境界を跨ぐように当該隔壁対向部３０ａの内面と上壁本体１１の内面とに接続される形状を有する。なお、これら上側補強部５１，５２は、容器本体の内面ではなく外面に設けられてもよい。
Further, when the high pressure gas is sealed in the container main body described so far, the portions that become relatively high stress are the boundary between the upper wall
以上説明したように、本実施形態の圧力容器では、当該圧力容器への応力集中の発生が抑制される。具体的には、上壁本体１１と隔壁４０との接続部は上壁突出部１２により補強されるので、この部分への応力集中の発生が抑制される。そして、上壁本体１１は、上壁第一室側リブ１３ａ及び上壁第二室側リブ１３ｂにより補強されているので、この上壁本体１１の変形が抑制される。さらに、これら上壁第一室側リブ１３ａ及び上壁第二室側リブ１３ｂは、上壁突出部１２とつながる形状を有しており上壁本体１１のうち前記接続部の近傍で途切れないので、当該リブと上壁本体１１との境界への応力集中の発生が抑制される。このことは、底壁２０側についても同様である。すなわち、この実施形態の圧力容器によれば、容器本体と隔壁４０との接続部を補強するだけでは回避することのできない上壁１０及び底壁２０への応力集中の発生が解消される。これにより、上壁本体１１及び底壁本体２１の肉厚を小さくすることが可能となるので、圧力容器全体としての軽量化が可能となる。
As described above, in the pressure vessel of this embodiment, the occurrence of stress concentration on the pressure vessel is suppressed. Specifically, since the connecting portion between the upper wall
また、本実施形態では、上壁第一室側リブ１３ａ及び上壁第二室側リブ１３ｂは、上壁突出部１２の上側で互いにつながるとともに当該上壁突出部１２の上面とつながる形状を有するので、上壁本体１１と隔壁４０との接続部や、各リブ１３ａ，１３ｂと上壁突出部１２との境界への応力集中の発生が一層抑制される。
In the present embodiment, the upper wall first
また、本実施形態では、隔壁４０のうち相対的に小さな引張荷重しか作用していない部分の肉厚を小さくしたので、圧力容器全体として、要求される設計要件を満足しつつ、材料の削減による軽量化を図ることができる。具体的には、第二壁４２及び第三壁４３のそれぞれの厚さを、当該圧力容器に要求される設計要件を満足する範囲内において、第一壁４１の厚さよりも小さくしたので、材料が削減されて圧力容器が軽量化される。
Moreover, in this embodiment, since the thickness of the part which only the comparatively small tensile load is acting among the
また、本実施形態では、第二壁４２及び第三壁４３のそれぞれの長手方向の寸法Ｌ１を隔壁４０と隔壁対向部３０ａとの間の寸法Ｂの２分の１以下としたので、隔壁４０のうち相対的に大きな引張荷重が作用する第一壁４１の長手方向の寸法が十分に確保されて前記設計要件の満足が容易となるとともに、第二壁４２及び第三壁４３のそれぞれの厚さを第一壁４１の厚さよりも小さくすることにより、圧力容器の軽量化を図ることができる。
In the present embodiment, the dimension L1 in the longitudinal direction of each of the
ここで、本実施形態の変形例について、図７を参照しながら説明する。先に説明したように、容器本体の第一室及び第二室に高圧ガスが封入されたときの上壁本体１１の変形量は、その中央部に比べ、周壁３０との接続部に近い部位の方が小さくなる。具体的には、上壁本体１１のうち第一壁４１の厚さ方向（Ｙ軸方向）において当該第一壁４１と隣接する第一領域の変形量よりも、この第一領域以外の第二領域（上壁本体１１のうち第二壁４２の厚さ方向において当該第二壁４２と隣接する領域、及び上壁本体１１のうち第三壁４３の厚さ方向において当該第三壁４３と隣接する領域）の変形量の方が小さくなる。そのため、上壁第一室側リブ１３ａ及び上壁第二室側リブ１３ｂは、前記第一領域に立設された部位の高さ寸法よりも、前記第二領域に立設された部位の高さ寸法を小さくすることができる。このように、上壁本体１１のうち相対的に小さな応力しか生じない前記第二領域に立設されたリブの高さ寸法を、上壁本体１１のうち相対的に大きな応力が生じる前記第一領域に立設されたリブの高さ寸法よりも小さくすることにより、大幅な重量増を回避しながら、上壁本体１１の強度を向上させることができる。このことは、底壁２０側についても同様である。
Here, a modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. As described above, the amount of deformation of the
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
例えば、上記実施形態では、容器本体がＹ軸方向に長い直方体形状である例について示したが、Ｘ軸方向に長い直方体形状であってもよい。 For example, in the above-described embodiment, an example in which the container main body has a rectangular parallelepiped shape that is long in the Y-axis direction is shown, but it may be a rectangular solid shape that is long in the X-axis direction.
