JPH08981Y2 - 圧力容器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、圧力容器に関する。さらに詳しくは、圧力
容器の内部温度を効率よく、正確に制御することのでき
る圧力容器に関する。

［従来の技術および問題点］ 従来、たとえば外熱式熱間等方圧処理装置又は水熱合
成装置における圧力容器は第４図に示すような構造を有
している。

すなわち、前記圧力容器は、開口部を上部に有する耐
圧容器25と前記開口部を気密に封止することができる蓋
26とで構成されている。

また圧力容器は、耐圧容器25を蓋26で封止すること
で、筒状の内周面5aと、天井部5bと、凹状に湾曲する凹
状底面部5cとを有する内部空間５を形成している。

さらに圧力容器には、凹状底面部5cと内周面5aとの境
界部から、耐圧容器25の外周面までを貫通する貫通孔5d
が設けられ、この貫通孔5dに圧力媒体を前記内部空間５
に供給する圧力媒体供給管６が取付けられている。

また前記内部空間５の天井部5b近傍の内周面と耐圧容
器の外周面とを貫通する貫通孔5eに、圧力媒体を前記内
部空間５から排出する圧力媒体排出管８が取付けられて
いる。

圧力容器内の圧力媒体を加熱する加熱手段27は、前記
圧力媒体供給管６と前記圧力媒体排出管８との間であっ
て、前記圧力容器の外周面に、巻回されている。

また、圧力容器内の圧力媒体の温度を測定することを
目的とする温度検出手段は、検出器３を保護するため棒
状の外套管11で被覆されており、前記圧力容器の凹状底
面部5cのほぼ中心と圧力容器外部を貫通する温度検出手
段挿入孔24に、圧力容器外部から挿入、配置されてい
る。

しかしながら、前記構造の圧力容器には、以下のよう
な問題点がある。

すなわち、前記圧力容器は加熱手段27が圧力媒体供給
管６と圧力媒体排出管８との間の圧力容器外周面に巻回
されているだけなので、前記圧力媒体供給管６より下方
の圧力容器外周面は、加熱部とはならずに面積の大きな
放熱部になってしまっている。

その結果、前記加熱手段27で加熱しても、多量の熱エ
ネルギーを、前記圧力媒体供給管６より下方の圧力容器
外周面および底面部から放熱することになって、圧力容
器内の圧力媒体に対する加熱効率が著しく悪い。

また、前記圧力媒体供給管６と前記圧力媒体排出管８
との間の圧力容器外周面に加熱手段27を巻回しているだ
けなので、圧力媒体供給管６より下方に位置する凹状底
面部付近の内部空間内にある圧力媒体を実質的に加熱し
てはいないこととなり、そういう点においても、加熱効
率が悪い。

しかも、前述のように圧力容器の底面に装着された温
度検出手段は、実質的に加熱されていない圧力媒体の温
度を測定していることになる。

また、前記温度検出手段はその結果、圧力容器内にあ
る適正に加熱されていない圧力媒体の温度を測定するこ
ととなり、その温度測定を基礎にした前記加熱手段27の
加熱制御をも正確に行うことができない。この点におい
ても、従来の圧力容器における加熱効率の悪い原因があ
る。

一方、温度検出手段自体に関しても、温度検出手段
を、そのまま温度検出手段挿入孔24に挿入しているだけ
なので、温度検出手段が温度検出手段挿入孔24の内壁に
接触することもあり、そのような場合には実質的に温度
検出手段挿入孔24の内壁の温度を測定しているに過ぎな
かった。

