CN206449358U - 真空隔热体和使用其的隔热容器、隔热壁 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及真空隔热体和使用其的隔热容器、隔热壁,利用外覆件(13)将具有通气性的芯材(14)真空密封而构成。此外,芯材(14)由热传导率不同的至少二层以上的隔热芯材(16、17)。此外,构成芯材(14)的二层以上的隔热芯材(16、17)中的至少两个隔热芯材由根据温度而其热传导率的变化斜率不同、且两者的热传导率变化斜率交叉的材料形成。因为热传导率不同的隔热芯材(16、17)在真空状态存在二层,所以与现有的将仅玻璃棉或岩棉等纤维材料的一层单独的隔热芯材真空密封的结构相比,其隔热性高,能够在广的温度区域发挥高的隔热性能。

Description

真空隔热体和使用其的隔热容器、隔热壁
技术领域
本实用新型涉及真空隔热体和使用其的隔热容器、隔热壁。
背景技术
近年来,从防止地球暖化的观点出发,强烈期待节能性的提高,在家用电器产品中也成为紧急的课题。特别是在冷藏库、冷冻库、自动售货机等保温保冷设备中,从有效率地利用热的观点出发,要求具有优异的隔热性能的隔热材料。
作为一般的隔热材料,使用选自玻璃棉等纤维材料和聚氨酯泡沫等发泡体的材料。但是,为了提高这些隔热材料的隔热性能,需要增加隔热材料的厚度,不过在能够填充隔热材料的空间受限而需要节省空间和实现空间的有效利用的情况下不能应用。
因此,作为高性能的隔热材料,提案有真空隔热材料。其是将具有间隔件的作用的芯材插入具有阻气性的外覆件中,对内部进行减压而密封的隔热体。
该真空隔热材料与聚氨酯泡沫相比具有约20倍的隔热性能,且具有即使令厚度薄也能够获得充分的隔热性能这样优异的特性。
因而,该真空隔热材料作为用于满足要加大隔热箱体的内容积的客户需求并同时实现隔热性能的提高进而实现节能性的提高的有效部件受到瞩目。
于是在冷藏库等中,在构成冷藏库主体的隔热箱体的内外箱间追加设置真空隔热材料而填充聚氨酯泡沫并使其发泡,提高其隔热性,增大隔热箱体的内容积(例如,参照专利文献1)。
此外,最近作为需要以比冷藏库更低的低温进行保冷的冷冻集装箱、需要以更低温度的超低温保存的LNG等的箱体的使用也开始研究(例如,参照专利文献2)。
上述真空隔热体如果应用于冷冻集装箱则因为其隔热性高而能够提高节能性,此外,如果应用于LNG箱体等的隔热容器,则能够有效地抑制热对隔热容器内的侵入,能够期待能够减轻蒸发气体(BOG)的产生等效果。
但是,冷冻集装箱的保冷温度为约-60℃~-25℃,由于达到LNG为-162℃的超低温,所以真空隔热体的隔热性能需要尽量高,期望其隔热性能的进一步提高。
本实用新型是鉴于这样的问题而完成的实用新型,其目的在于提高构成隔热容器等的真空隔热体的隔热性能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-53822号公报
专利文献2:日本特开2010-249174号公报
实用新型内容
本实用新型是利用外覆件将具有通气性的芯材真空密封而构成的真空隔热体,芯材由热传导率不同的至少二层以上的隔热芯材构成,构成芯材的二层以上的隔热芯材中的至少两个隔热芯材由根据温度而其热传导率的变化斜率不同、且两者的热传导率变化斜率交叉的材料形成。
由此,真空隔热体的热传导率不同的隔热芯材在真空状态存在二层,所以与现有的将仅玻璃棉或岩棉等纤维材料的一层单独的隔热芯材真空密封的结构相比,在广的温度区域其隔热性高,在超低温域也发挥高的隔热性能。由此,能够构成高效地对从冷藏库等至保持LNG或氢气等超低温物质的隔热容器等、宽广的温度区域进行隔热的真空隔热材料。而且,通过提高隔热性,还能够使使用该真空隔热体构成的隔热结构体的壁厚薄。
首先对达到这样的实用新型的实用新型人的想法进行阐述。
本实用新型的实用新型人进行了基于提高隔热体的隔热性能,将芯材的种类、真空度、外覆件进行各种变更、组合等研究。结果获得以下见解。
即,获得如下见解:当将发泡树脂、例如发泡聚氨酯从独立气泡类型改为连续气泡类型而用作芯材进行真空抽气时,与在大气压中独立气泡类型的发泡树脂使用的情况相比,其热传导率λ变低(隔热性提高)。接着,获得如下见解:在作为芯材使用热传导率λ不同的至少两种隔热芯材,将它们装填进外覆件内进行真空抽气时,当上述两种隔热芯材作为伴随温度变化的热传导率λ的变化斜率不同的芯材、采用两者的热传导率变化斜率随着隔热对象的平均温度的变化而交叉的材料的组合时,低温域的隔热性能提高。
