JP6792288B2 - 容器運搬ケース - Google Patents

Description

本発明は、円筒状容器の外周に補強繊維層が形成された複合容器を運搬するために用いられる容器運搬ケースに関する。

例えば、圧縮された気体や液体を貯蔵するための容器には、円筒状の胴部を有する金属製ライナやプラスチック製ライナの外側に繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）層が形成された複合容器が用いられる。

この複合容器の保管や運搬を行うために、特許文献１に示されるように、複合容器の底部が嵌合するようなスカート部を構成したものが提案されている。

上記スカート部に複合容器を挿入することで、縦置きに保管したり、僅かに傾けた状態で床面を転がしたりして移動させることができる。そして、複合容器の口金部が凹部内に収納されているため、口金部を外力から保護でき、口金部の周囲の金属部分およびその外周のＦＲＰ層に亀裂等の劣化が発生することを防止できる。

実開平５−３２９００号公報

しかし、ＦＲＰ層等による繊維で強化された補強繊維層は衝撃に弱く、複合容器を傾けた状態で底面を転がすようにして回転運搬する際に、スカート部の開口端部と複合容器が当たったり、接触したりするので、傷や亀裂が発生しやすくなる。

また、複合容器とスカート部が密着するように形成したとしても、スカート部の開口端部と複合容器の円筒状胴部とは点で接触するため、傷や亀裂が発生しやすいことに変わりはなく、また、複合容器をスカート部の中に挿入しにくくなるという問題もあった。

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、複合容器をセッティングしやすくするとともに、複合容器の運搬中に補強繊維層に傷や亀裂が発生することを防止することができる容器運搬ケースを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の容器運搬ケースは、円筒状の胴部を挟んでその両側にそれぞれ湾曲面を有する一対のドーム部が形成されるとともに各ドーム部の湾曲面の中心位置に外側に突出する口金部が形成され、前記各ドーム部および前記胴部に補強繊維層が巻回された構造の複合容器に対し、その一端側のドーム部から胴部の一部までを覆うように装着される容器運搬ケースであって、前記容器運搬ケースは、円形底壁と円筒側壁とからなり、前記円筒側壁の上端が開口をなし、前記円筒側壁の内周面と前記複合容器の外周面との間に隙間が形成されるカップ状のケース本体と、前記ケース本体内に取り付けられ、前記ドーム部の湾曲面を支持する支持面を有する容器受部材と、前記容器受部材の前記支持面上に配置され前記複合容器と接触する弾性体からなる緩衝部材と、前記ケース本体の円筒側壁の内周面と前記複合容器の外周面との間の隙間を埋める弾性体からなる胴部保護部材とを備えたことを主要な特徴とする。

本発明によれば、複合容器の挿入部分と容器運搬ケースとの間が、密着しないように隙間を形成するとともに、複合容器と容器運搬ケースとの隙間には弾性体からなる胴部保護部材を設けたので、複合容器を容器運搬ケースに挿入しやすくなり、運搬時の傷や亀裂の発生を防止することができる。

（その他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の容器運搬ケースにおいて、前記胴部保護部材は前記複合容器の外周面の全周に沿って接する筒状の内周面を有しているようにしてもよい。
これにより、複合容器の胴部の円筒面と胴部保護部材を広い面で接触させて負荷を分散させることができる。

