JP2019085116A - 二重断熱容器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張により内管が変形してもベローズ管が破損し難い二重断熱容器を提供すること。【解決手段】本発明は、底部１１ｂを有する内管１１と、底部１２ｂを有し、内管１１の外側に設けられた外管１２と、内管１１の底部１１ｂから外管１２の底部１２ｂを貫いて外管１２の外側まで伸びる筒部１３と、筒部１３の一端部１３ａに設けられたフランジ１４と、一端部１５ａがフランジ１４に接続され、他端部１５ｂが外管１２の底部１２ｂに接続されたベローズ管１５と、を備え、内管１１と外管１２と筒部１３とベローズ管１５とフランジ１４とで囲われた減圧された密閉空間１０ｃが形成され、ベローズ管１５の筒部１３から遠い方の面１５ｓ１が大気圧空間に面し、ベローズ管１５の筒部１３に近い方の面１５ｓ２が密閉空間１０ｃに面する、二重断熱容器１０である。【選択図】図１

Description

本発明は、二重断熱容器に関するものであり、特に、熱膨張により内管が変形してもベローズ管が破損し難い二重断熱容器に関する。

内管と外管との間に密閉空間を形成し、内管の底部から外管の底部を貫く貫通孔に回転軸を通し、この回転軸の先端に内管の内側の収容空間に収容された溶湯などを撹拌するためのファンを取付けた二重断熱容器が知られている。この二重断熱容器は、内管の熱変形（熱膨張）を吸収するためのベローズ管を有する。密閉空間の減圧時において、ベローズ管の外側の面が減圧された密閉空間に面し、ベローズ管の内側の面が通常の大気圧の空間である大気圧空間に面する場合、ベローズ管のジグザグ壁の延びに大きな偏りが生じる。この大きな偏りにより、内管の熱膨張による変形を吸収することができず、ベローズ管が破損するという問題があった。

特許文献１には、内びんの首部の強度不足を避けつつ、内びんの首部での熱伝導を抑えるため、金属素材から形成される有底筒状の内びんと、前記内びんを収容する外びんと、を備えた二重断熱容器が開示されている。また、特許文献１には、前記内びんが、前記外びんの内周に接合された上端部と、前記上端部から下方で縮径させたシール部とを有する二重断熱容器において、前記内びんは、前記上端部と前記シール部との間において前記上端部及び前記シール部よりも肉厚が薄い薄肉部を有することを特徴とする構成が開示されている。しかしながら、特許文献１には、内びん（内管）の熱膨張による変形を吸収する方法等については、開示されていない。

特開２０１７−６５９８号公報

上述のように、密閉空間の減圧時において、ベローズ管のジグザグ壁の延びに大きな偏りが生じ、内管の熱膨張による変形を吸収することができず、ベローズ管が破損す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、熱膨張により内管が変形してもベローズ管が破損し難い二重断熱容器を提供することを目的とする。

本発明は、
底部を有する内管と、
底部を有し、前記内管の外側に設けられた外管と、
前記内管の底部から前記外管の底部を貫いて前記外管の外側まで伸びる筒部と、
前記筒部の一端部に設けられたフランジと、
一端部が前記フランジに接続され、他端部が前記外管の底部に接続されたベローズ管と、
を備え、
前記内管と前記外管と前記筒部と前記ベローズ管と前記フランジとで囲われた減圧された密閉空間が形成され、
前記ベローズ管の前記筒部から遠い方の面が大気圧空間に面し、前記ベローズ管の前記筒部に近い方の面が前記密閉空間に面する、
二重断熱容器である。
このような二重断熱容器によれば、ベローズ管のジグザグ壁の延びに大きな偏りが生じにくく、不均一になりにくい。

本発明によれば、熱膨張により内管が変形してもベローズ管が破損し難い二重断熱容器を提供することができる。

実施の形態に係る二重断熱容器を例示する模式的断面図である。 ベローズ管を例示する模式的断面図である。 ベローズ管を例示する模式的断面図である。 溶接ベローズ管を例示する模式的断面図である。 溶接ベローズ管を例示する模式的断面図である。 実施の形態の比較例に係る二重断熱容器を例示する模式的断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。

