KR102148893B1

KR102148893B1 - 압력 용기

Info

Publication number: KR102148893B1
Application number: KR1020167027397A
Authority: KR
Inventors: 야스토 가타오카; 가즈야 히라타; 고지 하기하라
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2020-08-28
Also published as: JP2015200372A; JP6276098B2; CN106104138A; KR20160129884A; WO2015156048A1

Abstract

압력 용기이며, 고압의 가스를 수용 가능한 직육면체 형상의 용기 본체(10)와, 용기 본체(10) 내에 설치된 평판 형상의 격벽(50)을 구비한다. 격벽(50)은 용기 본체(10)와 함께 직육면체 형상을 갖는 인터쿨러로서의 제1실(10a)을 형성하고 또한 용기 본체(10)와 함께 직육면체 형상을 갖는 애프터 쿨러로서의 제2실(10b)을 형성하도록 용기 본체(10) 내에 접속되어 있다.

Description

압력 용기{PRESSURE VESSEL}

본 발명은 고압의 가스를 냉각하기 위한 가스 쿨러 등에 사용되는 압력 용기에 관한 것이다.

종래, 고압의 가스를 냉각하기 위한 압력 용기(가스 쿨러)가 알려져 있다. 압력 용기는, 설치 스페이스를 유효 활용하기 위해, 직육면체 형상으로 형성되는 경우가 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 직육면체 형상을 갖는 인터쿨러와, 직육면체 형상을 갖는 애프터 쿨러를 구비한 압축기가 개시되어 있다. 인터쿨러는, 제1 압축기에 의해 압축된 가스를 냉각하기 위한 압력 용기이다. 애프터 쿨러는, 인터쿨러로부터 유출된 후에 제2 압축기에 의해 더 압축된 가스를 냉각하기 위한 압력 용기이다. 인터쿨러 및 애프터 쿨러는, 서로 인접한 상태에서 패키지 내에 배치되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 압축기는, 2개의 직육면체 형상의 압력 용기(인터쿨러 및 애프터 쿨러)를 갖고 있다. 이들 압력 용기는, 서로 인접하도록 배치되어 있지만, 패키지 내에는, 양쪽의 압력 용기를 배치하기 위한 스페이스가 필요로 된다. 또한, 이들 압력 용기는 각각 개별로 설계될 필요가 있다.

일본 특허 공개 제2013-155617호 공보

본 발명의 목적은, 설치 스페이스의 저감과 간단한 설계의 양쪽이 가능한 압력 용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 국면에 따르는 압력 용기는, 고압의 가스를 수용 가능한 직육면체 형상의 용기 본체와, 상기 용기 본체 내에 설치된 평판 형상의 격벽을 구비하고, 상기 격벽은, 상기 용기 본체와 함께 직육면체 형상을 갖는 인터쿨러로서의 제1실을 형성하고 또한 상기 용기 본체와 함께 직육면체 형상을 갖는 애프터 쿨러로서의 제2실을 형성하도록 상기 용기 본체 내에 접속되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 압력 용기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 압력 용기의 단면 사시도이다.
도 3은 도 1의 압력 용기 내에 열교환기가 수용된 상태를 도시하는 단면 사시도이다.
도 4는 도 1의 압력 용기를 구비한 압축 장치의 개략도이다.
도 5는 용기 본체의 높이 치수에 대한 폭 치수의 비와 최대 응력의 관계를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여, 도 1∼도 5를 참조하면서 설명한다.

도 1∼도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 압력 용기는, 고압의 가스를 수용 가능한 직육면체 형상의 용기 본체(10)와, 이 용기 본체(10) 내에 설치된 평판 형상의 격벽(50)을 구비하고 있다. 격벽(50)은 용기 본체(10)와 일체 성형되어 있다. 이 격벽(50)은 용기 본체(10) 내의 공간을 이등분하도록 용기 본체(10) 내에 설치되어 있다. 구체적으로, 격벽(50)은 용기 본체(10)와 함께 직육면체 형상을 갖는 제1실(10a)을 형성하고 또한 용기 본체(10)와 함께 직육면체 형상을 갖는 제2실(10b)을 형성하도록 용기 본체(10) 내에 설치되어 있다. 본 압력 용기는, 예를 들어 주조에 의해 성형된다.

