JPS58176186A - 熱絶縁体 - Google Patents

熱絶縁体

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JPS58176186A
JPS58176186A JP58049720A JP4972083A JPS58176186A JP S58176186 A JPS58176186 A JP S58176186A JP 58049720 A JP58049720 A JP 58049720A JP 4972083 A JP4972083 A JP 4972083A JP S58176186 A JPS58176186 A JP S58176186A
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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、二重の外被を有し、外被02つの隔壁のあい
だに真空室、を設け、該真空室が外被の2つの隔壁のあ
いだの熱の流れを阻止する、温度勾配に対して垂直に配
列された(−を有する熱絶縁体に関する。
上記の熱絶縁体はエネルギ技術にふ−いて、特に熱損失
を回避しようとする装置に使用される。
熱絶縁はと9わけアルカリ金属とカルコゲンをベースと
する高温電池に使用される。とシわけ使用休止時に高温
電池の冷却を防止し、休止後も電池に350℃の温度が
支配するように、電池を熱絶縁で取囲むのである。これ
は電池の最適の機能のために必要な前提である。
熱絶縁を有する電−化学゛電池は西独公W8%許公報第
2819026号により公知である。絶縁は、内部に金
属箔を配設した真空室から成る。
金属箔は温度勾配に対して垂直に配設される。
金属箔の間隔は極めて小さい。
この絶縁は圧力が加わると必ず熱伝導が大幅に増加する
欠点がある0重量が負荷されると、金JIIw1が相互
に゛押しつけられるため、個々の箔のあいだに次第に平
面状の接触部が形成される。
こうして熱絶縁の全熱伝導に対する固体の割合が、もは
や無視できない値に増加する。
そのほかグラスクール中鉱質綿で構成された高温電池用
熱絶縁も公知である。この絶縁で十分な効果を挙げるに
は、特に使用休止時に高温電池が余シに急冷されず、3
50℃の使用温度1を長時間保持できるように、大きな
肉厚を設けなければならない、このような厚肉の絶縁は
高温電池の寸法ないしは重量を著しく増加するので、エ
ネルギ蓄積密度すなわち単位重量ないし体積当シに蓄積
しうるエネルギが小さい。
そこで本発明の□目的とするところは、極めて高い耐圧
性と共に極めて小さな熱伝導を有する熱絶縁を提供する
ことである。
この目的は、本発明によシ外被の2つの隔壁のあいだの
熱の流れを阻止する、温度勾配に対して垂直に配設され
た少なくとも1個の層が薄い扁平な非金属材料から成る
ことによって達成される。
熱絶縁の外側境界をなす真空室の内部には、100枚以
上の扁平な薄層が逐次配設されている。各層は互いに平
行し、所足の相互間隔で配列される。順次続<2116
Iの層の間隔は1■未満である。上記の層は雲母紙のシ
ートでるることが好ましい。条件が要求するならば、シ
ートの一部がガラス繊維紙またはセラミ、り繊維紙から
成ることもできる。層を形成するために、雲母紙を熱絶
縁の内側境界に巻きつけることができる。順次続くそれ
ぞれ2個の層のあいだに、スペーサの役割をする少なく
とも1115の中間層を配設する。中間ノーはグラスシ
ルク布層から成ることができる0本発明により中間層は
ガラス繊維紙から成ることもで睡る。中間層としてセラ
ミ、り繊維紙を使用することもロエ龍でおる。
熱絶縁が高い圧力負荷にさらされる場合は、2秋の雲母
紙シートのあいだにそれぞれ配設されるグラスシルク布
層によって、これらの雲母紙の層のあいだの平面接触が
阻止される。熱絶縁が小さな圧力負荷にしかさらされな
いことが予想される時は、中間層が雲母粉末から成るこ
ともできる。雲母粉末の個々の粒子は絃楽器のこまのよ
うなス(−サの役割をし、熱絶縁の圧力負荷がごく僅か
であれば、2個の隣接する層のあい九の接触を有限数の
点に制限する0本発明による層を使用する時は、真空室
の残留気圧が0.1 (リパール未満でなければならな
い。
従来使用された金属箔絶縁と違って、非金属材料を使用
する場合、特に雲母紙のシートの場合は、絶縁材に外圧
が負荷されても、熱伝導がアマシ増加しない、このこと
は下記の考案によシ説明される。互いに平行に配設され
た多数の薄いシートから成る熱絶縁が圧縮されると、圧
力の負荷が増すにつれて、幽初の点状伝熱路から次第に
面接触が生じる。それぞれ2個oys次続く層のあいだ
に配設されたスペーサは、これをごく一部に抑制するこ
とができる。絶縁面の接触は統計的に分布しているけれ
ども、シート面の熱伝導が接触部を連絡するから、高温
側から低温側へ通じる伝熱路が形成される。金属箔の場
合は熱伝導率λが大きいので、この効果は極めて大きい
。ところが雲母紙のシートを使用すれば、この材料の熱
伝導率λが遥かに小さいため、その層厚方向とその平面
の方向に燻る熱の流れを急激に低減することができる。
温度300℃の時、アルミニウムの熱伝導率λ=20 
