JP2019094964A - 二重断熱壁構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを抑制することができる二重断熱壁構造体を提供する。【解決手段】実施形態に係る二重断熱壁構造体１は、内壁１０の端部と外壁２０の端部とを接続し、内壁１０及び外壁２０とで囲われた密閉空間４０を減圧状態とした二重断熱壁構造体１であって、内壁１０と、外壁２０と、内壁１０の端部と外壁２０の端部との間に接合され、熱伝導を実質的に低減抑制できるように内壁１０の壁厚よりも薄く、折り曲げられるように長い薄板材３０と、を備え、密閉空間４０を減圧状態にしたときに、内壁１０の端部と外壁２０の端部とは接近し、薄板材３０は折り曲げられる。【選択図】図１

Description

本発明は、二重断熱壁構造体に関するものであり、例えば、内壁と外壁とで囲まれた密閉空間を減圧状態にした二重断熱壁構造体に関する。

特許文献１には、同心の内管と外管とをベローズで接続して、内管と外管とで囲まれた密閉空間を減圧状態にすることが記載されている。

特開２０１１−０８０７１９号公報

内管と外管とをつなぐベローズは、規格品では安価に手に入りやすいが、内管径や外管径が大きくなって、規格外となるとカスタマイズ品となり、調達コストが上昇する。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、規格外の寸法の内壁及び外壁を用いた二重断熱構造体を製造する場合であっても、製造コストを抑制することができる二重断熱壁構造体を提供する。

本発明の一態様に係る二重断熱壁構造体は、内壁の端部と外壁の端部とを接続し、前記内壁及び前記外壁とで囲われた密閉空間を減圧状態とした二重断熱壁構造体であって、前記内壁と、前記外壁と、前記内壁の端部と前記外壁の端部との間に接合され、熱伝導を実質的に低減抑制できるように前記内壁の壁厚よりも薄く、折り曲げられるように長い薄板材と、を備え、前記密閉空間を減圧状態にしたときに、前記内壁の端部と前記外壁の端部とは接近し、前記薄板材は折り曲げられる。このような構成とすることにより、規格外の寸法の二重断熱構造体を製造する場合であっても製造コストを抑制することができる。

本発明により、規格外の寸法の二重断熱壁構造体を製造する場合であっても製造コストを抑制することができる。

実施形態に係る二重断熱壁構造体を例示した断面図であり、真空引きする前の状態を示す。 実施形態に係る二重断熱壁構造体を例示した断面図であり、真空引きした後の状態を示す。 比較例に係る二重断熱壁構造体を例示した断面図である。 実施形態の変形例に係る二重断熱壁構造体を例示した断面図であり、真空引きする前の状態を示す。 実施形態の変形例に係る二重断熱壁構造体を例示した断面図であり、真空引きした後の状態を示す。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施形態）
実施形態に係る二重断熱壁構造体を説明する。まず、二重断熱壁構造体の構成を説明する。図１は、実施形態に係る二重断熱壁構造体を例示した断面図であり、真空引きする前の状態を示す。図２は、実施形態に係る二重断熱壁構造体を例示した断面図であり、真空引きした後の状態を示す。

図１及び図２に示すように、二重断熱壁構造体１は、内壁１０と、外壁２０と、薄板材３０と、を備えている。二重断熱壁構造体１は、内壁１０の端部と外壁２０の端部とを薄板材３０を介して接続し、内壁１０及び外壁２０とで囲われた密閉空間４０を減圧状態としている。二重断熱壁構造体１は、例えば、真空断熱炉の炉内５０を高温に保つ断熱壁に用いられる。

内壁１０は、例えば、湾曲した板状の部材である。内壁１０は、半円を断面として一方向に延びた半円筒形をした部分を有してもよい。図１及び図２では、内壁１０の一部を示している。半円筒形をした部分において、湾曲した内側が真空断熱炉の炉内５０に面している。半円筒形をした部分において、湾曲した外側が密閉空間４０に面している。内壁１０における密閉空間４０に面した面を内面１１、内面１１の反対側の面を外面１２という。内壁１０の端部において、端面１５は内面１１と外面１２との間を接続した面である。内壁１０の厚さ、すなわち、内面１１と外面１２との間の長さは、例えば、４ｍｍである。内面１１は、外壁２０の内面２１と対向している。なお、内壁１０は、外壁２０とで囲まれた密閉空間４０を減圧状態とすることができれば、半円筒形以外の形状でもよい。また、内壁１０の厚さも適宜変更してもよい。

