JP2013193753A

JP2013193753A - タンク

Info

Publication number: JP2013193753A
Application number: JP2012061435A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sasaki; 一裕佐々木; Hideo Fukuda; 秀朗福田; Takayuki Irie; 隆之入江
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-30

Abstract

【課題】高速・高圧な液体が注入されるタンクの板厚を薄くする。
【解決手段】タンク本体１１５に管台１１４を備えたタンク１１０内には、管台１１４から流体Ｗが噴出される。タンク本体１１５内にはガイド１３１が配置されており、ガイド１３１のガイド面１３１ａは、管台１１４の開口面に対して斜めに対向している。管台１１４から噴出された流体Ｗは、ガイド１３１により進行方向が変更され、タンク１１０の底面に向かい、緩衝用の流体Ｗｏに衝突してから、タンク底面に斜めに衝突するため、衝撃力が小さくなる。このため、タンク本体の板厚を薄くでき、タンク１１０の製造コストを低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高速・高圧な液体（流体）が注入されてくるため大きな衝撃力を受けるタンクに関し、タンクの板厚を減少してコスト低減を図ることができるように工夫したものである。

原子炉を開発する場合には、原子炉の各構成装置について各種の試験がされる。試験の中には、供試体（試験対象となっている構成装置）に高速・高圧の水を流して供試体が所望の特性になっているかどうかを確認する試験がある。
供試体を通過してきた水は、タンクに注入されてタンク内に貯留される。

図３は、上記のような供試体を通過してきた水が注入されるタンク１０を示すものである。このタンク１０は、円筒状のドラム部１１の一端側を鏡板１２で塞ぎ、ドラム部１１の他端側を鏡板１３で塞ぐと共に、鏡板１２に管台１４を取り付けて構成されている。
なお、この例では、ドラム部１１と鏡板１２，１３によりタンク本体１５が形成されている。

タンク１０（タンク本体１５）の寸法の概略は、横寸法（両方の鏡板間の寸法）が約１０ｍ、直径（ドラム部の直径）が約４ｍである。
管台１４には、水Ｗをタンク１０内に注入するための配管２０が接続されている。

高速・高圧な水Ｗは、配管２０内を流通し、管台１４を通ってタンク１０（タンク本体１５）内に噴出される。この場合、水の圧力は例えば最大で６０気圧であり、流速は例えば最大で２０ｍ／秒である。
管台１４からタンク１０内に噴出された水Ｗは、その水径が広がりながら進行して、鏡板１３の内壁や、ドラム１１の内壁に衝突する。特に、管台１４と反対側に位置する鏡板１３には、噴出された水Ｗが直撃するため、大きな衝撃力が作用する。
鏡板１３やドラム１１の内壁に衝突した水Ｗは、その後、重力により下方に流れてタンク１０内の底部に溜まる。

特開平８−３１０４８２号公報

上記従来のタンク１０では、高速・高圧な水Ｗが、タンク１０の内壁に大きな衝撃力を伴って衝突すると共に、タンク１０自体が高圧ガス設備であることから、衝撃力や圧力に耐えるため、タンク１０（タンク本体１５）の板厚が厚くなっていた。
このようにタンク１０（タンク本体１５）を構成する鋼材（板材）の板厚が厚いため、タンク１０を製造するのにコストが嵩んでいた。

本発明は、上記従来技術に鑑み、板厚を薄くしてコストを低減することができるタンクを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の構成は、
タンク本体と、
前記タンク本体に取り付けられており、配管を介して流通してきた液体を前記タンク本体内に噴出させる管台を備えたタンクにおいて、
前記管台から噴出されてきた前記液体が衝突する面が前記液体の進行方向に対して斜めになる状態で前記タンク本体内に配置されており、しかも前記面に衝突した液体の進行方向を前記タンク本体の底面に向ける状態で配置されているガイドを備えたことを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記タンク本体は、筒状のドラム部と、前記ドラム部の両端面を塞ぐ鏡板とで構成されており、
前記管台は、前記鏡板のいずれか一方に取り付けられており、
前記ガイドは、前記管台から噴出されてきた前記液体の進行方向を曲げて前記液体を前記タンク本体の底面に導くよう、前記管台に対して斜めになった状態で対向配置されていることを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記ガイドは、板状または筒状になっていることを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記タンク本体内には、前記配管を介して流通してきた前記液体が前記管台から前記タンク本体内に噴出される前に、緩衝用の液体が予め入れられていることを特徴とする。

