JP6838500B2 - Double insulated wall structure - Google Patents
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Description
本発明は二重断熱壁構造体に関する。 The present invention relates to a double insulated wall structure.
両端が開口した外管と内管とが両端部において接合され、外管と内管との間に形成された密閉空間が減圧されている二重断熱壁構造体が知られている。特許文献1には、外管と内管との間の空隙を真空断熱層とした真空二重壁容器が開示されている。
A double heat insulating wall structure is known in which an outer pipe and an inner pipe having both ends open are joined at both ends, and a closed space formed between the outer pipe and the inner pipe is decompressed.
本願の発明者は、二重断熱壁構造体の加熱時における、外管と内管とを介設するベローズの偏心を防ぐために、密閉空間の鉛直下方側において、外管および内管と接するように設けた支持部材について検討した。支持部材を設けることにより、内管を加熱した際に内管の自重と内管の内容物の荷重とを支持することができるが、非加熱時から内管と支持部材とが接することにより、加熱時において支持部材方向への内管の熱膨張が制限されてしまい、内管が鉛直上方方向へ偏心し、それに伴いベローズが偏心してしまうという問題が生じることが判明した。 The inventor of the present application makes contact with the outer pipe and the inner pipe on the vertically lower side of the enclosed space in order to prevent the eccentricity of the bellows interposed between the outer pipe and the inner pipe when the double heat insulating wall structure is heated. The support member provided in the above was examined. By providing the support member, it is possible to support the weight of the inner pipe and the load of the contents of the inner pipe when the inner pipe is heated. It has been found that the thermal expansion of the inner tube in the direction of the support member is restricted during heating, the inner tube is eccentric in the vertically upward direction, and the bellows is eccentric accordingly.
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、加熱時にベローズが偏心して破損することを抑制することが可能な、二重断熱壁構造体を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a double heat insulating wall structure capable of suppressing eccentricity and breakage of bellows during heating.
本発明にかかる二重断熱壁構造体は、軸方向が鉛直方向と垂直になるように配置された外管および内管と、外管と内管との両端部を接合するベローズと、密閉空間における鉛直下方側に配設された外管と接する支持部材と、非加熱状態において、内管に対して軸方向に張力がかかるように伸張した状態で配設されるベローズと、径方向に所定の間隔を空けて対向している支持部材と内管と、を備える。 The double heat insulating wall structure according to the present invention includes an outer pipe and an inner pipe arranged so that the axial direction is perpendicular to the vertical direction, a bellows that joins both ends of the outer pipe and the inner pipe, and a closed space. A support member in contact with the outer pipe arranged on the vertically lower side in the above, and a bellows arranged in a state of being stretched so as to apply tension in the axial direction to the inner pipe in an unheated state, and predetermined in the radial direction. It is provided with a support member and an inner pipe which are opposed to each other at intervals of.
この二重断熱壁構造体は、非加熱状態において、支持部材の上面(z軸正側の面)と内管の下面(z軸負側の面)との間に所定の距離を有している。よって、外管の中心軸と内管の中心軸とがずれることなく、内管は管の径方向に均等に拡径することができる。内管は径方向に均等に拡径しているため、ベローズに対しても均等に外力がかかり、ベローズの偏心を抑制することができる。これにより、加熱時にベローズが偏心して破損することを抑制することができる。 This double heat insulating wall structure has a predetermined distance between the upper surface of the support member (the surface on the positive side of the z-axis) and the lower surface of the inner pipe (the surface on the negative side of the z-axis) in the unheated state. There is. Therefore, the inner pipe can be expanded evenly in the radial direction of the pipe without deviating from the central axis of the outer pipe and the central axis of the inner pipe. Since the inner tube is evenly expanded in the radial direction, an external force is evenly applied to the bellows, and the eccentricity of the bellows can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the bellows from being eccentrically damaged during heating.
本発明により、加熱時にベローズが偏心して破損することを抑制することが可能な、二重断熱壁構造体を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a double heat insulating wall structure capable of suppressing eccentricity and breakage of bellows during heating.
