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技術 膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法

出願人 国立研究開発法人産業技術総合研究所耐圧硝子工業株式会社
発明者 相澤崇史金久保光央増田善雄斎藤功夫杉本宣裕齋藤亨
出願日 2001年10月10日 (18年8ヶ月経過) 出願番号 2001-312370
公開日 2003年4月23日 (17年2ヶ月経過) 公開番号 2003-121083
状態 特許登録済
技術分野 炉の装入、排出(炉一般2)
主要キーワード 保持目的 上まわり 挟持幅 変形圧力 金属製素材 横向き状態 昇温試験 支持対象物
関連する未来課題
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この項目の情報は公開日時点(2003年4月23日)のものです。
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図面 (11)

課題

膨張率の大きな素材を、膨張率の小さい素材で挟み込んで固定するにあたり、両者の膨張率の違いにより、外側の膨張率の小さい素材が破損することを防ぐための新規な方法を提供する。

解決手段

熱膨張率の大きな素材であるを支持対象物Pを挟み込むための手段として、熱膨張率の小さな素材で形成されかつ支持対象物Pを挟み込むための突堤挟持固定用部2を具えた断熱固定台Mを用い、昇温に基づく当該支持対象物Pの膨張力を、突堤状挟持固定用部2に反りを生じさせることによって逃がすようにする。

概要

背景

従来、例えば炉内での支持対象物に対する支持手段は、図9に示すように、底板部4aの両側端に、内周面平坦面とする突堤挟持固定用部4bを一体に形成して成る断熱固定台M(通常はセラミック製)を用い、直方体状の支持対象物P(通常は金属製素材)を、当該固定用部4b間に挟み込むことに依って、その支持を図るようにしていた。

概要

膨張率の大きな素材を、膨張率の小さい素材で挟み込んで固定するにあたり、両者の膨張率の違いにより、外側の膨張率の小さい素材が破損することを防ぐための新規な方法を提供する。

熱膨張率の大きな素材であるを支持対象物Pを挟み込むための手段として、熱膨張率の小さな素材で形成されかつ支持対象物Pを挟み込むための突堤状挟持固定用部2を具えた断熱固定台Mを用い、昇温に基づく当該支持対象物Pの膨張力を、突堤状挟持固定用部2に反りを生じさせることによって逃がすようにする。

目的

本発明は、このような従来の問題を解決し、断熱固定台Mの膨張率が支持対象物Pの膨張率より小さい場合であっても、温度上昇に基づく膨張率の差を吸収できるようにした「膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法」を提供するものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

熱膨張率の大きな素材である支持対象物(P)を挟み込むための手段として、熱膨張率の小さな素材で形成されかつ支持対象物(P)を挟み込むための突堤挟持固定用部(2)を具えた断熱固定台(M)を用い、昇温に基づく当該支持対象物(P)の膨張力を、突堤状挟持固定用部(2)に反りを生じさせることによって逃がすようにした膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法。

請求項2

突堤状挟持固定用部(2)に反りを生じさせる手段として、突堤状挟持固定用部(2)の両隅角部に沿って垂直状に所要深さの切り溝(3)を形成する手段に基づいて行わせるようにした請求項1に記載の膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法。

請求項3

突堤状挟持固定用部(2)の反りを生じさせる手段として、突堤状挟持固定用部(2)の一方の隅角部に沿って、垂直状に所要深さの切り溝(3)を形成する手段に基づいて行わせるようにした請求項1に記載の膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法。

請求項4

切り溝(3)の深さを、支持対象物における被挟持幅の1/10程度とした請求項1乃至請求項3の何れかに記載の膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法。

請求項5

断熱固定台(M)における底板部(1)の四周縁に沿って突堤状挟持固定用部(2a)を突設し、当該四周の固定用部(2a)の隅角部に、その全長に亘って所要深さを具えた切り溝(3a)を形成するようにした断熱固定台(M)を用いた請求項1または請求項4に記載の膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法。

請求項6

三角柱状の支持対象物を支持するための三角形状の固定台(N)を用い、これの三辺縁に突設する突堤状挟持固定用部(2b)の隅角部に、その全長に亘って所要深さを具えた切り溝(3b)を形成するようにした断熱固定台を用いた請求項1または請求項4に記載の膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法。

請求項7

各辺縁に突設する突堤状挟持固定用部(2b)の隅角部に、その全長に亘って所要深さを具えた切り溝(3b)を形成するようにした所要角数多角形断熱固定台を用いた請求項1または請求項4に記載の膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法。

