JP4260678B2 - 支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを収容する容器の封止方法 - Google Patents

支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを収容する容器の封止方法 Download PDF

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Description

本発明は、酸素（Ｏ２）や亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）などの支燃性ガス、ＬＰＧや水素（Ｈ
２）などの可燃性ガス、或いはそれらの混合ガスを、高圧状態で収容する容器の封止方法
に関するものである。
支燃性ガスや可燃性ガスを充填したミニガスカートリッジを製造する際には、それらの
ガスが爆発等を引き起こしやすいという理由から、封板を溶接することができなかった。
そこで、支燃性ガスや可燃性ガスを充填した容器は、カシメ等による方法で封止する必要
がある。しかしながら、封板を溶接する以外の方法では十分な密封を行うことができず、
防災用など長期間に渡ってガス圧力やガス量を保持することが要求される場合には、災害
防止への安全上並びに経済性においても不都合があった。
そこで、本出願人は、カシメ等の方法で封止した容器の密封性を高めるために、実開平
０３−０３２２９９号公報に開示された手法（第一従来技術）を提案している。この手法
では、ガス充填後の封止部に更にキャップを溶接することで、容器の密封性を向上させて
いる。
その一方で、本出願人は、支燃性又は可燃性を有する高圧ガスが充填された容器に封板
を溶接することを可能とするために、特願２００２−３６４５２４号の充填方法・装置・
充填口構造（第二従来技術）も提案している。これら充填方法等では、支燃性又は可燃性
を有するガスが充填された容器に封板を圧着させて仮の密封を行い、封板の周囲に存在す
るガスを不活性ガスに置換することで、封板を不活性ガス雰囲気に置くことができる。そ
のため、支燃性又は可燃性を有する高圧ガスが充填された容器であっても、そこに封板を
溶接することが可能となる。
実開平０３−０３２２９９号公報 特願２００２−３６４５２４号
しかしながら、上記第一従来技術では、二重に封止された構造となるため、使用者が手
動で開封する際には力を要することになり、また自動で開封させるためには大型の開封装
置が必要になる等、開封を容易に行えなくなるという問題があった。
また、上記第二従来技術では、爆発等を防止するための各種インターロックが複雑にな
り、装置の安全運転とメンテナンスにコストがかかるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、支燃性ガスや可燃性ガスを高圧状態で収容した容器を複雑な
インターロックなしに封止でき、またその封止部が、高い密封性を保ちながら、使用の際
には容易に開封できるものとなる支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを収容する容器の封
止方法及び封止構造を提供することにある。
本発明にかかる支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを収容する容器の封止方法では、ガ
スの取出口と充填口を各別に容器に設ける。該取出口は予め開封自在に封止しておく。該
充填口は、気密の空間で包囲し、該空間及び該容器の内部に支燃性又は可燃性を有する高
圧ガスを圧入した後、該空間内で封止する。
該閉鎖は、円錐台形で側面途中から面積の小さい頂面に亘って設けられた通気溝を備え
る金属ピンを使用し、該充填口を該気密の空間で包囲する前に、該充填口に該金属ピンを
、該頂面が該充填口内に配置されかつ該通気溝の端部近傍が該充填口外に配置される位置
まで挿入し、該高圧ガスを圧入した後、該空間内で該通気溝が該充填口内に埋没するまで
該金属ピンを圧嵌させることで達成される。
該閉鎖は、金属管を使用し、該充填口を該気密の空間で包囲する前に、該充填口に該金
属管を、その端部近傍が該充填口から突出する位置まで挿入し、該高圧ガスを圧入した後
、該空間内で該端部を潰すことで達成してもよい。
