JPS5949908B2 - 透明な真空断熱板 - Google Patents
透明な真空断熱板Info
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- JPS5949908B2 JPS5949908B2 JP55011794A JP1179480A JPS5949908B2 JP S5949908 B2 JPS5949908 B2 JP S5949908B2 JP 55011794 A JP55011794 A JP 55011794A JP 1179480 A JP1179480 A JP 1179480A JP S5949908 B2 JPS5949908 B2 JP S5949908B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は透明な真空断熱板に関する。
一般に断熱材として用いられるものは、発泡スチロール
、発泡ウレタン等全て不透明である。
、発泡ウレタン等全て不透明である。
例えば冷凍ショーケース等の断熱面は透明でなければな
らない。ショーケースのような場合、前面を二重カラス
にし、ガラスの間に乾燥空気を封入した断熱面が用いら
れる。空気は熱伝導性に乏しいから熱伝導を抑制できる
。
らない。ショーケースのような場合、前面を二重カラス
にし、ガラスの間に乾燥空気を封入した断熱面が用いら
れる。空気は熱伝導性に乏しいから熱伝導を抑制できる
。
乾燥空気であるから、低温側のカラス内面に結露せず、
透明性が損われない。外部からケース内側を観察できる
。しかし、乾燥空気は対流が起るため、断熱性の点で完
壁とはいえない。
透明性が損われない。外部からケース内側を観察できる
。しかし、乾燥空気は対流が起るため、断熱性の点で完
壁とはいえない。
また、高温の炉内の燃焼状態を観察する為覗き窓が炉壁
に設けられることが多い。
に設けられることが多い。
これは、炉内の熱を遮断できないから、観察者は断熱性
ある眼鏡や土着を着用してから覗き窓を開かなくてはな
らない。冷凍庫や炉等を肉眼で観察できる為には、断熱
性の優れた透明の板材が覗き窓に使用されるのが望まし
い。
ある眼鏡や土着を着用してから覗き窓を開かなくてはな
らない。冷凍庫や炉等を肉眼で観察できる為には、断熱
性の優れた透明の板材が覗き窓に使用されるのが望まし
い。
透明で断熱性のあるものは、真空状態である。
真空二重壁により保温保冷するものは、特開昭54−6
3453号をはじめ数多く考案されている。この発明は
、二重壁の間に、ハニカムコアを挿みこんで、負圧に耐
えるようにし、壁内を真空に減圧したものである。この
ような断熱体は、対流による熱移動を無くす事ができる
。
3453号をはじめ数多く考案されている。この発明は
、二重壁の間に、ハニカムコアを挿みこんで、負圧に耐
えるようにし、壁内を真空に減圧したものである。この
ような断熱体は、対流による熱移動を無くす事ができる
。
しかし、負圧に耐えるために挾みこんだスペーサを熱が
伝わる。熱伝導を減するには、スペーサの板と垂直方向
の長さを増し、板と平行な断面の面積を減ずればよい。
スペーサの横断面の面積を減すると、断熱体の機械的強
度が落ち偏そこで、スペーサ断面積もある程度以上なけ
ればならない。
伝わる。熱伝導を減するには、スペーサの板と垂直方向
の長さを増し、板と平行な断面の面積を減ずればよい。
スペーサの横断面の面積を減すると、断熱体の機械的強
度が落ち偏そこで、スペーサ断面積もある程度以上なけ
ればならない。
伝熱面積を減するのは限度が゜あるが、熱伝導の長さの
方は延長できる。
方は延長できる。
本発明者は、既に特願昭54−82714号で、このよ
うな断熱体を提案した。
うな断熱体を提案した。
これは、2枚の格子状のスペーサを、上下にずらせて重
ね、その両側を壁板で挾んで、内部空間を真空とした断
熱体である。
ね、その両側を壁板で挾んで、内部空間を真空とした断
熱体である。
周期的な格子状のスペーサの位相をずらせて重ねるから
、熱伝導の経路が狭く、長くなる。熱移動の3つの態様
の内、対流は遮断でき、伝導もある程度押える事ができ
る。
、熱伝導の経路が狭く、長くなる。熱移動の3つの態様
の内、対流は遮断でき、伝導もある程度押える事ができ
る。
従来のように、スチロール、ウレタン等不透明な断熱材
を用い、或は不透明な外壁で断熱体を構成する場合、熱
輻射は問題でなρゝつた。輻射は、不透明な金属の外壁
で完全にさえぎられたからである。
を用い、或は不透明な外壁で断熱体を構成する場合、熱
輻射は問題でなρゝつた。輻射は、不透明な金属の外壁
で完全にさえぎられたからである。
しかし、透明な断熱体を目的とすれば、輻射は重大な難
点になつてくる。
点になつてくる。
熱の輻射にしても、光の透過にしても、同じ電磁波の伝
播現象である。
播現象である。
透明な断熱板を構成するためには、輻射の問題を解決し
なければならない。
なければならない。
透明というのは可視光に対して透明という事である。
一方熱線は可視光より波長が長い。可視光は波長が0.
