JP2022181507A - 極低温流体の断熱構造体 - Google Patents
極低温流体の断熱構造体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022181507A JP2022181507A JP2021088497A JP2021088497A JP2022181507A JP 2022181507 A JP2022181507 A JP 2022181507A JP 2021088497 A JP2021088497 A JP 2021088497A JP 2021088497 A JP2021088497 A JP 2021088497A JP 2022181507 A JP2022181507 A JP 2022181507A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- heat insulating
- foamed
- insulated
- insulating material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 29
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 51
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 37
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 27
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 18
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 14
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 7
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 4
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 abstract description 13
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 abstract 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 123
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 4
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920002396 Polyurea Polymers 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 1
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 229920003987 resole Polymers 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Thermal Insulation (AREA)
Abstract
【課題】従来技術よりも十分に高い断熱性を有し、液体酸素の発生を抑制して火災発生の危険性を抑制し得る断熱構造体を提供する。【解決手段】被保温体１２１の周囲に設置され、前記被保温体１２１を断熱する断熱構造体１において、前記断熱構造体１は、前記被保温体１２１側から外側方向Ａに向かって、発泡エラストマー層１２と、金属蒸着層を有する真空断熱材１４と、発泡樹脂断熱層１６とをこの順で有する断熱構造体１。【選択図】図１Ｂ
Description
本発明は、極低温流体の断熱構造体に関する。
極低温の流体、例えば液体水素（－２５３℃）や液体窒素（－１９６℃）等のためのタンクや配管は、その周囲に断熱材を設けることが一般的に行われている。
例えば下記特許文献１には、曲面形状に加工された真空断熱材の上面と下面の少なくとも一面に曲面形状の硬質発泡性プラスチックを接着した複合真空断熱材が開示されている。
また、下記特許文献２には、被保温体の周囲に設置され、前記被保温体を断熱する断熱材において、前記断熱材は、発泡ポリウレタン層と、金属蒸着層を有する真空断熱材とを有する断熱材が開示されている。
