(57)【要約】【課題】所期の断熱性能を発現でき組み立てが容易な減圧断熱配管構造を得ること。【解決手段】本発明の減圧断熱配管構造１Ａは、内管３の端部と外管２の端部との間の空間が減圧される構造を有しており、外管２は、軸方向一方側の端部から径方向内方に延びる第１フランジ２１と、軸方向他方側の端部から径方向外方に延びる第２フランジ２２と、を有している。そして、内管３は、軸方向一方側の端部から径方向内方に延びて第１フランジ２１よりも軸方向内側の位置で対向配置される第３フランジ３１と、軸方向他方側の端部から径方向外方に延びて第２フランジ２２よりも軸方向外側の位置で対向配置される第４フランジ３２を有する。そして、第１フランジ２１と第３フランジ３１との間には第１弾性シール材１１が配置され、第２フランジ２２と第４フランジ３２との間には第２弾性シール材１２が配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管の端部と外管の端部との間が弾性シール材で封止されて前記内管と前記外管の間の空間が減圧される減圧断熱配管構造であって、
前記外管は、軸方向一方側の端部から径方向内方に延びる第１フランジと、軸方向他方側の端部から径方向外方に延びる第２フランジと、を有し、
前記内管は、軸方向一方側の端部から径方向内方に延びて前記第１フランジよりも軸方向内側の位置で前記第１フランジに対向配置される第３フランジと、軸方向他方側の端部から径方向外方に延びて前記第２フランジよりも軸方向外側の位置で前記第２フランジに対向配置される第４フランジと、を有し、
前記弾性シール材は、前記第１フランジと前記第３フランジとの間に配置される第１弾性シール材と、前記第２フランジと前記第４フランジとの間に配置される第２弾性シール材と、を有する
ことを特徴とする減圧断熱配管構造。
【請求項２】
前記内管と前記外管の少なくとも一方には、軸方向に伸張及び収縮可能なベローズが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の減圧断熱配管構造。
【請求項３】
内管と外管の間の空間が減圧される減圧断熱配管構造であって、
前記外管は、軸方向一方側に配置される第１外管と、軸方向他方側に配置されて前記第１外管に嵌合された第２外管と、前記第１外管と前記第２外管の間に配置されて前記第１外管と前記第２外管の間を封止するとともに前記第１外管と前記第２外管を軸方向に相対摺動可能に支持するＯリングと、を有し、
前記第１外管は、軸方向一方側の端部から径方向に延びる第１フランジを有し、
前記第２外管は、軸方向他方側の端部から径方向に延びる第２フランジを有し、
前記内管は、軸方向一方側の端部から径方向に延びて前記第１フランジよりも軸方向内側の位置で前記第１フランジに対向配置される第３フランジと、軸方向他方側の端部から径方向に延びて前記第２フランジよりも軸方向内側の位置で前記第２フランジに対向配置される第４フランジと、を有し、
前記第１フランジと前記第３フランジとの間には、前記第１フランジと前記第３フランジとの間をシールする第１弾性シール材が設けられ、
前記第２フランジと前記第４フランジとの間には、前記第２フランジと前記第４フランジとの間をシールする第２弾性シール材が設けられていることを特徴とする減圧断熱配管構造。
【請求項４】
前記第１外管は、軸方向一方側に配置される第１長管部と、該第１長管部の軸方向他方側の端部に設けられ前記第１長管部よりも径方向の寸法精度が高い第１短管部と、を有し、
前記第２外管は、軸方向他方側に配置される第２長管部と、該第２長管部の軸方向一方側に配置され前記第２長管部よりも径方向の寸法精度が高い第２短管部と、を有し、
前記Ｏリングは、前記第１短管部と前記第２短管部との間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の減圧断熱配管構造。
【請求項５】
前記第１短管部と前記第２短管部は、前記外管の軸方向中央位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の減圧断熱配管構造。
【請求項６】
内管と外管の間の空間が減圧される減圧断熱配管構造であって、
前記外管は、軸方向一方側の端部から径方向に延びる第１フランジと、軸方向他方側の端部から径方向に延びる第２フランジと、を有し、
前記内管は、軸方向一方側に配置される第１内管と、軸方向他方側に配置されて前記第１内管に嵌合された第２内管と、前記第１内管と前記第２内管の間に配置されて前記第１内管と前記第２内管の間を封止するとともに前記第１内管と前記第２内管を軸方向に相対摺動可能に支持するＯリングと、を有し、
前記第１内管は、軸方向一方側の端部から径方向に延びて前記第１フランジよりも軸方向外側の位置で前記第１フランジに対向配置される第３フランジを有し、
前記第２内管は、軸方向他方側の端部から径方向に延びて前記第２フランジよりも軸方向外側の位置で前記第２フランジに対向配置される第４フランジを有し、
前記第１フランジと前記第３フランジとの間には、前記第１フランジと前記第３フランジとの間をシールする第１弾性シール材が設けられ、
