JP6990273B2

JP6990273B2 - 鉄道車両用の水タンク

Info

Publication number: JP6990273B2
Application number: JP2020106636A
Authority: JP
Inventors: 康宏高木; 陽佑大津; 哲小野寺
Original assignee: 株式会社五光製作所
Priority date: 2020-06-20
Filing date: 2020-06-20
Publication date: 2022-01-12
Anticipated expiration: 2039-04-16
Also published as: JP2020175888A

Description

本発明は、鉄道車両用の水タンクに関するものである。

鉄道車両には、トイレや洗面台に水を供給するための水を貯めるための水用タンクや、トイレの汚水を溜めるための汚水用タンクなどの水タンクを設置している。

この鉄道車両用の水タンクは、狭い床下空間（床板の下の空間）で、より容積を確保する必要性があるために、円筒状ではなく矩形筒状の、例えば、ステンレス製の直方体状の箱型タンクで形成される。

そして、この箱型タンクは、例えば、１枚の矩形状の板を、断面が矩形状となるように筒状に折り曲げて、当接部を溶接した、一方及び他方が開口した、横断面が矩形状の筒状胴体部と、該筒状胴体部の両端部の開口部をそれぞれ液密に塞ぐ、矩形板状の鏡板とより形成される。

なお、上記筒状胴体部の一方の端部の開口部に鏡板を設け、そして、上記筒状胴体部内の他方側にポンプ室などを設け、該ポンプ室により、該筒状胴体部の他方の端部の開口部を液密に塞ぐようにしてもよい。

上記水タンクは、容積としては２００リットル～１００００リットルの重量物となり、鉄道車両の高速化等により、軽量化が求められる。

そのため、筒状胴体部の板厚は薄くする必要性から、補強が必要となり、この補強も、軽量化のため最低限の補強である必要があり、更に、該補強は、水タンクの容積確保のためから、上記筒状胴体部の外部ではなく、内部に設けられる。

また、衝撃や傾斜対策のため上記筒状胴体部の内部に、波除板が設けられる。

図１０～図１２は、上記のような従来の水タンク１を示し、該水タンク１は、その上板を、鉄道車両の床板２の下面にステー３を介して吊下げられた状態で固定され、該水タンク１は、断面矩形状の筒状胴体部４と、該筒状胴体部４の一方の端部の開口部を液密に塞ぐ、矩形板状の鏡板５と、上記筒状胴体部４の内周面４ａに、周方向に沿って設けた、４つの長尺状の辺部材６よりなる矩形枠状の補強部材７と、上記筒状胴体部４内を軸方向において仕切るように、上記筒状胴体部４の内周面４ａに固定した、複数の開口部８を有する、矩形板状の波除板９とよりなる。なお、上記補強部材７は、一部の辺部材６を省略してもよい。

なお、１０は、例えば、上下の上記辺部材６、６間に設けた補強杆を示す。

また、上記鏡板５は、矩形板本体５ａの各辺の縁に、該各辺に沿った直角に折れ曲がった折り曲げ板部５ｂを有し、上記鏡板５は、断面コ字状に形成される。

なお、上記筒状胴体部４の他方の側は図示を省略するが、該筒状胴体部４の他方の開口部は、上記と同様に、鏡板で液密に塞ぐようにしてもよく、また、上記筒状胴体部４内の他方の側にポンプ室等を設け、該ポンプ室により、上記他方の開口部を液密に塞ぐようにしてよい。

そして、上記従来の水タンク１の波除板９は、作業性やコストの理由から、図１０、図１２、図１３に示すように、該矩形板状の波除板９の各辺の縁部を、それぞれ該辺に沿って直角に折り曲げて、該折り曲げられた折り曲げ板部９ａの端面１１を上記筒状胴体部４の一方の開口部側に向けると共に、該折り曲げ板部９ａの外面を、上記筒状胴体部４の内周面４ａに当接し、上記一方の開口部から溶接装置を挿入して、上記折り曲げ部９ａの端面１１と上記筒状胴体部４の内周面４ａとを隅肉溶接して、上記筒状胴体部４に固定するようにする。