本实用新型是基于这样的新的见解而完成的实用新型,如上所述,将热传导率不同的至少二层以上的隔热芯材在外覆件内进行真空密封而构成真空隔热体。而且,该真空隔热体的热传导率不同的隔热芯材在真空状态下存在二层,与现有的将仅玻璃棉或岩棉等纤维材料的一层单独的隔热芯材真空密封的结构相比,在广的温度区域具有高的隔热性。特别是该真空隔热体在超低温域的隔热性高,并且与隔热性能的提高相应地,使用该真空隔热体构成的隔热结构体的壁厚也能够变薄,能够提供作为保持LNG或氢气等超低温物质的隔热容器等隔热体效果良好的技术。
附图说明
图1是使用本实用新型的第1实施方式的真空隔热体的冷藏库的截面图。
图2是本实用新型的第1实施方式的真空隔热体的放大截面图。
图3是表示本实用新型的第1实施方式的真空隔热体的芯材的温度与热传导率的关系的图表。
图4是表示由本实用新型的第2实施方式的真空隔热体构成的冷藏库的隔热箱体的主视图。
图5是表示本实用新型的第2实施方式的隔热箱体的壁面一部分的放大截面图。
图6是表示具备本实用新型的第3实施方式的、使用真空隔热体的船内罐的膜(membrane)方式的LNG输送罐船的概略结构的概略截面图。
图7是被本实用新型的第3实施方式的、船内罐的内表面的二层结构的示意的立体图及其部分放大截面图。
图8是本实用新型的第3实施方式的船内罐的隔热结构体中使用的真空隔热体的放大截面图。
图9是表示施加于本实用新型的其它实施方式的真空隔热体的芯材的压力与热传导率的关系的图表。
图10是本实用新型的其它实施方式的真空隔热体的放大截面图。
具体实施方式
下面,参照附图说明本实用新型的实施方式。另外,本实用新型并不限定于这些实施方式。
(第1实施方式)
图1是使用本实用新型的第1实施方式的真空隔热体的冷藏库的截面图,图2是本实用新型的第1实施方式的真空隔热体的放大截面图。
[冷藏库的结构]
首先,对冷藏库的结构进行说明。
在图1,本实施方式的冷藏库的隔热箱体1由金属制(例如,铁制)的外箱2和硬质树脂制(例如,ABS树脂制)的内箱3构成。而且,在由隔热箱体1的外箱2和内箱3形成的隔热用空间4,在配置有真空隔热体5的状态下填充由硬质发泡聚氨酯构成的发泡隔热材料6并使该发泡隔热材料6发泡而形成。
隔热箱体1的内部空间被分隔板7划分为冷藏室8、上层冷冻室9、制冰室10、下层冷冻室11、蔬菜室12,设置有各个门(未图示)。该门也与隔热箱体1同样地构成。此外,虽然均未图示,不过在冷藏库设置有与其冷却原理相应的部件(压缩器、蒸发器、冷凝器等)。
[真空隔热体的结构]
接着,使用图2对配置于隔热用空间4的真空隔热体5的结构进行说明。
如图2所示,真空隔热体5通过将通气性的芯材14和气体吸附材料15真空密封于其外覆件13内而构成。此处,真空密封包括隔热用空间的压力低于大气压的状态。
外覆件13通过将由板厚1.5mm的不锈钢、铝、铁等金属材料或乙烯-乙烯醇共聚树脂(EVOH)等气体遮断性能高的不透气树脂构成的薄板凹板13b与平薄板13a的周缘部熔接而形成,其自身具有刚性。
此外,真空密封于外覆件13的芯材14由其热传导率根据温度大幅变化的第1隔热芯材16和变化不那么大的第2隔热芯材17这二层构成,进一步,第1隔热芯材16和第2隔热芯材17由其热传导率变化斜率交叉的材料形成。
例如,在本实施方式中第1隔热芯材16为连续气泡树脂,第2隔热芯材17为纤维材料。
作为第1隔热芯材16的连续气泡树脂是本实用新型的申请人的日本特许第5310928号公报中记载的连续气泡聚氨酯等连续气泡树脂,其详细结构的说明引用上述专利文献1的记载而省略,如下所述那样进行简单阐述。
即,连续气泡树脂通过一体发泡而被填充至隔热用空间,例如为通过共聚反应形成的连续气泡聚氨酯泡沫。存在于隔热用空间的中心部的核心层的大量气泡通过第1贯通孔而连通,进一步,隔热用空间的壳体与界面附近的表皮层存在的气泡通过由与聚氨酯树脂亲和性低的粉体形成的第2贯通孔而连通。于是,成为从核心(core)层至表皮(skin)层所有区域的气泡通过第1贯通孔和第2贯通孔连通的连续气泡树脂。
在具有上述结构的连续气泡树脂、例如连续气泡聚氨酯泡沫,其空隙率越高连续气泡聚氨酯泡沫的内部的表面积越增加,因为来自外部的热沿该连续气泡聚氨酯泡沫的表面传达,所以通过其表面积增加而隔热性得到提高。由此,使用该日本特许第5310928号公报记载的连续气泡树脂,残留在箱体内表面附近的表皮层的独立气泡也成为连续气泡化而其表面积增加,所以与一般的独立气泡型聚氨酯泡沫相比隔热性高。
进一步,构成第1隔热芯材16的连续气泡树脂支承真空隔热体5的外覆件13而保持真空隔热体5的形状(有助于真空隔热体的强度、刚性等物理性能的提高),空隙率越高连续气泡树脂的隔热性就越高,形状保持力就越低。因而,考虑隔热性和机械强度地决定连续气泡树脂的空隙率即可,在本实施方式中,气泡的大小为30μm至200μm,空隙率为95%以上。
