專利名稱：壓力容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)用氣體制冷器等中使用的壓力容器。
背景技術(shù)：
一般而言，在壓力容器中，力學(xué)上的最佳形狀是球形，接下來是圓筒形。但是，例如在作為壓縮機(jī)用氣體制冷器而使用的壓力容器的情況下，需要考慮其他的主要零件、部件或與配管類的連接、在壓力容器內(nèi)收納的熱交換器的形狀、進(jìn)而壓力容器自身的設(shè)置場(chǎng)所等。因此，為了有效利用裝置內(nèi)的空間，優(yōu)選將其形狀做成長(zhǎng)方體。例如，在專利文獻(xiàn)I中公開了一種長(zhǎng)方體形狀的壓力容器。需要說明的是，作為長(zhǎng)方體形狀的壓力容器，不限于壓縮機(jī)用氣體制冷器，在其他的機(jī)械、裝置中也是常使用的形狀。另外，對(duì)壓力容器要求有剛性或強(qiáng)度上的設(shè)計(jì)要件。在上述專利文獻(xiàn)I記載的長(zhǎng)方體形狀的壓力容器中，為了滿足其要求的設(shè)計(jì)要件，在容器的外周設(shè)有格子狀的肋。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2003-106668號(hào)公報(bào)一般而言，作為壓力容器，在滿足所要求的設(shè)計(jì)要件的同時(shí)，還存在盡可能想要實(shí)現(xiàn)輕量化的需求。但是，上述專利文獻(xiàn)I記載的壓力容器會(huì)由于在容器的外周設(shè)置的格子狀的肋的緣故，導(dǎo)致重量相應(yīng)增加，不能說可以實(shí)現(xiàn)輕量化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種在滿足所要求的設(shè)計(jì)要件的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)輕量化的壓力容器。為了解決所述問題，本發(fā)明人著眼于在通過收容的高壓介質(zhì)的內(nèi)壓作用在壓力容器的各壁上而產(chǎn)生的應(yīng)力的分布上產(chǎn)生不均。即，著眼于在各壁上有只產(chǎn)生相對(duì)小的應(yīng)力的部分，這些部分為過度被加強(qiáng)的構(gòu)造。因此，想到取代設(shè)置直接導(dǎo)致壓力容器重量增加的格子狀的肋的構(gòu)造，為了消除產(chǎn)生的應(yīng)力分布的不均，削減被過度加強(qiáng)的部分，由此削減材料而能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化。本發(fā)明是鑒于這樣的觀點(diǎn)而提出的，其提供一種壓力容器，其具有多邊形的上壁；多邊形的底壁，其設(shè)置于該上壁的下方；側(cè)壁，其設(shè)置于所述上壁的周緣和與之對(duì)應(yīng)的所述底壁的周緣之間；上側(cè)曲面部，其通過向外側(cè)凸出的曲面連接所述上壁的周緣和所述側(cè)壁的上端；以及下側(cè)曲面部，其通過向外側(cè)凸出的曲面連接所述底壁的周緣和所述側(cè)壁的下端，其特征在于，壓力容器具有
上壁中央肋，其形成為包括所述上壁的中央的上壁中央部并沿特定方向延伸；上壁環(huán)狀肋，其形成為對(duì)所述上壁的相鄰的邊的大致中央部彼此分別進(jìn)行連結(jié)并包圍所述上壁中央肋；上側(cè)曲面部肋，其形成于所述上側(cè)曲面部的各邊的大致中央部，并且與所述上壁中央肋及所述上壁環(huán)狀肋連接設(shè)置；底壁中央肋，其形成為包括所述底壁的中央的底壁中央部并沿特定方向延伸；底壁環(huán)狀肋，其形成為對(duì)所述底壁的相鄰的邊的大致中央部彼此分別進(jìn)行連結(jié)并包圍所述底壁中央肋；下側(cè)曲面部肋，其形成于所述下側(cè)曲面部的各邊的大致中央部，并且與所述底壁中央肋及所述底壁環(huán)狀肋連接設(shè)置；以及·
