JP2860171B2

JP2860171B2 - 金属製断熱材

Info

Publication number: JP2860171B2
Application number: JP7518647A
Authority: JP
Inventors: シュラー、スタンリー・シー; ハイアス、ジョン・ジェー; ビアード、ティモシー・エル
Original assignee: RIIDARU Inc
Current assignee: RIIDARU Inc
Priority date: 1994-01-10
Filing date: 1995-01-09
Publication date: 1999-02-24
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: US5424139A; DE69535351T2; ATE349314T1; EP0739270A1; KR960705676A; WO1995018716A1; JPH09510151A; KR100216861B1; US5768781A; EP0739270B1; AU1600295A; AU676963B2; CA2176225C; DE69535351D1; CA2176225A1; EP0739270A4; DE739270T1

Description

【発明の詳細な説明】技術分野：本発明は、均一に引き延ばされ平らで薄い少なくとも
二枚の金属板と、これら金属板を均一な間隔をあけて配
置するために、金属板の間に連設される金属製セパレー
ターとを備える公知のタイプの金属製断熱材に関するも
のであり、特に、このような金属製断熱材のセパレータ
ーの改良に特徴がある。

背景技術：断熱材には様々な形態があり、自然素材や合成素材の
繊維織物や不織布で形成され、例えば、プラスチック、
グラスファイバー、ミネラルファイバー、セラミックフ
ァイバーなどが用いられる。これらの繊維性断熱材は、
特別な目的のために、つまり、これら断熱材が必要な環
境のために特別に設計されるものである。しかし、高湿
腐食条件を伴い得る非常に温度の高い環境のような従来
の断熱材がふさわしくない環境で、断熱材が特別に適用
されることがある。このような環境下では、従来の繊維
性断熱材は効果を発揮しない。なぜなら、これらの繊維
の溶解温度や軟化温度が、断熱材が機能しなければなら
ない温度よりも低いからである。また、断熱材が高湿条
件下で機能するとき、従来の繊維性断熱材は、水分を吸
収してしまう。吸収された水分は、そのような断熱材の
断熱効果を十二分に低下させてしまう。更に、高温高湿
環境はしばしば腐食性条件をも伴う。その腐食力は、従
来の繊維性断熱材を、いとも簡単に劣化させてしまう。

このような特殊な環境下では、金属製の断熱材が最適
であることは公知であった。この金属製断熱材は、均一
に引き延ばされ平らで薄い少なくとも二枚の金属板と、
これら金属板を均一な間隔をあけて配置するために、金
属板の間に連設される金属製セパレーターとを備える構
成を一般にしている。このような金属製断熱材は全体が
金属でできているため、高い温度と特殊な環境に耐える
ことができる。更に、金属薄板を用いる場合は、断熱材
の周辺部分を密封できるので、例えば、断熱材を実質水
密にし、水分が断熱材に入り込むことを防止できる。ま
た、断熱材のおかれた環境の高い温度のために、断熱材
に入り込み得る水分は気化し、大抵は放出される。ま
た、腐食作用のある条件下で用いる場合は、金属薄膜や
セパレーターなど断熱材を構成する金属を耐食性の金属
で作ることが可能であり、或いは、断熱材の全体か一部
に耐食性のコーティングや仕上げを施すことも可能であ
る。

このような金属製断熱材の最も早い成功例は、1965年
10月19日に発行されたルディの米国特許第3212864号と
考えられる。この特許で開示されているように、金属製
断熱材は、液体ナトリウム等の非常に高温の液体を導通
する導管を断熱するのに有効である。この断熱材は、熱
放射能の低い反射面をもつ複数の金属薄板でできてい
て、金属糸で織られた布や、幕、網で形成されたセパレ
ーターが、隣り合う金属薄板の間に、その金属板同士の
間隔を維持するために配設されている。

そのような断熱材の最近の例としては、同一の譲受人
のシェリダン他の米国特許第5011743号と第5111577号が
挙げられる。これらは、ルディ特許の開示する配置と同
様、間隔をあけて重ねた複数の金属薄板を利用するが、
ルディ特許は金属薄板とは別にセパレーターを用いるの
に対して、この二つの特許では、金属薄板は、隣り合う
金属薄板の少なくとも一方からの複数の隆起によって、
金属薄板の間に間隔をとっている。従って、金属薄板の
隆起が金属薄板同士の間隔を維持することによって、ル
ディ特許で示されたような独立別体のセパレーターは必
要とされない。シェリダン他の特許の断熱材は、高温の
熱源を、その比較的近くに隣接し温度に影響され易い部
位から断熱するという利用法で採用されている。こうし
た断熱材は、例えば、自動車の高温の排気部分を、車床
部等の温度に影響され易い部分から断熱するために利用
されてきた。

ごく基本的に言えば、ルディ特許やシェリダン他の特
許が示すような種類の断熱材においては、断熱は、間隔
をあけて配設されたアルミニウム箔のような金属薄板に
よって達成される。排気部分等の熱源から断熱材の第一
層の金属薄板への放射熱は、ある程度その金属薄板によ
って吸収される。この吸収された熱は、熱伝導によっ
て、第一層の金属薄板上で縦横に拡散し、例えば自動車
の車体の下の温度の低い部分などへと放射され消散し、
更に、対流によって、その断熱材の上の空気の流れへ拡
散する。熱は、第一層の金属薄板から、下の第二層の金
属薄板へも放射されるが、これら二枚の金属薄板間の熱
伝導は、金属薄板の間に間隔をあけた配置によってかな
り避けられる。というのも、金属薄板間の隙間にある空
気が、伝導熱伝達をかなり妨げるからである。これと同
じ断熱作用は更に下層の金属薄板へと繰り返され、最下
層の金属薄板は、前述の第一層の金属薄板と同様の作用
をする。

このように、第一層の金属薄板によって熱が吸収され
ると、その熱の一部は自動車の車台下の低温の部位への
放射によって消散し、また一部は下層の金属薄板へと放
射される。この熱は再び、第一層の金属薄板での場合と
同様、第二層の金属薄板上を伝導によって側方へ拡散
し、自動車の低温の部位へ放射される。この断熱作用は
最下層の金属薄板まで繰り返されるので、伝導熱伝達と
最下層の金属薄板上の空気の流れへの対流熱伝達によっ
て、熱は消散され、最下層の金属薄板の温度は比較的低
く保たれる。そして、自動車の車床部等のように最下層
の金属薄板と隣り合っている部分も、順を追って温度は
割合低く保たれる。従って、断熱材というのは、断熱材
からの最大限の熱放射と、断熱材を伝わっていく最小限
の伝導熱伝達にかかっているのである。

以上からわかるように、金属製断熱材の決定的に重要
な要素は、金属薄板を間隔をあけて配置する手段であ
る。セパレーターと金属薄板が接触しているあらゆる部
位では、望まれない伝導熱伝達が起こってしまう。一
方、セパレーターは、隣り合う金属薄板間の空気の対流
を、少なくとも部分的には低減させる。この対流の低減
によって、断熱材内の対流による望まれない伝導熱伝達
が減る。また、セパレーターの形状や大きさ、配置は、
例えば自動車の底部に用いる場合など、断熱材を交軸方
向つまりＺ方向に崩壊させることなく、複雑な形態に整
形できる性能に大いに影響する。