본 실시 형태의 압력 용기는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 압축기(101) 및 제2 압축기(102)를 구비하는 압축 장치에 사용되고 있다. 구체적으로, 본 압력 용기의 제1실(10a)은 제1 압축기(101)에 의해 압축된 고압의 가스를 냉각하기 위한 인터쿨러로서 이용되고 있다. 제2실(10b)은 제1실(10a)(인터쿨러)로부터 유출된 후에 제2 압축기(102)에 의해 더 압축된 고압의 가스를 냉각하기 위한 애프터 쿨러로서 이용되고 있다. 또한, 도 1∼도 3에서는, 압축기로부터 토출된 고압의 가스를 각 실(10a, 10b) 내에 도입하기 위한 도입부의 도시, 및 고압의 가스를 각 실(10a, 10b) 내로부터 외부로 도출하기 위한 도출부의 도시는 각각 생략되어 있다. 또한, 제1 압축기(101) 및 제2 압축기(102)는 기어를 통해 모터(103)에 접속되어 있다.

이하, 본 실시 형태의 압력 용기를 상세하게 설명한다.

도 1∼도 3에 도시된 바와 같이, 용기 본체(10)는 직사각형의 상벽(20)과, 상벽(20)과 대향하는 직사각형의 저벽(30)과, 사각 통 형상의 주위벽(40)을 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 인터쿨러로서의 제1실(10a)의 체적과 애프터 쿨러로서의 제2실(10b)의 체적은 실질적으로 서로 동일하기 때문에, 제1실(10a)에 작용하는 내압보다도, 제2실(10b)에 작용하는 내압쪽이 높아진다. 단, 각 벽(20, 30, 40)의 두께는 모두 동일하게 설정되어 있다. 구체적으로, 각 벽(20, 30, 40)의 두께는, 제2실(10b)에 작용하는 내압에 견딜 수 있는 강성을 갖도록 설정되어 있다.

상벽(20)은 평판 형상으로 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 상벽(20)은 일방향으로 긴 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 상벽(20)의 길이 방향을 X축 방향이라 하고, 상벽(20)과 저벽(30)의 배열 방향을 Z축 방향이라 하고, X축 방향 및 Z축 방향의 양쪽에 직교하는 방향을 Y축 방향이라 한다.

저벽(30)은 평판 형상으로 형성되어 있다. 저벽(30)은 일방향(X축 방향)으로 긴 직사각형 형상으로 형성되어 있다.

주위벽(40)은 상벽(20)의 주연과 저벽(30)의 주연을 접속하고 있다. 주위벽(40)과 상벽(20)의 경계 및 주위벽(40)과 저벽(30)의 경계는, 각각 외측을 향하여 볼록해지도록 만곡되어 있다. 즉, 용기 본체(10)의 각 변 및 각 정점은, 각각 외측으로 볼록해지도록 만곡하는 형상으로 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 이 용기 본체(10)의 형상을 직육면체 형상이라 칭한다.

주위벽(40)은 상벽(20) 및 저벽(30)과 일체적으로 연결되는 형상을 갖는 주위벽 본체(42)와, 이 주위벽 본체(42)에 대하여 착탈 가능한 덮개벽(48)을 갖는다. 또한, 도 1에는 덮개벽(48)의 일부가 파단한 상태가 도시되어 있다.

주위벽 본체(42)는 서로 대향하는 평판 형상의 한 쌍의 제1 대향벽(44)과, 각 제1 대향벽(44)과 직교하는 자세로 서로 대향하는 평판 형상의 한 쌍의 제2 대향벽(46)을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 각 제1 대향벽(44)은 상벽(20) 및 저벽(30)의 길이 방향과 동일 방향(X축 방향)으로 긴 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 각 제2 대향벽(46)은 제1 대향벽(44)과 직교하는 방향(Y축 방향)으로 긴 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 각 제2 대향벽(46)의 폭 방향(Y축 방향)의 양단부는, 각각 제1 대향벽(44)에 접속되어 있다. 각 제2 대향벽(46)은 당해 제2 대향벽(46)을 그 두께 방향(X축 방향)으로 관통하는 제1 개구(46a) 및 제2 개구(46b)를 갖는다. 각 개구(46a, 46b)는, 한 쌍의 제1 대향벽(44)의 배열 방향과 동일 방향(Y축 방향)으로 서로 인접하도록 형성되어 있다.

