JP4288103B2 - 圧力容器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外側容器と、この外側容器内に永続的に存在し、金属フォイルで容器壁を構成して変形可能又はしわくちゃになることができる内側容器とを具え、内部容器内に充填剤のための充填剤室を配置し、また前記外側容器内に駆動媒体のための駆動媒体室を配置し、これら室を互いに流体密及び／又は気密に分離し、前記内側及び外側の容器を閉鎖するための天蓋部に、充填剤室から充填剤を放出するための弁体を設けた圧力容器に関するものである。このような容器は、例えば、ガス駆動打ち込み装置に使用され、可燃材料を保持する。
【０００２】
上述の打ち込み装置の駆動のために、圧力容器内に収納した液状の炭化水素を使用する。交換可能な圧力容器又はガス缶を分注体に装着し、スナップ連結によってガス缶に固定する。次にこの圧力容器／ガス缶と分注体よりなるシステムを打ち込み装置内に挿入する。このシステムは、可燃ガスを常に液相にして分注体から分注するために用意することを目的としている。圧力容器に対する要望としては、液化ガス分注体を有する装置によって液状のガスを常に放出することがある。
【０００３】
圧力容器には２個の慣用のシステムがある。即ち、
‐液状可燃ガスを容器内の袋体に蓄積する合成材料袋体システム。この袋体は、可撓性の合成材料‐アルミニウムの接合フォイルから構成し、外側室内に存在するガスの圧力と一緒に押圧され、内側のガスは常に圧縮状態にされて液相のままとなる。袋体の流出弁との接続は合成材料のアダプタにより行い、拡散を生じ、次いで内側ガスと外側ガスとの混合を生じ、これにより、缶を遮断することができる。
‐特に、アルミニウムにより構成した内側の薄肉金属容器を（例えば、やはりアルミニウム製の）外側肉厚容器に配置する金属袋体システム。圧力容器の開口で双方の容器を互いに重ね合わせて曲げ加工し、次に開口を天蓋部で閉鎖し、この天蓋部に弁を設ける。このような圧力容器は例えば、米国特許第５０６９５９０号明細書に記載されている。
【０００４】
米国特許第５０６９５９０号明細書に記載されているような金属袋体システムによる圧力容器の外側容器の内側容器に対する結合に関する好ましいシール特性にもかかわらず、温度変動の結果としてシール性に問題を生ずることになる。圧力容器の使用準備完了状態では、金属製の内側容器には液相のガスが充填されており、一方外側容器の外側ガスは、一部が液状であり、一部は気相で存在する。このような貯蔵によって、圧力容器は通常の温度変動にさらされる。内側容器の液化ガスは高い温度で膨張し、低い温度では再び収縮する。温度変動は袋体容積の変動も引き起し、液化ガスの膨張によって内側容器も膨張し、また液化ガスの収縮によって再びへこむ。このような不利な変形状況によって、金属製の内側容器には局部的なしわが発生し、このしわは、冷間変形によってより一層硬化するか、又はもろくなる。この結果、内側容器のしわ又はひびの位置に穴を生じ、圧力容器又は缶に漏損を生ずる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、上述の欠点を回避するよう従来技術の圧力容器を改良するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、充填剤室の容積変動を補償する調整体を前記内部容器内に設けたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の独自性は、金属フォイルで包囲した内側容器内に、例えば、可撓性フォイル又は結合フォイルにより充填剤室から分離し、媒体密に封止するような調整室を設けた調整体を配置したことにある。調整室には圧力の下に圧縮可能な材料又は混合物、例えば、空気、又は空気とやわらかい泡との混合物を充填する、又は他のガスが充満する多孔質空間とすることができる。しかし、調整体は、純粋な圧縮可能な泡体とすることもできる。充填剤及び充填剤室の容積が温度上昇によって増大するとき、調整室又は調整体を圧縮することができ、充填剤及び充填剤室自体の容積変化量は僅かなものになる。内側容器の金属フォイルは、この手法によって、温度変動による高い機械的応力にさらされることなく、１８カ月以上の長期間にわたり安定した機能と媒体密特性を維持することができる。
