JPH02217697A - ガス容器とその製法とカップリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガス容器用カップリング、その容器それ自体及
びその容器の製法に関する。このカップリングはガス容
器（コンテナ）及びナツトとこれと協働するフランジ面
を含んで成る弁（バルブ）の間で行われる。この容器は
高圧下の純ガスを収容するものであり、頂部、底部及び
マントルを含んで成る。容器頂部は外ネジ付きネックを
具備している。

本発明方法は高圧用途の金属製容器、好ましくは純ガス
を容れるステンレススチールの容器に関する製法である
。

従来技術 薬剤業界、電子業界その他の業界における特定のガス用
途では、ガス純度に対して極めて高い需要がある。この
ガス純度需要により、ガスと接触する部分の材料面は、
汚染する危険、即ち材料内面から離脱した粒子によるガ
ス汚染が生起しないように製作されなければならない。

ガス容器の製造の従前の技法はシームレスチューブの端
部の加熱状態での所謂「スピニング」を含む。このスピ
ニングにより容器全体が１個片（１成形体）として製作
される。通常、高強度の低合金化Ｃｒ−Ｍｏスチールが
用いられる。これは所望の強度特性を得るために変形加
工の後に熱処理を必要とする。この種容器の加工圧力は
数１００バールになり得る。

このような公知容器の問題は、純ガス用途が要求するだ
けの極端にｌ’ｌ　ｅ　ｆ−：表面の製作が困難である
ことにある。更には炭素鋼自体がこの材料に腐蝕抵抗が
ないことから潜在的にガスを不純化するリスクのあるこ
とを意味している。それ故にある種のガスは、湿気があ
るならばスチール面と反応し、純度の観点から許容され
ない腐蝕性物となる。

今や、上記問題を従来の方法を利用する限り解消出来な
いことが判明した。それは溶接中に底部に「バイブ」の
生じるリスクのためと容器が頂部で弁開口に向って狭く
なって行く領域に形成される粗面のために解消出来ない
。

ガス容器の従来式弁連結は通常ある種のバッキング材、
テフロナ（ＴＥＦＬＯＮＲ）等と共に堅く円錐ネジを用
いて緊密に実行される。この種のネジは正しくシールす
るため弁連結作業に慎重さが要求され、しかもガス、バ
ッキング及びネジの根本の間の接触が昇温下での容器の
脱気と容器の使用の両作業中に潜在的な不純物源となる
ことを意味している。

ＵＳＰ４．３１６．６２４には本発明の目的とは異なる
目的のカップリングが成用容器に溶接されるように設計
された、斯−るカップリングが開示されている。

この公知カップリングは連結部、アダプタ及びナツトを
含んで成る。アダプタはネジ部を有するチューブを支持
しており、このチューブがあるが故にアダプタ端とチュ
ーブ端の間に生じる不可避隙間に不純物が入り込む可能
性がある。連結部は液を流すチューブ又はこれに類似の
ものに溶接される。カップリングは一般に曲げ応力をう
けるが故にカップリングの直接連結される溶接個所は好
ましくない。上記溶接はアクセス性に乏しいために機能
性に難点がある。

発明の目的 本発明の目的は純ガスの汚染を防ぐガス容器のカップリ
ングを提供することにある。

本発明の第２の目的はガス容器のカップリングがソリッ
ド（ｓｏｌｉｄ）である斯＼るカップリングを提供する
ことにある。

本発明の第３の目的はガス容器が装着に神経を要しない
斯−るカップリングを提供することにある。

本発明の第４の目的は純ガスの汚染を防ぐガス容器を提
供することにある。

本発明の第５の目的は高圧用途の純ガス用容器の製作法
を提供することにある。

発明の構成、効果 本発明カップリングの好ましい態様は第１図〜第５図に
示されている。これらの図において、カップリング１０
はガス容器１１、シールリング１９、アダプタ１２、ナ
ツト１３及び弁（部分的に図示）を含んで成る。第６図
に詳しく既述されているガス容器１１は外ネジ切りされ
たネック１５を有している。