本発明にかかる支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを収容する容器の封止構造は、支燃
性又は可燃性を有する高圧ガスを収容する容器に各別に設けられた該高圧ガスの取出口と
充填口が、各別に封止され、該取出口のみが開封自在となっている。
該取出口は、溶接された安全封板により封止されていてもよい。
該充填口は、円錐台形状の金属ピンの圧嵌によりにより封止されていてもよい。
該充填口は、挿入された金属管の押し潰しにより封止されていてもよい。
該封止された充填口は、二次封止手段で気密に包囲されていてもよい。
該二次封止手段は、該充填口を囲う環状壁部と、該環状壁部の頂面に蝋付けされた封板
とで構成されていてもよい。
該二次封止手段は、該充填口を囲う環状壁部と、該環状壁部の頂面に溶接された封板と
で構成されていてもよい。
該二次封止手段は、該充填口を囲う環状壁部と、該環状壁部の内面に螺着されたプラグ
ネジとで構成されていてもよい。
該二次封止手段は、該充填口を囲う環状壁部と、該環状壁部の外面に螺着された袋ナッ
ト継ぎ手とで構成されていてもよい。
本発明にかかる支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを収容する容器の封止方法によれば
、高圧ガスの取出口と充填口を各別に容器に設けているので、取出口さえ開封自在に封止
されていれば、充填口を開封自在に封止する必要性がない。すなわち、充填口は、封板で
封止する必要がないため、そこに様々な封止手法を採用することが可能となる。従って、
支燃性又は可燃性ガスの雰囲気にある限られた空間（充填口を包囲する気密の空間）内で
施すことができかつ密封性に優れた手法を適宜選択すれば、支燃性ガスや可燃性ガスを高
圧状態で収容した容器を複雑なインターロックなしに封止することが可能になり、しかも
封止後も高い密封性を保つことができる。また、取出口は、充填口と別に封止され、その
封止作業を行う環境に制限がないため、最適な封止手法（例えば公知の安全封板を溶接す
る手法）を適宜選択すれば、容易に開封できるように封止でき、しかも封止後も高い密封
性を保つことができる。
充填口の封止手法として、円錐台形で側面途中から面積の小さい頂面に亘って設けられ
た通気溝を備える金属ピンを使用する手法が好適である。この場合、通気溝を介して容器
内へ高圧ガスを円滑に圧入でき、また押圧作業のみにより簡単に封止できるので、充填口
を包囲する限られた空間内での実施が可能である。しかも、金属ピンと充填口内壁の変形
を利用することにより、封止後も高い密封性を維持することができる。
また、別の封止手法として、金属管を使用する手法も好適である。この場合、金属管の
内側連通部を介して容器内へ高圧ガスを円滑に圧入でき、また金属管端部を押し潰す作業
のみにより簡単に封止できるので、充填口を包囲する限られた空間内での実施が可能であ
る。しかも、金属管の変形を利用することにより、封止後も高い密封性を維持することが
できる。
本発明にかかる支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを収容する容器の封止構造は、上記
本発明にかかる封止方法を実施した結果得られるもので、同封止方法と同様の効果をもた
らすものである。すなわち、支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを収容する容器に各別に
設けられた高圧ガスの取出口と充填口が、各別に封止され、取出口のみが開封自在となっ
ているので、作業空間が制限される充填口の封止には様々な手法を採用することが可能と
なる。そして、最適な封止手法（例えば、前述の金属ピンや金属管を使用する手法）を適
宜選択すれば、支燃性ガスや可燃性ガスを高圧状態で収容した容器を複雑なインターロッ
クなしに封止することが可能になり、しかも封止後も高い密封性を保つことができる。
この封止構造において、安全封板を溶接して取出口を封止すれば、容易に開封できるよ
うに封止でき、しかも封止後も高い密封性を保つことができる。
一方、充填口の封止については、円錐台形状の金属ピンの圧嵌により、或いは、挿入し
た金属管の押し潰しにより封止すれば、金属ピンと充填口内壁の変形、或いは金属管の変
形を利用することにより、封止後も高い密封性を維持することができる。
