KR20160144420A - 압력 용기 - Google Patents

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KR20160144420A
KR20160144420A KR1020167030934A KR20167030934A KR20160144420A KR 20160144420 A KR20160144420 A KR 20160144420A KR 1020167030934 A KR1020167030934 A KR 1020167030934A KR 20167030934 A KR20167030934 A KR 20167030934A KR 20160144420 A KR20160144420 A KR 20160144420A
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야스토 가타오카
가즈야 히라타
고지 하기하라
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

압력 용기이며, 고압의 가스를 수용 가능한 직육면체 형상의 용기 본체(10)와, 용기 본체(10) 내에 설치된 평판 형상의 격벽(50)과, 용기 본체(10)의 외면에 설치된 복수의 리브(60)를 구비한다. 용기 본체(10)는 직사각형의 상벽(20)과, 이 상벽(20)과 대향하는 직사각형의 저벽(30)과, 상벽(20)의 주연과 저벽(30)의 주연을 접속하는 사각통 형상의 주위벽(40)을 갖는다. 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. 복수의 리브(60)는 각각, 격벽(50)과 직교하는 면 내에 있어서 용기 본체(10)의 전체 주위에 걸쳐 연결되는 형상을 갖는다.

Description

압력 용기{PRESSURE VESSEL}
본 발명은 압축 가스를 냉각하기 위한 가스 쿨러 등에 사용되는 압력 용기에 관한 것이다.
종래, 고압의 가스를 냉각하기 위한 압력 용기(가스 쿨러)가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 고압의 가스를 수용 가능하고 직육면체 형상으로 형성된 용기 본체와, 이 용기 본체 내를 2개의 공간으로 구획하도록 당해 용기 본체 내에 설치된 평판 형상의 격벽과, 용기 본체의 외면에 설치된 복수의 리브를 구비하는 압력 용기가 개시되어 있다. 용기 본체는, 직사각형의 상벽 본체와, 상벽 본체와 대향하는 직사각형의 저벽 본체와, 상벽 본체의 주연과 저벽 본체의 주연을 접속하는 사각통 형상의 주위벽을 갖고 있다. 격벽은, 용기 본체와 함께 직육면체 형상을 갖는 제1실과 직육면체 형상을 갖는 제2실을 형성하도록 용기 본체 내에 설치되어 있다. 구체적으로, 격벽은, 상벽 본체 및 저벽 본체에 직교하는 자세로 당해 상벽 본체의 내면 및 당해 저벽 본체의 내면에 접속되어 있다. 복수의 리브는, 상벽 본체의 외면 및 저벽 본체의 외면에 각각 설치되어 있다. 상벽 본체의 외면에는, 격벽과 평행한 면 내에서 상벽 본체의 짧은 방향(격벽과 평행한 방향)을 따라 연장하는 형상을 갖는 복수의 짧은 방향 리브와, 격벽과 직교하는 면 내에서 상벽 본체의 길이 방향(격벽과 직교하는 방향)을 따라 연장하는 형상을 갖는 복수의 길이 방향 리브가 설치되어 있다. 마찬가지로, 저벽 본체의 외면에는, 격벽과 평행한 면 내에서 저벽 본체의 짧은 방향을 따라 연장하는 형상을 갖는 복수의 짧은 방향 리브와, 격벽과 직교하는 면 내에서 저벽 본체의 길이 방향을 따라서 연장하는 형상을 갖는 복수의 길이 방향 리브가 설치되어 있다.
이 압력 용기의 각 실에 고압의 가스가 도입됨으로써 용기 본체에 내압이 작용하면, 주로, 상벽 본체 및 저벽 본체 중 격벽과 접속되어 있는 부위 이외의 평판 형상의 부위가 외측으로 부풀어 오르도록 변형되려고 한다. 복수의 리브는, 이 변형을 억제한다.
특허문헌 1의 압력 용기에서는, 상벽 본체 및 저벽 본체 중 상대적으로 변형되기 쉬운 부위가 복수의 리브로 보강됨으로써, 대폭적인 중량 증가를 회피하면서 원하는 강도가 확보되어 있다. 그러나, 이러한 압력 용기에 대하여 한층더 경량화가 요구되고 있다.
일본 특허 공개 제2014-001830호 공보
본 발명의 목적은, 원하는 강도를 확보하면서, 1층의 경량화가 가능한 압력 용기를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은, 상기 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 압력 용기(직육면체 형상으로 형성된 용기 본체와, 평판 형상으로 형성된 격벽과, 격벽과 평행한 면 내에서 격벽과 평행한 방향을 따라서 연장하는 형상을 갖는 리브와, 격벽과 직교하는 면 내에서 격벽과 직교하는 방향을 따라서 연장하는 형상을 갖는 리브를 갖는 압력 용기)의 응력 분포에 착안하였다. 이 응력 분포를 해석한 결과, 본 발명자들은, 이러한 압력 용기에 있어서는, 내압 작용 시에 상벽과 주위벽의 경계 및 저벽과 주위벽의 경계에 가장 큰 응력이 발생하고, 상기 경계 다음으로 주위벽의 높이 방향의 중앙부에 큰 응력이 발생함을 알아냈다.
또한, 본 발명자들은, 이러한 압력 용기에 있어서는, 격벽과 평행한 면 내에 설치된 리브에 비해, 격벽과 직교하는 면 내에 설치된 리브쪽이 상대적으로 용기 본체의 보강 효과(리브의 중량에 대한 용기 본체에 발생하는 응력의 저감 작용)가 높은 것을 알아냈다.
본 발명의 일 국면에 따르는 압력 용기는, 고압의 가스를 수용 가능한 직육면체 형상의 용기 본체와, 상기 용기 본체 내에 설치된 평판 형상의 격벽과, 상기 용기 본체의 외면에 설치된 복수의 리브를 구비하고, 상기 용기 본체는, 직사각형의 상벽과, 이 상벽과 대향하는 직사각형의 저벽과, 상기 상벽의 주연과 상기 저벽의 주연을 접속하는 사각통 형상의 주위벽을 갖고, 상기 격벽은, 상기 용기 본체와 함께 직육면체 형상을 갖는 제1실을 형성하고 또한 상기 용기 본체와 함께 직육면체 형상을 갖는 제2실을 형성하도록 상기 용기 본체 내에 설치되어 있고, 상기 복수의 리브는, 각각, 상기 격벽과 직교하는 면 내에 있어서 상기 용기 본체의 전체 주위에 걸쳐 연결되는 형상을 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 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 리브 간의 치수의 비율과 최대 변형의 관계를 도시한 그래프이다.