此外,第2隔热芯材17由纤维材料,从阻燃性提高等方面出发特别采用无机类的纤维材料。具体而言,例如为玻璃棉纤维、陶瓷纤维、渣棉纤维、岩棉纤维等,在本实施方式中,使用平均纤维径在4μm~10μm的范围内的玻璃棉纤维(纤维径比较粗的玻璃纤维),进一步进行烧制而使用。
进一步,构成第2隔热芯材17的纤维材料被封入通气性的包装件(未图示),为沿隔热用空间4的形状形成的形状。就此而言,如果在纤维材料中混入粘合剂材料则能够更有效果地形成沿着隔热用空间4形状的形状,在这种情况下,纤维材料也以至少占5%~90%的方式设定。
如以上那样形成的该真空隔热体5以其第1隔热芯材16面对作为隔热箱体1的冷藏室8等的内部空间侧、第2隔热芯材17面对外侧的方式配置。
[真空隔热体的作用效果]
接着,对该真空隔热体5的作用效果进行说明。
真空隔热体5的芯材14为由连续气泡树脂构成的第1隔热芯材16和由现有技术中使用的玻璃棉或岩棉等纤维系芯材构成的第2隔热芯材17的二层结构。因此,与现有的将仅玻璃棉或岩棉等纤维材料的一层单独的芯材真空密封的结构相比,其隔热性在宽广的温度区域高,特别是低温域的隔热性高。
即,首先,如在见解中也阐述的那样,当将发泡树脂、例如发泡聚氨酯从独立气泡类型改为连续气泡类型而用作芯材并进行真空抽气时,连续气泡聚氨酯的热传导率变化斜率的真空度Pa越高热传导率λ就越低,隔热性提高。这是因为,真空抽气之前的气泡内的空气隔热变为真空隔热,当其真空度上升时热传导率会降低。而且,在真空隔热作用的基础上,加上(这已有所记载)由于形成连续气泡而引起的内部的气泡表面积(传热面积增加)增加所引起的热传导率降低效果,其隔热性提高。
图3表示玻璃棉、连续气泡聚氨酯的温度℃与热传导率λ的关系。如图3所示,虽然即使玻璃棉单层的热传导率λ温度℃发生变化其热传导率λ也不怎么变化,但是连续气泡聚氨酯单层的热传导率λ发生大幅变化,两者的热传导率变化斜率不同。而且,连续气泡聚氨酯单层的热传导率变化斜率与玻璃棉单层的热传导率变化斜率交叉,温度℃越低连续气泡聚氨酯单层的热传导率λ越比玻璃棉单层的热传导率λ低。而且,如果成为超低温域则热传导率变化斜率大的连续气泡聚氨酯单层成为更低的热传导率λ,发挥高的隔热性。而且,当然,连续气泡聚氨酯单层的热传导率变化斜率为其真空度Pa越高热传导率λ就越低,隔热性进一步提高。
由此,温度℃越低连续气泡聚氨酯单层的热传导率λ就越比玻璃棉单层的热传导率λ低,如果成为超低温域至热传导率变化斜率大的连续气泡聚氨酯单层越是发挥隔热性,呈现高的隔热性能。即,成为图3所示的玻璃棉/连续气泡聚氨酯(多层)。
因而,能够成为有效率地对从冷藏库等至保持LNG或氢气等超低温物质的隔热容器等、宽广的温度区域进行隔热的真空隔热材料。
而且,通过隔热性的提高,能够使使用该真空隔热体结构的隔热结构体的壁厚变薄,能够使冷藏库、冷冻库、LNG箱体等的内容积变大。
此外,在本实施方式的真空隔热体5,构成芯材14的隔热芯材中的由纤维材料或粉体材料构成的第2隔热芯材17装填进通气性的袋中而装填进外覆件13内,填充连续气泡聚氨酯而使该连续气泡聚氨酯发泡。因此,能够将由具有柔软性而容易走样的纤维材料或粉体材料构成的第2隔热芯材17容易地装填进外覆件13内,能够提高生产率而实现成本降低。
此外,因为在真空隔热体5内与芯材14同时真空密封有气体吸附材料15,所以气体吸附材料15吸附残存在第1隔热芯材16和第2隔热芯材17的气体、含在作为第1隔热芯材16的连续气泡树脂中而逐渐释放出的气体。其结果是,能够可靠地抑制气体引起的内压上升,防止真空隔热体5的变形,并同时长期良好地维持其隔热性。
特别是在本实施方式中,气体吸附材料15配置于构成第1隔热芯材16的连续气泡树脂侧,所以能够有效率地经由连续气泡通路吸附随着时间的经过而从该连续气泡树脂释放出的气体,能够有效率地防止内压上升和抑制隔热性下降。
另外,如上所述,气体吸附材料15发挥对残留在或侵入隔热用空间4那样的密闭空间的水蒸气和空气等的混合气体进行吸附的作用。虽然没有特别指定,不过能够使用氧化钙、氧化镁等化学吸附物质、沸石那样的物理吸附物质或者它们的混合物。此外,还能够使用同时具有化学吸附性和物理吸附性的吸附性能以及吸附容量大的铜离子交换后的ZSM-5型沸石。
在本实施方式中,使用包含铜离子交换后的ZSM-5型沸石的吸附材料。即使使用具有随着时间经过而持续释放出气体的倾向的连续气泡树脂作为芯材,也能够利用铜离子交换后的ZSM-5型沸石所具有高的吸附性能和大的吸附容量,长期可靠地持续进行气体吸附,长时间可靠地进行隔热箱体1的内压上升的防止和隔热性降低的抑制。