前記のように、ルディ特許は、セパレーターとして織
布や幕、網を用いる。これなら、ルディが開示するよう
に、断熱材を複雑な形に整形できるので、Ｚ方向、すな
わち金属薄板平面に直交する方向での剛性を断熱材に十
分与える。しかし一方、このような複雑な形態はどれ
も、本質的に隣り合う金属薄板同士の接触を生み出して
しまう。そのため、断熱材を伝わる望まれない伝導熱伝
達が起こる。また、断熱材の複雑な形態はどれも対流に
よる熱伝達を起こしてしまう。

さて一方、シェリダン他の特許は、隣り合う金属薄板
の少なくとも一方が複数の隆起を備えているが、これ
は、金属薄板同士の間に間隔を維持することに機能して
いる。これらの隆起は、隣り合う金属薄板間の金属同士
の接触を制限する。従って、ルディ特許のセパレーター
が金属薄板同士の広い接触を許してしまうのに対して、
断熱材を伝わる伝導熱伝達が制限される。その結果、断
熱材を通して伝わっていく伝導熱の総量は減少する。し
かし、この複数の隆起は、隣り合う金属薄板間の空気の
流動を実質的に許してしまうので、対流による断熱材内
の熱伝達は著しい。

シェリダン他の特許は、この隆起の配置にゆとりがあ
る。そのため、隆起は、卵の容器のような形状であり、
隣り合う金属薄板間の伝導熱伝達は、隆起と金属薄板の
金属同士の接触によって起こるものに限定される。

しかしながら、この配置は三つの深刻な問題を引き起
こす。第一に、シェリダン他の特許の隆起は、金属薄板
の厚みに比べてかなり大きいので、全体として、隆起と
金属薄板との間に有為な接触領域がある。このため、実
質的に伝導熱伝達が無視できない。

第二に、この比較的大きな複数の隆起は、隣り合う金
属薄板の空気の流動をかなり許してしまう。そのため、
隣り合う金属薄板間での対流熱伝達は著しい。

第三に、この複数の隆起は、アルミニウム箔のような
比較的薄い金属板から形成されているので、断熱材のＺ
方向すなわち金属薄板平面に直交する方向への圧縮への
耐性は非常に乏しい。例えば、自動車の排気系統の熱源
と車床部との間のような車体下の熱遮蔽板として、この
ような断熱材が配置されると、この熱遮蔽板は、石の跳
ね返りなどの路上でよく起こる突発事故によって、交軸
方向に大きく凹んでしまう可能性がある。また、この熱
遮蔽板で囲まれた領域内で機能している装置のトラブル
によって損傷することもあり得る。また、この断熱材の
交軸方向は、圧縮への耐性や剛性が比較的低いため、車
体下の熱遮蔽板等として利用ために必要な輪郭に形成さ
れたとき、特に複雑な輪郭が要求されるときには、この
断熱材は歪んでしまうことがあり得る。当然、凹んだり
歪んだりした部位は、望まれない伝導熱伝達を起こす部
位を増加させる。上で簡単に言及したように、このこと
は、自動車の下部で熱遮蔽板として利用されるような場
合は特にシェリダン他の特許の断熱材にとって重大な信
頼性の問題を引き起こす。

以上により、次のような断熱材を、例えば熱遮蔽板と
して提供することは、この技術分野にとって明らかな利
益と考えられる。すなわち、熱遮蔽板等として利用され
る前記の種類の断熱材ではあるが、その断熱材から成る
熱遮蔽板は、その交軸方向の伝導熱伝達と対流熱伝達と
が低減させられていると共に、交軸方向の圧縮に対する
耐性や剛性をも十分備えているものである。そして、こ
の熱遮蔽板は路上でよく起こる突発事故に耐え、歪み等
の変形なく複雑な輪郭に適宜整形できる特徴のあるもの
である。

発明の開示：本発明は、いくつかの主要な発見と補足的発見に基づ
いている。

第一の発見として次のことが言える。もし、隣り合う
金属薄板間のセパレーターが、別個で独立し、換言すれ
ば恒久的にか或いはシェリダン他の特許のように部分的
に金属薄板に付着していないで、そして更に、そのセパ
レーターが、ルディ特許の織物素材とは違って、不織性
で本質的に隙間の多い金属素材から作られていて、ま
た、十分なＺ方向の厚みをもっているならば、その素材
はその交軸方向の圧縮への高耐久性を断熱材に与え、同
時に、断熱材を伝わる伝導熱伝達を著しく低減する。

第二の主要な発見として次のことが言える。このよう
な不織性で本質的に隙間の多い金属素材は、ルディ特許
の織物素材と異なり、ＸとＹ方向にかなりの自由度をも
つ。そのため、この不織性素材は、XY平面内で容易に屈
曲伸縮可能であり、Ｚ方向にも十分伸長可能である。従
って、熱遮蔽板を、たわめたりして形を変えることなく
複雑な形状や外形に整形することができる。

前述の点における補足的な発見として次のことが言え
る。このような不織性素材は、実質的にＺ方向に柱のよ
うな耐久性すなわち圧縮への耐性や剛性を備えていて、
複雑な形状に整形するために曲げても、その断熱材のＺ
方向の厚みは大して変化しない。従って、自動車の車体
下部に合わせた熱遮蔽板として用いるために必要な外形
や輪郭になるよう、断熱材を著しく折り曲げても、Ｚ方
向の厚みは変化しない。

さらに主要な発見として、こう言える。このような不
織性素材が、Ｚ方向に十分な厚みをもっているとき、こ
の素材の表面のごく小さな部分だけが、実際に隣り合う
金属薄板に接触する。この非常に狭い接触領域によっ
て、隣り合う金属薄板とこの素材とが接触している面積
は、合計しても微小なので、断熱材は、ルディ特許の織
物素材と違って、伝導熱伝達を殆ど起こさない。

もう一つの主要な発見として、次のことが言える。ル
ディ特許の織物素材の薄い形状とは異なり、不織性素材
のＺ方向の十分な厚みによって、交軸方向にかなり多く
の隙間が生じる。この隙間は、隣り合う金属薄板間の気
流の粒状を根本的に制限するので、例えばシェリダン他
の特許とは異なり、対流熱伝達は低減する。

更なる補足的な発見として、ある種の不織性素材が、
あらゆる方向に、つまりX,Y,Z方向に実質的な自由度を
もつことが見い出されている。従って、例えば自動車の
車体下の熱遮蔽板として使用されるときに起こり得るよ
うに、断熱材はかなり折り曲げられても、シェリダン他
の特許の熱遮蔽板とは異なり、熱遮蔽板が本質的に変形
してしまうことはない。

セパレーターとして利用される本発明の不織性金属素
材は、Ｚ方向の十分な厚みを備える共に、セパレーター
上下の接触面、すなわち、隣り合う金属薄板に接触する
表面の接触面積が低減している。より具体的には、この
ような不織性金属素材の、セパレーターのXY平面との接
触面積は約30％以下である。換言すると、ＸとＹ方向の
寸法がそれぞれＡ、Ｂであるセパレーターにおいては、
そのXY平面での面積がＡ×Ｂになるが、本発明の不織性
金属製セパレーターは、一つの上面（隣り合う金属薄板
の一方に接している面）と一つの下面（隣り合う金属薄
板のもう一方に接している面）を必ずもっていて、その
上面と下面との間の接触面積の合計がＡ×Ｂの30％以下
となる。

よって、簡単に言うと、本発明は、均一に引き延ばさ
れ平らで薄い少なくとも二枚の金属板と、これら金属板
を均一な間隔をあけて配置するために、金属板の間に連
設される金属製セパレーターとを備える金属製断熱材の
改良に関する。

