(57)【要約】【課題】断熱材に直接触れずに、狭い作業者の活動範囲内で、簡便、迅速、かつ隙間なく断熱材を施工可能な断熱構造体およびその形成方法を提供する。【解決手段】被断熱体１０に、不定形断熱材１０１の注入口１１１を有する耐熱性無機質繊維製の袋体１１０を設置する袋体設置工程と、袋体１１０に不定形断熱材１０１を封入する断熱材封入工程と、を含む、断熱構造体１００の形成方法が提供される。また、被断熱体１０、２０と、被断熱体１０、２０に１つまたは２つ以上設置され、不定形断熱材の注入口１１１を有する耐熱性無機質繊維製の袋体１１０と、袋体１１０を被断熱体１０、２０に固定する固定部材１５０と、を備え、袋体１１０には、不定形断熱材１０１が内封されている、断熱構造体１００が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被断熱体に、不定形断熱材の注入口を有する耐熱性無機質繊維製の袋体を設置する袋体設置工程と、
前記袋体に前記不定形断熱材を封入する断熱材封入工程と、
を含む、断熱構造体の形成方法。
【請求項２】
前記袋体設置工程において、前記注入口を前記被断熱体側に向けた状態で前記袋体を設置する、請求項１に記載の断熱構造体の形成方法。
【請求項３】
前記被断熱体が工業炉であり、
築炉時に、前記工業炉内面の耐火物ライニングとして、前記袋体に前記不定形断熱材が封入された断熱性袋体を使用する、請求項１または２に記載の断熱構造体の形成方法。
【請求項４】
被断熱体と、
前記被断熱体に１つまたは２つ以上設置され、不定形断熱材の注入口を有する耐熱性無機質繊維製の袋体と、
前記袋体を前記被断熱体に固定する固定部材と、
を備え、
前記袋体には、前記不定形断熱材が内封されている、断熱構造体。
【請求項５】
前記注入口が、逆止弁構造を有する、請求項４に記載の断熱構造体。
【請求項６】
前記袋体が、隣接する袋体との接続部分に相欠き接ぎ構造を有する、請求項４または５に記載の断熱構造体。
【請求項７】
前記袋体がマチ部を有し、
前記袋体が、前記被断熱体に設置された状態で、前記マチ部の幅が鉛直下方に向けて次第に小さくなる形状を有する、請求項４〜６のいずれか一項に記載の断熱構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱構造体及びその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工業炉内面に耐火物層（耐火物ライニング）の施工を行う場合、断熱材（ブランケット等）の築炉、流し込み、パッチング、吹き付け、貼りつけ等が行われている。特に、極めて狭い炉での施工では、主に貼りつけ施工が行われる。例えば、コークス炉における炭化室壁の補修の際の断熱材施工や、熱処理炉の内壁の断熱材施工では、手作業で断熱材の貼りつけが行われている。このような耐火物層の施工方法として、例えば、特許文献１および特許文献２には、コークス炉の炭化室窯口部を断熱するために、炭化室窯口部にマット状セラミックファイバーをモルタルセメントによって貼りつける方法が開示されている。また、特許文献３および特許文献４には、大型熱処理炉等の内壁に特殊断熱材を貼りつける方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８３９８９号公報
【特許文献２】特開２０１０−８３９９０号公報
【特許文献３】特開平１−１５００９８号公報
【特許文献４】特開平３−１４０７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１および特許文献２に記載された貼りつけ施工法では、狭い炉内で炉内面を隙間なく断熱材で覆うことに多大な時間を要するという問題があった。また、狭い炉内にて固形の断熱材を施工場所まで運搬することは困難であるという問題もあった。さらに、最近、断熱材に一般的に含まれているアルミナシリカ繊維は、人体に影響を及ぼすことが分かってきた。特に、リフラクトリーセラミックファイバー（ＲＣＦ）は、平成２７年１１月より、新たに、労働安全衛生法施行令及び特定化学物質障害予防規則の規制対象となった。通常、貼りつけ施工法では、施工者はこの断熱材を持って断熱対象の炉まで運搬し、貼りつけするため、施工者が飛散した断熱材を吸引する恐れがあった。施工後においても、断熱材は大気に暴露しているため、断熱材が飛散し、それを吸引する恐れもあった。このような事情から、断熱材に直接触れずに、狭い炉内で簡便かつ迅速に断熱材を施工する方法が求められていた。
【０００５】
一方、特許文献３および特許文献４の方法では、作業者が活動できる範囲が非常に狭い上に、マンホール等が小さく、大きな施工体を持ち込む必要がある場合には、施工体の小型化がさらに必要となるという問題があった。また、施工体の小型化ができたとしても、部品数が増えるために、結果的に施工時間が増加する傾向にあった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、断熱材に直接触れずに、狭い作業者の活動範囲内で、簡便、迅速、かつ隙間なく、工業炉の内面に断熱材を施工可能な断熱構造体およびその形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被断熱体に、不定形断熱材の注入口を有する耐熱性無機質繊維製の袋体を設置する袋体設置工程と、前記袋体に前記不定形断熱材を封入する断熱材封入工程と、を含む、断熱構造体の形成方法が提供される。
【０００８】
このように、耐熱性無機質繊維からなる布で縫製された袋体を工業炉等の非断熱材に設置し、その袋体の内部に断熱材を流し込んで封入することにより、自由な形状の断熱材を簡便、迅速かつ隙間なく、工業炉等の被断熱材に施工できる。
【０００９】
前記袋体設置工程において、前記注入口を前記被断熱体側に向けた状態で前記袋体を設置してもよい。
【００１０】
前記被断熱体が工業炉であり、築炉時に、前記工業炉内面の耐火物ライニングとして、前記袋体に前記不定形断熱材が封入された断熱性袋体を使用してもよい。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被断熱体と、前記被断熱体に１つまたは２つ以上設置され、不定形断熱材の注入口を有する耐熱性無機質繊維製の袋体と、前記袋体を前記被断熱体に固定する固定部材と、を備え、前記袋体には、前記不定形断熱材が内封されている、断熱構造体が提供される。
【００１２】
このように、断熱構造体が、工業炉等の非断熱材に設置され、耐熱性無機質繊維からなる布で縫製された袋体を有し、その袋体の内部に断熱材が内封されていることにより、自由な形状の断熱材が簡便、迅速かつ隙間なく、工業炉等の被断熱材に施工された断熱構造体が得られる。
【００１３】
前記注入口が、逆止弁構造を有してもよい。
【００１４】
前記袋体が、隣接する袋体との接続部分に相欠き接ぎ構造を有してもよい。
【００１５】
前記袋体がマチ部を有し、前記袋体が、前記被断熱体に設置された状態で、前記マチ部の幅が鉛直下方に向けて次第に小さくなる形状を有してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、人体に影響を与える断熱材に直接触れずに、狭い作業者の活動範囲内で、簡便、迅速かつ隙間なく、工業炉の内面に断熱材を施工できる。また、施工後も断熱材の大気への暴露がない状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る断熱構造体の一例を示す斜視図である。
【図２】同実施形態に係る袋体および固定部材の一例を示す正面図である。
【図３】図２の袋体への断熱材の注入前後の状態を示す側面図である。
【図４】同実施形態に係る袋体の他の例を示す正面図である。
【図５】図４の袋体の一部を拡大した斜視図である。
【図６】図２及び図４の袋体に設けられた逆止弁構造を示す側面図である。
