JP7006170B2

JP7006170B2 - 断熱パネル

Info

Publication number: JP7006170B2
Application number: JP2017223635A
Authority: JP
Inventors: 孝明高橋; 大祐佐久間; 紀幸上野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2022-01-24
Anticipated expiration: 2037-11-21
Also published as: JP2019094962A

Description

本発明は、断熱パネルに関する。

断熱パネルとして、複数の金属製板状部材を外壁とした箱状の構造体であって、内部空間に断熱材が設置された構造体が用いられる。
例えば、特許文献１には、断熱材の周囲に発泡材が充填された断熱パネルが開示されている。

特開２０１７－０５７６２４号公報

発明者は、断熱材の周囲に発泡材が充填された断熱パネルに関し、以下の問題点を見出した。
特許文献１に開示されている断熱パネルでは、外壁と断熱材との間隙に発泡体が充填されている。特許文献１に開示されている断熱パネルを、加熱炉など高温下において使用する場合、特に高温側に配置されている発泡体が熱伝導により加熱される。しかしながら、発泡体は、熱に弱い材質であるため、加熱されると破損する虞がある。したがって、高温下において断熱パネルを使用することが困難であった。

本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、高温下において使用することができる断熱パネルを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る断熱パネルは、対向配置された一対の金属製の板状部材と、前記一対の金属製の板状部材のそれぞれの縁に接合され、前記一対の板状部材と共に減圧空間を形成する金属製の側壁部材と、を備え、前記一対の金属製の板状部材のうち、低温側に面する板状部材の内側に、板状の発泡材を配置し、前記一対の金属製の板状部材のうち高温側に面する板状部材と前記板状の発泡材との間隙に、層状の熱反射膜、又は、熱反射膜と板状断熱材とを積層した積層体を配置し、前記減圧空間が、前記板状の発泡材、及び、前記層状の熱反射膜又は熱反射膜と板状断熱材とを積層した積層体を用いて充填される。

本発明に係る断熱パネルでは、高温側に面する板状部材と板状の発泡材との間隙に、層状の熱反射膜又は熱反射膜と板状断熱材とを積層した積層体を配置している。したがって、高温下においても層状の熱反射膜又は熱反射膜と板状断熱材とを積層した積層体が熱を反射し、板状の発泡材の加熱が抑制される。そのため、板状の発泡材は、高温下においても破損しにくい。よって、本発明に係る断熱パネルは、高温下においても使用することができる。

本発明によれば、高温下において使用することができる断熱パネルを提供することができる。

本実施の形態に係る断熱パネルの斜視図である。図１の一点鎖線において切断した断熱パネルの断面図である。断熱構造体の斜視図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、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。

まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る断熱パネルの構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る断熱パネルの斜視図である。図１に示すように、断熱パネル１は、板状部材１１、１２、及び側壁部材１３を備える。図２は、図１の一点鎖線において切断した断熱パネルの断面図である。なお、図１では不図示であるが、図２に示すように、断熱パネル１は、さらに、発泡体（板状の発泡材）３及び断熱部材（層状の熱反射膜、又は、熱反射膜と板状断熱材とを積層した積層体）４を備える。断熱パネル１は、例えば、高温炉の断熱壁として用いられる。

なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。

図１に示すように、板状部材１１、１２は、対向配置された一対の金属製の板状部材である。板状部材１１は、低温側に面する板状部材である。板状部材１２は、高温側に面する板状部材である。具体的に説明すると、板状部材１１、１２は、例えば矩形状の板状部材であり、それぞれｘｙ平面に水平に延設されている。そして、板状部材１２は、板状部材１１よりもｚ軸負方向側に配置されている。

図１、図２に示すように、板状部材１１、１２のそれぞれの縁には、側壁部材１３が接合されている。側壁部材１３は、例えば金属製の板状部材を用いて構成される。側壁部材１３は、板状部材１１、１２と、例えば溶接を用いて接合される。板状部材１１、１２、及び側壁部材１３によって形成される内部空間５は、例えば減圧ポンプ（不図示）を用いて減圧されて、減圧空間とされる。なお、内部空間５を減圧する方法は限定されず、例えば、減圧下において、側壁部材１３を板状部材１１、１２と接合することによって、内部空間５を減圧しても良い。

低温側に面する板状部材１１及び側壁部材１３は、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属材料を用いて構成される。高温側に面する板状部材１２は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属材料を用いて構成される。板状部材１１、１２、及び側壁部材１３を構成する材料は、同じであっても良いし、異なっていても良い。また、板状部材１１、１２、及び側壁部材１３の厚みは、好ましくは１ｍｍ以下である。

図２に示すように、板状部材１１、１２、及び側壁部材１３によって形成される内部空間（減圧空間）５は、発泡体３及び断熱部材４を用いて充填されている。具体的には、板状部材１１の内側に、発泡体３が配置されている。さらに、板状部材１２と発泡体３との間隙に、断熱部材４が配置されている。

