JP7160019B2 - 熱保護容器 - Google Patents

Description

本発明は、対象体を熱から保護する熱保護容器に関する。

例えば、鋼材を加熱炉内で加熱処理する場合、鋼材の温度は、通常、加熱炉内の温度や加熱時間や鋼材の形状等に基づいて、計算により求められている。しかしながら、計算結果の温度の精度を確認したいときや、加熱炉の立ち上げの際に温度を計算で求めるのに必要な各種パラメータを得たいときには、加熱炉内の鋼材の温度を直接測定して求めるようにしている。

このような加熱炉内の鋼材の温度を直接測定する場合、加熱炉の外部に設置した温度記録装置に導線を介して接続した温度センサを鋼材に取り付け、当該鋼材を加熱炉内に装入して当該加熱炉内で移動させながら導線を介して加熱炉の外部の温度記録装置に温度センサからの温度を記録することが考えられる。

しかしながら、このような場合には、加熱炉内に導線を連続的に送り込まなければならないことから、導線が加熱炉内の耐火物と接触して、温度センサの脱落や、導線の切断や、耐火物の損傷等を引き起こしてしまうおそれがある。

そのため、鋼材に温度センサと共に温度記録装置も取り付けて、加熱炉内で鋼材と一体的に温度記録装置を移動させながら温度センサからの温度を当該温度記録装置に記録するようにしている。

このとき、温度記録装置が加熱炉内で高温雰囲気（約１０００℃）に曝されてしまうことから、例えば、外箱と内箱との間に水を入れた熱保護容器の当該内箱の内部に温度記録装置を設置し、当該熱保護容器を鋼材に取り付けることにより、加熱炉からの熱を熱保護容器内の水に吸収させ、生じた水蒸気を外箱の排気口から放出して、温度記録装置の温度上昇を抑制するようにしている（例えば、下記特許文献１参照）。

実願昭６０－２８６１９号（実開昭６１－１４５３００号）のマイクロフィルム

しかしながら、鋼材が丸棒材であると、周方向に転がり易いため、前述したような従来の熱保護容器を丸棒材に取り付けると、丸棒材の転がりに伴って熱保護容器が揺動したときに外箱内の水が排気口から流出してしまい、熱保護を十分に行うことが難しくなってしまっていた。

このような問題は、上述したように温度記録装置を加熱炉の熱から保護する熱保護容器に限らず、対象体を熱から保護するための熱保護容器であれば、上述した場合と同様に起こり得ることであった。

このようなことから、本発明は、排気口からの水の流出を防止することができる熱保護容器を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、本発明に係る熱保護容器は、対象体を熱から保護する熱保護容器において、前記対象体を内部に保持する内箱と、前記内箱を内部に保持すると共に当該内箱の周囲を覆うように内部に高吸水性高分子体を充填されて水蒸気を放出する排気口を設けられた外箱とを備えていることを特徴とする。

本発明に係る熱保護容器によれば、高吸水性高分子体が水を吸収保持するので、排気口からの水の流出を防止することができる。このため、熱保護容器を不安定な形状体や構造物に取り付けて揺動したとしても、対象体の十分な熱保護を確実に行うことができる。

本発明に係る熱保護容器の主な実施形態の概略構成図である。 本発明に係る熱保護容器の効果確認実験における炉内及び内箱内の温度の経時変化を表すグラフである。

本発明に係る熱保護容器の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する実施形態のみに限定されるものではない。

〈主な実施形態〉
本発明に係る熱保護容器の主な実施形態を図１，２に基づいて説明する。

図１に示すように、対象体である温度記録装置２１を熱から保護する熱保護容器１０の外箱１１の内部には、内箱１２が配設されている。外箱１１は、一端面（図１中、左端面）において、内箱１２を外側と内側との間で貫通移動させることができるようになっており、一端面側（図１中、左端面側）が内箱１２の一端面側（図１中、左端面側）を着脱可能に保持できるようになっている。

