(57)【要約】      （修正有）【課題】断熱効果と冷却時間短縮の両立を図ることができる真空断熱構造体を提供する。【解決手段】空間を介して平面を対向させて積層された複数の金属板体と、積層された複数の金属板体を収容する密閉箱型筐体とを備えた真空断熱構造体であって、金属板体の少なくとも１つ１０６は、第１の金属板１０６ａと、第１の金属板の線膨張係数より線膨張係数が大きい第２の金属板１０６ｂとで構成し、第２の金属板の面方向の伸びを規制する規制部２０２をさらに備え、第１の金属板と第２の金属板とは、平面１０６ａｃ，１０６ｂｃを対向して重ね合わせられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間を介して平面を対向させて積層された複数の金属板体と、前記積層された複数の金属板体を収容する密閉箱型筐体とを備えた真空断熱構造体であって、
前記金属板体の少なくとも１つは、
第１の金属板と、
前記第１の金属板の線膨張係数より線膨張係数が大きい第２の金属板とで構成し、
前記第２の金属板の面方向の伸びを規制する規制部をさらに備え、
前記第１の金属板と前記第２の金属板とは、平面を対向して重ね合わせられている真空断熱構造体。
【請求項２】
前記規制部は、前記第２の金属板の面方向から起立された規制面である、
請求項１に記載の真空断熱構造体。
【請求項３】
前記第１の金属板と前記第２の金属板とが対向して重ね合わせられている前記平面は、それぞれ湾曲凸面である、
請求項１又は２に記載の真空断熱構造体。
【請求項４】
前記第２の金属板は、異なる線膨張係数の複数の金属板の結合体のバイメタルで構成され、かつ、前記結合体の前記第１の金属板と接触する面の金属板の材料の線膨張係数が、前記結合体の前記第１の金属板と接触する面と反対側の面の金属板の材料の線膨張係数より小さい、
請求項１又は２に記載の真空断熱構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉設備等の電力、ガス、又は重油などの省エネルギのために炉壁あるいは炉体を囲む外装などに設置する、真空断熱構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の真空断熱構造体には、真空による対流熱移動の低減による断熱効果を向上させたもの、又はさらには、低輻射率の板又は箔状の金属体を真空中に同封して放射熱移動の低減による断熱効果を加えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１２は、特許文献１に記載された従来の真空断熱構造体を示す図である。図１２は、高温断熱用真空二重構造体であり、真空二重容器１は、ステンレス鋼製の内容器２と同じくステンレス鋼製の外容器３で密閉された真空空間８に、金属箔の多層断熱材９が配置されている。多層断熱材９は、内容器２に巻かれて設置されており、かつ真空引又は加熱によって密着することがなく、多層断熱による優れた断熱効果が発揮される。真空断熱では対流熱移動が低減して放射熱移動が支配的であり、放射熱移動は高温側の絶対温度の４乗と低温側の絶対温度の４乗との差に比例するので、高温側と低温側との温度差が大きいほど放射熱移動は大きくなる。そこで、板又は箔状の金属体を同封することで、輻射熱が金属体表面で反射するため放射熱移動を低減する効果が加わり、断熱効果が増加する。