JPH0237281Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、剛性容器内に袋体を設け、容器内壁
と袋体外面との間の空間に気体を封入し、袋体内
部へ液体を流出入可能とした圧力容器に関する。

〔従来の技術〕

上記圧力容器は、高圧で多量の液体を必要とす
る設備で小型のポンプより送液して蓄圧した液体
を必要な場合に一気に排出させるために用いた
り、ポンプの起動および停止時又はバルブの急閉
鎖時等の圧力変化を緩和するために用いたり、液
体の使用量が不規則な輸送系統でポンプが停止中
でも一定の圧力範囲で送液できるようにするため
に用いられるものである。

この種の圧力容器に類似する技術として、特開
昭50−21318号公報に開示されたものがある。こ
れは本考案の圧力容器とは異なり、袋体内に気体
を封入し、容器と袋体との間の空間に液体を流出
入させたものであり、液体が容器と接触して容器
の腐食を招くから、容器を高価なステンレス鋼等
で形成しなければならず、その結果溶接作業等も
困難になるという問題点があつた。

そこで実開昭55−20704号公報にて開示された
圧力容器が提案された。これは本考案と同様に、
容器と袋体との間の空間に気体を封入し、袋体内
に液体を流出入させた圧力容器であり、すなわち
下部に開口部を有する剛性容器内に下部に開口部
を有する袋体を設け、該袋体の開口部を前記容器
の開口部に気密に固定し、前記袋体の開口部内に
は袋体内部に臨む孔を有した筒体を固定し、袋体
の外面と容器の内壁との間には気体を封入し、袋
体の内部へは前記袋体の開口部より液体を流出入
可能とした圧力容器である。また同公報には、袋
体の上部を前記容器内面の上部に吊下げ固定した
圧力容器も開示されている。

また実開昭57−44202号公報には、容器のほぼ
中央を通る垂直面と容器との交線において、すな
わち容器の経度線に沿つて袋体と容器とを固着し
た圧力容器が開示されている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

袋体内に液体を流出入させるときには、液体は
容器と接触しないから容器の腐食については解決
されるが、次の問題を引き起こす。すなわち袋体
内に気体を封入するときには、封入気体の容積は
最高圧力に対応する容積以下にはならないから、
袋体が完全にしぼむことは有りえないが、袋体内
に液体を流出入させるときには、液体は開口部の
位置によつて完全に又はほとんど完全に排水され
るから、袋体は完全に又はほとんど完全にしぼ
み、その際袋体と容器との固着部が開口部だけの
ときには、袋体のしぼみ方は雑然と折り畳まれざ
るをえない。

袋体が折り畳まれても、開口部が容器の上部に
あるときには、液体が流入すれば液体の重みによ
つて折り畳みが解除されるから問題はないし、ま
た袋体が単に折り返されて畳まれているときに
も、流入する液体が袋体の折り返し部分を押し広
げるから問題はない。しかるに開口部を容器の下
部に設け、かつ一旦折り返した後再度折り返した
折り重なり、すなわち断面で見て３層をなす折り
重なりが生じると、流入する液体が折り重なり部
分を押し広げないいまま液体の流入が続くおそれ
があり、このような現象は前記実開昭55−20704
号公報では十分に考慮されていない。

いま同公報における袋体の上部を容器内面の上
部に吊下げ固定した場合、すなわち袋体と容器と
の固着部を、開口部のほか更に上部にも追加した
ときについて説明すると、袋体内に液体が流入し
ていない状態では、第７図に示すごとく袋体６が
容器５の下部に垂れ下がり、袋体６の自重も手伝
つて３層をなす折れ重なり状態６１を招くおそれ
がある。２層をなす折り返しは液体が流入するこ
とによつて押し広げられるが、３層をなす折れ重
なり６１は液体が流入しても完全に膨らむことが
できず、袋体の大きさが当初十分として製造した
大きさよりも小さくなつたことと同じになる。

したがつて３層をなす折れ重なり６１を残した
まま液体が流入し続けると、第８図に示すごとく
液体表面は水平面を形成することができなくな
り、すなわち小さな袋体に収まるために液体表面
の周縁部より順次丸くなつて袋体の張力によつて
支えられることとなり、袋体の張力は結局懸吊部
材４の荷重を増すこととなる。この結果袋体６は
液体の自重で引張られ、破断したり、疲労破壊を
起し本来の圧力容器としての機能を発揮しなくな
る。