なお、１２は、上記溶接された溶接部を示す。

また、上記補強部材７は、作業性やコストの理由から、図１０、図１１、図１４に示すように、各辺部材６の縁部を、それぞれ辺に沿って折り曲げによって、断面が直角Ｌ字状となるアングル状に形成し、該折り曲げられた折り曲げ板部６ａの端面１３を上記筒状胴体部４の一方の開口部側に向けると共に、該折り曲げ板部６ａの外面を、上記筒状胴体部４の内周面４ａに当接し、上記一方の開口部から溶接装置を挿入して、上記折り曲げ板部６ａの端面１３と、上記筒状胴体部４の内周面４ａとを隅肉溶接して、上記筒状胴体部４に固定するようにする。

なお、１４は、上記溶接された溶接部を示す。

また、上記鏡板５は、作業性やコストの理由から、図１０及び図１５に示すように、上記折り曲げ板部５ｂを、上記筒状胴体部４の開口部に差し込んで、上記折り曲げ板部５ｂの外面と、上記筒状胴体部４の内周面４ａとが当接するようにし、そして、上記筒状胴体部４の端面１５と、上記折り曲げ板部５ｂの外面とを隅肉溶接して、上記筒状胴体部４に固定するようにする。

なお、１６は、上記溶接された溶接部を示す。

例えば、汚水用タンクとしては、特許文献１がある。

特開２０１１－６３１４３

しかしながら、上記従来の水タンク１においては、鉄道車両が、より高速化した場合、激しい振動に耐えられない可能性があり、溶接部の破断により、水漏れを生ずる可能性があった。

そのため、本発明者は、種々実験、検討したところ、鉄道車両用の水タンクにおいては、鉄道車両の振動により、水圧による大きな繰り返し過重がかかり、また、水タンクは、床板に吊下げた状態で固定されるため、下面が固定されず揺さぶられ、水圧が大きくなる下方にいくほど振動の影響が大きくなり、図１６及び図１７に示すように、鏡板５が、タンク外方に膨らむように湾曲を繰り返し、そのため、特に、上記溶接部１６の裏側部分Ａ（開口部の反対側部分）（背面側の部分）に応力集中と大きい引張応力がかかり、隅肉溶接の裏側から引き裂かれて破損しやすいことを見出した。

また、図１６及び図１８に示すように、特に、上記筒状胴体部４の下板が平板状であるため、各溶接部１２、１４、１６を挟んだ各下板部分１７が、それぞれ水圧により上下の撓みが繰り返されるようになり、そのため、補強部材７や波除板９の溶接部１２、１４の裏側部分Ｂ（開口部の反対部分）（背面側の部分）に応力集中と大きい引張応力がかかり、隅肉溶接の裏側から引き裂かれて破損しやすいことを見出した。

そこで、本発明においては、容積確保のために箱型タンクを用い、また、補強もタンク内で行い、また、極力軽量化のために、従来のものと板厚や補強の数を変更することなく、接合方法等を変えることにより、耐久性の高い水タンクを提供することを目的とする。

本発明の鉄道車両用の水タンクは、鉄道車両の床板の下に固定された、断面矩形状の筒状胴体部と、上記筒状胴体部の、少なくとも一方の開口部を液密に塞ぐ鏡板とよりなり、上記鏡板は、矩形板状の本体部と、該本体部の各辺の縁に折れ曲って設けられた折り曲げ板部とよりなり、上記筒状胴体部の上記開口部の端面と上記折り曲げ板部の端面とが、突合せ溶接により接合されていることを特徴とする。