前記第２フランジと前記第４フランジとの間には、前記第２フランジと前記第４フランジとの間をシールする第２弾性シール材が設けられていることを特徴とする減圧断熱配管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内管と外管の間の空間が減圧された減圧断熱配管構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、外管の端部と内管の端部との間を弾性ゴム材で封止し、内管と外管との間の空間を減圧して断熱をする減圧断熱配管構造の技術が知られている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２００３−３１４７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、内管と外管の径方向の寸法精度が低い場合に、断熱性能や組立性に影響を与えるおそれがある。例えば平板部材を筒状に変形させて内管や外管を作成する場合、径方向の寸法精度の方が軸方向の寸法精度よりも低くなりやすい。内管の径方向の寸法が基準よりも小さい場合は、外管との間隔が大きく、ゴムなどの弾性シール材で封止することが困難で、減圧できず所期の断熱性能を発現できないおそれがある。また、例えば内管の径方向の寸法が基準よりも大きい場合は、外管との間隔が狭く、間に弾性シール材を配置することが困難となり、組立性が悪化するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所期の断熱性能を発現でき、かつ、組み立てが容易な減圧断熱配管構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する本発明の減圧断熱配管構造は、内管の端部と外管の端部との間が弾性シール材で封止されて前記内管と前記外管の間の空間が減圧される減圧断熱配管構造であって、前記外管は、軸方向一方側の端部から径方向内方に延びる第１フランジと、軸方向他方側の端部から径方向外方に延びる第２フランジと、を有し、前記内管は、軸方向一方側の端部から径方向内方に延びて前記第１フランジよりも軸方向内側の位置で前記第１フランジに対向配置される第３フランジと、軸方向他方側の端部から径方向外方に延びて前記第２フランジよりも軸方向外側の位置で前記第２フランジに対向配置される第４フランジと、を有し、前記弾性シール材は、前記第１フランジと前記第３フランジとの間に配置される第１弾性シール材と、前記第２フランジと前記第４フランジとの間に配置される第２弾性シール材と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、内管と外管の間の空間を減圧することによって、内管と外管を相対的に接近させて、第１弾性シール材を第１フランジと第３フランジの間で圧縮し、第２弾性シール材を第２フランジと第４フランジの間で圧縮する。第１弾性シール材と第２弾性シール材は、内管及び外管の寸法精度が比較的高い軸方向に圧縮されるので、内管及び外管の径方向の寸法精度が多少低くても、高い密閉性を得ることができる。したがって、内管と外管との間の空間を確実に減圧することができ、高い断熱性能を得ることができる。そして、内管を外管に挿入するだけで、第１フランジと第３フランジとの間、及び、第２フランジと第４フランジとの間に、第１弾性シール材と第２弾性シール材を確実に配置して挟持させることができ、高い組立性を有する。
【０００８】
本発明の減圧断熱配管構造は、前記内管と前記外管の少なくとも一方に、軸方向に伸張及び収縮可能なベローズが設けられていることが好ましい。
【０００９】
本発明によれば、例えば熱膨張あるいは熱収縮により内管と外管の少なくとも一方に軸方向の寸法変化が発生した場合に、第１弾性シール材及び第２弾性シール材の弾性変形に加えてベローズが伸張または収縮することにより、寸法変化分を吸収し、第１弾性シール材及び第２弾性シール材による封止状態を維持することができる。
【００１０】
本発明の減圧断熱配管構造は、内管と外管の間の空間が減圧される減圧断熱配管構造であって、前記外管は、軸方向一方側に配置される第１外管と、軸方向他方側に配置されて前記第１外管に嵌合された第２外管と、前記第１外管と前記第２外管の間に配置されて前記第１外管と前記第２外管の間を封止するとともに前記第１外管と前記第２外管を軸方向に相対摺動可能に支持するＯリングと、を有し、前記第１外管は、軸方向一方側の端部から径方向に延びる第１フランジを有し、前記第２外管は、軸方向他方側の端部から径方向に延びる第２フランジを有し、前記内管は、軸方向一方側の端部から径方向に延びて前記第１フランジよりも軸方向内側の位置で前記第１フランジに対向配置される第３フランジと、軸方向他方側の端部から径方向に延びて前記第２フランジよりも軸方向内側の位置で前記第２フランジに対向配置される第４フランジと、を有し、前記第１フランジと前記第３フランジとの間には、前記第１フランジと前記第３フランジとの間をシールする第１弾性シール材が設けられ、前記第２フランジと前記第４フランジとの間には、前記第２フランジと前記第４フランジとの間をシールする第２弾性シール材が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、内管と外管の間の空間を減圧することによって、内管と外管を相対的に接近させて、第１弾性シール材を第１フランジと第３フランジの間で圧縮し、第２弾性シール材を第２フランジと第４フランジの間で圧縮する。第１弾性シール材と第２弾性シール材は、内管及び外管の寸法精度が比較的高い軸方向に圧縮されるので、高い密閉性を得ることができる。したがって、内管と外管との間の空間を確実に減圧することができ、高い断熱性能を得ることができる。そして、例えば熱膨張あるいは熱収縮により内管の軸方向の寸法が変化した場合に、第１外管と第２外管が軸方向に相対摺動することにより、寸法変化分を吸収し、第１弾性シール材及び第２弾性シール材による封止状態を維持することができる。
【００１２】
本発明の減圧断熱配管構造において、前記第１外管は、軸方向一方側に配置される第１長管部と、該第１長管部の軸方向他方側の端部に設けられ前記第１長管部よりも径方向の寸法精度が高い第１短管部と、を有し、前記第２外管は、軸方向他方側に配置される第２長管部と、該第２長管部の軸方向一方側に配置され前記第２長管部よりも径方向の寸法精度が高い第２短管部と、を有し、前記Ｏリングは、前記第１短管部と前記第２短管部との間に配置されていることが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、第１長管部及び第２長管部よりも径方向の寸法精度が高い第１短管部と第２短管部との間にＯリングを配置するので、第１外管と第２外管の間を確実に封止することができる。
