JPS61250481A - 真空断熱構造体 - Google Patents

真空断熱構造体

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JPS61250481A
JPS61250481A JP60089253A JP8925385A JPS61250481A JP S61250481 A JPS61250481 A JP S61250481A JP 60089253 A JP60089253 A JP 60089253A JP 8925385 A JP8925385 A JP 8925385A JP S61250481 A JPS61250481 A JP S61250481A
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JP
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vacuum
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silica
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molded
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JP60089253A
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修三 徳満
吉保 延藤
幸信 星田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】 産業上の利用分野 本発明は断熱性能にすぐれた真空断熱構造体に関するも
のである。
従来の技術 一般に冷凍コンテナ、液化ガス貯槽等の高性能の断熱を
要する構造体では、断熱性能を向上させるために断熱壁
を真空構造体にすることは良く知られている。
しかるに断熱壁を真空構造体に形成する場合には、真空
構造体を形成する内外壁(金属容器)に真空荷重(I 
Ky/c111)がかかり、このため、金属容器には真
空荷重に充分耐え得るよう厚肉材料を使用することにな
る◇しかしながら金属容器として厚肉材料を使用すると
、重量が重くなると共に、加工に極めて多くの労力を費
やすばかりか、第2図に示すような厚肉材料で構成され
た真、空断熱構造体では、真空空間1を伝わる熱は少な
いけれども、面部2aもしくは2bから、額部3aおよ
び3bを伝わって、面部2bもしくは2aに逃げる熱が
増大するという欠点があった。このようなことから薄肉
材料の金属容器を使用し得る真空断熱構造体が種々開発
されている。この種の真空断熱構造体は、内外壁の間に
真空荷重を受けるため、耐圧縮性の成形断熱材を支持材
として装填するものであるが、耐圧縮性を満足するもの
は一般に嵩比重が大きくなり、熱伝導度が大きくなり断
熱性能の点で問題があった。
上述のような現状から、ケイ酸カルシウムのような連続
開気孔構造を有する耐圧縮性、軽量の無機質材料成形体
を支持材として使用し、10  torr以下の真空断
熱構造体が提案されている。
この成形体は耐圧縮荷重が2Ky/ly1以上であり、
しかも嵩比重が0.1g/CC程度と軽く、さらに連続
開気孔構造を有しているため、真空排気効果も著しいも
のである。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、ケイ酸カルシウム成形体は、直径数10
μmのイガグリ結晶が成長して絡み合い数10μm以下
の比較的大きな空気孔を形成してなるものであるため、
輻射防止能が小さく、また結晶間の固体熱伝導、結晶と
金属容器の間の熱伝導が比較的大きく、10  tor
r以下の真空下での熱伝導度は、0.01 Kcal 
/mh℃程度(常圧下テは0.03Kcal /mh℃
)でアシ、比較的大きい。
また熱伝導度の低い断熱材としては、パーライト、シラ
スバルーン、ガラスバルーンのような微小粉体(10t
orτ以下の真空下での熱伝導度約0.002Kcal
 /mhtl:、但し常圧下では0.02Kaal/m
h’C)や、ガラスウール、シリカアルミナウール、シ
リカウール、カーボンウール等の繊維状物質(10to
rr以下の真空下での熱伝導度約0.003Kcal 
/mh’C1但し常圧下では0.03Kc41’/mh
℃)がある。しかし繊維状物質はもちろん真空荷重に耐