また、本発明の鉄道車両用の水タンクは、鉄道車両の床板の下に固定された、断面矩形状の筒状胴体部と、上記筒状胴体部の内周面に、周方向に沿って設けた補強部材とよりなり、上記補強部材は、長尺状の辺部材からなり、該辺部材は、長手方向の縁部が折り曲げられた折り曲げ板部を有し、上記折り曲げ板部の外面と、上記筒状胴体部の内周面とを当接し、上記折り曲げ板部の端面と上記筒状胴体部の内周面とが隅肉溶接により接合されていると共に、上記辺部材の折り曲げられていない本体部の背面と上記筒状胴体部の内周面とが隅肉溶接により接合されていることを特徴とする。

また、本発明の鉄道車両用の水タンクは、鉄道車両の床板の下に固定された、断面矩形状の筒状胴体部と、上記筒状胴体部の内周面に、上記筒状胴体部内を軸方向に仕切るように設けた、複数の開口部を有する波除板とよりなり、上記波除板は、該板の辺の縁部が折り曲げられた折り曲げ板部を有すると共に、該折り曲げ板部に、上記筒状胴体部の軸方向に延びる切欠き部を有し、上記折り曲げ板部の外面と上記筒状胴体部の内周面とを当接し、上記折り曲げ板部の端面と上記筒状胴体部の内周面とが隅肉溶接により接合されていると共に、上記切欠き部の端面と上記筒状胴体部の内周面とが隅肉溶接により接合されていることを特徴とする。

また、本発明の鉄道車両用の水タンクは、鉄道車両の床板の下に固定された、断面矩形状の筒状胴体部と、上記筒状胴体部の内周面に、周方向に沿って設けた長尺状の補助部材と、該補助部材の外面に、周方向に沿って設けた補強部材とよりなり、上記補強部材は、長尺状の辺部材からなり、該辺部材は、長手方向の縁部が折り曲げられた折り曲げ板部を有し、上記補助部材の正面と上記筒状胴体部の内周面とが隅肉溶接により接合されていると共に、上記補助部材の背面と上記筒状胴体部の内周面とが隅肉溶接により接合され、上記補強部材の折り曲げ板部の外面と、上記補助部材の外面とを当接し、上記折り曲げ板部の端面と上記補助部材の外面とが隅肉溶接により接合されていることを特徴とする。

また、本発明の鉄道車両用の水タンクは、鉄道車両の床板の下に固定された、断面矩形状の筒状胴体部と、上記筒状胴体部の内周面に、周方向に沿って設けた長尺状の補助部材と、該補助部材の外面に、周方向に沿って設けた波除板とよりなり、上記波除板は、その縁部が折り曲げられた折り曲げ板部を有し、上記補助部材の正面と上記筒状胴体部の内周面とが隅肉溶接により接合されていると共に、上記補助部材の背面と上記筒状胴体部の内周面とが隅肉溶接により接合され、上記波除板の折り曲げ板部の外面と、上記補助部材の外面とを当接し、上記折り曲げ板部の端面と上記補助部材の外面とが隅肉溶接により接合されていることを特徴とする。

また、上記補助部材は、角パイプである。

また、上記補助部材は、断面コ字状の長尺状のアングル材であることを特徴とする

本発明の鉄道車両用の水タンクによれば、応力集中部を無くしたり、応力集中を緩和することにより、破損を防止できるようになり、耐久性の高い水タンクを提供することができるようになる。

