JP4537278B2 - タンクの底板構造 - Google Patents

Description

本発明は、油とともに変圧器を収容している油入変圧器タンクのような、底側板と当該底側板の開口部を閉鎖する底裏板とが全周溶接されて成るタンクの底板構造に関する。

従来、変圧器を収容している油入変圧器タンクは、上部にフランジ、中央部に胴体、下部に底板を設け、それぞれを溶接でつなぎ合わせた構造となっている。胴体の表面には冷却用の複数の波リブを設け、縦方向に所定の間隔で平行に並べられて構成され、下面は底板により閉鎖されている。

このような油入変圧器タンクの下面に設けられる底板構造が図６に示されている。図６は、（ａ）が従来の油入変圧器タンクの底板構造の平面図、（ｂ）は（ａ）に示す底板構造の側面図、（ｃ）は内圧がかかった場合の変形の様子を示す模式図である。図６に示す底板構造６１は、底側板６２と、底側板６２の開口部を閉鎖する底裏板６３とから構成されており、底側板６２の端面６４の全周を平らな底裏板６３に溶接して製作されている。底裏板６３の外周縁から一定距離Ｌだけ内側に入った位置に、底側板６２が取り付けられる。この一定距離Ｌは、底裏板６３に対する底側板６２の位置決め寸法として定められている。

上記の油入変圧器タンクの底板構造６１は、底側板６２の端面６４を平らな底裏板６３に全周溶接しているため、油入変圧器タンク内部の油の膨張による圧力上昇により底裏板６３が変形し易い。油入変圧器タンク内部の油の膨張による圧力変化が繰り返し起こった場合、図６（ｃ）に示すように、底側板６２及び底裏板６３のいずれもが膨張・収縮しようとする変形が生じ、曲げ応力が作用する溶接部が疲労により破損する虞がある。また、底側板６２と底裏板６３とを全周溶接する際、溶接長さが長くなるため、底裏板６３には波状或いは皺状の溶接歪が発生し易い。そのため、底裏板６３を薄板化することは困難である。更に、底裏板６３の端縁から任意に定める位置に底側板６２の端部を均等に配置する必要があるが、従来は両者の位置決めに専用の位置決め治具を必要としており、位置決め作業も煩雑で且つ長い作業時間を要していた。

電気機器を収容する波ケースが内圧によって変形するのを防止することを図った電気機器用波ケースが提案されている（特許文献１）。この電気機器用波ケースによれば、上部枠の各長辺部の直線部分と下部枠の各長辺部の直線部分との間に連結金具を１対ずつ設け、各連結金具として互いに直角をなす第１の板状部と第２の板状部とを有する断面がＴ字形の部材を用いて、第１の板状部の上端及び下端をそれぞれ上部枠の下端及び下部枠の上端に突き合わせて溶接している。各連結金具の第２の板状部の上端を上部枠の上端のフランジに溶接し、第２の板状部の下端を底板の下面に溶接したベース金具の端部に溶接する。このような構造により、上部枠及び下部枠を内圧に対して強固に支え、上部枠及び下部枠のそれぞれの角部よりも内側に寄った長辺部の直線部分で両枠を連結金具により連結することにより１対の連結金具相互間の間隔を狭くして各連結金具にかかる負担を少なくすることを図り、内圧上昇時の上部枠及び下部枠の膨らみを少なくし、波板が変形したり、波板と上部枠及び下部枠との接合部が破損したりする虞をなくすことを意図している。

工作機械等を作動させるための各種電気機器が収納される制御ボックスのような筐体として、断面Ｌ字状の第１端部１を有する床板（第１プレート）と、断面Ｌ字状の第１端部の構成要素である自由端側の平板部に重ね合わされる第２端部を有する側板（第２プレート）とを備える筐体が提案されている（特許文献２）。重ね合わせ部において内側に位置する第２端部には、複数の貫通孔が形成されている。床板と側板は、平板部と第２端部とを重ね合わせ複数の貫通孔を利用して点溶接することにより接続されている。この筐体は、溶接作業の簡便化及び溶接作業時間の短縮を図り、しかも、溶接作業時の歪みを防止することを図っている。
実開平５−７２１１３号公報（段落［００１０］〜［００１７］、図１〜図６） 特開２００１−２５８７８号公報（段落［００１４］〜［００１６］、図３〜図４）

