(57)【要約】【課題】製造コストの増加を抑制しつつ、内管や内管内側の収容物の荷重を安定して支持することができる二重壁断熱構造体を提供する。【解決手段】外管２と、外管２の内側に配置された内管３と、を備え、外管２と内管３との間には減圧された密閉空間８が形成され、外管２および内管３は中心軸が水平方向になるように配置され、内管３の内側にはワークを加熱するための加熱空間１３が形成されている二重壁断熱構造体１であって、外管２における鉛直方向下側には、外管２の外周から内側まで貫通した切り欠き部１０が形成され、切り欠き部１０には、密閉空間８と外気とを分離するための分離壁１０ａが設けられ、分離壁１０ａは、切り欠き部１０の開口から径方向内側に内管３の外周まで延びているものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管と、前記外管の内側に配置された内管と、を備え、前記外管と前記内管との間には減圧された密閉空間が形成され、前記外管および前記内管は中心軸が水平方向になるように配置され、前記内管の内側にはワークを加熱するための加熱空間が形成されている二重壁断熱構造体であって、
前記外管における鉛直方向下側には、前記外管の外周から内側まで貫通した切り欠き部が形成され、
前記切り欠き部には、前記密閉空間と外気とを分離するための分離壁が設けられ、
前記分離壁は、前記切り欠き部の開口から径方向内側に前記内管の外周まで延びている、二重壁断熱構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重壁断熱構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
内管が外管の内側に配置され、内管と外管との間に真空空間が形成された二重壁断熱構造体が知られている。特許文献１には、外管と内管とが両端部においてベローズを介して結合された二重壁断熱構造体が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０８０７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した二重管断熱構造体を加熱炉として使用する場合、内管の内側が加熱対象のワークを収容する加熱空間となる。図１１は、本発明が解決しようとする課題にかかる二重壁断熱構造体について模式的に説明する模式図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。図１１および図１２に示すように、二重壁断熱構造体５０１は、両端が開口した円筒状の外管５０２および内管５０３を備え、外管５０２と内管５０３との間には、減圧された密閉空間５０８が形成されている。密閉空間５０８には、輻射によって内管５０３から外管５０２に熱が伝わるのを抑制する多層反射膜６が配設されている。二重壁断熱構造体５０１は、外管５０２および内管５０３の中心軸が水平方向になるように配置されている。内管５０３の内側はワークＷを加熱するための加熱空間５１３である。加熱空間５１３には、加熱手段としてのヒータ１１が配置されている。内管５０３の中央付近には、加熱状態における内管５０３の熱膨張を吸収するためのベローズ部分５０５が設けられている。
【０００５】
内管５０３は、鉛直下方の位置において、加熱空間５１３に収容されたワークＷの荷重を受けている。内管５０３がワークＷの荷重によって撓むのを避けるため、内管５０３における鉛直下方の位置の下側には、ワークＷの荷重を支えるために外管５０２、内管５０３とは別部品の荷重支持部材５１０を設置している。しかしながら、密閉空間５０８に、外管５０３、内管５０３とは別部品の荷重支持部材５１０を設置すると、製造コストが増加するという問題があった。
【０００６】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、製造コストの増加を抑制しつつ、内管や内管内側の収容物の荷重を安定して支持することができる二重壁断熱構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、外管と、前記外管の内側に配置された内管と、を備え、前記外管と前記内管との間には減圧された密閉空間が形成され、前記外管および前記内管は中心軸が水平方向になるように配置され、前記内管の内側にはワークを加熱するための加熱空間が形成されている二重壁断熱構造体であって、前記外管における鉛直方向下側には、前記外管の外周から内側まで貫通した切り欠き部が形成され、前記切り欠き部には、前記密閉空間と外気とを分離するための分離壁が設けられ、前記分離壁は、前記切り欠き部の開口から径方向内側に前記内管の外周まで延びているものである。
【０００８】