本発明の鉄道車両用の水タンクの縦断側面図である。本発明の鉄道車両用の水タンクの鏡板の溶接部分の説明用拡大縦断側面図である。本発明の鉄道車両用の水タンクの補強部材の溶接部分の説明用拡大縦側面図である。本発明の鉄道車両用の水タンクの波除の溶接部分の説明用拡大縦断側面図である。本発明の鉄道車両用の他の実施例の水タンクの縦断側面図である。本発明の鉄道車両用の他の実施例の水タンクの補強部材の溶接部分の説明用拡大縦側面図である。本発明の鉄道車両用の更に他の実施例の水タンクの補強部材の溶接部分の説明用拡大縦側面図である。本発明の鉄道車両用の更に他の実施例の水タンクの波除板の溶接部分の説明用拡大縦側面図である。本発明の鉄道車両用の更に他の実施例の水タンクの波除板の溶接部分の説明用拡大縦側面図である。従来の鉄道車両用の水タンクの縦断側面図である。鉄道車両用の水タンクの補強部材の斜視図である。鉄道車両用の水タンクの波除板の斜視図である。従来の鉄道車両用の水タンクの波除板の溶接部分の説明用拡大縦断側面図である。従来の鉄道車両用の水タンクの補強部材の溶接部分の説明用拡大縦断側面図である。従来の鉄道車両用の水タンクの鏡板の溶接部分の説明用拡大縦断側面図である。従来の鉄道車両用の水タンクの説明用縦断側面図である。従来の鉄道車両用の水タンクの鏡板の溶接部分の説明用縦断側面図である。従来の鉄道車両用の水タンクの補強部材（波除板）の溶接部分の説明用縦断側面図である。

以下、図面によって本発明の実施例を説明する。

なお、従来例と同じ部分には同じ符号をつけ、説明を省略する。

本発明の鉄道車両用の水タンク１８は、図１及び図２に示すように、従来の水タンク１において、鏡板５の折り曲げ板部５ｂを上記筒状胴体部４の開口部に差し込んで、該折り曲げ板部５ｂの外面と上記筒状胴体部４の端面とを隅肉溶接する代わりに、上記鏡板５の折り曲げ板部５ｂの端面１９と、上記筒状胴体部４の端面１５とを当接し、突合せ溶接により接合するようにする。

なお、２０は、上記溶接された溶接部を示す。

本発明によれば、従来のように、鏡板５が、タンク外側に膨らむように湾曲しても、応力集中する部分がなくなるので、破損を防ぐことができるようになる。

また、図１及び図３に示すように、上記補強部材７の各辺部材６の折り曲げ板部６ａの端面１３と筒状胴体部４の内周面４ａとを薄肉溶接し、更に、上記各辺部材６の折り曲げられていない本体板部６ｂの背面２１（一方の開口部の反対側の面）と、上記筒状胴体部４の内周面４ａとを隅肉溶接して、上記筒状胴体部４に固定するようにする。

なお、２２は、上記溶接された溶接部を示す。

なお、上記補強部材７の辺部材６を、長手方向に沿って折り曲げて、断面Ｌ字状に形成する場合、図１４に示すように、本体板部６ｂと折れ曲り板部６ａとの接続部分２３が湾曲形状となり、隅肉溶接がしにくいため、例えば、図３に示すように、上記補強部材７を、型物形成等により、本体板部６ｂと折れ曲り板部６ａとの接続部分２４を直角形状に形成することが望ましい。

上記のように補強部材７を溶接することにより、アングル部材の正面側（筒状胴体部の一方の開口部側）と背面側（筒状胴体部の一方の開口部の反対側）の両方を隅肉溶接で拘束することにより、正面側の隅肉溶接の裏側の応力集中を緩和し、破損を防ぐことができるようになる。

なお、上記辺部材６の正面側及び背面側の隅肉溶接は、上記筒状胴体部４の下板において行うことが効果的であるが、上記筒状胴体部４の側板や上板において溶接するようにしてもよい。

また、各辺部材の全体に渡って隅肉溶接してよく、または、全体ではなく、一部において隅肉溶接するようにしてもよい。

また、図１及び図４に示すように、上記従来の波除板９の折り曲げ板部９ａに、軸方向（上記筒状胴体部の一方の端部から他方の端部に向かう方向）に延びる切欠き部２５を設け、上記折り曲げ板部９ａの端面１１と筒状胴体部４の内周面４ａとを隅肉溶接し、更に、該切欠き部２５の、軸方向に延びる端面２６と、筒状胴体部４の内周面４ａとを隅肉溶接するようにする。

