JP3045543B2 - 改良されたコンパクトな真空断熱材 - Google Patents

改良されたコンパクトな真空断熱材

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は断熱性パネル、より詳しくは高度な断熱性を
有し、湾曲したり又は他の形状になされた断熱性パネル
を形成するために薄くて湾曲可能な真空断熱性パネル、
そのような真空断熱性パネルの応用及び同真空断熱性パ
ネルの製造方法に関するものである。
背景技術 熱伝達を遮断する断熱の一般的な構想、又はそのよう
な断熱のために真空パネルを使用する構想においては格
別新しいものはない。しかし、より良好な断熱性を有し
ていてより軽量で、薄くて、耐久性があり、また湾曲さ
せたり又は形成し易い断熱性製品の組合せに関して断熱
材を一層改善することついては早急な要請がある。この
ような良好な断熱性製品の要請は、宇宙関連の乗物及び
装置、科学上の応用及び産業上の応用における極めて低
温の冷却容器及びパイプ、もしくは通常の家庭用器具等
の異種の分野から生じている。例えば、宇宙に打ち上げ
られる乗物及び装置は人間と装置を保護するため極めて
高品質の断熱材を必要とするが、しかし典型的な厚い断
熱壁やパネルの使用は不適切である。
極低温適用のための従来の断熱材の技術は複雑でまた
高価であり、しかも重大な欠点を有している。例えば
“クライオポンプを用いた断熱（cryopumped insulatio
n）”として知られている断熱構造は、低温容器やパイ
プを断熱するためによく用いられる。このようなクライ
オポンプを用いた断熱材は、その端部にて密封されてい
て液体窒素などの冷却物質に隣接して配設されている不
浸透性材料からなる多数のラミネートされた層を有して
いる。液体窒素は非常に冷たいので、ラミネートされた
層の間に隣接して密封されている空間内の空気は液体と
なり、その空間内に部分的な真空状態が生じる。この空
気を液化させる現象は、隣接した層を介してラミネート
された断熱構造の充分な深さにまで生じるので、熱伝達
はその断熱構造に生じた隣接する真空層により、あるい
は“クライオポンプの作動”によって遮断される。
このような“クライオポンプの作動”による断熱は、
液体窒素のような冷却物質が空気を液化するのに充分な
極めて低い温度の場合は充分機能するが、通常の温度範
囲ではうまく機能しない。また、このような“クライオ
ポンプの作動”による断熱は、かなり厚くて場所をと
り、効果的であるためには典型的には数インチの厚みを
必要とする。また、所望の形状又は輪郭に形成するには
費用もかかり、成形が難しい。しかしながらこの発明以
前には、薄くてかさばらず、成形可能であってしかも同
様に効果的な代替物は存在しなかった。
国内においては、消費者、政府ともども業界に冷蔵
庫、湯沸器、食器洗浄器、洗濯機、衣類乾燥機等の家庭
電化製品のさらなる省エネルギー化を要請してきた。た
とえば、カリフォルニアのエネルギー委員会（the Cali
fornia Energy Commission）は、1991年に同州内にて販
売される冷蔵庫／冷凍庫のエネルギー使用量を30％削減
するよう要請してきた。このエネルギー使用量の削減
は、側壁部材の熱効率の顕著な改善なしでは、現状の性
能を維持しながら達成することはできない。現在の技術
は、断熱化された壁部材パネルをかなり厚くすることに
よって、器具の側壁部材を介した熱伝達の低減を可能に
している。しかしながら、住居やアパートメント、ドア
の幅等の建築学的デザインは家電製品の外形寸法の増大
を実際上制限しているため、従来の断熱材を用いた代替
製品は使用可能な内部空間を狭くしている。このような
厚い壁と狭くされた内部空間は多くの消費者の不満と抵
抗を受けることとなる。
断熱効果を高めるより薄い断熱性パネルはこれらの問
題を解決するが、それでも超薄型、高性能、優れた耐久
性の断熱性パネルを製造するのは容易ではない。事実、
この発明以前は、これらの特性、即ち超薄型、高性能、
優れた耐久性の特性は、それぞれ単独か、少なくともど
れか一つが欠けていた。
この発明以前にもある程度薄いパネルの断熱性の効果
を高めるための特筆すべき試みはあった。例えば、エ
フ．ブルックら（F.Brooks et al.）に付与された米国
特許第2,989,156号には、パーライトの粉を充填した金
属シート間に真空空間を有する断熱性パネルが開示され
ている。また、ピー．グレーサーら（P.Glaser et a
l.）に付与された米国特許3,151,365号には、真空密閉
された構造体に充填するカーボンブラックの微細粒子と
その他の微細粒子の混合物、及び中間の箔状放射線遮断
物及び放射線低減用の銀の被膜を使用することが開示さ
れている。エイチ．ストロングら（H.Strong et al.）
の米国特許第3,179,549号には、真空にされて溶接され
た金属製エンベロープ（覆壁）の内部に密封して非常に
微細で一方向に配向したガラス繊維からなるマットを使
用することが開示されている。この場合、使用された真
空は約10-4気圧（10-2Torr）であり、熱赤外線に対して
不透過であるのに充分な密度と厚さの繊維マットを必要
としている。ジェイ．ヤングら（J.Young et al.）に付
与された米国特許第4,444,821号には、プラスチックの
端部のシール片を有するガラス繊維マットが充填された
減圧されたパネルと、減圧した隔室内に配設されている
残留ガスの吸収物質とが開示されている。このパネルの
減圧度は約10-2Torrの低度の減圧である。エヌ．コバヤ
シ（N.Kobayashi）の米国特許第4,486,482号には、溶接
したステンレス鋼製シートからなる真空エンベロープの
内部に設けられたガラス繊維マットが開示されている。
このガラス繊維マットはその平面に対して直角に走るガ
ラス繊維で縫いとじされパネル壁にかかる外気圧の荷重
を支えて同パネルの陥没を防ぐように設けられている。
西ドイツのブレーメンに所在するERNOスペース テク
ノロジーGmbH（ERNO Space Technology GmbH）のカート
ラインハード（Kurt Reinhord）によって1977年３月
に発表された、“Development and Testing of Vacuum
Super Insulation for Use in Residential and Indust
rial Construction"と題する報告書には、４つの可撓性
真空断熱構造体のテスト結果が述べられた。この場合、
それぞれの断熱構造体は金属（ステンレススチール）フ
ィルムによって密封された真空空間を有し、その真空度
は約1Torr〜10-3Torrであった。この報告書は４つの実
施例のうち１つの実施例のみが見込みがあり、他は見込
みがなかったことを結論づけた。見込みのなかった第１
システムにおける空間には、交互に設けられたペルロン
ガーゼ（perlon gauze）とアルミニウムフォイルの層
が充填されていた。見込みがあるとされた第２システム
においては、上記空間には不規則なガラス絹繊維が充填
されていた。見込みがないとされた第３シスムテは、本
発明の数個の実施例と一般的な類似点を有し、その内部
にひだ付きの窪みをもつ２つの離間された堅い被覆シー
トと、これらひだ付きのシートの間に設けられた固いス
ペーサブロックとを備えていた。前記スペーサブロック
の周囲には複数の放射線保護用フィルムが設けられてい
た。上記報告書にて見込みなしとされた第４システムに
おいては、ステンレススチールフィルムが複数の薄くて
横方向に配設した光沢のある波形スペーサーにより離間
して保持されていた。上記報告書は、上述した第２シス
テムが、エイチ．ストロング特許（H.Strong patent）
と同様に見込みがあるとされた唯一のものであったと結
論づけた。実際上、本発明との類似点を有する上記の第
３及び第４システムを備えた他のものは、有望な可能性
を有しないため見込みなしとされた。
上述した先行技術の真空パネルの少なくともあるもの
は、疑いなく従来のフォーム（気泡）とガラス繊維の断
熱性パネルより有効である。しかしながら、真に有効で
耐久性のある断熱性パネルを構成することは容易ではな
く、上記先行技術の構造体によっては上述した要請に適
合させるに必要な範囲にわたって達成されない。例え
ば、先行技術の特許に用いられた低度の真空状態は、超
薄型パネルに用いるのに充分な程度の断熱性能を達成す
ることができない。プラスチック又は溶接した端部の密
封は、長時間にわたって真空を維持することができな
い。事実、このような端部の密封は、高温露出又は太陽
の放射線露出には重大な劣化とガス洩れをきたすとこと
なく耐えることはできない。溶接した継ぎ目をもつ金属
製エンベロープは、必要な真空を保持するものの、長年
にわたって極めて高度な真空を維持するのに必要な完全
な洩れ防止の溶接を達成することは、このような溶接が
上述した先行技術のパネルのあるものに使用された無数
の極微細なガラス繊維とパーライト粒子の存在下にてな
されなければならないため、実際上不可能である。溶接
領域に侵入する単一の粒子又は繊維は極微な洩れを生じ
させ、この洩れを検出することはきわめて困難である
が、それにも拘らずこの洩れは密封した断熱性パネルの
内部の真空寿命に重大な欠陥を及ぼし、そのためその断
熱性パネルの有用性を損ねることになる。
真空の使用は、パネル内部の充分な構造体が相対向す
るパネル壁を潰れないように保持することを必要とす
る。上述した先行技術のパネルに使用されたガラス繊維
マットとパーライト粉体は、上記の機能を果たし得る。
しかしながら、真空が使用されるとき、内方へ直接かか
る側壁圧力は極めて大きいため、それによってそのよう
な繊維マットと粉体は一層緊密に固められて、断熱性パ
ネルを介してより直接的な熱伝導経路をもたらしてしま
う。また、広範囲の使用に容易に適用できるようにする
ためには、上記断熱性パネルは湾曲部の周りに屈曲可能
なものでなけらばならない。しかしながら先行技術の厚
いパネルを曲げることは、そのパネルの一方の壁部材を
他方の壁部材にほとんど確実に縮んで崩れたり、溝を形
成したりさせることになり、それによって一方の壁部材
が他方の壁部材に接触して“熱的な短絡経路”を形成す
る。いかなる屈曲においても、その屈曲における内側の
シートは外側のシートが伸展し得ないとき縮んで崩れよ
うとする。何故ならば、完全な湾曲又は屈曲は内側のシ
ートよりも外側のシートに長い円弧をもつこととなるか
らである。この問題は、屈曲部における外側シートの円
弧がその屈曲部における内側シートの円弧より大きな半
径をもつ場合、厚いパネルにとっては悪くなるであろ
う。エイチ．ストロング（H.Strong）の特許あるいはケ
イ．レインホールド（K.Reinhord）の報告書にある第２
システムにおけるような先行技術のパネルに用いられた
ガラス繊維マットは、物理的に２つの相対向するシート
を離間して保持するものの、そのようなマットそれ自体
は屈曲部にて圧縮されて、事実上熱的な短絡経路を形成
する。
本発明の共同発明者の一人であるデービット ケイ．
ベンソン（David k.Benson）とシー．エドウィン トレ
ーシー（C.Edwin Tracy）によって発明され、米国特許
第4,683,154号として特許されたレーザー密封した真空
断熱性ウインドは、２枚のガラスシートの間にガラスの
スペーサービードをレーザー溶接することによって陥没
したりあるいは熱的な短絡経路が形成されたりするのに
抵抗する長期の密封と構造的な支持の問題を解決した。
しかしながら、この構造はかなり厚くて重く、ガラス製
であるため脆く、そして堅いため、湾曲部の周りに屈曲
させることができない。従って高性能の断熱性パネルで
あってもその用途が限定される。
発明の開示 従って本発明の一般的な目的は、高い効果を有する改
良された超−薄型の断熱性パネルを提供することにあ
る。
本発明の他の目的は、耐久性であり、例えば高温や腐
食性の液体、及び日光によって起こる劣化に対して抵抗
性を有し、さらに断熱能力がなくなったりあるいはかな
り損なわれたりすることなく長期間、用いることができ
そして湾曲させることが可能な高い効果を有する超−薄
型の断熱性パネルを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、優れた製造加工能力を有
し、それによって手ごろなコストで堅実であってかつ信
頼性のある品質をもつような高い効果を有する超−薄型
