JP2014055622A - 金属被覆断熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部分円筒型金属ケーシング内における放射熱低減と空間確保の機能を維持すると共に、空間確保の際の断熱材どうしの接触熱伝導を抑えた金属被覆断熱装置を提供する。
【解決手段】円柱状外周面を有する断熱対象物に対し、円柱状外周面に沿わせて複数個配設可能で、且つ、円柱状外周面に沿った湾曲面１を備えた箱状の部分円筒型金属ケーシング２を設け、その部分円筒型金属ケーシング内に、部分円筒型金属ケーシング２内で湾曲面１に沿った複数の金属平板３を熱貫流方向に積層配置すると共に、複数の金属平板３夫々の間で、且つ、部分円筒型金属ケーシング２の長手方向における少なくとも２箇所において、金属製の帯状間隔保持材４を湾曲面１の湾曲方向に沿って配置して、熱貫流方向に隣設する金属平板３間及び部分円筒型金属ケーシング２の長手方向に隣設する帯状間隔保持材４間に空間を形成し、金属平板３の表面を鏡面又は略鏡面に形成してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属被覆断熱装置に関する。

従来、例えば原子力発電設備や実験用原子炉その他各種原子力関連設備における配管やタンクなどの円柱状外周面を有する断熱対象物を断熱保温するために、円柱状外周面を有する断熱対象物に対し、前記円柱状外周面に沿わせて複数個配設可能で、且つ、前記円柱状外周面に沿った湾曲面を備えた箱状の部分円筒型金属ケーシングを設け、その部分円筒型金属ケーシング内に断熱材を収容してある金属被覆断熱装置がある。
そして前記断熱材として、凹凸形状に形押しした金属箔を複数枚積層して部分円筒型金属ケーシングの内方に収容したものがあり、これは、金属箔が互いに多くの箇所で接触しているために、熱伝導が多くて、より多くの熱量が流失するという欠点がある。
これに対し、金属箔と無機繊維質シートのいずれかを波形に成形して互いに接着し、その複合シートを金属ケーシング内に収容する金属被覆断熱装置が考えられている（例えば、特許文献１参照）。

