JPS598681A - 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。

現在多種の断熱材があるが、大部分は充填する物体の低
熱伝導率を利用したものでこの方式には自ずと限界があ
る。

これに代るものとして断熱層内を約１０Ｔｏｒｒ前後の
高真空とし１分子間の相互の衝突による対流伝熱を防止
した真空断熱法があるが、真空容器の耐圧力的構造から
１円筒状構造体か１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、デユア−瓶等の曲面形構造
体の容器に限定して応用されている。

従来に於ける公知例を、第１図２及び第２図により説明
すると２１は円筒形状の内筒、■−１は内筒ｌの内底部
で負圧側を凸とする半球状とする。

この各々の外面側、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
形のりを筒、２−１は外筒２の外底部で、内側の負圧側
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、内面１等と同様に輻射伝熱防止のため鏡面
仕上げとなっている。３は内筒ｌと外筒２とを接続する
頚部、４は蓋、５は１０−２〜１０°”ｐｏｒｒの真空
とする断面空間で１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、熱伝達損失を皆無に近（減少
させ、頚部３に生じる内筒１．及び内筒２の温度差によ
る熱伝導損失は、頚部３を細く絞ることと耐圧構造上板
厚を薄く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と同時に、構造力学的にも有利で薄
く構成できることから、工作面、原価面１重量面的にも
有利となる。

しかし、冷蔵庫、暖蔵庫、炉、風呂桶、家屋等高性能断
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、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、平面上にＩ　Ｋｑ
　／　ｃ−の荷重を受け、変形、潰れを生じ、゛薄板構
造体のみで、平板状パネルの真空空間を保持することは
不可能である。

これを防止するためには、金属材を大幅に厚くする。又
リブ材、スペーサ材を追加する構造等が考えられるが、
従来例の頚部３に相当する冷熱面の境界となる４辺のコ
ーナ部を介しての熱伝導損失や、リプ、スペーサ材を介
して直接の熱伝導損失が増大し、断熱機能−Ｌの致命的
欠陥となり、この］二、製造原価、加工工数、重量増加
による欠陥を生じ、これまでに平板状の真空断熱材の応
用は皆無であった。

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、外板には薄板の鉄とニッケル、クロームの合金材
を使用し、２平板間の空間保持の耐圧構造材としては、
一定割合で圧縮変形する磁維状、又は粉末状スペーサを
内設し、多量にスペーサがら発生するガスを吸着するゲ
ッターを封入し、合金外板の一部を変形させた平板状の
真空断熱材に関するものである。

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、内面を鏡面仕上げとし、コーナ
アールを小とし浅くプレス成形するもので、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、クロームかどちらか一方を含有す
る合金とする。６−１は、絞り外板１のフランジ、６−
２は、パイプ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よりさらに薄くし、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と平板状
外板７とに罰記合金材を使用する理由は、熱伝導率が鉄
の数分の−となり、これによりフランジ６−１、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相
俟って大幅に減少できる。これと同時にこの合金材は、
洗浄、ベーキング等の処理後の材料表面、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く全ての条件に
効果を持たせることができるためである。８は高密度の
平板状のグラスウールマットで硬化剤、接着材等の附着
物を一切使用しない純ガラスウールで構成する。８−１
はグラスウール繊維で、繊維方向は平板状に構成するグ
ラスウールマット８の厚さ方向、即ち熱伝導を生じさせ
ない断熱方向と直角方向となるようランダムに積層する
。これによってグラスウール繊維８−１は、相互に交差
し接点が点接触となり、接触熱抵抗を増大させ断熱的に
有利にならしめる。８−２は、グラスウールマット８の
密度を上げるために、グラスウール繊維８−１の外側の
繊維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、真空加圧的に通常９
５％以上と圧縮変形の多いものから、高密度で圧縮変形
量の５０％前後に少くした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８−３は２繊維方向
が伝熱方向と一致するが非常に少い繊維数で硬化マット
を構成できるので伝熱的には無視できるものである。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で圧縮
変形量の少い部材として構成できる。しかし樹脂等を混
入硬化させたグラスウールマットではベーキング処理を
行えば、グラスウールマットは樹脂が焼却し硬化能力が
低下し、グラスウールは元の低密度に戻ってしまう欠陥
があり組立が不可能となる。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の絞り
穴６−２に溶接する。１０は、ゲッターで、内部で微量
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。特にグラスウールマット８は、グラスウール繊維８
−１が細径であるため表面積が大量くなる。即ち一般に
１更用されている１０ミクロン径の繊維で構成すると、
ＩＫｆ当り１５３ｍ’となり、ベーキング処理をして単
位面積当りのガス発生量を極力少くしても、全体として
は微量のガスの発生がまぬがれず、これを吸着するゲッ
ター材１０が不可欠となる。このガスを吸着するには、
活性炭のような多孔質物質、ジルコニュウム合金のよう
な活性金属材等があるがその材質に関しては特に規定し
ない。１１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。１２は、他
の実施例の封止切り後の平板形の真空断熱材で、グラス
ウールマット８の代りに粉末スペーサ１３を内蔵させた
もので。