また、下記特許文献２には、被保温体の周囲に設置され、前記被保温体を断熱する断熱材において、前記断熱材は、発泡ポリウレタン層と、金属蒸着層を有する真空断熱材とを有する断熱材が開示されている。
しかしながら、前記特許文献１で開示された断熱カバーは、例えば液体水素（－２５３℃）のような極低温の流体のための被保温体を十分に断熱するまでには至っておらず、さらに優れた断熱性を有する断熱材が求められている。
また、前記特許文献２で開示された断熱材は、例えば図４に示す構造を有している。図４は、配管を断熱する２分割カバーのうちの一つの概略断面図である。図４における断熱材２０２は、被保温体１２１（配管）上に、被保温体１２１側から外側に向かって金属蒸着層を有する真空断熱材１００、第１発泡ポリウレタン層２１、第２発泡ポリウレタン層２３がこの順で設けられている。この従来の断熱材は、本発明者らの検討によれば、図５に示すように、真空断熱材１００の金属蒸着層内部で減圧密封されたコア材（真空断熱層）が被保温体１２１のアール形成された形状に追従することができず、被保温体１２１と真空断熱材１００との間に空気層Ｐが形成され、空気層Ｐ中の酸素が沸点以下（－１８３℃以下）に冷却され液体酸素を生じさせることが判明した。液体酸素は可燃物質および火種が共存すると火災を起こす危険性がある。
一方、表面が極低温である被保温体１２１と真空断熱材１００とが直接接触すると金属蒸着層が損傷し、内部の充填材が漏出し真空状態の維持が不可能となり、施工性にも問題がある。
また、前記特許文献２で開示された断熱材は、例えば図４に示す構造を有している。図４は、配管を断熱する２分割カバーのうちの一つの概略断面図である。図４における断熱材２０２は、被保温体１２１（配管）上に、被保温体１２１側から外側に向かって金属蒸着層を有する真空断熱材１００、第１発泡ポリウレタン層２１、第２発泡ポリウレタン層２３がこの順で設けられている。この従来の断熱材は、本発明者らの検討によれば、図５に示すように、真空断熱材１００の金属蒸着層内部で減圧密封されたコア材（真空断熱層）が被保温体１２１のアール形成された形状に追従することができず、被保温体１２１と真空断熱材１００との間に空気層Ｐが形成され、空気層Ｐ中の酸素が沸点以下（－１８３℃以下）に冷却され液体酸素を生じさせることが判明した。液体酸素は可燃物質および火種が共存すると火災を起こす危険性がある。
一方、表面が極低温である被保温体１２１と真空断熱材１００とが直接接触すると金属蒸着層が損傷し、内部の充填材が漏出し真空状態の維持が不可能となり、施工性にも問題がある。
したがって本発明の目的は、従来技術よりも断熱材の総厚が薄いにもかかわらず、十分に高い断熱性を有し、かつ液体酸素の発生を抑制して火災発生の危険性を抑制し得る断熱構造体を提供することにある。
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、被保温体に対して発泡エラストマー層、金属蒸着層を有する真空断熱材および発泡樹脂断熱層をこの順で積層することにより、上記課題を解決できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、以下の通りである。
すなわち本発明は、以下の通りである。
１．被保温体の周囲に設置され、前記被保温体を断熱する断熱構造体において、
前記断熱構造体は、前記被保温体側から外側方向に向かって、発泡エラストマー層と、金属蒸着層を有する真空断熱材と、発泡樹脂断熱層とをこの順で有する
ことを特徴とする断熱構造体。
２．前記発泡エラストマー層が独立気泡構造を有することを特徴とする前記１に記載の断熱構造体。
３．前記発泡エラストマー層と前記真空断熱材との間に金属箔層をさらに設けたことを特徴とする前記１または２に記載の断熱構造体。
４．前記真空断熱材の外側に設ける前記発泡樹脂断熱層が、独立気泡構造を有する発泡フェノール樹脂層または吹付ウレタンフォーム層であることを特徴とする前記１～３のいずれかに記載の断熱構造体。
５．前記発泡フェノール樹脂層または吹付ウレタンフォーム層上に、最外層として金属箔層をさらに設けたことを特徴とする前記４に記載の断熱構造体。
６．前記真空断熱材における金属蒸着層が、アルミニウム蒸着層であることを特徴とする前記１～５のいずれかに記載の断熱構造体。
７．前記被保温体が、液体水素用配管、液体水素用タンク、液体窒素用配管および液体窒素用タンクから選択された１種以上であることを特徴とする前記１～６のいずれかに記載の断熱構造体。
８．前記被保温体が、液体水素用配管および液体水素用タンクから選択された１種以上であることを特徴とする前記７に記載の断熱構造体。
