CN107972328A - 真空绝热结构 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于加热炉的真空绝热结构，该真空绝热结构具有被用作内壁的内筒罩住的加热空间和构造成罩住内壁的用作外壁的外筒并且在内筒与外筒之间形成有真空空间，该真空绝热结构包括：反射膜，该反射膜设置在真空空间中并且构造成在真空空间中阻止辐射热从内筒传递至外筒；以及固定工具，该固定工具构造成将反射膜固定至外筒的内表面从而不与内筒的外表面接触。

Description

真空绝热结构
技术领域
本发明涉及真空绝热结构。
背景技术
已知的是下述真空绝热结构：在该真空绝热结构中，内壁被外壁罩住并且在内壁与外壁之间形成真空空间。在这种真空绝热结构中，例如，在内壁具有高温时，在真空空间中，尽管通过热传递进行的从内壁到外壁的热传导可以被抑制，通过辐射进行的从内壁到外壁的热传导不能被抑制。日本专利申请公开No.2006-081608(JP2006-081608A)公开了一种真空绝热结构，在该真空绝热结构中，金属箔(金属箔具有形成在其至少一个表面上的氧化层)的多层绝热材料被设置在内筒与外筒之间的真空空间中。因此，即使在内壁具有高温时，通过辐射进行的从内壁到外壁的热传导也可以被抑制。
发明内容
然而，在JP 2006-081608 A中公开的真空绝热结构中，设置在真空空间中的多层绝热材料会与内壁和外壁两者接触，并且在这种情况下，由于经由多层绝热材料从具有高温的内壁到外壁的热传导而可能不能获得足够的绝热性能。
本发明提供了一种即使在内壁具有高温时也能获得足够的绝热性能的真空绝热结构。
本发明提供了一种用于加热炉的真空绝热结构，该真空绝热结构具有被内壁罩住的加热空间和构造成罩住内壁的外壁并且在内壁与外壁之间形成有真空空间，该真空绝热结构包括：反射膜，该反射膜设置在真空空间中并且构造成在真空空间中阻止辐射热从内壁传递至外壁；以及固定工具，该固定工具构造成将反射膜固定至外壁的内表面从而不与内壁的外表面接触。反射膜通过固定工具被固定至外壁的内表面从而不与内壁的外表面接触。因此，即使在罩住加热空间的内壁具有高温时，内壁的热也不会经由反射膜传递至外壁。因此，真空绝热结构即使在内壁具有高温时也能获得足够的绝热性能。
此外，固定工具是包括第一磁体和第二磁体的磁体对，第一磁体设置在外壁的外表面上，第二磁体设置在真空空间中并以外壁被夹在第一磁体与第二磁体之间的方式面向第一磁体，并且反射膜被夹在第一磁体与第二磁体之间并被固定至外壁的内表面。固定工具可以以这种方式形成，并且反射膜可以被固定至外壁的内表面从而不与内壁的外表面接触。
此外，内壁和外壁可以形成为圆筒形形状，并且固定工具可以是构造成将反射膜偏压至外壁的内表面的C形环。由于固定工具是以这种方式构造的，因此反射膜可以被固定至外壁的内表面从而不与内壁的外表面接触。
固定工具可以是通过使用弹簧将一对半圆形弧形环的端部部分彼此连接而构造的O形环。
固定工具可以具有带状束带和调节机构，其中，该束带被卷绕为O形，该调节机构附接至束带的一个端部的内周侧部并且构造成调节束带的有效长度。
外壁的材料可以是磁性金属，固定工具可以是设置在外壁的外表面上的第一磁体，并且反射膜因第一磁体吸引外壁而可以被固定至外壁的内表面。
反射膜可以包括铝。
反射膜可以是将金属薄膜和耐热薄膜交替地层合为圆筒形的多层膜。
金属薄膜可以包括铝，并且耐热薄膜可以是陶瓷薄膜。
根据本发明，即使在内壁具有高温时也能获得足够的绝热性能。
附图说明
下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点和技术及工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是用于描述应用了根据实施方式的真空绝热结构的固化炉的示意性构型的示意图；
图2是用于描述根据实施方式的真空绝热结构的构型的示意图；
图3是沿着图2的线III-III截取的截面图；
图4是示出了在根据实施方式的真空绝热结构中设置有根据修改示例1的固定工具的状态的示意图；
图5是示出了在根据实施方式的真空绝热结构中设置有根据修改示例2的固定工具的状态的示意图；以及
