(57)【要約】真空パネル（２）が記載されており、真空パネル（２）は円筒状物体（１）の断熱が可能であって、ほぼ長方形の二つの主面を備えていて、一枚以上のバリアシートから作られた可撓性のある外被（４）の形をなしていて、不連続もしくは多孔性で無機もしくは高分子の充填物質（３）を含んでいる。パネルは、その厚さと前記円筒状物体の側壁の最小曲げ半径との比率が、パネルの無傷の状態を損なうことなしにパネルを丸くすることを可能とするために十分小さくなるような厚さをもっており、また物体（１）の周りを少なくとも二回回転することが可能な長さをもっている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁（Ｓ´）と外周として曲線（Ｃ´）を有する二つの底面とをもっている、全長Ｌの円筒状物体（１）の断熱用真空パネル（２）であって、前記パネルが、二枚のほぼ長方形の主面を備えており、そして一枚以上のバリアシートから作られた可撓性のある外被（４）の形をなしており、前記外被が、不連続もしくは多孔性で無機のもしくは高分子の充填物質（３）を含んでいる真空パネル（２）において：
パネルの厚さ（ｈ）が、所望の断熱厚さの半分以下であって、パネルの厚さと曲線（Ｃ´）の最小曲げ半径（ｒ）との間の比率（ｈ／ｒ）が、前記曲線のどの点においても、パネルの充填物質によって決まっている値より小であり；
パネルの一つの辺が、前記曲線（Ｃ´）の長さの少なくとも二倍に等しい長さ（ｌ２）をもっているところの、真空パネル（２）。
【請求項２】
充填物質（３）が連続気泡ポリウレタンフォームであり、比率（ｈ／ｒ）が約０．２０未満であるところの、請求項１に記載の真空パネル。
【請求項３】
充填物質（３）が連続気泡ポリスチレンフォームであり、比率（ｈ／ｒ）が約０．１８未満であるところの、請求項１に記載の真空パネル。
【請求項４】
充填物質が粉末であり、比率（ｈ／ｒ）が約０．１０未満であるところの、請求項１に記載の真空パネル。
【請求項５】
前記曲線（Ｃ´）が円周であるところの、請求項１に記載の真空パネル。
【請求項６】
一つの辺が、円筒状物体（１）の全長Ｌに若しくは前記全長Ｌの約数に、等しい長さ（ｌ１）をもっているところの、請求項１に記載の真空パネル。
【請求項７】
外被（４）が一層以上の多層シートから作られていて、前記多層シートが、良好な可塑性を有する少なくとも一層の高分子材料の層と、大気ガスに対する遮断性をもった材質の少なくとも一層の遮断層と、少なくとも別の熱融着可能な高分子の層とを具備しているところの、請求項１に記載の真空パネル。
【請求項８】
遮断層が、４から１０μｍに含まれる厚さを持ったアルミニウムで作られているところの、請求項７に記載の真空パネル。
【請求項９】
吸着物質または吸着素子を更に含んでいる、請求項１に記載の真空パネル。
【請求項１０】
前記吸着素子が、少なくとも一つの化学的吸湿剤、並びに遷移金属酸化物中から選択された少なくとも一つの成分、並びにバリウム及びリチウムをベースにした合金を具備しているところの、請求項９に記載の真空パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ほぼ円筒状の物体の断熱を得ることができる真空パネルに関するものである。
【０００２】
真空パネルの特にプラスチック材料で作られたものは、約１００℃未満の温度における断熱が必要とされる全ての分野においてますます使用されている。用途の例としては、家庭用及び工業用冷蔵庫の壁面、又は飲料自動販売機（ここでの断熱は、とりわけ通常約７０℃のホットドリンクの部分をコールドドリンクの部分から分離するために必要とされている）の壁面、又は例えば低温若しくは冷凍の薬品若しくは食品の断熱輸送用容器の壁面を挙げることができる。更に、建築分野若しくは自動車工業におけるこれらのパネルの用途が研究されている。
【０００３】
