JP2000511120A - 圧力容器の製造法とこの製造法により得られる、特に温水器用の圧力容器 - Google Patents

圧力容器の製造法とこの製造法により得られる、特に温水器用の圧力容器

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Abstract

(57)【要約】 熱可塑性材料または熱硬化性樹脂で作られる圧力容器の製造法。この容器は、第1と第2の容器端部材と、配置随意の中間管状部材で構成されている。上記の容器端部材は、外周シェル(4)と各々1つのドーム(3)を持っている。これらドーム(3)から各容器端部材の開放部へ向かって、幾つかの区画兼負荷配分用壁(5)が延びている。上記の配設随意の中間管状部材は同様な壁(5)を持っている。これらの壁(5)の端部は、上記種々の部材が結合されたとき互いに会合する。壁(5)の間には幾つかのセル(6)が形成される。互いに交わる壁(5)の間には幾つかの交差部が形成される。少なくとも1つの交差部には、ドームの外側から孔(14)を開けることによって終端部が設けられている。この孔(14)は、上記の交差部より大きく、ドーム部材(3)の厚さよりも大きな深さを持っている。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力容器の製造法とこの製造法により 製造された、特に温水器用の圧力容器 この発明は、圧力容器(pressure vessel)の製造法とこの製 造法により製造された、特に温水器(湯沸かし器)用の圧力容器に関するもので ある。 家庭用のおよび産業用の種々の大きさの温水器(湯沸かし器)は、例外なしに 金属製の圧力容器を具えているのが普通である。水の加熱は、通常、無機質の材 料或いはセラミック材料の中に埋込んだ加熱線条を収容している金属管で構成し た電気ヒータを使用して行なわれる。このヒータは、水の温度を検出するセンサ によってガイド(制御)される。ヒータを独立に配設できるような温水器から温 水(湯)を供給する際には、通常、給水装置の圧力が利用される。これは、温水 器の冷水入口に設けた羽打ち弁(clack valve)によって行なわれる 。この弁は、温水器から湯を流出させるに伴って温水器内の圧力が低くなると直 ちに開いて、湯の代わりに水を入れる。この圧力容器は、通常はエネルギ損失が 最小になるように配設される。その温度範囲は通常は50〜90℃である。 今日の温水器における一つの欠点は、それが金属製であるということである。 金属は良好な導電体であるから、圧力容器の電気化学的腐食を防止するために、 しばしば犠牲陽極(sacrificial anode)を圧力容器に設ける 必要を生じる。この種の腐食を防止するためには圧力容器に、より貴なる金属を 使用することができるが、それは腐食の問題を、より貴でない(卑の)金属で作 られている給水装置の部品に転移させるに過ぎないことになる。また、金属は良 好な熱伝導体であって、エネルギ損失を増加させる。 上記と別の欠点は、水の熱膨張によってもたらされる。大多数の材料は温度が 上がると膨張し、大ていの金属も同様に膨張するが、その膨張量は水の膨張を補 償するには不充分である。これは、冷水で完全に満たされた温水器内の圧力が、 水温の上昇に伴って増大することを意味する。この様な状態になると圧力容器に は大きなストレスが生じ、正常な動作圧力に対し容器寸法を大きくせねばならな い。これは、その設計(構造)が不必要に重くなり価額がかさむことを意味する 。 更に、別の欠点は、完全に冷たい水を充分に熱い水にするための加熱時間が可 成り長くなることである。この問題は、勿論、温水器に対してより多量のエネル ギを供給することで改善することができる。しかし、加熱時間を充分短くするに は極めて高いエネルギを要する。その様な高エネルギを供給するには、たとえば 普通の家庭に対する配電系を設備し直さねばならない。 温水器は、熱による水の循環作用を起こすので、圧力容器内の水の温度は、だ いたい均一になる。そのために、この温水器の湯を消費して冷水を補給すると、 圧力容器内の水温は大体均一に低下する。 この発明によれば、上述した欠点および不便さは解消し、改良された温水器用 の圧力容器を得ることができる。この発明は、熱可塑性材料または熱硬化性樹脂 製の圧力容器の製造法に関するものである。この圧力容器は、射出成形または加 圧成形法で作られた第1と第2の容器端部材で構成され、更に場合によっては、 好ましくは押出し法で作られた配設随意の(必要に応じて設けられる)中間管状 部材とで、構成されている。これらの容器端部材は、圧力容器の側壁を形成する 外周シェルと、結合されたときに圧力容器の上端部と下端部とをそれぞれ構成す る各々1個のドームとを持っている。幾つか(複数個)の、連続用でかつ負荷配 合作用も兼ねた隔壁が、上記ドームから上記外周シェルに沿って、各容器端部材 の開口部へ向かって延びている。中間管状部材が設けられる場合は、対応する数 の整合用壁(matching walls)が、この中間管状部材の一方の開 口部からこの管状部材の外周シェルに沿って他方の開口部へ延びていて、2つの 容器端部材を、両容器端部材の間に介在する中間管状部材と結合したときに、こ れら種々の部品の各側壁の端面が整合するように構成されている。上記の構造に よって、各壁間に幾つか(複数個)のセルが形成される。上記の壁は、互いに交 わるまたは結合する壁の間に幾つかの複数個の交差部(crossing ar ea)が形成されるように配置されている。この発明の特徴として、上記交差部 の少なくとも1個、好ましくは全交差部が、ドームの外側から孔を明けることに よって終端されている。この孔の面積は交差部よりも大きく、また深さはドーム 部分の材料の厚さよりも大である。この構造によって圧力容器のセル相互間の連 通孔が形成される。 配設随意のこの中間管状部材は、押出し法で作ることが望ましい。しかし、こ れらの部材は、場合によって可溶融芯利用法(melt core techn ologies)または類似の方法を補足的に使用して射出成形法によって製造 することもできる。 この圧力容器端部材および配設随意の中間管状部材は、ミラー溶接(mirr or welding)法、摩擦溶接(friction welding)法 、加圧法または接着によって、適切に結合される。 上記の孔は、容器端部材の製造時に金型(モールド)の半部の一方内に配置さ れた栓(peg)状部材によって形成することが好ましい。これらの孔は、処理 後に、ドリルによる孔開け加工、フライスによる孔開け加工または類似の方法で 形成することもできる。 金型の一方の半部に、および/またはその金型の他方の半部の対向部に配置さ れる栓状部材のうちの少なくとも1個には、前記の交差部の断面積よりも小さな 断面積を持ち、軸方向に位置づけられた長いコアが設けられている。これによっ て、交差部の断面にはその壁の全長に亘り壁と平行な少なくとも1個のチャンネ ルが形成される。 この発明の上記とは別の実施例では、金型の両半部には、栓状部材と同軸的な 受止め手段が設けられている。この受止め手段は、好ましくは押出し形成された 管を受止めるためのものである。この管は、熱硬化性樹脂または熱可塑性材料で 作られている。この管が熱可塑性材料で作られている場合には、この管の材料の 溶融(melting)温度は、少なくとも容器の製造に使用する材料の溶融温 度と同じ高さでなければならない。この管を金型のキャビティ中に配置した後、 流動性のプラスチック材料をこの金型キャビティに注入する。このとき、上記の 受止め手段は、この受止め手段と上記管の端部との間の密着部を通して管内にプ ラスチック材料が侵入することを阻止する。 この管内にプラスチック材料が侵入することを更に阻止するために、プラスチ ック材料の上記注入と同時に、上記の管内にガスを適当に注入する。その圧力は 、注入されたプラスチック材料が管内で呈する圧力にほぼ対応するものである。 これによって、管がプラスチック材料の注入圧の影響を受けて変歪する(くずれ る)ことが防止される。更に、これにより、周壁が非常に薄い(薄肉の)管を使 用することが可能になる。 上記に代わる方法として、管の代わりにいわゆる可溶融芯材(melt co re profile)を使用することができる。金型の両半部には、栓状部材 と同軸に位置する受止め手段が設けられている。この受止め手段は、金型内に配 置された可溶融芯材を受止めるためのもので、この状態で流動性のプラスチック 材料が金型キャビティ内に注入される。その後、この可溶融芯材は、注入された プラスチック材料が固化してその部材が金型から取出された後に、溶融させて除 去する。こうして、交差部の断面内には、壁と平行な少なくとも1個の通孔チャ ンネルが形成される。また別のやり方として、可溶融芯材を溶融させる手段を金 型に付設して、上記部材が金型内に入っている間に、この芯材を取除くこともで きる。 この発明の更にまた別の実施例としては、所定量の流動性のプラスチック材料 を金型キャビティの中に注入する。この流動性のプラスチック材料を或る程度固 化させた後、栓状部材または金型の他方の半部の相対向する点を介して、このプ ラスチック材料にガスを注入(吹込み)する。この様にすることで、壁に平行な 少なくとも1個のチャンネルが交差部の断面中に形成される。 これらの通孔には、めくらプラグ(blind plug)、チャンネルに接 続されるチャンネル接続(channel connection)プラグ、圧 力容器に直接に接続される主接続プラグまたは連通用開口を通しての流通を制限 しまたは閉鎖する閉止プラグより成るグループから選択したプラグが付設されて いることが好ましい。これらのプラグは、ドーム内で上記の通孔に、接着、ねじ 止め、摩擦溶接(friction welding)、ミラー溶接または加圧 挿入される。