一例として内部容量5.7m³の圧力容器における
袋体の懸吊部材４に加わる荷重を、袋体の受水容
量毎に測定した結果を第９図のＡで示す。図から
明らかなごとく、袋体６内に液体がない初期の懸
吊部材４に加わる荷重は袋体の自重の約50％の荷
重であるが、袋体６内に液体が流入するにつれて
荷重は増大し、袋体内への受水割合（受水容量／
圧力容器内全容量×100）が70％時での懸吊部材
４に加わる荷重は、袋体自重の約190％にも達す
る。つまり袋体６は第８図に示したごとく袋体内
の流体の重量および液体の流動による慣性力更に
は袋体の自重によつて複雑な変形をなし、局部的
にしぼられたり、局部的に伸縮したりしているこ
とを示す。このため袋体の疲労破壊の原因とな
り、圧力容器自体の寿命ひいてはシステム全体の
寿命短縮につながる。

このように排水時に３層をなす折れ重なり６１
を残したまま排水されると、次の給水が円滑に行
われないという問題が生じるが、排水時に３層を
なす折れ重なり６１を生じ、かつその折れ重なり
６１が開口部を覆つていまうという危険性もあ
り、このときには排水もまた円滑に行われないと
いう問題を生じる。

他方前記実開昭57−44202号公報の圧力容器は、
袋体と容器との固着部を経度線に沿つて設けてあ
り、一定の方向についての袋体の折れ重なりしか
防止されない。すなわち容器と袋体とを固着した
経度線を含む平面内の方向では、袋体の運動は規
制されるが、該平面と直交する方向には袋体は任
意に動くことができる。したがつて経度線を含む
平面と直交する平面で切断した断面では、上記第
７図及び第８図と同じ現象を生じる。

したがつて本考案は、３層をなす折り重なりを
生じるおそれを少なくした圧力容器を提供するも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の要旨は、下部に開口部を有する剛性容
器内に下部に開口部を有する袋体を設け、該袋体
の開口部を前記容器の開口部に気密に固定し、前
記袋体の開口部内には袋体内部に臨む孔を有した
筒体を固定し、袋体の上部は前記容器内面の上部
に吊下げ固定し、袋体の外面と容器の内壁との間
には気体を封入し、袋体の内部へは前記袋体の開
口部より液体を流出入可能とした圧力容器におい
て、容器の上部と容器の開口部とにおいて固定さ
れた前記袋体を、容器の上部から垂下して容器の
底部に至つた後容器内面に沿わせしかる後折り返
して前記容器内面に沿わせて容器の開口部に至ら
しめたときの複数の前記折り返し部付近におい
て、更に容器に固定したことを特徴とする圧力容
器である。

なお折り返し部分が存在するということは、必
然的に容器及び袋体の開口部が、該折り返し部分
よりも容器の底部側に設けられていることを意味
しているが、開口部が容器の最下端部に設けられ
ていることまでは意味していない。

〔作用〕

袋体内の液体を完全に排水したときには、袋体
は複数の折り返し部分付近にて固定されているか
ら、袋体の容積が０となるためには、容器の上部
から垂下して容器の底部に至つた後容器内面に沿
つて折り返し部分に至る以外の形状を取ることが
できない。したがつて３層をなす折り重なりを生
じる余地がなく、以降の袋体内への液体の流入が
スムーズに行われる。逆に袋体内の液体が流出す
るときには、完全に流出したときの袋体の形状が
定まつているから、その定まつた形状に向かつて
袋体は変形する。したがつて途中において３層を
なす折り重なりを生じる可能性は著しく低く、袋
体内への液体の流出入がスムーズに行われる。こ
のため袋体に局部的な手張応力が発生して破断し
たり、袋体内の液体が流出しなくなるなどの不都
合が生じない。

〔実施例〕

以下図面を参照しながら、本考案の一実施例に
ついて説明する。第１図は本考案に係る圧力容器
の断面図、第２図は本考案に係る締結部の拡大断
面図、第３図と第４図とはそれぞれ袋体の正面図
と側面図である。

図において５は気密構造で中空にした剛性容器
であり、通常鋼板等よりなり、本実施例では横置
き円筒形状をなしている。３は容器５の上部に取
付けられたマンホールノズルであり、ガスケツト
２を介してフタ板１が取付けられ、通常は密閉し
てある。８は容器５の下部に設けられた容器開口
部であり、外部配管との連結のためのシステム接
続口９が取付けられる。容器開口部８は第１図に
示すように、必ずしも容器５の最下端部に設ける
必要はない。

