JPH01150098A

JPH01150098A - 断熱体

Info

Publication number: JPH01150098A
Application number: JP62304444A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Fukuoka; 福岡　弘美; Kiyoshi Okawa; 大川　清; Kazutoshi Iwami; 和俊岩見
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-12-03
Filing date: 1987-12-03
Publication date: 1989-06-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は断熱体に関するものである。詳しく述べると本
発明は、高い断熱効率を有するとともにその他の性能に
おいても優れた特性を有する断熱体に関するものである
。

（従来の技術）一般に、例えば、加熱炉、エンジン部品、あるいは建築
物、輸送機器などの各種の用途において、樽遣材のひと
つとして断熱体が用いられている。

このような断熱体には、高い断熱効率とともに、その用
途に応じて耐熱性、耐圧性、軽量性、施工容易性などの
性能が要求されるが、殊に耐熱性は多くの用途において
必要とされる性能の１つである。

従来、用いられている断熱体は、いずれも空気の断熱性
を利用するものであり多孔性のものとされている。また
その素材としては、有機質のものと無機質のものがある
が、このうち耐熱性という要件を具備したものとしては
、金属、ガラス、セラミックスなどの無機質材料を素材
としたものである。

（発明が解決しようとする問題点）このような断熱体において、より高い断熱効率を達成す
るために、従来より多くの努力が図られており、空隙率
をより高めて熱伝導性を低下させること、また熱伝導率
のより低い材質を用いることなどが行なわれている。

例えば、ファイバー状、微粒子状、さらには多孔質ファ
イバー状、多孔質微粒子状等の形状としたものを集合成
形してなる断熱体は、空隙率をかなり高く保持でき空気
の断熱作用を大きく利用できるものとなる。しかしなが
ら、このように空隙率を高めていくと、一般に該断熱体
の強度は低下していくため、例えば該断熱体を複合構造
体の一部として用いようとするとその形状の保持が困難
となってしまうこととなり、強度性などの面から極端に
空隙率を高めることは不可能であった。またこのように
空隙率を高めていったとしても、従来の多孔性の断熱体
においては、その構造上必ず固相のマトリックスが存在
するために、この固相の部分による断熱効率の低下はさ
けられないものであった。

また熱伝導性の低い材質を用いて断熱効率を高めようと
することは、耐熱性などの他の要件の面からおのずと制
限が生じてしまう。従って、高耐熱性のものとしては、
現在のところ、例えばシリカ系、シリカ−アルミナ系な
どのセラミックス、ニッケルークロム系合金、ステンレ
ス鋼などの金属などが用いられているが、空気などの気
体あるいは真空空間における熱伝導率に比較するとその
熱伝導率は極めて高いものであり、このように断熱体を
構成する材質の収雪はあくまで上記の空隙率の向上によ
る断熱効率の向上の補助的効果しか得れないものである
。

加えて、従来の多孔性の断熱体においては、確かに空気
の断熱性を利用するものであるが、この断熱材のみを取
上げて考察した場合、該断熱体の空隙内に配された空気
は閉鎖系にあるものではない。従って、該断熱体を断熱
層として用いた場合、その性能は、該断熱層を囲繞する
構造に大きく左右され、仮に該断熱層を囲繞する構造が
密閉性を有するものではないあるいは何らかの原因で密
閉性が破壊されたとすると、断熱体の空隙内に配される
空気は断熱層外部と流通可能なものとなり、断熱効率は
極端に低下してしまうこととなる。

従って、従来の多孔性の断熱体においては、各種の改良
が試みられているにもかかわらず、いずれも所望とする
高い断熱効率を得るには至らないものであり、殊に高い
断熱性とともに耐熱性などのような他の性能を合わせて
有することは、本質的に不可能に近いものであった。

従って、本発明は新規な断熱体を提供することを目的と
する。本発明はまた、高い断熱効率を有する断熱体を提
供することを目的とする。本発明はさらに、高い断熱性
を有する耐熱性断熱体を提供することを目的とする。本
発明はまた、優れた耐熱性、耐圧性、軽量性、施工容易
性を有し、安定した断熱性を示す断熱体を提供すること
を目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記諸口的は、金属薄板より構成される袋体内に封入保
持された断熱空間を有することを特徴とする断熱体によ
り達成される。

（作用）このように本発明の断熱体においては、金属薄板より構
成される袋体内に封入保持されることにより外系より閉
鎖された、ある体積を有する空間が存在する。

本発明の断熱体における断熱作用は、該空間によりなさ
れるが、上記したように該空間は金属薄板製の袋体によ
り囲繞されることで形成される閉鎖空間であるため、該
空間を構成する物質は、外気圧に抗して空間体積を保ち
得る（外気圧により該空間が閉塞され金属薄板製の袋体
の壁面同志が接触した状態となることがない）ものであ
ればよく、それ自身は必ずしも形状保持性を有する必要
はない。すなわち該空間を構成する物質は、密閉空間の
外殻となる金属薄板製袋体の壁面に作用しである体積を
有する空間を形成できるものであれば、固体の部分を全
く有さず空気のような気体のみからなるものであっても
よい。さらに上記したように該空間が外系から隔離され
た密閉空間であるゆえに、該空間の圧力状態も外系に独
立して任意のものとできる。加えて密閉空間であるため
に、その断熱性は、該断熱体を囲繞する構造等に左右さ
れることなく、該空間内の構成のみに依存させることが
できる。