도 6은 용기 본체의 높이 치수에 대한 리브 간의 치수의 비율과 최대 기준 변형으로부터 최대 변형을 뺀 값과의 관계를 도시한 그래프이다.
도 7은 용기 본체의 높이 치수에 대한 리브 간의 치수의 비율과 압력 용기의 중량과의 관계를 도시한 그래프이다.
도 8은 용기 본체의 높이 치수에 대한 리브 간의 치수의 비율과 보강 성능 지표와의 관계를 도시한 그래프이다.
도 9는 도 7에 도시하는 그래프를 부분적으로 확대한 그래프이다.
도 10은 도 1에 도시하는 압력 용기의 제1 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시하는 압력 용기의 평면도이다.
도 12는 도 1에 도시하는 압력 용기의 제2 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태의 압력 용기의 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시하는 압력 용기의 평면도이다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
(제1 실시 형태)
본 발명의 제1 실시 형태에 대해서, 도 1 내지 도 12를 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)과, 용기 본체(10)의 외면에 설치된 복수의 리브(60)를 구비하고 있다. 격벽(50)은 용기 본체(10) 내의 공간을 2등분하도록 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. 격벽(50) 및 복수의 리브(60)는 용기 본체(10)와 일체 성형되어 있다. 예를 들어, 본 압력 용기는 주조에 의해 성형된다.
본 실시 형태의 압력 용기는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 압축기(101) 및 제2 압축기(102)를 구비하는 압축 장치에 사용되는 것이 가능하다. 이 경우, 본 압력 용기의 제1실(10a)은 제1 압축기(101)에 의해 압축된 고압의 가스를 냉각하기 위한 인터쿨러로서 이용된다. 제2실(10b)은 제1실(인터쿨러)(10a)로부터 유출된 후에 제2 압축기(102)에 의해 더 압축된 고압의 가스를 냉각하기 위한 애프터 쿨러로서 이용된다. 제1 압축기(101)로부터 유출된 고압의 가스는, 용기 본체(10)의 상부에 형성된 제1 유입부(12)를 통하여 제1실(10a) 내에 유입된다. 제1실(10a)에서 냉각된 고압의 가스는, 용기 본체(10)의 상부에 형성된 제1 유출부(14)로부터 유출된다. 제2 압축기(102)로부터 유출된 고압의 가스는, 용기 본체(10)의 상부에 형성된 제2 유입부(16)를 통하여 제2실(10b) 내에 유입된다. 제2실(10b)에서 냉각된 고압의 가스는, 용기 본체(10)의 측부에 형성된 제2 유출부(18)로부터 유출된다. 또한, 제1 압축기(101) 및 제2 압축기(102)는 기어를 통하여 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, 사각통 형상의 주위벽(40)을 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 제1실(10a)의 체적과 제2실(10b)의 체적이 실질적으로 서로 동등하기 때문에, 이 압력 용기가 상기와 같이 가스 쿨러로서 이용되는 경우, 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 직사각 형상으로 형성되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 상벽(20)의 길이 방향을 X축 방향으로 하고, 상벽(20)과 저벽(30)의 배열 방향을 Z축 방향으로 하고, X축 방향 및 Z축 방향의 양쪽에 직교하는 방향을 Y축 방향으로 한다.
저벽(30)은 평판 형상으로 형성되어 있다. 저벽(30)은 일방향(X축 방향)으로 긴 직사각 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 만곡한 형상으로 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 이 용기 본체(10)의 형상을 직육면체 형상이라고 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 나타나 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 직사각 형상으로 형성되어 있다. 각 제2 대향벽(46)은 제1 대향벽(44)과 직교하는 방향(Y축 방향)으로 긴 직사각 형상으로 형성되어 있다. 각 제2 대향벽(46)의 폭 방향(Y축 방향)의 양단은, 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)이 서로 마주 향하는 방향과 동일 방향(Y축 방향)으로 서로 인접하도록 설치되어 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 직사각 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 얇게 설정되어도 된다. 이 격벽(50)에 의해, 용기 본체(10) 내에 직육면체 형상을 갖는 제1실(10a)과 직육면체 형상을 갖는 제2실(10b)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 각 실(10a, 10b)의 폭 방향(Y축 방향)의 치수보다도 높이 방향(Z축 방향)의 치수 H쪽이 커지도록 격벽(50)의 높이 방향(Z축 방향)의 치수가 설정되어 있다. 또한, 용기 본체(10)(각 실(10a, 10b))의 높이 치수 H는, 상벽(20)의 판 두께 방향(Z축 방향)의 중심과 저벽(30)의 판 두께 방향(Z축 방향)의 중심 사이의 치수이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1실(10a) 및 제2실(10b)에는, 각 실(10a, 10b)에 유입된 고압의 가스를 냉각하기 위한 열교환기(70)가 각각 수용된다. 구체적으로, 각 열교환기(70)는 덮개벽(48)이 제거된 상태에 있어서, 각 개구(46a, 46b)를 통하여 각 실(10a, 10b) 내에 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.