以下、本発明の具体的な実施の形態について、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の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に、図面は適宜、簡略化されている。
なお、当然のことながら、図1〜7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軸プラス向きが鉛直上向き、xy平面が水平面であり、図面間で共通である。なお、図1〜図7に示した一点鎖線は、中心線を示す。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Also, the drawings have been simplified as appropriate to clarify the description.
As a matter of course, the right-handed xyz coordinates shown in FIGS. 1 to 7 are for convenience to explain the positional relationship of the components. Usually, the z-axis plus direction is vertically upward, and the xy plane is a horizontal plane, which is common between drawings. The alternate long and short dash line shown in FIGS. 1 to 7 indicates the center line.
図1は、本実施の形態にかかる二重断熱壁構造体の構成を模式的に示す断面図(y軸正側の面)であり、図2は図1のII−II線に沿う断面図(x軸正側の面)である。図1および図2に示す二重断熱壁構造体1は、非加熱状態である。なお、二重断熱壁構造体1は、加熱炉として使用することができる。図1及び図2に示すように、二重断熱壁構造体1は、外管11と、内管12と、支持部材13と、ベローズBとを備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view (plane on the positive side of the y-axis) schematically showing the configuration of the double heat insulating wall structure according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. (The surface on the positive side of the x-axis). The double heat
図1及び図2に示すように、外管11及び内管12は両端の一部または全体が開口した円筒状部材である。ベローズBは可撓性を有する伸縮管であり、伸縮変位する。支持部材13は、上面と下面とがU字状の形状を有する断熱性素材である。具体的には、支持部材13の下面が外管11の底面の形状に対応する形状であり、支持部材13の上面が内管12の底面の形状に対応する形状である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施の形態において、外管11、内管12及びベローズBは金属から構成される。外管11、内管12およびベローズBを構成する金属は、例えば、ステンレス鋼、鉄鋼、チタンなどが含まれる。支持部材13は、断熱性素材である。断熱性素材は、外管11及び内管12よりも熱伝導率が低い素材であり、例えば、耐火レンガなどが含まれる。
In the present embodiment, the
図1に示すように、ベローズBは外管11と内管12とを接合する。図1では、ベローズBの張力により内管12が支持されている状態である。外管11および内管12とベローズBとの接合には、例えば、溶接を用いることができる。
As shown in FIG. 1, the bellows B joins the
図1及び図2に示すように、外管11と内管12とベローズBとの間には、密閉された空間14が形成されている。空間14は減圧された真空空間である。すなわち、外管11と内管12との間は、真空空間によって断熱されている。外管11の外側は外気である。内管12の内側は、二重断熱壁構造体1の加熱に際し内容物を収容するための収容空間15である。
As shown in FIGS. 1 and 2, a closed
図1及び図2に示すように、密閉された空間14における鉛直下方側に、外管11と接する支持部材13を配設する。支持部材13の配設に際し、支持部材13の上面(z軸正側の面)と内管12の下面(z軸負側の面)との間に所定の距離hを設ける。所定の距離hを設けることにより、二重断熱壁構造体1を加熱し、内管12の熱膨張が生じた際に、ベローズBの偏心を抑制することができる。ベローズBの偏心を抑制するメカニズムの詳細については、後述する。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
次に、二重断熱壁構造体1における外管11と内管12とをベローズBを介して接合する流れについて、以下に説明する。
図3は、本実施の形態にかかる二重断熱壁構造体の外管と内管とをベローズを介して接合する流れを模式的に示す断面図である。図3(a)は、外管11と内管12とをベローズBを介して接合させる前の状態を示す。図3(b)は、外管11と内管12とをベローズBを介して接合させた後の状態を示す。なお、図3に示す二重断熱壁構造体1は、非加熱状態を模式的に示す断面図である。
Next, the flow of joining the
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a flow of joining the outer pipe and the inner pipe of the double heat insulating wall structure according to the present embodiment via bellows. FIG. 3A shows a state before the
図3(a)に示すように、外管11と内管12との右端を接合させる前は、ベローズBは自然長Lc1の状態である。図3(a)は、梁Sを用いて、内管12に対しF1方向(上向き白抜き矢印、z軸正向き)の力を加えることによって支えつつ、外管11の左端と内管12の左端とをベローズBを介して接合している。
