JP2016161214A - 貯液タンク - Google Patents

Abstract

【課題】応力集中および腐食発生のリスクが少なく、負圧に対する強度に優れる貯液タンクを提供する。
【解決手段】本発明に係る貯液タンクは筒状の胴部２を備える。胴部２は、補強部７、上円筒部８および下円筒部９を有する。補強部７は、上円筒部８と下円筒部９との間に配置され、小円筒部、上傾斜部および下傾斜部を有する。小円筒部の径は、上円筒部８の径および下円筒部９の径より小さい。上傾斜部は円錐台状の筒状であり、上円筒部８と小円筒部とを繋ぐ。下傾斜部は円錐台状の筒状であり、下円筒部９と小円筒部とを繋ぐ。上円筒部８の中心軸、下円筒部９の中心軸、小円筒部の中心軸、上傾斜部の中心軸および下傾斜部の中心軸は、同一の軸上にある。
【選択図】図１

Description

本発明は、貯液タンクに関する。

特許文献１に、負圧による変形を防止した貯液タンクが記載されている。特許文献１に記載の貯液タンクの胴部には、凹形状あるいは凸形状の補強部が胴部の周方向にわたって形成されている。補強部により、タンクの剛性を向上させている。

特許文献２に、補強リングを追加した電気温水器の缶体が記載されている。特許文献２に記載の電気温水器の缶体は、胴体の内周面に、内方に向けて突出した複数個の突部が周方向に沿って設けられる。補強リングを胴体の内周面に設けられた複数個の突部に溶接することにより、負圧に対する強度を向上させている。

特開平３−１４８４８９号公報 実開平２−５５０５２号公報

上記特許文献１に記載の貯液タンクの補強部はＶ字の溝状である。貯液タンクに大きな正圧および繰り返しの圧力が加わると、補強部の先端に大きな応力集中が発生して破損する可能性がある。

上記特許文献２に記載の電気温水器の缶体の内部には、胴体と補強リングとの溶接部に隙間が生じる。隙間に滞留する水とそれ以外の部分の水との間で溶存酸素濃度に差が生じる。缶体の内部で酸素濃淡電池が形成され、腐食が発生する可能性がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。応力集中および腐食発生のリスクが少なく、負圧に対する強度に優れる貯液タンクを提供することを目的とする。

本発明に係る貯液タンクは筒状の胴部を備える。胴部は、第１円筒部および第２円筒部と、第１円筒部と第２円筒部との間に配置された補強部と、を有する。補強部は、第１円筒部の径および第２円筒部の径より小さい径を有する第３円筒部と、第１円筒部と第３円筒部とを繋ぐ、円錐台状の筒状の第１傾斜部と、第２円筒部と第３円筒部とを繋ぐ、円錐台状の筒状の第２傾斜部と、を有する。第１円筒部の中心軸、第２円筒部の中心軸、第３円筒部の中心軸、第１傾斜部の中心軸および第２傾斜部の中心軸は、同一の軸上にある。

本発明によれば、応力集中および腐食発生のリスクが少なく、負圧に対する強度に優れる貯液タンクを提供することができる。

本発明の実施の形態１の貯湯タンクの断面図である。 本発明の実施の形態１の貯湯タンクの補強部近傍の断面図である。 本発明の実施の形態２の貯湯タンクの断面図である。 本発明の実施の形態２の貯湯タンクの補強部近傍の断面図である 本発明の実施の形態２の補強リングを示す斜視図である。 本発明の実施の形態２の補強リングの断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において同一部分または相当部分は、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における貯湯タンク１の断面図である。貯湯タンク１は、胴部２、上鏡板３および下鏡板４を備える。

胴部２は筒状である。胴部２は、上端および下端が開口している。胴部２は、例えば平板を筒状に曲げ、対向する両端を溶接することによって形成される。平板は、例えばロール加工によって筒状に曲げられる。上鏡板３および下鏡板４は、例えば半球状の器状である。上鏡板３および下鏡板４は、例えば絞り加工によって形成される。胴部２、上鏡板３および下鏡板４は、例えばステンレス材で製造される。