主面肋，其形成于所述側(cè)壁的各主面的大致中央部，并且與所述上側(cè)曲面部肋及所述下側(cè)曲面部肋連接設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的壓力容器，通過在產(chǎn)生相對(duì)大的應(yīng)力的部分，即上壁中央部、環(huán)狀包圍上壁中央部的部分、上側(cè)曲面部的各邊的大致中央部、底壁中央部、環(huán)狀包圍底壁中央部的部分、下側(cè)曲面部的各邊的大致中央部及主面的大致中央部設(shè)置壁厚增大的肋，減小只產(chǎn)生相對(duì)小的應(yīng)力的其他的部分的壁厚，由此，作為壓力容器整體，能夠在滿足所要求的設(shè)計(jì)要件的同時(shí)，削減材料而實(shí)現(xiàn)輕量化。另外，能夠抑制向壓力容器的上壁、側(cè)壁及底壁的應(yīng)力分布的不均的產(chǎn)生。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述上壁中央肋具有包括所述上壁中央部的上壁中央肋主體、與所述上側(cè)曲面部肋連接的上壁中央肋連設(shè)部、及位于所述上壁中央肋主體和所述上壁中央肋連設(shè)部之間且在該上壁中央肋中形成得最薄的上壁中央肋薄壁部，所述上壁中央肋具有從所述上壁中央肋主體的中央部朝向所述上壁中央肋薄壁部厚度逐漸減小的形狀，所述上壁環(huán)狀肋具有上壁環(huán)狀肋主體、與所述上側(cè)曲面部肋連接的上壁環(huán)狀肋連設(shè)部、及位于所述上壁環(huán)狀肋主體和所述上壁環(huán)狀肋連設(shè)部之間且在該上壁環(huán)狀肋中形成得最薄的上壁環(huán)狀肋薄壁部，所述底壁中央肋具有包括所述底壁中央部的底壁中央肋主體、與所述下側(cè)曲面肋連接的底壁中央肋連設(shè)部、及位于所述底壁中央肋主體和所述底壁中央肋連設(shè)部之間且在該底壁中央肋中形成得最薄的底壁中央肋薄壁部，所述底壁中央肋具有從所述底壁中央肋主體的中央部朝向所述底壁中央肋薄壁部厚度逐漸減小的形狀，所述底壁環(huán)狀肋具有底壁環(huán)狀肋主體、與所述下側(cè)曲面部肋連接的底壁環(huán)狀肋連設(shè)部、及位于所述底壁環(huán)狀肋主體和所述底壁環(huán)狀肋連設(shè)部之間且在該底壁環(huán)狀肋中形成得最薄的底壁環(huán)狀肋薄壁部。如此，通過在各肋中增大產(chǎn)生相對(duì)大的應(yīng)力的部分的壁厚，減小只產(chǎn)生相對(duì)小的應(yīng)力的部分的壁厚，由此，能夠在滿足所要求的設(shè)計(jì)要件的同時(shí)，進(jìn)一步削減材料而實(shí)現(xiàn)輕量化。另外，能夠進(jìn)一步抑制向壓力容器的上壁及底壁的應(yīng)力分布的不均的產(chǎn)生。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述上側(cè)曲面部的內(nèi)表面及所述下側(cè)曲面部的內(nèi)表面具有相同的曲率半徑，在從上方觀察所述上壁時(shí)所述上壁中央肋薄壁部從所述側(cè)壁的內(nèi)表面朝向所述上壁中央部位于所述曲率半徑的二分之一倍到2倍的范圍，在從下方觀察所述底壁時(shí)所述底 壁中央肋薄壁部從所述側(cè)壁的內(nèi)表面朝向所述底壁中央部位于所述曲率半徑的二分之一倍到2倍的范圍。如此，容易消除在上壁及底壁產(chǎn)生的應(yīng)力分布的不均，同時(shí)容易實(shí)現(xiàn)壓力容器的輕量化。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述上壁中央肋薄壁部及所述上壁環(huán)狀肋薄壁部位于在作用有內(nèi)壓時(shí)在所述上壁產(chǎn)生的正方向的彎曲力矩和在所述上側(cè)曲面部產(chǎn)生的負(fù)方向的彎曲力矩平衡的部分，所述底壁中央肋薄壁部及所述底壁環(huán)狀肋薄壁部位于在作用有內(nèi)壓時(shí)在所述底壁產(chǎn)生的正方向的彎曲力矩和在所述下側(cè)曲面部產(chǎn)生的負(fù)方向的彎曲力矩平衡的部分。