JPS6124897A - 圧力容器およびその製造方法 - 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】 ａ、産業上の利用分野 本発明は、圧力下にある流体の圧力容器およびその製造
方法に関する。

ｂ、従来の技術とその問題点 一般に半球状端部壁を有する円筒状容器を使用すること
は周知である。このような容器は、多くの欠点をもつ。

それは、比較的複雑でそれゆえに高価な構成を用いなけ
ればほとんどスペースをとらないで容易に設置できず生
産費用が高くなるとともに、他の容器への熱的連結がで
きない。加えて、容器の壁は、内部応力に耐え得るよう
に、比較的厚く形成されなければならない。それは、直
径が大きくなるに従い、壁内の引張応力が内部圧力の影
響を受けてこの内部圧力および容器の内径に比例して増
加し、大きい容器はど、その壁を厚く形成する必要があ
るためである。参考までに、小圧力容器における当座の
厚さは、壁が鋼で形成されている場合には例えば４Ｂで
ある。

平坦な端部壁ば、許容できる弾性変形および／または塑
性変形を呈すること無く、内部応力を充分に吸収するこ
とができないので、この端部壁は平坦でなくても良い。

端部壁は、溶接によって、円筒体の上に付設されなけれ
ばならない。この溶接処理は、圧力容器に厳格な安全が
要求されることから高くつく。しかも、検査では、Ｘ線
技術が要される。

円筒体は基本的に、平坦なプレートを曲げ、あるいは溶
接し、あるいは丸め、あるいは結合させる等をして製造
される。

端部壁は、プレスし、アンロンし、または壁が比較的大
きい場合には部分部分から製造することができる。

その形状故に、周知の容器は、一般的に設置が容易でな
く、しかも大きくスペースを占め、重くかつ高価になる
。

本発明は、周知技術における上記欠点を有さない圧力下
にある流体のための貯蔵容器を提供することを目的とす
る。

さらに、本発明は、利用可能などのような形状のスペー
スへも適用するために、実際的に要求されるいかなる形
状ででも、しかも簡単な方法でかつ安価に製造すること
ができるような圧力容器を設計することを目的とする。

これに関する例としては、航空機の翼タンクが参照でき
る。

本来的に平坦な形状の二重壁板構造の製造は、すでに提
案されている。例えば、２つの平坦なスチールプレート
をそのエツジで互いに連結させて、液密かつ耐圧性をも
つべく順次両プレートをスポット溶接パターンで連結し
、両プレート間にかなり高い圧力の流体を導入させて、
それによってマツトレス形状および一部が平坦になるよ
うに成された構造物が知られている。

第１図および第２図は、この周知技術を示す。

第１図は、破線３で示されるように、折りたたみシーム
溶接によって気密となるように、互いに連結された２つ
のプレート１．２を示す。

さらに、プレート１．２は、矢印５でもって図式的に示
されるように、互いに、あるパターンを成すスポット溶
接結合部４において、互いに連結されている。第２図に
示す方法では、高圧のかけられた流体は、矢印７で示さ
れるように、開口６を介して導入される。結果として、
スポット溶接結合部４間ゾーンは多かれ少なかれ波形形
状を成すために離れ、この波形形状は、第２図に示され
た斜視図の破断部分に８で示すところにはっきりと認め
られ、この構造物に主として剛性を授ける。

この方法によって得られた構造物の欠点は、その重量お
よび最も大きい突出された面に関し、それがほとんど容
積を有さないことである。

Ｃ１問題点を解決するための手段 平坦で、比較的薄い壁をめぐらした形状で形成された圧
力容器の上述した欠点に鑑み、本発明は、引張応力に耐
え得る２つの壁間に付設された少なくとも１つの連結要
素を有する圧力の下にある流体の貯蔵容器を提供するこ
とを提案する。このような構造は、平坦な圧力容器に限
定されず、例えば、平行六面体状容器、立方体状容器、
多角形容器１曲げられた壁部分を有する容器等のかなり
広範囲な容器に役立つことが注目される。

