JP2010506804A - 貨物コンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】
タンクを含み、ＩＳＯ枠組内に取り付けられた、設計圧力Ｐで加圧された流体を輸送する貨物コンテナ。タンクは、極限引張強さＳＵを有する材料から形成される容器を含む。この容器は、内径ＲＩと、従来技術の貨物コンテナよりも薄く、
（Ｐ×Ｒ_ｉ）／（（Ｓ_ｕ／Ｘ_ａ）−（Ｘ_ｂ×Ｐ））
に実質的に等しい厚さＴｓとを有する円筒形の外板を有する。この容器は、ＡＳＭＥのボイラー アンド プレッシャー べセル コード（Ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌ Ｃｏｄｅ）の第ＶＩＩＩ部、第２節に適合する。この貨物コンテナは、加圧された流体で満たされる前又は後に、輸送車両上に搭載され、遠隔地へと輸送され得る。
【選択図】図１

Description

この一般特許出願は、参照により本明細書に組み込まれる２００６年１０月１３日出願の米国特許仮出願第６０／８２９，４１８号に対する優先権を主張する。

本発明は、一般に、タンク・コンテナとして一般的に知られる、加圧された流体用の貨物コンテナに関する。

通常、貨物コンテナは、１ｍ^３（３５．３ｆｔ^３）以上の内部容積を有する輸送器材の１つと考えられる。貨物コンテナは、繰り返しの使用を意図されており、途中で積み直すことなく１つ又は複数の輸送方式によって商品を容易に運搬するように、特に設計されている。貨物コンテナは、ある輸送方式から別の輸送方式への移動などのコンテナの取扱いを手早くすることを可能にする装置が取り付けられ得る。

ＩＳＯコンテナは、その製造の時点において既存の関連するＩＳＯコンテナ規格に従う貨物コンテナである。ＩＳＯは国際規格の設定組織であり、その規格の遵守は義務的ではない。Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ＩＳＯ ６６８（第５版）及びＩＳＯ１４９６−３（第４版）が、参照により本明細書に組み込まれる。

本願は、特に、たとえば、塩素、無水アンモニア、及び過フッ化炭化水素を含む加圧液化ガスなどの加圧された資材を輸送するのに用いられる貨物コンテナに関する。このような流体は、１００ｐｓｉから５００ｐｓｉの間の最高許容作用圧力を有するタンク・コンテナで輸送される。上限５００ｐｓｉは理論上の限界ではなく、法規的な限界であり、出願者は、関連する法規がより高い圧力を許容する場合、貨物コンテナが、そのようなより高い作用圧力に耐えるように建造されることを期待する。

本発明の実施形態の貨物コンテナを含む、加圧液化ガスなどの加圧された資材の輸送用の貨物コンテナは、加圧された資材で満たされる前又は後に、（トラック、船舶又は貨車などの）輸送乗物上に搭載され、次に、遠隔地へと輸送され得る。大部分の国では、貨物コンテナは、特定の国の政府によって任命された所管官庁（又はその指定組織）によって、使用を許可されなければならない。たとえば、アメリカ合衆国では、これらの貨物コンテナは、運輸省（Ｄ．Ｏ．Ｔ．）によって許可されなければならない。さらに大部分の国では、所管官庁は、公認されている圧力容器の規約を、すべて又は一部採用する。たとえば、米国のＤ．Ｏ．Ｔ．は、アメリカン ソサイエティ オブ メカニカル エンジニアス（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）（ＡＳＭＥ）のボイラー アンド プレッシャー べセル コード（Ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌ Ｃｏｄｅ）をいくらかの追加の制限を付して採用している。

従来、圧力の掛かった流体用のそのような貨物コンテナのタンクは、アメリカ合衆国では、非焼成圧力容器を扱うＡＳＭＥのボイラー アンド プレッシャー べセル コード（Ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌ Ｃｏｄｅ）の第ＶＩＩＩ部、第１節である、公認されている圧力容器の規約に従って設計及び構築されてきた。この節の全体の開示が、参照により本明細書に組み込まれる。これらのタンクが、通常の温度及び圧力の環境条件において流体を保持し、輸送するために使用されるとき、外板の最小厚さＴ_ｓは、以下の式
Ｔ_Ｓ＝（Ｐ_{ｄｅｓｉｇｎ}×Ｒ_ｉ）／（（Ｅ×Ｓ_{ＤＩＶ．１}）−（０．６×Ｐ_{ｄｅｓｉｇｎ}））
によって決められており、このとき、
Ｐ_{ｄｅｓｉｇｎ}＝タンクの内部設計圧力、
Ｒ_ｉ＝タンクの外板の内径、
Ｓ_{ＤＩＶ．１}＝最大許容応力に関する引張強さ係数、及び
Ｅ＝継手効率である。