の断熱性パネルを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、広くさまざまな使用装置に
用いられている従来からある薄型の断熱材よりも更に用
途が広く、かつ更に大きな効果を有するような超−薄型
でコンパクトな真空断熱性パネルの形状及び構造を提供
することにある。
更に本発明の他の目的は、以前より用いられている壁
部材よりも更に大きな強度を有し、また更に大きな耐久
性のあるような超−薄型の真空断絶性パネルのための薄
型の壁部材構造を提供することにある。
本発明の更に特殊な目的は、前もって決められた空間
関係にある真空隔室を形成している側壁部材の間に複数
の別個のガラスあるいはセラミックのスペーサーを提供
すること、及び組立てることによってそのような別個の
スペーサーを位置決めする方法を提供することにある。
本発明の他の特殊な目的は、機械加工しやすくまた取
扱いも容易な超−薄型の断熱性パネルを形成している二
枚の堅固で堅く、それでいて湾曲可能な金属製シートの
間に高度に減圧された真空隔室を設け、この真空隔室内
に、効果的なガラス、セラミック、あるいは磁器エナメ
ル加工すなわち、ほうろう加工を施した金属スペーサー
シートを単独で、あるいは付加的に類似のスペーサーシ
ートと組み合わせて提供することにある。
本発明の付加的な目的、利点、及び新規な特徴は、続
く記述において部分的に述べられており、更に当業者に
とっては続いて記載されている説明の実施例に基づいて
部分的には明白となるであろうし、また本発明を実施す
ることによって理解されることも可能であろう。本発明
の目的及び利点は、添付した請求の範囲において特に示
されている手段や組合せ、及び方法によって理解するこ
とができまた達成することができるであろう。
前述の目的及び他の目的を達成するため、またここで
具体化されてあるいは広く記述されているように本発明
を改良する目的に従って、本発明にかかる物及び装置
は、薄いスペーサーを備えて互いに近接して配設されて
いる二枚の隣接する薄い金属製シートの側壁からなるパ
ネルである。ここでそのスペーサーは、好ましくは複数
個の球形のガラスまたはセラミックビード、あるいは他
の別個の形態のものであり、また別法としては、ガラス
状の材料で被覆されている両方の表面から突き出てるよ
うな膨らみを設けて一体的に形成されているシートであ
って、その側壁部材のシートの間に最適な位置に配設さ
れているシートである。これらの金属製シートの側壁部
材は、金属−金属のシールによって密封されているかあ
るいは側壁部材の間の真空隔室を形成するように端部の
周囲で溶着されている。そして球形のガラスやセラミッ
クのビード、あるいは他の一体的に形成されたスペーサ
ーは、金属製シートの間の空間を維持するために機械的
な支持体として機能して真空に起因する金属製シートの
陥没を防止し、また熱伝導性を最小限にするためにも機
能している。本発明にかかるガラスビードあるいは他の
形態のものを、一枚のあるいはそれ以上の一体的なシー
トに形成したり組み立てたりして、金属製シートの間に
配設することが可能である。そのような一体的に形成さ
れたシートの組立体における一つの好ましい形態には、
金属ウェブに複数個の貫通孔が設けられていて、そのウ
ェブから両面方向に付き出ているその貫通孔にガラス製
やセラミック製の球形の塊を備えた金属ウェブのシート
が挙げられる。また他の好ましい形態には、ガラスや磁
器などのガラス状の材料で被覆されている複数個のあら
かじめ形成された塊あるいは引き延ばされているリブを
設けた金属ウェブのシートが挙げられる。その好適な実
施例である本発明の改良においては、二枚の外側の金属
製シートが、ガラスビードあるいは他の形状のスペーサ
ーを伴うリブあるいは凹状の突出部を有するように形成
され、あるいは基本的な構造となっていることが提供さ
れる。側壁部材／スペーサーの介在部には付加的にガラ
スあるいはガラス状の材料の裏当てが設けられており、
それによって構造的及び断熱的な特徴が増強される。本
発明の他の特殊な実施例では、特殊な目的のための有用
な形態と同様に、強度及び自由度を高めるような特殊な
構造に形成された断熱製パネルが挙げられる。
図面の詳細な説明 この明細書に組み入れられ、またその明細書の一部分
を構成している添付した図面は、本発明の好適な実施例
を示しており、その説明とともに本発明の原理を説明す
るのに用いられている。その図面は下記のとおりであ
る。： 第１図は、基本的な本発明に従って構成されている断
熱性パネルのセグメントの斜視図であり、それは縁部の
一部分を示し、そしてその壁内に設けられているスペー
サービードが見えるようにその一方の側壁が破断されて
いる。
第２図は、本発明にかかる断熱性パネルの基本的な構
造を示す断面図である。
第３図は、第１番目の本発明に従って構成されている
パネルにおいて、減圧度に対する熱伝導の効果を示すグ
ラフである。
第４図は、好ましい実施例の断熱性パネルのセグメン
トを示す斜視図であり、この図において外側の金属シー
トは、スペーサーの間が凹状に窪んだ基本的構造をして
いる。
第５図は、第４図に示された好適な断熱性パネルの５
−５線における断面図である。
第６図は、断熱性パネルがさらに湾曲した状態に形成
されていること以外は、第４図及び第５図に示されてい
るものと同様の基本的な構造をしている実施例のセグメ
ントを示す斜視図である。
第７図は、金属シートの内側の部分に、ガラスエナメ
ルが充填されているガラススペーサーが隣接して設けら
れていること以外は、第４図及び第５図に示されている
ものと同様のもう一種の基本的な構造をしている断熱性
パネルを示す断面図である。
第８図は、スペーサーで上方向の波が形成されるよう
に２方向に凹状の窪みの線が設けられていること以外
は、第４図と第５図に示されているのと同様のもう一種
の基本的な構造を有するセグメントを示す斜視図であ
る。
第９図は、他の実施例にかかる断熱性パネルであっ
て、スペーサーの間に加圧リブを設けた基本的構造をし
ているような外側の金属シートを有する断熱性パネルの
断面図である。
第10図は、更に他の実施例である断熱性パネルを示す
平面図であり、その実施例のものにおいて外側の金属シ
ートは、スペーサー部分で交差している加圧区画部であ
る溝の間に、凸状のドーム構造物を備えた基本的構造を
している。
第11図は、第10図に示された基本的な構造をしている
断熱性パネルの11−11における断面図であり、そこでは
スペーサー部分の加圧区画部の間にある凸状のドーム状
構造物を備えた基本的構造をしている外側の金属シート
を備えたものが示されている。
第12図は、他の実施例に従って組み立てられるパネル
の、部分に分けられた分解組立図であり、この実施例に
おいてはそのスペーサーは、薄膜金属フォイルのウェブ
に設けられた貫通孔に保持されている。
第13図は、第12図に示された断熱性パネルの断面図で
ある。
第14図は、第12図及び第13図において示されている実
施例の薄膜金属フォイルのウェブの貫通孔内に一個のス
ペーサーが係合しているところを示す平面図である。
第15図は、第12図及び第13図において示されている実
施例に従って、スペーサーを係合する前の金属フォイル
に設けた一個の星型の貫通孔の平面図である。
第16a図は、第14図及び第15図に示されている星状の
貫通孔の長い方の歯状部を横切るように切断するａ−ａ
線における断面図であり、それは第12図及び第13図で示
されている実施例に従ってなされる薄膜金属フォイルの
貫通孔に、スペーサービードを挿入及び係合する経過を
示している一連の図面からなる４ペアのうち、初めの１
セットの半分である。そこではスペーサービードは、長
い方の歯状部に丁度接触するようになっている。
第16b図は、第14図及び第15図に示されている星状の
貫通孔の短い方の歯状部を横切るように切断するｂ−ｂ
線における断面図であり、それは第16a図と同じ位置を
示していて、そこではスペーサービードはその貫通孔で
丁度、長い方の歯状部で金属フォイルと接触しており、
そのスペーサーは短い方の歯状部とはわずかに離れて保
たれている。
第17a図は、第14図及び第15図に示されている長い方
の歯状部を横切るように切断するａ−ａ線における断面
図であるが、そのスペーサービードが貫通孔に侵入する
ように上方に押され始めているところの図である点を除
いては第16a図と同じある。
第17b図は、第14図及び第15図に示されている短い方
の歯状部を横切るように切断するｂ−ｂ線における断面
図であるが、そのスペーサービードが貫通孔に侵入する
ように上方に押され始めているところの図である点を除
いては第16b図と同じであり、また第17a図の同じ位置に
相当する図である。
第18a図は、第14図及び第15図に示されている長い方
の歯状部を横切るように切断するａ−ａ線における断面
図であるが、そのスペーサービードが貫通孔に更に侵入
するように上方に押圧されているところの図である点を
除いては第16a図と同じある。
第18b図は、第14図及び第15図に示されている短い方
の歯状部を横切るように切断するｂ−ｂ線における断面
図であるが、そのスペーサービードが貫通孔に更に侵入
するように上方に押圧されているところの図である点を
除いては第16b図と同じであり、また第18a図の同じ位置
に相当する図である。
第19a図は、第14図及び第15図に示されている長い方
の歯状部を横切るように切断するａ−ａ線における断面
図であるが、そのスペーサービードが最終的に保たれる
位置になるようにわずかに下方に押し戻されているとこ
ろの図である点を除いては第16a図と同じある。
第19b図は、第14図及び第15図に示されている短い方
の歯状部を横切るように切断するｂ−ｂ線における断面
図であるが、そのスペーサービードが最終的に保たれる
位置になるようにわずかに下方に押し戻されているとこ
ろの図である点を除いては第16b図と同じあり、かつ第1
9a図の同じ位置に相当する図である。
第20図は、第12図及び第13図に示されているビードを
係合する貫通孔を有するウェブを、オートメーションに
よって製造する方法を示すアセンブリ装置の斜視図であ
る。
第21図は、本発明の他の実施例の断面図であり、この
実施例においてその断熱性パネルは、表装板（superstr
are）に内蔵されているかあるいはラミネートされてい
る。
第22図は、本発明の断熱性パネルの変形例を示す断面
図であり、この変形例において一方の側壁は、より厚み
のある構造基板である。
第23図は、一方が薄い波型の壁面シートであること及
び第７図で示されているのと同様のガラスフィラーを用
いていること以外は、第22図で示されたのと同様の厚み
のある構造基板を有するパネルの断面図である。
第24図は、更に中間シートを有し、かつ二層のスペー
サーを有すること以外は、第23図に示されたのと同様の
パネルを示す断面図である。
第25図は、中間シートと外側の壁面シートの両方の周
縁をより厚みのある基板に溶着することによって、二つ
の分離した別個の減圧された隔室、即ち一方が他方の隔
室を覆い、そして厚みのある基板に隣接している隔室を
形成していることを除いては、第24図に示されているの
と同様のパネルを示す断面図である。
第26図は、他の実施例の断熱性パネルのセグメントを
示す斜視図であり、この実施例の断熱性パネルは、あら
かじめ形成された溝がパネルの拡張及び収縮を行えるよ
うに設けられている。
第27図は、他の実施例の断熱性パネルのセグメントを
示す斜視図であり、その断熱性パネルは、連続的なあら
かじめ形成された、同心状の一群の溝が設けられてい
る。
第28図は、第25図に示されている断熱性パネルの斜視
図であり、その断熱性パネルには、展開されたり拡張さ
れたりしてそのパネルが隆起できるようなあらかじめ形
成された一群の溝が設けられている。
第29図は、上方向及び下方向のどちらかに伸びている
窪みを有し、かつ磁器製のエナメル加工してあるスチー
ルフォイルのシートの形状に形成されているような他の
実施例のスペーサーを示す斜視図である。
第30図は、第29図に示されている磁器製のエナメル加
工を施したスチールフォイルのシートを用いた実施例で
ある断熱性パネルを示す断面図である。
第31図は、他の実施例に従って組み立てられるパネル
の部品化された分解組み立て図であって、この実施例に
おいては二枚の波型の磁器製のエナメル加工を施したス
チールフォイルのウエブがスペーサーとして用いられて
いる。
本発明を実施するにあたっての最適な形態 第１図には本発明にかかる基本的な超薄型の断熱性パ
ネル10の実施例が示されており、第２図には第１図に示
