JPH1047483A

JPH1047483A - 圧力容器のシール構造

Info

Publication number: JPH1047483A
Application number: JP20685396A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Kitazawa; 洋一北沢
Original assignee: HANIYUUDA TEKKO KK
Current assignee: HANIYUUDA TEKKO KK
Priority date: 1996-08-06
Filing date: 1996-08-06
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】圧力容器の製造コスト低減及びメンテナンス
の顕著な経済性を図る。【解決手段】缶胴１の開口端部３を胴フランジ１０で
形成し、開口端部３を閉塞する鏡蓋２の外周縁に胴フラ
ンジ１０と相対して蓋フランジ２０が形成された圧力容
器において、胴フランジ１０の内周面に円錐形の凹面部
２６を形成するとともに、蓋フランジ２０の内周面に凹
面部２６に嵌合する凸出部２７を形成し、かつ、凸出部
２７に鏡蓋２側に立ち上がり壁３０を有するパッキン溝
２８を刻設し、パッキン溝２８にパッキン４０を収納し
て構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は圧力容器のシール
構造に関し、特に鏡蓋と缶胴とのパッキン当接部の形状
及びクランプリングを改良することにより、当該圧力容
器にかかる内圧又は負圧（真空圧）の何れの場合にもシ
ール機能が働くとともに、圧力容器の製造コスト、ラン
ニングコスト、メンテナンスコストの低減等、顕著な経
済性を図ったものである。

【０００２】

【従来の技術】缶胴内に処理物を収納し、加圧、加熱又
は負圧にする等して、物の加工又は処理を繰り返して行
う圧力容器は、缶内を密封するためのシール構造が重要
な構成要素であり、圧力容器の製造コストの大きな部分
を占める。このシール構造は、主に缶胴の開口端部とそ
れを開閉可能に閉塞する鏡蓋との間に介在すべきパッキ
ンに指向される。

【０００３】そこで、この圧力容器について図を用いて
説明すると、図８に示すように、地面又は床等の支持面
Ｅに脚台６を介して缶胴１が固定され、この缶胴１の一
端部は開口し、この開口端部３を閉塞する鏡蓋２が枢軸
部４で開閉可能に軸着され、かつ、クランプリング５で
缶胴１と一体に締結される。鏡蓋２と缶胴１の開口端部
３とのシール構造は、図９に示すように、開口端部３の
外周面に半径方向へ所定幅で環状に設けられた胴フラン
ジ１０の端面と鏡蓋２の外周面に半径方向へ所定幅で環
状に設けられた蓋フランジ２０との間にパッキン７を介
在させたもので、パッキン７は蓋フランジ２０の端面に
環状に刻設したパッキン溝８に圧縮可能に嵌合してい
る。

【０００４】パッキン７は断面形状において特殊であ
り、パッキン溝８に形成したアリ溝部８ａに係合して装
着部７ａが抜け止めされており、アリ溝部８ａと一体の
テーパー溝部８ｂには胴フランジ１０が圧接する幅広の
リップ部７ｂが形成され、加硫したゴムにより全体とし
て環状に一体形成されている。クランプリング５は断面
コ字形の環状体であってその半径方向の内周縁には所定
ピッチで爪５０，５０が相対向して形成され、この爪５
０，５０は胴フランジ１０と蓋フランジ２０の外周縁に
形成した爪１１，２１と同じである。

【０００５】爪５０，５０は、図８（Ｂ）に示すよう
に、クランプリング５が周方向へ半ピッチＰ／２回転し
て爪１１，２１と合致すると、鏡蓋２は缶胴１に締結さ
れる。また、クランプリング５を逆に半ピッチＰ／２回
転させて元の位置に戻し爪５０が爪１１，２１から半ピ
ッチＰ／２回転すると、爪５０，５０は爪１１，２１と
の重なりを解いて締結を解除し、これによって鏡蓋２と
缶胴１の締結が解除され、鏡蓋２は開くことができる。