また、本発明の容器運搬ケースにおいて、前記胴部保護部材は前記複合容器の外周面の一部と接する３つ以上の小片からなり、隣接する２つの小片がケース本体中心となす角度が１８０度未満となるようにして取り付けられるようにしてもよい。
さらに、前記胴部保護部材は前記ケース本体の開口近傍に取り付けられ、上辺側の肉厚Ｔｕが下辺側の肉厚Ｔｄより厚く形成され、前記複合容器を前記ケース本体に入れた状態で、前記胴部保護部材を前記円筒側壁の内周面と前記複合容器の外周面との間の隙間に下辺側から挿入したときに、隙間を埋めるとともに開口端で前記胴部保護部材が支持されるように肉厚が設定されているようにしてもよい。
これにより、胴部保護部材をあらかじめ円筒側壁の開口端付近に取り付けておく必要がなくなり、複合容器を容器運搬ケース内に挿入した後、小片の胴部保護部材を円筒側壁の開口付近に配置して隙間に押し込めばよいので、作業性がよくなる。
また、上辺側の肉厚を下辺側の肉厚より厚く形成することで、胴部保護部材を円筒側壁の開口端付近に取り付けた後、複合容器を挿入した場合でも、胴部保護部材の上辺側の肉厚がストッパの役割を果たし、円筒側壁の開口端付近に胴部保護部材が留まるようにすることができる。

また、本発明の容器運搬ケースにおいて、前記胴部保護部材は前記ケース本体の円筒側壁の内周面に取り付けられ、上辺側の肉厚Ｔｕが下辺側の肉厚Ｔｄより薄く形成され、前記複合容器の外径をｄ２とし、前記胴部保護部材の上辺側の内径をｄ１、下辺側の内径をｄ３としたときに、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３となるようにしてもよい。
これにより、胴部保護部材を複合容器と円筒側壁の間に挟み込み、胴部保護部材の内径につぶし代を設けて衝撃を緩和することができる。また、胴部保護部材の内径面がテーパー状になっているので、複合容器を挿入しやすくなる。

また、本発明の容器運搬ケースにおいて、前記胴部保護部材および前記緩衝部材の弾性率は前記補強繊維層の弾性率の１／２以下であるようにしてもよい。
さらに、前記ケース本体の開口から前記容器受部材の前記支持面の底までの深さが、前記ケース本体の円筒側壁の内径より大きくしてもよい。

本発明の第一実施形態に係る容器運搬ケースに複合容器を挿入した状態を示す断面図。 図１の平面図。 本発明の第二実施形態に係る容器運搬ケースに複合容器を挿入した状態を示す平面図および断面図。 図３の胴部保護部材の変形例を示す図。 本発明の第三実施形態に係る容器運搬ケースの平面図および断面図。 本発明の第四実施形態に係る容器運搬ケースの平面図および断面図。 緩衝部材弾性率と補強繊維層弾性率の比とエネルギー吸収効率との関係を示すグラフ。 複合容器の概略構成を示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

＜第一実施形態＞
図１は、本発明の容器運搬ケース１に複合容器２が挿入された状態において、容器運搬部分についての断面図を示すものである。

＜複合容器＞
複合容器２の概略構成図を図８に示す。複合容器２は、外径ｄ２を有する円筒状の胴部２２Ｂと、胴部２２Ｂの上側に形成され湾曲面を有するドーム部２２Ａと、胴部２２Ｂの下側に形成され湾曲面を有するドーム部２２Ｃとを有している。胴部２２Ｂとドーム部２２Ａとドーム部２２Ｃとは一体的に形成されている。そして、ドーム部２２Ａおよび２２Ｃのそれぞれには口金部２１が形成される。そして、複合容器２内の液体やガスを放出する方の口金部２１にはバルブ等が取り付けられ、他方の使用しない口金部２１には、封止プラグ等が取り付けられる。

上記複合容器のライナの材質としては、鉄やチタンやアルミ合金等が挙げられ、ライナの外側全体には繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等の材料による補強繊維層が形成されている。補強繊維層は、例えば、樹脂を含浸させた強化繊維の束をライナに巻回した後に、熱硬化させる等の方法により形成される。繊維強化プラスチックとしては、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等が挙げられる。