内箱１２の内部には、温度記録装置２１が設置されている。内箱１２は、一端面側（図１中、左端面側）において、温度記録装置２１を内側と外側との間で貫通移動させることができるようになっている。また、温度記録装置２１には、外部の図示しない熱電対等の温度センサに接続する導線２２が内箱１２の一端面側（図１中、左端面側）を貫通して接続している。

外箱１１の天井面の周縁には、外箱１１の内側と外側との間を連通する網目形状をなす排気口１３が設けられている。外箱１１の排気口１３を除いた天井面及び床面の外側には、高耐熱性を有する断熱材１４がそれぞれ取り付けられている。

外箱１１の内部には、高い水分保持性能を有する粒状の高吸水性高分子体１５が内箱１２の周囲を覆うように充填されている。高吸水性高分子体１５は、ポリアクリル酸塩系，ポリスルホン酸塩系，無水マレイン酸塩系，セルロース系，デンプン系のうちの少なくとも一種の高分子材料からなり、自重の約１０～１０００倍の水を吸収保持することができると共に、１００℃以上の耐熱温度を有するものとなっている。

外箱１１の一端面側（図１中、左端面側）及び他端面側（図１中、右端面側）には、Ｌ字型をなすブラケット１６の一端側（図１中、上端側）がそれぞれ固定されている。ブラケット１６の他端側（図１中、下端側）は、被処理体である円柱形状の鋼材である丸棒材１の外周面にボルト等を介してそれぞれ取り付けられることにより、外箱１１を丸棒材１の外周面に固定するようになっている。

このような本実施形態に係る熱保護容器１０においては、まず、導線２２を接続した温度記録装置２１を内箱１２内に設置する。そして、内箱１２を外箱１１の内部に取り付けると共に、外箱１１内に高吸水性高分子体１５を充填して、内箱１２を高吸水性高分子体１５で包囲する。

次に、加熱温度及び時間，高吸水性高分子体１５の充填量及び保水可能量，熱保護容器１０の内部容量及び断熱性能等に基づいて、予め算出した量の水を高吸水性高分子体１５に加える。これにより、高吸水性高分子体１５は、加えたすべての水を吸収保持して、ゲル状になって内箱１２の周囲を包み込む。

続いて、熱保護容器１０を丸棒材１の外周面に載せてブラケット１６をボルト等によって丸棒材１に固定すると共に、導線２２に接続する前記温度センサを丸棒材１に固定する。そして、丸棒材１を加熱炉内に装入すると、熱保護容器１０は、高吸水性高分子体１５に保持された水が加熱炉からの熱を吸収して水蒸気となり、高吸水性高分子体１５から離脱して排気口１３から外箱１１の外部へ放出される。これにより、温度記録装置２１は、温度上昇が抑制される。

このとき、丸棒材１が周方向へ転がって、熱保護容器１０が揺動したとしても、水が高吸水性高分子体１５に吸収保持されていることから、排気口１３から外箱１１の外部への水の流出が防止される。くわえて、水を吸収保持している粒状の高吸水性高分子体１５がゲル状となって膨潤し、排気口１３の網目の目開きサイズ（１ｍｍ以上１０ｍｍ以下）よりも大きくなっていることから、外箱１１の外部への高吸水性高分子体１５の漏出も防止される。このため、水及び高吸水性高分子体１５は、外箱１１の内部に保持された状態で維持される。

したがって、本実施形態に係る熱保護容器１０によれば、丸棒材１が転がって熱保護容器１０が揺動しても、水が排気口１３から流出してしまうことを防止できるので、温度記録装置２１の十分な熱保護を確実に行うことができ、不安定な形状の鋼材であっても、何ら問題なく温度を計測することができる。

