CN1573200A - 烘烤方法 - Google Patents

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Abstract

一种烘烤方法，加热形成了真空层的对象物(内管1、外管2)来除去对象物中吸存的气体分子，其中，将对象物本身作为发热体来进行加热。通过将烘烤对象物直接作为发热体，能够直接加热对象物，能够提高加热时的能量转换效率。此外，无需另外的加热器或气体加热设备，还能够简化烘烤装置的结构。由此，得到一种烘烤方法，能够进行能量转换效率高的加热，特别是对长的或大型的对象物也能够均匀地进行加热。

Description

烘烤方法
技术领域
本发明涉及通过加热来除去对象物中吸存的气体分子的方法。特别涉及适合烘烤作为超导电缆、冷水配管、给水配管、LNG(液化天然气)配管、冷媒配管、供暖配管、热水配管、热媒配管等各种配管、配管接头类、或配管机器类来使用的绝热管或绝热容器的烘烤方法。
背景技术
对于在内管和外管之间形成真空层的真空双重绝热管等，为了除去该绝热管的构成材料中吸存的气体分子来提高真空度，进行加热绝热管的称为烘烤的热处理。该烘烤已知大体分为2种方法。其中一种是在绝热管的近旁配设加热器等加热设备来加热对象物的方法(例如(日本)特开平9-296779号公报及特开平11-125609号公报)，另一种是向绝热管的真空层中导入加热过的气体之后排出气体的方法(例如特开平9-273659号公报)。
但是，上述现有技术有下述问题。
<使用加热器等加热设备的方法>
(1)加热设备的能耗大。
用加热器进行的加热主要是通过来自加热器的传导热从真空层的外侧来加热烘烤对象物。因此，不能直接加热烘烤对象物中的、面向真空层的构件，热源的能耗大。另一方面，如果将加热器配置到真空层内则能够高效地加热面向真空层的构件，但是加热器和其配线会放出降低真空度的气体，而且从真空层内将配线取出到大气侧的结构复杂化，不现实。
(2)烘烤装置大型、复杂化，制约了该装置的设置空间。
设置加热器这件事本身使烘烤装置大型化，对设置场所产生制约。而且，面向真空层的构件的表面积越大则加热器和其电源也大型化，进而通向加热器的配线也复杂化。特别是不容易将加热器缠绕到绝热管这样的长物体的全长上。另一方面，在不使加热器等加热设备大型化的情况下，对能够加热的烘烤对象物的尺寸产生制约。
(3)由于还加热了烘烤对象物以外的部分，所以对烘烤装置所使用的构件的选定产生制约。
由于还加热了烘烤装置中接近加热器的部分，所以连烘烤对象物以外的不必要部分也加热到高温(例如70℃以上)。其结果是，对被加热的部分所使用的部件也要求规定的耐热性，对部件选定产生制约。
(4)难以均匀地加热整个烘烤对象物。
在使用加热器的烘烤方法中，如果对烘烤对象物未均等地安装加热器则产生热的不均匀分布，不能期待均匀的烘烤效果。特别是在烘烤对象物为大型、长、具有凹凸的形状的情况下，难以将加热器均匀地安装到对象物上。
<将加热过的气体导入到烘烤对象物中的方法>
(1)使用的气体量与烘烤时间成正比增加。
加热气体使用氮气等，在烘烤装置中包含作为该气体供给源的高压储气瓶和气体加热设备。如果烘烤时间长，则使用的气体量增加，需要大型的高压储气瓶并导致装置大型化，而且由于通过加热过的气体来间接地加热对象物，所以加热时的能量转换效率也低。
(2)难以均匀地加热整个烘烤对象物。
加热过的气体通常从绝热管的一端导入而从另一端排出。此时，由于加热过的气体的入口和出口处的气体温度不同，所以难以均匀地加热烘烤对象物。特别是在真空层大而长的情况下，其影响显著，难以将对象物烘烤到均匀温度。再者，在真空绝热管(容器)的情况下，需要提高真空层的真空度(降低压力)，通过导入加热气体来加热对象物后一旦开始抽真空，则即使真空层内的温度降低也不能再次注入加热气体。因此，不能高效地发挥烘烤的效果。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种能够进行能量转换效率高的加热的烘烤方法。
