(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の大きさの容器に開けた適当な直径の容器ガス封入孔より該容器内に任意の圧力のガスを充填し、該孔を溶接によって封ずる内部にガスを充填した容器の密封方法において、容器ガス封入孔に打ち込まれるピンの材質を容器材質より硬度の高いものとし、その形状を円錐状のテーパピンとし、このピンをその頭部端がガス封入孔内部に位置するように打ち込んで機械的な完全密封状態とし、この後、該ピンとは別の容器と同じ材質で作製された溶接用ピンを容器ガス封入孔に嵌合し、これにより先に打ち込まれたピンの頂部と容器封入孔との間にできた空隙を埋めた後、該溶接用ピンを容器と溶接することを特徴とする、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器内部にガスを充填してこれを密封する方法に関するものである。即ち、容器の内部にガスを充填しこれを溶接にて密封するに際し、予めピンを打ち込む機械的な方法でガスを密封し、この後、他のピンを用いて容器と溶接することによって、溶接による密封を可能とした方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、容器にガスを充填しこれを密封する方法としては、充填が可逆的であることが必要な場合はバルブによって封じ切る方法が一般的であり、ガスを封入するだけの特殊な場合には、フランジを用いたりピンをガス封入孔に打ち込んで封じ切る等の方法が用いられてきた。そして、これらの方法では柔らかい金属等でガスケットを作り、これを互いの面に圧着させて密封状態を得てきた。
【０００３】
しかしながら、これらの機械的な密封方法では、機械的振動や加熱冷却等を繰り返し受ける比較的過酷な環境においてはその信頼性に問題があり、かかる環境下での使用に耐え得る工法としては溶接によらざるを得ないのが現状である。特に、容器内に試料を収納し、これにガスを充填して環境を制御する形式の、原子炉において使用する照射容器等の場合においては、その形状、寸法に制約があり、また、冷却水による振動や発熱による熱サイクルが加わる環境のもとで使用されるために厳重な品質保証が要求され、欠陥を認めない高度の溶接技術を用いた溶接による密封が要求される。
【０００４】
そして、容器内部に封入するガスの圧力が１気圧以上である場合や電子ビーム溶接のように真空中で溶接を行う場合には、溶接装置を備えた気密室を設けてこの中に容器を入れ、容器内部にガスを充填してから、ガス封入孔に溶接用のピンを嵌合するなどして溶接し密封する方法が採られてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、溶接装置を備えた気密室は構造も複雑で大変高価なものであり、設備費を考えた場合容易に設備できない問題がある。また、容器に充填するガスの種類によって溶接条件が異なるばかりか、溶接自体が大変困難になる場合がある。また、容器内への入熱を制限するために採用される電子ビーム溶接の場合には、容器内部に適当なガスを封入した後真空中で溶接するため、何らかの方法で容器に封入したガスを密封しておくことが不可欠である。
【０００６】
このため、容器ガス封入孔に容器と同材質の平行ピンを打ち込み、これを溶接して密封する試みが行われたが、圧入によって互いにかじってしまい完全な密封状態が得られず、また、密封部を溶接するために内部のガスが出てきて溶接部に欠陥が生じ失敗する問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる欠点を除去する目的で提案されたもので、内部にガスを充填した容器のガス封入孔にピンを打ち込むことによってこれを機械的に密封し、更に該ピンとは別のピンを該容器ガス封入孔に嵌合し容器と溶接することによって、密封することを目的として発明されたもので、気密室で行う作業はピンの打ち込みのみとし、溶接作業の環境を大気中あるいは真空中その他でもできるようにしたことである。
【０００８】
即ち、本発明は、容器ガス封入孔に打ち込むピンの材質を容器材質より硬度の高いものとし、形状を円錐状のテーパピンとして密封性能を高め、このピンによって機械的な完全密封状態とし、更にこの後、該ピンとは別の容器と同じ材質で作ったピンを容器ガス封入孔に嵌合し、これを容器と溶接して確実で安定した密封状態を得る密封方法である。
【０００９】
【発明の実施の態様】
