(57)【要約】  中空構造をとることなく軽量化を図ることができると共に、剛性が高くかつ放熱性に優れた圧力容器を提供する。圧力容器１０を、内部に圧力発生源を収容可能な箱状の容器本体１１を備えると共に、この容器本体１１を金属製の複数個の耐圧単位構造体１５で構成し、各耐圧単位構造体１５を、容器本体１１の内側の壁面を構成する第１の板部材１６と、この第１の板部材１６と間隔をあけて配置され容器本体１１の外側の壁面を構成する第２の板部材１７と、各板部材１６，１７の対向面側に配置され、それぞれを個別に補強する補強板部材１７，１８と、これら各補強板部材１７，１８の間に配置され、当該各補強板部材１７，１８同士を連結する連結部材２０とで構成し、これによって形成される内部空間Ｓに樹脂部材Ｒを充填して構成した。
2014087638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に圧力発生源を収容可能な箱状の容器本体を備えると共に、この容器本体を金属製の複数個の耐圧単位構造体で構成し、
これらの各耐圧単位構造体を、
前記容器本体の内側の壁面を構成する第１の板部材と、
この第１の板部材と間隔をあけて配置されると共に前記容器本体の外側の壁面を構成する第２の板部材と、
前記各板部材の対向面側に配置され当該各板部材のそれぞれを個別に補強する補強板部材と、
前記各補強板部材の間に配置されると共に当該各補強板部材同士を連結する連結部材とで構成し、
これによって形成される内部空間に樹脂部材を充填したことを特徴とする圧力容器。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力容器において、
前記第１の板部材と第２の板部材とを平面形状が同一大きさの四角形形状とし、
前記各補強板部材を平面形状が同一大きさの四角形形状とし、
前記連結部材を角柱形状とし、
前記各補強板部材および前記連結部材をそれぞれ前記第１の板部材と第２の板部材との四隅に配置したことを特徴とする圧力容器。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力容器において、
前記第２の板部材の板厚を前記第１の板部材の板厚よりも厚くしたことを特徴とする圧力容器。
【請求項４】
請求項３に記載の圧力容器において、
前記第２の板部材用の前記補強板部材の板厚を前記第１の板部材用の補強板部材の板厚よりも厚くしたことを特徴とする圧力容器。
【請求項５】
請求項４に記載の圧力容器において、
前記第１の板部材と前記第２の板部材とのいずれか一方の板部材の外側面に複数枚のフィンを取り付けたことを特徴とする圧力容器。
【請求項６】
請求項４に記載の圧力容器において、
前記第１の板部材と前記第２の板部材とのそれぞれの外側面にフィンを設けたことを特徴とする圧力容器。
【請求項７】
請求項６に記載の圧力容器において、
前記第１の板部材の外側面に設けられた前記フィンを補強用フィンとすると共に当該補強用フィンを水平方向に平行な複数本で構成し、前記第２の板部材の外側面に設けられた前記フィンを放熱用フィンとすると共に当該放熱用フィンを鉛直方向に平行な複数本で構成したことを特徴とする圧力容器。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載の圧力容器において、
前記容器本体を六面体形状とし、
この六面体形状の一面を、
前記複数個の前記耐圧単位構造体をそれぞれの同一板部材同士が同一面内で連続するように形成された組合せ面状体で構成し、
これらの組合せ面状体を接合して前記容器本体を構成したことを特徴とする圧力容器。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載の圧力容器において、
前記容器本体を六面体形状とし、
この六面体形状の一面を、
１個の前記耐圧単位構造体で構成したことを特徴とする圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧力容器に係り、さらに詳しくは、軽量で剛性が高く、かつ放熱性に優れた圧力容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液体や高圧の気体の容器には内側から高い圧力がかかるが、この圧力によって破壊しないように、容器は曲げ剛性が高い板構造になっている。【０００３】
曲げ剛性を高めるために、最も簡単な構造は板を厚くすることである。しかし、そのような構造とすると、圧力容器が重くなってしまい、取り扱いにくくなるという難点がある。【０００４】
従来から、軽量で剛性が高い板構造としては、樹脂部材と金属を貼り合わせた積層板が多く用いられてきた。特に、樹脂部材部分では、ガラス繊維や炭素繊維で強化された繊維強化プラスチックを用いる場合が多かった。金属部分では、薄い鋼板を台形や波形に折って貼り合わせたハニカム構造を用いる場合が多かった。そして、これら部材を組み合わせる際には、内部が空洞となる中空構造をとることにより、軽量化する場合が多かった。【０００５】
例えば、特許文献１には、図１０に示されるように、樹脂部材シート積層鋼板が開示されている。この樹脂部材シート積層鋼板では、金属板と樹脂部材シートを交互に貼り合わせている。また、金属板の一部はハニカム構造となっている。【０００６】
特許文献２には、図１１に示されるように、自動車用内装材１１０が開示されている。この自動車用内装材１１０では、波形のハニカム構造で中空域を形成している。【０００７】
すなわち、基材１３０が、配向シート１３３ｅ，１３３ｆにより挟み込まれている。さらに、それらの配向シート１３３ｅ，１３３ｆが表皮材１２０で覆われている。そして、基材１３０には、ハニカム状の中心１３１が設けられている。これらの中空構造をとることによって、軽量で剛性が高い板構造を実現している。【０００８】