従って、本発明の断熱体においては、断熱層となる該空
間を所望の低熱伝導率を有する物質、例えば空気などの
気体のみによって構成することが可能であり、また該空
間の一部を形状保持性を有する物質によって構成すれば
該空間を低熱伝導状態となる真空状態に保つことも可能
であることがら、極めて高い断熱効果が期待でき、また
その断熱効果は、上記したように断熱層となる該空間は
密閉空間であるために安定しているものとなる。

さらに本発明の断熱体においては、上記のごとく断熱層
として作用する空間（断熱空間）を囲繞する袋体は金属
薄板により構成されているために、該断熱空間を気体層
にであるいは無機質断熱材を充填して構成すれば、その
耐熱性は十分なものとなる。さらに驚くべきことに本発
明の断熱体は、その耐圧強度においても優れたものを有
しており、例えば、厚さ２０〜５０μｍのステンレスＳ
薄板を溶接して形成した袋体内に気体を封入保持してな
る態様においては、室温にて２０００気圧以上、５００
℃にて５００気圧以上、さらに８００℃においても２０
気圧以上の圧力に耐え得るものであった。

また本発明の断熱体においては、上記したように極めて
高い断熱効率を有し、かつその構造も簡易でありさらに
断熱材として気体層を用いることもできるために軽量で
薄肉のものとすることが可能である。また本発明の断熱
体は、金属薄板製の袋体に囲繞された形態を有するため
に、その施工性も良好なものである。

さらに上記のごとく断熱空間を囲繞する外殻となる袋体
は金属薄板により構成されているために、熱放射による
熱損失も少なく、本発明の断熱体による保温効果は高い
断熱効果と相まって極めて優れたものとなる。

（実施例）以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

第１図〜第５図はそれぞれ、本発明の断熱体の一実施例
の構造を模式的に示す部分断面斜視図である。

本発明の断熱体１は、第１図〜第５図に示すように、金
属薄板により構成される袋体２内に封入保持された断熱
空間３を有することを特徴とするものである。

本発明の断熱体１において袋体２を構成する金属薄板と
しては、該断熱体１が使用される温度条件、圧力条件等
に十分に耐え袋体構造を維持できるものであれば、特に
限定されず、例えば、軟鋼薄板、ステンレス鋼薄板、亜
鉛メツキ鋼薄板などの各種Ｉ＄Ａ薄板、アルミニウム合
金薄板、チタン薄板、スズ薄板などが用いられ得る。な
お、特に高温、例えば８００℃以上という温度条件下に
て使用される場合においては、これらのうちステンレス
Ｓ薄板が最も好ましいものの１つとして例示できる。ま
た、該金属薄板の厚さは、金属薄板の種類および断熱体
の用途などによっても左右されるが、断熱体の軽量化お
よび薄肉化の上から通常０゜３ｍｍ以下のものとされ、
より好ましくは、１０〜１００μｍ、特に好ましくは２
０〜５０μｍのものとされる。なおこのような金属薄板
により袋体２を構成するには、重ね合わされた１対の金
属薄板（あるいは折曲げられ重ね合わされた１枚の金属
薄板）の周縁開放端部を接合することにより行なわれる
。その接合は接着剤法、折り曲げて圧着する方法、溶接
法などによりなされ得るが、このような袋体２により囲
繞される断熱空間３を完全かつ安定して密閉系として保
つなめには溶接法による接合が望まれる。しかしながら
、このようにして構成される袋体２の形状は任意であり
、例えば、第１図、第２図および第４図に示すように平
板状とすることも、第３図に示すように円筒状にするこ
とも、あるいはまた第５図に示すように施工される部位
の形状に応じたより複雑な形状のものとすることができ
る。また該袋体２において、その壁面同志は、極力接触
しないことが望まれるが、所望の断熱効率を低下させな
い限度内において第４図に示すようにスポット的に溶接
する等により接触させることは可能である。

一方このようにして形成される袋体２内に封入保持され
る断熱空間３は、例えば第１図、第３図および第５図に
示す実施例におけるように、空気あるいは不活性ガスな
どの気体層により構成され得る。なお不活性ガスとして
は窒素ガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノン
ガスなどが挙げられる。なおこのように断熱空間３が気
体層のみにより構成される場合、断熱空間３内の圧力は
、該断熱体１の用途によっても異なるが、外気圧に抗し
て該断熱空間３体積を保ち得るように、通常絶対圧で８
０Ｃ）−１５００Ｔｏｒｒ、より好ましくは絶対圧で８
５０〜１０００Ｔｏｒｒ程度とされる。