＜容器運搬ケース＞
図１に示されるように、容器運搬ケース１は、円筒形状の円筒側壁１１と、円形状の円形底壁１３とを有しており、円筒側壁１１と円形底壁１３は、なだらかな曲面を有する連結壁１２により連結されている。円筒側壁１１と連結壁１２と円形底壁１３とで、上方が開口されたカップ状のケースを構成している。上記カップ状のケースの材質としては、鉄や樹脂等が挙げられる。この連結壁１２の曲面部分を地面に接触させながら転がすことで複合容器２を運搬することができる。また、カップ状のケースの底部、すなわち円形底壁１３上には容器受部材１４が取り付けられている。容器受部材１４の上面の一部には、緩衝部材１５が配置されている。カップ状のケース外壁の高さは、Ｈで示されている。

円筒側壁１１の外径はＤ、内径はｄとなっており、複合容器２の胴部２２Ｂの一部が挿入されるようになっている。容器受部材１４は、略円柱体であり、その上面に複合容器２の口金部２１が容器受部材１４に接触しないような大きさの凹部が形成されている。上記容器受部材１４の材質としては、樹脂等が挙げられる。

緩衝部材１５は円環形状を有し、容器受部材１４の上面の一部に形成されており、複合容器２のドーム部２２Ａまたは２２Ｃと容器受部材１４との間に配置されるようになっている。緩衝部材１５の接触面積はドーム部２２Ａまたは２２Ｃの曲面部分の面積の１／２以上となっており、緩衝部材１５の弾性率は複合容器２の補強繊維層の弾性率の１／２以下となっている。上記緩衝部材１５は弾性体で構成され、具体的材料としては上記条件を満たすゴム等が挙げられる。これにより、容器受部材１４とドーム部２２Ａまたは２２Ｃとの間を広い体積で効率的に荷重を負担することができる。

また、図１に示すように、円筒側壁１１の内径ｄは、複合容器２の胴部２２Ｂの外径ｄ２よりも大きく形成されており、複合容器２を容器運搬ケース１に挿入する際には、胴部２２Ｂの側面が円筒側壁１１の表面に密着しないように形成されている。容器運搬ケース１の開口端から容器受部材１４におけるドーム部２２Ａまたは２２Ｃを支持する支持面までの深さをｈとすると、特に、ｄ＜ｈの場合に、胴部２２Ｂの側面が円筒側壁１１の表面と密着するような構造とすると、複合容器２を挿入しにくい。さらに、胴部２２Ｂの表面に形成される補強繊維の巻き方により外径が変わった場合にはセットすることができない。しかし、円筒側壁１１と胴部２２Ｂとの間に適度な隙間を設けるようにすることで、上記の問題は解決し、複合容器２を容器運搬ケース１に装着しやすくなる。

また、上記のように、ｄ＜ｈとなるように構成することにより、複合容器２を容器運搬ケース１に装着したときに、回転運搬等を行っても、容器運搬ケース１から抜けにくくなる。

一方、容器運搬ケース１が傾くと円筒側壁１１の開口端と胴部２２Ｂの円筒面が点で接触するために、胴部２２Ｂの外周に形成された補強繊維層に亀裂や破断が発生する。そこで、円筒側壁１１と胴部２２Ｂとの間に形成された隙間Ｇに、複合容器２を保護するための胴部保護部材１６、１７を設ける。これらの胴部保護部材は、弾性体で構成されており、その弾性率は複合容器２における補強繊維層の弾性率の１／２以下となっているため、衝撃を効果的に吸収することができる。弾性体の材料としてはゴム等が挙げられる。

図１（ａ）および（ｂ）において、点線のハッチングで示されるＡの領域は、胴部保護部材１６、１７が取り付けられていない場合に、複合容器２の補強繊維層に傷、亀裂、破断等が発生する可能性のある領域を示す。補強繊維層に傷、亀裂、破断等が発生しないように、図１（ａ）、（ｂ）では、胴部保護部材１６、１７を円筒形状に形成している。図２は、図１（ａ）および（ｂ）の平面図を示す。図２の点線のハッチングで示されるＢの領域は、胴部保護部材１６または１７が取り付けられている領域を示す。このように、複合容器２の胴部２２Ｂの円筒面と胴部保護部材１６、１７を面接触させて負荷を分散させる。

