JP6834787B2 - 断熱壁構造体 - Google Patents

Description

本発明は、断熱壁構造体に関する。

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断熱壁構造体が知られている。特許文献１には、内管と外管のいずれか一方が熱膨張することによる変形を吸収することが可能なベローズを配設した断熱壁構造体が記載されている。

特開２０１１−０８０７１９号公報

ところで、断熱壁構造体において、底を有するものが知られている。図６は、本発明が解決しようとする課題にかかる断熱壁構造体の一例について説明する模式図である。図６に示すように、断熱壁構造体６０１は、外管６０２と、内管６０３と、を備えている。外管６０２および内管６０３は、円筒状で、底を有し、底と反対側が開口している。内管６０３には、開口面６０３ｄに沿って（平行に）外側に向かって延びる環状壁６０３ａが形成されている。内管６０３は、外管６０２の内側に配置されている。内管６０３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。

外管６０２における開口端部６０２ａにはベローズ４が配設されている。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６０３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。ベローズ４と内管６０３における環状壁６０３ａの先端６０３ａＡとは接合されている。これにより、外管６０２と内管６０３との間には密閉空間８が形成される。

密閉空間８を、外管２の側面に設けられたポート６を介して真空ポンプ７で排気することにより、外管２と内管３との間には真空空間が形成される。図６の上段は密閉空間８を真空引きする前の状態、図６の下段は密閉空間８を真空引きした後の状態を示す。密閉空間８を真空引きすると、外管２および内管３には、密閉空間８の容積を小さくする方向に力がかかる。すなわち、ベローズ４が圧縮される方向に大きな力がかかる。このため、ベローズ４の肉厚が薄いと、図６の下段に示すように、ベローズ４が大きく圧縮変形して破壊されるおそれがある。

図７は、本発明が解決しようとする課題にかかる断熱壁構造体の別の一例について説明する模式図である。図７に示すように、断熱壁構造体７０１は、外管７０２と、内管７０３と、を備えている。外管７０２および内管７０３は、底を有し、底と反対側が開口している。内管７０３は、外管７０２の内側に配置されている。内管７０３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。外管７０２には、開口面７０２ｄに沿って（平行に）内側に向かって延びる環状壁７０２ａが形成されている。

内管７０３における開口端部７０３ａにはベローズ４が配設されている。ベローズ４と外管７０２における環状壁７０２ａの先端７０２ａＡとは接合されている。これにより、外管７０２と内管７０３との間には密閉空間８が形成される。図７の上段は密閉空間８を真空引きする前の状態、図７の下段は密閉空間８を真空引きした後の状態を示す。密閉空間８を真空引きすると、ベローズ４が伸張される方向に大きな力がかかる。このため、ベローズ４の肉厚が薄いと、図７の下段に示すように、ベローズ４が大きく伸張変形して破壊されるおそれがある。

図６に示す断熱壁構造体６０１、および、図７に示す断熱壁構造体７０１において、密閉空間８を真空引きする際にベローズ４が破壊されないようにするために、ベローズ４の肉厚を十分に厚くしてベローズ４の変形を抑制することも考えられる。しかしながら、ベローズ４の肉厚を十分に厚くすると、外管２と内管３との熱伝導性が向上するので、断熱壁構造体の断熱性能が悪化するという問題がある。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、真空引きの際にベローズが破損されるのを抑えるとともに、断熱性を十分に高めることができる断熱壁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断熱壁構造体は、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密閉空間が形成された断熱壁構造体であって、前記外管の端部と前記内管の端部とがベローズを介して接合され、前記密閉空間における前記外管の底部と前記内管の底部との間には、複数枚のシート状部材を積層した積層構造体が配置されているものである。

本発明の一態様にかかる断熱壁構造体は、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密閉空間が形成された断熱壁構造体であって、前記外管の端部と前記内管の端部とがベローズを介して接合され、前記外管には、前記外管の開口面に対して平行に内側に向かって延びる外管環状壁が形成され、前記内管には、前記外管環状壁と対向し、前記内管の開口面に対して平行に外側に向かって延びる内管環状壁が形成され、前記外管環状壁と前記内管環状壁との間には、前記密閉空間が減圧される際に前記内管および前記外管が移動するのを規制するための規制部材が配置され、前記規制部材は、前記外管および前記内管よりも熱伝導率が低い材質で形成されているものである。