請求項8

支持対象物(P)を下方から支持するようにした請求項1乃至請求項7の何れかに記載の膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法。

請求項9

支持対象物(P)を側方から支持するようにした請求項1乃至請求項7の何れかに記載の膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法。

請求項10

支持対象物(P)を上方から支持するようにした請求項1乃至請求項7の何れかに記載の膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法。

技術分野

0001

本発明は、膨張率の大きな素材を、膨張率の小さい素材で挟み込んで固定するにあたり、昇温時、両者の膨張率の違いにより、外側の膨張率の小さい素材が破損することを防ぐための方法に関する。

背景技術

0002

従来、例えば炉内での支持対象物に対する支持手段は、図9に示すように、底板部4aの両側端に、内周面平坦面とする突堤挟持固定用部4bを一体に形成して成る断熱固定台M(通常はセラミック製)を用い、直方体状の支持対象物P(通常は金属製素材)を、当該固定用部4b間に挟み込むことに依って、その支持を図るようにしていた。

発明が解決しようとする課題

0003

上記した支持状態に於いて炉内温度が上昇した際、上記固定台Mの熱膨張率が、支持対象物Pの熱膨張率より小さかった場合、支持対象物Pの温度上昇に基づく膨張率が、断熱固定台Mの膨張率を上まわり、その膨張差が突堤状挟持固定用部4bの隅角部に大きな力として加わり、これを図10に示すように拡開して破損させてしまうと言うような問題が生じた。

0004

本発明は、このような従来の問題を解決し、断熱固定台Mの膨張率が支持対象物Pの膨張率より小さい場合であっても、温度上昇に基づく膨張率の差を吸収できるようにした「膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法」を提供するものである。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、熱膨張率の大きな素材である支持対象物Pを挟み込むための手段として、熱膨張率の小さな素材で形成されかつ支持対象物Pを挟み込むための突堤状挟持固定用部2を具えた断熱固定台Mを用い、昇温に基づく当該支持対象物Pの膨張力を、突堤状挟持固定用部2に反りを生じさせることによって逃がすようにした膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法に関する。

0006

そして、突堤状挟持固定用部2の反りを生じさせる手段として、突堤状挟持固定用部2の両隅角部または何れか一方の隅角部に沿って、垂直状に所要深さの切り溝3を形成する手段に基づいて行わせるようにする。

0007

本発明は、上記のような構成に基づき、従来の問題を解決したものである。

0008

図2に示すように、断熱固定台Mに対して支持対象物Pを、突堤状挟持固定用部2間に挟み込んでこれを保持する。 この状態で温度上昇を図れば、支持対象物Pがその熱膨張率の高さから、突堤状挟持固定用部2を押し広げるような膨張が成された際、突堤状挟持固定用部2は切り溝3の存在に基づき、当該膨張に即応して外側に反るような逃げ的変形が生じる。 そのため、当該突堤状挟持固定用部2は、支持対象物Pの熱膨張に基づく押し広げ力に基づく破損発生と言う問題を解消する。

発明を実施するための最良の形態

0009

本発明は、熱膨張率の大きな素材である支持対象物Pを挟み込むための手段として、熱膨張率の小さな素材で形成されかつ支持対象物Pを挟み込むための突堤状挟持固定用部2を具えた断熱固定台Mを用い、昇温に基づく当該支持対象物Pの膨張力を、突堤状挟持固定用部2に反りを生じさせることによって逃がすことを特徴とする膨張率の大きな素材を膨張率の小さな素材で固定する方法に係る。

0010

そして、突堤状挟持固定用部2に反りを生じさせる手段として、突堤状挟持固定用部2の両隅角部に沿って、或いは一方の隅角部に沿って、垂直状に所要深さの切り溝3を形成する手段に基づいて行わせるようにする。

0011

図1乃至図3は本発明に係る方法の具体例を表したものである。図1において、Mは断熱固定台であって、底板部1の両側端に、内周面を平坦面とする突堤状挟持固定用部2を一体に突設して成るものである。 なお、当該固定台Mはセラミックスのような熱膨張率の小さい素材で形成してある。 Pは直方体状の支持対象物であって、上記した突堤状挟持固定用部2間に挟み込むことに依ってその固定支持が果たされるような形態を具えたものである。 そして、当該支持対象物Pは主として金属等のような熱膨張率の大きな素材を対象とする。

