(57)【要約】【課題】熱膨張により内管が変形してもベローズ管が破損し難い二重断熱容器を提供すること。【解決手段】本発明は、底部１１ｂを有し、端部１１ａにフランジ１１ｆを有する内管１１と、底部１２ｂを有し、内管１１の外側に設けられ、内管１１の底部１１ｂを含む一部分を覆う外管１２と、一端部１３ａがフランジ１１ｆに接続され、他端部１３ｂが外管１２の端部１２ａに接続されたベローズ管１３と、を備え、内管１１と外管１２とベローズ管１３との間に減圧された密閉空間１０ｃが形成され、フランジ１１ｆは、丸みを帯びた形状の第１曲面部Ｒｓ１を有し、一端部１３ａは、丸みを帯びた形状の第２曲面部Ｒｓ２を有し、第１曲面部Ｒｓ１と第２曲面部Ｒｓ２とが物理的に接触する、二重断熱容器１０である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部を有し、端部にフランジを有する内管と、
底部を有し、前記内管の外側に設けられ、前記内管の底部を含む一部分を覆う外管と、
一端部が前記フランジに接続され、他端部が前記外管の端部に接続されたベローズ管と、
を備え、
前記内管と前記外管と前記ベローズ管との間に減圧された密閉空間が形成され、
前記フランジは、丸みを帯びた形状の第１曲面部を有し、
前記一端部は、丸みを帯びた形状の第２曲面部を有し、
前記第１曲面部と前記第２曲面部とが物理的に接触する、
二重断熱容器。
【請求項２】
底部を有し、端部にフランジを有する内管と、
底部を有し、前記内管の外側に設けられ、前記内管の底部を含む一部分を覆う外管と、
一端部が前記フランジに接続され、他端部が前記外管の端部に接続されたベローズ管と、
を備え、
前記内管と前記外管と前記ベローズ管との間に減圧された密閉空間が形成され、
前記フランジは、平面に平行な第１平面を有し、
前記一端部は、前記第１平面と平行な第２平面を有し、
前記第１平面と前記第２平面とが物理的に接触する、
二重断熱容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重断熱容器に関するものであり、特に、熱膨張により内管が変形してもベローズ管が破損し難い二重断熱容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
二重管を構成する内管と外管との間の密閉空間を減圧して真空状態にした二重断熱容器が知られている。この二重断熱容器は、内管の端部と外管の端部とをベローズ管を介して接続する構造を有する。内管の端部とベローズ管の一端部とは溶接等で接続し固定される。熱膨張により、内径が拡大する方向に内管が変形すると、ベローズ管の一端部のストレート部に大きな応力が掛かる。加熱と冷却とを繰り返すことにより、加熱する度に内管が変形し、ベローズ管のストレート部に応力が掛かり、ストレート部が破損することがある。
【０００３】
特許文献１には、集熱管の外周に同心状にガラス製の断熱管を配設してなる二重管構造の集光集熱レシーバであって、集光集熱レシーバの端部において、集熱管の外周に断熱管の端部に接続した金属製のベローズ管を配設し、このベローズ管の他端を薄肉金属製の緩衝部材を介して集熱管の外周面に接続する、集光集熱レシーバが開示されている。特許文献１に記載されたベローズ管は、両端部のそれぞれにストレート部を有する。よって、熱膨張により集熱管が変形すると、ベローズ管のストレート部に大きな応力が掛かり、ストレート部が曲げられ、ベローズ管が破損するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１２２６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、熱膨張により内管が変形すると、ベローズ管のストレート部に大きな応力が掛かり、ストレート部が曲げられ、ベローズ管が破損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、熱膨張により内管が変形してもベローズ管が破損し難い二重断熱容器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、
底部を有し、端部にフランジを有する内管と、
底部を有し、前記内管の外側に設けられ、前記内管の底部を含む一部分を覆う外管と、
一端部が前記フランジに接続され、他端部が前記外管の端部に接続されたベローズ管と、
を備え、
前記内管と前記外管と前記ベローズ管との間に減圧された密閉空間が形成され、
前記フランジは、丸みを帯びた形状の第１曲面部を有し、
前記一端部は、丸みを帯びた形状の第２曲面部を有し、
