特許 7347806 圧力容器用缶体およびこれを具備する圧力容器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-11

(45)【発行日】2023-09-20

(54)【発明の名称】圧力容器用缶体およびこれを具備する圧力容器

(51)【国際特許分類】

   F16J 12/00 20060101AFI20230912BHJP

   B23K 9/00 20060101ALI20230912BHJP

【ＦＩ】

F16J12/00 F

B23K9/00 501M

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020108995

(22)【出願日】2020-06-24

(65)【公開番号】P2022006638

(43)【公開日】2022-01-13

【審査請求日】2022-11-25

(73)【特許権者】

【識別番号】391015926

【氏名又は名称】チヨダエレクトリック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001726

【氏名又は名称】弁理士法人綿貫国際特許・商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】樋口 正明

(72)【発明者】

【氏名】高澤 和宏

【審査官】山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】実開平０２－１４５３５６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０４－２３５７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１０３３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５０８５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ １２／００－１３／２４

Ｂ２３Ｋ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内筒および前記内筒の外方位置に配設された外筒を有する圧力容器用缶体であって、
前記内筒の外周面には先端縁に凸部を有する起立部材が立設されていて、
前記外筒には、前記凸部の位置に合わせて挿通孔が形成されており、
前記外筒は前記挿通孔の位置で前記凸部が板厚方向に貫通されていると共に、前記凸部と前記挿通孔との境界部分を含む所要範囲をすみ肉溶接することにより前記内筒の外方位置に所定間隔をあけて配設されていることを特徴とする圧力容器用缶体。

【請求項2】

前記起立部材は補強材であることを特徴とする請求項１記載の圧力容器用缶体。

【請求項3】

前記起立部材は、前記内筒の外周面からの起立高さ寸法が前記所定間隔の寸法に形成された第１対向端縁と、前記内筒の外周面からの起立高さが前記所定間隔の寸法に前記外筒の板厚寸法を加えた高さよりも高い第２対向端縁と、が前記起立部材の延長方向に沿って所要間隔で交互に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の圧力容器用缶体。

【請求項4】

請求項１～３のうちのいずれか一項に記載の圧力容器用缶体を具備することを特徴とする圧力容器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力容器用缶体およびこれを具備する圧力容器に関する。

【背景技術】

【0002】

内筒と外筒とを有し、内筒と外筒との間にジャケット部を有する圧力容器用缶体を形成する際においては、内筒と外筒とを互いに離反させた状態で組み立てる必要がある。このような構成の圧力容器用缶体としては特許文献１に開示されているような構成が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平４－２３５７３３号公報（請求項５，明細書段落０００５－０００８、図１、図２、図４）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されている圧力容器用缶体によれば、内筒と外筒との間に中間リブを配設し、中間リブに内筒と外筒とをそれぞれ溶接することにより内筒と外筒との間に均等な間隔を形成することができる。しかしながら、中間リブと内筒または外筒との溶接は、いずれか一方をプラグ溶接（栓溶接）しなければならず、溶接の難易度が高いと共に、溶接個所が多くなるため生産性が低いといった課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

そこで本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、内筒の外方位置に所要間隔をあけて外筒を配設した圧力容器用缶体およびこれを具備する圧力容器を容易に製造することが可能な構成を提供することにある。

【0006】

上記課題を解決するために発明者が鋭意研究した結果、以下の構成に想到した。すなわち本発明は、内筒および前記内筒の外方位置に配設された外筒を有する圧力容器用缶体であって、前記内筒の外周面には先端縁に凸部を有する起立部材が立設されていて、前記外筒には、前記凸部の位置に合わせて挿通孔が形成されており、前記外筒は前記挿通孔の位置で前記凸部が板厚方向に貫通されていると共に、前記凸部と前記挿通孔との境界部分を含む所要範囲をすみ肉溶接することにより前記内筒の外方位置に所定間隔をあけて配設されていることを特徴とする圧力容器用缶体である。

【0007】

これにより、難易度が高く作業性が悪いプラグ溶接が不要になり、難易度が低く作業性に優れるすみ肉溶接により内筒および外筒と起立部材を組み立てすることができる。これにより内筒の外方位置に所要間隔をあけて外筒が配設された圧力容器用缶体を容易かつ高精度で製造することができる。