された構造の典型的な断面図が示されている。この断熱
性パネル10は、二枚の外側のシートあるいは壁部材12、
14を有しており、それらはそれぞれ互いに近接した位置
に空間を保って離れて配置されている。二枚のシートあ
るいは壁部材12、14が合わさっているパネルの端縁の合
わせ目は、図中の符号18で示すように封着されている。
そのシール18は、例えば溶着の金属−金属接合が行われ
ているが、例えばろう付け、はんだ付け、拡散接合等の
手段を用いて金属−金属固着を行ってもよい。このよう
に本発明の目的において“溶着（weld）”という用語
は、全てのそのような金属−金属固着手段やその均等手
段を含んで用いられている。
外側のシートや壁部材12、14によって密封されている
内部隔壁15は、少なくとも10-5Torrの範囲の、好ましく
は10-6Torrの範囲の高度の真空状態になるように排気さ
れる。この高度の真空状態を何年もの間保つことができ
るように、端部の合わせ目18はほとんど完全な漏れに対
する耐久性を確保して密封されている。
上記に記載したように隔壁15が排気されたとき、壁部
材シート12、14の外側の大気圧は通常、その壁部材シー
ト12、14を共に陥没させてしまうであろう。それによっ
て一つの壁部材から他の壁部材へとそのパネルを横切る
直接的な熱伝導経路、あるいは“熱的な短絡回路（ther
mal short circuit）”が形成される。そのような陥没
を防止する目的で、球形のビード16の形状に形成される
ことのできる複数個の不連続のガラススペーサーが最適
となるように配置されており、それによって二枚の壁部
材シート12、14を離して保つことができるように機械的
に支持され、一方熱伝導性が減少するように構成されて
いる。金属製の壁部材シート12、14は熱伝導性の低い金
属、例えばステンレススチールやチタニウムで形成する
ことが好ましく、そしてその両方の壁部材は真空状態で
容易に溶接可能であって、球形のスペーサーの周囲に沿
って形状変化しないように十分な強さ及び堅さを有して
おり、それでいてそのパネルを湾曲面に形成できるよう
にうまく曲げることのできる金属で構成することが好ま
しい。このように、それぞれの球形のガラススペーサー
16と金属製の壁部材シート12、14との間は、ほとんど
“点接触（point contact）”で維持されている。壁部
材シート12、14に用いることができる他の好適な金属と
しては、例えばカーボンスチール、被覆されたカーボン
スチール、合金などが含まれる。高温で適用する場合に
は、そのビード16をガラスに代えてセラミックビードと
することによって、構造的な信頼性、球状の形態、及び
金属製の壁部材12、14とほとんど“点”接触することを
維持することができる。このようにこの論考、明細書、
及び請求の範囲ではほとんどの場合、ガラス製の一体的
なスペーサーとして述べられているが、セラミック製の
スペーサー材料も均等物としてふさわしいものであっ
て、本発明の技術範囲内に含まれることが理解されるで
あろう。
スペーサービード16が適当に配置されて、その隔室15
の中が一旦排気されると、壁部材シート12、14の外側の
表面の大気圧は、そのシート12、14をビードスペーサー
16に向かってしっかりと圧迫したり締め付けたりする。
それによってビードスペーサーは定位置に保持される。
そのスペーサービード16の間隔を適当にすることによっ
て、第１図に示すように断熱性パネル10を一様に折曲げ
ることができ、また湾曲面の周りを形成することができ
る。そしてそのスペーサービード16は湾曲させる場合の
その壁部材12、14の間の間隔を維持して、しわがよった
りまた、二枚の壁部材シート12、14の間で熱的な短絡経
路が形成されることがない。
スペーサービード16を隔室15内におけるそれぞれにと
って最適の位置に点着するにはたくさんの方法が考えら
れるが、一つの好適な方法を挙げるならば、ポリスチレ
ンあるいは同様の粘着剤、またはビードジグを用いる方
法がある。他の方法としては、電気的な変化のない（el
ectro−statically）場所に固定する方法を含んでい
る。またそのビードを、外側の壁部材シート12、14が適
所で締め付けられるまで金属メッシュによって適当な位
置に保持させることもできるし、あるいはワイヤーやガ
ラス繊維で縛ることもできる。
本発明の基本的な主要な形状は球形として記載されて
いるが、他の形状及び形態にすることも球形やここに記
載されている全ての実施例と同様に可能である。しかし
ながら、好ましいスペーサーの形状は側壁12、14とほと
んど点接触をし、それによってスペーサーと側壁間の熱
伝導を最小にすることのできるような形状である。
上記に記載されている全ての実施例において、真空状
態の度合及び真空隔壁15の幅と真空状態の度合との調整
を図ることは重要である。10-7気圧（10-4Torr）の範囲
内の低度の真空状態では、第３図のグラフによって示さ
れているように、パネルの熱伝導抵抗性及び断熱性を確
保する点において、十分に寄与することができない。第
３図のグラフにおける一定値を示す線90は、一個の分子
の他の分子と衝突する間の平均自由行程（mean free pa
th）が、高い温度表面と低い温度表面との間の空間ある
いは距離に等しくなるような範囲になるのに十分な量の
空気（あるいは他の気体）となるまでは、真空度がその
パネルを横切る熱伝導の速度を減少させることにおい
て、全く寄与していない点であることを示している。本
発明において目的とされているような超薄型で、高い断
熱性を有するパネルは、第３図のグラフにおける折れ曲
がり部92によって示されているように、約10-4Torrの真
空度の場合に平均自由行程が二枚の壁部材表面の間の距
離に等しくなる。この点においては、第３図におけるグ
ラフ線94によって示されているように、隔室15内の気体
の圧力の減少に直接的に関連して、明瞭な直線関係でパ
ネル10の熱伝導性は減少する。換言すると明瞭な直線関
係でパネル10の断熱性が増加する。そして約10-6Torrの
圧力になると、圧力が更に減少しても意味あるほどには
熱伝導性が減少しなくなる。このことは、第３図のグラ
フ線96で示されているその圧力範囲において、熱伝導性
はほとんどすべて熱放射によるものであるからである。
この種の断熱性を利用した適用例において、真空状態の
有利性を利用するためだけではなく、真空状態の有効利
用を最大限にするために、高度の真空状態を10-6Torrあ
るいはそれ以下の圧力範囲に維持することが必要であ
る。
基本的なパネル本体10に関しては上記に記載したよう
に、本発明のその基本的な原則を有していることで、強
度、自由度、及び断熱性の効果を高めるように形成され
た多くの他の実施例に適用することができる。これらの
他の実施例210、230、240、250、及び260のいくつかの
ものは、第４図から第11図に示すように、加圧リブある
いは凹状の張力のかかった窪みを形成した基本的構造を
持つ二枚の壁部材12及び14を備えている。
第４図及び第５図に示された実施例であるパネル210
では、壁部材12は尾根部225を形成するスペーサービー
ド16の横筋の一方側に沿ってきれいに湾曲している。そ
れぞれのきれいな湾曲が繰り返し形成されていることに
よって、凹状の窪みが形作られている。同様に壁部材14
は、凹状の窪み214を形成するスペーサービード16の先
の横筋の反対側に沿って湾曲している。これらの凹状の
窪み212、214は、空間間隔及びスペーサービード16の数
は減少させるが、一方、パネル210の強度や構造的な完
成度、及び耐久性については増加させる。この実施例21
0はまた、スペーサー16の数を減少させたことに起因し
て、熱抵抗が効果的に増加する。壁部材12および14の間
の熱伝導のほとんどは、スペーサービードにおける
“点”に近い接触部222、224を通してである。従って、
スペーサービードの数を減少させることは、“点”接触
による熱伝導経路の数を減少させることになる。
実施例210において、窪み212、214を形成したもので
あっても、最小限の“点”接触を維持することは重要な
ことである。かりに、その窪み212、214がたいへん深く
形成されると、壁部材12及び14の間に熱的な短絡経路が
形成されるように両者が接触してしまう。このような熱
的な短絡経路が形成されるのを防止する目的で、窪み21
2及び214における間隔226が、壁部材12及び14との間に
維持されていなくてはならない。例えばそれは、ビード
16の半径216よりも長く内側の弧215の半径218を維持す
ることによってなされる。従って半径218は、ビード16
の中心220から離れていることが好ましい。弧の半径218
がビードの半径216よりも長く設定されていること及び
ビードの中心220よりも離れていることによる効果は、
それぞれ壁部材12及び14とほとんど“点”である接触部
222及び224をずっと維持したまま、ビード16を内側の弧
215が幾らか加圧できることである。上記に記載したと
おり、このように配置することはスペーサービード16の
間の間隔を広げることでスペーサービード16を減少さ
せ、それによって熱伝導抵抗性を高め、コストを低減さ
せ、また簡単な構成にすることができるとともに耐久性
も向上させることが可能である。
基本的構造を有するようにデザインされた実施例210
の効果は、第６図に示されているように凹状の窪み21
2、214の方向に対して垂直方向にはCVIパネル210を湾曲
させやすくし、一方、窪み212、214に対して平行方向に
は湾曲させにくくするように構造的な強さを意味あるほ
どに増加させている点である。この基本的構造をした形
態のものは、ぐるりと巻いた断熱性パネル、例えば円筒
状のタンクや、湾曲が長さ方向の軸に対して平行である
他の平面状の表面の形成を容易に行えるようにしてい
る。その基本的構造はまた、固くて非−基本的構造をと
っている外側表面あるいは内側表面との接触を減少させ
て、本質的にたくさんの線接触とし、そのことが更に熱
的に絶縁されている目的物を孤立させている。断熱され
ている管状物や導管の場合では、そのような基本的構造
を有している断熱性パネルは、その管状物や導管をつな
ぐことを可能にし、その一方で潰れることのないたいへ
ん強い“輪状強度（hoop strength）”の設計を維持す
ることを可能にしている。
パネル210を湾曲させる場合には、たとえば窪み214で
示されるような内側の凹状の窪みが縮んで、そして窪み
212が引き離されるのよりも速く窪み212を外方向へ押す
という傾向がある。この傾向は対応する一対の窪み21
2、214の間に熱的な短絡経路をついには形成することと
なり、これによってパネルの断熱性の効率が減少する。
そのような効果は、パネル210の反対面に設けられてい
る窪み212、214が異なる深さになって湾曲するようにパ
ネル210を製造することによって容易にコントロールす
ることができる。そしてそのような効果は、そのパネル
210が熱的な短絡の危険性をほとんど有しないで一方向
に、そしてそれはその他の方向とは対照的に容易に湾曲
させることができるようにコントロールされているので
ある。例えば、側壁部材12に設けられている窪み212
は、側壁部材14に設けられている窪み214と同じ深さに
形成されてはいない。従って、側壁部材12が結果的に形
成される湾曲パネル210の内側の側壁部材になるように
側壁部材12のサイドの方向にパネル210を湾曲させるこ
とは、熱的な短絡を生じさせることなく行うことが可能
である。なぜならば、より浅い方の窪み212は窪み214方
向に伸長できるほどには材料が少なく、一方窪み214
は、伸長しかつ湾曲した外形で外側の側壁部材14のより
長くてより外側の半径をとることができるほど材料が多
い。湾曲工程の間に熱的な短絡が生じる可能性を更に最
小限に抑えるための他の変形例としては、弾性度及び剛
性度がそれぞれ異なる係数を持つような異なる材質で壁
部材12及び14を形成することである。
これらの断熱性パネルの全体を通しての熱抵抗は、上
記に記載したように真空度に依存しており、またほとん
ど“点”に近い接触部222、224における接触熱抵抗性に
も依存している。その接点抵抗Rcontactは、次の関係式
によって表すことができる。
Rcontact＝0.53/Kcrc （１） ここでKcは、接点の周りの部分における材質の導電性
であり、そしてrcはスペーサービード16と側壁部材12、
14との間の真の接触半径である。金属は典型的には、Km
＝15W/m2Kの範囲の熱伝導度を有しており、そしてガラ