実開平７−４１１９２号公報

上述した従来の金属箔と無機繊維質シートとの組合せの複合シートにおいて、波形に成形されたシートが金属で、平板状シートが無機繊維質シートの場合には、無機繊維質シートの引張強度が、金属シートに比べて弱いために、製作時等に破断の可能性が大きくなり、しかも平板状の無機繊維質シートでは熱反射率が小さく、そのために断熱対象物が高温時の場合の放射熱の遮断には有効ではない。
また、波形に成形されたシートが無機繊維質シートで、平板状シートが金属の場合には、無機繊維質シートは成形が困難であるばかりか、成形を行ってもその弾性は小さく、空間保持のために厚みを厚くして弾性を少しでも上げるか、接着剤を含ませて弾性を上げることも考えられるが、重量増加の原因になるばかりか、高温下での耐久性に問題がある。つまり、高温下での熱分解等により接着前の強度が減少し、無機繊維が長期使用により脆くなって粉塵が発生しやすくなり、空間を確保する機能が低下する可能性がある。そのために、複合シートの積層枚数が多くなれば、複数枚の金属製の平板状シートの荷重により、平板状シート同士の間隔を均等に維持するのが困難で、断熱材の断熱性能を均等に維持するのが困難となるという問題点がある。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、部分円筒型金属ケーシング内における放射熱低減と空間確保の機能を維持すると共に、空間確保の際の断熱材どうしの接触熱伝導を抑えた金属被覆断熱装置を提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、円柱状外周面を有する断熱対象物に対し、前記円柱状外周面に沿わせて複数個配設可能で、且つ、前記円柱状外周面に沿った湾曲面を備えた箱状の部分円筒型金属ケーシングを設け、その部分円筒状金属ケーシング内に断熱材を収容してある金属被覆断熱装置であって、前記断熱材として、前記部分円筒型金属ケーシング内で前記湾曲面に沿った複数の金属平板を熱貫流方向に積層配置すると共に、複数の前記金属平板夫々の間で、且つ、前記部分円筒型金属ケーシングの長手方向における少なくとも２箇所において、金属製の帯状間隔保持材を前記湾曲面の湾曲方向に沿って配置して，前記熱貫流方向に隣設する金属平板間及び前記部分円筒型金属ケーシングの長手方向に隣設する前記帯状間隔保持材間に空間を形成し、前記金属平板の表面を鏡面又は略鏡面に形成してあるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、前記部分円筒型金属ケーシング内で熱貫流方向に積層配置した前記湾曲面に沿った複数の金属平板は、夫々が前記湾曲面に沿った形状を成すために保形性を有して、変形しにくくなっており、従って、複数の前記金属平板夫々の間で、且つ、その金属平板の全面に亘って設けずとも部分円筒型金属ケーシングの長手方向における少なくとも２箇所において、金属製の帯状間隔保持材を前記湾曲面の湾曲方向に沿って配置するだけで、金属平板同士の間隔は、その略全面に亘って均等に維持でき、前記熱貫流方向に隣設する金属平板間及び部分円筒型金属ケーシングの長手方向に隣設する帯状間隔保持材間に断熱のための空間を確実に確保でき、しかも、金属平板と帯状間隔保持材とは接触部分の面積が小さく、接触熱伝導を少なく抑えて優れた断熱性能を期待できる。
また、帯状間隔保持材は、金属平板よりは金属使用材料を低減して、製作容易で重量の軽減化を図ることができ、しかも、金属平板と同様の金属製であるために、洗浄が容易であり、帯状間隔保持材の高さは、各金属平板間と、金属ケーシング側板によって形成された各空間において、たとえば、内部空気の対流が生じにくい各高さにすることで、断熱性能を高く維持できる。その上、金属平板と帯状間隔保持材とは、接着剤を使用せずにスポット溶接等により一体固定化もできる。
更に、断熱対象物の円柱状外周面に対して沿った湾曲面の金属平板は、断熱対象物に対する熱放射遮蔽作用が優れる。つまり、断熱対象物から放射される熱線を、波形の金属板の表面よりも、乱反射せずに断熱対象物に向けて反射して、放射熱を外へ逃がさない。
その上、鏡面又は略鏡面に表面が形成されている金属平板は、その優れた表面反射能のために、断熱対象物からの放射熱をより多く反射して、外部への熱リークまたは外部からの熱の侵入を防止でき、断熱性能をより高くできる。
また、金属製の帯状間隔保持材は、無機繊維質シートよりも弾性反発力が大きく、その間隔保持機能が優れている。
従って、部分円筒型金属ケーシング内に均等な断熱性能の断熱材を収容できる。

本発明の第２の特徴構成は、前記帯状間隔保持材は、前記湾曲方向に波形に成形してあって、その波形の山部と前記金属平板とは非接着状態にして、積層する前記金属平板間に介在させたところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、帯状間隔保持材を前記湾曲方向に波形に成形してあることにより、金属平板との接触箇所を少なくできながら、間隔保持機能を維持でき、しかも、外部衝撃が作用したときも、その波形の曲線形状に備わった弾力性により外部衝撃力を吸収して、積層する金属平板間の間隔を維持できる。
その上、帯状間隔保持材と金属平板とは非接着状態にしてあるために、両者間の接触箇所はより少なくなり、熱伝導による断熱対象物の熱の漏れを少なくできる。
従って、断熱保温性を高く維持できる。

本発明の第３の特徴構成は、前記帯状間隔保持材は、前記湾曲方向に波形に成形してあって、その波形の山部と前記金属平板とを固着して、積層する前記金属平板間に介在させたところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、帯状間隔保持材は、前記湾曲方向に波形に成形してあって、その波形の山部と前記金属平板とを固着して、積層する前記金属平板間に介在させてあることにより、金属平板の保形性はより強固になるばかりか、帯状間隔保持材そのものの保持機能も補強され、均等な断熱性能の断熱材を形成しやすい。