如此，由于上壁中央肋薄壁部及上壁環(huán)狀肋薄壁部位于上壁的正方向的彎曲力矩和負(fù)方向的彎曲力矩平衡的位置，即應(yīng)力的產(chǎn)生極小的部分，底壁中央肋薄壁部及底壁環(huán)狀肋薄壁部位于底壁上的同一部分，因此，能夠進(jìn)一步減小這些各薄壁部的壁厚，能夠?qū)崿F(xiàn)壓力容器的進(jìn)一步的輕量化。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述上壁及所述底壁是四方形。如此，容易有效確保壓力容器的內(nèi)部空間。發(fā)明效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在滿足所要求的設(shè)計(jì)要件的同時(shí)，可以削減材料而實(shí)現(xiàn)輕量化的壓力容器。


圖I是本發(fā)明的一實(shí)施方式的壓力容器的二分之一模型的立體圖。圖2是表示圖I所示的模型的內(nèi)表面的狀態(tài)的立體圖。圖3是圖I的III-III剖面的立體圖。圖4是長(zhǎng)方體形狀的壓力容器的二分之一模型的立體圖。圖5是說明在圖4的V-V剖面上產(chǎn)生的彎曲力矩的分布的圖。圖6是設(shè)有格子狀肋的現(xiàn)有容器的二分之一模型的立體7是表示比較例以及實(shí)施例的解析結(jié)果的圖。符號(hào)說明I 上壁Ia上壁中央部Ib上壁中央肋Ic上壁中央肋主體Id上壁中央肋連設(shè)部Ie上壁中央肋薄壁部If上壁輔助肋Ig上壁輔助肋主體Ih上壁輔助肋連設(shè)部Ii上壁輔助肋薄壁部
Ij上壁環(huán)狀肋Ik上壁環(huán)狀肋主體11上壁環(huán)狀肋連設(shè)部Im上壁環(huán)狀肋薄壁部2 側(cè)壁2a 主面2b主面連結(jié)部2c主面肋·
3上側(cè)曲面部3a 邊部3b拐角部3c上側(cè)曲面部肋
具體實(shí)施例方式在內(nèi)壓作用于長(zhǎng)方體形狀的壓力容器的情況下，該容器以基本上接近球體的方式發(fā)生變形。首先，對(duì)于該點(diǎn)，參照?qǐng)D4以及圖5進(jìn)行說明。圖4是長(zhǎng)方體形狀的壓力容器的二分之一模型的立體圖。需要說明的是，在圖4中，示出了長(zhǎng)方體形狀的壓力容器中的上壁。圖5示意地表示作用于圖4的V-V剖面的彎曲力矩的分布圖。在該圖中的A部，作用有使曲率減少的方向、即正方向的彎曲力矩。另一方面，在B部作用有使曲率增加的方向、即負(fù)方向的彎曲力矩。此時(shí)，在Z部附近，由于彎曲力矩的正負(fù)倒轉(zhuǎn)，因此，力矩成為零、或者非常小的狀態(tài)。本實(shí)施方式是使在壓力容器上設(shè)置的肋的位置及其壁厚大致對(duì)應(yīng)于上述那樣分布的力矩的大小的實(shí)施方式。即，基本上，在力矩的絕對(duì)值大的部分設(shè)置壁厚大的肋，減小力矩的絕對(duì)值為零、或力矩小的部分的壁厚。如此，通過使在壓力容器上設(shè)置的肋的位置及其壁厚匹配于力矩的大小，容器作為整體均勻負(fù)擔(dān)負(fù)載，因此可以使壓力容器形成為沒有浪費(fèi)的形狀。換言之，在現(xiàn)有的長(zhǎng)方體形狀的壓力容器中，即使是只產(chǎn)生相對(duì)小的彎曲力矩的部分，也是具有與產(chǎn)生相對(duì)大的彎曲力矩的部分相同的厚度的肋的形狀，所以該部分成為被過度加強(qiáng)的多余壁厚，導(dǎo)致重量增加。下面，對(duì)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，參照附圖進(jìn)行說明。圖I是本發(fā)明的一實(shí)施方式的壓力容器的二分之一模型的立體圖。本實(shí)施方式的壓力容器由于是相對(duì)于Z的各方向的中央對(duì)稱的形狀，所以使用在Z的各方向的各自的中央切斷的二分之一的模型來進(jìn)行說明。需要說明的是，在圖I中，示出本實(shí)施方式的壓力容器之中的上壁。圖2是從-Z方向觀察圖I所示的模型的狀態(tài)、即表示上壁的內(nèi)表面的狀態(tài)的立體圖。圖3是表示在III-III剖面切斷圖I的模型的狀態(tài)的立體圖。