なお、図１１に示した各部材の符号は、特許文献２内に開示された各部材の符号に１００番を加えて示した符号である。【０００９】
特許文献３には、図１２に示されるように、繊維強化中空構造体製仕切り板１５０が開示されている。この繊維強化中空構造体製仕切り板１５０では、内部が中空部１５１となった中芯１５２の周りが補強繊維１５３からなる中間層１５４で囲まれ、その中間層１５４の外側に外層１５５が設けられている。そして、対向する外層１５５同士は脚部１５６で接続されている。これらの中空構造をとることによって、軽量で剛性が高い板構造を実現している。【００１０】
なお、図１２に示した各部材の符号は、特許文献３内に開示された各部材の符号に１００番を加えて示した符号である。【００１１】
また、軽量で剛性が高い板構造として、上記各特許文献１〜３の他に、次に示すような特許文献４〜６が挙げられている。【００１２】
すなわち、特許文献４には、金属−セラミックス接合基板が開示されている。【００１３】
この金属−セラミックス接合基板では、セラミックス基板の両面に、それぞれアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属回路板および金属ベース板を接合した構成となっている。【００１４】
特許文献５には、パイプのカシメ構造が開示されている。【００１５】
このパイプのカシメ構造では、金属薄板とフランジとの間にパッキンが装着された構造である。また、このパイプのカシメ構造では、パイプと金属薄板とのカシメ時にパッキンを一緒に挟着し、圧着の気密を維持できるようになっている。【００１６】
特許文献６には、耐熱断熱ボードが開示されている。【００１７】
この耐熱断熱ボードでは、発砲樹脂部材製断熱材に、適当間隔を隔てて複数の樹脂部材製の補強柱状部材を、断熱材の厚さ方向に傾斜状態で埋入させた構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１１−１８３６８４号公報
【特許文献２】特開平８−０４８１９３号公報
【特許文献３】特開２００１−２７７３８８号公報
【特許文献４】特開２００８−２１８９３８号公報
【特許文献５】特開２００２−３３１３２５号公報
【特許文献６】特公昭６２−７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、中空構造をとる従来の各構造では、内装材や樹脂部材シート積層鋼材等としては、軽量で剛性が高い構造であるが、その構造で圧力容器を構成しようとした場合、所定の圧力に耐え得るように、特に金属部等の各部材の板厚等を厚くしなければならない。そうすると、全体が大きくなり、それに伴い重量も重いものとなるという課題があった。【００２０】
また、中空構造をとる従来の各構造では、空気の熱伝導率が低いことから、放熱性が悪いという課題もあった。【００２１】
さらに、中空構造をとる従来の各構造では、圧力容器内での使用温度が、例えば熱い液体等の高い温度の場合には、空気が膨張して部材の一部が損傷するため使用できないという課題もあった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、中空構造をとることなく軽量化を図ることができると共に、剛性が高くかつ放熱性に優れた圧力容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の圧力容器は、内部に圧力発生源を収容可能な箱状の容器本体を備えると共に、この容器本体を金属製の複数個の耐圧単位構造体で構成し、これらの各耐圧単位構造体を、前記容器本体の内側の壁面を構成する第１の板部材と、この第１の板部材と間隔をあけて配置されると共に前記容器本体の外側の壁面を構成する第２の板部材と、前記各板部材の対向面側に配置され当該各板部材のそれぞれを個別に補強する補強板部材と、前記各補強板部材の間に配置されると共に当該各補強板部材同士を連結する連結部材とで構成し、これによって形成される内部空間に樹脂部材を充填したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本願発明の圧力容器によれば、圧力容器の容器本体を構成する複数個の耐圧単位構造体が、それぞれ第１の板部材と第２の板部材とを備え、これらの各板部材の間に形成された空間に樹脂部材が充填された構成となっている。このため、中空構造をとることなく軽量化を図ることができると共に、剛性の高い構造とすることができる。その結果、これらの耐圧単位構造体で構成した容器本体、ひいては圧力容器の軽量化を図ることができると共に、剛性の高い圧力容器を得ることができる。【００２４】
この場合、どのような圧力に対しても、各板部材、補強板部材および連結部材等の金属部の寸法を変えるだけで、必要な剛性を得ることができる。【００２５】
また、第１の板部材と第２の板部材との内部空間に充填する樹脂部材の割合を、金属部に対して増やすことにより、さらなる軽量化を図ることができる。【００２６】
また、複数個の耐圧単位構造体が、それぞれ第１の板部材と間隔をあけて配置された第２の板部材とを備え、これらの各板部材、各板部材用の補強板部材および連結部材で連結されている。そのため、圧力発生源から生じた熱は、内側の壁面を構成する第１の板部材から各板部材用の補強板部材および連結部材を経て、第２の板部材に伝わる。【００２７】
第２の板部材は、箱状の容器本体の外側の壁面を構成しており、外気に晒されているので、第１の板部材から伝わってきた熱を発散させやすい。その結果、耐圧単位構造体が放熱性能に優れていることから、放熱性に優れた圧力容器を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る圧力容器の第１の実施形態を示す全体斜視図である。
