JPS58106292A - 真空断熱材 - Google Patents

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】 本発明は、平板状のパネル形の真空断熱材に関するもの
である。現在、多くの断熱材種があるが、大部分は充填
する物体の低熱伝導率の特性を利用したもので、この方
式は自ずと限界がある。

これに代るものとして断熱層内を約Ｉ　Ｑ”ｌ’ｏｒｒ
前後の高真空とし、分子間の相互の衝突による伝熱を防
止した真空断熱法があるが、真空容器の耐圧力的構造か
ら円筒状の構造体か球状の構造体又は円筒と欠球状体の
組合せ構造となる摩法瓶、デューアー瓶等の曲面形構造
体の容器に限定されて応用されている。

しかし、冷蔵庫、暖蔵庫、炉、風呂桶、家屋′、等断熱
を必要とする構造体は、平板状及び平板を組合せる箱体
構造が多く薄板平板の組合せで、真空空隙を有する耐圧
容器を構成することが困難であり、これを板厚やリブ材
によって強化すればコーナ一部を介しての熱伝導損失が
増大し、断熱機能を損う上、製品原価、製品重量的に不
利となり、このため、平板状の真空断熱材は全く使用さ
れていない。

従来に於ける公知例を、第１図、及び第２図により説明
すると、１は円筒形の内筒、１ａは内筒１の内底部で負
圧側を凸とする半球状とする。この各々の５１面側、即
ち、真空空隙側は輻射伝熱防止のため、輻射率の少い鏡
面仕上げとなっている。

２は円筒形の外筒、２ａはりＶ筒２の外底部で、内側負
圧側に凸となる欠球状に構成し、この各々の内面側、即
ち真空間隙側は、内筒１等と同様に輻射伝熱防止のため
、鏡面仕−Ｌげとなっている。

３は、内筒１と外筒２とを接続する頚部、４は蓋、５は
、１０’〜Ｉ　Ｑ”ｌ’ｏｒｒ　　（７）真空とする断
熱空間で、分子の平均自由行程を延長し、分子間の相互
の衝突を防止し、熱伝達伝熱損失を減少させ、輻射伝熱
は容器の相対する面の鏡面仕上げによって減少させ、頚
部３に生じる内筒１及び内筒２との温度差による熱伝導
伝熱は、頚部３を細く絞り、板厚を薄（できることによ
って減少できるので容器全体の断熱に効果がある。又構
造力学的にも、円筒半球及び欠球体の組合せであり容器
全体は板厚を薄く構成し真空耐圧が保持できるので断熱
的効果の他にも工作面、原価、重量面にも有利となる。

しかしこれを単に薄板で平板状のパネル形の真空断熱材
として構成する場合には、小寸のパネルであっても平板
面上に数トンの荷重を受は変形、潰れを生じ、薄板構造
体のみで平板状の真空空間を保持することはできない。

これを防止するため厚い金属材、リブ材追加で構成する
と、従来例の頚部３に相当する４辺のコーナ一部を介し
ての熱伝導損失が増大し、又原価、重量面でも欠陥を生
じ、この方式を応用できないのが実状である。一本発明
は、上記欠陥を改良するために成されたものである。

即ち、外板には、薄板金属材を使用し、空間保持の耐圧
構造材として、高密度、純ガラス製の縫込形グラスウー
ルマットを内蔵させ、内部を真空にして断熱能力を向上
させる平板状の真空断熱材としたものである。

本発明の一実施例を、第３図〜第１０図により説明する
と、６は、絞り外板で、コーナアールを小とし浅くプレ
ス成形するもので１、材質は、鉄にニッケル、及びクロ
ームか、又は鉄にニッケルか、イブを接続溶接するため
の絞り穴、７は、平板状外板で、厚さ方向以外の外法寸
法は同一寸法とし、板厚は、絞り外板６よりさらに薄＜
シ、真空加圧時の可撓性と、外板の外周部の金属材を介
しての熱伝導損失を防ぐ機能を同時に持たせる。又材質
は、絞り外板６と同一合金材を使用する。絞り外板６と
、平板状外板７とに前記合金材を葉月する理由は、熱伝
導率が鉄の数分の１となり、これにより、フランジ６ａ
及び、平板状外板７の外周部を介しての熱伝導損失が薄
板化と同時に防止される。又この合金材は、洗浄、ベー
キング等の処理後の材料の表面、及び内部からのガス発
生が微量となり、真空度の劣化が少なく、又、耐食、強
度に優れ、薄板化しても穴明き等の欠陥がなく、その上
に絞りプレス、溶接等の加工性も良（、全ての条件に効
果を持たせることができるためである。