복수의 리브(60)는 각각, 격벽(50)과 평행한 면(XZ 평면) 내가 아니라 격벽(50)과 직교하는 면(YZ 평면) 내에서 용기 본체(10)의 전체 주위에 걸쳐 연속적으로 연결되는 형상을 갖는다. 복수의 리브(60)는 격벽(50)과 직교하는 면과 직교하는 방향(X축 방향)을 따라 등간격으로 나열되어 있다. 본 실시 형태에서는, 5개의 리브(60)가 설치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 복수의 리브(60) 중 한쪽측의 단에 위치하는 제1 리브(61)는 용기 본체(10)의 주위 방향을 따라 연속적으로 연결되는 형상을 갖는 제1 리브 본체(61a)와, 제1실(10a) 내와 외부를 연통시킴과 함께 제1 리브 본체(61a)의 한쪽 단부와 다른 쪽 단부를 접속하는 형상을 갖는 제1 접속 리브(61b)를 갖고 있다. 제1 접속 리브(61b)의 외주면에 제1 리브 본체(61a)가 접속되어 있기 때문에, 제1 리브(61)는 전체로서 용기 본체(10)의 전체 주위에 걸쳐 연속적으로 연결되는 형상으로 된다. 제1 접속 리브(61b)는, 사각통 형상의 외주면과, 원통 형상의 내주면을 갖고 있다. 제1 접속 리브(61b)는, 상벽(20)의 외면으로부터 상방향으로 돌출되어 있다. 제1 접속 리브(61b)의 상면은 평탄하게 형성되어 있다. 제1 접속 리브(61b)의 상벽(20)의 외면으로부터의 돌출량은, 제1 리브 본체(61a)의 그것보다도 조금 크게 설정되어 있다. 제1 접속 리브(61b)의 상면에는, 제1 압축기(101) 등으로부터 토출된 가스를 제1실(10a) 내에 도입하기 위한 배관의 단부가 접속된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 제1 접속 리브(61b)가 제1 유입부(12)로서 기능한다. 이 제1 접속 리브(61b)는, 제1 리브 본체(61a)와 마찬가지로 용기 본체(10)를 보강한다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 제1 접속 리브(61b)를 포함하고, 제1 리브(61)는 격벽(50)과 직교하는 면(YZ 평면) 내에서 용기 본체(10)의 전체 주위에 걸쳐 연속적으로 연결되는 형상을 갖는 것으로 하여 다루어진다. 단, 제1 접속 리브(61b)(제1 유입부(12))는 용기 본체(10) 중 리브(60)가 설치되어 있지 않은 부위에 설치되어도 된다. 이 경우, 제1 리브 본체(61a) 만으로 구성되는 제1 리브(61)가 용기 본체(10)의 전체 주위에 걸쳐 연속적으로 연결되는 형상으로 형성된다. 즉, 제1 리브(61)가 제1 접속 리브(61b)(제1 유입부(12)) 등의 통형상의 구조부를 포함하는 경우였다고 해도, 그 구조부가 제1 리브 본체(61a)와 마찬가지로 용기 본체(10)를 보강하는 기능을 갖고 있는 경우에는, 그 구조부를 포함하여 제1 리브(61)가 격벽(50)과 직교하는 면(YZ 평면) 내에서 용기 본체(10)의 전체 주위에 걸쳐 연속적으로 연결되는 형상을 갖는 것으로 하여 다루어진다.
복수의 리브(60) 중 중앙에 위치하는 제3 리브(63) 및 타방측의 단에 위치하는 제5 리브(65)에 대해서도, 제1 리브(61)와 마찬가지이다. 구체적으로, 제3 리브(63)는 용기 본체(10)의 주위 방향을 따라 연속적으로 연결되는 형상을 갖는 제3 리브 본체(63a)와, 제2실(10a) 내와 외부를 연통시킴과 함께 제3 리브 본체(63a)의 한쪽 단부와 다른 쪽 단부를 접속하는 형상을 갖는 제3 접속 리브(63b)를 갖고 있다. 제3 접속 리브(63b)의 외주면에 제3 리브 본체(63a)가 접속되어 있기 때문에, 제3 리브(63)는 전체로서 용기 본체(10)의 전체 주위에 걸쳐 연속적으로 연결되는 형상으로 된다. 제3 접속 리브(63b)는 사각통 형상으로 형성되어 있다. 제3 접속 리브(63b)는 상벽(20)의 외면으로부터 상방향으로 돌출되어 있다. 제3 접속 리브(63b)의 상면은 평탄하게 형성되어 있다. 제3 접속 리브(63b)의 상벽(20)의 외면으로부터의 돌출량은, 제3 리브 본체(63a)의 그것보다도 조금 크게 설정되어 있다. 제3 접속 리브(63b)의 상면에는, 제2 압축기(102) 등으로부터 토출된 가스를 제2실(10b) 내에 도입하기 위한 배관의 단부가 접속된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 제3 접속 리브(63b)가 제2 유입부(16)로서 기능한다. 이 제3 접속 리브(63b)는 제3 리브 본체(63a)와 마찬가지로 용기 본체(10)를 보강한다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 제3 접속 리브(63b)를 포함하고, 제3 리브(63)는 격벽(50)과 직교하는 면(YZ 평면) 내에서 용기 본체(10)의 전체 주위에 걸쳐 연속적으로 연결되는 형상을 갖는 것으로 하여 취급된다. 단, 제3 접속 리브(63b)(제2 유입부(16))는 용기 본체(10) 중 리브(60)가 설치되어 있지 않은 부위에 설치되어도 된다. 이 경우, 제3 리브 본체(63a) 만으로 구성되는 제3 리브(63)가 용기 본체(10)의 전체 주위에 걸쳐 연속적으로 연결되는 형상으로 형성된다.