덮개벽(48)은 제1 개구(46a) 및 제2 개구(46b)를 폐색하는 형상을 갖는다. 덮개벽(48)은 제1 개구(46a) 및 제2 개구(46b)를 막는 자세로 볼트 등의 체결구에 의해 제2 대향벽(46)에 고정된다.

격벽(50)은 평판 형상으로 형성되어 있다. 격벽(50)은 상벽(20) 및 저벽(30)과 직교하는 자세로 상벽(20)의 내면 및 저벽(30)의 내면에 접속되어 있다. 이 격벽(50)은 한 쌍의 제1 대향벽(44)과 평행하고 또한 한 쌍의 제2 대향벽(46)과 직교하는 자세로 각 제2 대향벽(46) 중 제1 개구(46a)와 제2 개구(46b) 사이의 부위의 내면에 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 격벽(50)은 상벽(20) 및 저벽(30)의 길이 방향과 동일 방향(X축 방향)으로 긴 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 격벽(50)의 두께는, 용기 본체(10)의 두께와 동일하게 설정되어 있다. 단, 격벽(50)의 두께는, 용기 본체(10)의 두께보다도 작게 설정되어도 된다. 이 격벽(50)에 의해, 용기 본체(10) 내에 직육면체 형상을 갖는 제1실(10a)(인터쿨러)과 직육면체 형상을 갖는 제2실(10b)(애프터 쿨러)이 형성되어 있다.

본 압력 용기의 제1실(10a) 및 제2실(10b)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 실(10a, 10b)에 유입된 고압의 가스를 냉각하기 위한 열교환기(70)가 각각 수용된다. 본 실시 형태의 압력 용기는, 열교환기(70)를 지지하는 지지부(60)를 더 구비하고 있다. 구체적으로, 지지부(60)는 한 쌍의 제1 대향벽(44)의 내면에 형성된 외측 지지부(62)와, 격벽(50)의 측면에 형성된 내측 지지부(64)를 갖는다. 본 실시 형태에서는, 외측 지지부(62)는 한 쌍의 대향벽(44)과 일체 성형되어 있고, 내측 지지부(64)는 격벽(50)과 일체 성형되어 있다.

외측 지지부(62)는 각 제1 대향벽(44)의 내면으로부터 내측[격벽(50)측]을 향하여 돌출되는 형상을 갖는다. 외측 지지부(62)는 각 제1 대향벽(44)의 길이 방향(X축 방향)과 평행한 방향을 따라서 연장되는 형상을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 외측 지지부(62)는 제2 대향벽(46)과 직교하는 방향에 대하여 각 제1 대향벽(44)의 길이 방향의 일단부로부터 타단부에 이르도록 연장되는 형상을 갖는다. 외측 지지부(62)는 각 제1 대향벽(44)의 내면 중 저벽(30)으로부터 상벽(20)측(상방)으로 이격한 부위에 접속되어 있다.

내측 지지부(64)는 격벽(50)의 각 측면으로부터 외측[제1 대향벽(44)측]을 향하여 돌출되는 형상을 갖는다. 내측 지지부(64)는 외측 지지부(62)와 평행한 방향을 따라서 연장되는 형상을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 내측 지지부(64)는 제2 대향벽(46)과 직교하는 방향에 대하여 격벽(50)의 길이 방향의 일단부로부터 타단부에 이르도록 연장되는 형상을 갖는다. 내측 지지부(64)는 격벽(50)의 측면 중 저벽(30)으로부터 상벽(20)측(상방)으로 이격한 부위에 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 내측 지지부(64)의 저벽(30)에 대한 높이 위치는, 외측 지지부(62)의 그것과 동일하게 설정되어 있다. 이 내측 지지부(64)의 격벽(50)의 측면으로부터의 돌출량은, 외측 지지부(62)의 제1 대향벽(44)의 내면으로부터의 돌출량보다도 크게 되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 외측 지지부(62) 및 내측 지지부(64)는 당해 외측 지지부(62) 및 내측 지지부(64)가 열교환기(70)를 지지한 상태에 있어서 당해 열교환기(70)의 상방 및 하방에 공간이 형성되도록 이 열교환기(70)를 지지 가능한 형상을 갖고 있다.

