JP4990816B2 - Exterior body for water storage tank - Google Patents
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Description
本発明は、屋外に設置される貯水タンクを収容する貯水タンク用外装体に関するものである。 The present invention relates to a water tank exterior body that houses a water tank installed outdoors.
近年において、ヒートポンプユニットにおける熱交換器を介して大気中の熱を取り込み、取り込んだ熱を貯水タンクへ伝熱させて水をお湯にする自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯器が提案されている。自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯器における貯水タンクは、通常屋外に設置されるが、これらに実装される制御装置を雨水や風等の外力から守るために、かかる貯水タンクを貯水タンク用外装体に収容する場合が多い(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, a natural refrigerant heat pump type electric water heater has been proposed in which heat in the atmosphere is taken in through a heat exchanger in a heat pump unit, and the taken-in heat is transferred to a water storage tank to make water hot. Water storage tanks in natural refrigerant heat pump type electric water heaters are usually installed outdoors, but in order to protect the control devices mounted on them from external forces such as rainwater and wind, such water storage tanks are housed in a water tank exterior body. There are many cases (see, for example, Patent Document 1).
図8は、従来における貯水タンク用外装体7の例を示している。貯水タンク用外装体7は、断面矩形状からなり、厚さ1mm以下の周壁面71が4面に亘って設けられている。ちなみに、一の周壁面71に着目したときに、高さH、幅Lのサイズからなるものとする。
FIG. 8 shows an example of a conventional water tank
このような周壁面71に対して、例えば図9(a)に示すように、点荷重Pが内側へ作用した場合、図中点線で示すようにたわみδ1に亘り内側へ曲げ変形することになる。また、このような周壁面に対してW(Pa=N/m2)の正の風圧が作用した場合、幅Lからなる周壁面71は、例えば図9(b)の図中点線で示すように内側へたわみδ2に亘り曲げ変形することになる。これとは逆に、負の風圧が作用した場合には、図9(c)の図中点線で示すように外側へたわみδ3に亘り曲げ変形することになる。
For example, as shown in FIG. 9 (a), when the point load P acts on the inside of such a
特にこの貯水タンク用外装体7は作業員の手で搬送する場合も多いことから、図9(a)に示すように、点荷重が周壁面71に対して負荷される場合が多く、また上述したように屋外に設置される性質のものであることから、図9(b),(c)に示すように、正および負の風圧が作用する場合も多い。このとき、上述したような曲げ変形が生じ、内側および外側へたわみδ1、δ2又はδ3がその都度作用することになり、しかもこのたわみδ1、δ2又はδ3は、特に周壁面71の中央部分において最大となる。周壁面71が大きくたわむことになれば、貯水タンク用外装体7を安定した状態で搬送することができなくなる。また屋外においてこれを載置しても正負の風圧を受ける度に周壁面71が大きく変形し、外装体としては不安定なものとなってしまう。
In particular, since the water tank
また、このような風圧や人の手による点荷重に対抗すべく、面外曲げ剛性を向上させるために、周壁面71の板厚を増加させる方法も考えられる。しかしながら、周壁面71の板厚を増加することにより、貯水タンク用外装体7全体の重量が増加し、これを搬送する上で支障を来たすという問題点もあり、さらに材料コストが増加してしまうという問題点もあった。
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、周壁面の板厚を増加させることなく面外曲げ剛性を向上させることが可能な、すなわち従来と比較して、より軽量な貯水タンク用外装体を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to improve the out-of-plane bending rigidity without increasing the thickness of the peripheral wall surface. The object of the present invention is to provide a water tank exterior body that is lighter than conventional ones.
本発明を適用した貯水タンク用外装体は、上述した課題を解決するために、屋外に設置される貯水タンクを収容する貯水タンク用外装体において、対向する面が互いに略平行とされるとともに隣り合う面同士のなす角が略90°である4つの周壁面と、隣り合う上記周壁面の端部間に介装され、上記周壁面に対して傾斜して配置される傾斜面とを備え、上記傾斜面は、隣り合う上記周壁面の間に形成される合計4箇所の隅部のうち、少なくとも1箇所以上において設けられ、上記傾斜面が設けられていない隅部には、隣り合う上記周壁面が延長されて互いに連結されてなり、更に対向する周壁面の間隔のうち小さい方の値をLsとし、上記傾斜面の幅Dw/√2をDとしたときに、D=α1×Ls・・・・・・・・(1)、ここでα1≦0.293であることを特徴とする貯水タンク用外装体。 In order to solve the above-described problems, a water tank exterior body to which the present invention is applied is a water tank exterior body that accommodates a water tank installed outdoors. Four peripheral wall surfaces having an angle of 90 ° between the mating surfaces, and an inclined surface interposed between the end portions of the adjacent peripheral wall surfaces and arranged to be inclined with respect to the peripheral wall surfaces, The inclined surface is provided in at least one or more of a total of four corners formed between the adjacent peripheral wall surfaces, and the adjacent circumference is provided in a corner where the inclined surface is not provided. The wall surfaces are extended and connected to each other. Further, when the smaller value of the distances between the opposed peripheral wall surfaces is Ls, and the width Dw / √2 of the inclined surface is D, D = α 1 × Ls ........ (1), wherein alpha 1 ≦ 0. Exterior body for water storage tank, which is a 93.