【０００８】
好適な実施例においては、充填剤室は例えば、結合フォイルで形成したクッションのものとして内側容器内に移動自在に配置する。移動自在のクッションとして構成した本発明による調整室によれば、このようなクッションを設けた圧力容器又は缶は構成が簡単であり、低コストの生産をすることができる。クッションは、圧力容器を閉鎖する前に内側容器内に投入することができ、このクッション又は調整室には予め圧縮可能は媒体を充填しておく。内側容器内に充填剤を充填した後、圧縮可能な媒体、例えば、空気は、元々の容積の一部が圧縮する。しかし、このような移動自在の調整体は例えば、泡とすることもできる。
【０００９】
本発明の他の好適な実施例においては、調整室又は調整体を充填剤室の周囲に配置し、この場合、調整室／調整体は金属袋体又は金属フォイルの外側に駆動媒体室から分離し、媒体密に互いに混じり合わないようにする。更に、好適には、単に金属袋体に合成材料袋体を組み合わせて接合フォイルとするか、他の膨張可能かつ圧縮可能な実施例により充填剤室を構成することができる。この構成の利点は本発明による缶又は圧力容器の製造に都合がよい点である。
【００１０】
調整室に空気を充填すると、充填する媒体としてはコストがかからない利点がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、図面につき本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１２】
図１には、外側容器２０と内側容器１０よりなる本発明の好適な実施の形態である圧力容器を示す。外側容器２０の実施の形態としては、比較的肉厚の金属材料、例えば、アルミニウムで形成するとともに、内側容器１０は比較的肉薄の変形可能及び／又はしわくしゃになることができる金属材料、例えば、肉薄アルミニウムにより形成する。開口２４の領域において、双方の容器１０，２０を曲げ加工によって互いに連結し、かつ互いに気密にする。外部環境から隔絶するため開口２４は天蓋部２５によって閉鎖する。内側容器１０は、放出することができる充填剤１２、例えば、可燃液化ガスを収納する充填剤室１１を画定する。液化ガスのような充填剤には、外側容器２０の駆動媒体室２１に存在する駆動媒体２２，２３の圧力が加わる。この駆動媒体は、駆動媒体室２１内で液相状態２２と気相状態２３として存在する。天蓋２５に貫通口２７を設けたドーム状部２６に弁体を設け、この弁体によって天蓋２５を気密にする。弁体３０は流出入部３１を有し、この流出入部は貫通口２７に貫通し、またこの流出入部３１によって液化ガスのような充填剤１２を外側空間に向けて流出し、又は流出入部３１に接続した他の装置例えば、分注体、分注装置等により流入させることができる。
【００１３】
内側容器１０の内部には、接合フォイルで室壁４０を構成した調整体４１を移動自在に配置し、この調整体４１は調整室６１を包囲し、この調整室６１内には図示の実施例では空気４２を充填する。充填には他の圧縮可能な媒体を使用することもできる。結合フォイルは、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）層と、アルミニウム層（アルミニウムフォイル）とにより構成する。他の合成材料及び／又は他の金属例えば、金属フォイルを使用することもでき、例えば、すず又はすずに似た金属を使用することができる。この接合フォイルの壁厚は、例えば、０．２ｍｍとする。調整室６１は以下の機能を有する。即ち、圧力容器の温度又は圧力を上昇させ、密度減少に基づいて液相の充填剤１２をほぼ線形に膨張させる。調整室６１内又は調整体４１内の空気容積は、次式［数１］で示すように均一な理想気体に対応する挙動を示す。
【００１４】
【数１】
Ｖ＝ｎＲＴ／ｐ（Ｔ）
【００１５】
ただし、Ｖは調整室の容積、ｎはモル数、Ｒはガス定数、Ｔは温度、ｐはＴの上昇に応じて増大する圧力容器の圧力である。
【００１６】