【図７Ａ】同実施形態に係る袋体の更に他の例を示す正面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの袋体の側面図である。
【図７Ｃ】図７Ｂの袋体のキャップを脱離させた状態を示す側面図である。
【図８】同実施形態に係る固定部材を示す正面図である。
【図９】同実施形態に係る固定部材に袋体を固定した状態を示す正面図である。
【図１０】同実施形態に係る断熱材の圧送系を示す説明図である。
【図１１】図２の袋体への断熱材封入工程を示す説明図である。
【図１２】図９の袋体に断熱材が封入された状態を示す側面図である。
【図１３Ａ】本発明の第２の実施形態に係る被断熱材の一例を示す斜視図である。
【図１３Ｂ】一般的な工業炉内面への断熱材の施工状態を示す断面図である。
【図１３Ｃ】同実施形態における作業者の活動範囲を示す説明図である。
【図１４】同実施形態に係る断熱構造体の一例を示す説明図である。
【図１５】図１４の断熱材が封入される袋体の一例を示す斜視図である。
【図１６Ａ】同実施形態に係る断熱構造体の他の例を示す説明図である。
【図１６Ｂ】同実施形態に係る断熱構造体のさらに他の例を示す説明図である。
【図１７】図１６Ａの断熱材が封入される袋体の一例を示す斜視図である。
【図１８】同実施形態の袋体の他の例を示す斜視図である。
【図１９】同実施形態の袋体の更に他の例を示す斜視図である。
【図２０】同実施形態の相欠き接ぎ構造を有する袋体の一例を示す斜視図である。
【図２１】図２０の袋体の側面図である。
【図２２Ａ】相欠き接ぎ構造を有さない袋体を備える断熱構造体におけるガスの流れを示す説明図である。
【図２２Ｂ】相欠き接ぎ構造を有する袋体を備える断熱構造体におけるガスの流れを示す説明図である。
【図２３】同実施形態のマチ部を有する袋体の一例を示す斜視図である。
【図２４】図２３の袋体の側面図である。
【図２５】同実施形態に係る断熱材の圧送系を示す説明図である。
【図２６Ａ】同実施形態の断熱構造体の形成方法を示す説明図である。
【図２６Ｂ】同実施形態の断熱構造体の形成方法を示す説明図である。
【図２６Ｃ】同実施形態の断熱構造体の形成方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
本発明の好適な実施形態では、耐熱性無機繊維質製の袋体（例えば、ガラスクロス、アルミナクロス等で縫製された耐火布袋）を、工業炉（例えば、コークス炉、焼鈍炉等）などの被断熱体に設置し、この袋体の中に不定形断熱材を封入する。これにより、断熱材（例えば、アルミナシリカ繊維等）に直接触れずに、狭い炉内等の作業空間（作業者の活動範囲）内で、簡便、迅速、かつ隙間なく断熱材を施工できるとともに、断熱材の大気への暴露を防止できる。また、袋体として、容易に変形できる無機質繊維からなる布で縫製された布袋を使用できるので、この袋体の中に被断熱体の外部から断熱材を注入することにより、コークス炉や焼鈍炉等の被断熱体の構造に合わせて、設置する断熱材の形状を成型できる。また、本発明の好適な実施形態では、使用可能な断熱材としては、不定形のものであれば特に制限されず、ＲＣＦ等のアルミナシリカ繊維以外の断熱材の使用も可能となる。以下、本発明の好適な実施形態の一例として、第１及び第２の実施形態を挙げる。
【００２０】
［１．第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態は、被断熱体の一例としてのコークス炉の窯口部を補修する際に使用可能な断熱構造体およびその形成方法である。
【００２１】
コークス炉の内部は１０００℃程度であるため、窯口部分を作業者が補修するには、内部からの放熱を遮断する防熱板が必要となる。通常、防熱板は、鋼材で構成されるフレームと、そのフレームおよび作業者を放熱から保護する断熱材（例えば、セラミックファイバーブランケット）と、から構成されている。この防熱板は、炉外で事前に組み立てられ、炉内に設置される。
【００２２】
しかし、この防熱板は、フレームと断熱材を結合する作業に多くの時間を要する。また、断熱材の強度が低いため、防熱板の炉内への挿入中や使用中に、断熱材の破損やフレームからの剥離が起こり、防熱効果が失われるという問題があった。さらに、断熱材に含まれているアルミナシリカ系繊維は、人体に影響を及ぼすおそれがあり、炉内に飛散した断熱材を作業者が吸引することが懸念された。施工後においても、断熱材は大気に暴露しているため、断熱材が飛散し、それを吸引するおそれもあった。
【００２３】
これに対して、本実施形態に係る断熱構造体を用いることで、簡便、迅速かつ安全に耐久性がある断熱材を施工できる。以下、本実施形態の断熱構造体の構成およびその形成方法について詳述する。
【００２４】
（断熱構造体１００の構成）
初めに、図１〜図８を参照しながら、本実施形態に係る断熱構造体１００の構成について説明する。図１は、被断熱体としてコークス炉１０を用いた断熱構造体１００を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る袋体（耐火布袋１１０）および固定部材（懸垂式フレーム１５０）の一例を示す正面図である。図３は、耐火布袋１１０への不定形断熱材１０１の注入前後の状態を示す側面図である。図４は、本実施形態に係る袋体の他の例である耐火布袋１２０を示す正面図である。図５は、耐火布袋１２０の一部を拡大した斜視図である。図６は、耐火布袋１１０および耐火布袋１２０に設けられた逆止弁構造１１３を示す側面図である。図７Ａは、本実施形態に係る袋体の更に他の例である耐火布袋１３０を示す正面図である。図７Ｂは、耐火布袋１３０の側面図である。図７Ｃは、耐火布袋１３０のキャップ１３３を脱離させた状態を示す側面図である。図８は、本実施形態に係る固定部材の一例としての懸垂式フレーム１５０を示す正面図である。
【００２５】
図１に示すように、断熱構造体１００は、本実施形態に係る被断熱体の一例としてのコークス炉１０と、本実施形態に係る袋体の一例としての耐火布袋１１０と、本実施形態に係る固定部材の一例としての懸垂式フレーム１５０と、を備える。この断熱構造体１００は、例えば、コークス炉１０の炭化室１１の炉壁１４を熱間補修する際に適用される。
【００２６】
＜被断熱体＞
コークス炉１０は、炭化室１１と、燃焼室１２と、バックステー１５と、炉蓋１６とを備える。炭化室１１では、石炭が乾留される。各炭化室１１の天面には、複数（図１に示した例では４個）の装炭口１１ａが設けられ、この装炭口１１ａから炭化室１１内に石炭が装入される。燃焼室１２では、炭化室１１を加熱するための燃焼ガスが流れている。バックステー１５は、耐火性を有する金枠であり、各炭化室１１の位置決めをするとともに、炭化室を固定支持する。また、炭化室１１の正面側には開口部１１ｂが形成されており、この開口部１１ｂを開閉可能に炉蓋１６が設けられている。
【００２７】
炭化室１１の内部の炉壁１４は、製造したコークスを押し出す際に大気に暴露され、急冷するため、他の部分と比較して損傷しやすい。炉壁１４の損傷が大きくなると、コークスの押し出しが困難となり操業の障害となる。特に、炉壁１４の中でも炉壁窯口部１４ａの損傷が激しい。その理由としては、コークス炉１０が珪石れんがを使用しており、２００℃以上で大きな体積変化を伴い、変態点が生じるためである。炉外から炉壁１４を補修する場合は、例えば、作業者が補修用のランスを開口部１１ｂから炉内に挿入し、ランスの先端に付着させた補修材により炉壁１４を補修する。この際、炭化室１１内部の炉壁１４の温度低下を防止し、かつ、作業者が炉内から受ける熱を防ぐ必要がある。そのため、コークス炉１０の炉壁１４の補修の際には、コークス炉１０の内部からの放熱を遮断する防熱板が用いられる。本実施形態では、この防熱板として、耐火布袋１１０を懸垂式フレーム１５０に固定した防熱部材が用いられる。
【００２８】
＜袋体＞
