本发明涉及利用配置于外管以及内管的凸缘之间的密封件来将外管与内管之间的空间维持为减压状态的减压绝热配管构造。
背景技术：
专利文献1示出了外管与内管之间的空间成为真空的真空绝热容器的构造。真空绝热容器具有外管与内管的端部彼此通过焊接等进行接合而被一体化的构造。
专利文献1：日本特开2011-219125号公报
例如欲在内管的内部空间被连接于加热炉而处于高温环境下的设备中应用专利文献1的构造，则在因被加热而热膨胀进而扩径的内管与为了绝热而不使温度上升的外管之间产生尺寸差，从而存在较大的形变应力作用于内管与外管的接合部分而导致焊接脱离等的破损的担忧。因此，难以将专利文献1所示的真空绝热容器的构造应用于高温下被使用的设备。
例如在250℃～300℃左右的温度区域，能够利用硅酮橡胶(耐热250℃)或氟橡胶(耐热300℃)等弹性较高的密封材料吸收上述尺寸差，但弹性较高的密封材料的耐热温度较低，无法应对上述温度以上的温度区域。而且，耐热温度较高的密封材料的弹性较低，因而无法通过弹性变形吸收上述尺寸差。
技术实现要素：
本发明是鉴于上述的点而完成的，其目的在于提供一种能够应用于在高温下被使用的设备的减压绝热配管构造。
解决上述课题的本发明的减压绝热配管构造通过配置于外管的凸缘与内管的凸缘之间的密封件来将上述外管与上述内管之间的空间维持为减压状态，上述减压绝热配管构造的特征在于，具有移动机构，该移动机构使上述外管与上述内管相对移动，从而将上述外管与上述内管选择性地配置于在上述凸缘之间夹持上述密封件的夹持位置和解除对上述密封件的夹持的解除位置。
根据本发明，例如在解除位置使内管热膨胀，在热膨胀的状态下使内管向夹持位置相对移动，从而能够在夹持位置使外管与内管之间的空间减压。因此，能够在使内管热膨胀之后夹持密封件，因此能够抑制在外管与内管之间产生因热膨胀而引起的形变。因此，能够使用弹性较低且耐热性较高的密封件，从而能够抑制密封件的热老化，进而能够应用于高温下被使用的设备。
本发明的减压绝热配管构造优选为：具备控制上述移动机构的控制机构，当处于上述夹持位置的上述内管的温度上升量达到规定值时，上述控制机构使上述移动机构进行如下的动作，即：使上述外管或者上述内管移动，从上述夹持位置配置于上述解除位置，并再次从上述解除位置配置于上述夹持位置。
根据本发明，能够通过移动机构的动作来除去在夹持位置因温度上升而被积蓄的形变。因此，能够防止形变大于允许值。
在本发明的减压绝热配管构造中，优选为：上述外管具有第一凸缘和第二凸缘，上述第一凸缘从轴向一侧的端部向径向内侧延伸，上述第二凸缘从轴向另一侧的端部向径向外侧延伸，上述内管具有第三凸缘和第四凸缘，上述第三凸缘从轴向一侧的端部向径向内侧延伸，并在比上述第一凸缘靠轴向内侧的位置与上述第一凸缘对置配置，上述第四凸缘从轴向另一侧的端部向径向外侧延伸，并在比上述第二凸缘靠轴向外侧的位置与上述第二凸缘对置配置，上述密封件具有第一密封件和第二密封件，上述第一密封件配置于上述第一凸缘与上述第三凸缘之间，上述第二密封件配置于上述第二凸缘与上述第四凸缘之间。
根据本发明，在将外管与内管之间的空间进行减压的情况下，能够通过大气压向第一凸缘与第三凸缘之间以及第二凸缘与第四凸缘之间缩窄的方向对外管与内管进行施力。因此，在第一凸缘与第三凸缘之间压缩第一密封件，在第二凸缘与第四凸缘之间压缩第二密封件，从而能够体现自密封性。因此，能够可靠地进行减压，从而能够获得较高的绝热性能。而且，仅通过将内管插入外管就能够简单地进行组装。
本发明的减压绝热配管构造优选为：在上述外管与上述内管中的至少一方设置有波纹管，该波纹管能够通过弹性变形而沿轴向伸长以及收缩。