［実施の形態］
図１は、実施の形態に係る二重断熱容器を例示する模式的断面図である。

図１に示すように、実施の形態に係る二重断熱容器１０は、内管１１と外管１２と筒部１３とフランジ１４とベローズ管１５とを備える。

内管１１は、底部１１ｂを有する。外管１２は、底部１２ｂを有し、内管１１の外側に設けられる。

筒部１３は、内管１１の底部１１ｂから外管１２の底部１２ｂを貫いて外管１２の外側まで伸びる。すなわち、筒部１３は、内管１１の底部１１ｂに設けられ、外管１２の底部１２ｂよりも外側に突出する。筒部をパイプと称することもある。筒部１３の一端部１３ａには、フランジ１４が設けられる。

筒部１３の形状は筒状であり、筒部１３の内部には回転軸１７ｂが設けられる。回転軸１７ｂの先端には、内管１１の内側の収容空間に収容される溶湯などを撹拌するためのファン１７ａが設けられる。回転軸１７ｂの根本には、ファン１７ａを回転させるためのモータ１７ｄが設けられ、モータ１７ｄは、ブラケット１７ｃにより、フランジ１４に固定される。

筒部１３の肉厚は、好適には、内管１１の肉厚よりも薄くすることが望ましい。これにより、内管１１から外管１２への熱の伝導（伝熱）を抑えることができる。すなわち、筒部１３の肉厚を内管１１の肉厚よりも薄くした場合の断熱性（断熱の効果）は、筒部１３の肉厚を内管１１の肉厚よりも薄くしない場合と比べて高くすることができる。

ベローズ管１５は、筒部１３の外側に設けられる。具体的には、ベローズ管１５は、一端部１５ａがフランジ１４に接続され、他端部１５ｂが外管１２の底部１２ｂに接続される。内管１１の内側の収容空間に高温の溶湯などが収容された場合、内管１１は昇温し熱膨張する。これにより、内管１１と外管１２の位置関係が変位する。ベローズ管１５は、内管１１の熱膨張による変位を吸収する。

内管１１と外管１２との間、筒部１３と外管１２との間、及び、筒部１３とベローズ管１５との間には空間が形成される。この空間を密閉空間１０ｃと称する。すなわち、内管１１と外管１２と筒部１３とベローズ管１５とフランジ１４とで囲われた密閉空間１０ｃが形成される。密閉空間１０ｃは、例えば、真空ポンプ（図示しない）により減圧されて真空状態になる。このため、密閉空間を真空層と称することもある。

ベローズ管１５の筒部１３から遠い方の面１５ｓ１（外側の面）が通常の大気圧の空間である大気圧空間に面する。また、ベローズ管１５の筒部１３に近い方の面１５ｓ２（内側の面）が減圧された真空状態の密閉空間１０ｃに面する。大気圧空間は、減圧も昇圧もされない空間であって通常の大気を有する空間である。

また、ベローズ管１５とは別に、一端部が外管１２の端部に接続され、他端部が内管１１の端部に接続されたベローズ管１６が設けられる。また、ベローズ管１６の近くには、熱伝導率の低い物質の耐火レンガ１８が設けられる。また、密閉空間１０ｃの一部には、荷重を支持する土台１９が設けられる。

図２Ａは、ベローズ管を例示する模式的断面図である。
図２Ａは、成形ベローズ管を示す。
図２Ｂは、ベローズ管を例示する模式的断面図である。
図２Ｂは、溶接ベローズ管を示す。

ベローズ管の種類は、図２Ａに示す成形ベローズ管と、図２Ｂに示す溶接ベローズ管と、が存在する。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、長さＬ当たりの溶接ベローズ管の山の数は、長さＬ当たりの成形ベローズ管の山の数よりも多くすることができる。

