JPS6057099A - 圧力容器の封止部の構造 - 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】 本発明はガス状又は液状の流体を正圧又は負圧の加圧状
態で封入封止しである圧力容器の制止部のＳ造の改善に
関する。

木兄Ｕ！Ａはヒートパイプの封止ｇ４造に代表される産
業用圧力容器の如き極めて高い信頼性が要求さｎ１激し
い温度変化、広範囲な内圧変化、激しｂ振動、機械的応
力の繰返し等に長期間にわたり耐えて容器の気密性が要
求さｎる制止構造を更に茜い信頼性と簡素な封止構造に
改善せんとするものである。

第１図はこの様な制止構造の一例としてヒートパイプの
容器の制止構造についての従来構造例を示しである。ヒ
ートパイプに産業用圧力容器の中でも最も条件の厳しい
圧力容器である。その構造は高真空に減圧さルた密閉金
属容器内に極めて純粋な作動液の所定量が密刺されてあ
り、従って容器内Ｖｉ飽和蒸気圧下の気相、液相の２相
の流体が共存した状態になっている。流体の封正に際し
てはヒートパイプとしての性能維持の為には微力の不純
ガスの侵入も許さ几ない、、飽和蒸気圧の上昇は極めて
危険であるから、容器を直接に加熱してろう接封止をす
ることは不可能である。又作動液と反応して不純ガス全
発生式せる恐ｆＬがあるのではんだ付けに依る直接刺止
も不可能である。又使用温度が常に笈化し、そ几に対応
して作動液の蒸気圧が変化し、この内圧変動に依シ容器
は間［５［無く膨張収縮作用７＆：繰返して受けている
。然もその蒸気圧変化は２０Ｋｇ／ｃｒｒ；’　以上に
も及ぶ場合があん更にヒートパイプの応用機器に依って
は涼しい振動にも耐える必要があシその要求さｎる耐用
年数は１０年以上２５年にも及ぶものがある。この様な
苛酷な要求を満足せしめる為には封止部の構造としては
通常の封止弁構造やはんだ付けでは全く役にた＼ないも
のであシ又圧接−栓体に依る封止も信頼性の点から抹用
不可能であり、結局容器金属と同種金渦全用いた溶接か
、同種金属係の硬ろう材料に依るろう接以外には方法が
無かったものであった。この様な溶接やろう接に際して
も容器の内圧上昇を防ぎ乍ら実施する為には特殊な手段
が必要であった。

第１図はその様な要求を満足させる為のヒートパイプ容
器の従来構造の制止部イ１４造を示した部分断面因であ
るａｌは容器壁、２は容器端面壁、３は端面壁を貫通す
る作動液注排孔であるｔ、ｌＡは作動液注排用金鳥細管
で注Ｖ「孔を延長し、それに依シ作動液の注入排出を便
なら［−めるだけでなく容器制止の為には不可欠の部分
をＭＶ成している。該金玩細％・弘の外周面は容器端血
税の内壁側又は外壁側において注排孔の内壁面と気密に
熔払又はろう接さｆしてある。この場合注排孔同壁面と
こｔしに挿入さｔした金り細管の外周とに灰際上は毛憤
゛作用に依り注排孔内壁全面にわたって溶接又はろう接
される縮合が多い。ｊはその′４１：：な熔抜潴？示す
。

りはヒートパイプ容器の封止部である。該封止部は容器
内に所定光の作動液がＤ「定の内圧でお人を完了しｆＣ
Ｃ後後所定位１ト１で圧徂匍止した後、圧演部に近接し
た外側の位置で金属細管を切断し、該切断端「０を溶融
溶接して形成されである。上記圧潰のｊシ１足の位置は
■圧潰用治工具の操作がｂ」能な金属細管の長さ、＠金
属細管の溶融溶接装置治工具の操作に必要な長さ、○金
属ｌ１ＩＩＩ管の燈融溶接温度がヒートバイ１容器に悪
影響を及ぼさないで且つその温度がヒートパイプ内圧を
異常に上昇させることのない為の冷却に必要な長さの３
点を考慮して足めらｎる。この様な点から金属細管はヒ
ートパイプの従来の封止れ４造にとって不可欠なもので
あることが分かる。