さらに、前記多層断熱材９のように前記金属体を増加させると、放射熱移動を、より低減する効果が加わるため、断熱効果が一層増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０８１６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、真空断熱に加えて金属体の積層構造体（多層断熱材など）により断熱効果が確かに強化されるが、一方で、炉設備等の炉壁断熱に採用した場合は、品種等の切替などで炉の温度を下げる際には、放熱に長時間を要するため、生産計画に影響を及ぼしていた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、生産時の加熱時には断熱効果が上がって省エネを図り、品種等の切替時の冷却時には断熱効果が落ちて冷却時間を短縮して生産計画の効率を促す、という断熱効果と冷却時間短縮との両立を図ることができる真空断熱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】
【０００７】
本発明の１つの態様にかかる真空断熱構造体は、空間を介して平面を対向させて積層された複数の金属板体と、前記積層された複数の金属板体を収容する密閉箱型筐体とを備えた真空断熱構造体であって、
前記金属板体の少なくとも１つは、
第１の金属板と、
前記第１の金属板の線膨張係数より線膨張係数が大きい第２の金属板とで構成し、
前記第２の金属板の面方向の伸びを規制する規制部をさらに備え、
前記第１の金属板と前記第２の金属板とは、平面を対向して重ね合わせられている。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明の前記態様にかかる真空断熱構造体によれば、前記積層構造を構成する金属板体の温度上昇とともに、前記金属板体を構成する前記第２の金属板が熱の変形膨張による伸びを規制部で規制されているために反りが発生し、前記第１の金属板から離れるため、結果として、断熱層が形成されて積層数が増加することで、放射熱移動を一層低減し断熱効果を向上させることができる。逆に、金属板体の温度低下とともに前記第２の金属板の反りが無くなり２つの金属板が面で接触して断熱層が無くなるため、結果として、積層数が減少して、断熱効果を低下させて冷却し易くする。従って、断熱効果と冷却時間の短縮との両立が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】実施の形態１における真空断熱構造体の概略を示す図
【図１Ｂ】図１Ａの一部拡大図
【図２】実施の形態１における真空断熱構造体で熱膨張による反りが発生した場合の概略を示す図
【図３】実施の形態１〜４における真空断熱構造体の基本的な部分の寸法の選び方を示す断面図
【図４】従来の真空断熱構造体と実施の形態１における真空断熱構造体の加熱時の温度プロファイルの比較を示す図
【図５】従来の真空断熱構造体と実施の形態１における真空断熱構造体の冷却時の温度プロファイルの比較を示す図
【図６】実施の形態２における真空断熱構造体の概略を示す図
【図７】実施の形態２における真空断熱構造体で熱膨張による反りが発生した場合の概略を示す図
【図８】実施の形態３における真空断熱構造体の概略を示す図
【図９】実施の形態３における真空断熱構造体で熱膨張による反りが発生した場合の概略を示す図
【図１０】実施の形態４における真空断熱構造体の概略を示す図
【図１１】実施の形態４における真空断熱構造体で熱膨張による反りが発生した場合の概略を示す図
【図１２】特許文献１に記載された従来の真空断熱構造体を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の実施の形態１における真空断熱構造体１０１の概略を示す図及びその一部拡大図であり、実際の大きさ、形状、及び積層構造の積層数を示しているわけでは無い。図１Ａ及び図１Ｂにおいて、本実施の形態１における真空断熱構造体１０１は、空間１０３を介して平面を対向させて積層された複数の金属板体１０４と、積層された複数の金属板体１０４を収容する密閉箱型筐体１０２とを備えている。
【００１２】
