JPS5943382A - 分割形金属容器 - 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】 本発明は分割形金属容器に係り、特に分割された容器を
接続して一体化シ７、高温条件下で、かつ、槁 超高真空に保持されて使用される分割彫金容器にム 関する８ 一般に核融合装置用真空容器などのような大形の金属容
器は複数に分割されたものを接続して一体に形成してい
る、ぞして、その接続に際しては、各分割容器間の電気
絶縁を行うために接続部に絶縁相を配ＩＮ、シて分割容
器を接続している。

ところで、核融合装置用真壁容器等の金属容器にあって
は、高温条件下で運転される他、超高真空を得るために
高温に加熱し金属容器表面に吸着されているガスを脱ガ
スすることが行なわれる。

とのため、」二記絶縁材は耐熱無機物であることが要求
され、通常はアルミナセラミックス等が使用されている
っ］〜かしながら、従来の分割金属容器同志をデ゛ルミ
ナセラミックス等の絶縁材を介し−Ｃ接続し７一体化す
る金属容器では、分割金属容器と絶縁材とに熱伸び差が
あるため、篩γｌ’ｌＡにさらされると熱伸び差が増大
し７、絶縁材と分割金属容器の接続部に過大な応力が発
生（〜”′ｃし片い、：Ｉ＞ｐ続部が熱応力のため破壊
１−７超高Ｊ′１−梁１４ト能を損う危険性がちる、４
’にに、核融合装置式、用ｐ、＋ｔｇ、“蒼督）善、１
、升磁件て・あることが２２求さノｊ１、ｊＩη７１；
メーステナｆ　ｌ−糸のα金が用いられるが、オーステ
ナイト系合金１１１１．その特性上一般に熱獲張係ギ々
が大きく、絶０、（Ａのアルミナセラミックスとの間に
大きな熱１．Ｅ、力を生じる結果と／ンリ、上述の点力
曜（）著′て”あイ：）。４＝１一つで、上述した’＋
Ｊ　３’Ａ　’Ｄ　分１１４’Ｊ　ノ［’；金属告：１
：ｉ　−（：　ｉ；ｌ２、ｉ？’ｌ”ｆ′ｆさ〕する熱
応力’Ｊ）　１ｃｔ１点から、脱ノｊス（’）ブ’：メ
ノ７Ｊｌｌ　ｒ、’！’ｙ　ｒ！Ｓｒ　１４’ｆ−’ｔ
’　１．？Ｉ＜　転ｆＡ１度の上限値が制限されでしま
うことにゾ１シ）。

こＪしを図を）［」いて詳ｒｉｌｌに説明１゛イ）、帛
１図に一］二述１，７’を分割彫金１・）容；！ｔ’ｓ
ノｉ”２４：’Ｌ　ｆ：ｌｊを示す。故国に、８、・い
て、分割されているζＩ〉属′ｆ丹：：目（・」、〕−
ステ太イト系合金−Ｃｒ’＞ルＳ　Ｕ　Ｓ　３０４　’
；’ｊノ非ｈ；′：ｉ、＋ニー’ｌ：　’ｊ’Ｆ金で形
成され仁いＺ・、金ス１ら容器１同志（り１１、高′Ａ
ＶＩＩ　Ｉ戊゛）′ルミナセラッミックス２で力、いに
電気１１′すに絶縁さ才１、このアルミナセラミツクス
２に一〕１８１）がろう房さ力る２つの接合金属４ａ、
４ｂと溶接接合されて一体トなっている。アルミナセラ
ミックス２の金属容器１側の両側面には、モリブデンや
ジルコニウム、あるいはブータニウム等でアルミナセラ
ミックス２の表面付近を吋元して、結合層を形成したメ
タライズ層３を有し、このメタライズ層３に、前記アル
ミナセラミックス２と熱膨張係数がほぼ等しく、かつ、
縦弾性係数の小さいコバール合金やチタニウム、または
その合金から成る接合金属４ａ。

４ｂ　）−☆；（４を銀ろうや銅ろう、またＶ」：銀と
銅、チタニウム等を含む合金をろう材とし゛Ｃ真空炉中
でろう付接合されている。一方、接合金属４ａ、　４１
−）の他１′ｆｌＩＡは金属容器１の端部と溶接接合さ
れている。