内壁１０は、本体部１３及び平板部１４を含んでもよい。平板部１４は、内壁１０の端部に設けられた平板状の部分である。本体部１３は、内壁１０の平板部１４以外の部分であり、例えば、半円筒形をした部分である。内壁１０が本体部１３及び平板部１４を含んでいる場合には、内面１１は、本体部１３の部分の内面１１ａと、平板部１４の部分の内面１１ｂと、を含んでいる。内壁１０の端面１５は平板部１４の端部に形成されている。

平板部１４における端面１５と内面１１ｂとの角部は、面取りされている。これにより、密閉空間４０を減圧状態にした場合に、折り曲げられた薄板材３０が角部に押し付けられ、薄板材３０に穴が開いてしまうことを抑制することができる。

内壁１０は、材料として、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４）を含んでいる。内壁１０は、材料として、ステンレス以外の材料を含んでもよいし、金属以外の材料で構成されてもよい。

外壁２０は、例えば、湾曲した板状の部材である。外壁２０は、半円を断面として一方向に延びた半円筒形をした部分を有してもよい。図１及び図２では、外壁２０の一部を示している。半円筒形をした部分において、湾曲した内側が密閉空間４０に面している。外壁２０における密閉空間４０に面した面を内面２１、内面２１の反対側の面を外面２２という。外壁２０の端部において、端面２５は内面２１と外面２２との間を接続した面である。外壁２０の厚さ、すなわち、内面２１と外面２２との間の長さは、例えば、４ｍｍである。内面２１は、内壁１０の内面１１と対向している。また、外壁２０の端面２５は、内壁１０の平板部１４の内面１１ｂに対向している。なお、外壁２０は、内壁１０とで囲まれた密閉空間４０を減圧状態とすることができれば、半円筒形以外の形状でもよい。また、外壁２０の厚さも適宜変更してもよい。

外壁２０は、材料として、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４）を含んでいる。外壁２０は、材料として、ステンレス以外の材料で構成されてもよいし、金属以外の材料で構成されてもよい。

薄板材３０は、内壁１０の端部と外壁２０の端部との間に接合されている。具体的には、例えば、内壁１０における端面１５と外面１２とのなす角部を含む端部と、外壁２０における端面２５と外面２２とのなす角部を含む端部とに接合されている。

薄板材３０は、内壁１０から外壁２０への熱伝導を実質的に低減抑制できるように内壁１０の壁厚よりも薄い板状である。薄板材３０の厚さは、例えば、０．８ｍｍである。薄板材３０における密閉空間４０に面した面を内面３１、内面３１の反対側の面を外面３２という。薄板材３０は、密閉空間４０を減圧状態にしたときに折り曲げられるように長くなっている。薄板材３０は、材料として、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４）を含んでいる。なお、薄板材３０の材料は、ステンレス以外の金属を含んでもよい。また、密閉空間４０を減圧状態にしたときに折り曲げられるならば、金属以外の材料を含んでもよいし、薄板材３０の厚さも適宜変更してもよい。

薄板材３０は、密閉空間４０を減圧状態にしたときに折り曲げられる。薄板材３０は、真空引きにより、変形することで、蛇腹構造を構成してもよい。薄板材３０が折り曲げられる場合には、例えば、内面３１が山折り、外面３２が谷折りとなるように、密閉空間４０側に折り曲げられてもよい。薄板材３０が折り曲げられる場合には、薄板材３０が重ね合わせられないように折り曲げられることが望ましい。すなわち、折り曲げられた薄板材３０同士が接触しないことが望ましい。これにより、内壁１０から外壁２０への熱伝導を低減抑制することができる。

折り曲げられた薄板材３０同士が接触しないように、間に断熱材６０を挟んでもよい。具体的には、断熱材６０は、例えば、薄板材３０の外面３２上に設けられている。薄板材３０が折り曲げられる場合には、断熱材６０は、折り曲げられた薄板材３０の間に挟まれる。断熱材６０は、材料として、例えば、低熱伝導率の材料を含むことが望ましい。断熱材６０は柔軟性を有することが望ましい。断熱材６０は、材料として、グラスファイバーを含んでもよい。