如圖I所示，本實(shí)施方式的壓力容器的二分之一模型具有上壁I ;在上壁I與未圖示的底壁之間設(shè)置的側(cè)壁2 ;以及通過向外側(cè)凸出的曲面連接上壁I的周緣和側(cè)壁2的上端的上側(cè)曲面部3。該壓力容器I還在其內(nèi)部具有熱交換器或配管等，但它們的圖示省略。上壁I具有以包括上壁I的中央的上壁中央部Ia且沿特定方向(X軸方向)延伸的方式形成的上壁中央肋Ib ;在該上壁中央肋Ib的附近形成的上壁輔助肋If;以及以分別連結(jié)上壁I的相鄰的各邊的大致中央部彼此的方式形成的上壁環(huán)狀肋lj。另外，如圖2所示，上壁I的內(nèi)面平坦地形成。如圖3所示，上壁中央肋Ib具有包括上壁中央部Ia的上壁中央肋主體Ic ;與后述的上側(cè)曲面部肋3c連接的上壁中央 肋連設(shè)部Id ；以及在上壁中央肋主體Ic和上壁中央肋連設(shè)部Id之間形成為在上壁中央肋Ib中最薄的上壁中央肋薄壁部le。上壁中央部Ia由于作用有高壓介質(zhì)的內(nèi)壓，所以在該上壁中央部Ia產(chǎn)生的應(yīng)力在容器內(nèi)最大，所以上壁中央肋Ib中的上壁中央肋主體Ic的中央的厚度以在該上壁中央肋Ib中最大的方式形成。而且，該上壁中央肋Ib具有從上壁中央部Ia到上壁中央肋薄壁部Ie厚度逐漸減小且其外表面由向外側(cè)凸出的曲面連接的形狀。具體而言，上壁中央肋Ib中最厚的部分的厚度優(yōu)選是上壁中央肋薄壁部Ie的厚度的2. 5倍到8倍。上壁中央肋薄壁部Ie形成為從上方看上壁I時(shí)，從側(cè)壁2的與上壁中央肋連設(shè)部Id連接的主面2a的內(nèi)表面朝向上壁中央部la，位于后述的上側(cè)曲面部3的內(nèi)表面的曲率半徑r的二分之一倍到2倍的范圍。更優(yōu)選的是，形成于在上壁產(chǎn)生的正方向的彎曲力矩和在上側(cè)曲面部3產(chǎn)生的負(fù)方向的彎曲力矩平衡的部分，即彎曲力矩的合計(jì)為零或者非常小的狀態(tài)的部分。該上壁中央肋薄壁部Ie的外表面形成為向內(nèi)側(cè)凸出的曲面。另外，與上壁I的在后述的拐角部3b附近的厚度相比，上壁中央肋薄壁部Ie的厚度可以比其大，可以比其小，或也可以相同。上壁輔助肋If在上壁中央肋Ib的長(zhǎng)度方向的各端部的附近各形成一對(duì)，從而對(duì)上壁中央肋Ib負(fù)擔(dān)的負(fù)載進(jìn)行輔助。上壁輔助肋If具有沿著與上壁中央肋Ib的長(zhǎng)度方向平行的方向延伸的形狀，并具有上壁輔助肋主體Ig ;與上側(cè)曲面部肋3C連接的上壁輔助肋連設(shè)部Ih ;以及位于上壁輔助肋主體Ig和上壁輔助肋連設(shè)部Ih之間且在上壁輔助肋If中以最薄的方式形成的上壁輔助肋薄壁部li。而且，該上壁輔助肋If的外表面形成為上壁輔助肋薄壁部Ii的部分向內(nèi)側(cè)凸出，其他部分向外側(cè)凸出的曲面。上壁環(huán)狀肋Ij以連結(jié)上壁I的相鄰的各邊的大致中央部彼此的方式形成。該上壁環(huán)狀肋Ij具有如下形狀相比于對(duì)上壁I的相鄰的邊的大致中央部彼此進(jìn)行連結(jié)的線段，以上壁環(huán)狀肋Ij的中央部分更向上壁中央部Ia靠近的方式彎曲。上壁環(huán)狀肋Ij具有上壁環(huán)狀肋主體Ik ;與上側(cè)曲面部肋3c連接的上壁環(huán)狀肋連設(shè)部11 ;以及位于上壁環(huán)狀肋主體Ik和上壁環(huán)狀肋連設(shè)部11之間且在該上壁環(huán)狀肋Ij中以最薄的方式形成的上壁環(huán)狀肋薄壁部lm。上壁環(huán)狀肋薄壁部Im形成為從上方看上壁I時(shí)，從與上壁I的給定的邊連接的主面2a的內(nèi)表面的大致中央部朝向連接于與該給定的邊相鄰的邊的主面2a的內(nèi)表面的大致中央部，位于上側(cè)曲面部3的內(nèi)表面的曲率半徑r的二分之一倍到2倍的范圍。更優(yōu)選的是，形成于在上壁產(chǎn)生的正方向的彎曲力矩和在上側(cè)曲面部3產(chǎn)生的負(fù)方向的彎曲力矩平衡的部分，即彎曲力矩的合計(jì)為零或者非常小的狀態(tài)的部分。另外，上壁環(huán)狀肋薄壁部Im的外表面形成為向內(nèi)側(cè)凸出的曲面。