ここで問題となっている改良とは、別個の不織性で隙
間のある金属製セパレーターに特徴がある。このセパレ
ーターは、Ｚ方向に十分な厚みをもち、Ｚ方向に離れて
実質的に平行な上下接触面をもち、それぞれの接触面の
面積はセパレーターのXY平面において約30％以下であ
る。

図面の簡単な説明：図1Aは、自動車の熱遮蔽板として用いられる、本発明の
断熱材の外形を一部示す立面等角図であり、図1Bは、図
1Aの上部平面図である。

図２は、図１のＩ−IIにおける断面図である。

図３は、本発明に有効なセパレーターの編み型を示す代
表的形態である。

図４は、本発明の結び編まれたセパレーターと隣り合う
金属薄板との接触を理想化して表した説明図である。

図5Aは、本発明に有効なセパレーターとして捻り広げら
れた金属箔の代表的形態を等角図法によって表したもの
であり、図5Bはその平面図である。

図６は、金属薄板上でのセパレーターの様々な配置を示
す説明図である。

図７は、二枚の金属薄板と、複数の層のあるセパレータ
ーを示す断面説明図である。

図８は、自動車の車体下部の排気部分に隣接する熱遮蔽
板として用いられる断熱材の位置関係を示す説明図であ
る。

図９は、従来技術による織られたセパレーターの典型を
示す説明図である。

図10並びに11、12は、図９の従来技術と本発明のセパレ
ーターとの差異を示す説明図である。

図13は、別の従来例を示す説明図であり、図10と11、12
と比較するように、本発明との差異も示すものである。

図14並びに15、16、17は、実施例によるデータを示すグ
ラフである。

発明を実施するための最良の形態：図1A及び1Bで示すように、例えば自動車の熱遮蔽板と
して用いられる本発明の断熱材１（図1B参照）は、概し
て、非常に複雑な形態をし（図1A参照）、上で簡単に述
べたような利点を備えている。図２で示すように、セパ
レーター２は、金属薄板３、４、５、６、７に間隔を与
えている。金属薄板は、例えば２枚から20枚以上まで任
意の枚数使用でき、セパレーターは、これらの金属薄板
同士に適宜必要な間隔がとれるように隣り合う金属薄板
間に配設される。この断熱材の周辺部位９は通常は密閉
され、例えば締め金10などによって固定される。このよ
うに、図１及び２は、従来技術の断熱材の通常の構成を
示す。

図１ないし５は、本発明の実施例を示す。しかし、図
９ないし13が、本発明の内容と、本発明と従来技術との
相違を理解するのに有効なので、まずこれらの図から触
れる。

図９は、ルディ特許の断熱材の断面図を示す。この断
熱材は、金属薄板90及び91を備え、これらは、織られた
セパレーター93によってＺ方向に間隔を均一にあけられ
ている。セパレーター93は、縦糸94と横糸95（一本のみ
図示）を織って作られる。縦板94の上や下に位置する横
糸95の自然な湾曲は、金属薄板90及び91の接触面97a及
び97bと、上下の接触部分96a及び96bで接触する。これ
らの接触面は、概して接触平面98a及び98b上にあり、こ
れらの接触平面は実質的に互いに平行であり、平面領域
99にも平行である（この平面99は図面の用紙に垂直であ
る）。もちろん、縦糸94を切った図９の断面図に対し
て、横糸93を切った断面を示すルディ特許の断熱材の断
面図も、図９と同様である。

図９に示されるように、織られたセパレーターの典型
例にとって、上の接触面97aと下の接触面97bとを合計す
ると、XY平面に平行なセパレーターの平面領域99の約50
％と接触している。このことは実施的に次を意味する。
すなわち、接触平面98aと98bの接触面積は、理論上密な
セパレーターの断面の接触面積に比べて、たった50％足
らず少ないに過ぎない。従って、このようなセパレータ
ーをＺ方向に伝わっていく伝導熱伝達は、接触平面98a
及び98bの接触面積の大きさのために約50％起こってし
まう。これは、単に接触面積が広過ぎるために、断熱材
の効果と耐熱性が非常に下がることを意味する。

更に、後述するように、織られたセパレーターのＺ方
向の寸法が十分にない。これは、縦糸と横糸との必然的
な位置関係から、織られた生地には避けられないもので
ある。従って、金属薄板は互いに接近して位置せざるを
得ず、織られたセパレーターは複数の層を金属薄板間に
使用せざるを得ない。そのため、断熱材の生産コストと
重量が著しく増大する結果になっている。

図10は、本発明の実施例の上部平面図である。この図
では、（一点鎖線で輪郭が示されている）金属薄板100
は、上側の接触面101に重なって接触して図示されてい
る。図示のように、セパレーターの断片103のどの接触
面102も、セパレーターの平面領域（個々の断片103を全
て包含している領域）の小さな割合であることがわか
る。例えば、その割合は、セパレーターの平面領域のわ
ずか30％であったり、より通常は20％或いは10％か５％
以下であり、実施例によっては１％より低いこともあ
る。これは、接触表面に隙間が多いから、すなわち最上
面のXY平面において連続していないからである。このよ
うに接触面積が減少するので、それに応じて、断熱材の
Ｚ方向に伝わる望まれない伝導熱伝達も減少する。

このことは、図10における一構成単位105が、独立し
た構成単位110として示されている図11で明らかであ
る。図11に示すように、（線影で示されている）接触表
面111には隙間があるので、この独立構成単位110の（別
の線影で示されている）平面領域112の小さな割合を占
めることになり、その割合は例えば10％かそれ以下であ
る。このように、隙間の割合に応じて、接触表面111が
減少し、Ｚ方向の望まれない伝導熱伝達がかなり低減す
る。

接触表面111を更に減らすために、図10の構成単位105
は様々な形状をとることができる。すなわち、図10の構
成単位106、107、108のように隙間の領域を増やすのだ
が、その様々な例を図12に示す。図12における側部123
の接触面122の隙間は、図11の構成単位110の一側部であ
る接触表面111と同様であるが、他の３箇所の側部120で
は、隙間の領域が増やされているので、（線影で示され
ている。）接触表面121が低減されている。

側部120のような形状は、図12に示されているよう
に、複数の接触部位125をもち、それらは、大抵、間に
隙間の部位を挟んで間隔をあけられている。このような
形状と間隔とによって、（一点鎖線で輪郭を示されてい
る）金属薄板128との接触面積の合計は、図11に示す平
面領域112の10％以下に容易に減らせる。隙間の領域
は、同一の形のままでＺ方向に連続している必要はな
い。隔壁部分や、例えば平面領域122に沿って配置され
る部分的な隔壁部分等があってもよい。これらの形は多
彩に選べ、例えば、図12のように、「Ｖ」型や「歯」
型、「Ｈ」型、円、楕円などが挙げられるが、これには
限定されない。

どのような形が採用されるとしても、セパレーターの
構造上の安定性を得るためには、上下の接触面121及び1
29に接する接触部分125は、（縦方向の荷重など）実質
的に圧縮を加えられ得るＺ方向の連結部130によって連
結されている方が好ましい。これは、交軸方向の剛性を
増強するためであり、上で簡単に述べた理由によって、
断熱材が潰れたり、損傷したり、歪んたりすることを防
止するためである。この圧縮的荷重は、図12に示すいく
つかの形状例によって容易に克服される。