前記第１曲面部と前記第２曲面部とが物理的に接触する、
二重断熱容器である。
このような二重断熱容器によれば、ベローズ管の一端部と接続されるフランジは、丸みを帯びた形状の第１曲面部を有し、ベローズ管の一端部は丸みを帯びた形状の第２曲面部を有し、これらの丸みを帯びた曲面部同士が物理的に接触して内管とベローズ管とが接続される。内管が拡径した場合、内管に接続されたベローズ管の第２曲面部が撓んでベローズ管が容易に変形する。これにより、ベローズ管に応力が集中しにくくなり、ベローズ管は破損し難くなる。
【０００８】
本発明は、
底部を有し、端部にフランジを有する内管と、
底部を有し、前記内管の外側に設けられ、前記内管の底部を含む一部分を覆う外管と、
一端部が前記フランジに接続され、他端部が前記外管の端部に接続されたベローズ管と、
を備え、
前記内管と前記外管と前記ベローズ管との間に減圧された密閉空間が形成され、
前記フランジは、平面に平行な第１平面を有し、
前記一端部は、前記第１平面と平行な第２平面を有し、
前記第１平面と前記第２平面とが物理的に接触する、
二重断熱容器である。
このような二重断熱容器によれば、内管のフランジは、平面に平行な第１平面を有し、ベローズ管の一端部は、第１平面と平行な第２平面を有し、これらの平面同士が物理的に接触して内管とベローズ管とが接続される。第１平面は、内管の拡径方向と平行であり、第２平面は第１平面と平行である。よって、ベローズ管の一端部の第２平面は、拡径方向と平行である。ベローズ管の一端部を拡径方向と平行にすることにより、内管が拡径した際にベローズ管が撓み易くなる。これにより、ベローズ管に応力が集中しにくくなり、ベローズ管は破損し難くなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱膨張により内管が変形してもベローズ管が破損し難い二重断熱容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る二重断熱容器を例示する模式的断面図である。
【図２】図１に示す部分Ｂの模式的断面図である。
【図３】実施の形態１に係るフランジとベローズ管とを例示する模式的断面図である。
【図４】実施の形態１に係る二重断熱容器を例示する模式的断面図である。
【図５】実施の形態１の比較例に係る二重断熱容器を例示する模式的断面図である。
【図６】図４に示す部分Ｃの模式的断面図である。
【図７】実施の形態２に係る二重断熱容器を例示する模式的断面図である。
【図８】図７に示す部分Ｄの模式的断面図である。
【図９】実施の形態２に係るフランジとベローズ管とを例示する模式的断面図である。
【図１０】図７に示す部分Ｄの模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。
【００１２】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る二重断熱容器を例示する模式的断面図である。
図２は、図１に示す部分Ｂの模式的断面図である。
図３は、実施の形態１に係るフランジとベローズ管とを例示する模式的断面図である。
【００１３】
図１及び図２に示すように、実施の形態１に係る二重断熱容器１０は、内管１１と外管１２とベローズ管１３とを備える。高温になる内管１１と、外気に触れて低温な外管１２と、をベローズ管１３を介して接続することにより、内管１１から外管１２への熱の伝導（伝熱）を抑制する。
【００１４】
内管１１は、底部１１ｂを有し、端部１１ａにフランジ１１ｆを有する。
【００１５】
外管１２は、底部１２ｂを有し、内管１１の外側に設けられる。外管１２は、内管１１の底部１１ｂを含む一部分を覆う。
【００１６】
図３に示すように、ベローズ管１３の一端部１３ａはフランジ１１ｆに接続され、ベローズ管１３の他端部１３ｂは外管１２の端部１２ａに接続される。ベローズ管１３は、肉厚が薄く、その長さは長い。これにより、ベローズ管１３の伝熱距離を長くすることができるので、内管１１から外管１２への伝熱を抑制することができる。また、ベローズ管１３は、可撓性を有し、弾性体として作用するので、内管１１が熱膨張することによる変形を、ある程度、吸収することができる。
【００１７】
内管１１と外管１２とベローズ管１３との間には、減圧された密閉空間１０ｃが形成される。密閉空間１０ｃを真空状態の空間とすることで、内管１１と外管１２とは良好に断熱される。密閉空間を真空層と称することもある。
【００１８】