すなわち、温度検出手段挿入孔24の内壁温度の検出信
号12で加熱手段27を制御することとなり問題があった。

本考案は、前記問題点を解決し、圧力容器内の圧力媒
体を効率良く加熱することのできる圧力容器を提供する
ことである。

［前記課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するための請求項１に記載の考案は、
圧力媒体供給関を備え、上部に開口部を有するとともに
圧力媒体を収容可能な耐圧容器と、前記開口部を気密に
封止可能な蓋と、前記耐圧容器の周側面に、かつ前記耐
圧容器の開口部近傍から底部近傍に亘って設けられ、前
記耐圧容器内全体を加熱する加熱手段と、前記耐圧容器
に設けられた温度検出手段挿入孔に挿入され、前記圧力
媒体の温度を検出して検出信号を出力する温度検出手段
と、前記検出信号を入力し制御信号を出力することによ
り前記加熱手段を制御する制御部とを有してなることを
特徴とする圧力容器である。

また、請求項２に記載の考案は、前記温度検出手段
が、前記温度検出手段挿入孔に挿入可能な検出器内蔵の
外套管の先端外周にスペーサーを設け、前記温度検出手
段挿入孔の内壁に前記先端を接触不可能にしてなる前記
請求項１に記載の圧力容器である。

以下本考案の構成を、第１図を参照しながら、具体的
に詳述する。

前記圧力容器としては、超臨界抽出装置、水熱合成装
置、温水等方圧成形装置、外熱式熱間等方圧処理装置等
に使用される圧力容器がある。

前記圧力媒体は、熱および圧力を伝えうる媒体ならば
特に制限はなく、たとえば、炭酸ガス、水、純水、フッ
素不活性流体、オイル等を水にエマルジョン化したもの
等を採用することができる。

前記圧力容器は、前記圧力媒体の圧入により、圧力容
器内部を高圧にすることができる構造を有しており、開
口部を上部に有する耐圧容器１と前記開口部を気密に封
止することができる蓋２とで構成されている。

前記耐圧容器１の開口部近傍周面には耐圧容器１の直
径方向に貫通する貫通孔1aを有し、蓋２には、耐圧容器
１を封止、装着したときに、前記貫通孔1aの延長上に前
記貫通孔1aと一致するような貫通孔2aを有する。また、
前記圧力容器は、前記耐圧容器１を前記蓋２で封止した
ときに、一致した前記貫通孔1aと前記貫通孔2aにピン４
を挿入することにより、耐圧容器１の開口部に蓋２を装
着，固定することができる構造を有している。

すなわち、圧力容器は、耐圧容器１を蓋２で封止する
ことで、筒状の内周面5aと、天井部5bと、凹状に湾曲す
る凹状底面部5cとを有する内部空間５を形成する。

前記内部空間５に圧力媒体を供給する圧力媒体供給管
６は、圧力容器の前記凹状底部5cのほぼ中心と圧力容器
外部とを貫通する第一貫通孔７に取付けられている。

圧力媒体を内部空間５から排出する圧力媒体排出管８
は、前記内部空間５の天井部5b近傍の内周面と外周面と
を貫通する第二貫通孔９に取付けられている。

なお、前記圧力媒体供給管６と前記圧力媒体排出管８
の取付場所は、第一貫通孔７に圧力媒体排出管８を、第
二貫通孔９に圧力媒体供給管６を取付けても、前記内部
空間５に圧力媒体を安定して供給し、または排出できう
るものであれば、特に制限するものではない。

前記加熱手段10の取付け状態は、前記圧力容器の圧力
媒体排出管８の下部近傍から圧力容器の外部底面近傍ま
での間であって、圧力容器の外周面に巻回されている。

なお、加熱手段10は、上述の圧力容器の圧力媒体排出
管８の下部近傍から圧力容器の外部底面までの外周面を
均一に加熱できれば良く、巻回する加熱手段10に代表さ
れる単一の構造のものに限られず、複数に分割された構
造のものでも良い。

また、前記加熱手段10は、圧力容器内の圧力媒体に安
定した熱量を供給できれば良く、たとえば、電気ヒータ
ーで熱量を供給するもの、圧力容器の加熱部分に配管
し、その管中に熱媒体を流入させることによって圧力容
器内の圧力媒体に熱量を供給するもの等、前記圧力媒体
の要求される設定温度に応じて、適宜、選択しても良
い。