また、接触部分125のうちのいくつかが、少なくとも
一つの別の接触部分125と、ＸとＹ方向の連結部131によ
って、つまり、上記の隔壁や部分的隔壁によって連結さ
せられていることがセパレーターの構造の安定のために
は最も好ましい。更に好ましくは、図10に示すように、
実質的に接触部分125の全てが、上記のＸとＹ方向の連
結部によって、隣り合う接触部分と連結している方がよ
い。当然、ＸとＹ方向の連結部によって起こる交軸方向
の伝導熱伝達を抑制するためには、図10に示すように本
質的に連結部が金属薄板128に接触しているよりは、図1
2が示すように、金属薄板128と接触していない方がより
好ましい。

上記により、本発明の内容と、本発明が、いくつかの
点で図９に示した従来技術すなわちルディ特許の織られ
ているセパレーターとどのように異なるかが明確になっ
た。図13は、シェリダン他の特許の断熱材の断面図であ
る。図示の通り、シェリダン他の特許は、ルディ特許の
ような金属薄板とは別体の織られたセパレーターを、13
8aないし138eの金属薄板から広がる複数の隆起136に置
き換えることによって、Ｚ方向の伝導熱伝達を低減しよ
うとするものである。このとき、隆起の幾つかはＺ方向
に一列に並ばないように、各層が互いにずらして配置さ
れる。なお、この隆起の形態や形状は、統一されていな
くてもよい。この配置は、隆起の一端において接触面積
を制限するように形成された接触部分139によって、Ｚ
方向を伝わる伝導熱伝達を抑制するのだが、この隆起の
もう一端130の接触部分の削減は必然的に皆無である。
従って、この接触面は、そこを伝わる伝導熱伝達を本質
的に妨げることなく許してしまう。伝導熱伝達は、隆起
の数に応じて低減し得るが、数を減らすと、上で触れた
損傷や歪み等に対してのＺ方向の剛性と耐性をも削減し
てしまう。更に、この隆起の形は、圧縮的な、つまり、
縦方向の荷重に対応できず、また、そのＺ方向の剛性
は、ルディ特許の配列法よりも本来的に小さい。このこ
とは、上述のように深刻な不都合である。以上を総合す
ると、後に触れるデータによって明確に示されるよう
に、伝導熱伝達、すなわち、最終的な「表皮の」温度
（外側の金属薄板の温度）と、損傷への耐性という全て
の点に関して、望ましい断熱材には及ばないという結論
に達する。

従って、図10ないし12で一般化して示す具体例と関連
付けて説明されるように、本発明は、ルディ特許やシェ
リダン他の特許と比較して、望まれないＺ方向の伝導熱
伝達を著しく低減するだけでなく、ルディ特許と同様か
或いはシェリダン他の特許の配置よりはるかに優れたＺ
方向の剛性を提供する。下記の位の例が示すように、本
発明は、当技術分野における非常に根本的な改善であ
る。

図10ないし12に示す配置は、上述のように、著しく改
善されたものである一方、製造費用がかかるので、自動
車製造時に必要となるようなコストの低い断熱材として
は適切とは言えない。しかし、商業用に入手可能で低コ
ストの素材から作られるセパレーターによって、このよ
うに一般化して述べられる配置のもつ上述の特性に近づ
けることが可能であることは知られている。図１ないし
７は、低コストという理由で好まれるその具体例であ
る。

そこで、図１ないし７に戻って本発明の好ましい具体
例について述べる。セパレーターは、図３に示すよう
に、結び編まれた金属製ワイヤーの織物、つまり不織性
で隙間の多い素材からできている。この織物は、商業用
に入手可能であり、比較的安価である。最も好ましい具
体例のセパレーターは、図5A及び5Bに示すように、ねじ
って、広げられた、隙間の多い金属箔からできている。
というのは、結び編まれた生地と比べてほぼ同程度のＺ
方向の安定性をこのような金属箔はもつ一方、非常に安
価で軽量の熱遮蔽板を自動車に適用できるからである。
自動車にとって、コストと重量の削減は常に重要な問題
である。また、セパレーターは、結び編まれた生地と、
ねじって広げられた金属箔の組合せでもよい。以下、説
明のわかり易さのために、結び編まれた生地の具体例か
ら述べる。

図２に示すように、結び編まれた生地のセパレーター
２は、編み物の生地の通常の構成法による抱き合うルー
プ８で形成される（図３も参照）。図２では、３ないし
７の金属薄板５枚と、４層の金属薄板とは別体の編まれ
た金属製ワイヤー生地のセパレーター２があるが、もち
ろん、金属薄板とセパレーターの数は、個々の断熱材の
用途に応じて異なる。例えば、２枚の金属薄板と１層の
セパレーターという少なさから、15枚から25枚の金属薄
板と14層から24層のセパレーターという多さまであり得
る。図２に示すような、均一に引き延ばされ平らで薄い
少なくとも２枚の金属薄板と、これら金属薄板を均一な
間隔をあけて配置するために、編まれた金属製ワイヤー
生地のセパレーター（或いは本発明による別のセパレー
ター）が必要である。断熱材の周辺部位は、開いたまま
でもよいが、特に断熱材を自動車の熱遮蔽板に用いいる
ような場合は、蒸気や水の流出を防ぐために、少なくと
も部分的には閉じているか密閉されていることが好まし
い。周辺部の閉じ方は様々あり、ある特定の方法が決定
的に重要というわけではなく、図２に示すように、適宜
折り曲げたり９のように溶接したり、10のように締め金
で固定することができる。当然、断熱材が曲がり始める
部位20では、結び編まれた生地の断熱材の圧縮が起こっ
ていて、必然的に伝導熱伝達は増大している。従って、
圧縮されているこの部位20は、実用の妨げにならない程
度小さくなければならない。

金属薄板の厚さは特定されないが、一般的には約0.00
05から0.030インチであり、好ましくは0.001から0.010
インチである。しかし、金属薄板の単位重量当たりの熱
放射を最大限にするために、金属薄板の厚さに対する表
面積を大きくすることが重要である。金属薄板の厚さに
対する表面積の比率の差は少なくとも1000:1であること
が望まれる。2000:1以上であればなお好ましく、3000:1
程であれば好適である。

金属薄板の素材は、特に限定されないが、鉄、ステン
レス、アルミニウム、銅、真鍮、青銅、錫などが利用で
きる。または、例えば、卑金属鋼鉄やアルミニウム等の
卑金属層を、アルミニウム、銅、真鍮、青銅、錫等で表
面コーティングして構成してもよい。しかし、腐食性雰
囲気下では、亜鉛、銅、銀、クロム等の耐食性コーティ
ングが好ましい。

金属薄板同士の間の間隔は、放射と対流の両方による
熱伝達に影響を与えるので、金属薄板は、互いに近すぎ
もなく、遠すぎもないことが望まれる。ここで、金属薄
板同士が離れ過ぎると、断熱材が大きく嵩ばってしまう
ことになる。従って、金属薄板は、約0.050から約１イ
ンチ離れて配置されることが望まれる。この間隔が、お
よそ0.100インチ或いは0.020から0.500インチの間であ
ればなお好ましい。このことは、Ｚ方向に十分な隙間の
あるセパレーターによって、下で詳しく説明されるよう
に、伝導熱伝達と重量の両方を一層抑制しつつ容易に達
成される。

隣り合う金属薄板間や、例えば、上述の自動車の車底
部など熱を吸収する部位と金属薄板との間での熱放射機
能を与える目的で、金属薄板の熱放射は低いことが望ま
れ、特に0.1以下であれば好ましく、0.05以下で好適で
ある。結び編まれる金属製ワイヤー生地のセパレーター
は、編めるワイヤーに整形できる任意の金属から作られ
るが、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、真鍮、青
銅、錫が好ましい。金属薄板と同様に、コーティング
を、金属製ワイヤーの表面に施してもよいが、腐食力の
ある環境に接するときは、耐食性コーティングにするこ
とが好ましい。これは、金属薄板に関して上述したこと
と同じことである。しかし、ワイヤーの場合は、例えば
アルミニウム製ワイヤーの酸化被膜のように、酸化被膜
を表面に設けるだけでも差し支えない。酸化被膜は、伝
導熱伝達を低減させる耐熱被膜にもなる。このような酸
化被膜は、金属薄板の表面上にも適宜利用できる。