【0008】

また、前記起立部材は補強材であることが好ましい。

【0009】

これにより、圧力容器用缶体の機械的強度を高めることができる。

【0010】

また、前記起立部材は、前記内筒の外周面からの起立高さ寸法が前記所定間隔の寸法に形成された第１対向端縁と、前記内筒の外周面からの起立高さが前記所定間隔の寸法に前記外筒の板厚寸法を加えた高さよりも高い第２対向端縁と、が前記起立部材の延長方向に沿って所要間隔で交互に形成されていることが好ましい。

【0011】

これにより、外筒と起立部材との溶接延長を削減することができると共に、起立部材と外筒との組み立て部分の強度を向上させることができる。

【0012】

また、上記いずれかに記載の圧力容器用缶体を具備することを特徴とする圧力容器としての発明もある。

【0013】

これにより、難易度が高く作業性が悪いプラグ溶接が不要になり、難易度が低く作業性に優れるすみ肉溶接により内筒および外筒と起立部材を組み立てすることができる。これにより内筒の外方位置に所要間隔をあけて外筒が配設された圧力容器用缶体を具備する圧力容器を容易かつ高精度で製造することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明における圧力容器用缶体およびこれを具備する圧力容器の構成を採用することにより、難易度が高く作業性が悪いプラグ溶接が不要になり、難易度が低く作業性に優れるすみ肉溶接により内筒および外筒と起立部材を組み立てすることができる。これにより内筒の外方位置に所要間隔をあけて外筒が配設された圧力容器用缶体およびこれを具備する圧力容器を容易かつ高精度で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態における圧力容器用缶体の一部透視正面図である。

【図2】本実施形態における圧力容器用缶体の一部透視平面図である。

【図3】本実施形態における圧力容器用缶体の一部透視右側面図である。

【図4】図１中のＩＶ－ＩＶ線における断面図である。

【図5】図４中のＶ－Ｖ線における要部断面図である。

【図6】図４中のＶＩ－ＶＩ線における要部断面図である。

【図7】第１起立部材（第２起立部材）の正面図である。

【図8】本実施形態における圧力容器用缶体の組立手順を示す概略構成説明図である。

【図9】図８に続く圧力容器用缶体の組立手順を示す概略構成説明図である。

【図10】図９に続く圧力容器用缶体の組立手順を示す概略構成説明図である。

【図11】本実施形態における圧力容器用缶体を具備する圧力容器の平面図である。

【図12】起立部材の変形例を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明にかかる圧力容器用缶体１００の実施形態について、図面に基づいて具体的に説明する。図１～図６に示すように、本実施形態における圧力容器用缶体１００は、内筒１０、外筒２０、起立部材３０および閉塞蓋４０を具備している。また、圧力容器用缶体１００の上面には圧力容器用缶体１００の内部空間（ジャケット部５０）における流体の流通を促進させるためのファン１３０（図１１参照）を取り付けるためのファン取付座６０および吊搬用のフック１４０を取り付けるためのフック座７０が溶接等により取り付けられている。圧力容器用缶体１００の正面および背面の下部には設置台への固定具８０が溶接等により取り付けられている。ファン取付座６０、フック座７０、固定具８０は公知であるためここでの詳細な説明は省略する。

【0017】

本実施形態における内筒１０は複数枚の板部材を用いて矩形断面を有する有底筒状体に形成されている。なお、ここでの矩形断面とは、正方形断面、長方形断面、およびこれらの隅角部を円弧状曲線に形成した角丸の正方形断面、角丸の長方形断面等を含む概念である。内筒１０の水平方向外周面１２にはすみ肉溶接９０に代表される公知の手法で第１起立部材３２が取り付けられている。

【0018】

第１起立部材３２は内筒１０の外周方向において角部を含む所要長さ範囲を除いた部分に取り付けられており、内筒１０の延長方向において所要間隔をあけて複数箇所に立設されている。また、内筒１０の垂直方向外周面１４には第２起立部材３４が第１起立部材３２と同様にして取り付けられている。図１，図２および図４からも明らかなとおり、本実施形態における第１起立部材３２と第２起立部材３４は、圧力容器用缶体１００の奥行方向（図１，図２の左右方向）における配設位置を一致させている。これにより、内筒１０および外筒２０と起立部材３０との溶接位置を揃えることができ、溶接時における作業性が良好になる。

