(57)【要約】【課題】高い断熱性能を有し、かつ作製が容易な断熱蓋構造体を提供する。【解決手段】本発明にかかる断熱蓋構造体１は、内側鏡板２と、内側鏡板２の外側に位置する外側鏡板３と、内側鏡板２と外側鏡板３と溶接され、内側鏡板２と外側鏡板３と共に減圧状態の密閉空間５を形成する管状部材８と、を備える。管状部材８は、内側鏡板２の端部に溶接された管部材６と、外側鏡板３の端部に溶接された管部材７と、管部材６と管部材７とに溶接された管部材４と、を備える。管部材４の厚みは、内側鏡板２、管部材６、外側鏡板３、および管部材７の厚みよりも薄く、管部材６は、管部材６と管部材４との溶接位置から管部材６と内側鏡板２との溶接位置に向かって管部材６の外径が小さくなる形状を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側鏡板と、
前記内側鏡板の外側に位置する外側鏡板と、
前記内側鏡板と前記外側鏡板と溶接され、前記内側鏡板と前記外側鏡板と共に減圧状態の密閉空間を形成する管状部材と、を備える断熱蓋構造体であって、
前記管状部材は、
前記内側鏡板の端部に溶接された第１管部材と、
前記外側鏡板の端部に溶接された第２管部材と、
前記第１管部材と前記第２管部材とに溶接された第３管部材と、を備え、
前記第３管部材の厚みは、前記内側鏡板、前記第１管部材、前記外側鏡板、および前記第２管部材の厚みよりも薄く、
前記第１管部材は、当該第１管部材と前記第３管部材との溶接位置から前記第１管部材と前記内側鏡板との溶接位置に向かって前記第１管部材の外径が小さくなる形状を有する、
断熱蓋構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は断熱蓋構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
内側鏡板の端部と外側鏡板の端部とを溶接し、内側鏡板と外側鏡板との間隙に減圧状態の空間を形成した断熱蓋構造体が知られている。このような断熱蓋構造体は、例えば加熱炉の蓋として用いることができる。
【０００３】
特許文献１には、金属製の有底かつ筒状の内部材と金属製の有底かつ筒状の外部材とを備え、内部材と外部材とが開口部側において接合され、内部材が接合部分付近に板厚の薄い薄肉部を有する、二重断熱容器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−００６５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７は従来の断熱蓋構造体１００の構成について説明する断面図である。図７に示すように、断熱蓋構造体１００は、内側鏡板１０２、外側鏡板１０３、および管部材１０４（封止部材）を備える。
【０００６】
内側鏡板１０２および外側鏡板１０３は、円形の曲板である。内側鏡板１０２は外側鏡板１０３よりもｘ軸方向プラス側に配置されている。また、内側鏡板１０２および外側鏡板１０３はｘ軸方向マイナス側に凸面を有する。そして、管部材１０４は、内側鏡板１０２と外側鏡板１０３との間の空間１０５を封止している。内側鏡板１０２の端部と管部材１０４とは、溶接位置１０６ｂにおいて溶接によって接合される。外側鏡板１０３の端部と管部材１０４とは、溶接位置１０７ｂにおいて溶接によって接合される。
【０００７】
ここで、断熱蓋構造体１００を加熱炉用の蓋として用いた場合は、内側鏡板１０２が加熱されて高温になり、内側鏡板１０２から外側鏡板１０３に管部材１０４を介して熱が伝わる。この点を考慮し、図７に示す断熱蓋構造体１００では、管部材１０４の厚みを薄くして、内側鏡板１０２から外側鏡板１０３に伝わる熱を少なくしている。
【０００８】
しかしながら、管部材１０４の板厚を内側鏡板１０２および外側鏡板１０３の板厚よりも薄くした場合は、内側鏡板１０２と管部材１０４、及び外側鏡板１０３と管部材１０４を精度よく溶接することが困難であるという問題がある。つまり、内側鏡板１０２および外側鏡板１０３は、直径が大きく板厚が厚いため重量が重い。そのため、ハンドリングが困難であり、精密な溶接作業を行うことが難しい。
【０００９】
本発明は以上の課題に鑑みなされたものであり、高い断熱性能を有し、かつ作製が容易な断熱蓋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】
【００１０】
本発明にかかる断熱蓋構造体は、内側鏡板と、前記内側鏡板の外側に位置する外側鏡板と、前記内側鏡板と前記外側鏡板と溶接され、前記内側鏡板と前記外側鏡板と共に減圧状態の密閉空間を形成する管状部材と、を備える。そして、前記管状部材は、前記内側鏡板の端部に溶接された第１管部材と、前記外側鏡板の端部に溶接された第２管部材と、前記第１管部材と前記第２管部材とに溶接された第３管部材と、を備える。また、前記第３管部材の厚みは、前記内側鏡板、前記第１管部材、前記外側鏡板、および前記第２管部材の厚みよりも薄い。さらに、前記第１管部材は、当該第１管部材と前記第３管部材との溶接位置から前記第１管部材と前記内側鏡板との溶接位置に向かって前記第１管部材の外径が小さくなる形状を有する。
【００１１】