제5 리브(65)는 용기 본체(10)의 주위 방향을 따라 연속적으로 연결되는 형상을 갖는 제5 리브 본체(65a)와, 제1실(10a) 내와 외부를 연통시킴과 함께 제5 리브 본체(65a)의 서로 대향하는 단부끼리를 접속하는 형상을 갖는 제5 제1실측 접속 리브(65b)와, 제2실(10a) 내와 외부를 연통시킴과 함께 제5 리브 본체(65a)의 서로 대향하는 단부끼리를 접속하는 통형상의 제5 제2실측 접속 리브(65c)를 갖고 있다. 제5 제1실측 접속 리브(65b)의 외주면 및 제5 제2실측 접속 리브(65c)의 외주면에 제5 리브 본체(65a)가 접속되어 있기 때문에, 제5 리브(65)는 전체로서 용기 본체(10)의 전체 주위에 걸쳐 연속적으로 연결되는 형상으로 된다. 제5 제1실측 접속 리브(65b)는 사각통 형상의 외주면과, 원통 형상의 내주면을 갖고 있다. 제5 제1실측 접속 리브(65b)는 상벽(20)의 외면으로부터 상방향으로 돌출되어 있다. 제5 제1실측 접속 리브(65b)의 상면은 평탄하게 형성되어 있다. 제5 제1실측 접속 리브(65b)의 상벽(20)의 외면으로부터의 돌출량은, 제5 리브 본체(65a)의 그것보다도 조금 크게 설정되어 있다. 제5 제1실측 접속 리브(65b)의 상면에는, 제1실(10a)로부터 유출된 가스를 제2 압축기(102) 등에 도입하기 위한 배관의 단부가 접속된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 제5 제1실측 접속 리브(65b)가 제1 유출부(14)로서 기능한다. 이 제5 제1실측 접속 리브(65b)는 제5 리브 본체(65a)와 마찬가지로 용기 본체(10)를 보강한다. 제5 제2실측 접속 리브(65c)는 사각통 형상의 외주면과, 원통 형상의 내주면을 갖고 있다. 제5 제2실측 접속 리브(65c)는 제1 대향벽(44)의 외면으로부터 바깥 방향으로 돌출되어 있다. 제5 제2실측 접속 리브(65c)의 측단부면은 평탄하게 형성되어 있다. 제5 제2실측 접속 리브(65c)의 제1 대향벽(44)의 외면으로부터의 돌출량은, 제5 리브 본체(65a)의 그것보다도 조금 크게 설정되어 있다. 제5 제2실측 접속 리브(65c)의 측단부면에는, 제2실(10b)로부터 유출되는 가스를 외부로 유도하기 위하여 배관의 단부가 접속된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 제5 제2실측 접속 리브(65c)가 제2 유출부(18)로서 기능한다. 이 제5 제2실측 접속 리브(65c)는 제5 리브 본체(65a)와 마찬가지로 용기 본체(10)를 보강한다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 제5 제1실측 접속 리브(65b) 및 제5 제2실측 접속 리브(65c)를 포함하고, 제5 리브(65)는 격벽(50)과 직교하는 면(YZ 평면) 내에서 용기 본체(10)의 전체 주위에 걸쳐 연속적으로 연결되는 형상을 갖는 것으로 하여 다루어진다. 단, 제5 제1실측 접속 리브(65b)(제1 유출부(14)) 및 제5 제2실측 접속 리브(65c)(제2 유출부(18))는 용기 본체(10) 중 리브(60)가 설치되어 있지 않은 부위에 설치되어도 된다. 이 경우, 제5 리브 본체(65a) 만으로 구성되는 제5 리브(65)가 용기 본체(10)의 전체 주위에 걸쳐 연속적으로 연결되는 형상으로 형성된다.
제1 리브(61)와 제3 리브(63) 사이에 위치하는 제2 리브의 제2 리브 본체(62a) 및 제3 리브(63)와 제5 리브(65) 사이에 위치하는 제4 리브의 제4 리브 본체(64a)를 포함하고, 모든 리브 본체(61a∼65a)의 용기 본체(10)의 외면으로부터의 돌출량은, 각각 동일하게 설정되어 있다. 또한, 모든 리브 본체(61a∼65a)의 두께 치수(X축 방향의 치수)는 각각 동일하게 설정되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 상대적으로 높은 보강 효과를 갖는 복수의 리브(60)에 의해 용기 본체(10) 중 큰 응력이 발생하는 부위가 보강되므로, 즉 용기 본체(10)가 효과적으로 보강되므로, 강도의 확보와 압력 용기 전체의 경량화의 양쪽이 가능하게 된다. 구체적으로, 본 실시 형태와 같이, 직육면체 형상을 갖는 용기 본체(10) 및 용기 본체(10) 내를 양분하는 평판 형상으로 형성된 격벽(50)을 갖는 압력 용기에 있어서는, 격벽(50)과 평행한 면을 따라서 연장하는 형상을 갖는 리브보다도 격벽(50)과 직교하는 면을 따라 연장하는 형상을 갖는 리브(60)쪽이, 용기 본체(10)의 보강 효과가 높아진다. 또한, 이 압력 용기의 각 실(10a, 10b)에 고압의 가스가 유입하면, 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 발생하고, 상기 경계 다음으로, 주위벽(40)의 높이 방향(Z축 방향)의 중앙부에 큰 응력이 발생한다. 본 실시 형태에서는, 복수의 리브(60)는 격벽(50)과 평행한 면(XZ 평면) 내가 아니고 격벽(50)과 직교하는 면(YZ 평면) 내에 설치되어 있다. 이 때문에, 이들 리브(60)가 격벽(50)과 평행한 면 내에 설치되는 경우에 비하여 각 리브(60)에 의한 용기 본체(10)의 보강 효과(리브(60)의 중량에 대한 용기 본체(10)에 발생하는 응력의 저감 작용)가 높아진다. 게다가, 이 리브(60)는 격벽(50)과 직교하는 면 내에 있어서 용기 본체(10)의 전체 주위에 걸쳐 연결되는 형상을 갖고 있다. 이 때문에, 용기 본체(10) 중 가장 큰 응력이 발생하는 부위, 즉 상기 경계에 발생하는 응력이 유효하게 저감되고, 또한 상기 경계 다음으로 큰 응력이 발생하는 부위, 즉 주위벽(40)의 높이 방향의 중앙부에 발생하는 응력이 유효하게 저감된다. 따라서, 용기 본체(10)의 박육화가 가능하게 되고, 이에 의해 압력 용기 전체의 경량화가 가능하게 된다.