【0019】

本実施形態における外筒２０は複数枚の板部材を用いて長方形状断面を有する筒状体をなし、内筒１０の外方位置において所要間隔をあけて配設されている。ここでは内筒１０と外筒２０との間に形成された所要間隔の空間はジャケット部５０として機能する。ジャケット部５０は公知の構成であるため、ここでの詳細な説明は省略する。また、本実施形態における内筒１０および外筒２０の開口端部には、ジャケット部５０の開口部を閉塞する閉塞蓋４０が溶接等の公知の手法により取り付けられている。

【0020】

外筒２０の水平方向外周面２２および垂直方向外周面２４には、内筒１０に取り付けられた第１起立部材３２および第２起立部材３４の凸部３５の位置に位置合わせした挿通孔２６が形成されている。本実施形態においては、第１起立部材３２および第２起立部材３４の凸部３５が貫通する挿通孔２６は、外筒２０の内表面における開口部と外表面における開口部を同一形状にした形態を採用している。また挿通孔２６は、第１起立部材３２および第２起立部材３４の凸部３５の挿通および溶接が容易になるように、外筒２０の内表面における開口部よりも外表面における開口部の方が大きいテーパ形状に形成した形態を採用することもできる。

【0021】

外筒２０の水平方向外周面２２および垂直方向外周面２４の挿通孔２６から突出した第１起立部材３２および第２起立部材３４の凸部３５は、挿通孔２６（外筒２０）との境界部分を含む所要幅範囲がすみ肉溶接９０されている。

【0022】

本実施形態における起立部材３０は、図７に示すように基本形態が共通する第１起立部材３２と第２起立部材３４とにより構成されている。図７における正面図は長手方向（図７の左右方向）において形状が連続する部分（２本の一点鎖線間）の一部を省略している。なお、第１起立部材３２と第２起立部材３４とは完全に同一の形状に形成することもできる。第１起立部材３２および第２起立部材３４は、図７に示すように、いずれも内筒１０への取付端縁３２Ａ，３４Ａとの対向端縁が取付端縁３２Ａ，３４Ａからの離間距離の異なる第１対向端縁３２Ｂ，３４Ｂと第２対向端縁３２Ｃ，３４Ｃに形成されている。これら第１対向端縁３２Ｂ，３４Ｂと第２対向端縁３２Ｃ，３４Ｃは、第１起立部材３２および第２起立部材３４の長手方向において所要間隔をあけて交互に形成されている。すなわち第１起立部材３２および第２起立部材３４は、それぞれ起立側の先端縁に複数の凸部３５を有する矩形波形状に形成されている。

【0023】

第１起立部材３２と第２起立部材３４は、一直線状の取付端縁３２Ａ，３４Ａで内筒１０の外周面（外表面）に取り付けられている。そして第１対向端縁３２Ｂ，３４Ｂが外筒２０の内周面に当接させた状態で取り付けられている。したがって第１対向端縁３２Ｂ，３４Ｂの高さ寸法（内筒１０からの起立高さ）により内筒１０と外筒２０との間に形成されるジャケット部５０（内筒１０の外周面と外筒２０の内周面との高さ）が規定されることになる。本実施形態においては、第１起立部材３２における第１対向端縁３２Ｂの高さ寸法と、第２起立部材３４における第１対向端縁３４Ｂの高さ寸法を異ならせているが、これらを等しくすることもできる。

【0024】

なお、第２対向端縁３２Ｃ，３４Ｃは、いずれも第１対向端縁３２Ｂ，３４Ｂとの起立高さの差により外筒２０を板厚方向に貫通する凸部３５の形成部分である。すなわち凸部３５の高さ寸法（第２対向端縁３２Ｃ，３４Ｃと第１対向端縁３２Ｂ，３４Ｂとの差）は、外筒２０の板厚寸法よりも大きくなるように形成されている。本実施形態における外筒２０の外周面からの凸部分の突出高さは、１０ｍｍとしているが、この数値に限定されるものではない。

【0025】

次に本実施形態における圧力容器用缶体１００の組立方法について図８～図１０を参照しながら説明する。なお、図８～図１０に示す各構成は、簡略化のため各構成を概略形態で示している。

【0026】

図８（Ａ）に示すように、複数枚のパネルを溶接することで予め形成した内筒１０の水平方向外周面１２に第１起立部材３２を、垂直方向外周面１４に第２起立部材３４を、それぞれ取付端縁３２Ａ，３４Ａの部分ですみ肉溶接９０により取り付ける。このようにして内筒１０の外周面に起立部材３０（３２，３４）を立設することで、図８（Ｂ）に示すような起立部材装着内筒１１を得ることができる。なお、第１起立部材３２の取り付けと第２起立部材３４の取り付けは順序を入れ替えてもよい。

