JP6842156B2

JP6842156B2 - 防爆恒温槽

Info

Publication number: JP6842156B2
Application number: JP2016209068A
Authority: JP
Inventors: 亮太郎西脇
Original assignee: 株式会社システック
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2036-10-25
Also published as: JP2018072048A

Description

本発明は、防爆構造であり、容器内を一定温度に保つことができる恒温槽に関し、具体的には、容器内にファンやヒータ等がない防爆恒温槽に関する。

窒素などの不燃性ガスを容器内に充填することによって、容器内の着火を防ぐことができる内圧防爆構造が知られている（特許文献１、２を参照。）。このような内圧防爆構造として、例えば、容器内にヒータを設け、導入されるパージガスをヒータで加熱後、容器内で循環させることにより容器内の雰囲気の昇温速度を大きくする内圧防爆型恒温槽が提案されている（特許文献１を参照。）。また、容器内にヒータを設け、導入されたガスをヒータで加熱後、容器内に設けたファンにより撹拌することで容器内の温度を調整する内圧防爆型恒温槽が提案されている（特許文献２を参照。）。

特開平７−１２７９５号公報実開平６−６５８６０号公報

例えば、可燃性流体が含まれる装置や機器を恒温槽に収容して、そのまま耐久試験等を行う必要があるような場合、恒温槽容器内に回転するファンや表面が高温になるヒータ等の要素がないことが望まれる。
しかし、特許文献１、２に記載されているような内圧防爆構造では、容器内にヒータを備えるためヒータ周辺が特に高温となり、温度のむらがヒータ付近に生じる。また、ヒータを配設するための場所が容器内に必要となる。更に、特許文献２に記載されている内圧防爆型恒温槽では、容器内にファンが備えられているため、ファンの接触部分等から発火が生じないように対策を講じる必要がある。
本発明は、上述の課題を解決するものであり、容器内にファンやヒータ等を設けることなく、容器内の温度の偏りを少なくすることができる防爆型恒温槽を提供することを目的とする。

本発明は、以下の通りである。
１．外形が六面体状であってその１面に開口を有する容器部、及び前記容器部の開口を塞ぐことが可能な扉部を備える防爆恒温槽であって、前記容器部の側面、天面及び底面を構成する各壁部、並びに前記扉部は、前記容器部の内側となる内壁板と外側となる外壁板とが所定の隙間を隔てて対向しており、前記外壁板の外側の表層に断熱材を備え、前記各壁部及び前記扉部のそれぞれの前記内壁板と前記外壁板との隙間が熱媒体の流通路を構成することを特徴とする防爆恒温槽。
２．前記各壁部及び前記扉部は、それぞれ前記流通路に接続される前記熱媒体の供給口及び排出口を備え、１つのタンクに貯留される前記熱媒体が前記各壁部及び前記扉部それぞれの前記流通路を通して循環供給される前記１．記載の防爆恒温槽。
３．前記各壁部及び前記扉部内のそれぞれの前記内壁板と前記外壁板との間に仕切板を備え、前記仕切板により蛇行又は並行する前記流通路が形成されている前記１．又は２．に記載の防爆恒温槽。
４．前記仕切板は、前記内壁板と前記外壁板に交互に立設されている前記３．記載の防爆恒温槽。
５．容器部内に設けられる温度センサ、圧力センサ及び酸素センサと、容器部に設けられ、所定のガスを容器部内に導入するガス流入口と、を備える前記１．乃至４．のいずれかに記載の防爆恒温槽。