【００１４】
本発明の減圧断熱配管構造は、前記第１短管部と前記第２短管部が前記外管の軸方向中央位置に配置されていることが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、内管からの熱が伝わりやすい外管の軸方向両端部からなるべく遠く離れた軸方向中央位置に第１短管部と第２短管部を配置するので、第１短管部と第２短管部とＯリングの温度を上がりにくくすることができ、熱膨張による変形を抑えることができる。したがって、第１外管と第２外管との間の密閉性を高く保つことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、所期の断熱性能を発現でき組み立てが容易な減圧断熱配管構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の斜視断面図。
【図２】第１の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の組み立て方法を説明する図。
【図３Ａ】第１の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の内管の内部空間が加熱される前の状態を示す断面図。
【図３Ｂ】第１の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の内管の内部空間が加熱された状態を示す断面図。
【図４Ａ】第２の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の内管の内部空間を加熱される前の状態を示す断面図。
【図４Ｂ】第２の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の内管の内部空間を加熱された状態を示す断面図。
【図５】第２の実施形態に係わる減圧断熱配管構造を適用した加熱炉の構成図。
【図６】第３の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の構成例を示す断面図。
【図７】従来の減圧断熱配管構造の断面図。
【図８】従来の減圧断熱配管構造における封止方法とその課題を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１の実施形態＞
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、第１の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の斜視断面図である。
減圧断熱配管構造１Ａは、外管２と、外管２の内部に挿入された内管３とを有する二重筒構造を有している。外管２の軸方向一方側の端部と内管３の軸方向一方側の端部との間は第１弾性シール材１１により封止され、外管２の軸方向他方側の端部と内管３の軸方向他方側の端部との間は第２弾性シール材１２により封止されている。
【００１９】
外管２には、真空ポンプ５（図２を参照）に通じる排気通路２４が接続されており、排気通路２４から外管２と内管３との間の空気を排気して、外管２と内管３との間の空間４を減圧状態にすることができる。減圧断熱配管構造１Ａは、外管２と内管３との間の空間４を減圧状態にすることによって、外管２の外部と内管３で囲まれる内部空間との間を断熱することができる。
【００２０】
外管２は、一定径で軸方向に延在する円筒形状を有している。外管２は、一定の板厚を有する金属製の平板部材である鉄板をロールベンダーなどの加工機で曲げ加工し、筒状に変形させることによって作成されている。
【００２１】
外管２の軸方向の寸法精度は、鉄板を切断する切断加工の精度で決まる。鉄板の切断は、一般にレーザを使って行われる。したがって、切断精度は高く、外管２の軸方向の寸法精度は高くなる。一方、径方向の寸法精度は、平板部材を筒状に加工する方法で決まる。平板部材の筒状加工は、一般にロールベンダーを用いて行われる。したがって、切削加工などの機械加工によって形成されるものと比較して、曲げ加工の方が外管２の径方向の寸法精度は低くなっているが、容易かつ安価に作成できる。
【００２２】
外管２の軸方向一方側の端部には径方向内方に向かって延びる第１フランジ２１が設けられ、軸方向他方側の端部には、径方向外方に向かって延びる第２フランジ２２が設けられている。第１フランジ２１と第２フランジ２２は、鉄板から円形に切り出されて作成されており、外管２の両端部にそれぞれ溶接接合されている。
【００２３】
外管２には、弾性変形により軸方向に伸張及び収縮可能なベローズ２３が設けられている。ベローズ２３は、外管２に一体に形成されており、より詳しくは、外管２の軸方向一方側の端部と軸方向他方側の端部と間の位置において、拡径部と縮径部を交互に連続して形成することによって構成されている。ベローズ２３は、鉄板に凹条部と凸条部を予め設けてから鉄板を筒状に変形させることによって形成してもよく、また、鉄板を加工機で筒状に変形させる際に同時に形成してもよい。
【００２４】
ベローズ２３は、拡径部と縮径部との間隔が広がる方向あるいは狭まる方向に弾性変形することにより、外管２を軸方向に伸張及び収縮させることができる。したがって、例えば、外管２に対して軸方向に伸ばす方向の力が作用した場合は外管２を軸方向に伸張させることができ、軸方向に縮める方向の力が作用した場合は外管２を軸方向に収縮させることができる。
【００２５】