密閉箱型筐体の一例として機能する直方体形状の密閉箱体１０２は、真空に耐える密閉構造である必要がある。密閉箱体１０２の材質は、密閉箱体１０２がさらされる温度には十分耐える程度の耐熱性及び強度を有する材質である必要がある。例えば、炉壁温度が６００℃程度の炉壁に真空断熱構造体１０１を設置する場合、密閉箱体１０２が６００℃程度の温度にさらされるため、ステンレス鋼の板を溶接して密閉箱体１０２を製作する。なお、密閉箱体１０２は、図示していない梁又はリブ等で補強等されており、真空引により真空空間１０３への凹み又は反りに耐えうる形状であり、炉壁との接触面１０７で図示していない炉壁に設置する。
【００１３】
金属板体の一例として機能する積層構造体１０４は、複数の例えば四角形の金属板１０５、１０６を間隔を空けて上下に積層して並べた積層構造である。積層構造体１０４を構成する複数の金属板の少なくとも１枚の金属板は、金属板１０６のように、例えば四角形の第１の金属板１０６ａと、例えば四角形の第２の金属板１０６ｂとを互いに嵌め合わせた構造である。そのような構造の金属板１０６は、積層構造体１０４のうち、炉壁との接触面１０７に近い位置に設置するのが、金属板１０６の後述する反り動作を円滑に発揮させる観点から好ましい。このため、真空断熱構造体１０１を炉壁に設置するときに、密閉箱体１０２の温度が一番高くなる接触面１０７付近に、金属板１０６を設置する。
【００１４】
金属板１０６は、線膨張係数がα１の第１の金属板１０６ａと、線膨張係数がα２の第２の金属板１０６ｂとを、最も面積の大きい平面１０６ａｃ，１０６ｂｃで互いに接触して構成している。第２の金属板１０６ｂを、第１の金属板１０６ａの一番面積の大きい平面（例えば図３では上面）１０６ａｃの外周部にある窪み１１０内に配置した構成であり、第１の金属板１０６ａを削って窪み１１０を作って、第２の金属板１０６ｂを窪み１１０に嵌め合わせて設置する。ここで、２つの線膨張係数の関係については、α１＜α２である。なお、図１Ａ及び図１Ｂにおいて、密閉箱体１０２のステンレス鋼に、一般的なＳＵＳ３０４を使用しても良いし、耐熱性を高めたＳＵＳ３１０を使用しても良い。窪み１１０は、第１の金属板１０６ａを削る代わりに、第１の金属板１０６ａに第１の金属板１０６ａと同じ材質の金属板を、溶接等により第２の金属板１０６ｂの外周部に設置して形成するようにしても良い。
【００１５】
積層構造体１０４の積層構造において隣接する部材間に隙間を形成する部材として、先端が曲面の凸形状の部材である凸部１０８を、金属板１０５の外周部、及び第１の金属板１０６ａの窪み１１０を形成するコ字状の枠部２０２の上面の外周部に、複数個、例えば四隅にそれぞれ点在するように設置し、上側に積層する部材を点接触により支えても良い。このとき、凸部１０８の高さは、第２の金属板１０６ｂが反ったときに、上下の直ぐ隣に配置された第１の金属板１０６ａ又は密閉箱体１０２に接触しない高さに設定すれば良い。
【００１６】
第１の金属板１０６ａの外周部の枠部２０２の上面（例えば、図１Ａ及び図１Ｂの下側の金属板１０６の左右の端部にある枠部２０２の上面）に、凸部１０８を設置して、密閉箱体１０２と積層構造体１０４とが面接触しないように、言い換えれば、密閉箱体１０２と積層構造体１０４とが凸部１０８で接触するようにしても良い。
【００１７】
また、図１Ａ及び図１Ｂにおいて、第２の金属板１０６ｂを上向きに反り易くするために、窪み１１０を形成する枠部２０２において、その横方向の底面を規制部の一例である規制面２０３として配置する。このような規制面２０３は、第２の金属板１０６ｂの端部と接触して、熱膨張による面方向の伸びを規制する。そして、第１の金属板１０６ａと第２の金属板１０６ｂとが互いに接触する平面１０６ａｃ，１０６ｂｃと規制面２０３とのなす第１角度θ１は鋭角とし、第２の金属板１０６ｂの端面１０６ｅを斜面とし、この斜面１０６ｅと前記接触する平面１０６ａｃ，１０６ｂｃとのなす第２角度θ２が前記第１角度θ１より鋭角にしても良い。