図１（ａ）の胴部保護部材１６はツバ形状のものを示し、図１（ｂ）の胴部保護部材１７はくさび形状のものを示す。いずれも、胴部保護部材がカップ状の容器運搬ケース１の開口部付近で固定できるようにするため、胴部保護部材１６、１７のいずれも、上辺側の肉厚Ｔｕが下辺側の肉厚Ｔｄよりも大きく形成されており、下辺側の肉厚Ｔｄは、隙間Ｇとほぼ同等か近い程度に形成される。

このように構成することで、胴部保護部材１６、１７を円筒側壁１１の開口端付近に取り付けた後、複合容器２を挿入した場合でも、胴部保護部材１６、１７の上辺側の肉厚Ｔｕがストッパの役割を果たし、円筒側壁１１の開口端付近に胴部保護部材１６、１７が留まることができる。

＜第二実施形態＞
図３、４は、第二実施形態の容器運搬ケースを示す図である。本実施形態では、図１に示した胴部保護部材１６、１７を３個以上の小片に分割し、隣接する胴部保護部材とケースの中心を結ぶ角度は１８０°未満に構成する。図１（ａ）の胴部保護部材１６を小片に分割したものが、図３の胴部保護部材１６ａに相当し、図１（ｂ）の胴部保護部材１７を小片に分割したものが、図４の胴部保護部材１７ａに相当する。複合容器２の胴部２２Ｂと胴部保護部材１６ａ、１７ａを複数の面で接触させて負荷を分散させる。

図３（ａ）は、複合容器が挿入された状態での平面図を示し、図３（ｂ）は、複合容器が挿入された状態での容器運搬ケース部分の断面図を示す。図３（ａ）は、胴部保護部材１６が３個の小片に分割されて取り付けられた胴部保護部材１６ａを示す。一点鎖線の各線は、円筒側壁１１の中心と各胴部保護部材１６ａの中心とを結ぶ線である。３個の各取付位置について、隣接する胴部保護部材１６ａの各角度をα１、α２、α３とすると、α１、α２、α３のいずれの角度も１８０°未満になるように構成される。これは、容器運搬ケース１をいずれの方向に傾けても、複合容器２の胴部２２Ｂと胴部保護部材１６ａを接触させるためには、α１〜α３のいずれの角度についても１８０°未満であることが必要なためである。

図４（ａ）は、複合容器が挿入された状態での平面図を示し、図４（ｂ）は、複合容器が挿入された状態での容器運搬ケース部分の断面図を示す。図４（ａ）は、胴部保護部材１７が３個の小片に分割されて取り付けられた胴部保護部材１７ａを示す。一点鎖線の各線は、円筒側壁１１の中心と各胴部保護部材１７ａの中心とを結ぶ線である。３個の各取付位置について、図３の場合と同様、隣接する胴部保護部材１７ａの各角度をα１、α２、α３とすると、α１、α２、α３のいずれの角度も１８０°未満になるように構成される。上述したように、いずれの方向に傾けても、複合容器２の胴部２２Ｂと胴部保護部材１７ａを接触させるためには、α１〜α３のいずれの角度についても１８０°未満であることが条件となる。

胴部保護部材１６ａ、１７ａを円筒側壁１１の開口部に挿入する場合は、Ｔｕ（上辺側肉厚）＞Ｔｄ（下辺側肉厚）となるように形成することで、胴部保護部材１６ａ、１７ａを円筒側壁１１と胴部２２Ｂの隙間Ｇに挟み込んで固定することができる。

上記のように、複数に分割した場合、あらかじめ円筒側壁１１の開口端付近に取り付けておく必要がなくなり、複合容器２を容器運搬ケース１内に挿入した後、小片の胴部保護部材１６ａ、１７ａを円筒側壁１１の開口付近に配置して隙間Ｇに押し込めばよいので、作業性がよくなる。

