JP2011526350A - 収着機用、特に吸着機用の薄肉直方体自立型真空容器 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に吸着装置用の、特に薄肉である実質的に直方体の自立型真空容器、及びその使用に関する。
【選択図】図４a

Description

本発明は、特に吸着装置用の、特に薄肉である実質的に直方体の自立型真空容器、及びその使用に関する。

真空容器は通常、例えば水を冷媒として使用することができることから、圧力が低くて済むため、収着機内での効果的な蒸発に必要とされる。よく知られている典型的な真空容器は主として円筒の本体を呈し、特に、少なくとも４ｍｍ又は５ｍｍの厚みを有する金属外殻から成る。かかる真空容器は他の収着機構成要素に比して非常に重量がある。これらの真空容器における内部構造物（internal fixtures）は多くの場合、吸着器、凝縮器又は蒸発器として使用される積層型熱交換器におけるように矩形である。これらの理由で、真空容器が占めるスペースは多くの場合、有効に使用することができない。これは、出力密度及び材料コストに不利であるだけでなく、熱的質量にも不利である（図１を参照）。

そのため、従来技術では、これらの不都合点を解消しようとする努力及び試みが絶えなかった。例えば、通常３ｍｍを超えない厚みの材料から外殻が作製される、波形補強材を備えた円筒容器を製造しようとする試みがなされてきた。さらに、熱交換器要素等の内部構造物によって内側から支持される非自立型容器が記載されている。この原理は、例えば、内部に収容されている製品によって薄い真空フィルムを安定させて支持する、食品業界における真空包装から、平均的な当業者に知られている。

従来技術では、吸着器／脱着器ユニットが、熱交換器と伝熱接触する熱伝導性レセプタクルを備える、様々な吸収式ヒートポンプが記載されている。これらのよく知られたレセプタクルは以下の２つの機能を果たす：一方で、熱交換器及び収着剤（sorbent：吸収剤）間の伝熱、他方で、吸着器／脱着器ユニットに対し安定した構造をもたらす。この安定した構造は、この構造ユニットがさらなる安定性を与える必要がなく、吸着器／脱着器ユニット及び凝縮器／蒸発器ユニットを収容している内部スペースを外部環境からシールする役割を果たすだけであるため、吸収式ヒートポンプの共通ハウジングに特に薄肉を用いることを可能にすることが報告されている。典型的に、外壁は、薄板金筐体として設計され、特に真空影響（vacuumimpinging：減圧影響）後に、吸着器／脱着器ユニット又は凝縮器／蒸発器ユニットに当接してそれらによって支持されるように薄肉厚を有する。薄板金筐体は上記に挙げたユニットによって支持される（bracedand supported）ため、かかる筐体は非自立型真空外囲器又は非支持型真空外囲器と呼ばれる。

数多くの自立型容器が専門家に既知である（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。これらのよく知られた部分的に自立型の真空容器は円形横断面を有し、概して、幾つかの円形外殻セグメントによって接合される。特に特許文献１は円筒の自立型真空容器を記載している。特許文献２は合成材料から作製される超軽量の積層型真空容器を開示している。また、薄肉自立型タンクが航空機の外殻構造又はロケットのタンク構造の構成において用いられているが、これらのタンクは真空容器として使用することはできない。よく知られている圧力容器の大半は、自立型である限り円筒であり、真空容器は圧倒的に円筒である。

円筒容器を波形により補強することのほか、当然のことながら、少なくとも５ｍｍの肉厚を呈する外壁を有すると共に、内側にある補強ブラケットによって支持をさらに与えられる、矩形真空容器を製造することも可能である。

これらの従来技術の解決策は、場合によってはたった３ｍｍ厚の薄肉筐体を有し得る円筒容器であっても、矩形の内部構造物が備わっている場合は不十分な容積の使用しか見込めないため、全体的に不都合である。

初めの非常に説得性のある非自立型真空容器は、真空力（vacuumforce：減圧力）が容器壁によって吸着されて全ての内部構成要素及び内部構造物に伝達されるため、実用では多くの欠点を呈する。装置の全ての内部部品は互いに対して精密に位置決めされねばならず、その結果、構成の際に数多くの従属事項を伴う。さらに、非常に安定した構成要素であって、真空力が伝達する機械的負荷に耐えることが可能な構成要素しか用いることができない。スペーサー同様、構成要素の熱的分離に必要とされる伝熱装置により、決まってデッドボリュームが生じる（図２ａ）及び図２ｂ）を参照）。補強ブラケットによって内側から支持される直方体の厚肉容器は非常に重量があり、したがって費用がかかる（図３を参照）。