内管１１の内径Ｒ１１が拡大する方向に内管１１が変形した際、ベローズ管１３の一端部１３ａにおいて、応力が集中し大きな応力が掛からないようにするため、ベローズ管１３を選択的に撓み易くする。
【００１９】
具体的には、内管１１のフランジ１１ｆは、丸みを帯びた形状の第１曲面部Ｒｓ１を有するようにする。ベローズ管１３の一端部１３ａは、丸みを帯びた形状の第２曲面部Ｒｓ２を有するようにする。そして、第１曲面部Ｒｓ１と第２曲面部Ｒｓ２とが物理的に接触させて、ベローズ管１３と内管１１とを接続する。
【００２０】
好適には、フランジ１１ｆの第１曲面部Ｒｓ１の断面の曲率半径Ｃｒ１の長さと、一端部１３ａの第２曲面部Ｒｓ２の断面の曲率半径Ｃｒ２の長さとを、ほぼ同じ長さとする。例えば、フランジ１１ｆの第１曲面部Ｒｓ１の断面の曲率半径Ｃｒ１の長さを、一端部１３ａの第２曲面部Ｒｓ２の断面の曲率半径Ｃｒ２の長さの０．９倍以上１．１倍以下とする。
【００２１】
内管１１は、昇温により熱膨張し、内径Ｒ１１が拡大する方向に変形する。熱膨張により、内径Ｒ１１が拡大する方向に内管１１が変形すると、内管１１のフランジ１１ｆに接続されたベローズ管１３は、内管１１に引っ張られ、内径Ｒ１１が拡大する方向に変形する。この変形により、ベローズ管１３の一端部１３ａにおいて、応力が集中し大きな応力が掛かり、二重断熱容器１０（ベローズ管１３）が破損することがある。
【００２２】
尚、内径が拡大することを、拡径と称することもある。また、内径が拡大する方向を拡径方向と称することもある。
【００２３】
実施の形態１に係る二重断熱容器１０においては、内管１１のフランジ１１ｆは、丸みを帯びた形状の第１曲面部Ｒｓ１を有し、ベローズ管１３の一端部１３ａは、丸みを帯びた形状の第２曲面部Ｒｓ２を有する。そして、これらの丸みを帯びた曲面部（第１曲面部Ｒｓ１と第２曲面部Ｒｓ２）同士が、丸みを帯びた面で物理的に接続（接触）することにより、内管１１とベローズ管１３とが接続される。
【００２４】
内管１１が拡径した場合、内管１１に接続されたベローズ管１３の第２曲面部Ｒｓ２が選択的に撓むことにより、ベローズ管１３は容易に変形する。これにより、ベローズ管１３の一端部１３ａがストレートになっているものに比べて、ベローズ管１３に応力が集中しにくくなり、ベローズ管１３はその分だけ大きな応力に耐えることができる。ベローズ管１３は破損し難くなり、ベローズ管１３の耐久性は向上する。
【００２５】
その結果、熱膨張により内管が変形してもベローズ管が破損し難い二重断熱容器を提供することができる。
【００２６】
ここで、二重断熱容器１０の詳細について説明する。
図４は、実施の形態１に係る二重断熱容器を例示する模式的断面図である。
【００２７】
図４に示すように、二重断熱容器１０は、キャスタブルセメント１４と真空ポンプ１５と脚部１６とをさらに備える。
【００２８】
内管１１と外管１２とベローズ管１３は、例えば、ステンレス製である。
【００２９】
キャスタブルセメント１４は、耐熱性があり、内管１１の内周に沿うように内管１１の内側に設けられる。キャスタブルセメント１４の内側は、高温の溶湯Ｗなどを収容するための収容空間である。溶湯Ｗは、例えば、アルミニウムである。
【００３０】
真空ポンプ１５は、密閉空間１０ｃ内の空気を吸引することで、密閉空間１０ｃを減圧し真空状態にする。
【００３１】
脚部１６は、内管１１の開口部１１ｍが上方となるように二重断熱容器１０を設置するため、外管１２の底部１２ｂに設けられる。内管１１の底部１１ｂと、外管１２の底部１２ｂと、の間の密閉空間１０ｃには、積層材Ｍが設けられる。
【００３２】
二重断熱容器１０は、フタ１７をさらに備え、フタ１７は、内管１１の開口部１１ｍを覆うように設けられる。フタ１７は、筐体１７ａと断熱材１７ｂとヒーター１７ｃとヒーターリード線１７ｄとを有する。
【００３３】
筐体１７ａは、例えば、ステンレス製である。断熱材１７ｂは、筐体１７ａの内側に設けられ、例えば、セラミックファイバーである。筐体１７ａと断熱材１７ｂのそれぞれには、ヒーターリード線１７ｄを通すための貫通穴が設けられる。ヒーター１７ｃは、ヒーターリード線１７ｄを介して外部から供給された電力により、溶湯Ｗを保温する。
【００３４】
［比較例］
図５は、実施の形態１の比較例に係る二重断熱容器を例示する模式的断面図である。
図６は、図５に示す部分Ｃの模式的断面図である。
図６は、熱膨張後の二重断熱容器４０を示す。
【００３５】
図５に示すように、比較例に係る二重断熱容器４０は、実施の形態１に係る二重断熱容器１０と比べて、ベローズ管４３の一端部４３ａの形状が丸みを帯びた形状ではなく、ストレートである点が異なる。また、一端部４３ａと対応するフランジ４１ｆの形状も丸みを帯びた形状ではない点が異なる。
