JP2664573B2 - 真空断熱壁の充填材 - Google Patents
真空断熱壁の充填材Info
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- JP2664573B2 JP2664573B2 JP3296373A JP29637391A JP2664573B2 JP 2664573 B2 JP2664573 B2 JP 2664573B2 JP 3296373 A JP3296373 A JP 3296373A JP 29637391 A JP29637391 A JP 29637391A JP 2664573 B2 JP2664573 B2 JP 2664573B2
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- vacuum
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- fiber
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は真空断熱壁の充填材に
関し、詳しくは二重壁内部に断熱効果に優れる無機質繊
維よりなる充填材を充填し真空密閉してなる真空断熱壁
に使用される真空断熱壁の充填材に関する。
関し、詳しくは二重壁内部に断熱効果に優れる無機質繊
維よりなる充填材を充填し真空密閉してなる真空断熱壁
に使用される真空断熱壁の充填材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、大型の断熱容器などで高次の断熱
を行う必要のある断熱容器の構造として、容器を二重壁
としこの二重壁内部に断熱効果に優れる無機質粒子また
は繊維を充填し真空密閉したものが知られている。この
種断熱壁は、真空圧のレベルと粉末や繊維充填の相乗に
より、ある真空レベルにすると気体の対流や伝熱の影響
が除かれ、非常に優れた断熱性を発揮することが知られ
ている。
を行う必要のある断熱容器の構造として、容器を二重壁
としこの二重壁内部に断熱効果に優れる無機質粒子また
は繊維を充填し真空密閉したものが知られている。この
種断熱壁は、真空圧のレベルと粉末や繊維充填の相乗に
より、ある真空レベルにすると気体の対流や伝熱の影響
が除かれ、非常に優れた断熱性を発揮することが知られ
ている。
【０００３】この理由は、真空圧力により決定される内
部の気体分子の平均自由行程と、空隙を有する粉末等の
空隙の大きさとの相関において、ある真空圧力での気体
分子の平均自由行程が空隙より長くなると、熱伝導率に
影響する気体の自由行程が制限される結果と考えられて
いる。このときの断熱性能は、粉末等の内部やこれらの
接触点を熱が伝わる量によって決定され、例えば粉末系
の場合、粒径10μ前後シリカ系微粉末を充填し真空度を
0.1〜1Torr 以下とした場合、平均温度20℃での熱伝導
率が10-2〜10-3Wm/K、繊維系の場合では、繊維径１〜10
μでSiO2成分リッチの無機質繊維を充填し真空度を 0.1
Torr以下とした場合、熱伝導率は10-3Wm/Kのオーダーと
なることが知られている。
部の気体分子の平均自由行程と、空隙を有する粉末等の
空隙の大きさとの相関において、ある真空圧力での気体
分子の平均自由行程が空隙より長くなると、熱伝導率に
影響する気体の自由行程が制限される結果と考えられて
いる。このときの断熱性能は、粉末等の内部やこれらの
接触点を熱が伝わる量によって決定され、例えば粉末系
の場合、粒径10μ前後シリカ系微粉末を充填し真空度を
0.1〜1Torr 以下とした場合、平均温度20℃での熱伝導
率が10-2〜10-3Wm/K、繊維系の場合では、繊維径１〜10
μでSiO2成分リッチの無機質繊維を充填し真空度を 0.1
Torr以下とした場合、熱伝導率は10-3Wm/Kのオーダーと
なることが知られている。
【０００４】
【従来の技術の問題点】しかしながら、上記断熱壁にお
いて二重壁内部を高度な真空度とした場合、これらは大
きな大気圧の影響を受け変形するので、断熱容器の全体
の形状によって異なるが特に方形形状をなす断熱容器の
場合、二重壁を結合する端部材料が大気圧の影響により
変形したり、二重壁間が接近してしまう問題が生じ、充
填物の耐圧性が必要となる。
いて二重壁内部を高度な真空度とした場合、これらは大
きな大気圧の影響を受け変形するので、断熱容器の全体
の形状によって異なるが特に方形形状をなす断熱容器の
場合、二重壁を結合する端部材料が大気圧の影響により
変形したり、二重壁間が接近してしまう問題が生じ、充
填物の耐圧性が必要となる。