本発明を適用した貯水タンク用外装体は、上述した課題を解決するために、屋外に設置される貯水タンクを収容する貯水タンク用外装体において、対向する面が互いに略平行とされるとともに隣り合う面同士のなす角が略90°である4つの周壁面と、隣り合う上記周壁面の端部間に介装され、上記周壁面に対して傾斜して配置される傾斜面とを備え、上記傾斜面は、隣り合う上記周壁面の間に形成される合計4箇所の隅部のうち、少なくとも2〜4箇所において設けられ、かつ傾斜面が2箇所に設けられる場合には、1の周壁面の両端にこれが設けられ、上記傾斜面が設けられていない隅部には、隣り合う上記周壁面が延長されて互いに連結されてなり、更に対向する周壁面の間隔のうち小さい方の値をLsとし、上記傾斜面の幅Dw/√2をDとしたときに、D=α2×Ls・・・・・・・・(2)、但し、0.05≦α2≦1/2−{(6M/σcr)1.5}/(24K)であり、かつα2≦0.293であることを特徴とする貯水タンク用外装体。 In order to solve the above-described problems, a water tank exterior body to which the present invention is applied is a water tank exterior body that accommodates a water tank installed outdoors. Four peripheral wall surfaces having an angle of 90 ° between the mating surfaces, and an inclined surface interposed between the end portions of the adjacent peripheral wall surfaces and arranged to be inclined with respect to the peripheral wall surfaces, The inclined surface is provided in at least 2 to 4 out of a total of 4 corners formed between the adjacent peripheral wall surfaces, and when the inclined surface is provided in 2 locations, one inclined surface is provided. This is provided at both ends of the wall, and the adjacent peripheral wall is extended and connected to each other at the corner where the inclined surface is not provided. Ls, and the width Dw / √ of the inclined surface The when the D, D = α 2 × Ls ········ (2), where, 0.05 ≦ α 2 ≦ 1/ 2 - {(6M / σ cr) 1.5} / (24K) and α 2 ≦ 0.293, A water tank outer packaging body.
本発明を適用した貯水タンク用外装体は、上述した課題を解決するために、屋外に設置される貯水タンクを収容する貯水タンク用外装体において、対向する面が互いに略平行とされるとともに隣り合う面同士のなす角が略90°である4つの周壁面と、隣り合う上記周壁面の端部間に介装され、上記周壁面に対して傾斜して配置される傾斜面とを備え、上記傾斜面は、隣り合う上記周壁面の間に形成される合計4箇所の隅部のうち、1箇所において設けられ、又は互いに対角となるように2箇所に設けられ、上記傾斜面が設けられていない隅部には、隣り合う上記周壁面が延長されて互いに連結されてなり、更に対向する周壁面の間隔のうち小さい方の値をLsとし、上記傾斜面の幅Dw/√2をDとしたときに、D=α3×Ls・・・・・・・・(2)、但し、0.05≦α3≦1−{(6M/σcr)1.5}/(12K)であり、かつα2≦0.293であることを特徴とする貯水タンク用外装体。 In order to solve the above-described problems, a water tank exterior body to which the present invention is applied is a water tank exterior body that accommodates a water tank installed outdoors. Four peripheral wall surfaces having an angle of 90 ° between the mating surfaces, and an inclined surface interposed between the end portions of the adjacent peripheral wall surfaces and arranged to be inclined with respect to the peripheral wall surfaces, The inclined surface is provided at one of a total of four corners formed between the adjacent peripheral wall surfaces, or at two locations so as to be diagonal to each other, and the inclined surface is provided. The adjacent peripheral wall surfaces are extended and connected to each other at the corners not formed, and the smaller value of the interval between the opposing peripheral wall surfaces is Ls, and the width Dw / √2 of the inclined surface is when the D, D = α 3 × Ls ····· ... (2), where, 0.05 ≦ α 3 ≦ 1 - water, characterized in that a {(6M / σ cr) 1.5 } / (12K), and a alpha 2 ≦ 0.293 Tank exterior.
ここで、M=(w×Ls2)/8、K=(5×w×Ls4)/(384×E×δ)
σcr:上記周壁面を構成する材料の疲労限強度(N/mm2)
w:周壁面高さ方向中央部の1mmの幅に作用する等分布荷重(N/mm)
Ls:対向する周壁面の間隔のうち小さい方の値(mm)
E:周壁面のヤング係数(N/mm2)
δ:周壁面高さ方向中央部で許容される面外変形量(mm)
Here, M = (w × Ls 2 ) / 8, K = (5 × w × Ls 4 ) / (384 × E × δ)
σ cr : Fatigue limit strength (N / mm 2 ) of the material constituting the peripheral wall surface
w: Uniformly distributed load (N / mm) acting on the width of 1 mm at the center in the height direction of the peripheral wall surface
Ls: The smaller value (mm) of the distance between the opposing peripheral wall surfaces
E: Young's modulus of the peripheral wall surface (N / mm 2 )
δ: Out-of-plane deformation (mm) allowed at the center in the height direction of the peripheral wall
上述した構成からなる本発明では、作業員の手を介した点荷重が周壁面に対して負荷された場合においても、これにより周壁面が大きくたわむことが無くなる。このため、本発明を適用した貯水タンク用外装体は、搬送性に優れた構成として実現可能となる。 In the present invention having the above-described configuration, even when a point load is applied to the peripheral wall surface through the operator's hand, the peripheral wall surface is not greatly bent. For this reason, the exterior body for water storage tanks to which the present invention is applied can be realized as a configuration excellent in transportability.