側(cè)壁2設(shè)置在上壁I的周緣和底壁的周緣之間。側(cè)壁2具有圖I中呈與XZ面平行的面的主面2a以及呈與YZ面平行的面的主面2a ;以及將這些主面2a彼此連結(jié)起來的主面連結(jié)部2b。而且，各主面2a在其大致中央部具有主面肋2c。在本實(shí)施方式中，由于上壁I是在一方向(Y方向)上長(zhǎng)的長(zhǎng)方形，所以在其短邊(與X軸 平行的邊)上形成有一個(gè)主面肋2c，在其長(zhǎng)邊(與Y軸平行的邊)上形成有兩個(gè)主面肋2c。另外，如圖2所示，主面2a的內(nèi)表面平坦地形成。主面連結(jié)部2b是對(duì)在相互正交的方向上擴(kuò)展的主面2a彼此進(jìn)行連結(jié)的部分，呈向外側(cè)凸出的曲面形狀。如圖2所示，該主面連結(jié)部2b具有對(duì)各主面2a的平坦的內(nèi)表面彼此進(jìn)行連結(jié)的曲面狀的內(nèi)表面。主面肋2c形成于當(dāng)高壓介質(zhì)的內(nèi)壓作用時(shí)在主面2a產(chǎn)生的應(yīng)力最大的主面2a內(nèi)的中央部。主面肋2c在其上端與上側(cè)曲面部肋3c連接，在其下端與未圖示的下側(cè)曲面部肋連接。上側(cè)曲面部3是由向外側(cè)凸出的曲面連接上壁I的周緣和側(cè)壁2的上端的部分，其具有與上壁I的各邊對(duì)應(yīng)的邊部3a以及對(duì)相鄰的邊部3a彼此進(jìn)行連結(jié)的拐角部3b。而且，在邊部3a的中央部形成有上側(cè)曲面部肋3c。如圖2所示，邊部3a具有對(duì)上壁I的平坦的內(nèi)表面和主面2a的平坦的內(nèi)表面進(jìn)行連接的曲面狀的內(nèi)表面。拐角部3b具有對(duì)相鄰的邊部3a的曲面狀的內(nèi)表面彼此進(jìn)行連結(jié)，并且對(duì)上壁I的內(nèi)表面和主面連結(jié)部2b的內(nèi)表面進(jìn)行連接的曲面狀的內(nèi)表面。而且，拐角部3b的厚度形成得在上側(cè)曲面部3中最小。另外，如圖2所示，上側(cè)曲面部3的內(nèi)表面形成為具有規(guī)定的曲率半徑r的圓弧狀。上側(cè)曲面部肋3c形成于當(dāng)高壓介質(zhì)的內(nèi)壓作用時(shí)在邊部3a產(chǎn)生的應(yīng)力最大的邊部3a的中央部。位于長(zhǎng)邊的上側(cè)曲面部肋3c在其上端與上壁中央肋連設(shè)部Id、上壁輔助肋連設(shè)部Ih及上壁環(huán)狀肋連設(shè)部11連接，在其下端與主面肋2c連設(shè)即連接設(shè)置。另外，位于短邊的上側(cè)曲面部肋3c在其上端與上壁環(huán)狀肋連設(shè)部11連接，在其下端與主面肋2c連設(shè)。需要說明的是，壓縮機(jī)用氣體制冷器由于是通過鑄造法制造的，所以即便是如本實(shí)施方式那樣壁厚變化的形狀的容器也可以制造。如上所述，在本實(shí)施方式的壓力容器中，通過在產(chǎn)生相對(duì)大的應(yīng)力的部分，即上壁中央部la、環(huán)狀包圍上壁中央部Ia的部分、上側(cè)曲面部3的各邊的大致中央部、底壁中央部、環(huán)狀包圍底壁中央部的部分、下側(cè)曲面部的各邊的大致中央部及主面2a的大致中央部設(shè)置壁厚增大的肋，減小只產(chǎn)生相對(duì)小的應(yīng)力的其他的部分的壁厚，由此，作為壓力容器整體，能夠在滿足所要求的設(shè)計(jì)要件的同時(shí)，削減材料而實(shí)現(xiàn)輕量化。另外，能夠抑制向壓力容器的上壁I、底壁及側(cè)壁2的應(yīng)力分布的不均的產(chǎn)生。另外，在本實(shí)施方式中，上壁中央肋Ib具有從上壁中央部Ia到上壁中央肋薄壁部Ie其厚度逐漸減小的形狀，上壁環(huán)狀肋Ij具有上壁環(huán)狀肋薄壁部lm。另外，底壁中央肋具有從底壁中央部到底壁中央肋薄壁部其厚度逐漸減小的形狀，底壁環(huán)狀肋具有底壁環(huán)狀肋薄壁部。如此，通過在各肋中增大產(chǎn)生相對(duì)大的應(yīng)力的部分的壁厚，減小只產(chǎn)生相對(duì)小的應(yīng)力的部分的壁厚，由此，能夠在滿足所要求的設(shè)計(jì)要件的同時(shí)，進(jìn)一步削減材料而實(shí)現(xiàn)輕量化。