进一步,作为构成第2隔热芯材17的纤维材料,使用玻璃棉或岩棉等无机类纤维材料,所以能够将由此产生的水分量维持得低,良好地保持隔热性。即,因为无机类纤维自身的吸水性(吸湿性)低,所以能够将隔热箱体1的内部的水分量维持得低。由此,能够抑制气体吸附材料15的吸附能力由于水分吸附而降低,能够使气体吸附材料15发挥良好的气体吸附功能,使隔热性能良好。
此外,因为无机类纤维被烧制,所以即使假设隔热箱体1由于某些影响而发生破损的情况下,纤维材料也不会胀大,能够保持作为隔热箱体1的形状。例如,如果不对无机类纤维进行烧制地进行真空密封,则隔热箱体1的破损时的膨胀能够成为破损前的2~3倍,不过这要依赖于各种条件,与此相对,通过对无机类纤维进行烧制,能够将破损时的膨胀抑制在1.5倍以内,能够有效抑制破损时的膨胀,提高尺寸保持性。
如以上那样构成的隔热箱体1以第1隔热芯材16面对隔热箱体的内部空间、即作为冷藏室8的内部空间侧的方式配置,所以能够更有效率地进行隔热,能够提高其隔热性。即,构成被真空抽气的第1隔热芯材16的连续气泡聚氨酯泡沫与构成同样被真空抽气的第2隔热芯材17的玻璃棉或岩棉等相比,热传导率λ低。因而,通过采用上述那样的配置结构,首先热传导率λ低的第1隔热芯材16在低温下强力隔热,位于其外侧的第2隔热芯材17在高温下进行隔热,即使为热传导率λ高若干的第2隔热芯材17,也能够强力地进行隔热,能够有效利用各种隔热特性,高效率地维持保存真空隔热箱体内的冷气。
在以上的说明中,令构成真空隔热体5的芯材14采用由连续气泡树脂构成的第1隔热芯材16和由玻璃棉或岩棉等纤维系芯材构成的第2隔热芯材17的二层结构。除了该结构以外,也可以使用由有机类隔热材料构成的第1隔热芯材16和由无机类隔热材料构成的第2隔热芯材17。而且,也可以为第1隔热芯材16与第2隔热芯材17各自的热传导率λ的大小关系在负温度区域和正温度区域互相调换的结构。即,除了该结构以外,由有机类隔热材料构成的第1隔热芯材16与由无机类隔热材料构成的第2隔热芯材17的热传导率λ在某个温度(通常为负温度区域)交叉。另外,有机类隔热材料的例子为连续气泡聚氨酯,无机类隔热材料的例子为玻璃棉,在正温度区域有机类隔热材料的热传导率λ比无机类隔热材料的热传导率λ高,在负温度区域无机类隔热材料的热传导率λ比有机类隔热材料的热传导率λ高。
根据该结构,能够在该真空隔热体高温侧与低温侧的温度差大的使用环境中使用,例如最适合于环境温度(室温)与库内温度(-100℃以下)温度差大的超低温-极低温规格的冷冻库用途。
(第2实施方式)
本本实用新型的第2实施方式以冷藏库的隔热箱体自身为真空隔热体。
图4是表示由本实用新型的第2实施方式的真空隔热体构成的冷藏库的隔热箱体的主视图。此外,图5是表示本实用新型的第2实施方式的真空隔热箱体的壁面一部分的放大截面图。另外,对与本实用新型的第1实施方式相同的部分,标注相同的号码省略说明,仅对不同的部分进行说明。
在图4、图5,在隔热箱体21(以下,称为真空隔热箱体)的隔热用空间24自身装填芯材14和气体吸附材料15,进行真空密封。
芯材14与本实用新型的第1实施方式同样,由其热传导率根据温度大幅变化的第1隔热芯材16和变化不那么大的第2隔热芯材17的二层构成,第1隔热芯材16和第2隔热芯材17是其热传导率变化斜率交叉的芯材。
真空隔热箱体21利用之前的日本特许第5310928号公报中记载的方法制造,简单地进行说明。在真空隔热箱体21的隔热用空间24内放置包入有作为第2隔热芯材17的纤维芯材的包装件,从设置于外箱2或内箱3的适当的几处聚氨酯液注入口31(参照图4)注入聚氨酯液。然后,进行发泡固化而填充第1隔热芯材16和第2隔热芯材17,之后从该聚氨酯液注入口31进行真空抽气或将整个真空隔热箱体21放入真空腔室内而进行真空抽气,将聚氨酯液注入口31等真空抽气口部分密闭密封。另外,在外箱2和内箱3的至少适当的几处分散配置有用于在上述聚氨酯注入时将隔热用空间4内的空气顺利地排出的抽气孔32,与聚氨酯液注入口31同样,在被真空抽气之后,被密闭密封。
此时,真空隔热箱体21的芯材14与本实施方式同样,以其第1隔热芯材16面对真空隔热箱体21的作为冷藏室28等的内部空间侧、第2隔热芯材17面对外侧的方式配置。
另外,真空隔热箱体21的内部空间在本实施方式中被分隔板27划分为冷藏室28和冷冻室30,不过并不限定于此,也可以如本实施方式那样划分为用途不同的多个贮藏室(冷藏室、冷冻室、制冰室、蔬菜室等)。
此外,冷藏室28和冷冻室30分别包括门(未图示),该门也与真空隔热箱体21同样地构成。
