JPH07294359A - 真空断熱体の真空度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空断熱体の製造に支障がなく、製品化後も
問題の発生がなく、しかも短時間で精度良くその真空度
を測定できるようにする。 【構成】 真空断熱容器１１の外容器１３の表面に気密
状態で取り付けられた小チャンバー１７の内部が、真空
断熱容器１１の真空断熱層１４の内部と同程度以上まで
真空排気される。真空状態の小チャンバー１７の内部に
面した外容器１３の部分が、錐状の打撃シャフト２１に
よって貫通状態に開口される。これにより小チャンバー
１７と真空断熱層１４とが連通するので、小チャンバー
１７に連通する真空度センサ３１によって真空断熱層１
４内の真空度が測定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空断熱体の真空度測定
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】密閉空間を形成する一対の板体の間を真
空排気して真空断熱層を形成した真空断熱体が、従来か
ら広く知られている。この真空断熱体は、内部の真空層
の圧力が所定値以下、すなわち真空度が所定レベル以上
に保たれていると、高度の断熱性能を発揮する。しか
し、アウトガスやリークなどにより内部の圧力が上昇し
てその真空度が低下すると、その熱伝導率が極端に増大
して断熱性能が低下する。そのため、真空断熱体におい
ては、その真空断熱層の真空度を知ることが非常に重要
である。

【０００３】図６は、従来の真空度の測定手法について
説明するものである。ここで１は真空断熱容器であり、
二重構造の内容器２と外容器３との間に真空断熱層４が
形成された構成となっている。外容器３の一部分には、
真空断熱層４に連通する真空度センサ５が取り付けられ
ており、製品としての真空断熱容器１自体が真空度セン
サ５を備えた構成となっている。

【０００４】あるいは、図示は省略するが、真空断熱体
の断熱性能を測定することで、その真空度を推定する手
法が知られている。これは、たとえば熱伝導率測定装置
を使用するものであり、真空断熱体を容器状に構成した
場合はその熱貫流率の測定を行う。あるいは、真空断熱
体の表面に熱流計を取り付けて、その熱流束を測定す
る。そして、それらの測定値から真空度を推定するもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の真空
断熱容器１自体に真空度センサ５を取り付けたもので
は、その真空断熱層４の形成時に、真空度センサ５を備
えた状態で真空排気を行う必要がある。このとき、真空
排気時には真空断熱層４となるべき部分を高温でベーキ
ングする必要があり、真空度センサ５も同時に高温にな
ってしまう。しかし、たとえば一般的なベーカブルピラ
ニー測定子の使用温度の上限は 300℃であり、その真空
排気時の温度によっては、使用できるセンサの種類が制
限されるか、あるいは使用可能なセンサがなくなってし
まうなどの問題点がある。

【０００６】また、真空断熱体の製品としての容器１の
外部に真空度センサ５を取り付けるものであるため、こ
の製品の外観を損なったり、その価格が上昇したり、そ
の重量が増大したりするなどの問題点がある。また圧力
センサからリークが生じることもあり、機能上センサの
取り付けが難しいことも多い。さらに一般の真空度セン
サは振動に弱く、真空断熱体の使用時に断線するおそれ
があるなどの問題点もある。

【０００７】一方、真空断熱体の断熱性能を測定する場
合は、測定に長時間を要するという問題点がある。たと
えば、断熱厚さ40mm程度の粉末真空断熱容器の場合は、
定常状態に達するまでに12時間程度が必要となる。ま
た、真空断熱層を形成するために繊維や粉末を充填した
真空断熱体は、あるレベル以上の真空度の場合にはその
熱伝導率がほぼ一定値を示すことから、その真空度の推
定が困難なことがあるという問題点もある。

【０００８】そこで本発明はこれら従来技術の具有する
問題点を解決し、製品としての真空断熱体の製造に支障
がなく、製品化後も問題の発生がなく、しかも短時間で
精度良く真空度を測定できるようにすることを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、真空断熱体の外板の表面に気密状態で取り付
けられる小チャンバーと、この小チャンバー内を前記真
空断熱体の内部と同程度以上まで真空排気する手段と、
真空状態の小チャンバーの内部に面した前記外板の部分
を貫通して開口させる手段と、前記小チャンバー内の真
空度を検出する手段とを有するようにしたものである。

