JPH09133293A

JPH09133293A - 鉄道車両用空気溜め容器

Info

Publication number: JPH09133293A
Application number: JP7288876A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Miyaguchi; 義則宮口
Original assignee: Kawatetsu Container Co Ltd
Current assignee: Kawatetsu Container Co Ltd
Priority date: 1995-11-07
Filing date: 1995-11-07
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】耐圧性、強度、気密性を保持しながら、板厚
を減少して、軽量化を図る。【解決手段】胴板１１と、該胴板の両端開口部に溶接
する一対の鏡板１２、１３とからなり、これら胴板およ
び一対の鏡板とを高圧ガス容器用鋼材（ＳＧ材）で形成
すると共に、その板厚を、一般構造用圧延鋼材（ＳＳ
材）で形成していた場合と比較して１０％〜４０％減少
させている。また、胴板と一対の鏡板との溶接部は、胴
板あるいは鏡板のいずれか一方の周縁に小径部１２ｂ、
１３ｂを段をつけて形成して、いずれか他方の周縁を小
径部の外周面に重ね合わせて外周面を同一平面に連続さ
せ、外周面の接合部から溶接している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用空気溜
め容器に関し、詳しくは、鉄道車両の車体下面にブラケ
ットを介して吊設される圧縮空気溜め容器を、ＪＩＳ規
格の耐圧性、気密性を保持しながら、軽量化および強度
アップを図るものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の鉄道車両用空気溜め容器は、図
５に示す構成で、各部の形状、材料および物性等につい
ては、ＪＩＳ−Ｅ−４３０７で詳細な規格が定められい
る。図５中、１は円筒形状の胴板、２、３は胴板１の両
端開口に溶接で接続する鏡板、４は圧縮空気供給管（図
示せず）と接続するプラグである。

【０００３】上記空気溜め容器については、耐圧性、気
密性、防錆性および、軌道内から砂利等が飛散して当た
った場合に凹みや傷を受けない強度が要求されており、
これらの点について、上記した規格を満たすことが要求
されている。例えば、１種の最高使用圧力が５．０kgf/
cm²では７．５kgf/cm²、２種の最高使用圧力が９．８kg
f/cm²では１４．７kgf/cm²の試験圧力下において水漏
れ、永久ひずみ、その他の異常があってはならないこと
が規定されている。この耐圧性および強度等の点より、
空気溜め容器として用いることができる材料は、ＪＩＳ
−Ｇ−３１０１のＳＳ４００あるいは品質がこれと同等
以上のものと規格されている。よって、従来の空気ため
容器の材料としては上記ＳＳ４００が使用されている。

【０００４】また、気密性についても、所定の試験を行
った時に気泡の発生があってはならないことが規定され
ていおり、胴板１と鏡板２、３との溶接は円周方向で行
い、継ぎ足さないことが規定されている。従来、胴板１
と鏡板２および胴板１と鏡板３との溶接部分では、図６
（Ａ）に拡大して示すように、開口端面１ａと２ａ（３
ａ）とを突き合わせ、外周面よりアーク溶接を行う突き
合わせ溶接７が施されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】鉄道車両用の空気溜め
容器では、車両に搭載するために軽量化が要求されてい
る。圧力ガス容器においては、最高使用圧力が１０kgf/
cm²未満で、内容積が４０リットル未満の場合、板厚に
関する規制がないため、胴板１および鏡板２、３の板厚
を薄くして軽量化を図ることが考えられる。従来、ＳＳ
４００からなる胴板１および鏡板２、３の板厚は３．２
ｍｍであるが、この板厚よりも薄くすると、突き合わせ
溶接では、溶接が難しくなり、かつ、溶接欠陥が発生し
やすい。特に、空気溜め容器は車体下面よりブラケット
を介して吊設しているため、走行中に振動が加わり、突
き合わせ部に隙間が発生し、溶接部より漏れが発生しや
すい。

【０００６】そのため、図６（Ｂ）に示すように、突き
合わせ部の内面より裏当て材５をあてがって、該裏当て
材５の両端面と胴板１および鏡板２（３）の内面とに溶
接６、６を施す場合もある。しかしながら、この場合
は、手数がかかりコスト高になる問題がある。

【０００７】さらに、軽量化のために胴板１および鏡板
２、３の板厚を薄くすると強度、剛性が低下し、車両走
行中に、砂利等の飛散物が当たった場合に、損傷を受け
易く、該損傷部分から内部圧縮空気の漏れが発生する恐
れもある。