在上述结构中,该冷藏库的真空隔热箱体21能够发挥与本实施方式中说明的真空隔热体5相同的效果,进一步还能够使冷藏库的壁厚薄。
即,该真空隔热箱体21的芯材14为由连续气泡树脂构成的第1隔热芯材16和由玻璃棉等纤维材构成的第2隔热芯材17的二层结构,成为将现有的由硬质聚氨酯泡沫构成的隔热层和利用包含铝蒸镀气体阻隔层的层叠外覆件将芯材真空密封后的一般的真空隔热材料一体化的方式。而且,因为真空隔热箱体21自身的隔热性也高,所以不需要现有的由硬质聚氨酯泡沫构成的隔热层,能够使作为其分隔热结构壁的隔热用空间4的厚度薄,能够实现真空隔热箱体21的容量的大型化。
此外,构成上述第1隔热芯材16的连续气泡树脂由于其气泡小、例如为30μm至200μm那样小,所以在对隔热用空间4内进行真空抽气时,连续气泡树脂的通气阻力(排气阻力)大,需要为对连续气泡树脂的内部空间进行减压而耗费大量时间。
但是,在本实施方式的真空隔热箱体21,因为在其隔热用空间4内装填由连续气泡树脂构成的第1隔热芯材16和由纤维材料构成的第2隔热芯材17,所以能够使第1隔热芯材16的厚度与该第2隔热芯材17的厚度相应地变薄。其结果是,与厚度变薄的量相应地,构成第1隔热芯材16的连续气泡树脂的连续气泡通路变短而通气阻力减少,能够缩短真空抽气时间,提高生产率。
此外,在本实施方式的真空隔热箱体21根据与通气阻力大的连续气泡树脂的第1隔热芯材16的厚度变薄的量和由此变短的连续气泡通路的缩短,从连续气泡树脂的内部逐渐释放出的气体自身也能够减少,同时能够使该气体向由连续气泡构成的整个通路分散,所以能够抑制其隔热性能与气体变少相应地降低。进一步,还能够抑制气体分散的局部压力上升引起的变形。
而且,该真空隔热箱体21成为由通气阻力小的玻璃棉或岩棉等纤维材料构成的第2隔热芯材17补偿与由通气阻力的大的连续气泡树脂构成的第1隔热芯材16的厚度变薄的量相应的强度不足,能够防止内压上升引起的变形,还能够防止强度不足引起的变形。
不仅如此,因为构成第2隔热芯材17的玻璃棉或岩棉等其自身的热传导率低而隔热性好,所以即使第1隔热芯材16的厚度变薄,真空隔热箱体21的隔热性也能够优异。进一步,该真空隔热箱体21还能够如下所述那样通过使得从通气阻力大的连续气泡树脂等隔热芯材释放出的气体的量变少而抑制隔热性的降低。
另一方面,真空隔热箱体21的隔热芯材中的一个隔热芯材由连续气泡树脂构成,并且另一个隔热芯材由与连续气泡树脂制的隔热芯材相比通气阻力小的纤维材料构成。因此,如上述那样在将纤维材料放入隔热用空间4的状态下流入连续气泡树脂而使其一体发泡并进行真空抽气即可,能够大幅提高生产率,降低生产成本,更加廉价地提供产品。
(第3实施方式)
本第3实施方式对将真空隔热体用于LNG输送罐船的LNG船内罐的隔热结构体的例子进行说明。
图6是表示具备第3实施方式的、使用真空隔热体的船内罐的膜方式的LNG输送罐船的概略结构的概略截面图,图7是表示第3实施方式的船内罐的内表面的二层结构的示意的立体图及其部分放大截面图,图8是第3实施方式的船内罐的隔热结构体在使用的真空隔热体的放大截面图。
如图6~图8所示,由船体自身构成的隔热容器41在作为箱体的容器的内侧采用被称为一次防热、二次防热的内外二重的隔热结构。
在图7、图8,隔热容器41包括容器外槽42和在容器外槽42的内侧隔着中间槽43设置的容器内槽44。容器内槽44和中间槽43均由不锈钢制的隔板或因瓦合金(含有36%的镍的镍钢)构成,为对热收缩抵抗强的结构。
配置于容器内槽44与中间槽43之间的作为隔热结构体的第1隔热箱45由一个面开口的饰板等木制的箱框体46和填充在箱框体46内的珍珠岩等的粉末隔热材料47构成。另外,作为上述粉末隔热材料47,也可以代替珍珠岩、由玻璃棉等构成,在本实施方式中,对为粉末隔热材料47的情况进行说明。
此外,配置于中间槽43与容器外槽42之间的第2隔热箱48与第1隔热箱45同样,通过在一个面开口的木制的箱框体46的底面敷设真空隔热体49、在其开口侧部分填充与第1隔热箱45相同的珍珠岩等的粉末隔热材料47而构成。此外,在本实施方式中,第2隔热箱48以真空隔热体49为外侧、即面对容器外槽42侧的方式配置。
该真空隔热体49的芯材14与第1实施方式和第2实施方式同样,由其热传导率根据温度大幅变化的第1隔热芯材16和变化不那么大的第2隔热芯材17的二层构成。第1隔热芯材16与第2隔热芯材17是其热传导率变化斜率交叉的隔热芯材,其详细结构与第1实施方式1和第2实施方式相同。而且,外覆件53与第1实施方式同样为单纯的平板状,通过将不锈钢或与之同等以下的离子化倾向小的、耐腐蚀性高的一对凹状金属薄板53a、53a嵌合并对其周围进行熔接而构成。