特に、多くの連結要素は、六角形パターンに配設されて
使用に供される。これらを用いることにより、連結要素
間の圧力ゾーンは比較的小さくなり、圧力容器における
壁の厚さは、かなり薄くすることが可能となる。

ここで注目される参考として、上述した周知の圧力容器
の壁厚が４ＩＩｍであるのに比較して、本発明に係る容
器の壁厚は、０．４１のオーダーとなり、１／１０の壁
厚の減少につながる。

これが容器の機動性および設置可能性を改善することに
は、議論の余地がない。容器が大きいほど、この壁厚減
少にかかるファクターは比例してさらに好ましくなる。

第１の実施態様において、本発明に係る貯蔵容器は、そ
のまたはそれぞれの連結要素が塑性変形されて突出され
た形状の突出ゾーンを与え、他方を向かされた連結要素
を用いて互いに連結される対応する位置で両壁内に連結
要素が付設されるという特別な特徴を呈する。このよう
な塑性変形されたゾーンは、例えばアイロニングによっ
て前もって形成させることができる。ここでは、アイロ
ニング可能性の点で制限がある。時間を費やすとともに
高価なアイロニング処理以上に突出ゾーンを好ましい高
さに形成する必要があるのに対して、アイロニングによ
れば壁厚が減少する。加えて、この構造物は、有効に容
積を用いる点で比較的大きな…失を与える。

この突出ゾーンは、種々の周知の方法によって互いに連
結させることができる。大変簡単で、信輔性の高い変形
は、突出ゾーンが特にスポット溶接により互いに溶接さ
れた所にできる。上述した形状の欠点を除去するため、
そのまたはそれぞれの連結要素がプレート、ワイヤ、ロ
ッドあるいはパイプの形状で用いられるのが好ましい。

大変簡単で安価な変形は、連結要素が、その外側両端部
で、特にスポット溶接によって溶接されるようにして成
される。

ここで、ロッドやパイプの電気抵抗は比較的重要なファ
クターになり得るという問題がある。ロッドやパイプは
、溶接の結果として、十分な程度に壁に固着されないま
まに大変熱くなり得るのに対し、その上許容できない変
形、アップセツティングおよびしわ寄りが起こるととも
に、さらに許容できない電源ロスがある。この方法では
、溶接処理および処理後の溶接のクォリティの制御が難
しく不可能である。

この上述した問題を処理するために、本発明は、ロッド
やパイプが少なくとも電気的に伝導するケーシングに締
結され、そのロッドやパイプがスポット溶接によって両
壁に連結され、最後に、ケーシングが取外される方法に
従って、先に論じたクイブの貯蔵容器を製造するための
方法を提供する。

ケーシングを電気伝導にすることは別として、ロッドや
パイプ自体の抵抗は、重要なファクターでなく、連結要
素について冷却効果を存し、かつ順次に形状を良く安定
させるべく、連結要素を熱伝導にすることは有利である
。

連結要素の付設のための溶接処理を要しないところの変
形は、そのあるいはそれぞれの連結要素とその外側両端
部のそれぞれが付随する壁土に設置されたロッキングメ
ンバと協働し、その連結要素が固定ポジションと自由ポ
ジションとの間で、上記ロッキングメンバに関して軸の
回りに回転可能となるという特徴を呈する。このような
貯蔵容器を製造するために、ロッキングメンバが少なく
とも一つの壁にある程度連結され、その壁の後に２番目
の壁が位置され、゛さらにこの壁に連結されるなら、有
利である。

このような貯蔵容器は、一方の壁のためのロッキングメ
ンバに関するそのまたはそれぞれの連結要素の自由ポジ
ションが他の壁のためのロッキングメンバからそれると
いう特別な特徴を呈する。

同様な背景からして、そのまたはそれぞれの連結要素と
その外側両端部のそれぞれが、関連する壁土に設置され
たロッキングメンバを有するスナップカップリングの方
法で連結する方式を利用することもできる。