ワイヤーは、直径0.0005から0.030インチ程までが利
用できるが、約0.001から0.005インチが一般的である。

編まれた金属製ワイヤー生地のセパレーターにおいて
は、様々な編み方のものが利用でき、従来公知の編み方
のものも本発明に適用可能である。しかし、以下に説明
するように、編まれた生地は、列の１インチ当たりに少
なくとも３個のループを備えていることが望まれる。列
の１インチ当たり５個以上のループであればなお好まし
く、列のインチ当たり10個のループがあれ更に好適であ
る。例えば、図３で示されているループの数は、矢印21
によって指し示されているように、列の１インチ当たり
４個である。

図２は、結び編まれたセパレーター２に関する様々な
編み方の一種類を示し、編まれた金属薄ワイヤー生地の
セパレーターのループは、その最外部の一端25（図４参
照）において、金属薄板３や４等の、間隔をあけて配置
された金属薄板間の距離27しか半径のない弧26をもつ。
寿４に示す弧は、もちろん、その距離27よりもかなり小
さい。隣接する金属薄板間の伝導熱伝達を有効な範囲に
抑制するためには、この弧の半径は、0.25インチあれば
よく、より好ましくは0.1インチであれば好適である。
しかし、このような弧の半径は、0.01インチ以下にもす
ることができる。

上に指摘したように、従来の編み方も有効であるが、
図３に示すような、かがり縫いであれば本発明に用いる
には好適である。別の編み方８も、必要に応じて利用し
ても差し支えない。

編まれた生地のセパレーター２は、図６の金属薄板30
など、少なくとも一枚の金属薄板に対して、実施的に空
間的に均一の広がりをもっているが、図６の金属薄板31
のように、空間的に均一の広がりをもっていなくてもよ
い。なお、この金属薄板31上では、編まれた金属製ワイ
ヤー生地のセパレーターは細長い切片の形である。細長
い切片に代わるものとして、編まれた金属製ワイヤーの
生地の円形物33を、0.5ないし４インチ或いはそれ以上
の大きさで使用してもよい。または、図６の金属薄板35
上の切片34のように、編まれた金属製ワイヤー生地のセ
パレーターを、ある特定の形状の切片で利用しても差し
支えない。

隣り合う金属薄板間には、編まれた金属製ワイヤー生
地のセパレーターの層が、少なくとも一つなければなら
ないが、図７の金属薄板62及び63の間の層60及び61に示
すように、一層以上、例えば２層か或いはそれ以上、６
ないし８層あってもよい。さらに、編まれた生地のセパ
レーターは、図７の編まれた生地のセパレーター60が示
すように平らである必要はなく、編まれた生地のセパレ
ーター61の波形のように平らでない形状でもよい。

図２について言えば、金属薄板の周辺部位は、曲げら
れた末端９で示されているように、互いに接触していて
も差し支えない。更に、金属薄板の周辺部分は、図２の
曲げられている周辺部位９が示しているように、編まれ
た生地と接触していてもよい。しかし、これは、不可欠
なことではなく、図２の右側部分で示されている金属薄
板６のように、少なくとも金属薄板の幾つかは、周辺部
位70に達しない長さであってもよい。そして、図２の編
まれた生地のセパレーターの末端71によって示されてい
るように、編まれた生地のセパレーターの幾つかも、周
辺部位70に到達する前で終わっていてよい。このこと
は、セパレーターが金属薄板とは別体で、例えば金属薄
板に密着していたり金属薄板から形成されていないこと
を考慮すると、断熱材のXY方向の安定性の減少をもたら
すように見えるかもしれないが、驚くべきことに現実は
異なる。接触部分の個々は小さいが数は多いので、金属
薄板とは別体のセパレーターと金属薄板との間に生じる
摩擦は非常に大きく、十分なXY方向の安定性をもたらす
のである。

断熱材に使用される金属薄板のすべてが、他の金属薄
板と同じ間隔に配置される必要はなく、図２に示す距離
81と82に示されているように、最低２枚の隣り合う金属
薄板は、他の２枚の金属薄板とは異なる間隔をあけて配
置されていても差し支えに。

上述のように、倒えば断熱材が、自動車の底面の熱源
90（図８参照）をその自動車の他の部分91から断熱する
ために配置される場合など特別な用途のためには、熱遮
蔽板１は、図８のように、複雑に整形された熱遮蔽板の
形状になることがある。例えば、図８では、そのような
熱源は通常92のような自動車の排気系統の一部分であ
る。このような形状においては、上で説明したように、
編まれた生地のＺ方向の圧縮への耐性が、路上でよく起
こる突発事故による衝撃の断熱材へのＺ方向の応力を防
ぐのに十分であることが重要である。このことは、これ
も上で説明したように、伝導及び対流による断熱材のＺ
方向（交軸方向）に伝わる熱伝達を制限すると同時に達
成されなければならない。これらを達成する本発明の編
まれた生地の性能は、図４を参照するとよく理解され
る。

この図に示されているように、編まれた生地のセパレ
ーター２のループ25は、概して、編まれた生地の平面か
ら直立していて、金属薄板３に、接平面つまり接触部位
27で接している。熱が伝導によって、金属薄板３からそ
の接平面つまり接触部分27、ワイヤーのループ25、ワイ
ヤーのループ28、そして、接平面つまり接触部分29を通
り、隣下の金属薄板４に運ばれるのは、その接平面つま
り接触部分27においてのみである。従って、そのような
熱伝達が起こる際の制限的な要素は、接平面つまり接触
部分27及び29である。もし、その接触部位が、ループ25
の小円弧26によって小さく保たれるのならば、熱伝導が
起こる面積は減少する。その一方、もし、ループ28の円
弧26が、接触部位29によって示されるように大きいなら
ば、熱伝導は増大することになる。最外部の末端22にお
いて、編まれた金属製ワイヤー生地のループが、全般的
に非常に小さな寸法の半径の円弧26をもっているのは、
上で指摘したように、この理由によるのである。これら
のより小さな半径は、金属薄板３と４の間で接触する、
より小さな接平面つまり接触部分27と29をつくる。ルー
プの半径を小さく保つことによって、編まれた生地のう
ちで、一枚の隣り合う金属薄に接触しているすべてのル
ープの接平面つまり接触部分の合計面積は、30％より十
分に小さく、例えば15％か或いはそれ以下というように
非常に小さくなる。そして、このことは特に、ルディ特
許で用いるものや上述の織られた素材がもたらす結果と
比べると、かなり驚くべきものである。これは、縦糸横
糸いずれにしろ、織物素材の繊維の円弧が、本発明の不
織性で結び編まれた生地のセパレーターの円弧に比べ
て、著しく大きいからであり、結果的として、ルディ特
許の織物素材のように、織物素材間における接平面つま
り接触している面積が、伝導熱伝達にとっては、合計す
るとかなりの接平面つまり接触面積をやはり生み出して
いるからである。シェリダン他の特許の隆起が、本発明
の結び編まれた生地のセパレーターのループに比べて、
数は非常に少ないのに、この隆起の合計接触面積は、そ
の結び編まれた生地のセパレーターの全接触面積よりも
やはり大きく、そしてその結果、本発明の方法における
伝導熱伝達は、シェリダン他の特許に比べてやはり著し
く小さくなるが、それはまさに同じ理由によるものであ
る。