本第3实施方式的真空隔热体49也具有与第1实施方式、第2实施方式中说明的真空隔热体5和真空隔热箱体21同样的效果,省略重复的效果的说明。定时,在将该真空隔热体49用作LNG船内罐的隔热材料的情况下,将芯材14真空密封的外覆件的金属薄板53a、53a与现有技术中存在的一般的具有铝蒸镀层的层叠片外覆件相比,其耐腐蚀性能格外高。因此,例如即使暴露于海水也能够防止腐蚀而破袋或破损,具有其可靠性高的优点。
此外,对芯材14采用由连续气泡树脂构成的第1隔热芯材16和由玻璃棉等纤维材构成的第2隔热芯材17的二层结构,其隔热性能高。因此,即使减少使用该真空隔热体49的第2隔热箱48内的粉末隔热材料47的量,也能够使第2隔热箱48自身的厚度薄,能够实现与之相应的隔热容器的容量的大型化。
进一步,作为该LNG船内罐的隔热材料使用的真空隔热体49以成为其第1隔热芯材16成为面对容器内槽44的内部空间、即储藏LNG等物质的内部空间的一侧的方式配置,所以能够更有效率地对隔热容器41进行隔热,能够提高其隔热性。即,采用上述结构,如上述那样,首先,热传导率λ低的第1隔热芯材16强力地隔绝来自内部空间的低温,位于其外侧的第2隔热芯材17在被热传导率λ低的第1隔热芯材16强力隔热后的、温度比较高的低温区域进行隔热。由此,即使热传导率λ高若干的第2隔热芯材17,也能够强力地进行隔热,能够有效利用各自的隔热特性,有效率地对容器内的极低温物质进行隔热保存。特别是储藏在隔热容器41的LNG等物质的温度为-162℃的超低温,所以有效果。
进一步,用作气体吸附材料15的ZSM-5型沸石因为具有化学吸附作用,所以所吸附的气体不容易脱离,因此能够良好地保持真空隔热体49的内部的真空度。由此,即使在处理LNG等可燃性燃料等的情况下、由于某些影响而气体吸附材料吸附了可燃性气体,也不会由于之后的温度上升等的影响而再次释放出气体,能够提高真空隔热体49的防爆性,提高安全性。
(第4实施方式)
图9表示中心温度24℃的玻璃棉、连续气泡聚氨酯的内压与热传导率λ的关系。如图9所示,连续气泡聚氨酯单层的热传导率λ即使压力发生变化也几乎不变,但是玻璃棉单层的热传导率λ由于压力而大幅变化,两者的热传导率变化斜率不同。而且,连续气泡聚氨酯即使放置于大气压或者与其相近的压力环境下热传导率λ也被抑制得低,所以能够维持一定程度的隔热性能。
在本实施方式的真空隔热体,使用该两个材质作为真空隔热体的隔热芯材。即,利用外覆件将具有通气性的芯材真空密封,将其芯材利用热传导率不同的至少二层以上的隔热芯材构成。此外,构成其芯材的二层以上的隔热芯材中的至少两个隔热芯材根据压力而其热传导率的变化斜率不同,两个隔热芯材的热传导率的大小关系在大气压的情况下和真空状态的情况下互相调换。
根据该结构,将即使假设外覆件破损的情况下且为真空隔热体放置于大气压或者与其相近的压力环境下、热传导率λ也被抑制得低的连续气泡聚氨酯作为隔热芯材之一,所以能够维持隔热性能。
另外,在图9中,使用即使压力发生变化热传导率λ的变化也不那么大的材质作为连续气泡聚氨酯,使用根据压力而热传导率λ大幅变化的材质作为玻璃棉。作为这之外的组合,也可以采用苯乙烯纤维与玻璃棉、纤维素纤维与二氧化硅粉末、纤维素纤维与玻璃棉的组合。
(第5实施方式)
在图2、图4和图5,将气体吸附材料配置于连续气泡树脂制的隔热芯材侧,与芯材一起真空密封。本实施方式采用将干燥剂或者气体吸附材料配置于由于真空抽气而真空度不易降低的隔热芯材侧、换言之配置于排气路少的隔热芯材侧的结构。
通过在排气路少而难以进行充分的真空抽气的、例如发泡类有机原料侧配置干燥剂或者气体吸附材料的任一方或双方,能够不延长真空抽气工序的时间地降低真空隔热材料的内压,能够改善隔热性能。
(其它实施方式)
如以上说明的那样,该实用新型的真空隔热体的隔热性能高,使用该真空隔热体的隔热结构体的厚度也能够变薄,不过当然能够在达到本实用新型的目的范围内进行各种变更。
例如,在上述各实施方式中,以冷藏库的真空隔热箱体21和LNG 船体箱体用的隔热容器的真空隔热体49为一例进行了说明,不过真空隔热体和应用该真空隔热体的隔热结构体的结构和形状等并不限定于此。即,隔热结构体也可以作为不是容器状而是实质上为平板形状的门等隔热壁等使用。此外,容器也不一定为LNG船体用箱体,例如也可以为携带用保冷库的壳体、恒温槽的壳体和热水储存箱体的壳体等。