さらに、本発明は、連結要素の役目を果し、熱交換器と
して作られ、しかも連結可能なパイプを有する実施態様
にも適用される。

この背景からして、互いに突き当たるそれぞれの場合に
おける２つの壁のエツジは、溶門によっつて互いに好ま
しく連結させることができる。対の壁の隣接するエツジ
ゾーンは、他の壁のエツジに位置するとともに、折りた
たみシーム溶接によって互いに連結されるという特徴を
呈する実施態様を好ましく用いることができる。

適用される流体によって、内面を腐食防止上層で覆えば
、有利である。

上層としては、フェノール、フェノールエポキシを用い
ることができる。

ここでの問題は、このよへな材料を多かれ少なかれ狭い
溝内に塗るのが大変難しいということである。貯蔵容器
の製造において、これらが生じず、あるいは完成された
容器内で発見される。

この問題は、特に、互いに突き当たる壁のエツジに２い
て起こる。

まず第１に、本発明は、第１の壁の２つの向い合うエツ
ジゾーンが直角に曲げられ、これらの曲げられたエツジ
ゾーンの上に、相互に平行に配置されるさらに２つの壁
のエツジゾーンが位置され、少なくとも電気的に伝導す
るブロックが上記の曲げられたエツジゾーン間に位置さ
れ、それらのエツジゾーンとそれらの自由表面との間の
移動域における自由端上の別の２つのプレートをそれら
の上からある程度の力で挾持する溶接ローラを介して電
流が順次流され、それによって、電流が流されている間
、第１のプレートが別の２つのプレートに溶、接される
ように、これらの３つのプレートと溶接ローラを相対的
に移動させ、最後に伝導ブロックを取外すという特徴を
有し、さらに、溶接ローラと３つの壁とこれら溶接ロー
ラの進路との間における相対的移動スピードが伝導ブロ
ックの熱的性質に基づいて決定されるという点でさらに
綿密にする方法を提供する。

この最後の入念な仕上げにより、異なった部分間におけ
る移動がスムーズになるとともぺ、上層に大きな信頼性
を持たせることができるという特別な有利点が生まれる
。

最後に、本発明は、明細書に記されたタイプの２または
それ以上の貯蔵容器の集合体に応用できる。この構成の
容器のサーミックカソプリングによると、このような組
合せ体は、隣接する容器の互いに向かい合う壁間に、こ
れらの壁Ｃ形状が変化し得るような熱伝導材料が存され
るという特別な特徴を有し、この熱伝導材料としては、
例えば、パウダー、ペレット７粉砕チツプ、ファイバー
。

例えばアルミニウム、マグネシウム、銅、伝導型のグラ
スあるいはカーボン等の熱伝導材料のチップ等がある。

このような熱伝導中間層は、圧力によって形状が変化さ
れる種々の容器間の熱接触を確実にする。本発明は、い
くつかの任意の実施態様を示す図面を参照して明らかに
される。

ｄ、実施例 第３図は、圧力容器９の第１の実施態様を示す。

これは、２つの壁ＩＯ，ｕから成り、これらの壁１０゜
１１は、番号１２で示されるそれらの端部で折りたたみ
、シーム溶接によって互いに固着されている。

壁１０．１１は互いに向かい合った突出部分１３．１４
を有し、これらの突出部分の頂点はスポット溶接によっ
て互いに連結されている。

この実施態様は、両端部における溶接が臨界的で、しか
も、割れ目効果が起こるとともに端部応力およびゆがみ
が生じ、特に抵抗溶接部分のところには曲げ応力および
引張応力が生じる。

第４図は、連結要素としてロッド１６を備えた圧力容器
１５を示す。第３図に示された実施態様と違って、壁１
７．１８の端部は、Ｕ字形状部材１９によって互、いに
連結されている。

第５図は、ロッド１６がいかに取付けられるかを示す。

クランプ２０は長方形のクランビングジョー２１、２２
から成り、クランピングジョー２１．２２は、ロッド１
６の回りに　ぴったり合う銅製のハーフケーシング２３
．２４を有する。ケーシング２３．２４の中にロッド１
６を挿入した後、クランプ２０を壁１７．１８間に設置
し、矢印２７．２８の方向に向けてスポット溶接電極２
５を付勢さセで壁１７．１８め後に圧力をかけ、溶接電
流を流す。このクランプ２０のロッド１６の溶接後、該
クランプは開かれて離される。