耐火布袋１１０は、被断熱体であるコークス炉１０に、１つまたは２つ以上設置され、耐熱性無機質繊維として、例えば、アルミナ繊維またはシリカ繊維などを使用して得られる布で縫製された袋体である。上記耐火布袋１１０に用いる耐熱性無機質繊維としては、例えば、日本グラスファイバー製アルミナ７綾織品（メッシュサイズ３０×２５）を使用することが好ましい。なお、縫製繊維については、不定形断熱材を耐火布袋１１０に注入する際の圧力に耐えるために、２層以上重ねることが好ましい。
【００２９】
耐火布袋１１０は、不定形断熱材の注入口１１１を有し、コークス炉１０に設置された状態では、不定形断熱材が内封されている。耐火布袋１１０に内封される不定形断熱材としては、例えば、セラミックファイバーの切断品（以下、解繊品）を圧送できるサイズにしたものや、水ガラス等をこの解繊品と混合したもの、あるいは、中空アルミナ粒子等の耐火軽量材を使用できる。また、キャスタブル耐火物、プラスチック耐火物等のペーストまたはスラリー状の不定形耐火物も、本実施形態の不定形断熱材として使用できる。
【００３０】
また、耐火布袋１１０は、懸垂式フレーム１５０に固定するための固定用ロープ１１３を有する。固定用ロープ１１３の材質としては、例えば、耐火布袋１１０の本体部分と同じ材質（アルミナ繊維、シリカ繊維等の耐熱性無機質繊維）とすることができる。この固定用ロープ１１３が、後述するように、懸垂式フレーム１５０のロープ固定リング１５１に締結されることで、耐火布袋１１０が、懸垂式フレーム１５０に固定される。
【００３１】
図３の「注入前」の状態に示すように、折り畳んだ耐火布袋１１０に、注入口１１１から不定形断熱材１０１を注入し、耐火布袋１１０への不定形断熱材１０１の充填が完了すると、図３の「注入後」の状態に示すように、耐火布袋１１０の厚みが増加して、所定の大きさの略直方体状の形状となる。このとき、耐火布袋１１０は、固定用ロープ１１３を用いて懸垂式フレーム１５０に予め固定しておき、その後で、注入口１１１から不定形耐火材１０１を耐火布袋１１０内に封入し、所定の大きさ及び形状に成型するとよい。なお、耐火布袋１００の形状を変更することにより、いかなる施工部位の形状（面積、厚み等）や施工性にも容易に対応できる。例えば、後述する第２の実施形態に示すように、耐火布袋に相欠き接ぎ構造を設けたり、耐火布袋にマチ部を設け、このマチ部の幅が鉛直下方に向けて次第に小さくなるような形状としたりすることもできる。
【００３２】
図４及び図５に示すように、本実施形態の袋体として、固定用ロープ１１３の代わりに掛止部材１２３を設けた耐火布袋１２０を使用してもよい。掛止部材１２３は、懸垂式フレーム１６０のフレーム（枠）部分と掛合する（噛み合う）ように設けられた溝部１２３ａを有している。この溝部１２３ａは、懸垂式フレーム１６０のフレーム部分に対応する位置に設けられる。また、溝部１２３ａは、懸垂式フレーム１６０から耐火布袋１２０が容易に脱離しないように、懸垂式フレーム１６０側の開口部の幅が中間部の幅よりも狭くなっている。このように、溝部１２３ａを有する掛止部材１２３によれば、懸垂式フレーム１５０のようにロープ固定リング１５１が設けられていない懸垂式または自立式の治具（例えば、懸垂式フレーム１６０）にも容易に袋体を固定できる。なお、掛止部材１２３にマチ部１２３ｂを設けることで、耐火布袋１２０を懸垂式フレーム１６０に取り付ける段階では、耐火布袋１２０とともに掛止部材１２３を折り畳んだ状態で取り付けられる。そして、不定形断熱材１０１を耐火布袋１２０に封入する際に、掛止部材１２３も併せて膨らませることで、耐火布袋１２０が、膨らんだ掛止部材１２３により懸垂式フレーム１６０に固定されるようにしてもよい。
【００３３】
図６に示すように、本実施形態の袋体（耐火布袋１１０、１２０）には、注入口１１１の内部に、逆止弁１１５を有していてもよい。逆止弁１１５は、上側弁フィルム１１６と下側弁フィルム１１７とからなる。上側弁フィルム１１６には、折曲部１１６ａが設けられ、下側弁フィルム１１７には、折曲部１１７ａが設けられている。また、注入口１１１の一端と下側弁フィルム１１７の一端とが連結されており、注入口１１１と上側弁フィルム１１６と下側弁フィルム１１７とにより本実施形態の逆止弁構造が構成される。すなわち、本実施形態の逆止弁構造は、３重構造になっており、袋体内の内部圧力により、自動的に閉止する。より詳細には、この逆止弁構造によれば、後述する不定形断熱材の注入ノズル１ｇを注入口１１１に差し込んだ際に、上側弁フィルム１１６の下部が折曲部１１６ａで上方に折れ曲がるとともに、下側弁フィルム１１７の上部が折曲部１１７ａで下方に折れ曲がることで、逆止弁１１５が開放される。一方、注入ノズル１を注入口１１１から引き抜くと、上側弁フィルム１１６の下部が折曲部１１６ａで下方に戻り、下側弁フィルム１１７の上部が折曲部１１７ａで上方に戻り、下側弁フィルム１１７の先端部（注入口１１１の一端と連結されている側と反対側の端部）が、上側弁フィルム１１６の下部の面と接触することで、逆止弁１１５が自動的に閉止され、注入された不定形断熱材が流出しない。このような逆止弁構造により、作業者は、袋体（耐火布袋１１０、１２０）に不定形断熱材１０１の注入を行うだけで、断熱構造体１００を得ることができる。
【００３４】
ここで、不定形断熱材１０１の注入の際には、不定形断熱材１０１を圧送する媒体として、空気などの高圧ガスが用いられる。上述した逆止弁構造を有することで、不定形断熱材１０１の注入時には、袋体の繊維のすき間から抜け切らない高圧ガスが、注入ノズル１ｇと逆止弁１１５とのすき間から抜けることで、袋体が破裂することを抑制できる。また、注入ノズル１ｇを注入口１１１から引き抜く瞬間にも、高圧ガスがすき間から抜ける。一方、不定形断熱材の注入後は、袋体の内部に充填された不定形断熱材１０１が漏れ出ないように袋体を密封できる。
【００３５】
さらに、発明者らの経験によれば、逆止弁構造は、不定形断熱材の注入弁であるととともに、袋体（耐火布袋１１０、１２０）内部の圧力調整の機能も有する。もし、逆止弁構造が設けられていないと、不定形断熱材１０１の注入中に、袋体を構成する繊維が目詰まりして、袋体の繊維のすき間から抜け切らない高圧ガスが内部に充満して、内部の圧力が高まることで、布の接合部等から破裂するおそれがある。そこで、袋体に逆止弁構造を設けることで、内部の圧力を逃がすことが可能となる。なお、図６等には、逆止弁構造が１つのみ（逆止弁１１５のみ）設けられている例が示されているが、内部の圧力調整の効果を高めるためには、逆止弁構造は１つ以上を設けることが好ましく、２つ以上設けることがより好ましい。逆止弁構造を２つ以上設ける場合には、少なくとも１つの逆止弁１１５が注入口１１１の内部に設けられていれば、残りの逆止弁の位置は特に制限されない。
【００３６】
また、図７Ａ〜図７Ｃには、袋体を密封するための構造として、逆止弁１１５を設ける代わりに、注入口キャップ１３４を設けた袋体である耐火布袋１３０の例が示されている。耐火布袋１３０は、注入口１１１の開口部先端に注入口金具１３６が設けられ、この注入口金具１３５が注入座金１３５により注入口１１１の周囲に固定されている。注入座金１３５は、その辺部が断熱性を有する無機質繊維等の糸等により、耐火布袋１３０に縫い付けられることで、耐火布袋１３０に固定される。注入口キャップ１３４の材質としては、ＳＵＳ３１０等の高温耐熱性を有するものが好適である。この注入口キャップ１３４と併せて、上述した逆止弁構造も備えているとさらに好ましい。また、注入口キャップ１３４が振動等により注入口金具１３５から脱落せぬように、溶接等で回り止めを行うことが好ましい。
【００３７】
＜固定部材＞
