JP5041356B2 - 耐火容器の蓋体および耐火容器 - Google Patents

Description

本発明は、耐火容器の蓋体および耐火容器に関する。

特許文献１には、真空２重容器の内側にさらに内部容器を配置し、真空２重容器と内部容器との隙間に水を封入した物質を収容し、水が蒸発することによって真空２重容器を貫流した熱を奪い、水蒸気を外部に排出して熱を外部に排出することで容器内部を長時間低温に維持できる耐火容器が記載されている。

特許文献１の耐火容器の蓋体は、真空２重容器に比して断熱性能に劣る耐熱ボードで形成されているため、厚み寸法が大きくなってしまう。

また、真空２重容器は、真空断熱層によって非常に高い断熱性能を有するが、ステンレスなど、比較的熱伝導率の高い材質で形成されるため、その口部から壁面を伝わって、僅かながら、内部に熱が侵入する。

特許文献１の耐火容器において、真空２重容器の口部から侵入する熱を低減するには、蓋体や口部の周囲の耐火ボードをさらに厚くする必要がある。
特開２００５−１３９６７８号公報

そこで、前記問題点に鑑みて、本発明は、真空２重容器を用いた耐火容器の口部から壁面を伝わって内部に侵入する熱を低減できる蓋体、および、そのような蓋体を備える耐火容器を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明による耐火容器の蓋体は、耐火容器の口部を閉塞する蓋体であって、一定温度で気化する媒体物質を収容する冷却空間と、前記冷却空間を前記耐火容器の外部に連通させる蒸気流路とを有し、前記耐火容器内から見て、前記冷却空間の外側に第１の真空断熱層、前記冷却空間の内側に第２の真空断熱層、および、前記第１の真空断熱層の外側に耐熱性の多孔質体からなる断熱壁を有し、内部に前記冷却空間を形成する媒体容器の外周が、真空引きされた真空容器の内壁に当接して、前記真空容器の内部を前記第１の真空断熱層と前記第２の真空断熱層とに区分し、前記媒体容器は、外周の少なくとも１箇所が溝状に凹んで、前記第１の真空断熱層と前記第２の真空断熱層とを連通させる連通路を画定するものとする。

この構成によれば、耐火容器の口部の壁面を伝導して容器の内部に侵入しようとする熱を冷却空間に導き、冷却空間に収容した媒体物質を蒸発させる気化熱として消費させ、発生した媒体物質の蒸気を耐火容器の外部に排出することで、耐火容器の内部への熱の侵入を防ぐことができる。

また、本発明では、真空断熱層を設けたので、蓋体を貫流して冷却空間に侵入しようとする熱を蓋体の厚みを増加させずに遮断できる。

冷却空間では媒体物質の蒸発によって熱を外部に排出するため、媒体物質の蒸発温度以下（例えば水の場合、１００℃以下）では大きな効果がないが、さらに第２の真空断熱層を設けたことで、耐火容器の内部温度を媒体物質の蒸発温度より低い温度に維持することが可能になっている。

また、本発明の耐火容器の蓋体は、前記第１の真空断熱層と前記第２の真空断熱層とを連通させる連通路を有するので、製造工程において、第１の真空断熱層および第２の真空断熱層のいずれかに設けた１つのチップ管から、第１の真空断熱層と第２の真空断熱層とを同時に真空引きすることができ、蓋体を安価に製造できる。

また、本発明の耐火容器の蓋体は、前記耐火容器内から見て前記冷却空間の外側に、耐熱性の多孔質体からなる断熱壁を有するので、冷却空間を形成する外壁をステンレスなどの通常の材料で形成しても、直接高温の火炎に晒されないので破損せず、機能を維持して耐火容器の内部に熱を侵入させない。

また、本発明の耐火容器の蓋体において、前記冷却空間に収容した媒体物質は、トレハロース含水結晶の結晶水として提供されてもよい。

この構成によれば、耐火容器内部の温度を１００℃以下に保つことができ、常温において水が漏出したり、蒸発によって減少することがなく、冷却空間の温度が上昇したときだけ水が放出されて熱を奪うことができるようになる。