【０００５】このような問題を解消するため、本願出願
人は断熱性に優れたSiO2成分リッチ繊維よりなり、この
繊維を平面方向へ配列させた無機質繊維製マットを二重
壁内への充填材とし、しかもこのマットを大気圧に等し
い圧力で予め圧縮しておき、これを二重壁内に充填後内
部を真空にすることにより、繊維マットを断熱に寄与さ
せると同時に二重壁内での耐圧部材とすることを提案し
たが、繊維マットを予備的に圧縮してもマットの断熱効
果と耐圧性向上の効果はそれほど望めず、またマットを
圧縮するので見かけ比重も増加し重量も嵩むなどの問題
が生じた。
人は断熱性に優れたSiO2成分リッチ繊維よりなり、この
繊維を平面方向へ配列させた無機質繊維製マットを二重
壁内への充填材とし、しかもこのマットを大気圧に等し
い圧力で予め圧縮しておき、これを二重壁内に充填後内
部を真空にすることにより、繊維マットを断熱に寄与さ
せると同時に二重壁内での耐圧部材とすることを提案し
たが、繊維マットを予備的に圧縮してもマットの断熱効
果と耐圧性向上の効果はそれほど望めず、またマットを
圧縮するので見かけ比重も増加し重量も嵩むなどの問題
が生じた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記問題
点に鑑み、内部真空度と繊維の接触点等の適度な条件を
維持可能でしかも耐圧強度にも優れる真空断熱壁の充填
材を得ることを目的としてなされたものである。
点に鑑み、内部真空度と繊維の接触点等の適度な条件を
維持可能でしかも耐圧強度にも優れる真空断熱壁の充填
材を得ることを目的としてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明の真空断
熱壁の充填材は、内部が真空にされる二重壁内に充填さ
れるマット状断熱充填材であって、平面方向に繊維を配
向させて成形した無機質繊維マット状体に無機質繊維の
配向方向が厚さ方向となる部分を部分的にかつ均一分散
状に設けてなることを特徴とするものである。
熱壁の充填材は、内部が真空にされる二重壁内に充填さ
れるマット状断熱充填材であって、平面方向に繊維を配
向させて成形した無機質繊維マット状体に無機質繊維の
配向方向が厚さ方向となる部分を部分的にかつ均一分散
状に設けてなることを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】この発明において断熱壁内に充填される断熱材
としてSiO2成分リッチの無機質繊維を平面方向へ配向し
てなるマットが前提とされる。平面方向に繊維を配列し
た場合、そのマットには厚さ方向に延在する繊維が極め
て少ないことから厚さ方向への伝熱性は極めて小さく、
断熱性はかなり高い。しかし、このような配向性を持つ
繊維マットにおける平面座標ｘ，ｙ軸方向に対する圧縮
強度とこれらに直交するｚ軸方向への圧縮強度を比較し
た場合、力学的性質は後者は前者に比しかなり下回る。
としてSiO2成分リッチの無機質繊維を平面方向へ配向し
てなるマットが前提とされる。平面方向に繊維を配列し
た場合、そのマットには厚さ方向に延在する繊維が極め
て少ないことから厚さ方向への伝熱性は極めて小さく、
断熱性はかなり高い。しかし、このような配向性を持つ
繊維マットにおける平面座標ｘ，ｙ軸方向に対する圧縮
強度とこれらに直交するｚ軸方向への圧縮強度を比較し
た場合、力学的性質は後者は前者に比しかなり下回る。
【０００９】また、このマットの圧縮強度を増すには前
記ｚ軸方向への繊維の配向性を高めれば良いが、このよ
うにすると当然のこととして断熱性が著しく低下する。
繊維マットに加わる外圧に対する圧縮強度と伝熱性の調
和点を考慮すると、最も断熱性が良好な状態にマットを
成形しても圧縮によりこれが犠牲になる訳であるから、
これ以下の断熱性犠牲を払ってｚ軸方向の繊維配向を増
やし、圧縮強度を付加する方がより良い断熱性が結果的
に得られる。
記ｚ軸方向への繊維の配向性を高めれば良いが、このよ
うにすると当然のこととして断熱性が著しく低下する。
繊維マットに加わる外圧に対する圧縮強度と伝熱性の調
和点を考慮すると、最も断熱性が良好な状態にマットを
成形しても圧縮によりこれが犠牲になる訳であるから、
これ以下の断熱性犠牲を払ってｚ軸方向の繊維配向を増
やし、圧縮強度を付加する方がより良い断熱性が結果的
に得られる。
【００１０】この場合、図１に示すように繊維マット１
のｘｙ軸方向（平面方向）の面積をＬ1 、ｚ軸方向（厚
さ方向）の繊維配列の面積をＬ2、それぞれの熱伝導率
をλxy、λZ また弾性率をＥxy、ＥZ とすると（添字の