第１図の刺止部構造で圧潰封止と溶接封止が併用さｎて
めるのは従来の封止構造には不可欠の構造でめってその
理由は次の如くである。

圧潰封止の特徴　■瞬間刺止が可能であるから容器内の
内圧や制入盆の設定が正確に実施出来る。＠圧潰刺止は
細管が圧接されることに依るものでめるから繰返し加熱
冷却、衝撃的外力、振動等に対する封止信頼性に乏しい
。

溶接制止の特徴　■制止上の信頼性は完全である。＠溶
融は瞬時に実施することが不可能であるから容器円圧や
刺入玉量の誤差が大きくなる。θ制止作業時に容器内に
不活性）Ｊスを吸引させてし１つたシ、空気が侵入して
し１つたりする恐牡が多いＯ 上述の如き圧潰刺止、溶接封止の夫々の特徴から先ず圧
潰刺止を実施し、然る後溶接制止を実施する従来のし一
トバイ１ｙ器の制止構造は封止の確実さ、封入の精密さ
、封止の長期イ」軸性等の点から考えると理想的に近い
制止ｍ構造であると云うことが出来る。然しこの封止＝
ｌｓ　４７＜　’Ｍとして他の面では重要な欠点が残さ
Ｉしていた。即ち一定の長さの金属細管が残置さｆＬる
ことは次の点が問題点とさｎている。イ１残置金属細管
は繊弱であるからヒルドパイブ使用に際してその保獲に
細心の注意が必要とさｎる。（ロ）残置金属細管に依９
ヒートパイプに上下、又は左右の方向性が生じてしまう
ため使用上の自由度が半減するｅＧ’１残置金属細管の
長さ分だけヒートパイプの有効長さが失なゎ九る。

短いヒートパイプの場合この損失長さの影響する所は極
めて大きいものである。に）残置金属細管はヒートパイ
プ応用機器のレイアウト上も又外観的にも好１し込もの
ではなかった。

本発明に係る圧力容器の封止部の構’ａ、は上述の如き
欠点を解決すると共に従来構造と同等の正確性、精密性
、及び高信頼性をも発揮せしめる新規な封止部構造を提
供せんとするものである。

以下第２図〜第１０図にその構造について詳細に説明す
る。第２図は本発明に係る封止部の概略的な構造を示す
一部を断面した正面図である。Ｉは圧力容器壁、コはそ
の端面壁、八は制止構造部である。概略図から分る様に
本発明に係る制止部構造は圧力容器の壁内に設けられて
あシ極めて７１％型である点と容器外壁面上には全く突
起を生じていない点が特徴となっている。第３図以下は
第１図に２ける封止構造部Ａの拡大図である。何ｎも断
面図であって３はガス状、液状の流体を容器内に注入排
出する為の注排孔で容器壁ｌ又は端面壁の何ｎかの壁の
所定の位置で壁全貫通して設けられる・図で容器壁ｌと
端面壁コの交叉線に近接した位置の端面壁に設けらｎで
ある。仁の位ｔは必ずしも壁面の交叉線に近接して設け
らｎる必要は無いが後述する圧潰用案内孔６の穿孔が正
確容品になる利点がある。μは封止用金属細管で注排孔
３の中に挿入又は圧入さｎである。各図の中に２いて第
５図は本発明に係る封止部の構造の基本的な構造を示す
もので封止完了状態が示さｎてあシ、第３図は容器内に
流体を封入する前の状態、第４図は流体の封入を完了し
、封止部’ｆｅ封止しっ＼ある状態を示しである。従っ
て第３図における封止用金属細管はこｎを介して容器内
外間に流体が流通自在な状態になっている。該金属細管
は展延性に富む金属材料を用いて形成されである。又金
属細管参の外周面と注排孔の内壁面とは注排孔の少くも
容器内側開口部附近に於いて溶接、ろう接の何ｎかの手
段で気密に接着さ九一体化されである。