特開昭６３−２８０９６４号 英国特許出願公開第２３０３６９４号 独国特許出願公開第１０２００７００３０７７号 独国特許出願公開第１０２００６０３２３０４号

したがって、本発明の目的は、従来技術の不都合点を呈さない装置を提供することである。

収着機、特に吸着式冷凍機用の、容器壁すなわち外壁、場合によっては内側に仕切壁を備えた自立型真空容器であって、直方体又は実質的に直方体であり、容器壁が３ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満、特に好ましくは１ｍｍ未満の厚みを呈する自立型真空容器を製造することができることは、非常に驚くべきことであった。従来技術では、収着機用、特に吸着機用の自立型真空容器であって、直方体であり、上記の特別な肉厚を有する壁を呈する自立型真空容器についての言及はない。現行の技術水準における開発は全く異なる方向にあった。筒状の薄肉自立型真空容器、又は矩形の薄肉非自立型真空容器の提案が出されてきたが、それによれば、薄肉は３ｍｍ未満とされている。平均的な専門家に対し、薄肉真空容器（特に吸着式冷凍機用ではない）であって、直方体及び自立型であり、外壁が３ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満、特に好ましくは１ｍｍ未満の厚みを呈する、薄肉真空容器の提供を求めるような奨励はなかった。特に、このことは、薄肉真空容器が０．８ｍｍ未満、好ましくは０．７ｍｍ未満、特に好ましくは０．６ｍｍ未満の肉厚を有する外壁又は容器壁を呈することを意味する。そのような最小限の肉厚の外壁を有する自立型真空容器は、非常に軽量でありながらも真空力の機械的負荷に耐えることができるという点で特に有利である。真空容器に本発明による上記の肉厚、特に好適な肉厚を設けることができ、真空力下で（その圧力に応じて、圧力又は真空が基準として用いられ、容器の内側の真空により、例えばそれに対してかけられた圧力が増加することになる）、選択的にへこむにもかかわらず完全に機能的なままであることは、非常に驚くべきことであった。この選択的なへこみ（indenting）は、真空容器が耐内破性であるが、真空影響下ではっきりと変形することを意味する。これまで、平均的な専門家は、かかる真空容器は収着機、特に吸着機におけるいかなる環境下でも使用することができないものとみなしてきた。これまで、かかる真空容器は上記のようにして使用されることはなかったが、その理由は、専門家集団（expert community）がそのような容器の一部に関して不安定性及び不確実性を前提としていたからである。本発明による真空容器において、特に吸着式冷凍機において使用される場合に、圧力影響を受けた（及び、変形の度合いに応じて、その後のさらなる静止段階の負圧の印加後の）真空容器のはっきりと知覚できるくぼみ又はへこみであっても、機能上の故障又は他の不都合点をもたらさないことを示したことは本発明者らの功績によるものである。くぼみは負圧の印加に起因し、したがって、そのような印加の結果として定義することができる。

本発明の課題を、好ましくは外側のストラット、形材（section）若しくはブラケット、又は内側若しくは外側の波形を呈する、直方体の薄肉自立型真空容器によって解決することができることは、非常に驚くべきことであった。従来技術では、吸収式ヒートポンプ用の直方体の薄肉自立型真空容器についての言及はない。本発明の容器は、従来技術における容器よりも軽量であると共に費用がかからず、３ｍｍ未満、２ｍｍ以下、１ｍｍ以下の厚みを有する容器壁を呈する。また、不安定な内部構造物は、真空力を吸着する必要がないため、これらの矩形の自立型真空容器の内側に配置することができる。これはさらに、内部構造物を互いに直接寄せて配置する技術的な必要性、また同様に構成要素（熱的分離がなければ吸収式ヒートポンプにおいて互いに寄り合うであろう）の熱的分離の必要性を省く。吸着機用の本発明の直方体の自立型真空容器は、本発明による少なくとも１つの熱交換器を収容する。好ましくは、本発明の容器は、自立型真空容器の壁に内側又は外側のブレース又は波形を呈し得る。

特に、固体吸収剤による（solid）吸収式ヒートポンプであって、
（ａ）好ましくは熱交換器及び固体収着剤を有する少なくとも１つの吸着器／脱着器ユニットと、
（ｂ）外部環境からシールされた共通ハウジング内に少なくとも部分的に、好ましくは完全に配置される、少なくとも１つの凝縮器、少なくとも１つの蒸発器及び／又は少なくとも１つの凝縮器／蒸発器ユニットとを備え、そのため該吸収式ヒートポンプが以下のさらなる特徴：
（ｃ）吸着器／脱着器ユニットが、熱交換器と伝熱接続するように配置される熱伝導性レセプタクルを備え、
（ｄ）レセプタクルが収着剤を回収し、
（ｅ）レセプタクルが吸着器／脱着器ユニットにその安定性を与え、
（ｆ）共通ハウジングの内部スペースが真空影響を受け、共通ハウジングが、本発明による直方体の薄肉自立型真空容器として設計され、それにより、真空によって生じる圧潰力（collapsive forces）が真空容器の変形につながり得るが、真空容器の内破には至らず、そのため、真空容器の変形は、真空によって生じる圧潰力がレセプタクル、熱交換器、蒸発器、凝縮器及び／又は凝縮器／蒸発器ユニットに至ることにつながらない、
ことを呈し、従来技術の不都合点を呈しない吸収式ヒートポンプを提供することができることは、全く驚くべきことであった。