다음에, 본 압력 용기의 각 실(10a, 10b)에 열교환기(70)를 수용하는 수순을 설명한다.

먼저, 덮개벽(48)이 제거된 상태에 있어서, 제1 개구(46a)를 통해 열교환기(70)가 각 지지부(62, 64) 상을 당해 지지부(62, 64)의 길이 방향(X축 방향)을 따라서 슬라이드하도록 압입된다. 이에 의해, 당해 열교환기(70)가 제1실(10a)에 수용된다. 마찬가지로 하여, 제2실(10b)에도 열교환기(70)가 수용된다.

그 후, 덮개벽(48)이 제2 대향벽(46)에 설치된다. 이에 의해, 제1실(10a) 및 제2실(10b) 내에 각각 열교환기(70)가 수용된 상태에서 각 실(10a, 10b)이 밀폐된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 격벽(50)에 의해 단일의 용기 본체(10) 내에 각각이 직육면체 형상을 갖는 제1실(10a)(인터쿨러) 및 제2실(10b)(애프터 쿨러)이 형성되므로, 종래와 같이 2개의 직육면체 형상을 갖는 압력 용기가 인접 배치되는 경우에 비해 설치 스페이스가 저감된다. 또한, 종래와 같이 2개의 압력 용기가 각각 개별로 설계되는 경우에 비해 압력 용기의 설계가 간략화된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 열교환기(70)가 안정적으로 지지됨과 함께, 한 쌍의 제1 대향벽(44)이 보강된다. 구체적으로, 외측 지지부(62)는 한 쌍의 제1 대향벽(44)의 내면으로부터 격벽(50)을 향하여 돌출되는 형상을 가지므로, 제1 대향벽(44)과 외측 지지부(62)를 포함하는 단면의 단면 계수가 커진다. 따라서, 제1 대향벽(44)이 보강된다. 바꾸어 말하면, 외측 지지부(62)는 한 쌍의 제1 대향벽(44)을 보강하는 기능과 열교환기(70)를 지지하는 기능의 양쪽을 겸비하고 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 외측 지지부(62)는 격벽(50)과 평행한 방향을 따라서 한 쌍의 제1 대향벽(44)의 일단부로부터 타단부에 이르도록 연장되는 형상을 갖고, 내측 지지부(64)는 외측 지지부(62)와 평행한 방향을 따라서 격벽(50)의 일단부로부터 타단부에 이르도록 연장되는 형상을 갖고 있다. 이 때문에, 외측 지지부(62) 및 내측 지지부(64)를 따라서 열교환기(70)를 슬라이드시키는 것만으로 당해 열교환기(70)가 각 실(10a, 10b) 내에 수용된다. 또한, 외측 지지부(62)에 의해, 한 쌍의 제1 대향벽(44)이 한층 더 보강된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 외측 지지부(62) 및 내측 지지부(64)는 당해 외측 지지부(62) 및 내측 지지부(64)가 열교환기(70)를 지지한 상태에 있어서 당해 열교환기(70)의 상방 및 하방에 공간이 형성되도록 이 열교환기(70)를 지지 가능한 형상을 갖고 있다. 이 때문에, 외측 지지부(62) 및 내측 지지부(64)에 열교환기(70)가 지지됨으로써, 각 실(10a, 10b) 내에 예를 들어 열교환기(70)의 상방의 공간으로부터 하방의 공간을 향하는 고압의 가스 유로가 형성된다. 따라서, 각 실(10a, 10b) 내에 유입된 고압의 가스의 효과적인 냉각이 가능해진다.