そこで、底側板と底裏板とを全周溶接して成るタンクの底板構造において、油の膨張による圧力に起因して溶接部に生じる歪を軽減する点で解決すべき課題がある。各々の板の隅部を溶接することにより、溶接作業の際の歪の発生を軽減する点で解決する課題がある。また、溶接部の歪軽減に合わせて、底板構造の裏板の強度を向上して底板の裏板の薄板化を可能にするとともに、底側板の底裏板への位置決めをも容易にする点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、内部圧力の変動によって底側板及び底裏板いずれもが膨張・収縮をしようとする変形が生じても、曲げ応力が作用する溶接部が破損するのを軽減し、底側板と底裏板とを全周溶接する際に底裏板における溶接歪の発生を軽減し、それによって、底裏板の強度を維持しつつ底裏板を薄板化することを可能にするタンクの底板構造を提供することである。更に、底裏板の端縁から任意に定める位置に底側板の端部を均等に配置することができるタンクの底板構造を提供することである。

上記課題点を解決するため、本発明によるタンクの底板構造は、底側板と当該底側板の開口部を閉鎖する底裏板とが全周溶接されて成り、前記底側板の前記底裏板側の端部を外側に向かって曲げ加工された曲げＲ部と前記曲げＲ部の外側に延びる外周縁部とに形成し、前記底裏板の前記外周縁部の内側に位置する環状領域を、前記底側板の前記曲げＲ部と曲面を合致させた圧出し曲げＲ部に形成し、前記底側板の前記曲げＲ部と前記底裏板の圧出し曲げＲ部とを合致させ、各々の板の隅部を全周溶接し、前記底裏板の前記圧出し曲げＲ部に続いて延びる内側領域は、前記圧出し曲げＲ部の最大曲げ位置からタンク外側に曲げ戻されて、前記圧出し曲げＲ部を含めて環状リブに形成されていることから成ることを特徴とする。
また、前記底裏板の前記環状リブに続いて延びる内側領域は、前記外周縁に対してその延長上に延びていることを特徴とする。
さらに、前記底裏板の前記環状リブに続いて延びる内側領域は、前記外周縁に対してタンク外側にオフセットした状態で延びていることを特徴とする。

本発明によるタンクの底板構造では、油入変圧器タンクのような底側板と底裏板とを全周溶接する構造において、各々の板の隅部で溶接することにより、溶接時の溶接歪が生じにくい構造となることから従来の底板構造で必要とされている溶接歪の修正作業を軽減することができる。また、溶接歪が生じにくい構造となること、加えて底板の裏板に圧出しを施す場合には圧出し曲げＲ部が裏板の補強になることから、底板の裏板の薄板化を図ることができる。底裏板の圧出しの程度に応じて、底裏板の剛性を一層向上させることができる。更に、底側板と底裏板とから底板構造を組立てる際に、底側板の端部に施した曲げＲと底裏板に施した圧出し外周の曲げＲとを合致させる構造に形成しているので、両者の溶接位置を一義的に決めることができる。その結果、専用の位置決め治具を必要とすることなく、底側板の外周縁部に対して所定の位置に底裏板の外周縁部を均等に配置することが可能になり、位置決め作業が迅速化されて組立・溶接作業の簡素化を図ることができる。更にまた、タンクを使用に供したときのタンク内部の圧力上昇による底裏板の変形を抑えることができ、内部圧力の変動に起因した溶接部の疲労が減少し、製品としてのタンクの信頼性を向上させることができる。

以下、本発明によるタンクの底板構造を油入変圧器タンクに適用したときの実施例を、図面を参照して説明する。

図１は、この発明によるタンクの底板構造の実施例１を示す図であり、（ａ）が油入変圧器タンクの底板構造の平面図、（ｂ）は（ａ）に示す底板構造の側面図、（ｃ）は（ｂ）の一部拡大断面図である。基本的な構造、部位について、図６に示す従来の油入変圧器タンクの底板構造と同等のものには、図６で用いたのと同じ符号を付すことで、再度の説明を省略する。