切り欠き部は外気と連通している。このため、内管の外周における切り欠き部に対応する位置には、鉛直方向上向きに大気圧がかかる。内管の外周は減圧された真空空間である密閉空間に覆われているが、切り欠き部に対応する位置においては鉛直方向上向きに大気圧を受けている。このため、内管には鉛直方向上向きの力が働く。内管には、内管の荷重および内管の加熱空間に収容されたワークなどの収容物の荷重がかかるが、これらの荷重と、切り欠き部に対応する位置において鉛直方向上向きに及ぼされる大気圧による力とをつり合わせることで、内管や内管内側の収容物の荷重を安定して支持することができる。また、密閉空間において、内管を支持するための荷重支持部材を別途設ける必要がなくなるため、製造コストの増加を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製造コストの増加を抑制しつつ、内管や内管内側の収容物の荷重を安定して支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかる二重壁断熱構造体の構成について説明する模式図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１における矢印Ａの方向から見た矢視図である。
【図４】変形例１にかかる外管の切り欠き部について示す図である。
【図５】図４における矢印Ｂの方向から見た矢視図である。
【図６】変形例２にかかる外管の切り欠き部について示す図である。
【図７】実施の形態２にかかる、二重壁断熱構造体の構造について示す模式図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】蓋材を内管から取り外した状態を示す模式図である。
【図１０】図９における矢印Ｃの方向から見た矢視図である。
【図１１】本発明が解決しようとする課題にかかる二重壁断熱構造体について模式的に説明する模式図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。なお、図中に示した右手系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。
【００１２】
実施の形態１
図１は、実施の形態１にかかる二重壁断熱構造体１の構成を模式的に示す断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１および図２に示すように、二重壁断熱構造体１は、外管２および内管３を備えている。
【００１３】
外管２および内管３は、両端が開口した円筒状の部材である。外管２および内管３の材質は、例えば、ステンレス鋼、鉄鋼、チタンなどである。内管３は、外管２の内側において同軸に配置されている。外管２および内管３は、中心軸が水平方向になるように配置されている。
【００１４】
外管２の両端には、開口面２ｄに沿って（平行に）内側に向かって延びる環状壁２ａが形成されている。内管３の両端は、外管２の環状壁２ａに連結されている。これにより、外管２と内管３との間には密閉空間８が形成されている。密閉空間８は減圧された真空空間である。内管３の内側はワークＷを加熱するための加熱空間１３である。加熱空間１３には、加熱手段としてのヒータ１１が配置されている。ワークＷは、内管３の開口からベルトコンベアまたはプッシャーによって加熱空間１３内に搬送する。
【００１５】
外管２の外周面は外気と接し、内管３の内周面は加熱空間１３と接している。外管２と内管３との間に真空空間である密閉空間８が存在することで、加熱空間１３の熱が外気へと放熱されるのを抑制することができる。
【００１６】
内管３の中央付近には、加熱状態における内管３の熱膨張を吸収するためのベローズ部分５が設けられている。ベローズ部分５は、波状の形状で可撓性を有する伸縮管である。ベローズ部分５が弾性体として作用することにより、内管３が熱膨張することによる変形を吸収することが可能である。ベローズ部分５の材質は、例えば、ステンレス鋼、鉄鋼、チタンなどである。
【００１７】
外管２と内管３との間の密閉空間８には、円筒状の多層反射膜６が配設されている。多層反射膜６は、反射率が高い部材である反射膜と、反射膜よりも熱伝導率が低い部材である不織布とを、交互に複数積層して構成されている。反射膜は、例えば、アルミ箔、銅箔、チタン箔などの金属箔である。不織布は、例えば、グラスファイバーやセラミックファイバーなどの布である。なお、多層反射膜６の形状を安定させるため、多層反射膜６の外周を、ワイヤー、接着剤、タグピンなどで固定してもよい。内管３の内側の加熱空間１３を高温の加熱温度まで加熱する場合、外管２と内管３との間における密閉空間８に配置された多層反射膜６により、高温の内管３から外管２へと輻射によって熱が伝わるのが抑制される。
【００１８】