本発明の第４の特徴構成は、複数積層配置した前記金属平板夫々の間に配置する複数の前記帯状間隔保持材を、熱貫流方向に隣設する山部どうしが互いに周方向に位置ずれするように配置させたところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、複数の帯状間隔保持材の熱貫流方向に隣設する山部どうしが互いに周方向に位置ずれするように配置してあるために、断熱対象物からの熱貫流や、外部から断熱対象物への熱貫流現象において、伝熱経路が長くなるために伝熱抵抗が大きくなる。そのために、金属被覆断熱装置の断熱性能が向上する。

本発明の第５の特徴構成は、積層した複数の前記金属平板間に配置させる複数の前記帯状間隔保持材は、前記部分円筒型金属ケーシングの長手方向において略同じ位置に配置してあるところにある。

本発明の第５の特徴構成によれば、複数の前記帯状間隔保持材は、前記部分円筒型金属ケーシングの長手方向において略同じ位置に配置してあるために、帯状間隔保持材同士が外力や金属平板の荷重を支持し合い、金属平板夫々の間隔を略均等に維持し易い。

金属被覆断熱装置の一部切欠き分解斜視図である。 組み付け状態の金属被覆断熱装置の横断面図である。 組み付け状態の金属被覆断熱装置の縦断面図である。 別実施形態の金属被覆断熱装置の一部切欠き分解斜視図である。 別実施形態の組み付け金属被覆断熱装置の横断面図である。 帯状間隔保持材の別実施形態を示す斜視図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
例えば原子力発電設備や実験用原子炉その他各種原子力関連設備における配管や円筒状タンク型の圧力容器などの円柱状外周面を有する断熱対象物を断熱保温でき、且つ、放射線被爆を最小限にすべく交換作業が短時間で行えるようにするために、前記円柱状外周面を有する断熱対象物に対し、図１〜図２に示すように、前記円柱状外周面に沿わせて複数個配設可能で、且つ、その外周面に沿った湾曲面１を備えた箱状の部分円筒型金属ケーシング２を設け、断熱材として前記湾曲面１に沿った複数の金属平板３を熱貫流方向に積層配置すると共に、複数の金属平板３夫々の間で、且つ、部分円筒型金属ケーシング２の長手方向における両端部または両端部近くの２箇所において、金属製の帯状間隔保持材４を湾曲面１の湾曲方向に沿って配置して，熱貫流方向に隣設する金属平板３間及び部分円筒型金属ケーシング２の長手方向に隣設する帯状間隔保持材４間に空間Ｓを形成し、金属平板３の表面を鏡面又は略鏡面に形成して、部分円筒状金属ケーシング内に収容して金属被覆断熱装置を構成してある。

複数積層配置した前記金属平板夫々の間に配置する複数の前記帯状間隔保持材は、図２に示すように、熱貫流方向に隣設する山部どうしが互いに周方向に離間するように配置してあり、これにより、断熱対象物からの熱貫流や、外部から断熱対象物への熱貫流現象において、伝熱経路が長くなるために伝熱抵抗が大きくなり、そのために、金属被覆断熱装置の断熱性能が向上する。

尚、前記部分円筒型金属ケーシング２は、ステンレス製で断熱対象物が流体配管の場合は２つ割れの半円筒型に形成し（場合によっては円周方向に３分割以上に形成）、タンクなどの場合には、そのタンクの円周方向に多数に分割した横断面扇形に形成して、複数の部分円筒型金属ケーシング２を組み付け、端部に敷設したバックル５などの連結部材で隣接するもの同士を連結することで、断熱対象物を全周に亘って断熱被覆できるように構成する。

図１に示すように、前記帯状間隔保持材４は、長さに対して幅が１/１０以下のステンレス製又はアルミニウム製の厚さ０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの帯状で、その長手方向に波型形状に成形されている。