このことは、調整室６１の容積は温度上昇とともに減少することを意味する。液相の充填剤１２及び調整室６１内の調整媒体４２の容積変動を加算すると、本発明による調整室６１がない圧力容器よりも、内部容器１０内の容積変動は何倍も少なくなる。実験データを図３のグラフに示す。
【００１７】
図２には、本発明による圧力容器の他の実施例を示す。このような圧力容器の基本構造は実施の形態で説明した圧力容器と同一であるが、充填剤室１１′を包囲する室壁４０′を有する調整体４１′を内側容器１０内に配置する点が異なる。充填剤室１１′は、合成材料の袋体である調整体４１′は、室１１′と室１６′との間の隔壁をなす。調整室６１′は、この実施例でもやはり空気４２を充填し、この機能は、図１の実施の形態で説明したのと同様の作用を有する。温度上昇に基づいて液状の充填剤１２は膨張し、圧縮可能な媒体又は調整室６１′内の空気４２は圧縮される。金属製の内側容器１０は温度が再び低下したとき、僅かに延びてへこむ程度である。
【００１８】
図３のグラフにおいては、内側容器内で移動自在に配置した空気充填調整室を有する図１に示す本発明圧力容器の計算によって割り出した（Ｖ／Ｔ＝容積／温度）のデータ（曲線５２）と、調整室を持たない従来の圧力容器のデータ（曲線５１）を示す。曲線５１，５２から明らかなように、１０゜Ｃから３０゜Ｃにかけての温度変動によって、調整室のない従来技術の圧力容器又はガス注入体は、充填剤室の容積は約３．７％も変動する。これに対して空気充填調整体又は空気クッションを有する本願発明圧力容器は、充填剤室の容積は単に約０．５％のみ変動するだけである。従って、内部袋体又は内側容器の金属フォイルに対する応力は大幅に減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明圧力容器の好適な実施の形態の線図的縦断面図である。
【図２】 本発明圧力容器の他の実施例の線図的縦断面図である。
【図３】 本発明による調整体を有する圧力容器と、調整体のない圧力容器とを比較した容積‐温度データのグラフである。
【符号の説明】
10 内側容器
11,11′ 充填剤室
12 充填剤
20 外側容器
21 駆動媒体室
22 駆動媒体
23 駆動媒体
24 開口
25 天蓋部
26 ドーム状部
27 貫通口
30 弁体
31 流出入部
40 室壁
40′室壁
41 調整体
41′調整体
42 空気（調整媒体）
61,61′ 調整室

Claims (5)

1. 外側容器（２０）と、この外側容器（２０）内に永続的に存在し、金属フォイルで容器壁を構成して変形可能又はしわくちゃになることができる内側容器（１０）とを具え、この内側容器（１０）内に充填剤（１２）のための充填剤室（１１，１１′）を配置し、また前記外側容器（２０）内に駆動媒体（２２，２３）のための駆動媒体室（２１）を配置し、これら室を互いに流体密及び／又は気密に分離し、前記内側及び外側の容器（１０，２０）を閉鎖するための天蓋部（２５）に、充填剤室（１１，１１′）から充填剤（１２）を放出するための弁体（３０）を設けた圧力容器において、充填剤室（１１，１１′）の容積変動を補償する調整体（４１，４１′）を前記内側容器（１０）内に設け、前記調整体（４１，４１′）は、温度上昇の際に容積減少する圧縮可能媒体が存在する調整室（６１，６１′）を画定するものとしたことを特徴とする圧力容器。
2. 前記調整体（４１）を充填剤室（１１）内で自由に移動可能な調整容器によって構成した請求項１記載の圧力容器。
3. 前記調整体（４１′）により充填剤室（１１′）を包囲する構成とした請求項１記載の圧力容器。
4. 調整体（４１，４１′）は調整室（６１，６１′）を保持し、室壁（４０，４０′） により充填剤室（１１，１１′）を分離し、媒体密となるよう互いに閉鎖した請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の圧力容器。
5. 前記調整室（６１，６１′）に空気（４２）を充填した請求項４記載の圧力容器。

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