図８に示すように、懸垂式フレーム１５０は、袋体（耐火布袋１１０、１２０、１３０）を被断熱体（コークス炉１０）に固定する固定部材の一例であり、上述した固定用ロープ１１３が締結されるロープ固定リング１５１を有する。例えば、ロープ固定リング１５１は、略矩形のフレーム（枠）の各辺に１つまたは２つ以上設けられる。ロープ固定リング１５１の数は、特に制限されないが、固定用ロープ１１３の数と同じかそれ以上の個数であることが好ましい。懸垂式フレーム１５０の枠形状も、略矩形状以外にも、袋体を被断熱体に固定可能な形状であれば特に限定されない。また、懸垂式フレーム１５０の材質は、例えば、鋼鉄製である。なお、懸垂式フレーム１６０は、ロープ固定リング１５１を有さないこと以外は、懸垂式フレーム１５０と同様である。
【００３８】
また、図８には、懸垂式フレーム１５０における袋体（耐火布袋１１０、１３０）の設置箇所が４箇所の場合の例が示されているが、設置箇所の数としては特に制限されない。
【００３９】
このように、断熱構造体１００が、コークス炉１０等の被断熱材に設置され、耐熱性無機質繊維からなる布で縫製された袋体（耐火布袋１１０、１２０、１３０）を被断熱体（コークス炉１０）に固定する固定部材の一例であり、上述した固定用ロープを有し、その袋体の内部に不定形断熱材が内封されていることにより、自由な形状の断熱材が簡便、迅速かつ隙間なく、被断熱体に施工された断熱構造体１００が得られる。
【００４０】
（断熱構造体１００の形成方法）
続いて、図８〜図１２を参照しながら、上述した構成を有する断熱構造体１００の形成方法について説明する。図９は、懸垂式フレーム１５０に耐火布袋１１０を固定した状態を示す正面図である。図１０は、本実施形態に係る断熱材圧送装置１を示す説明図である。図１１は、耐火布袋１１０への断熱材封入工程を示す説明図である。図１２は、懸垂式フレーム１５０に固定された耐火布袋１１０に断熱材が封入された状態を示す側面図である。
【００４１】
本実施形態にかかる断熱構造体１００の形成方法は、袋体設置工程と、断熱材封入工程と、を含む。
【００４２】
＜袋体設置工程＞
袋体設置工程では、被断熱体であるコークス炉１０に、不定形断熱材１０１の注入口（注入口１１１、１３１）を有する耐熱性無機質繊維製の袋体（耐火布袋１１０、１２０、１３０）を設置する。より詳細には、まず、袋体（耐火布袋１１０、１２０、１３０）を固定部材（懸垂式フレーム１５０、１６０）に設置した後に、この固定部材を被断熱体に設置する。例えば、図８で示した懸垂式フレーム１５０と、図２で示した耐火布袋１１０を準備する。次いで、図９に示すように、この耐火布袋１１０の固定用ロープ１１３を懸垂式フレーム１５０のロープ固定リング１５１に締結することにより、耐火布袋１１０を懸垂式フレーム１５０に固定する。さらに、耐火布袋１１０が固定された懸垂式フレーム１５０をバックステー１５にクランプ等で固定することにより、耐火布袋を被断熱体であるコークス炉１０に設置できる。なお、懸垂式フレーム１５０のバックステー１５等への固定は、耐火布袋１１０内に不定形断熱材を封入した後でも差し支えないが、作業者の運搬の負担等を考慮すると、不定形断熱材の注入前に懸垂式フレーム１５０をバックステー１５等へ固定することが好ましい。
【００４３】
ここで、上述したように、コークス炉１０の炉外から炉壁１４を補修する場合は、例えば、作業者が補修用のランスを開口部１１ｂから炉内に挿入する。このときに、作業者がランスを炉内（炭化室１１内）に挿入する開口部が必要となる。そこで、図１および図９に示すように、懸垂式フレーム１５０における耐火布袋１１０の設置箇所のうち、最下段の設置箇所には、耐火布袋１１０が設置されていない。この耐火布袋１１０が設置されていない箇所は、懸垂式フレーム１５０の枠体により囲まれた開口部となっているため、作業者は、この開口部からランスを炉内に挿入できる。
【００４４】
＜断熱材封入工程＞
断熱材封入工程では、袋体（耐火布袋１１０、１２０、１３０）に不定形断熱材を封入する。この不定形断熱材の袋体への封入には、例えば、図１０に示すような断熱材圧送装置１を用いることができる。断熱材圧送装置１は、ホッパ１ａと、ホッパ１ａに接続された解繊部（シュレッダ）１ｂと、コンプレッサ１ｃと、コンプレッサ１ｃに取り付けられた高圧エア供給ノズル１ｄと、解繊部１ｂと接続された断熱材供給部１ｅと、断熱材供給部１ｅに連結されたホース１ｆと、ホース１ｆの先端に取り付けられた注入ノズル１ｇとを備える。ホッパ１ａ内には、例えば、上述した不定形断熱材の材料（以下、「断熱材料」と記載する。）を装入する。断熱材料としては、例えば、ファイバー（生体溶解性繊維）とバインダーとを混合したものが挙げられる。ホッパ１ａに装入された断熱材料は、解繊部１ｂにより細かく裁断され、不定形断熱材１０１となり、断熱材供給部１ｅに送られる。また、コンプレッサ１ｃは、大気から取り込んだ空気を圧縮して高圧エアにして吐き出す。コンプレッサ１ｃから吐き出された高圧エアは、高圧エア供給ノズル１ｄにより断熱材供給部１ｅに吹き込まれる。この高圧エア供給ノズル１ｄから吹き込まれた高圧エアにより、断熱材供給部１ｅ内の不定形断熱材１０１は、ホース１ｆを通過し、ホース１ｆの先端に取り付けられた注入ノズル１ｇから、注入口１１１等を介して耐火布袋１１０等の袋体に注入される。より詳細には、図１１に示すように、例えば、注入ノズル１ｇを耐火布袋１１０の注入口１１１に差し込み、断熱材圧送装置１を用いて不定形断熱材を圧送し、ポンプ１および注入ノズル１ｇにより、不定形断熱材１０１を耐火布袋１１０に充填できる。
【００４５】
不定形断熱材１１０の注入中は、耐火布袋１１０を手で成型しながら（形を整えながら）不定形断熱材１１０を注入していくことが好ましい。仮に、不定形断熱材１０１の充填に失敗した場合には、再度不定形断熱材１０１を外部へ吸い出し、再充填を行うとよい。断熱材の施工完了後は、必要に応じて、断熱材の表面に固化材やコーティング材を塗布したり、プロテクター施工を行ったりしてもよい。
【００４６】
図１２には、このようにして不定形断熱材１０１が封入された耐火布袋１１０が懸垂式フレーム１５０に固定された状態を示している。この不定形断熱材１０１が封入された耐火布袋１１０が懸垂式フレーム１５０に固定されたが、コークス炉１０の炉壁１４の補修の際の防熱板として用いられる。
【００４７】
なお、上述した断熱材圧送装置１は、セラミックファイバーの切断品（以下、解繊品）を圧送できるサイズにしたものや、水ガラス等をこの解繊品と混合したもの、あるいは、中空アルミナ粒子等の耐火軽量材に好適に使用できる。一方、キャスタブル耐火物、プラスチック耐火物等のペーストまたはスラリー状の不定形耐火物の圧送には、スクイズポンプ（図示せず。）等が好適に使用できる。スクイズポンプに上記と同様のホース１ｆ及び注入ノズル１ｇを取り付け、この注入ノズル１ｇから耐火布袋１１０等の袋体に不定形耐火物を注入できる。以上のような圧送装置１やスクイズポンプを用いることで、重量物である断熱材を直接設置箇所に運び込む必要がなく、断熱材の設置場所（施工場所）から離れた（例えば５０ｍ程度離れた）遠隔地から、断熱材を設置場所に容易に施工できる。
【００４８】
このように、耐熱性無機質繊維からなる布で縫製された袋体を工業炉等の被断熱材に設置し、その袋体の内部に断熱材を流し込んで封入することにより、自由な形状の断熱材を簡便、迅速かつ隙間なく、工業炉等の被断熱体に施工できる。また、作業時間も大幅に低減される。特に、コークス炉１０において、炭化室１１の炉壁１４を補修する際に、本実施形態の断熱構造体の形成方法を利用すれば、不定形耐火物１０１が内封された耐火布袋１１０等の袋体により炉内からの熱線と熱風が閉塞され、作業者が受ける熱を遮断できるとともに、炭化室１１の炉壁１４の温度低下を防止できる。
【００４９】
［２．第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態は、被断熱体の一例としての焼鈍炉等の熱処理炉の炉壁に断熱材を施工または補修する際に使用可能な断熱構造体およびその形成方法である。
【００５０】