【０００６】そして、クランプリング５は蓋フランジ２
０を胴フランジ１０と締結した場合に、図９に示すよう
に、蓋フランジ２０との間で隙間Ｓ₁を形成する。した
がって、缶胴１内を加圧すると、図１０に示すように、
隙間Ｓ₁は胴フランジ１０と蓋フランジ２０間に移動
し、その隙間Ｓ₁にパッキン７がハミ出すことがあり、
パッキン７の劣化や耐用寿命の低下を招来する。そのた
め、図１１に示すように、図９の場合に形成される隙間
Ｓ₁に一対の加圧部材１６を介在させてパッキン７を圧
着して隙間を少なくする。

【０００７】加圧部材１６は、図１２に示すように、所
定の勾配を形成した一対の楔形板体からなり、これらを
互いに勾配面１７で対面させてそれぞれ蓋フランジ２０
とクランプリング５に固定して構成される。したがっ
て、胴フランジ１０と蓋フランジ２０を締結した断面コ
字形のクランプリング５を所定角度で回転させると加圧
部材１６の勾配面１７，１７が摺接して、図８（Ｂ）に
示すように、互いに一致したとき蓋フランジ２０が胴フ
ランジ１０に押し付けられ、パッキン７のシール機能が
作用して缶胴１内を密閉できるというものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のシール構造によれば、まず第１に、パッキン７は高
価となる欠点を有する。すなわち、パッキン７は形状が
特殊であるから、その成形用金型の製作も特殊加工を要
し、特に装着部７ａを成形する部位は高い精度を必要と
し、切削機械を用いて細かい加工を必要とする。また、
直径が２メートル以上に及ぶ場合も多いが、総じて一品
注文製作となり製造数量がきわめて少ないために高価と
なる。

【０００９】第２に、圧力流体として高温の蒸気等を用
いると、パッキン７の耐用寿命がきわめて短く、頻繁に
交換しなければならない欠点があることである。すなわ
ち、パッキン７は断面形が尖鋭なので亀裂や破損し易い
ほか、老化現象が早くてシール性能が劣化するためであ
る。そして、老化したパッキン７をパッキン溝８から取
り外そうとすれば、パッキン７は硬化していて装着部７
ａがリップ部７ｂから裂断してアリ溝部８ａ内に残り、
これを除去するには多くの時間と労力を要する手作業が
必要となる。さらに、パッキン７を交換する場合にあっ
ても、装着部７ａをアリ溝部８ａ内に手作業にて押し込
まねばならないから、多くの時間と労力を要する。

【００１０】第３に、パッキン溝８は耐蝕性の金属を用
いることと、アリ溝部８ａやリップ部７ｂのシール面の
平滑仕上げ等のほか、精度の高い加工が必要となること
などにより、これまた高価となり、不都合である。アリ
溝部８ａの加工は、溝の大きさに較べ蓋の寸度が大きい
ので、大型の機械での精細な加工であること、且つアリ
溝部８ａの寸法が小さいので太い切削バイトは使えず切
削量は極めて少なくし時間をかけて加工するなど、加工
効率が極めて悪い。

【００１１】第４に、パッキン７の外径が缶胴１の内径
に対して大きいから、缶内圧力が構造部に作用する負荷
が大きい欠点がある。すなわち、缶内圧力が構造部に作
用する負荷の値はパッキン７の外径で定まり、この値が
小さいほど負荷は少なくて済む。この値を小さく出来れ
ば、その結果に係わる部分である、缶体及びクランプリ
ング５の断面寸法を縮小でき、設計的に有利であり、又
クランプ開閉のための動力も小さくし得る等メリットが
大きい。しかしながら、従来のパッキン７は図９のよう
に、缶胴１の半径Ｒに対してｒ寸法だけ外径が大きく、
不利である。

【００１２】第５に、図１１において加圧部材１６は蓋
フランジ２０を胴フランジ１０に圧接させるために不可
欠であるから、その分のコストがかさむこととなるため
に、省略できれば好都合である。また、蓋フランジ２０
とクランプリング５との間には、加圧部材１６を介在さ
せるに足りる寸法Ｓ分を必要とするために、クランプリ
ング５はその幅Ｗを大きく形成しなければならないか
ら、その分のコストがかさむためになるべく小型化でき
れば好都合である。