知られているように、真空パネルは、一般的には数十若しくは数百ミクロンメートルの厚さの外被の形をしていて、その中に数ミリメートルと数センチメートルとの間の厚さを持っている充填物質が充填されている。
【０００４】
パネルの二面間の伝熱は四つの主要な現象、即ち充填物質内の伝導と；パネル内の僅少のガスの存在による対流と；パネル内側での放射伝達と；最後に、外被を形作っているシート若しくは複数のシートにおける伝導との合計によっており、また前記シートにおける伝導は、本技術分野で“表皮効果”として知られており、前記シートの溶着領域におけるパネル縁に形作られる熱ブリッジを通してあり得るものである。
【０００５】
外被は、大気ガスがパネル内側へ流入することを防ぐ（若しくは可能な限り低減させる）機能をもっており、そのため全伝熱量に対する対流の寄与率を低下させている。この目的のために外被は、出来る限り小さなガス透過性をもっていることで特徴付けられる所謂“バリア”シートから作られ、この“バリア”シートは単一構成要素の形を成していてよいが、より多くの場合には異なる構成要素の多層材である。多層材の場合、遮断効果は構成要素の層の一つによって与えられ、これに対して他の層が一般的に機械的支持機能及び遮断層保護機能を有している。最も強力な遮断効果は金属シート（一般的に約４〜約１０μｍの厚さのアルミニウム）を二枚以上のプラスチック材料シートの間に差し挟むことにより得られる。金属が良好な熱伝導物質であるので、アルミニウム層の厚さは、ガス流入に対する遮断効果を最大化する必要性と表皮効果を最小にする必要性との兼ね合いにより決められる。
【０００６】
充填物質は、パネルの中に真空が生み出されたときに、外被の対向する二面を離間させる機能を有している。この物質は、シリカ粉末、ガラス繊維、エーロゲル（ａｅｒｏｇｅｌｓ）、若しくは珪藻土、その他のような無機物、または板及び粉末の両方の形を成すポリウレタン若しくはポリスチレンの硬質フォームのような有機物であってよい。充填物質は、いずれにしろ多孔性若しくは不連続なものであり、その結果小孔若しくは隙間が真空にされることが可能である。充填物質（及びそれ故パネル）の厚さは、所望の断熱特性により決められる。より良い断熱は明らかに充填物質のより厚い厚さから得られる。大気ガスのパネル内への微量の浸透は実際上避けられないので、これらのパネルは、大部分の場合において、パネル内の圧力を所定値に維持するように、これらのガスを吸着することができる一つ以上の（通常吸着物質と呼ばれている）物質も含んでいる。
【０００７】
公知の真空パネルは、硬くそして一般的に平らな形態である。多くの用途においてこれらのパネルを使用することが望ましいことであっても、しかし断熱しなければならない面は、湾曲していて主に円筒状である。室温と温度差のある流体の移送用配管、例えば空調用若しくは暖房用配管、または工場における流体移送用配管、の場合のようなこれらの用途の一部においては、断熱材は外に見えて取り付けられることがある。代わりに、浴槽加熱、またはデュワー瓶若しくは魔法瓶のような容器、または極寒地帯における油輸送用配管のような場合には、断熱材が内側の間にある空間に設けられることがある。
【０００８】
平らではない面をもつ物体の断熱を実施するために今まで使用されてきた方法の一つは、例えば接着剤を使ってパネルの縁を互いに貼り付けることによりいくつかの平面パネルを互いに接続することにあり、そのため断熱されるべき物体の形状にパネルを適合させるように接合部の線に沿って曲げることが可能な複合構造体を得ている。しかしながら、パネルの組立体が断熱されるべき面に（僅かの箇所以外は）密着しないこと、及びこれに加えて熱伝達が、断熱効果が僅かであるという結果から、接合部で生じることのために、この解決法はさほど満足できるものではない。
【０００９】