【図２】前記第１の実施形態の圧力容器の容器本体を構成する耐圧単位構造体を示す斜視図である。
【図３】図１におけるIII−III線に沿った縦断面図である。
【図４】本発明に係る圧力容器の第２の実施形態における耐圧単位構造体を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る圧力容器の第３の実施形態における耐圧単位構造体を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る圧力容器の第４の実施形態における耐圧単位構造体を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る圧力容器の第５の実施形態を示す全体斜視図である。
【図８】図７におけるVIII−VIII線に沿った縦断面図である。
【図９】前記第２の実施形態の圧力容器の変形形態を示す縦断面図である。
【図１０】従来の軽量で剛性が高い板構造の一例を示す図である。
【図１１】従来の軽量で剛性が高い他の板構造を示す図である。
【図１２】従来の軽量で剛性が高いさらに他の板構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜第１の実施形態＞
以下に、図１〜３を参照して、本発明に係る圧力容器１０の第１の実施形態を詳細に説明する。
【００３０】
図１は、第１の実施形態の圧力容器１０を示す全体斜視図である。図２は、圧力容器１０の容器本体１１を構成する耐圧単位構造体１５を示す斜視図である。図３は、図１におけるIII−III線に沿った縦断面図である。
【００３１】
図１〜３に示すように、圧力容器１０は、内部に圧力発生源を収容可能な箱状の容器本体１１を備える。また、この容器本体１１は、金属製の複数個の耐圧単位構造体１５と、これらの各耐圧単位構造体１５のそれぞれの内部に充填された樹脂部材Ｒとを備えて構成されている。
【００３２】
なお、圧力発生源は、例えば所定の爆発力を生じる爆発物や、高圧水等である。
【００３３】
図１に示すように、圧力容器１０の容器本体１１は、六面体形状の箱状に構成されている。そして、この六面体形状の一面は、組合せ面状体１３で構成されている。この組合せ面状体１３は、複数個の前記耐圧単位構造体１５を、それぞれの同一板部材同士が同一面内で連続するように形成されている。
【００３４】
上記一面の組合せ面状体１３は、縦横方向にそれぞれ５枚ずつの耐圧単位構造体１５で構成されている。
【００３５】
そして、容器本体１１は、以上のような組合せ面状体１３を６枚準備し、それらの組合せ面状体１３を順次溶接等により接合して構成されている。
【００３６】
なお、容器本体１１の上面に配置される組合せ面状体１３には、容器本体１１内の圧力発生源を収容し、あるいは取り出すための蓋部材５が設けられている。
【００３７】
この蓋部材５は、所定の圧力に対応できるように複数個のボルト７で開閉自在に設けられ、蓋部材５の上面には取っ手７が設けられている。
【００３８】
１枚の耐圧単位構造体１５は、図２に示すような構造となっている。すなわち、耐圧単位構造体１５は、第１の板部材１６と、第２の板部材１７と、補強板部材１８、１９と、角柱２０とで構成されている。第１の板部材１６は、容器本体１１の内側の壁面を構成する。第２の板部材１７は、第１の板部材１６と間隔をあけて配置されると共に、容器本体１１の外側の壁面を構成する。補強板部材１８、１９は、各板部材１６、１７の対向面側に配置され、当該各板部材１６、１７のそれぞれを個別に補強する。角柱２０は、各補強板部材１８、１９の間に配置されると共に、当該各補強板部材１８、１９を連結する連結部材である。
【００３９】
そして、第１の板部材１６の外表面が圧力発生源からの圧力Ｐと対向している。
【００４０】
図２に示すように、第１の板部材１６と第２の板部材１７は、平面形状が同一大きさの四角形形状に形成されている。
【００４１】
そして、第２の板部材１７の板厚ｔ２は、第１の板部材１６の板厚ｔ１よりも所定寸法だけ厚く設定されている。
【００４２】
第１の板部材１６と第２の板部材１７の対向する内面の四隅には、前記各補強板部材１８、１９が固着されている。これらの各補強板部材１８、１９は、平面形状が同一大きさの四角形形状に形成されている。
【００４３】
そして、第２の板部材用の補強板部材１９の板厚ｔ４は、第１の板部材用の補強板部材１８の板厚ｔ３よりも所定寸法だけ厚い寸法に設定されている。
【００４４】
各補強板部材１８、１９のそれぞれの直交する２辺は、第１の板部材１６と第２の板部材１７のそれぞれの直交する２辺と同一面上に揃うように設けられている。
【００４５】
これらの補強板部材１８、１９間には、前述のように角柱２０が設けられている。これらの角柱２０は、その２辺が、上記各補強板部材１８、１９のそれぞれの直交する２辺および、第１の板部材１６と第２の板部材１７のそれぞれの直交する２辺と同一面上に揃うように設けられている。
【００４６】
以上のように、補強板部材１８、１９および角柱２０が第１の板部材１６と第２の板部材１７との四隅に配置されている。このことから、各板部材１６、１７の面間には、直交する２方向に空いた角柱２０の高さ寸法分の前記内部空間Ｓが形成されていることになる。
【００４７】
そして、この内部空間Ｓ内に前記樹脂部材Ｒが充填されている。
【００４８】
以上のような構成の耐圧単位構造体１５は、前述のように金属製となっており、第１の実施形態では、例えばステンレス製となっている。
【００４９】
第１の板部材１６の前記圧力Ｐ発生源側の外表面には、所定高さおよび所定厚さの複数の補強用フィン２１が鉛直方向に所定間隔で設けられている。圧力発生源側で発生し、そこから飛来する飛散物が、第１の板部材１６に直接衝突する。この補強用フィン２１は、第１の板部材１６が変形するのを防止する役割を果たすものである。