スはKg＝1.5W/m2Kの範囲の熱伝導度を有している。金属
はガラスよりも約10倍も大きな熱伝導度を有していてKc
の値を支配しており、それによって接点付近の熱の伝導
性も支配している。従って、ガラスから金属への接触
は、ガラスからガラスへの接触に比べて約10倍の割合で
接触抵抗が減少する。
このようなガラス−ガラス接触をするものは、第７図
に示すような実施例250において設計されている。実施
例250は実施例210と同じ様に形成されたもので、同様の
凹状の窪み212、214が設けられており、また壁部材12、
14の内側であってスペーサービード16の近接部及びスペ
ーサービード16のやや周辺部には同様の弧215が形成さ
れている。しかしながら実施例250では、内側の弧215
は、ガラス製あるいは磁器製のエナメルすなわち、ほう
ろう252が充填されている。そのようなガラス製あるい
は磁器製のエナメル252は、通常家庭用の電気機器、例
えばストーブやオーブン、冷蔵庫等を被覆するために用
いられる磁器と同じものを用いることができる。ガラス
エナメル252とほとんど“点”で接触しているガラスス
ペーサービード16は、ここでガラス−ガラス接点を形成
しており、上記に述べたようにほとんど10倍の割合で接
触抵抗Rcontactを増加させる。
更に、第７図を第５図と比較することによって理解で
きることであるが、第７図の実施例250に示したガラス
ビード16が隣接する内側の窪みに、ガラスあるいは磁器
を充填した材料部分252は、真の接触半径rcを意味ある
ほどに減少させる。というのは、ガラスあるいは磁器の
充填部252の露出表面は、窪み215の内側の表面よりもず
っと平面に近いためである。それゆえ上記の関係式
（１）に従うならば、ガラスあるいは磁器の充填部252
を設けてより平面的な表面にすることよって、接触抵抗
Rcontactはさらに増加することになる。このように、実
施例250においてなされているごとくガラスあるいは磁
器の充填部252を設けることによって、その接触抵抗R
contactは、最終的には第５図に示した実施例のものに
比べて10倍以上の割合で大きくすることができる。
第４図に示したものでは、凹状の窪み212、214はパネ
ル210（あるいは250）の長さ方向に沿って平行に、一方
向に走っている。既に記述したようにこの形状は、CVI
パネル210あるいは250を、凹状の窪み212、214の方向に
垂直な一方方向に曲げ易くしている。しかしながら、第
８図に示した実施例260では、二方向に凹状の窪みが走
っており、二方向あるいは二軸方向にCVIパネル250を折
り曲げ易くしている。パネル260はパネル210およびビー
ド250と同じ様な構造をしていて同様の凹状の窪み212、
214を有しており、また、スペーサービード16の周辺の
壁部材12、14の内側には、同様の弧215が形成されてい
る。しかしながらこの実施例260のものにおいてはさら
に、窪み212、214に対して垂直であるがやはりスペーサ
ー16の側面に沿って走っている凹状の窪み262、264も形
成されている。この実施例260においては、これらの垂
直の窪みは、それぞれのスペーサービード16に関連して
個々の分離した外方向への凸部265を形成する。それは
実施例210においてスペーサー16の横筋に関連して尾根
部225が形成されることとは対照的である。垂直の窪み2
12、214及び262、264の対が設けられているため、既に
記述したようにパネル260を曲げることができて、二軸
状に形成しうるような効果がさらに追加される。
もちろん実施例250が奏するガラスあるいは磁器を充
填した材料部分252の効果は、この実施例260のものにお
いてもビード16の隣接する凸部265の内側のポケットに
ガラスあるいは磁器材料252を充填することによって同
等に得られる。一方そのような充填材料252は、第８図
に明瞭に示されているわけではないが、ガラスあるいは
磁器の充填された材料部分252を設けた第８図に示す実
施例260の断面図は、第７図に示されている実施例250の
断面図と実質的に同じであることがわかるであろう。
他のCVIパネルの実施例の構造が第９図に示されてお
り、この実施例のものは、本発明の一般的な原理に従っ
てパネルの強度を維持したりあるいは強めたりしつつ、
スペーサー16を少なくできるという利点を有している。
この実施例230において壁部材12及び14は、外側方向に
凸状に加圧されている膨らみあるいはリブ232、234を形
成した基本的な構造をしている。その膨らみあるいはリ
ブ232、234はそのパネルの全体的な剛性を増加させるだ
けではなく、スペーサービード16の抵抗に対して互いの
方向にその側壁部材12、14を圧迫する外側の大気圧の加
圧力によって起こる変形に抵抗できるように、側壁部材
12、14に圧迫に対する強度を更に提供する。こうして数
少ないスペーサービード16を用いることによって、パネ
ル12、14の構造的な完全性を維持することが必要とな
り、それによってスペーサー16を経てパネルを通過する
熱伝導性をさらに減少されることができる。
実施例210と同様に、実施例230は、スペーサービード
16の周囲の内側の弧215と共に湾曲している壁部材12、1
4を有しており、ほとんど“点”の接点222、224が壁部
材12、14とビード16との間でそれぞれ維持されるように
なっている。しかしながら、前記の実施例210における
壁部材12、14はなだらかで連続的な波型カーブを形成し
ているが、むしろ実施例230における壁部材12、14では
代わりに、溝236、238で方向が急に変化するようになっ
ており、そこでは凸状の中間の圧縮膨出部あるいはリブ
232、234を形成するのを元に戻す方向に膨らむ。
第９図に示す断面図ではまた更に別の形状のものが示
されており、その形状のものでは隣接するシート12、14
内に外側に凸状になっている第１の膨出部222、224は、
細長い溝状の窪みではなく、半球状のドーム状構造物と
なっており、二つの並んだ膨出部222、224の間に形成さ
れるポケット部には球形のスペーサー16が配置されてい
る。同様により小さな外方向に突出する第２の膨出部23
2、234は半球状のドーム状構造物であり、それは上記記
載されているような壁部材12、14の外側における大気圧
による変形に対して抵抗するように、壁部材12、14に同
じ圧縮に対する強度を持つように機能している。上記に
記載したように、ビード16及び隔室15の周辺の壁部材1
2、14の形状あるいは基本的な構造をとることによっ
て、熱抵抗の増大、耐久性の向上、及びコストの低減が
達成できる。また上記に記載したように、実施例250に
おいてガラスあるいは磁器の充填された材料部分252の
効果は、この実施例にも適用することができ、熱伝導性
を減少させることが可能である。
本発明の原理に従ってなされる別の実施例240では、
第10図及び第11図に示されているように、壁部材12、14
は凸状のドーム状構造物246、248の間に散在している数
個の区画部242、244を有する基本的構造をしている。凸
状のドーム状構造物246、248は、実施例230における凸
状の加圧リブ232に似ており、外側の大気圧及びパネル2
40の内側の真空度に依存して起こる側壁部材12、14の変
形に対する抵抗性を増加させる。このように、上記実施
例230として記載されているように、スペーサー16の数
は少なくてすみ、したがってスペーサーを16を経てパネ
ル240を通過する熱伝導度が減少する。
その凸状のドーム状構造物246、248は、いずれかの方
向に、いずれかの軸に沿って、区画部242、244の間のパ
ネル240の長さに沿って互いに平行に設けられうる。逆
にいうと、それぞれの凸状のドーム状構造物246、248
は、キルティング状に１セットの４つの隣接する区画部
242の間にそれぞれ散在して盛り上ががるように形成す
ることができ、それはパネル240の長さを伸長させるリ
ブの部分とは対照的である。そのようなキルティングパ
ターンでは第10図に示すように、区画部242は溝245のネ
ットワークを形成するパネル240の長さに延びている。
第８図に示されている実施例260と同じく、実施例240に
おけるこのキルティングパターンは、いずれかの方向に
二軸状に折り曲げることができるという効果を有してい
る。この実施例240は先に述べた実施例210及び230のも
のに追加される効果を有している。その効果とは折り曲
げる場合に壁部材12及び14の間に熱的な短絡経路が形成
される可能性がないことで、それは折り曲げることによ
って、例えば246で示されるような外側の壁部材12にあ
るドーム状構造物は平らになろうとするし、また壁部材
14にある248で示されるような内側のドーム状構造物に
は外側に力がかかって、さらに壁部材12から離れようと
するからである。
上記に記載した実施例210、230、240、250及び260に
おける基本的構造をした形状のためには、パネルの熱抵
抗性を増加するスペーサー16の数を減少させることが挙
げられる。更に、この基本的構造は構造的強度の大きい
CVIアセンブリを作り、それは結果的に耐久性を向上さ
せる。また、その基本的構造は簡単な溶接準備を伴う非
常に簡便な製造方法を提供するものであり、それによっ
て製造コストを低減し、かつ生産高を向上させる。最終
的に基本的構造から生じる付加的な強度は、壁部材12、
14を製造するためのスチールあるいは同種の材料を広く
選択できることを許容し、また結果的にコストを低減
し、かつ製造をするのに使用する未加工の材料を選択す
ることに関して自由度を高めることができる。
基本的構造をした実施例210、230、240、250、及び26
0は、スペーサービード16を使用することが記載されて
いるが、これらの実施例は他の形態や他のスペーサーの
形態、例えば球形の塊を設けたスペーサーシートの形態
で使用することに対しても等しく応用できる。壁部材シ
ート12、14の内側の表面とほとんど“線”の接触を形成
する環状のあるいは三角形の断面形状を有するリブの形
態でそのシートにおいてスペーサーを持つことがその数
種の実施例では更に可能である。
スペーサーシート及び球形の塊は、ガラスあるいはセ
ラミック（図示されていない）の一個の接触する断片か
ら形成することができるし、あるいはまた、第12図から
第19図に示されている実施例100に示されているような
薄膜の金属フォイルウエブ102に取り付けたガラスビー
ドの形態で形成することも可能である。
その薄膜状の金属フォイル102のウエブは、穴を開け
ることができるもので、その穴は例えば第15図に示すよ
うな星形状の貫通孔104であることが可能であり、その
それぞれの場所にガラスビードをうまく保持することが
望まれる。第14図において最もよく示されているよう
に、ガラスビード16はその貫通孔104に位置づけられ
て、貫通孔104の周縁部から内側に放射状に付き出てい
る複数の歯状部106、108によってそこに保持される。貫
通孔104の半径110は、球形のビード16の半径とほぼ同じ
かあるいはわずかに長く、確実にビード16が貫通孔104
内に適合して保持できるようになっている。そのビード
16は、貫通孔104の周縁から付き出ている複数の歯状部
あるいは尖った先106、108によって貫通孔104内に保持
されることが好ましい。
第15図に示されているようなこの構造の一つの好まし
い実施例では、複数個のより長い方の歯状部106は、短
い方の歯状部108と交互に散在するように設けられてい
る。これらの歯状部106、108は、上方向及び下方向に交
互に反っている。それは例えば第12、13及び14図に示さ
れているように、長い方の歯状部106が上方向に反って
いて、一方短い方の歯状部108が下方向に反っていて、
それによって貫通孔104内に球形のガラスビード16を係
合でき、かつ保持できるように構成されている。このよ
うに断熱性パネル100は、側壁部材12、14の間に別個の
ビード16を配設し、保持するための簡便で、実用的な方
法を提供するものである。
歯状部106及び108は、その歯状部の先端が貫通孔104
の中心部分でぶつからないように、貫通孔104の半径110
の長さよりも短いことが好ましい。この構造は第13図に
示されているように、ウエブ102に係合して外側のシー
ト12と14との間で圧迫されているビード16を備えるよう
にうまく構成されている場合、歯状部106、108がシート
12あるいは14に接触せず、これによって上記記載した利
点であるところのシート12及び14の間の唯一の熱伝導経
