JP2018203330A - 二重断熱容器 - Google Patents

Abstract

【課題】内部に高温の溶湯を収容したときに内管が破損されるのを抑制することができる二重断熱容器を提供する。
【解決手段】底を有する外管２と、外管２の内側に配置され、底を有する内管３と、を備え、外管２と内管３との間に減圧された第１密閉空間８が形成された二重断熱容器１であって、外管２の端部と内管３の端部とが接合され、内管３の内側には、円筒状の外壁６ａおよび内壁６ｂを有する二重壁構造体６が、内管３の内周に沿うように配設され、外壁６ａと内壁６ｂとの間には減圧された第２密閉空間６ｃが形成され、第２密閉空間６ｃには、二重壁構造体６の強度を保つための繊維状の耐火性補強材が充填され、二重壁構造体６の内側には、二重壁構造体６の内周に沿うように耐熱性の表面層９が形成され、第２密閉空間６ｃの圧力を検出する圧力センサ７をさらに備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、二重断熱容器に関する。

二重管を構成する内管と外管との間の密閉空間を減圧して真空状態にした二重断熱容器が知られている。特許文献１には、内管が底を有し、内管の内部に内容物を収容する二重断熱容器が記載されている。

特開２０１７−００６５９８号公報

ところで、内管が底を有する二重断熱容器において、内管の内部にアルミニウムなどの高温の溶湯を収容する場合、内管の内部には溶損防止のためキャスタブルセメントなどの耐熱性の表面層を設ける。

図５および図６は、本発明が解決しようとする課題にかかる二重断熱容器の一例について説明する模式図である。図５に示すように、二重断熱容器５０１は、外管５０２と、内管５０３と、を備えている。外管５０２および内管５０３は、円筒状で、底を有し、底と反対側が開口している。外管５０２の端部と内管５０３の端部とはベローズ４を介して接合されている。これにより、外管５０２と内管５０３との間には減圧された第１密閉空間８、すなわち、真空空間が形成される。内管５０３は、外管５０２の内側に配置されている。内管５０３の内側にはキャスタブルセメントの表面層９が形成されている。表面層９の内側は高温の溶湯などを収容するための収容空間１１３である。

キャスタブルセメントの表面層９は耐熱性を有する。しかしながら、繰り返し高温の溶湯にさらされると、表面層９にクラックが発生する場合がある。図６に示すように、表面層９にクラックＣＲ１が発生している場合、収容空間１１３にアルミニウムの溶湯Ｗを収容したときに、溶湯ＷがクラックＣＲ１から漏れて内管５０３に達する。内管５０３はステンレス製であるので、高温の溶湯Ｗにさらされると溶損して貫通穴ＣＲ２が形成されてしまう。こうなると、第１密閉空間８の真空度が保てなくなり、二重断熱容器５０１の断熱性能が著しく損なわれる。このように、表面層９の破損に気付くのが遅れ、高温の溶湯によって内管５０３が損傷されてしまうと、内管５０３を交換する必要があり、二重断熱容器５０１の修復に非常にコストがかかるという問題があった。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、内部に高温の溶湯を収容したときに内管が破損されるのを抑制することができる二重断熱容器を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる二重断熱容器は、底を有する外管と、前記外管の内側に配置され、底を有する内管と、を備え、前記外管と前記内管との間に減圧された第１密閉空間が形成された二重断熱容器であって、前記外管の端部と前記内管の端部とが接合され、前記内管の内側には、円筒状の外壁および内壁を有する二重壁構造体が、前記内管の内周に沿うように配設され、前記外壁と前記内壁との間には減圧された第２密閉空間が形成され、前記第２密閉空間には、前記二重壁構造体の強度を保つための繊維状の耐火性補強材が充填され、前記二重壁構造体の内側には、前記二重壁構造体の内周に沿うように耐熱性の表面層が形成され、前記第２密閉空間の圧力を検出する圧力センサをさらに備えるものである。

本発明によれば、内部に高温の溶湯を収容したときに内管が破損されるのを抑制することができる。

本実施の形態にかかる二重断熱容器の概略構成を示す模式図である。 本実施の形態にかかる二重断熱容器における、二重壁構造体の構造を模式的に示す断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図である。 図１における破線で囲んだ領域Ａの拡大図である。 本実施の形態にかかる二重断熱容器をアルミニウム溶湯の貯留槽として使用した例を示す模式図である。 本実施の形態にかかる二重断熱容器において、収容空間にアルミニウムの溶湯を収容したときに表面層が破損した場合について説明する模式図である。 本発明が解決しようとする課題にかかる二重断熱容器の一例について説明する模式図である。 本発明が解決しようとする課題にかかる二重断熱容器の一例について説明する模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず、図１を参照して本実施の形態にかかる二重断熱容器１の構成について説明する。
図１は、二重断熱容器１の概略構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、二重断熱容器１は、底を有する円筒状の外管２と、外管２の内側に配置され、底を有する円筒状の内管３と、を備えている。内管３の開口面３ｄが外管２の開口面２ｄよりも外側になるように、外管２に対して内管３が配置されている。

外管２および内管３の材質は、例えば、ステンレス鋼や鉄鋼である。外管２には、外管２の開口面２ｄに沿って内側に延びた外管環状壁２ｅが形成されている。内管３には、内管３の開口面３ｄに沿って外側に延び、外管環状壁２ｅと対向する内管環状壁３ｅが形成されている。