図では内側開口部ｊＩＣおいて接着さｎであるがこの接
Ｎけ注排孔内壁の全面にわたって接着されであるがこの
接着は注排孔内壁の全面にわたって接着さ几てあっても
良い。この擬造の目的は注排孔と金属細管との間の気密
性を保証することにあるからこの開口部！の溶接は本発
明に係る制止部子１４造の信頼性保証に決定的な影響か
めるので溶接作業は″興重児全に実施さｎである必要が
ある。この様な構造であるから流体の笑際上の注入排出
は金属細管弘の管内を通じて行乃：われる。６は注排孔
と併設して穿孔されである金ハ細管圧潰用ビンの案内孔
である。該案内孔は圧力容器壁の他の部分の容器外から
注ｐｔ孔内のｂ［足の部分に向う方向に穿孔さｔしてあ
り、注排孔の内壁に貫通するか、内壁至近の位置に案内
孔先端が到遅する様穿孔さｎである。第４図では圧力容
器内に１５「足の内圧で９丁定量の流体が注入全完了し
た状態を維持したま＼で本発明に係る封止部構造を完成
せしめ容器が封止さｎる状態を示しである。制止部構造
の完成は圧潰用ビン案内孔６．ヲ通じて圧入さｎた圧潰
ビンｒに依９封止用金私細管亭が圧演さ九て圧力容器が
完全に封止されることに依シ完了する。各図における７
は金Ｆ４細管の圧潰封止部である。纂５図は圧潰ビンざ
が抜去されて本発明に係る圧力容器の封止部の構造が完
成された状態が示さｎである。

本発明に係る封止部構造に２ける圧潰封止部７の状態に
は圧潰の手段に依って各種の刺止状態が与えられる。

叩　圧潰ビンに加えられる大加圧力又は＠撃圧力に依る
冷間圧接状態、第１図における如＠露出金属細管の場合
は高い信頼性は得らｎないが本発明に係る制止部構造に
おいては注排孔壁内に完全に閉じ込めらｎた状態で圧潰
されであるので外力や振動に対して保設さｎてあ）、又
金属細管と圧力容器が全く同材質で形成されである場合
は加熱冷却サイクルに対しても高いイム軸性が保証さ九
る。

（ロ）　圧潰ビンを高速回転せしめ乍ら圧入する場合は
厚擦熱に依り金属細管は半溶融状態となり、加圧力との
相互作用に依り封止部は溶融圧接状態となる。この厚擦
圧接の場合の制止信頼性は注排孔に依る保護力も加わっ
て溶融溶接に匹敵する高い封止信頼性が得られる。

？→　加圧とジュール熱併用に依る抵抗溶接状豚圧潰用
ピンに側熱合金を用い且つ外周面を電気絶縁したものを
用い、ビン先端部と刺止用金属細管を両電極として大き
な電流を流し乍らビン全圧入することに依す圧潰と同時
に溶融溶接することが可能となり極めて信頼性の高い封
止を実施することが出来る。

に）更に他の圧潰手段として強力な超音波振動をビンに
与え乍らビンを圧入することに依る冷間圧接状態。

（ホ）　圧潰完了後ビンを抜去し、ビン案内孔からレザ
ービームを入射し圧潰部を溶融溶接せしめる。

本発明に係る圧力容器の制止部のＳ造に圧潰手段に依る
圧潰部の状態には例等限定するものではなく上述の他の
如例なる手段に依るものてらっても良い。第５図には圧
潰完了の後ビンを抜去した状態を示しであるが圧潰ビン
に必ずしも抜去する必要はなく、圧潰時の状態のま＼残
置して置いても良い。この様な場合は圧潰ビンの直径を
その案内孔内径より若干太きいものを使用して実施する
ことに依り圧潰完了投のビンが保持力を与えら几ると共
にビンは圧潰部の璧隙葡光項し工圧潰部ケ保護すること
になる。この様な場合ビンの容器外の露出部は切断除去
する必要がある。Ｉ第６図はこの様な実施例全量す断面
略図でおる。

本発明に係る制止部の構造に３いては制止完了後に空隙
部が残さ扛る。その空隙σ圧潰ビン案内孔、全局細管の
圧潰に依って注排孔中に出来たり２隙、金属細管外側先
端の中空部等でめる。こｎ等の空隙をろう接材料、はん
だ材料等の低融金ｌ力ｉｉ奮溶融充填することに依り制
止部の封止信頼性及び機械的強度は大ｌ」に向上させる
ことが出来る。

第７図１１はその状態全量しである。

第７１迄の実施例図でＦｉ刺止部構造は何れも容器の端
面壁に設けられた例について説明した。、然し端面壁が
薄肉で容器側壁の方が厚肉である場合は第８図例示の如
く容器ｌ１１１１壁に封止部構造を設けた方が都合の良
い場合がある。この様な場合の実際例としては端面から
熱吸収をさせる型のヒートパイプで熱応答性を良くする
為に端面壁の肉厚を薄く形成する場合等がろる。