したがって、変形可能な、すなわち耐内破性のある、特に吸着式冷凍機用の真空容器を提供する。

従来技術とは異なり、本発明による真空容器は自立型真空容器であるため、真空によって生じる圧潰力は吸着器／脱着器ユニット、凝縮器、蒸発器及び／又は凝縮器／蒸発器ユニット、又はレセプタクルに至らない。したがって、本発明の目的から、吸着器室、凝縮器又は蒸発器、並びに他の可能な構成要素が片持ち式真空外囲器内に収められる。

当業者は自立型容器を安定させる幾つかの方法に精通している。これらの方法として、例えば、クラッド法、補強、及び、種々の接合法による板及び形材の取付け（その場合、形材は例えば接着接合、スポット溶接、レーザー溶接又ははんだ付けによって接合されて、自立型容器に適用される）が挙げられ得る。支持機能はこの構造によってのみ提供される。容器の剛性は、容器壁の外側又は内側に取着される補剛手段によって高めることができる。

補剛要素によって補強することができる本発明の容器は、直方体又は実質的に直方体である。実質的に直方体の真空容器は例えば、平均的な専門家がもはや矩形の真空容器でないと言うことのない理想の矩形状から逸脱する容器とすることができる。すなわち、本発明の目的から、真空容器は少なくとも１つの丸みのある隅を呈している場合、実質的に矩形であろう。実質的に矩形の真空容器の別の形態は例えば、２つの細長い外壁がもっぱら互いに実質的に平行に離間している容器であろう。専門家はそのような容器も矩形であると言うであろう。

容器壁が、３ｍｍ未満の肉厚を呈していても収着機用の自立型真空容器の構成を可能にすることは、非常に驚くべきことであった。これまで、専門家集団は、収着機用、特に吸着式冷凍機用の真空容器は筒状又は非自立型の真空容器としかすることができないものとみなしており、そのため、自立型真空容器が、該真空容器の圧潰力によって生じる真空がレセプタクル、熱交換器及び／又は凝縮器／蒸発器ユニットに至ることなく、３ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満、特に好ましくは１ｍｍ未満の肉厚を設けることができることは、全く驚くべきことであった。

特に、収着器、好ましくは吸着器に、真空下で視覚的に変形する真空容器を設けることができることは、非常に驚くべきことであった。ここでの視覚的な変形は、平均的な専門家が、くぼみ又は座屈の形態の著しいものと知覚する変形とされる。変形は、真空容器の外壁に現れる、０．１ｍｍ単位で測定される変形を意味するのではなく、付加的な補助なしに光学的に知覚可能な、真空容器のへこみを意味する。

本発明の特に好適な設計において、少なくとも１つの補剛手段が容器壁の少なくとも１つの外側に配置される場合、これは驚くべきことに、特に吸着式冷凍室において自立型真空容器を使用する場合にその良好な補強をもたらす。とりわけ好適であるのは、２つ、３つ、４つ、５つ又は特に６つの容器壁が、容器の外壁への補剛手段の適用により安定する場合である。

本発明の別の好適な設計は、少なくとも１つの補強手段が容器壁の少なくとも１つの内側に取着されるように考案されることができる。補剛手段の取着により、容器の安定性が驚くほど優れたものとなるか又は驚くほど高いものとなる。

優先的には、補剛手段は１つの容器壁にのみ設けられ得る。このような、収着機用の自立型真空容器は特に軽量であるにもかかわらず驚くほど優れた安定性を呈する。

本発明の別の好適な設計は、少なくとも１つの、好ましくは幾つかの補剛手段が少なくとも１つの内壁及び外壁に設けられるように考案される。この組合せにより、驚くべきことに、従来技術の不都合点を呈しない、特に良好に設計された真空容器が得られる。

本発明の自立型真空容器の別の好適な実施の形態では、容器は少なくとも１つ又は複数の仕切壁も有することができる。特別の圧力条件に応じて、仕切壁を種々の力に晒すことができる。任意の又は全ての仕切壁への補剛手段の適用により、明らかに改良された自立型真空容器がもたらされることは、驚くべきことであった。補剛手段により、仕切壁は、様々に作用する圧力（プロセスに応じて、種々のプロセス圧力が、仕切壁で形成されている室内に生じ得る）のレベルに応じてさほど曲がらないため、本発明の好適な真空容器は、収着機用、特に吸着式冷凍機用に特に有効に使用することができる。