前記断熱構造体は、前記被保温体側から外側方向に向かって、発泡エラストマー層と、金属蒸着層を有する真空断熱材と、発泡樹脂断熱層とをこの順で有する
ことを特徴とする断熱構造体。
２．前記発泡エラストマー層が独立気泡構造を有することを特徴とする前記１に記載の断熱構造体。
３．前記発泡エラストマー層と前記真空断熱材との間に金属箔層をさらに設けたことを特徴とする前記１または２に記載の断熱構造体。
４．前記真空断熱材の外側に設ける前記発泡樹脂断熱層が、独立気泡構造を有する発泡フェノール樹脂層または吹付ウレタンフォーム層であることを特徴とする前記１～３のいずれかに記載の断熱構造体。
５．前記発泡フェノール樹脂層または吹付ウレタンフォーム層上に、最外層として金属箔層をさらに設けたことを特徴とする前記４に記載の断熱構造体。
６．前記真空断熱材における金属蒸着層が、アルミニウム蒸着層であることを特徴とする前記１～５のいずれかに記載の断熱構造体。
７．前記被保温体が、液体水素用配管、液体水素用タンク、液体窒素用配管および液体窒素用タンクから選択された１種以上であることを特徴とする前記１～６のいずれかに記載の断熱構造体。
８．前記被保温体が、液体水素用配管および液体水素用タンクから選択された１種以上であることを特徴とする前記７に記載の断熱構造体。
本発明の断熱構造体は、被保温体側から外側方向に向かって、発泡エラストマー層と、金属蒸着層を有する真空断熱材と、発泡樹脂断熱層とをこの順で有することを特徴としている。
発泡エラストマー層は、柔軟性を有し、アール形状の被保温体に密着するとともに、それ自体が空気を透過しにくい性質を有するため、被保温体と発泡エラストマー層の界面には空気層が形成されず、液体酸素が発生しない。また、両断熱材にはさみこまれた真空断熱材は、下記で説明するように袋体１０４の表面に金属蒸着層１０８が設けられているため空気不透過性であり、被保温体と酸素との接触が防止される。さらに、好適な形態において発泡樹脂断熱層の外側に金属箔層をさらに設けた場合には、被保温体への空気の透過をさらに抑制している。以上から、本発明の断熱構造体は、液体酸素の発生を抑制して火災発生の危険性を抑制することができる。また、被保温体と真空断熱材とが直接接触していないため、真空断熱材の損傷が防止される。一方、本発明で使用される真空断熱材は、極低熱伝導率（高断熱性）を有するため、従来技術よりも断熱材の総厚が薄い断熱構造体を提供することができる。
発泡エラストマー層は、柔軟性を有し、アール形状の被保温体に密着するとともに、それ自体が空気を透過しにくい性質を有するため、被保温体と発泡エラストマー層の界面には空気層が形成されず、液体酸素が発生しない。また、両断熱材にはさみこまれた真空断熱材は、下記で説明するように袋体１０４の表面に金属蒸着層１０８が設けられているため空気不透過性であり、被保温体と酸素との接触が防止される。さらに、好適な形態において発泡樹脂断熱層の外側に金属箔層をさらに設けた場合には、被保温体への空気の透過をさらに抑制している。以上から、本発明の断熱構造体は、液体酸素の発生を抑制して火災発生の危険性を抑制することができる。また、被保温体と真空断熱材とが直接接触していないため、真空断熱材の損傷が防止される。一方、本発明で使用される真空断熱材は、極低熱伝導率（高断熱性）を有するため、従来技術よりも断熱材の総厚が薄い断熱構造体を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながらさらに詳しく説明する。
図１Ａは、本発明の断熱構造体を説明するための概略断面図であり、一実施形態として配管を断熱する２分割カバーのうちの一つの概略断面図である。
図１Ｂは、図１Ａと同様に断熱構造体を説明するための概略断面図であるが、構造の理解のために各層を矩形として表している。
図１Ａおよび図１Ｂにおいて、本発明の断熱構造体１は、被保温体１２１（配管）上に、被保温体１２１側から外側に向かって（図１Ｂにおける矢印Ａ方向）、発泡エラストマー層１２と、金属蒸着層を有する真空断熱材１４と、発泡樹脂断熱層１６とをこの順で有している。図１Ａに示すように、被保温体１２１内部では、極低温内部流体１２２（例えば液体窒素、液体水素）が流れている。
図１Ｂは、図１Ａと同様に断熱構造体を説明するための概略断面図であるが、構造の理解のために各層を矩形として表している。