上鏡板３は胴部２の上端に、例えば溶接によって固定される。上鏡板３は、胴部２の上端開口を塞ぐ。下鏡板４は胴部２の下端に、例えば溶接によって固定される。下鏡板４は、胴部２の下端開口を塞ぐ。上鏡板３および下鏡板４が胴部２の両端開口を塞ぐことにより、水を貯留する空間が形成される。

上鏡板３には、例えば給湯口５が設けられる。給湯口５は、例えば配管によって外部の給湯端末と接続される。下鏡板４には、例えば給水口６が設けられる。給水口６は、例えば配管によって水源と接続される。水源は、例えば市水である。

胴部２は、補強部７、上円筒部８および下円筒部９を有する。補強部７は、胴部２の剛性を高くするために設けられる。補強部７は、貯湯タンク１の内方に凸な形状である。補強部７は、貯湯タンク１を外側から見た際に凹状である。補強部７は、胴部２の全周にわたって環状に形成される。補強部７は、例えばビード加工によって形成される。

補強部７は、例えば胴部２の軸方向中央位置に１つ配置される。上円筒部８は、例えば補強部７の上側に形成される。上円筒部８は、本発明の第１円筒部の一例である。下円筒部９は、例えば補強部７の下側に形成される。下円筒部９は、本発明の第２円筒部の一例である。上円筒部８の中心軸と下円筒部９の中心軸とは、同一の軸上に形成される。

図２は、図１に破線で示す補強部７近傍の拡大図である。補強部７は、小円筒部１０、上傾斜部１１および下傾斜部１２を有する。小円筒部１０は、本発明の第３円筒部の一例である。小円筒部１０の径は、上円筒部８の径および下円筒部９の径より小さい。小円筒部１０の中心軸は、上円筒部８の中心軸および下円筒部９の中心軸と同一の軸上に形成される。

上傾斜部１１は、本発明の第１傾斜部の一例である。上傾斜部１１は、上円筒部８と小円筒部１０とを繋ぐ。上傾斜部１１は、円錐台状の筒状である。上傾斜部１１の中心軸は、小円筒部１０の中心軸と同一の軸上に形成される。

下傾斜部１２は、本発明の第２傾斜部の一例である。下傾斜部１２は、下円筒部９と小円筒部１０とを繋ぐ。下傾斜部１２は、円錐台状の筒状である。下傾斜部１２の中心軸は、小円筒部１０の中心軸と同一の軸上に形成される。

上円筒部８の中心軸、下円筒部９の中心軸、小円筒部１０の中心軸、上傾斜部１１の中心軸および下傾斜部１２の中心軸は、同一の軸上に形成される。すなわち、上円筒部８の中心軸、下円筒部９の中心軸、小円筒部１０の中心軸、上傾斜部１１の中心軸および下傾斜部１２の中心軸は、胴部２の中心軸である。

胴部２の中心軸を通る断面において、小円筒部１０と上傾斜部１１とがなす角Θ１は、図２に示すように鈍角に形成される。また胴部２の中心軸を通る断面において、小円筒部１０と下傾斜部１２とがなす角Θ２は、図２に示すように鈍角に形成される。これにより、補強部７に発生する応力集中の程度が緩和される。

補強部７には、上傾斜部１１の上端および下端に角部が形成される。また、下傾斜部１２の上端および下端にも角部が形成される。補強部７に形成される角部は、例えば丸みを帯びた形状にしてもよい。これにより、補強部７に発生する応力集中の程度をより緩和することができる。

貯湯タンク１には、給水口６から水が供給される。貯湯タンク１に供給された水は、図示しない加熱装置によって加熱される。加熱装置は、例えばヒートポンプユニットおよび加熱用ヒータである。ヒートポンプユニットは、例えば貯湯タンク１の外部に設けられる。加熱用ヒータは、例えば貯湯タンク１の内部に設けられる。

