JP2005139678A - 耐火容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 外壁を厚くすることなく、高い耐火性能を有する耐火容器を提供する。
【解決手段】 真空２重容器２の内部に真空２重容器２との間に中間空間６を有するように設置された内部容器４と、中間空間６と真空２重容器２の外部とを連通する気体の流路７，１５と、中間空間６および内部容器４を封止する断熱性の蓋８と、中空空間６に設けられた水を封入した物質１０，１４とを有することを特徴とする耐火容器。
【選択図】図１

Description

本発明は、収納物を外部の高温から保護する耐火容器に関する。

従来、金庫などの耐火容器は、熱伝導率の低い発泡コンクリートなどの多孔質体の壁により内部への熱伝導を低く抑えている。また、発泡コンクリート壁の間に密封した水を内蔵し、この水を熱により発泡コンクリート内に浸出させ、貫流する熱を吸収させる構成も公知である。さらに、水と反応して消化剤を生成する物質を、密封した水と共に発泡コンクリート壁の間に内蔵する構造が特許文献１に開示されている。

また、耐火容器の壁を複数種類の耐火材による多層構造とすることも公知であり、壁の内側に、一定温度以上で結晶水を放出する塩類を封入した壁を設けて、前記塩類が結晶水を放出して融解するときに熱を吸収することにより内部に熱が伝わり難くした構造が、特許文献２に開示されている。

発泡コンクリートなどの壁に密封した水を内蔵する構造では、水は熱を吸収する一方で、熱を伝える媒体としても機能する。このため水が浸出した発泡コンクリートの熱伝導率は高くなり、外部から侵入する熱量は大きくなる。こうして、発泡コンクリート内に浸出した水は、より高温に晒されて次々に蒸発してしまい、長時間耐火性能を維持するためにはより多くの水を内蔵する必要がある。

また、塩類が結晶水を放出して融解するときの吸熱は、水の気化熱と比較すると小さく、貫流する熱量が小さいときにのみ有効である。つまり、外部の火災が鎮火した後の余熱などから内部を保護するものであり、大きな温度勾配には対応できない。
実開平６−５４８８３号公報 実公平６−４０８６７号公報

以上のように、従来の技術は、耐火容器の外壁の断熱性能が限界に達したときに、容器内部の温度上昇を僅かながら遅らせるに留まる。つまり、耐火容器の性能は、発泡コンクリートなどの外壁の断熱性能によるところが大きく、高い耐火性能を得るためには、外壁を厚くする必要があり大型化が避けられない。

本発明は、外壁を厚くすることなく、高い耐火性能を有する耐火容器を提供することを課題とする。

本発明による耐火容器は、真空２重容器の内部に該真空２重容器との間に中間空間を有するように設置された内部容器と、前記中間空間と前記真空２重容器の外部とを連通する気体の流路と、前記中間空間および前記内部容器を封止する断熱性の蓋と、前記中空空間に設けられた水を封入した物質とを有するものとする。

この構成によれば、前記２重容器は内部への熱の侵入をほぼ防ぐことができるが、それでも、わずかながら前記２重容器を貫流した熱が前記中間空間に侵入する。前記中間空間に侵入した熱は、前記２重容器内の水が蒸発して気化熱として吸収し、発生した水蒸気は、前記気体の流路から外部に排出される。このように、前記真空２重容器を貫流した熱を前記耐火容器の外部に放出することで、前記収納空間への熱の侵入を防ぎ、前記収納空間の温度上昇を継続的に防止できる。

また、本発明による耐火容器は、前記真空２重容器の外側に、耐熱性を有する多孔質体の外壁を有してもよい。

この構成によれば、多孔質体の外壁が前記真空２重容器の局所的および急激な温度上昇を緩和し、前記真空２重容器の金属構造体が衝撃的な熱負荷により破壊されることを防止する。これにより、内部容器内の収納空間の温度上昇を確実に防止できる。

また、本発明による耐火容器において、前記水を封入した物質は、常温では結晶水として水を包含し、６０℃から１３０℃で前記結晶水を放出する物質であってもよい。さらに、前記物質は、トレハロース含水結晶であってもよい。

この構成によれば、前記真空２重容器と前記内部容器との間の空間に充填した前記６０℃から１３０℃で結晶水を放出する物質は、一定の温度以上となり結晶水を放出して融解する際に熱を吸収する。さらに、放出された水は蒸発して気化熱を奪い、前記耐火容器の外部に熱エネルギーを放出する。これにより、内部容器の温度上昇を継続的に防止できる。また、トレハロース含水結晶は、この作用を有利に実現することができる。