路がビード16と壁部材12、14の間の“点”接触を維持
し、そして歯状部106、108を通さないような構造に確保
されている。
ビード16をウエブ102に挿入するための一つの方法
が、一連の第16a図及び第16b図から第19a図及び第19b図
にかけて図示されており、その方法は上記に述べたよう
に、歯状部106よりも短い歯状部108を必須の部材として
いる。これらの一連の第16a図及び第16b図から第19a図
及び第19b図にかける図において、“a"図の方は、第14
図及び第15図に示された長い方の歯状部106を通るａ−
ａ線に沿って切断された断面図を現しており、また、
“b"図の方は、第14図及び第15図に示された短い方の歯
状部108を通るｂ−ｂ線に沿って切断された断面図を現
している。
この挿入法においてはまず初めに、ビード16をウエブ
102の方向に持ってきて、第16a図及び第16b図に示した
ように、貫通孔104でウエブ102とまさに接触させ始め
る。この初めの位置ではビード16は、第16a図に示すよ
うに長い方の歯状部106と接触しているが、第16b図に示
すように短い方の歯状部108とは十分な距離がおかれて
いて接触していない。
それからビード16は、第16a図及び第16b図から第19a
図及び第19b図において矢印112で表される方向の外力に
よって、上方でウエブ102の方向に更に押し上げられ
る。外力112は、歯状部106、108を一方に反らすように
系の外側から与えられる力であって初めにウエブ102に
ビード16を接触させるのに与えられた力と同じであるこ
とが可能であるが、必ずしもその力と同じでなくてはな
らないというわけではない。この点ではビード16は、第
17a図に示すように、ビード16よりも上方向に反るよう
に長い方の歯状部106を押し上げる。同時にそのときビ
ード16は短い方の歯状部108とも接触し、第17b図に示す
ようにそれらの短い方の歯状部108も上方向に反らせは
じめる。しかしながら、歯状部108は歯状部106よりも短
いため、歯状部106と同じくらい沿っていることはでき
ない。その点については第17a図及び第17b図に比較して
示されているとおりである。
ウエブ102の貫通孔104にビード16を押し続ける力112
によって、ビード16は第18a図に示されているように、
そのビードの直径が長い方の歯状部106の最大の反りを
生じさせる点に結果として到達する。この同じ点におい
ては第18b図に示されているように、短い方の歯状部108
は球形のビード16の最も広い部位を通過し、そしてそれ
らは初めの反っていない位置にまで戻るかあるいははね
返ることができるように充分な弾力性を有している。
一旦短い方の歯状部106が反っていない位置に戻る
と、ビード16にかかる上向きの力112が、わずかな下向
きの力で置き換えられる。それは第19a図及び第19b図に
おいて矢印114で示されている下向きの力である。下向
きの力114はビード16が貫通孔104に入るように幾らかビ
ード16を引き戻し、それによって第19a図に示されてい
るように、長い方の歯状部106を、先に記載したそれら
が最大の反っている位置から幾分反りの小さくなる位置
にまで部分的に元に戻す。下向きの力114は必ずしもそ
の系に外から加えなくてはならないという必要はない。
なぜならば、短い方の歯状部108が反っていない場合に
は、反っている長い方の歯状部106が自然にはね返っ
て、元に戻ろうとする復元力が結果的にかかるため、貫
通孔104に向かってビード16を戻すための充分な力がか
けられるであろうからである。この下方向のビード16の
動きはその時、第19b図に示すように、短い方の歯状部1
08の反対方向へ反りを生じさせる。長い方の歯状部106
の下方向への復元力と、短い方の歯状部108の上方向へ
の復元力との間が平行状態となったとき、球形のビード
16は貫通孔104におけるウエブ102内に係合して保持され
るであろう。
ウエブ材料102のシートは、本発明の原理に従って製
造されるであろう。それは例えば、第20図に示されてい
るように、矢印123の方向に回っている穿孔用のローラ
ーダイ122を通して、矢印121の方向に薄膜状のスチール
フォイルを連続的に搬送することによってなされる方法
である。穿孔用のローラーダイ122を用いて、上記のと
おり第15図に示されたような長い方の歯状部106と短い
方の歯状部108を備えた星状の貫通孔104が複数個、フォ
イル120に穴が開けられる。穴が開けられたシート120は
その後、ステーション124にて無数の球形のビード16が
流される。この穴が開けられたシート120はその時点で
は必然的に、球形のビード16の一層を設けた状態となっ
ているが、その後矢印125、127で示される方向に回転し
ている一対の柔らかいゴム性のローラー126、128を通す
ことによって、それらは協同してビード16を貫通孔104
内に押し込み、その結果上記に記載されているようにそ
れらのビードを係合しかつ保持を行う。その後過剰のビ
ード16′は取り除かれるかあるいは簡単にそのままにさ
れた状態で、ビードを固定したシート120はローラーか
らはずされる。最終的にビードを固定したシート120
は、第12図及び第13図に示されているような特殊な断熱
性パネル100に用いるためのウエブ102の望ましい形状と
大きさに切断される。
そのウエブ102を備えた実施例100は、球形のビードス
ペーサー16を用いることが記載されているが、たくさん
の他の外形及び形状、即ち例えば、多角形状、環状、あ
るいはひし形形状をしたロッド等（図示していない。）
の形にすることも可能である。これらの形状また他の多
くの形状は、上記に記載したような本発明の原理を維持
している限りにおいて可能であり、そしてそれらは本発
明の技術範囲に含まれている。
第21図に示されている実施例140におけるように、パ
ネル142に表装板144をラミネートすることによって、本
発明の教えるところに従って製造された典型的なCVI断
熱性パネル142の強度、審美性、及び応用性の範囲を増
すことが可能である。この表装板タイプの実施例140の
典型的なCVI断熱性パネル142は、ここで記載されている
種々のパネルの実施例のどれかであることができる。例
示の目的でパネル142は、同じスペーサービード16を含
んでいるように簡単に示されている。そのスペーサービ
ード16は基本的構造を有するかあるいは成形されている
壁部材12及び14の間に選択的に配されており、前記実施
例に用いられているような高度の真空状態の存在下で機
械的な支持を行えるようになっている。表装板144はCVI
パネル142の望ましい特徴を高めるのに用いられる材料
を用いることができ、それは例えばそれ自身の熱伝導性
がかなり低い木材や、プラスチックフォーム等である。
一般的に、その表装板144を備えたラミネートされた
パネル142のいくつかの利点としては、金属性の壁部材1
2及び14を薄くすることができる可能性がある点を含ん
でおり、それによって重量の増加を抑えることができ、
また製造コストが低減する可能性も含まれている。もち
ろん言うまでもなく、木材や他のラミネートされた表装
板144、即ち金属やセメント材料、あるいはセラミック
等によってもたらされる変形に対しての付加的な強度及
び抵抗性は、スペーサー16の数を低減できる可能性も提
供し、それによって熱伝導性も減少させることができ
る。いくつかの表装板あるいは表装板との組合せを用い
ることは、過熱からCVIパネル140を保護することができ
る。加えて、いくつかの表装板は、CVIパネルが例えば
商業上等で露出されるであろうところの応用に対して必
要な優れた審美性を有するCVIパネル140を提供する。
更に特異的には表装板144として、例えば木材や木材
製品、あるいはポリマーを用いることができる。かりに
表装板144が木材あるいは木材製品であるならば、より
熱絶縁性を向上することができる。更に、木材の表装板
は、滑らかにしたり、あるいは湾曲した表面をうまく形
成することができ、そしてその木材の天然の外観は、ド
アや他の構成品に用いた場合において、芸術的な美しさ
を増すことに貢献できる。木材はまた、パネル140に対
して更に強度をもたらすことができる。一方、ポリマー
から作られた表装板144は、さまざまな表面上の外観を
呈することが可能で、更にポリマーの形成技術における
可能性の中で種々にコントロールすることができる取扱
易さを提供できる素材である。加えてポリマーは、他の
超平面材から製造されたものや表装板を用いていないも
のよりも、水による腐食やかびの発生、または錆びの生
成に対してかなり強い抵抗性を有している。
ある種の応用では、ここでは建築用のスチール、ある
いは他の金属または合金パネルは、強度を要求される
が、それらはまた断熱性も有していなくてはならない。
例えば第22図に示されているような建築用の断熱性パネ
ル170は、本発明に従って製造することができる。この
建築用の断熱性パネルの実施例170では、建築用の基盤1
72としては例えば厚みのあるスチールや他の金属シート
を用いることができ、それらはその目的としている適
用、即ちスチール性の建築物の壁や冷蔵庫の壁、または
航空機の導体の外板等に適用するにあたり機能上、充分
な強度を有している材料である。上記に記載され、かつ
第12図及び第13図に示されているところのウエブを有し
ていてもよいし、有していなくてもよいガラススペーサ
ー16は、真空隔室15を封止するためにスペーサー16に接
して配置されている薄い外側の壁部材12を備えている状
態で、建築用の基盤172の表面に配設することができ
る。この建築用断熱性パネルの実施例170と、例えば第
１図及び第２図に示された実施例10の典型的な小型の真
空断熱性パネルとの間の違いとしては、パネル10は二枚
の薄いシート壁部材12、14を有しているが、むしろパネ
ル170は一方の壁部材172は厚く、建築材料の一部材を構
成していることだけが挙げられる。
もちろん、そのような建築用の断熱化されたパネルは
また、210、250、260、230あるいは240について上記に
記載された形状の何らかのタイプに形成されたり波型に
されたりしている薄膜状の壁部材シート12を用いること
も可能である。例えばそのような建築用の断熱化された
パネルの実施例274が第23図に示されており、それは第
７図の実施例250に示されているのと同じガラス製の裏
当て252を有する波型の薄い壁部材シート12を備えてい
る。そしてその波型の薄い壁部材シート12は、真空隔室
15を形成するための厚みのある建築用基盤172からガラ
ス製のスペーサービード16によって分離されている。
第24図に示された実施例276は、薄い外側のシート12
と厚みのある基盤172との間に配設された中間仕切り用
シート280を更に有していること以外は第23図に示され
た実施例274に類似している。この中間仕切り用シート2
80は外側のシート12とよく似ているような形状に形成さ
れ、そして構成されることが可能であり、それは強度を
増強するための波型形状及び熱伝導度を最小限にするた
めの裏当て152を設けた波型形状を含んでいて、また上
記に記載したような何らかの他の平面形状、基本的な構
造、あるいは他の好適な形状も含んでいる。この実施例
では、第１層目のスペーサービード16は中間シート280
と基盤172との間に位置しており、そして更に設けられ
たスペーサービード286の横筋は、中間シート280と外側
のシート12の間に位置している。外側のシート12の周縁
部82は、基盤172に溶着されて封着部18を形成してお
り、それによって外側のシート12と基盤172との間に真
空隔室15を区画している。中間シート280の上側と下側
に形成される真空隔室15の部位285、287はそれぞれ、こ
の実施例176においては共通の隔室であるため、中間層2
80を設けたことによる主とする機能上の目的及び効果
は、熱放射を反射することである。従ってその中間層28
0は、光沢があって反射を行える表面で形成することが
好ましい。もちろん、複数のその種の中間シート280及
び更に追加してスペーサービード286を基盤172の上に層
状に設けることによって、一層だけの追加して設けられ
た反射を行える表面よりも多くの追加して設けられた反
射を行える表面を形成することができる。
より大きな断熱性の効果を得るために、中間層280を
金属で製造し、そして第25図の実施例278において示さ
れているように、その周縁部283を図中の符号18で示さ
れるごとく、溶着によって外側のシート12及び基盤の周