【００５０】
第１の実施形態では、補強用フィン２１の枚数を７枚で構成してある。ここで、７枚のうち第１の板部材１６の高さ方向両端のそれぞれに設けられた補強用フィン２１の厚さ寸法ｔ５は、第１の板部材１６の中央寄りに配設された残り５枚の補強用フィン２１の厚さ寸法ｔ６に対して、略半分の厚さ寸法となっている。
【００５１】
これは、前記組合せ面状体１３としてのバランスを保持しようとするものである。
【００５２】
すなわち、図３に示すように、組合せ面状体１３を形成するために、所定の耐圧単位構造体１５の上部または下部に、他の耐圧単位構造体１５を接合する際、各耐圧単位構造体１５の第１の板部材１６の上端部と下端部とで、それぞれ半分の厚さ寸法に形成された補強用フィン２１が２枚連続することになる。
【００５３】
その結果、隣り合う耐圧単位構造体１５の端部に、上記残り５枚の補強用フィン２１の厚さ寸法ｔ６と同じ厚さ寸法ｔ６の補強用フィン２１が形成されていることになり、組合せ面状体１３としての内側の面には、同じ厚さ寸法ｔ６の補強用フィン２１が等間隔で設けられていることになる。
【００５４】
ただし、補強用フィン２１の枚数は７枚に限定されるものではなく、その厚さと共に、容器本体１１の内部に収容される圧力発生源からの飛散物の大きさや多さ等によって調整することができる。
【００５５】
また、第２の板部材１７の前記容器本体１１の外周面側の外表面には、所定高さの複数の放熱用フィン２２がそれぞれ鉛直方向に延びて、かつ、水平方向に所定間隔で設けられている。
【００５６】
第２の板部材１７が容器本体１１の外側の壁面を構成しており、放熱用フィン２２は第２の板部材１７の外表面に設けられている。このため、放熱用フィン２２の全部分が外気と接触している。その結果、放熱用フィン２２が、容器本体１１に生じた熱を外部に発散させる役割を果たしていることになる。
【００５７】
放熱用フィン２２の枚数も７枚で構成してある。ここで、７枚のうち第２の板部材１７の幅方向両端にそれぞれ設けられた放熱用フィン２２の厚さ寸法ｔ５は、第２の板部材１７の幅方向の中央寄りに配設された残り５枚の放熱用フィン２２の厚さ寸法ｔ６に対して、略半分の厚さ寸法となっている。
【００５８】
これは、前記組合せ面状体１３としてのバランスを保持しようとするものである。
【００５９】
すなわち、図３に示すように、組合せ面状体１３を形成するために、所定の耐圧単位構造体１５の左側端部または右側端部に、他の耐圧単位構造体１５を接合する際、各耐圧単位構造体１５の第２の板部材１７の左側端部と右側端部とには、それぞれ半分の厚さ寸法ｔ５に形成された放熱用フィン２２が２枚連続することになる。
【００６０】
その結果、左右方向に隣り合う耐圧単位構造体１５の左右の端部に、上記残り５枚の放熱用フィン２２の厚さ寸法ｔ６と同じ厚さ寸法ｔ６の放熱用フィン２２が形成されていることになり、組合せ面状体１３としての外側の壁面には、同じ厚さ寸法ｔ６の放熱用フィン２２が等間隔で設けられていることになる。
【００６１】
ただし、放熱用フィン２２の枚数は７枚に限定されるものではなく、その厚さと共に、容器本体１１の内部に収容される圧力発生源からの飛散物の大きさや多さ等によって調整することができる。
【００６２】
そして、これらの補強用フィン２１と放熱用フィン２２は、図２にも示すように、耐圧単位構造体１５の全体のバランスを採るために、互いに直交して設けられている。
【００６３】
こうすることによって、圧力容器１０の変形が面内方向に均一になり、圧力Ｐが高い場合でも、第２の板部材１７に生じる応力を低減することができる。
【００６４】
ここで、前記補強用フィン２１と放熱用フィン２２は、それぞれ第１の板部材１６と第２の板部材１７とに、溶接により強固に接合されている。
【００６５】
ただし、第１の板部材１６の板厚と補強用フィン２１の高さとを合計した板厚の板部材から削り出して、第１の板部材１６と補強用フィン２１とを一体形成してもよい。
【００６６】
同様に、第２の板部材１７の板厚と放熱用フィン２２の高さとを合計した板厚の板部材から削り出して、第２の板部材１７と放熱用フィン２２とを一体形成してもよい。
【００６７】
以上に説明したステンレス製の耐圧単位構造体１５の前記内部空間Ｓには、例えば、常温では変形しにくいが、加熱すると軟化して成形しやすくなり、冷やすと再び固くなる熱可塑性の前記樹脂部材Ｒが充填されている。
【００６８】
この樹脂部材Ｒの充填は、耐圧単位構造体１５を、その第１の板部材１６と第２の板部材１７とを図示しない冶具等の上に立てた状態で、耐圧単位構造体１５の直交２方向の開口のうち左右の開口を塞いでおき、上面の開口からジェル状となった樹脂部材Ｒを流し込んで充填し、その樹脂部材Ｒが固化するまで冷却することで行われる。
【００６９】
あるいは、個々の耐圧単位構造体１５の内部空間Ｓに樹脂部材Ｒを充填しない状態で、複数個の耐圧単位構造体１５を接合して組合せ面状体１３を形成する。この後、その組合せ面状体１３を図示しない冶具等の上に立てた状態で、最上部に並んでいる耐圧単位構造体１５のうち、例えば、２、３個の耐圧単位構造体１５の上部開口からジェル状の樹脂部材Ｒを流し込んで、上下左右方向の耐圧単位構造体１５に一括して充填してもよい。
【００７０】
次に、以上のような構成の圧力容器１０の容器本体１１における耐圧単位構造体１５の作用を説明する。
【００７１】
容器本体１１内の圧力発生源で例えば所定圧の爆発があった場合、第１の板部材１６が受けた圧力Ｐによる曲げ変形は、第１の板部材用の補強板部材１８、角柱２０、第２の板部材用の補強板部材１９を介して第２の板部材１７に伝わる。
【００７２】
この時、第２の板部材用の補強板部材１９は、第２の板部材１７の変形を抑える働きをする。