【００１８】
これにより、第２の金属板１０６ｂの端面先端１０６ｆが、熱膨張時に、第１の金属板１０６ａの枠部２０２の規制面２０３に接触して規制される。すなわち、結果として、第２の金属板１０６ｂが４辺でそれぞれ規制されて第２の金属板１０６ｂが真ん中から上向き凸に湾曲して反り易くなる。また、第２の金属板１０６ｂの端面１０６ｅは斜面であるが、前記端面の先端１０６ｆが尖らずに、平面１０６ｂｃに対して垂直な面であれば、規制面２０３に接触するとき第２の金属板１０６ｂの先端が規制面２０３に食い込んで抜けなくなることを軽減できる。
【００１９】
図２は、実施の形態１における真空断熱構造体１０１で、接触面１０７を６００℃程度の炉壁２００に接触させて設置し、真空断熱構造体１０１全体の温度が安定した後の、熱膨張による反りが発生した場合の概略を示す図である。図２において、第２の金属板１０６ｂが熱膨張により上向き凸に湾曲して反った形状となる。第２の金属板１０６ｂと第１の金属板１０６ａとのお互いの面積が一番大きい平面１０６ｂｃ，１０６ａｃでの接触が無くなって隙間２０１が発生し、結果として、隙間２０１すなわち断熱層である断熱層が増加して積層数が増加することになり、放射熱移動が一層低減するので、断熱効果が向上する。枠部２０２の少なくとも２ヶ所の先端に、規制面２０３の起立した方向とは垂直方向（図１Ａの左右方向）に突起部１１５を設置することで、真空断熱構造体１０１を積層構造体１０４の積層方向が水平になるように（言い換えれば、図２の状態から９０度時計周りに回転させて状態で）使用した場合に、第２の金属板１０６ｂが第１の金属板１０６ａから脱落することを防ぐことができる。
【００２０】
なお、変形例として、図２において、第１の金属板１０６ａの面積の一番大きい表裏両平面１０６ａｃ，１０６ａに対して枠部２０２をそれぞれ作り、それぞれの枠部２０２の窪み１１０に第２の金属板１０６ｂを嵌め合わせて、高温時に熱膨張で第２の金属板１０６ｂに反りが生じたときに、第１の金属板１０６ａと裏表の第２の金属板１０６ｂとの合計３層となるようにしても良い。ただし、このとき、第１の金属板１０６ａの厚みは、第２の金属板１０６ｂを第１の金属板１０６ａの片面にだけ嵌め合わせる場合に対して、２倍以上の厚みが必要となる。さらに、前記枠部２０２を第１の金属板１０６ａの面積の一番大きい表裏両平面に作る場合、枠部２０２の少なくとも２ヶ所の先端に、規制面２０３の起立した方向とは垂直方向（図１Ａの左右方向）に突起部１１５を設置すれば、真空断熱構造体１０１を積層構造体１０４の積層方向を垂直方向に向けても水平方向に向けても、第２の金属板１０６ｂが第１の金属板１０６ａから脱落することを防ぐことができる。
【００２１】
図３は、実施の形態１における真空断熱構造体１０１の基本的な部分の寸法の選び方を示す断面図であり、四角形の第１の金属板１０６ａに四角形の第２の金属板１０６ｂを設置する際に、第２の金属板１０６ｂの周囲の４辺に間隔１１１が空いて窪み１１０が形成されるように設置する場合を示す概略図である。窪み１１０と第２の金属板１０６ｂとは、積層方向から見た場合に正方形で、第２の金属板１０６ｂの周囲の４辺の４個の間隔１１１は全て同じ間隔である。前記間隔１１１の大きさを調整することで、第２の金属板１０６ｂの反りを発生させる温度が設定できるので、炉壁温度以下の高温域で反りが発生するように設定し、前記高温域で積層数が減少することになるため、放熱が促進して冷却を一層促進できる。なお、図３において、窪み１１０と第２の金属板１０６ｂとは、積層方向から見た場合に正方形枠形状である必要は無く、長方形枠形状でも良い。密閉箱体１０２の真空空間１０３に対する外部の面の低輻射率は、特には設定しなくてもよいが、バフ研磨又は鏡面研磨で仕上げて輻射率０．１などに設定すると、より良い断熱性能を期待することができる。さらに、密閉箱体１０２の真空空間１０３側の内部の面と、積層構造体１０４を構成する第１の金属板１０６ａ、第２の金属板の１０６ｂの少なくとも積層方向の両面とは、低輻射率（例えば０．１）であれば、密閉箱体１０２の内部の放射熱移動をより一層低減できる。