なお、図３、４では、便宜的に胴部保護部材を３個の小片に分割した場合を示したが、さらに多くの小片に分割して、それらを配置するようにしてもよい。この場合でも、隣接する小片の胴部保護部材の各角度は、いずれも１８０°未満になるように構成する。

＜第三実施形態＞
図５は、第三実施形態の容器運搬ケースを示す図である。円筒形状の胴部保護部材１８の全体が円筒側壁１１内に収まるように、円筒側壁１１の内面に取り付け、容器運搬ケース１からはみ出さないように構成する。図５（ａ）は、容器運搬ケースの平面図を示し、図５（ｂ）は、容器運搬ケースの断面図を示す。図５（ａ）の点線は、ｄ２で示される複合容器２の外径部分に相当し、点線でハッチングされた領域は胴部保護部材１８が配置された領域を示す。本実施形態での胴部保護部材１８は、図３、４とは異なり、上面側の肉厚Ｔｕと下面側の肉厚Ｔｄとの関係は、Ｔｕ＜Ｔｄとなるように形成される。

複合容器挿入前の胴部保護部材１８の上面側の内径をｄ１、下面側の内径をｄ３とすると、複合容器２の外径ｄ２との関係は、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３となるように構成される。これにより、胴部保護部材１８を複合容器２と円筒側壁１１の間に挟み込み、胴部保護部材１８の内径につぶし代を設けて衝撃を緩和する。また、胴部保護部材１８の内径面がテーパー状になっているので、複合容器２を挿入しやすい。胴部保護部材１８の取り付けは、例えば、接着剤等を用いて円筒側壁１１の内面に固定する。

＜第四実施形態＞
図６は、第四実施形態の容器運搬ケースを示す図である。図５に示した胴部保護部材１８を３個以上の小片に分割し、隣接する胴部保護部材とケースの中心を結ぶ角度は１８０°未満に構成する。図５の胴部保護部材１８を小片に分割したものが、図６の胴部保護部材１８ａに相当する。図６では、図５の胴部保護部材１８を３個の小片に分割したものを示している。胴部保護部材１８ａの取り付けは、例えば、接着剤等を用いて円筒側壁１１の内面に固定し、円筒側壁１１の内部からはみ出さないように形成される。

一点鎖線の各線は、円筒側壁１１の中心と各胴部保護部材１８ａの中心を結ぶ線である。３個の各取付位置について、図３、４の場合と同様、隣接する胴部保護部材１８ａの各角度をα１、α２、α３とすると、α１、α２、α３のいずれの角度も１８０°未満になるように構成される。上述したように、複合容器２の傾きにかかわらず、複合容器２の胴部２２Ｂと胴部保護部材１８ａを接触させるためである。

また、図６では、便宜的に胴部保護部材１８ａを３個の小片に分割した場合を記載しているが、さらに多くの小片に分割して、それらを配置するようにしてもよい。この場合でも、隣接する小片の胴部保護部材の各角度は、いずれも１８０°未満になるように構成する。

＜容器運搬ケースの特性＞
複合容器への衝撃を効果的に抑制するために、容器運搬ケースを構成する部材に必要な特性として、エネルギー吸収効率があるが、そのエネルギー吸収効率の適正値やエネルギー吸収効率を持たせる部材の特性について説明する。

図７は、複合容器２を覆う補強繊維層にＣＦＲＰを用いた場合のエネルギー吸収効率の変化を示す。横軸は、胴部保護部材または緩衝部材１５の弾性率とＣＦＲＰの弾性率との比を、縦軸はエネルギー吸収効率を示す。一般的に、ＣＦＲＰの引っ張り弾性率は、５５〜４５０ＧＰａ（ギガパスカル）とされている。