本発明によれば、真空引きの際にベローズが破損されるのを抑えるとともに、断熱性を十分に高めることができる。

実施の形態１にかかる断熱壁構造体の概略構成を示す模式図である。 実施の形態１にかかる断熱壁構造体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。 実施の形態２にかかる断熱壁構造体の概略構成を示す模式図である。 実施の形態３にかかる断熱壁構造体の概略構成を示す模式図である。 実施の形態４にかかる断熱壁構造体の概略構成を示す模式図である。 本発明が解決しようとする課題にかかる断熱壁構造体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断熱壁構造体の別の一例について説明する模式図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１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断熱壁構造体１の構成について説明する。
図１は、断熱壁構造体１の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、断熱壁構造体１は、外管２と、内管３と、を備えている。外管２および内管３は、円筒状で、底を有し、底と反対側が開口している。内管３には、開口面３ｄに沿って（平行に）外側に向かって延びる環状壁３ａが形成されている。内管３は、外管２の内側に配置されている。内管３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。

外管２における開口端部２ａにはベローズ４が配設されている。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。ベローズ４と内管３における環状壁３ａの先端３ａＡとは接合されている。これにより、外管２と内管３との間には密閉空間８が形成される。密閉空間８を、外管２の側面に設けられたポート６を介して真空ポンプ７で排気することにより、外管２と内管３との間には減圧された空間、すなわち、真空空間が形成される。

密閉空間８における外管２の底部と内管３の底部との間には、複数枚のシート状部材を積層した積層構造体５が配置されている。積層構造体５におけるシート部材は、外管２および内管３よりも熱伝導率が低い材質、例えばセラミックスで形成されている。密閉空間８を減圧、すなわち、真空引きすると、外管２および内管３には、密閉空間８の容積を小さくする方向に力がかかる。真空引きによる密閉空間８の容積を小さくする方向にかかる力は積層構造体５により受け止められる。このため、ベローズ４には圧縮される方向に大きな力がかかることはない。よって、ベローズ４の肉厚を薄くしても、密閉空間８を真空引きした際に、ベローズ４が大きく圧縮変形して破壊されることはない。

積層構造体５の代わりに、真空引き中における外管２および内管３の移動を規制する中実の規制部材を密閉空間８における外管２の底部と内管３の底部との間に配置することも考えられる。しかしながら、このような中実の規制部材を配置する場合、規制部材の外形を外管２の底部の放物曲面および内管３の底部の放物曲面に合うように加工する必要があり、コストがかかる。一方、積層構造体５は、柔軟に変形することができるため、外管４の底部の放物曲面および内管３の底部の放物曲面に合うように配置させることができる。よって、積層構造体５を用いる方が加工しやすさ、および、コストの点で優れている。

図２は、断熱壁構造体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２に示すように、内管３の内側には、溶損防止のためのキャスタブルセメントの表面層９が形成されている。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断熱壁構造体１を設置するための脚部１０が設けられている。

上述したように、断熱壁構造体１は、積層構造体５を設けたことで、真空引きの際にベローズ４に大きな力がかかることはない。このため、ベローズ４の肉厚を薄くすることができる。よって、外部空間と収容空間１１３とは良好に断熱される。これにより、収容空間１１３に収容されたアルミニウムの溶湯Ｗを良好に保温することができる。

以上より、本実施の形態にかかる断熱壁構造体１に拠れば、真空引きの際にベローズが破損されるのを抑えるとともに、断熱性を十分に高めることができる。

実施の形態２
以下、図面を参照して本発明の実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１と共通の部分については共通の符号を付してその説明を省略する。

図３は、実施の形態２にかかる断熱壁構造体１０１の概略構成を示す模式図である。図３に示すように、断熱壁構造体１０１は、外管１０２と、内管１０３と、を備えている。外管１０２および内管１０３は、円筒状で、底を有し、底と反対側の開口している。内管１０３は、外管１０２の内側に配置されている。内管１０３の内側は収容空間１１３である。外管１０２には、開口面１０２ｄに沿って（平行に）内側に向かって延びる環状壁１０２ａが形成されている。