加熱装置によって加熱された水は温水となる。温水は貯湯タンク１内に貯められる。貯湯タンク１内に貯められた温水は、必要に応じて給湯口５から取り出される。給湯口５から取り出された温水は、外部の給湯端末に供給される。貯湯タンク１は、例えば給湯口５から温水が取り出されると同時に給水口６から水が供給される。これにより貯湯タンク１は満水状態に維持される。

貯湯タンク１には、例えば何らかの異常により負圧が加わる可能性がある。何らかの異常は、例えば水源の断水および給水口６の閉塞等である。水源の断水および給水口６の閉塞が発生すると、貯湯タンク１に水を十分に供給することができない。貯湯タンク１に水を十分に供給することができない状態で、例えば貯湯タンク１よりも低い位置の給湯端末に給湯を行うと、貯湯タンク１には負圧が加わる。

一般的に、筒状の胴部２、上鏡板３および下鏡板４によって構成されるタンクは、内圧に対しては高い剛性を持つが、外圧に対する剛性は低い。貯湯タンク１は、負圧が加わると座屈変形をする可能性がある。

本例の貯湯タンク１は、補強部７によって胴部２の剛性が高くなっている。これにより、貯湯タンク１は負圧に対する剛性および強度に優れる。本例の貯湯タンク１であれば、何らかの異常を原因とした負圧による座屈変形を防止することができる。

貯湯タンク１には、大きな正圧および繰り返しの圧力が加わる可能性がある。例えば加熱装置の異常運転によって貯湯タンク１内の水が急激に加熱されると、水は急激に膨張する。水が急激に膨張すると、貯湯タンク１には大きな正圧が加わる。また、例えば外部の給湯端末への給湯を繰り返した場合等には、貯湯タンク１には繰り返しの圧力が加わる。

大きな正圧および繰り返しの圧力が貯湯タンク１に加わると、補強部７に応力集中が発生する可能性がある。本例の補強部７は、角部が鈍角である。本例であれば、例えば鋭角な部位をもつＶ字の溝状の補強ビード等と比べて、補強部７に発生する応力集中の程度が緩和される。これにより、貯湯タンク１が破損する可能性が低減される。

上記構成を採用することにより、負圧に対する強度に優れつつ、応力集中のリスクが少ない貯湯タンク１を得ることができる。また貯湯タンク１の内部には、例えば補強部材等の別部材を溶接する必要がない。このため貯湯タンク１の内部には溶接に伴う隙間が存在しない。これにより、貯湯タンク１の内部の隙間で生じる腐食のリスクを低減させることができる。本例であれば、貯湯タンク１の腐食に伴う穴あきおよび水漏れの可能性が低減される。

本発明であれば、応力集中および腐食発生のリスクが少なく、負圧に対する強度に優れる貯液タンクを提供することができる。これにより、貯液タンクの破損および水漏れの可能性を低減することができる。本発明の貯液タンクは本例の貯湯タンク１以外にも、例えば貯水タンク、貯油タンクおよび薬品タンク等に採用してもよい。

本実施の形態では、補強部７は胴部２の軸方向中央位置に１つだけ形成されている。胴部２の軸方向に沿って複数の補強部７を形成することにより、胴部２の剛性をさらに高めることができる。補強部７は本例以外にも、貯液タンクに要求される耐圧仕様に応じて複数設ける構成としてもよい。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２の貯湯タンク１について説明する。図３は、本実施の形態の貯湯タンク１を示す断面図である。図４は、図３の破線で示す補強部７近傍の拡大図である。図５は、補強リング１３の斜視図である。図６は、図５のＡ−Ａ線における補強リング１３の断面図である。

本実施の形態の貯湯タンク１は、実施の形態１に補強リング１３を追加した構成である。補強リング１３は補強部７の周囲に設けられる。これにより、本実施の形態の貯湯タンク１は、実施の形態１に比べて圧力に対する強度がより優れる。

補強リング１３の断面形状は、例えば図４および図６に示すように溝形である。補強リング１３は、例えば断面形状が溝形である金属板を両端部が対向するように環状に曲げ、対向する両端を固定することで成形される。両端の固定方法には、例えば締結および溶接が含まれる。断面形状が溝形である金属板は、例えば平板を曲げ加工することによって成形される。