内管３は、一定径で軸方向に延在する円筒形状を有している。内管３の径は、外管２よりも小径であり、外管２に挿入された状態で外管２との間に所定の空間を形成する大きさを有している。内管３は、外管２と同様に、鉄板をロールベンダーなどの加工機で曲げ加工し、筒状に変形させることによって作成されており、機械加工と比較して径方向の寸法精度は低くなっているが、容易かつ安価に作成できる。
【００２６】
内管３の軸方向一方側の端部には径方向内方に向かって延びる第３フランジ３１が設けられ、軸方向他方側の端部には、径方向外方に向かって延びる第４フランジ３２が設けられている。第３フランジ３１と第４フランジ３２は、鉄板から円形に切り出されて作成されており、内管３の両端部にそれぞれ溶接接合されている。
【００２７】
外管２と内管３との間には、外管２の内部で内管３を支持する支持台６が設けられている。本実施形態では、外管２と内管３の軸方向が水平となるように横向きの姿勢状態に配置される構成を有しているので、支持台６は、外管２と内管３との間でかつ最下部の位置に配置されている。支持台６は、例えばセラミックなどの熱伝導性が低い材料によって構成されている。支持台６は、内管３自体の重さや、内管３の内部空間に接地される構成部品の重さを受け止めて支持するものであり、第１弾性シール材１１及び第２弾性シール材１２でこれらの重量を支えることができない場合に設けられる。
【００２８】
第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２は、シリコーンゴムなどの耐熱性の高い弾性材料によって構成されている。第１弾性シール材１１は、円環形状を有しており、第１フランジ２１と第３フランジ３１との間に配置されて軸方向両側から挟持されることによって第１フランジ２１と第３フランジ３１との間を封止する。第２弾性シール材１２も円環形状を有しており、第２フランジ２２と第４フランジ３２との間に配置されて軸方向両側から挟持されることによって第２フランジ２２と第４フランジ３２との間を封止する。
【００２９】
図２は、第１の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の組み立て方法を説明する図である。減圧断熱配管構造１Ａは、図３に示すように、内管３を外管２に挿入することによって組み立てられる。内管３は、軸方向一方側である第３フランジ３１側が、外管２の軸方向他方側である第２フランジ２２側から外管２に挿入される。
【００３０】
内管３の第３フランジ３１と第４フランジ３２には、第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２が予め接着されて固定されており、内管３の外管２への挿入により、第１弾性シール材１１及び第２弾性シール材１２は、外管２の第１フランジ２１及び第２フランジ２２にそれぞれ当接し接着固定される。したがって、第１フランジ２１と第３フランジ３１との間に第１弾性シール材１１が配置されて軸方向両側から挟持され、第２フランジ２２と第４フランジ３２との間に第２弾性シール材１２が配置されて軸方向両側から挟持された組立状態とされる。
【００３１】
減圧断熱配管構造１Ａは、内管３及び外管２の径方向の寸法精度が多少低くても、内管３を外管２に挿入することによって組み立てることができ、第１フランジ２１と第３フランジ３１との間、及び、第２フランジ２２と第４フランジ３２との間に、第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２を確実に配置して挟持させることができる。減圧断熱配管構造１Ａでは、組み立てるときに、溶接する必要がなく、簡単に組み立てることができる。したがって、高い組立性を有する。
【００３２】
図３Ａは、第１の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の内管の内部空間が加熱される前の状態を示す断面図、図３Ｂは、第１の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の内管の内部空間が加熱された状態を示す断面図である。
【００３３】
減圧断熱配管構造１Ａは、例えば、高温状態に保たれた内管３の内部空間にワークを通過させて加熱処理を施す加熱炉設備に用いられる。減圧断熱配管構造１Ａは、外管２と内管３との間の空間４が減圧された状態で内管３の内部空間が加熱される。
【００３４】
減圧断熱配管構造１Ａは、図３Ａに示すように、内管３の第３フランジ３１が外管２の第１フランジ２１よりも軸方向内側の位置で第１フランジ２１に対向配置され、内管３の第４フランジ３２が外管２の第２フランジ２２よりも軸方向外側の位置で第２フランジ２２に対向配置されている。したがって、外管２と内管３は、空間４を減圧することによって相対的に接近する方向に付勢され、第１弾性シール材１１を第１フランジ２１と第３フランジ３１の間で圧縮し、第２弾性シール材１２を第２フランジ２２と第４フランジ３２の間で圧縮する。したがって、第１弾性シール材１１及び第２弾性シール材１２の密着度が上がり、自己シール性を発現させることができる。
【００３５】
内管３は、内部空間の加熱により熱膨張して径方向及び軸方向の寸法がそれぞれ増大する（図３Ｂを参照）。内管３の径方向の寸法増大に対しては、第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２が剪断方向に弾性変形し、外管２と内管３との間に生じる寸法差を吸収することができる。また、内管３の軸方向の寸法増大に対しては、第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２の弾性変形により、外管２と内管３との間に生じる寸法差を吸収することができる。
【００３６】