另外，能夠進(jìn)一步抑制向壓力容器的上壁I的應(yīng)力分布的不均的產(chǎn)生。另外，在本實(shí)施方式中，上側(cè)曲面部3及下側(cè)曲面部的內(nèi)表面具有相同的曲率半徑r，上壁中央肋薄壁部Ie在從上方看上壁I時(shí)從側(cè)壁2的內(nèi)表面朝向上壁中央部Ia位于曲率半徑r的二分之一倍到2倍的范圍，底壁中央肋薄壁部在從下方看底壁時(shí)從側(cè)壁2的內(nèi)表面朝向底壁中央部位于曲率半徑r的二分之一倍到2倍的范圍，因此，容易消除在上壁I及底壁產(chǎn)生的應(yīng)力分布的不均，同時(shí)容易實(shí)現(xiàn)壓力容器的輕量化。另外，在本實(shí)施方式中，上壁中央肋薄壁部Ie及上壁環(huán)狀肋薄壁部Im位于在作用有內(nèi)壓時(shí)在上壁I產(chǎn)生的正方向的彎曲力矩和在上側(cè)曲面部3產(chǎn)生的負(fù)方向的彎曲力矩平衡的部分，即應(yīng)力的產(chǎn)生極小的部分，底壁中央肋薄壁部及底壁環(huán)狀肋薄壁部位于在作用 有內(nèi)壓時(shí)在底壁產(chǎn)生的正方向的彎曲力矩和在下側(cè)曲面部產(chǎn)生的負(fù)方向的彎曲力矩平衡的部分，即應(yīng)力的產(chǎn)生極小的部分，因此，能夠進(jìn)一步減小這些各薄壁部的壁厚，能夠?qū)崿F(xiàn)壓力容器的進(jìn)一步的輕量化。另外，在本實(shí)施方式中，由于上壁I及底壁是四方形，因此容易確保壓力容器的內(nèi)部空間。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，由于對(duì)應(yīng)于在壓力容器上產(chǎn)生的應(yīng)力分布而設(shè)置肋并且使該肋的壁厚變化，所以能夠抑制向容器的各壁的應(yīng)力分布的不均的產(chǎn)生，且能夠由壓力容器整體有效負(fù)擔(dān)負(fù)荷。需要說明的是，今次公開的實(shí)施方式在所有的方面都是例示，不應(yīng)認(rèn)為限制于此。本發(fā)明的范圍并不是由上述的實(shí)施方式的說明表示，而是由權(quán)利要求的范圍表示，還包括在與權(quán)利要求范圍等同意義以及范圍內(nèi)的所有變更。例如，在上述實(shí)施方式中，例示了上壁I以及底壁是四方形的例子，但其不限于四方形，也可以是其他的多邊形。需要說明的是，在是其他的多邊形的情況下，也起到與四方形的情況下同樣的作用、效果。尤其，在上壁I及底壁是正方形的情況下，上壁中央肋Ib形成為包括上壁中央部Ia并連結(jié)相對(duì)的邊彼此的十字狀，底壁中央肋形成為包括底壁中央部并連結(jié)相對(duì)的邊彼此的十字狀，在各主面2a上分別形成一個(gè)主面肋2c。另外，在上述實(shí)施方式中，例示了上壁中央肋Ib具有上壁中央肋薄壁部le，上壁輔助肋If具有上壁輔助肋薄壁部li，上壁環(huán)狀肋Ij具有上壁環(huán)狀肋薄壁部lm，底壁中央肋具有底壁中央肋薄壁部，底壁輔助肋具有底壁輔助肋薄壁部，底壁環(huán)狀肋具有底壁環(huán)狀肋薄壁部的例子，但所述各薄壁部可以省略。另外，在上述實(shí)施方式中，例示了上壁中央肋Ib及上側(cè)曲面部肋3c由曲面連接，上壁環(huán)狀肋Ij及上側(cè)曲面部肋3c由曲面連接，底壁中央肋及下側(cè)曲面部肋由曲面連接，底壁環(huán)狀肋及下側(cè)曲面部肋由曲面連接的例子，但這些部位全都可以由平面連接。另外，在上述實(shí)施方式中，例示了上壁I具有上壁輔助肋lf，底壁具有底壁輔助肋的例子，但所述各輔助肋可以省略。此時(shí)，僅僅通過省略各輔助肋是不能滿足所要求的設(shè)計(jì)要件的，因此，需要較大地形成其短邊方向(Y軸方向)的寬度，使得上壁及底壁的各中央肋能夠負(fù)擔(dān)這些輔助肋所負(fù)擔(dān)的負(fù)載部分。下面，比較說明關(guān)于本實(shí)施方式的壓力容器的實(shí)施例與圖6所示的現(xiàn)有的長(zhǎng)方體形狀的壓力容器。