【００２２】
式を用いて、第２の金属板１０６ｂが熱膨張で反る原理を説明する。加熱前の金属板１０６の温度をＴ０とし、加熱後の温度をＴとし、窪み１１０の寸法をＬ１とし、加熱後の寸法をＬ１＋ΔＬ１とし、第２の金属板１０６ｂの寸法をＬ２とし、加熱後の寸法をＬ２＋ΔＬ２とすると、以下の式となる。
【００２３】
線膨張寸法ΔＬ１＝α１×Ｌ１×（Ｔ−Ｔ０）
線膨張寸法ΔＬ２＝α２×Ｌ２×（Ｔ−Ｔ０）
（ただし、Ｌ１＞Ｌ２、Ｔ＞Ｔ０）
ここで、ΔＬ１＋Ｌ１−Ｌ２＜ΔＬ２を満足するα１、α２、Ｌ１、Ｌ２、Ｔ、Ｔ０を設定すると、熱膨張による第２の金属板１０６ｂの反りが発生する。第１の金属板１０６ａに炭素鋼ＳＳ４００を採用し、第２の金属板１０６ｂにステンレス鋼ＳＵＳ３０４を採用すると、α１＝１１．９×１０Ｅ−６／Ｋ、α２＝１７．３×１０Ｅ−６／Ｋであり、さらに、Ｌ１＝２９４ｍｍ、Ｔ０＝２５℃と設定し、Ｔ＝５００℃で第２の金属板１０６ｂが反るように設定した場合、Ｌ２＞２９３．２５ｍｍとなる。この結果から、Ｌ２＝２９３．３ｍｍを採用すると、間隔１１１の合計は、０．７ｍｍとなる。このように、窪み１１０、第２の金属板１０６ｂの、第１の金属板１０６ａと第２の金属板１０６ｂとの平面方向の寸法を決定できる。なお、α１、α２、Ｌ１、Ｌ２について、Ｔ＝５００℃、Ｔ０＝２５℃の場合において、Ｌ１、Ｌ２の想定している範囲が数十ｃｍ〜数ｍ程度のとき、α１、α２の差の範囲は、５．０２×１０Ｅ−６〜５．７０×１０Ｅ−６であれば、熱膨張による第２の金属板１０６ｂの反りが発生し、かつ第２の金属板１０６ｂの熱膨張による変形が弾性変形域となり、第２の金属板１０６ｂが冷却されても、元の寸法及び形状に戻る。Ｌ１、Ｌ２は、小さすぎると、接触面１０７からの伝導熱移動により、密閉箱体１０２の接触面１０７と反対側の面とが加熱され、真空断熱の効果が乏しくなってしまう。大きすぎると、製作ができない、及び取り扱いが不便、などの問題が出てくる。α１、α２、第１の金属板１０６ａの厚み、第２の金属板１０６ｂの厚み、及び外周厚み１１２の算出に関しては、例えば６００℃では金属は熱により強度が低下するので、許容応力又は縦弾性係数を常温に対して低く設定して計算する必要がある（例えば、常温に対して４０％程度に設定）。例えば、第２の金属板１０６ｂが弾性変形域を超える伸びとなるα１、α２を選ぶ必要がある。また、第１の金属板１０６ａ又は第２の金属板１０６ｂに発生する主な応力は、窪み１１０を第２の金属板１０６ｂが熱膨張で加圧することによる、外周厚み１１２に発生するせん断又は窪み１１０に発生する曲げ１１３による応力などがあり、許容応力以下になるように寸法を選ぶ必要がある。
【００２４】
真空断熱構造体１０１において、従来の真空断熱構造体との断熱効果と冷却時間とについて比較し評価した。まず、断熱効果について、図４を用いて説明する。図４は、従来の真空断熱構造体と前記実施の形態１の真空断熱構造体１０１との、加熱時の温度プロファイルを比較する図であり、６００℃の炉壁に真空断熱構造体を接触して設置して加熱され、真空断熱構造体の全体の温度が十分安定した場合の、真空断熱構造体の炉壁と接触している面と反対側の面との中心温度の温度プロファイルである。点線が、従来の真空断熱構造体の温度プロファイルであり、実線が、真空断熱構造体１０１の温度プロファイルである。前記従来の真空断熱構造体は、積層構造体１０４の金属板１０５の積層数が１５層であり、密閉箱体１０２の内部の面と積層構造体１０４の全ての金属板１０５の輻射率は０．１であり、真空圧は１０Ｅ−２Ｐａであり、前記従来の真空断熱構造体の周囲温度は２５℃である。真空断熱構造体１０１の前記従来の真空断熱構造体と異なる条件は、前記積層構造体１０４の１５層のうち、炉壁との接触面１０７側の５層は金属板１０６であり、図２のように、第２の金属板１０６ｂが熱膨張による反りにより隙間（断熱層）２０１が発生して積層数が倍増して１０層になる点、である。