尚、接合金属４ａ、４ｂとメタライズ層３とのろう何部
５、及び金属容器１との溶接部６は真空封止されでいる
ことは勿論である。

とのようにして一体化される分割形金属容器が、上述し
たθ１］〈高温にさらされると、一般に金属容器１の熱
膨張係数α１は１．４〜１．８ＸｉＯ’−５（１／ｌ？
）であるのに対し、アルミナセラミックス２や接合金属
４　ａ　＋　４　ｂの熱膨張係数α２は４．２〜７．５
　ＸＨＩ−’（１／Ｔ）であるため両者間にｆｉ′！Ｉ
、膨張差が生じ、／］）う何部５−や溶接部６には熱膨
張差に７何回する応／ノが発生す、イ）。この応力は１
１′Ａ度にｉｌ）　ｊ＋ｌ−Ｊ“る、そめ、高温条件で
使用するほど接続部が応力にょ勺破壊１〜易くなり、超
高真空性能をＩＱ　’５危険性がちる４、このため、分
割形金属容器の最高１ケコ用温度はこの熱応力の許容（
ｉ＞で′？、′＋つてし賽い、ちまり高温での朗用がで
きないのである。

本発明（・ま上述の点にρ、（み成なれたもので、その
目的とするところは、金７（ｉ１容黙同志６−・アルミ
ラセラミックスで１Ｔも気絶縁し、−の−７戸ルミナー
Ｉニラミックスとろうイ；］される接合部（１苫を介１
．−ｒ溶接接合されるものであっても、そのろう何部セ
溶接部の接合部に発生ずる熱応力を１ＩＩＹ減し、５１
こり高温でも使用可能な分割彫金Ｌ４容器を提供するに
あイ〕１、本発明は分割されている金Ｆｉ’ｆ−γ藩の
＋’ｌ＋ａ　ｒ’τ［Ｓと、表面の一部にメタライズ層
をイｆするアルミナセニ［・ミツ、クスの該メタライズ
層に−ぐ１１ａがろう付さ）１、がっ、そのアルミナセ
ラミツ、先スと熱膨張係数のはぼ等しい２つの接合金属
との間に、該接合金属と熱膨張係数のほぼ等しい第１の
金属と前記金属容器と熱膨張係数のほぼ等しい第２の金
属とを組合せて形成される接合リングを介し、その第１
の金属と接合リングを、第２の♀属と金属容器の端部と
を各々溶接接合するととにより、所期のＬ１的を達成す
るように成したものである。

以下、図面の実施例に基づいて本発明の詳細な説明する
。尚、符号は従来と同一のものは同符号を使用する１、 コ１）２図に本発明の一実施例を示す。故国の本実施例
でも゛アルミナセラミックス２のメタライズ層３には真
空炉中でチタニウノ・製の接合金属４ａ。

４ｂの一端が銀ろうでろう（＝ＪさＪｌでいる、ぞして
、本実施例では、各接合金属４ａ、４ｂと金属容器１の
端部との間に、熱膨張係数が接合金４ａ、４ｂ張 とほぼ等しい熱膨係数を有する第１の金属でちるへ チタニウム系合金８と熱膨張係数が接合金ｒｉ４ａ。

４ｂや“アルミナセラミツ、クス２の熱膨張係数より大
きく、かつ、金属容器１を形成するＳＵＳ　３０４の熱
膨張係数とほぼ等しい高強度非磁性ｔＪの第２の金属で
あるニッケル系超合金７との組合せから、成る焼ばめ構
造を有する接合リング９を介在ｊ２、この接合リング９
のニッケル系超合金７と金属γイ器］の端部を溶接によ
シ接合″４′ると共に、チタニウム系合金８と各接合合
金４．　ａ　ｒ　４　ｂがそれぞれ溶接されて接続され
る３、接合リング９を形成するニッケル系超合金７とチ
タニウム系合金８の接触部には凹凸部１１が形成され、
この凹凸部Ｊ１によりニッケル系超合金７とチタニウム
系合金８が嵌合結合されて、互いに＋Ｉ’ｌｉ１方向に
すべらないようにしている、更に、ニッケル系超合金７
とチタニウノ・系合金８との接合部の軸方向延長上の容
器外側に突出［〜で形成される両者のリップ部１２は溶
接接合され、この溶接部６で兵柴刊止し−こいる３、ま
た、接合リング９のニッケル系超合金７と溶接接合され
る金属容器１の端ｆｆｌ＜ｌａは、内部をＡ空状態にし
た場合にもこわれない稈１！”（にできるたり板厚を薄
くしで形成され、ニック゛ル系超合金７との溶接部６は
真空封止されている、同、接８１月・グ９を構成〕るニ
ッケル系超合金７とチタニウム系合釜８の板厚？Ｊ、−
、、ｉＲｕＲｕ用時にろう何部５や溶接部６に生ずる熱
応力が軽減される様に、各々のｆｉ（弾性係数、熱膨張
係数、及びａ′「芥応力等を考慮してｊｊｕ：ｉｆされ
でいる。即ち、接合リング９の外周側１３への熱ガ・Ｙ
張ｍｌが、接合金属４ａ、４＋）の熱膨張−）λと金属
容器１の熱膨張１１、の平均値程度となる４）Ｊ！にニ
ック゛ル系超合金７とチタこ−ラム系合金８の板厚は形
成される。