上述した第１の実施形態におけるコークス炉１０等への断熱材の施工と異なり、焼鈍炉等の熱処理炉への断熱材の施工は、極めて狭隘な環境下で行われる場合が多い。従来は、断熱材として、セラミックファイバーブランケットを手作業で鉄皮に張りつけており、作業負荷が大きく、施工時間も長く、断熱材の破片を吸引する恐れがあった。従って、狭隘な環境下において簡便、迅速かつ安全に断熱材を施工する方法が求められていた。
【００５１】
これに対して、本実施形態に係る断熱構造体を用いることで、狭隘な環境下においても、簡便、迅速かつ安全に耐久性がある断熱材を施工できる。以下、本実施形態の断熱構造体の構成およびその形成方法について詳述する。なお、上述した第１の実施形態と同様の説明については適宜省略する。
【００５２】
（断熱構造体２００の構成）
まず、図１３Ａ〜図２４を参照しながら、本実施形態に係る断熱構造体２００の構成について説明する。図１３Ａは、本実施形態に係る被断熱体の一例としての焼鈍炉２０を示す斜視図である。図１３Ｂは、一般的な焼鈍炉２０内面への断熱材の施工状態を示す断面図である。図１３Ｃは、焼鈍炉２０内における作業者の活動範囲を示す説明図である。図１４は、本実施形態に係る断熱構造体２００を示す説明図である。図１５は、図１４の断熱材が封入される袋体の一例としての耐火布袋２１０を示す斜視図である。図１６Ａは、本実施形態に係る断熱構造体２００Ａを示す説明図である。図１６Ｂは、本実施形態に係る断熱構造体２００Ｂを示す説明図である。図１７は、図１６Ａの断熱材が封入される袋体の一例としての耐火布袋２２０を示す斜視図である。図１８は、本実施形態の袋体の他の例としての耐火布袋２３０を示す斜視図である。図１９は、本実施形態の袋体の他の例としての耐火布袋２４０を示す斜視図である。図２０は、本実施形態の相欠き接ぎ構造２５８を有する袋体の一例としての耐火布袋２５０を示す斜視図である。図２１は、耐火布袋２５０の側面図である。図２２Ａは、相欠き接ぎ構造を有さない耐火布袋２１０を備える断熱構造体２００におけるガスの流れを示す説明図である。図２２Ｂは、相欠き接ぎ構造２５８を有する耐火布袋２５０を備える断熱構造体２００におけるガスの流れを示す説明図である。図２３は、本実施形態のマチ部を有する袋体の一例としての耐火布袋２６０を示す斜視図である。図２４は、耐火布袋２６０の側面図である。
【００５３】
図１３Ａ及び図１４に示すように、断熱構造体２００は、本実施形態に係る被断熱体の一例としての焼鈍炉２０と、本実施形態に係る袋体の一例としての耐火布袋２１０と、本実施形態に係る固定部材の一例としての寸切ボルト２８１及びワッシャ／ナット２８２と、を備える。この断熱構造体２００は、例えば、焼鈍炉２０の炉壁に断熱材を施工または補修する際に適用される。
【００５４】
＜被断熱体＞
図１３Ａに示すように、焼鈍炉２０は、鉛直方向の上部及び下部に、互い違いに配置された複数のローラ２２を備える。この複数のローラ２２により、帯状の鋼板Ｓが焼鈍炉２０内を鉛直方向上下に往復するように通板されている。また、通板する鋼板Ｓを挟むようにして、複数の発熱体（例えば、ラジアントチューブのような加熱器）２３が、焼鈍炉２０の炉壁に設置されている。これにより、発熱体２８の間を鋼板Ｓが連続的に高速で通過し、その間に鋼板Ｓは熱処理を受ける。発熱体２３は、通板する鋼板Ｓを均一に加熱できるように、炉壁の鉛直方向に等間隔で複数配置されていることが好ましい。
【００５５】
また、図１３Ｂに示すように、焼鈍炉２０の炉壁は、鉄皮２１と、鉄皮２１を被覆するように設置された１層または２層以上のセラミックファイバー（ブランケット）３１と、セラミックファイバー３１を被覆するように最表面に設置されたステンレス板３２とで構成される。セラミックファイバー３１は、燃料原単位を削減する目的で設置される。ステンレス板３２は、セラミックファイバー３１から１００μｍ程度のダストが焼鈍炉２０の内部に放散されることを防止する役割を有する。また、セラミックファイバー３１及びステンレス板３２は、鉄皮２１に取り付けられた寸切ボルト２８１が貫通する貫通孔（図示せず。）を有しており、この貫通孔から寸切ボルト２８１が挿入された状態で、ワッシャ／ナット２８２により、鉄皮２１に固定される。
【００５６】
セラミックファイバー３１は、数十年使用すると断熱性能が経年劣化するため、交換が必要となる。また、ステンレス板３２も、熱変形により剥離したり、通板中の鋼板Ｓが衝突したりすることにより損傷するため、交換が必要となる。しかし、図１３Ａ及び図１３Ｃに示すように、作業者Ｐは、焼鈍炉２０内においては、幅ｗ＝約０．６ｍ、奥行ｄ＝約２ｍほどの狭隘な水平作業空間２６上で作業する必要がある。このように、セラミックファイバー３１及びステンレス板３２の交換作業を行う際には、極めて狭い作業空間のため、セラミックファイバー等の断熱材の運搬は、下端のロール蓋を取り外し、ロール２２の隙間にハシゴ２５を設置し、場合によっては２０ｍ以上の高さまで登り、人力で断熱材を水辺作業空間２６に持ち込むしかない。特に、大型の断熱材は、小型化して水平作業空間２６に持ち込むしかなく、断熱材の施工に際しても、狭隘空間で複雑な取り付け作業を行う必要があり、断熱材の運搬と施工に、非常に長い時間と多くの労力を費やしている、という問題がある。
【００５７】
これに対して、本実施形態の断熱構造体２００によれば、上記セラミックファイバー３１の代わりに、不定形耐熱材が封入された耐熱性無機質繊維製の袋体を利用し、この袋体を鉄皮２１に固定することで、セラミックファイバー３１及びステンレス板３２の交換よりも、断熱材の運搬と施工を容易にし、時間と労力を短縮できる。ここで、第１の実施形態では、コークス炉１０の補修作業の完了後、袋体及び固定部材は取り外されるが、本実施形態では、不定形耐熱材が封入された耐熱性無機質繊維製の袋体をそのまま熱処理炉の炉壁の断熱材（耐火物ライニング等）として用いる点に特徴がある。したがって、本実施系形態では、一旦袋体が熱処理炉の炉壁に設置された後は、経年劣化等による交換が必要となるまで、断熱材として使用され続ける。なお、本発明者らの経験によれば、ワッシャ／ナット２８２にはＳＵＳ３１０等の耐熱性材質を適用することにより、高温の曝されても、損傷を生じない。
【００５８】
＜袋体＞
図１４には、焼鈍炉２０の断熱材施工面で、施工前に断熱材（セラミックファイバー３１及びステンレス板３２等）をすべて除去した後の鉄皮２１が露出した状態を示している。本実施形態の袋体の一例としての耐火布袋２１０は、図１４及び図１５に示すように、鉄皮２１の表面に設置される。耐火布袋２１０は、第１実施形態と同様に、注入口２１１及び逆止弁２１５を有している。また、耐火布袋２１０の略中央部には、取り付け用貫通孔２１３が設けられており、この貫通孔２１３内に、鉄皮２１の表面に設けられた寸切ボルト２８１を挿通させ、さらに、ワッシャ／ナット２８２で締結することで、耐火布袋２１０が鉄皮２１の表面に固定される。また、図１５に示すように、耐火布袋２１０には、マチ部２１７が設けられており、不定形耐火物の封入前には、このマチ部２１７で耐火布袋２１０が折り畳まれており、不定形耐火物が封入されると、マチ部２１７が広がり、耐火布袋２１０の厚みが増える。なお、耐火布袋２１０の材質としては、炉内雰囲気に合わせて、第１の実施形態と同様に、アルミナ系繊維またはシリカ系繊維が適宜選択して用いられる。また、縫製繊維については、不定形断熱材を耐火布袋２１０に注入する際の圧力に耐え、かつ、焼鈍炉２０内を通板する鋼板Ｓに疵を生じさせるショットが外部に放出されないようにするために、２層以上重ねることが好ましい。
【００５９】