図１Ａおよび図１Ｂにおいて、本発明の断熱構造体１は、被保温体１２１（配管）上に、被保温体１２１側から外側に向かって（図１Ｂにおける矢印Ａ方向）、発泡エラストマー層１２と、金属蒸着層を有する真空断熱材１４と、発泡樹脂断熱層１６とをこの順で有している。図１Ａに示すように、被保温体１２１内部では、極低温内部流体１２２（例えば液体窒素、液体水素）が流れている。
発泡エラストマー層１２は、柔軟性を有し被保温体１２１の形状に追従するものであり、これにより、図５で示したような空気層Ｐが形成されず、液体酸素の発生を防止できる。発泡エラストマー層１２としては、ＵＬ９４ Ｖ－０相当の難燃性を有するのが好ましい。また発泡エラストマー層１２の素材としてはとくに制限されないが、発泡ＥＰＤＭ等が挙げられ、空気の不透過性および柔軟性の観点から独立気泡構造を有することが好ましい。なお、発泡エラストマー層１２は市販されているものを利用することができ、例えばAEROFLEX社の商品名Aeroflex（発泡ＥＰＤＭ）等が挙げられる。
発泡エラストマー層１２の厚みは、例えば３ｍｍ～５０ｍｍであり、１０ｍｍ～３９ｍｍが好ましい。
発泡エラストマー層１２の密度は、例えば３０ｋｇ／ｍ３～１００ｋｇ／ｍ３であり、好ましくは４０ｋｇ／ｍ３～８０ｋｇ／ｍ３である。なお密度はＪＩＳ Ｋ ７２２２ 「発泡プラスチック及びゴム－見掛け密度の求め方」により測定される。
発泡エラストマー層１２の熱伝導率は、例えば０．０３０Ｗ/（ｍ・Ｋ)～０．０４０Ｗ/（ｍ・Ｋ)であり、好ましくは０．０３４Ｗ/（ｍ・Ｋ)～０．０３８Ｗ/（ｍ・Ｋ)である。なお熱伝導率はＪＩＳ Ａ １４１２により２３℃で測定される。
発泡エラストマー層１２の密度は、例えば３０ｋｇ／ｍ３～１００ｋｇ／ｍ３であり、好ましくは４０ｋｇ／ｍ３～８０ｋｇ／ｍ３である。なお密度はＪＩＳ Ｋ ７２２２ 「発泡プラスチック及びゴム－見掛け密度の求め方」により測定される。
発泡エラストマー層１２の熱伝導率は、例えば０．０３０Ｗ/（ｍ・Ｋ)～０．０４０Ｗ/（ｍ・Ｋ)であり、好ましくは０．０３４Ｗ/（ｍ・Ｋ)～０．０３８Ｗ/（ｍ・Ｋ)である。なお熱伝導率はＪＩＳ Ａ １４１２により２３℃で測定される。
図２は、本発明で使用される金属蒸着層を有する真空断熱材１４を説明するための模式断面図である。
真空断熱材１４は、コア材１０２をガスバリアー性フィルムからなる袋体１０４に収納し、袋体１０４の端部をヒートシール１０６で接合したものであることができる。袋体１０４の内部は減圧され、密封形成されている。袋体１０４の表面には、金属蒸着層１０８が設けられている。
真空断熱材１４は、コア材１０２をガスバリアー性フィルムからなる袋体１０４に収納し、袋体１０４の端部をヒートシール１０６で接合したものであることができる。袋体１０４の内部は減圧され、密封形成されている。袋体１０４の表面には、金属蒸着層１０８が設けられている。
金属蒸着層１０８は、金属、例えば、アルミニウム、銅、銀またはこれらの混合物等で形成される蒸着膜であり、中でも断熱性の観点からアルミニウムが好ましい。金属蒸着層１０８は、金属原子の不連続面を形成しているため、熱伝導を抑制し、ヒートブリッジ現象を防止し、断熱性に優れるものと推測される。
金属蒸着層１０８の厚さは、金属の種類や断熱材の用途により適宜決定すればよいが、通常、１ｎｍ～１０００ｎｍの範囲内である。また、金属蒸着層１０８は、公知の方法、例えば真空蒸着法により形成することが可能である。
コア材１０２としては、連続気泡硬質ウレタンフォーム、連続気泡ポリスチレンフォームなどの有機物、また、グラスウールなどの無機繊維、シリカなどの無機粉体を使用することができる。真空断熱材１００のサイズは被保温体の形状等を勘案して適宜決定すればよいが、例えば平面面積は９０ｃｍ２～１０，０００ｃｍ２、厚さは１０ｍｍ～３５ｍｍ程度である。
また本発明で使用される金属蒸着層を有する真空断熱材１４は、前記で例示した材料以外にも、必要に応じて公知の保護層やその他のガスバリアー性フィルムをさらに積層することが可能である。
発泡樹脂断熱層１６としては、ＵＬ９４ Ｖ－１相当の難燃性を有するのが好ましい。また発泡樹脂断熱層１６の素材としてはとくに制限されないが、例えば、発泡フェノール樹脂または吹付ウレタンフォーム等が挙げられる。発泡フェノール樹脂は、フェノールとホルマリンをアルカリ性触媒により重合したレゾール樹脂と、発泡剤、硬化触媒、その他添加剤を混合した発泡性混合物を発泡硬化させたものである。
発泡樹脂断熱層１６は、空気の不透過性および柔軟性の観点から独立気泡構造を有することが好ましい。なお、発泡樹脂断熱層１６は市販されているものを利用することができ、例えば発泡樹脂断熱層１６が発泡フェノール樹脂である場合には、旭化成建材株式会社製の商品名ネオマフォーム等が挙げられる。