これらのプラグは、金属で作ることもプラスチック材料で作ること もできるが、プラスチック材料で作る方が好ましい。 この発明の一実施例によれば、2個の容器端部材と配設随意の中間管状部材と は、2種の、好ましくは熱可塑性である、配合物(composition)の 射出成形法で製造される。第1の所定量の流動性のプラスチック材料Aを金型キ ャビティ中に射出し、次いで第2の残量の流動性のプラスチック材料Bを射出し て、プラスチック材料Aが可塑性材料Bを概ね封じ込むようにする。 このプラスチック材料Aとして適切なものは、ポリエチレン、ポリプロピレン 、ポリブテン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアルキレンテレフタレート 、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、架橋ポリエチレンまたはこれらの類似物の中 から選択される純粋で、充填材(フイラー)を含まない熱可塑性材料である。プ ラスチック材料Bは、好ましくは材料Aと同種の、上述した諸材料のうちの1つ に、ガラスファイバー、カーボンファイバー、スチールファイバー、マイカ、石 灰またはこれらの類似物の中から選択された材料を1〜35%混合したものであ る。 この発明の上記の他の実施例においては、プラスチック材料Aは、ポリエチレ ン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアルキ レンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、架橋ポリエチレン、また はこれらに類似のもの、の中から選択された純粋で、充填物(フイラー)を含ん でいない熱可塑性樹脂である。プラスチック材料Bは、材料Aと同種であること が好ましい、上述した諸材料中の1つに、小球状(粒状)グラファイト(gra phite nodules)、カーボンファイバー、スチールファイバー、ま たはこれらに類似のものの中から選んだ導電性材料を20〜70%混合したもの である。この可塑性材料Bによって形成された層(stratum)は電気導体 に接続されてこの層を通して電流が流れるようにされて、この層はヒータ素子と して働くことになる。こうすれば、ヒータを具えた圧力容器を最少数の部品を付 加するだけで得ることができる。 この発明は、また、この方法を使用して得られる改良温水器用の圧力容器にも 関するもので、その圧力容器は、この容器の上端部と下端部とを形成する2個の ドームと、この容器の側壁を形成する外周シエルとを有している。またこの圧力 容器は、一方のドームから他方のドームへ向かって上記の外周シェルに沿って伸 延する、幾つかの区画用兼負荷配分用の隔壁を有し、これによって圧力容器内に 幾つかのセルが形成されている。この発明の特徴として、この壁とドームの結合 部に開口が設けられて、セル相互間に連通路が作られている。これらの壁によっ て、通常発生する熱による循環(thermal circulation)が 減少し、そのため、冷水の加熱過程中に、水のサーモクライン(thermoc line)形の分離が生じ圧力容器内に高温の上層と低温の下層とが形成される 。これにより水の各部分(parts)の加熱時間は急激に減少する。 複数のセルに区画された上記の様な圧力容器による大きな利点は、また、外壁 に過度に分厚い材料を使用せずに、旧来の球形のまたは両端部を球状にした円筒 形から脱却した形状を選べることである。従って、この発明による圧力容器は、 その断面形状を、方形、長方形、偏菱形、L字形またはそれらに類似した形にす ることにより、圧力容器の予定設置場所に適合した形状にすることが可能になる 。 上記のセルのうちの少なくとも1個のセルには、所定圧力のガスを収容してい る少なくとも1個の気密かつ水密性の気槽(または、ガス袋・・・・bladd er)が設けられている。その圧力は、圧力容器の動作圧力に適応している。こ うして、水の熱膨張、急激な圧力ショックまたはこれらに類似の現象による影響 を最小にする圧力/体積レベリング機能が得られる。圧力容器内の圧力が上昇す ると、上記気槽内のガスを圧縮し、そうすると、水は認知可能なほどは圧縮され ないから、この気槽内のガスの体積が減少する。このために、温水器内の圧力は 、たとえば冷水を加熱する場合など、それ程増大しない。この圧力の増大は、容 器の、気槽分の残りの容積に対する気槽の容積に依存する。この様な気槽を使用 することによる上記とは別の利点は、配水システムにおける急激な圧力ショック の影響が減少することである。この様な影響は、たとえば、給水装置の修理後、 再び水を導入したときに急激な圧力ショックによって家庭用ボイラーが破裂する という形で現れている。圧力容器にもし上記の様な気槽を使用していれば上記の 様な影響は回避できた筈である。この気槽には、容器の外側から適当にアクセス できる弁を付設することもできる。これより、この温水器の据付け時に、気槽内 の圧力を給水装置のその時の圧力に適応させることができる。 この気槽は、天然ゴム、合成ゴム、熱可塑性エラストマー、または幾分か弾性 を持ったポリプロピレンという様な熱可塑性材料などの、ゴム質材料で作ること が良い。熱可塑性材料を使用した場合、充分な加圧縮性を得るため、気槽をベロ ーズ構造にすることができる。圧力や温度が上昇すると、何の対策もしなければ 、気槽を或る時間使用した後には気槽中に水が充満することになるので、気槽に は良好な移行(migration)特性を有する材料を選ぶことが重要である 。 この発明の一実施例によれば、少なくとも1個のセルには圧力容器の下端にの み開口が設けられて、その1個または複数個のセルに圧力レベリング・ガス・キ ャビティが形成されている。こうすることにより、加熱期間中に容器内の水の膨 張につれて容器内の圧力が上昇したとき、圧力/体積レベリング機能が得られる 。圧力容器内の圧力の上昇は、このガス・キャビティ内のガスを圧縮し、その結 果、水は検知できる程には圧縮されないから、ガスの体積が減少することになる 。そのため、温水器内の圧力は、たとえば、冷水を加熱する場合などさほど上昇 しない。この圧力の増大量は、ガス・キャビティの容積の、容器の残部容積に対 する割合によって左右される。この様なガス・キャビティを使用して得られるま た別の利点は、配水システムにおける、急激な圧力ショックによる影響が減少す ることである。 圧力容器は、熱硬化性樹脂または熱可塑性材料で作ることが好ましい。この熱 硬化性樹脂は、ポリエステルまたはメラミン樹脂から選ぶことができる。熱可塑 性材料が好ましい場合には、その材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ ブテン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアルキレンテレフタレート、ポリ 塩化ビニル、ポリスチレン、架橋ポリエチレン、またはそれらの類似物から選択 する。 プラスチック材料製の圧力容器の1つの利点は、ほとんどのプラスチック材料 は水のそれよりも大きな熱膨張係数を持っていることである。これによって、水 の熱膨張に起因する圧力の増大作用が、少なくとも減少することになるが、或る 場合には逆の関係も成立つ。可塑性材料の熱伝導率は、また本来比較的低く、そ のため金属製の温水器に比べてエネルギ損失は低減される。プラスチック材料製 の圧力容器は、また金属製の同等の圧力容器よりも可成り軽量である。この重量 の軽減は、温水器を据付ける際の利点になる。これらとは別の大きな利点は、プ ラスチック材料は腐食しないから犠牲陽極を除き得ることである。 互いに交差する壁の相互間の少なくとも1つの交差部にはそれらの壁と平行に 延びる通孔チャンネルが設けられている。このチャンネルは、交差部の断面の中 心となっている。このチャンネルは、水の入口(inlet)または出口(ou tlet)として使用される。これによって、この容器に対するすべての外部接 続を温水器の都合の良い側に形成することが可能となり、温水器の配置が容易に なる。 管状の入り口および出口は、また勿論、上記の壁および交差部から隔てられた 、ドームの個別の孔に設けることができる。これらの管は、射出成形工程の後で 取着けるることもできるし、また容器部分と一体に成形することもできる。 交差部と同軸に山形部すなわち破風部(gables)に形成された孔には、 めくらプラグ、チャンネルに接続されたチャンネル接続プラグ、圧力容器に直接 に結合された主接続プラグ、または連絡チャンネルを通しての流れを制限しまた は遮断するに適した閉止プラグから成るグループの中から選んだプラグが適当に 付設されている。こうして、圧力容器に対する流入および流出は、所望に応じて 、上部または底部で行なうことができる。これらの孔は、開口を閉じることなし に閉塞することができる。また、1個またはそれ以上のセルが部分的に或いは完 全に他のセルから分離されるように、開口の一部を閉鎖または制限することも可 能となり、そうすると、容器内の循環を所望のレベルに制限することが可能にな る。 次に、従来の温水器用圧力容器に比べたこの発明による温水器用圧力容器の使 用状態を示す実施例および添付図面と共にこの発明を更に説明する。 図1は、圧力容器1を有する温水器の一実施例の断面を示す概略図である。 図2は、温水器用の圧力容器1の半部の一実施例を示す見取り図である。 図3は、2個の交差壁相互間の交差部の一部を示す見取り図である。 図4〜8は、この発明による圧力容器1の製造時の種々の過程を示す図である 。 図9〜13は、ドーム部に形成された孔と種々のプラグと、それらを取付ける ための工程を、一部断面で示す見取り図である。 