xy及びz はそれぞれの方向を示す) 、繊維マット全体の
平均熱伝導率をλ、同弾性率をＥとすると λ＝（λZ Ｌ1 ＋λxyＬ2 ）／（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）… Ｅ＝（ＥZ Ｌ1 ＋ＥxyＬ2 ）／（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）… この場合、例えばＬ1 ：Ｌ2 ＝９：１、λxy＝0.01W/m
k、λZ ＝0.004W/mk 、Ｅxy＝200kgf/cm2、ＥZ ＝17kgf
/cm2 とすると式に代入して λ＝0.0046W/mK Ｅ＝35.3 kgf/cm2 となる。
のｘｙ軸方向（平面方向）の面積をＬ1 、ｚ軸方向（厚
さ方向）の繊維配列の面積をＬ2、それぞれの熱伝導率
をλxy、λZ また弾性率をＥxy、ＥZ とすると（添字の
xy及びz はそれぞれの方向を示す) 、繊維マット全体の
平均熱伝導率をλ、同弾性率をＥとすると λ＝（λZ Ｌ1 ＋λxyＬ2 ）／（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）… Ｅ＝（ＥZ Ｌ1 ＋ＥxyＬ2 ）／（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）… この場合、例えばＬ1 ：Ｌ2 ＝９：１、λxy＝0.01W/m
k、λZ ＝0.004W/mk 、Ｅxy＝200kgf/cm2、ＥZ ＝17kgf
/cm2 とすると式に代入して λ＝0.0046W/mK Ｅ＝35.3 kgf/cm2 となる。
【００１１】即ち、ｘｙ平面に全て繊維を配向したマッ
トではλ＝0.004W/mK 、Ｅ＝17kgf/cm2 となるのに対
し、10％の面積に相当する部分を厚さ方向に配列するだ
けで熱伝導率は上述のように0.0046W/mKとやや大きくな
るが弾性率は35.3 kgf/cm2と圧縮強度が倍以上となる。
トではλ＝0.004W/mK 、Ｅ＝17kgf/cm2 となるのに対
し、10％の面積に相当する部分を厚さ方向に配列するだ
けで熱伝導率は上述のように0.0046W/mKとやや大きくな
るが弾性率は35.3 kgf/cm2と圧縮強度が倍以上となる。
【００１２】
【実施例】次にこの発明の実施例について説明する。図
１はこの発明の実施例の要部斜視図、図２は他の実施例
の斜視図である。
１はこの発明の実施例の要部斜視図、図２は他の実施例
の斜視図である。
【００１３】〔実施例１〕SiO2成分35〜45重量％、Al2O
3 成分10〜20重量％、CaO 成分30〜40重量％、MgO 成分
5〜10重量％、及び繊維径 5〜8 μm のミネラル繊維よ
りなる厚さ２cmの繊維マット１であって、ｘｙ平面方向
に繊維が配向され、同平面方向の弾性率が200kgf/cm2、
同熱伝導率が0.01W/mk、ｚ軸方向の弾性率が17kgf/c
m2 、同熱伝導率が0.004W/mkのものを用意し、図１に示
すようにこのマット１に面積比が９：１となるように２
×２cmの正方形状の貫通孔２…２を均一分散状に穿設
し、次いでマット穿設片３…３を90度向きを変え繊維を
ｚ軸方向に沿わせて再び穿設孔に挿入し充填材Ａとし
た。このマット全体の厚さ方向の弾性率、及び熱伝導率
を測定したところ弾性率は35.3 kgf/cm2、また熱伝導率
は0.0046W/mKであった。
3 成分10〜20重量％、CaO 成分30〜40重量％、MgO 成分
5〜10重量％、及び繊維径 5〜8 μm のミネラル繊維よ
りなる厚さ２cmの繊維マット１であって、ｘｙ平面方向
に繊維が配向され、同平面方向の弾性率が200kgf/cm2、
同熱伝導率が0.01W/mk、ｚ軸方向の弾性率が17kgf/c
m2 、同熱伝導率が0.004W/mkのものを用意し、図１に示
すようにこのマット１に面積比が９：１となるように２
×２cmの正方形状の貫通孔２…２を均一分散状に穿設
し、次いでマット穿設片３…３を90度向きを変え繊維を
ｚ軸方向に沿わせて再び穿設孔に挿入し充填材Ａとし
た。このマット全体の厚さ方向の弾性率、及び熱伝導率
を測定したところ弾性率は35.3 kgf/cm2、また熱伝導率
は0.0046W/mKであった。
【００１４】〔実施例２〕実施例１で使用したミネラル
繊維マット１を使用し、穿設孔を設けることなく横方向
成分と縦方向成分が丁度９：１となるように波型に折曲
し、包絡線での厚さが４cmとなる充填材Ａを得た。この
マット１全体の厚さ方向の弾性率、及び熱伝導率を測定
したところ弾性率及び熱伝導率は共に実施例１と略同じ
結果となった。