実施例１における油入変圧器タンクの底板構造１は、底側板２の下部に曲げ加工を施した油入変圧器タンクの底板構造であって、底側板２の下部、即ち、後述する底裏板３側の端部に曲げ加工によって外側に向かう曲げＲ部４が形成されており、曲げＲ部４の外側には外周縁部５が連続して水平に広がる態様で形成されている。底板構造１の底裏板３は、平坦な平板構造である。底側板２の曲げＲ部４の外側に形成される外周縁部５と、底裏板３の外周縁部７との対向する表面間には、底板構造１の全体として環状に全周溶接されて溶接部１０ａが形成されている。

図１（ｃ）に示すように、底板構造１の底側板２の外周縁部５の端部６は、底裏板３の外周縁部７の端部８よりも僅かに突出している。底側板２の外周縁部５の端部６と底裏板３の外周縁部７の端部８とは外方への突出長さが異なることにより、底側板２と底裏板３とに関連して隅部９が形成され、隅部９には全周に渡って溶接部１０ｂが施されている。溶接部１０ｂは、底裏板３の端面８とそれに直交する底側板２の外周縁部５の表面とを三角形状に溶接しているので、底側板２と底裏板３の両外周縁部５，８の対向面間の溶接のみの場合と比較して、一層溶接強度を向上させることができる。即ち、両外周縁部５，８が互いに離れる方向に引き剥がす作用への抵抗が補強されるとともに、波打ち現象のような溶接歪を抑制させることができる。

図２は、この発明によるタンクの底板構造を油入変圧器タンクに適用した実施例２を示す図であり、（ａ）が油入変圧器タンクの底板構造の平面図、（ｂ）は（ａ）に示す底板構造の側面図、（ｃ）は（ｂ）の一部拡大断面図である。底側板についての基本的な構造、部位について、図１に示す実施例１の油入変圧器タンクの底板構造と同等であり、図１で用いたのと同じ符号を付すことで再度の説明を省略する。実施例２である底板構造２１において、底側板２の外周縁部５と、底裏板３の外周縁部７との対向する表面間には、底板構造２１の全体として環状に全周溶接されて溶接部３０ａが形成されている。底裏板３の外周縁部７の端部２８は、底側板２の外周縁部５の端部２６よりも僅かに突出しており、底側板２と底裏板３とに関連して隅部２９が形成され、隅部２９には全周に渡って溶接部３０ｂが施されている。溶接部３０ａ及び溶接部３０ｂの奏する機能については、実施例１と同等であり、再度の説明を省略する。

図１、図２に示す実施例１，２とも、油入変圧器タンクの底板構造において、底側板２と底裏板３とを組立てる際に全周溶接するが、底側板２の底裏板３側の端部に曲げＲ部４の加工を施してあること、且つ底側板２若しくは底裏板３の外周縁部５，７どちらか一方を突出させ、底側板２と底裏板３の端部を溶接部１０ａ，１０ｂ、又は溶接部３０ａ，３０ｂで全周溶接するため、溶接歪が出難いという利点がある。

図３は、この発明によるタンクの底板構造を油入変圧器タンクに適用した実施例３を示す図であり、（ａ）が油入変圧器タンクの底板構造の平面図、（ｂ）は（ａ）に示す底板構造の側面図、（ｃ）は（ｂ）の一部拡大断面図である。底側板についての基本的な構造、部位について、図１に示す実施例１の油入変圧器タンクの底板構造と同等であり、図１で用いたのと同じ符号を付すことで再度の説明を省略する。実施例３である底板構造３１においては、底裏板３３の外周縁部３７の内側に位置する環状の全領域に、底側板２の内周部、即ち、曲げＲ部４に向かってのみ圧出しを施して、圧出しＲ部３４が形成されている。圧出しＲ部３４は底側板２の曲げＲ部４と曲面（曲げＲ）を合致させて形成されている。圧出しＲ部３４は、それ自体で、底裏板３３の補強になり、底板構造３１の強度向上の役目も果たす。また、実施例３では、両外周縁部５，３７同士の面状の領域に加えて、両外周縁部５，３７から内側に繋がる底側板２の曲げＲ部４と底裏板３３の圧出し曲げＲ部３４とに広がる合致範囲が得られ、その中の適宜位置で全周溶接されている。