图6是示出了在根据实施方式的真空绝热结构中设置有根据修改示例3的固定工具的状态的示意图。
具体实施方式
实施方式1
在下文中，将参照附图对本发明的实施方式1进行描述。
首先，将参照图1对应用了根据实施方式的真空绝热结构1的用作加热炉的固化炉100的构型进行描述。固化炉100用来制造安装在燃料电池车辆中的燃料电池系统中的用作燃料气体供给源的高压氢罐。在高压氢罐的制造中，将浸渍有热固性树脂比如环氧树脂等的增强纤维缠绕在由尼龙类树脂等形成的衬垫的外周上，并将热固性树脂在固化炉100中加热并热固化来形成纤维增强树脂层。
图1是用于描述应用了根据实施方式的真空绝热结构1的固化炉100的示意性构型的示意图。如图1中所示，固化炉100包括真空绝热结构1、罐运送台车110、罐旋转机构116、热空气供给机构114和真空绝热盖115，其中，在真空绝热结构1中具有加热空间113。
罐运送台车110具有附接有轮的框架111和由框架111支承成能够旋转的罐轴颈轴112。罐旋转机构116连接至罐轴颈轴112，以将罐轴颈轴112驱动成能够旋转。
热空气供给机构114具有长形管道114a、辐射加热器114b和吹风风扇114c，其中，管道114a具有吹出口，辐射加热器114b设置在管道114a中，吹风风扇114c比如多叶片式风扇等构造成将空气吹入管道114a中。热空气供给机构114设置成使得热空气供给机构114的管道114a的纵向方向与设置在真空绝热结构1中的罐运送台车110中的罐轴颈轴112的轴向方向平行。此外，在管道114a中沿罐轴颈轴112的轴向方向形成有向下指向的吹出口。真空绝热盖115设置成遮盖真空绝热结构1的开口部。
在使用固化炉100的热固化过程中，在将中间产品罐117装载到固化炉100中之前，将中间产品罐117安装在罐运送台车110上。这里，中间产品罐117是处于增强纤维被缠绕在衬垫的外周上的状态的罐。罐轴颈轴112被插入到中间产品罐117的两个端部的口状部中，并且罐轴颈轴112在该轴从罐的两个端部突出的状态下由框架111支承。在中间产品罐117由罐运送台车110支承之后，将罐运送台车110装载到真空绝热结构1中，并且开始进行中间产品罐117在固化炉100中的热固化过程。
当在辐射加热器114b产生热量的同时驱动吹风风扇114c时，热空气被吹出管道114a的吹出口而到达中间产品罐117，并且中间产品罐117沿罐的轴向方向被均匀地加热。此外，在中间产品罐117的热固化过程中，中间产品罐117由罐旋转机构116带动而与罐轴颈轴112一起以恒定的速度旋转，并且该旋转在整个热固化过程中都被保持。
在固化炉100中，与中间产品罐117的旋转同时地，或者在以恒定速度(例如120rpm)旋转期间，将辐射加热器114b和吹风风扇114c的输出控制成使得炉中的温度保持处于适合于对缠绕在衬垫的外周上的增强纤维中含有的热固性树脂(在第一实施方式中为环氧树脂)进行热固化的温度(例如150℃，即环氧树脂的固化温度)。因此，在中间产品罐117中，开始进行对缠绕在衬垫的外周上的增强纤维中含有的热固性树脂的固化。
在通过加热将增强纤维中含有的热固性树脂固化之后，通过吹入常温的高压空气将中间产品罐117冷却并固化。此时，通过冷却和固化获得了高压氢罐。
接下来，将参照图2和图3对真空绝热结构1的构型进行描述。图2是用于描述真空绝热结构1的构型的示意图。图3是沿着图2的线III-III截取的截面图。如图2和图3中所示，真空绝热结构1具有用作内壁的内筒2和形成为将内筒2罩住的用作外壁的外筒3。加热空间113被内筒2罩住。也就是说，内筒2的内表面2a与加热空间113接触。内筒2和外筒3具有底部。内筒2和外筒3的材料例如是不锈钢、铁钢。此外，在内筒2与外筒3之间的空间的开口部中设置有环状的密封构件5(参见图2)。因此，内筒2与外筒3的之间的空间被密封。此外，密封构件5由具有低导热性的材料形成，例如由作为仅由氟和碳组成的聚四氟乙烯的铁氟龙(注册商标)形成。
外筒3的侧表面处安装有构造成连接真空泵比如旋转泵等的排气口6。由于真空泵被连接至排气口6以在密封于内筒2与外筒3之间的空间中提供真空，因此在内筒2与外筒3之间形成了真空空间8。