図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、焼鈍炉２０内部の炉壁の部位によっては、マンホール２７が設けられる場合もある。このような部位では、上述した耐火布袋２１０では、鉄皮２１に対しての固定力が弱くなる傾向にある。そこで、マンホール２７が設けられた部位では、図１６Ａ及び図１７に示すように、マンホール２７内を挿通するように設けられた寸切ボルト２８１と掛止可能な切り欠き部２２３が略直方体の袋体の各辺部に設けられた耐火布袋２２０を使用するとよい。一方、図１６Ｂに示すように、マンホール２７を開閉可能な蓋２７Ｂが設けられている場合がある。このような部位では、耐火布袋２１０や耐火布袋２２０を破損せずにマンホールの蓋２７Ｂを炉外から開放又は閉鎖する必要があり、操業中は遮熱も必要となる。したがって、マンホールの蓋２７Ｂが設けられた部位では、平板状の蓋２７Ｂ上に溶接された寸切りボルト２８１と掛止可能な切り欠き部２２３を有する耐火布袋２２０の一辺部に嵌合凸部２２８を設けた耐火布袋２２０Ｂを用いてもよい。耐火布袋２２０Ｂは、マンホールの蓋２７Ｂに施工された後は、蓋２７Ｂの開閉時には、当該蓋２７Ｂとともに移動する。この場合、マンホールの蓋２７Ｂが設けられていない部位のうち、耐火布袋２２０Ｂに隣接する部位では、耐火布袋２１０等の代わりに、嵌合凸部２２８と嵌合可能な嵌合凹部２１８が一辺部に設けられた耐火布袋２１０Ｂが用いられる。これらの嵌合凹部２１８及び嵌合凸部２２８の形状は特に限定されないが、例えば、蓋２７Ｂの閉鎖時に相欠き接ぎ構造となるような形状とすることができる。このように、袋体の設置箇所の状態、寸切ボルト２８１等の配置状態等に応じて、固定力が強くなるように袋体の形状を適宜変更できる。なお、耐火布袋２２０が有する注入口２２１、逆止弁２２５およびマチ部２２７は、耐火布袋２１０における注入口２１１、逆止弁２１５およびマチ部２１７と同様の機能等を有している。
【００６０】
また、例えば、鉄皮２１側にＵ字型の金型（図示せず。）を取り付けることにより、図１８及び図１９に示すように、それぞれ、固定用ロープ２３３及び固定用ロープ２４３が略直方体の袋体の各辺部に設けられた耐火布袋２３０及び耐火布袋２４０を使用することもできる。この固定用ロープ２３３、２４３をＵ字型の金型に締結することにより、耐火布袋２３０、２４０を鉄皮２１に固定できる。なお、耐火布袋２３０と耐火布袋２４０とは、袋体の密封手段として、逆止弁２３５が設けられているか、注入キャップ２４４、座金２４５および注入金具２４６が設けられているかの違いである。また、マチ部２３７、２４７についても、マチ部２１７と同様の機能等を有する。
【００６１】
ここで、耐火布袋２１０、２２０、２３０、２４０を鉄皮２１に設置する際、注入口２１１、２２１、２３１、２４１を背面側へ（鉄皮側へ向けて）設置することが好ましい。これは、焼鈍炉２０の内面側へ注入口２１１、２２１、２３１、２４１が向いていた場合に、振動で焼鈍炉２０の内部へ、耐火布袋２１０、２２０、２３０、２４０に封入された不定形耐熱材が排出されてしまうことを防止するためである。図１９に示すように、注入キャップ２４４が用いられている場合であっても、焼鈍炉２０の操業上、キャップ２４４等も含めて注入口２４１が背面側に向くように耐火布袋２４０を設置することが好ましい。通板する鋼板Ｓが注入キャップ２４４に接触したりすることにより、注入キャップ２４４が脱落するおそれもあり、この場合には、焼鈍炉２０内部のロール２２に注入キャップ２４４が巻き込まれ、最悪の場合、焼鈍炉２０内で鋼板Ｓが切断される可能性がある。
【００６２】
以上のような耐火布袋２１０、２２０、２３０、２４０の使い分け方としては、例えば、鉄皮２１に対して強固に固定したい場合には、耐火布袋２１０、２２０のように、寸切ボルト２８１を挿通または掛止可能な構造を有する袋体を用い、寸切ボルト２８１、ワッシャ／ナット２８２等の金属部品を焼鈍炉２０内に暴露したくない場合には、耐火布袋２３０、２４０のように、固定用ロープ２３３、２４３により鉄皮２１に固定可能な袋体を用いるとよい。
【００６３】
図２０及び図２１に示すように、本実施形態の袋体の一例として、耐火布袋２５０も挙げられる。耐火布袋２５０は、鉄皮２１に設置された状態で、隣接する袋体との接続部分に相欠き接ぎ構造２５８を有する。この相欠き接ぎ構造２５８は、例えば、耐火布袋２５０に不定形耐火物が注入された状態で階段状となるような形状とすることができる。このような相欠き接ぎ構造２５８は、高圧および高温の部位で、鉄皮２１へのガス漏洩が許されない箇所に用いられる袋体に設けることが好ましい。この点について、図２２Ａ及び図２２Ｂを用いて説明する。
【００６４】
図２２Ａに示すように、例えば、耐火布袋２１０のような略直方体状の袋体が、鉄皮２１に複数設置されているような場合には、隣接する耐火布袋２１０間のすき間を通って、高温、高圧のガスが、鉄皮２１まで到達してしまう。その結果、鉄皮２１が高温、高圧のガスにより発熱したり、場合によっては、損傷したりしてしまうこともある。このような場合に、図２２Ｂに示すように、袋体として、相欠き接ぎ構造２５８を有する耐火布袋２５０を用いることで、破線の丸囲みで図示したように、高温、高圧のガスは、隣接する耐火布袋２５０の相欠き接ぎ構造２５８間のすき間を通り、耐熱性の高い耐火布袋２５０の面に衝突し、それ以上鉄皮２１側に抜けることを防止できる。このように、隣接する袋体の間からのガスの漏洩を防止したい場合には、袋体が相欠き接ぎ構造を有することが好ましい。
【００６５】
なお、耐火布袋２５０のマチ部２５７は、例えば、階段状の各段に中央部付近に設けられている。耐火布袋２５０のその他の構成については、上述した耐火布袋２１０、２２０、２３０、２４０と同様である。
【００６６】
ここで、鉄皮２１等に設置した袋体に不定形断熱材を注入していく際、作業者が形状を整えながら注入していくものの、鉛直下方向に注入した不定形断熱材が偏り、いわゆる「下膨れ」状態になってしまうこともある。このような場合には、図２３及び図２４示すように、例えば、焼鈍炉２０の炉壁等の被断熱材に設置された状態で、マチ部２６７の幅が鉛直下方に向けて次第に小さくなる形状を有することが好ましい。すなわち、図２４に示すように、マチ部２６７の幅は、鉛直方向の最上部の幅Ｗｕが最も大きく、最下部の幅Ｗｄが最も小さく、最上部と最下部の間では、鉛直下方に向かうに従い、次第にマチ部２６７の幅が小さくなっていることが好ましい。特に、本発明者らの経験から、袋体の鉛直方向の高さが５００ｍｍを超えるものについては、注入した不定形断熱材が鉛直下方向に偏り「下膨れ」状態になりやすいため、鉛直下方に向けて次第にマチ幅が小さくなるようなマチ部２６７を設けるメリットが大きい。
【００６７】
なお、耐火布袋２６０にも、相欠き接ぎ構造２６８が設けられているが、必ずしも設けられていなくてもよく、相欠き接ぎ構造を有さず、略直方体形状の袋体のマチ幅が鉛直下方に向けて次第に小さくなるような形状を有する袋体も、本実施形態の袋体として使用可能である。また、耐火布袋２６０のその他の構成については、上述した耐火布袋２１０、２２０、２３０、２４０、２５０と同様である。
【００６８】
（断熱構造体２００の形成方法）
続いて、図２５〜図２６Ｃを参照しながら、上述した構成を有する断熱構造体２００の形成方法について説明する。図２５は、本実施形態に係る不定形断熱材の圧送系を示す説明図である。図２６Ａは、断熱構造体２００の形成方法のうち、袋体設置工程を示す説明図である。図２６Ｂは、断熱構造体２００の形成方法のうち、断熱材封入工程を示す説明図である。図２６Ｃは、断熱構造体２００の形成後（施工完了後）の状態を示す説明図である。
【００６９】
本実施形態にかかる断熱構造体２００の形成方法は、袋体設置工程と、断熱材封入工程と、を含む。以下、上述した第１の実施形態と異なる部分を中心に述べるが、それ以外については、上述した第１の実施形態と同様である。
【００７０】
＜袋体設置工程＞
