(57)【要約】【課題】減圧容器の壁面構造を水冷可能な内壁と外壁を有する二重壁構造とし、内壁と外壁とを円筒パイプを使用して溶接により一体構造化することによって真空を含む減圧状態での壁面圧力に耐えられるように補強すること。【解決手段】本発明に係る減圧容器用二重壁は、所定ピッチＲで開口させた外壁板２を所定間隔で内壁板１に対して重ねた後、補強用パイプ３を該開口部に挿入し、さらに、内壁板１の外側表面と接触する補強用パイプ３の内面側との溶接部４を溶接し、その後、同様にして、外壁板２の開口部と補強用パイプ３の端部とを溶接する施工工程を経て施工する。この施工工程によれば、二重壁構造を極めて容易に施工することができる。従って、外壁板２の開口部の形状は任意であり、また、開口部の位置に関して特別の精度は必要とされないので、施工が極めて容易となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧容器の壁面を構成する減圧容器用二重壁において、
前記壁面の構造が、内壁と外壁とを有する水冷可能な二重壁構造であり、前記内壁を構成する内壁板と前記外壁を構成する外壁板との間の開口部に、補強用の中空パイプが挿入されており、かつ前記内壁板の外側面と前記中空パイプの一方の端部に於ける内面部、及び前記外壁板の前記開口部と前記中空パイプの他方の端部とが、溶接されていることを特徴とする減圧容器用二重壁。
【請求項２】
前記外壁板の前記開口部が蓋で閉じられ、かつ前記中空パイプの途中には冷却水を流通させる開口部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の減圧容器用二重壁。
【請求項３】
前記補強用のパイプのサイズを、外径を30mm乃至200mmとし、肉厚を2mm乃至25mmとしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の減圧容器用二重壁。
【請求項４】
前記内壁板と前記外壁板のサイズを、いずれも、肉厚を7mm乃至35mmとしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の減圧容器用二重壁。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の減圧容器用二重壁からなる真空容器を含む減圧容器。
【請求項６】
前記内壁板、前記外壁板及び前記中空パイプがそれぞれ普通鋼またはステンレス鋼であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の減圧容器用二重壁または真空容器を含む減圧容器。
【請求項７】
内壁板と外壁板とを用意し、
前記外壁板に中空パイプが挿入可能な所定形状の開口部を設ける工程と、
前記内壁板と前期外壁板とを重ねて、前記開口部に所定サイズの前記中空パイプを挿入する工程と、
前記内壁板の容器外側面と前記中空パイプの内面部との接近部位を溶接する工程と、
前記外壁板の前記開口部と前記中空パイプの端部とを溶接する工程と、
を有することを特徴とする真空容器を含む減圧容器用二重壁の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空容器を含む減圧容器用二重壁、及び真空容器を含む減圧容器用二重壁の減圧容器に係り、特に、水冷式の二重壁構造を構成する内壁と外壁とが一体構造に形成され、減圧状態での壁面圧力に耐えられるように構成された減圧容器用二重壁、及び減圧容器、並びに減圧容器用二重壁の製作施工方法に関する。ここで、減圧容器とは大気圧以下に保持された減圧容器で、０．１気圧以下に保持される真空容器を含む概念である。
【背景技術】
【０００２】
従来、大型の減圧容器においては、減圧状態と大気圧との圧力差によって、容器が変形することが大きな課題であったが、その対策としては、多くの場合、減圧容器の形状を圧縮変形に有利な球形や円筒形状とするか、若しくはこれらの組合せ構造とするのが一般的であった。
しかしながら，減圧容器内部に、種々の機能を有する装置を格納する場合には、従来の球形や円筒形状の減圧容器では不都合なことが多くあった。