本発明において、封止された充填口を二次封止手段で気密に包囲すれば、充填口の密封
性を更に向上させることができる。
また、二次封止手段を、充填口を囲う環状壁部と環状壁部を塞ぐ部材とで構成すれば、
充填口の封止作業に影響を及ぼすことなく、簡単に充填口を気密に包囲することができる
。なお、環状壁部を塞ぐ部材が、環状壁部の頂面に蝋付けされた封板、環状壁部の頂面に
溶接された封板、環状壁部の内面に螺着されたプラグネジ、或いは環状壁部の外面に螺着
された袋ナット継ぎ手であれば、従来の技術を簡単に適用させることができる。
図１及び図２を参照しながら、本発明にかかる支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを収
容する容器の封止方法の具体例を説明する。図１は同封止方法を実施するための充填装置
に設置された容器の充填口が封止される状態を示し、（ａ）は同充填装置の概観を示す正
断面図、（ｂ）は封止される前の充填口の状態を拡大して示す正断面図、（ｃ）は封止さ
れた直後の充填口の状態を拡大して示す正断面図である。また、図２は同充填装置に設置
された容器の充填口が封止手段で気密に包囲される状態を示し、（ａ）は同充填装置の概
観を示す正断面図、（ｂ）は気密に包囲される前の充填口の状態を拡大して示す正断面図
、（ｃ）は気密に包囲された直後の充填口の状態を拡大して示す正断面図である。
この充填装置は所定圧力（１９．２ＭＰａ）の酸素ガスを容器１０に充填するためのも
ので、容器受け２１及び保持部２２を備える。保持部２２は容器受け２１に対し進退自在
とされ、容器受け２１に固定支持された容器１０の上端部を気密に保持するための空間３
を内部に有している。この空間３には、真空ポンプに導結され開閉自在とされた排気路２
３と酸素供給手段に導結され開閉自在とされた酸素導入路２４が設けられ、内部の圧力及
び気体の性状が調節できるようになっている。また、保持部２２と容器１０の接触部には
シールパッキン２５が施されており、保持部２２が容器１０の上端部に圧着した状態にお
いて、空間３が気密に保たれるようになっている。
この装置を使用して酸素ガスの封入するには、容器１０として、高圧酸素ガスの取出口
１と充填口２が各別に設けられたものを使用する。また、取出口１は予め開封自在に封止
しておく。
酸素ガスの充填に際しては、まず、充填口２を保持部２２に向けた状態で容器１０を容
器受け２１に設置し、排気路２３及び酸素導入路２４を閉じた状態で保持部２２を容器１
０に圧着させ、充填口２を気密の空間３で包囲する。次に、排気路２３を開け空間３及び
容器１０内部の空気を排出した後、排気路２３を閉じ酸素導入路２４を開けて、空間３及
び容器１０の内部に高圧酸素ガスを圧入する。そして、空間３及び容器１０内部が所定の
圧力に到達するまで酸素ガスを圧入すれば、容器１０に所定圧力の酸素ガスが充填された
状態となる。
酸素ガスの充填が終了したら、最後に、空間３内で充填口２を封止し、容器１０に高圧
の酸素ガスを封入することができる。
この封止方法によれば、高圧酸素ガスの取出口１と充填口２を各別に容器１０に設けて
いるので、取出口１さえ開封自在に封止されていれば、充填口２を開封自在に封止する必
要性がない。すなわち、充填口２は、封板で封止する必要がないため、そこに様々な封止
手法を採用することが可能となる。従って、酸素ガスの雰囲気にある空間３内で施すこと
ができかつ密封性に優れた手法を適宜選択すれば、酸素ガスを高圧状態で収容した容器１
０を複雑なインターロックなしに封止することが可能になり、しかも封止後も高い密封性
を保つことができる。また、取出口１は、充填口２と別に封止され、その封止作業を行う
環境に制限がないため、最適な封止手法を適宜選択すれば、容易に開封できるように封止
でき、しかも封止後も高い密封性を保つことができる。
充填口２の封止には、円錐台形で側面途中から面積の小さい頂面４ｂに亘って設けられ
た通気溝４ａを備える金属ピン４を使用している。また、保持部２２には、容器１０に対
し進退自在で、この金属ピン４に対し空間３内で押圧力を加えることができる押棒２６が
設けられている。
この金属ピン４で充填口２を封止するには、まず、充填口２を空間３で包囲する前に、
充填口２へ仮止めしておく必要がある。なお、仮止めでは、図１（ｂ）に示すように、頂
面４ｂが充填口２内に配置されかつ通気溝４ａの端部近傍が充填口２外に配置される位置