根据本发明，在内管因热膨胀而沿轴向伸长的情况下，波纹管弹性变形而伸长或者收缩，从而能够吸收与外管之间的尺寸差，由此能够维持基于第一密封件以及第二密封件的密封状态。
根据本发明，可提供一种能够应用于在高温下被使用的设备的减压绝热配管构造。
附图说明
图1a是示意性地表示应用第一实施方式的绝热壁构造的热处理炉的剖面的图，且是表示内管的热膨胀前的状态的剖视图。
图1b是示意性地表示应用第一实施方式的绝热壁构造的热处理炉的剖面的图，且是表示内管的热膨胀状态的剖视图。
图1c是示意性地表示应用第一实施方式的绝热壁构造的热处理炉的剖面的图，且是表示将内管与外管之间的空间减压的状态的剖视图。
图2a是示意性地表示应用第二实施方式的绝热壁构造的热处理炉的剖面的图，且是表示内管的热膨胀前的状态的剖视图。
图2b是示意性地表示应用第二实施方式的绝热壁构造的热处理炉的剖面的图，且是表示内管的热膨胀状态的剖视图。
图2c是示意性地表示应用第二实施方式的绝热壁构造的热处理炉的剖面的图，且是表示将内管与外管之间的空间减压的状态的剖视图。
图3是表示相对于炉内的温度的外管与内管的尺寸差、按压密封件的力、形变量以及真空度的关系的图表。
附图标记的说明
1、2…热处理炉；10、50…外管；11…第一凸缘；12…第二凸缘；13…波纹管；20、60…内管；21…第三凸缘；22…第四凸缘；30、70…密封件；31…第一密封件；32…第二密封件；40…移动机构；50…外管；60…内管。
具体实施方式
＜第一实施方式＞
接下来，参照附图对本发明的第一实施方式详细地进行说明。
图1是示意性地表示应用第一实施方式的绝热壁构造的热处理炉的剖面的图，图1a是表示内管的热膨胀前的状态的剖视图，图1b是表示内管的热膨胀状态的剖视图，图1c是表示将内管与外管之间的空间减压的状态的剖视图。
热处理炉1应用本实施方式的减压绝热配管构造，并具备双重筒构造，该双重筒构造具有外管10与插入外管10的内部的内管20。
外管10与内管20分别具有以恒定直径沿轴向延伸的圆筒形状。外管10与内管20以轴向成为水平的方式配置在未图示的台座上，并被支承为能够沿着轴向相对移动。在本实施方式中，外管10被支承为能够相对于内管20沿轴向往复移动。
外管10与内管20在各自的两端部具有相互对置的凸缘，在凸缘之间配置有密封件30。外管10具有第一凸缘11和第二凸缘12，第一凸缘11从轴向一侧的端部朝向径向内侧延伸，第二凸缘12从轴向另一侧的端部朝向径向外侧延伸。而且，内管20具有第三凸缘21和第四凸缘22，第三凸缘21从轴向一侧的端部朝向径向内侧延伸，并在比第一凸缘11靠轴向内侧的位置与第一凸缘11对置配置，第四凸缘22从轴向另一侧的端部朝向径向外侧延伸，并在比第二凸缘12靠轴向外侧的位置与第二凸缘12对置配置。
密封件30呈圆环形状，并具有如下结构，即：密封件30被夹持于凸缘之间，由此对外管10与内管20之间进行密封，从而将外管10与内管20之间的空间维持为减压状态。在第一凸缘11与第三凸缘21之间配置有第一密封件31，在第二凸缘12与第四凸缘22之间配置有第二密封件32。密封件30优选设置于热膨胀较少的外管10，在本实施方式中，第一密封件31固定于第一凸缘11，第二密封件32固定于第二凸缘12。
第一密封件31与第二密封件32例如由石墨或蛭石(耐热温度1000℃)等弹性较低且耐热性较高的材料构成。第一密封件31与第二密封件32例如能够使用福来西(flexitalic)公司制的高温固力特(thermiculite)#815。