此外，本发明的另一目的在于提供一种对长的或大型的对象物也能够均匀地进行加热的烘烤方法。
本发明通过将对象物本身作为发热体来实现上述目的。
即，本发明烘烤方法加热形成了真空层的对象物来除去对象物中吸存的气体分子，其特征在于，将上述对象物本身作为发热体来进行加热。
通过将烘烤对象物直接作为发热体，能够直接加热对象物，能够提高加热时的能量转换效率。此外，无需另外的加热器或气体加热设备，也能够简化烘烤装置的结构。
作为将烘烤对象物本身作为发热体的具体手段，在对象物为导电性金属的情况下，可以通过向该对象物通电来使其发热。一般，真空双重绝热管由金属制成的内管和外管构成，具有导电性。如果向这种对象物通电，则能容易地使对象物本身发热。
在该导电性对象物由多个部件构成的情况下，最好使各部件间电绝缘，向各部件分别独立地通电。多个部件的材质或形状、尺寸往往不同，有时各部件间的电阻值不同。在该部件间的电阻值之差大的情况下，即使通电电流相同，最终加热温度或到达最终加热温度的时间也会产生差异，加热将不均匀。因此，在烘烤对象物由多个部件构成的情况下，通过向烘烤对象物分别通电，能够使整个对象物基本上均匀地发热。
在向多个部件分别通电的情况下，使各部件间电绝缘。其绝缘手段没有特别的限制。例如，在烘烤对象为具有内管和外管的真空双重绝热管的情况下，用介于两管之间的绝缘凸缘(flange)使该内管和外管电绝缘即可。绝缘凸缘是为了堵塞内管和外管的开口端而安装的，一般可以采用市售的。
本发明烘烤方法可以应用于真空绝热结构体的烘烤。例如适合烘烤作为超导电缆、冷水配管、给水配管、LNG配管、冷媒配管、供暖配管、热水配管、热媒配管等各种配管、配管接头类、或配管机器类来使用的绝热管或绝热容器。
附图说明
图1A是本发明方法的说明图，图1B是烘烤对象物—绝热管的剖视图，图1C、图1D是本发明方法所用的装置的等效电路图。
图2A是本发明方法的说明图，图2B是烘烤对象物—绝热管的剖视图，图2C是本发明方法所用的装置的等效电路图，图2D是本发明方法所用的装置的变形例的等效电路图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。
(实施例1)
说明将超导电缆用的真空双重绝热管作为烘烤对象物的本发明烘烤方法。
首先，说明构成真空双重绝热管的内管和外管电连接的情况。
如图1A所示，该绝热管将内管1和外管1间隔开来配置为同轴状。该内外管1、2也可以是直管，但是这里考虑弯曲特性，使用波纹加工过的金属管。两管1、2的开口端如图1B所示，由圆环状的导电凸缘3密封并使两管1、2导通，并且在内外管1、2之间形成真空层。在该真空层内，通常装有“ス一パ一インシユレ一シヨン”(商品名，意为“superinsulation(超绝热)”)等辐射热反射材料(未图示)。通过从外管2上突出设置的排气孔4抽真空来形成真空层。然后，在绝热管的两端部安装电极，经引线来连接通电装置5。
在这种烘烤装置中，从通电装置5向绝热管通电后，内外管本身成为发热体而被加热，能够大致均匀地加热绝热管。该烘烤装置的等效电路示于图1C。设绝热管的单位长度的电阻为R(Ω/m)，通电装置的电压为V(V)，总电流为I0(A)，则单位长度的发热量可以表示为RI0 2(W/m)，能够通过控制电流值I0来均匀地控制全长的发热量。即使在内外管采用波纹管的情况下，其口径、壁厚度在总长度上也大致均匀，所以不妨认为单位长度的发热量大致均匀。通过进行这种加热，能够同时大致均匀地加热面向真空层的内外管壁面。特别是在加热内管时绝热层的真空度高的情况下，真空层内的热传导和对流基本上可以忽略，所以从内管表面逃到外周的热量少，能够以少的通电量来经济地控制内管的温度。