【0027】

次に図９（Ａ）に示すように、図８（Ｂ）で得た起立部材装着内筒１１に外筒２０の底面である水平方向外周面２２を取り付ける。本実施形態における水平方向外周面２２は、外筒２０の底面（上面）と、外筒２０の側面のうち外筒２０の底面（上面）に最も近い位置における挿通孔２６の高さ範囲内の部分までを一体化することにより扁平Ｕ字状に形成されたものが用いられている。これにより水平方向外周面２２は、両端縁（Ｕ字状の上端縁）に挿通孔２６と同一間隔で凹部２６Ａが形成されることになる。このようにして形成された水平方向外周面２２を起立部材装着内筒１１の底面に押し付けるようにして挿通孔２６および凹部２６Ａに第１起立部材３２の凸部３５を貫通させれば水平方向外周面２２を起立部材装着内筒１１に取り付けることができる。この後、凸部３５と挿通孔２６および凹部２６Ａの境界部分を含む所要幅範囲をすみ肉溶接９０して固定することができる。

【0028】

外筒２０の上面については、外筒２０の底面と同様にして水平方向外周面２２を起立部材装着内筒１１に取り付けることができる。また、外筒２０の左右側面を構成する垂直方向外周面２４は所要間隔で挿通孔２６が形成された孔あき板になる。よって図９（Ｂ）に示すように、第２起立部材３４の凸部３５を挿通孔２６に挿通させて起立部材装着内筒１１に装着した後に、凸部３５と挿通孔２６との境界部分を含む所要幅範囲をすみ肉溶接９０して固定することができる。そして水平方向外周面２２と垂直方向外周面２４との境界部分と奥面パネル（不図示）をそれぞれすみ肉溶接９０により取り付けることで内筒１０の外方位置に外筒２０を図１０に示すように一体化することができる。

【0029】

そして、圧力容器用缶体１００の開口端部には、ジャケット部５０を閉塞するための閉塞板４０（図３参照）が溶接により取り付けられる。以上のようにして図１～図３に示す圧力容器用缶体１００を得ることができる。また、外筒２０の上面および側面にはジャケット部５０または内筒１０の内部空間と外部空間とを連通させるための連通用プラグ１５０（図１１参照）を取り付けることもできる。

【0030】

このように内筒１０の外周面に取り付けられ、外筒２０との間のジャケット部５０を形成する板状体の第１起立部材３２および第２起立部材３４の一部を外筒２０に貫通させることで、圧力容器用缶体１００の製造時における溶接をすみ肉溶接９０のみにすることができる。これにより難易度の高いプラグ溶接が不要になり、圧力容器用缶体１００の製造コストを低減させることができる。また、板状体であっても第１起立部材３２および第２起立部材３４は補強材としても十分機能するので、圧力容器用缶体１００の軽量化が可能になる。これと同時に圧力容器用缶体１００の熱容量を少なくすることもでき、圧力容器用缶体１００の加熱時や冷却時におけるエネルギー消費量を低減させることもできる。

【0031】

そして、本実施形態における圧力容器用缶体１００は、内筒１０と外筒２０との間に配設された第１起立部材３２および第２起立部材３４の第１対向端縁３２Ｂ，３４Ｂの高さ寸法によって内筒１０と外筒２０との間の所定間隔が規定されている。そしてこの所定間隔の空間はガスや水等を充填するジャケット部５０として用いられ、ジャケット部５０の高さ寸法が精密に規定されることにもなる。また、内筒１０および外筒２０の角部を含む所要範囲には第１起立部材３２と第２起立部材３４の未装着部分である連通部５２が形成されるため、図１１に示す連通用プラグ１５０を介してジャケット部５０に供給されたガスや水等は、連通部５２からジャケット部５０の全体に確実に充填することができる。

【0032】

図１１は、図１～図３に示した圧力容器用缶体１００の外表面に外装材１１０、開閉扉１２０、ファン１３０、フック１４０および連通用プラグ１５０を取り付けた圧力容器２００の平面図である。また、図示しないが圧力容器２００には圧力容器の動作制御を行うための動作制御部等の構成が備わっている。なお、圧力容器用缶体１００に取り付けられる外装材１１０、開閉扉１２０、ファン１３０、フック１４０、連通用プラグ１５０および動作制御部等については公知の構成であるためここでの詳細な説明は省略する。