本発明にかかる断熱蓋構造体では、内側鏡板の端部に溶接された第１管部材と、外側鏡板の端部に溶接された第２管部材と、第１管部材と第２管部材とに溶接された第３管部材と、を用いて管状部材を構成している。そして、第３管部材の厚みを、内側鏡板、第１管部材、外側鏡板、および第２管部材の厚みよりも薄くしている。よって、断熱蓋構造体の断熱性能を向上させることができる。また、厚みのある第１管部材と内側鏡板とを溶接し、厚みのある第２管部材と外側鏡板とを溶接しているので、内側鏡板、外側鏡板、及び管状部材を精度よく溶接することができる。したがって、高い断熱性能を有し、かつ作製が容易な断熱蓋構造体を提供することができる。
【００１２】
更に本発明にかかる断熱蓋構造体では、第１管部材と第３管部材との溶接位置から第１管部材と内側鏡板との溶接位置に向かって第１管部材の外径が小さくなるように、第１管部材を構成している。内側鏡板および第１管部材が径方向外向きに膨張した際、第３管部材は第１管部材と接合しているため、第３管部材は第１管部材から応力を受ける。このとき、第３管部材と第１管部材は互いが接する部分に角を有しないため、応力は１箇所に集中しにくい。したがって、応力による第３管部材の破損を抑制することができる。よって、第３管部材が内側鏡板の熱膨張時に破損しにくい断熱蓋構造体を提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高い断熱性能を有し、かつ作製が容易な断熱蓋構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態にかかる断熱蓋構造体を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】実施の形態にかかる断熱蓋構造体において内側鏡板が熱膨張している状態を示す断面図である。
【図５】管部材が曲面部を備えない構成の断熱蓋構造体を示す断面図である。
【図６】図５に示す断熱蓋構造体において内側鏡板が熱膨張している状態を示す断面図である。
【図７】従来の断熱蓋構造体を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態にかかる断熱蓋構造体１の構成について説明する断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断熱蓋構造体１の断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断熱蓋構造体１の断面図である。図１に示すように、断熱蓋構造体１は、内側鏡板２、外側鏡板３、および管状部材８を備える。
【００１６】
内側鏡板２および外側鏡板３は、円形で凸面を有する鏡板である。具体的に説明すると、内側鏡板２は、ｘ軸マイナス方向に向かって凸な円盤状の構造体である。
【００１７】
外側鏡板３は、内側鏡板２よりも外側（ｘ軸マイナス方向）に配置されている。そして外側鏡板３は、内側鏡板２と同様にｘ軸マイナス方向に向かって凸な円盤状の構造体である。
【００１８】
内側鏡板２および外側鏡板３は、例えば、ステンレス鋼や鉄鋼を用いて構成することができる。内側鏡板２および外側鏡板３を構成する材料は、同じであっても良いし、異なっていても良い。
【００１９】
管状部材８は、内側鏡板２と外側鏡板３とで形成される空間５を外気から封止している。管状部材８は、溶接位置６ｃにおいて内側鏡板２と接合される。また、溶接位置７ｃにおいて外側鏡板３と接合される。そして、内側鏡板２と外側鏡板３と管状部材８とで形成される空間５は減圧状態の密閉空間である。例えば、空間５は、管状部材８と内側鏡板２および外側鏡板３との溶接を減圧条件下で行うことによって減圧空間とされる。また、外側鏡板３等に予め真空ポートを設け（不図示）、内側鏡板２および外側鏡板３を管状部材８に溶接した後、真空ポートを介して真空ポンプにより減圧されても良い。
【００２０】
図１に示すように、管状部材８は、管部材６（第１管部材）と、管部材７（第２管部材）と、管部材４（第３管部材）と、を有する。管部材６、管部材７、および管部材４は環状である（図２及び図３を参照）。管部材４の板厚は、管部材６、管部材７、内側鏡板２、および外側鏡板３の板厚よりも薄い。
【００２１】
管部材４は、管部材４のｘ軸方向プラス側の端部（溶接位置６ｂ）において管部材６と接合される。また、管部材４は、管部材４のｘ軸方向マイナス側の端部（溶接位置７ｂ）において管部材７と接合される。管部材６および管部材７の重量は内側鏡板２および外側鏡板３に比べて軽い。例えば、直径２ｍ、板厚４ｍｍのステンレス製鏡板の重量は１００ｋｇ程度であるのに対して、直径２ｍ、板厚１０ｍｍ、長さ２０ｍｍのステンレス製管部材の重量は１０ｋｇ程度である。したがって、溶接時のハンドリングが容易になるので、管部材６および管部材７に管部材４を精度よく溶接することができる。
【００２２】
また、本実施の形態にかかる断熱蓋構造体１を製造する際には、予め管部材６および管部材７に管部材４を接合して管状部材８を形成する。その後、内側鏡板２および管部材６を溶接位置６ｃにおいて接合し、外側鏡板３および管部材７を溶接位置７ｃにおいて接合する。
【００２３】