また本発明を適用した貯水タンク用外装体は、風圧が作用した場合においても、周壁面が大きく変形することが無くなることから、より安定な外装体を構成することが可能となる。しかも本発明を適用した貯水タンク用外装体は、周壁面の板厚を厚くすること無く面外曲げ剛性を向上させることが可能となる。このため、軽量化を図る上で好適な構成とすることができるところ、組立て作業性を向上させることができ、しかも経済性にも優れた構成とすることが可能となる。 In addition, the outer casing for a water storage tank to which the present invention is applied can form a more stable outer casing because the peripheral wall surface is not greatly deformed even when wind pressure is applied. In addition, the exterior body for a water storage tank to which the present invention is applied can improve the out-of-plane bending rigidity without increasing the thickness of the peripheral wall surface. For this reason, it can be set as a suitable structure in aiming at weight reduction, but it becomes possible to improve an assembly workability | operativity and to set it as the structure excellent also in economical efficiency.
以下、本発明を実施するための最良の形態として、屋外に設置される貯水タンクを収容する貯水タンク用外装体について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, as a best mode for carrying out the present invention, a water tank exterior body that houses a water tank installed outdoors will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明を適用した貯水タンク用外装体1の分解斜視図を示しており、図2は、本発明を適用した貯水タンク用外装体1の水平断面図を示している。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a water tank
この貯水タンク用外装体1は、断面略八角形状に構成されており、対向する面が互いに略平行とされるとともに隣り合う面同士のなす角が略90°である4つの周壁面11a〜11dと、周壁面11a〜11dの端部間に介装される傾斜面12a〜12dと、底部13と蓋14とを備えている。底部13や蓋14は、この貯水タンク用外装体1の構成から省略されていてもよい。
This water tank
周壁面11は、鋼板で構成され、高さがHであり、幅がlである。周壁面11aは、周壁面11cと対向する面であり、これらは互いに略平行とされている。また周壁面11bは、周壁面11dと対向する面であり、これらは互いに略平行とされている。なお、これら対向する周壁面の間隔をLsとする。
The
また、傾斜面12は、鋼板で構成され、高さがHであり、幅がDwとされている。
The
傾斜面12aは、隣り合う周壁面11dと、周壁面11aとの端部間に介装され、この隣接する周壁面11d、周壁面11aに対して略45°に傾斜して配置される。傾斜面12bは、隣り合う周壁面11aと、周壁面11bとの端部間に介装され、この隣接する周壁面11a、周壁面11bに対して略45°に傾斜して配置される。傾斜面12cは、隣り合う周壁面11bと、周壁面11cとの端部間に介装され、この隣接する周壁面11b、周壁面11cに対して略45°に傾斜して配置される。傾斜面12dは、隣り合う周壁面11cと、周壁面11dとの端部間に介装され、この隣接する周壁面11c、周壁面11dに対して略45°に傾斜して配置される。また、これら傾斜面12における周壁面11と同一平面上への投影長さをDとしたとき、傾斜面12は、周壁面11に対して略45°傾斜されてなることから、このDは、Dw/√2で表されることになる。また図2に示すように、周壁面の間隔Lsは、Ls=2×D+lで表されることになる。
The
なお,本願発明の目的とするところの貯水タンク用外装体の軽量化を、周壁面の断面展開長さを短くするというひとつの観点から、より効率的に実現するためには、周壁面と傾斜面とがなす角度を略45°で構成することが最も望ましい。その理由について図3を用いて、周壁面11a、11b並びにこれらにより狭設された傾斜面12bを例にとり説明をする。
In order to more efficiently realize the weight reduction of the water tank exterior body as the object of the present invention from the viewpoint of shortening the sectional development length of the peripheral wall surface, Most preferably, the angle formed by the surface is approximately 45 °. The reason will be described with reference to FIGS. 3A and 3B by taking the peripheral wall surfaces 11a and 11b and the
図3(a)におけるD1は、一の傾斜面12bから一方の周壁面11aへの投影長さであり,D2は傾斜面12bから他方の周壁面11bへの投影長さである。図3(b)は、これら投影長さの合計値(D1+D2)に対する傾斜面の幅Dwの比率(1の隅部における断面展開長さの低減率に相当する)を縦軸とし、周壁面11a、11bと傾斜面12bのなす角度θを横軸として、両者の関係を示したものである。
In FIG. 3A, D1 is the projection length from one
この図3(b)の傾向から、Dw/(D1+D2)の値をより小さく設定するにつれて、貯水タンク外装体1の断面展開長さをより効果的に削減できることが分かる。このため、周壁面と傾斜面のなす角度θは45°が最も効率的であるといえる。また角度θが28°以上62°以下であれば、低減効果は45°の場合における低減効果と殆ど変わらない(45°における低減率の95%以上の低減率に及ぶ)。更に,角度θが35°以上55°以下であれば,低減効果は45°の場合と殆ど同じ値になる。角度θを35°以上55°以下に設定することにより、45°における低減率の98.5%以上の低減率に及ぶことがこの図3(b)に示される曲線の傾向からも分かる。
From the tendency of FIG. 3 (b), it can be seen that as the value of Dw / (D1 + D2) is set smaller, the cross-sectional developed length of the water
また貯水タンク用外装体1は、図2に示すように、点線で表される断面円形状の貯水タンク2を収容可能な容積、形状からなることを前提としている。この貯水タンク2は、例えば、ヒートポンプユニットにおける熱交換器を介して大気中の熱を取り込み、取り込んだ熱をタンクへ伝熱させて水をお湯にする自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯器等を想定しているが、屋外に載置可能ないかなる用途の貯水タンクを含む趣旨である。この貯水タンク2は、円筒形のタンク外周において発泡スチロール等の断熱材が被覆されていてもよい。
Further, as shown in FIG. 2, the water
ここでDは、以下の(1)式に基づくものであってもよい。
D=α1×Ls・・・・・・・・(1)、
ここでα1≦{1−tan(π/8)}/2=0.293
この式(1)を変形すると、Dwについては以下の(1)’で表されることになる。
Dw=√2×α1×Ls・・・・・・・・(1)’
Here, D may be based on the following equation (1).