前記温度検出手段として用いる検出器３の種類は、温
度を検出し温度検出信号12を出力する機能を有している
ものであれば特に制限はなく、たとえば、市販の抵抗温
度計、熱電温度計等であっても良く、通常よく使用され
るのは熱電温度計である熱電対である。

前記加熱手段10の制御は、第１図に示すように、圧力
容器内の圧力媒体の温度を検出する温度検出手段から出
力される検出信号12を入力して、制御信号13を出力する
制御部14により制御されている。

前記制御部14の機能は、たとえば加熱手段10が電気ヒ
ーターであるときは、前記検出信号12を受けて、前記制
御信号13を電力調整器15に出力し、電力調整器15は電気
ヒーターに送る電力22を調整するという制御機能を有し
ている。

前記温度検出手段の構造は、第１図に示すように、前
記圧力容器に設けた温度検出手段挿入孔16に挿入可能
な、たとえば、前記検出器３内蔵の外套管11の先端外周
にスペーサー19を設け、前記温度検出手段挿入孔16の内
壁に前記先端を接触しないようにしている。

前記温度検出手段挿入孔16は、前記耐圧容器の外部か
ら圧力容器の前記内部空間５まで貫通する貫通孔である
が、その貫通孔を設ける場所は前記温度検出手段が前記
圧力媒体の温度を正確に測定できる場所であれば特に限
定されない。好ましいのは、第１図に示すように、耐圧
容器１の外周面と前記内部空間５を形成する内周面とを
貫通する貫通孔である。

なお、前記温度検出手段挿入孔16の圧力容器外周面に
ある開口部23は、温度検出手段を挿入するとともに圧力
容器内が加圧状態にあっても、圧力媒体が外部に漏れな
いように、密封できる構造を有している。

前記スペーサー19の材質は、圧力容器内の設定温度に
より異なるが、前記設定温度において、熱的、化学的に
極めて安定で、かつ設定温度における前記圧力媒体へ
の、その材質の不測の溶出がなければ特に限定されるこ
とはない。このましくは、圧力容器内の温度が150℃以
下の場合は、ポリテトラフロロエチレンを、150℃を越
える場合は、酸化アルミニウム等を成分とするセラミッ
クスを用いる。

前記スペーサー19の取付け構造の一例を、第２図およ
び第３図に示す。

前記スペーサー19は、前記検出器３内蔵の外套管11の
先端外周に設け、前記温度検出手段挿入孔16の内壁に前
記先端を接触しないように取付けるが、そのスペーサー
19の取付け方は、たとえば前記ポリテトラフロロエチレ
ンのリングであれば、その性状から第２図に示すように
外套管11の先端外周に圧入すれば足りる。もっとも、取
付けるスペーサー19の材質によっては、第３図に示すよ
うに、別途、取付け部材28を必要とする。

たとえば前記セラミックスのリングであれば、前記設
定温度の範囲が150〜250℃の場合は第３図に示すよう
に、取付け部材28として耐熱性樹脂を用い、外套管11の
先端外周にセラミックスのリングを両側から、その耐熱
性樹脂で、はさみつけるように取付ける。

前記耐熱性樹脂は、150〜250℃の温度範囲において熱
的、化学的に極めて安定で、かつその温度範囲において
前記圧力媒体へ、その材質の不測の溶出がなければ特に
限定されることはなく、好ましくは、フッ素ゴム、ポリ
イミド、ポリアミド等の耐熱性樹脂である。

設定温度が250℃を越える場合は取付け部材28として
“O"リングを用い、そのメタル“O"リングでセラミック
スのリングをはさみつけ、かつメタル“O"リングを外套
管11に銀ロウ付けし、固定するのが良い。