4〜0.7ミクロンのものをいう。熱線は赤外光のこと
で0.7ミクロン以上1ミリメートル以下の広範囲の波
長帯よりなる。つまり、赤外光を遮断し、可視光を透過
するようにしなければならない。
4〜0.7ミクロンのものをいう。熱線は赤外光のこと
で0.7ミクロン以上1ミリメートル以下の広範囲の波
長帯よりなる。つまり、赤外光を遮断し、可視光を透過
するようにしなければならない。
金属の薄膜がこのような選択透過性を持つている事はよ
く知られている。
く知られている。
金属は良導体であるから、電場に比例して電流が生じる
。
。
ところが、金属は有限の誘電率εをも有する。変位電流
は電束密度Dの時間微分で与えられる。電場に比例する
電流と変位電流の和が全電流である。前者はジユール熱
を生じエネルギーを消費する。これは導電率σに比例す
る。変位電流はiωε に比例する。ここでiは虚数単
位、ωは振動数の2π倍(角振動数)、εは誘電率であ
る。振動数が高くなると、オーミツクな電流が減少し、
変位電流が増大する。
は電束密度Dの時間微分で与えられる。電場に比例する
電流と変位電流の和が全電流である。前者はジユール熱
を生じエネルギーを消費する。これは導電率σに比例す
る。変位電流はiωε に比例する。ここでiは虚数単
位、ωは振動数の2π倍(角振動数)、εは誘電率であ
る。振動数が高くなると、オーミツクな電流が減少し、
変位電流が増大する。
つまりジユール熱を生ずる電流が減する。いいかえれば
、振動数の高い電磁波は、金属中で減衰が少ない、とい
う事である。厚さdを適当に決定すれば、赤外光を殆ん
ど通すことなく、可視光はかなりの程度通過させうる半
透鏡膜を作る事ができる。
、振動数の高い電磁波は、金属中で減衰が少ない、とい
う事である。厚さdを適当に決定すれば、赤外光を殆ん
ど通すことなく、可視光はかなりの程度通過させうる半
透鏡膜を作る事ができる。
金属の種類は導電率σと、誘電率εに影響を及ぼすが、
境界となるべき電磁波の角振動数がσ/εの程度であれ
ば良い。
境界となるべき電磁波の角振動数がσ/εの程度であれ
ば良い。
アルミ、銅、亜鉛合金等さまざまな金属の薄膜を使う事
ができる。
ができる。
ポリエチレンその他のプラスチツク透明シートに、金属
を蒸着した半透鏡シートは既に市販されている。
を蒸着した半透鏡シートは既に市販されている。
これは、窓カラスに重ねて便われる事が多い。熱線を遮
断できるからである。本発明は、このような考察を経て
なされたもので、真空断熱体の中に半透鏡薄板を挿み込
んだものである。
断できるからである。本発明は、このような考察を経て
なされたもので、真空断熱体の中に半透鏡薄板を挿み込
んだものである。
半透鏡薄膜があるので、熱線の輻射は殆んど完全に遮断
される。
される。
しかし可視光をある程度透過する。したがつて実質的に
透明でありながら、熱輻射をカツトできる。以下、実施
例を示す図面によつて、本発明の構成、作用及び効果を
詳細に説明する。
透明でありながら、熱輻射をカツトできる。以下、実施
例を示す図面によつて、本発明の構成、作用及び効果を
詳細に説明する。
第1図は本発明の実施例にかかる断熱板の分解斜視図、
第2図は平面図、第3図は第2図中の一断面図である。
第2図は平面図、第3図は第2図中の一断面図である。
断熱板1は、外板2,3と、これらの間に挾まれた格子
板4,5,6,?と、格子板の中間に挾まれた半透鏡薄
板8とより成る。
板4,5,6,?と、格子板の中間に挾まれた半透鏡薄
板8とより成る。
外板2,3は透明板である。
或る程度の剛性があれば良い。アクリル樹脂、石英、ガ
ラス等を用いる事ができる。対象が炉等の高温のもので
あれば石英が良い。温度が低1.趨合は、アクリル、強
化ガラス等も良い。格子板は、縦横方向に正方形を周期