外管２における鉛直方向下側には、外周から内側まで貫通した切り欠き部１０が形成されている。切り欠き部１０には、密閉空間８と外気とを分離するための分離壁１０ａが設けられている。これにより、密閉空間８の密閉性は保たれる。分離壁１０ａは、切り欠き部１０の開口から径方向内側に内管３の外周まで延びている。図３は、図１における矢印Ａの方向から見た矢視図である。図３に示すように、切り欠き部１０の開口形状は長手方向が軸方向に平行に延びる長方形である。切り欠き部１０は、軸方向に２箇所設けられている。ただし、切り欠き部１０の数はこれに限るものではなく、１箇所でも２箇所より多く設けてもよい。
【００１９】
切り欠き部１０は外気と連通している。このため、図２に示すように、内管３の外周における切り欠き部１０に対応する位置には、鉛直方向上向きに大気圧Ｐがかかる。内管３の外周は減圧された真空空間である密閉空間８に覆われているが、切り欠き部１０に対応する位置においては鉛直方向上向きに大気圧Ｐを受けている。このため、内管３には鉛直方向上向きの力が働く。
【００２０】
内管３には、内管３の荷重および内管３の加熱空間１３に収容されたワークＷなどの収容物の荷重がかかるが、これらの荷重と、切り欠き部１０に対応する位置において鉛直方向上向きに及ぼされる大気圧Ｐによる力とをつり合わせることで、内管３や内管３内側の収容物の荷重を安定して支持することができる。また、密閉空間８において、内管３を支持するための荷重支持部材を別途設ける必要がなくなるため、製造コストの増加を抑制することができる。
【００２１】
なお、切り欠き部１０において、グラスウールなどの通気性のある（外気を通すことのできる）断熱材を充填してもよい。これにより、内管３の外周における切り欠き部１０に対応する位置から加熱空間１３の熱が放出されるのを抑制することができる。
【００２２】
［変形例１］
図４は、変形例１にかかる外管１０２の切り欠き部１１０について示す図である。図５は、図４における矢印Ｂの方向から見た矢視図である。なお、図４は、図１に対応しており、図５は、図３に対応する。図４および図５に示すように、切り欠き部１１０は、外管２において、一端付近から下端付近まで軸方向に平行に延びる長方形である。切り欠き部１１０には、密閉空間８と外気とを分離するための分離壁１１０ａが設けられている。このように、切り欠き部１１０の軸方向における長さをできるだけ長くすることで、内管３や内管３内側の収容物の荷重をより安定して支持することができる。なお、切り欠き部１１０において、グラスウールなどの通気性のある（外気を通すことのできる）断熱材を充填してもよい。これにより、内管３の外周における切り欠き部１１０に対応する位置から加熱空間１３の熱が放出されるのを抑制することができる。
【００２３】
［変形例２］
図６は、変形例２にかかる外管２０２の切り欠き部２１０について示す図である。なお、図６は、図２に対応する。図６に示すように、切り欠き部２１０は、径方向に扇型に広がる形状である。切り欠き部２１０には、密閉空間８と外気とを分離するための分離壁２１０ａが設けられている。切り欠き部２１０をこのように構成することで、内管３や内管３内側の収容物の荷重をより安定して支持することができる。なお、切り欠き部２１０において、グラスウールなどの通気性のある（外気を通すことのできる）断熱材を充填してもよい。これにより、内管３の外周における切り欠き部２１０に対応する位置から加熱空間１３の熱が放出されるのを抑制することができる。
【００２４】
実施の形態２
以下、図面を参照して本発明の実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１と共通の部分については共通の符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
図７は、実施の形態２にかかる、二重壁断熱構造体３０１の構造について示す模式図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図７および図８に示すように、二重壁断熱構造体３０１は、外管３０２および内管３０３を備えている。実施の形態１にかかる二重断熱構造体１に対し、本実施の形態にかかる二重壁断熱構造体３０１は、外管における切り欠き部および切り欠き部の周辺の内管の構造が異なる。
【００２６】
外管３０２および内管３０３は、両端が開口した円筒状の部材である。外管３０２および内管３０３の材質は、例えば、ステンレス鋼、鉄鋼、チタンなどである。内管３０３は、外管３０２の内側において同軸に配置されている。外管３０２および内管３０３は、中心軸が水平方向になるように配置されている。
【００２７】