【００１３】第６に、図１０に示すように、蓋フランジ
２０と胴フランジ１０との間に隙間Ｓが形成されている
場合、パッキン７の外周端が隙間Ｓ₁内に押し出されて
はみ出し、挟まった状態で固化してしまう欠点がある。
このようになると、クランプリング５を回転するときの
抵抗が大きくなるために回転操作が困難になる。そのた
め、クランプリング５の回転駆動機構は、予め回転力を
大きく設定して製作しなければならない。そして、その
程度を増大させないためには、潤滑をしたり、摺動面の
かじりを除去する等の繁雑なメンテナンスが必要であ
る。

【００１４】第７に、圧力容器の用途により缶内圧力に
負圧をかける場合がある。この場合は鏡蓋２の閉鎖時に
パッキン７を予め圧縮するように、パッキン溝８を浅く
作り突出させる。加圧兼用であればこれが「ハミ出し」
となり、不都合である。この「ハミ出し」現象の防止や
対負圧用途の為、鏡蓋２の閉鎖時にパッキン７を予圧す
ることの必要と、それにより生じる事項への対処は製
造、使用ともコストアップの要因であり、この事の軽減
が望まれる。

【００１５】そこで、この発明は上記諸欠点を除去でき
る圧力容器のシール構造を提供する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる圧力容
器蓋のシール構造は、請求項１によれば、缶胴の開口端
部に鏡蓋が開閉可能に軸着され、該開口端部に形成した
胴フランジと対面して鏡蓋の外周縁に蓋フランジが形成
され、これら胴フランジと蓋フランジをクランプリング
で締結して缶胴内部を密閉する圧力容器のシール構造に
おいて、前記胴フランジの開口端部に円錐形の凹面部を
形成する一方、該凹面部に対応する凸出部を前記鏡蓋の
周端部に形成し、該凸出部の外周面にパッキン溝を形成
し、該パッキン溝には前記凹面部に当接する弾性材から
なるパッキンを環状に装着したことを特徴とする。

【００１７】したがって、蓋フランジと胴フランジが締
結された場合に、凹面部と凸出部が嵌合し、かつ、凸出
部のパッキンが凹面部に接触して缶胴内を密閉する。

【００１８】また、請求項６によれば、缶胴の開口端部
に鏡蓋が開閉可能に軸着され、該開口端部に形成した胴
フランジと対面して鏡蓋の外周縁に蓋フランジが形成さ
れ、これら胴フランジと蓋フランジをクランプリングで
締結して缶胴内部を密閉する圧力容器のシール構造にお
いて、前記クランプリングは前記胴フランジと蓋フラン
ジの外周縁部を嵌合する断面コ字形の環状体が周方向へ
複数に分割形成され、かつ、それらの分割したブロック
が一箇所を残してそれぞれヒンジ結合されて開閉可能な
ロックリングであることを特徴とする。

【００１９】したがって、蓋フランジと胴フランジの締
結作業はロックリングをそのヒンジを中心として拡開す
る作業でなされ、従来のように回転させる作業ではな
く、パッキンの予圧を要しないので、加圧部材を省略で
き、その掛け外し機構も省力化したものとなる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図に
基づき説明する。図において前記従来例と同一部分には
同一符号を用いた。

【００２１】図１に示すように、缶胴１の開口端部３に
枢軸部４で軸着された鏡蓋２が開閉可能であり、缶胴１
の胴フランジ１０と鏡蓋２の蓋フランジ２０が前記クラ
ンプリング５に代わるロックリング５１で締結されて缶
胴１内を密閉できる構造である。ロックリング５、胴フ
ランジ１０と蓋フランジ２０には前記従来例のような所
定ピッチの前記爪１１，２１，５０が形成されていな
い。

【００２２】すなわち、図２に示すように、胴フランジ
１０と蓋フランジ２０の外周縁対面側にそれぞれ前記爪
１１，２１に代わる環状突起部（リップ）１２，２２が
一体形成され、この環状突起部１２，２２を嵌合するロ
ックリング５１は両側に環状側壁（リップ）５２，５２
を有する断面コ字形の環状体であるが、図１（Ｂ），
（Ｃ）に示すように、周方向で２個又は３個のセグメン
トａ，ｂ，ｃに分割され、かつ、それらは一箇所を残し
てヒンジジョイント２４で一連に結合され、その一箇所
には開閉装置２５が設けられる。