本発明によれば、管台からタンク本体内に噴射されてきた液体の進行方向を、斜め配置したガイドによりタンク底面側に曲げるため、液体がタンク本体に対して与える衝撃力を低減することができる。その結果、タンクの板厚を薄くすることができ、製造コストを低減することができる。

本発明の実施例１に係るタンクを示す構成図である。本発明の実施例２に係るタンクを示す構成図である。従来技術のタンクを示す構成図である。

以下、本発明に係るタンクを、実施例に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係るタンク１１０を示すものである。このタンク１１０は、円筒状のドラム部１１１の一端側を鏡板（end plate：端板）１１２で塞ぎ、ドラム部１１１の他端側を鏡板（end plate：端板）１１３で塞ぐと共に、鏡板１１２に管台１１４を取り付けて構成されている。
なお、ドラム部１１１及び鏡板１１２、１１３で成る部分を、タンク本体１１５と規定する。また本実施例では、ドラム部１１１の軸心が水平になる状態で、タンク１１０は設置される。

本例では、管台１１４は、その軸心が水平になる状態で、鏡板１１２に取り付けられている。この管台１１４には、水等の流体Ｗをタンク１１０内に注入するための配管１２０が接続されている。
高速・高圧な流体Ｗは、配管１２０内を流通し、管台１１４を通ってタンク１１０（タンク本体１１５）内に噴出される。この場合、流体Ｗの圧力は例えば最大で６０気圧であり、流体Ｗの流速は例えば最大で２０ｍ／秒である。

タンク１１０の内壁、例えばドラム部１１１の内壁には、取付ピース１３０が溶接等により接続されて設置されており、この取付ピース１３０には板状のガイド１３１がボルト等の機械的締結部材により取り付けられている。

ガイド１３１は、流体Ｗの進行方向に関して管台１１４よりも下流側位置で、水平面に対して斜めになった状態でタンク１１０（タンク本体１１５）内に配置されており、管台１１４の開口面（タンク側の開口面）に対して斜めに対向している。

このガイド１３１は、流体Ｗの進行方向に関して上流側部分が上方に位置し、下流側部分が下方に位置する状態で斜め配置されて、ガイド面１３１ａが管台１１４の開口面に斜めに対面している。このような配置構成になっているため、ガイド１３１は、管台１１４からタンク１０内にほぼ水平に噴出されてガイド面１３１ａに衝突した流体Ｗの進行方向を曲げて、流体Ｗをタンク１１０の底面側に導くことができる。

このタンク１１０に流体Ｗを注入するには、事前に緩衝用の水等の流体Ｗｏをタンク１１０内に入れてタンク１１０の底面に張っておく。

その後、高速・高圧（例えば、圧力は最大で６０気圧、流速は最大で２０ｍ／秒）な流体Ｗを、配管１２０内を流通させ、管台１１４を通ってタンク１１０内に噴出させる。
管台１１４からタンク１１０内に噴出された流体Ｗは、その水径が広がりながら進行して、
斜め配置されたガイド１３１のガイド面１３１ａに衝突する。そうすると、流体Ｗの進行方向は曲げられて、流体Ｗはタンク１１０の底面側に向かう。
進行方向が斜め下方に変更された流体Ｗは、まず、タンク１１０の底面に予め張っていた流体Ｗｏに衝突して衝撃力が緩和され、その後に、タンク１１０の底面（ドラム部１１１の下部の内壁）に斜めに衝突する。

このように、流体Ｗｏにより流体Ｗの衝撃力が吸収され、更に、流体Ｗはタンク１１０の底面に斜めに衝突する結果、流体Ｗによりタンク１１０に作用する衝撃力は、従来のものに比べて、大幅に緩和する。

したがって、タンク１１０のドラム部１１１，鏡板１１２，１１３を構成する鋼材（板材）の板厚を薄くすることができ、例えば板厚を５０ｍｍにすることができる。
タンク１１０の板厚を薄くすることができるので、タンク１１０を製造するコストを低減することができる。