英国企業ＩＣＩの名義で出願されている国際特許出願公開第９６／３２６０５号（ＷＯ ９６／３２６０５）が、非平面形状を持った硬い真空パネルの製造方法を説明している。その方法は、排気工程に先立って、充填物質（所望のパネル厚さに等しい厚さを持ったポリマーフォームの板）に適切な幅と深さをもって所望の方向に配列された溝を作ることにある。その後、充填物質は外被の中に差し挟まれ、そして組立体は排気工程の対象となる。最後に、真空パネルは封止される。最初の大気暴露において、外被は大気圧力によって溝の面に付着させられる。外被に作用している張力のために、パネルは溝に沿って曲がりそして目的の非平面形状を呈する。平行で比較的近接した一連の溝の手段によって、結果として生じるパネルの形状はほぼ円筒状である。
【００１０】
しかしながら、この方法は多くの欠点を持っている。第一に、パネルの厚さは、パネルのあらゆる部分において不均一であって、曲げ線でより薄く、そのためこの曲げ線に沿って断熱特性の低下を招く。第二に、引張り応力が溝に生ずることに続いて、微視的な破壊部も外被に発生することがあり、そして前記破壊部がパネル内側へのガス浸透用の優先的経路になり、そのためパネルそれ自身の断熱性に永久的な障害を生じさせる。更に、溝の、形状、サイズ、間隔、及び相互の配置が非平面パネルの最終形状を固定的に決定し、その結果このようなパネルは、単一の用途毎に専用に製造されなければならない。最後に、これらのパネルの曲がりは、最初の大気への暴露において、従って製造工程中若しくは製造工程の直後に生じる。従ってこれらのパネルは、それらが製造されると直ぐ、パネルの保管と輸送を不利にする顕著な全体サイズをもつこととなる。
【００１１】
従って、本発明の目的は、前記欠点の無い、円筒状湾曲側面をもった物体の断熱用真空パネルを提供することである。前記目的は、主な特徴が第一番目の請求項に規定されて、他の特徴が第二番目以降の請求項に規定された真空パネルによって達成される。
【００１２】
本発明によるパネルの利点と特徴が、添付図の参照と本発明の一つの実施例の以下の詳細な説明から、本技術分野に知識を有する者には明らかとなるであろう。
【００１３】
本発明によるパネルは、厚さの薄いパネルを、断熱すべき物体の周りに少なくとも二回巻くことにより所望の総合断熱厚さを作り出しているので、従来技術によるパネルとは異なっている。
【００１４】
この新しい構造は多くの利点を生じさせる。第一に、従来のパネルでは、周囲環境の熱が外被を形作っている外のシートに伝えられ、そしてパネルの縁を通して、断熱すべき物体に接触しているシートに伝えられる。これに対して本発明によるパネルでは、周囲環境と接している部分は、巻かれたパネルの次の層へ外被を経由して熱を伝える。そのため熱は、断熱すべき前記物体に到達する前に、パネルのより内側の面に沿った螺旋状経路を伝わらなければならない。このように、表皮効果は、パネルの二面間の熱伝導への寄与としては無視できる値まで大きく低減される。
【００１５】
更に本発明によるパネルでは、断熱厚さは、パネルの一定厚さの倍数として得られるので、減少した厚さとそれ故パネル二面間のより大きな熱伝導性とをもった領域に相当する国際特許出願公開第９６／３２６０５号の溝を回避している。更に、国際特許出願公開第９６／３２６０５号のパネルに関して、本発明による真空パネルでは、外被の内側に形作られたいくつかの小さな皺は、それらが小さな存在物であるために、外被それ自身の破壊とその結果の大気ガスのパネル内側方向への浸透とを引き起こさない。
【００１６】
最後に、これらの断熱の長所に加えて、本発明の真空パネルは、平らな形状で製造され、保管され、そして最終用途の場所に輸送され、空間と費用との顕著な利益を伴う。そして各々のパネルは、効率的な使用の時と場所において、断熱するための物体の周りに巻きつけられて固定される。
【００１７】
本発明の理解に関連したいくつかの幾何学的な定義と条件とが、図１及び２を参照して以下に報告されている。
【００１８】
用語“円筒”（及びそれから派生する用語）は本発明では、円筒の最も広い意味で使われることとなり、図１に示されるように、即ち面Ｓは、平面Ｐとある角度αで交わっていて且つ前記平面Ｐに置かれた閉曲線Ｃに沿って直線Ｒ自身に対して平行に移動する直線Ｒによって決定される。