繊維マット１を使用し、穿設孔を設けることなく横方向
成分と縦方向成分が丁度９：１となるように波型に折曲
し、包絡線での厚さが４cmとなる充填材Ａを得た。この
マット１全体の厚さ方向の弾性率、及び熱伝導率を測定
したところ弾性率及び熱伝導率は共に実施例１と略同じ
結果となった。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の真空断
熱壁の充填材Ａは、繊維配向方向が平面方向を基調とす
るものの、部分的に厚さ方向への繊維配向とされている
ため、全体の厚さ方向の弾性率が著しく向上し耐圧強度
に優れ、しかも厚さ方向の繊維配列は平面配列部分に対
し非常に少ない面積であるのでこれによる断熱性の犠牲
は僅かで実用的に殆ど問題がなく、真空断熱壁内の充填
材として非常に優れた性能を有するのである。
熱壁の充填材Ａは、繊維配向方向が平面方向を基調とす
るものの、部分的に厚さ方向への繊維配向とされている
ため、全体の厚さ方向の弾性率が著しく向上し耐圧強度
に優れ、しかも厚さ方向の繊維配列は平面配列部分に対
し非常に少ない面積であるのでこれによる断熱性の犠牲
は僅かで実用的に殆ど問題がなく、真空断熱壁内の充填
材として非常に優れた性能を有するのである。
【図１】この発明の実施例の斜視図である。
【図２】他の実施例の斜視図である。
Ａ…充填材、 １…繊維マット、 ２…貫通孔、 ３…
マット穿設片
マット穿設片
Claims (1)
- 【請求項１】 内部が真空にされる二重壁内に充填され
るマット状断熱充填材であって、平面方向に繊維を配向
させて成形した無機質繊維マット状体に無機質繊維の配
向方向が厚さ方向となる部分を部分的にかつ均一分散状
に設けてなることを特徴とする真空断熱壁の充填材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3296373A JP2664573B2 (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 真空断熱壁の充填材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3296373A JP2664573B2 (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 真空断熱壁の充填材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05106783A JPH05106783A (ja) | 1993-04-27 |
| JP2664573B2 true JP2664573B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=17832715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3296373A Expired - Lifetime JP2664573B2 (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 真空断熱壁の充填材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2664573B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW593919B (en) * | 2002-05-31 | 2004-06-21 | Matsushita Refrigeration | Vacuum heat insulating material and method for producing the same, and refrigerator using the vacuum heat insulating material |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3819468A (en) * | 1971-06-28 | 1974-06-25 | Sander Ind Inc | High temperature insulation module |
-
1991
- 1991-10-15 JP JP3296373A patent/JP2664573B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05106783A (ja) | 1993-04-27 |
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