第一密封件31配置于第一凸缘11与第三凸缘21之间，通过从轴向两侧被夹持，由此对第一凸缘11与第三凸缘21之间进行密封。第二密封件32配置于第二凸缘12与第四凸缘22之间，通过从轴向两侧被夹持，由此对第二凸缘12与第四凸缘22之间进行密封。
在外管10设置有移动机构40，该移动机构40使外管10与内管20相对移动，从而选择性地将外管10与内管20配置于在凸缘之间夹持密封件30的夹持位置与解除夹持的解除位置。移动机构40具有能够通过压缩空气的供给而进行伸长收缩的气缸。气缸能够通过伸长来使外管10从轴向一侧朝向另一侧移动，从而配置于夹持位置，并且，气缸通过收缩来使外管10从轴向另一侧朝向一侧移动，从而配置于解除位置。此外，在本实施方式中，对将外管10支承为能够相对于内管20沿轴向往复移动，并通过移动机构40使外管10移动的情况进行了说明，但也可以形成为将内管20支承为能够相对于外管10往复移动，并通过移动机构40使内管20移动的构成。
在夹持位置，设置于第一凸缘11的第一密封件31被第三凸缘21按压，从而成为在第一凸缘11与第三凸缘21之间从轴向两侧被夹持的状态，由此对第一凸缘11与第三凸缘21之间进行密封。而且，同时，设置于第二凸缘12的第二密封件32被第四凸缘22按压，从而成为在第二凸缘12与第四凸缘22之间从轴向两侧被夹持的状态，由此对第二凸缘12与第四凸缘22之间进行密封。
另一方面，在解除位置，设置于第一凸缘11的第一密封件31从第三凸缘21分离，从而在第一凸缘11与第三凸缘21之间形成规定的间隙，由此第一凸缘11与第三凸缘21之间的密封被解除。而且，同时，设置于第二凸缘12的第二密封件32从第四凸缘22分离，从而在第二凸缘12与第四凸缘22之间形成规定的间隙，由此第二凸缘12与第四凸缘22之间的密封被解除。
在外管10连接有与真空泵p连通的排气通路14，在按压位置，从排气通路14排出外管10与内管20之间的空气，从而能够将外管10与内管20之间的空间形成为减压状态。在热处理炉1中，将外管10与内管20之间的空间形成为减压状态，由此将外管10的外部与被内管20围起的内部空间之间绝热。
在外管10与内管20之间设置有在外管10的内部支承内管20的支承台15。支承台15在外管10与内管20之间且配置在最下部的位置。支承台15例如由陶瓷等导热性较低的材料构成。支承台15承受内管20本身的重量以及在内管20的内部空间接地的构成部件的重量来进行支承，在无法通过第一密封件31以及第二密封件32支承这些重量的情况下被设置。
在外管10设置有波纹管13。波纹管13一体地形成于外管10，更加详细而言，在外管10的轴向一侧的端部与轴向另一侧的端部之间的位置，通过交替地连续形成扩径部与缩径部来构成。波纹管13通过向扩径部与缩径部的间隔扩大的方向或者缩窄的方向弹性变形，从而能够使外管10沿轴向伸长以及收缩。
热处理炉1将内管20的内部空间的温度(炉内的温度)例如保持为600℃以上的高温，并且，在外管10与内管20之间的空间被减压且被绝热的使用状态下，向内管20的内部空间搬运工件，从而实施加热处理。在内管20的内部空间配置有未图示的加热器，能够使炉内的温度上升并保持为高温。
对于热处理炉1而言，外管10具有第一凸缘11和第二凸缘12，第一凸缘11从轴向一侧的端部向径向内侧延伸，第二凸缘12从轴向另一侧的端部向径向外侧延伸，内管20具有第三凸缘21和第四凸缘22，第三凸缘21从轴向一侧的端部向径向内侧延伸，并在比第一凸缘11靠轴向内侧的位置与第一凸缘11对置配置，第四凸缘22从轴向另一侧的端部向径向外侧延伸，并在比第二凸缘12靠轴向外侧的位置与第二凸缘12对置配置，在第一凸缘11与第三凸缘21之间配置有第一密封件31，在第二凸缘12与第四凸缘22之间配置有第二密封件32。