縁部282に結合するかあるいは封着することができる。
このように構成することによって、中間シート280の上
側の隔室部分285は、中間シート280の下側の隔室部分28
7とは分離されて、別個の真空隔室として形成される。
その結果、実施例276について上記に記載されていると
おりの熱反射層として機能している中間シート280の付
加的な効果に更に加えられることで、パネル278の断熱
性効果は、基盤172上に層状に設けられた二層の真空隔
室285、287によって実質的に増強される。もちろん言う
までもなく、この様式に従って複数枚の中間シート280
を追加して設け、そして真空隔室を層状にすることは、
断熱性の効果を更に高めることを可能にする。
上記に記載したように、実施例210、230、240、250、
及び260のかしめることができる性質に加えて、他の状
態の堅いCVIパネルの形状に修飾変化できたり、あるい
は形成されたCVIパネルの線形膨張や収縮が簡単にでき
たりすることが望まれる場合がある。例えばそのような
場合としては温度変化によってそのパネルが熱的に膨張
したり収縮したりする現象を引き起こす可能性がある場
合である。選択された形状を形成するため、あるいは膨
張や収縮に適応させるため、第26図に示されているよう
に、あらかじめ拡張した状態で形成されている拡張溝15
2を設けた形態の拡張パネル150を提供することができ
る。実施例150のものは、上位に列挙されているような
本発明の原理に基づいてやはり形成されているもので、
それは高度の真空状態に減圧されたもとで側壁部材12、
14が陥没するのを防ぐべく最大の機械的な支持を提供す
るように、一方熱伝導性を最小限に保つように選択的に
配設されているスペーサー16を備えている。
拡張溝152は、そのパネル150が取り付けられたり組み
付けられたりするどのような材料あるいは構造の膨張及
び収縮とほとんど関連して、両側矢印156によって示さ
れる方向にパネル150が線形膨張あるいは線形収縮をす
るのを可能とする。加えて溝152は、好ましいあらかじ
め定められた部分で簡単に曲げられるようにするあらか
じめ形成された刻み目を提供することができ、またその
溝は、矢印158によって示されているようなパネル150の
横断方向に変形することができるように、幾分曲がるよ
うに適応できる。そのような横断方向の変形可能性は、
下記に記載する特殊な実施例においても特別な効果を提
供する。溝152はまた、溝152を設けたことによって壁部
材12及び14の陥没に対する抵抗性が付加的に強められる
ため、溝152の間の剛性の領域154にスペーサーを設ける
必要性を減少させる。
横方向に線形膨張及び線形収縮運動することに加え
て、溝152と同様に形成されている一連の溝162は、パネ
ル150と同様の構成を有しているパネル160の構成に応じ
て、あらかじめ区画された部位あるいは領域を形成する
ことができるように特別に提供され、また形成されるこ
とが可能である。その場合には第27図及び第28図におい
て示されているように、膨らみあるいは窪みを形成する
ため、剛性の表面164に垂直な横断方向158に選択的に押
し出し成形を行うことができる。それから時間が経過し
た後に、その膨らみあるいは窪みは、加圧されるかある
いは跳ね戻されるかいずれかが選択的に行われる。拡張
された位置にまで押し出される動きの相対的な方向、及
び垂直の平面位置になるまでの起こりうる連続的な復帰
の方向は、両側矢印158によって示されている。第27図
及び第28図において示されているこの種の応用例では、
上記に記載したようにあらかじめ形成されているパネル
160の溝162は、巣状の一連の同心状の環状溝162として
形成されている。第27図は、その通常の平面状態にある
パネル160を示している。もしも望まれた場合には、同
心円状の溝162によって区画されているそのパネル160の
中心部位は、矢印158の方向で外側方向に押圧されて、
第28図に示されているように凹状で膨らんだ形状となる
であろう。
もちろん巣状になっている溝162の形状は、環状ある
いは同心状でなくてはならないというものではない。他
の巣状の形状のものも上記に記載したような機能を有し
ているが、それらは異なる形状の膨らみを生じるであろ
う。例えば、卵型をした溝（図示されていない）は結果
的に卵型の膨らみを形成し、そして幾分偏心している位
置にある溝は、他の溝よりもある位置で深くなっている
ような膨らみに適応させることができる。
本発明にかかるビード16は、多々の理由から400℃よ
り低い温度で用いられる応用に対してはガラスで製造す
ることが好ましい。ここで最も重要な点は、ガラスがほ
とんど除気する性質を有していないためである。ガラス
はまた、高い圧縮強度、機械的な剛性、低い熱伝導性を
有し、また低コストであり、更に容易に製造に用いるこ
とができる。別の例としてはスペーサー16は、磁器製の
エナメル被覆が施された球形の金属ボールとすることが
可能で、それはガラス材料の形態である。400℃以上の
温度がかかる応用では、そのビード16はセラミック材料
で製造することができる。このように、ガラスや磁器製
のエナメル被覆を施した金属、及びセラミックはすべ
て、別個の独特の性質を有しているが、それらは本発明
の目的における均等物の範囲内でどれも考慮することが
できる。
しかしながらある環境のもとでは、ガラスビードは取
扱うのがたいへん難しく、またたいへん壊れ易い。従っ
てガラスビードあるいはセラミックビードで形成された
スペーサーに代わる可能な形態として、第29図に示され
ている実施例300にあるように、成形され、磁器製のエ
ナメル処理すなわち、ほうろう引きされた連続的なシー
ト、金属フォイル310の形態が提供される。本発明の原
理に基づいてスペーサーとして適当な磁器製のエナメル
処理を行った金属シート310形成するために、シート310
の主たる本体あるいはウエブ314から引き延ばされてい
る上方向の膨らみあるいは窪み316、及び下方向の膨ら
みあるいは窪み318を形成するように特別に形成される
ことが可能である。第30図に示されているように、これ
までに述べてきた実施例においてビード16が置かれてい
たような高度の真空状態の存在下で、これらの膨らみあ
るいは窪み316、318は、金属シート12及び14の陥没を妨
げるための同様の機械的な支持機構を提供している。
シート310は、スチール製基盤302からなり、そして磁
器製のエナメル304を用いて両側を被覆された一枚の薄
いシートから形成することができる。磁器製のエナメル
304は本質的には、スチール製基盤302に適合する熱膨張
率を有するように化学配合されているガラスであり、ス
チール製の基盤302にしっかりと結合して硬くて、たい
へん低い熱伝導性を備えた滑らかな表面を提供する。磁
器でエナメル加工されたスチールはまた、工業的に通常
知られている大規模な製造方法で、高い効率で製造され
る。従って、磁器でエナメル加工されたシート310は、
例えばストーブやオーブン、冷蔵庫などの通常の台所用
の電化製品を被覆するのに用いられる磁器製パネルと同
じかあるいは類似の磁器でエナメル加工されたスチール
フォイルとして製造されることができる。しかし本発明
の目的のためにはかなり薄くすることが好ましい。もち
ろん言うまでもなく、低い熱伝導性を有しているような
他のガラス状の材料、例えばシリコンジオキサイド（si
llicon dioxide）やまさにセラミック材料はまた、磁器
製エナメルに代えて被覆材料として用いることもできる
し、あるいは磁器製エナメルに添加して用いることもで
きる。
スペーサーシート310はまた、非常に多くの他のとり
うる形状に形成することができ、それによって壁部材12
及び14の間を分離状態を維持するように空間をつくり、
そしてそのために必要な強度を提供することができる。
例えば、スペーサーシート310は、主たる本体から外側
方向に広がっている延長された尾根線を持つように構成
することができる。同様に、これらの磁器製のシートは
また、第31図に示されているように波型のシート320、3
22としても形成されることが可能である。シート320、3
22は本発明の原理に従って、単独で用いる形態、あるい
は第31図に示されているように互いに垂直に延びている
波型の尾根線を有して互いに協同しつつ用いる形態のい
ずれかでスペーサーとして使用されることができる。
本発明において光学系の熱を排除することは、第１図
に示されているように、好ましくは壁部材12、14の内部
表面に、銅や銀、あるいは他の低放射率の材料からなる
低放射率の被膜17、19を施すことによって高められる。
この低放射率の被膜17、19は、本発明の種々の実施例を
現しているどの図面にも示されていないが、それを用い
ることは全てのそれらの実施例に対して同様に効果があ
る。なおその実施例には、上記に記載された磁器でエナ
メル加工された表面を有するものも含んでいる。
第２図に示されているように金属ゲッター（metal ge
tter）21が、上記に記載された断熱性パネルの実施例
（その図面に全てが示されているわけではないが）のど
れかの隔室15内に、その隔室15を減圧し、そして封止す
る前に配設することも可能である。その金属ゲッター21
は、何年も存続する寿命期間の間に生じるかもしれない
ガラスビードや金属製の壁部材から出て来る何らかの少
量の反応性のガスをトラップする。
例示の目的であって限定されるわけではないが、本発
明にかかる超−薄型の断熱性パネルは、たいへん効率よ
く製造されることが可能で、また約0.1インチ（2.5mm）
の範囲の全体的な厚みにした場合にたいへん効果的に用
いられる。その薄膜状の金属性壁部材シート14、15は、
0.005から0.10インチ（0.2から0.3mm）、あるいはでき
る限り0.004から0.025インチ（0.1から0.6mm）の厚みの
範囲であることが好ましく、そしてそのスペーサーは、
約0.08インチ（2mm）とすることができる。もちろん、
第22図におけるパネルの実施例170の場合では、一枚の
薄膜状の金属性パネル15だけがこの厚さの範囲にある
が、他方のパネル基盤170は実質的には、この実施例に
ついて上記に記載したような特定の応用範囲によって要
求される構造状の強度を発揮するのに必要な厚みを有し
ている。実施例100の場合においては、その薄膜状の金
属性フォイル102は、0.001から0.003インチ（25μｍか
ら75μｍ）のオーダーに形成される。気相の伝導性は、
第３図に示されそして上記に記述されているように、10
-5Torrの圧力、さらに好ましくは10-6Torrの圧力あるい
はそれ以下の圧力の高度の真空状態のもとで、隔室15を
封止することによってほとんど無視することができる。
固相の伝導性は、低い熱伝導度を有する材料である例え
ばガラスを、機械的な側壁部材の支持体あるいはスペー
サーとして使用することによって、また、支持体及び壁
部材シートの間にほとんど“点”に近い接触を保つこと
によって最小限にすることができる。このことは、その
特殊な構造及び示された実施例に関連して上記に記述し
たとおりである。上記に記載したように、0.1インチ
（2.5mm）の厚みの断熱性パネルは、R15、即ちＲ＝15°
Ｆ−hr.ft2/BTUと同じ大きさの断熱値を持つことができ
る。それはポリマーフォームの21/2インチの厚み部分と
同じ位、あるいは標準値を有するファイバーガラスのほ
ぼ７インチのものと同じ位の熱移動に対する抵抗性を持
っている。
例示にすぎず、限定を加えているわけではないが、次
の記載は、本発明の実施例である超薄型コンパクト真空
断熱材（CVI）の効果を説明するためのものであり、そ
の効果は、その小型化、作動温度の効率化、軽量化、及
びクロロフルオロカーボン（CFC:chlorofluorocarbon
s）の使用の低減というような用語に帰すべきものであ
る。
多くの応用技術においては、価値の認定はかさに対し
て払われており、従って小さなかさしか持たない点を高
度に実行している断熱性材料には、より大きな価値が認
められる。これらの応用技術の示唆は、１インチあたり
２から４のＲ−値を持つファイバーガラス、ロックウー
ル、及びセルロース等の高価でない方のかさばった断熱
材料の代わりに、１インチあたり５から10のＲ−値を持
つ高価な方の発泡した発泡製品の大きくなった代替品を
用いることによって、あるいは他の新種の断熱材料を用
いることによって与えられる。そのような応用技術には
例えば、冷蔵庫；冷凍庫；肉や製品、花、及び飲物など