此外,在上述所有实施方式中,在连续气泡树脂中使用连续气泡聚氨酯泡沫,但是连续气泡树脂并不限定于此,例如也可以为含有连续气泡酚醛泡沫或连续聚氨酯泡沫和连续酚醛泡沫中任一种的共聚物树脂等。而且,该连续气泡树脂只要为上述的日本特许第5310928号公报中记载那样的在核心层以及表皮层均形成有气泡的连续气泡树脂就有效果,不过也可以使用表皮层不是连续气泡、将一般的连续气泡树脂的表皮层切除而仅为核心层的连续气泡树脂。同样,作为通气阻力比连续气泡树脂小的隔热材料,例示了玻璃棉等无机类纤维材料,不过也可以使用无机类纤维以外的公知的有机类纤维,还可以使用珍珠岩等那样的粉体材料。
进一步,真空隔热体的外覆件例如也可以为图10所示那样的现有技术汇总使用的层叠片61。该层叠片61是将表面保护层62、气体阻隔层63和热熔接层64层叠一体化而构成的,其中,该表面保护层62由尼龙膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜和聚丙烯膜等构成,该气体阻隔层63由铝箔、铜箔、不锈钢箔等金属箔、对作为基材的树脂膜蒸镀金属或金属氧化物而得到的蒸镀膜、在该蒸镀膜的表面进一步实施公知的涂层处理而得到的表面等构成,该热熔接层64由低密度聚乙烯等热可塑性树脂膜等构成。
这样,作为本领域技术人员,会从各实施方式的说明明白本实用新型的很多改良和其它实施方式。因此,各实施方式中的说明应仅作为例示解释,为将执行本实用新型的最佳方式教给本领域技术人员而提供。能够不脱离本实用新型的精神地、实质上改变其结构和功能的至少其一的详细内容。
如以上说明的那样,本实用新型是利用外覆件将具有通气性的芯材真空密封而构成的真空隔热体,芯材由热传导率不同的至少二层以上的隔热芯材构成。此外,构成芯材的二层以上的隔热芯材中的至少两个隔热芯材由根据温度而其热传导率的变化斜率不同、且两者的热传导率变化斜率交叉的材料形成。
由此,真空隔热体中热传导率不同的隔热芯材在真空状态下存在二层,所以与现有的将仅玻璃棉或岩棉等纤维材料的一层单独的隔热芯材真空密封的结构相比其隔热性在宽广的温度区域高,在超低温域也发挥高的隔热性能。由此,能够构成高效地对从冷藏库等至保持LNG或氢气等超低温物质的隔热容器等、宽广的温度区域进行隔热的真空隔热材料。而且,通过提高隔热性,还能够使使用该真空隔热体构成的隔热结构体的壁厚薄。
此外,本实用新型是利用外覆件将具有通气性的芯材真空密封而构成的真空隔热体,芯材由热传导率不同的至少二层以上的隔热芯材构成。此外,构成芯材的二层以上的隔热芯材中的至少两个隔热芯材根据压力而其热传导率的变化斜率不同、且两个隔热芯材的热传导率的大小关系在大气压的情况下和真空状态的情况下互相调换。
由此,存在即使在由于某些原因而外覆件破损的情况下、在大气压下热传导率也比其它隔热芯材低的隔热芯材,所以能够维持一定程度的隔热性能。因此,在将该真空隔热体用于冷藏库的情况下,能够避免伴随着外覆件的破损的隔热性能的急剧降低,冷藏库内的所有食品材料不会受到不利影响。
此外,本实用新型构成芯材的隔热芯材中的一个隔热芯材由有机类隔热材料构成,并且另一个隔热芯材由无机类隔热材料构成。
由此,能够提供在宽广的温度区域内隔热性高、具有广泛用途的真空隔热体。
此外,本实用新型的构成芯材的隔热芯材中的一个隔热芯材由连续气泡树脂构成,并且另一个隔热芯材由玻璃棉或岩棉等纤维材料或珍珠岩等的粉体材料构成。
由此,能够提供在宽广的温度区域内隔热性高、具有广泛用途的真空隔热体。
此外,本实用新型的构成芯材的隔热芯材中的纤维材料或粉体材料装填在通气性的袋中。
由此,能够容易地将具有柔软性而容易走样的纤维材料或粉体材料装填进外覆件内,能够提高生产率而降低成本。
此外,本实用新型将气体吸附材料与芯材一起真空密封在外覆件内,将该气体吸附材料配置于外覆件内的连续气泡树脂制隔热芯材侧。
由此,在吸附外覆件内残存的气体时,能够有效率地利用气体吸附材料吸附使未真空抽气干净而残留在气泡内的连续气泡树脂内的气体,能够防止由于气泡的吸附效果不足引起的内压上升而隔热体发生变形,或隔热性降低。
此外,本实用新型将干燥剂与芯材一起真空密封在外覆件的内部,将干燥剂配置于外覆件的内部的排气路少的隔热芯材侧。
由此,能够利用干燥剂有效率地吸附在吸附残存在外覆件内的气体时未真空抽气干净而残留在气泡内的、排气路少的隔热芯材的水分,能够防止由于水分的吸附不足引起的内压上升而隔热体发生变形,或隔热性降低。
此外,本实用新型将气体吸附材料与芯材一起真空密封在外覆件的内部,将气体吸附材料配置于外覆件的内部的排气路少的隔热芯材侧。
由此,能够利用气体吸附材料有效率地吸附在吸附残存在外覆件内的气体时未真空抽气干净而残留在气泡内的、排气路少的隔热芯材的气体,能够防止由于气体的吸附不足引起的内压上升而隔热体发生变形,或隔热性降低。
此外,本实用新型的外覆件由金属薄板构成,通过将该金属薄板彼此的周缘部固接并对内部进行真空密封而构成。