本実施形態では、外管２にベローズ２３を設けており、ベローズ２３の弾性変形によって外管２を軸方向に伸張または収縮させることができるようになっている。したがって、内管３が熱膨張して軸方向の寸法が増大し、かかる寸法増大分を第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２の弾性変形では吸収できない場合に、ベローズ２３が弾性変形することによって吸収することができる。
【００３７】
これにより、例えば内管３の軸方向の長さが長い、あるいは、高温まで加熱されて温度上昇が大きいなどにより、内管３の熱膨張量が大きい場合でも、第１弾性シール材１１と第１フランジ２１及び第３フランジ３１との間、第２弾性シール材１２と第２フランジ２２及び第４フランジ３２との間に隙間ができることがなく、第１弾性シール材１１及び第２弾性シール材１２による適切な封止状態を維持することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、外管２にベローズ２３を設ける場合を例に説明したが、内管３に設けてもよい。また、内管３の熱膨張による軸方向の寸法変化を第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２の弾性変形のみで吸収することができる場合には、ベローズ２３を省略してもよい。
【００３９】
減圧断熱配管構造１Ａでは、第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２を、寸法精度の高い軸方向に挟持する構成を有するので、シール部分を精度よく作りやすい。したがって、外管２と内管３との間の空間４の密閉を保ち、確実に減圧することができ、高い断熱性能を得ることができる。
【００４０】
図７は、従来の減圧断熱配管構造の断面図、図８は、従来の減圧断熱配管構造における封止方法とその課題を示す図である。
従来の減圧断熱配管構造１００として、例えば水筒などの低温用途のものでは、図７に示すように、２重管を構成する内管１０１の開口端部と外管１０２の開口端部との間を溶接接合して封止することが行われている。しかしながら、かかる技術を、加熱炉などの高温用途のものに適用しようとすると、内管１０１の寸法が熱膨張によって大きく増加するので、外管１０２との接合部分１０３に歪み応力が作用し、接合部分１０３が破損するおそれがある。
【００４１】
また、従来の減圧断熱配管構造１１０として、図８に示すように、内管１１１の端部と外管１１２の端部との間に弾性シール材１１３を径方向に挟み込んでシールする構造（特許文献１を参照）が提案されている。
【００４２】
図８（１）は内管１１１が径方向に熱膨張する前後の状態を示す図、図８（２）は内管１１１が軸方向に熱膨張する前後の状態を示す図、図８（３）は内管１１１と外管１１２の間の空間１１４が径方向に広すぎる状態を示し、図８（４）は内管１１１と外管１１２の間の空間１１４が径方向に狭すぎる状態を示している。
【００４３】
例えば、図８（１）に示す構造のものでは、内管１１１の拡径方向の熱膨張量を弾性シール材１１３の圧縮変形のみで吸収するので、熱膨張により弾性シール材１１３が径方向に過度に圧縮されて端部が樽型に変形し、割れるように破損するおそれがある。そして、図８（２）に示す構造のものでは、内管１１１の軸方向の熱膨張量を弾性シール材１１３の剪断方向の変形のみで吸収するので、熱膨張により弾性シール材１１３が軸方向に過度に引っ張られて、ちぎれるように破損するおそれがある。
【００４４】
また、例えば鉄板を筒状に変形させて内管１１１や外管１１２を作成する方法では、径方向の寸法精度を高くすることは困難である。したがって、内管の径方向の寸法が基準よりも小さい場合は、図８（３）に示すように、内管１１１と弾性シール材１１３との間、及び外管１１２と弾性シール材１１３との間に隙間が形成されてしまい、空間１１４を減圧することができない。また、内管の径方向の寸法が基準よりも大きい場合は、図８（４）に示すように、内管１１１と外管１１２との間の空間１１４が狭すぎて、弾性シール材１１３を装着できず、組み立てることができない。
【００４５】
これに対し、本実施形態の減圧断熱配管構造１Ａでは、第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２を、上記した従来技術のような寸法精度が低い径方向に挟むのではなく、寸法精度が高い軸方向に挟む構成となっている。したがって、外管２と内管３との間を減圧することによって、第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２を軸方向に圧縮することができ、第１フランジ２１と第３フランジ３１との間、及び第２フランジ２２と第４フランジ３２との間を封止することができる。したがって、外管２と内管３との間の空間４を確実に減圧することができ、所期の断熱性能を得ることができる。また、外管２に内管３を挿入するだけで簡単に組み立てることができ、組み立て作業が容易である。
【００４６】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【００４７】
図４Ａは、第２の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の内管の内部空間が加熱される前の状態を示す断面図、図４Ｂは、第２の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の内管の内部空間が加熱された状態を示す断面図である。
【００４８】
本実施形態の減圧断熱配管構造１Ｂにおいて特徴的なことは、外管２を第１外管２Ａと第２外管２Ｂにより構成して外管２の軸方向の長さを調整可能としたことである。
【００４９】