계속해서, 각 리브(60) 사이의 치수 L(X축 방향의 치수)과 이들 리브(60)에 의한 용기 본체(10)의 보강 효과와의 관계에 대하여 검토한다. 보다 상세하게는, 용기 본체(10)의 높이 치수 H에 대한 각 리브(60) 사이의 치수 L의 비율 L/H와 각 리브(60)에 의한 용기 본체(10)의 보강 효과와의 관계에 대하여 검토한다. 본 실시 형태에서는, 각 실(10a, 10b)의 폭 치수보다도 높이 치수 H쪽이 크기 때문에, 상벽(20) 및 저벽(30) 중 격벽(50)과 연결되는 부위 이외의 평판 형상의 부위에 발생하는 응력에 비해, 한 쌍의 제1 대향벽(44)의 높이 방향의 중앙부에 발생하는 응력 쪽이 커진다. 이 때문에, 각 리브(60)에 의한 상벽(20) 및 저벽(30)의 보강 효과보다도, 각 리브(60)에 의한 한 쌍의 대향벽(44)의 보강 효과 쪽이 중요하게 된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 각 리브(60)의 보강 효과를 검토함에 있어서, 용기 본체(10)의 높이 치수 H가 기준의 하나로서 채용되어 있다. 또한, 각 리브(60) 사이의 치수 L은, 각 리브(60)의 판 두께 방향(X축 방향)의 중심 간의 치수이다.
복수의 리브(60)가 설치되는 범위가 일정한 경우, 상기 비율 L/H가 0.27보다도 작아지면, 리브(60)의 총 수가 비교적 많아지므로, 압력 용기의 중량에 대하여 복수의 리브(60)의 총중량이 상대적으로 커진다. 이 때문에, 용기 본체(10)의 강도는 높아지지만, 압력 용기 전체의 중량이 너무 커진다. 따라서, 압력 용기의 단위 중량당의 복수의 리브(60)에 의한 용기 본체(10)의 보강 효과(이하, 「보강 성능 지표」라고 칭한다.)가 비교적 작아진다. 즉, 상기 비율 L/H가 0.27보다도 작은 범위에서는, 용기 본체(10)가 복수의 리브(60)에 의해 과잉으로 보강된 상태로 된다. 반대로, 상기 비율 L/H가 1.16보다도 커지면, 리브(60)의 총 수가 비교적 적어지므로, 압력 용기의 중량에 대하여 복수의 리브(60)의 총중량은 상대적으로 작아진다. 이 때문에, 압력 용기 전체의 중량은 작아지지만, 리브(60)에 의한 용기 본체(10)의 보강 효과(용기 본체(10)의 강도)가 낮아진다. 따라서, 보강 성능 지표가 비교적 작아진다. 즉, 상기 비율 L/H가 1.16보다도 큰 범위에서는, 복수의 리브(60)에 의한 용기 본체(10)의 보강이 부족한 상태로 된다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 상기 비율 L/H가 0.27∼1.16의 범위로 설정된다. 이와 같이 하면, 보강 성능 지표가 비교적 커진다. 즉, 상기 비율 L/H가 0.27∼1.16인 범위에서는, 압력 용기의 단위 중량당의 복수의 리브(60)에 의한 용기 본체(10)의 보강 효과가 비교적 높아지므로, 그만큼 용기 본체(10)의 더욱 박육화, 즉 압력 용기 전체의 중량의 더한층의 저감이 가능하게 된다.
또한, 상기 비율 L/H는, 0.40∼0.86의 범위로 설정되는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 하면, 보강 성능 지표가 더욱 커지므로, 압력 용기의 더욱 경량화가 가능하게 된다.
그리고, 상기 비율 L/H는, 0.55로 설정되는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 하면, 보강 성능 지표가 더한층 커지므로, 압력 용기의 더한층 경량화가 가능하게 된다.
이어서, 본 실시 형태의 압력 용기에 관한 실시예를 설명한다.
<실시예>
본 압력 용기에 10.4MPa의 내압이 작용했을 때에 용기 본체(10)에 발생하는 최대 변형 ε에 대해서, 상기 비율 L/H가 0.27∼5.5인 범위에서 해석을 행하였다. 도 5는, 그 결과를 나타내고 있다. 또한, 최대 변형 ε은, 상벽(20)과 주위벽(40)의 경계 및 저벽(30)과 주위벽(40)의 경계에서 발생하고, 최대 변형 ε 다음의 큰 변형은 주위벽(40)의 높이 방향의 중앙부에서 발생하였다. 본 실시예에서는, 용기 본체(10)의 높이 치수 H(Z축 방향의 치수)는 364mm이며, 용기 본체(10)의 폭 치수(Y축 방향의 치수)는 636mm이다. 또한, 각 리브(60)의 용기 본체(10)로부터의 돌출량은 50mm이며, 각 리브(60)의 두께 방향(X축 방향)의 치수는 25mm이다.
도 5에 도시되는 바와 같이, 횡축으로 상기 비율 L/H를 취하고, 종축으로 최대 변형 ε을 취하면, 상기 비율 L/H가 커짐에 따라서 최대 변형 ε이 커지는 곡선이 얻어졌다. 본 실시예에서는, 상기 비율 L/H가 5.5인 때, 최대 변형 ε은 0.58％로 되었다. 이 값은, 용기 본체(10)의 외면에 복수의 리브(60)가 전혀 설치되지 않는 경우에 당해 용기 본체(10)에 발생하는 최대 기준 변형 ε0의 값과 동일하였다. 즉, 상기 비율 L/H가 5.5에서는, 실질적으로 복수의 리브(60)에 의한 용기 본체(10)의 보강 효과를 얻지 못함을 알았다.
도 6은, 횡축에 상기 비율 L/H를 취하고, 종축에 최대 기준 변형 ε0(0.58％)로부터 도 5에 도시되는 최대 변형 ε을 뺀 값을 취했을 때의 그래프이다. 즉, 도 6은, 용기 본체(10)가 앞으로 얼마나 변형되는 것이 허용될 것인지, 즉 최대 변형 ε의 허용량을 나타내는 그래프이다.
도 7은, 횡축에 상기 비율 L/H를 취하고, 종축에 압력 용기의 중량을 취했을 때의 그래프이다. 상기 비율 L/H가 커짐에 따라서 리브(60)의 총 수가 적어지기 때문에, 상기 비율 L/H가 커짐에 따라서 중량이 작아지는 곡선이 얻어졌다.