図１に本発明の実施例の部分縦断面図を示す。本実施例の説明をするに、１は容器、１′はガス封入孔、２はテーパピン、３は溶封用ピンである。
【００１０】
更に詳細に説明すると、適当な大きさの容器１に開けた適当な大きさの直径を有するガス封入孔１′にテーパピン２を頭部端面が孔中に位置するように打ち込み、更にこの上部に溶封用のピン３を嵌合してこれを容器に溶接してなる構造である。即ち、ピン材質を容器材質より硬くすることによってピンを容器ガス封入孔に圧入可能とし、更に該ピンの形状をテーパピンとすることによって、打ち込みによってテーパ面でガス封入孔が拡大されていくため、容器ガス封入孔とピン外径面の接触面で常に新しい応力を発生する構造である。このとき容器ガス封入孔付近の応力分布並びに変形の様式を観察するに、該孔とピンの接触面に最も高い応力が発生しており、該孔周より容器壁内部に向かってこの応力が減衰する分布をなしている。また、変形様式は、該孔周のピンに接触している部分は塑性変形しており、この変形部分に連なって外周方向に弾性変形領域が該ガス封入孔に対して同心円周状に分布する様式をなす。この弾性変形領域は変形前の状態に戻ろうとする応力を保持している部分であり、塑性変形部分に対して応力を加え続ける。一方、容器ガス封入孔に対するピンの打ち込みが急速に行われるとピンが通過したガス封入孔の塑性変形が十分に行われず、ピンの通過した後で該ガス封入孔の径がピンの最大径である頭部の外径より小さくなる、このため、ピンの頭部は端面周縁において該ガス封入孔にくい込んだ状態となり、該ピン頭部端面周縁部は、容器ガス封入孔からのピン外径面に作用する力と頭部端面の周縁部に作用するピンを押し込む力と、該ピン頭部端面周縁部に発生する応力によって力が平衡した状態となりきわめて安定した状態が作り出され安定した密封構造となる。この後容器材質と同材質の溶封用ピンを容器ガス封入孔に嵌合して溶接し、溶接による密封構造を得るものである。以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１１】
【実施例】
容器材質がアルミニウム（ＪＩＳ規格  Ａ１０５０）で外径３，２ｃｍ、内径２．６ｃｍ、長さ１５ｃｍの円筒状容器の内部にヘリウムガス１気圧を充填しテーパピンを打ち込んで密封した。孔の直径は０．１ｃｍ、深さは１ｃｍ。ピンの材質はステンレス（ＪＩＳ規格  ＳＵＳ  ３０４）であり、呼び径０．１ｃｍ、長さ０．５ｃｍ、テーパの値は１／４０である。
【００１２】
この状態でヘリウムガスの洩れ量はヘリウム漏洩検出器を用いた測定の結果１×１０-7ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下であり、ヘリウムガスの材料からの透過を考慮すれば完全に密封された状態であると考えられた。
【００１３】
次に容器のガス封入孔に溶封用のアルミニウム製のピンを嵌合し、電子ビーム溶接機の真空槽に設置し、電子ビームを照射して溶接によるガス封入孔の溶封を行った。溶接中のガスの吹き出しは無く、Ｘ線撮影による溶接部の検査においても欠陥は発見されなかった。また、ヘリウムガスの洩れ量も１×１０-10ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下であった。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は、このようにして容器とは材質の異なるテーパピンを容器ガス封入孔に打ち込むことにより、テーパピン頭部端面周縁部に周縁に沿ってテーパピンと容器ガス封入孔との間に互いにつり合った３方向の力を作用させた機械的密封機構を作り出し、加熱、冷却を繰り返す熱サイクルに対しても抵抗力を有する安定した密封性能を得る構造とした。更に、該テーパピンの上部において、該ピンとは独立した別の容器と同材質の溶接用ピンを容器と溶接することによって、機械的密封部分と離れたところでの溶接が可能となり該部分への熱影響を抑制することができた。かかる方法によって機械的密封機構の破壊を防ぐとともに、溶接による確実で安定した密封構造を得られるという本発明に特有な顕著な効果が生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の施行状態を示す容器の部分縦断面図である。
【符号の説明】
１：容器、１′：ガス封入孔、２：テーパピン、３：溶封用ピン
【図１】
0003781389.tif 000002