【００１０】

【作用】このような構成であると、真空状態の小チャン
バーの内部に面した外板の部分を開口して、真空断熱体
の内部とこの小チャンバーの内部とが連通され、両者が
同一の真空度となるため、真空度検出手段によって小チ
ャンバーの内部の真空度を検出することによって、同時
に真空断熱体の真空度が測定されることになる。このよ
うな真空度の測定は一種の破壊検査ではあるが、測定時
に初めて測定装置を真空断熱体に取り付けるものである
ため、製品としての真空断熱体自体やその製造工程には
何ら影響がない。また断熱性能の測定結果にもとづき間
接的に真空度を推定するのではなく、精度の良い直接測
定を行うものであり、しかも短時間での測定が可能であ
る。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例の真空度測定
装置を示す。ここで11は真空断熱体としての真空断熱容
器であり、二重構造の内容器12と外容器13との間に所定
厚さの真空断熱層14が形成された構成となっている。

【００１２】16は本発明にもとづく真空度測定装置であ
り、小チャンバー17を備えている。この小チャンバー17
は、外容器13の外面に対応する開口18を有しており、そ
の内部空間は、真空断熱層14の容積の10分の１以下の大
きさに設定されている。この小チャンバー17において、
開口18の周囲には外容器13の外面に向かい合うフランジ
19が形成されており、このフランジ19には、このフラン
ジ19と外容器13の外面との間をシールするＯリング20が
開口18を囲むように設けられている。

【００１３】小チャンバー17内には棒状の打撃シャフト
21が配置されており、この打撃シャフト21における外容
器３に近い方の端部には、先細り状の鋭利な尖端部22が
形成されている。打撃シャフト21における反対側の端部
は、小チャンバー17におけるフランジ19とは反対側の部
分を貫通して小チャンバー17外へ突出し、被打撃部23を
形成している。

【００１４】小チヤンバー17における打撃シャフト21の
貫通部には外ねじ24が形成されており、この外ねじ24に
は穴あき袋ナット25がねじ合わされている。打撃シャフ
ト21は、この穴あき袋ナット25をも貫通しており、この
貫通部において、打撃シャフト21の周囲には複数のリン
グ状の座板26とＯリング27とが交互に配置されている。
このＯリング27は、袋ナット25を外ねじ24にねじ合わせ
ることによって、この袋ナット25のキャップ部分により
圧縮されて、貫通部における小チャンバー17と打撃シャ
フト21との間をシールする。打撃シャフト21は、このＯ
リング20によりシールされた状態で、このＯリング20の
部分を長さ方向に摺動可能である。

【００１５】小チャンバー17には第１の分岐管28が接続
されており、この第１の分岐管28は、開閉弁29を介して
真空ポンプなどの真空源に接続されている。また小チャ
ンバー17から第２の分岐管30が分岐しており、この第２
の分岐管30の分岐端には、小チャンバー17内の真空度を
検出するための真空度センサ31が設けられている。真空
度センサ31は、真空計32に電気的に接続されている。

【００１６】このような構成において、真空度を測定す
る場合には、外容器13の外面に小チャンバー17のフラン
ジ19を当てがい、第１の分岐管28に接続された真空ポン
プを運転し、開閉弁29を開く。小チャンバー17には打撃
シャフト21をあらかじめ装着しておく。すると、小チャ
ンバー17の内部が真空吸引され、大気圧の作用によって
この小チャンバー17のフランジ19が外容器13に吸着し、
その際にＯリング20によって気密状態が確保される。

【００１７】続いて小チャンバー17の内部を真空排気
し、その内部を真空断熱容器11の真空断熱層14の真空度
の予測値と同じかそれよりも真空レベルが高い状態とな
るようにし、その状態で安定することを確認して、開閉
弁29を閉じる。前記真空度の予測値について説明する
と、繊維または粉末を充填した真空断熱体であれば、製
造完了時すなわち初期の段階においての真空度すなわち
内部圧力は、１〜10Pa程度であると予測できる。また高
真空断熱や積層真空断熱を施したものでは、その内部圧
力は１×10^-3〜１×10^-2Pa程度であると予測できる。

【００１８】その後、打撃シャフト21の被打撃部23をハ
ンマーなどで打撃すると、その尖端部22が外容器13を突
き破り、小チャンバー17の内部と真空断熱層14とが互い
に連通して、両者の真空度が等しくなる。そこで、真空
センサ31を利用して真空計32により真空度を測定する。
このとき、上述のように小チャンバー17の内部空間は真
空断熱層14の容積の10分の１以下の大きさに設定されて
おり、しかも連通前の小チャンバー17内を真空断熱層14
の真空度の予測値以上の真空に設定しているため、測定
誤差を10％以下程度に抑えることができる。

【００１９】また、真空断熱層14の真空度を直接的に測
定するものであるため、真空断熱体の断熱性能を測定す
ることにより間接的に真空度を推定する場合に比べ、30
分以内程度の短時間での測定が可能になる。

【００２０】この手法は打撃によって穿孔を形成できる
真空断熱容器11に適用でき、たとえば外容器13が厚さ
1.2mm程度の鋼板で形成されるものまでの適用が可能で
ある。また、カバー材に金属箔やラミネートフィルムを
使用した真空断熱体などにも適用できる。