在内筒2与外筒3之间的真空空间8中设置有构造成阻止辐射热从内筒2传递至外筒3的反射膜9。在真空空间8中，反射膜9通过固定工具10固定至外筒3的内表面3a从而不与内筒2的外表面2b接触。
固定工具10具体地是由第一磁体10a和第二磁体10a构成的磁体对，第一磁体10a设置在外筒3的外表面3b上，第二磁体10a设置在真空空间8中并以外筒3被夹在第一磁体10a与第二磁体10b之间的方式面向第一磁体10a。也就是说，反射膜9被夹在第一磁体10a与第二磁体10b之间并被固定至外筒3的内表面3a。此外，当外筒3的材料是磁性金属比如铁钢等时，由于第一磁体10a吸引外筒3而使得反射膜9被固定至外筒3的内表面3a，因此不需要第二磁体10b。
反射膜9是将金属薄膜和耐热薄膜交替地层合为圆筒形的多层膜。金属薄膜是由具有高反射系数的材料比如铝、铜、钛、银、氧化铝等形成的薄膜。耐热薄膜是由具有良好耐热性的材料形成的薄膜，例如陶瓷薄膜。
反射膜9通过固定工具10被固定至外筒3的内表面3a从而不与内筒2的外表面2b接触。因此，即使在罩住加热空间113的内筒2具有高温时，内筒2的热量也不会经由反射膜9传递至外筒3。因此，真空绝热结构1即使在用作内壁的内筒2具有高温时也能获得足够的绝热性能。此外，由于反射膜9与具有高温的内筒2不接触，因此可以抑制反射膜9的温度变成高温。因此，即使在内筒2被加热到约800℃的温度时，也可以将具有较低熔点的铝用作反射膜9的材料。
这里，将参照图2对制造真空绝热结构1的方法进行示意性地描述。首先，将反射膜9插入外筒3中。接下来，通过固定工具10将反射膜9固定至外筒3的内表面3a。接下来，将内筒2插入固定有反射膜9的外筒3。接下来，通过密封构件5将内筒2与外筒3之间的空间的开口部密封。随后，将真空泵7连接至排气口6，以在密封于内筒2与外筒3之间的空间中提供真空。
如上所述，由于反射膜9固定至外筒3的内表面3a，因此在将内筒2插入外筒3中时，可以降低由内筒2的外表面2b与反射膜9的碰撞引起的损坏反射膜9的可能性。因此，与反射膜9未固定至外筒3的内表面3a的情况相比，可以容易地制造真空绝热结构1。
[修改示例1]
图4是示出了在真空绝热结构1中设置有根据修改示例1的固定工具40的状态的示意图。如图4中所示，固定工具40是将反射膜9偏压至外筒3的内表面3a的C形环。在真空绝热结构1中，由于内壁是形成为圆筒形形状的内筒2并且外壁是形成为圆筒形形状的外筒3，因此可以将固定工具40设置在密封于内筒2与外筒3之间的空间中。固定工具40在外筒3的纵向方向上设置的位置与图2中示出的、固定工具10在外筒3的纵向方向上设置的位置相同。用作固定工具40的C形环的材料例如是弹簧钢。固定工具40在固定工具40的直径减小的状态下被插入外筒3中，并且在插入之后通过弹性恢复力沿径向方向向外扩张而使得反射膜9被偏压至外筒3的内表面3a。反射膜9可以通过如上面描述的那样构造的固定工具40固定至外筒3的内表面3a从而不与内筒2的外表面2b接触。
[修改示例2]
图5是示出了在真空绝热结构1内设置有根据修改示例2的固定工具50的状态的示意图。如图5中所示，固定工具50是通过使用弹簧53和54将一对半圆弧形环51和52的端部部分彼此连接而构造的O形环。在真空绝热结构1中，由于内壁是形成为圆筒形形状的内筒2并且外壁是形成为圆筒形形状的外筒3，因此可以将固定工具50设置在密封于内筒2与外筒3之间的空间中。固定工具50在外筒3的纵向方向上设置的位置与图2中示出的、固定工具10在外筒3的纵向方向上设置的位置相同。用作固定工具50的O形环在弹簧53、54收缩以减小其直径的状态下被插入外筒3中，并且在插入之后通过弹簧53和54的弹性恢复力沿径向方向向外扩张而使得反射膜9被偏压至外筒3的内表面3a。反射膜9可以通过如上构造的固定工具50固定至外筒3的内表面3a从而不与内筒2的外表面2b接触。
[修改示例3]