D = α 1 × Ls (1),
Here, α 1 ≦ {1-tan (π / 8)} / 2 = 0.293
When this equation (1) is transformed, Dw is expressed by the following (1) ′.
Dw = √2 × α 1 × Ls (1) ′
この(1)’式は、図7(a),(b)に示すように、隣り合う周壁面11の間に形成される合計4箇所の隅部のうち、2〜3箇所において設けられ、かつ傾斜面が2箇所に設けられる場合には、図7(b)に示すように1の周壁面11の両端にこれが設けられる場合も同様に表すことが可能となる。
As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the formula (1) ′ is provided at two to three of the four corners formed between the adjacent peripheral wall surfaces 11, When the inclined surfaces are provided at two places, as shown in FIG. 7 (b), the case where the inclined surfaces are provided at both ends of one
また、このDは、以下の(2)式に基づくものであってもよい。
D=α2×Ls・・・・・・・・(2)
但し、0.05≦α2≦1/2−{(6M/σcr)1.5}/(24K)であり、かつα2≦0.293である。
Further, this D may be based on the following equation (2).
D = α 2 × Ls (2)
However, 0.05 ≦ α 2 ≦ 1/2 − {(6M / σ cr ) 1.5 } / (24K) and α 2 ≦ 0.293.
更に、このDは、特に図7(c)に示すような傾斜面12が1箇所の場合,および図7(d)に示すような傾斜面12が2箇所あり,かつ前記2箇所の傾斜面12が向かい合うように対角に配置される場合では,下式に基づくものであってもよい。
D=α3×Ls・・・・・・・・(2−1)
Furthermore, this D is especially when there is one
D = α 3 × Ls (2-1)
但し、0.05≦α2≦1−{(6M/σcr)1.5}/(12K)であり、かつα2≦0.293である。
ここで、M=(w×Ls2)/8、K=(5×w×Ls4)/(384×E×δ)
σcr:上記周壁面を構成する材料の疲労限強度(N/mm2)
w:周壁面高さ方向中央部の1mmの幅に作用する等分布荷重(N/mm)
Ls:対向する周壁面の間隔のうち小さい方の値(mm)
E:周壁面のヤング係数(N/mm2)
δ:周壁面高さ方向中央部で許容される面外変形量(mm)
However, 0.05 ≦ α 2 ≦ 1-{(6M / σ cr ) 1.5 } / (12K) and α 2 ≦ 0.293.
Here, M = (w × Ls 2 ) / 8, K = (5 × w × Ls 4 ) / (384 × E × δ)
σ cr : Fatigue limit strength (N / mm 2 ) of the material constituting the peripheral wall surface
w: Uniformly distributed load (N / mm) acting on the width of 1 mm at the center in the height direction of the peripheral wall surface
Ls: The smaller value (mm) of the distance between the opposing peripheral wall surfaces
E: Young's modulus of the peripheral wall surface (N / mm 2 )
δ: Out-of-plane deformation (mm) allowed at the center in the height direction of the peripheral wall
図4(a)に、周壁面高さ方向中央部で許容される面外変形量(mm)としてのδを、また、図4(b)に、点荷重Pが負荷された場合を、更に図4(c)に周壁面高さ方向中央部の1mmの幅に作用する等分布荷重(N/mm)wが負荷された場合の例を示す。以下、等分布荷重(N/mm)wが負荷された場合を例にとり説明をするが、点荷重Pが負荷された場合も同様のメカニズムにより所期の効果を奏することになる。 4 (a) shows δ as an out-of-plane deformation amount (mm) allowed in the central portion in the height direction of the peripheral wall surface, and FIG. 4 (b) shows a case where a point load P is applied. FIG. 4 (c) shows an example in which an evenly distributed load (N / mm) w acting on a width of 1 mm in the central portion in the height direction of the peripheral wall surface is applied. Hereinafter, a case where an evenly distributed load (N / mm) w is applied will be described as an example. However, when a point load P is applied, the same effect can be obtained by the same mechanism.
先ず式(2)を変形すると、Dwについては以下の(2)’で表されることになる。 First, when Expression (2) is transformed, Dw is expressed by the following (2) '.
Dw=√2×α1×Ls・・・・・・・・(2)’ Dw = √2 × α 1 × Ls (2) ′
以下、本発明を適用した貯水タンク用外装体1において数値限定の理由について詳細に説明をする。
Hereinafter, the reason for the numerical limitation in the
先ず最上位概念として、幾何学的に、Dはα1よりも大きくすることができない。これは上述した式(1)において定義した通りである。 First as the top concept, geometrically, D is not able to greater than alpha 1. This is as defined in the above formula (1).
次に、本発明所期の効果が見出せるDの最小値と、疲労強度により決定付けられるDの最大値について説明をする。 Next, the minimum value of D for which the effect of the present invention can be found and the maximum value of D determined by the fatigue strength will be described.