本発明によれば、外形が六面体状であってその１面に開口を有する容器部、及び前記容器部の開口を塞ぐことが可能な扉部を備える防爆恒温槽であって、前記容器部の側面、天面及び底面を構成する各壁部、並びに前記扉部は、前記容器部の内側となる内壁板と外側となる外壁板とが所定の隙間を隔てて対向しており、前記外壁板の外側の表層に断熱材を備え、前記各壁部及び前記扉部のそれぞれの前記内壁板と前記外壁板との隙間が熱媒体の流通路を構成するため、容器の壁部及び扉部毎に、内壁板と外壁板との間に温度調整用の熱媒体を流通させ、壁部及び扉部の内面において熱交換を行わせることにより、容器内の温度の偏りを少なくしつつ、一定の温度に保つことができる。また、容器内にヒータがなく、空気を循環させるファンもないため、発火のおそれがなく、可燃性流体が含まれる装置や機器をそのまま容器内に収容して耐久試験等を行うことができる。
前記各壁部及び前記扉部は、それぞれ前記流通路に接続される前記熱媒体の供給口及び排出口を備え、１つのタンクに貯留される前記熱媒体が前記各壁部及び前記扉部それぞれの前記流通路を通して循環供給される場合は、外部に設けられたタンク内の熱媒体の温度制御が容易であり、タンクと各壁部及び扉部それぞれとの間で熱媒体の循環を容易に行うことができる。
前記各壁部及び前記扉部内のそれぞれの前記内壁板と前記外壁板との間に仕切板を備え、前記仕切板により蛇行又は並行する前記流通路が形成されている場合は、各壁部及び扉部内の面全体を熱媒体が流通するため、面全体により熱交換を効率的に行うことができ、容器内を一定の温度に保つことが容易になる。
前記仕切板は、前記内壁板と前記外壁板に交互に立設されている場合は、面全体による熱交換を行うことができ、各壁部及び扉部の構造を簡素にすることができる。
容器部内に設けられる温度センサ、圧力センサ及び酸素センサと、容器部に設けられ、所定のガスを容器部内に導入するガス流入口と、を備える場合は、容器部内の防爆性能を保つことができるようにフィードバック制御を行うことができる。

本発明は、以下の通りである。
１．外形が六面体状であってその１面に開口を有する容器部、及び前記容器部の開口を塞ぐことが可能な扉部を備える防爆恒温槽であって、
前記容器部の側面、天面及び底面を構成する各壁部、並びに前記扉部は、前記容器部の内側となる内壁板と外側となる外壁板とが所定の隙間を隔てて対向し、それぞれ分離された内部空間が形成されており、
前記外壁板の外側の表層に断熱材を備え、
前記各壁部及び前記扉部の各前記内部空間は、それぞれ別個の熱媒体の流通路を構成しており、
前記各壁部及び前記扉部は、それぞれ前記流通路に接続される前記熱媒体の供給口及び排出口を備え、前記熱媒体は前記各壁部及び前記扉部のそれぞれに供給されることを特徴とする防爆恒温槽。
２．１つのタンクに貯留される前記熱媒体が前記各壁部及び前記扉部それぞれの前記流通路を通して循環供給される前記１．記載の防爆恒温槽。
３．前記各壁部及び前記扉部内のそれぞれの前記内壁板と前記外壁板との間に仕切板を備え、前記仕切板により蛇行又は並行する前記流通路が形成されている前記１．又は２．に記載の防爆恒温槽。
４．前記仕切板は、前記内壁板と前記外壁板に交互に立設されている前記３．記載の防爆恒温槽。
５．容器部内に設けられる温度センサ、圧力センサ及び酸素センサと、容器部に設けられ、所定のガスを容器部内に導入するガス流入口と、を備える前記１．乃至４．のいずれかに記載の防爆恒温槽。

ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

本実施形態に係る防爆型恒温槽（１）は、外形が六面体状であってその１面に開口を有する容器部（２）と、容器部（２）の開口を塞ぐことが可能な扉部（３）を備える（例えば図１を参照。）。防爆型恒温槽（１）の大きさは特に問わない。扉部（３）は、容器部（２）の開口を開閉可能な構造とすることができる。
容器部２は、防爆構造の恒温槽として用いることができるものであればよく、その材質を特に問わない。また、開口部２１を有する形状であればよく、図１に示す六面体状の箱形形状の他、円筒形状等を例示することができる。また、開口部２１の配設位置は図１においては容器部２の側面であるが、これに限られず天井面等に設けてもよい。

容器部２の側面（２４〜２６）、天面（２７）及び底面（２８）を構成する各壁部２４〜２８、並びに扉部３は、容器部２の内側となる内壁板４６と外側となる外壁板４７とが所定の隙間を隔てて対向しており、外壁板４７の外側の表層に断熱材４８を備え、各壁部２４〜２８及び扉部３のそれぞれの内壁板４６と外壁板４７との隙間が熱媒体の流通路４を構成する。すなわち、壁部２４〜２８及び扉部３は、一定の間隔を隔てて対向する内壁板４６と外壁板４７により二重構造とされており、その隙間が熱媒体の流通路４となるように形成されている。内壁板４６及び外壁板４７は平板状であり、例えば、両者の縁部に枠部材を接合して一体化させることによって、壁部２４〜２８及び扉部３のそれぞれを形成することができる。外壁板４７側には、断熱材４８が備えられる。外部との熱交換を防ぐことができる限り、断熱材４８の材料や配設方法は問わない。一方、内壁板４６は、熱媒体と容器部２内との熱交換を効率的にするため、金属等であることが好ましい。