図14は、内側および外側の層に相異なる熱可塑性配合物を有する圧力容器の 、この発明による製造過程の一実施例を示す断面図である。 図1は、圧力容器1を具えた温水器の一実施例の概要を示している。この圧力 容器1は、頂部ドーム2と底部ドーム3、および外周シェル4を有している。圧 力容器lは、一方のドームから他方のドームへシェル4に沿って延びる幾つかの 隔壁5を有し、それによって圧力容器1の内部には幾つかのセル6が形成されて いる。これらの壁5には、この各壁5が山形部2、3に結合される個所に適応し た開口8が設けられている。これによってセル相互間の連通が得られる。圧力容 器内に通常発生する熱による循環はこの壁5によって低減されて、冷水の加熱期 間に、水のサーモクライン形分離が生じ、高温の上層61と低温の下層62とが 形成される。これによって、水の各部分の加熱時間が減少する。これにより、温 水が溜まる圧力容器1の頂部に出口63を設けることにより、容器に収容されて いる水全体(全体積)が所望の温度に加熱されるより前に、少量の温水(湯)を 取出すことができる。冷水は、羽打ち弁65により入力64から圧力容器1の底 部に補給される。この羽打ち弁65は、圧力容器1内の圧力が、配水システムの 圧力より低い或る所定レベル以下に低下したときに自動的に開くように働く。圧 力容器1には、水を加熱するためのヒータ66が設けられている。この水の加熱 は、このヒータをオン状態にしたとき、水に接触しているヒータ66の表面を水 温プラス10℃乃至20℃として算出した温度に保持した状態で、対流によって 行なわれる。圧力容器1には、加熱時の水の膨張と同じく配水システム中の急激 な圧力ショックによる悪影響を低減するために、更に、セル6のうちの1つのセ ルに気密でかつ水密性の弾性気槽(elastic bladder)11が設 けられている。この気槽11は、この温水器の正常時の動作圧力に適合した圧力 に或るガスが充填されている。これによって、温度に関係した水の膨張により容 器11内の圧力が増大したときの、圧力/容積レベリング機能が得られる。 開口8の寸法形状(dimention)とヒータ66の出力を調整して、容 器の頂部と底部との間の温度差をそれぞれ増大または減少させ得るように、サー モクライン形の分離バン(parting van)の強さを調整することがで きる。サーモクライン形分離の強さは、また容器の壁の熱伝導率にも依存する。 従って、容器をプラスチック材料で構成すると、プラスチックの熱伝導率は低い から、容器の頂部と底部間の水の温度差をより大きくすることができる。ヒータ 66を含むセル6内の水は、もし開口8が充分小さく作られていると、他のセル の水よりも先に充分熱くなる。こうして、出口63は、ヒータ66が配置されて いるセル6に通じる形に適切に配置されている。 図2は、温水器の圧力容器1における下側の容器端部材の一例を示している。 この圧力容器1は、図示されていない、ドーム2と外周シェル4とを含む上側の 容器端部材とを具えている。この下側の容器端部材はドーム3と外周シェル4を 有している。この圧力容器1は、幾つかの隔壁5を有し、それで圧力容器1内に は幾つかのセル6が形成されている、セル6の相互間には壁5とドーム2、3と の結合点に整合した開口8が設けられている。こうして、セル6相互間の連通が 得られる。壁5が互いに交わる場所には、幾つかの交差部7(図3)が形成され ている。この交差部7には、管状チャンネル13が形成されていて、このチャン ネルは壁の全長に亘って壁と平行に延びてこの交差部7(図3)の断面の中心を なしている。 2個の上記のような容器半部を互いに接合して圧力容器1を形成することがで きる。熱可塑性材料で作ったこの様な圧力容器の端部材を接合する適当な方法は 、たとえば溶接のような、熱的なまたは化学的な交絡(confounding )法である。 図3は、互いに交わる2つの壁5相互間の交差部7の一部を示している。チャ ンネル13はこの交差部7の中心に位置している。 図4〜8は、圧力容器1を製造する種々の方法を示している。熱可塑性材料製 の圧力容器1は、2個の容器端部材と幾つかの相互接続用の、かつ負荷配合分用 の壁5より成り、これら壁5の間には幾つかのセル6が形成されている。これら の壁5は、その相互に交わりかつ結合される壁5の間に、幾つかの交差部7が形 成されるように、配置されている。交差部7には、金型30(図6)の一方の半 部内に配置した栓状部材31(図6)による終端部が設けられている。これによ って、交差部7よりも面積が大きく、かつドーム2、3の壁の厚さより大きな深 さを有する孔14(図4と図5)が、容器の外側から形成される。壁5の全長に 亘って壁5と平行に延びるチャンネル13(図4)は、金型30の他方の半部内 の、栓状部材31(図7)の位置に長い芯材32(図7)を配置することによっ て、形成される。チャンネル13は、交差部7の中心に在ってこの交差部7の面 積よりも小面積である。 また別の実施例によれば、金型30の2つの半部に、押出し成形された管15 の受止め手段(図8)を設けることによって、チャンネル13を形成することも できる。この受止め手段34は栓状部材31と同軸に配置される。この管15を 金型30内に配置すると、プラスチック材料を金型30内に注入することができ るが、その間この受止め手段34と管15の端面とは、プラスチック材料が管1 5内部に侵入することを阻止する封止部を形成する。 管15は、その内部に加圧ガスを上記プラスチック材料の注入と同時に導入す ることによって、注入されるプラスチック材料の圧力によって変歪(つぶれる) することを防止できる。このガスの圧力は、プラスチック材料の注入圧力とほぼ 同等である。 図9〜13は、両ドーム2、3の少なくとも一方に在る孔14、種々のプラグ 、およびそれらのプラグを取着する種々の方法を示している。ドーム2、3に在 るこれらの孔14(図9)には、チャンネル13に接続するチャンネル接続プラ グ20(図12)、主接続プラグ21(図13)、めくらプラグ22(図10) または閉止プラグ23(図11)が設けられている。これにより、入口および出 口を容器の頂部から取るか底部から取るかを、外部接続体がこの圧力容器1の頂 部に在るか底部に在るかに関係なく、選択することができる。孔14は開口8を 閉じずに閉じることができるし、或いは、開口8の選ばれた部分を閉じて1個ま たはそれ以上のセル6(図2)を互いに分離することができる。プラグは、すべ て、摩擦溶接法で具合良く取付けることができて、その場合たとえば回転摩擦溶 接法が特に好適するが、閉止プラグ23には、このプラグが非対称形をなしてい るので、超音波溶接法が好ましい。 図14は、内層と外層の2つの熱可塑性配合物で圧力容器1を製造する過程を 断面で示している。この圧力容器1は、金型30のキャビティ内に第1の所定量 の溶融熱可塑性材料Aを注入する形で、相異なる2種の熱可塑性配合物を射出成 形する方法で製造される。他方の第2の量の熱可塑性材料Bは、上記材料Aの注 入後にキャビティ内に注入されて、熱可塑性材料Aが、熱可塑性材料Bを大体包 み込む形となる。この熱可塑性材料Aは、充填物或いは補強材を全く含まない純 粋なポリブテンより成るが、熱可塑性材料Bは補強材として15%のカーボンフ ァイバーを混合したポリブテンより成るものである。 この発明のまた別の実施例によれば、熱可塑性材料Bは、小球状グラファイト 或いは導電性プラスチック材料のような導電性材料を20〜70%混合した熱可 塑性材料とすることもできる。こうすることにより、この熱可塑性材料Bで形成 された層は、その材料を通して電流を流して、ヒータとして働くことができる。 層のこの熱可塑性部分の熱膨張は比較的高いので、この材料は自動調整機能(s elf adjusting)を呈する。この材料中の抵抗は温度が上昇すると 増大する。それは、材料が膨張すると小球状グラファイトの相互間隔が大きくな るからである。これにより、制御用(guiding)電子装置の必要性が低減 され或いは除かれる。添加する充填材(フイラー)の量を増大または減少させる ことによって、種々の相異なる温度範囲および電圧範囲に適応する温水器を得る ことができる。 実施例1 図1に従って開口8により連通した10個のセルに分割されたこの発明による 第1の圧力容器1を、分割されていない在来の圧力容器と比較した。それぞれ内 容積が20リットルであるこの2つの圧力容器に、3KWの浸漬型ヒータを1個 取付けた。この発明による圧力容器の浸漬型ヒータは図1における1つの列内の 中央のセル6に配置されている。この圧力容器には、また、頂部ドーム2の中心 に近接して第1の温度センサが、頂部ドーム2と外周シェル4との結合点に近接 して第2の温度センサが、底部ドーム3の中心に近接して第3の温度センサが、 そして最後に底部ドーム3が外周シェル4と結合する点に近接して第4の温度セ ンサが、設けられている。このヒータをオン状態した後、各温度センサを等時間 間隔で読取る。この発明による圧力容器の、上部に在る2個のセンサにおける温 度は、20分後、それぞれ65℃と64℃であった。他方の圧力容器の同じ点に おける温度は、それぞれ58℃と58℃であった。この発明による圧力容器の底 部における温度は、それぞれ32℃と33℃であり、他方の圧力容器における温 度はそれぞれ40℃と41℃であった。この比較結果は、この発明による圧力容 器の方が、容器上部における水の加熱時間が可成り速い(短い)ことを示してい る。 ここに開示説明した実施例は、この発明の範囲内で改変することができるから 、この発明はこれら実施例によって制限されるものではない。たとえば、押出し 成形された管状部材に2つの射出成形ドーム部材を設けることができる。このド ーム部材は、たとえば、張力ストラッピング状手段で定位置に保持することがで きる。こうして、非常に背の高い圧力容器を構成することができる。