JP2017036790A

JP2017036790A - 断熱構造

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Publication number: JP2017036790A
Application number: JP2015157924A
Authority: JP
Inventors: 一藤山城; Kazuto Yamashiro; 今井　達也; Tatsuya Imai; 達也今井; 村岸　治; Osamu Murakishi; 治村岸; 良介浦口; Ryosuke Uraguchi; 孝河本; Takashi Kawamoto
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2017-02-16
Also published as: CN107850255A; CN107850255B; KR102599431B1; EP3336405A4; US20180231183A1; WO2017026101A1; EP3336405A1; KR20180038005A; EP3336405B1; US10378696B2

Abstract

【課題】断熱対象面を覆う積層真空断熱材に設けられる貫通孔の数を減らすことができる断熱構造を提供する。
【解決手段】断熱構造は、断熱対象面を覆う、互いに隣り合う少なくとも２つの第１積層真空断熱材と、断熱対象面に固定された、第１積層真空断熱材間の境界から突出する留め具と、境界に沿って延びて境界を覆う、留め具に挿通される貫通孔が形成された第２積層真空断熱材と、留め具に固定されて、第２積層真空断熱材および第１積層真空断熱材を保持する押え板と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層真空断熱材を含む断熱構造に関する。

従来から、断熱対象面を積層真空断熱材で覆う断熱構造が知られている。例えば、特許文献１の図２には、ボルトにより積層真空断熱材を断熱対象面に固定する断熱構造が開示されている。具体的に、この断熱構造では、積層真空断熱材に複数の貫通孔が設けられるとともに、断熱対象面に複数のねじ穴を設けられている。そして、ボルトが貫通孔を通じてねじ穴にねじ込まれ、ボルトの頭部に係合するワッシャによって積層真空断熱材が保持されている。

実開昭４９−１３２７７６号公報

しかしながら、断熱対象面を覆う積層真空断熱材は比較的に大きな面積を有するため、このような広い面状の積層真空断熱材に正確に貫通孔を設けることは困難である。

そこで、本発明は、断熱対象面を覆う積層真空断熱材に設けられる貫通孔の数を減らすことができる断熱構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の断熱構造は、断熱対象面を覆う、互いに隣り合う少なくとも２つの第１積層真空断熱材と、前記断熱対象面に固定された、前記第１積層真空断熱材間の境界から突出する留め具と、前記境界に沿って延びて前記境界を覆う、前記留め具に挿通される貫通孔が形成された第２積層真空断熱材と、前記留め具に固定されて、前記第２積層真空断熱材および前記第１積層真空断熱材を保持する押え板と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、断熱対象面を覆う第１積層真空断熱材間の境界を利用して留め具が配置されるので、広い面状の第１積層真空断熱材に設けられる貫通孔の数を減らすことができる。しかも、第２積層真空断熱材は第１積層真空断熱材間の境界に沿って延びる帯状であるので、このような帯状の第２積層真空断熱材には貫通孔を容易に形成することができる。

前記第１積層真空断熱材は、それらの間に隙間が形成されないように隣り合っていてもよい。この構成によれば、第１積層真空断熱材間の境界から断熱対象面が露出しないので、第２積層真空断熱材として断熱性能の低いものを使用することができる。

前記第１積層真空断熱材のそれぞれは、前記留め具の周囲で、一対の面ファスナにより前記断熱対象面に接合されていてもよい。この構成によれば、第１積層真空断熱材を断熱対象面に強固に固定することができる。

前記一対の面ファスナは、前記押え板と重なり合うように設けられていてもよい。この構成によれば、一対の面ファスナに押え板による押圧力が作用するため、一対の面ファスナ同士の剥離を防止することができる。

前記留め具は、ガラス繊維強化プラスチックからなってもよい。この構成によれば、留め具の強度を高く保ちつつ熱伝導率を低く抑えることができるため、留め具を通じた熱伝導が抑制される。

例えば、前記留め具は複数設けられており、前記第２積層真空断熱材には前記貫通穴が複数形成されていてもよい。

前記第２積層真空断熱材は複数設けられており、前記複数の第２積層真空断熱材のそれぞれは、前記複数の留め具のうちの隣り合う２つの留め具に跨るように延びていてもよい。この構成によれば、１つの第２積層真空断熱材に２つの貫通孔が形成されるため、第２積層真空断熱材の貫通孔の位置と留め具の位置とを簡単に合わせることができる。