底板構造３１によれば、底側板２の内側に形成される曲げＲ部４と底裏板３３の圧出し曲げＲ部３４とは曲面を合致させた形状であるので、曲げＲ部４と圧出し曲げＲ部３４との自動的な案内嵌合によって両板の位置決め・組立を容易に行うことができる。曲げＲ部４と圧出し曲げＲ部３４との合致による両板の位置決めの後に、全周溶接によって両外周縁部５，３７同士の対向面間には溶接部４０ａが、また、曲げＲ部４と圧出し曲げＲ部３４との間には溶接部４０ｃが形成される。Ｒ部４，３４を合致させることにより、内圧上昇による溶接部への応力が軽減される。

底板構造３１において、底裏板３３の圧出し曲げＲ部３４に続いて延びる内側領域３８は、圧出し曲げＲ部３４の最大曲げ位置から、底裏板３３の外周縁部３７に対してタンク内側にオフセットした状態で延びている。底裏板３３を、圧出し曲げＲ部３４と、圧出し曲げＲ部の最大曲げ位置から外周縁部３７に対してタンク内側にオフセットした状態で延びる内側領域３８とで構成することによって、底裏板の成形は、一方向から、即ち、底外側からの圧出しで容易に行うことができる。なお、隅部３９に、図１及び図２に実施例１又は２で示したような、三角形状の溶接部４０ｂを設けることも可能である。

図４は、この発明によるタンクの底板構造を油入変圧器タンクに適用した実施例４を示す図であり、（ａ）が油入変圧器タンクの底板構造の平面図、（ｂ）は（ａ）に示す底板構造の側面図、（ｃ）は（ｂ）の一部拡大断面図である。底側板についての基本的な構造、部位について、図３に示す実施例１の油入変圧器タンクの底板構造と同等であり、図３で用いたのと同じ符号を付すことで再度の説明を省略する。図４に示す底板構造４１は、底裏板４３において、底側板２に向かって圧出しを施して圧出し曲げＲ部４４を形成し、且つ圧出し曲げＲ部３４の内側領域にタンク外側へ向かって圧出しを施した例である。底裏板４３に底側板２の内周部のみに向かう圧出しを施し、底側板２の下部の曲げＲと底裏板４３の圧出し外周の曲げＲとを合致させている。底板構造４１においては、圧出し曲げＲ部４４に続いて延びる内側領域４５は、圧出し曲げＲ部４４の最大曲げ位置からタンク外側に曲げ戻されて、圧出し曲げＲ部４４を含めて環状リブ４６に形成されている。底板構造４１によれば、圧出し曲げＲ部４４を含めて環状リブ４６が形成されるので、全周溶接を適用可能な範囲の拡大、溶接部の強度向上、及び底側板と底裏板との位置決めの容易化という各機能に加えて、底裏板４３の曲げ剛性を高めて、底裏板４３及びそれを含む底板構造４１全体の強度を一層向上させることができる。溶接部については、実施例３に示す溶接部４０ａ，４０ｂ，４０ｃと同等である。

底板構造４１においては、底裏板４３の環状リブ４６に続いて延びる内側領域４５は、外周縁４７に対してその延長上に延びている。環状リブ４６は、内外側で同じ程度の曲げＲとして形成されるので、底板構造の各機能に加えて、更に、環状リブ４６による底裏板４３及びひいては底板構造４１全体の剛性向上を最大限に発揮させることができる。また、下底側の底板構造４１を支持台（図示せず）上に載置する場合などには、底裏板４３の殆ど全体でタンク重量を支持することが可能となり、油入変圧器タンクを安定して設置することができる。