第６図は、Ｕ字形状部材１９がいかに壁１７．１８間に
設置されるかを示す。銅ブロック２ｇはＵ字形状部材１
９内に位置され、板体１７．１Ｂの外面から溶接ローラ
３０．３１を付勢させて壁１７．１８の後に圧力をかけ
、電源３２から溶接電流を流す。電流が流れている間、
ローラ３０．３１は矢印３３．３４の方向に回転駆動さ
れ、それに伴って、溶接されるべき部分が矢印３５の方
向に移動される。ローラ３０．３１は、Ｕ字形状部材１
９の全長を超えて駆動される。両サイドには、それぞれ
３６および３７で示された溶接シームがスムーズに形成
される。

第７図は、棒状の連結要素４４に配設したストップ部４
５．４６に対応する矩形孔４２．４３を上面に特徴的に
備えるボックス形状のロッキングメンバ４０゜４１を有
する２つの壁３８．３９を示す。

ロッド４４は、まず矢印４７の方向に下動され、ストッ
プ部４６は矩形孔４３内に導びかれる。機械的あるいは
電磁的手段等によって、ロッド４４は、もはや抜けるこ
とが無くかつある程度壁３９に少なくとも固定されるよ
うに、矢印４８によって示されるように後に回動される
。次いで、壁３８は、矢印４９で示されるように、下動
される。ストップ部４５は、ロッキングメンバ４０内の
矩形孔４２と同じ角度に位置される程度に、矢印４８の
方向に回動される必要がある。ストップ部４５が孔４２
内に導かれた後、ロッド４０が両壁３Ｂ、　３９間に取
付けられ、確実に張力がかけられるように、さらに回転
される。

第８図は、第７図に示されたロッキングメンバ４０、４
１と異なる。ロッキングメンバ５２．５３を示すもので
、これらのロッキングメンバの上面には矩形に替えて丸
孔５４．５５が形成されている。ロッド５６は、その両
端部に４つのわずかに弾性復元性のある弾性部分５８を
有し、それぞれの弾性部分５８は丸孔５４．５５の九周
面に対応して突出させて形成したストップ面５９を有す
る。十分な力を働かすことにより、ロッド５６をスナッ
プカップリングの要領でプレート５０．５１に連結させ
ることができる。

第７図および第８図に示した実施態様は、以下に示すよ
うに、大変実用的に製造することができる。ボックス形
状のロッキングメンバ４０．４１および５２．５３のそ
れぞれは、ロッド４４．５６のそれぞれを予備的に位置
させることにより、整合される。

第５図に示した導体スリーブ２３．２４を用い、ロッキ
ングメンバ４０．４１および５２．５３を溶接によって
固定させることができ、溶接後、スリーブ２３．２４を
外し、ロッド４４は回転させることによって永久固定さ
せるとともに、ロッド５６は軸方向の力を加えることに
よって永久固定される。

第９図は、枠組６３によってぶち取られた２つの圧力容
器６１．６２の組合せ体６０を示す。互いに向かい会う
圧力容器６１．６２の壁間には、アルミニウム粉で満た
された中間スペース６４が認められる。これは、両容器
間のすぐれたサージツクカップリングとして働く。

第１０図は、ブロツクあるいは平行六面体状の圧力容器
６５を図式的に示す。対峙する壁は、６６で概して示さ
れたロッドによってそれぞれ連結されている。

第１１図は、概して６８で示され、同じ程度に離れて交
差するロッドから成る空間的ネットワークを備える容器
６７を示す。壁６９は角度４５″に折曲されたエツジゾ
ーン７０を有し、これらは、折りたたみシーム溶接によ
って互いに連結されている。７１で示された溶接ローラ
およびこれらに接続された電源は、図式的に示されてい
る。