内管１０３における開口端部１０３ａにはベローズ４が配設されている。ベローズ４と外管１０２における環状壁１０２ａの先端１０２ａＡとは接合されている。これにより、外管１０２と内管１０３との間には密閉空間８が形成される。密閉空間８を、外管１０２の側面に設けられたポート６を介して真空ポンプ７で排気することにより、外管１０２と内管１０３との間には真空空間が形成される。

密閉空間８における外管１０２の底部と内管１０３の底部との間には、複数枚のシート状部材を積層した積層構造体５が配置されている。密閉空間８を真空引きすると、外管１０２および内管１０３には、密閉空間８の容積を小さくする方向に力がかかる。真空引きによる密閉空間８の容積を小さくする方向にかかる力は積層構造体５により受け止められる。このため、ベローズ４には伸張される方向に大きな力がかかることはない。よって、ベローズ４の肉厚を薄くしても、密閉空間８を真空引きした際に、ベローズ４が大きく伸張変形して破壊されることはない。

以上より、本実施の形態にかかる断熱壁構造体１に拠れば、真空引きの際にベローズが破損されるのを抑えるとともに、断熱性を十分に高めることができる。

実施の形態３
以下、図面を参照して本発明の実施の形態３について説明する。なお、実施の形態１、または実施の形態２と共通の部分については共通の符号を付してその説明を省略する。

図４は、実施の形態３にかかる断熱壁構造体２０１の概略構成を示す模式図である。図４に示すように、断熱壁構造体２０１は、底を有する円筒状の外管２０２と、外管２０２の内側に配置され、底を有する円筒状の内管２０３と、を備えている。内管２０３の開口面２０３ｄが外管２０２の開口面２０２ｄよりも外側になるように、外管２０２に対して内管２０３が配置されている。

外管２０２および内管２０３の材質は、例えば、ステンレス鋼や鉄鋼である。外管２０２には、外管２０２の開口面２０２ｄに沿って（平行に）内側に延び、先端部分２０２ｃが内管２０３の外周面２０３ｂから離間した第１外管環状壁２０２ｅが形成されている。内管２０３には、内管２０３の開口面２０３ｄに沿って（平行に）外側に延び、第１外管環状壁２０２ｅと対向する内管環状壁２０３ｅが形成されている。

第１外管環状壁２０２ｅと内管環状壁２０３ｅ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２０２と内管２０３との間には密閉空間８が形成される。外管２０２と内管２０３の間の密閉された空間を、真空ポンプ７により外管２０２の側面に設けられたポート６を介して排気することにより、外管２０２と内管２０３との間には密閉空間８が形成される。また、密閉空間８における、第１外管環状壁２０２ｅと内管環状壁２０３ｅとの間には、規制部材２０５が配設されている。規制部材２０５は、環状で、外管２０２および内管２０３よりも熱伝導率が低い弾性体で形成されている。規制部材２０５は、例えば、耐火レンガで形成されている。

密閉空間８を真空引きすると、外管２０２および内管２０３には、密閉空間８の容積を小さくする方向に力がかかる。真空引きによる密閉空間８の容積を小さくする方向にかかる力は規制部材２０５により受け止められる。このため、ベローズ４には圧縮される方向に大きな力がかかることはない。よって、ベローズ４の肉厚を薄くしても、密閉空間８を真空引きした際に、ベローズ４が大きく圧縮変形して破壊されることはない。また、ベローズ４の肉厚を薄くし、規制部材２０５を外管２０２および内管２０３よりも熱伝導率が低い弾性体で形成し、密閉空間８を真空空間とすることで、外管２０２と内管２０３とは良好に断熱される。これにより、外部空間と収容空間１１３とは良好に断熱される。

以上より、本実施の形態にかかる断熱壁構造体２０１に拠れば、真空引きの際にベローズが破損されるのを抑えるとともに、断熱性を十分に高めることができる。

実施の形態４
以下、図面を参照して本発明の実施の形態４について説明する。なお、実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３と共通の部分については共通の符号を付してその説明を省略する。