えられず、粉体の断熱材であっても、パーライト等の粉
体は独立気泡となっていて、ガスを内蔵しており、真空
荷重を受けると気泡が破壊して内蔵ガスを放出するため
、荷重を受けることが不可能である。このため、真空下
でこれらの断熱材を使用する場合は、金属容器として厚
肉材料を使用することが必要となり、重量が重くなるこ
とは必定である。
本発明は、このような真空断熱構造体の欠点を改良しよ
うとするものであり、安価で断熱性能に優れ、かつ真空
排気操作が容易で軽量の真空断熱構造体を提供すること
を目的とするものである0問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、シラン誘導体の
熱処理または熱分解などの乾式法に比べて非常に安価な
湿式法によって得られる、−次粒子径がサブミクロン以
下の超微粒子シリカを主材とし、これを繊維状物質と絡
み合わせて成形し、低熱伝導率の断熱材としたものを支
持材として用いるものである。
すなわち、金属容器中に支持材を充填し、この金属容器
を密閉した後、この金属容器内を真空にしてなる真空断
熱構造体において、前記支持材を、ケイ酸ソーダを酸で
分解する方法、アルカリ土類金属ケイ酸塩を酸で分解す
る方法、あるいは酸性白土を酸で分解する方法などの湿
式法によって得られる超微粒子シリカと繊維強化材を混
合、圧縮した成形体により構成したものである。
また、特に真空断熱構造体の内外壁間の温度差が大きい
場合は、前記超微粒子シリカと繊維強化材に微小な乳化
剤を混合し、圧縮成形して、これを支持材として用いる
ことによシ、輻射防止効果を大きくするようにしたもの
である。
作  用 シリカの超微粒子を多孔体に単独で成形することは困難
である。またバインダーを用いて成形すると固体熱伝導
が大きくなる。そこで超微粒子シリカと繊維状物質を高
速で攪拌混合し、圧縮成形することは良く知られている
この方法によれば、2Ky/cr/1以上の圧縮強度を
持ち、かつサブミクロン以下の気孔を90チ近く持つ微
小多孔体の支持材を得ることができる0この支持材は、
粒子がサブミクロン以下であるため、乳化剤を添加せず
超微粒子シリカだけの場合でも、ケイ酸カルシウム成形
体にくらべて輻射防止効果が大きい0内外壁間や温度差
が大きい場合は、本来の支持材の断熱性能、気孔の大き
さに影響を及ぼさない程度の粒径材質の乳化剤を混合す
ることによって、一層輻射防止効果を向上させることが
できる。
またこの支持材は、粒子と粒子の点接触9粒子冬と繊維
の点接触で成形されているため、気孔率はケイ酸カルシ
ウムの約96%にくらべて小さいが、固体間の熱伝導は
小さい。
しかし、この支持材は常圧ではケイ酸カルシウムと同様
に5〜10%の水分を吸着するため、熱伝導率は約0.
03 Kcal /mht:とそれ程優れたものではな
いが、吸着水分の影響のない減圧下では、ケイ酸カルシ
ウムよりはるかに優れた断熱性能を示す。
一方、上記支持材は径がサブミクロy以下の連続気孔で
構成され、かつケイ酸カルシウム成形体よりはるかに小
さな気孔であり、したがって真空度を数Torr以下に
すれば、空気の対流、空気分子間の熱伝導はなくなる。
実施例 以下、本発明の実施例について具体的に説明する0 本発明の支持材の主材として用いる超微粒子シリカは、
ケイ酸ソーダを酸で分解して得られる非晶質シリカのよ
うなものであり、一般に湿式性超微粒子シリカまたは湿
式法ホワイトカーボンと呼ばれておシ、例えば徳山曹達
′!RTokugi1等がある。
繊維強化材としては、シリカアルミナウール、シリカウ
ール、ガラスウール、アルミナファイバー等があるが、
真空引き温度をなるべく高くでき、かつ安価で繊維径が
細いという理由で、シリカアルミナウールが好ましい。
乳化剤としては、基本的には3種の異なるタイプの一つ
であるか、またはその種のタイプの組み合わせであっぞ
1い。これらの基本的タイプは、(イ)反射タイプ  
例えば金属粉末類(ロ)散乱タイプ  例えば酸化チタ
ン、ジルコン、チタン酸カリウムウィ スカー e9  吸収タイプ  例えばカーボンブラックである
湿式性超微粒子シリカと繊維強化材のみの場合は、湿式
性超微粒子シリカ93〜98重量部、繊維強化材2〜7
重量部を高速で攪拌混合し、成形型中でプL/ス成形し
、嵩密度0.22−o、5sKP/m′(気孔率83〜
89%)の支持材とする。
一方、乳化剤を混合する場合は、超微粒子シリカ60〜
76重量部、繊維強化材2〜7重量部、乳化剤25〜4