また、本発明による耐火容器は、前記耐火容器の蓋体を備え、真空２重容器と、前記真空２重容器の中に設置され、内部に物品を収納可能な収納空間を形成する内部容器とを有し、前記真空２重容器と前記内部容器との間に、一定温度で気化する媒体物質を収容する冷却空間を有するものとする。

この構成によれば、耐火容器の外壁を貫流する熱を媒体物質の蒸発により外部に排出して、収納空間の温度上昇を防止できる。

また、本発明の耐火容器において、前記内部容器は、真空２重容器であってもよい。

この構成によれば、収納空間の温度を媒体物質の蒸発温度よりも低い温度に保つことができる。

本発明によれば、耐火容器の蓋体に、媒体物質を収容する冷却空間を設け、冷却空間の外壁を耐火容器の口部の内壁に当接させるようにしたので、耐火容器の口部の壁面を伝導して容器の内部に侵入しようとする熱を冷却空間に導いて媒体物質の気化熱として消費させ、発生した媒体物質の蒸気とともに熱エネルギーを耐火容器の外部に排出することで、耐火容器の内部への熱の侵入を防ぐことができる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１および図２に、本発明の第１参考例の耐火容器１を示す。耐火容器１は、美術刀などの細長い物品を火災から保護するためのものであり、図２に示すように、略円筒形の外形を有する。耐火容器１は、容器本体２と、容器本体２の口部３を閉塞する蓋体４とからなっている。

容器本体２は、耐熱性の多孔質体であるセラミックボードからなる断熱壁５の中に、真空断熱層６を有するステンレス製の真空２重容器７が収納されている。真空２重容器７の中には、さらに内部容器８が配置され、内部容器８の内部空間が物品を収納可能な収納空間９であり、真空２重容器７と内部容器８との間に冷却空間１０が形成されている。冷却空間１０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形成した袋状の容器に水（媒体物質）を封入した含水パウチ１１が収容されている。真空２重容器７は、強度を補うために環状にリブ１２が形成されている。また、真空２重容器７には、真空断熱層６を貫通する管によって冷却空間１０を断熱壁５を介して耐火容器１の外部に連通させる蒸気流路１３と、製造工程において真空断熱層６内の空気を排気するために使用したチップ管１４とが設けられている。

蓋体４はセラミックボードからなる断熱壁１５に、ステンレス鋼板からなる外壁１６を有する断熱体１７が取り付けられている。断熱体１７は、蓋体４で容器本体２を閉塞したときに、口部３の真空２重容器７の内壁に当接する。断熱体１７は、収納空間９に隣接する内部空間である冷却空間１８と、耐火容器１の収納空間９から見て冷却空間１８の外側に真空引きされた内部空間である真空断熱層１９とを有する。つまり、冷却空間１８および真空断熱層１９の外周部の外壁１６は、容器本体２の真空２重容器７の内壁に当接する。冷却空間１８は、容器本体２の冷却空間１０と同様に、含水パウチ１１が収納されている。断熱体１７には、真空断熱層１９を貫通する管によって冷却空間１８を断熱壁１５を介して耐火容器１の外部に連通させる蒸気流路２０と、製造工程において真空断熱層１９内の空気を排気するために使用したチップ管２１とが設けられている。

続いて、以上の構成からなる耐火容器１の作用について説明する。耐火容器１において、断熱壁５および断熱壁１５は、火事などで火炎に包まれたとき、ステンレス製の真空２重容器７および断熱体１７が高温の火炎に直接晒されて破損または変形することを防止する。

真空断熱層６および真空断熱層１９は、熱伝導や対流の媒体を有していないので、熱が殆ど貫流しない。真空断熱層６および真空断熱層１９は、収納空間９の全周を取り囲むように配置されており、断熱壁５および断熱壁１５を貫流した熱が収納空間９に伝わらないように断熱する。

しかし、真空断熱層６および１９の外壁は共にステンレスからなり、熱伝導がある。このため、真空２重容器７の口部３の内壁をおよび断熱体１７の外壁１６を介して、真空断熱層６および１９の内側に熱が侵入する。