外管３０２の両端には、開口面３０２ｄに沿って（平行に）内側に向かって延びる環状壁３０２ａが形成されている。内管３０３の両端は、外管３０２の環状壁３０２ａに連結されている。これにより、外管３０２と内管３０３との間には減圧された密閉空間３０８が形成されている。密閉空間３０８には、多層反射膜６が配設されている。内管３０３の内側はワークＷを加熱するための加熱空間３１３である。加熱空間３１３には、加熱手段としてのヒータ１１が配置されている。内管３０３の中央付近には、加熱状態における内管３０３の熱膨張を吸収するためのベローズ部分５が設けられている。
【００２８】
外管３０２における鉛直方向下側には、外周から内側まで貫通した切り欠き部３１０が形成されている。切り欠き部３１０には、密閉空間３０８と外気とを分離するための分離壁３１０ａが設けられている。分離壁３１０ａは、切り欠き部３１０の開口から径方向内側に内管３０３の外周まで延びている。外管３０２における切り欠き部３１０の形状は、図６を用いて説明した、実施の形態１の変形例２にかかる切り欠き部２１０と同様である。すなわち、切り欠き部３１０は、径方向に扇型に広がる形状である。
【００２９】
内管３の外周における切り欠き部３１０に対応する位置には貫通穴である搬入口３０３ａが形成されている。搬入口３０３ａには、蓋材１５が嵌合している。蓋材１５は、径方向断面（図８参照）が扇型をした柱状の部材で、内部に減圧された内部空間１５ａを有する。なお、切り欠き部３１０における蓋材１５の外側の空間において、グラスウールなどの通気性のある（外気を通すことのできる）断熱材を充填してもよい。これにより、内管３０３の外周における切り欠き部３１０に対応する位置から加熱空間３１３の熱が放出されるのを抑制することができる。
【００３０】
切り欠き部３１０は外気と連通している。このため、図８に示すように、内管３０３の外周における切り欠き部３１０に対応する位置には、鉛直方向上向きに大気圧Ｐがかかる。内管３０３の外周は減圧された真空空間である密閉空間３０８に覆われているが、切り欠き部３１０に対応する位置においては鉛直方向上向きに大気圧Ｐを受けている。このため、内管３０３には鉛直方向上向きの力が働く。
【００３１】
内管３０３には、内管３０３の荷重および内管３０３の加熱空間３１３に収容されたワークＷなどの収容物の荷重がかかるが、これらの荷重と、切り欠き部３１０に対応する位置において鉛直方向上向きに及ぼされる大気圧Ｐによる力とをつり合わせることで、内管３０３や内管３０３内側の収容物の荷重を安定して支持することができる。また、密閉空間３０８において、内管３０３を支持するための荷重支持部材を別途設ける必要がなくなるため、製造コストの増加を抑制することができる。
【００３２】
図９は、蓋材１５を内管３０３から取り外した状態を示す模式図である。図９に示すように、内管３０３から蓋材１５を取り外すことで、搬入口３０３ａから加熱空間３１３にワークＷなどの収容物を搬入することができる。
【００３３】
図１０は、図９における矢印Ｃの方向から見た矢視図である。図１０に示すように、切り欠き部１０および搬入口３０３ａの開口形状は長手方向が軸方向に平行に延びる長方形である。切り欠き部３１０および搬入口３０３ａは、軸方向に２箇所設けられている。ただし、切り欠き部３１０および搬入口３０３ａの数はこれに限るものではなく、１箇所でも２箇所より多く設けてもよい。
【００３４】
上述したように、本実施の形態にかかる二重壁断熱構造体３０１は、内管３０３から蓋材１５を取り外すことで、搬入口３０３ａから加熱空間３１３にワークＷなどの収容物を搬入することができる。このため、二重壁断熱構造体３０１は、外管３０２および内管３０３の両端が開口していない構成（外管３０２および内管３０３の両端が閉口している構成）であってもよい。
【００３５】
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。
【符号の説明】
【００３６】
１、１０１、３０１  二重壁断熱構造体
２、１０２、２０２、３０２  外管
２ａ、３０２ａ  環状壁
２ｄ、３０２ｄ  開口面
３、３０３  内管
５  ベローズ部分
６  多層反射膜
７  荷重支持部
８  密閉空間
１０、１１０、２１０、３１０  切り欠き部
１０ａ、１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ  分離壁
１１  ヒータ
１３  加熱空間
１５  蓋材
１５ａ  内部空間
１０６  金属箔
３０３ａ  搬入口
Ｗ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【図９】
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【図１０】
2019044785.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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