また、本発明による耐火容器において、前記水を封入した物質は、６０℃から１３０℃で密封性を喪失し、内部に封入した水を漏出させる容器であってもよい。

この構成によれば、前記真空２重容器と前記内部容器との間の空間に設置した水を封入した容器は、一定の温度以上となると溶け、または、封止能力を失い、前記封入した水を漏出させる。そして、放出された水は蒸発して気化熱を奪い、前記耐火容器の外部に熱エネルギーを放出する。これにより、内部容器の温度上昇を継続的に防止できる。

本発明により、小型で耐火性能に優れた耐火容器が提供可能となった。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である耐火容器１を示す。耐火容器１は、真空断熱層３を有する金属製の真空２重容器２の内部に内部容器４が設けられており、この内部容器４の中が収納物を保管する収納空間５である。内部容器４は、真空２重容器２との間に隙間を有し、この隙間を内部容器４のフランジ部４ａで封止して中間空間６を形成している。そして、真空２重容器２には、ノズル７が設けられており、このノズル７により、中間空間６は、真空２重容器２の外部に連通している。また、真空２重容器２および内部容器４の開口部を封止するセラミックボード製の蓋８が設けられており、さらにノズル７を覆うようにセラミックボード製の底蓋９が設けられている。そして中間空間６には、アルミ箔にポリエチレンをラミネートしたフィルムで水を封入した袋１０が多数収納されている。

耐火容器１を構成する真空２重容器２の真空断熱層３は、熱の伝導や対流の媒体がないため、薄くとも高い断熱性能を有している。この特徴により、真空断熱層３は、耐火容器１が高温下に置かれても中間空間６への熱の侵入を抑制することができる。一方、耐火容器１外部の熱は、蓋８からも収納空間５に侵入しようとするので、蓋８も断熱性能を有している必要がある。蓋８にも真空断熱パネルを適用することは可能であるが、本実施形態において、蓋８は十分な厚みを有するセラミックボードである。また、底蓋９は、真空２重容器２の外部から中間空間６内部にノズル７を通して空気が移動することにより熱を内部に持ち込むことを防止している。

このように、耐火容器１は、内部への熱の侵入を効果的に防ぐ構造となっているが、それでも熱の侵入を完全に遮断することは難しく、わずかながら内部に熱が貫流する。こうして中間空間６に熱が侵入すると、中間空間６に収納された袋１０および封入された水の温度が上昇する。袋１０は、ポリエチレンを加熱溶着することで形成しているが、ポリエチレンは１００℃近い温度になると溶け、袋１０の中に封入された水が漏出する。このとき、封入された水は、内部空間の下部に容易に流れ落ちないように、増粘剤を添加するなどして粘性を有している方が好ましい。さらに漏出した水は、蒸発して気化熱を奪う。このとき、中間空間６はノズル７により真空２重容器２の外部に連通しているため、発生した水蒸気は、その圧力によりノズル７から外部に噴出する。多孔質体の底蓋９は、耐火容器１外部の空気が中間空間６内部に侵入することを防止しているが、圧力を伴った水蒸気に対してはその通過を妨げず、内部空間で発生した水蒸気を耐火容器１の外部に放出させる。

このように、耐火容器１が内部に侵入した熱を水蒸気として外部に排出する間も、袋１０から漏出した水は、中間空間６の中に封止されている。このため、漏出した水が真空断熱層３の外部に浸出して高温に晒されて必要以上に消費されることがなく、継続的に収納空間５の温度上昇を防止できる。

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態である耐火容器１ａを示す。耐火容器１ａは、セラミックボードの蓋８を台座として、台座８の中央部に収納物を載置する縦型の構造となっている。中間蓋１１は、中間空間６を封止するとともに真空２重容器２に内部容器４を固定することができる。この耐火容器１ａは、収納物を台座８に載置してから、予め中間蓋１１によって組立てられた真空２重容器２および内部容器４を同時に被せ、さらに、その外側を覆うセラミックボードからなる外壁１２を被せるようになっている。耐火容器１ａのノズル７の中には、詰物１３が詰め込まれている。また、中間空間６の中には含水物１４が充填されている。

真空２重容器２は、真空断熱層３により高い断熱性能を有している。しかし、真空２重容器２は、金属製であるために局所的または急激な温度上昇に晒されると変形や破損のおそれがある。このため、耐火容器１ａ外部からの熱負荷の過度の偏在や急激な変動が直接真空２重容器２に加わらないようにするための緩衝材としてセラミックボード製の外壁１２が設けられている。つまり、耐火容器１ａにおいて、外壁１２に求められる断熱性能は大きくなく、外壁１２は薄いものでも十分である。

耐火容器１ａが高温下に置かれると、外壁１２は、真空２重容器２が許容できる程度に局所的および急激な温度上昇を和らげ、真空２重容器２の真空断熱層３は、中間空間６への熱の侵入を抑制する。それでも真空２重容器２の内部に熱が伝わると、中間空間６に充填された含水物１４の温度が上昇する。この実施形態で使用されている含水物１４は、トレハロース含水結晶（トレハロース２水和物）である。トレハロース含水結晶は、約１０％の結晶水を含む炭水化物であり、１００℃から１３０℃で結晶水を気化放出や融解放出する。また、常温において、トレハロース含水結晶は、結晶水を半永久的に保持することができる。