補剛手段は例えば、ストラット、ロッド、ブラケット、角管、形材及び／又は波形から成っていてもよい。専門家であれば補剛手段を適用する他の可能な方法が分かっている。当然のことながら、溶接継目の形状及び向きによって補剛を可能にするように溶接が行われることもできる。そのような例では、例えば、溶接される幾つかのセクションにより矩形真空容器の長い壁を接合することが有利である。溶接継目又は溶接部の安定性は、容器壁を形成する板の標的の変形によって高めることができる。例えば、板は、ブラケット又は溝を対向する両端に有することが可能であり、連結されて、挙げた領域において溶接、はんだ付け、又はリベット締めされる。有利には、可能なブラケット、溝又はチャネルの形成により、真空容器の安定性の向上がもたらされる。別の好適な設計では、種々の接合板が種々の材料組成及び／又は種々の寸法、例えば種々の厚みを呈するように考案され得る。すなわち、容器壁は、種々の特性を有する様々な板から組み立てることができ、それにより、特性が、板の種々の金属組成若しくは種々の寸法、又は、板若しくは補剛手段の異なる表面処理若しくは他のタイプの化学的な又は物理的な処理を意味するものとされる。有利には、上記に挙げた補剛手段により、従来技術の不都合点を呈しない自立型真空容器がもたらされる。

収着機用の自立型真空容器の別の好適な実施形態は、壁に、好ましくは容器壁の外側に、容器壁を安定させるように補剛手段が設けられている真空容器が、容器の一部から成る１つ又は複数の横ストラットによってさらに安定するように考案される。さらに、真空容器は横フレームによってさらに安定させることができ、これらの横フレームはブラケット、形材及び／又は矩形管又は他の装置構成要素から形成される。当然のことながら、本発明の真空容器は上記の付加的な補剛手段を用いずに形成することができる。しかしながら、特定の稀な寸法の真空容器に関して、付加的に述べた補剛手段が有利であり得る。

本発明の文脈での波形とは、容器の壁に手動又は機械により作製された貫通状の凹部であり、剛性を高めるように働く。有利には、補強目的を特別な設計と組み合わせることができる。波形は、クリーズ用アンビル（creasing anvil）上でボーダー用ハンマー（bordering hammer）を用いて手動で又は２つの溝ロールを用いる溝削り機を用いて自動で板にプレスされる。種々の形態用の溝ロールがある。波形の有効性は実質的に以下の要因、すなわち、波形の位置、互いに対する種々の波形の形態、流れ、半径及び配置に応じて決まる。波形板は、薄肉真空容器に安定性を与えるのに用いられる場合、晒される応力を確定するために試験もされるものとする。以下の種類の負荷、すなわち歪み、スラスト及び法線力が概して生じる。特に好適な理想の波形はないが、以下の原則を常に設計に考慮する必要がある：ａ）有利には、波形板中の考えられるカットは少なくとも１つの波形をカットすべきものであること、ｂ）延びる波形の凹凸が大きいほど補剛効果が大きいこと、及びｃ）有利には、矩形領域を有する板に円形に延びる溝を設けることができ、その逆にすることもできること。

補剛材は、例えば（特に溶接される場合）非常に十分に後処理することができるため、外側に取着されることが特に好ましい。例えば、溶接継目を該当要件に調整することができる。本発明による真空容器の壁は、例えば数多くの補強材を有することによって、印加される真空に応じてどちらにしてもへこまないように補強することができる。当然のことながら、壁が部分的にへこみ、内側又は外側の補剛要素によって支持されることも好ましいであろう。さらに、壁のへこみは支持されないことが好ましいであろう。本発明の直方体真空容器では、ブラケット若しくはストラットの形態又は波形の形態の補強材が、例として、幾つかの又は１つの壁だけが横ストラットによって支持されるように配置され得る。当業者は、壁のへこみにつながる変形力が容器の圧潰、したがって容器の破壊に至らしめることのないよう確実にするのに必要な波形、ストラット又はブラケットの数を慣習的な試験によって容易に決定することができる。

補剛手段は有利には、パイプ接続部及びパイプダクト又はそのような形態のものと動作可能に接続されるように設計され得る。すなわち、補剛手段は、例えば吸着式冷凍機において、水圧的な相互接続（hydraulic interconnection）に関して接続的な要素であってもよい。さらに、補剛要素が少なくとも１つの減圧要素を有することが好ましいであろう。さらにまた、本発明の好適な実施の形態は、補剛手段が少なくとも１つの蒸気弁を有する場合に有利である。すなわち、本発明の特に好適な実施の形態では、減圧要素及び／又は蒸気弁を適切な場合に別個の補剛手段に組み入れることができる。吸着式冷凍機の文脈では、減圧要素又は蒸気弁という用語は専門家によく知られているため、さらに詳細に説明する必要がない。