断熱体１７は、真空断熱層１９の内側に、さらに、冷却空間１８が設けられているので、真空２重容器７の口部の内壁および断熱体１７の外壁１６から侵入した熱は、冷却空間１８の温度を上昇させ、含水パウチ１１を加熱する。冷却空間１８の温度が上昇すると、やがて、含水パウチ１１のポリエチレンが溶け、冷却空間１８内に水を放出する。

冷却空間１８内の水は、１００℃で沸騰して水蒸気になる。このとき気化熱として、真空２重容器７の口部の内壁をおよび断熱体１７の外壁１６を伝わって侵入した熱を奪い取る。発生した水蒸気は、蒸気流路２０から流出する。多孔質体からなる断熱壁１５は、大気圧では気体の通過を許さないが、冷却空間１８から流出した圧力を伴う水蒸気は通過させ、真空断熱層６および１９の壁面を伝わって内部に侵入しようとした熱とともに外部に放出する。

容器本体２の冷却空間１０の含水パウチ内の水も、同様に、収納空間９に侵入しようとする熱を水蒸気の潜熱として外部に放出することができる。

このようにして、耐火容器１は、冷却空間１０および１８の中の水がなくなるまで、収納空間９内の温度は１００℃以下に保ち、収納した物品を保護することができる。

続いて、図３および図４に、本発明の第２参考例の耐火容器１を示す。以下の説明において、既に説明したものと同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。本参考例の耐火容器１は、図４に示すように、直方体の外形を有し、例えば、絵画のような板状の美術品などを火災などから保護するものである。

本参考例の断熱体１７は、耐火容器１内の収納空間９から見て、冷却空間１８のさらに内側に、第２の真空断熱層２２を有している。さらに、断熱体１７は、冷却空間１８を貫通して第１の真空断熱層１９と第２の真空断熱層２２とを連通させる連通路２３が設けられている。

また、本参考例の内部容器は、第２の真空断熱層２４を有する真空２重容器２５であり、真空２重容器７と真空２重容器２５との間には、真空断熱層６と真空断熱層２４とを連通させる連通路２６が設けられている。

蓋体４の冷却空間１８および容器本体２の冷却空間１０には、トレハロース含水結晶（トレハロース２水和物）２７が充填されており、蒸気流路２０および１３には、トレハロース含水結晶２７の流出を防ぐために、例えばグラスウールを詰め込んだプラグ２８で封止されている。

また、第１の真空断熱層６および真空断熱層１９には、セラミックボードのような耐熱性のコア材２９が封入され、第２の真空断熱層２４および真空断熱層２２には、ウレタンのような軽量のコア材３０が封入されて、大気圧により押し潰されないようにしている。

本参考例の耐火容器１において、連通路２３は、蓋体４の断熱体１７を製造する際に、チップ管２１から、第１の真空断熱層１９と第２の真空断熱層２２とを一括して真空引きすることを可能にしている。連通路２６も、同様に、真空２重容器７および２５を一体に溶接して、真空断熱層６と真空断熱層２４とをチップ管１４から同時に真空引きできるようにしている。これによって、製造コストが低減される。

本参考例において、冷却空間１０，１８に充填したトレハロース含水結晶２７は、約１０％の結晶水を含む炭水化物であり、常温にあっては、結晶水を半永久的に保持するが、１００℃から１３０℃に加熱されると、結晶水を気化放出または溶融放出する。

このため、本参考例においても、真空２重容器７の口部の内壁をおよび断熱体１７の外壁１６を伝導して侵入した熱を水蒸気の潜熱として外部に放出することにより、冷却空間１０および１８の温度がおよそ１００℃以下に保たれる。

冷却空間１０，１８には、トレハロース以外の含水結晶を充填してもよく、物質によって結晶水を解放する条件が異なるので、耐火容器１の設計条件に合わせて選択するとよい。

この耐火容器１は、第１参考例の冷却空間１０，１８の内側に、さらに収納空間９を包み込むように、第２の真空断熱層２２，２４を設けたものである。よって、冷却空間１０，１８が１００℃になっても、収容空間９は、一定の時間以上、例えば５０℃以下のような低温を維持することができる。