あるいはまた、袋体２内に封入保持される断熱空間３に
は、例えば第２図および第４図に示す実施例におけるよ
うに、無機質断熱材を充填することもできる。このよう
に断熱空間３に充填される無機質断熱材としては、熱伝
導率が低く耐熱性に優れる材雪であり、かつ空孔率が高
くさらに充填した場合において高い空隙率を生むような
形状のものであることが好まれ、例えば、非金属無機材
料、より好ましくは、多結晶アルミナ系、アルミナ−シ
リカ系、シリカ系などのセラミックスからなるファイバ
ー、微粒子などが用いられる。さらにファイバーとして
は多孔質ファイバーが、また微粒子としては多孔質ない
し中空微小粉、超微手粉などが好まれる。

さらにこのように断熱空間３に無機断熱材を充填する場
合、該断熱空間３内を真空状態、例えば絶対圧で５０Ｔ
ｏｒｒ以下、より好ましくは絶対圧でＩＴｏｒｒ以下と
することが可能であり、より高い断熱性が期待できるも
のとなる。また断熱空間３に上記したような不活性ガス
を封入することも可能である。

このような断熱空間３の厚さは、該断熱空間３の構成、
必要される断熱度などによっても左右されるが通常、１
〜１０ｍｍ、より好ましくは３〜５ｍｍ程度のものとさ
れる。

本発明の断熱体１は、このような外系と隔離された断熱
空間３による断熱作用を利用するものであるため高い断
熱効率が得られ、例えば、その熱伝導率は厚み方向にお
いて０．３Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ−”Ｃ以下、特に０．１
５Ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ・℃以下であるというように極め
て低いものとすることができる。

上記したような構成を有する断熱体１を製造するには、
例えば以下のようにして行なわれる。すなわち、まず必
要に応じてプレス成形等により所望形状となされた１枚
ないしは２枚の金属薄板を、折曲げて重ねるないしは重
ね合せる。続いて開放端部を上記したような方法により
接合するが、袋体２内部に形成される断熱空間３に気体
あるいは無機断熱材を装填するための装填口として一部
のみを未接合のままとしておく。このように装填口を設
けた袋体の内部に形成される空間に、所定の気体あるい
は無機断熱材を前記装填口より所定の充填度にて充填す
る。なお無機断熱材を充填する場合においては、その充
填方法として、例えば、流し込み法、振動法、流動法、
圧入法、吸引法などが採用され得る。さらに無機断熱材
を充填する場合においては、該無機断熱材を充填後、必
要に応じて断熱空間３内を吸引して真空状態とすること
も、さらに該断熱空間３に不活性ガスを注入することも
可能である。このようにして断熱空間３を所望の構成の
ものとした後、充填口とされた袋体２の未接合の開放端
部を最後に接合して、断熱空間３を密閉することにより
断熱体１が得られるものである。

（発明の効果）以上述べたように本発明の断熱体は、金属薄板より構成
される袋体内に封入保持された断熱空間を有することを
特徴とするものであって、極めて高い断熱効率を有する
と同時に耐熱性、耐圧性、軽量性、施工容易性などのそ
の他の点においても優れた性能を有するものであるので
、加熱炉、エンジン部品、あるいは建築物、輸送機器な
どを始めとする各種の用途、殊に苛酷な条件下において
高い断熱性を要求される加熱炉、エンジン部品などにお
ける断熱構造に好ましく使用されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はそれぞれ本発明の断熱体の一実施例の
構造を模式的に示す部分断面斜視図である。１・・・断熱体、２・・・袋体、３・・・断熱空間。特許出願人　　　　　　　新日本製鐵株式會社代理人　
　　弁理士　　　　八　１）　幹　雄幌／７ｏ）第１図噌

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属薄板より構成される袋体内に封入保持された
断熱空間を有することを特徴とする断熱体。
（２）金属薄板がステンレス鋼薄板である特許請求の範
囲第１項に記載の断熱体。
（３）断熱空間が気体層から構成されるものである特許
請求の範囲第１項または第２項に記載の断熱体。
（４）気体層が空気層である特許請求の範囲第１項に記
載の断熱体。
（５）断熱空間には無機質断熱材が充填されているもの
である特許請求の範囲第１項または第２項に記載の断熱
体。
（６）無機質断熱材がファイバーまたは微粒子の形態を
有するものである特許請求の範囲第５項に記載の断熱体
。
（７）無機質断熱材がセラミックスからなるものである
特許請求の範囲第５項または第６項に記載の断熱体。
（８）無機質断熱材が充填された断熱空間が真空状態に
保たれてなるものである特許請求の範囲第５項〜第７項
のいずれかに記載の断熱体。
（９）無機質断熱材が充填された断熱空間には不活性ガ
スが封入されているものである特許請求の範囲第５項〜
第８項のいずれかに記載の断熱体。
（１０）金属薄板が厚さ０．３ｍｍ以下のものである特
許請求の範囲第１項〜第９項のいずれかに記載の断熱体
。
（１１）金属薄板が厚さ１０〜１００μｍのものである
特許請求の範囲第１項〜第９項のいずれかに記載の断熱
体。
（１２）厚み方向の熱伝導率が０．３Ｋｃａｌ／ｍ・ｈ
ｒ・℃以下である特許請求の範囲第１項〜第３項のいず
れかに記載の断熱体。