JP6753360B2 - 加熱炉用断熱壁構造 - Google Patents

Description

本発明は、加熱炉用断熱壁構造に関するものである。

底を有する外筒と内筒とを、それぞれ開口部を封止して一体化し、囲われた空間を真空状態とすることで、外筒の外側と内筒の内側の空間とを断熱する、真空断熱容器が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１１−２１９１２５号公報

内筒の内側を加熱炉として使用し、内筒の内側の雰囲気温度を均一にするためのファンを設置する場合、外筒から内筒にかけて貫通するように、ファンの回転軸を挿通させるための貫通孔を設ける。内筒は熱膨張により拡径するため、貫通孔の壁は、ベローズなどの伸縮可能な壁である必要がある。しかし、たとえば内筒に応力が加わった際、ベローズが大きく偏心すると、ベローズが破壊されうるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ベローズの偏心を規制する、加熱炉用断熱壁構造を提供するものである。

本発明にかかる加熱炉用断熱壁構造は、外筒と、前記外筒の内側に配置された内筒と、前記内筒に囲まれた収容空間内の気体を撹拌するファンと、前記外筒に設けられた貫通孔と、前記内筒に設けられた貫通孔とを接続し、前記ファンの回転軸が挿通されるベローズと、を備え、前記外筒と前記内筒の間の空間が減圧された加熱炉用断熱壁構造であって、前記ベローズの外側には、前記外筒から前記内筒に向かって突出し、前記内筒から離間した外筒突起部と、前記内筒から前記外筒に向かって突出し、前記外筒から離間した内筒突起部とが、前記外筒突起部および前記内筒突起部の一方が他方を囲うように設けられており、前記内筒が前記ベローズを偏心させる方向に変位した際に、前記外筒突起部と前記内筒突起部が当接し、前記内筒の変位が規制されることを、特徴としたものである。

本発明にかかる加熱炉用断熱壁構造では、ベローズの外側に、外筒から内筒に向かって突出し、内筒から離間した外筒突起部と、内筒から外筒に向かって突出し、外筒から離間した内筒突起部とが、外筒突起部および内筒突起部の一方が他方を囲うように設けられている。そのため、内筒がベローズを偏心させる方向に変位した際に、外筒突起部と内筒突起部が当接し、内筒の変位を規制することができる。

本発明により、ベローズの偏心を規制する、加熱炉用断熱壁構造を提供することができる。

本発明にかかる加熱炉用断熱壁を、長手方向に沿って切断した縦断面図である。 図１に示す加熱炉用断熱壁の、切断線ＩＩ−ＩＩにおける横断面図である。 図１に示す加熱炉用断熱壁の、切断線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける横断面図である。 図１に示す加熱炉用断熱壁の、内筒が収容空間から熱を受けた状態について説明する模式図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。
なお、当然のことながら、図１およびその他の図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。

まず、図１〜図３を参照して、本発明の加熱炉用断熱壁構造について説明する。図１は、本発明にかかる加熱炉用断熱壁１を、長手方向（ｘ軸方向）に沿って切断した縦断面図である。図２は、図１の切断線ＩＩ−ＩＩに沿う加熱炉用断熱壁１の横断面図である。図３は、図１の切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う加熱炉用断熱壁１の縦断面図である。図１〜図３に示すように、加熱炉用断熱壁１は、外筒２と、外筒２の内側に配置された内筒３と、を備えている。

外筒２および内筒３の材質は、たとえば、ステンレス鋼や鉄鋼である。
図１および図２に示すように、外筒２は、ｘ軸を長手方向に横置きされている。外筒２は、側面に貫通孔２２と排気孔２６とを有する筒部２１と、貫通孔２２を囲むように筒部２１の内壁から内筒３に向かって突出しつつ、その先端が内筒３から離間した外筒突起部２３と、筒部２１の一端から開口面（ｙｚ平面）に沿って内側に延設された環状外壁部２４ａ，２４ｂと、を備えている。貫通孔２２の外側には、ブラケット２５が固定されている。外筒２は土台４１によって、下から支持されている。
図３に示すように、外筒突起部２３の形状は、たとえば環状である。

図１および図２に示すように、内筒３は、外筒２と平行に、ｘ軸を長手方向に横置きされている。内筒３は、側面に貫通孔３２を有する筒部３１と、貫通孔３２を囲むように筒部３１の外壁から外筒２に向かって突出しつつ、その先端が外筒２から離間した内筒突起部３３と、を備えている。内筒３は、外筒２内に設けられた土台４２によって、下から支持されている。土台４２は、外筒２および内筒３よりも熱伝導率が低い断熱材で形成されているか、外筒２および内筒３との接触面積が小さいと、内筒３から外筒２へ熱が伝わりづらく、より断熱性を向上させることができる。
図３に示すように、内筒突起部３３の形状は、たとえば環状である。

外筒突起部２３と内筒突起部３３とは、一方が他方を囲うように設けられている。図１〜図３に示した例では、内筒突起部３３が外筒突起部２３を囲うように設けられている。貫通孔２２と貫通孔３２とが位置ずれを起こす方向に内筒３が変位すると、外筒突起部２３と内筒突起部３３とが当接し、内筒３の変位を規制する。