継手効率Ｅは、溶接された継手の放射線透過試験の程度によって、０から１の間の値を有する。溶接されたすべての継手が完全に放射線透過試験を受けるとき、Ｅは値１を有し、式から本質的に外れる。（第２節では、すべての溶接された継手が完全に放射線透過試験を受けることが要求されるため、この係数は式に現れない。）

これらの従来技術の貨物コンテナは、一般に、最も厳しい許可条件を有すると業界で見られている米国運輸省を含む、貨物コンテナの許可に関係する様々な国における所管官庁の意を満たしている。またその一方で、ＡＳＭＥのボイラー アンド プレッシャー べセル コード（Ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌ Ｃｏｄｅ）は恒久的な規格ではなく、時に応じて変更の可能性があることに注目すべきである。

約４５００Ｕ．Ｓ．Ｗ．Ｇ．（米国液量ガロン）の容量及び３３５から４００ｐｓｉの間の設計圧力を有する、ＡＳＭＥのボイラー アンド プレッシャー べセル コード（Ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌ Ｃｏｄｅ）の第ＶＩＩＩ部第１節に従って作製されたタンク・コンテナは、約１７，０００ポンドから２０，０００ポンドの間の自重を有していた。これは、タンク・コンテナが満杯にされ、幹線道路での輸送のためにトラックに載せられたとき、その道のために制定された重量制限を、そのトラックが容易に越えてしまう可能性があることを意味する。この点に関して最も制限の多い国はおそらく日本であり、荷が積まれたとき、タンク・コンテナは５３，０００ポンドを超えてはならない。そのような積載量制限の結果、多くのタンク・コンテナは、輸送される流体の密度に従い、部分的にのみ満たされることが可能となり、これが、コンテナを非能率的にする。

タンク・コンテナとも称される、加圧された流体を輸送する貨物コンテナは、タンク（又は外板）及びタンクを囲む骨組み（又は枠組）を含む。タンクは、運ばれる貨物を収納し、タンクが満たされ、空にされることのできるように設計される様々なパイプ及び取付け部品を備えてよい。タンクは、円筒形の外板、及び円筒形の外板の各端部をそれぞれが閉じる２つの頭部から形成されてよい。外板の寸法は、外径Ｒ_ｏ及び内径Ｒ_ｉを含み、その間の差が外板の厚さＴ_ｓを画定する。

タンク・コンテナの外板及び頭部は、許可された圧力容器の規約の要求を満たす材料、又は所管官庁によって許可された材料から構築されてよい。アメリカ合衆国では典型的に、タンク・コンテナの外板及び頭部は、８１，０００ｐｓｉの極限引張強さ（Ｓ_ｕ）を有する高強度鋼、たとえばＳＡ６１２Ｎ、から作製されている。

加圧された流体用のＩＳＯ貨物コンテナの骨組みは、流体を包含する目的のためには存在しなくてよいタンク取付け具、端部構造体、及び他の荷重支持要素を含む。骨組みは、貨物コンテナ全体の持ち上げ、取扱い、固定、及び輸送から発生する静的及び動的な力を伝達するように機能する。骨組みは、その下部構造、端部構造、及び側部構造を形成する、８つの隅取付け部品（４つの頂部隅取付け部品及び４つの底部隅取付け部品）、レール、柱及びすじかいを含んでよく、ＩＳＯ１４９６−３の第５．１〜５．５節の必要条件を満たしてよい。本出願の文脈において、「ＩＳＯ枠組」という用語は、上記の節の骨組みの必要条件を満たす骨組みを意味する。

加圧された流体用のＩＳＯコンテナは、また、コンテナの意図された用途に依存して、特定の追加の構成要素を含んでよい。たとえば、加圧された流体が温度に影響されやすい場合、及び／又は、輸送が極端な温度の環境（すなわち高温又は低温の環境温度）で起こる場合、貨物コンテナは、日よけ、ライニング、ジャケット（外装材）、絶縁材、空気阻流板などを含んでよい。