【００２５】
図４において、従来の真空断熱構造体の場合は、常温（２５℃）の点Ａから温度が上昇し９０℃の点Ｂで安定し、真空断熱構造体１０１の場合は、常温の点Ａから温度が上昇し８０℃の点Ｃで安定した。真空断熱構造体１０１は、従来の真空断熱構造体に対して、構造体の炉壁と反対側の面（例えば図２の最上面）の中心温度の温度が１０℃低くなり、断熱効果が向上することが分かった。
【００２６】
冷却時間について、図５を用いて説明する。図５は、従来の真空断熱構造体と真空断熱構造体１０１との、冷却時の温度プロファイルを比較する図であり、６００℃の炉壁に真空断熱構造体を接触して設置し、真空断熱構造体の全体の温度が十分に安定した後に、加熱を止めて冷却した場合の、真空断熱構造体の炉壁と接触している面の中心温度の温度プロファイルである。点線が従来の真空断熱構造体の温度プロファイルであり、実線が真空断熱構造体１０１の温度プロファイルである。前記従来の真空断熱構造体は、前記６００℃の炉壁に接触して安定したときの真空断熱構造体１０１の積層数を２０層と設定しているので、積層構造体１０４の金属板１０５の積層数も２０層と設定し、密閉箱体１０２の内部の面と積層構造体１０４の全ての金属板１０５の輻射率は０．１であり、真空圧は１０Ｅ−２Ｐａであり、前記従来の真空断熱構造体の周囲温度は２５℃である。真空断熱構造体１０１の前記従来の真空断熱構造体と異なる条件は、前記積層構造体１０４の金属板１０５の１５層のうち炉壁との接触面１０７側の５層は金属板１０６であり、５００℃で第２の金属板１０６ｂ反りにより発生していた隙間（断熱層）２０１が消滅し、積層数が１０層から５層に戻る点、であり、すなわち、金属板１０６が５００℃以下になると、積層構造体１０４の積層数が２０層から１５層に減少する。図５において、従来の真空断熱構造体の場合は、６００℃の点Ａから温度が下降し５０℃になる点Ｂまでの時間を測定した結果、１２，０００秒であった。これに対して、真空断熱構造体１０１の場合は、６００℃の点Ａから温度が下降し５００℃の点Ａ’を通り積層数が２０層から１５層に減少して５０℃になる点Ｂまでの時間を測定した結果、９，０００秒であった。本実施の形態における真空断熱構造体１０１は、従来の真空断熱構造体に対して、５００℃から５０℃までの冷却時間が３，０００秒短縮されることが分かった。
【００２７】
以上より、本実施の形態１における真空断熱構造体１０１は、前記したように積層構造を構成する金属板体１０４の温度上昇とともに、前記金属板体１０４を構成する前記第２の金属板１０６ｂが熱の変形膨張による伸びを規制面２０３で規制されているために反りが発生し、前記第１の金属板１０６ａから離れて断熱層２０１が形成されるため、結果として、積層数が増加することで、放射熱移動を一層低減し断熱効果を向上させることができる。逆に、金属板体１０４の温度低下とともに前記第２の金属板１０６ｂの反りが無くなり２つの金属板１０６ｂ，１０６ａが面で接触して断熱層２０１が無くなるため、結果として積層数が減少して、断熱効果を低下させて冷却し易くする。従って、断熱効果と冷却時間の短縮との両立が可能となる。
【００２８】