８はグラスウールマットで、硬化剤、接着剤等の添加物
を一切使用しない純ガラスウール繊維で、繊維方向は平
板状に構成するグラスウールマットの厚さ方向、即ち熱
伝導の生じる方向に対し、直角方向となるようランダム
に積層する。この様に＆ 構成するには、グラスウール繊維８−牛を成る長さに切
断後、バキュームを掛けたダクト内に落下、吸引させれ
ば、グラスウール繊維８ａはランダムに積層され、相互
に点接触となり接触熱抵抗を増大させ、断熱的に有利に
ならしめる。８ｂは積層されたグラスウール繊維８ａの
外側の一部を直角方向に縫込むペネトレーション繊維で
、これによって綿の如く低密度で、真空加圧時に１９／
２０と圧縮変形量の多いものから、高密度で圧縮変形μ
の１／／２以下と少いグラスウールの硬化マット状にす
る。このペネトレーション繊維ｓｂは、１−当り数１一
本縫込めば密度は最高となり、この場合のペネトレーシ
ョン繊維８ｂは伝熱方向と致するが、一般、市販の繊維
径は１０ミクロン前後のものであっては、全面積に占め
るペネトレーション繊維８ｂの断面積比率は３ＸＩＯ″
３％と少く伝熱的には無視できるものとなる。又グラス
ウールマット８の両面よりペネトレーション繊維８ｂを
縫込めば少数のペネトレーション繊維８ｂでさらに圧縮
変形率の少い効果を上げることができる。この様にグラ
スウールマット８は、樹脂等のバインダーレスの純ガラ
ス繊維で高密度の圧縮変形量の少い部材が構成できるが
、樹脂を混入硬化させたグラスウールマットでは、真空
時のガス発生を防止し真空度劣化をさせないためのベー
キング処理を行えば樹脂によるグラスウールマットの硬
化能力を低下させ、グラスウールは元の低密度に戻って
しまう欠陥があり、本発明の如く純ガラス材で高密度の
グラスウールマット８を適用する必要がある。

９は、真空ポンプ（図示せず）への接続用の真空引きパ
イプで、絞り外板６、又は平板状りを板７に溶接接続す
る。１ｏはゲッターで真空容器内で絞り外板７及びグラ
スウールマット８より微量発生するガスを吸着し、内部
を長期間高真空に保持させる。１１はペネトレーション
繊維８ｂを縫込むための針で、１１ａはグラスウール繊
維８ａを引掛ける鉤である。これを複数本配列し、グラ
スウール繊維８ａ群に打込むことによって、前記グラス
ウールマット８を構成する。１２は、真空排気し真空引
きパイプ９の一部を封止切った後の平板形の真空断熱材
である。

かかる部材にて平板状の真空断熱材を構成するには、絞
り外板６の絞り穴６ｂに真空引きパイプ９を気密溶接す
る。但しこの溶接方法は、後工程の高温ベーキング処理
に耐え得るよう半田等の低温溶接は行わずロー付等によ
り投入炉１度、の数百度以上に耐え得るものとする。こ
れを平板状外板７とともに脱脂、酸洗等の洗浄後ベーキ
ング処理をし、特に真空容器内面の脱ガスを行い、真空
封止切り後ガス発生を防止するっこれと同時にグラスウ
ールマット８も別工程にてクリーニングを行うが、ガラ
スウールマット８は洗浄が不向きのため、ベーキング処
理を中心とする。この後外板６の絞り凹部にゲッター１
０を次いでグラスウールマット８を内設し、平板状外板
７で蓋をし、フランジ８ａ部と平板状外板７の外周を気
密溶接する。

この溶接方法は高温炉に耐え得る抵抗溶接、電子ビーム
溶接等、薄板材に適した手段により行うが、特に規定し
ない。この組立完了した部材はさらに炉中に入れ真空引
きパイプ９に真空ポンプを接続し、真空ベーキングを行
い、組立工程中に耐着、混入した不純物による発生ガス
を排出し内部の脱ガスが完了し、目標真空度に到達した
時点で、封止切るため、真空パイプ９の一部を加圧接断
する。

この場合、真空引きパイプ９の切断は外部より高圧を掛
けて切断するため、クリーンは金属面の圧接シールが同
時に行われ、気密が保持される。又真空ポンプ作動時に
容器内外にはＩ　Ｋｇ／　ｃａの高圧が掛り、絞り外板
６及び平板状外板７間に内設するグラスウールマット８
を圧縮するが、高密度であるため、従来の非ペネトレー
ション縫込形グラスウールマットの如く大幅変形をする
ことなく、若干厚さが減少する程度でりを板の間隙を保
持できる。しかもこの厚さ変形量はあらかじめ平板状外
板７は、絞り外板６に比較し、平板状で薄く断面二次モ
ーメントが小さいため、可撓性を有し、これが凹状に若
干変形し、絞り外板６、フランジ６ａの変形を防止し、
真空断熱材１２全体のソリ、たわみ、うねりを生じせし
めず、断熱材としての組込応用を安易ならしめる。