ここで、本実施形態に係る熱保護容器１０の効果確認実験について説明する。
熱保護容器１０の内箱１２の内部に温度記録装置２１を設置すると共に導線２２で接続した温度センサも併せて設置し、外箱１１の内部にポリアクリル酸塩系の高吸水性高分子体１５の粒状体を充填して高吸水性高分子体１５に水を十分に加える。そして、熱保護容器１０を加熱炉の内部に装入して加熱炉内を昇温し、内箱１２の内部温度を経時的に計測した。その結果を図２に示す。

図２からわかるように、加熱炉の内部が温度上昇すると、熱保護容器１０の内箱１２内も温度上昇するものの、１００℃で温度上昇が停止してほぼ一定の温度を維持した。このことから、水を吸収保持した高吸水性高分子体１５は、液状の水が蒸気化するときと同様な挙動を示し、水蒸気の発生と共に流動して内箱１２に常に接触した状態となっていることが明らかとなった。

また、加熱終了後に熱保護容器１０を加熱炉から抽出して外箱１１内を目視確認したところ、高吸水性高分子体１５は、加熱前と同様なゲル化状態を維持していた。

以上のことから、本実施形態に係る熱保護容器１０は、液状の水を使用した従来の場合と同等な温度上昇抑制能力を有すると認められた。

なお、排気口１３の網目の目開きサイズは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であると好ましい。１ｍｍ未満であると、目詰まりを生じ易くなり、水蒸気の放出機能の低下を生じるおそれがあるため、好ましくなく、１０ｍｍを超えると、高吸水性高分子体１５を漏出させてしまうおそれがあるため、好ましくない。

〈他の実施形態〉
前述した実施形態においては、丸棒材１に熱保護容器１０を取り付けた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。他の実施形態として、例えば、円筒形状をなす丸管材等を始めとした転がり易い不安定な形状体や構造物に取り付ける場合だけでなく、起伏や円弧等のような非直線的に走行するコンベア等に載置するような場合でも、前述した実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。

さらには、角柱形状をなす角棒材や角筒形状をなす角筒材等の安定した形状体や構造物を始めとして、一直線的に走行するコンベア等に載置するような場合であっても、何ら問題なく適用することができる。

また、前述した実施形態においては、温度記録装置２１を加熱炉の熱から保護する熱保護容器１０の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、対象体を熱から保護する熱保護容器であれば、前述した実施形態の場合と同様に適用することができる。

本発明に係る熱保護容器は、排気口からの水の流出を防止することができ、対象体の十分な熱保護を確実に行うことができるので、鉄鋼産業を始めとして、各種産業に極めて有益に利用することができる。

１ 丸棒材
１０ 熱保護容器
１１ 外箱
１２ 内箱
１３ 排気口
１４ 断熱材
１５ 高吸水性高分子体
１６ ブラケット
２１ 温度記録装置
２２ 導線

Claims (7)

1. 対象体を熱から保護する熱保護容器において、
   前記対象体を内部に保持する内箱と、
   前記内箱を内部に保持すると共に当該内箱の周囲を覆うように内部にポリアクリル酸塩系の高吸水性高分子体の粒状体を充填されて水蒸気を放出する網目形状の排気口を設けられた外箱と
   を備えていることを特徴とする熱保護容器。
2. 請求項１に記載の熱保護容器において、
   前記外箱の外面に断熱材が取り付けられている
   ことを特徴とする熱保護容器。
3. 請求項１又は請求項２に記載の熱保護容器において、
   前記外箱の前記排気口の網目の目開きサイズが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である
   ことを特徴とする熱保護容器。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱保護容器において、
   前記高吸水性高分子体が、自重の１０～１０００倍の水を保持するものである
   ことを特徴とする熱保護容器。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱保護容器において、
   前記対象体が、温度を記録する温度記録装置である
   ことを特徴とする熱保護容器。
6. 請求項５に記載の熱保護容器において、
   加熱炉内に装入される鋼材に取り付けられるものである
   ことを特徴とする熱保護容器。
7. 請求項６に記載の熱保護容器において、
   前記鋼材が円柱形状又は円筒形状をなしている
   ことを特徴とする熱保護容器。

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