GW(m−K )であるが、雲母紙の熱伝導率λ: 0
.2 W (m−K )である、従って雲母紙【使用す
れば、同数の接触部で熱の流れがアルミニウム箔のおよ
そ1000分の1である。今まで金属箔が使用されたの
は、特に金属箔の高い熱反射能に基づく絶縁効果が良好
だからである。これに対して本発明による熱絶縁に使用
される雲母紙シートは従来使用された金属箔よシも熱反
射能が遥かに小さいから、熱放射率が大きい、平坦な多
層熱絶縁を通る放射束4は式で書ける・ここに4゜は壁
体のあいだにシートを配設しなかった時の、異なる温度
の2個の平坦な平行壁のあいだの放射束を表し、Nはシ
ートの数、C0は壁体の放射率、りはシートの放射率t
−表す。金属箔を使用する時は、tvは0.05の値を
有する。複数個の平坦な金属箔を有する熱絶縁では、−
0=0.9として となる。
本発明によシ金属層の代わシに非金属材料のシートが使
用される。絶縁材が賞母紙から成る平坦な絶縁を通る放
射束4の場合は次のような値になる。
8− 但し1゜/す= 0.910.7−1.3このことから
、金xiに比して14倍の数の雲母層によって初めて放
射束の同じ減少が得られる訳である。このことは、熱絶
縁がこのために極めて厚くなることを決して意味しない
。−例として挙げれば、5oO枚の雲母層の場合、それ
ぞれ2枚の順次続く雲母層のろいだにグラスシルク布層
を配設したとして、絶縁の総厚は精々35諺である。そ
れぞれ2!Xのj献次続く雲母層のあいだに配設される
中間層がガラス繊維紙またはセラミック繊維紙から成る
ならば、絶縁はそれに応じた寸法を有する。なお使用さ
れる雲母層の厚さはそれぞれ50μmであると仮定する
。このように小さな層厚の雲母層は市販されている。
次に図面に基づいて本発明を説明する。
第1図は二重の外被2によって制定された熱絶縁1を示
す。外被2は直方体状の断面を有する0例えば電池の収
容のために適した内室3がある。外被2の壁体は、鋼ま
たは特殊鋼製である。外被2の外側および内側境界壁2
に、2Bは所定の間隔で互いに平行に配列される。内側
と外側の境界壁2に、2Bの間隔は、絶縁1の厚さによ
る。外被2の外側および内側境界壁のあいだに真空室6
がある。外側の金属境界壁2Aは気密に連結され、特に
互いに溶接される。
岡じことが外被の内側金属境界壁2Bに4当ては筐る。
この措置によって、壁2A 、2Bのあいだにある室6
を気密に閉鎖できることとなる。
特にこの室6を永久的に真空化することができる。ここ
に示す実施例では、室6は帆1電すパール未満の残留気
圧を有する。室6を気密に閉鎖して真空化する前に、絶
縁材4を挿入する。
ここに示す実施例では、絶縁材4は多数の扁平な薄層か
ら成る。層4は逐次平行な平面をなし、温度勾配に対し
て垂直に配列されている。
順次続くそれぞれ2個の層4のあいだに、所定の大きさ
の間隔が設けられる。順次続くそれぞれ2個の層のあい
だに間隔を保つために、スペーサの役at−する中間層
5t−これらの層のあいだにそれぞれ配設する。ここに
示す実施例では、中間層5社それぞれl@のグラスシル
ク布層から成る。グラスシルク布層の代りに、セラミッ
ク繊維紙を中間層5として使用することもできる。熱絶
縁に圧力が負荷されなければ、それぞれ2枚の順次続く
雲母紙シートのあいだの接続が中間層によって完全に回
避される。室6の内部に逐次配列される層4の数は、熱
乾#i1の所望の残留放射束による。電池8を350c
の定温に保たなければならない高温電池のために熱絶縁
を使用する場合は、室6の中に少なくとも500枚の雲
母紙層を配設しなければならない、熱絶縁1を作成する
時に、層4を形成する雲母紙管外被2の内側境界壁2B
の周囲に巻きつけることが好ましい。このような巻きつ
けのそれぞれ2個の順次続く層のあいだに、グラスシル
ク布の中間層を挿入する。中間層の形成のために、ガラ
ス繊維紙またはセラミック繊維紙を使用することもでき
る0例えば500枚の層4とそれぞれ必要な中間層5と
を外被2の内側境界面2Bの周11に巻きつけ九場合、
熱絶縁1の総厚社精々35霞である。その場合、各層4
が最大50μmの厚さを有し、グラスシルク布層ま九は
ガラス繊維紙またはセラミック繊維紙がそれぞれ厚さ2
0μmであると仮菫する。それより厚いグラスシルク布
層またはガラス繊維紙またはセラミック繊維紙も使用す
ることができるが、それによって絶縁の総厚が増加する
・従って室6は最大40mの幅員をもたねばならない。
すべての必要な層4を室6の内部に配設したならば、外
被2の外側境界−2人を気密に連結する。
献いて室6を真空化する。ここに示す熱絶縁1では、外
被2の内室3にナトリウムおよび硫黄ペースの高温電池
列の電池8が配設される。
電池8は電線(ここに図示せず)t−介して外部区域と
連結される。′電線(ここに図示せず)の貫通のために
特別の開口(ここに図示せず)が熱絶縁1の内部に設け
られる。外部の大気圧と電池8の重量によって、%に電
池の支持面の区域で熱絶縁1が圧縮される。このため熱
絶縁1の各層4のあいだの間隔が減少する。それぞれ2
個の順次続く層4の面接触が中間層5によって回避され
る。しかし114の相互の接近が中間層5によって完全
に回避される訳でない。だがこのことは、ここに示す熱