減圧断熱配管構造１Ｂは、外管２と内管３を有している。外管２は、軸方向一方側に配置される第１外管２Ａと、軸方向他方側に配置されて第１外管２Ａに嵌合された第２外管２Ｂを有している。第１外管２Ａと第２外管２Ｂは、いずれも一定径で軸方向に延在する円筒形状を有しており、第１外管２Ａの方が第２外管２Ｂよりも大径となっている。そして、第１外管２Ａと第２外管２Ｂとの間には、第１外管２Ａと第２外管２Ｂの間を封止するとともに第１外管２Ａと第２外管２Ｂを軸方向に相対摺動可能に支持するＯリング７が配置されている。
【００５０】
第１外管２Ａは、軸方向一方側に配置される第１長管部５３と、第１長管部５３の軸方向他方側の端部に設けられ第１長管部５３よりも径方向の寸法精度が高い第１短管部５４と、を有している。第１長管部５３は、一定の板厚を有する金属製の平板部材である鉄板をロールベンダーなどの加工機で曲げ加工し、筒状に変形させることによって作成されており、径方向の寸法精度は機械加工のものよりも低くなっている。
【００５１】
第１長管部５３の軸方向一方側の端部には径方向内方に向かって延びる第１フランジ５１が設けられている。第１フランジ５１は、鉄板から円形に切り出されて作成されており、第１長管部５３の軸方向一方側の端部に溶接接合されている。
【００５２】
第１短管部５４は、第１長管部５３とほぼ同じ径で第１長管部５３よりも軸方向の長さが短くかつ第１長管部５３よりも厚肉な円筒形状を有している。第１短管部５４は、第１長管部５３の軸方向他方側に同軸上に配置されて第１長管部５３の軸方向他方側の端部に溶接等により接合されて一体化されている。第１短管部５４は、切削などの機械加工により作成されており、第１長管部５３と比較して径方向の寸法精度が高くなっている。
【００５３】
第２外管２Ｂは、軸方向他方側に配置される第２長管部５６と、第２長管部５６の軸方向一方側の端部に設けられ第２長管部５６よりも径方向の寸法精度が高い第２短管部５５と、を有している。第２長管部５６は、第１外管２Ａの第１長管部５３と同様に、一定の板厚を有する金属製の平板部材である鉄板をロールベンダーなどの加工機で曲げ加工し、筒状に変形させることによって作成されており、径方向の寸法精度は機械加工のものよりも低くなっている。
【００５４】
第２長管部５６の軸方向他方側の端部には径方向内方に向かって延びる第２フランジ５２が設けられている。第２フランジ５２は、鉄板から円形に切り出されて作成されており、第２長管部５６の軸方向他方側の端部に溶接接合されている。
【００５５】
第２短管部５５は、第２長管部５６とほぼ同じ径で第２長管部５６よりも軸方向の長さが短くかつ第２長管部５６よりも厚肉な円筒形状を有している。第２短管部５５は、第２長管部５６の軸方向一方側に同軸上に配置されて第２長管部５６の軸方向一方側の端部に溶接等により接合されて一体化されている。第２短管部５５は、切削などの機械加工により作成されており、第２長管部５６と比較して径方向の寸法精度が高くなっている。
【００５６】
第２短管部５５の外径は、第１短管部５４に挿入された状態で第２短管部５５の外周面が第１短管部５４の内周面との間に所定の間隙を有して対向する大きさとなるように設定されている。第２短管部５５には、Ｏリング７を保持するための保持手段として凹溝５５ａが設けられている。
【００５７】
Ｏリング７は、凹溝５５ａに保持されて第１短管部５４と第２短管部５５を軸方向に相対摺動可能に支持する。したがって、第１外管２Ａと第２外管２Ｂを軸方向に沿って相対的に移動させて、外管２を軸方向に伸張及び収縮させ、外管２の軸方向の長さを調整することができる。また、Ｏリング７は、径方向の寸法精度が高い第１短管部５４と第２短管部５５の間に介在されているので、第１短管部５４と第２短管部５５との間を確実に封止できる。
【００５８】
第１外管２Ａの第１長管部５３と第２外管２Ｂの第２長管部５６は、互いにほぼ等しい軸方向の長さを有しており、第１外管２Ａと第２外管２Ｂを嵌合させて外管２を構成した状態において、第１短管部５４と第２短管部５５とが外管２の軸方向中央位置に配置されるようになっている。なお、外管２の軸方向中央位置とは、外管２の一方端部までの距離と他方端部までの距離が完全に等しい位置のみに限定されるものではなく、ある程度の幅を持っており、ほぼ中央の位置であればよい。
【００５９】
内管３は、一定径で軸方向に延在する円筒形状を有している。内管３の径は、外管２よりも小径であり、外管２に挿入された状態で外管２との間に所定の空間４を形成する大きさを有している。内管３は、外管２と同様に、鉄板をロールベンダーなどの加工機で曲げ加工し、筒状に変形させることによって作成されており、機械加工と比較して径方向の寸法精度は低くなっている。
【００６０】
内管３の軸方向一方側の端部には、第３フランジ６１が設けられている。第３フランジ６１は、内管３の軸方向一方側の端部から径方向に延びて第１フランジ５１よりも軸方向内側の位置で第１フランジ５１に対向配置されている。そして、内管３の軸方向他方側の端部には、第４フランジ６２が設けられている。第４フランジ６２は、内管３の軸方向他方側の端部から径方向に延びて第２フランジ５２よりも軸方向内側の位置で第２フランジ５２に対向配置されている。第３フランジ６１と第４フランジ６２は、鉄板から円形に切り出されて作成されており、内管３の両端部にそれぞれ溶接接合されている。
【００６１】
本実施形態では、第３フランジ６１及び第４フランジ６２が径方向外方に向かって延びる構成を有している。したがって、外管２と内管３との間の空間４を広く確保でき、高い断熱性能を得ることができる。ただし、第３フランジ６１及び第４フランジ６２を径方向内方に向かって延びる構成としてもよく、かかる場合には、内管３の内部空間を広く確保でき、より大型のワークに対応することができる。
【００６２】