【００７３】
その結果、角柱２０がない３層構造の場合や、角柱２０の代わりにハニカム構造にした場合や、補強板がない場合の構造に比べて、圧力Ｐに対して変形しにくい高い曲げ剛性を得ることができる。
【００７４】
また、内部空間Ｓに充填された樹脂部材Ｒは、金属よりも比重が小さいため、圧力Ｐの大きさに応じて、第１、２の板部材１６、１７や各補強板部材１８、１９の板厚を薄くしたり、角柱２０の高さを狭くしたりすることにより、樹脂部材Ｒの割合を増やして、さらに軽量化することができる。
【００７５】
圧力容器１０の内部が高温の場合は、第１の板部材１６が受けた熱は各補強板部材１８、１９および角柱２０を介して第２の板部材１７に伝わり、外気に触れて放熱される。
【００７６】
以上のような構成の圧力容器１０によれば、次のような効果が得られる。
（１）圧力容器１０の容器本体１１を構成する複数個の耐圧単位構造体１５が、それぞれ第１の板部材１６と第２の板部材１７とを備え、これらの各板部材１６、１７の間に形成された内部空間Ｓに樹脂部材Ｒが充填された構成となっている。このため、中空構造をとることなく軽量化を図ることができると共に、剛性の高い構造とすることができる。その結果、これらの耐圧単位構造体１５で構成した容器本体１１、ひいては圧力容器１０の軽量化を図ることができると共に、剛性の高い圧力容器１０を得ることができる。
（２）容器本体１１を構成する複数個の耐圧単位構造体１５が、それぞれ第１の板部材１６と第２の板部材１７とを備えて構成されている。このため、これらの各板部材１６、１７等の寸法を変えるだけで必要な剛性を得ることができる。その結果、所定の圧力に容易に対応することができる。
（３）本第１実施形態では、第１の板部材１６と第２の板部材１７の板厚を調整し、それらの板部材１６、１７で形成された内部空間Ｓに充填する樹脂部材Ｒの割合を、第１の板部材１６と第２の板部材１７等の金属部に対して増やすことができる。その結果、耐圧単位構造体１５、ひいては圧力容器１０のさらなる軽量化を図ることができる。
（４）複数個の耐圧単位構造体１５が、それぞれ第１の板部材１６と間隔をあけて配置された第２の板部材１７とを備え、これらの各板部材１６、１７は、各板部材用の補強板部材１８、１９および角柱２０で連結されている。そのため、圧力発生源から生じた熱は、第１の板部材１６から各板部材用の補強板部材１８、１９および角柱２０を経て、第２の板部材１７に伝わる。第２の板部材１７は、外気に晒されているので、第１の板部材１６から伝わってきた熱を発散させやすい。その結果、耐圧単位構造体１５が放熱性能に優れていることから、放熱性に優れた圧力容器１０を得ることができる。
（５）第１の板部材１６の前記圧力発生源側の外表面には、複数の補強用フィン２１が鉛直方向に所定間隔で設けられている。このため、圧力発生源側から飛来する飛散物の多くが第１の板部材１６に直接衝突するのを、防止することができる。その結果、第１の板部材１６の変形や損傷を低減することができる。
（６）第２の板部材１７の外表面には複数の放熱用フィン２２が鉛直方向に設けられており、これらの放熱用フィン２２の全部分が外気と接触している。このため、第１の板部材１６から伝わった熱は、外気との接触面積が大きい放熱用フィン２２によって、効率よく放熱される。その結果、放熱性に優れた圧力容器１０を得ることができる。
（７）第１の実施形態では、補強用フィン２１と放熱用フィン２２とが、互いに直交するように、第１の板部材１６と第２の板部材１７とに設けられている。このため、耐圧単位構造体１５の全体のバランスがよくなり、その結果、耐圧単位構造体１５、ひいては圧力容器１０の変形が面内方向に均一になり、圧力Ｐが高い場合でも、第２の板部材１７に生じる応力を低減することができる。
（８）各耐圧単位構造体１５の第１の板部材１６に設けられた複数の補強用フィン２１のうち、第１の板部材１６の高さ方向両端の補強用フィン２１の厚さ寸法は、中央寄りに配設された残りの補強用フィン２１の厚さ寸法の略半分の厚さ寸法となっている。しかしながら、組合せ面状体１３を形成するために、当該耐圧単位構造体１５に他の耐圧単位構造体１５を接合した際、各耐圧単位構造体１５の第１の板部材１６の上端部と下端部とで、それぞれ半分の厚さ寸法に形成された補強用フィン２１が２枚連続することになる。これにより、隣り合う耐圧単位構造体１５の端部に、中央寄りの補強用フィン２１の厚さ寸法と同じ厚さ寸法の補強用フィン２１が形成されることになる。その結果、組合せ面状体１３としての内側の面には、同じ厚さ寸法の補強用フィン２１が等間隔で設けられていることになり、バランスのとれた組合せ面状体１３とすることができる。
（９）各耐圧単位構造体１５の第２の板部材１７に設けられた複数の放熱用フィン２２のうち、第２の板部材１７の幅方向両端の放熱用フィン２２の厚さ寸法は、中央寄りに配設された残りの放熱用フィン２２の厚さ寸法の略半分の厚さ寸法となっている。しかしながら、組合せ面状体１３を形成するために他の耐圧単位構造体１５を接合した際、各耐圧単位構造体１５の第２の板部材１７の左右方向両端で、それぞれ半分の厚さ寸法に形成された放熱用フィン２２が２枚連続することになる。これにより、隣り合う耐圧単位構造体１５の端部に、中央寄りの放熱用フィン２２の厚さ寸法と同じ厚さ寸法の放熱用フィン２２が形成されることになる。その結果、組合せ面状体１３としての外側の面には、同じ厚さ寸法の放熱用フィン２２が等間隔で設けられていることになり、バランスのとれた組合せ面状体１３とすることができる。
【００７７】
次に、本発明の圧力容器１０の圧力テストをシミュレーションした結果を説明する。まず、以上に説明した耐圧単位構造体１５の各部材１６等の寸法を具体的に設定して６面の組合せ面状体１３を形成する。また、これらの組合せ面状体１３を接合して構成された圧力容器１０の内部に、所定の爆発力を生じる圧力発生源を収容する。そして、遠隔操作等によりその圧力発生源を起動して、圧力のテストをシミュレーションする。