因此，在将外管10与内管20之间的空间减压的情况下，通过大气压能够向使第一凸缘11与第三凸缘21之间、以及第二凸缘12与第四凸缘22之间缩窄的方向对外管10与内管20施力。因此，在第一凸缘11与第三凸缘21之间夹持第一密封件31，在第二凸缘12与第四凸缘22之间夹持第二密封件32，从而能够体现自密封性。因此，能够可靠地进行减压，从而能够获得较高的绝热性能。而且，仅通过将内管20插入外管10就能够简单地进行组装。
热处理炉1在外管10设置有波纹管13。因此，在使外管10向按压位置移动的情况下，波纹管13弹性变形而收缩，从而能够将第一密封件31与第二密封件32以规定的按压力按压于内管20的第三凸缘21与第四凸缘22。因此，即便在例如因内管20的轴向的长度较长，或者被加热至高温而使温度上升较大等而导致内管20的热膨胀量较大的情况下，也会在第一密封件31与第一凸缘11以及第三凸缘21之间、第二密封件32与第二凸缘12以及第四凸缘22之间产生间隙，从而能够维持基于第一密封件31以及第二密封件32的适当的密封状态。在本实施方式中，以在外管10设置波纹管13的情况为例进行了说明，但也可以将波纹管13设置于内管20。
热处理炉1经由规定的准备工序(第一准备工序)而成为使用状态。在第一准备工序中，例如，如图1a所示，在将外管10与内管20配置于解除位置的状态下，通过加热器对内管20的内部空间进行加热，从而使炉内的温度上升至目标温度，如图1b所示，成为使内管20热膨胀的状态。内管20因热膨胀而扩径，且沿轴向伸长。然后，在内管20热膨胀的状态下通过移动机构40按压外管10使外管10移动，从而如图1c所示，将外管10与内管20配置于夹持位置。然后，对外管10与内管20之间的空间进行减压，从而形成绝热状态。
根据第一准备工序，在使内管20热膨胀之后夹持密封件30，因此能够抑制在外管10与内管20之间产生因热膨胀差而引起的形变。因此，能够使用弹性较低且耐热性较高的密封件，从而能够抑制密封件30的热老化，进而能够应用于在高温下被使用的设备。
另外，热处理炉1通过与第一准备工序不同的准备工序(第二准备工序)，也能够成为使用状态。在第二准备工序中，进行移动机构40的调整控制，由此能够与内管20的温度上升对应地调整密封件30的按压状态。移动机构40的调整控制通过未图示的控制机构进行。
以下，参照图3对第二准备工序的详细的内容进行说明。
图3是表示第二准备工序中的相对于炉内的温度变化的外管与内管的尺寸差、按压密封件的力、形变量以及真空度的关系的图表。
在第二准备工序中，首先，形成如下状态，即：控制移动机构40将外管10配置于夹持位置，从而将第一密封件31按压于第三凸缘21，并且将第二密封件32按压于第四凸缘22。然后，开始内管20的内部空间的加热，使炉内的温度上升，并且使外管10与内管20之间的空间减压(参照图3的(a)与图3的(d))。与炉内的温度的上升相对应地，外管10与内管20的尺寸差扩大，外管10与内管20之间的形变也增大(参照图3的(c))。
然后，炉内的温度上升，若处于夹持位置的温度上升量达到规定值，则控制机构判断为外管10与内管20之间的形变成为一定程度的大小，为了除去该形变，控制移动机构40，暂时解除对密封件30的按压，之后立即进行重新按压的动作。具体而言，使外管10从夹持位置移动而配置为解除位置，以再次返回夹持位置的方式使移动机构40动作。通过该移动机构40的动作，按压密封件30的力暂时为0，从而能够除去因处于夹持位置的温度上升而被积蓄的形变(参照图3的(b)以及图3的(c))。