【００２３】開閉装置２５は分割したセグメントａ，ｃ
の端部を連結し、又はその連結を解除して所定の間隔に
拡開できる適宜の手段が用いられる。例えば、セグメン
トａ，ｃの端部に互いに係合する凸凹の端部を形成して
その横断方向へピンを差し込んで連結し、又は、セグメ
ントａの端部に蝶番状の金具の一片を固定し、他片を自
由にしてセグメントｃと脱着できるようにすることなど
がある。そして、このロックリング５１は開いて環状突
起部１２，２２に係合し、又は、環状突起部１２，２２
から外すことができる。

【００２４】このロックリング５１は、胴フランジ１０
と蓋フランジ２０を締結した場合に、その端面間に若干
の隙間Ｓを形成する程度の環状側壁５２，５２間の幅Ｗ
₁を有し、前記加圧部材１６を介在することはなく、蓋
フランジ２０と胴フランジ１０を分離不能にするだけで
よい。かくして、ロックリング５１の構成は、ＪＩＳ規
格急速開閉装置の分割クランプに相当するものである
が、環状側壁５２，５２の内側面は内側に向かって狭ま
る傾斜角を有する。すなわち、図２に示すように、胴フ
ランジ１０及び蓋フランジ２０との接点ｏから上の鉛直
線ｔに対して外側へ角度αの傾斜線ｔ´で形成されるテ
ーパー面を形成している。これに当接する胴フランジ１
０及び蓋フランジ２０の各環状突起部１２，２２の外側
面も同じ角度αのテーパー面を形成している。角度αは
負荷時の各環状側壁５２，５２の撓み角及び潤滑した場
合の摩擦角の合計値よりも大きく設定し、加圧時に負荷
を受けたとき、ロックリングに中心に向かう力が発生す
るような構成とする。

【００２５】胴フランジ１０の開口端部に円錐形の凹面
部２６が形成され、蓋フランジ２０には凹面部２６に嵌
合する凸出部２７が突出形成されている。この凸出部２
７の外周面にはパッキン溝２８を環状に刻設してある。
パッキン溝２８は溝底２９を半円形断面とし、この溝底
２９に続き蓋フランジ２０側に略垂直状の立ち上がり壁
３０が、また、胴フランジ１０側は断面半円形の側壁３
１が、それぞれ形成されて外に開いた形状とする。そし
て、このパッキン溝２８内にパッキン４０が嵌合してい
る。パッキン４０は断面円形で、パッキン溝２８の溝底
２９の曲率よりもやや小さい曲率を有して凸出部２７が
凹面部２６に嵌合すると凹面部２６に軽く接触可能とな
るように形成する。

【００２６】なお、図６に示すように、パッキン溝２８
は蓋フランジ２０側へ傾斜した底部３２に続き、蓋フラ
ンジ２０側に略垂直状の立ち上がり壁３３を形成した断
面略三角形の外に開いた形状とするとともに、パッキン
４１を断面略三角形としてその一辺が凹面部２６に接触
するようにしてもよい。さらに、図７に示すように、パ
ッキン溝２８は胴フランジ１０側へ傾斜した溝底３４に
続き、胴フランジ１０側へ傾斜して相対向する二つの側
壁３５，３６を形成した断面略四角形の外に開いた形状
とするとともに、パッキン４２を断面略四角形としてそ
の一辺が凹面部２６に接触するようにしても、次に説明
する作用効果と同効を奏する。

【００２７】したがって、缶胴１内に被処理物を収納し
て開口端部３を鏡蓋２で閉じると、蓋フランジ２０が胴
フランジ１０と対面し、凸出部２７が凹面部２６に嵌合
する。そこで、拡開しているクランプリング５の開閉装
置２５の閉操作をしてその環状側壁５２，５２が環状突
起部２２と環状突起部１２を嵌合して互いのテーパー面
で両者を締結すると、図２に示すように、蓋フランジ２
０と胴フランジ１０の端面間に隙間Ｓを有するが、パッ
キン４０はパッキン溝２８の溝底２９と凹面部２６に接
触する。

