JPS58138844A - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、平板状のパネル形の真空断熱材に関するもの
である。

現在多くの断熱材種かあるが、大部分は充填する物体の
低熱伝導率の特性を利ｊ１１シたもので、この方式は自
ずと限界がある。

これに代るものとして、断熱層内を約１０’Ｔｏｒｒ前
後の高真空とし、分子間の相互の衝突による伝熱を防止
した真空断熱法があるが、真空容器の耐１１力的構造か
ら、円筒状の構造体か、球状の構造体、又は円筒と欠球
状体の組合せ構造となる魔法瓶、デユア−瓶等の曲面形
構造体の容器に限定されて応用されている。

しかし、゛冷蔵庫、暖蔵庫、炉、風呂桶、家屋等断熱を
必要とする構造体は、平板状、及び平板を組合せる箱体
構造が多く、薄板平板の組合せで、真空空隙を有する平
板状耐［［容器を構成することが困難であり、これを板
厚やリブ材によって強化すれば、コーナ部を介しての熱
伝導損失が増大し、断熱機能を損う−１−１製品原価、
製品重量的に不利となり、このため平板状の真空断熱材
は全く使用されていない。

従来に於ける公知例を第１図、及び第２図により説明す
ると、１＋’ｚ円筒形の円筒、■−１は内筒１の内底部
で負圧側を凸とする半球状とする３、この各々のタト面
側、即ち真空空隙側は、輻口・１伝熱防止のため輻射率
の少い鏡面仕」〕げとなっている。２は円筒形の外筒、
２−１は外筒２の外底部で内側即ち負圧側に凸となる欠
球状に構成し、この各々の内面側、即ち真空間隙側は、
内筒ｌと同様に輻射伝熱防Ｉにのため鏡面仕上げとなっ
ている。３は内筒、■と外筒２を接続する頚部、４は蓋
、５は１Ｏ−２〜１０”ｌ’　Ｏｒ　ｒの真空とする断
熱空間で、分子の平均自由行程を延長し、分子間の相互
の衝突を防止し、熱伝達伝熱損失を減少させ、輻射伝熱
は容器の相対する而の鏡面仕−にげによって減少さぜ、
頚部３に生じる内筒１１及びり［筒２との温度差による
熱伝導伝熱は頚部３を細く絞り、板厚を薄、くできるこ
とによって減少できるので、容器全体の断熱に効果があ
る。又構造力学的にも円筒、半球及び欠球の組合せであ
り、容器全体は板厚を薄く構成し真空胴圧が保持できる
ので、断熱的効果の他にも工作面、原価、重量面にも有
利となる。

しかし、これを屯に薄板で平板状のパネル形の真空断熱
材として構成する場合には、小寸のパネルであ、っても
、この而−１−にはｌ　Ｋｇ／ｃａ　の割合の大きな荷
重を受け、変形・潰れを生じ、薄板構造体のみで平板状
の真空空間を保持することはできない。これを防止する
ため厚い金属材、リブ材補強　　　゛で構成すると従来
例の頚部３に相当する４辺コーナ一部を介しての熱伝導
損失が増大し、又原価面、重量面でも欠陥を生じ、この
方式の断熱材を応用できないのが実状である。

本発明は、上記欠陥を改良するために成されたものであ
る。

即ち、りを板には鉄、ニッケル、クロームの合金の薄板
金属材を使用し、空間保持の耐圧構造材としては、一定
割合の圧縮変形をする繊維状、又は粉末状スペーサを封
入し、内部空隙を真空としてステンレスの一部を変形さ
せた平板状の真空断熱材に関するものである。

本発明の一実施例を、第３図〜第１１図番こより説明す
ると、６は、絞り外板で、コーナアールを小とし浅くプ
レス成形するもので、材質は、鉄にニッケル、及びクロ
ームか、又は鉄にニッケルが、クロームかのどちらか一
方を有する合金とする。

６−１は、絞り外板１のフランジ、６−２Ｌｔ、パイプ
を接続溶接するための絞り穴、７は、平板状の極薄板外
板で、厚さ方向以外の外法寸法は同一寸法とし、板厚は
、絞り外板６よりさらに薄くし、真空加圧時の可撓性と
、外板の外周部の金属材をを介しての熱伝導損失を防ぐ
機能を同時に持たせる。又材質は、絞り外板６と同一合
金材を使用する。絞りりを板６と、極薄板外板７とに前
記合金材を使用する理由は、熱伝導率が鉄の数分の１と
なり、これにより、７ランジ６−１及び、極薄板外板７
の外周部を介しての熱伝導損失が薄板化と同時に防止さ
れる。又この合金材は、洗浄、ベーキング等の処理後の
材料の表面、及び内部からのガス発生が微量となり、真
空度の劣化が少なく、又、耐食、強度に優れ、薄板化し
ても穴明き等の欠陥がなく、そのＪｊこ絞りプレス、溶
接等の加工性も良く全ての条件に効果を持たせることが
できるためである。８はグラスウールマットで、硬化剤
、接着剤等の添加物を一切使用しない純ガラスウール繊
維で、繊維方向は平板状に構成するグラスウールマット
の厚さ方向、即ち熱伝導の生じる方向に対し、直角方向
となるようランダムに積層する。