減圧断熱配管構造１Ｂは、内管３に対して、軸方向一方側から第１外管２Ａを装着し、軸方向他方側から第２外管２Ｂを装着し、第１外管２Ａの第１短管部５４に第２外管２Ｂの第２短管部５５を挿入することによって組み立てられる。これにより、第３フランジ６１は、第１フランジ５１よりも軸方向内側の位置で第１フランジ５１に対向配置され、第４フランジ６２は、第２フランジ５２よりも軸方向内側の位置で第２フランジ５２に対向配置される。
【００６３】
内管３の第３フランジ６１と第４フランジ６２には、第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２が予め接着されて固定されている。そして、内管３に対する第１外管２Ａの装着により、第１弾性シール材１１が第１外管２Ａの第１フランジ５１に当接されて接着固定され、内管３に対する第２外管２Ｂの装着により、第２弾性シール材１２が第２外管２Ｂの第２フランジ５２に当接されて接着固定される。
【００６４】
したがって、第１フランジ５１と第３フランジ６１との間に第１弾性シール材１１が配置されて軸方向両側から挟持され、第２フランジ５２と第４フランジ６２との間に第２弾性シール材１２が配置されて軸方向両側から挟持された組立状態とされる（図４Ａを参照）。
【００６５】
減圧断熱配管構造１Ｂは、内管３及び外管２の径方向の寸法精度が多少低くても、外管２を内管３に装着することによって組み立てることができ、第１フランジ５１と第３フランジ６１との間、及び、第２フランジ５２と第４フランジ６２との間に、第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２を確実に配置して挟持させることができる。減圧断熱配管構造１Ｂは、組み立てるときに、溶接する必要がなく、簡単に組み立てることができる。したがって、高い組立性を有する。
【００６６】
減圧断熱配管構造１Ｂは、ワークに加熱処理を施すために、内管３の内部空間が加熱される。内管３は、内部空間が加熱されると、熱膨張により径方向の寸法と軸方向の寸法がそれぞれ増大する。そして、断熱性を高めるために外管２と内管３との間の空間４が減圧される。外管２と内管３は、空間４を減圧することによって相対的に接近する方向に付勢される。したがって、第１弾性シール材１１は第１フランジ５１と第３フランジ６１の間で軸方向に圧縮され、第２弾性シール材１２は第２フランジ５２と第４フランジ６２の間で軸方向に圧縮される。
【００６７】
減圧断熱配管構造１Ｂでは、外管２と内管３との間の空間４を減圧することによって、第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２を軸方向に圧縮して密着させることができる。したがって、外管２と内管３の径方向の寸法精度が多少低くても、高い密閉性を得ることができる。したがって、外管２と内管３との間の空間４を確実に減圧することができ、高い断熱性能を得ることができる。
【００６８】
第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２は、内管３が熱膨張して径方向の寸法が増大すると、剪断方向に変形するが、常に大気圧により、第１弾性シール材１１は第１フランジ５１と第３フランジ６１に密着し、第２弾性シール材１２は第２フランジ５２と第４フランジ６２に密着しているため、密閉性が失われることはない。
【００６９】
減圧断熱配管構造１Ｂでは、内管３の温度が上がり、熱膨張により内管３が軸方向に伸張すると、第１外管２Ａと第２外管２Ｂが軸方向に沿って互いに離れる方向にそれぞれ押されて、外管２が伸張する。したがって、第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２が過度の圧縮により破壊されるのを防ぐことができる。また、内管３の温度が下がり、熱収縮により軸方向に縮むと、これに合わせて第１外管２Ａと第２外管２Ｂが軸方向に沿って互いに接近する方向に移動し、外管２が収縮する。したがって、第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２による密閉状態は常に保たれ、高い密閉性を常に維持することができる。
【００７０】
減圧断熱配管構造１Ｂでは、第１短管部５４と第２短管部５５とが外管２の軸方向中央位置に配置されている。外管２の軸方向中央位置は、内管３からの熱が伝わりやすい外管２の軸方向両端部から最も遠く離れた位置であり、内管３の熱の影響を最も受けにくい場所である。したがって、軸方向中央位置に第１短管部５４と第２短管部５５を配置することによって、第１短管部５４と第２短管部５５とＯリング７の温度を上がりにくくすることができ、これらの熱膨張による変形を抑えて、第１外管２Ａと第２外管２Ｂとの間の密閉性を高く保つことができる。
【００７１】
図５は、第２の実施形態に係わる減圧断熱配管構造を適用した加熱炉の構成図である。
減圧断熱配管構造１Ｂは、例えば、高温状態に保たれた内管３の内部空間にワークＷを通過させて加熱処理を施す加熱炉９１に用いられる。加熱炉９１は、内管３の内部空間を加熱するヒータ９２と、ワークＷを搬送して内管３の内部空間を通過させる搬送ローラ９３と、内管３の軸方向一方側の端部である入口と軸方向他方側の端部である出口をそれぞれ開閉する一対の開閉扉９４、９５を有している。加熱炉９１は、入口側の開閉扉９４を開けてワークＷを内管３の内部空間に搬入し、内管３の内部空間においてヒータ９２で加熱してワークＷに加熱処理を行う。そして、加熱処理が終了したワークＷを出口側の開閉扉９５を開けて内管３の内部空間から搬出する。
【００７２】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、上述の各実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【００７３】
図６は、第３の実施形態に係わる減圧断熱配管構造の構成例を示す断面図である。