上述迄の各実施例においては圧力容器がＩＩ　Ｎ直交す
る壁面を有し、その一方に注排孔を設け、他の壁面外か
ら注排孔内に向って圧潰ビン案内孔を設けである例につ
いて述べたものであるが本発明は必ずしもと１１−に限
だされるものではないゎ注排孔内に向う圧潰ビン案内孔
を設けることが可能であるなら如何なる形状の圧力容器
に対しても応用することが出来る。第９図に球面壁奮有
する圧力ビン案内孔と注排孔の両者の中心線が直交きせ
る様に構成することが困難な場合が多い。この様な場合
は案内孔全傾斜せしめて穿孔しても良い＠本発明に係る
圧力容器の刺止部の構造の谷夫施例図は第３図を除いて
何ｎも制止作業完了後の構造全量し１ζものであって、
作業完了後の不発明に係る俗３ｉｉ全限定するもので制
止作業以前の構造については４”Ｊ　時限足するもので
はない。−例として図示してはないが封止用金部細管は
容器列に長く延長さ才′シてあって流体の注入排出２便
ならしめる様形成し、刺止完了後に容器壁面と同レベル
に切断しても艮い。又刺止用金属細管は圧屓葡便ならし
める様子じめ圧潰相当郡を細くしたつづみ形のもの全挿
入してもよい。

封止用全屈細管の役目は圧潰封止を容易確実ならしめる
ことに主目的がある。従って容器壁材質より展延性に富
む材質が望ましい。又金属細管内径の如き細径の孔全正
確に且つ深く穿孔することが困難であることもその理由
の１つである。例えばφ０゜４餌長さ６間の孔を形成す
るよりφ２叫長さ６ｖｒｍの注排孔を穿孔しこｎに外径
２循内径０．４■の金属ａＩ管を挿入して形成する方が
はるかに加工が容易である。従って圧力容器の壁が極め
て展延性に富んだ材質でろり且つ容器壁が２．５備の如
く薄肉であってφ０゜４■の如き細径の穿孔が比較的容
易な場合の如きは注排孔の内径をφ０・４門に圧潰ビン
案内孔は注排孔内壁面に貫通させず、金属細管の肉厚に
相当する０、８問程度四ｎた位置迄穿孔して置く、封止
に際してはこの残さｎた注排孔壁を圧潰封止して本発明
に係る制止部構造全完成させる。第１０図７はこの様な
実施例を示しである。

本発明に係る圧力容器の制止部＋ｙｔ造において封入さ
九でるる流体の種類に依っては封正に際して加熱するこ
とが殆ど不可能な場合がある。その１例としてはアンそ
ニアを作動液とするヒートノ（イブ容器の如く１００°
Ｃで内圧が６ｏ　ｋｇ／ｌかに達したり、７レオンの１
種の如く６０°Ｃで蒸気圧が３０ｋｇ／ｃ−に達するも
のもある。この様な流体の制止にあたって刺止部に溶融
圧潰を施したり、空隙部に溶融金属全充填したりするこ
とは容器内圧を異常に上昇せしめる恐九があル実施不可
能である。

この様な場合は圧潰封止は衝撃加圧や超音波加圧の如き
冷間圧接に依シ実施することになる。本発明に係る封止
部構造は注排孔に依り加圧的に保持保護されであるので
極めて高い信頼性が保証されているが溶接圧潰に依シ実
施する場合に比較すればその信頼性は劣るものとなる。

この対策として注排孔の機械的強度の向上、特に副圧力
の強化の為ＶＣ第７図１λの如く圧潰部の空隙に鋼球が
圧入さｎた構造にすることが効果的である。鋼球の圧入
は圧潰封止完了後実施さｎたものであっても良く、圧潰
ピンの圧入時にその先端にて銅球を圧入し圧潰を銅球に
て実施し鋼球はそのｉ＞残置せしめて実施さｎたもので
あっても良い。

又圧入体として鋼球の代りに軟質金属を圧入圧潰して注
排孔内の空隙を充満充填せしめてあっても良い。この様
に注排孔壁際が加圧：Ｘ、填さ几た構造は本発明に係る
封止部の構成名ＩＳ分の総べてＴｈ　一体化させ機械的
応力や熱サイクルをも含むあらゆる外力に対し強靭にさ
せる効果がある。