【００７８】
まず、耐圧単位構造体１５を構成する第１の板部材１６の平面大きさを６０ｍｍ角とし、厚さを４ｍｍとしてある。
【００７９】
６面の組合せ面状体１３のそれぞれの組合せ面状体１３を、前述のように、縦横方向に５個ずつ配置し、かつ接合した２５個の耐圧単位構造体１５で構成してある。
【００８０】
各耐圧単位構造体１５の内部空間Ｓには、ガラス繊維が１０ｗｔ％入った熱可塑性樹脂部材Ｒを充填してある。
【００８１】
耐圧単位構造体１５を構成する第２の板部材１７の大きさを、第１の板部材１６と同じ平面大きさ６０ｍｍ角とし、厚さを６ｍｍとしてある。
【００８２】
また、第１の板部材用の補強板２２の厚さを２ｍｍ、第２の板部材用の補強板２４の厚さを４ｍｍとしてある。
【００８３】
第１の板部材用の補強板２２と第２の板部材用の補強板２４は、断面形状が５ｍｍ角で高さが１０ｍｍの角柱２０で、繋がっている。
【００８４】
したがって、一面の組合せ面状体１３の大きさは、３００ｍｍ×３００ｍｍの平面大きさで、厚さ寸法が３６ｍｍの大きさとなっている。
【００８５】
第１の板部材１６に設けられた前記補強用フィン２１は、飛散物の大きさや多さを考慮して、厚さを５ｍｍ、高さを５ｍｍ、間隔（互いに隣接する補強用フィン２１間の間隔）を５ｍｍとした。
【００８６】
第２の板部材１７に設けられた前記放熱用フィン２２は、厚さを５ｍｍ、高さを５ｍｍ、間隔（互いに隣接する放熱用フィン２２間の間隔）を５ｍｍとした。
【００８７】
そして、以上のような構成の圧力容器１０の内部に、所定の爆発力を生じる圧力発生源を収容し、遠隔操作等によりその圧力発生源を起動して、所定の圧力を発生させた。
【００８８】
まず、圧力発生源に圧力Ｐが生じると、その圧力Ｐは、各組合せ面状体１３の内側の壁を構成する複数個の第１の板部材１６に伝わる。
【００８９】
第１の板部材１６が受けた圧力Ｐによる曲げ変形は、第１の板部材用の補強板部材１８、角柱２０、第２の板部材用の補強板部材１９を介して第２の板部材１７に伝わる。
【００９０】
この時、第１の板部材用の補強板１８は、第１の板部材１６の変形が少なくなるように抑える。また、第２の板部材用の補強板１９は、第２の板部材１７の変形が少なくなるように抑える。
【００９１】
また、圧力容器１０の内部は８０℃であり、爆発による飛散物も圧力容器１０の内部にある。
【００９２】
圧力Ｐと共に飛散物が飛来する場合、その飛散物の多くは第１の板部材１６に設けられた複数枚の補強用フィン２１に衝突し、残りが第１の板部材１６に衝突する。そのため、第１の板部材１６の変形が防止された。
【００９３】
圧力容器１０内で発生した爆発による熱は、第１の板部材１６から各補強用板部材１８、１９、および角柱２０を経て、第２の板部材１７に伝わり、当該第２の板部材１７およびその放熱用フィン２２から外部に発散された。
【００９４】
シミュレーションの結果、本実施例の圧力Ｐの大きさ２ＭＰａに対して、圧力容器１０によって十分な剛性と軽さを実現することを確認した。
【００９５】
また、第２の板部材１７に生じる応力をステンレスの降伏応力以下である５００ＭＰａに抑えることができた。
【００９６】
また、各部材１６、１７等の寸法を上記のように設定し、ステンレスの比重を７．８として計算した場合、耐圧単位構造体１５を縦横５枚ずつ接合して形成した組合せ面状体１３の概略重量は、約７．１Ｋｇである。そして、この組合せ面状体１３を６枚接合して圧力容器１０を構成した場合、その圧力容器１０の重量は、約４２．６Ｋｇである。
【００９７】
これに対して、第１の部材１６と第２の部材１７との間に前記樹脂部材Ｒを充填しないで、樹脂部材Ｒの厚さの分の金属の板部材を挟んだ寸法、すなわち、３６ｍｍの耐圧単位構造体とした場合、組合せ面状体１３の概略重量は、約２５Ｋｇである。そして、この組合せ面状体１３を６枚接合して圧力容器１０を構成した場合、その圧力容器１０の重量は約１５０Ｋｇである。
【００９８】
仮に、耐圧単位構造体を３６ｍｍの半分の板厚、つまり１８ｍｍの板厚とした場合でも、圧力容器１０の重量は約７５Ｋｇとなる。したがって、いずれの場合でも、樹脂部材Ｒを充填した本実施形態の耐圧単位構造体を使用して構成された圧力容器１０の重量を大幅に軽くすることができ、軽量化を図ることができた。
【００９９】
＜第２の実施形態＞
次に、図４を参照して、本発明に係る圧力容器１０の第２の実施形態を詳細に説明する。
【０１００】
図４には、前記圧力容器１０を構成することができる第２実施形態の耐圧単位構造体２５が示されている。
【０１０１】
すなわち、第２の実施形態では、複数個の耐圧単位構造体２５を組合せて、前記組合せ面状体１３が構成されている。第２の実施形態と前記第１の実施形態とでは、耐圧単位構造体２５と耐圧単位構造体１５とが異なるのみである。したがって、第２の実施形態では、図１に該当する全体図は省略するものとする。
【０１０２】
この耐圧単位構造体２５において、前記第１の実施形態の耐圧単位構造体１５と異なる点は、前記第１実施形態では第２の板部材１７に放熱用フィン２２が設けられていたものを、前記第２の実施形態では第２の板部材１７に放熱用フィン２２を設けていないことである。
【０１０３】
そのため、図４において、前記第１の実施形態の耐圧単位構造体１５を構成する各部材と同一部材には同一符号を付してある。
【０１０４】
このような第２の実施形態の耐圧単位構造体２５を、前記第１実施形態の耐圧単位構造体１５に換えて使用しても、前記組合せ面状体１３を構成することができ、また、前記圧力容器１０を構成することができる。
【０１０５】