少なくとも３つの前記第１積層真空断熱材が特定方向に並んでおり、前記留め具は、隣り合う前記第１積層真空断熱材間の各境界上に設けられており、前記押え板は複数設けられており、前記複数の押え板のそれぞれは、前記第１積層真空断熱材のそれぞれの両側に位置する前記留め具に係合する両端部を有する棒状部材であってもよい。この構成によれば、各押え板によって第１積層真空断熱材の中央部分をも保持することができる。しかも、各押え板を留め具に固定する際には、押え板の両端部を留め具に係合させるだけでよいので、押え板を簡単に固定することができる。

本発明によれば、断熱対象面を覆う積層真空断熱材に設けられる貫通孔の数を減らすことができる。

本発明の一実施形態に係る断熱構造の平面図である。図１のIIで示す部分の拡大図である。図２のIII−III線に沿った断面図である。図２のIV−IV線に沿った断面図である。変形例の断熱構造の部分的な平面図である。

図１〜図４に、本発明の一実施形態に係る断熱構造を示す。この断熱構造は、真空空間に曝される断熱対象面１への熱の侵入または断熱対象面１からの熱の放出を防ぐためのものである。

断熱対象面１を有する構造体１１は、例えば球形または円筒形のタンクである。この場合、断熱対象面１は曲面である。例えば、タンクは、それらの間に真空空間が確保される内槽および外槽を含む二重殻タンクであり、断熱対象面１は内槽の外側面である。ただし、断熱対象面１はフラットであってもよい。また、断熱対象面１を有する構造体１１は、タンクに限られず、どのような物であってもよい。

本実施形態では、断熱対象面１が広いため、断熱対象面１が少なくも３つの第１積層真空断熱材３で覆われている。第１積層真空断熱材３は、特定方向（図１の左右方向）に並んでいるとともに互いに隣り合っている。隣り合う第１積層真空断熱材３間の各境界３１は、複数の第２積層真空断熱材４で覆われている。ここで、「境界３１」とは、第１積層真空断熱材３の互いに対向する辺の間の領域をいう。

ただし、断熱対象面１が狭い場合は、第１積層真空断熱材３は少なくとも２つ設けられていればよい。この場合、第２積層真空断熱材４は１つだけ設けられていてもよい。

各第１積層真空断熱材３は、広い面状である。より詳しくは、各第１積層真空断熱材３は、前記特定方向と直交する方向に長い長方形状である。換言すれば、第１積層真空断熱材３は、幅方向に並んでいる。一方、各第２積層真空断熱材４は、境界３１に沿って延びる帯状である。ただし、各第１積層真空断熱材３の形状は、必ずしも長方形状である必要はなく、例えば三角形状や台形状などであってもよい。

第１積層真空断熱材３および第２積層真空断熱材４のそれぞれは、例えば、輻射シールドフィルムとスペーサが交互に積層された構造を有する。輻射シールドフィルムは、例えば、樹脂シートの表面にアルミニウム（金または銀でもよい）を蒸着させることにより形成される。スペーサは、熱伝導率の小さなシートである。このようなシートとしては、樹脂製のネット、織布、不織布などや、紙、ガラス繊維材などを用いることができる。

隣り合う第１積層真空断熱材３間の各境界３１上には、複数の留め具２が設けられている。各留め具２は、断熱対象面１に固定されており、境界３１から突出している。

本実施形態では、第１積層真空断熱材３がそれらの間に隙間が形成されないように隣り合っている。換言すれば、第１積層真空断熱材３の端面同士が面接触している。このため、後述する押え板５を留め具２に固定する前は、図４中に二点鎖線で示すように、各留め具２が存する位置で、第１積層真空断熱材３の端部が盛り上がっている。このように盛り上がった第１積層真空断熱材３の端部は、押え板５を留め具２に固定することにより平滑化される。

各留め具２は、断熱対象面１から垂直に延びる棒状部材である。また、本実施形態では、各留め具２がガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）からなる。このため、断熱対象面１には、各留め具２に対応する位置に、固定プレート１２が接合されている。例えば、固定プレート１２は、溶接またはネジ止めにより断熱対象面１に接合される。