その様に背 の高い圧力容器は、勿論、冷たい水を加熱する際、頂部と底部の間に非常に大き な温度差を呈することになるが、これは望ましい特性である。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年6月18日(1998.6.18) 【補正内容】 明細書 圧力容器の製造法とこの製造法により 得られる、特に温水器用の圧力容器 この発明は、圧力容器(pressure vessel)の製造法とこの製 造法により製造された、特に温水器(湯沸かし器)用の圧力容器に関するもので ある。 家庭用のおよび産業用の種々の大きさの温水器(湯沸かし器)は、例外なしに 金属製の圧力容器を具えているのが普通である。水の加熱は、通常、無機質の材 料或いはセラミック材料の中に埋込んだ加熱線条を収容している金属管で構成し た電気ヒータを使用して行なわれる。このヒータは、水の温度を検出するセンサ によってガイド(制御)される。ヒータを独立に配設できるような温水器から温 水(湯)を供給する際には、通常、給水装置の圧力が利用される。これは、温水 器の冷水入口に設けた羽打ち弁(clack valve)によって行なわれる 。この弁は、温水器から湯を流出させるに伴って温水器内の圧力が低くなると直 ちに開いて、湯の代わりに水を入れる。この圧力容器は、通常はエネルギ損失が 最小になるように配設される。その温度範囲は通常は50〜90℃である。 今日の温水器における一つの欠点は、それが金属製であるということである。 金属は良好な導電体であるから、圧力容器の電気化学的腐食を防止するために、 しばしば犠牲陽極(sacrificial anode)を圧力容器に設ける 必要を生じる。この種の腐食を防止するためには圧力容器に、より貴なる金属を 使用することができるが、それは腐食の問題を、より貴でない(卑の)金属で作 られている給水装置の部品に転移させるに過ぎないことになる。また、金属は良 好な熱伝導体であって、エネルギ損失を増加させる。 上記と別の欠点は、水の熱膨張によってもたらされる。大多数の材料は温度が 上がると膨張し、大ていの金属も同様に膨張するが、その膨張量は水の膨張を補 償するには不充分である。これは、冷水で完全に満たされた温水器内の圧力が、 水温の上昇に伴って増大することを意味する。この様な状態になると圧力容器に は大きなストレスが生じ、正常な動作圧力に対し容器寸法を大きくせねばならな い。これは、その設計(構造)が不必要に重くなり価額がかさむことを意味する 。 更に、別の欠点は、完全に冷たい水を充分に熱い水にするための加熱時間が可 成り長くなることである。この問題は、勿論、温水器に対してより多量のエネル ギを供給することで改善することができる。しかし、加熱時間を充分短くするに は極めて高いエネルギを要する。その様な高エネルギを供給するには、たとえば 普通の家庭に対する配電系を設備し直さねばならない。 温水器は、熱による水の循環作用を起こすので、圧力容器内の水の温度は、だ いたい均一になる。そのために、この温水器の湯を消費して冷水を補給すると、 圧力容器内の水温は大体均一に低下する。 この発明によれば、上述した欠点および不便さは解消し、改良された温水器用 の圧力容器を得ることができる。この発明は、熱可塑性材料または熱硬化性樹脂 製の圧力容器の製造法に関するものである。この圧力容器は、射出成形または加 圧成形法で作られた第1と第2の容器端部材で構成され、更に場合によっては、 好ましくは押出し法で作られた配設随意の(必要に応じて設けられる)中間管状 部材とで、構成されている。これらの容器端部材は、圧力容器の側壁を形成する 外周シェルと、結合されたときに圧力容器の上端部と下端部とをそれぞれ構成す る各々1個のドームとを持っている。幾つか(複数個)の、連続用でかつ負荷配 合作用も兼ねた隔壁が、上記ドームから上記外周シェルに沿って、各容器端部材 の開口部へ向かって延びている。中間管状部材が設けられる場合は、対応する数 の整合用壁(matching walls)が、この中間管状部材の一方の開 口部からこの管状部材の外周シェルに沿って他方の開口部へ延びていて、2つの 容器端部材を、両容器端部材の間に介在する中間管状部材と結合したときに、こ れら種々の部品の各側壁の端面が整合するように構成されている。上記の構造に よって、各壁間に幾つか(複数個)のセルが形成される。上記の壁は、互いに交 わるまたは結合する壁の間に幾つかの複数個の交差部(crossing ar ea)が形成されるように配置されている。この発明の特徴として、上記交差部 の少なくとも1個、好ましくは全交差部が、ドームの外側から孔を明けることに よって終端されている。この孔の面積は交差部よりも大きく、また深さはドーム 部分の材料の厚さよりも大である。この構造によって圧力容器のセル相互間の連 通孔が形成される。 配設随意のこの中間管状部材は、押出し法で作ることが望ましい。しかし、こ れらの部材は、場合によって可溶融芯利用法(melt core techn ologies)または類似の方法を補足的に使用して射出成形法によって製造 することもできる。 この圧力容器端部材および配設随意の中間管状部材は、ミラー溶接(mirr or welding)法、摩擦溶接(friction welding)法 、加圧法または接着によって、適切に結合される。 上記の孔は、容器端部材の製造時に金型(モールド)の半部の一方内に配置さ れた栓(peg)状部材によって形成することが好ましい。これらの孔は、処理 後に、ドリルによる孔開け加工、フライスによる孔開け加工または類似の方法で 形成することもできる。 金型の一方の半部に、および/またはその金型の他方の半部の対向部に配置さ れる1個またはそれ以上の数の栓状部材には、前記の交差部の断面積よりも小さ な断面積を持ち、軸方向に位置づけられた長い1個または複数のコアが設けられ ている。これによって、交差部の断面にはその壁の全長に亘り壁と平行な少なく とも1個のチャンネルが形成される。 この発明の上記とは別の実施例では、金型の両半部には、栓状部材と同軸的な 受止め手段が設けられている。この受止め手段は、好ましくは押出し形成された 管を受止めるためのものである。この管は、熱硬化性樹脂または熱可塑性材料で 作られている。この管が熱可塑性材料で作られている場合には、この管の材料の 溶融(melting)温度は、少なくとも容器の製造に使用する材料の溶融温 度と同じ高さでなければならない。この管を金型のキャビティ中に配置した後、 流動性のプラスチック材料をこの金型キャビティに注入する。このとき、上記の 受止め手段は、この受止め手段と上記管の端部との間の密着部を通して管内にプ ラスチック材料が侵入することを阻止する。 この管内にプラスチック材料が侵入することを更に阻止するために、プラスチ ック材料の上記注入と同時に、上記の管内にガスを適当に注入する。その圧力は 、注入されたプラスチック材料が管内で呈する圧力にほぼ対応するものである。 これによって、管がプラスチック材料の注入圧の影響を受けて変歪する(くずれ る)ことが防止される。更に、これにより、周壁が非常に薄い(薄肉の)管を使 用することが可能になる。 上記に代わる方法として、管の代わりにいわゆる可溶融芯材(melt co re profile)を使用することができる。金型の両半部には、栓状部材 と同軸に位置する受止め手段が設けられている。この受止め手段は、金型内に配 置された可溶融芯材を受止めるためのもので、この状態で流動性のプラスチック 材料が金型キャビティ内に注入される。その後、この可溶融芯材は、注入された プラスチック材料が固化してその部材が金型から取出された後に、溶融させて除 去する。こうして、交差部の断面内には、壁と平行な少なくとも1個の通孔チャ ンネルが形成される。また別のやり方として、可溶融芯材を溶融させる手段を金 型に付設して、上記部材が金型内に入っている間に、この芯材を取除くこともで きる。 この発明の更にまた別の実施例としては、所定量の流動性のプラスチック材料 を金型キャビティの中に注入する。この流動性のプラスチック材料を或る程度固 化させた後、栓状部材または金型の他方の半部の相対向する点を介して、このプ ラスチック材料にガスを注入(吹込み)する。この様にすることで、壁に平行な 少なくとも1個のチャンネルが交差部の断面中に形成される。 これらの通孔には、めくらプラグ(blind plug)、チャンネルに接 続されるチャンネル接続(channel connection)プラグ、圧 力容器に直接に接続される主接続プラグまたは連通用開口を通しての流通を制限 しまたは閉鎖する閉止プラグより成るグループから選択したプラグが付設されて いることが好ましい。これらのプラグは、ドーム内で上記の通孔に、接着、ねじ 止め、摩擦溶接(friction welding)、ミラー溶接または加圧 挿入される。これらのプラグは、金属で作ることもプラスチック材料で作ること もできるが、プラスチック材料で作る方が好ましい。 この発明の一実施例によれば、2個の容器端部材と配設随意の中間管状部材と は、2種の、好ましくは熱可塑性である、配合物(composition)の 射出成形法で製造される。第1の所定量の流動性のプラスチック材料Aを金型キ ャビティ中に射出し、次いで第2の残量の流動性のプラスチック材料Bを射出し て、プラスチック材料Aが可塑性材料Bを概ね封じ込むようにする。 このプラスチック材料Aとして適切なものは、ポリエチレン、ポリプロピレン 、ポリブテン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアルキレンテレフタレート 、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、架橋ポリエチレンまたはこれらの類似物の中 から選択される純粋で、充填材(フイラー)を含まない熱可塑性材料である。