外管２の端部と内管３の端部とは接合されている。すなわち、外管２における外管環状壁２ｅと内管３における内管環状壁３ｅとは、ベローズ４を介して接合されている。これにより、外管２と内管３との間には第１密閉空間８が形成される。第１密閉空間８における、外管環状壁２ｅと内管環状壁２０３ｅとの間には、外管環状壁２ｅと内管環状壁２０３ｅとの間隔が所定の距離以上に近づかないように規制する規制部材５が配設されている。規制部材５は、環状で、外管２および内管３よりも熱伝導率が低い部材で形成されている。規制部材５は、例えば、耐火レンガで形成されている。第１密閉空間８は、真空ポンプによって減圧され、真空空間とされる。第１密閉空間８を真空空間とすることで、外管２と内管３とは良好に断熱される。ベローズ４は、可撓性を有し、弾性体として作用するので、内管３が熱膨張することによる変形を吸収することが可能である。なお、外管２の端部と内管３の端部とは、ベローズ４を介さずに直接接合されていてもよい。

内管３の内側には、二重壁構造体６が、内管３の内周に沿うように配設されている。二重壁構造体６の構造の詳細については後述する。二重壁構造体６の内側には、二重壁構造体６の内周に沿うように耐熱性の表面層９が形成されている。表面層９は、例えばキャスタブルセメントである。表面層９の内側は高温の溶湯などを収容するための収容空間１１３である。

次に、二重壁構造体６の構造の詳細について説明する。
図２は、二重壁構造体６の構造を模式的に示す断面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図である。図２および図３に示すように、二重壁構造体６は、円筒状の外壁６ａおよび内壁６ｂを有する。外壁６ａと内壁６ｂとの間には減圧された第２密閉空間６ｃが形成されている。

第２密閉空間６ｃには、二重壁構造体６の強度を保つための繊維状の耐火性補強材が充填されている。耐火性補強材は、例えばセラミックファイバーである。この耐火性補強材により大気圧や溶湯の荷重を支える。二重壁構造体６には、第２密閉空間６ｃの圧力を検出する圧力センサ７が設けられている。

図４は、図１における破線で囲んだ領域Ａの拡大図である。図４に示すように、外管２の肉厚をｔ１、内管３の肉厚をｔ２とする。二重壁構造体６における外壁６ａの肉厚ｔ３は、ｔ１およびｔ２よりも薄い。同様に、二重壁構造体６における内壁６ｂの肉厚ｔ４は、ｔ１およびｔ２よりも薄い。このため、二重壁構造体６は、外管２および内管３によって構成される二重断熱構造体に対して安価に製造することができる。

図５は、二重断熱容器１をアルミニウム溶湯の貯留槽として使用した例を示す模式図である。図５に示すように、収容空間１１３には、アルミニウムの溶湯Ｗが収容されている。内管３の開口面３ｄは蓋３１によって覆われる。蓋３１は、筐体３２と、筐体３２の内部に形成された断熱材３３と、ヒータ３４と、を備えている。筐体３２は、例えばステンレス製である。断熱材３３は、例えばセラミックファイバーである。筐体３２および断熱材３３には、それぞれ、リード線３５を通すための貫通穴が形成されている。ヒータ３４は、アルミ溶湯を保温するためのもので、リード線３５を介して外部から電力が供給される。また、外管２の底には、内管３の開口面３ｄが鉛直方向の上方になるように二重断熱容器１を設置するための脚部１０が設けられている。

図６は、二重断熱容器１において、収容空間１１３にアルミニウムの溶湯Ｗを収容したときに表面層９が破損した場合について説明する模式図である。図６に示すように、表面層９にはクラックＣＲ３が発生すると、溶湯ＷがクラックＣＲ３から漏れる。そして、高温の溶湯Ｗが二重壁構造体６における内壁６ｂが溶損して貫通穴が形成され、第２密閉空間６ｃの圧力が上昇する。

第２密閉空間６ｃの圧力上昇は、第２密閉空間６ｃの圧力をリアルタイムで監視している圧力センサ７によって検知される。これにより、表面層９の破損に迅速に気付くことができるので、高温の溶湯によって内管３が損傷されてしまうのを抑制することができる。以上より、本実施の形態にかかる二重断熱容器１に拠れば、内部に高温の溶湯を収容したときに内管３が破損されるのを抑制することができる。

上述したように、二重壁構造体６における外壁６ａおよび内壁６ｂの肉厚は、外管２および内管３の肉厚と比べて薄い。このため、表面層９の破損により二重壁構造体６が破損しても、内管３が破損した場合に比べ、二重断熱容器１の修復にはコストはかからない。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、二重断熱容器における外管と内管の構造は、上記実施の形態に限るものではなく、外管と内管との間に減圧された密閉空間を形成することができればどのような構造であってもよい。

１ 二重断熱容器
２ 外管
３ 内管
５ 規制部材
６ 二重壁構造体
６ａ 外壁
６ｂ 内壁
６ｃ 第２密閉空間
７ 圧力センサ
８ 第１密閉空間
９ 表面層
１１３ 収容空間
Ｗ 溶湯

Claims (1)

1. 底を有する外管と、前記外管の内側に配置され、底を有する内管と、を備え、前記外管と前記内管との間に減圧された第１密閉空間が形成された二重断熱容器であって、
   前記外管の端部と前記内管の端部とが接合され、
   前記内管の内側には、円筒状の外壁および内壁を有する二重壁構造体が、前記内管の内周に沿うように配設され、
   前記外壁と前記内壁との間には減圧された第２密閉空間が形成され、
   前記第２密閉空間には、前記二重壁構造体の強度を保つための繊維状の耐火性補強材が充填され、
   前記二重壁構造体の内側には、前記二重壁構造体の内周に沿うように耐熱性の表面層が形成され、
   前記第２密閉空間の圧力を検出する圧力センサをさらに備える、二重断熱容器。

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