ネックの内面１６は完全に滑らかな面であり、円錐形状
の第１接触面１７に接続している。この接触面１７は他
方で平坦な環状リング端面１８に接続している。「タイ
トネス」を極端に求める用途では、接触面１７を内面１
６と端面１８の間の遷移域に好ましくは約２闘〜４　ｔ
ｎｍの半径のゆるやかに丸められた（断面凸円弧状の）
エッヂ面として形成するのが好ましい。この丸い形状の
接触面１７によれば、大きな局部面圧が得られる。容器
１１はネック１５の端面１８から距離ｌに配位する溶接
部分４３を有している。この溶接個所では、曲げ応力に
対して最大強度を発揮する最大径を容器は有している。

容器はその最大径の約１〜１０％に相当する壁厚ｔを有
している。

シールリング１９は環状であり、銀或いはその他の軟質
金属材料、例えばニッケルで作製されている。リングの
内径は接触面１７の内径より小さい。

リングの外径は接触面１７の外径を越えている。リング
の外径は下記のアダプタ１２の外径と同じかそれより小
さい。アダプタ１２は基本的に円形で、その前面は部分
球形の第２接触面２０を含み、この接触面は端面４４に
半径方向内側で接続し且つ端面２２に半径方向外側で接
続している。端面４４は接触面２０との関係においてシ
ールリング１９を中心に位置付ける。接触面２０は曲率
半径Ｒによって規定されている。端面２２は環状フラン
ジ面２３の境界を規定している。このフランジ面２３は
アダプタの中心軸ＣＬに対し直角に延長した面である。

この中心軸ＣＬはカップリング１０の中心軸でもある。

ネジ切り円錐ボア２４はこの中心軸と共軸であり、平坦
な円形リング面２１と端面２５の間に延長した孔である
。

ボア２４の円錐角は２５°〜４５°が好ましい。二つの
面２１と２５は平行な平坦面である。半径Ｒの中心は端
面２５から成る距離の中心軸線ＣＬ上に配位している。

ナツト１３は従来式のものであり、中心軸ＣＬに対し直
角に延長しているフランジ面２６を含んで成る。ナツト
の最小径は接触面１７の最大径より小さい。このナツト
はストップネジ２７を含んで成る。

弁１４は１＃１が円錐形のネジ切り部分である中空シャ
フト２８を有している。弁連結部と測定器はシャフトの
他端に配設され得る。カップリングは次のようにして実
行される。弁シヤフトをナツト１３に通し、アダプタ１
２のボア２４にネジ込む。そしてネジ部をシャフト端と
前面２１において溶接材４２や接合材によってシールす
る。アダプタと弁の溶接は両部材が離脱不能ユニットに
なったことを意味する。或いはこれらの部材を１体成形
ユニットとしてキャスト成形することも出来る。次に平
坦シールリング１９を容器ネック１５の端面１８に置き
、その後でアダプタをリング１９に乗せ、そしてナツト
１３をネックの方へ移動させる。このナツトをレンチ等
の手段によりナツトの接触面２６がアダプタのフランジ
面２３と係合するようにネックにネジ結合する。この係
合状態において、アダプタの部分球形接触面２０がリン
グ１９をネックの接触面１７に対して弾性或いは塑性変
形せしめる。リングは面２０と１７に従った形状になり
両面間をシールする。両面１７．２０の形状がカップリ
ング時の圧応力を円形的、直線的に増加せしめる。それ
故にリングの材料はリング内径の方向と外径の方向へ移
動し、これが安全シールをもたらす。圧応力の増加はア
ダプタをネックと組合せる際の慎重さの度合には関係な
い。その理由は面１７と面２０を夫々円錐形と部分球形
に設計していることによる。アダプタ１２の端面２５は
ナツト１３の頂端面２９と同じ平面上に配位している。

以上のようにして得られたカップリングは凹所が無いが
故に純ガスの汚染を阻止する。しかも、このカップリン
グは安定しており、カップリング作業の慎重度合に敏感
ではない。

第６図は、高圧の純ガスを収容するように設計されたガ
ス容器を示している。明瞭にするため、第６図では容器
を溶接前と後の状態で示している。

この容器は良好な溶接性と優れた強度を有するステンレ
ス材料、たとえばフェライトオーステナイトステンレス
スチール、フェライトマルテンサイトステンレススチー
ル等で製造されている。フェライトオーステナイトスチ
ールとフェライトマルテンサイトスチールはオーステナ
イトスチールより著しく良好な強度を有し、従って両者
は高圧容器の材料として非常に適している。−層適した
スチールであれば、ガス容器構造が一層細長くなる。