そして、このような構成の圧力容器１０においても、前記（１）〜（５）と略同様の効果を得ることができる他、次のような効果を得ることができる。
（１０）第２の板部材１７に放熱用フィン２２が設けられていないので、その分、重量を軽くでき、さらに軽量化を図ることができる他、放熱用フィン２２の製作や取付けの手間を省くことができ、耐圧単位構造体２５の製作が容易である。
【０１０６】
＜第３の実施形態＞
次に、図５を参照して、本発明に係る圧力容器１０の第３の実施形態を詳細に説明する。
【０１０７】
図５には、前記圧力容器１０を構成することができる第３の実施形態の耐圧単位構造体３５が示されている。
【０１０８】
すなわち、本第３実施形態では、複数個の耐圧単位構造体３５を組合せて、前記組合せ面状体１３が構成されている。第３の実施形態と前記第１の実施形態とでは、耐圧単位構造体３５と耐圧単位構造体１５とが異なるのみである。したがって、本第３の実施形態でも、図１に該当する全体図は省略するものとする。
【０１０９】
この耐圧単位構造体３５において、前記第１の実施形態の耐圧単位構造体１５と異なる点は、前記第１の実施形態では、第１の板部材１６に補強用フィン２１が設けられ、第２の板部材１７に放熱用フィン２２が設けられていたものを、第２の実施形態では、それらの補強用フィン２１および放熱用フィン２２を設けていないことである。
【０１１０】
図５においても、前記第１の実施形態の耐圧単位構造体１５を構成する各部材と同一部材には同一符号を付してある。
【０１１１】
このような第３の実施形態の耐圧単位構造体３５を、前記第１の実施形態の耐圧単位構造体１５に換えて使用しても、前記組合せ面状体１３を構成することができ、また、前記圧力容器１０を構成することができる。
【０１１２】
そして、このような構成の圧力容器１０においても、前記（１）〜（５）と略同様の効果を得ることができる他、次のような効果を得ることができる。
（１１）それぞれ、第１の板部材１７に補強用フィン２１、第２の板部材１７に放熱用フィン２２が設けられていないので、その分、耐圧単位構造体２５の重量を軽くでき、さらに軽量化を図ることができる。この他に、補強用フィン２１、放熱用フィン２２の製作や取付けの手間を省くことができ、耐圧単位構造体３５の製作が容易にすることができる。
【０１１３】
＜第４の実施形態＞
次に、図６を参照して、本発明に係る圧力容器１０の第４の実施形態を詳細に説明する。
【０１１４】
図６には、前記圧力容器１０を構成することができる第４の実施形態の耐圧単位構造体４５が示されている。
【０１１５】
すなわち、本第４の実施形態では、複数個の耐圧単位構造体４５を組合せて、前記組合せ面状体１３が構成されている。第４の実施形態と前記第１の実施形態とでは、耐圧単位構造体４５と耐圧単位構造体１５とが異なるのみである。したがって、本第４の実施形態でも、図１に該当する全体図は省略するものとする。
【０１１６】
この第４の実施形態と前記第３の実施形態とでは、前記耐圧単位構造体３５における第１の板部材用の補強板部材１８と第２の板部材用の補強板部材１９の板厚寸法は同じであった。一方、この耐圧単位構造体４５では、第２の板部材用の補強板部材１９Ａの板厚寸法ｔ４を、第１の板部材用の補強板部材１８Ａの板厚寸法ｔ３より厚い板厚寸法に設定した。この点のみが異なる。
【０１１７】
以上に説明したように、本第４の実施形態の耐圧単位構造体４５を、前記第１実施形態の耐圧単位構造体１５に換えて使用しても、前記組合せ面状体１３を構成することができ、また、前記圧力容器１０を構成することができる。
【０１１８】
そして、このような構成の圧力容器１０においても、前記（１）〜（５）、（１０）と略同様の効果を得ることができる。
【０１１９】
＜第５の実施形態＞
次に、図７、８に基づいて、本発明の第５の実施形態を説明する。
【０１２０】
前記第１〜第４の実施形態の圧力容器１０の容器本体１１が、６面の組合せ面状体１３で構成され、各組合せ面状体１３が、複数個の耐圧単位構造体１５、２５、３５または４５を接合して構成されていたものであった。一方、本第５の実施形態の圧力容器５０では、まず、容器本体５１を、所定大きさ、例えば第１の実施形態における組合せ面状体１３と略同じ大きさに構成された耐圧単位構造体を６枚準備する。そして、これらの耐圧単位構造体を順次接合して箱状の圧力容器５０を構成する。
【０１２１】
この第５の実施形態では、前記第４の実施形態の耐圧単位構造体３５が６枚用いられ、これらの耐圧単位構造体３５を順次接合して、六面体の容器本体５１が構成されるようになっている。
【０１２２】
本第５の実施形態の圧力容器５０では、耐圧単位構造体３５が、前記補強用フィン２１および放熱用フィン２２が設けられていない形状である。このため、例えば、圧力発生源として爆発物を使用することは避けたほうがよく、水圧を圧力発生源とする場合等に使用すると好適である。
【０１２３】
以上のような構成の第５の実施形態の圧力容器２０によれば、前記（１）〜（５）と同様の効果の他、次のような効果が得られる。
（１２）容器本体２１が６枚の耐圧単位構造体３５を接合するだけで構成される。このため、２５枚の耐圧単位構造体１５を溶接等により接合して６枚の組合せ面状体１３を形成する第１実施形態に比べて、作業の手間を大幅に少なくすることができる。したがって、作業時間を大幅に短縮することができるという効果を得ることができる。
【０１２４】
また、例えば、前記第１実施形態では、圧力容器１０の容器本体１１を、６面の組合せ面状体１３を接合して構成し、組合せ面状体１３を、縦横５個ずつの耐圧単位構造体１５で形成していた。しかし、耐圧単位構造体１５の数はこれに限らない。例えば、縦横１０個ずつの耐圧単位構造体１５で組合せ面状体１３を形成してもよい。
【０１２５】