プ ラスチック材料Bは、好ましくは材料Aと同種の、上述した諸材料のうちの1つ に、ガラスファイバー、カーボンファイバー、スチールファイバー、マイカ、石 灰またはこれらの類似物の中から選択された材料を1〜35%混合したものであ る。 この発明の上記の他の実施例においては、プラスチック材料Aは、ポリエチレ ン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアルキ レンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、架橋ポリエチレン、また はこれらに類似のもの、の中から選択された純粋で、充填物(フイラー)を含ん でいない熱可塑性樹脂である。プラスチック材料Bは、材料Aと同種であること が好ましい、上述した諸材料中の1つに、小球状(粒状)グラファイト(gra phite nodules)、カーボンファイバー、スチールファイバー、ま たはこれらに類似のものの中から選んだ導電性材料を20〜70%混合したもの である。この可塑性材料Bによって形成された層(stratum)は電気導体 に接続されてこの層を通して電流が流れるようにされて、この層はヒータ素子と して働くことになる。こうすれば、ヒータを具えた圧力容器を最少数の部品を付 加するだけで得ることができる。 この発明は、また、この方法を使用して得られる改良温水器用の圧力容器にも 関するもので、その圧力容器は、この容器の上端部と下端部とを形成する2個の ドームと、この容器の側壁を形成する外周シエルとを有している。またこの圧力 容器は、一方のドームから他方のドームへ向かって上記の外周シェルに沿って伸 延する、幾つかの区画用兼負荷配分用の隔壁を有し、これによって圧力容器内に 幾つかのセルが形成されている。この発明の特徴として、この壁とドームの結合 部に開口が設けられて、セル相互間に連通路が作られている。これらの壁によっ て、通常発生する熱による循環(thermal circulation)が 減少し、そのため、冷水の加熱過程中に、水のサーモクライン(thermoc line)形の分離が生じ圧力容器内に高温の上層と低温の下層とが形成される 。これにより水の各部分(parts)の加熱時間は急激に減少する。 複数のセルに区画された上記の様な圧力容器による大きな利点は、また、外壁 に過度に分厚い材料を使用せずに、旧来の球形のまたは両端部を球状にした円筒 形から脱却した形状を選べることである。従って、この発明による圧力容器は、 その断面形状を、方形、長方形、偏菱形、L字形またはそれらに類似した形にす ることにより、圧力容器の予定設置場所に適合した形状にすることが可能になる 。 上記のセルのうちの少なくとも1個のセルには、所定圧力のガスを収容してい る少なくとも1個の気密かつ水密性の気槽(または、ガス袋・・・・bladd er)が設けられている。その圧力は、圧力容器の動作圧力に適応している。こ うして、水の熱膨張、急激な圧力ショックまたはこれらに類似の現象による影響 を最小にする圧力/体積レベリング機能が得られる。圧力容器内の圧力が上昇す ると、上記気槽内のガスを圧縮し、そうすると、水は認知可能なほどは圧縮され ないから、この気槽内のガスの体積が減少する。このために、温水器内の圧力は 、たとえば冷水を加熱する場合など、それ程増大しない。この圧力の増大は、容 器の、気槽分の残りの容積に対する気槽の容積に依存する。この様な気槽を使用 することによる上記とは別の利点は、配水システムにおける急激な圧力ショック の影響が減少することである。この様な影響は、たとえば、給水装置の修理後、 再び水を導入したときに急激な圧力ショックによって家庭用ボイラーが破裂する という形で現れている。圧力容器にもし上記の様な気槽を使用していれば上記の 様な影響は回避できた筈である。この気槽には、容器の外側から適当にアクセス できる弁を付設することもできる。これより、この温水器の据付け時に、気槽内 の圧力を給水装置のその時の圧力に適応させることができる。 この気槽は、天然ゴム、合成ゴム、熱可塑性エラストマー、または幾分か弾性 を持ったポリプロピレンという様な熱可塑性材料などの、ゴム質材料で作ること が良い。熱可塑性材料を使用した場合、充分な加圧縮性を得るため、気槽をベロ ーズ構造にすることができる。圧力や温度が上昇すると、何の対策もしなければ 、気槽を或る時間使用した後には気槽中に水が充満することになるので、気槽に は良好な移行(migration)特性を有する材料を選ぶことが重要である 。 この発明の一実施例によれば、少なくとも1個のセルには圧力容器の下端にの み開口が設けられて、その1個または複数個のセルに圧力レベリング・ガス・キ ャビティが形成されている。こうすることにより、加熱期間中に容器内の水の膨 張につれて容器内の圧力が上昇したとき、圧力/体積レベリング機能が得られる 。圧力容器内の圧力の上昇は、このガス・キャビティ内のガスを圧縮し、その結 果、水は検知できる程には圧縮されないから、ガスの体積が減少することになる 。そのため、温水器内の圧力は、たとえば、冷水を加熱する場合などさほど上昇 しない。この圧力の増大量は、ガス・キャビティの容積の、容器の残部容積に対 する割合によって左右される。この様なガス・キャビティを使用して得られるま た別の利点は、配水システムにおける、急激な圧力ショックによる影響が減少す ることである。 圧力容器は、熱硬化性樹脂または熱可塑性材料で作ることが好ましい。この熱 硬化性樹脂は、ポリエステルまたはメラミン樹脂から選ぶことができる。熱可塑 性材料が好ましい場合には、その材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ ブテン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアルキレンテレフタレート、ポリ 塩化ビニル、ポリスチレン、架橋ポリエチレン、またはそれらの類似物から選択 する。 プラスチック材料製の圧力容器の1つの利点は、ほとんどのプラスチック材料 は水のそれよりも大きな熱膨張係数を持っていることである。これによって、水 の熱膨張に起因する圧力の増大作用が、少なくとも減少することになるが、或る 場合には逆の関係も成立つ。可塑性材料の熱伝導率は、また本来比較的低く、そ のため金属製の温水器に比べてエネルギ損失は低減される。プラスチック材料製 の圧力容器は、また金属製の同等の圧力容器よりも可成り軽量である。この重量 の軽減は、温水器を据付ける際の利点になる。これらとは別の大きな利点は、プ ラスチック材料は腐食しないから犠牲陽極を除き得ることである。 互いに交差する壁の相互間の少なくとも1つの交差部にはそれらの壁と平行に 延びる通孔チャンネルが設けられている。このチャンネルは、交差部の断面の中 心となっている。このチャンネルは、水の入口(inlet)または出口(ou tlet)として使用される。これによって、この容器に対するすべての外部接 続を温水器の都合の良い側に形成することが可能となり、温水器の配置が容易に なる。 管状の入り口および出口は、また勿論、上記の壁および交差部から隔てられた 、ドームの個別の孔に設けることができる。これらの管は、射出成形工程の後で 取着けるることもできるし、また容器部分と一体に成形することもできる。 交差部と同軸に山形部すなわち破風部(gables)に形成された孔には、 めくらプラグ、チャンネルに接続されたチャンネル接続プラグ、圧力容器に直接 に結合された主接続プラグ、または連絡チャンネルを通しての流れを制限しまた は遮断するに適した閉止プラグから成るグループの中から選んだプラグが適当に 付設されている。こうして、圧力容器に対する流入および流出は、所望に応じて 、上部または底部で行なうことができる。これらの孔は、開口を閉じることなし に閉塞することができる。また、1個またはそれ以上のセルが部分的に或いは完 全に他のセルから分離されるように、開口の一部を閉鎖または制限することも可 能となり、そうすると、容器内の循環を所望のレベルに制限することが可能にな る。 次に、従来の温水器用圧力容器に比べたこの発明による温水器用圧力容器の使 用状態を示す実施例および添付図面と共にこの発明を更に説明する。 図1は、圧力容器1を有する温水器の一実施例の断面を示す概略図である。 図2は、温水器用の圧力容器1の半部の一実施例を示す見取り図である。 図3は、2個の交差壁相互間の交差部の一部を示す見取り図である。 図4〜8は、この発明による圧力容器1の製造時の種々の過程を示す図である 。 図9〜13は、ドーム部に形成された孔と種々のプラグと、それらを取付ける ための工程を、一部断面で示す見取り図である。 図14は、内側および外側の層に相異なる熱可塑性配合物を有する圧力容器の 、この発明による製造過程の一実施例を示す断面図である。 図1は、圧力容器1を具えた温水器の一実施例の概要を示している。この圧力 容器1は、頂部ドーム2と底部ドーム3、および外周シェル4を有している。圧 力容器1は、一方のドームから他方のドームへシェル4に沿って延びる幾つかの 隔壁5を有し、それによって圧力容器1の内部には幾つかのセル6が形成されて いる。これらの壁5には、この各壁5が山形部2、3に結合される個所に適応し た開口8が設けられている。これによってセル相互間の連通が得られる。圧力容 器内に通常発生する熱による循環はこの壁5によって低減されて、冷水の加熱期 間に、水のサーモクライン形分離が生じ、高温の上層61と低温の下層62とが 形成される。これによって、水の各部分の加熱時間が減少する。