９ａは多孔金属板よりなる筒体であり、袋体開
口部７内に取付けられ、袋体６が封入気体によつ
て容器５外に押し出されることを防いでいる。ま
た本考案では後記するように締結部１２設けてお
り、該締結部１２が袋体開口部７方向に引つ張ら
れて締結部１２で袋体６が破損することをも防い
でいる。１０は封入用弁であり、容器５内壁と袋
体６外面とによつて形成される気体封入用空間１
１内へ気体を加圧封入するためのものである。

６は弾性体にて形成した袋体であり、下部に開
口部７を有し、該袋体開口部７は容器開口部８と
筒体９ａとによつて挟着固定されている。袋体６
の上部は、容器５の上部内壁に取付けた懸吊部材
４に、タグ１０ａによつて取付けられている。こ
うして袋体６は上部と下部とにおいて容器５に固
定されているが、更に本実施例では側面の締結部
１２においても容器５側面に固定してある。

先ず締結部１２の構成を第２図に従つて説明す
る。締結部１２を設けるべき部分の袋体６の外面
には、袋体６と同材質の盛材２０が接着され、盛
材２０と袋体６の外面との間で挟着されたフラン
ジを有する固定ねじ２１が、容器５に設けた貫通
穴５ａを貫通して容器５の外側へ突き出ており、
ガスケツト２２、座金２３を介してナツト２４に
よつて容器５に固定してある。さらに容器５の外
側に突き出した固定ねじ２１等を外力および外部
環境から保護する目的で、ソケツト２７を容器５
に設け、キヤツプ２５をガスケツト２６を介して
ソケツト２７に締付けてある。

次に上記締結部１２を設ける位置について説明
する。すなわち第１図に示すごとく、袋体６を容
器５の懸吊部材４から垂下して容器５の底部に至
らしめ、しかる後折り曲げて容器５内面に沿わ
せ、更に折り返して前記容器内面に沿つて容器５
の開口部８に至らしめ、このときの折り返し部付
近において、袋体６を締結部１２によつて容器５
に固定する。なおこのように締結部１２を設ける
べき位置を定めるに際しては、上記折り曲げと折
り返しとを、袋体６に過度の応力が作用しない程
度の曲率によつて行い、かつ上記折り曲げと折り
返し部以外では袋体６を伸長させるものとする。

また上記のようにして定める締結部１２の位置
とは、懸吊部が一箇所のときには、懸吊部から容
器５の底部に下ろした垂線の足を中心として、容
器の内面に沿つて等距離にある位置ということで
あり、したがつてリング状をなす。該リングは容
器の形状と懸吊部の位置・個数によつて異なり、
例えば球形容器又は縦置き円筒容器では、該容器
を水平面で切つた円形をなし、また十分に長い横
置き円筒容器の中央上部に懸吊部を一箇所設けた
ときには、円形を円筒容器に沿つてたわませた形
状をなす。そして上記リング位置において線状に
袋体６を容器５に固定しても構わないが、少なく
とも第１図に示すように断面の左右に１箇所づ
つ、第３図に示すように長手方向に何箇所か締結
部１２を設けるのが好ましい。

なお以上の説明においては袋体６の大きさ、す
なわち袋体６を懸吊部材４から垂下したときの長
さについては指定していない。すなわち袋体６の
内部に液体を流入させたときに、袋体６が小さ過
ぎて液面と袋体との交線に丸みが生じて袋体の張
力によつて液体を支えることとなつても、あるい
は袋体がはち切れるとしても、それは袋体の大き
さ自体の問題であつて、締結部１２を設ける位置
の定め方の問題ではない。すなわち袋体が小さ過
ぎることに起因する上記の問題は袋体を大きくす
れば足り、そのとき本考案に従つて締結部を設け
るべき位置は、容器側面上のより高い位置に移る
こととなる。

次に本実施例の横置き円筒容器のときの袋体の
望ましい大きさと、袋体のたるみについて説明す
る。第６Ａ図に示すように円筒の中心をＯ、袋体
の上端をＡ，Ａより水面に下ろした垂線の足を
Ｂ、水面の周縁部をＣ、開口部をＤ、円筒の最下
端部をＥとし、角度∠EOCをθ、角度∠EODを
α、円筒の半径をＲ、懸吊部材４の長さをｔとす
る。