外部からの熱が中間空間６にさらに侵入すると、含水物１４が放出した結晶水は、気化熱を奪って蒸発して、ノズル７から水蒸気として真空２重容器２外部に噴出する。ノズル７の詰物１３は、セラミックウールなどの断熱材であり、空気の対流によって真空２重容器２の外部の熱が中間空間６に伝わることを防止しているが、水蒸気の発生による圧力上昇に対しては気体の通過を妨げない。また、外壁１２のセラミックボードも多孔質体であり、同様に空気の対流を防止するが圧力を有する水蒸気は通過させて耐火容器１ａの外部に放出させる。

このように、外壁１２および真空断熱層３を貫流した熱は、水蒸気の気化熱としてノズル７を通して外壁１２から外部に放出される。この過程において、含水物の結晶水は中間空間６の中に封止されており、真空断熱層３や外壁１２内部に浸出してその断熱性能を低下させることがない。よって、含水物１４の結晶水は真空断熱層を貫流して中間空間６に侵入した熱のみを奪い去ることができ、温度が高い場所に移動して必要以上に消費されることもなく、継続的に収納空間５の温度上昇を防止できる。また、外壁１２に、結晶水を含有する塩類を包含させるなどの従来の技術を組み合わせて適用することでより耐火性能を与えることも可能である。

（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態である耐火容器１ｂを示す。耐火容器１ｂは、第１実施形態と同様に横型であり、第２実施形態と同様にセラミックボード製の外壁１２および中間蓋１１を有し、中間空間６に含水物１４を封入している。しかし、耐火容器１ｂは中間空間６と真空２重容器２の外部を連通するノズル７を有していない。その代わりに、中間蓋１１の上部に穴１５が設けられている。また、内部容器４には内蓋１６が設けられ、外壁１２には、部分的に取り外すことができる窓１７が設けられている。

耐火容器１ｂでは、外壁１２および真空断熱層３を貫流して中間空間６に侵入した熱は、含水物が融解して放出した結晶水を蒸発させる。そして、発生した水蒸気は、含水物１４が漏れ出さないように中間蓋１1の高い位置に設けた穴１５からセラミックボードの蓋８を通して水蒸気の気化熱として外部に噴出する。このとき、水蒸気が収納空間５に侵入することを防止するために内部容器４には内蓋１６が設けられている。本実施形態の耐火容器１ｂは、中間蓋１１を設けずに第１実施形態と同様にフランジ部４ａを有する内部容器４を用い、そのフランジ部４ａに穴を設けた構造とすることもできる。

また、窓１７は、真空２重容器２の性能を点検するためのものである。真空断熱層３の真空度が下がるとその断熱性能は低下してしまう。これは「真空ボケ」と呼ばれ、真空２重容器２がそのような状態にないことを、定期的に検査することが好ましい。そこで、窓１７を取り外して、真空２重容器２の外壁にハロゲンランプの熱線を当てるなどして、外部から真空２重容器２の外壁を加熱し、真空２重容器２の内壁の温度上昇を製造時に取付けておいた熱電対により測定することで、断熱性能を点検できるようになっている。

以上のように、本発明は、耐熱容器の効果的な断熱層と、その断熱層を貫流した熱を効果的に系外へ排出する構造を実現した。

本発明の第１実施形態である耐火容器の断面図。 本発明の第２実施形態である耐火容器の断面図。 本発明の第３実施形態である耐火容器の断面図。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ 耐火容器
２ 真空２重容器
４ 内部容器
６ 中間空間
７ ノズル
８ 蓋（台座）
１０ 袋
１２ 外壁
１４ 含水物
１５ 穴

Claims (5)

1. 真空２重容器の内部に該真空２重容器との間に中間空間を有するように設置された内部容器と、
   前記中間空間と前記真空２重容器の外部とを連通する気体の流路と、
   前記中間空間および前記内部容器を封止する断熱性の蓋と、
   前記中空空間に設けられた水を封入した物質とを有することを特徴とする耐火容器。
2. 前記真空２重容器の外側に、耐熱性を有する多孔質体の外壁を有することを特徴とする請求項１に記載の耐火容器。
3. 前記水を封入した物質は、常温では結晶水として水を包含し、６０℃から１３０℃で前記結晶水を放出する物質であることを特徴とする請求項１または２に記載の耐火容器。
4. 前記物質は、トレハロース含水結晶であることを特徴とする請求項３に記載の耐火容器。
5. 前記水を封入した物質は、６０℃から１３０℃で密封性を喪失し、内部に封入した水を漏出させる容器であることを特徴とする請求項１または２に記載の耐火容器。
   

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