도 8은, 횡축에 상기 비율 L/H를 취하고, 종축에 도 6의 종축의 값(최대 기준 변형 ε0-최대 변형 ε)을 도 7의 종축의 값(압력 용기의 중량 W)으로 나눈 값을 취했을 때의 그래프이다. 도 8의 종축의 값은, 압력 용기의 단위 중량당의 최대 변형 ε의 허용량을 나타내고 있다. 즉, 이 값이 클수록, 압력 용기의 단위 중량당의 복수의 리브(60)에 의한 용기 본체(10)의 보강 효과가 우수한 것을 나타내고 있다. 즉, 도 8의 종축의 값이 상기 보강 성능 지표에 상당한다. 이 값이 비교적 높은 범위에서는, 용기 본체(10)가 효과적으로 보강되고 또한 압력 용기가 경량화된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 그래프는, 상방향으로 볼록해지는 곡선이 되기 때문에, 최적점이 존재하는 것을 알 수 있다.
도 9는, 도 8의 그래프 최적점의 근방을 확대한 그래프이다. 도 9로부터, 상기 비율 L/H가 0.27∼1.16인 범위에서는, 보강 성능 지표가 8.15 이상이라고 하는 비교적 높은 값이 되므로, 용기 본체(10)의 효과적인 보강과 압력 용기의 중량 저감의 양쪽이 달성되는 것을 알 수 있다.
또한, 도 9로부터, 상기 비율 L/H가 0.40∼0.86의 범위로 설정되는 것이 보다 바람직함을 알 수 있다. 이 범위에서는, 보강 성능 지표가 8.86 이상이 된다. 따라서, 용기 본체(10)의 각 벽의 박육화, 즉 압력 용기의 경량화가 가능하게 된다.
그리고, 도 9로부터, 상기 비율 L/H가 0.55인 때에 보강 성능 지표가 최댓값9.0이 되는 것을 알 수 있다.
또한, 상기에 나타난 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태의 설명이 아니고 특허 청구 범위에 의해 나타나고, 또한 특허 청구 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.
예를 들어, 복수의 리브(60)는 이하의 제1 변형예 및 제2 변형예에 나타나는 형상이어도 된다.
<제1 변형예>
상기 제1 실시 형태의 제1 변형예에 대해서, 도 10 및 도 11을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 변형예의 복수의 리브(60)의 형상 이외의 구조에 대해서는, 지금까지 설명한 실시 형태의 구조와 동일하다.
도 10 및 도 11에 도시되는 바와 같이, 복수의 리브(60)는 중앙 영역 A1에 설치되는 복수의 중앙 리브(66)와, 외측 영역 A2에 설치되는 복수의 외측 리브(67)를 갖고 있다. 중앙 영역 A1은, 용기 본체(10)의 외면 중 각 리브의 배열 방향(X축 방향)의 중앙에 위치함과 함께, 용기 본체(10)의 격벽(50)과 직교하는 면을 따라 주위 방향으로 배열되는 4개의 벽(상벽(20), 한 쌍의 제1 대향벽(44) 및 저벽)의 총 면적의 2분의 1을 차지하는 영역이다. 외측 영역 A2는, 상기 배열 방향에 대하여 용기 본체(10)의 외면 중 중앙 영역 A1의 외측에 위치하는 영역이다.
본 변형예에서는, 중앙 영역 A1에 3개의 중앙 리브(66)가 설치되어 있고, 각 외측 영역 A2에 1개씩 외측 리브(67)가 설치되어 있다.
각 외측 리브(67)의 용기 본체(10)의 외면으로부터의 돌출량 h2는, 각 중앙 리브(66)의 용기 본체(10)의 외면으로부터의 돌출량 h1보다도 작게 설정되어 있다. 이것은, 각 실(10a, 10b)에 내압이 작용했을 때, 용기 본체(10)의 중앙 영역 A1에 발생하는 응력보다도 외측 영역 A2에 발생하는 그것 쪽이 작아지기 때문이다.
본 변형예에서는, 상기 배열 방향을 따라서 균일하게 복수의 중앙 리브(66)가 설치되는 경우에 비하여 복수의 리브(60)의 총중량이 저감되므로, 강도를 확보하면서 압력 용기 전체의 중량이 저감된다.
또한, 본 변형예에서는, 각 외측 리브(67)의 용기 본체(10)의 외면으로부터의 돌출량이 각 중앙 리브(66)의 그것에 비하여 작게 설정된 예가 나타났지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 각 리브의 용기 본체(10)의 외면으로부터의 돌출량이 동일하고, 각 외측 리브(67)의 두께 방향의 치수가 각 중앙 리브(66)의 그것보다도 작게 설정되어도 된다. 이 경우도, 상기와 동일한 효과가 얻어진다.
<제2 변형예>
상기 제1 실시 형태의 제2 변형예에 대해서, 도 12를 참조하면서 설명한다. 또한, 본 변형예에 있어서도, 복수의 리브(60)의 형상 이외의 구조에 대해서는, 지금까지 설명한 실시 형태의 구조와 동일하다.
도 12에 도시된 바와 같이, 각 리브(60)는 상벽(20)의 외면 및 저벽(30)의 외면에 설치된 제1 부위(60a)와, 한 쌍의 제1 대향벽(44)의 외면에 설치된 제2 부위(60b)를 갖는다.
제1 부위(60a)는 상벽(20) 및 저벽(30)의 판 두께 방향(Z축 방향)에 대하여 격벽(50)과 겹치는 부위부터 외측을 향함에 따라서 점차 돌출량이 커진 후에 작아지는 형상을 갖는다. 이것은, 각 실(10a, 10b)에 내압이 작용했을 때, 상벽(20) 및 저벽(30) 중 격벽(50)과 연결되는 부위부터 외측을 향함에 따라서 점차 당해 벽에 발생하는 응력이 커지기 때문이다.
제2 부위(60b)는 상벽(20)과 주위벽(40)의 경계 또는 저벽(30)과 주위벽(40)의 경계로부터 제1 대향벽(44)의 높이 방향의 중앙을 향함에 따라서 점차 돌출량이 커지는 형상을 갖는다. 이것은, 각 실(10a, 10b)에 내압이 작용했을 때, 상기 경계로부터 제1 대향벽(44)의 중앙을 향함에 따라서 점차 당해 벽에 발생하는 응력이 커지기 때문이다. 또한, 가장 큰 응력은 상기 경계에 발생한다.