外圧（概して絶対的な周囲圧力：１０１３ミリバール）と内圧（例えば絶対的：１０ミリバール）との差圧により、真空容器は容器内部の方向に容器壁に作用する強い力に晒される。ここでは、上述したように、本発明の目的から、容器壁の許容可能な変形をもたらす変形力と、破壊的な変形、特に真空容器の内破をもたらす圧潰力とのはっきりとした違いが存在せねばならない。特に、真空容器壁に真空力の影響を受ける非自立型容器は安定性がなく、内破する。そのため、生じる変形により、この変形は、本発明に関わる教示の趣旨内の機能を果たさない。本発明に関する教示による自立型容器は、真空力の影響下で安定性がある。容器の設計に応じて、変形は全くないか、又は、本発明の文脈において、これらの用途に悪影響を及ぼすことのない変形がある。特に、内部構造物のない（すなわち、中空の容器である）本発明の自立型真空容器は真空安定性もあり、内破しない。好ましくは吸着式冷凍機における耐内破性容器としての直方体真空容器の設計は、当業者が（本発明の教示を知った後では、進歩性を発揮せずとも）、真空容器の変形を考慮に入れて真空容器を内破しないように補剛手段のみならず選択された壁密度範囲内の薄肉を決定することができるため、本発明の目的の策ではない。従来技術によって示唆されるのとは異なり、本発明に従って収着機を装備することができることは、驚くべきことであった。本発明の好適な実施の形態では、本発明の装置の補強材は、収着機を包囲する筐体を安定させて固定する役割を果たす。また、補強材は、脚部がより低い面積で組み入れられるように設計される場合が有利であろう。有利には、ストラット、ロッド、形材、ブラケット又は波形等の補剛材は、装置全体を昇降台車によって下からアクセスすることができるように設計することもできる。これに関して、これらの補強材を搬送装置及び／又は昇降装置用の取着点としての役割を果たすように構成することが特に有利となり得る。すなわち、本発明の特定の好適な設計では、補剛手段は付加的な機能を有してもよい。補剛手段は、筐体用の固定リングを構成するように設計することができることが好ましく、及び／又は、装置全体、すなわち収着機の脚部に組み入れることができる。したがって、補剛手段は、搬送装置又は昇降装置用の取着点としても機能することができるか、又は、別の機能に用いることができる。

補剛材を、収着機と関連する付加的な全ての構成要素、例えば制御装置、ディスプレイ又は制御ボックスをこれらの補強材に付け加えることができるように設計することができることは、非常に驚くべきことであった。

本発明の教示により、真空容器の構成において板（３ｍｍ未満の厚み）だけでなく板金の使用も可能となる。板金シートは２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満の厚みを有する板である。好ましくは、温間圧延又は冷間圧延された既成の板が用いられ、かかる板は主として形成目的で用いられる。鋼の種類に応じて、これらのシートは錫、亜鉛、銅、ニッケル、ラッカー、エナメル又は合成材料で表面コーティングすることができる。

本発明はまた、熱交換器及び収着材を有する少なくとも１つの吸着器／脱着器ユニット、少なくとも１つの凝縮器、少なくとも１つの凝縮器／熱交換器、少なくとも１つの蒸発器／凝縮器ユニット及び／又は蒸発器／熱交換器を備える収着機であって、これらの構築ブロックの少なくとも１つが本発明の自立型真空容器内に設けられ、収着きが水圧的な相互接続及び動作のために接続部及び結合要素並びにパイプダクトを呈する、収着機にも関する。有利には、例えば、吸着器／脱着器ユニットは、真空によって生じる圧潰力を吸着又は散逸する必要がないため、安定した構造を示す必要がない。平均的な専門家であれば、伴う収着機のタイプに応じて、上記に挙げた構築ブロックのどれを用いるべきかが分かる。上記に挙げたリストは一連の構築ブロックを示し、そこから（伴う収着機のタイプに応じて）個々のユニットを組み立てることができ、専門家であれば個々の構成要素の選択及び組立てが分かる。

収着機の好適な実施の形態では、吸着器／脱着器ユニットは内側及び／又は部分的に内側のハウジング内にあり、このハウジングには、凝縮器／熱交換器及び蒸発器／熱交換器が互いに或る距離で配置され、吸着器／脱着器ユニットの内側ハウジングはそれらの間にスペースを提供する。凝縮器／熱交換器及び蒸発器／熱交換器に向いた、内側ハウジングの分離面は蒸気弁を呈する。片持ち型又は自立型の真空容器を介する本発明の収着機、特に吸着式冷凍機が従来技術の上記の不都合点を呈さないことは、全く驚くべきことであった。

したがって、本発明は収着機用、特に吸着式冷凍機用の本発明の真空容器の使用にも関する。本発明の特に好適な実施の形態では、本発明の真空容器において、構築ブロックが、例として吸着器／脱着器ユニット、凝縮器、蒸発器、凝縮器／蒸発器ユニット又は蒸発器／凝縮器ユニット、蒸発器／熱交換器及び／又は蒸発器／凝縮器ユニットとすることができるように設けられる措置がなされる。