袋体設置工程では、被断熱体である焼鈍炉２０に、不定形断熱材１０１の注入口（注入口２１１、２２１、２３１、２４１、２５１、２６１）を有する耐熱性無機質繊維製の袋体（耐火布袋２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）を設置する。より詳細には、耐火布袋２１０、２２０、２５０、２６０の場合には、図２６Ａに示すように、鉄皮２１又はマンホール２７に溶接された寸切ボルト２８１に、取り付け用貫通孔２１３、２５３、２６３を挿通させるか、あるいは切り欠き部２２３に掛止させることにより、折り畳まれた状態の耐火布袋２１０、２２０、２５０、２６０を鉄皮２１の表面に設置する。また、耐火布袋２３０、２４０の場合には、鉄皮２１に取り付けられた図示しないＵ字型金具等に固定用ロープ２３３、２４３を締結することで、折り畳まれた状態の耐火布袋２３０、２４０を鉄皮２１の表面に設置する。この際、上述したように、注入口２１１、２２１、２３１、２４１、２５１、２６１を背面側へ（鉄皮２１側へ向けて）、耐火布袋２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０を設置することが好ましい。
【００７１】
＜断熱材封入工程＞
断熱材封入工程では、袋体（耐火布袋２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）に不定形断熱材１０１を封入する。この不定形断熱材の袋体への封入には、例えば、図２５に示すような断熱材の圧送系を用いることができる。焼鈍炉２０は、２０ｍ程度の高さがあり（図１３ＡのＨ＝約２０ｍ）、上述した第１の実施形態の断熱材圧送装置１やスクイズポンプだけでは、高所へ断熱材を送ることができない。そのため、本実施形態の断熱材封入工程では、図２５に示すように、高圧ポンプ車（図示せず。）とロングブーム車２を組み合わせて、断熱材を焼鈍炉２０の内部へ圧送する。ロングブーム車２には、断熱材が含まれた断熱材供給部２ａが設けられ、断熱材供給部２ａには、ホース２ｆが連結され、ホース２ｆの先端には注入ノズル２ｇが取り付けられている。従来は、重量物である断熱材を高所に設置するのは困難であったが、本実施形態の断熱構造体の形成方法を用いることにより、容易に焼鈍炉２０等の熱処理炉への断熱材の施工が可能となる。袋体への不定形断熱材の注入方法や、注入する不定形断熱材の種類等については、上述した第１の実施形態と同様である。
【００７２】
袋体（耐火布袋２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）に不定形断熱材１０１を注入する際には、図２６Ｂに示すように、下の段から順に、袋体（耐火布袋２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）の注入口（注入口２１１、２２１、２３１、２４１、２５１、２６１）に注入ノズル２ｇを挿入し、注入ノズル２ｇから不定形断熱材を注入する。不定形断熱材の注入が完了し、不定形断熱材が袋体（耐火布袋２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）に充填された後、寸切ボルト２８１の先端部にワッシャ／ナット２２を取り付けて、袋体（耐火布袋２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）を鉄皮２１に固定する。この作業を繰り返すことにより、図２６Ｃに示すように、本実施形態に係る断熱構造体２００が完成する。
【００７３】
なお、被断熱体が熱処理炉等の工業炉である場合には、築炉時に、工業炉内面の耐火物ライニングとして、本実施形態の袋体（耐火布袋２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）に不定形断熱材が封入された断熱性袋体を使用してもよい。
【実施例】
【００７４】
以下に実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００７５】
［実験例１］
上述した第２の実施形態の断熱構造体２００及びその形成方法の効果を確認するため、以下に示す方法にて評価試験を行った。その結果を表１に示した。
【００７６】
図１３Ａに示すように、地面からの高さ約１５ｍの場所ですでにハシゴ２５の仮設が完了し、鉄皮２１の表面４ｍ２のセラミックファイバー３１とステンレス板３２を除去し、再度施工しなおす施工を行った。この施工を以後「標準補修施工」と呼称する。
【００７７】
比較例１及び実施例１〜４において標準補修施工に用いた断熱材は、以下の通りである。
【００７８】
（比較例１）
比較例１では、断熱材として、図１３Ｂに示すように、鉄皮の表面に、鉄皮２１を被覆するようにセラミックファイバー３１を施工した後に、セラミックファイバー３１を被覆するようにステンレス（ＳＵＳ）板３２を最表面に設置した。
【００７９】
（実施例１）
実施例１では、断熱材として、中央部に図１５に示すような取り付け用貫通孔を有し、かつ、不定形断熱材の注入口に図１９に示すようなキャップを有する袋体（耐火布袋）を用い、また、マンホールが設けられている部位には、断熱材として、各辺部に図１７に示すような切り欠き部を有し、かつ、不定形断熱材の注入口に図１９に示すようなキャップを有する袋体を用いた。これらの袋体を図１６Ｂに示すように設置することにより、標準補修施工を行った。
【００８０】
（実施例２）
実施例２では、断熱材として、実施例１で用いた袋体に、さらに、図２０に示すような相欠き接ぎ構造を有する袋体を使用した以外は、実施例１と同様にして標準補修施工を行った。
【００８１】
（実施例３）
実施例３では、断熱材として、実施例２で用いた袋体とはキャップを有さない以外は同じ構造を有する袋体を使用した以外は、実施例１と同様にして標準補修施工を行った。
【００８２】
（実施例４）
実施例４では、断熱材として、実施例３で用いた袋体に、さらに、図２３に示すような（袋体を焼鈍炉２０の炉壁に設置した状態で）マチ部の幅が鉛直下方に向けて次第に減少する構造を有する袋体を使用した以外は、実施例１と同様にして標準補修施工を行った。
【００８３】
発明者らの経験から「標準補修施工」を４名の作業者Ｐで行った場合には、元の断熱材の除去、補修および溶接の合計で約８時間が必要となる。そこで、１工数を８時間とすると、全体で４工数、１ｍ２あたり１工数が必要となる。当然のことながら、補修材、消耗物資、溶接装置は、ハシゴ２５を経由して、狭隘な補修場所まで持ち込む必要がある。
【００８４】
ここで、下記表１における施工工数指数＊１）とは、比較例１の施工工数を１００として、その短縮割合（＝［（各実施例における施工工数）／（比較例１の施工工数）］×１００）を示した。比較例１の施工とは、鉄皮２１の表面にセラミックファイバー３１とステンレス板３２を施工する場合（この場合には、断熱材等の材料をハシゴ２５を経由して狭隘な補修場所まで作業者Ｐが持ち込む必要がある。）のことをいう。以上の評価の結果、施工工数指数が８０以上１００未満の場合を○、８０未満の場合を◎とした。その結果、比較例１であれば、「標準補修施工」が１工数／ｍ２であるのに対して、本発明の第２の実施形態に係る断熱構造体を用いれば、最大０．７工数／ｍ２まで削減できることがわかった。
【００８５】
さらに、この比較例１の標準補修作業での工事が完了した後に、外部から放射温度計にて鉄皮温度の測定を行った。その際の鉄皮温度は約１４０℃であった。ここで、下記表１における断熱指数＊２）とは、比較例１の鉄皮温度１４０℃を１００として、その低減割合（＝［（各実施例における鉄皮温度）／（比較例１の鉄皮温度）］×１００）を示した。断熱指数が９０以上１００未満の場合を○、９０未満の場合を◎とした。その結果、従来であれば、１４０℃の鉄皮温度であるのに対して、本発明の第２の実施形態に係る断熱構造体を用いれば、最大１２５℃に鉄皮温度を低減にできた。
【００８６】
下記表１における総合評価＊３）は、施工工数指数＊１）と断熱指数＊２）が共に○の場合には「○」、１つでも◎がある場合には「◎」とした。
【００８７】
【表１】
2020016364.tif 000003
【００８８】