이 압력 용기의 각 실(10a, 10b)에 고압의 가스가 유입되면, 상벽(20), 저벽(30) 및 주위벽(40)에는, 이들 각 벽이 각각 외측으로 팽창하는 방향의 하중이 작용한다. 그 결과, 상벽(20)과 주위벽(40)의 경계 및 저벽(30)과 주위벽(40)의 경계에 가장 큰 응력이 발생한다.

여기서, 용기 본체(10)의 높이 치수 H(Z축 방향의 치수)에 대한 용기 본체(10)의 폭 치수 W(Y축 방향의 치수)의 비율 W/H가 1.0보다도 작아지면, 상벽(20)의 면적 및 저벽(30)의 면적에 비해 주위벽(40)의 면적이 상대적으로 커진다. 이 때문에, 주위벽(40)의 외측으로의 변형량이 상대적으로 커지므로, 상기 경계에 발생하는 응력도 비교적 커진다. 반대로, 상기 비율 W/H가 3.3보다도 커지면, 주위벽(40)의 면적에 비해 상벽(20)의 면적 및 저벽(30)의 면적이 상대적으로 커진다. 이 때문에, 상벽(20) 및 저벽(30)의 외측으로의 변형량이 상대적으로 커지므로, 상기 경계에 발생하는 응력도 비교적 커진다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 상기 비율 W/H가 1.0∼3.3의 범위로 설정된다. 이와 같이 하면, 상기 경계에 발생하는 응력(본 압력 용기에 발생하는 최대 응력)이 비교적 작게 억제된다. 이 때문에, 압력 용기의 두께를 작게 하는 것이 가능해지고, 이것으로부터 압력 용기의 중량의 저감이 가능해진다.

또한, 상기 비율 W/H는, 1.75∼2.5의 범위로 설정되는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 하면, 상기 경계에 발생하는 응력이 더욱 작게 억제되므로, 본 압력 용기의 한층 더한 경량화가 가능해진다.

그리고, 상기 비율 W/H는 2로 설정되는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 하면, 제1실(10a) 및 제2실(10b)의 한 쌍의 제2 대향벽(46)과 평행한 평면(YZ 평면)에서의 단면이 모두 실질적으로 정사각형으로 된다. 바꾸어 말하면, 상기 비율 W/H가 2일 때는, 각 벽에는 실질적으로 균일한 하중이 작용하기 때문에, 본 압력 용기에 발생하는 최대 응력(상기 경계에 발생하는 응력)이 최소로 된다. 따라서, 압력 용기의 두께를 더욱 작게 하는 것이 가능해지고, 이것으로부터 압력 용기의 중량의 한층 더한 저감이 가능해진다.

또한, 금회 개시된 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태의 설명이 아니라 특허 청구 범위에 의해 나타내어지고, 또한 특허 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 상벽(20) 및 저벽(30)이 격벽(50)과 평행한 방향(X축 방향)으로 긴 직사각형인 예가 설명되었지만, 상벽(20) 및 저벽(30)은 격벽(50)과 직교하는 방향(Y축 방향)으로 긴 직사각형이어도 된다.

다음에, 본 실시 형태의 압력 용기에 대한 실시예를 설명한다.

실시예

본 압력 용기에 10㎫의 내압이 작용하였을 때에 당해 압력 용기에 발생하는 최대 응력에 대하여, 상기 비율 W/H가 0.75∼4.0인 범위에서 해석하였다. 도 5는 그 결과를 나타내고 있다. 또한, 압력 용기 중 최대 응력이 발생한 부위는, 상벽(20)과 주위벽(40)의 경계 및 저벽(30)과 주위벽(40)의 경계이었다. 본 실시예에서는, 용기 본체(10) 및 격벽(50)의 두께는 모두 27.5㎜이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 횡축에 상기 비율 W/H를 취하고, 종축에 최대 응력을 취하면, 하향으로 볼록해지는 곡선이 얻어졌다. 이 도 5로부터, 상기 비율 W/H가 1.0∼3.3으로 설정된 경우에 최대 응력이 비교적 작아지는 것이 확인되었다. 구체적으로, 본 실시예에서는, 상기 비율 W/H가 1.0∼3.3의 범위에서는, 최대 응력이 400㎫ 이하로 된다. 이 때문에, 본 압력 용기를 형성하는 재료로서 FCD400이 사용된 경우, 상기 비율 W/H가 1.0∼3.3으로 설정되는 것이 특히 바람직하게 된다. 바꾸어 말하면, 상기 비율 W/H가 1.0∼3.3으로 설정됨으로써, 압력 용기에 발생하는 최대 응력이 상기 인장 강도인 400㎫ 이하로 억제되므로, 압력 용기를 형성하는 재료로서 인장 강도가 400㎫인 FDC400을 사용하는 것이 가능해진다.