酌に配列した格子板4,5と、縦或は横方向に平行に延
びる平行格子板6,Tとを組合わせて用いる。
ラス等を用いる事ができる。対象が炉等の高温のもので
あれば石英が良い。温度が低1.趨合は、アクリル、強
化ガラス等も良い。格子板は、縦横方向に正方形を周期
酌に配列した格子板4,5と、縦或は横方向に平行に延
びる平行格子板6,Tとを組合わせて用いる。
平行格子板6,Tは各素材が相互に離れず、また倒れな
いよう、細い連結棒9で連結される。
いよう、細い連結棒9で連結される。
縦横格子板の周期aと、平行格子板の周期とは等しい。
平行格子板6,Tは半透鏡薄板8を挾み、互に直角をな
すねじれの位置に設ける。
平行格子板6,Tは半透鏡薄板8を挾み、互に直角をな
すねじれの位置に設ける。
上下の縦横格子板4,5は上下方向に一致し、かつ、平
行格子板6,7とは縦横に半周期ずらせて重ねることに
より、各格子板相互の交接点で熱伝導通路が狭められる
ことになり、熱伝導は大幅に抑制される。
行格子板6,7とは縦横に半周期ずらせて重ねることに
より、各格子板相互の交接点で熱伝導通路が狭められる
ことになり、熱伝導は大幅に抑制される。
縦横格子板4,5を上下方向に一致させるのは、遮光領
域を減するためである。
域を減するためである。
平行格子板6,7と、縦横格子板4,5を半周期ずらす
のは、熱伝導の経路を長くし、熱伝導を抑制する為であ
る。
のは、熱伝導の経路を長くし、熱伝導を抑制する為であ
る。
実際、縦横格子板の周期をa、各格子板4,5,6,7
及び半透鏡薄板の厚みの合計をdとすると、最短の熱伝
導経路Lmはdではなく、となる。
及び半透鏡薄板の厚みの合計をdとすると、最短の熱伝
導経路Lmはdではなく、となる。
また、縦横格子板を上下で重ねると、単位格子面Axa
の内、遮光領域の面積は、j ′− J −
1rIA\となる。
の内、遮光領域の面積は、j ′− J −
1rIA\となる。
但し、tは縦横格子の素材板の厚さ、t′は平行格子の
素材板の厚さである。簡単のためt=t′とすると、上
下方向から見て、遮光領域の割合Rは、と書ける。
素材板の厚さである。簡単のためt=t′とすると、上
下方向から見て、遮光領域の割合Rは、と書ける。
(2),(8成は、縦横格子が上下で重なつておれば成
立し、平行格子板とのずれが半周期でなくてもよいこと
になる。
立し、平行格子板とのずれが半周期でなくてもよいこと
になる。
熱伝導の点から、ずれが半周期であるという要請がでて
くるのである。
くるのである。
熱伝導率がKl,K2の物体を並列につなぐと、合成熱
伝導率Kはで求められる。
伝導率Kはで求められる。
また、同一断面積の部材では.熱伝導率は、素材の長さ
tに反比例する。
tに反比例する。
縦横格子板4,5の格子点をA,A,・・・・・・、平
行格子板の交接点をB,B,・・・・・・とする。
行格子板の交接点をB,B,・・・・・・とする。
縦横格子板4と平行格子板6の交接点をC,C,・・・
・・・とし、縦横格子板5と平行格子板7の交接点をD
,D,・・・・・・とする。ひとつの交接点Cから、こ
れをかこむ4つの交接点Dへ至る熱伝導経路の合成伝導
率Kはで表わされる。
・・・とし、縦横格子板5と平行格子板7の交接点をD
,D,・・・・・・とする。ひとつの交接点Cから、こ
れをかこむ4つの交接点Dへ至る熱伝導経路の合成伝導
率Kはで表わされる。
゛但し
, −′ 17〜
という拘束条件がある。
d′は平行格子板の上下方向の厚みである。(5),(
6)の条件下で、Kを最少にするには、当然でなければ
ならない。
6)の条件下で、Kを最少にするには、当然でなければ
ならない。
この為、平行格子板の交接点B,B.・・・・・・は縦
横格子板の格子点A.A,・・・・・・より半周期ずら
してある。