Dの最小値の設定については、十分な軽量化効果を享受するためには、(2)式におけるα2を0.05以上にする必要がある。仮にα2=0.05とした場合には、図7に示すような断面矩形状で構成した従来における貯水タンク用外装体7と比較して、Lsの寸法や板厚には無関係に板厚を0.87倍に薄肉化しても、同一荷重が加わったときに変形量をほぼ同一に維持することができる。具体的には、仮にα2=0.05とすることにより、従来の貯水タンク用外装体7の板厚が1.0mmの場合に、本発明を適用した貯水タンク用外装体1では、板厚を0.9mmとすることでほぼ同一の変形量で抑えることが可能となる。また仮にα2=0.05とすることにより、従来の貯水タンク用外装体7の板厚が0.9mmの場合に、本発明を適用した貯水タンク用外装体1では、板厚を0.8mmとすることでほぼ同一の変形量で抑えることが可能となる。このように、本発明を適用した貯水タンク用外装体1は、従来の貯水タンク用外装体7と比較して、鋼材の厚さをワンサイズずつ(ほぼ0.1mmずつ)ダウンさせても、同一荷重が加わったときの変形量をほぼ同程度に抑えることが可能となる。
Regarding the setting of the minimum value of D, α 2 in the formula (2) needs to be 0.05 or more in order to enjoy a sufficient weight reduction effect. If α 2 = 0.05, the plate thickness is independent of the Ls dimension and plate thickness, as compared to the conventional water
Dの最大値の設定については、Dをα1、α2に至るまで大きくすれにつれて、周壁面11や傾斜面12の板厚を薄くして軽量化を図ることができる。しかしながら、Dを大きくし、周壁面11や傾斜面12の板厚を薄くした場合には、これら周壁面11や傾斜面12に負荷される曲げ応力が大きくなる。特に周壁面11や傾斜面12に対して風圧が負荷される場合には、繰返荷重が作用することとなるところ、疲労の問題を考慮する必要がある。ここでは、疲労限の強度をσcr(N/mm2)とした場合のDの値を最大値に定めた。その理由として、Dの値がかかる疲労限の強度を超える場合には、周壁面11、傾斜面12が疲労破壊する可能性が生じるためである。なお、疲労限強度σcrは、文献「鋼構造物の疲労設計指針・同解説/社団法人日本鋼構造協会編」に基づき、十分安全な値としてσcr=190N/mm2を基本とする。この値は、2×106回以上の繰り返し数に至った場合でも疲労により破壊しないことを前提に工学的に定められた値であり、この値を用いることで十分安全であると考えられる。
Regarding the setting of the maximum value of D, as D is increased to α 1 and α 2 , the thickness of the
主たる荷重条件と変形については、風による負曲げ、即ち、外側へのたわみに着目する。ここで変形の理論式(近似式)を(3)式に示す。
δ=(5w×l4)/(384×E×I)・・・・・(3)
With regard to the main load conditions and deformation, attention is paid to negative bending due to wind, that is, outward deflection. Here, the theoretical formula (approximation formula) of deformation is shown in formula (3).
δ = (5w × l 4 ) / (384 × E × I) (3)
ここでlは曲げ変形の基準になるスパンである。なお、風荷重は外装材の任意の面に均等に或いは任意に分布して作用することとなるため、δの厳密な計算は,「板の面外曲げの理論式」に基づく必要がある。しかし、本発明を適用した貯水タンク用外装体1における周壁面11の中央部の変形量δは、図示するような高さ方向中央部の「梁」に近似することで、その値をほぼ正確に求めることができる。
Here, l is a span serving as a reference for bending deformation. Since the wind load acts evenly or arbitrarily distributed on any surface of the exterior material, the exact calculation of δ needs to be based on the “theoretical formula for out-of-plane bending of the plate”. However, the deformation amount δ of the central portion of the
以後は、幅1mmに設定した「梁モデル」に基づき計算を進める。 Thereafter, the calculation proceeds based on the “beam model” set to a width of 1 mm.
必要剛性、必要板厚として、l=Ls(1−2α2)という条件の下で、(3)式をIについて整理すると、梁モデルの必要剛性を与える下式が得られる。 When the formula (3) is arranged with respect to I under the condition of l = Ls (1-2α 2 ) as the required stiffness and the required plate thickness, the following formula giving the required stiffness of the beam model is obtained.
ここで、必要剛性とは、梁モデルに等分布荷重wが作用したときに、梁中央での変形をδ以下に抑えるために必要な断面二次モーメントI(mm4)のことである。
I=K(1−2α2)4・・・・・・・・・・(4)
ここで、K=(5w×L4)/(384×E×δ)、またα2は、Lsに対するDの比率(α2=D/Ls)である。
Here, the required rigidity is the cross-sectional secondary moment I (mm 4 ) necessary for suppressing deformation at the center of the beam to be δ or less when the equally distributed load w acts on the beam model.
I = K (1-2α 2 ) 4 (4)
Here, K = (5w × L 4 ) / (384 × E × δ), and α 2 is the ratio of D to Ls (α 2 = D / Ls).
一方、周壁面11の板厚をtとしたとき、梁モデルの保有剛性(梁モデルが保有する単位幅あたりの曲げ剛性)は下記(5)式で与えられる。
I=t3/12・・・・・・・・・(5)
On the other hand, when the thickness of the
I = t 3/12 ········· ( 5)
(4)式と(5)式から必要板厚((4)式で示した必要剛性を発揮するために必要となる周壁面11の板厚t)は下記(6)式で与えられる.
t={12K(1−2α2)4}1/3・・・・・・・・・(6)
From the formulas (4) and (5), the required plate thickness (the plate thickness t of the
t = {12K (1-2α 2 ) 4 } 1/3 (6)
次に、梁モデルへ作用する曲げ応力の計算について説明をする。 Next, calculation of bending stress acting on the beam model will be described.