图6是示出了在真空绝热结构1中设置有根据修改示例3的固定工具60的状态的示意图。如图6中所示，固定工具60是具有类似于普通软管夹的结构的O形环。也就是说，固定工具60具有带状束带61和调节机构62，其中，带状束带61被卷绕为O形，调节机构62附接至束带61的一个端部的内周侧部并构造成调节束带61的有效长度。在真空绝热结构1中，由于内壁是形成为圆筒形形状的内筒2并且外壁是形成为圆筒形形状的外筒3，因此可以将固定工具60设置在密封于内筒2与外筒3之间的空间中。调节机构62由壳体62a和螺栓62b构成。束带61的内周表面上形成有用于与螺栓62b的螺纹接合的相邻的齿状形状部。束带61的有效长度可以通过旋转螺栓62b来调节，并且因此固定工具60的外径可以被调节。例如，通过在将螺栓62b顺时针旋转时减小束带61的有效长度来减小固定工具60的外径，并且通过在将螺栓62b逆时针旋转时增加束带61的有效长度来增大固定工具60的外径。固定工具60在外筒3的纵向方向上设置的位置与图2中示出的、固定工具10在外筒3的纵向方向上设置的位置相同。固定工具60在外径减小的状态下被插入外筒3中，在插入之后通过旋转螺栓62b使外径增大而将反射膜9偏压至外筒3的内表面3a。反射膜9可以通过如上构造的固定工具60固定至外筒3的内表面3a从而不与内筒2的外表面2b接触。
此外，本发明不限于这些实施方式，并且在不脱离本发明的精神的情况下可以对这些实施方式进行适当地修改。在这些实施方式中，当将修改示例1至3中示出的结构用作固定工具时，尽管内壁和外壁的形状需要为圆筒形，但是例如，当将上述磁体对用作固定工具时等，内壁和外壁的形状不必是圆筒形的，例如可以是矩形的。此外，在实施方式中，尽管固定工具在外筒的纵向方向上设置的位置是四个，但不限于此，其也可以是一个或更多个。
在实施方式中，真空绝热结构具有有底的内壁和外壁，但并不限于此。例如，真空绝热结构可以是具有两个侧部均敞开的内壁和外壁的筒状件，并且内壁与外壁之间的空间可以在两个侧部的开口部中由密封构件密封。
在实施方式中，尽管反射膜是多层的，但并不限于此，其也可以是单层的。

Claims (9)

1.一种用于加热炉的真空绝热结构，所述真空绝热结构具有由内壁罩住的加热空间和构造成罩住所述内壁的外壁并且在所述内壁与所述外壁之间形成有真空空间，所述真空绝热结构的特征在于包括：
反射膜，所述反射膜设置在所述真空空间中并且构造成在所述真空空间中阻止辐射热从所述内壁传递至所述外壁；以及
固定工具，所述固定工具构造成将所述反射膜固定至所述外壁的内表面从而不与所述内壁的外表面接触。
2.根据权利要求1所述的真空绝热结构，其特征在于，所述固定工具是包括第一磁体和第二磁体的磁体对，所述第一磁体设置在所述外壁的外表面上，所述第二磁体设置在所述真空空间中并且以所述外壁被夹在所述第一磁体与所述第二磁体之间的方式面向所述第一磁体，以及
所述反射膜被夹在所述第一磁体与所述第二磁体之间并且被固定至所述外壁的所述内表面。
3.根据权利要求1所述的真空绝热结构，其特征在于，所述内壁和所述外壁形成为圆筒形形状，以及
所述固定工具是构造成将所述反射膜偏压至所述外壁的所述内表面的C形环。
4.根据权利要求1所述的真空绝热结构，其特征在于，所述固定工具是通过使用弹簧将一对半圆弧形环的端部部分彼此连接而构造的O形环。
5.根据权利要求1所述的真空绝热结构，其特征在于，所述固定工具具有带状束带和调节机构，所述束带被卷绕为O形，所述调节机构附接至所述束带的一个端部的内周侧部并且构造成调节所述束带的有效长度。
6.根据权利要求1所述的真空绝热结构，其特征在于，所述外壁的材料是磁性金属，
所述固定工具是设置在所述外壁的外表面上的第一磁体，以及
所述反射膜因所述第一磁体吸引所述外壁而被固定至所述外壁的所述内表面。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的真空绝热结构，其特征在于，所述反射膜包括铝。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的真空绝热结构，其特征在于，所述反射膜是将金属薄膜和耐热薄膜交替地层合为圆筒形形状的多层膜。
9.根据权利要求8所述的真空绝热结构，其特征在于，所述金属薄膜包括铝，而所述耐热薄膜是陶瓷薄膜。
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