管状部材８（管部材６）と内側鏡板２とを溶接位置６ｃにおいて接合する際、内側鏡板２および管部材６はどちらも板厚が厚いため、溶接が容易になる。したがって、内側鏡板２を容易に管状部材８に接合することができる。また、管状部材８（管部材７）と外側鏡板３とを溶接位置７ｃにおいて接合する際も、外側鏡板３および管部材７はどちらも板厚が厚いため、溶接が容易になる。したがって、外側鏡板３を容易に管状部材８に接合することができる。
【００２４】
管部材６、管部材７、および管部材４は、例えば、ステンレス鋼や鉄鋼を用いて構成することができる。管部材６、管部材７、および管部材４を構成する材料は、同じであっても良いし、異なっていても良い。
【００２５】
本実施の形態にかかる断熱蓋構造体１は、例えばｘ軸方向プラス側に加熱炉を設けて加熱炉の蓋として用いられる。このため、内側鏡板２および管部材６が高温になる。ここで、本実施の形態にかかる断熱蓋構造体１では、図１に示すように、管部材４の板厚が薄いため、管部材６から管部材４を介して管部材７に伝わる熱量が少ない。つまり、内側鏡板２と外側鏡板３との間の断熱性を確保することができる。
【００２６】
次に、本実施の形態にかかる断熱蓋構造体１の加熱膨張時における挙動を、図４を参照して説明する。図４は、本実施の形態にかかる断熱蓋構造体１の加熱膨張時の状態を示す断面図である。
【００２７】
図４のように、例えば管部材６に対してｘ軸プラス側に設けられた加熱炉が加熱されると、加熱炉の熱が内側鏡板２および管部材６に伝わり、内側鏡板２および管部材６は径方向外向きに熱膨張する。図４では加熱前の内側鏡板２および管部材６の状態を破線で示している。一方、管部材７は、板厚が薄い管部材４を介して管部材６に接しているため、外側鏡板３および管部材７には熱がほとんど伝わらない。したがって、内側鏡板２および管部材６が熱膨張しても、外側鏡板３および管部材７はほとんど熱膨張しない。このとき、管部材４が管部材６および管部材７に接合されているため、管部材４のｘ軸プラス側の端部は、管部材６の熱膨張に伴って径方向外向きに広がる。
【００２８】
ここで管部材６は、溶接位置６ｂから溶接位置６ｃに向かって管部材６の外径が小さくなる曲面部６ｄを有する。本実施の形態にかかる断熱蓋構造体１では、図４のように内側鏡板２および管部材６が熱膨張して内側鏡板２および管部材６が径方向外向きに広がった際に、管部材４のｘ軸プラス側の端部が管部材６の曲面部６ｄと接するようにしているので、管部材６から管部材４に作用する応力が１点に集中することを抑制することができる。よって、内側鏡板２および管部材６が熱膨張した際に、管部材４が破損することを抑制することができる。
【００２９】
図５は、管部材が曲面部を備えない構成の断熱蓋構造体を示す断面図である。図６は図５に示した断熱蓋構造体１０の加熱膨張時の状態を示す断面図である。図５に示すように、断熱蓋構造体１０は、内側鏡板２、外側鏡板３、管状部材１８を備える。
【００３０】
管状部材１８は図５に示すように、管部材１６と、管部材７と、管部材４と、を有する。図５、図６に示す断熱蓋構造体１０では、管部材１６が角１６ｅを有する点（換言すると、曲面部６ｄ（図１参照）を備えない点）以外は、図１に示した断熱蓋構造体１と同様であるので重複した説明は省略する。管部材１６は、内径及び外径がｘ軸方向に一定である、つまり、径方向の板厚が一定である環状部材である。
【００３１】
図６に示すように、内側鏡板２および管部材１６が熱膨張すると、管部材４が管部材１６および管部材７に接合されているため、管部材４のｘ軸プラス側の端部は、管部材１６の熱膨張に伴って径方向外向きに広がる。このとき、管部材１６の角１６ｅは、管部材４の内周面にぶつかる。これによって管部材４の一部に大きな応力が働く。そのため、図５、図６に示した断熱蓋構造体１０では、熱膨張時に管部材４が破損する恐れがある。
【００３２】
これに対して図１、図４に示した断熱蓋構造体１では、管部材６に曲面部６ｄを形成しているため、熱膨張時に管部材６から管部材４に作用する応力が１点に集中することを抑制することができる。よって、内側鏡板２および管部材６が熱膨張した際に、管部材４が破損することを抑制することができる。
【００３３】
以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、高い断熱性能を有し、かつ作製が容易な断熱蓋構造体を提供することができる。
【００３４】
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。例えば、上記では内部の温度を保つ加熱炉用の蓋に本発明を適用した場合について説明した。しかし本発明は内部の温度を保つ断熱部材であればどのような技術にも適用することができる。
【００３５】
以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
１、１０、１００  断熱蓋構造体
２、１０２  内側鏡板
３、１０３  外側鏡板
４，１０４  管部材
５  空間
６、１６  管部材
６ｂ、１０６ｂ  溶接位置
６ｃ  溶接位置
６ｄ  曲面部
１６ｅ  角
７  管部材
７ｂ、１０７ｂ  溶接位置
７ｃ  溶接位置
８、１８  管状部材
【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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