これにより、温 水が溜まる圧力容器1の頂部に出口63を設けることにより、容器に収容されて いる水全体(全体積)が所望の温度に加熱されるより前に、少量の温水(湯)を 取出すことができる。冷水は、羽打ち弁65により入力64から圧力容器1の底 部に補給される。この羽打ち弁65は、圧力容器1内の圧力が、配水システムの 圧力より低い或る所定レベル以下に低下したときに自動的に開くように働く。圧 力容器1には、水を加熱するためのヒータ66が設けられている。この水の加熱 は、このヒータをオン状態にしたとき、水に接触しているヒータ66の表面を水 温プラス10℃乃至20℃として算出した温度に保持した状態で、対流によって 行なわれる。圧力容器1には、加熱時の水の膨張と同じく配水システム中の急激 な圧力ショックによる悪影響を低減するために、更に、セル6のうちの1つのセ ルに気密でかつ水密性の弾性気槽(elastic bladder)11が設 けられている。この気槽11は、この温水器の正常時の動作圧力に適合した圧力 に或るガスが充填されている。これによって、温度に関係した水の膨張により容 器11内の圧力が増大したときの、圧力/容積レベリング機能が得られる。 開口8の寸法形状(dimention)とヒータ66の出力を調整して、容 器の頂部と底部との間の温度差をそれぞれ増大または減少させ得るように、サー モクライン形の分離の強さを調整することができる。サーモクライン形分離の強 さは、また容器の壁の熱伝導率にも依存する。従って、容器をプラスチック材料 で構成すると、プラスチックの熱伝導率は低いから、容器の頂部と底部間の水の 温度差をより大きくすることができる。ヒータ66を含むセル6内の水は、もし 開口8が充分小さく作られていると、他のセルの水よりも先に充分熱くなる。こ うして、出口63は、ヒータ66が配置されているセル6に通じる形に適切に配 置されている。 図2は、温水器の圧力容器1における下側の容器端部材の一例を示している。 この圧力容器1は、図示されていない、ドーム2と外周シェル4とを含む上側の 容器端部材とを具えている。この下側の容器端部材はドーム3と外周シェル4を 有している。この圧力容器1は、幾つかの隔壁5を有し、それで圧力容器1内に は幾つかのセル6が形成されている、セル6の相互間には壁5とドーム2、3と の結合点に整合した開口8が設けられている。こうして、セル6相互間の連通が 得られる。壁5が互いに交わる場所には、幾つかの交差部7(図3)が形成され ている。この交差部7には、管状チャンネル13が形成されていて、このチャン ネルは壁の全長に亘って壁と平行に延びてこの交差部7(図3)の断面の中心を なしている。 2個の上記のような容器半部を互いに接合して圧力容器1を形成することがで きる。熱可塑性材料で作ったこの様な圧力容器の端部材を接合する適当な方法は 、たとえば溶接のような、熱的なまたは化学的な交絡(confounding )法である。 図3は、互いに交わる2つの壁5相互間の交差部7の一部を示している。チャ ンネル13はこの交差部7の中心に位置している。 図4〜8は、圧力容器1を製造する種々の方法を示している。熱可塑性材料製 の圧力容器1は、2個の容器端部材と幾つかの相互接続用の、かつ負荷配合分用 の壁5より成り、これら壁5の間には幾つかのセル6が形成されている。これら の壁5は、その相互に交わりかつ結合される壁5の間に、幾つかの交差部7が形 成されるように、配置されている。交差部7には、金型30(図6)の一方の半 部内に配置した栓状部材31(図6)による終端部が設けられている。これによ って、交差部7よりも面積が大きく、かつドーム2、3の壁の厚さより大きな深 さを有する孔14(図4と図5)が、容器の外側から形成される。壁5の全長に 亘って壁5と平行に延びるチャンネル13(図4)は、金型30の他方の半部内 の、栓状部材31(図7)の位置に長い芯材32(図7)を配置することによっ て、形成される。チャンネル13は、交差部7の中心に在ってこの交差部7の面 積よりも小面積である。 また別の実施例によれば、金型30の2つの半部に、押出し成形された管15 の受止め手段(図8)を設けることによって、チャンネル13を形成することも できる。この受止め手段34は栓状部材31と同軸に配置される。この管15を 金型30内に配置すると、プラスチック材料を金型30内に注入することができ るが、その間この受止め手段34と管15の端面とは、プラスチック材料が管1 5内部に侵入することを阻止する封止部を形成する。 管15は、その内部に加圧ガスを上記プラスチック材料の注入と同時に導入す ることによって、注入されるプラスチック材料の圧力によって変歪(つぶれる) することを防止できる。このガスの圧力は、プラスチック材料の注入圧力とほぼ 同等である。 図9〜13は、両ドーム2、3の少なくとも一方に在る孔14、種々のプラグ 、およびそれらのプラグを取着する種々の方法を示している。ドーム2、3に在 るこれらの孔14(図9)には、チャンネル13に接続するチャンネル接続プラ グ20(図12)、主接続プラグ21(図13)、めくらプラグ22(図10) または閉止プラグ23(図11)が設けられている。これにより、入口および出 口を容器の頂部から取るか底部から取るかを、外部接続体がこの圧力容器1の頂 部に在るか底部に在るかに関係なく、選択することができる。孔14は開口8を 閉じずに閉じることができるし、或いは、開口8の選ばれた部分を閉じて1個ま たはそれ以上のセル6(図2)を互いに分離することができる。プラグは、すべ て、摩擦溶接法で具合良く取付けることができて、その場合たとえば回転摩擦溶 接法が特に好適するが、閉止プラグ23には、このプラグが非対称形をなしてい るので、超音波溶接法が好ましい。 図14は、内層と外層の2つの熱可塑性配合物で圧力容器1を製造する過程を 断面で示している。この圧力容器1は、金型30のキャビティ内に第1の所定量 の溶融熱可塑性材料Aを注入する形で、相異なる2種の熱可塑性配合物を射出成 形する方法で製造される。他方の第2の量の熱可塑性材料Bは、上記材料Aの注 入後にキャビティ内に注入されて、熱可塑性材料Aが、熱可塑性材料Bを大体包 み込む形となる。この熱可塑性材料Aは、充填物或いは補強材を全く含まない純 粋なポリブテンより成るが、熱可塑性材料Bは補強材として15%のカーボンフ ァイバーを混合したポリブテンより成るものである。 この発明のまた別の実施例によれば、熱可塑性材料Bは、小球状グラファイト 或いは導電性プラスチック材料のような導電性材料を20〜70%混合した熱可 塑性材料とすることもできる。こうすることにより、この熱可塑性材料Bで形成 された層は、その材料を通して電流を流して、ヒータとして働くことができる。 層のこの熱可塑性部分の熱膨張は比較的高いので、この材料は自動調整機能(s elf adjusting)を呈する。この材料中の抵抗は温度が上昇すると 増大する。それは、材料が膨張すると小球状グラファイトの相互間隔が大きくな るからである。これにより、制御用(guiding)電子装置の必要性が低減 され或いは除かれる。添加する充填材(フイラー)の量を増大または減少させる ことによって、種々の相異なる温度範囲および電圧範囲に適応する温水器を得る ことができる。実施例1 図1に従って開口8により連通した10個のセルに分割されたこの発明による 第1の圧力容器1を、分割されていない在来の圧力容器と比較した。それぞれ内 容積が20リットルであるこの2つの圧力容器に、3KWの浸漬型ヒータを1個 取付けた。この発明による圧力容器の浸漬型ヒータは図1における1つの列内の 中央のセル6に配置されている。この圧力容器には、また、頂部ドーム2の中心 に近接して第1の温度センサが、頂部ドーム2と外周シェル4との結合点に近接 して第2の温度センサが、底部ドーム3の中心に近接して第3の温度センサが、 そして最後に底部ドーム3が外周シェル4と結合する点に近接して第4の温度セ ンサが、設けられている。このヒータをオン状態した後、各温度センサを等時間 間隔で読取る。この発明による圧力容器の、上部に在る2個のセンサにおける温 度は、20分後、それぞれ65℃と64℃であった。他方の圧力容器の同じ点に おける温度は、それぞれ58℃と58℃であった。この発明による圧力容器の底 部における温度は、それぞれ32℃と33℃であり、他方の圧力容器における温 度はそれぞれ40℃と41℃であった。この比較結果は、この発明による圧力容 器の方が、容器上部における水の加熱時間が可成り速い(短い)ことを示してい る。 ここに開示説明した実施例は、この発明の範囲内で改変することができるから 、この発明はこれら実施例によって制限されるものではない。たとえば、押出し 成形された管状部材に2つの射出成形ドーム部材を設けることができる。このド ーム部材は、たとえば、張力ストラッピング状手段で定位置に保持することがで きる。こうして、非常に背の高い圧力容器を構成することができる。その様に背 の高い圧力容器は、勿論、冷たい水を加熱する際、頂部と底部の間に非常に大き な温度差を呈することになるが、これは望ましい特性である。 請求の範囲 1. 射出成形法または加圧成形法で製造された第1と第2の容器端部材と押出 し法で製造されたことを可とする配設随意の中間管部材とより成る、熱可塑性材 料製または熱硬化性樹脂製の圧力容器(1)の製造法であって; 上記の容器端部材は、上記圧力容器の側壁を形成する外周シェル(4)と、結 合されると圧力容器(1)の上端部および下端部をそれぞれ形成する各1つのド ーム(2または3)とを含み、このドーム(2、3)から各容器端部材の開口部 へ向かって上記外周シェル(4)に沿って幾つかの数の相互結合用でかつ負荷配 合用の壁(5)が延び、また上記数に対応する数の整合用壁(5)が上記配設随 意の中間管部材の一方の開口端から上記管部材の外周シェルに沿って同管部材の 他方の端部へ延びて、上記2つの容器端部材が、要すれば両部材間に配設随意の 中間管部材を介して結合されると、各部材の各壁(5)の端面が互いに会合し、 それら壁(5)相互間に幾つかのセル(6)が形成され、またそれらの壁(5) は、互いに交わる、すなわち結合する壁(5)の相互間に幾つかの交差部を形成 するように配置されており、特徴として、少なくとも1個の好ましくはすべての 上記交差部(7)は、ドームの外側から孔(14)を形成することによって終端 され、上記の孔(14)は、上記交差部(7)の面積よりも大面積であり、かつ ドーム部材(2、3)の材料厚さよりも大きな深さを有し、圧力容器(1)内の セル(6)相互間には連通用開口(8)が形成されている、熱可塑性材料製また は熱硬化性樹脂製の圧力容器の製造法。 