固定プレート１２は、略正方形状をなしており、その中心にはねじ穴１３が設けられている。ただし、固定プレート１２が省略されて、ねじ穴１３が断熱対象面１に直接設けられていてもよい。一方、留め具２の一端には、ねじ穴１３と螺合するねじ山が形成されている。

ただし、各留め具２は、必ずしもねじ構造によって断熱対象面１に固定されている必要はない。例えば、各留め具２の一端にフランジが設けられており、このフランジが固定プレート１２と断熱対象面１とに挟まれてもよい。また、各留め具２は、必ずしもＧＦＲＰからなる必要はない。例えば、各留め具２が金属からなる場合は、各留め具２が溶接により断熱対象面１に固定されてもよい。

各第２積層真空断熱材４は、境界３１に沿って隣り合う２つの留め具２に跨るように延びている。このため、各留め具２の周囲では、隣り合う第２積層真空断熱材４の端部同士が重なり合っている。各第２積層真空断熱材４の両端部には、留め具２に挿通される貫通孔４１が形成されている。

隣り合う第２積層真空断熱材４の端部同士は、一対の面ファスナ６３，６４により接合されている（図２では、図面の簡略化のために面ファスナ６３，６４の作図を省略）。本実施形態では、断熱対象面１が極低温となることを想定している。このような極低温の環境では、接着剤を使用することができない。このため、面ファスナ６３，６４のそれぞれは、縫合により第２積層真空断熱材４に取り付けられている。

留め具２には、第１積層真空断熱材３および第２積層真空断熱材４を保持する複数の押え板５が固定されている。各押え板５は、各第１積層真空断熱材３の両側に位置する留め具２に係合する両端部を有する棒状部材である。各押え板５は、例えば金属からなる。本実施形態では、留め具２が前記特定方向にも並んでいるため、各押え板５は前記特定方向に延びている。ただし、隣り合う境界３１で留め具２の位置がずれており、各押え板５が斜めに延びていてもよい。

各留め具２の周囲では、隣り合う押え板５の端部同士が重なり合っている。各押え板５の両端部には、留め具２に挿通される貫通孔が形成されている。ただし、各押え板５の両端部には、貫通孔の代わりに留め具２と嵌合する切欠きが形成されていてもよい。

本実施形態では、各押え板５が、ナット７２により留め具２に固定されている。ナット７２は、各留め具２の他端に形成されたねじ山と螺合している。なお、押え板５とナット７２の間には、ワッシャ７１が介在している。

ただし、押え板５を留め具２に固定する方法としては、必ずしもナット７２を用いる必要はなく、種々の方法が採用可能である。例えば、留め具２に周方向に連続する環状溝が形成されており、押え板５の挿入穴に、その環状溝に嵌り込む係合片が形成されていてもよい。また、留め具２が頭部を有するボルトである場合は、その頭部による押圧によって、押え板５が留め具２に固定されてもよい。

各留め具２の周囲では、各第１積層真空断熱材３が一対の面ファスナ６１，６２により断熱対象面１に接合されている。面ファスナ６１，６２は、押え板５と重なり合うように設けられている。本実施形態では、一方の面ファスナ６１がネジ止めにより固定プレート１２を介して断熱対象面１に取り付けられており、他方の面ファスナ６１が縫合により第１積層真空断熱材３に取り付けられている。

以上説明したように、本実施形態の断熱構造では、断熱対象面１を覆う第１積層真空断熱材３間の境界３１を利用して留め具２が配置されるので、広い面状の第１積層真空断熱材３に設けられる貫通孔の数を減らす（本実施形態ではゼロにする）ことができる。しかも、第２積層真空断熱材４は第１積層真空断熱材３間の境界３１に沿って延びる帯状であるので、このような帯状の第２積層真空断熱材４には貫通孔４１を容易に形成することができる。

また、本実施形態では、各留め具２がＧＦＲＰからなるので、留め具２の強度を高く保ちつつ熱伝導率を低く抑えることができる。このため、留め具２を通じた熱伝導が抑制される。

さらに、本実施形態では、各押え板５が各第１積層真空断熱材３を横断するように延びているので、各押え板５によって第１積層真空断熱材３の中央部分をも保持することができる。しかも、各押え板５を留め具２に固定する際には、押え板５の両端部を留め具２に係合させるだけでよいので、押え板５を簡単に固定することができる。