由此,将芯材真空密封的金属薄板制的外覆件与现有一般的包含真空隔热板的铝蒸镀层的多层外覆件相比,其耐腐蚀性能格外高。由此,即使用作LNG箱等绝热壁而暴露于海水的情况下,也能够防止腐蚀而破袋或破损,能够长期维持高的耐久性。
此外,本实用新型是保持与常温相比低100℃以上的物质的隔热容器,以使得比常温低100℃以上的温度的、热传导率低的隔热芯材位于隔热容器的低温侧的方式配置。另外,常温是指大气温度。
由此,能够有效利用二层隔热芯材各自的特性,将容器内的超低温物质隔热保存。
此外,本实用新型是在0℃以下的环境下使用的隔热壁,以使得热传导率低的隔热芯材位于隔热壁的低温侧的方式配置。
由此,能够有效利用具有二层的隔热芯材的特性,有效地进行隔热壁两侧的隔热。
另外,就被隔热的空间而言,与利用真空隔热体覆盖一部分相比,通过利用真空隔热体覆盖壁面的整个面,能够获得最高的隔热效果。具体而言,例如能够应用于没有窗户的冷冻集装箱、安装照明而确保照度的便利店的后院和冷冻仓库等。
产业上的可利用性
如上所述,本实用新型能够提供隔热性能高、使用其构成的隔热结构体的厚度能够薄的真空隔热体,能够作为冷藏库等民生用设备、利用铁道、船和车辆运送的冷冻集装箱、便利店的后院至冷冻仓库、LNG储藏箱体等工业用的真空隔热体和使用其的隔热容器、隔热壁广泛地加以应用。
附图标记说明
1 隔热箱体
2 外箱
3 内箱
4、24 隔热用空间
5、49 真空隔热体
6 发泡隔热材料
7、27 分隔板
8、28 冷藏室
9 上层冷冻室
10 制冰室
11 下层冷冻室
12 蔬菜室
13、53 外覆件
14 芯材
15 气体吸附材料
16 第1隔热芯材
17 第2隔热芯材
21 真空隔热箱体
25 分隔板
30 冷冻室
31 聚氨酯液注入口
32 抽气孔
41 隔热容器
42 容器外槽
43 中间槽
44 容器内槽
45 第1隔热箱
46 箱框体
47 粉末隔热材料
48 第2隔热箱
53a、53b 金属薄板
61 层叠片
62 表面保护层
63 气体阻隔层
64 热熔接层。

Claims (11)

1.一种利用外覆件将具有通气性的芯材真空密封而构成的真空隔热体,其特征在于:
所述芯材由热传导率不同的至少二层以上的隔热芯材构成,构成所述芯材的二层以上的隔热芯材中的至少两个隔热芯材由根据温度而其热传导率的变化斜率不同、且两者的热传导率变化斜率交叉的材料形成。
2.一种利用外覆件将具有通气性的芯材真空密封而构成的真空隔热体,其特征在于:
所述芯材由热传导率不同的至少二层以上的隔热芯材构成,构成所述芯材的二层以上的隔热芯材中的至少两个隔热芯材根据压力而其热传导率的变化斜率不同、且两个隔热芯材的热传导率的大小关系在大气压的情况下和真空状态的情况下互相调换。
3.如权利要求1或2中的任一项所述的真空隔热体,其特征在于:
构成所述芯材的所述隔热芯材中的一个所述隔热芯材由有机类隔热材料构成,并且另一个所述隔热芯材由无机类隔热材料构成。
4.如权利要求1或2中的任一项所述的真空隔热体,其特征在于:
构成所述芯材的所述隔热芯材中的一个隔热芯材由连续气泡树脂构成,并且另一个所述隔热芯材由纤维材料或粉体材料构成。
5.如权利要求4所述的真空隔热体,其特征在于:
由纤维材料或粉体材料构成的所述隔热芯材装填在通气性的袋中。
6.如权利要求4所述的真空隔热体,其特征在于:
气体吸附材料与所述芯材一起被真空密封在所述外覆件的内部,所述气体吸附材料配置于所述外覆件的内部的连续气泡树脂制的所述隔热芯材侧。
7.如权利要求4所述的真空隔热体,其特征在于:
干燥剂与所述芯材一起被真空密封在所述外覆件的内部,所述干燥剂配置于所述外覆件的内部的排气路少的所述隔热芯材侧。
8.如权利要求4所述的真空隔热体,其特征在于:
气体吸附材料与所述芯材一起被真空密封在所述外覆件的内部,所述气体吸附材料配置于所述外覆件的内部的排气路少的所述隔热芯材侧。
9.如权利要求1或2中的任一项所述的真空隔热体,其特征在于:
外覆件由金属薄板构成,该金属薄板彼此的周缘部被固接并且内部被真空密封。
10.一种隔热容器,其使用权利要求1所述的真空隔热体,并且能够保持比常温低100℃以上的物质,所述隔热容器的特征在于:
所述真空隔热体以使得比常温低100℃以上的温度的、热传导率低的所述隔热芯材位于所述隔热容器的低温侧的方式配置。
11.一种真空隔热壁,其使用权利要求1所述的真空隔热体,并且能够在0℃以下的环境下使用,所述隔热壁的特征在于:
所述真空隔热体以使得热传导率低的所述隔热芯材位于所述隔热壁的低温侧的方式配置。
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