0012

そして、本発明に於いては、上記した突堤状挟持固定用部2の両隅角部に沿って、或いは一方の隅角部に沿って、垂直状に所要深さの切り溝3を形成しておくという手段を要部とする。

0013

上記のような形態を具えた断熱固定台Mに対して支持対象物Pを、図2に示すように、突堤状挟持固定用部2間に挟み込んでその保持を図る。 この状態で温度上昇が図られ、支持対象物Pがその熱膨張率の高さから、突堤状挟持固定用部2を押し広げるような膨張が成された際、突堤状挟持固定用部2は切り溝3の存在に基づき、当該膨張に即応して外側に反るような逃げ的変形が図られる。 そのため、当該突堤状挟持固定用部2は、支持対象物Pの熱膨張に基づく押し広げ力に依り破損することが回避される。

0014

ところで、上記した突堤状挟持固定用部2の間隔は、支持対象物Pの幅よりほんの少し大きくすることにより、その挟み込みの容易性を図ることが好ましい。また、上記した切り溝3の深さは、使用する条件下での両素材の膨張率の差、挟まれる支持対象物の大きさ、および断熱固定台Mを形成する素材のひずみに対する強度に依って決定されるが、概ね支持対象物における被挟持幅の1/10程度は必要である。

0015

更に、切り溝3の形成であるが、突堤状挟持固定用部2の両隅角部に沿って二本形成することが望ましいが、場合によっては一方の隅角部に沿って一本だけ形成するようにしても良い。 これは支持対象物Pの熱膨張率の比率に基づき決定される。 すなわち、膨張に基づく突堤状挟持固定用部の変形度合いが少ない場合は一本でもよいが、突堤状挟持固定用部2に対する変形圧力バランスから鑑み、実際にはこれを二本設けた方が好ましい。

0016

ところで本発明であるが、膨張率の小さな素材で膨張率の大きな素材を挟む全ての場合を包含し、その位置関係は問わない。 すなわち、前記したように支持対象物Pを下方から支える以外、図4に示すように横向きで支持する場合、更には図5に示すように上方から吊り下げ状態で支持する場合も実施対象とするものである。

0017

更に、本発明における突堤状挟持固定用部2に反りを生じさせる手段であるが、図6に示すように 突堤状挟持固定用部2の両隅角部に沿って(或いは一方の隅角部に沿って)、垂直状に所要深さの切り溝3を形成する手段に基づいて行わせるようにすることを主たる実施例とする。

0018

そして、図7に示すように、断熱固定台Mにおける底板部1の両側端並びに前後側端、すなわち、底板部1の四周縁に沿って突堤状挟持固定用部2aを突設し、当該四周の固定用部2aの隅角部に、その全長に亘って所要深さを具えた切り溝3aを形成するような形態を採ることもできる。

0019

更に、図8に示すように三角柱状の支持対象物を支持するための三角形状の固定台Nを用い、これの三辺縁に突設する突堤状挟持固定用部2bの隅角部に、その全長に亘って所要深さを具えた切り溝3bを形成するような形態を採ることもできる。 なお、この場合、三角形に限定されることはなく、各種の多角形の断熱固定台に対する実施も可能である。 この場合、各辺縁に形成される突堤状挟持固定用部の隅角部に、各辺縁の全長に亘るようにしてかつ所要深さを具えた切り溝を形成するものとする。

0020

本発明は金属製の昇温容器をセラミックス製の断熱固定台に載せる場合などに適用される。 この場合、支持対象物である金属(ハステロイ)製の容器を、セラミックス(マシナックス)製の断熱固定台に載せて410℃まで昇温したところ、従来の断熱固定台は、一回目の昇温で図10に示すような亀裂が入ってしまった。一方、図1に示すような、切り溝を設けた断熱固定台を用いた本発明方法に基づいた場合、上記と同様な昇温試験を十回行って観察したが、亀裂は全く発生していなかった。 これにより、切り溝の存在が、断熱固定台に対するひずみ発生の軽減化に極めて有効である。

0021

なお、上記実施例における断熱固定台の各部寸法は次の通りである。 すなわち、図1に示すように、支持対象物の横幅aを65mmとし、突堤状挟持固定用部間の距離bを65.2mmとし、当該突堤状挟持固定用部の幅cを7.4mmとし、当該当該突堤状挟持固定用部の高さdを5mmとし、切り溝の深さeを5mmとした。