これは取扱いが簡単になり、しかも材料が節約されるこ
とを意味している。この種のスチールはオーステナイト
スチールに較ベクレビス腐蝕に対する抵抗力が著しく良
好であるという腐蝕の観点からも好ましい材料といえる
。適当なフェライトオーステナイトスチールの例として
、冬目的分析値が最大０．０３％Ｇ、０．４％Ｓｉ、１
．６％Ｍｎ　、　２２％Ｃｒ、５．５％Ｎ１．３％Ｍｏ
及び０．１４％Ｎである５ＡＦ２２０５を挙げ得る。も
う１つの例としては、重量％で０．０６％Ｃ，２１〜２
４．５％Ｃｒ、２〜５．５％Ｎｉ、０．０５〜０，３％
Ｎ１最大１，５％Ｓｉ　、最大２．０％１ｖｉｎ　ＳＱ
、旧〜１，０％ＭＯ１０，旧〜１．０％Ｃｕ　、残部Ｆ
ｅと正常不純物の分析組成の５ＡＦ２３０４を挙げ得る
。但し、この組成において、成分型はフェライト量が３
５〜６５％になるように最適化されている。

フェライトオーステナイト材料のもう１つの例として、
最大０．０５％Ｃ１２３〜２７％Ｃｒ、５．５〜９．０
％Ｎｉ、０．２５〜０．４０％Ｎ、最大０．８％Ｓ１、
最大１．２Ｍｎ　、　３．５〜４．．９％ＭＯ１最大０
，５％Ｃｕ１最大０．５％Ｗ１最大０．０１０％Ｓ１最
大０．５％Ｖ、０．１８％までのＣＯ２残部Ｆｅと通常
不純物の分析組成の５ＡＦ２５０７を挙げ得る。この組
成体においては、組成量は１０７５℃の溶体熱処理後の
フェライト含量が３０〜５５％になるように調製されて
いる。

適したフェライトマルテンサイトスチールの１例として
、スウェーデン特許出願第８７０４１５５−４号に開示
されたスチール合金である、重量％で表して最大０．Ｉ
Ｃ，０，１〜１．５ｓｉ、１．０〜５．０Ｍｎ　、　１
．７〜２２Ｃｒ　、２．０〜５、ＯＮｉ、最大２．０Ｍ
０１最大０．２Ｎ及び残部Ｆｅと正常不純物から成る組
成物を挙げ得る。

高圧容器に適したその他の種類のスチールには窒素含量
を高めたオーステナイトステンレススチールがある。こ
の窒素は強度を著しく向上させ、しかも腐蝕抵抗に好ま
しい影響を与えている。

通常のオーステナイトスチールの強度に較べ著しく異な
り、しかも意図的に重量を減じるためには、スチールが
少くとも４０ＯＮ／ｍｍ２０強度を有し、且つ少くとも
１２％の同時破断伸長を有していることが必要である。

これは好ましいタイプのスチール全部によって満され、
従ってこれらのスチールは「高強度ステンレススチール
」と称せられる。容器１１は頂部３０、マントル３１及
び底部３２を含んで成る。頂部とマントル間の溶接は４
３で表示されている。マントルとネック１５の間に配位
した頂部の部分は球形状である。

頂部は上記ネック１５を具備しており、断面図において
カーブしたＮ３３を有している。このカーブ肩は直接部
３４に変化する。この直接部３４は非溶接状態ではベー
ス３５で終端になっている。端面１８とベース３５の間
の距離ｌは容器の直径りの約５０〜１５０％である。マ
ントル３１は円筒シームレスチューブ、即ち軸方向溶接
を有していないチューブである。

底部３２は上端縁３６を有する鍛造成いは熱間プレス切
妻（ゲ′−プル）から成る。継ぎ目（ジヨイント）の加
工の後に、部分３０〜３２の加工が続く、即ち内面をみ
がき、或いはエツチングして最大３−（適当な値として
は０．３癖より小さく、好ましくは０．１声より小さい
）の面平坦度に加工する。