絶縁では不都合なことでない。なぜならシート4の固体
熱伝導が極めて小さいので、熱乾id、1の総熱伝導は
これによって僅かしか工胃刀lしないからである。
第2図は熱絶縁1の別の実施態様を示す。この場合、熱
絶縁1は、熱い流動媒質、例えば気体を運搬する管路系
統20の周囲に配設される。
第2図は管路系統20の限られた区間しか示さない。こ
の場合もまた熱絶縁は、外部に対して気密に閉鎖した室
6から成る。室6は、異なる直径を有する2個の管2ノ
および22によって制定される0%に小さな直径を具備
する管21は管22の内部に同心に配設される。それに
よりて2個の管21.22のあいだに均一な間隙が作り
出され、熱絶縁1のための室6として使用される。これ
らの管21.22の端部で室6は金属円環(ここに図示
せず)によりて気密に閉鎖される・絶縁板4はこの場合
も雲母紙のシートから成る0層を形成するために雲母紙
が管21の周囲に巻きつけられる。それぞれ2枚の順次
続く雲母紙層4のあいだに、中間層15が配設される。
ここに示す実施例では、中間層は雲母粉末から成る。熱
絶縁がjbまり高い圧力負荷を受けない場合は、中間層
として雲母粉末を使用することができる。流動媒質金管
21の内部に通す時に、熱絶縁に大した圧力負荷は生じ
ない・従って雲母紙層4は圧縮されない。外部からの、
熱絶縁の圧力負荷は、管22によって層4から隔離され
る。2個の管21および22のあいだに形成される空胴
6は、この場合も真空化される。その残留気圧は最大0
.1 ミリバールでなければならない。
81図に示した熱絶縁でも、熱絶縁の圧力負荷があまシ
大きくないことが予想される時は、中間層の形成のため
に貢母粉末會使用することができる。
第1図と第2図に示す2つの実施例では、層4は雲母紙
から成る。
本発明は第1図および第2図に示す実施例だけに限るも
のでなく、むしろ絶縁材が非金属材料製の層から成るす
べての熱乾#tを包含するのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は高温電池用熱絶縁の鋸i #r面図、第2図は
熱絶縁を有する管路の図を示す。 1・・・熱絶縁、2・・・外被、2A−・・外側境界壁
、2B・・・内側境界壁、4・・・絶縁層、6・・・真
空室。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)二重の外被を有し、該外被02つの隔壁のあいだ
    に真空室を設け、該真空室が、外被の2つの隔壁のあい
    だの熱の流れを阻止する、温度勾配に対して当直に配列
    さ!した盾で有する熱絶縁体において、層が薄い扁平な
    非苔属材料から成ることを特徴とする熱絶縁体。
  2. (2)  真空室の内部に多数の薄層を所定の間隔で、
    逐次平行に配設したことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の熱絶縁体。
  3. (3)  層が雲母紙のシートから成ること1に%徴と
    する特許請求の範囲第1墳または第2項記載の熱絶縁体
  4. (4)層の少なくとも一部かガラス繊維紙またはセラミ
    ック繊維紙のシートから成ることt−特徴とするt?#
    許曲求の範囲第1項または第2項記載の熱絶縁体。
  5. (5)それぞれ2伽の順次続く層のあいだに、スペーサ
    の役割をする少なくとも1個の中間層を配設したことf
    :41I徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項の
    いずれかに記載の熱絶縁体。
  6. (6)中間層がグラスシルク布層から成ることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記
    載の熱絶縁体。
  7. (7)  中間層がガラス繊維紙から成ること′t−特
    徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれか
    に記載の熱絶縁体。
  8. (8)中間層がセラZ、り繊維紙から成ることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記
    載の熱絶縁体。
  9. (9)中間層が雲母粉末から成ることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の熱絶
    縁体。 (ト) シートおよび雲母紙、ガラス繊維紙またはセラ
    ミック繊維紙の層が外被の内側境界の外面に巻きつけら
    れ、シートと中間層を収容する室がQ、l mb*r未
    満の残留気圧を有することを特徴とする、特許請求の範
    凹第1項ないし第9項のいずれかに記載の熱絶縁体。
JP58049720A 1982-03-27 1983-03-26 熱絶縁体 Granted JPS58176186A (ja)

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DE3211430.3 1982-03-27

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