一方、容器内容積及び形状の面での利便性を図るために、減圧容器に矩形構造体を採用する場合には、平面状の壁面に対して大気圧による大きな圧力がかかり、このため減圧容器の変形が懸念されることから、非常に肉厚の板を使用して容器壁を形成する必要性があった。
【０００３】
さらに、減圧容器を、容器内部で高い温度で処理すべきプロセスに使用する場合には、何らかの方法で容器自体を冷却することが必要になる。そこで、従来、減圧容器の冷却方法として、簡便な方法としては、ロウ付けや溶接などによって容器の周囲に水冷用のパイプを張り巡らす方法や、容器壁を二重構造とし、内外壁間にリブや堰によって水道を形成する方法も採用されている。しかしながら、このようなリブや堰により水路を形成する方法では、該水路の内部に冷却水を効率良く流す流路の設計目標と、真空時の大気圧による容器壁変形対策との兼ね合いから、その構造に制約があった。さらに、リブや堰により水路を形成する場合には、二重壁への施工方法において極めて複雑な手順が必要であった。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１〜４には、リブや壁の補強を目的として、特殊な接続構造物などを使用する二重壁補強技術が提案されている。特に、特許文献１には、矩形断面の減圧容器に適用可能な技術として、波板状のリブをスポット溶接によって内壁板と外壁板との間に設置した二重構造壁が提案されており、内壁板と外壁板との間の構造に関する提案が公知となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１０３９７２号公報
【特許文献２】特開平６−０５９０６１号公報
【特許文献３】特開２０００−１８２８００号公報
【特許文献４】特開平１０−２００５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、中実のロッドを内外壁の支柱とする二重壁構造体は、従来から一般的な減圧容器の構造であり、本発明でも、この構造を採用しているが、従来は、その施工方法して、最初に内壁板の外面側所定位置に所定のピッチでロッドを溶接した後、全てのロッドの溶接位置に対応させて開口させた外壁板をセットしてロッドと外壁板とを溶接している。しかしながら、この施工方法では、内壁板に溶接固定した全てのロッドを同時に外壁板の開口部に装入させる必要性があり、内壁板へのロッド溶接位置の高い精度要求に加え、外壁板の開口形状とその位置精度にも高い精度が要求され、溶接構造において高い精度の実現が困難となる大型容器の製造に際しては、施工上の困難を伴うことになるという問題点がある。
【０００７】
なお、特許文献１で提案されている二重構造壁は、比較的小型の減圧容器に適用可能なものである。即ち、内外壁へのリブの固定はスポット溶接によって固定されており，内外壁の固定とその変形防止策として十分に期待できないことに加えて、壁面からのリブの剥離を防止するために、二重構造の内外面壁間も負圧に設定されており、この内外壁間に冷却水を通すことが不可能であるので、高温処理のプロセスを使用環境とする減圧容器には適用困難である。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、減圧容器の水冷式二重壁の構造として、内外壁板に対して円筒パイプを使用して連結させた溶接構造を採用することを可能にして、製作施工が容易な構造の減圧容器用二重壁を提供することを目的としている。
【０００９】
本発明の他の目的は、内外壁板に対して円筒パイプを使用して連結させた溶接構造を採用することにより、製作施工が容易な構造の減圧容器用二重壁を備えた減圧容器を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、内外壁板に対して円筒パイプを使用して連結させた溶接工程を採用することにより、製作施工を容易にした減圧容器用二重壁の製作施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る真空容器を含む減圧容器用二重壁は、減圧容器の壁面を構成する減圧容器用二重壁において、前記壁面の壁面構造が、内壁と外壁とを有する水冷可能な二重壁構造であり、前記内壁を構成する内壁板と前記外壁を構成する外壁板との間の開口部に、補強用の中空パイプが挿入されており、かつ前記内壁板の容器外側面と前記中空パイプの一方の端部に於ける内面部、及び前記外壁板の前記開口部と前記中空パイプの他方の端部とが、溶接されていることを特徴とする減圧容器用二重壁を提供するものである。