焼鈍炉２０において、以上に示すように、本発明の第２の実施形態に係る断熱構造体２００を用いて、ポンプ車を使用して高さ１５ｍまで断熱材を搬送し、袋体を使用した施工を行ったところ、良好な施工性や断熱特性が得られ、人体に影響がある断熱材に直接触れることなく、パーマライニングとしての耐火物補修を実施できた。
【００８９】
［実験例２］
次に、本発明の第２の実施形態に係る断熱構造体２００を焼鈍炉２０の炉壁の断熱施工に適用した実施の一例を説明する。
【００９０】
（比較例２）
アルミナ７を２層で形成した「５００×５００×２５０＝０．０６ｍ３」のサイズの耐火布袋（逆止弁を設けず）にセラミックファイバーを直接封入した。この封入の際、初期の圧送圧力を２００ＫＰａ＜約２ｋｇ／ｃｍ２＞、３０ｍ３／ｍｉｎとしてセラミックファイバーを圧送した時は、目詰まりが耐火布袋の内部に発生し、最終的な圧送圧力が７００ＫＰａ＜約７ｋｇ／ｃｍ２＞程度まで上昇し、布袋端部の縫製部分から断熱材が若干噴き出た。
【００９１】
（比較例３）
比較例２と同様の耐火布袋を使用し、再度セラミックファイバーを圧送したが、９００ＫＰａ＜約９ｋｇ／ｃｍ２＞程度まで圧力が上昇し、噴出が止まらないため実験を中止した。
【００９２】
（実施例５）
アルミナ７を２層で形成した「５００×５００×２５０＝０．０６ｍ３」のサイズの耐火布袋（逆止弁を設けず）の代わりに、第２の実施形態の耐火布袋２５０に逆止弁を１個設けたものを用いた以外は、比較例２と同様にしてセラミックファイバーを圧送した。セラミックファイバーの圧送完了直前の最終的な圧送圧力は、４００ＫＰａ＜約４ｋｇ／ｃｍ２＞程度まで上昇した。
【００９３】
（実施例６）
アルミナ７を２層で形成した「５００×５００×２５０＝０．０６ｍ３」のサイズの耐火布袋（逆止弁を設けず）の代わりに、第２の実施形態の耐火布袋２５０に逆止弁を２個設けたものを用いた以外は、比較例２と同様にしてセラミックファイバーを圧送した。セラミックファイバーの圧送完了直前の最終的な圧送圧力は、２５０ＫＰａ＜約４ｋｇ／ｃｍ２＞程度まで上昇した。
【００９４】
以上の比較例２、３及び実施例５、６について、以下の１）〜３）の評価を行った。
【００９５】
下記表２における圧送性１）とは、最終的な圧送圧力と初期の圧送圧力の差をΔＰとして、ΔＰの大きさで圧送性を評価した。なお、比較例３では、途中で実験が中止されているが、実験中止時点での圧力を最終的な圧送圧力とした。ΔＰが５００ＫＰａ超の場合を×、２００ＫＰａ超５００ＫＰａ以下の場合を△、５０Ｋｐａ超２００ＫＰａ以下の場合を○、５０ＫＰａ以下の場合を◎とした。
【００９６】
また、下記表２における充填性２）とは、予測された最大充填量（０．０６ｍ３）を１００として、その実充填割合を示した。充填性が８０未満の場合を△、８０以上１００未満の場合を○、１００以上の場合を◎とした。
【００９７】
また、下記表２における構造体破損３）とは、耐火布袋から断熱材の噴出が生じた場合は△、何もなかった場合には○とした。なお、噴出が増大し、実施を中止した場合も△とした。
【００９８】
また、下記表２における総合評価４）は、圧送性、充填性、構造体破損の評価に対して、いずれかに△が含まれる場合には△、いずれかに◎が含まれる場合には◎、すべて○の倍には○とした。
【００９９】
【表２】
2020016364.tif 000004
【０１００】
表２に示すように、実施例５のように、耐火布袋２５０に逆止弁を１個設けたところ、最後まで問題無く、断熱材を圧送し続けることができた。さらに、耐火布袋２５０に逆止弁を２個設けたところ、圧送性が向上し、材料充填性を向上できた。
【０１０１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０２】
例えば、上記実施形態では、被断熱体として、コークス炉および焼鈍炉を例に挙げ、コークス炉の炭化室の内面や焼鈍炉の炉壁に袋体を設置し、この袋体に断熱材を封入して得られる断熱構造体について述べたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、高炉熱風管等の内面に本発明の袋体を設置し、断熱材を封入してもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１    断熱材圧送装置
１ａ    ホッパ
１ｂ    解繊部（シュレッダ）
１ｃ    コンプレッサ
１ｄ    高圧エア供給ノズル
１ｅ    断熱材供給部
１ｆ、２ｆ    ホース
１ｇ、２ｇ    注入ノズル
２    ロングブーム車
１０    コークス炉
１１    炭化室
１１ａ    送炭口
１２    燃焼室
１４    炉壁
１４ａ    炉壁窯口部
１５    バックステー
１６    炉蓋
２０    焼鈍炉
２１    鉄皮
２２    ローラ
２３    発熱体
２５    ハシゴ
２６    水平作業空間
２７    マンホール
１００、２００    断熱構造体
１０１    断熱材
１１０、１２０、１３０、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０    耐火布袋（袋体）
１１１、１２１、１３１、２１１、２２１、２３１、２４１、２５１、２６１    注入
１１３、２３３、２４３    固定用ロープ
１１５、２１５、２２５、２３５、２５５、２６５    逆止弁
１５０、１６０    懸垂式フレーム（固定部材）
１５１    ロープ固定リング
２１７、２２７、２３７、２４７、２５７、２６７    マチ部
２５８、２６８    相欠き接ぎ構造
２８１    寸切ボルト（固定部材）
２８２    ワッシャ／ナット
Ｐ    作業者
Ｓ    鋼板
【図１】
2020016364.tif 000005
【図２】
2020016364.tif 000006
【図３】
2020016364.tif 000007
【図４】
2020016364.tif 000008
【図５】
2020016364.tif 000009
【図６】
2020016364.tif 000010
【図７Ａ】
2020016364.tif 000011
【図７Ｂ】
2020016364.tif 000012
【図７Ｃ】
2020016364.tif 000013
【図８】
2020016364.tif 000014
【図９】
2020016364.tif 000015
【図１０】
2020016364.tif 000016
【図１１】
2020016364.tif 000017
【図１２】
2020016364.tif 000018
【図１３Ａ】
2020016364.tif 000019
【図１３Ｂ】
2020016364.tif 000020
【図１３Ｃ】
2020016364.tif 000021
【図１４】
2020016364.tif 000022
【図１５】
2020016364.tif 000023
【図１６Ａ】
2020016364.tif 000024
【図１６Ｂ】
2020016364.tif 000025
【図１７】
2020016364.tif 000026
【図１８】
2020016364.tif 000027
【図１９】
2020016364.tif 000028
【図２０】
2020016364.tif 000029
【図２１】
2020016364.tif 000030
【図２２Ａ】
2020016364.tif 000031
【図２２Ｂ】
2020016364.tif 000032
【図２３】
2020016364.tif 000033
【図２４】
2020016364.tif 000034
【図２５】
2020016364.tif 000035
【図２６Ａ】
2020016364.tif 000036
【図２６Ｂ】
2020016364.tif 000037
【図２６Ｃ】
2020016364.tif 000038