また、上記実施形態では、周壁３０の隔壁対向部３０ａは、隔壁４０の長手方向と平行な方向に伸びる形状を有する例について示したが、この隔壁対向部３０ａは、容器本体の外側に向かって凸となった湾曲面であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、隔壁４０の厚さを当該隔壁４０の長手方向に沿って異ならせた例について示したが、この隔壁４０の厚さは、その長手方向に沿って一定であってもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the thickness of the
１０ 上壁
１１ 上壁本体
１２ 上壁突出部
１３ａ 上壁第一室側リブ
１３ｂ 上壁第二室側リブ
１４ａ 短手方向リブ
１４ｂ 短手方向リブ
１５ａ 長手方向リブ
１５ｂ 長手方向リブ
２０ 底壁
２１ 底壁本体
２２ 底壁突出部
２３ａ 底壁第一室側リブ
２３ｂ 底壁第二室側リブ
３０ 周壁
３０ａ 隔壁対向部
３１ 第一側壁
３２ 第二側壁
４０ 隔壁
４１ 第一壁
４２ 第二壁
４３ 第三壁
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記容器本体は、前記隔壁の上端と接続される上壁と、この上壁と対向するとともに前記隔壁の下端と接続される底壁と、前記上壁の周縁と前記底壁の周縁とを接続する周壁とを有し、
前記上壁は、前記周壁の上端及び前記隔壁の上端に接続される上壁本体と、この上壁本体の外面のうち当該上壁本体の内面と前記隔壁の上端との接続部の裏側に位置する部位から外側に向かって突出する形状の上壁突出部と、前記上壁本体のうち前記第一室の外面に立設された上壁第一室側リブと、前記上壁本体のうち前記第二室の外面に立設された上壁第二室側リブとを有し、
前記底壁は、前記周壁の下端及び前記隔壁の下端に接続される底壁本体と、この底壁本体の外面のうち当該底壁本体の内面と前記隔壁の下端との接続部の裏側に位置する部位から外側に向かって突出する形状の底壁突出部と、前記底壁本体のうち前記第一室の外面に立設された底壁第一室側リブと、前記底壁本体のうち前記第二室の外面に立設された底壁第二室側リブとを有し、
前記上壁第一室側リブ及び前記上壁第二室側リブは、それぞれ前記上壁突出部につながる形状を有し、
前記底壁第一室側リブ及び前記底壁第二室側リブは、それぞれ前記底壁突出部につながる形状を有する圧力容器。 A pressure vessel having a container main body containing high-pressure gas, and a partition wall formed in the container main body so as to bisect the inside of the container main body into a first chamber and a second chamber,
The container body connects an upper wall connected to the upper end of the partition wall, a bottom wall facing the upper wall and connected to the lower end of the partition wall, and a peripheral edge of the upper wall and a peripheral edge of the bottom wall. And a peripheral wall
The upper wall is located on the back side of a connection portion between the inner surface of the upper wall body and the upper end of the partition wall, of the upper wall body connected to the upper end of the peripheral wall and the upper end of the partition wall. An upper wall projecting portion having a shape projecting outward from a portion to be formed, an upper wall first chamber side rib erected on an outer surface of the first chamber among the upper wall main body, and the upper wall main body of the upper wall main body An upper wall second chamber side rib standing on the outer surface of the second chamber;
The bottom wall is located on the back side of a connecting portion between a bottom wall body connected to a lower end of the peripheral wall and a lower end of the partition wall, and an outer surface of the bottom wall body and an inner surface of the bottom wall body and the lower end of the partition wall A bottom wall protrusion having a shape protruding outward from a portion to be formed, a bottom wall first chamber side rib erected on the outer surface of the first chamber of the bottom wall body, and the bottom wall body of the bottom wall body A bottom wall second chamber side rib standing on the outer surface of the second chamber;
The upper wall first chamber side rib and the upper wall second chamber side rib each have a shape connected to the upper wall protrusion,
The bottom wall first chamber side rib and the bottom wall second chamber side rib are pressure vessels each having a shape connected to the bottom wall protrusion.
前記上壁第一室側リブ及び前記上壁第二室側リブは、前記上壁突出部の上側で互いにつながるとともに当該上壁突出部の上面とつながる形状を有する圧力容器。 The pressure vessel according to claim 1,
The pressure vessel having a shape in which the upper wall first chamber side rib and the upper wall second chamber side rib are connected to each other on the upper side of the upper wall protrusion and to the upper surface of the upper wall protrusion.
前記容器本体は、前記周壁のうち前記隔壁と対向する隔壁対向部と前記上壁本体との境界を補強する上側補強部と、前記隔壁対向部と前記底壁本体との境界を補強する下側補強部とをさらに有する圧力容器。 The pressure vessel according to claim 1 or 2,
The container body includes an upper reinforcing portion that reinforces a boundary between the partition wall facing portion that faces the partition wall and the upper wall body, and a lower side that reinforces a boundary between the partition wall facing portion and the bottom wall body. A pressure vessel further comprising a reinforcing portion.
前記隔壁は、一方向に長い形状を有し、当該隔壁の長手方向の中央を含む領域に位置する第一壁の厚さよりも、前記長手方向の一端側に位置する第二壁の厚さ及び前記長手方向の他端側に位置する第三壁の厚さの方が小さい圧力容器。 The pressure vessel according to any one of claims 1 to 3,
The partition wall has a shape that is long in one direction, and the thickness of the second wall located on one end side in the longitudinal direction rather than the thickness of the first wall located in the region including the center in the longitudinal direction of the partition wall; A pressure vessel in which the thickness of the third wall located on the other end side in the longitudinal direction is smaller.
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