第１２図は、壁７４．７５とパイプ状の連結要素７６を
有する貯蔵容器７３を示し、連結要素７６は、連結要素
７７、７８を介して熱交換流体の通路に連結されている
。これは、後に、パイプ７６の壁を介して容器７３内の
流体に熱的接触をする。パイプ７６は、容器７３　（７
９）の外側から壁７４．．７５上に溶接される。

最後に、第１３図は、六角形パターンを示し、そのパタ
ーンで連結要素を位置させることができる。

本願の熱交換器においては、連結要素としての役目を果
すパイプは、らせん状に形成されているか否かにかかわ
らず、例えばフィンやリブ等の形の拡大熱交換面を有す
る。好ましくは、このパイプは、ヒートパイプの形状と
することができる。

その場合に、それらは、容器の壁の外に延設させる必要
はない。ごの壁を介しての熱移動は、一般的にヒートパ
イプを介して行なわれる。

本発明は、平坦な壁やパネルに限定されず、非円筒状体
に適用する場合と同じように曲面にも適用することがで
きる。本発明によれば、通常使用が難しい大きい無駄な
容積を有する形状も効果的に使用することができる。本
願発明において、本願内容に係る例として、航空機の翼
、燃料タンク。

チューブバンク間に位置されるべき貯蔵タンク。

角に位置させるための多角形容器等の枠組をあげること
ができる。

ｅ、　発明の効果 本発明に係る圧力容器は、安く、しかも比較的簡単な方
法で製造でき、かつ利用可能ないかなるスペースについ
ても適用し得る形状をもつ。

また、本発明に係る圧力容器は、引張応力に耐え得る２
つの壁部分間に設置した少なくとも１つの連結要素を有
する構成により、平坦な圧力容器に限られず、例えば、
六面体プリズム状の圧力容器、立方体形状容器、多角形
容器、屈曲された壁部分を有する容器等、このようなか
なり広範な容器への応用に役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は周知の平坦な熱貯蔵容器が製作さ
れた様子を示し、第３図は本発明に係る容器の第１の実
施態様を示し、第４図は第２の実施態様の一部分を部分
的に切欠いて斜視的に示し、第５図は第４図に示した容
器の製造方法を明らかにするために、その一部分を部分
的に切欠いて斜視的に示し、第６図はその製造を説明す
るために第４図に示した容器の一部を斜視的に示し、第
７図は連結要素の別の例を示し、第８図は・連結要素の
さらに他の例を示し、第９図は熱的に連結された貯蔵容
器の組合せ体を部分的に切欠いて斜視的に示し、第１０
図は平行六面体状の貯蔵容器の概要を示し、第１１図は
生産中の貯蔵容器を部分的に切欠いて斜視的に示し、第
１２図は熱交換器としての役目を果す本発明に係る貯蔵
容器を断面にして示し、第１３図は連結要素が配設され
る好ましいパターンの実施態様を示す。 ９．１５・・・圧力容器、　　　１０．１１．１７．１
８・・・壁、１２・・・端部、　　　　　　　１３．１
４・・・突出部分、１６・・・ロッド、　　　　　　　
２０・・・クランプ、２１、２２・・・クランピングシ
ョー、２３、２４・・・ケーシング、　　２５・・・溶
接電極、２９・・・銅ブロック、　　　　　３０．３１
・・・溶接ローラ、３６、３７・・・溶接シーム、　　
３８．３９・・・壁、４０、４１・・・ロッキングメン
バ、 ４２、４３・・・矩形孔、　　　　４４・・・連結要素
（ロッド）、４５、４６・・・ストップ部、 ５２、５３・・・ロッキングメンバ、 ５４、５５・・・丸孔、　　　　　　５６・・・ロッド
、５８・・・弾性部分、　　　　　５９・・・ストップ
面、６０・・・組立て体、　　　　　６１．６２・・・
圧力容器、６３・・・枠組、　　　　　　　６４・・・
中間スペース、６５・・・圧力容器、　　　　　６７・
・・容器、６９・・・Ｗ、７０・・・エツジゾーン、７
３・・・貯蔵容器、　　　　　７４．７５・・・壁、？
６．７７、７８・・・連結要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２つの壁部分間に引張応力に耐え得る少なくとも１
   つの連結要素を付設して成ることを特徴とする圧力下に
   ある流体の貯蔵容器。 ２、多数の連結要素を六角形パターンに配設したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載された貯蔵容器
   。 ３、他方に向けられたそのまたはそれぞれの連結要素を
   用いて突出ゾーンが互いに連結されるところの両壁に塑