まで挿入しておく。そして、高圧酸素ガスを圧入した後、押棒２６を操作し空間３内で通
気溝４ａが充填口２に埋没するまで金属ピン４を圧嵌させ、図１（ｃ）に示す状態とする
ことで充填口２を閉鎖することができる。
こうすると、通気溝４ａを介して容器１０内へ高圧酸素ガスを円滑に圧入でき、また押
棒２６による押圧作業のみにより充填口２を簡単に封止できるので、充填口２を包囲する
限られた空間３内での実施が可能である。しかも、金属ピン４と充填口２内壁の変形を利
用することにより、封止後も高い密封性を維持することができる。
なお、充填口２の封止は他の手段を使用して行ってもよく、例えば、図３に示すように
金属管５を使用してもよい。図３は、金属管で封止される充填口を拡大して示し、（ａ）
は封止される前の充填口の状態の正断面図、（ｂ）は封止された直後の充填口の正断面図
である。
金属管５で充填口２を封止するには、まず、充填口２を空間３で包囲する前に、金属管
５を充填口２に挿入する。この際、金属管５は、図３（ａ）に示すように、その端部５ａ
近傍が充填口２から突出する位置まで挿入する。また、金属管５と充填口２の変形のみで
はそれらの隙間からの気体の漏洩を防止できない場合は、双方を蝋付け等で気密に接着し
ておく。そして、高圧酸素ガスを圧入した後、空間３内で端部５ａを潰し、図３（ｂ）に
示す状態とすることで充填口２を封止することができる。
この場合でも、金属ピン４を使用した場合と同様に、金属管５の内側連通部を介して容
器１０内へ高圧酸素ガスを円滑に圧入でき、また金属管５の端部５ａを押し潰す作業のみ
により充填口２を簡単に封止できるので、充填口２を包囲する限られた空間３内での実施
が可能である。しかも、金属管５の変形を利用することにより、封止後も高い密封性を維
持することができる。
この装置では、また、封止した後の充填口２を、二次封止手段６で気密に包囲すること
ができるようになっている。
こうすると、充填口２の密封性を更に向上させることができる。
二次封止手段６は、容器１０底部に溶接した口金で形成された、充填口２を囲う環状壁
部７と、環状壁部７の頂面に溶接された封板８とで構成され、保持部２２の備えるシリン
ダー２７を利用し、以下の手順で充填口２の周囲に形成される。
まず、充填口２が封止された容器１０から、保持部２２を離脱させる。この際、空間３
には高圧の酸素が充満しているため、離脱させる前に排気路２３を介して空間３内の圧力
を下げておくことが安全上好ましい。
保持部２２を離脱させたら、環状壁部７に封板８を載置し、再び保持部２２を容器１０
に圧着させる。また、容器１０の外周に下部電極２８を取り付けておく。なお、下部電極
２８は、図１（ａ）に示すように、充填口２を封止する前の最初の設置において取り付け
ても良い。
続いて、シリンダー２７を容器１０に向けて移動させ、その先端部に設けられた上部電
極２９を封板８に押しあてる。そして、溶接装置３０を作動させ封板８をプロジェクショ
ン溶接することにより、充填口２を気密に包囲する二次封止手段６を形成することができ
る。
なお、二次封止手段６は、充填口２を気密に包囲できればその他の構成であってもよく
、例えば、封板８を環状壁部７に蝋付けして形成したり、封板８の替わりにプラグネジや
袋ナット継ぎ手を使用し環状壁部７に螺着させて形成したりしてもよい。いずれの場合で
も、充填口２を囲う環状壁部７と環状壁部７を塞ぐ部材との構成となり、充填口２の封止
作業に影響を及ぼすことなく、簡単に充填口を気密に包囲することができる。また、充填
口２の形状によっては、環状壁部７を設けることなく充填口２に封板８を直接溶接或いは
蝋付けしてもよい。
図２（ａ）では、容器１０を安定した状態に固定するために、保持部２２を容器１０に
圧着させている。その結果、封板８が載置された充填口２は空間３で包囲された状態とな
っているが、充填口２は金属ピン４により封止されているため、封板８の溶接作業におい
て充填口２を空間３で包囲する必要はない。封板８の押しあてを円滑に行うことができれ
ば、容器１０を容器受け２１のみに支持させることも可能であり、充填口２を金属ピン４
で封止する工程と、封板８を環状壁部８に溶接する工程とを別の装置で行うことも可能で
ある。しかも、取出口１は、通常の溶接作業等で封止することが可能であるため、本発明