またガイド１３１は斜め配置されており、噴出された流体Ｗは、ガイド１３１に斜めに衝突して進行方向が変更されるだけであるため、流体Ｗがガイド１３１に与える衝撃力は小さい。

なお、図示はしていないが、タンク１１０には圧力調整弁を備えている。そして、流体Ｗがタンク１１０内に注入されてきて、タンク１１０内のガス（空気）の圧力が予め決めた規定圧力よりも高くなったら、圧力調整弁が開状態となり、圧力が高くなったガス（空気）がタンク外に排出されるようになっている。

次に本発明の実施例２に係るタンク１１０Ａを、図２を参照して説明する。なお、実施例２はガイドの部分が実施例１と異なるが、他の部分は図１に示す実施例１と同じである。したがって、実施例１と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

タンク１１０Ａの内壁、例えばドラム部１１１の内壁には、取付ピース１３０が溶接等により接続されて設置されており、この取付ピース１３０には円筒状のガイド１３２がボルト等の機械的締結部材により取り付けられている。
また、管台１１４は、その軸心が水平になる状態で、鏡板１１２に取り付けられている。

ガイド１３２は、水等の流体Ｗの進行方向に関して管台１１４よりも下流側位置で、水平面に対して斜めになった状態でタンク１１０Ａ（タンク本体１１５）内に配置されており、ガイド１３２の上側開口面１３２ａは管台１１４の開口面（タンク側の開口面）に対して斜めに対向している。またガイド１３２の下側開口面１３２ｂは、ドラム部１１１の底面に対して斜めに対向している。

このガイド１３２は、流体Ｗの進行方向に関して上流側部分が上方に位置し、下流側部分が下方に位置する状態で斜め配置されている。ガイド１３２は、管台１１４からタンク１０内にほぼ水平に噴出された流体Ｗを、円筒状の内部空間に侵入させてから進行方向を曲げて、タンク１１０Ａの底面側に導くものである。この結果、ガイド１３２の内周面がガイド面１３２ｃとして機能する。

本実施例のタンク１１０Ａでは、管台１１４の直径（内周側の直径）をｄ１とした場合に、ガイド１３２の直径（内周側の直径）ｄ２をｄ１の２倍にしている。

管台１１４からガイド１３２内に噴出された流体Ｗは、ガイド１３２の内周面のうち上面側部分の面に沿って流れる。しかも、ガイド１３２の直径（内周側の直径）ｄ２を管台１１４の直径（内周側の直径）ｄ１の２倍にしているため、ガイド１３２の内周面のうち下面側部分には、ガイド１３２の上側開口面１３２ａ及び下側開口面１３２ｂから、タンク１１０Ａ内のガス（空気）が入り込むため、ガイド１３２内において流体Ｗの圧力変動は小さくなる。

ガイド１３２内における流体Ｗの圧力変動が小さいため、流体Ｗが点Ｐを基点に角度を変える際にスムーズに角度を変えることができ、後述する長さｄ３の長さを短くすることができる。

また本実施例のタンク１１０Ａでは、水平配置した管台１１４の中心軸を延長した線が、ガイド１３２の内周面と交差する交点を点Ｐとすると、ガイド１３２の点Ｐから下流開口面１３２ｂまでの長さｄ３を、管台１１４の直径（内周側の直径）ｄ１の４倍にしている。

管台１１４からガイド１３２内に噴出された流体Ｗは、ガイド１３２内において流れ点Ｐを基点として、進行方向が水平方向から下側方向に曲げられていく。このとき、流体Ｗの進行方向の変更をスムーズに行うには、長さｄ３が長さｄ１の３倍程度が必要であると考え、更に余裕をみて、本実施例ではｄ３＝４×ｄ１とした。

更に本実施例のタンク１１０Ａでは、ガイド１３２の上側開口面１３２ａと鏡板１１２との間に隙間１４０を設けた。隙間１４０の距離Ｌは、隙間１４０の面積（Ｌ×π・ｄ２）が、管台１１４の開口面積（π／４・ｄ１・ｄ１）の５倍となるように設定している。