不発明に係る圧力容器の封止部の構造は上記に詳述した
如く、従来の金属細管の圧潰、溶融溶接併用の制止構造
と同等の高い気密信頼性を発揮するだけでなく、機械的
、熱的な耐力ｒも大巾に向上させ、容器表面に（ＴｈＪ
等の突起物をも’Ａ　ｆｌ（することなく容器の応用を
容易ならしめる等その作用効果は顕著なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制止構造？示す一部を断面した正面図、
第２図は不発明の一実施例全量す一部全断面した正面（
２）、第３図から第１０図４本発明のそ九ぞれ異なる実
施例を示すもので、第３図力）ら第７図および第１０図
は断面図、第８図Ｐよひ第９図は一部全断面した正面図
である。 ハ・・容器壁、コ・・・端面鑓、３・・・注排孔、≠・
・・封止用金鵡細管、ｊ・・・開口部、６・・・案内孔
、７・・・圧潰封止部、ｒ・・・圧潰ビン、ｌλ・・・
銅球。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）正圧或いは負圧に加圧さｎｆｃ状態で所定の流体
   が封入制止さｎである圧力容器の制止部の構造であって
   、容器の壁の所定部分を貫通して流体の注排孔が設けら
   ｎてあシ、該注排孔内には展延性に富む金属からなるａ
   Ｉ管が挿入さ几てあシ、該全局細管の外周壁面と注排孔
   の内壁面とは注排孔の少くも容器内側壁面における開口
   部附近において相互に溶接、ろう接の伺ｎかの手段で気
   密に接着して一体化されてあり、丈に注排孔にはとｎと
   併設して、注排孔内の所定の部分に向って圧力容器の壁
   の他の部分の容器外から注排孔内壁に貫通するか或いは
   注排孔内壁に至近の位置に至る迄穿孔さルである金属細
   管圧潰用ビン案内孔が設けらｎてあり、該ビン案内孔に
   対応している金属細管の部分は完全に圧潰さｎ細管内壁
   は圧接封止さ几てめシ、これに依り圧力容器内の流体は
   所定の圧力を維持した状態で完全に封止さｎであること
   を％徴とする圧力容器の封止部の構造。 １２１　％奸計］求の範囲第１項に記載の圧力容器の制
   止部の構造に２いて、金属Ｉｖｊｌｌ管の圧潰部には案
   内孔を通じて圧入さｎた銅球が充填残置さｎであること
   を特徴とする圧力容器の制止部の構造。 １３１％許請求の範囲第１項に記載の圧力容器の封止部
   の構造において、金属細管の圧潰部には展延性に富む金
   属の小片が圧入圧潰され充填されであることを特徴とす
   る圧力容器の封止部の構造。 （４）　％許請求の範囲第１項に記載の圧力容器の制止
   部の構造にｐいて、金属細管圧潰用ビンの案内孔内には
   圧潰用ビンが圧入充填さｎたま＼残置さｎであること′
   ｆｔ特徴とする圧力容器の制止部の構造。 ｔ５１　特許請求の範囲第１項に記載の圧力容器の封止
   部の構造に２いて圧潰用ビン案内孔、注排孔、金属細管
   内等の残存空隙内にはろう接材料、はんだ材料等が溶融
   充填されであることを特徴とする圧力容器の封止部の構
   造。 １６＋　特許請求の範囲第１項に記載の圧力容器の封止
   部の構造において、圧力容器はｔ’ｔは直交する壁面を
   有する構造であって、封止部は壁面の交叉部に近接して
   設けらｎであることを特徴とする圧力容器の制止部の構
   造。 （７）％許請求の範囲第１項に記載の圧力容器の制止部
   の構造に２いて壁に貫通して設けら几である注排孔とし
   ては金属細管の内壁直径に等しい細径の貫通孔が設けら
   ｆしてめつｔこ九に挿入されるべき全島細管は省略さｎ
   てあ広圧潰用ビン案内孔はその先端と注排孔内壁との間
   に、金属細管の肉厚ＶＣｆよソ等しい距離？残す位置迄
   穿孔されてあり、該残置肉厚部の注排孔内像が圧潰され
   てこｎに依９注排孔が封止さｎであること’ｆｃ％徴と
   する圧力容器の封止部の構造。