【００１２】
また、前記減圧容器用二重壁は、前記外壁板の前記開口部が蓋で閉じられ、かつ前記中空パイプの途中には冷却水を流通させる開口部が設けられていることを特徴とする。
また、前記請求項に係る減圧容器用二重壁は、前記補強用のパイプのサイズを、外径を30mm乃至200mmとし、肉厚を2mm乃至25mmとしたことを特徴とする。
さらに、前記減圧容器用二重壁は、前記内壁板と前記外壁板のサイズを、いずれも、肉厚を7mm乃至35mmとしたことを特徴とする。
また、本発明に係る減圧容器として、上記減圧容器用二重壁を備えた真空容器を含む減圧容器を提供するものである。上記減圧容器用の内壁板、外壁板及び中空パイプは普通鋼またはステンレス鋼であることが望ましい。
【００１３】
さらに、本発明に係る減圧容器用二重壁の施工方法として、内壁板と外壁板を用意し、外壁板に中空パイプが挿入可能な所定形状の開口部を設ける工程と、前記内壁板と前記外壁板とを重ねて、当該開口部に所定サイズの前記中空パイプを挿入する工程と、前記内壁板の容器外側面と前記中空パイプの内面部との接近部位を溶接する工程と、前記外壁板の前記開口部と前記中空パイプの端部とを溶接する工程と、備えたことを特徴とする真空容器を含む減圧容器用二重壁の施工方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明の減圧容器用二重壁によれば、溶接構造によって複数の補強用パイプで二重壁容器の内壁と外壁とを一体化されており、減圧容器サイズに応じて内外壁板を含めた二重壁の厚みを選定することによって大気圧力による壁の変形を防止することを可能にすると共に、二重壁の内外壁間を通水することによって高温処理装置を格納できるようにしており、全体の重量を軽減できる。また、その施工方法は、極めて簡単で十分な強度を有するう減圧容器用二重壁を提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係る減圧容器用二重壁の構造を側面を切断した時の断面構造で示す構成図である。
【図２】内壁板と補強パイプの外周部とを溶接した減圧容器用二重壁の構造を断面構造で示す構成図である。
【図３】補強用パイプ３で補強した減圧容器の外壁を示す正面図である。
【図４】補強用パイプ３で補強した減圧容器の外壁を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例３に係る減圧容器用二重壁の構造を側面を切断した時の断面構造で示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の減圧容器用二重壁の最良の実施形態について、実施例１、実施例２の順に図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１に係る減圧容器用二重壁の構造を側面を切断した時の断面構造で示す構成図である。
同図において、本実施形態の減圧容器用二重壁は、二重壁の内壁を構成する内壁板１と、二重壁の外壁を構成する外壁板２と、二重壁の強度を補強する補強用パイプ３と、内壁板１及び外壁板２と補強用パイプ３とを溶接する溶接部４と、二重壁内部に流通させる冷却用水５と、を具備する。
以下、本実施形態の減圧容器用二重壁の詳細構造を、その施工工程を含めて説明する。
【００１８】
図１に示す減圧容器用二重壁は、予め所定ピッチＲで開口させた外壁板２を所定ギャップ間隔で内壁板１に対して重ねてセットした後、補強用パイプ３を当該開口部に挿入し、この挿入後に、内壁板１の外側表面と接近する補強用パイプ３の内面側との溶接部４を溶接し、その後、直ちに同様にして、外壁板２の開口部と補強用パイプ３の端部とを溶接する施工工程を経て施工されたものである。