なお、図４において、溶接部は省略する。

上記波除板９を、上記筒状胴体部４の内周面４ａに溶接する場合、上記補強部材７のように、背面側の隅肉溶接ができないが、上記のように、切欠き部２５を形成し、該切欠き部２５の端面２６を隅肉溶接することにより、特に、軸方向に溶接するため、この部分の溶接部分が応力集中を回避することができるので、破損を防ぐことができるようになる。

なお、上記波除板９に、上記切欠き部２５に連接した開口部８ａを設けたが、該開口部８ａを省略するようにしてもよい。

なお、図５及び図６に示すように、上記筒状胴体部４の内周面４ａに、周方向に沿って角パイプ２７などの長尺状の補助部材を配置すると共に、該角パイプ２７の正面（上記筒状胴体部の一方の開口部側の面）２７ａと上記筒状胴体部４の内周面４ａとを隅肉溶接すると共に、上記角パイプ２７の背面（上記筒状胴体部の一方の開口部の反対側の面）２７ｂと上記筒状胴体部４の内周面４ａとを隅肉溶接して、上記角パイプ２７を上記筒状胴体部４に固定し、そして、該角パイプの外面２７ｃに、上記各辺部材６の折り曲げ板部６ａを当接し、上記角パイプの外面２７ｃと、上記折り曲げ板部６ａの端面１３とを隅肉溶接するようにしてもよい。

なお、２８、２９、３０は、それぞれ上記溶接された溶接部を示す。

大きく撓む板部分１７に接続される角パイプ２７は、正面側及び背面側で溶接されているので、応力集中が緩和され、上記角パイプ２７の外面（上面）において接続される補強部材７は、正面側のみ溶接するだけでも、破損が防止できるようになる。

なお、上記補助部材は、上記筒状胴体部４の内周面４ａに当接可能な外面と、上記補強部材７の折れ曲がり板部６ａを当接可能な外面と、上記筒状胴体部４の内周面４ａと隅肉溶接可能な正面と、上記筒状胴体部の内周面４ａと隅肉溶接可能な背面とを有する部材より形成されていればよく、例えば、図７に示すように、上記角パイプ２７を用いる代わりに、断面コ字状の長尺状のチャンネル部材３１を用いてもよい。

また、図８及び図９に示すように、上記波除板９においても、上記補強部材７と同様に、上記角パイプ２７やチャンネル部材３１の補助部材を介して、溶接するようにしてもよい。

なお、上記波除板９においては、切欠き部を省略するようにしてもよい。

本発明によれば、応力集中部を無くしたり、応力集中を緩和することにより、破損を防止できるようになり、耐久性の高い水タンクを提供することができるようになる。

１水タンク
２床板
３ステー
４筒状胴体部
４ａ内周面
５鏡板
５ａ本体
５ｂ折り曲げ板部
６辺部材
６ａ折り曲げ板部
６ｂ本体板部
７補強部材
８開口部
８ａ開口部
９波除板
９ａ折り曲げ板部
１０補強杆
１１端面
１２溶接部
１３端面
１４溶接部
１５端面
１６溶接部
１７下板部分
１８水タンク
１９端面
２０溶接部
２１背面
２２溶接部
２３接続部分
２４接続部分
２５切欠き部
２６端面
２７角パイプ
２７ａ正面
２７ｂ背面
２７ｃ外面
２８溶接部
２９溶接部
３０溶接部
３１チャンネル部材

Claims

鉄道車両の床板の下に固定された、断面矩形状の筒状胴体部と、
上記筒状胴体部の内周面に、周方向に沿って設けた補強部材とよりなり、
上記補強部材は、長尺状の辺部材からなり、該辺部材は、長手方向の縁部が折り曲げられた折り曲げ板部を有し、
上記折り曲げ板部の外面と、上記筒状胴体部の内周面とを当接し、上記折り曲げ板部の端面と上記筒状胴体部の内周面とが隅肉溶接により接合されていると共に、
上記辺部材の折り曲げられていない本体部の背面と上記筒状胴体部の内周面とが隅肉溶接により接合されていることを特徴とする鉄道車両用の水タンク。