【０００８】本発明は上記し問題に鑑みてなされたもの
で、内容積４０リットル以下の容器において、板厚を薄
くして軽量化を図りながら、剛性、強度を保持し、しか
も、胴板と鏡板との溶接部を改良して、溶接部からの内
部圧縮空気の漏れがない鉄道車両用空気溜め容器を提供
することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は請求項１で、円筒形状の胴板と、該胴板の
両端開口部に溶接する一対の鏡板とからなり、これら胴
板および一対の鏡板とを高圧ガス容器用鋼材（ＳＧ材）
で形成すると共に、その板厚を、一般構造用圧延鋼材
（ＳＳ材）で形成していた場合と比較して１０％〜４０
％減少させていることを特徴とする鉄道車両用空気溜め
容器を提供している。

【００１０】上記高圧ガス容器用鋼材のＳＧ材は、ＬＰ
ガス、アセチレンガス、各種フロンガス等の高圧ガスを
充填する内容積５００リットル以下の溶接容器に用いる
鋼材としてＪＩＳで規定されているものである。このＳ
Ｇ材は、鉄道車両用空気溜め容器の材料として規定され
ているＳＳ４００の品質以上のもので、よって、鉄道車
両用空気ためのＪＩＳ−Ｅ−４３０７の規格に合格して
いる。即ち、下記の表１のＳＧ材の板厚と表２の機械的
性質に示すように、ＳＧ材の耐力（降伏点）は、板厚
２．３ｍｍ以上６．０ｍｍ以下のＳＧ２５５で、２５５
Ｎ／ｍｍ²以上である。これに対して、表３に示す従来
のＳＳ４００では、板さ１６ｍｍ以下で耐力（降伏点）
は２４５Ｎ／ｍｍ²以上である。よって、ＳＧ材の方が
耐力の点で優れ、ＳＳ４００の板厚よりもＳＧ２５５の
板厚を薄くしても、同等の耐力が得られる。

【００１１】さらに、引張強さはＳＳ４００およびＳＧ
２５５は共に４００Ｎ／ｍｍ²以上で同等であり、伸び
はＳＧ２５５は２８％以上、ＳＳ４００は２１％以上
で、ＳＧ２５５の方が優れている。さらに、曲げ性につ
いては、曲げ強度は１８０゜で同等であり、内側半径が
ＳＧ２５５では厚さの１．０倍であるのに対して、ＳＳ
４００は厚さの１．５倍であり、曲げ性についてＳＧ２
５５の方が曲げ性が優れている。これらの点より、ＳＧ
材はＳＳ４００よりも伸びが良いと共に曲げ性も優れ、
曲げ加工が容易で加工性がよい。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】

【表３】

【００１５】上記のように、ＳＧ材を用いると、ＳＧ材
のうち最も耐力が小さく、かつ、引張強さが小さいＳＧ
２５５でも、従来のＳＳ４００よりも優れているため、
ＳＳ４００の板厚より薄くしても同等の耐力を得ること
ができる。板厚の減少率は、ＳＳ４００の板厚よりも１
０％〜４０％の範囲としている。なお、１０％未満では
減少率が小さすぎて軽量化の効果が少くなく、また、４
０％を越えると耐衝撃性の点で劣るためである。この減
少率は２０％〜３０％が好ましく、具体的には、従来の
ＳＳ４００の板厚が３．２ｍｍであったのに対して、本
発明のＳＧ２５５を用いた場合、２．３ｍｍ〜２．５ｍ
ｍとしている。

【００１６】また、本発明は請求項２で、上記胴板と一
対の鏡板との溶接部は、胴板あるいは鏡板のいずれか一
方の周縁に小径部を段をつけて形成して、いずれか他方
の周縁を小径部の外周面に重ね合わせて胴板と鏡板との
外周面を同一平面に連続させ、この胴板と鏡板との接合
部を外周側より溶接している請求項１に記載の鉄道車両
用空気溜め容器を提供している。

【００１７】ＳＧ材を用いて板厚を減少すると、胴板と
鏡板との溶接を突き合わせ溶接で行うと前記したよう
に、溶接がむずかしくなり、板厚が小さいなるため溶接
強度も低下し、振動等により隙間が発生しやすくなる。
このため、本発明では、一方の端縁全周を内周側に曲げ
て段をつけ、他方を重ねあわせて、外周面が同一平面と
なるように連続させ、所謂せぎり溶接を行っている。こ
のように重ねあわせると、車両走行中の振動で外周面の
接合端面に隙間が発生しても、所要幅で重ね合わせてい
るため、内部の圧縮空気の漏れを防止できる。