본 변형예에서는, 각 리브(60)의 용기 본체(10)의 외면으로부터의 돌출량이 용기 본체(10)의 주위 방향의 전역에 걸쳐 제1 부위(60a)의 최대량 또는 제2 부위(60b)의 최대량과 동등해지도록 형성되는 경우에 비하여 복수의 리브(60)의 총중량이 저감되므로, 강도를 확보하면서 압력 용기 전체의 중량이 저감된다.
(제2 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태의 압력 용기에 대해서, 도 13 및 도 14를 참조하면서 설명한다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 복수의 리브(60)의 배치 이외의 구조에 대해서는, 제1 실시 형태의 구조와 동일하다.
도 13 및 도 14에 도시되는 바와 같이, 복수의 리브(60)는 중앙 영역 A1에 설치되는 복수의 주리브(68)와, 외측 영역 A2에 설치되는 복수의 부리브(69)를 갖고 있다.
복수의 주리브(68)는 상기 배열 방향을 따라서 등간격으로 나열되어 있다. 본 실시 형태에서는, 중앙 영역 A1에 3개의 주리브(68)가 설치되어 있다.
각 부리브(69)는 상기 배열 방향에 대하여 복수의 주리브(68) 중 가장 외측에 위치하는 최외 주리브(68a)보다도 외측이고 또한 최외 주리브(68a)로부터 주리브(68) 사이의 치수 L1보다도 큰 치수 L2만큼 이격한 위치에 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 각 외측 영역 A2에 1개씩 부리브(69)가 설치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 필요한 강도를 확보하면서 압력 용기가 더욱 경량화된다. 구체적으로, 각 실(10a, 10b)에 내압이 작용했을 때, 용기 본체(10)의 중앙 영역 A1은 외측 영역 A2에 비교하여 크게 외측으로 넓어지려고 하기 때문에, 중앙 영역 A1에는 상대적으로 큰 응력이 발생하는 한편, 외측 영역 A2에는 상대적으로 작은 응력 밖에 발생하지 않는다. 이 때문에, 중앙 영역 A1이 상대적으로 밀하게 배치된 복수의 주리브(68)로 보강되는 한편, 외측 영역 A2가 복수의 주리브(68)보다도 소하게 배치된 부리브(69)로 보강됨으로써, 상기 배열 방향에 대하여 용기 본체(10)의 외면 전역에 걸쳐 복수의 주리브(68)가 균일하게 설치되는 경우에 비해, 압력 용기가 경량화된다.
또한, 제2 실시 형태에 있어서도, 상기 제1 변형예와 같이, 각 부리브(69)의 용기 본체(10)의 외면으로부터의 돌출량이 복수의 주리브(68)의 그것보다도 작게 설정되어도 된다. 또한, 각 리브가, 제2 변형예와 같이 제1 부위(60a) 및 제2 부위(60b)를 갖는 형상이어도 된다.
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 격벽과, 상기 용기 본체의 외면에 설치된 복수의 리브를 구비하고, 상기 용기 본체는, 직사각형의 상벽과, 이 상벽과 대향하는 직사각형의 저벽과, 상기 상벽의 주연과 상기 저벽의 주연을 접속하는 사각통 형상의 주위벽을 갖고, 상기 격벽은, 상기 용기 본체와 함께 직육면체 형상을 갖는 제1실을 형성하고 또한 상기 용기 본체와 함께 직육면체 형상을 갖는 제2실을 형성하도록 상기 용기 본체 내에 설치되어 있고, 상기 복수의 리브는, 각각, 상기 격벽과 직교하는 면 내에 있어서 상기 용기 본체의 전체 주위에 걸쳐 연결되는 형상을 갖는다.
본 압력 용기에서는, 상대적으로 높은 보강 효과를 갖는 리브에 의해 용기 본체 중 큰 응력이 발생하는 부위가 보강되므로, 즉 용기 본체가 효과적으로 보강되므로, 강도의 확보와 압력 용기 전체의 경량화의 양쪽이 가능하게 된다. 구체적으로, 복수의 리브는, 격벽과 평행한 면 내가 아니라 격벽과 직교하는 면 내에 설치되어 있기 때문에, 이들 리브가 격벽과 평행한 면 내에 설치되는 경우에 비하여 각 리브에 의한 용기 본체의 보강 효과(리브의 중량에 대한 용기 본체에 발생하는 응력의 저감 작용)가 높아진다. 게다가, 이 리브는, 격벽과 직교하는 면 내에 있어서 용기 본체의 전체 주위에 걸쳐 연결되는 형상을 갖고 있다. 이 때문에, 용기 본체 중 가장 큰 응력이 발생하는 부위, 즉 용기 본체 중 상기 격벽과 직교하는 면과 직교하고 또한 서로 인접하는 2개의 벽(상벽과 주위벽 등)의 경계에 발생하는 응력이 유효하게 저감되고, 또한 상기 경계 다음으로 큰 응력이 발생하는 부위, 즉 용기 본체 중 격벽과 평행한 벽의 중앙부에 발생하는 응력이 유효하게 저감된다. 따라서, 용기 본체의 박육화가 가능하게 되고, 이에 의해 압력 용기 전체의 경량화가 가능하게 된다.
구체적으로, 상기 격벽은, 상기 상벽 및 상기 저벽과 직교하는 자세로 상기 상벽의 내면 및 상기 저벽의 내면에 접속되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 저벽을 수평면 위에 적재했을 때에 각 실이 수평 방향으로 배열되므로, 압력 용기의 설치 스페이스에 높이 방향의 제한이 있는 경우에 유리해진다.