この様に構成するには、グラスウール繊維８〜１を成る
長さに切断後、バギュームを掛けたダクト内に吸引させ
れば、グラスウール繊維８−１は、吸引面に平行でかつ
ランダムに積層され、）ｉｆ　ｌ！’、に点接触となり
、接触熱抵抗を増大させ断熱的に有利にならしめる。８
−２は積層されたグラスウール繊維８−１の外側の一部
を直角方向に縫込むペネトレーション繊維で、これによ
って綿の如く低密度で、真空加圧時に９０％以上と圧縮
変形−はの多いものから、高密度で圧縮変形量の５０％
以下と少いグラスウールの硬化マット状にする。このペ
ネトレーション繊維８−２は、数十木／　ａ！程度縫込
めば密度は最高となり、このペネＩ・レーション繊維８
−２の方向は、伝熱方向と一致するが、一般市販の繊維
径は１０ミクロン前後であって、伝熱方向面積の内、ペ
ネトレーション繊維８−２の断面積比率は、この場合３
　Ｘ　ｌ　Ｏ’％と少く、伝熱的には無視できるものと
なる。この様にグラスウールマット８は、樹脂等のバイ
ンダーレスの純ガラス繊維で、圧縮変形率の少いものと
することができ、ガス発生を防止することができる。９
は真空ポンプ（図示せず）への接続用の真空引き用パイ
プで、絞りりを板６、又は平板状タト板７に溶接接続す
る。１０はペネトレーシヨン繊維ｓ−２ヲ縫込むための
針で、１．０−１はグラスウール繊維８−１を引掛ける
ための鉤である。これを複数本配列し、グラスウール繊
維８−１群に打込むことによって…前記グラスウールマ
ット８を構成する。

１１は、真空排気し、真空引きパイプ９の一部を封止切
った後の平板形の真空断熱材である。

掛る部祠にて平板状の真空断熱材を構成するには、絞り
外板６の絞り穴６−２に真空引き用パイプ９を気密溶接
する。これを極薄板りを板７とともに洗浄、及び数百℃
のベーキング処理をし、特に真空容器内面側の脱ガスを
行い真空封止切り後のガス発生を防止する。これと同時
にグラスウールマツ！・８も別工程にて５００℃前後の
ベーキング処理をする。この後、りを板６の絞り凹部に
グラスウールマット８を内設し、極薄板外板７で蓋をし
、フランジ６−１部と極薄板外板７の外周を気密溶接す
る。この溶接方法は、高温炉に耐え、薄板材に適した抵
抗溶接、電ｒ−ビート溶接等により行う。

この組立完了した部材は、さらに炉中に入れ真空引き用
パイプ９に真空ポンプを接続し、真空ベーキングを行い
、組１γ工程中に耐着、混入した不純物を気化排出し、
脱ガスが完了し目標真空度に到達した時点で真空引き用
パイプ９の一１ｌｌ（を加圧切断する。この場合真空引
き用パイプ９の明断は、り本部より高圧を掛けて切断す
るため、クリーンな金属面の圧接シールが同時に行われ
気密が保持される。又真空ポンプ作動時にパネル内外に
は、ＩＫｔｉ／　ｃｒＡの高圧が掛り、絞り外板６、及
び極薄板外板７間に内設するグラスウールマット８を圧
縮する。

このグラスウールマット８は高密度であるが若干厚さが
変形するため、これを吸収する心安があり極薄板外板７
は、絞りりに板６に比較し平板状でさらに薄く、断面二
次モーメントが小さく可撓性を有するように構成し、こ
れのみが凹状に変形し、絞りりを板６、フランジ６７１
の変形を防止し、真空断熱材１１全体のソリ、たわみ、
うねりを生じせしめず断熱材としての組込応用を安易な
らしめる。