先ず締結部を設けない場合について、ABの長
さはＲ＋Rcosθ−ｔ、BCの長さはRsinθ、CDの
弧の長さは左側の袋についてはＲ（θ＋α）、右側
の袋についてはＲ（θ−α）であるからこれをま
とめてＲ（θ±α）と書けば、ＡからＤまでの距
離ｌは、 ｌ＝Ｒ＋Rcosθ−ｔ＋Rsinθ＋Ｒ（θ±α） … となる。なお式は、水面が懸吊部材４の下端よ
りも高いときには成立しないが、通常は水平をそ
のように高くにすることはない。また水面は通常
開口部以下にはならないからθ≧αであり、かつ
開口部の位置を余り高くはしないから、αは小さ
い。式によるｌとθとの関係をｔ＝０、α＝０
のときについて第６Ｂ図の曲線６５に示す。

式のｌをθについてを微分すればわかるよう
に、ｌはθ＝π／２すなわち90゜のときに最大値 l_MAX＝（２＋π／２）Ｒ−ｔ±Rα θ＝αのときに最小値 l_MIN＝Ｒ＋Rcosα−ｔ＋Rsinα ＋Ｒ（α±α） をとる。袋体の長さＬは、少なくともｌの最大値
l_MAXだけは必要となるが、袋体をこれよりも長く
することに意味はない。他方l_MAXよりも袋体の長
さが短いと、水面の周縁部Ｃ部分が丸くなつて懸
吊部材４の荷重を増し、更にははち切れる。した
がつて袋体の適切な長さＬは、 Ｌ＝l_MAX ＝（２＋π／２）Ｒ−ｔ±Rα … となる。

次に以上のように袋体の長さＬを定めた後に、
液体をθ＝αまで排水したときには、第１図右側
の袋についても左側の袋についても、最大たるみ △L_MAX＝Ｌ−l_MIN ＝Ｒ（１＋π／２−α−cosα−sinα） … だけ袋体の長さが余つてしまい、これが３層の折
り重なりの原因となる。なおα≪１だから、
cosα≒１、sinα≒αとなり、式は、 △L_MAX≒Ｒ（π／２−2α） すなわち1.5R程度たるむ。また式は、点Ａ
から点Ｂまで垂直に袋体を垂下したときの左右の
各々の袋体のたるみであり、左右の各々の袋体が
1.5Rほどたるめるから、点Ｂは左右に任意に動
くことができ、そのとき一方の袋体のたるみは少
なくなるが、他方の袋体のたるみは一層大きくな
る。

しかるに本考案では上記のように締結部（点
Ｆ）を設けており、角度∠EOFをβとすれば、
角度βは本考案に従つて次のように定められる。
すなわちAEの長さが2R−ｔ、EFの弧の長さが
Rβ、FDの弧の長さがＲ（β±α）であるから、
Ｌ＝2R＋2Rβ−ｔ±Rαとなる。他方袋体の望ま
しい長さは式で与えられるとしてこれを解け
ば、左右のいずれの袋体についても、β＝π／４す なわち45゜の位置に締結部を設けることとなる。

こうして締結部を設けたときのＡからＤに至る
距離ｌは、水面が締結部よりも高いときすなわち
θ＞π／４のときには前記式、締結部よりも低い ときすなわちθ＜π／４のときには、ABの長さが Ｒ＋Rcosθ−ｔ、BCの長さがRsinθ、CFの弧の
長さがＲ（β−θ）、FEの弧の長さがＲ（β±α）
であるから、β＝π／４を考慮して、 ｌ＝Ｒ＋Rcosθ−ｔ＋Rsinθ ＋Ｒ（π／２−θ±α） … となり、ｔ＝０、α＝０のときについてｌとθと
の関係を示せば第６Ｂ図の曲線６６のようにな
る。すなわわちｌの最大他は上記曲線６５と同じ
であるが、最小値はθ＝π／４のときに、 l_MIN＝１＋2^1/2＋π／４）Ｒ−ｔ±Rα となり、最大たるみは、 △L_MAX＝Ｌ−l_MIN ＝Ｒ（１−2^1/2＋π／４）≒0.37R … となり、締結部１２を設けないときの約1.5Rほ
どのたるみを大幅に少なくすることができ、した
がつて３層をなす折れ重なりを生じるおそれを著
しく減らすことができる。