発泡樹脂断熱層１６は、空気の不透過性および柔軟性の観点から独立気泡構造を有することが好ましい。なお、発泡樹脂断熱層１６は市販されているものを利用することができ、例えば発泡樹脂断熱層１６が発泡フェノール樹脂である場合には、旭化成建材株式会社製の商品名ネオマフォーム等が挙げられる。
発泡樹脂断熱層１６の厚みは、例えば１０ｍｍ～４５０ｍｍであり、１０ｍｍ～４００ｍｍが好ましい。
発泡樹脂断熱層１６の密度は、例えば２５ｋｇ／ｍ３～６０ｋｇ／ｍ３であり、好ましくは２７ｋｇ／ｍ３～４０ｋｇ／ｍ３である。
発泡樹脂断熱層１６の熱伝導率は、例えば０．０１０Ｗ/（ｍ・Ｋ)～０．０３５Ｗ/（ｍ・Ｋ)であり、好ましくは０．０１８Ｗ/（ｍ・Ｋ)～０．０２４Ｗ/（ｍ・Ｋ)である。
発泡樹脂断熱層１６の透湿係数は、例えば１０～６０ｎｇ／ｍ２・ｓ・Ｐａであり、好ましくは２５～５０ｎｇ／ｍ２・ｓ・Ｐａである。なお透湿係数は、ＪＩＳ Ｋ９５２１に基づき、厚さ２５ｍｍで測定される。
なお、貯蔵等を目的とするタンクにおいては発泡樹脂断熱層１６として独立気泡構造を有する吹付ウレタンフォームを用い、かつその外層にポリウレア、FRP、金属箔層等を設け空気の透過をさらに抑制した構造とすることも可能である。
発泡樹脂断熱層１６の密度は、例えば２５ｋｇ／ｍ３～６０ｋｇ／ｍ３であり、好ましくは２７ｋｇ／ｍ３～４０ｋｇ／ｍ３である。
発泡樹脂断熱層１６の熱伝導率は、例えば０．０１０Ｗ/（ｍ・Ｋ)～０．０３５Ｗ/（ｍ・Ｋ)であり、好ましくは０．０１８Ｗ/（ｍ・Ｋ)～０．０２４Ｗ/（ｍ・Ｋ)である。
発泡樹脂断熱層１６の透湿係数は、例えば１０～６０ｎｇ／ｍ２・ｓ・Ｐａであり、好ましくは２５～５０ｎｇ／ｍ２・ｓ・Ｐａである。なお透湿係数は、ＪＩＳ Ｋ９５２１に基づき、厚さ２５ｍｍで測定される。
なお、貯蔵等を目的とするタンクにおいては発泡樹脂断熱層１６として独立気泡構造を有する吹付ウレタンフォームを用い、かつその外層にポリウレア、FRP、金属箔層等を設け空気の透過をさらに抑制した構造とすることも可能である。
本発明の断熱構造体は、発泡エラストマー層１２と真空断熱材１４との間に金属箔層をさらに設ける形態、および／または、発泡樹脂断熱層１６上に、最外層として金属箔層をさらに設ける形態、が好ましい。
図３は前記形態を説明するための本発明の断熱構造体の断面図であり、この断熱構造体１１は、被保温体１２１（配管）上に、被保温体１２１側から外側に向かって（図３における矢印Ａ方向）、発泡エラストマー層１２と、第１金属箔層１３と、金属蒸着層を有する真空断熱材１４と、発泡樹脂断熱層１６と、第２金属箔層１８とをこの順で有している。
第１金属箔層１３および／または第２金属箔層１８を設けることにより、被保温体１２１への空気（酸素）の接触をさらに抑制させることができる。また、金属蒸着層を有している真空断熱材１４により空気の透過が抑制され、各部材間で被保温体による液体酸素の発生を抑制できる。
第１金属箔層１３および第２金属箔層１８の素材としてはとくに制限されないが、アルミニウム箔、銅箔等が挙げられる。
本発明のさらに好適な形態において、第１金属箔層１３および第２金属箔層１８は同時に設けられる。
図３は前記形態を説明するための本発明の断熱構造体の断面図であり、この断熱構造体１１は、被保温体１２１（配管）上に、被保温体１２１側から外側に向かって（図３における矢印Ａ方向）、発泡エラストマー層１２と、第１金属箔層１３と、金属蒸着層を有する真空断熱材１４と、発泡樹脂断熱層１６と、第２金属箔層１８とをこの順で有している。
第１金属箔層１３および／または第２金属箔層１８を設けることにより、被保温体１２１への空気（酸素）の接触をさらに抑制させることができる。また、金属蒸着層を有している真空断熱材１４により空気の透過が抑制され、各部材間で被保温体による液体酸素の発生を抑制できる。
第１金属箔層１３および第２金属箔層１８の素材としてはとくに制限されないが、アルミニウム箔、銅箔等が挙げられる。
本発明のさらに好適な形態において、第１金属箔層１３および第２金属箔層１８は同時に設けられる。
本発明の断熱構造体は、発泡エラストマー層１２、真空断熱材１４および発泡樹脂断熱層１６をこの順に積層することにより形成することができる。ここで各層間はウレタン系、フェノール系のような接着材を充填し、空気の透過をさらに防止する構造とすることが好ましい。なお本発明において、発泡エラストマー層１２と真空断熱材１４との間に第１金属箔層１３をさらに設ける形態、および／または、発泡樹脂断熱層１６上に、最外層として第２金属箔層１８をさらに設ける形態、が好ましいことは上述の通りである。また、本発明の断熱構造体が例えば多分割カバーである場合、その目地部には上記接着材を充填する、および／または、アルミニウムテープのような金属製テープを貼着し、空気の透過をさらに防止するのが好ましい。