粉末スペーサ１３は、パーライト、シリカアエロゲル等
が使われ、この表面積は、グラスウールマット８と同様
に表面積が非常に大きくなる。

掛る■；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６−２に、真空引きパイプ９を気密溶
接する。これを平板状外板７とともに脱脂、酸洗等のク
リーニング後、数百度のベーキング処理をし、特に真空
容器内面の脱ガスを行い、これと同時にグラスウールマ
ット８も汚染物を取外くためベーキング処理をし、この
後、外板６の絞り凹部にゲッター１０を取付り１次いで
グラスウールマット８を設置し、平板状外板７で蓋をし
、７ランジ６−１部と平板状外板７の外周を気密溶接す
る。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１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の一部を加圧切断す
る。

この場合真空引きパイプ９の切断時に、圧接シールが同
時に行われ内部の真空気密が保持される。

又、真空ポンプを作動させると容器内外にＩＫ４／−の
高圧が掛り、絞り外板６と平板状外板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１
通常のグラスウールの如く大量に変形することなく、少
い変形量で外板の間隙を保持できる。その上、この変形
量は、あらかじめ平板状外板７は、絞り外板６に比較し
剛性を少くして構成しであるためこれが負圧側に変形し
、絞り外板６の変形を防止し、断熱部材としての機器へ
の組込を安易ならしめる。

又、内部真空は、グラスウールマット８が多くの表面積
を有することにより、脱ガス処理を完壁にすることは原
理的に不可能なことである以上、面積当りのガス発生量
が少くても全体としては成る稈度のガス発生はまぬがれ
ず、封止切りの真空容器であっては真空度が劣化してし
まうので、これは、ゲッターｌＯで吸着する必要があり
、グラスウールマット８を内設する以上不可欠である。

断熱機能に関しては、スペーサとなるグラスウールマッ
ト８のグラスウール繊維８−１部は、伝熱方向と直角方
向に点接触で多数積層され、これが接触熱抵抗となって
大幅に増大する。又これと同時にグラスウール繊維８−
１が多層となりスーパーインシュレーションと同機能と
なり輻射伝熱を防止できる。さらに絞り外板６と平板状
外板７との接合部に生じる熱伝導による廻り込み損失は
、この外板が耐圧容器でなく、単に真空遮断面となる機
能を持たせるのみであり、工作限界まで薄くし目的を達
成できるｉａであるためと２本発明で採用の合金材の低
熱伝導率によって大幅に低減できる。この様に全ての伝
熱損失を防止し、優れた断熱機能を有することができる
。

この様に、薄い金属材料、グラスウールマット、ゲッタ
ー、真空引きパイプの組合せにより、軽鼠、安価で、工
作が容易であり、断熱能力に優れた−１−１長期間真空
度の劣化のないものであり、効果は甚大である。

他の実施例として、グラスウールマット８の代りに、粉
末スペーサ１３を封入した真空断熱材１２であっても、
グラスウールマット８と同様に表面積が大きくなりゲッ
ターｌＯを内設させることは不可欠である。この様に構
成した真空断熱材１２も機能的には、前述例の真空断熱
材１１と全く変らない効果を有するものである。

【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１本発明真空断熱材の斜視図、第４
図は、絞り外板の内面構造図２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ツ）
Ａ方向の拡大図、第７図は、第５図のＢ方向拡大図、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縦断面構造説明図、第１０図は、他
の実施例の封ＩＩ：、切り後の縦断面構造説明図である
。 ６・・・絞り外板、７・・・平板状外板、８・・・グラ
スウールマット、９・・・直空引きパイプ、１０・・・
ゲッター、１１・・・真空断熱材、１２・・・真空断熱
材、１３・・・粉末スペーサ。 第１図 第　２　図 第５図 剪６図 第　７　図 第８図 第９図 手続補正書防幻 事件の表示 昭和　５７年特許願第　１１３９０６　　号発明の名称
　　真空断熱材 補正をする者 名　　ｊ′１．　　　　Ｌ　５１０１株式会社　　１］
　　立　製　作　所ＩＩ　　表　ｒ　　三　　　１１　
　　勝　　茂代　　　理　　　人 補正の対象明細書全欄。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、細径のグラスウール繊維（’８−１）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にこの繊維方向と直角方向、即ち伝
   熱方向にペネトレーション繊維（８−２’）を縫込み高
   密度として真空加圧時の変形量を少くした純ガラス製の
   グラスウールマット（８）を構成し、真空引きパイプ（
   ９）を外面側に、ガス吸着用のゲッター（１０）を内面
   側に取付けた薄板の絞り外板（６）に。 グラスウール繊維（８−１）がこの而と平行になるよう
   グラスウールマット（８）を内設し。 平板状タシ板（７）で蓋をし外周を密封溶接し、ベーキ
   ングをしながら内部を真空とし、真空引きパイプ（９）
   の一部を加圧切断して構成したことを特徴とする平板状
   の真空断熱材。 ２、絞り外板（６）、及び平板状９Ｆ板（７）は、鉄、
   ニッケル、クロームの合金か、鉄にニッケル、又はクロ
   ームの少なくとも一方で合金とした薄板を使用したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の平板状の真空
   断熱材。 ３、　　りｙスウールマット（８）に代り、粉末スペー
   サ（１３）を封入したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項及び第２項記載の平板状の真空断熱材。