発泡材３は、板状部材１１及び側壁部材１３と隙間なく接するように配置されている。また、断熱部材４は、発泡材３、板状部材１２、及び側壁部材１３と隙間なく接するように配置されている。したがって、板状部材１１、１２、及び側壁部材１３によって形成される内部空間（減圧空間）５は、発泡体３及び断熱部材４を用いて隙間なく充填されている。

内部空間５が減圧されているため、板状部材１１、１２、及び側壁部材１３は、それぞれ内向き方向に応力を受ける。しかしながら、本実施の形態に係る断熱パネル１は、内部空間５が隙間なく充填されているため、内向き方向に応力を受けた際に、板状部材１１、１２、及び側壁部材１３が変形しにくい。したがって、板状部材１１、１２、及び側壁部材１３の厚みを薄くすることが可能である。

本実施の形態に係る断熱パネル１を例えば高温炉に用いる場合、まず、板状部材１２が加熱される。そして、加熱された板状部材１２の熱の一部が伝導し、側壁部材１３及び板状部材１１を加熱する。板状部材１１、１２、及び側壁部材１３を構成する板の厚みを薄くすると、板状部材１２から側壁部材１３及び板状部材１１への熱伝導を抑制することができる。したがって、断熱パネル１の断熱性を向上させることができる。

発泡体３は、板状の発泡材である。発泡材３の縁は、側壁部材１３に接している。発泡体３は、例えば、ウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、及びフェノール樹脂等の合成樹脂に発泡剤を添加し、発泡させた発泡材を用いて構成される。発泡体３を構成する発泡材は、さらに、必要に応じて硬化剤や難燃剤等を含有していても良い。

断熱部材４は、いわゆるＭＬＩ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＬａｙｅｒＩｎｓｕｌａｔｉｏｎ）であり、層状の熱反射膜、又は、熱反射膜と板状断熱材とを積層した積層体である。層状の熱反射膜は、複数の熱反射膜を積層することによって形成される。熱反射膜は、金属製の箔である。熱反射膜は、融点が高く、反射率の高い金属を用いて構成される。熱反射膜は、例えば、アルミニウムや銅を用いて構成される。

熱反射膜と板状断熱材とを積層した積層体は、熱反射膜と板状断熱材とを交互に積層して成る積層体である。板状断熱材は、断熱性能が高い織布や不織布を用いて構成される。板状断熱材は、例えばガラスファイバーを用いて構成される。熱反射膜と板状断熱材とを積層した積層体の積層数は、例えば、１層～５００層程度であることが好ましいが、求める断熱の程度により、適宜変更可能である。

断熱部材４は、加熱された板状部材１２から放射される輻射熱を反射する。つまり、高温下においても断熱部材４が熱を反射するため、発泡体３の加熱が抑制される。さらに、内部空間５が減圧されているため、発泡体３への熱伝導が抑制されている。そのため、発泡体３は、高温下においても破損しにくい。したがって、本実施の形態に係る断熱パネル１は、高温炉等の高温下においても使用することができる。

次に、図３を参照して本実施の形態に係る断熱パネル１を使用した断熱構造体について説明する。図３は、断熱構造体１０の斜視図である。図３に示すように、断熱構造体１０は、排気口１６を備える。断熱構造体１０は、例えば、ワークや溶湯の保持を行う断熱容器に用いられる。

図３に示すように、断熱構造体１０は、断面矩形状の筒状構造体である。また、断熱構造体１０は、底を有する。断熱構造体１０の側壁及び底壁は、断熱パネル１を用いて構成される。つまり、断熱構造体１０は、内筒及び外筒を有する二重壁構造体である。そして、断熱構造体１０の内部には、発泡材３及び断熱部材４が充填されている。

断熱構造体１０を使用する際には、排気口１６に真空ポンプ（不図示）を接続し、断熱構造体１０の内部を真空引きする。断熱構造体１０は、内部が減圧されているため、断熱性が高い。また、断熱構造体１０を使用する際には、蓋（不図示）を使用すると、断熱性が向上し、好ましい。

以上で説明した本実施の形態に係る発明により、高温下において使用することができる断熱パネルを提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１断熱パネル
１１板状部材（低温側に面する板状部材）
１２板状部材（高温側に面する板状部材）
１３側壁部材
３発泡体（板状の発泡材）
４断熱部材（層状の熱反射膜、又は、熱反射膜と板状断熱材とを積層した積層体）
５内部空間（減圧空間）
１０断熱構造体
１６排気口

Claims

対向配置された一対の金属製の板状部材と、
前記一対の金属製の板状部材のそれぞれの縁に接合され、前記一対の板状部材と共に減圧空間を形成する金属製の側壁部材と、を備える断熱パネルであって、
前記一対の金属製の板状部材のうち、低温側に面する板状部材の内側に、板状の発泡材を配置し、
前記一対の金属製の板状部材のうち高温側に面する板状部材と前記板状の発泡材との間隙に、層状の熱反射膜のみから構成される断熱部材を配置し、
前記減圧空間が、前記板状の発泡材、及び、前記層状の熱反射膜のみから構成される断熱部材を用いて充填される、
断熱パネル。