梁モデルへの作用力σaは以下の式で与えられる。ここでいう「作用力」とは、(4)式に示した必要剛性の限界点まで変形した際に、梁に作用する曲げ応力のことを示す。
σa=M(1−2α2)2×(6/t2)・・・・・・・・・(7)
ここでM=w×L2/8
The acting force σa on the beam model is given by the following equation. Here, the “acting force” indicates a bending stress acting on the beam when it is deformed to the limit point of the required rigidity shown in the equation (4).
σa = M (1-2α 2 ) 2 × (6 / t 2 ) (7)
Here M = w × L 2/8
(6)式を(7)式に代入して下記(8)式が得られる。
σa=6M(12K)-2/3×(1−2α2)-2/3・・・・・・・・・(8)
By substituting equation (6) into equation (7), the following equation (8) is obtained.
σa = 6M (12K) -2/3 × (1-2α 2) -2/3 ········· (8)
次に疲労限強度との比較について説明をする。(6)式のσaは、梁モデルにwの等分布荷重が作用したときに生じる最大曲げ応力に等しい。疲労による板の破損を考慮するためには、(8)式におけるσaが、疲労限強度σcrよりも小さくならなければならない。すなわち下記(9)式を満たす必要がある。
6M(12K)-2/3×(1−2α2)-2/3≦σcr・・・・・・・・・(9)
Next, comparison with fatigue limit strength will be described. In the equation (6), σa is equal to the maximum bending stress generated when an evenly distributed load of w acts on the beam model. In order to take into account breakage of the plate due to fatigue, σa in the equation (8) must be smaller than the fatigue limit strength σ cr . That is, it is necessary to satisfy the following formula (9).
6M (12K) -2/3 × (1-2α 2) -2/3 ≦ σ cr ········· (9)
これをα2について整理して下式を得る。
α2≦1/2−{(6M/σcr)1.5}/(24K)・・・・・・・・・(10)
(10)式により、α2の最大値の根拠とする。
This is arranged for α 2 to obtain the following equation.
α 2 ≦ 1/2 − {(6M / σ cr ) 1.5 } / (24K) (10)
The basis of the maximum value of α 2 is given by equation (10).
また,特に,図7(c)に示すような傾斜面が1箇所の場合,および図7(d)に示すような傾斜面が2箇所あり,かつ前記2箇所の傾斜面が向かい合うように配置される場合では,上述のlとLsの関係が,l=Ls(1−α3)となるため,式展開は省略するが,(10)式は,下式のように係数が各々書き換えられる.
α2≦1−{(6M/σcr)1.5}/(12K)・・・・・・・・・(10)’
(10)’式により、α3の最大値の根拠とする。
In particular, when there is one inclined surface as shown in FIG. 7 (c), there are two inclined surfaces as shown in FIG. 7 (d), and the two inclined surfaces are arranged to face each other. In this case, since the relationship between l and Ls described above is l = Ls (1-α 3 ), equation expansion is omitted, but in equation (10), coefficients are rewritten as in the following equation: .
α 2 ≦ 1-{(6M / σ cr ) 1.5 } / (12K) (10) ′
(10) The 'expression, the basis of the maximum value of the alpha 3.
上述した構成からなる本発明を適用した貯水タンク用外装体1は、作業員の手を介した点荷重が周壁面11に対して負荷された場合においても、これにより周壁面11が大きくたわむことが無くなる。このため、本発明を適用した貯水タンク用外装体1は、搬送性に優れた構成として実現可能となる。
The water
また本発明を適用した貯水タンク用外装体1は、風圧が作用した場合においても、周壁面11が大きく変形することが無くなることから、より安定な外装体を構成することが可能となる。しかも本発明を適用した貯水タンク用外装体1は、周壁面11の板厚を厚くすること無く面外曲げ剛性を向上させることが可能となる。このため、軽量化を図る上で好適な構成とすることができるところ、組立て作業性を向上させることができ、しかも経済性にも優れた構成とすることが可能となる。
In addition, the water
図5は、Dを最大まで長くした場合の例を示している。かかる図4に示す形態においても同様に上述した所期の効果を奏することになる。 FIG. 5 shows an example in which D is increased to the maximum. In the form shown in FIG. 4 as well, the expected effect described above is obtained.
次に、本発明を適用した貯水タンク用外装体1における他の実施形態について説明をする。図6に示すように、4つの周壁面11の間に合計4箇所の隅部15が仮想的に形成されるものと考える。具体的には、4つの周壁面11a〜11dのうち、周壁面11aと周壁面11bの間に、また周壁面11bと周壁面11cの間に、周壁面11cと周壁面11dの間に、周壁面11dと周壁面11aの間に、それぞれ隅部15が仮想的に形成されるものとする。
Next, another embodiment of the water
この仮想的に形成された隅部15において傾斜面12が設けられる。上述した図2の形態では、合計4箇所の隅部15のうち、全4箇所に傾斜面12を設けた例を示している。但し、この傾斜面12は、合計4箇所の隅部15のうち、少なくとも1箇所以上において設けられていればよい。
An
図7(a)は、合計4箇所の隅部15のうち、傾斜面12を3箇所に設けた例を示している。図7(b),(d)は、合計4箇所の隅部15のうち、傾斜面12を2箇所に設けた例を示している。図7(c)は、合計4箇所の隅部15のうち、傾斜面12を1箇所に設けた例を示している。
FIG. 7A shows an example in which the
なお、傾斜面12が設けられていない隅部15には、隣り合う周壁面12が延長されて互いに連結された構成とされている。
In addition, it is set as the structure where the adjacent surrounding
このように、全ての隅部15において傾斜面15が設けられている必要はなく、少なくとも1箇所以上において設けられていれば、上述した本発明所期の作用効果を得ることができることは勿論である。
Thus, it is not necessary that the
また、周壁面11a〜11dを延長することにより描かれる矩形は、正方形で構成されていてもよいし、長方形で構成されていてもよいことは勿論である。 Of course, the rectangle drawn by extending the peripheral wall surfaces 11a to 11d may be a square or a rectangle.