発明の効果

0022

本発明は請求項1に記載のような構成、すなわち、熱膨張率の大きな素材である支持対象物Pを挟み込むための手段として、熱膨張率の小さな素材で形成されかつ支持対象物Pを挟み込むための突堤状挟持固定用部2を具えた断熱固定台Mを用い、昇温に基づく当該支持対象物Pの膨張力を、突堤状挟持固定用部2に反りを生じさせることによって逃がすようにしたから、支持対象物Pの熱膨張に基づく押し広げ力に依る突堤状挟持固定用部2に対する破損発生という問題を全く解消することとなる。

0023

本発明は請求項2に記載のような構成、すなわち、突堤状挟持固定用部2の反りを生じさせる手段として、突堤状挟持固定用部2の両隅角部に沿って垂直状に所要深さの切り溝3を形成する手段に基づいて行わせるようにしたから、当該突堤状挟持固定用部2の反り発生が極めて容易かつ安定した状態で果たされる。

0024

本発明は請求項3に記載のような構成、すなわち、突堤状挟持固定用部2に反りを生じさせる手段として、突堤状挟持固定用部2の一方の隅角部に沿って、垂直状に所要深さの切り溝3を形成する手段に基づいて行わせるようにした場合、製造の簡略化が果たされると同時に、切り溝3の存在しない側の突堤状挟持固定用部は不動のものとされるから、使用目的に依っては、当該不動性に基づき支持対象物Pの固定上のプラス面を発揮させることも考えられる。

0025

本発明は請求項4に記載のような構成、すなわち、切り溝3aの深さを、支持対象物における被挟持幅の1/10程度とすることに依り、突堤状挟持固定用部2の反りに対する良好なる強靱性を発揮させることができる。 従って、断熱固定台に対する堅牢性が図られる。

0026

本発明は請求項5に記載のような構成、すなわち、断熱固定台Mにおける底板部1の四周縁に沿って突堤状挟持固定用部2aを突設し、当該四周の固定用部2aの隅角部に、その全長に亘って所要深さを具えた切り溝3aを形成するようにした断熱固定台Mを用いることに依り、支持対象物Pに対する保持力がその四周面に作用するため、当該支持対象物Pの卓越した安定性および確固性を持った保持目的が達成される。

0027

本発明は請求項6に記載のような構成、すなわち、三角柱状の支持対象物を支持するための三角形状の固定台Nを用い、これの三辺縁に突設する突堤状挟持固定用部2bの隅角部に、その全長に亘って所要深さを具えた切り溝3bを形成した断熱固定台を用いることに依り、本発明の実施の多様化が図られる。

0028

本発明は請求項7に記載のような構成、すなわち、各辺縁に突設する突堤状挟持固定用部2bの隅角部に、その全長に亘って所要深さを具えた切り溝3bを形成するようにした所要角数の多角形断熱固定台を用いるようにすることに依り、本発明の実施のより一層の多様化が図られることとなる。

0029

本発明は請求項7乃至請求項10に記載のような構成を採ることにより、支持対象物Pの支持形態汎用化が図られる。 従って、各種形式昇温用器具に対する対応が果たされ、本発明の実施範囲が著しく広められることとなる。

図面の簡単な説明

0030

図1断熱固定台に対して支持対象物を挟み込む直前の状態を表した断面図である。
図2断熱固定台に対して支持対象物を挟み込んだ状態を表した断面図である。
図3断熱固定台に対して支持対象物を挟み込んで昇温させた状態を表した断面図である。
図4支持対象物を横向き状態で支持した場合の実施例を表した断面図である。
図5支持対象物を吊り下げ状態で支持した場合の実施例を表した断面図である。
図6断熱固定台の第1の実施例を表した平面図である。
図7断熱固定台の第2の実施例を表した平面図である。
図8断熱固定台の第3の実施例を表した平面図である。
図9従来における断熱固定台に対して、支持対象物を挟み込んだ状態を表した断面図である。
図10従来における断熱固定台に対して、支持対象物を挟み込んで昇温させた状態を表した断面図である。

--

0031

P支持対象物
M断熱固定台
N 断熱固定台
1底板部
4a 底板部
2突堤状挟持固定用部
2a 突堤状挟持固定用部
2b 突堤状挟持固定用部
4b 突堤状挟持固定用部
3切り溝
3a 切り溝
3b 切り溝

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