従って、本発明の結び編まれた生地の利用によって、
ルディ特許の織物素材やシェリダン他の特許の複数の隆
起に応じて起こる障害が回避されることになる。

また、シェリダン他の特許の比較的大きい隆起に対し
て、結び編まれた生地のループは、隣り合う金属薄板間
の空気の流れをより少なくし、その結果、金属薄板間の
対流熱伝達がかなり減少する。このため、結び編まれた
生地は、隣り合う金属薄板間の伝導と対流による熱伝達
を制限することには、非常に改善された生地であり、そ
の熱伝達は可能な限り回避されることになる。しかし、
それに加えて、結び編まれた生地は、上で簡潔に述べた
ように、十分なＺ方向の耐性をも提供するのである。

後者に関しては、図２からわかるように、結び編まれ
た金属製ワイヤー生地の断熱材２は、隣り合う金属薄板
３ないし７の間に配置されている。上で説明されたよう
に、結び編まれた生地のセパレーターは、小さな接平面
つまり接触部分（図４の27と29）をもっていて、そのよ
うに隣り合う金属薄板に接しているループの数は非常に
大きい。このことから、隣り合う金属薄板同士に間隔を
あけて保つ支えは、多数の小さな点であると見なされる
かもしれないが、断熱材のＺ方向に相当の圧力が加えら
れた場合でさえ、合計すれば、間隔をあけた位置関係を
維持するためには十分な支えを提供するものである。こ
のような圧力としては、自動車に影響する路上の損害原
因（飛び石や路上のがらくた等）の結果や、自動車の下
部で機能している装置のトラブルによる断熱材への不慮
の衝撃のＺ方向の圧力がある。更に、この圧力は、図1A
及び８に例示されている輪郭線にある程度沿った自動車
の熱遮蔽板の形にするため、通常の曲げ方で整形する作
業において、断熱材の複雑な輪郭を形作る際に起こり得
る。このようなＺ方向の圧力は、断熱材の深刻な凹み、
皺、歪みの原因となり得る。そして、このような変形が
起こると、金属薄板は互いに非常に接近したり或いは接
触したりする。当然このことは、断熱材をＺ方向に伝わ
る伝導熱伝達の本質的な増大という結果を生むが、もち
ろんこれは可能な限り回避されなければならない。

しかし、本発明の結び編まれた生地を使用すると、金
属薄板は生地によって十分支えられるので、金属薄板
は、シェリダン他の特許の隆起の配列とは異なり、凹ん
だり、過度に圧力を加えられることはない。更に、結び
編まれた生地のセパレーターは、本質的にＺ方向の支柱
のような（圧縮性の）荷重に対する対応性を備えている
ので、上述の熱伝達を増大させる原因である断熱材の根
本的なねじれや皺や凹みをもたらすことなく、断熱材が
複雑な形状に整形されることが可能である。また、生地
は、本来的に、そのXY方向（平面方向）においての十分
な自由度を基本的に備えていて、これらの方向に伸びた
り縮んだりできる。というのも、それが、金属薄板とは
（ぴったり付着していない）別体であるからである。こ
のことは、皺が寄ったり、ねじれたり、凹むことなく、
非常に複雑な形状に断熱材が整形されることを容易にし
ている。

上記の特性のすべては、結び編まれた生地のセパレー
ターが、断熱材の断熱性を改善したという付加的特性を
考慮に入れると特に驚くべきことである。

結び編まれた生地のセパレーターの利用は、断熱材の
構造に非常に重要な利点をも提供している。まず、金属
薄板上に複数の隆起が必要とされるシェリダン他の特許
に対し、本発明には、そのような隆起は全く必要とされ
ない。そのため、シェリダン他の特許の隆起を形成する
ために要する複雑で入る組んだ装置は、すっかり除去さ
れてよいのである。同様に、シェリダン他の特許の隆起
の付いた金属薄板は、隆起の付いていない金属薄板を随
時使用しつつ、隆起の付いた金属薄板を組み立てるため
に、特殊な処理を必要とするのだが、本発明によると、
結び編まれた生地のセパレーターは、特別な配慮を必要
とせずに、ただ金属薄板上に載置されさえすればよく、
断熱材は、曲げたり溶接したりするという通常の加工法
によって、その周辺部位を（全体的にか或いは部分的
に）閉じることによって形成される。更に、断熱材を複
雑な形状にする際、特別の配慮は全く必要とされない。
というのも、本発明の結び編まれた生地の利用によっ
て、過度のＺ方向の圧力とそれに付随して起こるねじれ
や皺などを引き起こす危惧なく、断熱材を複雑な形状に
整形できるからである。

結び編まれた金属製ワイヤー生地のセパレーターは商
業的に利用可能であり、金属薄板ももちろん商業的に十
分利用できるものである。従って、本発明の断熱材を製
造する系統は極めて簡単である。金属薄板を台上に置
き、その金属薄板の上に結び編まれた生地のセパレータ
ーを置くという工程を、金属薄板とセパレーターの必要
な層の数が得られるまで繰り返しさえすればよい。こう
して組み立てられたものは、そこで適切な大きさに切断
され、周辺部位（周辺部分全体或いはその一部）を曲げ
るために、従来公知の折り曲げ装置等にセットされる。
そして、必要に応じて、断熱材をさらに保護するため、
その外縁部が、例えば従来の部分溶接機械による部分溶
接等によって溶接される。もし、断熱材に特殊な輪郭が
必要とされるならば、上記のように組み立てられた断熱
材を、適宜複雑な形状に断熱材を整形するための金型や
圧縮装置にセットしさえすればよい。金属薄板もやはり
柔軟であり、生地は、上で説明したように、XY方向の自
由度と、Ｚ方向にも実質的に自由度を有しているので、
金型や圧縮装置での作業は、加熱と共に行われる必要な
く、低温環境の作業でよい。必要ならば、一番上と一番
下の金属薄板は、このような整形作業を容易にするため
に、一般に行われているような細太の刻み線模様11（図
1A及び1B参照）を備えても差し支えない。

結び編まれた生地のセパレーターの具体例についての
上での論議は基本的に、ねじって広げられた金属箔のセ
パレーターの具体例に、同じように適用できるが、ここ
では簡潔のために繰り返さない。このねじり広げられた
金属箔のセパレーターの具体例は、図5A及びと5Bに示さ
れている。このように広げられた金属箔のセパレーター
の例は、結び編まれた生地のセパレーターほどはＺ方向
の剛性をもっていないので、この意味では、断熱材一般
に適用できる好例とは言えない。しかし一方、自動車の
排気系統の近くなどの熱遮蔽板という特別な適用には利
点があり、このような場合には好適なセパレーターの具
体例と言える。

この後者の点に関しては、まず何より、広げられた金
属箔は、結び編まれた生地に比べて易く重量が軽い。こ
の両方は、断熱材の自動車への適用には重要な要素であ
る。更に、排気熱遮蔽板としての利用のためには、周辺
部位（図1A及び２参照）は、上記のように、蒸気の流出
を根本的に防ぐために、押しつけられている部分20の近
くで十分に密閉されていなければならない。結び編まれ
た生地をセパレーターとして使用し、金属薄板と空間的
に同一の広がりを実質的にもたせると、従来の圧縮作業
つまり従来の折り曲げる作業に伴い、その周辺部位に十
分信頼できる密閉を施すことは難しくなる。それは、そ
のような密閉を達成するために結び編まれた生地を十分
圧縮することが難しいからである。すると、部分溶接な
どの溶接か、或いは、締め金などのような他の密閉手段
が必要になり、このような断熱材の製造コストを増し、
重量も増加させ得る。この両者は、自動車への利用には
望ましくない要素である。