本発明の実施形態は、貨物コンテナの自重の減少をもたらすタンク設計を有する新規なＩＳＯコンテナを提供する。好ましい実施形態では、本発明は、典型的に１００ｐｓｉから５００ｐｓｉの間の圧力Ｐで流体を輸送する貨物コンテナを提供する。貨物コンテナは、タンク及びＩＳＯ枠組を含んでよい。タンクは、実質的に８１，０００ｐｓｉの極限引張強さ（Ｓ_ｕ）を有する外板及び頭部を備えて作製されてよい。円筒形の容器の外板は、
Ｔ_Ｓ＝（Ｐ_ｗ×Ｒ_ｉ）／（（Ｓ_ｕ／Ｘ_ａ）−（Ｘ_ｂ×Ｐ_ｗ））
によって与えられる厚さＴ_ｓを有してよく、このとき、
Ｐ_ｗ＝タンクの内部設計圧力、
Ｒ_ｉ＝タンクの外板の内径、
Ｘ_ａ＝最大許容応力に関するスカラ係数、
Ｘ_ｂ＝内部設計圧力に関するスカラ係数、及び
Ｓ_ｕ＝極限引張強さであり、
このときＸ_ａは１．５より大きい。より具体的には、Ｘ_ａは１．５から３．０の間の範囲にあってよい。一実施形態では、Ｘ_ａは実質的に２．５であってよい。スカラ係数Ｘ_ｂは、０から１の間の範囲にあってよい。より具体的には、Ｘ_ｂは０．５であってよい。しかしながら、Ｘ_ｂが１から５の間にあってよい別の実施形態が考えられる。ここで、外板は、＋／−（プラス又はマイナス）６％の典型的な製造公差で上記の厚さに製造されてよいことに留意されたい。

本発明の実施形態による貨物コンテナは、米国運輸省の要求を満たしている。したがって本発明の実施形態による貨物コンテナは、加圧された流体で満たされる前又は後に、（トラック又は貨車などの）輸送乗物上に搭載され、次に、遠隔地へと輸送され得る。本発明の実施形態による貨物コンテナは、同等の従来技術の貨物コンテナよりも約２０００ポンド少ない自重を有し、その両方が約４５００Ｕ．Ｓ．Ｗ．Ｇ．の容量及び３３５から３６５ｐｓｉの設計圧力を有する。

本発明の実施形態は、以下に完全に説明され、請求項に特に指摘されるこれら及び他の特徴を提供し、以下の説明、及び添付の図面は、本発明の例示的な実施形態を詳細に説明するが、これは、本発明の原理が用いられてよい様々なやり方のうちのただ１つを示すものである。

本発明による貨物コンテナの側面図である。

図１の貨物コンテナの上面図である。

図１の貨物コンテナの端面図である。

輸送車両上に搭載された図１の貨物コンテナの概略図である。

少なくとも１００ｐｓｉであり５００ｐｓｉを超えない実用（又は設計）圧力Ｐ_ｗを有する加圧流体を輸送する貨物コンテナ１０が、図１〜３に示される。下記にさらに詳細に説明されるように、貨物コンテナ１０は、従来技術の貨物コンテナと比べてコンテナの自重の減少をもたらす新規なタンク設計を有する。上記の内容は１００ｐｓｉから５００ｐｓｉの間の作用圧力Ｐ_ｗを有すると説明されているが、本発明の実施形態の貨物コンテナは、５０ｐｓｉから７５０ｐｓｉの間の範囲の作用圧力を有しているだろうことが予期される。

貨物コンテナ１０は、タンク１２及び枠組１４を含んでよい。タンク１２は、概ね円柱形であってよい外板２４と、外板２４の遠位端部に固定された２つの頭部２６とを含んでよい。外板２４の寸法は、外径Ｒ_ｏと内径Ｒ_ｉとによって画定されてよく、その間の差が外板の厚さＴ_ｓとなる。

頭部２６は、楕円形の端部部分３０と、楕円形の端部部分３２の外周から円筒形の外板２４の軸方向の各端部まで延在する直線状のつば３２とを含んでよい。固定された頭部２６は、外板２４に溶接されてよい。外板２４及び頭部２６の両方は、影響される厚さのため、約８１，０００ｐｓｉの極限引張強さＳ_ｕを有する高強度鋼、たとえばＳＡ６１２Ｎ、から構築されてよい。しかしながら、６０，０００ｐｓｉから１００，０００ｐｓｉのより一般的な範囲の引張強さを有する他の材料が使用されてもよい。より具体的には、７０，０００ｐｓｉから９０，０００ｐｓｉの間の範囲の引張強さを有する材料が、貨物コンテナ１０を構築するのに使用されてよい。