0重量部を高速で攪拌混合し、成形型中でプレス成形し
、嵩密度0.29〜o、4eKνM(気孔率83〜89
チ)の支持材とする。
上記2種類の超微粒子シリカ成形体は、耐熱性約aso
c、常圧における熱伝導率0.025Kcal/mh’
c〜0.035 Kcal/mh’c (50’C) 
、耐圧縮性2 Ky/cr/i以上を有しており、また
連続開気孔構造である。
さて、超微粒子シリカ成形体は、上記のように攪拌、混
合、プレス成形して製造され、放出するガスは大気中か
ら吸湿している水分のみである。
しかして上記のような超微粒子シリカ成形体を真空断熱
容器の支持材として使用する場合には、まず、この所定
形状の超微粒子シリカ成形体を加熱炉で予め乾燥処理す
る。この超微粒子シリカ成形体の乾燥条件は、通常約2
00℃で2時間程度保持すればほぼ恒量となる。この処
理によって、シラノール基は残るが、成形体内の吸着水
分はほとんど確実に除去される。更に高温を採用すれば
加熱時間は格段に短縮される。
次いで第1図に示すような薄肉の金属面部11a。
11b、金属額部12a、12bで構成された容器に、
予備加熱された上記支持材13を充填する。前記金属面
部11a、11bと金属額部12&、12b−は、それ
ぞれの端部において溶接または巻締めなどにより取り付
けることによって密閉される。そして金属面部11bに
は封止弁14を有する排気管15が埋め込み構造により
取り付けられている。
この後、外部より100℃以上のなるべく高温で加熱し
ながら短時間に真空引きする。この操作により、前記支
持材13内の水分はほとんど放出され、さらに他の放出
ガスも放出され、支持材13内は高真空度に保持される
。そして前記封止弁14を密閉することにより、金属容
器内に支持材13が充填され、かつこの支持材13内が
真空に保持された真空断熱構造体が製造される。なお、
この場合、保持真空度1 torrで断熱性能は十分に
発揮できる。
次に本発明の二つの実施例について説明する。
(実施例1) 次に示すような配合の原料を日本アイリッヒ■製送流式
高速混合機を用い、5.00Or 、p、mで混′合し
た〇 湿式性超微粒子シリカ(徳山曹達製Tokusil P
)62重量部 酸化チタン    (デグサ製T 1tani%xnO
xideP−25) 33重量部 シリカアルミナウール(イビデン製イビウールパルク)
6重量部 上記混合物を成形型に入れてプレス成形し、幅1.00
0W+、長さ2,000+m、厚さ15ots、嵩密度
0.319/cyA の支持材13とした。この支持材
13は連続開気孔構造で、耐圧縮性は2 KP/cr1
以上を有している。
上記のように成形されたままの支持材13の常圧におけ
る熱伝導率は0.030 Kcal/mhtl: (5
0℃)であり、これはケイ酸カルシウム成形体に比べ特
に優れたものではない。これは大気中の水分を吸湿して
いるためと思われる。しかし、水分の影響のない真空中
での熱伝導率は60℃で0.005Kcal /mh℃
、200℃でも0.008Kcal/mh℃と優れてい
る。
そこで、支持材13をオープンに入れ、200℃で2時
間加熱処理を行ない脱湿した。この支持材13を厚み0
.2Wの5US304の金属面部11a。
11bと厚み0.08M!Rの5US304の金属額部
12a。
12bで構成された容器に充填する。
上記支持材13を充填した金属容器内は、100℃以上
の高温で短時間のうちに真空度1 torr以下の真空
断熱構造体とした。
(実施例2) 次に示すような配合の原料を実施例1と同様な方法で混
合した。
湿式性超微粒子シリカ(徳山曹達JjJTolcusi
l P )96重量部 シリカアルミナウール(イビデン製イビウールバルク)
6重量部 上記混合物を成形型に入れてプレス成形し、幅1.00
0m、長さ2,000mm、厚さ50mm、嵩密度o、
2411/dの支持材13とした。この支持材13は連
続開気孔構造で、耐圧縮性は2 Kp/i以上を有して
いる。
上記のように成形されたままの支持材13の常圧におけ
る熱伝導率は0.028Kcal /mh℃(50℃)
であシ、水分の影響のない真空中での熱伝導率は60℃
で0.0046Kaal/mhT:、200℃では、0
.012K cal /mht:である。これらは、従
来のケイ酸カルシウム成形体にくらべ優れたものである
が、高温雰囲気で輻射の影響が大きくなると、乳化剤を
添加している実施例1よυも断熱性能は劣る。