横格子板の格子点A.A,・・・・・・より半周期ずら
してある。
さて、このように外板、格子板、半透鏡薄板を重ね合わ
せ、密封空間Sを構成する。
せ、密封空間Sを構成する。
このあと、空間Sから空気を抜く。真空に減圧した後吸
気口(図示せず)を密封し、内部空間Sを真空状態とす
る。真空部分を常に同一圧力にするため、半透鏡薄板8
に細い孔を開穿しておくと良い。
気口(図示せず)を密封し、内部空間Sを真空状態とす
る。真空部分を常に同一圧力にするため、半透鏡薄板8
に細い孔を開穿しておくと良い。
真空度は10−5T0rr−以上が良い。
望ましくは10−7TOrr程度の真空度とする。方発
明は、真空断熱体で秀明であつて、熱輻射を遮断すれば
良いのであるから、格子板は2枚以上であれば足る。
明は、真空断熱体で秀明であつて、熱輻射を遮断すれば
良いのであるから、格子板は2枚以上であれば足る。
格子の周期的形状も任意である。
例えば六角形の一・ニカム形状の格子を2枚用いてもよ
い。
い。
第4図、第5図は、このような他の実施例を示す。
′
これは外板2,3の間に、・・ニカム格子板4,5′を
半周期ずらせて重ね、この間に半透鏡薄板8を挟んだも
のである。
半周期ずらせて重ね、この間に半透鏡薄板8を挟んだも
のである。
内部空間Sを真空にする点は変わらない。
本発明の真空断熱板ぱ、内部が真空であるので、対流が
起こらない。
起こらない。
格子状板で外板を負圧に対して支持しているから、熱伝
導も少なくできる。さらに半透鏡薄板を挟込んだので可
視光を通すが、熱線輻射を遮断できる。このように、熱
の移動を殆んど完全に禁止する事ができしかも透明であ
る。
導も少なくできる。さらに半透鏡薄板を挟込んだので可
視光を通すが、熱線輻射を遮断できる。このように、熱
の移動を殆んど完全に禁止する事ができしかも透明であ
る。
しかし、必ずしも半透鏡薄板を挾みこまなければならな
いわけではない。
いわけではない。
半透鏡薄板を省くこともできる。
これが無いと輻射を防ぐ事ができないが、伝導と対流を
抑える事はできる。輻射は多くの場合、ステフアン・ボ
ルツマンの黒体輻射の式U二σT4(8) に従う。
抑える事はできる。輻射は多くの場合、ステフアン・ボ
ルツマンの黒体輻射の式U二σT4(8) に従う。
Uは輻射エネルギー、Tは絶対温度である。高熱になれ
ば、輻射は温度の4乗で急激に増大する。冷却条件下に
あつては、輻射は極めて弱い。
ば、輻射は温度の4乗で急激に増大する。冷却条件下に
あつては、輻射は極めて弱い。
対流や、伝導による熱の移動は輻射と全く異なる。対流
、伝導は、断熱体の両面の温度差に比例する。
、伝導は、断熱体の両面の温度差に比例する。
高温側の絶対温度の4乗に比例するのではない。高熱の
炉であつても、冷凍庫であつても温度差に比例して起り
うる。輻射はこれに対し、冷凍、冷蔵庫等、保冷容器に
おいては殆ど問題にならない。
炉であつても、冷凍庫であつても温度差に比例して起り
うる。輻射はこれに対し、冷凍、冷蔵庫等、保冷容器に
おいては殆ど問題にならない。
したがつて保冷容器では半透鏡薄板を省くことができる
。
。
実験データにつきのべる。
断熱板の寸法を340?×440?×20?(断熱部分
の厚さで、外板の厚みを含まない。
の厚さで、外板の厚みを含まない。
フとし、(IM質発泡ウレタン、(b慎空断熱板(本発
明の半透鏡薄板入り)、(c虞空断熱板(本発明の半透
鏡薄板なし)の3種類を作成した。(a)硬質発泡ウレ
タン 340目×440−×21の透明アクリル板2枚の間に
積水化学製の硬質発泡ウレタン板を挾んで、周囲を透明
アクリル板で囲み、接着剤で接着した構造。
明の半透鏡薄板入り)、(c虞空断熱板(本発明の半透
鏡薄板なし)の3種類を作成した。(a)硬質発泡ウレ