ところが、広げられた金属箔の前記具体例は、従来の
圧縮作業によってその縁部を押しつぶすのが容易であ
る。それは、結び編まれた生地に比べ、実質的に平面的
形状にまで、Ｚ方向につぶせるからである。従って、金
属箔は、従来の「玩具的な」折り曲げ作業など、従来公
知の圧縮作業によって密閉され得る。この意味で、金属
箔は、自動車の排気系統の熱遮蔽板のためには、結び編
まれた生地より機能的に優れていて好適な具体例であ
る。

図5A及び5Bに示すように、ねじって広げられたセパレ
ーター45は、一般的に比較的最近開発されたものであ
り、一斉に金属薄板に切り込みを入れその金属薄板を約
180度の角度で曲げながら広げることによって作られ
る。そのＸ、Ｙ、Ｚ方向の寸法は、例えば、ＸとＹ方向
には２ないし50倍、Ｚ方向には200倍以上までというよ
うに、原形よりもかなり大きくなる。金属薄板が広げら
れて180度曲げられると、金属薄板の切れ目の間の部分
にはねじれが生じる。すなわち、広げて曲げている間
に、その切れ目の入った部位は、金属薄板の平面からね
じれ、そして、ねじられ切れ目の入った部位によって互
いに連結させられた、間隔があき実質的な垂直に配設さ
れた部分を構成する。垂直に配設された部位は、ねじら
れた部位よりも、、広げられた金属箔平面の厚み方向中
心位置から遠くに達する。このことは図5Aで理想化して
示されていて、均一に垂直に配設された部位46がねじら
れた部位47によって連結させられている。垂直に配設さ
れた部位46のすべてが、広げられた金属箔の中心平面48
の近くにあるのに対し、ねじられた部位47のすべては、
中心平面48の近くにある。従って、均一に垂直な部位46
は、上面49と下面50をもち、それらが各々中心平面48か
ら、ねじられた部位47が達しているよりも、更に遠くま
で達している。よって、本来的に、ねじって広げられた
金属箔は、矢印52（垂直部分50の上下部）が示すよう
に、図10ないし12の一般化された具体例について上述さ
れたのと同様の接触面を備える。図から明らかなよう
に、これらは隙間の多い構造であり、複数の接触部分52
の合計面積は、図10ないし12の一般例について上で求め
られたように、平面領域48に比べて小さい。実際には、
その平面領域の30％よりかなり低く１％以下程度であ
り、以下の具体例においては、およそ0.3％しかない。
接触部分52は、間隔をあけて配置されていて、一般例で
必要とされたのと同様に、間隔をあけて配置された接触
表面を生み出していることも明らかである。同様に、上
下両面の接触部分は、Ｚ方向の十分な寸法によって間隔
をあけられていて、Ｚ方向の連結体すなわち垂直部分50
の主要本体によってつながっているので、圧縮的荷重を
かなり受け止めることができる。また、セパレーターと
して利用される際には、接触部分の各々（垂直部分50）
は、Ｘ及びＹ方向の両方或いは一方の連結体、つまり金
属薄板に本質的に接しないねじられた部分47によって、
他の接触部分につながっている。

従って、ねじって広げられた金属箔は、一般例につい
て上で説明されたような必要条件をすべて満たすのみで
なく、軽量で安価であり、周辺部位が密閉可能なもので
ある。これらのことが、ねじって広げられた金属箔を、
自動車の排気熱遮蔽板として提供するうえで理想的なも
のにしている。

上記のことから、本発明の隙間の多いセパレーター
が、その十分なＺ方向の寸法によって、断熱材内でよく
機能を果たし得るということが明らかになる。この点に
ついて、セパレーターは、比率にして一構成単位の平面
面積の最低でも0.10のＺ方向の寸法をもっていることが
望ましい。0.15或いは0.20あればなお好ましく、0.5以
上程度まで利用できる。例えば、一構成単位の面積が１
平方センチメートルであれば、Ｚ方向の寸法は、少なく
とも0.1センチメートル、つまり比率にして0.1はあった
方がよい。このことと、上で説明したように接触面積が
セパレーターの平面領域の30％以下であること（これは
隙間の多い形状であることを示している）とを組み合わ
せて、後に後者のことは、以下の例によって示されるよ
うに、本発明の断熱材の熱伝達性を改善する。ねじって
広げられた金属箔の例においては、広げられていない金
属箔と比較して、Ｚ方向の寸法の増大が非常に大きい。
例えば、Ｚ方向の増大は容易に190倍以上になり得る。
換言すれば、0.002インチの広げられていない金属板
が、0.375インチの広げられた金属板にたやすくなるの
である。

本発明を、以下の実施例によって説明する。なお、本
発明は、この例に限定されるものではなく、前記した発
明の開示の範囲に相当する。以下の例においては、明細
書と請求の範囲における記載と同様、すべてのパーセン
テージと分数は、特に断りのない限り、重量を単位とす
るものである。

実施例：自動車の排気系統の熱遮蔽板を、厚さ0.002インチの
アルミニウム箔からなる金属薄板を底に置いて製造し
た。このアルミニウム箔は、硬度1/4のアルミニウム合
金1145という光沢のある高品質であり、その表面上に
は、縦0.75インチ横0.25インチの菱形模様を薄く刻ん
だ。次に、ねじって広げられたアルミニウム箔（元の厚
さは0.002インチであり、最終的な3/8インチの厚さにな
るが、Ｚ方向との比率はおよそ0.15であり、密度は３グ
ラム立方フィートである）を、この底の金属薄板上に載
置した。金属薄板と広げられた金属箔の層を更に重ね、
最後に一番上に金属薄板をその上に載置した。一番上の
金属薄板は、厚さが0.004インチであるということを除
いて、底面の金属薄板と同じものである。

このように組み合わされて作られた複数の層を、金属
基準調整金型によって一斉にほぼ所定の大きさに切断し
た。金型切断された組立品の外縁部１インチは、折った
り曲げたりするために平らにした。この組立品の周辺部
分の1/4ないし1/2インチを、「小型カール」折り曲げ機
で底面の金属薄板の方向へ折り曲げ、３種適合穿孔金型
（ジュネラライゼートゥールアンドゥダイコ、
グリースボロ、オハイオ）で周辺部分を密閉した。

テストでは、様々な数の層をもった熱遮蔽板を作っ
た。これら熱遮蔽板を、順次ヒートボックスに配置し
た。その中では、毎時200,000BTUでトーチランプ発電機
が、2.25インチのパイプ（自動車の排気管に相当）を熱
し、疑似自動車床板（厚さ29ゲージの板状金属）が、そ
のパイプからおよそ１インチ離れるよう配置した。送風
機により、このテスト用組立品の上に流れる気流を作っ
た（走っている自動車に相当）。各テスト標本を、パイ
プと車床板の間に配置し、（送風機による）毎分200フ
ィートの風と共に、1,000±20゜Fで30分間加熱した。続
けて、毎分120フィートの風と共に、1,050±20゜Fに15
分間昇温し、最後に、加熱と送風を停止し、45分間その
ヒートボックスの中に「浸して」おいた。