次に、二重断熱壁構造体１の動作を説明する。図１に示す二重断熱壁構造体１の密閉空間４０が真空引きされると、薄板材３０は、吸引力により、密閉空間４０側に折り曲げられる。そして、密閉空間４０を減圧状態にしたときに、内壁１０の端部と外壁２０の端部とは接近する。具体的には、外壁２０の端面２５と、外壁２０の端面２５に対向した内壁１０の平板部１４との間が接近する。断熱材６０は、折り曲げられた薄板材３０同士が接触しないように、薄板材３０の間に挟まれる。例えば、谷折りに折り曲げられた外面３２の内側に断熱材６０が挟み込まれる。

密閉空間４０が減圧状態になったときに、外壁２０の端部と内壁１０の端部とは接続される。例えば、外壁２０の端部は、内壁１０の端部に固定されてもよい。具体的には、密閉空間４０が減圧状態にされたことによる吸引力により、外壁２０の端面２５は、断熱材６０を挟んで折り曲げられた薄板材３０を介して、平板部１４上に固定されてもよい。このようにして、密閉空間４０が減圧状態とされる。

次に、二重断熱壁構造体１の効果を説明する前に、比較例を説明する。そして、比較例と対比させながら、本実施形態の効果を説明する。

図３は、比較例に係る二重断熱壁構造体１０１を例示した断面図である。図３には、二重断熱壁構造体１０１における断熱炉の蓋１８０として用いられる部分も示している。図３に示すように、比較例の二重断熱壁構造体１０１は、内管１１０が外管１２０の内部に同心円状に配置され、内管１１０及び外管１２０とで囲われた密閉空間１４０を減圧状態としている。内管１１０の端部と外管１２０の端部とは、ベローズ１３０によって接続されている。比較例の断熱炉は小型であり、規格品のベローズ１３０を使用することができる。

しかしながら、断熱炉が大型になった場合には、ベローズ１３０のコストが高くなる。すなわち、内管１１０及び外管１２０が所定のサイズよりも大きくなると、それに適合するベローズ１３０は規格品とされていない。そのため、規格外のべローズ１３０を一つ一つ特注で作製しなければならず、コストが高くなる。したがって、断熱炉全体の価格が上昇する。また、ベローズ１３０を特注とするため、ベローズ作製に長時間を要する。結果的に、二重断熱壁構造体１０１の製造に多くの工程を必要とする。

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態の二重断熱壁構造体１は、内壁１０の端部と外壁２０の端部との間に接合された薄板材３０を備えている。そして、密閉空間４０を減圧状態とする場合に、薄板材３０をベローズのように折り曲げることができる。よって、薄板材３０による内壁１０から外壁２０への熱伝導を低減することができる。また、薄板材３０による熱伝導を低減することができるので、内壁１０と外壁２０との接合部からの放熱を低減することができる。

例えば、２００℃以上の温度では熱伝導率の低い樹脂材料を使用することができない。しかしながら、二重断熱壁構造体１の薄板材３０を金属製とすれば、このような高温の断熱炉にも使用することができる。

また、内壁１０と外壁２０との接合部は、薄板材３０を減圧状態にする吸引力により折り曲げた構造となっている。よって、規格品のベローズの蛇腹構造のような複雑な構造となっておらず、薄板材３０の作製に要するコスト及び時間を抑制することができる。これにより、規格外の寸法の二重断熱壁構造体１を製造する場合であっても製造コストを抑制することができる。

さらに、密閉空間４０を減圧状態にした場合に、折り曲げられる薄板材３０同士が接触しないように、断熱材６０が薄板材３０の間に挟まれる。これにより、内壁１０から外壁２０への熱伝導を低減することができ、断熱炉の効率を向上させることができる。

薄板材３０が折り曲げられる場合に、薄板材３０が接触する内壁１０または外壁２０の端面の角部を面取りしている。よって、折り曲げられた薄板材３０が角部に押し付けられ、薄板材３０に穴が開いてしまうことを抑制することができる。

（変形例）
次に、実施形態の変形例を説明する。図４は、実施形態の変形例に係る二重断熱壁構造体を例示した断面図であり、真空引きする前の状態を示す。図５は、実施形態の変形例に係る二重断熱壁構造体を例示した断面図であり、真空引きした後の状態を示す。