タン 340目×440−×21の透明アクリル板2枚の間に
積水化学製の硬質発泡ウレタン板を挾んで、周囲を透明
アクリル板で囲み、接着剤で接着した構造。
(b)真空断熱板(半透鏡入り)
外板は340□×440−×2□の透明アクリル板。
格子板は厚2?、幅5−の透明アクリルを第,図のよう
に組立てた。正方形の一辺の長さは中心から中心までで
30−である。これを上下に各1枚ずつ並べる。
に組立てた。正方形の一辺の長さは中心から中心までで
30−である。これを上下に各1枚ずつ並べる。
中間部には同材質、寸法のアクリル棒を平行に(第1図
の6,Tのように)ピツチ30?でならべた。この間に
半透鏡薄板を挾んだ。半透鏡薄板はダスキン反射フイル
ムF−88シルバータイプを1枚使つた。
の6,Tのように)ピツチ30?でならべた。この間に
半透鏡薄板を挾んだ。半透鏡薄板はダスキン反射フイル
ムF−88シルバータイプを1枚使つた。
周囲はアクリル板でかこみ接着剤で接着してある。
真空度は4×10−6T0rrであつた。
(c)真空断熱板(半透鏡なし)
(b)とほぼ同じで半透鏡薄板を欠くもの。
(a).(b),(c)3枚の断熱板の熱伝導率を測定
したところ各々(a) 0.016kc&t/MHr℃ (転) 0.011kcat/MHr℃ (c) 0.018kcatAHr℃ であった。
したところ各々(a) 0.016kc&t/MHr℃ (転) 0.011kcat/MHr℃ (c) 0.018kcatAHr℃ であった。
ウレタンは不透明であるが、本発明はウレタンに比肩し
うるか、それ以上に断熱性にすぐれた透明体を与えるこ
とができる。また、真空であるので、音を絶つこともで
きる。
うるか、それ以上に断熱性にすぐれた透明体を与えるこ
とができる。また、真空であるので、音を絶つこともで
きる。
遮音特性は、格子板が互にずらせて重ねてあり、剛性が
少いので、極めてすぐれている。遮断周波数が低い。冷
凍庫、炉などの覗き窓に使ラと至極便利である。
少いので、極めてすぐれている。遮断周波数が低い。冷
凍庫、炉などの覗き窓に使ラと至極便利である。
冷凍シヨーケースの透明パネルとしても使える。また、
箱型容器の形状に組合わせれば、透明の保温、保冷容器
とする事もできる。
箱型容器の形状に組合わせれば、透明の保温、保冷容器
とする事もできる。
第,図は本発明の実施例に係る断熱板の分解斜視図。
第2図は同じものの平面図。第3図は同じものの−断面
図。第4図は他の実施例に係る断熱板の平面図。、第5
図は第4図中のV−V断面図。1 ・・・・・・断熱板
、2,3・・・・・・外板、4,5.6,T・・・・・
・格子板、8・・・・・・半透鏡薄板。
図。第4図は他の実施例に係る断熱板の平面図。、第5
図は第4図中のV−V断面図。1 ・・・・・・断熱板
、2,3・・・・・・外板、4,5.6,T・・・・・
・格子板、8・・・・・・半透鏡薄板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 透明な外板2,3と、外板2,3の間に設けられた
2枚以上の格子板4,5…とよりなり、格子板4,5…
は周期的構造物であつて、上下で互いにずらせて重ねて
あり、内部空間が真空状態である事を特徴とする透明な
真空断熱板。 2 箱型容器の形状に構成された特許請求の範囲第1項
記載の透明な真空断熱板。 3 透明な外板2,3と、外板2,3の間に設けられた
2以上の格子板4,5と、格子板4,5の間に挾まれた
半透鏡薄板8とよりなり、格子板4,5は周期的構造物
であつて上下で互にずらせて重ねてあり、内部空間が真
空状態である事を特徴とする透明な真空断熱板。 4 箱型容器の形状に構成された特許請求の範囲第3項