As shown in FIG. 3A, the bellows B is in a state of natural length Lc1 before joining the right ends of the
次に、図3(a)に示すように、外管11の右端と内管12の右端とをベローズBを介して接合する。まず、梁Sによって内管12を支える。具体的には、梁Sを用いて内管12をF1方向に持ち上げることにより、内管12を支える。梁Sにより内管12が支えられた状態を保持しつつ、ベローズBを軸方向変位(F2方向、x軸正向き)させる。ベローズBを軸方向変位させることにより、ベローズBに対して張力を加える。
Next, as shown in FIG. 3A, the right end of the
このように、ベローズBに張力を加えつつ、外管11の右端と内管12の右端とをベローズBを介して接合する。ここで、ベローズBに対して張力を加えない場合は、ベローズBは撓む。つまり、ベローズBに対して張力を加えない場合は、内管12の外管11の下面側への偏心が生じてしまう。本実施の形態では、ベローズBに対して張力を加えることにより、内管12の偏心を抑制することができる。
In this way, while applying tension to the bellows B, the right end of the
図3(b)は、図3(a)の工程を経て接合された二重断熱壁構造体1を示す。ベローズBは張力が加えられた状態であるため、ベローズBの状態は自然長Lc1よりも伸張した状態Lc2である(Lc1<Lc2)。図3(b)に示すように、内管12はベローズBの張力により軸方向に張力がかかった状態になるため、支持部材13の上面(z軸正側の面)と内管12の下面(z軸負側の面)との間に所定の距離hを有した状態となる。
FIG. 3B shows a double heat insulating
図3(b)に示すように、ベローズBを介して接合された外管11と内管12との間には、密閉された空間14が形成される。空間14は真空ポンプで減圧され真空空間となる。これにより外管11と内管12との間は、真空断熱される。
As shown in FIG. 3B, a
ここで、本発明が解決しようとする課題について詳しく説明する。本願の発明者は、二重断熱壁構造体の加熱時における、外管と内管とを介設するベローズの偏心を防ぐために、外管の内部底面に内管と接するように設けられた支持部材の配置について検討した。
図6は、比較例にかかる二重断熱壁構造体の非加熱時および加熱時の状態について模式的に示す断面図であり、図7は、図6のVII−VII線に沿う断面図である。図6(a)及び図7(a)は非加熱状態の構成を示し、図6(b)及び図7(b)は加熱状態において内管102に熱膨張が生じた状態を示す。
Here, the problem to be solved by the present invention will be described in detail. The inventor of the present application has provided a support provided on the inner bottom surface of the outer pipe so as to be in contact with the inner pipe in order to prevent eccentricity of the bellows interposed between the outer pipe and the inner pipe when the double heat insulating wall structure is heated. The arrangement of the members was examined.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the state of the double heat insulating wall structure according to the comparative example when not heated and when heated, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. .. 6 (a) and 7 (a) show the configuration in the non-heated state, and FIGS. 6 (b) and 7 (b) show the state in which the
図6(a)及び図7(a)に示すように、非加熱時において、内管102と支持部材103とが接するように支持部材103を設けた。支持部材103は、内管102の自重と内管102の内容物の荷重とを支持することができる。しかし、図6(b)及び図7(b)に示すように、内管102と支持部材103とが非加熱時から接することにより、加熱時における支持部材103方向への内管102の熱膨張が制限されてしまい、内管102が上部方向(F4方向)へ偏心し、ベローズBが偏心してしまうという問題が生じることが判明した。ベローズBの偏心とは、非加熱時の中心軸と加熱時の中心軸とがずれ、一致しないことをいう。
As shown in FIGS. 6 (a) and 7 (a), the
次に、本実施の形態にかかる二重断熱壁構造体1において、ベローズBの偏心を抑制するメカニズムについて説明する。
図4は、本実施の形態にかかる二重断熱壁構造体の加熱時の状態について模式的に示す断面図であり、図5は、図4のV−V線に沿う二重断熱壁構造体の断面図である。図4及び図5では、非加熱状態における内管の位置を二点鎖線によって示す。
Next, the mechanism for suppressing the eccentricity of the bellows B in the double heat insulating
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a state of the double heat insulating wall structure according to the present embodiment at the time of heating, and FIG. 5 is a double heat insulating wall structure along the VV line of FIG. It is a cross-sectional view of. In FIGS. 4 and 5, the position of the inner tube in the unheated state is indicated by a chain double-dashed line.