【００１８】上記のように、胴板あるいは鏡板のいずれ
か一方の端縁全周に段差を設けて小径部を形成できるの
も、ＳＧ材は伸びがよいと共も曲げ特性に優れ、加工性
に良いために、大きい曲率で屈折させて重ね合わせ部と
なる小径部を加工することが可能となる。この重ね合わ
せ部となる小径部は、胴板あるいは鏡板の開口部周縁
を、ローラで絞り加工して略板厚寸法分だけ小径化して
形成している。また、この重ね合わせ部の長さは、容器
の直径および板厚等に応じて変わるが、６ｍｍ〜１０ｍ
ｍ程度が好ましい。

【００１９】上記重ね合わせるための小径部は、鏡板側
が小さく、上記加工がやり易いために、鏡板側に設ける
ことが好ましい。よって、鏡板側に小径部を設けて、胴
板の開口部分周縁を小径部の外周面に重ね、端面間の外
周にアーク溶接を施すことが好ましい。なお、胴板側に
小径部を設けて、鏡板側を外周側に重ねても良いことは
いうまでもない。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳述する。図１、図２は本発明の実施形態の
鉄道車両用空気溜め容器１０の全体を示し、１１は両端
開口の円筒形状の胴板、１２、１３は一端に開口部を有
すると共に他端が球状閉鎖面となっている鏡板である。
これら鏡板１２、１３の曲がり部の内面半径ｒは、板厚
の３倍以上で、しかも外径の０．０６倍以上であるＪＩ
Ｓ−Ｅ−４３０７の規格に適合させている。

【００２１】上記胴板１１、鏡板１２、１３は高圧ガス
容器用鋼材ＳＧ２５５で形成しており、その板厚は２．
３ｍｍとしている。胴板１１の一端開口部１１ａと鏡板
１２の開口部１２ａとの接合部、胴板１１の他端開口部
１１ｂと鏡板１３の開口部１３ａとの接合部は、図３
（Ａ）に示すように、鏡板１２、１３の開口部１２ａ、
１３ａの周縁部分を内周側へ段差をつけて屈曲し、小径
部１２ｂ、１３ｂを形成している。これら鏡板の小径部
１２ｂ、１３ｂの外周面に、図３（Ｂ）に示すように、
胴板１１の開口部１１ａ，１１ｂの周縁部１１ｃ、１１
ｄを重ねあわせて、胴板１１と鏡板１２、１３の外周面
が平坦面を形成するようにしている。上記重ね合わせた
部分の寸法Ｌ１は６ｍｍ〜１０ｍｍである。

【００２２】上記のように、重ねあわせた状態で、図３
（Ｃ）に示すように、胴板１１の開口部端面と鏡板１
２、１３の屈折部１２ｃ、１３ｃの端面との間をアーク
溶接して、溶接部１５を設ける。溶接部１５は鏡板１
２、１３の径方向への屈折部１２ｃ、１３ｃにアールが
ついているため、溶接部１５は胴板１１の端面に板厚全
体にわたって入り込み、長さ方向への屈折部１２ｄ、１
３ｄの点まで達することとなる。

【００２３】なお、容器１０の寸法は全長Ｌ２は７０１
ｍｍ、外径Ｒが２８５ｍｍで、内容積は３９リットル
で、４０リットル未満であり、また、最高使用圧力は
９．８kgf/cm²で、１０kgf/cm²未満である。よって、板
厚に規制はないが、車両用空気溜め容器の種類としては
ＪＩＳ−Ｅ−４３０７規格で２種に該当するため、ＪＩ
Ｓ−Ｅ−４３０７規格で、耐力は水圧試験で１４．７kg
f/cm²以上、気密試験で５．０kgf/cm²以上が要求され
る。

【００２４】胴板１１および鏡板１２、１３としてＳＧ
２５５を用いているが、ＳＧ２５５は耐力は２５５Ｎ/m
m²(２６０２kgf/cm²）であり、材料自体の耐力は十分に
合格している。かつ、本出願人が容器１０を上記ＪＩＳ
−Ｅ−４３０７規格に基づく水圧試験および気密試験を
おこなったところ、いずれも上記ＪＩＳ規格の規定値以
上であった。