給水タンクの基本外形寸法が700×750mm、即ち、Ls=700(mm)の場合であり、風圧による荷重がW=1500(Pa)、梁モデルに換算してw=0.0015(N/mm)の場合であり、許容できる変形量がδ=30(mm)の場合であり、鋼材で構成される周壁面11のヤング係数は、E=205000(MPa)であり、鋼材で構成される周壁面11の疲労限強度は、σcr=190(MPa)である場合を考える。
The basic external dimensions of the water supply tank are 700 × 750 mm, that is, Ls = 700 (mm), the load due to wind pressure is W = 1500 (Pa), and converted to a beam model, w = 0.015 (N / mm ), The allowable deformation amount is δ = 30 (mm), the Young's modulus of the
このケースでは、Dの最小値:0.05×700=35(mm)
Dの最大値:以下のいずれか小さい値となる。
(10)式に基づき計算:0.23×700=161(mm)
(1)式に基づき計算:0.293×700=205.1(mm)
このケースでは、Dを35mmから161mmの範囲に設定するのが好ましい。
In this case, the minimum value of D: 0.05 × 700 = 35 (mm)
Maximum value of D: One of the following values is smaller.
Calculation based on equation (10): 0.23 × 700 = 161 (mm)
Calculation based on equation (1): 0.293 × 700 = 205.1 (mm)
In this case, it is preferable to set D in the range of 35 mm to 161 mm.
給水タンクの基本外形寸法が730×630mm、即ち、Ls=630(mm)の場合であり、風圧による荷重がW=1000(Pa)、梁モデルに換算してw=0.0015(N/mm)の場合であり、許容できる変形量がδ=15(mm)の場合であり、鋼材で構成される周壁面11のヤング係数は、E=205000(MPa)であり、鋼材で構成される周壁面11の疲労限強度は、σcr=190(MPa)である場合を考える。
The basic external dimensions of the water supply tank are 730 × 630 mm, that is, Ls = 630 (mm), the load by wind pressure is W = 1000 (Pa), and converted to a beam model, w = 0.015 (N / mm ), The allowable deformation amount is δ = 15 (mm), the Young's modulus of the
このケースでは、Dの最小値:0.05×630=31.5(mm)
Dの最大値:以下のいずれか小さい値となる。
(10)式に基づき計算:0.378×630=238.1(mm)
(1)式に基づき計算:0.293×630=184.6(mm)
このケースでは、Dを31.5mmから184.6mmの範囲に設定するのが好ましい。
In this case, the minimum value of D: 0.05 × 630 = 31.5 (mm)
Maximum value of D: One of the following values is smaller.
Calculation based on equation (10): 0.378 × 630 = 238.1 (mm)
Calculation based on equation (1): 0.293 × 630 = 184.6 (mm)
In this case, it is preferable to set D in the range of 31.5 mm to 184.6 mm.
1 貯水タンク用外装体
2 貯水タンク
11 周壁面
12 傾斜面
13 底部
14 蓋
15 隅部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
対向する面が互いに略平行とされるとともに隣り合う面同士のなす角が略90°である4つの周壁面と、
隣り合う上記周壁面の端部間に介装され、上記周壁面に対して傾斜して配置される傾斜面とを備え、
上記傾斜面は、隣り合う上記周壁面の間に形成される合計4箇所の隅部のうち、1〜4箇所において設けられ、
上記傾斜面が設けられていない隅部には、隣り合う上記周壁面が延長されて互いに連結されてなり、
更に対向する周壁面の間隔のうち小さい方の値をLsとし、上記傾斜面の幅をDwとしたとき
Dw=√2×α1×Ls・・・・・・・・(1)、ここでα1≦0.293
であることを特徴とする貯水タンク用外装体。 In a water tank exterior body that houses a water tank installed outdoors,
Four peripheral wall surfaces whose opposing surfaces are substantially parallel to each other and whose angle between adjacent surfaces is approximately 90 °;
An inclined surface interposed between the end portions of the adjacent peripheral wall surfaces, and inclined with respect to the peripheral wall surface,
The inclined surface is provided at 1 to 4 locations out of a total of 4 corners formed between adjacent peripheral wall surfaces,
In the corner where the inclined surface is not provided, the adjacent peripheral wall surfaces are extended and connected to each other,
Further, when the smaller value of the distance between the opposing peripheral wall surfaces is Ls and the width of the inclined surface is Dw, Dw = √2 × α 1 × Ls (1), where α 1 ≦ 0.293
An exterior body for a water storage tank.