ベローズ管の山の数を多くすれば、ベローズ管の一端部から他端部までの長さを長くすることができ、それに伴って断熱性を高くすることができる。ベローズ管の山の数を多くすることで、例えば、高温の一端部から低温の他端部への熱の伝わる道のりを長くし、断熱性を高くすることができる。よって、実施の形態に係るベローズ管１５は、好適には、溶接ベローズ管であることが望ましい。

図３Ａは、溶接ベローズ管を例示する模式的断面図である。
図３Ａは、外側を減圧した場合を示す。
図３Ｂは、溶接ベローズ管を例示する模式的断面図である。
図３Ｂは、内側を減圧した場合を示す。

図３Ａに示すように、溶接ベローズ管は、その外側を減圧して真空状態にした場合、その一部が密になり、別の一部が粗となる。これにより、溶接ベローズ管は破損することがある。すなわち、溶接ベローズ管を、その外側の面を真空に面するようにし、その内側の面を大気に面するようにして使用すると、溶接ベローズ管が破損することがある。

一方、図３Ｂに示すように、溶接ベローズ管を、その外側の面を大気に面するようにし、その内側の面を真空に面するようにして使用すると、溶接ベローズ管の形状に変化は生じず、溶接ベローズ管は破損しない。これは、密閉空間の減圧時において、溶接ベローズ管の外側の面が通常の大気圧の空間である大気圧空間に面し、溶接ベローズ管の内側の面が減圧された密閉空間（真空層）に面する場合、溶接ベローズ管のジグザグ壁の延びに偏りが生じにくく、不均一になりにくいからである。よって、実施の形態に係るベローズ管１５は、ベローズ管１５の外側の面１５ｓ１を大気に面するようにし、内側の面１５ｓ２を真空に面するようにして使用する。

ベローズ管１５の外側の面１５ｓ１が大気圧空間に面し、ベローズ管１５の内側の面１５ｓ２が減圧された真空状態の密閉空間１０ｃに面するように使用することで、ベローズ管１５は、内管１１が熱膨張しても破損しにくくなる。その結果、熱膨張により内管が変形してもベローズ管が破損し難い二重断熱容器を提供することができる。

［比較例］
図４は、実施の形態の比較例に係る二重断熱容器を例示する模式的断面図である。

図４に示すように、比較例に係る二重断熱容器４０は、実施の形態に係る二重断熱容器１０と比べて、ベローズ管４５の外側の面４５ｓ１が減圧された真空状態の密閉空間４０ｃに面し、ベローズ管４５の内側の面４５ｓ２が大気圧空間に面している点が異なる。

これにより、図３Ａに示すように、ベローズ管４５の一部が密になり、別の一部が粗となり、ベローズ管４５が破損することがある。その結果、熱膨張により内管が変形してもベローズ管が破損し難い二重断熱容器を提供することは難しい。

尚、本発明は上記実施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。

１０、４０…二重断熱容器 １０ｃ、４０ｃ…密閉空間 １１…内管 １１ｂ…底部 １２…外管 １２ｂ…底部 １３…筒部 １３ａ…一端部 １４…フランジ １５…ベローズ管 １５ａ…一端部 １５ｂ…他端部 １５ｓ１、１５ｓ２、４５ｓ１、４５ｓ２…面 １６…ベローズ管 １７ａ…ファン １７ｂ…回転軸 １７ｃ…ブラケット １７ｄ…モータ １８…耐火レンガ １９…土台 Ｌ…長さ

Claims (1)

1. 底部を有する内管と、
   底部を有し、前記内管の外側に設けられた外管と、
   前記内管の底部から前記外管の底部を貫いて前記外管の外側まで伸びる筒部と、
   前記筒部の一端部に設けられたフランジと、
   一端部が前記フランジに接続され、他端部が前記外管の底部に接続されたベローズ管と、
   を備え、
   前記内管と前記外管と前記筒部と前記ベローズ管と前記フランジとで囲われた減圧された密閉空間が形成され、
   前記ベローズ管の前記筒部から遠い方の面が大気圧空間に面し、前記ベローズ管の前記筒部に近い方の面が前記密閉空間に面する、
   二重断熱容器。

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