枠組１４は、貨物コンテナ全体の持ち上げ、取扱い、固定、及び輸送から発生する静的及び動的な力を伝達するように機能してよい。枠組１４は、貨物を収納する目的のために存在するのではない柱５２、レール５４、すじかい５６、スカート支持部材５８、及び他の荷重支持要素を含んでよい。枠組１４のこれらの構成要素は、８つの隅取付け部品６０で接合され、その下部構造、端部構造、及び側部構造を形成する。枠組１２は、ＩＳＯ１４９６−３第５．１〜５．５節の必要条件を完全に又は部分的にのみ満たしてよい。ＩＳＯ１４９６−３第５．１〜５．５節の必要条件を満たす他の枠組構造体が、本発明の実施形態において可能であり、本発明の実施形態によって予期される。

スカート支持部材５８は、枠組１４とタンク１２との間の連結部をもたらす。スカート支持部材５８は、外板２４の円筒形の延長部である。スカート支持部材は、図３に示すように、貨物コンテナ１０の各端部の柱５２とレール５４との間に延在するすじかい６２に溶接される。

貨物コンテナ１０は、また、加圧された流体が温度に影響されやすいことを考慮して必要な場合、及び／又は、輸送が極端な温度の環境で起こる場合、日よけ７２（図１及び２）のような特定の追加構成要素を含んでよい。貨物コンテナ１０は、また、貨物コンテナを運んでいる車両が停車又は発車する際の揺れを制限する内部阻流板７４を含んでよい。

タンク１２は、非焼成圧力容器を扱うＡＳＭＥのボイラー アンド プレッシャー べセル コード（Ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌ Ｃｏｄｅ）の第ＶＩＩＩ部の第２節に従って製造されてよい。この節の全体の開示が、参照により本明細書に組み込まれる。一実施形態では、外板２４の最小厚さＴ_ｓは、実質的に、
Ｔ_Ｓ＝（Ｐ_ｗ×Ｒ_ｉ）／（（Ｓ_ｕ／Ｘ_ａ）−（Ｘ_ｂ×Ｐ_ｗ））
であり、このとき、
Ｐ_ｗ＝タンクの内部設計圧力、
Ｒ_ｉ＝タンクの外板の内径、
Ｘ_ａ＝最大許容応力に関するスカラ係数、
Ｘ_ｂ＝内部設計圧力に関するスカラ係数、及び
Ｓ_ｕ＝極限引張強さであり、
このときＸ_ａは概ね１．５より大きい範囲にある。より具体的には、Ｘ_ａは１．５から３．０の間の範囲にあってよい。一実施形態では、Ｘ_ａは実質的に２．５であってよい。スカラ係数Ｘ_ｂは、０から１の間の範囲にあってよい。一実施形態では、Ｘ_ｂは実質的に０．５であってよい。

計算は、３つの異なる設計圧力（３３５、４００及び４５５ｐｓｉｇ）ならびに約６９，９００ｐｓｉの極限引張強さにおける外板の最小厚さを決定するように行われてよい。選択された圧力は、圧力の掛かった流体用の貨物コンテナの３つの異なる一般的な設計圧力を示し、引張強さは典型的なコンテナ材料を示すものである。比較の目的のために、スカラ係数Ｘ_ｂには０．５の値が仮定された。ＡＳＭＥ Ｃｏｄｅの第ＶＩＩＩ部の第２節に従って製作されたそれ以外は同一のタンクの重量から、タンク１２の外板の重量は２５％を超える量だけ、頭部の重量は６％だけ減少される。

こうして、本発明が、貨物コンテナの自重の減少をもたらすタンク設計を有する新規な貨物コンテナを提供することが理解されるであろう。本発明は、ある好ましい実施形態に関して示されてきたが、当業者は、本願を読み、理解することによって、均等物及び明らかな変更例を思いつくであろう。本発明は、すべてのそのような変更例及び修正例を含み、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。