【0033】

以上、本発明にかかる圧力容器用缶体１００およびこれを具備する圧力容器２００について実施形態に基づいて説明したが、本発明にかかる圧力容器用缶体１００およびこれを具備する圧力容器２００の構成は以上に説明した実施形態に限定されるものではない。例えば以上に説明した実施形態における圧力容器用缶体１００は、内筒１０および外筒２０が矩形状断面に形成されている形態について説明しているがこの形態に限定されるものではない。内筒１０および外筒２０は楕円形断面形状等の公知の断面形状に形成することもできる。また、内筒１０と外筒２０の断面形状を異ならせることもできる。また、内筒１０と外筒２０はいずれも有底筒状体をなしているが、いずれも筒体形状をなし、筒体の一方の端部に別体の図示しない内底部を溶接等により取り付けた形態を採用することもできる。

【0034】

また、以上の実施形態においては起立部材３０を第１対向端縁３２Ｂ（３４Ｂ）と第２対向端縁３２Ｃ（３４Ｃ）とが交互に形成された矩形波形状をなす形態について説明しているが、この形態に限定されるものではない。例えば図１２（Ａ）に示すような第２対向端縁３２Ｃ（３４Ｃ）が１つのみ形成された凸形状の第１起立部材３２および第２起立部材３４の形態を採用することもできる。なお、図１２（Ａ）に示されている起立部材３０は、長手方向（図１２の左右方向）において形状が連続する部分（２本の一点鎖線間）の一部を省略している。

【0035】

また、図１２（Ａ）に示すように、第１起立部材３２と第２起立部材３４のジャケット部５０における露出面（取付端縁３２Ａ，３４Ａから第１対向端縁３２Ｂ，３４Ｂの間の部分）には、板厚方向に貫通する貫通孔３６を形成することもできる。第１起立部材３２および第２起立部材３４の少なくとも一方に貫通孔３６を配設することにより、ジャケット部５０におけるガスや水の充填時間を大幅に短縮させることができる。また、圧力容器用缶体１００としての質量および熱容量を削減することができる点で好都合である。さらには、図１２（Ｂ）に示すように、正面視凸形状に形成された第１起立部材３２および第２起立部材３４を内筒１０の外周面に所要間隔をあけて複数立設させる形態を採用することもできる。

【0036】

また、本実施形態においては、第１起立部材３２と第２起立部材３４との圧力容器用缶体１００の奥行方向における取り付け位置を一致させた形態について説明しているが、この形態に限定されるものではない。第１起立部材３２と第２起立部材３４とは、圧力容器用缶体１００の奥行方向における取り付け位置を異ならせることもできる。この形態によれば、第１起立部材３２と第２起立部材３４を内筒１０の水平方向外周面１２および垂直方向外周面１４の全範囲にわたって取り付けてもジャケット部５０にガスや水を充填することができる。

【0037】

また、本実施形態における圧力容器用缶体１００の組立手順は一例であり、本実施形態の組立手順に限定されるものではない。また、以上に説明した実施形態における各種変形例どうしを適宜組み合わせた構成を採用することも可能である。

【符号の説明】

【0038】

１０ 内筒，
１１ 起立部材装着内筒，１２ 水平方向外周面，１４ 垂直方向外周面，
２０ 外筒，
２２ 水平方向外周面，２４ 垂直方向外周面，２６ 挿通孔，２６Ａ 凹部，
３０ 起立部材，
３２ 第１起立部材，
３２Ａ 取付端縁，３２Ｂ 第１対向端縁，３２Ｃ 第２対向端縁，
３４ 第２起立部材，
３４Ａ 取付端縁，３４Ｂ 第１対向端縁，３４Ｃ 第２対向端縁，
３５凸部，３６ 貫通孔，
４０ 開閉蓋，
５０ ジャケット部，
５２ 連通部，
６０ ファン取付座，
７０ フック座，
８０ 固定具，
９０ すみ肉溶接，
１００ 圧力容器用缶体，
１１０ 外装材，
１２０ 開閉扉，
１３０ ファン，
１４０ フック，
１５０ 連通用プラグ，
２００ 圧力容器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】