又、組込応用した真空断熱材１２は、洗浄、ベーキング
等の処理をしても長期使用時に微量ガスの発生する可能
性もあり、この様な場合には内蔵するゲッター１０によ
りこれを吸着させ、真９度を劣化させることなく目標を
達成する。

又、これの目的とする断熱機能に°於し：）、では、真
空空間が細径繊維のグラスウールマット８でＩ成されて
いるため空隙代表寸法が小寸となり、分子自由行程は短
かくて済み、真空度は従来の非スペーサ充填形の摩法瓶
の如く高くする必要がな（、低真空度にて分子相互の衝
突がなく熱伝達率を大幅に少くでき、加工や目標真空度
の保持が安易となりゲッターＩＯの組込量を少くできる
。

グラスウールマット８のグラスウール繊維８−１の熱伝
導に関しては、１０ミクロン而後後熱伝導と直角方向の
細径繊維が点接触で積層され、絞り外板ｂ１と平板状外
板７との間隙を１ｃｒｎと仮定すれば、伝熱方向の接触
回数は、１，０００回となり、この回数と点接触との条
件で、接触熱抵抗は無限大となる。即ち熱伝導率は無限
小となる。

又、ペネトレーション繊維８ｂは、伝熱方向に構成され
るカセ、前述の如く面積構成比が少（無視でき、従って
、グラスウールマット８全体の熱伝導損失は微小で断熱
効果は大きい。

さらに輻射伝熱は、グラスウールマット８によってグラ
スウール繊維８ａ群が多層断熱誉の如き作用をなし、こ
れを防止する。

又、コーナ部の絞り外板６と平板状外板７との外板を介
しての熱の廻り込み熱伝導損失は、絞り外板６と平板状
外板７が耐圧容器でなく、単に真空遮断壁面であるため
、工作限界にまで薄くし目的を達成できる構造であるた
めと、材料金属の低熱伝導率とにより、大幅に低減され
る。

以上の如く簡易構造にて軽量となり、従って製造原価面
に於いても優れ、断熱能ブハ耐久力に甚大な効果を有す
る平板状の真空断熱材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の摩法瓶の斜視図、第２図は、第１図の
縦断面図、第３図は本発明真空断熱材の斜視図、第４図
は第３図の絞り外板の内面構造斜視図、第５図はグラス
ウールマットの外観図、第６図は第５図のグラスウール
マットのＡ方向拡大視図、第７図は第５図のグラスウー
ルマットのＢ方向拡大視図、第８図は組立後の真空断熱
材の縦断面構造説明図、第９図は真空封止切り後の真空
断熱材の縦断面構造説明図、第１０図はペネトレーショ
ン用鉤付針を示す図である。 ６・・・絞り外板、７・・・平板状外板、８−・・・グ
ラスウールマット、９・・・真空引きパイプ、ｌＯ・・
・ゲ・ツタ−１１１・・・針、１２・・・真空断熱材。 代理人弁理士　薄　［ｌ　利　、幸−１第１図 第　２　図 第３図 第４図 第　５　図 第　６　図 第７図 第　θ　聞 ／ｚ 第１Ｏ図 第１頁の続き ０発　明　者　柴田勝男 栃木県下部賀郡大平町大字富田 ８００株式会社日立製作所栃木工 場内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、細径のグラスウール繊維（，８−士）を、伝熱方向
   に対して直角方向に、かつランダムに積層した綿状の低
   密度グラスウール材を、ペネトレト ーシ１ン繊維（８−ｔ）により熱伝導方向に縫込み、ｌ
   々／ｅｄの加年１時に圧縮変形量を少（己た純ガラス製
   のグラスウールマット（８）を構と平行となるよう内設
   し、平板２状パネルの内部を真空とし密封したことを特
   徴とする平板状の真空断熱材。 ） ２、ペネトレーシ譚ン繊ｍ（８−７）の縫込方向り をグラスウール繊維（８−キ）と直角方向となる両面よ
   り行った特許請求の範Ｉｆ記載の平板状の真空断熱材。 ３、平板状パネルの内部を真空にし、グラスウ−ルマッ
   ト３を圧縮変形させ、これに合せて外板の薄板金属材の
   一部を変形させ、薄板金属材の間隙を保持させる特許請
   求の範囲１記載の平板状の真空断熱材。 ４、組立工程の一部及び真空引き工程に於いてベーキン
   グによる脱ガス処理を行う特許請求の範囲１記載の平板
   状の真空断熱材。