成形した支持材13を実施例1と同様に、支持材13を
予備加熱して吸着水を放出させた後、厚み0.2mm0
 S U S 304の金属面部11a、11bと厚み
0.08wの5US304の金属額部12a。
12bで構成された容器に充填し、容器内を高温雰囲気
で短時間のうちに、真空度1 torr以下の真空断熱
構造体とした。
実施例1.2共に支持材13の耐熱は約860℃である
が、ステンレスの酸化着色を考慮すると、260℃まで
はテンパーカラーもつくことなく使える。
発明の効果 以上のように本発明によれば、低熱伝導率で耐圧縮性に
優れた超微粒子シリカ成形体を支持材としているため、
薄肉の金属容器が使え、その結果、軽量で断熱性能に優
れた真空断熱構造体を得ることができ、さらに本発明は
超微粒子シリカとして湿式法のものを使うため、安価な
真空断熱構造体が得られる。
一方、従来のケイ酸カルシウム成形体を支持材として使
った場合は、真空度か10  Torr以下必要である
が、超微粒子シリカ成形体の気孔はサブミクロン以下で
あるため、ITorτ以下でよく、一層真空引き作業が
容易である。また、真空度が小さいため、金属容器から
のガスの放出も少なく、さらに超微粒子シリカのゲッタ
ー作用もあるため、極めて断熱性能の経年変化が少ない
ものである。
さらに乳化剤を添加すれば、高温においても断熱性能に
優れた真空断熱構造体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す真空断熱構造体の断面
図、第2図は従来の真空断熱構造体の断面図である。 11a、11b・・・・・・金属面部、12a、12b
・・・・・・金属額部、13・・・・・・支持材。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1j
−え奇符 第 2 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属容器中に支持材を充填し、この金属容器を密
    閉した後、この金属容器内を真空にしてなる真空断熱構
    造体において、前記支持材を、湿式法によつて得られる
    超微粒子シリカと繊維強化材を混合、圧縮した成形体に
    より構成した真空断熱構造体。
  2. (2)支持材を乳化剤を含有する成形体により構成した
    特許請求の範囲第1項記載の真空断熱構造体。
JP60089253A 1985-04-25 1985-04-25 真空断熱構造体 Granted JPS61250481A (ja)

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JP60089253A JPS61250481A (ja) 1985-04-25 1985-04-25 真空断熱構造体

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JP60089253A JPS61250481A (ja) 1985-04-25 1985-04-25 真空断熱構造体

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JPS61250481A true JPS61250481A (ja) 1986-11-07
JPH0446348B2 JPH0446348B2 (ja) 1992-07-29

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JP60089253A Granted JPS61250481A (ja) 1985-04-25 1985-04-25 真空断熱構造体

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106415107A (zh) * 2014-05-30 2017-02-15 旭硝子株式会社 真空隔热材料

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106415107A (zh) * 2014-05-30 2017-02-15 旭硝子株式会社 真空隔热材料

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JPH0446348B2 (ja) 1992-07-29

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