図1及び図2に示された二重断熱壁構造体1を加熱すると、図4及び図5に示すように内管12が熱膨張する。具体的には、内管12が加熱されることにより、内管12は径方向および軸方向(F3方向)へ熱膨張する。これにより、外管11と内管12との間隔が狭まるが、非加熱状態において、支持部材13の上面(z軸正側の面)と内管12の下面(z軸負側の面)との間に所定の距離hを有していたことにより、内管12は径方向に自由に熱膨張することができる。換言すると、外管11の中心軸と内管12の中心軸とがずれることなく、内管12は管の径方向に均等に拡径することができる。なお、支持部材13は、熱膨張により内管12が拡径したときに、内管12の自重と内管12の内容物の荷重とを支持することができる。
When the double heat insulating
このような内管12の熱膨張に伴い、内管12と接合されているベローズBに軸方向変位および径方向変位が生じる(Lc3<Lc2)。前述の通り、外管11の中心軸と内管12の中心軸とがずれることなく、内管12は径方向に均等に拡径しているため、ベローズBに対しても、均等に外力がかかる。すなわち、ベローズBの偏心を抑制することができ、偏心に起因するベローズBの破壊が生じにくい。
With such thermal expansion of the
以上より、本実施の形態では、軸方向が鉛直方向と垂直になるように配置された外管11および内管12と、外管11と内管12との両端部を接合するベローズBと、密閉空間14における鉛直下方側に配設された外管11と接する支持部材13と、非加熱状態において、内管12に対して軸方向に張力がかかるように伸張した状態で配設されるベローズBと、径方向に所定の間隔を空けて対向している支持部材13および内管12と、を備える。このような構成により、加熱時にベローズBが偏心して破損することを抑制することが可能な、二重断熱壁構造体を提供することができる。
From the above, in the present embodiment, the
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。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit.
1、100 二重断熱壁構造体
11、101 外管
12、102 内管
13、103 支持部材
14 密閉空間
15 収容空間
B ベローズ
S 梁
1,100 Double insulation wall structure 11,101 Outer pipe 12,102 Inner pipe 13,103
Claims (1)
前記外管および前記内管は、軸方向が鉛直方向と垂直になるように配置され、
前記外管と前記内管とは両端部においてベローズを介して接合され、
前記密閉空間における鉛直下方側には前記外管と接する支持部材が配設され、
非加熱状態において、前記内管に対して軸方向に張力がかかるように前記ベローズは伸張した状態で配設され、前記支持部材と前記内管とは径方向に所定の間隔を空けて対向している、
二重断熱壁構造体。 A double insulation wall structure in which the enclosed space between the outer pipe and the inner pipe is decompressed.
The outer pipe and the inner pipe are arranged so that the axial direction is perpendicular to the vertical direction.
The outer pipe and the inner pipe are joined via bellows at both ends.
A support member in contact with the outer pipe is arranged on the vertically lower side in the closed space.
In the unheated state, the bellows are arranged in an extended state so that tension is applied to the inner tube in the axial direction, and the support member and the inner tube face each other with a predetermined distance in the radial direction. ing,
Double insulated wall structure.
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