このような本実施例のｕ−ｊ成とす、シ、とにより、接
合金ｐｊ５４ａ、、４ｂとチタニウム系合金８、及び金
属容器１とニッケル系超合金７に　熱膨張差ンよ低く抑
えらノア、１■】ｊ−運転温度では両者の溶接部６に発
生ずる熱応力を従来に比較してほぼ半分程度に一テ：き
る１、ＣＴｉって、接続部には無理な力が加わることが
乙゛いのて゛破壊する危険がなくなり超高真空性？′ｉ
ｌ：を損うことなく、より高温での使用がｔ］■能であ
る。熱応力が加わらないのはろう何部５についても同様
であるうまた、ニッケル系超合金７とチタニウム系合金
８ｔよ凹凸部１１に↓す１１１方向１ｏにすべらない（
子になっているため、両者のリップ部１２の浴Ｊ妾部６
に熱Ｌ６カが苅ｌわることＣ」、ない１゜第；３図に・
ト発明の他の実１：ｉ丁ｔ　ｆｌＪを示−４゜１浅図に
示う゛＋実施１≦りでは、金、（へｈ′儒１　（１）端
Ｈｉ１ｉ）　１ｔｌシの部分より谷耐肉厚を薄くシ２、
この博肉の金ス・７８′百′器１　（／Ｊ）　Ｎ’ｌ謁
↑’ｌ彎こ、金属容器】の薄肉ψ１Ａ’＋部Ｊ舌しい肉
ノ１ノて、かつ、軸方向］０のＬ・とさ全τＵＴｉヒン
クＩ（１りりｉと＜シ２、）＄、“〜膨−；長ｆｊ（該
父が金、）−１谷？：ｔｉ　Ｊとはｅ・ｒ　４＋ましい
ニラクル系ノ１召介≦νμ・Ｕ、−、Ｈ盲）９１反各′
：信Ｊ５の一首４を溶接１及合（７−Ｃいる。

−力、チニウノ、製の接合金属４ａ、４ｈの一１ｊｊに
は、該：Ｌ’８　ｔ￥ス）ンス’、’ｉｉ　４　：＋　
、　　４　Ｉ）とに１、ｉ”：Ｘｊ’ｊ、ｖｌ１７　引
４１糸３Ｑ　ノ′、１ｊ１−、いチタニウノ、系合金１
ｉｉ、％の接ｊ”、、　、１７４１．４の一＼・１１シ
フが溶接接合され、更に４５３合板１４とＨｉｔｙ　、
（ｐＨ１’ｊ）Ｉ　］５も溶ｊ、ゝみ−Ｉｚ：て予され
ている。

このような本実／＋ｆｉｉ例のｔｆ’７成Ｊ−ず７）こ
と（／ζより、メタ２・１ズ（・１イ３と１□、）乏合
金（・３４　ａ　ｒ　４　ｂ　ｒニーのろつｆ＝Ｊ部５
、接合金Ａ′１４、ａ　＋　４　＋）と］？ツ合）１７
２１４との溶凶部６、及び金１７・し台）：÷１の、（
１）自’ｌ’ｊｆｌｊ部と薄肉８器Ｊ５との溶接部６に
発生−Ｊ′−る熱応力は、上、１ｄりの′］１、Ｓノ＋
ｉｌｉ例と同１１１丘にｌ：ｔ（減でき、Ｌり高温での
１吏用が川６１．どなる。また、接合＋ｆｉ１．４ど薄
肉賓−益１５との溶Ｊｑ科岸６に元少する熱応力は、ト
す゛肉′ｄ器１５の肉ｊ９が；作いと共に、’ＩＪＪ能
な限り’１４Ｂ方向１０に長くンたっているため、両者
のｈｊ〜膨・最差Ｏまこの【１．！７肉Ｖ＋１４ｉ１５
の変形により吸収されて１経減でき、ノ「イに問題とな
ること（・」、ない。この薄肉容器１５の変形によｐ、
％の浴接部６、及びろうイ」田１５に発生する熱応力も
１１径減できることはｄうまでもない。尚、第３図に示
す実施例でＶよ、薄板宅φ滞１５の熱膨張係数耐チタニ
ウム系合金と金が６８器１との平均的な熱膨張係数を・
５する部拐ｆ：選択しでもよいし２、薄板容器１５は、
軸方向１０に熱膨張係数が単Ｗ１に変化する部月を複数
個組合せてもよい。更に、拐合金属４ａ。