以」二の如く構成した平板状パネルの断熱機能で、グラ
スウールマット８の熱伝導に関しては、ｌＯミクロン前
後の熱伝導方向と直角方向の細径繊維が点接触で積層さ
れ、絞り外板６と極薄板りを板７との間隙を１ｍと仮定
すれば、伝熱方向の接触回数は１，０００回となり、こ
の回数と点接触の条件で接触熱抵抗は非常に大きくなる
。又ペネトレーション繊維８−２は、繊維方向が伝熱方
向に構成されるが、０１ｆ述の如く面積構成比が少く無
視でき、従ってグラスウールマット８全体の熱伝導損失
は微小で断熱効果は大きい。

さらに、輻射伝熱はグラスウール繊維８−１群が多層断
熱の如き作用をなし、これを防止する。

又、コーナ一部の絞り外板６と極薄板外板７とのりを板
を介しての熱の１回り込み熱伝導損失は、絞り外板６と
極薄板外板７が耐圧容器としての強度が不用で、単に真
空遮断面であるため、工作限界にまで薄くし目的を達成
できる構造であるためと、鉄、クローム、ニッケル合金
材料の鉄の数分の１となる低熱伝導率とにより大幅に低
減される。

この様に真空にする平板パネルは、熱伝達、熱伝導及び
輻射損失が大幅に低減し断熱能力を大幅に向」二できる
。

又これと同時にパネル内真空空間が細径繊組のグラスウ
ールマット８で構成されているため、空隙代表寸法が１
１い１゛となり、分子［目η行程は短・ｌ゛化し、真空
度は従来の非スペーサ充填形の魔法瓶の如く高くする必
要がなく１〜２掛悪い真空度にて分子相互の衝空がなく
断熱効果あり、真空度の保持が安易にすることができる
効果もある。

他の実施例として図１１に示す如くグラスウールマツｌ
−８の代りにパーライト等の粉末スペーサ１２を組込ん
でも絞り外板６及び平板状りを板７はまったく同機能で
構成でき、真空加圧時の圧縮変形を吸収し効果を一ヒげ
ることかできる。

以−にの如く簡易構造にて軽隈となり、製造原価面に於
いても優れ断熱能ツバ耐久力に甚大な効果を有する平板
状の真空断熱材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、従来例の魔法瓶の斜視図、第２図は、第１図
の縦断面図、第３図は、本発明真空断熱材１ の斜視図、第４図は、第３図の絞りりを板の内面構造視
図、第５図は、グラスウールマットのタト観図、第６図
は、第５図のへ方向拡大視図、第７図は、第５図のＢ方
向拡大視図、第８図は、組立後の真空断熱材の縦断面構
造説明図、第９図は、真空封止切り後の真空断熱材の縦
断面構造説明図、第１０図は、ペネト−ション用鉤付針
、第１１図は、粉末断熱材を封入した真空封止切り後の
真空断熱材の縦断面構造説明図である。 ６・・・絞り外板、７・・・極薄板外板、８・・・グラ
スウールマット、９・・・真空引き用パイプ、ＩＯ・・
・針、１１・・・真空断熱材、１２・・・粉末断熱材。 ２ −１ 茎３１ｉＥｌ 茎４０ Ｙ５０ １１；６　　図 ′ｉ！；′７　図□ 茎　８　図 １ 某ｔｏ　品 第１頁の続き ０発　明　者　柴山昌幸 栃木県下部賀郡大平町大字富田 ８００株式会社日立製作所栃木工 場内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉄、ニッケル、及びクロームの合金か、鉄とニッケ
   ル、又はクロームの少なくとも一方を含有する合金材料
   により構成する薄板の絞り外板（６）の凸側に真空引き
   用のパイプ（９）を溶接し、凹側に細径ガラス繊維によ
   り構成する高密度のグラスウールマツ）（８）ｅスペー
   サとして内設し、これを絞り外板（６）と同一合金材で
   、絞り外板（６）よりさらに薄い極薄板外板（７）で蓋
   をし、絞りりを板（６）のタト周フランジ（６−１）と
   、極薄板外板（７）のりを周）りＩ５を気密溶接し、パ
   ネル内部を真空とし、グラスウールマット（８）の真空
   加圧時の圧縮変形量に合せて、極薄板りを板（７）を変
   形させ、真空度達成後、真空引き用のパイプ（９）の一
   部を加圧切断して真空を封止切ることを特徴とする真空
   断熱材。 ２、真空パネルの内部に、細径繊維により構成するグラ
   スウールマツｌ−（８）の代りに、粉末状断熱ＩＡ’　
   （１２）をスペーサとして封入したことを特徴とする特
   許請求の範囲１記載の平板状の真空断熱材。 ３、　パイプ（９）の溶接、及びフランジ（６−１）と
   極薄板外板（７）の溶接は、ベーキング処理温度に耐え
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   及び第２項記載の真空断熱ＪｊＡ。