すなわち、加熱時には第２の金属板１０６ｂの反りにより隙間（断熱層）２０１を発生させて断熱効果を上げ、冷却時には第２の金属板１０６ｂの反り消滅により隙間（断熱層）２０１も消滅させて断熱効果を落として冷却時間を短縮する、という断熱効果と冷却短縮との両立を図ることができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図６は、実施の形態２における真空断熱構造体１０１Ｂの概略を示す図である。図７は、実施の形態２における真空断熱構造体１０１Ｂで熱膨張による反りが発生した場合の概略を示す図である。図６と図７とにおいて、図１Ａ及び図１Ｂと同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施の形態２における真空断熱構造体１０１Ｂと実施の形態１における真空断熱構造体１０１との相違点は、第１の金属板１０６ａの第２の金属板１０６ｂが接触している面１０６ａｄが、実施の形態１の前記接触面１０６ａｃに対して、垂直方向に上向き凸の湾曲面（すなわち、湾曲凸面）で盛り上がった形状であり、第２の金属板１０６ｂが熱膨張の反りにより前記盛り上がった曲面と同じ曲面の形状で、第１の金属板１０６ａと接触している点、である。このような曲面形状が、第１の金属板１０６ａの第２の金属板１０６ｂが接触している面１０６ａｄと、第２の金属板１０６ｂの第１の金属板１０６ａが接触している面１０６ｂｄとに形成されて、図６で示すように熱膨張前に両者が接触している。
【００３０】
このように構成することにより、図７で示すように、第２の金属板１０６ｂが熱膨張した際に枠部２０２の開口方向に向かって反りが促される。また、実施形態１においては、第２の金属板１０６ｂの端面１０６ｅが鋭角の斜面で細いため、第２の金属板１０６ｂの規制面２０３が破損する恐れがあるが、実施の形態２であれば第２の金属板１０６ｂの端を必ずしも細くする必要がないので、その心配は無い。
【００３１】
（実施の形態３）
図８は、実施の形態３における真空断熱構造体１０１Ｃの概略を示す図である。図９は、実施の形態３における真空断熱構造体１０１Ｃで熱膨張による反りが発生した場合の概略を示す図である。図８と図９において、図１Ａ及び図１Ｂと同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施の形態３における真空断熱構造体１０１Ｃと実施の形態１における真空断熱構造体１０１との相違点は、図８に示すように、第１の金属板１０６ａの対向する２辺において、前記枠部２０２の線膨張係数の大きい第２の金属板１０６ｂと接触する規制面２０３のそれぞれに、金属製のピンの突起物１１４が１ヶ所設置されている点、である。突起物１１４は、前記規制面２０３において第２の金属板１０６ｂの規制面２０３の中心を熱膨張によって押すような位置にある。なお、突起物１１４の線膨張係数をα３とすると、α３≧α１＞α２であればよく、ここでは、第２の金属板１０６ｂと同じステンレス鋼を採用する。このとき、第１の金属板１０６ａと第２の金属板１０６ｂとは、端から温度上昇するので、突起物１１４が第１の金属板１０６ａの端に設置されることにより、実施の形態１よりも突起物１１４が温度上昇に対して敏感に熱膨張するため、第２の金属板１０６ｂの反りを促進することが可能となる。なお、図８において、突起物１１４は、前記それぞれの面に複数個所設置しても良い。
【００３２】
（実施の形態４）