本実施形態において特徴的なことは、減圧断熱配管構造１Ｃの内管３を第１内管３Ａと第２内管３Ｂにより構成して内管３の軸方向の長さを調整可能としたことである。
【００７４】
減圧断熱配管構造１Ｃは、外管２と内管３を有している。外管２は、軸方向一方側の端部から径方向内方に延びる第１フランジ７１と、軸方向他方側の端部から径方向内方に延びる第２フランジ７２を有している。
【００７５】
内管３は、軸方向一方側に配置される第１内管３Ａと、軸方向他方側に配置されて第１内管３Ａに嵌合された第２内管３Ｂを有している。第１内管３Ａと第２内管３Ｂは、いずれも一定径で軸方向に延在する円筒形状を有しており、第１内管３Ａの方が第２内管３Ｂよりも大径となっている。そして、第１内管３Ａと第２内管３Ｂとの間には、第１内管３Ａと第２内管３Ｂの間を封止するとともに第１内管３Ａと第２内管３Ｂを軸方向に相対摺動可能に支持するＯリング７が配置されている。
【００７６】
第１内管３Ａは、軸方向一方側に配置される第１長管部８３と、第１長管部８３の軸方向他方側の端部に設けられ第１長管部８３よりも径方向の寸法精度が高い第１短管部８４と、を有している。第１長管部８３は、一定の板厚を有する金属製の平板部材である鉄板をロールベンダーなどの加工機で曲げ加工し、筒状に変形させることによって作成されており、径方向の寸法精度は機械加工のものよりも低くなっている。
【００７７】
第１長管部８３の軸方向一方側の端部には径方向内方に向かって延びる第３フランジ８１が設けられている。第３フランジ８１は、外管２の第１フランジ７１よりも軸方向外側の位置で第１フランジ７１に対向配置されている。
【００７８】
第１短管部８４は、第１長管部８３とほぼ同じ径で第１長管部８３よりも軸方向の長さが短くかつ第１長管部８３よりも厚肉な円筒形状を有している。第１短管部８４は、第１長管部８３の軸方向他方側に同軸上に配置されて第１長管部８３の軸方向他方側の端部に溶接等により接合されて一体化されている。第１短管部８４は、切削などの機械加工により作成されており、第１長管部５３と比較して径方向の寸法精度が高くなっている。
【００７９】
第２内管３Ｂは、軸方向他方側に配置される第２長管部８６と、第２長管部８６の軸方向一方側の端部に設けられて第２長管部８６よりも径方向の寸法精度が高い第２短管部８５と、を有している。第２長管部８６は、第１内管３Ａの第１長管部８３と同様に、一定の板厚を有する金属製の平板部材である鉄板をロールベンダーなどの加工機で曲げ加工し、筒状に変形させることによって作成されており、径方向の寸法精度は機械加工のものよりも低くなっている。
【００８０】
第２長管部８６の軸方向他方側の端部には径方向内方に向かって延びる第４フランジ８２が設けられている。第４フランジ８２は、外管２の第２フランジ７２よりも軸方向外側の位置で第２フランジ７２に対向配置されている。
【００８１】
第２短管部８５は、第２長管部８６とほぼ同じ径で第２長管部８６よりも軸方向の長さが短くかつ第２長管部８６よりも厚肉な円筒形状を有している。第２短管部８５は、第２長管部８６の軸方向一方側に同軸上に配置されて第２長管部８６の軸方向一方側の端部に溶接等により接合されて一体化されている。第２短管部８５は、切削などの機械加工により作成されており、第２長管部８６と比較して径方向の寸法精度が高くなっている。
【００８２】
第２短管部８５の外径は、第１短管部８４に挿入された状態で第２短管部８５の外周面が第１短管部８４の内周面との間に所定の間隙を有して対向する大きさとなるように設定されている。第２短管部８５には、Ｏリング７を保持するための保持手段として凹溝８５ａが設けられている。
【００８３】
Ｏリング７は、凹溝８５ａに保持されて第１短管部８４と第２短管部８５を軸方向に相対摺動可能に支持する。したがって、第１内管３Ａと第２内管３Ｂを軸方向に沿って相対的に移動させて、内管３を軸方向に伸張及び収縮させ、内管３の軸方向の長さを調整することができる。また、Ｏリング７は、径方向の寸法精度が高い第１短管部８４と第２短管部８５の間に介在されているので、第１短管部８４と第２短管部８５との間を確実に封止できる。
【００８４】
減圧断熱配管構造１Ｃでは、外管２と内管３との間の空間４を減圧することによって、第１内管３Ａと第２内管３Ｂを軸方向に沿って縮める方向に付勢することができ、第１弾性シール材１１と第２弾性シール材１２を軸方向に圧縮して密着させることができる。したがって、外管２と内管３の径方向の寸法精度が多少低くても、高い密閉性を得ることができる。したがって、外管２と内管３との間の空間４を確実に減圧することができ、高い断熱性能を得ることができる。
【００８５】
ただし、減圧断熱配管構造１Ｃでは、第１短管部８４と第２短管部８５が内管３に設けられているので、熱膨張により拡径して密閉性が損なわれるおそれがある。密閉性の観点からすると、第１短管部と第２短管部を外管２に設ける構成とした第２の実施形態の方が好ましい。
【００８６】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  減圧断熱配管構造
２  外管
２Ａ  第１外管
２Ｂ  第２外管
３  内管
３Ａ  第１内管
３Ｂ  第２内管
４  空間
５  真空ポンプ
１１  第１弾性シール材
１２  第２弾性シール材
２１、５１、７１  第１フランジ
２２、５２、７２  第２フランジ
３１、６１、８１  第３フランジ
３２、６２、８２  第４フランジ
５３、８３  第１長管部
５４、８４  第１短管部
５５、８５  第２短管部
５６、８６  第２長管部
【図１】
2018128081.tif 000003
【図２】
2018128081.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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