図５は、この発明によるタンクの底板構造を油入変圧器タンクに適用した実施例５を示す図であり、（ａ）が油入変圧器タンクの底板構造の平面図、（ｂ）は（ａ）に示す底板構造の側面図、（ｃ）は（ｂ）の一部拡大断面図である。底側板についての基本的な構造、部位について、図４に示す実施例１の油入変圧器タンクの底板構造と同等であり、図４で用いたのと同じ符号を付すことで再度の説明を省略する。図５に示す底板構造５１においては、底側板２の下部の曲げＲと底裏板５３の圧出し曲げＲ部５４の曲げＲとが合致されており、底裏板５３の環状リブ５６に続いて延びる内側領域５５はタンク外側に向かって曲げ返されて、更にその内側領域５８はタンク外側に向かって圧出しを施されて外周縁５７に対してタンク外側にオフセットした状態で延びている。底板構造５１によれば、上記の各機能に加えて、更に、底裏板５３がタンク外側にオフセットした分だけ、タンクの容量を増加させることができる。更にまた、底裏板５３の内側領域５８でタンクの重量を支える場合には、底側板２と底裏板５３の外周縁部３７にタンクの重量が作用せず、外周縁部や曲げＲ部の溶接部の応力状態を軽減することもできる。隅部５９への溶接を含めて、溶接部については、実施例３に示す溶接部４０ａ，４０ｂ，４０ｃと同等である。

実施例１〜５は、共に、油入変圧器タンクの底板構造において、底裏板に施した圧出しそれ自体、及び底側板の底裏板側の端部に形成した曲げＲ部と底裏板に形成された圧出し曲げＲ部との曲面を合致させることによって、底板構造を構成する底裏板の補強となる。又、底板構造を組み立てる際に、底側板の下部に形成される曲げＲ部と底裏板の圧出し曲げＲ部の曲げＲとを合致させることより、底側板と底裏板との溶接位置を一義的に決めることができる。

この発明によるタンクの底板構造を油入変圧器タンクに適用したときの底板構造として説明したが、この発明によるタンクの底板構造は、油入変圧器タンクに限らず、比較的大型で且つ密封性を確保するために溶接を要するタンクであれば、どのようなタンクにも適用可能である。

この発明によるタンクの底板構造の実施例１を示す図。 この発明によるタンクの底板構造の実施例２を示す図。 この発明によるタンクの底板構造の実施例３を示す図。 この発明によるタンクの底板構造の実施例４を示す図。 この発明によるタンクの底板構造の実施例５を示す図。 従来の油入変圧器タンク底板構造を示す図。

符号の説明

１ 底板構造
２ 底側板
３ 底裏板
４ 曲げＲ部
５ 外周縁部
６ 端部
７ 外周縁部
８ 端部
９ 隅部
１０ａ，１０ｂ 溶接部
２１ 底板構造
２６ 端部
２８ 端部
２９，３９，４９，５９ 隅部
３０ａ，３０ｂ 溶接部
３１，４１，５１ 底板構造
３３，４３，５３ 底裏板
３４，４４，５４ 圧出し曲げＲ部
３７，４７，５７ 外周縁部
３８，４８，５８ 内側領域
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 溶接部
４５，５５ 内側領域
４６，５６ 環状リブ

Claims (3)

1. 底側板と当該底側板の開口部を閉鎖する底裏板とが全周溶接されて成り、前記底側板の前記底裏板側の端部を外側に向かって曲げ加工された曲げＲ部と前記曲げＲ部の外側に延びる外周縁部とに形成し、
   前記底裏板の前記外周縁部の内側に位置する環状領域を、前記底側板の前記曲げＲ部と曲面を合致させた圧出し曲げＲ部に形成し、前記底側板の前記曲げＲ部と前記底裏板の圧出し曲げＲ部とを合致させ、各々の板の隅部を全周溶接し、
   前記底裏板の前記圧出し曲げＲ部に続いて延びる内側領域は、前記圧出し曲げＲ部の最大曲げ位置からタンク外側に曲げ戻されて、前記圧出し曲げＲ部を含めて環状リブに形成されていることからなることを特徴とするタンクの底板構造。
2. 前記底裏板の前記環状リブに続いて延びる内側領域は、前記外周縁に対してその延長上に延びていることからなる請求項１に記載のタンクの底板構造。
3. 前記底裏板の前記環状リブに続いて延びる内側領域は、前記外周縁に対してタンク外側にオフセットした状態で延びていることからなる請求項１に記載のタンクの底板構造。

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