前記金属平板３は、厚さ０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍのステンレス製またはアルミニウム製の表面が鏡面または略鏡面の平板を、部分円筒型金属ケーシング２の湾曲面１に沿わせて部分円筒状に成形することにより、断熱対象物からの放射熱に対する反射率を上げながら金属平板３自身の保形性を備えさせたものである。
尚、帯状間隔保持材４と金属平板３とは非接着で湾曲面１の曲率半径方向に積層させてある。また、図３に示すように、積層した複数の前記金属平板３間に配置させる複数の帯状間隔保持材４は、部分円筒型金属ケーシング２の長手方向において略同じ位置に配置してあることにより、帯状間隔保持材４同士が外力や金属平板３の荷重を支持し合い、金属平板３夫々の間隔を略均等に維持し易い。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
〈１〉前記帯状間隔保持材４は、部分円筒型金属ケーシング２の長手方向における両端部または両端部近く以外に、それらの中間部に配置してあってもよく、合計３か所以上に配置してあってもよい。つまり、部分円筒型金属ケーシング２の長手方向における少なくとも２箇所に設けてあればよい。
〈２〉波形の帯状間隔保持材４は、その波形の山部と金属平板３とを固着して、積層する金属平板３間に介在させてあってもよく、固着により、帯状間隔保持材４と金属平板３とが互いに補強しあうことになる。
〈３〉前記帯状間隔保持材４は、その長手方向に波形に形成するほかに、図４、図５に示すように、その長手方向にジグザグに折り曲げられたものや、図６に示すように、長手方向の多数箇所に突起などの凸部のある物でもよい。なお、凸部は、表裏いずれにも設けた方が隣設する金属平板３との接触面積を減少して、熱の流出を防止しやすい。
〈４〉複数積層配置した前記金属平板夫々の間に配置する複数の前記帯状間隔保持材を、熱貫流方向に隣設する山部どうしが互いに周方向に離間するように配置する以外に、例えば図５に示すように、熱貫流方向に隣設する山部どうしが互いに周方向に一致するように配置する場合には、径方向における複数層の金属平板に対する支持能力（間隔保持能力）が高くなり、複数層の空間Ｓの確保を長期に維持しやすい。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１ 湾曲面
２ 部分円筒型金属ケーシング
３ 金属平板
４ 帯状間隔保持材

Claims (5)

1. 円柱状外周面を有する断熱対象物に対し、前記円柱状外周面に沿わせて複数個配設可能で、且つ、前記円柱状外周面に沿った湾曲面を備えた箱状の部分円筒型金属ケーシングを設け、その部分円筒型金属ケーシング内に断熱材を収容してある金属被覆断熱装置であって、
   前記断熱材として、前記部分円筒型金属ケーシング内で前記湾曲面に沿った複数の金属平板を熱貫流方向に積層配置すると共に、
   複数の前記金属平板夫々の間で、且つ、前記部分円筒型金属ケーシングの長手方向における少なくとも２箇所において、金属製の帯状間隔保持材を前記湾曲面の湾曲方向に沿って配置して、前記熱貫流方向に隣設する金属平板間及び前記部分円筒型金属ケーシングの長手方向に隣設する前記帯状間隔保持材間に空間を形成し、
   前記金属平板の表面を鏡面又は略鏡面に形成してある金属被覆断熱装置。
2. 前記帯状間隔保持材は、前記湾曲方向に波形に成形してあって、その波形の山部と前記金属平板とは非接着状態にして、積層する前記金属平板間に介在させてある請求項１に記載の金属被覆断熱装置。
3. 前記帯状間隔保持材は、前記湾曲方向に波形に成形してあって、その波形の山部と前記金属平板とを固着して、積層する前記金属平板間に介在させてある請求項１に記載の金属被覆断熱装置。
4. 複数積層配置した前記金属平板夫々の間に配置する複数の前記帯状間隔保持材を、熱貫流方向に隣設する山部どうしが互いに周方向に位置ずれするように配置させてある請求項２又は３のいずれかに記載の金属被覆断熱装置。
5. 積層した複数の前記金属平板間に配置させる複数の前記帯状間隔保持材は、前記部分円筒型金属ケーシングの長手方向において略同じ位置に配置してある請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属被覆断熱装置。

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