【００２５】上記胴板１１、鏡板１２、１３よりなる容
器１０には、図１および図２に示すように、一方の鏡板
１２の閉鎖部１２の頂点１２ｆに孔１２ｅを設けてプラ
グ２０を固着し、該プラグ２０を圧縮空気供給管（図示
せず）と螺合して接続するようにしている。また、他方
の鏡板１３の閉鎖部表面には銘板２１を固着している。
さらに、胴板１１の中央部には一対の孔１１ｅ、１１ｆ
を設け、孔１１ｅ、１１ｆにプラグ２２、２３を取り付
け、一方のプラグ２２は管（図示せず）と連結して完全
弁と接続する一方、他方のプラグ２３には盲栓（図示せ
ず）をしている。なお、孔１１ｆを設けなくても良いこ
とは言うまでもない。

【００２６】さらに、鏡板１２、１３の外周にはブラケ
ット２４、２５を溶接で取り付けている。これらブラケ
ット２４、２５には夫々一対の取付座２４ａ、２５ａを
設けている。上記ブラケット２４、２５は、図２に示す
ように、車体３０の下面にボルト３１で固定して、容器
１０を車体３０の下面に吊設するようにしている。

【００２７】なお、本発明の容器は上記実施形態に限定
されず、胴板１１が１２０３ｍｍと長尺な場合は、上記
ブラケット２４、２５を胴板１１の両側に取り付けてい
る。さらに、図４に示すように、胴板１１の両端開口部
１１ａ、１１ｂの周縁に小径部１１ｇ、１１ｈを設け、
鏡板１２、１３の開口部の周縁を小径部１１ｇ、１１ｈ
に外周に重ねあわせて溶接してもよい。さらに、本発明
の空気溜め容器は、振動に強く、耐圧性、強度を有する
ため、鉄道車両用のみでなく、トラック等の自動車に搭
載する場合にも好適に用いられるものである。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
に係わる鉄道車両用空気溜め容器では、その胴板および
一対の鏡板の板厚を従来より１０％〜４０％減少して軽
量化を図るとともに、この板厚の減少に伴う耐圧性およ
び強度低下を補償するため、従来用いていたＳＳ４００
に代えて、強度保証のある高圧ガス容器用鋼材（ＳＧ
材）を用い、鉄道車両用空気溜め容器で要求される所定
の耐圧性および気密性を保証している。このように、Ｓ
Ｇ材を用いることにより容器の板厚減少を図り、よっ
て、容器の軽量化を図っているため、車両への搭載重量
を低減できる。さらに、耐衝撃性のある高圧ガス容器用
鋼材を用いているため、車両走行中に砂利等が当たても
損傷を受けにくい利点がある。

【００２９】また、本発明では、胴板と鏡板との溶接部
において、一方の開口端縁を小径化して他方と重ねあわ
せ、せぎり溶接としているため、外方からアーク溶接を
施した場合に、接合端の板厚の全面にわたって溶接を施
すことができ、板厚が薄くても溶接強度を低下させな
い。しかも、走行中の振動等により外周の接合端に隙間
が発生しても、内周側で所要寸法だけ重ねているため、
内部空気の漏れを防止することができ、気密性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の容器の正面図である。

【図２】図１の右側面図である。

【図３】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は胴板と鏡板との溶接の
工程をしめす概略図であり、（Ｄ）は（Ｃ）の一部拡大
断面図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す一部拡大断面図
である。

【図５】従来の容器の正面図である。

【図６】（Ａ）（Ｂ）は従来の容器の一部拡大断面図
である。

【符号の説明】

１０空気溜め容器１１胴板１２、１３鏡板１２ｂ、１３ｂ小径部１５溶接部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒形状の胴板と、該胴板の両端開口部
に溶接する一対の鏡板とからなり、これら胴板および一
対の鏡板とを高圧ガス容器用鋼材（ＳＧ材）で形成する
と共に、その板厚を、一般構造用圧延鋼材（ＳＳ材）で
形成していた場合と比較して１０％〜４０％減少させて
いることを特徴とする鉄道車両用空気溜め容器。
【請求項２】上記胴板と一対の鏡板との溶接部は、胴
板あるいは鏡板のいずれか一方の周縁に小径部を段をつ
けて形成し、いずれか他方の周縁を小径部の外周面に重
ね合わせて胴板と鏡板との外周面を同一平面に連続さ
せ、この胴板と鏡板との接合部を外周側より溶接してい
る請求項１に記載の鉄道車両用空気溜め容器。