図１０は、実施の形態４における真空断熱構造体１０１Ｅの概略を示す図である。図１１は、実施の形態４における真空断熱構造体１０１Ｅで熱膨張による反りが発生した場合の概略を示す図である。図１０と図１１において、図１Ａ及び図１Ｂと同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施の形態４における真空断熱構造体１０１Ｅと実施の形態１における真空断熱構造体１０１との相違点は、第２の金属板１０６ｂＥが異なる線膨張係数の複数の金属板２０４，２０５の結合体のバイメタルである点、である。前記結合体を第２の金属板１０６ｂＥに採用する場合において、前記結合体１０６ｂＥの第１の金属板１０６ａと接触する面の金属板２０５の材料の線膨張係数＜前記結合体１０６ｂＥの第１の金属板１０６ａと接触する面と反対側の面の金属板２０４の材料の線膨張係数、であれば、熱膨張により第２の金属板１０６ｂＥは開口方向に向かって反りが促される。炉壁が高温時に前記金属の結合体１０６ｂＥにバイメタルを採用する場合には、例えば４種（ＴＭ４）のようなバイメタル材料を使用すればよいが、許容温度範囲が５００℃までなので、注意が必要である。前記結合体１０６ｂＥを用いれば、実施形態１、２、３よりも安易に第２の金属板１０６ｂの反りが期待できる。
【００３３】
前記実施形態１〜４によれば、真空空間１０３に、金属板１０５、１０６を平面が相対するように積層して配置した積層構造体１０４において、第２の金属板１０６ｂを第１の金属板１０６ａに面１０６ｂｃ，１０６ａｃで接触させながら、所定の温度より上がったときに第２の金属板１０６ｂが熱によって変形膨張して伸びて端部が規制面２０３に接触して規制されて第２の金属板１０６ｂが上向きに湾曲するように反る。この結果、第２の金属板１０６ｂと第１の金属板１０６ａとの間に隙間２０１としての断熱層ができて、積層数が増加することで、放射熱移動が低減し断熱効果を向上させることができる。逆に、所定の温度より下がったときに、第２の金属板１０６ｂが縮み、反りが無くなり、第２の金属板１０６ｂと第１の金属板１０６ａとが面１０６ｂｃ，１０６ａｃで接触する。この結果、第２の金属板１０６ｂと第１の金属板１０６ａとの間に隙間２０１としての断熱層が無くなり、積層数が減少する。よって、断熱効果を低下させて冷却し易くなることで、断熱効果と冷却時間の短縮が可能となる。
【００３４】
規制部としての規制面２０３は、第１の金属板１０６ａと一体に形成されるものに限らず、第１の金属板１０６ａ又は密閉箱体１０２に固定された別部材で構成してもよい。
【００３５】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の前記態様にかかる真空断熱構造体は、２枚の金属板の線膨張係数の差異により接離して、２枚の金属板間に断熱層を形成したり無くしたりして断熱効果の制御と冷却時間の短縮とを達成できることにより、極低温環境の保冷と外乱の影響低減との用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１０１，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ，１０１Ｅ    真空断熱構造体
１０２    密閉箱体
１０３    真空空間
１０４    積層構造体
１０５    金属板
１０６    金属板
１０６ａ  第１の金属板
１０６ａｃ  最も面積の大きい平面
１０６ｂ，１０６ｂＥ  第２の金属板
１０６ｂｃ  最も面積の大きい平面
１０６ｅ  第２の金属板の端面（斜面）
１０６ｆ  第２の金属板の端面先端
１０７    炉壁との接触面
１０８    凸部
１１０    窪み
１１１    間隔
１１２    外周厚み
１１３    曲げ
１１４    突起物
１１５    突起部
２００    炉壁
２０１    隙間
２０２    枠部
２０３    規制面
２０４，２０５    異なる線膨張係数の複数の金属板
θ１      第１角度
θ２      第２角度
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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