【００３６】
図６に示すように、熱膨張により、内管４１は拡径する方向に変形した場合、これにより、内管４１のフランジ４１ｆに接続されたベローズ管４３は、内管４１に引っ張られ、拡径する方向に変形する。ベローズ管４３の一端部４３ａのストレートの部分は撓みにくいので、このストレートの部分が曲げられるようにしてベローズ管４３が変形する。そして、ベローズ管４３の一端部４３ａにおいて、応力が集中し大きな応力が掛かり、二重断熱容器４０が破損することがある。
【００３７】
その結果、熱膨張により内管が変形してもベローズ管が破損し難い二重断熱容器を提供することは難しい。
【００３８】
［実施の形態２］
図７は、実施の形態２に係る二重断熱容器を例示する模式的断面図である。
図８は、図７に示す部分Ｄの模式的断面図である。
図９は、実施の形態２に係るフランジとベローズ管とを例示する模式的断面図である。
図１０は、図７に示す部分Ｄの模式的断面図である。
図１０は、熱膨張後の二重断熱容器２０を示す。
【００３９】
図７乃至図９に示すように、実施の形態２に係る二重断熱容器２０は、実施の形態１に係る二重断熱容器１０と比べて、ベローズ管２３の一端部２３ａの形状が異なり、内管２１のフランジ２１ｆの形状も異なる。
【００４０】
二重断熱容器２０は、内管２１と外管２２とベローズ管２３とを備える。内管２１は、底部２１ｂを有し、端部２１ａにフランジ２１ｆを有する。外管２２は、底部２２ｂを有し、内管２１の外側に設けられ、内管２１の底部２１ｂを含む一部分を覆う。ベローズ管２３は、一端部２３ａがフランジ２１ｆに接続され、他端部２３ｂが外管２２の端部２２ａに接続される。内管２１と外管２２とベローズ管２３との間に減圧された密閉空間２０ｃが形成される。
【００４１】
内管２１のフランジ２１ｆは、平面に平行な第１平面Ｐ１を有する。ベローズ管２３の一端部２３ａは、第１平面Ｐ１と平行な第２平面Ｐ２を有する。第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２とが物理的に接触することにより、内管２１とベローズ管２３とが接続される。
【００４２】
実施の形態２に係る二重断熱容器２０においては、内管２１のフランジ２１ｆは、平面に平行な第１平面Ｐ１を有し、ベローズ管２３の一端部２３ａは、第１平面Ｐ１と平行な第２平面Ｐ２を有する。内管２１のフランジ２１ｆと平行にベローズ管２３の一端部２３ａを伸ばす。そして、これらの平面（第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２）同士が、物理的に接続（接触）することにより、内管２１とベローズ管２３とが接続される。
【００４３】
図１０に示すように、内管２１は、熱膨張し拡径方向（熱膨張する方向）に変形する。第１平面Ｐ１は拡径方向と平行であり、第２平面Ｐ２は第１平面Ｐ１と平行である。よって、ベローズ管２３の一端部２３ａの第２平面Ｐ２は、拡径方向と平行である。このように、ベローズ管２３の一端部２３ａを拡径方向と平行にすることにより、内管２１が拡径した際にベローズ管２３が撓み易くなる。これにより、ベローズ管２３に応力が集中しにくくなり、ベローズ管２３は破損し難くなる。
【００４４】
その結果、実施の形態２においても、熱膨張により内管が変形してもベローズ管が破損し難い二重断熱容器を提供することができる。
【００４５】
尚、本発明は上記実施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】
【００４６】
１０、２０、４０…二重断熱容器  １０ｃ…密閉空間  １１、２１、４１…内管  １１ａ…端部  １１ｂ…底部  １１ｆ、２１ｆ、４１ｆ…フランジ  １１ｍ…開口部  １２、２２、４２…外管  １２ａ…端部  １２ｂ…底部  １３、２３、４３…ベローズ管  １３ａ、２３ａ、４３ａ…一端部  １３ｂ…他端部  １４…キャスタブルセメント  １５…真空ポンプ  １６…脚部  １７…フタ  １７ａ…筐体  １７ｂ…断熱材  １７ｃ…ヒーター  １７ｄ…ヒーターリード線  Ｂ、Ｃ、Ｄ…部分  Ｃｒ１、Ｃｒ２…曲率半径  Ｒｓ１…第１曲面部  Ｒｓ２…第２曲面部  Ｐ１…第１平面  Ｐ２…第２平面  Ｒ１１…内径  Ｍ…積層材  Ｗ…溶湯
【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】
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