【００２１】図２は、本発明の第２の実施例の真空度測
定装置を示す。ここでは、図１の実施例における打撃シ
ャフト21に代えて、一端に回転式のドリル刃35を備えた
シャフト36が設けられている。このシャフト36も、他端
側は、小チャンバー17におけるフランジ19とは反対側の
部分を貫通して小チャンバー17外へ突出し、被操作部37
を形成している。小チヤンバー17におけるシャフト36の
貫通部には第１の実施例の場合と同様のシール構造が採
用されており、このシャフト36は、Ｏリング20によりシ
ールされた状態で、このＯリング20の部分を長さ方向お
よび周方向に摺動可能である。

【００２２】この第２の実施例においては、小チャンバ
ー17のフランジ19の周囲にシール材38を用いることによ
って、この小チャンバー17と外容器13との間のシールを
行っている。シール材38としては、ブチルゴムやエポキ
シ樹脂やロー材などを適用することができる。

【００２３】このような構成によれば、シャフト36の被
操作部37を利用してドリル刃35を回転させることによ
り、このドリル刃35によって外容器３に穿孔を形成する
ことができる。回転力は、モータ力や空気力によって付
与可能である。この手法によれば、第１の実施例におけ
る打撃シャフト21だけでは穿孔が困難な材料たとえば厚
肉の鋼板によって外容器13が形成されている場合など
に、有利に適用できる。しかし、反対に外容器13が極端
に薄い場合には、この手法を用いると外容器13にしわが
生じるおそれがあるため、実施例１の手法の適用が好ま
しい。

【００２４】なお、実施例１および２において、小チャ
ンバー17と外容器13とのシール構造は、穿孔時の反力に
よってシール機能が低下するものであってはならない。
このため、外容器13がたとえば６mm程度以上の厚さを有
する鋼材の場合には、フランジ19の周囲を全周溶接する
ことも可能である。反対に、全周溶接すると入熱が大き
くなって真空破損が生じるような場合には、図３に示す
ようにタップ溶接を行って接合強度を得るとともに、そ
の後に図４に示すようにフランジ19の周囲にブチルゴム
などのシール材38を適用して気密を保つようにしてもよ
い。39はそのタップ溶接部である。

【００２５】図５は、本発明の第３の実施例の真空度測
定装置を示す。この実施例は、ねじ封止式の真空排気部
材41を備えた真空断熱容器11に適用可能な装置を例示す
る。真空排気部材41は、外容器13に固定された取り付け
部材42を有し、この取り付け部材42を貫通して形成され
た内ねじ式の排気口43には、六角穴付きの封止プラグ44
がねじ込まれている。取り付け部材42の先端にはフラン
ジ45が形成され、また取り付け部材42の内部にはフィル
タ46が設けられている。

【００２６】このような構成の真空断熱容器11を製造す
る際には、外容器13と内容器12との間に繊維や粉末など
を充填し、排気口43を開口させた状態で取り付け部材42
のフランジ45にたとえばチャンバーを接続し、このチャ
ンバーを真空源に連通させるなどして真空排気を行う。
そのとき、フィルタ46が存在することで、内部の繊維や
粉末などが一緒に排出されてしまうことが防止される。
所定の真空度に達したなら、排気口43に封止プラグ44を
ねじ込んで真空封止を行うことで、真空断熱層14が形成
される。このとき、封止プラグ44をあらかじめチャンバ
ー内に配置しておくことで、真空状態を維持したうえで
の封止が可能である。封止後は、フランジ42からチャン
バーを取り外せば製品が完成する。

【００２７】この図５に示される真空断熱容器11の真空
度を測定する際には、図示のように取り付け部材42のフ
ランジ45に真空度測定装置16の小チャンバー17のフラン
ジ19をシール状態で接続する。この図５の真空度測定装
置16には、図１の打撃シャフト21や図２のシャフト36に
代えて、小チャンバー17内に回転シャフト48が設けられ
ている。この回転シャフト48は、封止プラグ44の六角穴
に係り合う六角柱部49を一端に備えるとともに、その他
端側は、先の実施例の場合と同様に小チャンバー17外へ
突出し、被操作部50を形成している。そして同様にＯリ
ング20によりシールされた状態で、このＯリング20の部
分を長さ方向および周方向に摺動可能である。

【００２８】このような構成によれば、回転シャフト48
の被操作部50を利用してこのシャフト48を回転させるこ
とにより、封止プラグ44をゆるめて、真空断熱層14の内
部と小チャンバー17の内部とを連通させることができ
る。

【００２９】この実施例において、封止プラグ44のため
のガスケットとしてゴム性のＯリングなどを使用してい
る場合には、真空度の測定後に封止プラグ44を再度排気
口43にねじ込むことで、元通りの状態に再封止すること
ができ、真空断熱容器11を再利用に供することも可能で
ある。