上と同じテストは、シェリダン他の特許に従って、こ
の特許権の譲受人によって製造された熱遮蔽板ででも行
われた。それは、金属薄板同士の間に間隔をおくため
に、本発明の広げられた金属箔の代わりに、複数の隆起
を用いるものである。

すべてのテストにおいて、車床板、或いは熱遮蔽板の
外側表面（表皮）の温度を測定した。

図14は、「本発明」の表示で示す10枚の金属薄板の層
と９層の広げられた金属箔をもつ本発明の組立品と、
「対照」の表示で示す10層の隆起をもつシェリダン他の
特許のとの比較を示している。図14の通り、本発明のに
よる車床板の最高温度がおよそ290゜Fであるのに対し、
対照の車床板の最高温度はおよそ340゜Fであった。つま
り、本発明は、熱伝達を約32％減少させている。

図15は、「浸しておく」時間が削減された点を除けば
同じ条件であるテストにおける、外側の金属薄板の温度
を示している。本発明と対照はどちらも縦12インチ横12
インチの６層の組立品であり、熱は、持続的に1,050゜F
±20゜Fであった。本発明組立品は、外側の金属薄板の
温度を、平均約14％削減していることがわかる。

図16は、４ないし６層の本発明組立品による同様のテ
ストでの車床板の温度を示している。この三つの温度変
化を示すグラフの概形は類似しているが、車床板の温度
は、一層加わる毎に、平均約18゜F下がっている。

更に、Ｚ方向の圧縮に対する耐性のテストを、図15で
のテストと等しい本発明と対照標本とで行った。このテ
ストにおいて、直径１インチの１枚の押さえ金の付いた
硬度測定器は、重量を加えながら荷重され、標本はＺ方
向に締めつけられる。重量の増加に伴う標本の厚みの変
化を記録した。

図17からわかるように、本発明（６層）の最初の厚さ
は約0.410インチであり、対照（６層）の厚さは0.310で
ある。これは、本発明の広げられた金属箔のセパレータ
ーのＺ方向の寸法がより大きいことの一つの結果であ
る。３オンスの重さを加えると、本発明は、約0.374イ
ンチに圧縮され（約7.8％）、対照標本は、約0.235に圧
縮された（約24％）。この後、両標本は、合計24オンス
の荷重まで徐々に圧縮された。テストのこの部分は、例
えば、異なる速さと重さで自動車の熱遮蔽板に飛び込む
石などの路上の突発事故をなぞっているものである。こ
れより、本発明は、この点において対照標本に比べ非常
に優れているということが明らかである。

また、自動車の底面と熱遮蔽板の近くで機能している
装置で起こり得るトラブルをなぞらえている115オンス
（約7.2ポンド）にまで加重された最後の圧縮テストも
注意に値する。本発明は、0.301インチから約0.278イン
チまで圧縮されたが（約7.6％）、一方、対照標本は、
約0.208インチから約0.178インチに圧縮された（14.4
％）。

以上のことから、本発明は、32％の熱伝達の減少、約
14％の外側の金属薄板の温度の減少、そして、Ｚ方向の
圧縮に対する耐性の非常に著しい増強をもたらすという
ことが明らかになった。こような特性が、金属製断熱材
の本質的な改良を表している。

本発明は、以下の請求の範囲に記載に通りであるが、
適宜設計変更可能なことは明らかであり、請求の範囲の
記載は、この趣旨を包含するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ビアード、ティモシー・エルアメリカ合衆国ノース・カロライナ州 27011、ブーンビル、ボックス390、ルート１ (56)参考文献特開昭63−91236（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B32B 3/12 B21D 47/00 F16L 59/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】均一に引き延ばされて薄い少なくとも二枚
の金属板と、これら金属板を均一な間隔をあけて配置す
るために、金属板の間に連設される金属製セパレーター
とを備える金属製断熱材において、以下の改良を施した
もの：その改良とは、すなわち、不織性で本質的に隙間の多い
金属製のセパレーターは、恒久的にか或いは部分的に金
属板に付着していないで、十分なＺ方向の厚みをもち、
Ｚ方向に間隔をあけて配置された実質的に平行な上下接
触面をもつことを特徴とし、更に、このセパレーター
は、ねじり広げられた金属箔により形成され、その金属
箔は、間隔のあいた実質的に垂直に配設された部分と、
この垂直に配設された部分につながるねじり切断された
部分とを備え、垂直に配設された部分は、ねじられた部
分よりも、金属箔の中心平面から遠くまで達していて、
ねじられた部分は、金属薄板には実質的に接触せず、更
に、垂直に配設された部分が接触する上下接触面におけ
る接触領域の平面面積は、セパレーターのXY面に平行な
面積の５％以下であること。
【請求項２】金属薄板が、約0.0005インチから約0.030
インチの厚さである請求の範囲１に記載の金属製断熱
材。
【請求項３】金属薄板が、厚さに対して少なくとも100
0:1の比率の平面面積をもつ請求の範囲１に記載の金属
製断熱材。
【請求項４】前記接触領域の面積が、その平面面積の１
％以下である請求の範囲１に記載の金属製断熱材。
【請求項５】金属薄板の金属が、鉄、ステンレス鋼、ア
ルミニウム、銅、真鍮、青銅、或いは錫である請求の範
囲１に記載の金属製断熱材。
【請求項６】金属薄板が、その表面に金属コーティング
をされている請求の範囲１に記載の金属製断熱材。
【請求項７】金属コーティングが、耐食コーティングで
ある請求の範囲６に記載の金属製断熱材。
【請求項８】金属薄板が、少なくとも0.020インチの間
隔をあけて配設される請求の範囲１に記載の金属製断熱
材。
【請求項９】Ｚ方向の寸法が、一構成単位の平面面積に
対する少なくとも0.10の比率をもつ請求の範囲１に記載
の金属製断熱材。
【請求項１０】金属薄板が、熱放射の低い光沢のある表
面をもつ請求の範囲１に記載の金属製断熱材。
【請求項１１】熱放射能が、0.1以下である請求の範囲1
0に記載の金属製断熱材。
【請求項１２】セパレーターが、鉄、ステンレス鋼、ア
ルミニウム、銅、真鍮、青銅、或いは錫からなる請求の
範囲４に記載の金属製断熱材。
【請求項１３】セパレーターを構成する金属が、表面コ
ーティングされている請求の範囲12に記載の金属製断熱
材。
【請求項１４】セパレーターが、折り曲げられている請
求の範囲１に記載の金属製断熱材。
【請求項１５】セパレーターが、少なくとも一枚の金属
薄板と実質的に等しい空間的広がりをもつ請求の範囲１
に記載の金属製断熱材。
【請求項１６】金属薄板の数が、２以上である請求の範
囲１に記載の金属製断熱材。
【請求項１７】金属薄板の周辺部位が、金属薄板同士お
互いに、また、セパレーターとも接触している請求の範
囲１に記載の金属製断熱材。
【請求項１８】２以上のセパレーターの層が、隣り合う
金属薄板間にある請求の範囲１に記載の金属製断熱材。
【請求項１９】自動車の車体底部の熱源が、自動車の他
の部分から断熱されるよう構成されている請求の範囲１
に記載の金属製断熱材。
【請求項２０】前記熱源が、自動車の排気系統の少なく
とも一部である請求の範囲19に記載の金属製断熱材。
【請求項２１】セパレーターのＺ方向の圧縮に対する耐
性が、通常の路上での突発事故による衝撃に対して、断
熱材のＺ方向の実質的な圧縮を防止するのに十分である
請求の範囲20に記載の金属製断熱材。