然后，在将外管10配置于夹持位置的状态下，使炉内的温度进一步上升，当返回夹持位置后的温度上升量达到规定值时，则暂时解除对密封件30的按压，之后立即进行重新按压的动作。然后，反复进行移动机构40的动作，直至炉内的温度达到目标温度。
在第二准备工序中，移动机构40的动作与炉内的温度的上升对应地间歇性进行，每当移动机构40动作，形变则被除去。因此，在热处理炉2的使用状态下，能够缓和内管20的热膨胀所引起的形变。
根据第二准备工序，能够防止形变大于允许值。因此，能够使用弹性较低且耐热性较高的密封件30。
在第二准备工序中，配合炉内的温度的上升，间歇地进行除去形变的动作，但如图3的(d)所示，外管10与内管20之间的空间的真空度通过形变除去动作后的外管10向按压位置的配置而立即上升，从而能够发挥预期的绝热性能。因此，在炉内的温度上升至目标温度的过程中，除了从按压位置向解除位置移动的较短的时间之外，能够在大部分的时间形成为减压状态，从而能够得到减压绝热的效果。
＜第二实施方式＞
接下来，参照附图对本发明的第二实施方式详细地进行说明。
图2是示意性地表示应用第二实施方式的减压绝热配管构造的热处理炉的剖面的图，图2a是表示内管的热膨胀前的状态的剖视图，图2b是表示内管的热膨胀状态的剖视图，图2c是表示将内管与外管之间的空间减压的状态的剖视图。
热处理炉2具有从外管50的开口端插入内管60的、有底的双重筒构造。外管50为由不锈钢等金属构成的金属制的筒状部件。外管50的一端为闭口端，另一端为开口端。内管60为与外管50相同的由不锈钢等金属构成的金属制的筒状部件。内管60的一端为闭口端，另一端为开口端。
外管50与内管60在未图示的台座上以轴向成为垂直的方式配置于同一轴上，被支承为能够沿着轴向相对移动。在本实施方式中，内管60被支承为能够相对于外管50沿着轴向上下往复移动。
外管50与内管60具有相互对置的凸缘51、61。凸缘51从外管50的端部朝向径向内侧突出，凸缘61从内管60的端部朝向径向外侧突出。在凸缘51与凸缘61之间配置有密封件70。密封件70设置于热膨胀较少的外管50。
密封件70呈圆环形状，并具有如下构成，即：密封件70夹持于凸缘51与凸缘61之间，从而对凸缘51与凸缘61之间进行密封，由此将外管50与内管60之间的空间维持为减压状态的构成。密封件70例如由石墨、蛭石(耐热温度1000℃)等弹性较低且耐热性较高的材料构成。密封件70能够使用例如福来西公司制的高温固力特#815。
在内管60设置有移动机构40，该移动机构40使外管50与内管60相对移动，从而选择性地将外管50与内管60配置于在凸缘51与凸缘61之间夹持密封件70的夹持位置与解除夹持的解除位置。移动机构40具有能够通过压缩空气的供给而进行伸长收缩的气缸。气缸能够通过伸长使内管60从轴向一侧朝向另一侧移动，从而配置于夹持位置(参照图2c)，并且通过收缩使内管60从轴向另一侧朝向一侧移动，从而配置于解除位置(参照图2b)。
在夹持位置，相对于设置在外管50的凸缘51的密封件70，内管60的凸缘61被按压，从而成为密封件70在凸缘51与凸缘61之间从轴向两侧被夹持的状态，由此对凸缘51与凸缘61之间进行密封。
另一方面，在解除位置，设置于外管50的凸缘51的密封件70从内管60的凸缘61分离，从而在与凸缘61之间形成规定的间隙，由此凸缘51与凸缘61之间的密封被解除。