補強リング１３は、例えば図３および図４に示すように、補強リング１３の内周面と小円筒部１０の外周面とが面接触するように設けられる。本例であれば、補強リング１３の内周面と小円筒部１０の外周面とが面接触することにより、負圧および正圧による貯湯タンク１の変形がより効果的に抑制される。

本例において上円筒部８の外径および下円筒部９の外径は、例えば補強リング１３の外径以上である。補強リング１３の径方向の厚さ寸法は、補強部７の凹状の空間の径方向の深さ寸法以下である。補強リング１３は、図３および図４に示すように、補強部７の凹状の空間内におさまる。胴部２の外表面には、補強リング１３による突起構造が生じない。胴部２の外表面に別部材を設ける際、本例であれば補強リング１３が障害とならない。

胴部２の外表面に設けられる別部材は、例えば断熱材１４である。断熱材１４は、貯湯タンク１の断熱性能を向上させるために設けられる。断熱材１４には、例えば真空断熱材が使われる。断熱材１４の形状は、例えばシート状である。断熱材１４は、例えば上円筒部８および下円筒部９の外周面に巻きつけて固定される。

断熱材１４の設計パラメータは断熱性能に影響を与える。断熱材１４の設計パラメータには、例えば巻きつけ位置および寸法が含まれる。断熱材１４を巻きつける場合、補強リング１３と断熱材１４とが干渉しないように設計する必要がある。本例であれば、断熱材１４を設ける際、補強リング１３が障害とならない。このため、断熱材１４の設計パラメータが受ける制約が少ない。これにより、貯湯タンク１の断熱性能をより効率的に向上させることができる。

本例おいて補強リング１３は、断面形状が溝形である。本例以外にも、例えば断面形状は長方形等でもよい。断面形状が長方形の補強リング１３は、例えば断面形状が長方形の平板を環状に曲げ、両端を固定することによって成形される。また補強リング１３は、例えば図６に示すようにヘミング加工によって剛性を高めた板材から成形してもよい。

上記構成は実施の形態１と同様に、本例の貯湯タンク１以外にも、例えば貯水タンク、貯油タンクおよび薬品タンク等に採用してもよい。また、要求される耐圧仕様に応じて補強部７および補強リング１３を複数設ける構成としてもよい。

１ 貯湯タンク、 ２ 胴部、 ３ 上鏡板、 ４ 下鏡板、 ５ 給湯口、 ６ 給水口、 ７ 補強部、 ８ 上円筒部、 ９ 下円筒部、 １０ 小円筒部、 １１ 上傾斜部、 １２ 下傾斜部、 １３ 補強リング、 １４ 断熱材

Claims (5)

1. 筒状の胴部を備え、
   前記胴部は、
   第１円筒部および第２円筒部と、
   前記第１円筒部と前記第２円筒部との間に配置された補強部と、
   を有し、
   前記補強部は、
   前記第１円筒部の径および前記第２円筒部の径より小さい径を有する第３円筒部と、
   前記第１円筒部と前記第３円筒部とを繋ぐ、円錐台状の筒状の第１傾斜部と、
   前記第２円筒部と前記第３円筒部とを繋ぐ、円錐台状の筒状の第２傾斜部と、
   を有し、
   前記第１円筒部の中心軸、前記第２円筒部の中心軸、前記第３円筒部の中心軸、前記第１傾斜部の中心軸および前記第２傾斜部の中心軸は、同一の軸上にある貯液タンク。
2. 前記補強部の周囲に設けられた補強リングを備える請求項１に記載の貯液タンク。
3. 前記補強リングの内周面と前記第３円筒部の外周面とが面接触している請求項２に記載の貯液タンク。
4. 前記第１円筒部の外径および前記第２円筒部の外径は、前記補強リングの外径以上である請求項２または請求項３に記載の貯液タンク。
5. 前記第１円筒部および前記第２円筒部の外周面に巻きつけられた断熱材を備える請求項４に記載の貯液タンク。

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