また、前記第５実施形態では、圧力容器５０の容器本体５１を、内側の壁および外側の壁をそれぞれ構成する第１の板部材１６および第２の板部材１７に補強用フィン、放熱用フィンのない形状としたものが使用されている。しかし、これに限らない。
【０１２６】
図９に示すように、圧力容器５０Ａの容器本体５１Ａを、前記第１の実施形態の圧力容器１０の容器本体１１を構成する耐圧単位構造体１５と同じ仕様で、当該耐圧単位構造体１５より外形寸法が大きな耐圧単位構造体１５Ａを使用して形成してもよい。
【０１２７】
この場合でも、前記（１）〜（７）、（１１）と略同じ効果を得ることができる。
【０１２８】
また、前記の第１〜第５の実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載されうるが、以下に限られない。
【０１２９】
（付記１）
内部に圧力発生源を収容可能な箱状の容器本体を備えると共に、この容器本体を金属製の複数個の耐圧単位構造体で構成し、
これらの各耐圧単位構造体を、
前記容器本体の内側の壁面を構成する第１の板部材と、
この第１の板部材と間隔をあけて配置されると共に前記容器本体の外側の壁面を構成する第２の板部材と、
前記各板部材の対向面側に配置され当該各板部材のそれぞれを個別に補強する補強板部材と、
前記各補強板部材の間に配置されると共に当該各補強板部材同士を連結する連結部材とで構成し、
これによって形成される内部空間に樹脂部材を充填したことを特徴とする圧力容器。
【０１３０】
（付記２）
付記１に記載の圧力容器において、
前記第１の板部材と第２の板部材とを平面形状が同一大きさの四角形形状とし、
前記各補強板部材を平面形状が同一大きさの四角形形状とし、
前記連結部材を角柱形状とし、
前記各補強板部材および前記連結部材をそれぞれ前記第１の板部材と第２の板部材との四隅に配置したことを特徴とする圧力容器。
【０１３１】
（付記３）
付記２に記載の圧力容器において、
前記第２の板部材の板厚を前記第１の板部材の板厚よりも厚くしたことを特徴とする圧力容器。
【０１３２】
（付記４）
付記３に記載の圧力容器において、
前記第２の板部材用の前記補強板部材の板厚を前記第１の板部材用の補強板部材の板厚よりも厚くしたことを特徴とする圧力容器。
【０１３３】
（付記５）
付記４に記載の圧力容器において、
前記第１の板部材と前記第２の板部材とのいずれか一方の板部材の外側面に複数枚のフィンを取り付けたことを特徴とする圧力容器。
【０１３４】
（付記６）
付記４に記載の圧力容器において、
前記第１の板部材と前記第２の板部材とのそれぞれの外側面にフィンを設けたことを特徴とする圧力容器。
【０１３５】
（付記７）
付記６に記載の圧力容器において、
前記第１の板部材の外側面に設けられた前記フィンを補強用フィンとすると共に当該補強用フィンを水平方向に平行な複数本で構成し、前記第２の板部材の外側面に設けられた前記フィンを放熱用フィンとすると共に当該放熱用フィンを鉛直方向に平行な複数本で構成したことを特徴とする圧力容器。
【０１３６】
（付記８）
付記１ないし付記７のいずれか一つに記載の圧力容器において、
前記容器本体を六面体形状とし、
この六面体形状の一面を、
前記複数個の前記耐圧単位構造体をそれぞれの同一板部材同士が同一面内で連続するように形成された組合せ面状体で構成し、
これらの組合せ面状体を接合して前記容器本体を構成したことを特徴とする圧力容器。
【０１３７】
（付記９）
付記１ないし付記７のいずれか一つに記載の圧力容器において、
前記容器本体を六面体形状とし、
この六面体形状の一面を、
１個の前記耐圧単位構造体で構成したことを特徴とする圧力容器。
【０１３８】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述各実施の形態に対して、さまざまな変更、増減、組合せを加えてもよい。これらの変更、増減、組合せが加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【０１３９】
この出願は、２０１２年１２月６日に出願された日本出願特願２０１２−２６７２８９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本願発明は、例えば、軽量で剛性が高く放熱性に優れた圧力容器を構成する際に利用できる。
【符号の説明】
【０１４１】
１０  圧力容器（第１実施形態）
１１  容器本体
１３  組合せ面状体
１５  耐圧単位構造体
１６  第１の板部材
１７  第２の板部材
１８  第１の板部材用の補強板部材
１９  第２の板部材用の補強板部材
２０  連結部材である角柱
２１  補強用フィン
２２  放熱用フィン
２５  耐圧単位構造体（第１実施例）
３５  耐圧単位構造体（第２実施例）
４５  耐圧単位構造体（第３実施例）
５０  圧力容器（第２実施形態）
５１  容器本体
【図１】
2014087638.tif 000003
【図２】
2014087638.tif 000004
【図３】
2014087638.tif 000005
【図４】
2014087638.tif 000006
【図５】
2014087638.tif 000007
【図６】
2014087638.tif 000008
【図７】
2014087638.tif 000009
【図８】
2014087638.tif 000010
【図９】
2014087638.tif 000011
【図１０】
2014087638.tif 000012
【図１１】
2014087638.tif 000013
【図１２】
2014087638.tif 000014
【国際調査報告】
2014087638.tif 000015
2014087638.tif 000016
2014087638.tif 000017
2014087638.tif 000018