図４及び図５に示すように、二重断熱壁構造体１aは、内壁１０としての内蓋と、外壁２０としての外蓋と、薄板材３０と、断熱材６０と、リング形状部材７０とを備えている。二重断熱壁構造体１ａは、内壁１０の端部と外壁２０の端部とを薄板材３０を介して接続し、内壁１０及び外壁２０とで囲われた密閉空間４０を減圧状態としている。二重断熱壁構造体１ａは、例えば、真空断熱炉の炉内５０を高温に保つ断熱壁に用いられる。

内壁１０は、例えば、内蓋であり、湾曲した半球状の部分を有する部材である。外面１２のうち、半球状の部分は、真空断熱炉の炉内５０に面している。なお、内壁１０は、外壁２０とで囲まれた密閉空間を減圧状態とすることができれば、湾曲した半球状の形状に限らず、半円筒形をした部分を有してもよい。また、半球状、半円筒状以外の形状でもよい。

外壁２０は、例えば、外蓋であり、湾曲した半球状の部分を有する部材である。内面２１は、内壁１０の内面１１と対向している。なお、外壁２０は、内壁１０とで囲まれた密閉空間を減圧状態とすることができれば、湾曲した半球状の形状に限らず、半円筒形をした部分を有してもよい。また、半球状、半円筒状以外の形状でもよい。

外壁２０は、内壁１０を覆うように配置されている。外壁２０の内面２１と、内壁１０の内面１１と、の間の空間は、密閉空間４０として減圧状態にされる。

薄板材３０は、内壁１０の端部と外壁２０の端部との間に接合されている。断熱材６０は、例えば、薄板材３０の外面３２に渡って設けられている。断熱材６０は柔軟性を有している。薄板材３０の内面３１側には、リング形状部材７０が設けられている。リング形状部材７０は、円環状である。複数のリング形状部材７０が間隔を空けて設けられてもよい。リング形状部材７０の外周面は、薄板材３０の内面３１に接している。

密閉空間４０が真空引きされると薄板材３０は、密閉空間４０側に折り曲げられる。折り曲げられた薄板材３０は、リング形状部材７０と外壁２０の端面２５との間、または、リング形状部材７０と内壁１０の内面１１との間に挟まれる。リング形状部材７０が複数配置されている場合には、折り曲げられた薄板材３０は、リング形状部材７０とリング形状部材７０との間にも挟まれる。

断熱材６０は、折り曲げられた薄板材３０同士が接触しないように、薄板材３０の間に挟まれる。例えば、谷折りに折り曲げられた内側に断熱材６０が挟み込まれる。断熱材６０は、リング形状部品の間に押しつぶされるように挟まれる。平板部１４における内面１１は、外壁２０が接続したときに、減圧状態における吸引力により、外壁２０の端面２５を固定させてもよい。

本変形例に係る二重断熱壁構造体１ａによれば、リング形状部材７０を内壁１０と外壁２０との間に保持した状態で密閉空間４０を減圧し、薄板材３０を変形させている。よって、ベローズのような折り曲がり部分を複数個形成させることで、より断熱性を向上させることができる。また、リング形状部材７０の幅だけ密閉空間を大きくすることができ、効率よくスペースを活用することができる。これ以外の構成及び効果は、実施形態１の記載に含まれている。

以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。

１、１ａ 二重断熱壁構造体
１０ 内壁
１１ 内面
１２ 外面
１３ 本体部
１４ 平板部
１５ 端面
２０ 外壁
２１ 内面
２２ 外面
２５ 端面
３０ 薄板材
３１ 内面
３２ 外面
４０ 密閉空間
５０ 炉内
６０ 断熱材
７０ リング形状部材
１０１ 二重断熱壁構造体１０１
１１０ 内管
１２０ 外管
１３０ ベローズ
１４０ 密閉空間
１８０ 蓋

Claims (1)

1. 内壁の端部と外壁の端部とを接続し、前記内壁及び前記外壁とで囲われた密閉空間を減圧状態とした二重断熱壁構造体であって、
   前記内壁と、
   前記外壁と、
   前記内壁の端部と前記外壁の端部との間に接合され、熱伝導を実質的に低減抑制できるように前記内壁の壁厚よりも薄く、折り曲げられるように長い薄板材と、
   を備え、
   前記密閉空間を減圧状態にしたときに、前記内壁の端部と前記外壁の端部とは接近し、前記薄板材は折り曲げられる、
   二重断熱壁構造体。

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