の冷蔵された製品のための陳列ケースのシェル；冷蔵用
の協同一貫輸送用のコンテナ（refrigerated intermoda
l transport containers）；冷蔵用のトラックトレーラ
ー、タンク、及びレールカー；スチームや熱水、冷水の
配管、及び貯蔵設備；地域暖房及び地域冷房の配管、及
び他の輸送用の通路；産業上の製造過程で生じる熱及び
冷気を貯蔵するタンクあるいはコンテナ；産業上の熱及
び冷気を製造する装置；自動車、電車、飛行機、及び船
の本体シェル；建築されたHVAC装置及びダクト；建築物
の屋根、壁及び床；冷却したコンピューター回路及び構
成部品；日毎の及び年毎の貯蔵タンク；ポータブルの、
熱及び冷気を貯蔵をし運搬するコンテナ；道路や橋の道
路面；ブーツや帽子、コート等の保護を行う衣装；熱を
発生するコンピューター構成部品と他のオペレーション
を熱的に隔離する部材；及び、例えば燃焼、ナトリウム
−硫黄電池及び熱−保持性のディーゼルなどの高温工程
の温度維持が含まれる。
上記に記載された本発明にかかる超−薄膜状のCVI断
熱性パネルは、極低温における製造工程、運搬、及び貯
蔵のための断熱において、より厚く、より多くの複合体
を有し、最新式のクライオポンプを用いた断熱材などと
まさに同様の効果を有している。なお、クライオポンプ
を用いた断熱材では、層状になっている多層フォイルの
断熱材が、それ自身が過剰に冷却される材料によって熱
吸収されて連続的に真空にポンピングされている。しか
しながら、本発明の超−薄型のCVI断熱性パネル及び導
管（conduit）は、断熱効果を維持するために先に記載
したようなクライオポンプにたよっていないため、エネ
ルギーを注入する必要もないしまた、エネルギーを浪費
することもない。更に両者を比較すると、本発明にかか
るこの断熱材はまた、周囲の環境温度や高い温度で使用
する場合も、低い温度で使用する場合とまさに同様の効
果を奏することができるが、一方クライオポンプを用い
た断熱材は、非常に低い温度の下でのみ作動させること
ができる。また、本発明にかかる超−薄型のCVIは、ク
ライオポンプを用いた断熱材よりも大きさがずっと小さ
く、そしてより大きな自由度を有している。
この極低温の応用技術に関連して、高い温度における
超伝導体の場合が挙げられる。超伝導性が極低温でだけ
起こっている限りにおいて、電気の超伝導性の伝達は、
それらの多層フォイルの断熱性ジャケットをクライオポ
ンピング（極低温にポンピングする）している回路を通
っていた。超伝導回路の長大な長さをクライオポンピン
グするとき、その断熱材をクライオポンピングすること
に起因するそのようなエネルギーの排出は、相当な量と
なる。上記に記載したとおり、本発明の超−薄型CVI断
熱材ではそのようなエネルギーの放出を避けることがで
きた。しかしながら、超低温以上の温度で作動する超伝
導体についての進行中の研究における流行が重要である
のと同様に、今でもなお効果的な断熱材が必要とされて
いる。クライオポンプは高い温度では作動しないため、
本発明の超−薄型CVI断熱材はそれに代わる唯一の有
用、実用的でコンパクトな断熱材として用いることがで
きるであろう。
従来技術の断熱材料及び断熱手段を越えて用いられる
本発明にかかるかなり重量の小さい実施例のものの有利
な点としては、軽量、及び低価格の機械類が製造のため
及び取扱易さのために要求されている点；軽量のファス
ナーが他の装置の付属品として要求されている点；軽量
構造が本発明を保持するのに要求されている点；さら
に、この実施例のもの、ファスナー、及び付随する構造
を運搬するのに、また、たとえあるとするならば、それ
が取り付けられたりそれが載せられたりするところに燃
料と労力が少なくてすむことが要求されている点、が含
まれている。
更に例示をしたに過ぎないが、現存する断熱材製品及
び将来的に見込みのある断熱材製品と、本発明にかかる
CVIの実施例のものとを冷蔵庫／冷凍庫（R/F）に用いた
場合で比較して、その結果を下記の表に示す。
本発明にかかる改良された断絶材の他の長所は、最も
低コストで汎用されている化学的成分、即ち拡張されて
いるポリマーフォームは、地球を保護しているオゾン層
を破壊するという証言のある増大する本体によって与え
られる。そのクロロフルオロカーボン（CFC）は、“噴
出（blow）”（あるいは膨張）、即ち時間をかけてその
フォームからフォームを逃がすために用いられ、それは
次第に上昇して成層圏に至り、そこでは50年以上存続し
て、その間オゾンの重さの50,000倍の分解をする際に触
媒として働く。
本発明のものは、多くの応用技術においてCFCを噴出
する断熱性フォームに代わる直接の代替物となり、この
他には本発明のものが有する他の特徴、即ち軽量であ
り、コンパクトで、難燃性、低コスト性等の特徴が、こ
こで提案されている応用技術と同様に、実際に用いられ
ている応用面及び他の応用面でもＲ−値を増加すること
に効果を与える。熱エンベロープが、CFC作動流体（wor
king fluid）または冷却剤をもつ標準蒸気圧縮装置によ
って冷凍される製品の閉じた空間である多くの場合に、
本発明は蒸気圧縮装置の小型化及びエネルギー量と同様
にCFC冷却剤量の結果的な削減をしめす。このことは閉
じた空間における望ましい冷却及び冷却温度を達成し維
持するために必要である。断熱材としてCVIを有してい
るCFC−噴出性材料の置換物を組み合わせた圧縮装置に
おけるCFCの削減と共に、冷蔵装置及び他のCFC断熱方法
は、CFC汚染の主たる原因として削除される。
そのようなCFC汚染の主要な原因の一つに建築産業が
ある。そこではCFC−ブラウン（CFC−brown）のフォー
ムを用いることによって、ASHAE90.1Pビルディング エ
ネルギー スタンダード（ASHAE 90.1P Building Energ
y Standards）を満たすようにコンクリート石工事用の
ブロックが充填される。10年に及ぶ調査でも10のＲ値を
持つコンクリート石工事用のブロックはまだ得られてい
ない。R10のコンクリート石工事用ブロックがない場合
には、これらの建築ブロックの十分な断熱は、CFC−ブ
ラウンのフォームで補われてきた。しかしながら、上述
したCFC汚染による環境破壊の観点からは、本発明は、
建築産業におけるCFC−ブラウン断熱材フォームに対し
て非常に効果の大きい直接的代替物となるであろう。本
発明の超−薄型CVI断熱性パネルは、現存するブロック
に表面装着されたり、新規なブロックデザインに統合化
されたり、あるいは外部と内部のブロック壁の間にある
隙間に挿入される。
本発明の超−薄型CVI断熱性パネルが更に有する利点
は、車両用バッテリーのケースとしての応用である。バ
ッテリーのパワー能力は、低温になるとともに減ってゆ
く。従って、超−薄型CVI断熱性パネルを用いた断熱性
車両用バッテリーは、そのバッテリーの耐久性及び寿命
に重要な改善をもたらす。加えて、CVI断熱性パネルは
軽量であり、コンパクトで、さらに低コストであるた
め、現行のバッテリーを越える大きさ、重さ、あるいは
コストを増やすことなしに、車両用バッテリーの効果的
な断熱材となることができる。これらの超−薄型CVIパ
ネルは、現存するバッテリーケースの表面に取り付けら
れたり、バッテリーの外装に形成されたり、あるいは新
規なバッテリーケース材料に統合化されたりできる。
前述の記述は、本発明の原理によってのみ説明されて
いると考えられる。更に、当業者にとって多くの修飾及
び変化を加えることは容易であるため、本発明を上記に
示されているようなまさにそのものの構成及び製法に限
定することは望ましくない。従って全ての好適な修飾及
び均等物が、請求の範囲によって定義される本発明の目
的に含まれるであろう。
フロントページの続き (72)発明者 ベンソン デービット ケイ. アメリカ合衆国 コロラド州 80401 ゴールデン ウエストファーストドライ ブ 14154 (72)発明者 ボッター トーマス エフ. アメリカ合衆国 コロラド州 80224 デンバー サウスマグノウリアレーン 515 (56)参考文献 特開 昭60−8688（ＪＰ，Ａ) 米国特許3152033（ＵＳ，Ａ) 国際公開89−9860（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16L 59/06 E04B 1/90

Claims (39)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】互いに近接して離間した関係に位置決めさ
    れその間に形成される真空隔室を包囲するようにその端
    部の周囲において一体に溶接される二枚の堅い金属製シ
    ートと、前記二枚の金属製シートの間に形成された前記
    隔壁内に前記二枚の金属製シートを離して突っ張るため
    の互いに離れた関係で設けられている複数個の別個の強
    固な球形のスペーサーとを備え、前記二枚の金属製シー
    トの間の隔室は真空にされ、それぞれの前記金属製シー
    トは複数の交互に設けられた外側方向へ凸に湾曲してい
    る溝状の窪みと内側方向へ凹に湾曲している溝状の窪み
    とを互いに平行関係になるように有している形状に形成
    され、その一方の金属製シートの外側方向へ湾曲してい
    る窪みが他方の金属製シートの外側方向に湾曲している
    窪みと対向しており、そして前記スペーサーは前記それ
    ぞれの金属製シートの対向している外側方向に湾曲する
    窪みの間に位置決めされていることを特徴とする熱絶縁
    性パネル。
  2. 【請求項２】それぞれの前記球形のスペーサーはある半
    径を持ち、またそれぞれの前記外側へ湾曲している窪み
    は前記スペーサーに隣接するある半径を有する湾曲した
    内側の表面を持っており、ここで前記窪みの湾曲してい
    る内側の表面の半径は、前記スペーサーの半径よりも大
    きいことを特徴とする請求の範囲第１項記載の熱絶縁性
    パネル。
  3. 【請求項３】それぞれの前記外側に湾曲している窪み
    は、ここに位置決めされている球形のスペーサーに隣接
    する内部空洞を形成し、そして前記熱絶縁性パネルは、
    前記スペーサーと前記金属製シートの間に形成される前
    記内部の凹面に設けられたガラス状の材料からなる層を
    備えていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の熱
    絶縁性パネル。
  4. 【請求項４】前記金属製シートに形成され前記平行な窪
    みに対して垂直に延在する付加的な複数個の外側方向に
    湾曲する横筋状の窪みを備え、前記外側方向に湾曲する
    横筋方向の窪みが前記スペーサーが位置するところで前
    記外側方向に湾曲する平行な窪みに交差していることを
    特徴とする請求の範囲第１項記載の熱絶縁性パネル。
  5. 【請求項５】互いに近接して離間した関係に位置決めさ
    れその間に形成される真空隔室を包囲するようにその端
    部の周囲において一体に溶接される二枚の堅い金属製シ
    ートと、前記二枚の金属製シートの間に形成された前記
    隔壁内に前記二枚の金属製シートを離して突っ張るため
    の互いに離れた関係で設けられている複数個の別個の強
    固な球形のスペーサーとを備え、前記二枚の金属製シー
    トの間の隔室は真空にされ、前記それぞれの二枚の金属
    製シートは複数個の外側方向に湾曲した第１の膨出部が
    形成されてかつそのそれぞれの金属製シートの外側方向
    に湾曲する第１の膨出部が他方の金属製シートの外側に
    湾曲する第１の膨出部に対向してその間にポケットが形
    成されるように位置決めされ、前記スペーサーが前記ポ
    ケット内に配設され、そしてそれぞれの前記金属製シー
    トはまたその二枚の金属製シートの圧縮強度が増大する
    ように前記外側方向に湾曲する等１の膨出部の間に外側
    方向に湾曲する複数の第２の膨出部を設けて形成されて
    いることを特徴とする熱絶縁性パネル。
  6. 【請求項６】外側方向に湾曲する第２の膨出部は、その
    金属製シートの一方にある外側方向に湾曲した第１の膨
    出部と、その金属製シートである角度をもった溝を形成
    して当接していることを特徴とする請求の範囲第５項記
    載の熱絶縁性パネル。
  7. 【請求項７】前記それぞれの外側方向に湾曲している窪