또한, 도 5로부터, 상기 비율 W/H가 1.75∼2.5의 범위로 설정되는 것이 보다 바람직한 것을 알 수 있다. 이 범위에서는, 압력 용기에 발생하는 최대 응력을 320㎫ 이하로 억제할 수 있다. 이 때문에, 각 벽의 박육화가 가능해지고, 이에 의해 압력 용기의 중량의 저감이 가능해진다.

또한, 도 5로부터, 상기 비율 W/H가 2일 때에 최대 응력이 최솟값 314㎫로 되어 있는 것을 알 수 있다.

여기서, 상기 실시 형태에 대하여 개략적으로 설명한다.

본 압력 용기는, 고압의 가스를 수용 가능한 직육면체 형상의 용기 본체와, 상기 용기 본체 내에 설치된 평판 형상의 격벽을 구비하고, 상기 격벽은, 상기 용기 본체와 함께 직육면체 형상을 갖는 인터쿨러로서의 제1실을 형성하고 또한 상기 용기 본체와 함께 직육면체 형상을 갖는 애프터 쿨러로서의 제2실을 형성하도록 상기 용기 본체 내에 접속되어 있다.

본 압력 용기에서는, 격벽에 의해 단일의 용기 본체 내에 직육면체 형상의 제1실(인터쿨러) 및 제2실(애프터 쿨러)이 형성되므로, 종래와 같이 각각이 직육면체 형상을 갖는 2개의 압력 용기가 인접 배치되는 경우에 비해 설치 스페이스가 저감된다. 또한, 종래와 같이 2개의 압력 용기의 각각이 개별로 설계되는 경우에 비해 압력 용기의 설계가 간략화된다.

구체적으로, 상기 용기 본체는, 직사각형의 상벽과, 이 상벽과 대향하는 직사각형의 저벽과, 상기 상벽의 주연과 상기 저벽의 주연을 접속하는 사각 통 형상의 주위벽을 갖고, 상기 주위벽은, 상기 상벽 및 상기 저벽과 직교하는 자세로 서로 대향하는 한 쌍의 제1 대향벽과, 상기 한 쌍의 제1 대향벽에 연결되어 있으며, 상기 상벽 및 상기 저벽과 직교하고 또한 상기 한 쌍의 제1 대향벽과 직교하는 자세로 서로 대향하는 한 쌍의 제2 대향벽을 갖고, 상기 격벽은, 상기 상벽 및 상기 저벽과 직교하는 자세로 상기 상벽의 내면 및 상기 저벽의 내면에 접속되어 있음과 함께, 상기 한 쌍의 제1 대향벽과 평행하고 또한 상기 한 쌍의 제2 대향벽과 직교하는 자세로 상기 한 쌍의 제2 대향벽의 내면에 접속되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 저벽을 수평면 상에 적재하였을 때에 각 실이 수평 방향으로 배열되므로, 압력 용기의 설치 스페이스에 높이 방향의 제한이 있는 경우에 유리해진다.