本発明の断熱構造体は、従来技術よりも十分に高い断熱性を有し、液体酸素の発生を抑制して火災発生の危険性を抑制し得ることから、液体水素用配管、液体水素用タンク、液体窒素用配管、液体窒素用タンクの断熱材として有用であり、液体水素用配管および液体水素用タンクの断熱材としてとくに有用である。
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
（実施例１）
図１Ａおよび図１Ｂに示すような断熱構造体を作製した。
液体水素用配管１２１上に、配管１２１側から外側に向かって（図１Ｂにおける矢印Ａ方向）、発泡エラストマー層１２と、金属蒸着層を有する真空断熱材１４と、発泡樹脂断熱層１６とをこの順で積層した。ここで各層間には上記接着材を充填し、空気の透過をさらに防止するとともに、２分割カバーの目地部には上記接着材の充填およびアルミニウムテープの貼着を行った。
発泡エラストマー層１２として、AEROFLEX社の商品名Aeroflexを用いた。発泡エラストマー層１２の厚みは１３ｍｍであり、密度は６０ｋｇ／ｍ３であり、熱伝導率は０．０３５６Ｗ/（ｍ・Ｋ)であり、ＵＬ９４ Ｖ－０相当の難燃性を有する。
金属蒸着層を有する真空断熱材１４として、連続気泡硬質ウレタンフォームからなるコア材１０２をガスバリアー性フィルムからなる袋体１０４に収納し、袋体１０４の端部をヒートシール１０６で接合し、袋体１０４の表面にアルミニウム蒸着層１０８を設けたものを用いた。真空断熱材１４のサイズは配管１２１の断熱に適合するサイズとした。
発泡樹脂断熱層１６として、旭化成建材株式会社製の商品名ネオマフォームを用いた。発泡樹脂断熱層１６の厚みは６０ｍｍであり、密度は２７ｋｇ／ｍ３であり、熱伝導率は０．０２０Ｗ/（ｍ・Ｋ)であり、ＵＬ９４ Ｖ－１相当の難燃性を有する。
次に、配管１２１に液体水素を流し、発泡エラストマー層１２と真空断熱材１４との間の温度を測定したところ、－１７０℃であり、液体酸素の沸点を超え、液体酸素の発生の可能性が解消された。
続いて、作成した断熱構造体を分解し、配管１２１と発泡エラストマー層１２との間を観察したところ、空気層Ｐは確認されなかった。なお、真空断熱材１４と発泡樹脂断熱層１６との間に空気層Ｐが確認されるが、真空断熱材１４と発泡樹脂断熱層１６との界面温度は実測値－８０℃となり液体酸素の沸点である－１８３℃より高い温度を示しているため、この界面では液体酸素は発生せず、問題とはならない。
図１Ａおよび図１Ｂに示すような断熱構造体を作製した。
液体水素用配管１２１上に、配管１２１側から外側に向かって（図１Ｂにおける矢印Ａ方向）、発泡エラストマー層１２と、金属蒸着層を有する真空断熱材１４と、発泡樹脂断熱層１６とをこの順で積層した。ここで各層間には上記接着材を充填し、空気の透過をさらに防止するとともに、２分割カバーの目地部には上記接着材の充填およびアルミニウムテープの貼着を行った。
発泡エラストマー層１２として、AEROFLEX社の商品名Aeroflexを用いた。発泡エラストマー層１２の厚みは１３ｍｍであり、密度は６０ｋｇ／ｍ３であり、熱伝導率は０．０３５６Ｗ/（ｍ・Ｋ)であり、ＵＬ９４ Ｖ－０相当の難燃性を有する。
金属蒸着層を有する真空断熱材１４として、連続気泡硬質ウレタンフォームからなるコア材１０２をガスバリアー性フィルムからなる袋体１０４に収納し、袋体１０４の端部をヒートシール１０６で接合し、袋体１０４の表面にアルミニウム蒸着層１０８を設けたものを用いた。真空断熱材１４のサイズは配管１２１の断熱に適合するサイズとした。
発泡樹脂断熱層１６として、旭化成建材株式会社製の商品名ネオマフォームを用いた。発泡樹脂断熱層１６の厚みは６０ｍｍであり、密度は２７ｋｇ／ｍ３であり、熱伝導率は０．０２０Ｗ/（ｍ・Ｋ)であり、ＵＬ９４ Ｖ－１相当の難燃性を有する。
次に、配管１２１に液体水素を流し、発泡エラストマー層１２と真空断熱材１４との間の温度を測定したところ、－１７０℃であり、液体酸素の沸点を超え、液体酸素の発生の可能性が解消された。
続いて、作成した断熱構造体を分解し、配管１２１と発泡エラストマー層１２との間を観察したところ、空気層Ｐは確認されなかった。なお、真空断熱材１４と発泡樹脂断熱層１６との間に空気層Ｐが確認されるが、真空断熱材１４と発泡樹脂断熱層１６との界面温度は実測値－８０℃となり液体酸素の沸点である－１８３℃より高い温度を示しているため、この界面では液体酸素は発生せず、問題とはならない。