在外管50连接有与真空泵p连通的排气通路52，在按压位置从排气通路52排出外管50与内管60之间的空气，从而能够将外管50与内管60之间的空间形成为减压状态。在热处理炉2中，将外管50与内管60之间的空间形成为减压状态，由此将外管50的外部与被内管60围起的内部空间之间绝热。
热处理炉2为如下的间歇式的炉：在内管60的内部空间的温度(炉内的温度)被保持为高温，并且外管50与内管60之间的空间被减压而被绝热的使用状态下，在内管20的内部空间配置工件，由此能够对工件实施加热处理。在内管20的内部空间连接有未图示的加热炉，能够使炉内的温度上升并保持为高温。
热处理炉2经由规定的准备工序(第一准备工序)而成为使用状态。在第一准备工序中，例如，如图2a所示，在将外管50与内管60配置于解除位置的状态下，对内管60的内部空间进行加热，使炉内的温度上升至目标温度，如图2b所示，形成使内管60热膨胀的状态。内管60因热膨胀扩径，并且沿轴向伸长。然后，在内管60热膨胀的状态下通过移动机构40按压内管60使其移动，从而如图2c所示，将外管50与内管60配置于夹持位置。然后，对外管50与内管60之间的空间进行减压，从而形成绝热状态。
根据第一准备工序，在使内管60热膨胀之后夹持密封件70，因此能够抑制在外管50与内管60之间产生因热膨胀所引起的形变。因此，能够使用弹性较低且耐热性较高的密封件，从而能够抑制密封件70的热老化，进而能够应用于高温下被使用的设备。
另外，热处理炉2通过与第一准备工序不同的准备工序(第二准备工序)，也能够形成为使用状态。在第二准备工序中，进行移动机构40的调整控制，由此与内管60的温度上升对应地调整密封件70的按压状态。移动机构40的调整控制通过未图示的控制机构进行。
在第二准备工序中，形成将内管60配置于夹持位置而将凸缘61按压于密封件70的状态。然后，使炉内的温度上升，并且使外管50与内管60之间的空间减压。与炉内的温度的上升相对应，外管50与内管60的尺寸差扩大，外管50与内管60之间的形变也增大。
然后，炉内的温度上升，若处于夹持位置的温度上升量达到规定值，则控制机构判断为外管50与内管60之间的形变成为一定程度的大小，为了除去该形变，控制移动机构40，暂时解除对密封件70的按压，之后立即进行重新按压的动作。具体而言，使内管60从夹持位置移动而配置于解除位置，以再次返回夹持位置的方式使移动机构40动作。通过该移动机构40的动作，按压密封件70的力暂时为0，从而能够除去因位于夹持位置的温度上升而被积蓄的形变。
然后，在将内管60配置于夹持位置的状态下，炉内的温度进一步上升，若返回夹持位置后的温度上升量达到规定值，则暂时解除对密封件70的按压，之后立即进行重新按压的动作。然后，反复进行移动机构40的动作，直至炉内的温度达到目标温度。
在第二准备工序中，移动机构40的动作与炉内的温度的上升对应地间歇性进行，每当移动机构40动作，形变便被除去。因此，在热处理炉2的使用状态下，能够缓和内管60的热膨胀所引起的形变。
根据第二准备工序，能够防止形变大于允许值。因此，能够使用弹性较低且耐热性较高的密封件70。
在第二准备工序中，配合炉内的温度的上升，间歇地进行除去形变的动作，但外管50与内管60之间的空间的真空度通过形变除去动作后的外管50向按压位置的配置而立即上升，从而发挥预期的绝热性能。因此，在炉内的温度上升至目标温度的过程中，除了从按压位置向解除位置移动的较短的时间之外，能够在大部分的时间形成为减压状态，从而能够得到减压绝热的效果。
以上，对本发明的实施方式进行了详述，但本发明不限定于上述的实施方式，能够在不脱离权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内进行各种设计变更。