［作用］ 次に、本考案の作用について第１図を参照しながら説
明する。

本考案においては、圧力媒体の収容可能な圧力容器の
開口部近傍から圧力容器の底部近傍に至る、圧力容器の
周側面に加熱手段10を設けているので、加熱面積が増大
し、圧力容器内の内部空間５にその周側面全体から熱量
が供給されることになり、内部空間５に供給した熱量の
放熱面積が少なくなる。その結果、内部空間５内の圧力
媒体に効率良く熱量が供給されることになる。

また、内部空間５の圧力媒体がこの加熱手段10により
均一に加熱されるので、圧力媒体の温度を測定する温度
検出手段を取付ける位置に選択性がなくなる。しかも、
均一に加熱された圧力媒体を温度検知手段が温度を検出
するのであるから、その測定温度は正確であり、正確に
測定された温度に基いて加熱手段10の制御が行われるの
で、無駄のない加熱を実現することができる。

特に加熱手段10において、検出器３内蔵の外套管11の
先端外周にスペーサー19を設け、温度検出手段挿入孔16
の内壁に前記先端を接触しないようにしておくと、より
一層正確に圧力媒体の温度を測定することができ、これ
によっても圧力媒体を効率良く加熱することができる。

［実施例］ 次に本考案の圧力容器の具体的な実施例を図面を参照
しながら説明する。

第１図は、圧力容器内の圧力媒体の設定温度が150℃
以下の場合の一例を示す説明図である。

圧力容器は、その上部に被加圧物の出し入れをするた
めの開口部を有する耐圧容器１とその開口部を封止する
ことができる蓋２と、耐圧容器１と蓋２とを封止した状
態で固定するピン４で構成されている。

また前記蓋２の底部周辺には、バックアップリング17
と、“O"リング18が、蓋２の底面側よりリテーナープレ
ート20と、止めビス21とによって固定されている。

前記バックアップリング17と“O"リング18は圧力容器
内の加圧された圧力媒体を気密に封止するためのもので
ある。

圧力容器は、耐圧容器１の開口部を蓋２で封止するこ
とによって筒状の内周面5aおよび凹状に湾曲する凹状底
面部5cとを有する内部空間５を有する。

圧力容器は、その凹状底部5cのほぼ中心と圧力容器外
部とを貫通する第一貫通孔７に圧力媒体が流入する圧力
媒体供給管６が設けてあり、前記内部空間５の天井部近
傍の内周面と外周面とを貫通する第二貫通孔９に圧力媒
体が流出する圧力媒体排出管８が設けてある。

前記圧力媒体供給管６の下部近傍から圧力容器の外面
底部近傍までの外周面には圧力容器の加熱手段10である
電気ヒーターが巻回している。

次に、温度検出手段について説明する。

温度検出手段は、前記内部空間５を形成する内周面上
であって、内部空間５の天井部と前記凹状底部の間のほ
ぼ中央から、圧力容器外部までを貫通する温度検出手段
挿入孔16に挿入されている。

温度検出手段である検出器３の種類は熱電温度計であ
る熱電対を使用した。

前記温度検出手段の構造は、前記熱電対内蔵の外套管
11の先端外周にスペーサーを設け、前記温度検出手段挿
入孔16の内壁に前記先端を接触しないようにしている。

スペーサーの材質はポリテトラフロロエチレンであ
る。

次に、制御部14の機能について説明する。

圧力容器内の圧力媒体の温度を検出した検出器３であ
る熱電対は、その検出信号12を制御部14に出力する。そ
の検出信号12を受た制御部14は、制御信号13を電力調整
器15に出力し、電力調整器15は前記電気ヒーターに出力
する電力22を制御し、圧力容器内の圧力媒体の温度を微
調整するものである。

以上構成の実施例の作用について以下に説明する。

まず、被加圧物を耐圧容器１内に装填し、蓋２を装着
しピン４を挿入し、固定する。

次に圧力媒体供給管６を介して、圧力媒体を圧力容器
に供給する。そして、容器内圧力が設定圧力になるまで
圧力媒体を供給し続ける。一般的には、この圧力媒体は
予熱を加えられている。