（比較例１）
図４に示される、特許文献２（特開２０２１－５０７７３号公報）に開示された断熱材２０２を作製した。
すなわち、液体水素用配管１２１上に、配管１２１側から外側に向かって、金属蒸着層を有する真空断熱材１００と、第１発泡ポリウレタン層２１と、第２発泡ポリウレタン層２３とをこの順で積層した。ここで各層間には上記接着材を充填し、空気の透過をさらに防止するとともに、２分割カバーの目地部には上記接着材の充填およびアルミニウムテープの貼着を行った。
真空断熱材１００としては、上記実施例１と同じものを使用した。
次に、配管１２１に液体水素を流し、空気層Ｐの温度を測定したところ、－１９０℃であり、液体酸素の沸点未満であり、液体酸素の生成が示唆された。
続いて、作成した断熱材を分解し、配管１２１と真空断熱材１４との間を観察したところ、図５に示すような空気層Ｐが確認された。
図４に示される、特許文献２（特開２０２１－５０７７３号公報）に開示された断熱材２０２を作製した。
すなわち、液体水素用配管１２１上に、配管１２１側から外側に向かって、金属蒸着層を有する真空断熱材１００と、第１発泡ポリウレタン層２１と、第２発泡ポリウレタン層２３とをこの順で積層した。ここで各層間には上記接着材を充填し、空気の透過をさらに防止するとともに、２分割カバーの目地部には上記接着材の充填およびアルミニウムテープの貼着を行った。
真空断熱材１００としては、上記実施例１と同じものを使用した。
次に、配管１２１に液体水素を流し、空気層Ｐの温度を測定したところ、－１９０℃であり、液体酸素の沸点未満であり、液体酸素の生成が示唆された。
続いて、作成した断熱材を分解し、配管１２１と真空断熱材１４との間を観察したところ、図５に示すような空気層Ｐが確認された。
１，１１，２０２ 断熱構造体
１２ 発泡エラストマー層
１３ 第１金属箔層
１４，１００ 真空断熱材
１６ 発泡樹脂断熱層
１８ 第２金属箔層
２１ 第１発泡ポリウレタン層
２３ 第２発泡ポリウレタン層
１０２ コア材
１０４ 袋体
１０６ ヒートシール
１０８ 金属蒸着層
１２１ 被保温体
１２２ 極低温内部流体（例えば液体窒素、液体水素）
Ｐ 空気層
１２ 発泡エラストマー層
１３ 第１金属箔層
１４，１００ 真空断熱材
１６ 発泡樹脂断熱層
１８ 第２金属箔層
２１ 第１発泡ポリウレタン層
２３ 第２発泡ポリウレタン層
１０２ コア材
１０４ 袋体
１０６ ヒートシール
１０８ 金属蒸着層
１２１ 被保温体
１２２ 極低温内部流体（例えば液体窒素、液体水素）
Ｐ 空気層
Claims (8)
- 被保温体の周囲に設置され、前記被保温体を断熱する断熱構造体において、
前記断熱構造体は、前記被保温体側から外側方向に向かって、発泡エラストマー層と、金属蒸着層を有する真空断熱材と、発泡樹脂断熱層とをこの順で有する
ことを特徴とする断熱構造体。 - 前記発泡エラストマー層が独立気泡構造を有することを特徴とする請求項１に記載の断熱構造体。
- 前記発泡エラストマー層と前記真空断熱材との間に金属箔層をさらに設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の断熱構造体。
- 前記真空断熱材の外側に設ける前記発泡樹脂断熱層が、独立気泡構造を有する発泡フェノール樹脂層または吹付ウレタンフォーム層であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の断熱構造体。
- 前記発泡フェノール樹脂層または吹付ウレタンフォーム層上に、最外層として金属箔層をさらに設けたことを特徴とする請求項４に記載の断熱構造体。
- 前記真空断熱材における金属蒸着層が、アルミニウム蒸着層であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の断熱構造体。
- 前記被保温体が、液体水素用配管、液体水素用タンク、液体窒素用配管および液体窒素用タンクから選択された１種以上であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の断熱構造体。