（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、各押え板５は、３つ以上の留め具２に跨る長さの棒状部材であってもよい。また、棒状部材である押え板５は、１つの第１積層真空断熱材３の中央付近でＸ字状に交差するように配置されていてもよい。

さらに、各押え板５は必ずしも棒状部材である必要はなく、図５に示すように、各押え板５が円盤状であってもよい。また、図示は省略するが、押え板５は、例えば、隣り合う２つの第１積層真空断熱材３を覆う、横３つ縦２つの留め具２に固定される１つの網目部材（例えば、エキスパンドメタル、パンチングメタル）であってもよい。網目部材は、３つ以上の第１積層真空断熱材３を覆う大きさを有していてもよい。あるいは、各留め具２は、断熱対象面１に取り付けられた金具に結び付けられる結束バンドであってもよいし、折り曲げられた金属片であってもよい。

また、第２積層真空断熱材４は、第１積層真空断熱材３間の境界３１と同じ長さを有し、第２積層真空断熱材４に３つ以上の貫通孔４１が形成されていてもよい。ただし、前記実施形態のように、１つの境界３１に対して複数の第２積層真空断熱材４が設けられており、１つの第２積層真空断熱材４に２つの貫通孔４１が形成されていれば、第２積層真空断熱材４の貫通孔４１の位置と留め具２の位置とを簡単に合わせることができる。

また、前記実施形態では、各第１積層真空断熱材３が各留め具２の周囲で一対の面ファスナ６１，６２により断熱対象面１に固定されていたが、面ファスナ６１，６２は省略可能である。面ファスナ６１，６２がなくても、押え板５の押圧によって第１積層真空断熱材３が断熱対象面１に固定されるからである。ただし、面ファスナ６１，６２があれば、第１積層真空断熱材３を断熱対象面１に強固に固定することができる。しかも、前記実施形態では、面ファスナ６１，６２が押え板５と重なり合うように設けられているので、面ファスナ６１，６２に押え板５による押圧力が作用する。このため、面ファスナ６１，６２同士の剥離を防止することができる。

また、第１積層真空断熱材３同士の間には隙間が形成されていてもよい。ただし、前記実施形態のように第１積層真空断熱材３同士の間に隙間が形成されなければ、第１積層真空断熱材３間の境界３１から断熱対象面１が露出しないので、第２積層真空断熱材４として断熱性能の低いものを使用することができる。

本発明は、タンクだけでなく例えば宇宙構造物などにも広く適用可能である。

１断熱対象面
２留め具
３第１積層真空断熱材
３１境界
４第２積層真空断熱材
４１貫通孔
５押え板
６１〜６４面ファスナ

Claims

断熱対象面を覆う、互いに隣り合う少なくとも２つの第１積層真空断熱材と、
前記断熱対象面に固定された、前記第１積層真空断熱材間の境界から突出する留め具と、
前記境界に沿って延びて前記境界を覆う、前記留め具に挿通される貫通孔が形成された第２積層真空断熱材と、
前記留め具に固定されて、前記第２積層真空断熱材および前記第１積層真空断熱材を保持する押え板と、
を備える、断熱構造。
前記第１積層真空断熱材は、それらの間に隙間が形成されないように隣り合っている、請求項１に記載の断熱構造。
前記第１積層真空断熱材のそれぞれは、前記留め具の周囲で、一対の面ファスナにより前記断熱対象面に接合されている、請求項１または２に記載の断熱構造。
前記一対の面ファスナは、前記押え板と重なり合うように設けられている、請求項３に記載の断熱構造。
前記留め具は、ガラス繊維強化プラスチックからなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の断熱構造。
前記留め具は複数設けられており、
前記第２積層真空断熱材には前記貫通穴が複数形成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の断熱構造。
前記第２積層真空断熱材は複数設けられており、前記複数の第２積層真空断熱材のそれぞれは、前記複数の留め具のうちの隣り合う２つの留め具に跨るように延びている、請求項６に記載の断熱構造。
少なくとも３つの前記第１積層真空断熱材が特定方向に並んでおり、前記留め具は、隣り合う前記第１積層真空断熱材間の各境界上に設けられており、
前記押え板は複数設けられており、前記複数の押え板のそれぞれは、前記第１積層真空断熱材のそれぞれの両側に位置する前記留め具に係合する両端部を有する棒状部材である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の断熱構造。