本願による教示は以下の特徴：
技術的慣行から逸脱している
至急解決する必要のある以前の未解決の課題の存在が本発明によって解決される
解決の単純性が、特に複雑な教示にとってかわるため、進歩性を明らかにしている
各課題の解決に関する、専門家間の誤った考え（先入観）
以下のような技術的進歩：改良、性能向上、価格低減、時間節約、材料節約、作用工程軽減、コスト節約、及びより大きな有効性、技術的可能性の増大、二次的経路の端緒、代替形態、合理化の可能性
組合せ発明、すなわち、幾つかの既知の要素が組み合わせられて驚くべき効果を有する組合せとなる
ライセンシング
専門家の賞賛、及び
経済的成功
を特徴とする。

特に、本発明の有利な実施の形態は上記に挙げた利点の少なくとも１つ又は複数を呈する。

以下に、図面を用いて本発明をより詳細に説明するが、図面に限定されるものではない。

直方体構築ブロックを備えた円筒容器を示す図である。 非自立型真空容器を示す図である。 非自立型真空容器を示す図である。 直方体の厚肉真空容器を示す図である。 本発明による薄肉真空容器を示す図である。 本発明による薄肉真空容器を示す図である。

図１は、矩形の内部構造物又は構成要素を備えた円筒容器の概略的な図を示す。吸着機等、現行の技術水準として言及されている収着機が示されており、ここでは凝縮器１、蒸発器２及び２つの吸着器３が、円筒容器壁４から形成される容器内に配置されている。吸着器３は吸着器／脱着器ユニットであってもよく、すなわち、冷媒が吸着器内で吸着され、ここではエネルギーが吸着剤に伝達され、脱着器内で脱着され、ここでは冷媒を脱着するためにエネルギーが脱着器に導入されねばならない。凝縮器１、蒸発器２及び吸着器３等の構成要素は直方体である。しかしながら、容器壁４は、デッドボリューム（使用に適さないスペース）が容器の内部に容器壁４及び構成要素（凝縮器１、蒸発器２、吸着器３）間に形成されるように設計されている。結果として、このような吸着機は不均衡に設計され、相当なスペースを要し、内容積の大半が使用に適さない。さらにまた、従来技術に記載の容器の容器壁４は非常に厚く設計されているため、吸着機の重量を非常に高いものにする。容器壁４は、真空が形成されたときに圧潰しないように十分な厚みに設計されている。

図２ａ）及び図２ｂ）は非自立型真空容器を示す。図２ａ）は非自立型容器、すなわち、例えば凝縮器１、蒸発器２、２つの吸着器３、他の構成要素（例えばスペーサー又は伝熱装置６）及び非自立型容器壁５を備える吸着機を示す。容器壁５は、真空の形成時点で、内部構造物に当接することで安定するように形成される。内部構造物又は構成要素は形状及びサイズが互いに適合性があり、フレキシブルな配置及び構成要素設計を排除している。容器壁５は、真空力を完全に相殺するために厚く若しくは薄くするように設計することができるか、又は、代替的に、真空によって変形するように薄い外殻として設計することができる。全ての例では、このことが上述の吸着器のフレキシブル性の低減につながる。スペーサー６が構成要素間に挿入され、容器の一定量の安定性を保証し、これらのスペーサーは他の機能的な特徴を有することができる。ここでの不都合点は、容器壁５と内部構造物とが接触することによって熱伝導がもたらされること、すなわち、一方で、熱が内部構造物から容器壁５に伝達され、他方で、熱伝導が内部要素及びスペーサー６間で行われることである。これにより、熱が吸着機の動作中に失われ、したがって、一定の性能を行うのにより多くのエネルギーが費やされねばならず、収着機の効率が悪化するため、効率的な動作が排除される。さらに、構成要素及び内部構造物は収着機に正確に構築されるが、収着機及び構成要素／内部構造物の構成を限定する。

さらにまた、図２ｂ）において、容器又は吸着機にかけられる真空力を矢印として概略的に示す。吸着機の構造は図２ａ）に描かれた吸着機と同一である。吸着機の動作中、真空力が容器にかけられ、この真空力は容器の構成及び内部構造物又は構成要素の配置に応じて内部構成要素にまで及ぶ。吸着機の動作中、真空が吸着機の内側に生じることで、容器壁に作用する強い真空力を形成する。従来技術に記載の容器壁は内部構造物を囲んでおり、真空が加えられると内部構造物と接触するため、真空力が内部構造物に伝達される。さらに、例えば、スペーサーが凝縮器、蒸発器及び吸着器等の内部構造物間の真空力に関与する。より長い時間期間にわたり、真空力によって、内部構成要素が修繕不可能なほど損傷する可能性があるため交換が必要となる場合があり、これが高コスト及び作業中断につながる。