【００２８】そこで、缶胴１内を加圧すると、図３に示
すように、内圧によってパッキン４０は隙間Ｓ側へ移動
しようとするが、凹面部２６とパッキン溝２８の立ち上
がり壁３０に密着して阻止されることによってシール機
能を完遂できる。さらに、缶胴１内を負圧にすると、図
４に示すように、パッキン４０は半円形の側壁３１側に
移動してパッキン溝２８の溝底２９と凹面部２６に密着
することによってシール機能を完遂し、かつ、蓋フラン
ジ２０と胴フランジ１０の端面が互いに接触してそれら
間の隙間Ｓは環状側壁５２，５２間に生じる。

【００２９】なお、パッキン４０に対する隙間Ｓの減少
効果について説明する。缶胴１内の加圧時の隙間の詳細
を図５に示す。パッキン溝２８の立ち上がり壁３０の最
外端ｐと凹面部２６との距離Ｓ′は、蓋フランジ２０と
胴フランジ１０の端面間の隙間Ｓに角度θのｓｉｎ値を
掛けた寸法となる。角度θを１５度とした場合、距離
Ｓ′の寸法は隙間Ｓの０．２６倍（Ｓの約１／４）とな
り、「ハミ出し」防止の効果が大きい。なお、パッキン
４０の断面は円なので、ｐ点との間に距離がある。パッ
キン４０は硬さに応じて抵抗がありｐ点までの空間は余
裕となる。更に加熱の場合は硬化することも有利とな
る。従来のようにパッキン４０が直接隙間Ｓに内接して
いるより遥かに有利である。

【００３０】ついで、圧力流体を缶胴１内に供給して被
処理物を処理するため、缶胴１内部が高圧になるとその
圧力でパッキン２５は凹面部２６と立ち上がり壁３０に
全面的に密着することとなるために、シール機能は圧力
が高くなればなるほど向上する。圧力流体による被処理
物の加工が終了すると、缶胴１内の圧力流体を抜き出
し、ロックリング５の開閉装置２５を操作して蓋フラン
ジ２０と胴フランジ１０との締結を解除し、鏡蓋２を開
くと、パッキン４０が凹面部２６からスムーズに離れ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したこの発明によれば、以下の
ような効果を奏する。

【００３２】（１）パッキン４０は単純形状の円形断面
を有するリング状のものであり、その製造はメーカーに
おいて既存の型と方法を用いることができ、製造コスト
を従来型に比べ大きく下げることができる。

【００３３】（２）パッキン溝２８が外に開いた溝をな
しているので、装着、交換、掃除が極めて容易である。
また、Ｕ字溝には鋭角部がないので腐蝕に強く、汚損物
質の付着堆積も極めて少ない。

【００３４】（３）パッキン４０を圧着する必要がない
ので、ＪＩＳの分割クランプ形式を用いるが、パッキン
溝２８の傾斜角を前節３のようにし、負荷時にクランプ
リング５に中心方向むきの力が働くのでロックリング５
１が外に向かって外れる危険を完全に除くことができ、
本質的に安全な構造となる。また、リングの分割部分の
連結構造も簡易なものとすることができる。

【００３５】（４）パッキン４０の圧着が不要なので、
ロックリング５１の内幅に対し鏡蓋２及び缶胴１の環状
突起部２２，１２と環状側壁５２，５２との間に隙間Ｓ
を設けることができる。このためロックリング５１の掛
け外しの際、摺動抵抗がなく、開閉のための動力を僅少
にすることができる。また摩擦が殆ど無いので摩耗を生
じることなく、潤滑などのメンテナンスも省ける。缶胴
１の開口端部３の回りの機構に潤滑剤が不要であること
は、圧力容器の用途が食品加工や医薬品製造の場合歓迎
される。

【００３６】（５）胴フランジ１０側に凹面部２６を、
蓋フランジ２０側に凹面部２６に嵌合する凸出部２７を
形成し、凸出部２７にパッキン溝２８を形成したので、
凹面部２６と凸部２７間の距離Ｓ′を小さくできてパッ
キン４０が隙間Ｓ内にハミ出す現象を防止する効果は大
である。