   性変形突出ゾーンを付与したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項に記載の圧力下にある流体の
   貯蔵容器。 ４、上記突出ゾーンが溶接によって互いに連結されたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の圧力下にあ
   る流体の貯蔵容器。 ５、そのまたはそれぞれの連結要素は、プレート、ワイ
   ヤ、ロッドまたはパイプ状に形成されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の貯蔵容器。 ６、連結要素は、その外側両端部で両壁に溶接されたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の貯蔵容器。 ７、そのまたはそれぞれの連結要素とその外側両端部は
   、付随する壁上に設置されたロッキングメンバに協働し
   て連結され、該連結要素は、固定ポジションと自由ポジ
   ションの間で、上記ロッキングメンバに関して縦軸の回
   りに回転可能であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項記載の貯蔵容器。 ８、一方の壁のためのロッキングメンバに関するそのま
   たはそれぞれの連結要素の自由ポジションが他方の壁の
   ためのロッキングメンバからそれることを特徴とする特
   許請求の範囲第７項記載の貯蔵容器。 ９、そのまたはそれぞれの連結要素とその外側両端部は
   、付随する壁に設置されたロッキングメンバにスナップ
   カップリングの方法で連結されることを特徴とする特許
   請求の範囲第５項記載の貯蔵容器。 １０、熱交換器として作られた連結可能なパイプを連結
   要素として用いたことを特徴とする特許請求の範囲第５
   項記載の貯蔵容器。 １１、互いに突出されたそれぞれの場合における２つの
   壁のエッジを溶接によって互いに連結させたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項〜第１０項のいずれかに記
   載の貯蔵容器。 １２、対の壁の隣接するエッジゾーンは、他方のエッジ
   ゾーン上に置かれ、折りたたみシーム溶接によって互い
   に連結されたことを特徴とする特許請求の範囲第１１項
   記載の貯蔵容器。 １３、内面が腐食防止上層で覆われたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項〜第１２項のいずれかに記載の貯
   蔵容器。 １４、上記貯蔵容器の少なくとも２つを組み合せ、隣接
   する容器の互いに向かい合う壁の間に、これらの壁の形
   状が変化し得るような熱伝導材料を存させることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項〜第１３項のいずれかに記
   載の貯蔵容器。 １５、ロッドまたはパイプが少なくとも電気的に伝導す
   るケーシング内に挾持され、このロッドまたはパイプが
   スポット溶接によって両壁に連結され、最後に、このケ
   ーシングが取外される方法によって製造されることを特
   徴とする貯蔵容器の製造方法。 １６、第１の壁の２つの向い合うエッジゾーンが直角に
   曲げられ、これらの曲げられたエッジゾーン上に、相互
   に平行に配置される別の２つの壁のエッジゾーンが位置
   され、少なくとも電気的に伝導するブロックが上記の曲
   げられたエッジゾーンの間に位置され、それらのエッジ
   ゾーンとそれらの自由表面との間の移動域における自由
   端上の別の２つのプレートをそれらの上からある程度の
   力で挟持する溶接ローラを介して電流が順次流され、そ
   れによって、電流を流している間、第１のプレートが別
   の２つのプレートに溶接連結されるように、これらの３
   つのプレートと溶接ローラを相対的に移動させ、最後に
   、伝導ブロックが取外される方法によって製造されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の貯蔵容器
   の製造方法。 １７、溶接ローラと３つの壁とこれらの溶接ローラの進
   路との間における相対的移動スピードが伝導ブロックの
   熱的性質に基づいて決定されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１６項記載の貯蔵容器の製造方法。