    みは、前記ポケットを形成するようにその中に配設され
    ている球形のスペーサーに隣接する内部空間を有し、そ
    して前記熱絶縁性パネルは、前記スペーサーと前記金属
    製シートとの間に形成される前記内部空間内に設けられ
    たガラス状の材料からなる層を有していることを特徴と
    する請求の範囲第１項記載の熱絶縁性パネル。
  8. 【請求項８】互いに近接して離間した関係に位置決めさ
    れその間に形成される真空隔室を包囲するようにその端
    部の周囲において一体に溶接される二枚の堅い金属製シ
    ートと、前記二枚の金属製シートの間に形成された前記
    隔壁内に前記二枚の金属製シートを離して突っ張るため
    の互いに離れた関係で設けられている複数個の別個の強
    固な球形のスペーサーとを備え、前記二枚の金属製シー
    トの間の隔室は真空にされ、前記それぞれの二枚の金属
    製シートは互いに離間した関係にあってかつ外側方向に
    湾曲している凸状のドーム状構造体の間に介在している
    複数の区画部を有するように形成され、またその二枚の
    金属製シートは一方の金属製シートの区画部が他方の金
    属製シートの区画部に対向するように位置決めされ、そ
    して前記スペーサーが前記対向する区画部の間に配設さ
    れていることを特徴とする熱絶縁性パネル。
  9. 【請求項９】熱絶縁性シートが、 互いに近接して離間した関係に位置決めされ、その間に
    形成される減圧されている真空隔室を包囲するようにそ
    の端部の周囲において一体に溶接される二枚の堅い金属
    製シート； 前記二枚の金属製シートの間に形成された前記隔壁内
    に、前記二枚の金属製シートを離して突っ張るための互
    いに離れた関係で設けられている複数個の別個の強固な
    スペーサー； 互いに離間した関係にて穿孔されている複数個の貫通孔
    を有する薄膜ウエブを備えたリテーナであって、前記そ
    れぞれのスペーサーが前記ウエブに穿孔した前記貫通孔
    にそれぞれ配設されているリテーナ、 とを備えることを特徴とする熱絶縁性パネル。
  10. 【請求項１０】前記それぞれの貫通孔の周縁部の周りの
    ウエブから延びている複数個の歯状部を備え、前記歯状
    部のいくつかはその貫通孔に配設されているスペーサー
    の周りに部分的に一方方向に延びており、また前記歯状
    部の他のものはその貫通孔に配設されているスペーサー
    の周りに部分的に反対方向に延びていて、その貫通孔内
    にそのスペーサーを保持できるようになっていることを
    特徴とする請求の範囲第９項記載の熱絶縁性パネル。
  11. 【請求項１１】請求の範囲第１項記載の熱絶縁性パネル
    であって、 さらに、前記金属製シートのうちの少なくとも一方の外
    側の表面に固着されている構造材料の表装板層を備えて
    いることを特徴とする熱絶縁性パネル。
  12. 【請求項１２】前記表装板は、木材を含んでなることを
    特徴とする請求の範囲第11項記載の熱絶縁性パネル。
  13. 【請求項１３】前記表装板は、ポリマープラスチックを
    含んでなることを特徴とする請求の範囲第11項記載の熱
    絶縁性パネル。
  14. 【請求項１４】前記表装板は、金属を含んでなることを
    特徴とする請求の範囲第11項記載の熱絶縁性パネル。
  15. 【請求項１５】前記表装板は、セメント状の材料を含ん
    でなることを特徴とする請求の範囲第11項記載の熱絶縁
    性パネル。
  16. 【請求項１６】前記表装板は、セラミック材料を含んで
    なることを特徴とする請求の範囲第11項記載の熱絶縁性
    パネル。
  17. 【請求項１７】互いに近接して離間した関係に位置決め
    されその間に形成される減圧されている真空隔室を包囲
    するようにその端部の周囲において一体に溶接される二
    枚の堅い金属製シートと、前記二枚の金属製シートの間
    に形成された前記隔壁内に、前記二枚の金属製シートを
    離して突っ張るための互いに離れた関係で設けられてい
    る複数個の別個の強固な球形のスペーサーとを備えてな
    る熱絶縁性パネルであって、 前記二枚の金属製シートの間の隔室は真空にされ、前記
    パネルは延在している膨張及び伸縮を行う溝を有してお
    り、ここでこの溝は前記金属製シートの一方には引き延
    ばされて内側方向に形成される凹状のリブと前記金属製
    シートの他方には引き延ばされて外側方向に形成される
    凸状のリブとを有しており、前記内側方向の凹状のリブ
    と前記外側方向の凸状のリブとは互いに対向関係にある
    位置に位置決めされていることを特徴とする熱絶縁性パ
    ネル。
  18. 【請求項１８】複数個の前記膨張及び収縮する溝が互い
    に離間した関係に設けられていることを特徴とする請求
    の範囲第17項記載の熱絶縁性パネル。
  19. 【請求項１９】前記溝は環状に形成され、そのうちのい
    くつかの環が他の前記環を取り囲んでいることを特徴と
    する請求の範囲第18項記載の熱絶縁性パネル。
  20. 【請求項２０】互いに近接して離間した関係に位置決め
    されその間に形成される減圧されている真空隔室を包囲
    するようにその端部の周囲において一体に溶接される二
    枚の堅い金属製側壁部材であって前記隔室が真空にされ
    ている金属製側壁部材と、二枚の側壁部材の間に形成さ
    れた前記隔壁内に前記二枚の側壁部材を離して突っ張る
    ように配設されているスペーサーとを備え、前記スペー
    サーは薄くて剛性を有する基盤シートを備えていて、そ
    の基盤シートにはその基盤シートの両表面から互いに反
    対向きに外側に横断方向に延びている複数個の隆起が形
    成されており、そして前記金属側壁部材と前記隆起の間
    に前記金属側壁部材より小さい熱伝導率を有する材料の
    層が設けられていることを特徴とする熱絶縁性パネル。
  21. 【請求項２１】前記基盤シートは、剛体であることを特
    徴とする請求の範囲第20項記載の熱絶縁性パネル。
  22. 【請求項２２】前記基盤シートは、一体板であることを
    特徴とする請求の範囲第20項記載の熱絶縁性パネル。
  23. 【請求項２３】前記材料は、ガラス状材料であることを
    特徴とする請求の範囲第20項記載の熱絶縁性パネル。
  24. 【請求項２４】前記ガラス状の材料は、磁器を含んでな
    ることを特徴とする請求の範囲第23項記載の熱絶縁性パ
    ネル。
  25. 【請求項２５】前記ガラス状の材料は、二酸化ケイ素を
    含んでなることを特徴とする請求の範囲第23項記載の熱
    絶縁性パネル。
  26. 【請求項２６】前記ガラス状の材料は、セラミック材料
    を含んでなることを特徴とする請求の範囲第23項記載の
    熱絶縁性パネル。
  27. 【請求項２７】前記基盤シートは、波型になっていて、
    長く延びた、平行で、交互に並んだ窪みとリブとして前
    記隆起が形成されていることを特徴とする請求の範囲第
    20項記載の熱絶縁性パネル。
  28. 【請求項２８】長く延びた、平行で、交互に並んだ窪み
    とリブとを有していてガラス状の材料で被覆されている
    波形の薄膜状の基盤シートからなる第２のスペーサーを
    備え、この第２のスペーサーは前記隔室内にその窪みと
    リブが前記他のスペーサーの窪みとリブに交差する方向
    に延在するように配設されていることを特徴とする請求
    の範囲第27項記載の熱絶縁性パネル。
  29. 【請求項２９】前記基盤シートは、実質的に全体が前記
    材料の層で被覆されていることを特徴とする請求の範囲
    第20項記載の熱絶縁性パネル。
  30. 【請求項３０】前記基盤シートは、剛体の金属でできて
    いることを特徴とする請求の範囲第29項記載の熱絶縁性
    パネル。
  31. 【請求項３１】前記基盤シートは、一体板であることを
    特徴とする請求の範囲第30項記載の熱絶縁性パネル。
  32. 【請求項３２】前記隆起は、前記基盤シートを変形させ
    て形成したものであることを特徴とする請求の範囲第30
    項記載の熱絶縁性パネル。
  33. 【請求項３３】前記隆起は、前記基盤シートの片側に膨
    らみを反対側に対応する窪みを形成するように前記基盤
    シートを変形させて形成したものであることを特徴とす
    る請求の範囲第32項記載の熱絶縁性パネル。
  34. 【請求項３４】スペーサーシートの両側に突き出ている
    複数個のスペーサービーズを備えた薄膜シート基盤から
    なるスペーサーシートを製造する方法であって、その製
    造方法が以下の段階、即ち： それぞれの前記貫通孔の周縁部から内側方向に放射状に
    突き出ている複数個の歯状部が形成されるように前記基
    盤に星形状の貫通孔を穿孔する段階； 前記歯状部のいくつかは前記ビードの周りを部分的に一
    方方向に延び、また前記歯状部の他のものは前記ビード
    の周りを部分的に反対方向に延びるように、それぞれの
    前記貫通孔内にそのビードをそれぞれ位置決めする段
    階； を含むことを特徴とするスペーサーシートを製造する方
    法。
  35. 【請求項３５】前記スペーサーシートを製造する方法
    が、以下の段階、即ち： いくつかの前記歯状部は他の前記歯状部よりも長く、か
    つ前記貫通孔周囲の外形が実質的にそのビードの周囲の
    外形の大きさ及び形状と合致するように前記貫通孔を穿
    孔する段階； 前記ビードを、そのビードの表面がまずその長い方の歯
    状部及び短い方の歯状部をそのビードの挿入方向に変形
    するようにその貫通孔に通し、そして長い方の歯状部が
    そのビードによって変形されているままで一方短い方の
    歯状部がそれらの当初の放射状にその貫通孔内に向かっ
    て延びている方向に戻るように十分足りるだけの距離挿
    入する段階；および その長い方の歯状部が変形している反対方向に、その短
    い方の歯状部が丁度よいほど変形するように、そのビー
    ド挿入方向を逆転する段階 を含むことを特徴とする請求の範囲第34項記載のスペー
    サーシートを製造する方法。
  36. 【請求項３６】互いに近接して離間した関係に位置決め
    されている構造体金属基盤および薄い金属製シートを備
    えており、 それら構造体金属基盤および薄い金属製シートは、前記
    構造体金属基盤および前記薄い金属製シートの少なくと
    も一方の周縁部の周りにおいて一体に溶接されてそれら
    の間に真空隔室を包囲形成しており、さらに、 前記薄い金属製シートを前記基盤から離して突っ張るた
    めに前記隔室内に互いに離れた関係で設けられている複
    数個の堅固なスペーサーを備えており、 それら堅固なスペーサーは、前記金属側壁部材より小さ
    い熱伝導率を有する材料の被膜を施した波型に形成され
    た金属製シートであり、 前記真空隔室は、排気されている ことを特徴とする熱絶縁性パネル。
  37. 【請求項３７】前記金属側壁部材より小さい熱伝導率を
    有する材料の被膜が、磁器性のエナメル被膜であること
    を特徴とする請求の範囲第36項記載の熱絶縁性パネル。
  38. 【請求項３８】前記隔室内における前記基盤と前記薄い
    金属製シートの間であってその基盤及びその金属製シー
    トから離れた位置に配設されている中間反射性シートを
    備え、いくつかの前記堅固なスペーサーは前記基盤と前
    記中間シートとの間に位置決めされ、またいくつかの前
    記堅固なスペーサーは前記中間シートと前記薄い金属製
    シートとの間に位置決めされていることを特徴とする請
    求の範囲第36項記載の熱絶縁性パネル。
  39. 【請求項３９】前記中間シートは金属であって、また前
    記薄い金属製シートの周縁部で一体になるように溶接さ
    れて前記中間シートの両側に分離された別個の真空隔室
    を形成するような周縁部を有することを特徴とする請求
    の範囲第38項記載の熱絶縁性パネル。
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