2. 容器端部材と配設随意の中間管状部材とが、ミラー溶接法、摩擦溶接法、 加圧法または接着により結合されることを特徴とする上記請求項1に記載された 方法。 3. 孔(14)が、金型(30)の一方の半部内に配置された栓状部材(31 )によって形成されることを特徴とする上記請求項1または2に記載された方法 。 4. 一方の金型半部内に、および/または他方の金型半部の1つまたはそれ以 上の対向点に配置される少なくとも1個の栓状部材(31)に、上記交差部(7 )よりも断面積の小さな長い1個または複数個の芯材(32)が同軸に設けられ ていて、それにより、上記交差部(7)の断面内に壁(5)に平行な少なくとも 1個のチャンネル(13)が設けられることを特徴とする上記請求項3に記載さ れた方法。 5. 金型(30)の2つの半部には、栓状部材(31)と同軸的に受止め手段 (34)が設けられ、この受止め手段(34)は、熱硬化性樹脂または熱可塑性 材料で作られる、好ましくは押出し成型された管(15)、を受止めるためのも のであり、この管(15)を金型(30)のキャビティ内に配置し、その後で金 型のキャビティ内に流動性のプラスチック材料を注入し、その間上記受止め手段 (34)は上記管(15)の端部と上記受止め手段34の間の密着部を介して上 記プラスチック材料が侵入することを阻止するように働くことを特徴とする、上 記請求項3に記載された方法。 6. プラスチック材料の注入と同時にガスを上記管(15)内に注入して、注 入される流動性のプラスチック材料の圧力にほぼ対応した圧力をこの管(15) 内に形成して、このプラスチック材料の注入圧の影響を受けて上記管が変歪する ことを防止することを特徴とする上記請求項5に記載された方法。 7. 金型の2つの半部には、栓状部材(31)と同軸的に配置された受止め手 段(34)が設けられ、この受止め手段(34)は、金型(30)内に配置され る可溶融性芯材を受止めるためのもので、上記芯材を金型(30)内に配置した 後この金型のキャビティ内に流動性のプラスチック材料が注入され、このプラス チック材料が固化しその一部が金型から除去された後、上記可溶融性芯材を溶融 により除去し、それにより、上記壁(5)と平行な少なくとも1つのチャンネル が上記交差部の断面内に形成されることを特徴とする上記請求項3に記載された 方法。 8. 金型のキャビティ内に所定量の流動性のプラスチック材料を注入し、この プラスチック材料を幾分か固化させ、その後、栓状部材(31)を通じてまたは 金型(30)の他方の半部における対向点を通じて上記プラスチック材料中にガ スを注入し、それにより、上記壁に平行な少なくとも1つのチャンネル(13) を交差部(7)の断面内に形成することを特徴とする上記請求項3に記載された 方法。 9. 上記孔(14)には、めくらプラグ(22)、チャンネル(13)に結合 されたチャンネル接続プラグ(20)、圧力容器(1)に直接に接続された主接 続プラグ(21)、または連通用開口(8)への流れを制限または遮断するに適 した閉止プラグ(23)より成るグループから選択されたプラグが設けられてお り、これらのプラグは、ドーム(2、3)の孔(14)に対して接着、ねじ止め 、摩擦溶接、ミラー溶接または加圧挿入されていることを特徴とする上記請求項 1乃至8の何れかに記載された方法。 10. 2つの容器端部材と配設随意の中間管部材が、第1の所定量の流動性プラ スチック材料Aを金型のキャビティ中に注入し、次いで第2の残量の流動性プラ スチック材料Bを注入して、プラスチック材料Aがプラスチック材料Bを大体包 み込むことを特徴とする上記請求項1乃至9に記載された方法。 11. プラスチック材料Aが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポ リアミド、ポリカーボネート、ポリアルキレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル 、ポリスチレン、架橋ポリエチレンまたはこれらに類似のものから選択された純 粋で充填材を含んでいない熱可塑性材料であり、プラスチック材料Bが、材料A と同種であることを可とする、上記の諸材料の中の1つに、ガラスファイバー、 カーボンファイバー、スチールファイバー、マイカ、石灰またはこれらに類似の ものより選択された材料を1〜35%混合したものであることを特徴とする上記 請求項10に記載された方法。 12. プラスチック材料Aが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポ リアミド、ポリカーボネート、ポリアルキレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル 、ポリスチレン、架橋ポリエチレンまたはこれらに類似のものから選択された純 粋で充填材を含んでいない熱可塑性材料であり、プラスチック材料Bが、材料A と同様であることを可とする、上記の諸材料の中の1つに、小球状グラファイト 、カーボンファイバー、スチールファイバー、またはそれらに類似のものを20 〜70%混合したものから成り、このプラスチック材料Bによって形成される層 が導電体に接続されて、この層を介して電流が流れこの層が加熱素子として働く ことを特徴とする上記請求項10に記載された方法。 13. 圧力容器の上端部と下端部とを形成する2つのドーム(2、3)と、圧力 容器の側壁を形成する外周シェル(4)とを含み、更に、一方のドーム(2)か ら他方のドーム(3)に向かって上記外周シェル(4)に沿って延びる幾つかの 区画用兼負荷配分用壁(5)を含み、それにより内部に幾つかのセル(6)が形 成されている、特に温水器用の圧力容器として前記請求項1〜請求項12の何れ かによる方法で製作された圧力容器(1)であって; 特徴として、上記壁(5)が上記ドーム(2、3)と結合する領域には開口( 8)が設けられていてセル(6)相互間の連絡が可能とされ、通常発生する熱に よる循環が上記壁(5)によって低減され、それにより冷たい水の加熱期間中、 上記容器(1)内に、上側の高温域と下側の低温域より成るサーモクライン形の 分離が生じ、水の各部の加熱時間が減少する、圧力容器。 14. 少なくとも1個のセル(6)に、圧力容器(1)の動作圧力に適応した所 定圧力のガスを収容した少なくとも1個の気密性および水密性を有する気槽(1 1)が付設され、水の熱膨張による影響、圧力ショックまたはそれに類似の現象 による影響を減少させる圧力/体積レベリング機能を呈する如く構成されたこと を特徴とする請求項13に記載された圧力容器(1)。 15. 少なくとも1個のセルの、圧力容器(1)の下端部のみに開口(8)が設 けられ、そのセル(6)内に圧力レベリング用ガス・キャビティが形成されるよ うにされたことを特徴とする請求項13に記載された圧力容器(1)。 16. ポリエステルまたはメラミン樹脂のグループから選ばれた熱硬化性樹脂、 またはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリアミド、ポリカーボネ ート、ポリアルキレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、架橋ポ リエチレンまたはこれらに類似の材料から成るグループから選択した熱可塑性材 料で構成したことを特徴とする上記請求項13乃至15の何れかに記載された圧 力容器(1)。 17. 互いに交差する壁(5)相互間の少なくとも1つの交差部(7)に、この 壁(5)と平行にかつその全長に亘って延びるチャンネル(13)が設けられて いることを特徴とする上記請求項13乃至16に記載された圧力容器(1)。 18. ドーム(2、3)に設けられた孔(14)に、めくらプラグ(22)、チ ャンネル(13)に接続されたチャンネル接続プラグ(20)、圧力容器(1) に直接接続された主接続プラグ(21)または連通開口(8)を通じての流れを 制限し或いは遮断するに適した閉止プラグ(23)から成るグループから選択し たプラグが設けられ、それによって、圧力容器(1)への流入および圧力容器( 1)からの流出を頂部で行なうか底部で行なうかの選択が可能となり、かつ、上 記孔(14)を開口(8)の閉塞をすること無く閉じることができ、または開口 (8)の一部分を閉塞または制限することにより1個或いはそれ以上のセル(6 )を他のセルから互いに部分的にまたは完全に分離できるように構成されたこと を特徴とする上記請求項13乃至17の何れかに記載された圧力容器(1)。