【００３７】（６）パッキン４０の外径が従来のものよ
り小さく、殆ど缶胴１の内径に近いので強度算定が有利
となる。これにより缶胴１、蓋フランジ２０及び胴フラ
ンジ１０及びロックリング５１の断面が縮小でき、製造
コストの低減が可能となる。

【００３８】（７）パッキン４０の装着、取り外しが極
めて容易なので、変形硬化がある程度進行した段階で前
後を逆に入れ替えて、継続使用すれば寿命を延ばすこと
ができる。

【００３９】（８）缶内圧力が正圧時のみでなく、負圧
時においても正圧時と同じ構造で対処できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示す圧力容器の正面図
（Ａ）、側面図（Ｂ）及びロックリングの作用説明図

【図２】図１（Ａ）のＺ部拡大縦断面図

【図３】図２の正圧時の作用説明図

【図４】図２の負圧時の作用説明図

【図５】図３のＹ部部分拡大説明図

【図６】この発明の実施の他の形態を示す図２同様の断
面図

【図７】この発明の実施の他の形態を示す図２同様の断
面図

【図８】従来の圧力容器の正面図（Ａ）及び側面図
（Ｂ）

【図９】図８（Ａ）のＸ部部分拡大縦断面図

【図１０】図９の加圧時の作用説明図

【図１１】図９のパッキンはみ出しを防止する構造説明
図

【図１２】加圧部材の斜視図（Ａ）及び作用説明図
（Ｂ）

【符号の説明】

１…缶胴２…鏡蓋３…開口端部１０…胴フランジ１２，２２…環状突起部２０…蓋フランジ２６…凹面部２７…凸出部２８…パッキン溝２９…溝底３０…立ち上がり壁３１…側壁４０，４１，４２…パッキン５１…ロックリング５２…環状側壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】缶胴の開口端部に鏡蓋が開閉可能に軸着
され、該開口端部に形成した胴フランジと対面して鏡蓋
の外周縁に蓋フランジが形成され、これら胴フランジと
蓋フランジをクランプリングで締結して缶胴内部を密閉
する圧力容器のシール構造において、前記胴フランジの
開口端部に円錐形の凹面部を形成する一方、該凹面部に
対応する凸出部を前記鏡蓋の周端部に形成し、該凸出部
の外周面にパッキン溝を形成し、該パッキン溝には前記
凹面部に当接する弾性材からなるパッキンを環状に装着
したことを特徴とする圧力容器のシール構造。
【請求項２】前記パッキン溝が断面略Ｕ字形に形成さ
れ、前記パッキンが断面略円形であることを特徴とする
請求項１記載の圧力容器のシール構造。
【請求項３】前記パッキン溝が断面略三角形に形成さ
れ、前記パッキンが断面略三角形であることを特徴とす
る請求項１記載の圧力容器のシール構造。
【請求項４】前記パッキン溝が断面略方形に形成さ
れ、前記パッキンが断面略方形であることを特徴とする
請求項１記載の圧力容器のシール構造。
【請求項５】前記パッキン溝の蓋寄りの立ち上り壁上
端高さを、蓋フランジが胴フランジに密着した時、胴フ
ランジの凹面部に接するように構成するとともに、缶胴
側の側壁上端高さを該凹面部に接触しない最少寸法の隙
間をとることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載
の圧力容器のシール構造。
【請求項６】缶胴の開口端部に鏡蓋が開閉可能に軸着
され、該開口端部に形成した胴フランジと対面して鏡蓋
の外周縁に蓋フランジが形成され、これら胴フランジと
蓋フランジをクランプリングで締結して缶胴内部を密閉
する圧力容器のシール構造において、前記クランプリン
グは前記胴フランジと蓋フランジの外周縁部に形成した
環状突起部を嵌合する環状側壁を有する断面コ字形の環
状体が周方向へ複数に分割形成され、かつ、それらの分
割したブロックが一箇所を残してそれぞれヒンジ結合さ
れて拡開可能であるロックリングとしたことを特徴とす
る圧力容器のシール構造。
【請求項７】前記ロックリングにおける断面コ字形の
内角は、内側に向かって狭まる傾斜角を有することを特
徴とする請求項６記載の圧力容器のシール構造。