図３は、内部補強ブラケットを備えた直方体の薄肉真空容器の概略図を示す。吸着機は直方体容器壁７を備え、凝縮器１、蒸発器２、内部補強ブラケット８及び２つの吸着器３を有する。ここでも同様に、容器壁７は真空力を相殺するために、また、構成要素を保護するために厚くするように設計されるが、付加的な補強ブラケット８が容器壁７の内側に取り付けられる。補強ブラケット８は容器壁７を安定させ、差圧による容器壁７の変形を防止する、すなわち、加えられた真空及び結果として得られる真空力が、内部補強ブラケット８によって相殺される。この設計の不都合点は、熱伝導接触が容器壁７と内部構造物又は構成要素との間に生じ、それが効率の低下につながることである。さらに、補強手段８及び容器壁７は真空力を相殺するために約１．５ｃｍ〜３ｃｍの厚みで構成される。したがって、材料コスト及び重量が非常に高くなる。さらに、これによって吸着機のフレキシブル性が制限されるが、その理由は、そのような吸着機の単純な動き又は運転がそれ以上可能ではないからである。内部補強ブラケット８により、吸着機の内側の利用可能なスペースも著しく低減し、したがって、さらなる構成要素を吸着機内に組み入れることができない。

図４ａ）及び図４ｂ）は本発明の薄肉真空容器を示す。凝縮器１、蒸発器２及び２つの吸着器３が直方体薄肉容器９ａ内に配置される。吸着器３の例では、吸着器３は吸着器／脱着器ユニットであってもよい。スペースをほとんど必要とせず、スペースを節約するように配置することができるため、直方体の内部構造物又は構成要素が好適である。しかしながら、円形又は楕円形等の他の形態を有する構成要素を使用することができる。薄肉とは、３ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満、特に好ましくは１ｍｍ未満の厚肉を指す。容器９ａに金属を使用することもできる。有利には、ステンレス鋼シート又は鋼シートであるが、他の金属を使用することもできる。補剛要素１０又は補強手段が容器壁９ａの外側に取着される。これらはストラット、ロッド、ブラケット、波形、管、及び／又は、金属材料、プラスチック材料又はセラミック材料等の材料から作製される管であってもよい。溶接部を補剛要素１０として使用することもできる。容器壁９ａは、溶接部を補強要素１０として使用する結果、容器の補強を得るように設けられてもよい。幾つかの個々の容器部品から組み立てられると共に、該容器部品が合わせて溶接されるリップ又はフランジを呈する、容器壁９ａが考えられる。溶接部は、このようにして製造される容器における補強要素１０として使用することができる。容器壁９ａに取着される補剛手段１０の数は既知のアプローチ法により専門家によって経験的に決定することができる。幾つかの場合では、たった１つの容器壁９ａだけに補剛要素１０が設けられていればよい。容器９ａは、吸着又は吸着機等の種々の収着機と共に用いることができ、包囲すべき構成要素のサイズに容易にかつ迅速に適応することができる。

容器壁９ａは自立型であり、いかなる要素によっても支持されないか、又は内部構造物にも接続されない。吸着式冷凍機等の収着機の動作中、冷媒（例えば水）を蒸発器２において低温で蒸発させるように真空を印加する。その結果得られる水蒸気が吸着器３に導かれ、ここで吸着器３が水蒸気を吸着し、吸着器３に組み入れられている熱交換器に熱エネルギーを解放する。ここで熱交換器を流れる熱担体がヒートアップする。次のステップで、吸着された水蒸気が、吸着器３（次に脱着器として作用する）からのエネルギーにより、吐出されて凝縮器１内で凝縮し、そこにある熱担体にエネルギーを伝達する。容器が薄肉板金から構成され得るにもかかわらず、真空の印加及びその結果得られる真空力により容器９ａの変形は生じない。

好適な変形形態では、変形が生じないように真空力が本発明の容器によって相殺される。補剛要素１０が真空力を相殺し、したがって、容器壁９ａを解放する。従来技術では、収着機用の容器又は真空容器であって、非自立型及び／又は薄壁であり、一方で、真空力によって内部要素に多大な負担が課され、他方で、収着機が高価であると共に重量がある容器について言及している。しかしながら、本発明の直方体薄肉容器は、内部構造物が負荷を受けず、容器、したがって収着機が軽量であることを保証する。図４ｂ）は、補強手段が外側に設けられた、さらに別の好適な直方体薄肉容器を示し、この場合、容器の変形が生じる。容器壁９ｂは負荷下で、すなわち真空が加えられると変形するが、ただし容器が圧潰しない程度にしか変形せず、容器内に配置されている内部構造物／構成要素（１、２又は３）も容器壁９ａによって損傷を受けることがなく、圧潰力を吸着しない。容器壁９ｂ及び内部構造物／構成要素間の伝達もない。内部構造物又は構成要素のない中空の容器であっても内破せず、容器壁９ａの変形は管理可能な量で生じる、すなわち、容器壁９ｂは、真空下で、制御された変形が生じるように構成される。容器壁９ａ、９ｂの薄肉及び直方体の構成により、内部構造物／構成要素の最適な組み入れが可能となり、それによって、容器が軽量でフレキシブルなままとなる。内部構造物は外部影響から保護され、結果として得られる真空力によって損傷を受けない。また、容器壁９ａ、９ｂを介する真空力の熱伝導又は伝熱が生じず、収着機の一定の効率的な動作を確実にする。