さらに、図５および図６に、本発明の実施形態の耐火容器の蓋体４を示す。本実施形態の蓋体４は、物品を載置する台として機能し、容器本体２を上から被せることで、収納空間９を封止する耐火容器を形成するものである。

本実施形態の断熱体１７は、真空引きされる１つの真空容器３１の内部に冷却空間１８を形成し、真空容器３１の内部空間を耐火容器１の内側と外側とに区分して第１の真空断熱層１９と第２の真空断熱層２２を形成する含水容器３２を挿入したものである。図６に示すように、含水容器３２は、外壁が略全周にわたり真空容器の内壁に当接し、肉厚が倍の１重の外壁を有するものと同視できる。また、含水容器３２の外周の少なくとも１箇所を、溝状に凹ませることによって、第１の真空断熱層１８と第２の真空断熱層２２とを連通させる連通路３３を設けることができる。

本実施形態では、冷却空間１８に、液状の水３４が入れられているが、防腐剤などの添加物を含んでもよく、ジェル状またはゲル状にしてもよい。また、常温において、水が蒸発して散逸しないように、熱によって溶融するフィルムなどで蒸気流路２０を封止しておいてもよい。

また、本実施形態および第１、第２の参考例では、媒体物質として水を使用しているが、収納空間９の維持すべき温度に応じて、異なる蒸発温度を有する物質を用いてもよい。媒体物質は、液体から気体へと蒸発するものだけでなく、通常の環境温度で固体であって温度上昇により溶解してから蒸発するもの、または、固体から直接気体に昇華するものであってもよい。当然ながら、気化熱が大きい物質が好ましく、不燃性の物質でなければならないことは言うまでもない。

また、本発明において、蓋体４は、ねじやバヨネットのような係合構造によって、容器本体２の口部３に固定されるものであってもよい。

本発明の第１参考例の耐火容器の断面図。 図１の耐火容器の斜視図。 本発明の第２参考例の耐火容器の断面図。 図３の耐火容器の斜視図。 本発明の実施形態の耐火容器の蓋体の断面図。 図５の耐火容器の蓋体のＡ−Ａ断面図。

１ 耐火容器
２ 容器本体
３ 口部
４ 蓋体
５ 断熱壁（多孔質体）
６ 真空断熱層
７ 真空２重容器
８ 内部容器
９ 収納空間
１０ 冷却空間
１１ 含水パウチ
１４ 蒸気流路
１５ 断熱壁（多孔質体）
１６ 外壁
１８ 冷却空間
１９ 真空断熱層
２０ 蒸気流路
２２ 真空断熱層
２３ 連通路
２４ 真空断熱層
２５ 真空２重容器
２６ 連通路
２７ トレハロース含水結晶
３３ 連通路

Claims (4)

1. 耐火容器の口部を閉塞する蓋体であって、
   一定温度で気化する媒体物質を収容する冷却空間と、前記冷却空間を前記耐火容器の外部に連通させる蒸気流路とを有し、
   前記耐火容器内から見て、前記冷却空間の外側に第１の真空断熱層、前記冷却空間の内側に第２の真空断熱層、および、前記第１の真空断熱層の外側に耐熱性の多孔質体からなる断熱壁を有し、
   内部に前記冷却空間を形成する媒体容器の外周が、真空引きされた真空容器の内壁に当接して、前記真空容器の内部を前記第１の真空断熱層と前記第２の真空断熱層とに区分し、
   前記媒体容器は、外周の少なくとも１箇所が溝状に凹んで、前記第１の真空断熱層と前記第２の真空断熱層とを連通させる連通路を画定することを特徴とする耐火容器の蓋体。
2. 前記媒体物質は、トレハロース含水結晶の結晶水であることを特徴とする請求項１に記載の耐火容器の蓋体。
3. 請求項１または２に記載の耐火容器の蓋体を備え、
   真空２重容器と、
   前記真空２重容器の中に設置され、内部に物品を収納可能な収納空間を形成する内部容器とを有し、
   前記真空２重容器と前記内部容器との間に、一定温度で気化する媒体物質を収容する冷却空間を有することを特徴とする耐火容器。
4. 前記内部容器は、真空２重容器であることを特徴とする請求項３に記載の耐火容器。

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