流通路４は、各壁部２４〜２８及び扉部３の全面にわたって形成されている。また、各壁部２４〜２８及び扉部３の内壁板４６と外壁板４７との間は、仕切板４１によって仕切られており、蛇行（図２、３を参照）又は並行（図４を参照）した流路が形成されるようにすることができる。
仕切板４１の数や配設方法は問わず、例えば、内壁板４６に立設された仕切板４１と、外壁板４７に立設された仕切板４１とが交互となるように配設することができる。また、内壁板４６又は外壁板４７の一方から仕切板４１が立設されていてもよい。

各壁部２４〜２８及び扉部３には、それぞれ熱媒体の供給口４３及び排出口４５が設けられており、それぞれ内部の流通路４に接続されている。そして１つのタンク８１に貯留されて温度が調整された熱媒体が、各壁部２４〜２８及び扉部３のそれぞれの流通路４を通して循環供給される。
各供給口４３には、それぞれ熱媒体の供給管６３が接続されている。また、各排出口４５には、それぞれ熱媒体の排出管６５が接続されている。供給管６３及び排出管６５の他端側は、タンク８１に接続される。
供給管６３及び排出管６５によって供給・排出される熱媒体の種類は、恒温槽として使用する条件によって適宜選択することができ、水、油等を例示することができる。熱媒体は、任意の手段によって必要な温度に加温又は冷却される。

また、容器部２には、容器部２内の雰囲気を検出するために適宜防爆型のセンサを設けることができる。このセンサの例として、温度センサ５１、圧力センサ５２、酸素センサ５３、湿度センサ等を挙げることができる。更に、容器部２には、容器部２内を満たすガスを供給及び排出するするガス流入口７１、ガス排出口７２を設けることができる。

防爆型恒温槽（１）の具体的な形態を図面に従って詳細に説明する。
本実施例の防爆型恒温槽１は、窒素ガスを充填する防爆構造の恒温槽として用いることができ、ガソリンや水素等の可燃性流体を含む装置・機器・部品の耐久試験等に適用することができる。防爆型恒温槽１は、容器内にヒータやファンを有しないため、発火等のおそれがなく、可燃性流体を含む装置等をそのまま容器内に収容することができる。また、防爆型恒温槽１は、図１に示すように、容器部２と扉部３とからなり、各種センサ（温度センサ５１、圧力センサ５２、酸素センサ５３）、ガス流入口７１、ガス排出口７２を備えている。
防爆型恒温槽１は、熱媒体として水を用い、容器部２内を−６０〜２００℃の温度に保つことができる。

容器部２は、約１ｍ角の金属製の箱形状であり、側面の一面の全体が開口する開口部２１を備えている。扉部３は、開口部２１にヒンジ２９を介して設けられており、開口部２１を開閉する扉として機能する。

容器部２の３つの壁面２４〜２６、天井面２７及び底面２８である壁部２４〜２８と、扉部３とには、図２に示すように、容器内側に形成されている流通路４と、容器外側に設けられている断熱材４８を備えている。
流通路４は、図２に例示するように、熱媒体供給口４３から供給される熱媒体を、各壁部２４〜２８及び扉部３のそれぞれの全体（全面）を通過させて、熱媒体排出口４５から排出させる流路となっている。また、流通路４は、壁部２４〜２８及び扉部３内の容器部内側の内壁板４６と容器部外側の外壁板４７とに交互に立設された仕切板４１によって、容器部内側と容器部外側とを蛇行する流路が形成されている。