１ 凝縮器
２ 蒸発器
３ 吸着器
４ 円筒容器壁（肉厚）
５ 非自立型容器壁（薄肉）
６ スペーサー又は伝熱装置等の内部構造物
７ 直方体容器壁
８ 内部補強ブラケット
９ａ 変形のない直方体薄肉容器壁
９ｂ 変形のある直方体薄肉容器壁
１０ 補剛要素

Claims (15)

1. 容器壁、又は容器壁及び仕切壁、を備えた、収着機用の自立型真空容器であって、
   真空容器は直方体であり、該容器壁の厚みが、３ｍｍ未満、２ｍｍ未満、及び１ｍｍ未満から選択されることを特徴とする、自立型真空容器。
2. 少なくとも１つの補剛手段が該容器壁の少なくとも１つの外側に、外側に取着されることを特徴とする、請求項１に記載の容器。
3. 少なくとも１つの補剛手段が該容器壁の少なくとも１つの内側に、内側に取着されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の容器。
4. 少なくとも１つの補剛手段が少なくとも１つの仕切壁に取着されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の容器。
5. 真空容器は、ブラケット、形材及び／もしくは角管から形成される内部補剛手段、又はブラケット、形材及び／もしくは角管から形成される内部補剛手段、横ストラット及び／又は横フレームによって安定化された、請求項１〜４のいずれか一項に記載の容器。
6. 補強手段は、ストラット、ロッド、ブラケット、波形、管、溶接部及び／又は形材、角管から成る群から選択されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の容器。
7. 少なくとも１つの減圧要素が少なくとも１つの補剛手段に組み入れられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の容器。
8. 少なくとも１つの蒸気弁又は戻り蒸気弁（return steam valve）が少なくとも１つの補剛手段に組み入れられることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の容器。
9. 補剛手段は、
   シェル／クラッド用の固定能力として固定リングを構成し、及び／又は
   装置の脚部が該補剛手段に組み入れられ、及び／又は
   補剛手段が、搬送又は昇降装置用の取着点に組み入れられるように設計され、及び／又は
   補剛手段が、スイッチ制御ボックスの取着を可能にするように設計され、及び／又は
   補剛手段が、昇降台車可能出力を考慮するように設計される
   ようになされることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の容器。
10. 収着機であって、少なくとも１つの吸着器／脱着器ユニット、少なくとも１つの凝縮器、少なくとも１つの蒸発器、少なくとも１つの凝縮器／蒸発器ユニット及び／又は蒸発器／凝縮器ユニットから構成され、そのためこれらの構築ブロックの少なくとも１つは、請求項１〜９のいずれか一項に記載の自立型真空容器内に配置され、水圧的な相互接続及び動作用の接続要素及び結合要素並びにパイプダクトを呈する、収着機又は吸着式冷凍機。
11. 吸着器／脱着器ユニットは内側又は部分的に内側のハウジング内にあり、該凝縮器／熱交換器及び該蒸発器／熱交換器は互いに対して或る距離に配置され、該吸着器／脱着器ユニットを有する該内側のハウジングは該吸着器／脱着器ユニット間に中間スペースを提供し、該凝縮器／熱交換器及び該蒸発器／熱交換器に向いた、該内側ハウジングの分離表面が蒸気弁を呈することを特徴とする、請求項１０に記載の収着機又は吸着式冷凍機。
12. 自立型真空容器は、該構築ブロックに当接しない薄肉筐体として設計され、そのため、真空によって生じる圧潰力により該真空容器が変形することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の収着機又は吸着式冷凍機。
13. 収着機又は吸着式冷凍機用の請求項１〜９のいずれか一項に記載の該装置の使用。
14. 熱交換器及び収着剤を有する吸着器／脱着器ユニット、凝縮器／熱交換器、蒸発器／熱交換器、蒸発器／凝縮器ユニット及び／又は凝縮器／蒸発器ユニットから成る群から選択される構築ブロックが、該真空容器に配置されることを特徴とする、請求項１３に記載の使用。
15. 該補剛手段及び肉厚が該真空容器が内破しないように設計される、真空影響下での該真空容器の変形のための、請求項１〜９のいずれか一項に記載の該容器の使用。

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