ガイド１３２の上側開口面１３２ａと鏡板１１２との間に隙間１４０を設けることにより、管台１１４から流体Ｗが噴出されることにより圧力低下した部分に、タンク１１０Ａ内のガス（空気）を供給することができ、隙間１４０の面積（Ｌ×π・ｄ２）が管台１１４の開口面積（π／４・ｄ１・ｄ１）の４倍程度あればガスの供給を妨げることがないと考えられるため、余裕をみて５倍にしている。

このタンク１１０Ａに流体Ｗを注入するには、事前に緩衝用の水等の流体Ｗｏをタンク１１０Ａ内に入れてタンク１１０Ａの底面に張っておく。

その後、高速・高圧（例えば、圧力は最大で６０気圧、流速は最大で２０ｍ／秒）な流体Ｗを、配管１２０内を流通させ、管台１１４を通ってタンク１１０Ａ内に噴出させる。
管台１１４からタンク１１０Ａ内に噴出された流体Ｗは、上側開口面１３２ａからガイド１３２内に進行して、斜め配置されたガイド１３２の内面（ガイド面１３２ｃ）に衝突する。そうすると、流体Ｗの進行方向は曲げられて、流体Ｗはタンク１１０Ａの底面側に向かう。
進行方向が斜め下方に変更された流体Ｗは、まず、タンク１１０Ａの底面に予め張っていた流体Ｗｏに衝突して衝撃力が緩和され、その後に、タンク１１０Ａの底面（ドラム部１１１の下部の内壁）に斜めに衝突する。

このように、流体Ｗｏにより流体Ｗの衝撃力が吸収され、更に、流体Ｗはタンク１１０Ａの底面に斜めに衝突する結果、流体Ｗによりタンク１１０Ａに作用する衝撃力は、従来のものに比べて、大幅に緩和する。

したがって、タンク１１０Ａのドラム部１１１，鏡板１１２，１１３を構成する鋼材（板材）の板厚を薄くすることができ、例えば板厚を５０ｍｍにすることができる。
タンク１１０Ａの板厚を薄くすることができるので、タンク１１０を製造するコストを低減することができる。

またガイド１３２は斜め配置されており、噴出された流体Ｗは、ガイド１３２に斜めに衝突して進行方向が変更されるだけであるため、流体Ｗがガイド１３２に与える衝撃力は小さい。

なお図２に示す実施例では、円筒状のガイド１３２を採用したが、円筒状のガイド１３２の下方側部分を無くしたハーフパイプ状（円筒材を軸方向に沿い半割した、樋形状）のガイドを採用することもできる。
また断面形状が、コの字を左９０°回転させた形状になっているガイドを採用することもできる。

なおタンク１１０，１１０Ａに注入するのは、水に限らず、他の液体（流体）であってもよい。
またタンク本体は、ドラム部の両端面を鏡板で塞いだ形状のものに限らず、球形状や他の立体形状であってもよい。

１０，１１０タンク
１１，１１１ドラム部
１２，１３，１１２，１１３鏡板
１４，１１４管台
１５、１１５タンク本体
２０，１２０配管
１３０取付ピース
１３１、１３２ガイド
１３１ａ、１３２ｃガイド面
１４０隙間
Ｗ，Ｗｏ流体（水）

Claims

タンク本体と、
前記タンク本体に取り付けられており、配管を介して流通してきた液体を前記タンク本体内に噴出させる管台を備えたタンクにおいて、
前記管台から噴出されてきた前記液体が衝突する面が前記液体の進行方向に対して斜めになる状態で前記タンク本体内に配置されており、しかも前記面に衝突した液体の進行方向を前記タンク本体の底面に向ける状態で配置されているガイドを備えたことを特徴とするタンク。
前記タンク本体は、筒状のドラム部と、前記ドラム部の両端面を塞ぐ鏡板とで構成されており、
前記管台は、前記鏡板のいずれか一方に取り付けられており、
前記ガイドは、前記管台から噴出されてきた前記液体の進行方向を曲げて前記液体を前記タンク本体の底面に導くよう、前記管台に対して斜めになった状態で対向配置されていることを特徴とする請求項１のタンク。
前記ガイドは、板状または筒状になっていることを特徴とする請求項１または請求項２のタンク。
前記タンク本体内には、前記配管を介して流通してきた前記液体が前記管台から前記タンク本体内に噴出される前に、緩衝用の液体が予め入れられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項のタンク。