図７では、エネルギー吸収効率は、胴部保護部材または緩衝部材１５の弾性率がＣＦＲＰ比で１／２以下になると上昇率が大きくなる。さらに、エネルギー吸収効率の上昇率が大きくなるのは、ＣＦＲＰ比で１／４以下である。したがって、胴部保護部材または緩衝部材１５の弾性率は、複合容器２を覆う補強繊維層の弾性率の１／２以下が好ましく、より好ましくは、１／４以下であることがわかる。

本発明の容器運搬ケースは、圧力容器等を容易にセットすることができ、回転運搬も迅速に行えるので、特に、人命の救助および効率のよい消火活動を行うのに適切な環境を保持しながら火災の抑制および消火を行う消火設備等に好適に利用することができる。

１ 容器運搬ケース
２ 複合容器
１１ 円筒側壁
１２ 連結壁
１３ 円形底壁
１４ 容器受部材
１５ 緩衝部材
１６ 胴部保護部材
１６ａ 胴部保護部材
１７ 胴部保護部材
１８ 胴部保護部材
１８ａ 胴部保護部材
２１ 口金部
２２Ａ ドーム部
２２Ｂ 胴部
２２Ｃ ドーム部

Claims (7)

1. 円筒状の胴部を挟んでその両側にそれぞれ湾曲面を有する一対のドーム部が形成されるとともに各ドーム部の湾曲面の中心位置に外側に突出する口金部が形成され、前記各ドーム部および前記胴部に補強繊維層が巻回された構造の複合容器に対し、その一端側のドーム部から胴部の一部までを覆うように装着される容器運搬ケースであって、
   前記容器運搬ケースは、円形底壁と円筒側壁とからなり、前記円筒側壁の上端が開口をなし、前記円筒側壁の内周面と前記複合容器の外周面との間に隙間が形成されるカップ状のケース本体と、
   前記ケース本体内に取り付けられ、前記ドーム部の湾曲面を支持する支持面を有する容器受部材と、
   前記容器受部材の前記支持面上に配置され前記複合容器と接触する弾性体からなる緩衝部材と、
   前記ケース本体の円筒側壁の内周面と前記複合容器の外周面との間の隙間を埋める弾性体からなる胴部保護部材とを備えたことを特徴とする容器運搬ケース。
2. 前記胴部保護部材は前記複合容器の外周面の全周に沿って接する筒状の内周面を有している請求項１に記載の容器運搬ケース。
3. 前記胴部保護部材は前記複合容器の外周面の一部と接する３つ以上の小片からなり、隣接する２つの小片がケース本体中心となす角度が１８０度未満となるようにして取り付けられる請求項１に記載の容器運搬ケース。
4. 前記胴部保護部材は前記ケース本体の開口近傍に取り付けられ、上辺側の肉厚Ｔｕが下辺側の肉厚Ｔｄより厚く形成され、前記複合容器を前記ケース本体に入れた状態で、前記胴部保護部材を前記円筒側壁の内周面と前記複合容器の外周面との間の隙間に下辺側から挿入したときに、隙間を埋めるとともに開口端で前記胴部保護部材が支持されるように肉厚が設定されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の容器運搬ケース。
5. 前記胴部保護部材は前記ケース本体の円筒側壁の内周面に取り付けられ、上辺側の肉厚Ｔｕが下辺側の肉厚Ｔｄより薄く形成され、前記複合容器の外径をｄ２とし、前記胴部保護部材の上辺側の内径をｄ１、下辺側の内径をｄ３としたときに、次式（１）を満たすことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の容器運搬ケース。
   ｄ１＞ｄ２＞ｄ３ ・・・（１）
6. 前記胴部保護部材および前記緩衝部材の弾性率は前記補強繊維層の弾性率の１／２以下である請求項１〜５のいずれかに記載の容器運搬ケース。
7. 前記ケース本体の開口から前記容器受部材の前記支持面の底までの深さが、前記ケース本体の円筒側壁の内径より大きくしてある請求項１〜６のいずれかに記載の容器運搬ケース。

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