本発明は、好ましい実施形態を参照して本明細書に説明されてきた。明らかであるように、本明細書を読み、理解することによって、他の人々は、修正例及び変更例を思いつくであろう。添付の請求項又はその均等物の範囲内にある限りにおいて、本発明は、すべてのこのような修正例及び変更例を含むことが意図される。

Claims (20)

1. 設計圧力Ｐ_ｗで加圧された物質を保管するタンクであって、
   壁厚Ｔ_ｓ、内径Ｒ_{ｉｎｔｅｒｎａｌ}、及び引張強さＳ_ｕを有する外板と、
   前記外板に固定された１つ又は複数の頭部キャップとを備え、
   前記壁厚Ｔ_ｓが式
   Ｔ_Ｓ＝（Ｐ_ｗ×Ｒ_ｉ）／（（Ｓ_ｕ／Ｘ_ａ）−（Ｘ_ｂ×Ｐ_ｗ））
   によって定義され、
   Ｘ_ａが１．５より大きいスカラであるタンク。
2. 前記スカラＸ_ａが１．５から３の間の範囲にある、請求項１に記載のタンク。
3. 前記スカラＸ_ａが実質的に２．５に等しい、請求項１に記載のタンク。
4. 前記設計圧力Ｐ_{ｄｅｓｉｇｎ}が５０から７５０ｐｓｉの間の範囲にある、請求項１に記載のタンク。
5. 前記設計圧力Ｐ_{ｄｅｓｉｇｎ}が１５０から５５０ｐｓｉの間の範囲にある、請求項１に記載のタンク。
6. Ｘ_ｂが１未満のスカラである、請求項１に記載のタンク。
7. Ｘ_ｂが実質的に０．５に等しい、請求項６に記載のタンク。
8. Ｓ_ｕが６０，０００ｐｓｉから１００，０００ｐｓｉの間の範囲にある、請求項１に記載のタンク。
9. Ｓ_ｕが８０，０００ｐｓｉから９０，０００ｐｓｉの間の範囲にある、請求項１に記載のタンク。
10. 前記タンクへ及び前記タンクから、関連する前記加圧された物質の移動ができるようにする１つ又は複数のバルブをさらに備えた、請求項１に記載のタンク。
11. 設計圧力Ｐ_ｗで加圧された物質を遠隔地へと輸送する貨物コンテナであって、
    前記貨物コンテナ全体の輸送により発生する静的及び動的な力を伝達する枠組と、
    前記枠組内に受けられるタンクとを備え、前記タンクが、
    壁厚Ｔ_ｓ、内径Ｒ_{ｉｎｔｅｒｎａｌ}、及び引張強さＳ_ｕを有する外板と、
    前記外板に固定された１つ又は複数の頭部キャップとを備え、
    前記壁厚Ｔ_ｓが式
    Ｔ_Ｓ＝（Ｐ_ｗ×Ｒ_ｉ）／（（Ｓ_ｕ／Ｘ_ａ）−（Ｘ_ｂ×Ｐ_ｗ））
    によって定義され、
    Ｘ_ａが１．５より大きいスカラである貨物コンテナ。
12. 前記スカラＸ_ａが１．５から３の間の範囲にある、請求項１１に記載の貨物コンテナ。
13. 前記スカラＸ_ａが実質的に２．５に等しい、請求項１１に記載の貨物コンテナ。
14. 前記設計圧力Ｐ_{ｄｅｓｉｇｎ}が５０から７５０ｐｓｉの間の範囲にある、請求項１１に記載の貨物コンテナ。
15. 前記設計圧力Ｐ_{ｄｅｓｉｇｎ}が１５０から５５０ｐｓｉの間の範囲にある、請求項１１に記載の貨物コンテナ。
16. Ｘ_ｂが１未満のスカラである、請求項１１に記載の貨物コンテナ。
17. Ｘ_ｂが実質的に０．５に等しい、請求項１６に記載の貨物コンテナ。
18. Ｓ_ｕが６０，０００ｐｓｉから１００，０００ｐｓｉの間の範囲にある、請求項１１に記載の貨物コンテナ。
19. Ｓ_ｕが８０，０００ｐｓｉから９０，０００ｐｓｉの間の範囲にある、請求項１１に記載の貨物コンテナ。
20. 前記貨物コンテナへ及び前記貨物コンテナから、関連する前記加圧された物質の移動ができるようにする１つ又は複数のバルブをさらに備えた、請求項１１に記載の貨物コンテナ。

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