實(shí)施例制作圖6所示的現(xiàn)有的長(zhǎng)方體形狀的壓力容器、以及圖I所示的本實(shí)施方式的壓力容器的F E M解析模型，通過彈塑性解析比較在作用有內(nèi)壓時(shí)的應(yīng)力以及變位。另外，還對(duì)于重量一并進(jìn)行比較。在此，本實(shí)施方式的壓力容器、即在壓縮機(jī)用氣體制冷器中使用的壓力容器的主要的剛性、強(qiáng)度上的設(shè)計(jì)要件為以下兩點(diǎn)。(I)使最高使用壓力I. 14MPa時(shí)的最大變位量(以下，稱為“要件I的值”。)為
2.5m m以下；(2)使最小耐壓破壞強(qiáng)度8. 19MPa時(shí) 的最大應(yīng)力(以下,稱為“要件2的值”。)為430MPa 以下。需要說明的是，以下，基于實(shí)施例說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式只要不超過其要旨，不限于以下的實(shí)施例。(比較例)圖6是具有格子狀的加強(qiáng)肋的現(xiàn)有的長(zhǎng)方體形狀的壓力容器的解析模型。本模型是殼要素模型，考慮對(duì)稱性，為上側(cè)二分之一模型。關(guān)于本模型的大小，板厚中心的值為長(zhǎng)772. 5mm、寬631mm、高180mm,板厚為17mm。另外，肋的高度為26. 5mm (殼模型上為26. 5+17/2 = 35mm)，Y方向肋的厚度為23mm，X方向的肋的厚度為46mm。在該比較例中，容器整體的重量為254kg，要件I的值為I. 36mm，要件2的值為425MPa。(實(shí)施例)下面，對(duì)圖I所示的本實(shí)施方式的壓力容器I的實(shí)施例進(jìn)行說明。本模型的內(nèi)表面大小為長(zhǎng)755. 5mm、寬614mm以及高度163mm。另外，材質(zhì)使用FCD 450。在該實(shí)施例中，容器整體的重量為170kg，要件I的值為I. 12mm，要件2的值為420MPa。圖7示出將以上的結(jié)果做成表格。從該圖7可知，本實(shí)施例的壓力容器可滿足設(shè)計(jì)要件，并且比現(xiàn)有的壓力容器更能實(shí)現(xiàn)輕量化。更具體地說，在實(shí)施例的壓力容器中，能夠確保在現(xiàn)有的壓力容器以上的強(qiáng)度特性，同時(shí)是現(xiàn)有的壓力容器的約67%的重量。另外，在實(shí)施例的壓力容器中，結(jié)果是除拐角部外大致遍及容器整體都為大致均勻的應(yīng)力，容器作為整體而沒有浪費(fèi)地分擔(dān)負(fù)載。相對(duì)于此，在圖6所示的現(xiàn)有容器的情況下，與本實(shí)施方式的實(shí)施例相比，在大范圍產(chǎn)生相對(duì)低應(yīng)力的部分，因此，結(jié)果是在容器整體上無法有效分擔(dān)負(fù)載。
權(quán)利要求
1.一種壓力容器，其具有 多邊形的上壁； 多邊形的底壁，其設(shè)置于該上壁的下方； 側(cè)壁，其設(shè)置于所述上壁的周緣和與之對(duì)應(yīng)的所述底壁的周緣之間； 上側(cè)曲面部，其通過向外側(cè)凸出的曲面連接所述上壁的周緣和所述側(cè)壁的上端；以及 下側(cè)曲面部，其通過向外側(cè)凸出的曲面連接所述底壁的周緣和所述側(cè)壁的下端， 其特征在于， 壓力容器具有 上壁中央肋，其形成為包括所述上壁的中央的上壁中央部并沿特定方向延伸； 上壁環(huán)狀肋，其形成為對(duì)所述上壁的相鄰的邊的大致中央部彼此分別進(jìn)行連結(jié)并包圍所述上壁中央肋； 上側(cè)曲面部肋，其形成于所述上側(cè)曲面部的各邊的大致中央部，并且與所述上壁中央肋及所述上壁環(huán)狀肋連接設(shè)置； 底壁中央肋，其形成為包括所述底壁的中央的底壁中央部并沿特定方向延伸； 底壁環(huán)狀肋，其形成為對(duì)所述底壁的相鄰的邊的大致中央部彼此分別進(jìn)行連結(jié)并包圍所述底壁中央肋； 下側(cè)曲面部肋，其形成于所述下側(cè)曲面部的各邊的大致中央部，并且與所述底壁中央肋及所述底壁環(huán)狀肋連接設(shè)置；以及 主面肋，其形成于所述側(cè)壁的各主面的大致中央部，并且與所述上側(cè)曲面部肋及所述下側(cè)曲面部肋連接設(shè)置。