記載の透明な真空断熱板。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55011794A JPS5949908B2 (ja) | 1980-02-02 | 1980-02-02 | 透明な真空断熱板 |
US06/200,661 US4358490A (en) | 1980-02-02 | 1980-10-27 | Transparent vacuum insulation plate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55011794A JPS5949908B2 (ja) | 1980-02-02 | 1980-02-02 | 透明な真空断熱板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56109754A JPS56109754A (en) | 1981-08-31 |
JPS5949908B2 true JPS5949908B2 (ja) | 1984-12-05 |
Family
ID=11787808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP55011794A Expired JPS5949908B2 (ja) | 1980-02-02 | 1980-02-02 | 透明な真空断熱板 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4358490A (ja) |
JP (1) | JPS5949908B2 (ja) |
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US4808457A (en) * | 1986-08-19 | 1989-02-28 | Whirlpool Corporation | Heavy gas-filled multilayer insulation panels |
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US9205969B2 (en) | 2007-12-11 | 2015-12-08 | Tokitae Llc | Temperature-stabilized storage systems |
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US8215518B2 (en) * | 2007-12-11 | 2012-07-10 | Tokitae Llc | Temperature-stabilized storage containers with directed access |
US8215835B2 (en) * | 2007-12-11 | 2012-07-10 | Tokitae Llc | Temperature-stabilized medicinal storage systems |
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-
1980
- 1980-02-02 JP JP55011794A patent/JPS5949908B2/ja not_active Expired
- 1980-10-27 US US06/200,661 patent/US4358490A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4358490A (en) | 1982-11-09 |
JPS56109754A (en) | 1981-08-31 |
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