实际上内外管1、2通过导电凸缘3只在端部电导通，所以可以如图1D所示看作并联电路。这里，设内管1的单位长度的电阻为R1，外管的为R2，则流过各管1、2的电流I1(A)、I2(A)分别如下所示来分流。
I1＝I0R2/(R1+R2)
I2＝I0R1/(R1+R2)
而单位长度的内管1、外管2上分别产生的容量W1、W2如下所示。
W1＝R1I1 2＝R1I0 2R2 2/(R1+R2)2   (W/m)
W2＝R2I2 2＝R2I0 2R1 2/(R1+R2)2  (W/m)
因此，在内外管的电阻值极端不同的情况下发热量之差大，烘烤温度也有可能产生不均匀分布。而且内管侧由外管覆盖着，所以在结构上容易积蓄热，即使是与外管相同的发热量，也能够使最终温度高，或者升温到最终温度的时间快。其结果是，在本例的烘烤方法中，设内管、外管的最终温度分别为T1、T2，则一般倾向于T1＞T2。因此，最好选择使烘烤设定温度Ts满足T1≤Ts≤T2的适当值。当然，也可以通过组合内外管的尺寸(截面积、厚度)和原料来优化烘烤条件，以便能够均匀地进行加热。
(实施例2)
接着，以构成真空双重绝热管的内管和外管电绝缘的情况为例来进行说明。
如实施例1所示，在内外管的电阻值差别很大的情况下，有时内外管的加热不均匀。在本例中，可以通过使内管1和外管2绝缘、向各管1、2分别独立地通电来均匀地进行加热。
如图2A所示，在本例中也准备与实施例1大致相同的绝热管。与实施例1所用的绝热管的不同点在于，密封两管的端部的凸缘为绝缘凸缘6。即，该绝缘凸缘如图2B所示，圆环状的凸缘的内周边缘和外周边缘由金属制成，中间部分由绝缘材料构成。这种绝缘凸缘6只要具有能够使两管1、2绝缘的功能即可，其形状和材质没有特别的限制。例如可以应用作为真空气密部件来市售的“株式会社Cosmo Tech”公司制造的绝缘凸缘。而由绝缘凸缘6电绝缘的内外管分别被连接在独立的通电装置5A、5B上。
在这种烘烤装置中，通过控制各通电装置5A、5B的电流，使得内外管1、2分别达到均等的温度，能够对整个绝热管进行均匀的烘烤。
图2A、图2C所示的烘烤装置采用2台通电装置，但是也可以如图2D的等效电路图所示，用1台通电装置将连接对象切换为内管和外管来进行加热。
如上所述，根据本发明烘烤方法，能够得到以下效果。
(1)不是使发热体的热传递到烘烤对象物，而是将烘烤对象物本身作为发热体，从而能够进行能量转换效率高的烘烤。
(2)无需准备烘烤专用加热器或加热气体装置、配管等，能够使烘烤装置简化、小型化。
(3)通过向烘烤对象物通电进行加热，能够使整个对象物均匀地发热。特别是对超导电缆用绝热管等、长而大型的对象物也能够整体进行均匀的加热。也可以进而通过优化对象物的设计(截面积、厚度、原料)，来进行均匀的加热。
(4)通过将烘烤对象物电绝缘为多个区域，向各区域分别独立地通电，能够进行与各区域的特性对应的加热，能够容易地得到设计者希望的烘烤条件。

Claims (5)

1、一种烘烤方法，加热形成了真空层的对象物(1、2)来除去上述对象物(1、2)中吸存的气体分子，其特征在于，
将上述对象物本身(1、2)作为发热体来进行加热。
2、如权利要求1所述的烘烤方法，其特征在于，上述对象物(1、2)是导电性金属，通过向该对象物(1、2)通电而使其发热。
3、如权利要求2所述的烘烤方法，其特征在于，
上述对象物(1、2)由多个部件构成；
各部件间被电绝缘，向各部件分别独立地通电来使对象物基本上均匀地发热。
4、如权利要求3所述的烘烤方法，其特征在于，
构成上述对象物(1、2)的多个部件是内管(1)和外管(2)；
用介于两管之间的绝缘凸缘将该内管(1)和外管(2)电绝缘。
5、如权利要求2所述的烘烤方法，其特征在于，上述对象物(1、2)是超导电缆的绝热管。
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