- 前記被保温体が、液体水素用配管および液体水素用タンクから選択された１種以上であることを特徴とする請求項７に記載の断熱構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021088497A JP2022181507A (ja) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | 極低温流体の断熱構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021088497A JP2022181507A (ja) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | 極低温流体の断熱構造体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022181507A true JP2022181507A (ja) | 2022-12-08 |
Family
ID=84328232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021088497A Pending JP2022181507A (ja) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | 極低温流体の断熱構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022181507A (ja) |
-
2021
- 2021-05-26 JP JP2021088497A patent/JP2022181507A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6496918B2 (ja) | 断熱容器 | |
| JP6390009B2 (ja) | 断熱容器 | |
| US9617069B2 (en) | Thermal insulation system for non-vacuum applications including a multilayer composite | |
| RU2260740C2 (ru) | Система для тепловой изоляции объектов трубчатой формы | |
| US8784962B2 (en) | Elastomeric low temperature insulation | |
| KR102094158B1 (ko) | 진공 단열재, 및 이것을 이용한 단열 용기, 주택 벽, 수송 기기, 수소 수송 탱커, 및 lng 수송 탱커 | |
| WO2014132665A1 (ja) | 断熱容器および断熱構造体 | |
| JP2021017920A (ja) | 液化ガス貯蔵タンク及びその建造方法 | |
| JP2017172724A (ja) | 断熱パネルおよび断熱構造 | |
| US20160169438A1 (en) | Insulation system | |
| US20060182943A1 (en) | Thermal insulation for underwater components for oil and gas production | |
| JP6589148B2 (ja) | 真空断熱材を用いた断熱構造体、および、これを有する断熱容器 | |
| JP2022181507A (ja) | 極低温流体の断熱構造体 | |
| EP3497362B1 (en) | Insulation system | |
| JP2017075636A (ja) | メンブレン型液化ガスタンク防熱壁用の断熱パネル | |
| KR100379639B1 (ko) | 저온 물질 이송용 배관의 보냉 단열재 구조 | |
| KR102449913B1 (ko) | 액화가스 저장탱크 | |
| WO2024019015A1 (ja) | 極低温流体収容機器 | |
| CN219933389U (zh) | 一种低温管道复合保冷结构 | |
| JP2021050773A (ja) | 断熱材およびその製造方法 | |
| JP2018119634A (ja) | 液化ガス貯蔵タンクの断熱構造 | |
| CN215173291U (zh) | 一种低温管道的预绝热*** | |
| CN212407990U (zh) | 用于高低温复合型设备的保温结构及高低温复合型设备 | |
| JPH0121278Y2 (ja) | ||
| Hermeling | Insulations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240229 |