【００３０】なお、上述の実施例１においては、長さ方
向に移動する打撃シャフト21と小チヤンバー17との間の
シール構造として、公知のベローズを利用することもで
きる。また実施例２および３においては、シャフト36や
回転シャフト48は長さ方向のみならず周方向にも移動す
るが、その場合のシール構造としては、上述のベローズ
と、磁性流体回転導入端子やウィルソンシール回転導入
端子などとを組み合わせたものを利用してもよい。

【００３１】また、上述の真空度の測定と、Heリーク検
査やアウトガス分析などとを、連続して行うこともでき
る。たとえばHeリーク検査を行う場合には、小チャンバ
ー17にHeリークディテクター接続し、この小チャンバー
17と真空断熱層４とが連通したときに真空断熱容器11の
表面にHeガスを接触させて、HeリークディテクターがHe
を検出するかどうかを検査すればよい。

【００３２】なお、上記においては、真空断熱容器11に
本発明の真空度測定装置16を適用した例について説明し
たが、適用対象である真空断熱体は、このような容器の
みに限られるものではない。

【００３３】また本発明は、上述のような真空度センサ
が取り付けられていない真空断熱体の真空度の測定に適
しているのみならず、既設の真空度センサが断線などに
より故障した真空断熱体の真空度の測定にも適用するこ
とができる。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、真空
断熱体の外板の表面に気密状態で取り付けられる小チャ
ンバー内を前記真空断熱体の内部と同程度以上まで真空
排気する手段と、真空状態の小チャンバーの内部に面し
た前記外板の部分を貫通して開口させる手段と、前記小
チャンバー内の真空度を検出する手段とを有する構成と
したため、外板の部分を貫通して開口させる一種の破壊
検査ではあるが、測定時に初めて測定装置を真空断熱体
に取り付けるものであるため、製品としての真空断熱体
自体やその製造工程には何ら影響がなく、また断熱性能
の測定結果にもとづき間接的に真空度を推定するのでは
なしに精度の良い直接測定を行うことができ、しかも短
時間での測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例にもとづく真空断熱体の
真空度測定装置の概略構成を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例にもとづく真空断熱体の
真空度測定装置の概略構成を示す図である。

【図３】小チャンバーと外容器との接続構造の他の例の
製造工程を示す図である。

【図４】図３に示された工程にもとづき完成された接続
構造を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施例にもとづく真空断熱体の
真空度測定装置の概略構成を示す図である。

【図６】従来の真空断熱体の真空度を測定する手法を説
明する図である。

【符号の説明】

11 真空断熱容器 13 外容器 14 真空断熱層 17 小チャンバー 21 打撃シャフト 28 第１の分岐管 31 真空度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 康博 兵庫県尼崎市大浜町２丁目26番地 株式会 社クボタ武庫川製造所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空断熱体の外板の表面に気密状態で取
   り付けられる小チャンバーと、この小チャンバー内を前
   記真空断熱体の内部と同程度以上まで真空排気する手段
   と、真空状態の小チャンバーの内部に面した前記外板の
   部分を貫通して開口させる手段と、前記小チャンバー内
   の真空度を検出する手段とを有することを特徴とする真
   空断熱体の真空度測定装置。
2. 【請求項２】 外板を貫通して開口させる手段が、外板
   を打撃してこの外板を開口可能なように先端が鋭利に形
   成された錐状体であることを特徴とする請求項１記載の
   真空断熱体の真空度測定装置。
3. 【請求項３】 外板を貫通して開口させる手段が回転式
   のドリル刃であることを特徴とする請求項１記載の真空
   断熱体の真空度測定装置。
4. 【請求項４】 真空断熱体は、外板を貫通して形成され
   た真空排気口と、この真空排気口を封止するねじ込み式
   のプラグとを有し、小チャンバーは、前記プラグを覆っ
   た状態で外板の表面に気密状態で取り付けられるように
   構成され、外板を貫通して開口させる手段は、前記ねじ
   込み式のプラグに係り合ってこのプラグを開方向に回転
   させる工具であることを特徴とする請求項１記載の真空
   断熱体の真空度測定装置。
5. 【請求項５】 外板を貫通して開口させる手段は、棒状
   に形成されるとともに、その先端部分が前記小チャンバ
   ーを貫通してチャンバー外へ突出して被操作端部を形成
   し、かつ前記外板を貫通して開口させる棒状の手段は、
   小チャンバーを貫通する部分においてこの小チャンバー
   に対し気密状態で摺動可能とされていることを特徴とす
   る請求項２から４までのいずれか１項記載の真空断熱体
   の真空度測定装置。