이 경우에 있어서, 상기 주위벽의 높이 치수에 대한 상기 제2 대향벽의 상기 격벽과 직교하는 방향의 폭 치수의 비율이 1.0∼3.3인 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 제1실 및 제2실에 고압의 가스가 유입됨으로써 압력 용기에 내압이 작용하였을 때에 당해 압력 용기에 발생하는 최대 응력이 비교적 작아진다. 구체적으로, 본 압력 용기의 각 실에 고압의 가스가 유입되면, 상벽, 저벽 및 주위벽에는, 이들 각 벽이 각각 외측으로 팽창하는 방향의 하중이 작용한다. 그 결과, 상벽과 주위벽의 경계 및 저벽과 주위벽의 경계에 가장 큰 응력이 발생한다. 이 압력 용기에 있어서, 상기 비율이 1.0보다도 작아지면, 상벽의 면적 및 저벽의 면적에 대하여 주위벽의 면적이 상대적으로 커지므로, 당해 주위벽의 외측으로의 변형량이 상대적으로 커진다. 그렇게 하면, 상기 경계에 발생하는 응력이 비교적 커진다. 반대로, 상기 비율이 3.3보다도 커지면, 주위벽의 면적에 대하여 상벽의 면적 및 저벽의 면적이 상대적으로 커지므로, 당해 상벽 및 저벽의 외측으로의 변형량이 상대적으로 커진다. 이 경우도, 상기 경계에 발생하는 응력이 비교적 커진다. 본 압력 용기에서는, 상기 비율이 1.0∼3.3으로 설정되어 있으므로, 상기 경계에 발생하는 응력(본 압력 용기에 발생하는 최대 응력)이 비교적 작게 억제된다. 이 때문에, 압력 용기의 두께를 작게 하는 것이 가능해지고, 이에 의해 압력 용기의 중량의 저감이 가능해진다.

또한 이 경우에 있어서, 상기 비율이 1.75∼2.2인 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 상기 경계에 발생하는 최대 응력이 더욱 작아지므로, 본 압력 용기의 한층 더한 경량화가 가능해진다.

보다 구체적으로는, 상기 비율이 2인 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 제1실 및 제2실의 한 쌍의 제2 대향벽과 평행한 평면에서의 단면이 모두 실질적으로 정사각형으로 된다. 바꾸어 말하면, 상기 비율이 2일 때는, 각 벽에는 실질적으로 균일한 하중이 작용하기 때문에, 본 압력 용기에 발생하는 최대 응력(상기 경계에 발생하는 응력)이 최소로 된다. 따라서, 압력 용기의 두께를 작게 하는 것이 가능해지고, 이에 의해 압력 용기의 중량의 저감이 가능해진다.

또한, 본 압력 용기에 있어서, 상기 제1실 내 및 상기 제2실 내에 있어서 상기 고압의 가스를 냉각하기 위한 열교환기를 지지 가능한 지지부를 더 갖고, 상기 지지부는, 상기 한 쌍의 제1 대향벽의 내면으로부터 상기 격벽을 향하여 돌출되는 외측 지지부와, 상기 격벽의 측면으로부터 상기 한 쌍의 제1 대향벽을 향하여 돌출되는 내측 지지부를 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 열교환기가 안정적으로 지지됨과 함께, 한 쌍의 제1 대향벽이 보강된다. 구체적으로, 외측 지지부는, 한 쌍의 제1 대향벽의 내면으로부터 격벽을 향하여 돌출되는 형상을 가지므로, 제1 대향벽과 외측 지지부를 포함하는 단면의 단면 계수가 커진다. 따라서, 제1 대향벽이 보강된다. 바꾸어 말하면, 외측 지지부는, 한 쌍의 제1 대향벽을 보강하는 기능과 열교환기를 지지하는 기능의 양쪽을 겸비하고 있다.

구체적으로, 상기 외측 지지부는, 상기 격벽과 평행한 방향을 따라서 상기 한 쌍의 제1 대향벽의 일단부로부터 타단부에 이르도록 연장되는 형상을 갖고, 상기 내측 지지부는, 상기 외측 지지부와 평행한 방향을 따라서 상기 격벽의 일단부로부터 타단부에 이르도록 연장되는 형상을 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 외측 지지부 및 내측 지지부를 따라서 열교환기를 슬라이드시키는 것만으로 당해 열교환기가 각 실에 수용된다. 또한, 외측 지지부는, 한 쌍의 제1 대향벽의 일단부로부터 타단부에 이르도록 연장되는 형상을 가지므로, 한 쌍의 제1 대향벽이 한층 더 보강된다.