上述の本発明容器は優れた表面仕上げのため純ガスの汚
染を防止し、且つ非常に良好な強度を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるカップリングの分解斜視図、第
２図は第１図カップリングの断面図、第３図はガス容器
のネックを示す断面図、第４図はアダプタを示す断面図
、第５図はシールリングを示す断面図、及び第６図はガ
ス容器の断面図である。 図において １１・・・高圧ガス容器、 １２・・・アダプタ　（弁１体部分）、Ｉ３・・・ナツ
ト、　　　　　　Ｉ４・・・弁１５・・・容器ネック、
１９・・・シールリング、１７・・・円錐形の接触面、 ２０・・・部分球形の接触面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ナット（１３）と協働するフランジ面（２３、２６
   ）を含み、高圧の純ガスを収容した中心軸（ＣＬ）とネ
   ック（１５）を有するガス容器（１１）と弁（１４）と
   を継ぐカップリングにおいて、 容器（１１）と弁（１４）が協働する接触面（１７、２
   ０）を有し、シールリング（１９）が接触面（１７、２
   ０）の間に配置されていること及び１の接触面（２０）
   が弁（１４）と一体物として製作された部分（１２）に
   形成されていることを特徴とするガス容器カップリング
   。 ２、弁（１４）がその弁１体部分（１２）とネジ結合し
   ているシャフト（２８）を有し、該シャフトが容器（１
   １）の側の端部において中心軸を軸とする弁１体部分（
   １２）に溶接されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のガス容器カップリング。 ３、弁１体部分（１２）の接触面（２０）が部分球形で
   あって、当該部分（１２）の外周（２２）から端面（４
   ４）と環状平坦面（２１）の方向へ延長した面であるこ
   と；容器（１１）の接触面（１７）が円錐形状或いは断
   面凸円弧状のエッヂ面であり、容器の環状平坦端面（１
   ８）に接続していること；シールリング（１９）が銀等
   の軟質金属製であること；及び該リングの内径が容器（
   １１）の接触面（１７）の内径より小さく且つ該リング
   の外径が該接触面（１７）の外径より大きいことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項と第２項のいづれか１項に
   記載のガス容器カップリング。 ４、ナット（１３）が容器（１１）のネック（１５）に
   形成した外ネジとネジ結合して容器に弁１体部分（１２
   ）を押圧するようにしたこと及び容器の端面（１８）が
   ネック径より大なる径（Ｄ）を規定した第１溶接部分か
   ら距離（ｌ）の位置にあることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項〜第３項のいづれか１項に記載のガス容器カ
   ップリング。 ５、頂部（３０）、底部（３２）及びマントル（３１）
   を含む直径Ｄを有する容器であって、該頂部（３０）が
   円錐形又は丸形の接触面（１７）と外ネジ付きネック（
   １５）を具備している、斯ゝる高圧の純ガス収容のため
   の容器において、容器（１１）がステンレススチール製
   であり、平坦度が最大３μｍである連続内面を有し、マ
   ントル（３１）がシームレス円筒チューブから成ること
   を特徴とするガス容器。 ６、容器内面の平坦度が０．３μｍより小さいことを特
   徴とする特許請求の範囲第５項に記載のガス容器。 ７、容器（１１）の肉厚が容器径（Ｄ）の１〜１０％で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第５項と第６項の
   いづれか１項に記載のガス容器。 ８、ネック（１５）とマントル（３１）の間に配位する
   頂部（３０）の１部分が球形状であることを特徴とする
   特許請求の範囲第５項〜第７項のいづれか１項に記載の
   ガス容器。 ９、容器（１１）がフェライトオーステナイトステンレ
   ススチール製であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項〜第８項のいづれか１項に記載のガス容器。 １０、容器（１１）がフェライトマルテンサイトスチー
   ル製であることを特徴とする特許請求の範囲第５項〜第
   ８項のいづれか１項に記載のガス容器。 １１、頂部（３０）、底部（３２）及びマントル（３１
   ）を含む高圧用途の純ガスを収容した金属製容器の製法
   において、前記部品（３０、３１、３２）の継ぎ目を加
   工し、当該部品の内面を最大３μｍの平坦度に加工し、
   該部品を溶接することを特徴とするガス容器の製法。 １２、容器部品（３０、３１、３２）の内面を平坦度０
   ．３μｍより小さくなるように加工することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１１項に記載のガス容器の製法。