４ｂＸ接合板１４、薄肉容器１５、及び金属容器１の各
熱膨張係Ｌ′Ｊ、を段階的に変化させて、相隣接する部
イオ間の熱膨張係数を近づけたものを剌択し溶接接合（
〜又もよい。

以上説明した本発明の分詞形金属容器によれば、分溜り
されでいる数７Ａ’４　’４　ｉ’ｉの端部と、表向の
一部にメタノイズ層石：竹するアルミナセラミックスの
該メタライズ層に一端がろう例され、かつ、そのアルミ
ナセラミックスと熱膨張係数のほぼ等しい２つの接合金
属との間に、該接ｎ’　”、？　Ａ・１脣＝熱膨張係数
のほぼ等しい第１の金属とｍＪ記配合・−１容器と熱膨
張係数のほぼ等しい第２の金属とを組合、ぜで形成され
る接合リングを介在し、その第１の金属と接合リングを
、第２の金属と金属容器のｙ１１４↑１１（とを各々溶
接接合したものであるから、メタライズ層と接合部属の
ろう４８４部、接合リングと接合部か３、及び金属容器
との溶接部の熱膨張差は狛、減さ肛るため、該接合部に
発生する熱応力は低減１〜、よυ高ｄ、ｌでも使用可能
な此種分割形容器をｉ（Ｉることか１！ｊ入る。

図面のｒ＋＋ｉ　ＪＦな説りＪ 第１図は従来の分詞形金属容器のｊｋ台部を示すＭ丁面
図、第２図は本−Ａ明の一実施例を示す分割形金属谷器
の接合部１す’Ｔ　ｉ＋ｕ図、第３図１は本発明の他の
実施例を示す分割形金属″８器の接合部ハノ［面図であ
る。

１・・・金属容器、２・・・アルミナセラミックス、３
・・・メタライズ層　４　ａ＋　４　ｂ・・・接合金！
弓、５・・・ろう付ｆ’、１８．６・・・溶接部、７・
・・ニッケル系超合金、８・・・テタニウノ・系合金、
９・・・接合リング、１１・・・凹凸部、１２・・・リ
ソゾ部、１４・・・接合板、］５・・・助板箋１図 第２図 ￥３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■０分割されでいる金属容器の端部同志を、表面の一部
   にメタライズ層を有するアルミナセラミックスの該メタ
   ライズ層に一端がろう付され、かつ、そのアルミナセラ
   ミックスと熱膨張係数のほぼ等しい２つの接合金属を介
   して接合し一体化１〜て成る分割形金属容器において、
   前記金属容器の端部と各接合金属との間に、該接合金ル
   ー４と熱膨張係数。 のほぼ等しい第１の金属と前記金用答器と熱膨張係数の
   ほぼ等しい第２の金属とを組合せて形成される接合リン
   グを介在し、その第１の金属と接合リング２、第２の金
   属容器の端部とを各々溶接接合したことを特徴とする分
   割形金属容器。 ２、前記第１の金属と第２の金属とは嵌合結合している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の分割形金
   属容器。 ３、前記第１の金属をチタニウム系合金とし、第２の金
   属をニッケル系超合金と１〜たことを％徴とする！１猾
   ト請求の範囲第１項、又な：１、ＣＡＮＺ項記載の分割
   形金属容器５． ４、分割されている金属′８器のｙ：ｉｉ部同志を、：
   、ｕ４而の一部にメタライズ層を有ずイ）アルミナセラ
   ミックスの該メタライズＨに各々の−ｉ、：ｊＡがわう
   付され、かつ、そのアルミナセラミック−スと熱膨張係
   数のほぼ等しい２つの接合金、１ｔｉＳを介してＪ’：
   ’ｊ、合し７一体化して成る分割形金属容器において、
   前配合１・べｆ■ニー：の端部を他の部分より薄肉に形
   成し、この薄肉の金属容器の端部と各接合金属との間に
   、ｎ１１４Ｆ＞’ｐ合金１ｉＩ′Ｓと熱膨張係数のほぼ
   等しい第１の金１．ｉ讐罎１１［配合（弓ｆｆ器と熱膨
   張係数がほぼ等（７く、がつ、１）１４記金ｋ・１容器
   の端部と同一肉厚の第２の金シ・−侶とを組合せ−こ形
   成される接合リングを介１：＝シ、、その第１の金属と
   接合リングを、第２の金属と金属容器の）“・・１１．
   １部とを各々溶接摺合したことを特徴と一部る分割形金
   属容器。 ５、前記接合金に４第１の金１ｉ、　４２の金属、及び
   全屈容器のｉ’：”％膨張係数を段階的に変化させだと
   とを特徴とする特許請求の１範囲第４項記載の分割！ｌ
   ：′：金属容器。