이 경우에 있어서, 상기 복수의 리브는, 상기 상벽 및 상기 격벽의 양쪽에 직교하는 면 내에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 주위벽 중 당해 주위벽의 외면에 복수의 리브가 설치되어 있지 않은 부위에, 각 실 내에 기기류(열교환기 등)를 수용하기 위한 개구를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 복수의 리브는, 상기 격벽과 평행한 방향을 따라서 등간격으로 배열되는 복수의 주리브를 갖고, 상기 복수의 주리브 중 서로 인접하는 주리브 간의 치수의 상기 주위벽의 높이 치수에 대한 비율이 0.27∼1.16인 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 압력 용기의 단위 중량당의 복수의 주리브에 의한 용기 본체의 보강 효과(보강 성능 지표)가 비교적 커진다. 구체적으로, 격벽과 평행한 방향(복수의 리브의 배열 방향)에 대해서, 복수의 주리브가 설치되는 범위가 일정한 경우, 상기 비율이 0.27보다도 작게 되면, 주리브의 총 수가 비교적 많아지므로, 압력 용기의 중량에 대하여 복수의 주리브의 총중량이 상대적으로 커진다. 이 때문에, 용기 본체의 강도는 높아지지만, 압력 용기 전체의 중량이 너무 커진다. 따라서, 보강 성능 지표가 비교적 작아진다. 즉, 상기 비율이 0.27보다도 작은 범위에서는, 용기 본체가 복수의 주리브에 의해 과잉으로 보강된 상태로 된다. 반대로, 상기 비율이 1.16보다도 커지면, 주리브의 수가 비교적 적어지므로, 압력 용기의 중량에 대하여 복수의 주리브의 총중량은 상대적으로 작아진다. 이 때문에, 압력 용기 전체의 중량은 작아지지만, 주리브에 의한 용기 본체의 보강 효과(용기 본체의 강도)가 낮아진다. 따라서, 보강 성능 지표가 비교적 작아진다. 즉, 상기 비율이 1.16보다도 큰 범위에서는, 복수의 주리브에 의한 용기 본체의 보강이 부족한 상태로 된다. 본 압력 용기에서는, 상기 비율이 0.27∼1.16으로 설정되어 있으므로, 보강 성능 지표가 비교적 커진다. 즉, 본 압력 용기에서는, 각 주리브에 의한 용기 본체의 보강 효과가 비교적 높아지므로, 그만큼 용기 본체의 박육화, 즉 압력 용기 전체의 중량의 저감이 가능하게 된다.
이 경우에 있어서, 상기 비율이 0.40∼0.86인 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 상기 보강 성능 지표가 더욱 커진다. 따라서, 압력 용기의 더욱 경량화가 가능하게 된다.
또한 이 경우에 있어서, 상기 비율이 0.55인 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 상기 보강 성능 지표가 일층 커진다. 따라서, 압력 용기의 더한층 경량화가 가능하게 된다.
또한, 상기 복수의 리브는, 상기 복수의 주리브의 배열 방향에 대하여 상기 복수의 주리브 중 가장 외측에 위치하는 최외 주리브보다도 외측이고 또한 상기 최외 주리브로부터 상기 주리브 간의 치수보다도 큰 치수만큼 이격한 위치에 설치된 부리브를 더 갖고, 상기 복수의 주리브는, 상기 배열 방향에 대하여 상기 용기 본체의 외면의 중앙을 포함하는 중앙 영역에 설치되어 있고, 상기 부리브는, 상기 배열 방향에 대하여 상기 용기 본체의 외면 중 상기 중앙 영역의 외측의 외측 영역에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 필요한 강도를 확보하면서 압력 용기가 더욱 경량화된다. 구체적으로, 각 실에 내압이 작용했을 때, 용기 본체의 중앙 영역은 외측 영역에 비하여 크게 외측으로 넓어지려고 하기 때문에, 중앙 영역에는 상대적으로 큰 응력이 발생하는 한편, 외측 영역에는 상대적으로 작은 응력밖에 발생하지 않는다. 이 때문에, 중앙 영역이 상대적으로 밀하게 배치된 복수의 주리브로 보강되는 한편, 외측 영역이 복수의 주리브보다도 소하게 배치된 부리브로 보강됨으로써, 상기 배열 방향에 대하여 용기 본체의 외면 전역에 걸쳐 복수의 주리브가 균일하게 설치되는 경우에 비해, 압력 용기가 경량화된다.

Claims (7)

  1. 고압의 가스를 수용 가능한 직육면체 형상의 용기 본체와,
    상기 용기 본체 내에 설치된 평판 형상의 격벽과,
    상기 용기 본체의 외면에 설치된 복수의 리브를 구비하고,
    상기 용기 본체는, 직사각형의 상벽과, 이 상벽과 대향하는 직사각형의 저벽과, 상기 상벽의 주연과 상기 저벽의 주연을 접속하는 사각통 형상의 주위벽을 갖고,
    상기 격벽은, 상기 용기 본체와 함께 직육면체 형상을 갖는 제1실을 형성하고 또한 상기 용기 본체와 함께 직육면체 형상을 갖는 제2실을 형성하도록 상기 용기 본체 내에 설치되어 있고,
    상기 복수의 리브는, 각각, 상기 격벽과 직교하는 면 내에 있어서 상기 용기 본체의 전체 주위에 걸쳐 연결되는 형상을 갖는 압력 용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 격벽은, 상기 상벽 및 상기 저벽과 직교하는 자세로 상기 상벽의 내면 및 상기 저벽의 내면에 접속되어 있는 압력 용기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 리브는, 상기 상벽 및 상기 격벽의 양쪽에 직교하는 면 내에 설치되어 있는 압력 용기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 리브는, 상기 격벽과 평행한 방향을 따라서 등간격으로 배열되는 복수의 주리브를 갖고,
    상기 복수의 주리브 중 서로 인접하는 주리브 간의 치수의 상기 주위벽의 높이 치수에 대한 비율이 0.27∼1.16인 압력 용기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비율이 0.40∼0.86인 압력 용기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비율이 0.55인 압력 용기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 리브는, 상기 복수의 주리브의 배열 방향에 대하여 상기 복수의 주리브 중 가장 외측에 위치하는 최외 주리브보다도 외측이고 또한 상기 최외 주리브로부터 상기 주리브 간의 치수보다도 큰 치수만큼 이격한 위치에 설치된 부리브를 더 갖고,
    상기 복수의 주리브는, 상기 배열 방향에 대하여 상기 용기 본체의 외면의 중앙을 포함하는 중앙 영역에 설치되어 있고,
    상기 부리브는, 상기 배열 방향에 대하여 상기 용기 본체의 외면 중 상기 중앙 영역의 외측의 외측 영역에 설치되어 있는 압력 용기.
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