この施工工程によれば、二重壁構造を極めて容易に施工することができる。従って、本実施形態では、外壁板２の開口部の形状は任意であり、また、開口部の位置に関して特別の精度は必要とされないので、施工が極めて容易となる。
なお、この実施形態では、補強用パイプ３として円筒パイプを使用したが、状況に応じて角パイプを使用しても構わない。但し、この場合、パイプ角部に対して冷却水漏れ防止の観点から、溶接施工に特段の注意工夫が必要となる。
上記内壁板、外壁板、補強用中空パイプは普通鋼（炭素鋼）またはステンレス鋼とすることが出来る。
【００１９】
また、内壁１に対する補強用パイプ３の溶接位置は、図１に示すように、補強用パイプ３の内面側端部としているが、これにより、内外面壁を同時的に溶接することが可能となるため、施工上は極めて好都合である。但し、内壁１に対する補強用パイプ３の溶接位置は、図２に示すようにパイプの外面側端部を溶接しても構わない。しかしながら、この場合、内壁面と補強パイプ全てを予め溶接した後、それぞれの位置に対応させて円形に開口加工した外壁用板を溶接する必要があり、施工上はあまり好ましくない。
なお、図３は、補強用パイプ３で補強した減圧容器の外壁を示す正面図である。
同図において、符号８は冷却水導入口、符号９は冷却水排出口、符号１０は扉開閉ヒンジを、それぞれ示すものである。冷却水５は、冷却水導入口８から注水され、冷却水排出口９から排水される。なお、扉開閉ヒンジ１０は、外壁全体を開閉可能な扉として施設する場合に必要となるものであり、一般の構成では省略可能である。
【００２０】
図４は、補強用パイプ３で補強した減圧容器の外壁を示す断面図である。
同図において、符号１１は、真空シールのためのフランジを示す。また、厚みＤは、容器壁のトータル厚みを示す。
なお、内壁板１と外壁板２との板厚の選定と、減圧容器壁のトータル厚みＤを決定する補強用パイプ３の長さの決定は、容器壁の大きさに応じて、大気圧による壁の変形が回避できる寸法に決定すればよい。
【実施例２】
【００２１】
本発明の第２の実施例として、減圧容器用二重壁に係る有効幅が1.5mで有効奥行き2.1ｍ、高さ2.3ｍの矩形箱型形状の減圧容器を構成した。
具体的には、上記の減圧容器用二重壁を、容器底面を除いた５つの容器壁に対して、それぞれの周辺域を除いて内径74mmで外径89mm（図１では符号Ｒで示す）、長さ60mmに切断したステンレス鋼パイプを、壁面縦方向と横方向共に200mmピッチ（図３に示す長さＷ及び長さＬ）で配置した。
本実施例では電食の危険性の低い冷却水の使用を前提としたため、内壁板１と補強用パイプ３には材質SUS304の素材を使用し、また、その厚みを12mmとし、外壁板２には、厚み22mmの普通鋼SS400を採用した。さらに、長さ60mmに切断したSUS304ステンレス鋼パイプで補強した容器壁のトータル厚み（図４における厚みＤ）を80mmとした。ステンレス鋼パイプの内外壁板への溶接に際して、特別の開先加工は行わず、パイプ両端部の内外面に対して2mm程度の面取りを行った。開閉する前面扉二重壁の施工は以下の手順によった。
【００２２】
まず、真空シールを目的としたフランジ１１が周辺に溶接された所定サイズの内壁板１に、予め、所定ピッチの200mmで、補強用パイプ外径よりもやや大きい90mm径の開口部を設け、周辺加工を完了させた外壁板を重ねてお互いの位置合わせを行った後、仮溶接により内外壁を固定した。
次に、溶接時の熱変形を防止するため、強固な定盤に仮溶接固定された容器壁を機械的に固定し、本溶接を行って内壁１と外壁２とを一体化させ、各々の開口部に長さ60mmに切断したステンレス鋼パイプを装入して水漏れが発生しないように細心の注意をはらって内壁１とパイプ内面端部とをTIG溶接した。
最後にパイプ外面端部と外壁２とをTIG溶接によって固定して容器前面扉用の二重壁の施工を完了した。
【００２３】
なお、容器底面を除く矩形箱形容器に供する他の４面の壁は、内壁１と外壁２とを所定の46mm間隔で溶接施工した後で、60mmの長さに切断した補強用パイプを挿入して既述の前面扉用壁の施工と同様な溶接を行って二重壁を有する箱形容器を製作した。この後、扉用に作成した二重壁に２個のヒンジを取付けて開閉用の扉とした。