또한, 상기 외측 지지부 및 상기 내측 지지부는, 당해 외측 지지부 및 당해 내측 지지부가 상기 열교환기를 지지한 상태에 있어서 당해 열교환기의 상방 및 하방에 공간이 형성되도록 이 열교환기를 지지 가능한 형상을 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 외측 지지부 및 내측 지지부에 열교환기가 지지됨으로써, 각 실 내에 예를 들어 열교환기의 상방의 공간으로부터 하방의 공간을 향하는 고압의 가스의 유로가 형성된다. 따라서, 고압의 가스가 효과적으로 냉각된다.

Claims

고압의 가스를 수용 가능한 직육면체 형상의 용기 본체와,
상기 용기 본체 내에 설치된 평판 형상의 격벽과,
제1실 내 및 제2실 내에 있어서 상기 고압의 가스를 냉각하기 위한 열교환기를 지지 가능한 지지부를 구비하고,
상기 격벽은, 상기 용기 본체와 함께 직육면체 형상을 갖는 인터쿨러로서의 제1실을 형성하고 또한 상기 용기 본체와 함께 직육면체 형상을 갖는 애프터 쿨러로서의 제2실을 형성하도록 상기 용기 본체 내에 접속되어 있고,
상기 용기 본체는, 직사각형의 상벽과, 이 상벽과 대향하는 직사각형의 저벽과, 상기 상벽의 주연과 상기 저벽의 주연을 접속하는 사각 통 형상의 주위벽을 갖고,
상기 주위벽은, 상기 상벽 및 상기 저벽과 직교하는 자세로 서로 대향하는 한 쌍의 제1 대향벽과, 상기 한 쌍의 제1 대향벽에 연결되어 있으며, 상기 상벽 및 상기 저벽과 직교하고 또한 상기 한 쌍의 제1 대향벽과 직교하는 자세로 서로 대향하는 한 쌍의 제2 대향벽을 갖고,
상기 격벽은, 상기 상벽 및 상기 저벽과 직교하는 자세로 상기 상벽의 내면 및 상기 저벽의 내면에 접속되어 있음과 함께, 상기 한 쌍의 제1 대향벽과 평행하고 또한 상기 한 쌍의 제2 대향벽과 직교하는 자세로 상기 한 쌍의 제2 대향벽의 내면에 접속되어 있고,
상기 지지부는, 상기 한 쌍의 제1 대향벽의 내면으로부터 상기 격벽을 향하여 돌출되는 외측 지지부와, 상기 격벽의 측면으로부터 상기 한 쌍의 제1 대향벽을 향하여 돌출되는 내측 지지부를 갖고,
상기 내측 지지부의 상기 격벽으로부터의 돌출량은, 상기 외측 지지부의 상기 한 쌍의 제1 대향벽으로부터의 돌출량보다도 큰, 압력 용기.
제1항에 있어서,
상기 제1실은, 상기 고압의 가스로서 제1 압력을 갖는 제1 가스를 수용 가능하게 구성되어 있고,
상기 제2실은, 상기 고압의 가스로서 제1 가스보다도 고압의 제2 가스를 수용 가능하게 구성되어 있는, 압력 용기.
제1 또는 제2항에 있어서,
상기 주위벽의 높이 치수에 대한 상기 제2 대향벽의 상기 격벽과 직교하는 방향의 폭 치수의 비율이 1.0∼3.3인, 압력 용기.
제3항에 있어서,
상기 비율이 1.75∼2.2인, 압력 용기.
제4항에 있어서,
상기 비율이 2인, 압력 용기.
제1 또는 제2항에 있어서,
상기 외측 지지부는, 상기 격벽과 평행한 방향을 따라서 상기 한 쌍의 제1 대향벽의 일단부로부터 타단부에 이르도록 연장되는 형상을 갖고,
상기 내측 지지부는, 상기 외측 지지부와 평행한 방향을 따라서 상기 격벽의 일단부로부터 타단부에 이르도록 연장되는 형상을 갖는, 압력 용기.
제1 또는 제2항에 있어서,
상기 외측 지지부 및 상기 내측 지지부는, 당해 외측 지지부 및 당해 내측 지지부가 상기 열교환기를 지지한 상태에 있어서 당해 열교환기의 상방 및 하방에 공간이 형성되도록 이 열교환기를 지지 가능한 형상을 갖는, 압력 용기.
삭제