図１および図２に示すように、筒部３１の開口面の周縁と環状外壁部２４ａ，２４ｂの周縁とは、それぞれベローズ５１ａ，５１ｂを介して接続されている。また、貫通孔２２の周縁と貫通孔３２の周縁とは、ベローズ５２を介して接続されている。このようにして、外筒２と内筒３との間は密閉される。この状態で、外筒２と内筒３の間の密閉された空間を、排気孔２６を通じて真空ポンプ６で排気し、減圧することで、外筒２と内筒３との間に真空空間７が形成される。
なお、ベローズ５１ａ，５１ｂの代わりに、外筒２および内筒３よりも熱伝導率が低い弾性体、たとえば、シリコン樹脂やテフロン（登録商標）樹脂を用いてもよい。

上述した通り、外筒２と内筒３とは、真空空間７，土台４２，およびベローズ５１ａ，５１ｂ，５２のみを介して接続されている。この構成においては、内筒３に囲まれた収容空間３０から内筒３が熱を受けた場合にも、その熱が外筒２に伝わるのを抑制することができる。このため、外気と収容空間３０との間を断熱したまま、収容空間３０内で内容物を加熱処理することができる。

加熱炉用断熱壁１の断熱性を高める目的で、環状外壁部２４ａ，２４ｂの開口面を塞ぐように断熱扉を設置してもよい。このような構成にすると、収容空間３０内で熱された気体が外筒２の外側へ流れ出すのを防ぎ、断熱性を向上させることができる。また、真空空間７内に外筒２および内筒３との間に金属板などの反射膜を備えてもよい。この構成により、外筒２と内筒３との間における、熱輻射による熱伝導を抑えることができる。

本実施の形態における加熱炉用断熱壁１は、収容空間３０内の温度を均一にするために、内筒３に囲まれた収容空間３０内の気体を撹拌するファン８１を備えている。
ファン８１は、回転軸８２の先端に固定されている。回転軸８２は、ブラケット２５に固定されたモーター８３と電気的に接続されるとともに、ベローズ５２の内側に挿通され、ベローズ５２の向きに沿って回転可能になっている。回転軸８２の回転に伴ってファン８１が回転し、内筒３に囲まれた収容空間３０内の気体を撹拌することができる。

図４を用いて、収容空間３０内で加熱処理を行ったときの加熱炉用断熱壁１の状態について説明する。図４は、加熱炉用断熱壁１の、内筒３が収容空間３０から熱を受けた状態について説明する模式図である。図４において、二点鎖線は、収容空間３０内で加熱処理を行う前の内筒３の位置を表す仮想線である。

図４に示すように、収容空間３０から熱を受けた内筒３は、径方向に広がるように熱膨張する。一方、外筒２は、真空空間７によって断熱されているためにほとんど熱を受けず、熱膨張による移動も起こらない。このため、外筒２と内筒３の距離は小さくなるが、ベローズ５２がこの変位を吸収するため、内筒３の拡径を妨げる力が働かず、内筒３の変形を抑えることができる。

また、収容空間３０から熱を受けた内筒３は、拡径するとともに、長手方向にも延びるように熱膨張する。すなわち、内筒３は水平方向にも変位する。収容空間３０内に内容物を出し入れする際にも、その内容物と筒部３１との摩擦によって、内筒３が水平方向に動くことがある。このような場合には、ベローズ５１ａ，５１ｂが内筒３の水平面上の変位を吸収し、内筒３の変形や破損を防ぐ。

一方、外筒突起部２３と内筒突起部３３は、ベローズ５２の外側において、一方が他方を囲うように設けられているため、内筒３が水平方向、すなわちベローズ５２を偏心させる方向に大きく変位しようとすると、真空空間７内で、内筒突起部３３と外筒突起部２３とが当接する。従って、内筒３の、ベローズ５２を偏心させる方向への変位を規制することができる。
なお、図１〜図３に示す例では、内筒突起部３３が外筒突起部２３を囲うように設けられている。このような配置関係にすると、内筒３の熱膨張によって内筒突起部３３が外筒突起部２３と当接することはないため、内筒３が自由に熱膨張できる。

以上のように、ベローズ５２の外側に外筒突起部２３と内筒突起部３３とを、一方が他方を囲うように設けることで、ベローズ５２の偏心を規制することができる。

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。

１ 加熱炉用断熱壁
２ 外筒
３ 内筒
６ 真空ポンプ
７ 真空空間
２１ 筒部
２２ 貫通孔
２３ 外筒突起部
２４ａ，２４ｂ 環状外壁部
２５ ブラケット
２６ 排気孔
３０ 収容空間
３１ 筒部
３２ 貫通孔
３３ 内筒突起部
４１，４２ 土台
５１ａ，５１ｂ，５２ ベローズ
８１ ファン
８２ 回転軸
８３ モーター

Claims (1)

1. 外筒と、
   前記外筒の内側に配置された内筒と、
   前記内筒に囲まれた収容空間内の気体を撹拌するファンと、
   前記外筒に設けられた貫通孔と、前記内筒に設けられた貫通孔とを接続し、前記ファンの回転軸が挿通されるベローズと、を備え、
   前記外筒と前記内筒の間の空間が減圧された加熱炉用断熱壁構造であって、
   前記ベローズの外側には、前記外筒から前記内筒に向かって突出し、前記内筒から離間した外筒突起部と、前記内筒から前記外筒に向かって突出し、前記外筒から離間した内筒突起部とが、前記外筒突起部および前記内筒突起部の一方が他方を囲うように設けられており、
   前記内筒が前記ベローズを偏心させる方向に変位した際に、前記外筒突起部と前記内筒突起部が当接し、前記内筒の変位が規制される、
   加熱炉用断熱壁構造。

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