一方で圧力容器の外周面に広く設けた加熱手段10で圧
力容器内の圧力媒体が速やかに加熱され設定温度近くま
で昇温される。

このとき、圧力容器の外周面全体を電気ヒーターが巻
回しているので、圧力容器の外周には放熱部位がなく、
内部空間が均一に加熱される。

さらに一方では、圧力容器に設けられた温度検出手段
によって、均一に加熱された圧力媒体の温度を正確に検
出して、その検出信号12を出力する。

その検出信号12は制御部14に送られ、制御部14はその
検出信号12を受け制御信号13を出力し、たとえば、加熱
手段10が電気ヒーターであれば電力調整器15は制御信号
13を受けて電気ヒーターに送る電力22を調整し、その調
整によって圧力容器内の圧力媒体の温度微調整が行われ
る。

［考案の効果］ 外部に備えた加熱手段により、内部に充填された圧力
媒体を加熱する圧力容器において、その加熱手段を圧力
容器の下部外周面にまで広く設け、放熱をおさえ、均一
に加熱することができるようにしたので、圧力媒体を効
率よく加熱することができる。

また、その一方でスペーサーを設け、温度検出手段挿
入孔の内壁に温度検出手段の先端が接触しないようにし
たので、正確な温度検出信号を制御部に入力することが
でき、また制御部はその検出信号を受け、加熱手段に正
確な制御信号を出力することで、圧力媒体を正確に効率
よく加熱することができる。

さらに耐圧容器の外周面に広く加熱手段を設けると共
に、耐圧容器に設けた温度検出手段挿入孔内に温度検出
手段を設け、この温度検出手段の出力する検出信号に基
づいて前記加熱手段が制御されるようにしたので、従来
の圧力容器にみられた局部加熱に起因する熱応力を軽減
し、圧力容器寿命を延ばすことごできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の圧力容器における加熱手段、温度制
御機構および温度検出手段の概要を説明するための説明
図である。 第２図は、スペーサーの取付け構造を説明するための説
明図である。 第３図は、スペーサーの取付け構造を説明するための説
明図である。 第４図は、従来の圧力容器の加熱手段および温度制御機
構を概要を説明する説明図である。 １……耐圧容器、２……蓋、３……検出器、４……ピ
ン、５……内部空間、６……圧力媒体供給管、７……第
１貫通孔、８……圧力媒体排出管、９……第２貫通孔、
10……加熱手段、11……外套管、12……圧力容器の内部
の温度検出手段から出力する検出信号、13……制御部か
ら出力される制御信号、14……制御部、15……電力調整
器、16……温度検出手段挿入孔、17……バックアップリ
ング、18……“O"リング、19……スペーサー、20……リ
テーナープレート、21……止めビス、22……電力調整器
から加熱手段に送られる電力

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力媒体供給管を備え、上部に開口部を有
   するとともに圧力媒体を収容可能な耐圧容器と、前記開
   口部を気密に封止可能な蓋と、前記耐圧容器の周側面
   に、かつ前記耐圧容器の開口部近傍から底部近傍に亘っ
   て設けられ、前記耐圧容器内全体を加熱する加熱手段
   と、前記耐圧容器に設けられた温度検出手段挿入孔に挿
   入され、前記圧力媒体の温度を検出して検出信号を出力
   する温度検出手段と、前記検出信号を入力し制御信号を
   出力することにより前記加熱手段を制御する制御部とを
   有してなる圧力容器。
2. 【請求項２】前記温度検出手段は、前記温度検出手段挿
   入孔に挿入可能な検出器内蔵の外套管の先端外周にスペ
   ーサーを設け、前記温度検出手段挿入孔の内壁に前記先
   端を接触不可能にしてなる前記請求項１に記載の圧力容
   器。