にかかる封止方法は、既設の充填装置及び抵抗溶接機を使用することが可能となり、新た
な設備を要さないという利点がある。なお、封板８の溶接作業において充填口２を空間３
で包囲する場合は、空間３内を不活性ガス雰囲気にすることで溶接の質を高めることがで
きるという利点もある。
取出口１は、溶接された安全封板により封止されている。
こうすると、容易に開封できるように封止でき、しかも封止後も高い密封性を保つこと
ができる。なお、安全封板としては、例えば、特公昭６３−３４３６０号公報に開示され
ているものを好適に使用することができる。
本発明にかかる支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを収容する容器の封止方法を実施するための充填装置に設置された容器の充填口が封止される状態を示し、（ａ）は同充填装置の概観を示す正断面図、（ｂ）は封止される前の充填口の状態を拡大して示す正断面図、（ｃ）は封止された直後の充填口の状態を拡大して示す正断面図である。 同充填装置に設置された容器の充填口が封止手段で気密に包囲される状態を示し、（ａ）は同充填装置の概観を示す正断面図、（ｂ）は気密に包囲される前の充填口の状態を拡大して示す正断面図、（ｃ）は気密に包囲された直後の充填口の状態を拡大して示す正断面図である。 金属管で封止される充填口を拡大して示し、（ａ）は封止される前の充填口の状態の正断面図、（ｂ）は封止された直後の充填口の正断面図である。
符号の説明
１ 取出口
２ 充填口
３ 空間
４ 金属ピン
４ａ 通気溝
４ｂ 頂面
５ 金属管
５ａ 端部
６ 二次封止手段
７ 環状壁部
８ 封板
１０ 容器

Claims (6)

  1. ガスの取出口(1)と充填口(2)を各別に容器(10)に設け、該取出口(1)を予め開封自在に封止しておき、該充填口(2)を気密の空間(3)で包囲し、該空間(3)及び該容器(10)の内部に支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを圧入した後、該空間(3)内で該充填口(2)を封止し、
    該充填口(2)の封止は、円錐台形で側面途中から面積の小さい頂面(4b)に亘って設けられた通気溝(4a)を備える金属ピン(4)を使用し、該充填口(2)を該気密の空間(3)で包囲する前に、該充填口(2)に該金属ピン(4)を、該頂面(4b)が該充填口(2)内に配置されかつ該通気溝(4a)の端部近傍が該充填口(2)外に配置される位置まで挿入し、該高圧ガスを圧入した後、該空間(3)内で該通気溝(4a)が該充填口(2)内に埋没するまで該金属ピン(4)を圧嵌させることにより達成される支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを収容する容器の封止方法。
  2. 該封止された充填口(2)は、二次封止手段(6)で気密に包囲される請求項１に記載の支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを収容する容器の封止方法。
  3. 該二次封止手段(6)は、該充填口(2)を囲う環状壁部(7)と、該環状壁部(7)の頂面に蝋付
    けされた封板(8)とで構成される請求項２に記載の支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを
    収容する容器の封止方法。
  4. 該二次封止手段(6)は、該充填口(2)を囲う環状壁部(7)と、該環状壁部(7)の頂面に溶接
    された封板(8)とで構成される請求項２に記載の支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを収
    容する容器の封止方法。
  5. 該二次封止手段(6)は、該充填口(2)を囲う環状壁部(7)と、該環状壁部(7)の内面に螺着
    されたプラグネジとで構成される請求項２に記載の支燃性又は可燃性を有する高圧ガスを
    収容する容器の封止方法。
  6. 該二次封止手段(6)は、該充填口(2)を囲う環状壁部(7)と、該環状壁部(7)の外面に螺着
    された袋ナット継ぎ手とで構成される請求項２に記載の支燃性又は可燃性を有する高圧ガ
    スを収容する容器の封止方法。
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