また、容器底面は、処理中の温度上昇が小さいため、水冷構造を必要としないため、容器外部にH型鋼を450mm間隔で溶接して真空時の変形防止を図った。
【実施例３】
【００２４】
図５は、本発明の実施例２に係る減圧容器用二重壁の構造の側面Ｃを切断した時の断面構造で示す構成図である。
本発明の実施例２に係る減圧容器用二重壁は、本発明の実施例１に係る減圧容器用二重壁とほぼ同じ構成を備えるが、補強用パイプ３の内部も冷却する場合のオプショナルな構成要素として補強パイプ蓋６を備えることができるようにし、また、補強用パイプ３には冷却水流通用の開口部７を追加している。
【００２５】
この実施形態に係る減圧容器用二重壁においても、本発明の実施例１に係る減圧容器用二重壁とほぼ同じサイズの容器とするが、補強用パイプ３の外径とほぼ等しい径に切断した円盤状の補強パイプ蓋６を外壁開口部に装入し、その周辺部と外壁板３とを溶接している。これにより、補強用パイプ３の端部には蓋がされる。また、補強用パイプ３の内部に対しても冷却することができるようにし、このため、補強用パイプ３の内部には、上下方向に各々１個づつ開口部（冷却水の出入り孔）を設けた。
【００２６】
まず、冷却水の出入り孔を加工し、実施例１と同様に補強用パイプ３の溶接施工後、厚み5mmのステンレス鋼板（SUS304）を用いて当該パイプの外径とほぼ等しい径に切断した円盤状の補強パイプ蓋６を外壁開口部に装入し、その周辺と外壁板とを溶接することで補強用パイプ３に補強パイプ蓋６で蓋をした（図５参照）。
なお、本実施例では、容器壁の内外壁板の材質としては共にSUS340を使用した。
本発明の減圧容器用二重壁は、大型の円筒形状や球形の容器にも、また、その容器壁の補強構造として適用可能であり、さらに、冷却を必要としない容器においても、施工が容易なことから、その補強方法として適用可能である。
【００２７】
また、本発明の減圧容器用二重壁に採用した容器壁補強方法は、容器内外の圧力差に起因する容器壁の変形防止対策としても適用可能であり、特に、容器内部が高圧になる圧力容器への適用が可能である。
さらに、減圧容器の内壁に使用される材料としては、減圧時のガス放出性からSUS304やSUS316Lなどのステンレス鋼が一般的であり、冷却目的で二重壁の間隙に水を流す場合には、使用される水質対応での電食対策を考慮して補強用の円筒パイプと外壁に使用する板の材質を選定する必要性があり、このため、理想的には内壁に使用する板（即ち内壁板１）と円筒パイプ（即ち補強用パイプ３）、及び外壁に使用する板（即ち外壁板２）の材質全てを同じ材質のステンレス鋼とすることが望ましいが、冷却水として溶存酸素濃度が少なく、純水に近いものが使用可能な場合には、外壁用の板（即ち外壁板２）として機械構造用の炭素鋼の使用も可能である。
【００２８】
前記の各実施形態では、主として減圧容器の外部構造壁について、本発明の減圧容器用二重壁の適用を説明したが、本発明は、減圧容器の外部構造壁への適用のみならず、一般に、複数の減圧容器間の仕切り壁にも適用することができる。例えば、複数の減圧容器に対して、それぞれの容器内圧力を独自に真空から大気圧まで変化させることが必要な場合、それらの容器間の壁にも両容器空間内の圧力差によっては大きな力が作用するので、このような仕切り壁についても、本発明に係る減圧容器用二重壁の外部構造を適用することによって、壁の変形を防止することが可能となる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、金属の溶解、半導体製造プロセス、及び食品の乾燥等に使用される大型の減圧容器用の容器壁の構築に好適である。
【符号の説明】
【００３０】
１  内壁板
２  外壁板
３  補強用パイプ
４  溶接部
５  冷却用水
６  補強パイプ蓋
７  開口部
８  冷却水導入口
９  冷却水排出口
１０  扉開閉ヒンジ
１１  真空シールのためのフランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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