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 射出成形法または加圧成形法で製造された第1と第2の容器端部材と押出 し法で製造されたことを可とする配設随意の中間管部材とより成る、熱可塑性材 料製または熱硬化性樹脂製の圧力容器(1)の製造法であって; 上記の容器端部材は、上記圧力容器の側壁を形成する外周シェル(4)と、結 合されると圧力容器(1)の上端部および下端部をそれぞれ形成する各1つのド ーム(2または3)とを含み、このドーム(2、3)から各容器端部材の開口部 へ向かって上記外周シェル(4)に沿って幾つかの数の相互結合用でかつ負荷配 合用の壁(5)が延び、また上記数に対応する数の整合用壁(5)が上記配設随 意の中間管部材の一方の開口端から上記管部材の外周シェルに沿って同管部材の 他方の端部へ延びて、上記2つの容器端部材が、要すれば両部材間に配設随意の 中間管部材を介して結合されると、各部材の各壁(5)の端面が互いに会合し、 それら壁(5)相互間に幾つかのセル(6)が形成され、またそれらの壁(5) は、互いに交わる、すなわち結合する壁(5)の相互間に幾つかの交差部を形成 するように配置されており、特徴として、少なくとも1個の好ましくはすべての 上記交差部(7)は、ドームの外側から孔(14)を形成することによって終端 され、上記の孔(14)は、上記交差部(7)の面積よりも大面積であり、かつ ドーム部材(2、3)の材料厚さよりも大きな深さを有し、圧力容器(1)内の セル(6)相互間には連通用開口(8)が形成されている、熱可塑性材料製また は熱硬化性樹脂製の圧力容器の製造法。 2. 孔(14)が、金型(30)の一方の半部内に配置された栓状部材(31 )によって形成されることを特徴とする上記請求項1に記載された方法。 3. 容器端部材と配設随意の中間管状部材とが、ミラー溶接法、摩擦溶接法、 加圧法または接着により結合されることを特徴とする上記請求項1または2に記 載された方法。 4. 一方の金型半部内に、および/または他方の金型半部の対向点に配置され る少なくとも1個の栓状部材(31)に、上記交差部(7)よりも断面積の小さ な長い芯材(32)が同軸に設けられていて、それにより、上記交差部(7)の 断面内に壁(5)に平行な少なくとも1個のチャンネル(13)が設けられるこ とを特徴とする上記請求項の何れかに記載された方法。 5. 金型(30)の2つの半部には、栓状部材(31)と同軸的に受止め手段 (34)が設けられ、この受止め手段(34)は、熱硬化性樹脂または熱可塑性 材料で作られる、好ましくは押出し成型された管(15)、を受止めるためのも のであり、この管(15)を金型(30)のキャビティ内に配置し、その後で金 型のキャビティ内に流動性のプラスチック材料を注入し、その間上記受止め手段 (34)は上記管(15)の端部と上記受止め手段34の間の密着部を介して上 記プラスチック材料が侵入することを阻止するように働くことを特徴とする、上 記請求項1乃至3の何れかに記載された方法。 6. プラスチック材料の注入と同時にガスを上記管(15)内に注入して、注 入される流動性のプラスチック材料の圧力にほぼ対応した圧力をこの管(15) 内に形成して、このプラスチック材料の注入圧の影響を受けて上記管が変歪する ことを防止することを特徴とする上記請求項5に記載された方法。 7. 金型の2つの半部には、栓状部材(31)と同軸的に配置された受止め手 段(34)が設けられ、この受止め手段(34)は、金型(30)内に配置され る可溶融性芯材を受止めるためのもので、上記芯材を金型(30)内に配置した 後この金型のキャビティ内に流動性のプラスチック材料が注入され、このプラス チック材料が固化しその一部が金型から除去された後、上記可溶融性芯材を溶融 により除去し、それにより、上記壁(5)と平行な少なくとも1つのチャンネル が上記交差部の断面内に形成されることを特徴とする上記請求項1乃至3の何れ かに記載された方法。 8. 金型のキャビティ内に所定量の流動性のプラスチック材料を注入し、この プラスチック材料を幾分か固化させ、その後、栓状部材(31)を通じてまたは 金型(30)の他方の半部における対向点を通じて上記プラスチック材料中にガ スを注入し、上記壁に平行な少なくとも1つのチャンネル(13)を交差部(7 )の断面内に形成することを特徴とする上記請求項1乃至3の何れかに記載され た方法。 9. 上記孔(14)には、めくらプラグ(22)、チャンネル(13)に結合 されたチャンネル接続プラグ(20)、圧力容器(1)に直接に接続された主接 続プラグ(21)、または連通用開口(8)への流れを制限または遮断するに適 した閉止プラグ(23)より成るグループから選択されたプラグが設けられてお り、これらのプラグは、ドーム(2、3)の孔(14)に対して接着、ねじ止め 、摩擦溶接、ミラー溶接または加圧挿入されていることを特徴とする上記請求項 1乃至8の何れかに記載された方法。 10. 2つの容器端部材と配設随意の中間管部材が、第1の所定量の流動性プラ スチック材料Aを金型のキャビティ中に注入し、次いで第2の残量の流動性プラ スチック材料Bを注入して、プラスチック材料Aがプラスチック材料Bを大体包 み込むことを特徴とする上記請求項1乃至9に記載された方法。 11. プラスチック材料Aが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポ リアミド、ポリカーボネート、ポリアルキレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル 、ポリスチレン、架橋ポリエチレンまたはこれらに類似のものから選択された純 粋で充填材を含んでいない熱可塑性材料であり、プラスチック材料Bが、材料A と同種であることを可とする、上記の諸材料の中の1つに、ガラスファイバー、 カーボンファイバー、スチールファイバー、マイカ、石灰またはこれらに類似の ものより選択された材料を1〜35%混合したものであることを特徴とする上記 請求項10に記載された方法。 12. プラスチック材料Aが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポ リアミド、ポリカーボネート、ポリアルキレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル 、ポリスチレン、架橋ポリエチレンまたはこれらに類似のものから選択された純 粋で充填材を含んでいない熱可塑性材料であり、プラスチック材料Bが、材料A と同様であることを可とする、上記の諸材料の中の1つに、小球状グラファイト 、カーボンファイバー、スチールファイバー、またはそれらに類似のものを20 〜70%混合したものから成り、このプラスチック材料Bによって形成される層 が導電体に接続されて、この層を介して電流が流れこの層が加熱素子として働く ことを特徴とする上記請求項10に記載された方法。 13. 圧力容器の上端部と下端部とを形成する2つのドーム(2、3)と、圧力 容器の側壁を形成する外周シェル(4)とを含み、更に、一方のドーム(2)か ら他方のドーム(3)に向かって上記外周シェル(4)に沿って延びる幾つかの 区画用兼負荷配分用壁(5)を含み、それにより内部に幾つかのセル(6)が形 成されている、特に温水器用の圧力容器として前記請求項1〜請求項12の何れ かによる方法で製作された圧力容器(1)であって; 特徴として、上記壁(5)が上記ドーム(2、3)と結合する領域には開口( 8)が設けられていてセル(6)相互間の連絡が可能とされ、通常発生する熱に よる循環が上記壁(5)によって低減され、それにより冷たい水の加熱期間中、 上記容器(1)内に、上側の高温域と下側の低温域より成るサーモクライン形の 分離が生じ、水の各部の加熱時間が減少する、圧力容器。 14. 少なくとも1個のセル(6)に、圧力容器(1)の動作圧力に適応した所 定圧力のガスを収容した少なくとも1個の気密性および水密性を有する気槽(1 1)が付設され、水の熱膨張による影響、圧力ショックまたはそれに類似の現象 による影響を減少させる圧力/体積レベリング機能を呈する如く構成されたこと を特徴とする請求項13に記載された圧力容器(1)。 15. 少なくとも1個のセルの、圧力容器(1)の下端部のみに開口(8)が設 けられ、そのセル(6)内に圧力レベリング用ガス・キャビティが形成されるよ うにされたことを特徴とする請求項13に記載された圧力容器(1)。 16. ポリエステルまたはメラミン樹脂のグループから選ばれた熱硬化性樹脂、 またはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリアミド、ポリカーボネ ート、ポリアルキレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、架橋ポ リエチレンまたはこれらに類似の材料から成るグループから選択した熱可塑性材 料で構成したことを特徴とする上記請求項13乃至15の何れかに記載された圧 力容器(1)。 17. 互いに交差する壁(5)相互間の少なくとも1つの交差部(7)に、この 壁(5)と平行にかつその全長に亘って延びるチャンネル(13)が設けられて いることを特徴とする上記請求項13乃至16に記載された圧力容器(1)。 18. ドーム(2、3)に設けられた孔(14)に、めくらプラグ(22)、チ ャンネル(13)に接続されたチャンネル接続プラグ(20)、圧力容器(1) に直接接続された主接続プラグ(21)または連通開口(8)を通じての流れを 制限し或いは遮断するに適した閉止プラグ(23)から成るグループから選択し たプラグが設けられ、それによって、圧力容器(1)への流入および圧力容器( 1)からの流出を頂部で行なうか底部で行なうかの選択が可能となり、かつ、上 記孔(14)を開口(8)の閉塞をすること無く閉じることができ、または開口 (8)の一部分を閉塞または制限することにより1個或いはそれ以上のセル(6 )を他のセルから互いに部分的にまたは完全に分離できるように構成されたこと を特徴とする上記請求項13乃至17の何れかに記載された圧力容器(1)。
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