2.如權(quán)利要求I所述的壓力容器，其特征在于， 所述上壁中央肋具有包括所述上壁中央部的上壁中央肋主體、與所述上側(cè)曲面部肋連接的上壁中央肋連設(shè)部、及位于所述上壁中央肋主體和所述上壁中央肋連設(shè)部之間且在該上壁中央肋中形成得最薄的上壁中央肋薄壁部，所述上壁中央肋具有從所述上壁中央肋主體的中央部朝向所述上壁中央肋薄壁部厚度逐漸減小的形狀， 所述上壁環(huán)狀肋具有上壁環(huán)狀肋主體、與所述上側(cè)曲面部肋連接的上壁環(huán)狀肋連設(shè)部、及位于所述上壁環(huán)狀肋主體和所述上壁環(huán)狀肋連設(shè)部之間且在該上壁環(huán)狀肋中形成得最薄的上壁環(huán)狀肋薄壁部， 所述底壁中央肋具有包括所述底壁中央部的底壁中央肋主體、與所述下側(cè)曲面肋連接的底壁中央肋連設(shè)部、及位于所述底壁中央肋主體和所述底壁中央肋連設(shè)部之間且在該底壁中央肋中形成得最薄的底壁中央肋薄壁部，所述底壁中央肋具有從所述底壁中央肋主體的中央部朝向所述底壁中央肋薄壁部厚度逐漸減小的形狀， 所述底壁環(huán)狀肋具有底壁環(huán)狀肋主體、與所述下側(cè)曲面部肋連接的底壁環(huán)狀肋連設(shè)部、及位于所述底壁環(huán)狀肋主體和所述底壁環(huán)狀肋連設(shè)部之間且在該底壁環(huán)狀肋中形成得最薄的底壁環(huán)狀肋薄壁部。
3.如權(quán)利要求2所述的壓力容器，其特征在于， 所述上側(cè)曲面部的內(nèi)表面及所述下側(cè)曲面部的內(nèi)表面具有相同的曲率半徑， 在從上方觀察所述上壁時(shí)所述上壁中央肋薄壁部從所述側(cè)壁的內(nèi)表面朝向所述上壁中央部位于所述曲率半徑的二分之一倍到2倍的范圍，在從下方觀察所述底壁時(shí)所述底壁中央肋薄壁部從所述側(cè)壁的內(nèi)表面朝向所述底壁中央部位于所述曲率半徑的二分之一倍到2倍的范圍。
4.如權(quán)利要求2或3所述的壓力容器，其特征在于， 所述上壁中央肋薄壁部及所述上壁環(huán)狀肋薄壁部位于在作用有內(nèi)壓時(shí)在所述上壁產(chǎn)生的正方向的彎曲力矩和在所述上側(cè)曲面部產(chǎn)生的負(fù)方向的彎曲力矩平衡的部分，所述底壁中央肋薄壁部及所述底壁環(huán)狀肋薄壁部位于在作用有內(nèi)壓時(shí)在所述底壁產(chǎn)生的正方向的彎曲力矩和在所述下側(cè)曲面部產(chǎn)生的負(fù)方向的彎曲力矩平衡的部分。
5.如權(quán)利要求I所述的壓力容器，其特征在于， 所述上壁及所述底壁是四方形。
全文摘要
提供一種滿足要求的設(shè)計(jì)要件，能實(shí)現(xiàn)輕量化的壓力容器。其具有多邊形的上壁；多邊形的底壁；在上壁和底壁之間設(shè)置的側(cè)壁；連接上壁和側(cè)壁的上側(cè)曲面部；連接底壁和側(cè)壁的下側(cè)曲面部；形成為包括上壁的中央的上壁中央部并沿特定方向延伸的上壁中央肋；形成為對(duì)上壁的相鄰的邊的大致中央部彼此分別進(jìn)行連結(jié)并包圍上壁中央肋的上壁環(huán)狀肋；形成于上側(cè)曲面部的各邊的大致中央部的上側(cè)曲面部肋；形成為包括底壁的中央的底壁中央部并沿特定方向延伸的底壁中央肋；形成為對(duì)底壁的相鄰的邊的大致中央部彼此分別進(jìn)行連結(jié)并包圍底壁中央肋的底壁環(huán)狀肋；形成于下側(cè)曲面部的各邊的大致中央部的下側(cè)曲面部肋；及形成于側(cè)壁的各主面的大致中央部的主面肋。
文檔編號(hào)F16J12/00GK102954213SQ20121026982
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者片岡保人, 濱口裕充 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所