各壁部２４〜２８及び扉部３に設けられた熱媒体供給口４３は、それぞれ熱媒体の供給管６３に接続されている。各壁部２４〜２８及び扉部３に設けられた熱媒体排出口４５は、それぞれ熱媒体の排出管６５に接続されている。各供給管６３に経路には、それぞれタンク８１内に貯留されている熱媒体を圧送する耐圧防爆型のポンプ８２が備えられており、熱媒体はそれぞれ別個に供給される。また、各排出管６５は、熱媒体をタンク８１に排出する。タンク８１内の熱媒体は、タンク８１内に設けられた内圧防爆型のヒータ８３による加熱と、熱交換器８５を介して接続される内圧防爆型の冷却器８７による冷却によって、容器部２内を所定の温度に維持することができるように温度制御を行うことができる。

ガス流入口７１は、弁７４を介して供給される窒素ガスを容器部２に導入するための開口部である。また、ガス排出口７２は、弁７６の制御により容器部２内の窒素ガスを排出するための開口部である。

温度センサ５１は容器部２内の温度を計測するためのセンサである。温度センサ５１は、計測される温度が所定の温度を保つように、ヒータ８３及び冷却器８７を動作させるための制御に用いられる。
圧力センサ５２は、容器部２内の気圧を計測するためのセンサである。圧力センサ５２は、容器部２内に充填される窒素ガスが一定圧力を保つように弁７４、７６を制御し、防爆性能を維持するために用いられる。
酸素センサ５３は、容器部２内の酸素濃度を計測するためのセンサである。酸素センサ５３は、容器部２内に酸素濃度が一定以下であるかを計測して、弁７４、７６を制御して窒素ガスを循環させて酸素濃度を低下させたり、警報を発したりすることにより、防爆性能を維持するために用いられる。

このような防爆型恒温槽１は、各壁部２４〜２８及び扉部３の流通路４にタンク８１から所定温度の熱媒体が供給されることにより、容器部２の全ての内表面から熱媒体の熱が放射されることによって加温することができる。また、容器部２の全ての内表面から容器部２内の熱を熱媒体に吸熱させることによって冷却することができる。そして、温度センサ５１によって前記加熱及び前記冷却の制御を行うことで、容器部２内の温度を一定に保つようにすることができる。扉部３を含め容器部２の全ての内面の熱交換により行われるため、容器部２内の温度を均一に保つように制御することは容易である。また、防爆型恒温槽１は、容器部２に温度を均一に保つためにファン等の可動要素を備えていないため、防爆性能に優れる。

１；防爆型恒温槽、２；容器部、２１；開口部、２４〜２８；壁部、２９；ヒンジ、３；扉部、４；流通路、４１；仕切板、４３；熱媒体供給口、４５；熱媒体排出口、
５１；温度センサ、５２；圧力センサ、５３；酸素センサ、６３；熱媒体供給管、６５；熱媒体排出管、
７１；ガス流入口、７２；ガス排出口、７４、７６；弁、８１；タンク、８３；ヒータ、８５；熱交換器、８７；冷却器。

Claims

外形が六面体状であってその１面に開口を有する容器部、及び前記容器部の開口を塞ぐことが可能な扉部を備える防爆恒温槽であって、
前記容器部の側面、天面及び底面を構成する各壁部、並びに前記扉部は、前記容器部の内側となる内壁板と外側となる外壁板とが所定の隙間を隔てて対向し、それぞれ分離された内部空間が形成されており、
前記外壁板の外側の表層に断熱材を備え、
前記各壁部及び前記扉部の各前記内部空間は、それぞれ別個の熱媒体の流通路を構成しており、
前記各壁部及び前記扉部は、それぞれ前記流通路に接続される前記熱媒体の供給口及び排出口を備え、前記熱媒体は前記各壁部及び前記扉部のそれぞれに供給されることを特徴とする防爆恒温槽。
１つのタンクに貯留される前記熱媒体が前記各壁部及び前記扉部それぞれの前記流通路を通して循環供給される請求項１記載の防爆恒温槽。
前記各壁部及び前記扉部内のそれぞれの前記内壁板と前記外壁板との間に仕切板を備え、前記仕切板により蛇行又は並行する前記流通路が形成されている請求項１又は２に記載の防爆恒温槽。
前記仕切板は、前記内壁板と前記外壁板に交互に立設されている請求項３記載の防爆恒温槽。
容器部内に設けられる温度センサ、圧力センサ及び酸素センサと、
容器部に設けられ、所定のガスを容器部内に導入するガス流入口と、を備える請求項１乃至４のいずれかに記載の防爆恒温槽。