対向する面が互いに略平行とされるとともに隣り合う面同士のなす角が略90°である4つの周壁面と、
隣り合う上記周壁面の端部間に介装され、上記周壁面に対して傾斜して配置される傾斜面とを備え、
上記傾斜面は、隣り合う上記周壁面の間に形成される合計4箇所の隅部のうち、少なくとも2〜4箇所において設けられ、かつ傾斜面が2箇所に設けられる場合には、1の周壁面の両端にこれが設けられ、
上記傾斜面が設けられていない隅部には、隣り合う上記周壁面が延長されて互いに連結されてなり、
上記傾斜面の幅Dwは、以下の(2)式で表されること
Dw=√2×α2×Ls・・・・・・・・(2)
但し、0.05≦α2≦1/2−{(6M/σcr)1.5}/(24K)であり、かつα2≦0.293であることを特徴とする貯水タンク用外装体。
ここで、M=(w×Ls2)/8、K=(5×w×Ls4)/(384×E×δ)
σcr:上記周壁面を構成する材料の疲労限強度(N/mm2)
w:周壁面高さ方向中央部の1mmの幅に作用する等分布荷重(N/mm)
Ls:対向する周壁面の間隔のうち小さい方の値(mm)
E:周壁面のヤング係数(N/mm2)
δ:周壁面高さ方向中央部で許容される面外変形量(mm) In a water tank exterior body that houses a water tank installed outdoors,
Four peripheral wall surfaces whose opposing surfaces are substantially parallel to each other and whose angle between adjacent surfaces is approximately 90 °;
An inclined surface interposed between the end portions of the adjacent peripheral wall surfaces, and inclined with respect to the peripheral wall surface,
The inclined surface is provided in at least 2 to 4 out of a total of 4 corners formed between the adjacent peripheral wall surfaces, and when the inclined surface is provided in 2 locations, one inclined surface is provided. This is provided at both ends of the wall,
In the corner where the inclined surface is not provided, the adjacent peripheral wall surfaces are extended and connected to each other,
The width Dw of the inclined surface is expressed by the following equation (2): Dw = √2 × α 2 × Ls (2)
However, 0.05 ≦ α 2 ≦ 1/2 − {(6M / σ cr ) 1.5 } / (24K), and α 2 ≦ 0.293, characterized in that α 2 ≦ 0.293 .
Here, M = (w × Ls 2 ) / 8, K = (5 × w × Ls 4 ) / (384 × E × δ)
σ cr : Fatigue limit strength (N / mm 2 ) of the material constituting the peripheral wall surface
w: Uniformly distributed load (N / mm) acting on the width of 1 mm at the center in the height direction of the peripheral wall surface
Ls: The smaller value (mm) of the distance between the opposing peripheral wall surfaces
E: Young's modulus of the peripheral wall surface (N / mm 2 )
δ: Out-of-plane deformation (mm) allowed at the center in the height direction of the peripheral wall
対向する面が互いに略平行とされるとともに隣り合う面同士のなす角が略90°である4つの周壁面と、
隣り合う上記周壁面の端部間に介装され、上記周壁面に対して傾斜して配置される傾斜面とを備え、
上記傾斜面は、隣り合う上記周壁面の間に形成される合計4箇所の隅部のうち、少なくとも1箇所において設けられ、又は互いに対角となるように2箇所に設けられ、
上記傾斜面が設けられていない隅部には、隣り合う上記周壁面が延長されて互いに連結されてなり、
上記傾斜面の幅Dwは、下式で表されること
Dw=√2×α3×Ls・・・・・・・・( )
但し、0.05≦α3≦1−{(6M/σcr)1.5}/(12K)であり、かつα3≦0.293であることを特徴とする貯水タンク用外装体。
ここで、M=(w×Ls2)/8、K=(5×w×Ls4)/(384×E×δ)
σcr:上記周壁面を構成する材料の疲労限強度(N/mm2)
w:周壁面高さ方向中央部の1mmの幅に作用する等分布荷重(N/mm)
Ls:対向する周壁面の間隔のうち小さい方の値(mm)
E:周壁面のヤング係数(N/mm2)
δ:周壁面高さ方向中央部で許容される面外変形量(mm) In a water tank exterior body that houses a water tank installed outdoors,
Four peripheral wall surfaces whose opposing surfaces are substantially parallel to each other and whose angle between adjacent surfaces is approximately 90 °;
An inclined surface interposed between the end portions of the adjacent peripheral wall surfaces, and inclined with respect to the peripheral wall surface,
The inclined surface is provided at at least one of the four corners formed between the adjacent peripheral wall surfaces, or at two locations so as to be diagonal to each other,
In the corner where the inclined surface is not provided, the adjacent peripheral wall surfaces are extended and connected to each other,
The width Dw of the inclined surface is expressed by the following equation: Dw = √2 × α 3 × Ls ()
However, 0.05 ≦ α 3 ≦ 1-{(6M / σ cr ) 1.5 } / (12K) and α 3 ≦ 0.293, wherein the water tank exterior body is characterized in that:
Here, M = (w × Ls 2 ) / 8, K = (5 × w × Ls 4 ) / (384 × E × δ)
σ cr : Fatigue limit strength (N / mm 2 ) of the material constituting the peripheral wall surface
w: Uniformly distributed load (N / mm) acting on the width of 1 mm at the center in the height direction of the peripheral wall surface
Ls: The smaller value (mm) of the distance between the opposing peripheral wall surfaces
E: Young's modulus of the peripheral wall surface (N / mm 2 )
δ: Out-of-plane deformation (mm) allowed at the center in the height direction of the peripheral wall
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