図５は、実施の形態４にかかる断熱壁構造体３０１の概略構成を示す模式図である。図５に示すように、断熱壁構造体３０１は、底を有する円筒状の外管３０２と、外管３０２の内側に配置され、底を有する円筒状の内管３０３と、を備えている。内管３０３の開口面３０３ｄが外管３０２の開口面３０２ｄよりも内側になるように、外管３０２に対して内管３０３が配置されている。

外管３０２および内管３０３の材質は、例えば、ステンレス鋼や鉄鋼である。外管３０２には、外管３０２の開口面３０２ｄに沿って（平行に）内側に向かって延びる第１外管環状壁３０２ｅが形成されている。また、内管３０３には、第１外管環状壁３０２ｅと対向するように内管３０３の開口面３０３ｄに沿って（平行に）外側に向かって延び、先端部分３０３ｃが外管３０２の内周面３０２ａから離間した内管環状壁３０３ｅが形成されている。さらに、外管３０２には、内管環状壁３０３ｅと対向するように外管３０２の開口面３０２ｄに平行に内側に向かって延び、先端部分３０２ｃが内管３０３の外周面３０３ｂから離間した第２外管環状壁３０２ｆが形成されている。

第１外管環状壁３０２ｅと内管環状壁３０３ｅ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３０２と内管３０３との間には密閉空間８が形成される。外管３０２と内管３０３の間の密閉された空間を、真空ポンプ７により外管３０２の側面に設けられたポート６を介して排気することにより、外管２と内管３との間には密閉空間８が形成される。また、密閉空間８における、内管環状壁３０３ｅと第２外管環状壁３０２ｆの間には、規制部材２０５が配設されている。規制部材２０５は、環状で、外管３０２および内管３０３よりも熱伝導率が低い弾性体で形成されている。

密閉空間８を真空引きすると、外管３０２および内管３０３には、密閉空間８の容積を小さくする方向に力がかかる。真空引きによる密閉空間８の容積を小さくする方向にかかる力は規制部材２０５により受け止められる。このため、ベローズ４には伸張される方向に大きな力がかかることはない。よって、ベローズ４の肉厚を薄くしても、密閉空間８を真空引きした際に、ベローズ４が大きく伸張変形して破壊されることはない。また、ベローズ４の肉厚を薄くし、規制部材２０５を外管３０２および内管３０３よりも熱伝導率が低い弾性体で形成し、密閉空間８を真空空間とすることで、外管３０２と内管３０３とは良好に断熱される。これにより、外部空間と収容空間１１３とは良好に断熱される。

以上より、本実施の形態にかかる断熱壁構造体３０１に拠れば、真空引きの際にベローズが破損されるのを抑えるとともに、断熱性を十分に高めることができる。

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、１０１、２０１、３０１ 断熱壁構造体
２、１０２、２０２、３０２ 外管
３、１０３、２０３、３０３ 内管
４ ベローズ
５ 積層構造体
６ ポート
７ 真空ポンプ
８ 密閉空間
１１３ 収容空間
２０２ｅ、３０２ｅ 第１外管環状壁
２０３ｅ、３０３ｅ 内管環状壁
２０５ 規制部材
３０２ｆ 第２外管環状壁

Claims (2)

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、
   前記外管の端部と前記内管の端部とを接合するベローズと、
   前記外管に設けられ、前記外管と前記内管と前記ベローズとの間の密閉空間を減圧するためのポンプと接続するためのポートと、
   前記密閉空間における前記外管の底部と前記内管の底部との間に配置された複数枚のシート状部材を積層した積層構造体と、を備える、断熱壁構造体。
2. 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、
   前記外管の端部と前記内管の端部とを接合するベローズと、
   前記外管に設けられ、前記外管と前記内管と前記ベローズとの間の密閉空間を減圧するためのポンプと接続するためのポートと、
   前記外管の開口面に対して平行に内側に向かって延びる外管環状壁と、
   前記内管には形成され、前記外管環状壁と対向し、前記内管の開口面に対して平行に外側に向かって延びる内管環状壁と、
   前記外管環状壁と前記内管環状壁との間に配置された、前記密閉空間が減圧される際に前記内管および前記外管が移動するのを規制するための規制部材と、を備え、
   前記規制部材は、前記外管および前記内管よりも熱伝導率が低い材質で形成されている、断熱壁構造体。

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