なお以上のようにして求めた締結部の位置45゜
とは、理論上の最適値であるが、実際には袋体の
大きさは容器本体に対する寸法、袋体の許容伸び
等を考慮して容器本体より若干小さく設計されて
おり、また実際には締結部は折り返し点よりも若
干開口部寄りに設けざるを得ないから、30゜〜40゜
程度の位置で固定してある。

また以上の説明は底部断面が半円形である限り
常に成り立ち、したがつて本実施例のように横置
き円筒容器のほか、球形容器、底部に半球殻を有
する縦置き円筒容器についても同様である。

また締結部１２は容器の大きさ、袋体の大きさ
によつてその数は任意に設定できる利点があり、
どの大きさの圧力容器にも適用できる。

このように袋体６を容器５の下部内面に固定し
た圧力容器を、前記従来例で測定したものと同じ
大きさ容量の圧力容器を用いて、袋体６の上部懸
吊部材４に加わる荷重を測定した結果を第９図の
Ｂに示す。図から明らかなごとく本実施例の圧力
容器の懸吊部材４に加わる荷重は、従来の固定な
しの場合と比べて大幅に減少し、むしろ従来の固
定なしの圧力容器の場合とは逆に、懸吊部材４に
よつて支持すべき荷重が理論的にはほぼ第６Ａ図
のAB間の袋体だけであるから、袋体内への液体
の流入につれて袋体６の懸吊部材４に加わる荷重
は減少傾向を示している。つまり袋体内に液体が
流入しても、袋体６内に液体がない初期状態の荷
重よりも低い値を示している。

このことは袋体６を容器本体５の下部内面に固
定することによつて、第５図に示すごとく圧力容
器内部の袋体６は、袋体の上部吊部に未収容の余
裕を残して液体収容部がほぼ水平状態で順に点線
のごとく広がりながら液体が流入し、袋体６の従
来の下部での３層をなす折れ重なり６１や不規則
な動きが規制されるとともに、流入した液体によ
る浮力を伴つて懸吊部材４に加わる荷重が減少
し、袋体６に局部的に引張応力の発生がないこと
を示している。

〔考案の効果〕

以上のごとく本考案の圧力容器は、袋体の不規
則な動きがなく、袋体内への液体の流入が円滑に
行われるので袋体に局部的に引張り応力の発生が
なくなり袋体の寿命を伸ばすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す縦断面図で、
袋体６内に液体が流入していない状態を示す図、
第２図は袋体６の容器本体５への締結部を示す要
部拡大断面図、第３図および第４図は袋体６の正
面図および側面図、第５図は本考案実施例の圧力
容器における袋体６内に液体が流入時の袋体の状
態を示す図、第６Ａ図と第６Ｂ図とは本考案実施
例の圧力容器と従来の圧力容器との袋体の長さを
計算するための説明図と計算結果を示す図、第７
図は従来の圧力容器における袋体６内に液体が流
入していないときの袋体の折れ重なり状態を示す
図、第８図は従来の圧力容器に置ける袋体６内に
液体が流入したときの袋体の折れ重なり状態を示
す図、第９図は本考案実施例の圧力容器と従来の
圧力容器とにおける袋体の上部懸吊部材に加わる
荷重を袋体の受水容量毎に測定した結果を示す図
である。 ４……懸吊部材、５……容器、６……袋体、７
……袋体開口部、８……容器開口部、９ａ……筒
体、１１……気体封入空間、１２……締結部、２
０……盛材、２１……固定ねじ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 下部に開口部を有する剛性容器内に下部に開口
   部を有する袋体を設け、該袋体の開口部を前記容
   器の開口部に気密に固定し、前記袋体の開口部内
   には袋体内部に臨む孔を有した筒体を固定し、袋
   体の上部は前記容器内面の上部に吊下げ固定し、
   袋体の外面と容器の内壁との間には気体を封入
   し、袋体の内部へは前記袋体の開口部より液体を
   流出入可能とした圧力容器において、 容器の上部と容器の開口部とにおいて固定され
   た前記袋体を、容器の上部から垂下して容器の底
   部に至つた後容器内面に沿わせしかる後折り返し
   て前記容器内面に沿わせて容器の開口部に至らし
   めたときの複数の前記折り返し部付近において、
   更に容器に固定したことを特徴とする圧力容器。