【００１９】
図２は一般的な固体の物体１を示しており、前記固体の物体１は本発明によるパネルを使って断熱され得るものである。この固体の物体は、図１の円筒状面Ｓの部分の形を成していて且つ全長Ｌを有している側壁Ｓ´と、底面の外周として曲線Ｃ´を有している二つの底面とをもっている。前記二つの底面は、面Ｓとこの場合では直線Ｒに直角に示されている二つの平行な面との交差によって形成され、その結果曲線Ｃ及びＣ´は角度αが９０度の場合において等しくなる。物体１は、中実であってよいが、真空パネルの普通の用途、例えば流体用容器若しくは配管の場合では中空のことがある。
【００２０】
本発明によるパネルの最も重要な実際上の用途は、側壁Ｓ´が、角度αが９０度のときに得られる面Ｓの部分であり、且つ曲線Ｃ´が、円周（普通の前記円筒の）である物体の断熱に対するものである。
【００２１】
図３を参照すると、本発明による真空パネル２が、例えば多層の外被４の内部に充填物質３を閉じ込めるという公知の方法において形作られることが示されている。パネル２は、非常に薄い厚さｈと横寸法ｌ１及びｌ２とをもっている平行六面体の形状である。その形状は、充填物質が例えば高分子フォームの板のとき、充填物質によってパネルに与えられる。充填物質がそれ自身の形をもたない（粉末の）場合にはパネルは、粉末を外被に注入してパネルが適切な型に保持されている間に外被を排気することにより、及び最終的な外被を形作るために外被の開放縁を最後に封止することにより、製造中に形状化される。そして型を使用して与えられた形状は、外被を介して粉末に作用する外部圧力により維持され、その結果、形状がコンパクトに保たれる。本発明の目的のために、充填物質としては高分子フォーム、特に真空パネルの分野でよく知られた連続気泡硬質ポリウレタン板の使用が好ましい。
【００２２】
外被４の製造に対しては特に多層シートが適しており、前記多層シートは、良好な機械的特性、特に多層の機械的支持を形作る可塑性を備えた高分子材料の、比較的厚い厚さをもっている少なくとも一つの層と；大気ガスの方への遮断特性をもった材料であって、高分子材料若しくは無機材料であってよいが、好ましくは金属であり更に好ましくはアルミニウムであるところの材料の少なくとも一つの層と；遮断層に対する被覆と機械的保護としての少なくとも別の高分子層とを通常は具備している。一つの層を別の層の上に置いた五層、六層若しくは更なる層の形を成す多層もまた普通である。これらのものから開始される外被の製造は通常、本分野において知られている技術である熱融着によって為される。
【００２３】
少なくとも十五年間の寿命を保証するため、本発明によるパネルが一つ以上の吸着物質を含んでいることが好ましく、前記吸着物質は湿気及び他の大気ガスを化学的に吸着することができる物質である。二または三の吸着物質をもった吸着装置の使用が好ましく、前記二又は三の吸着物質は少なくとも一つの化学的吸湿剤と（水素、ＣＯ、及び炭化水素の吸着機能を主にもっている）遷移金属酸化物の中から選択された少なくとも一つの成分と（主に窒素吸着機能をもっている）バリウムとリチウムとをベースにした合金とを含んでいる。この種のさまざまな吸着装置が出願者からコンボゲッター（ＣＯＭＢＯＧＥＴＴＥＲ）（登録商標）という名称で販売されており、前記コンボゲッターの中では特に、吸湿剤並びにバリウム及びリチウムをベースにした合金の粉末を含んでいて、欧州特許第７６９１１７号（ＥＰ−Ｂ−７６９１１７）に記載されている吸着装置と；吸湿剤並びに遷移金属酸化物を含んでいてバリウム及びリチウムをベースにした合金粉末が随意的に添加された、欧州特許出願第７５７９２０号（ＥＰ−Ａ−７５７９２０）に記載された吸収装置とがある。
【００２４】
パネルの厚さｈは、パネルをその無傷の状態を損なうことなしに曲げることができるようでなければならない。この特徴は、パネルの充填物質及び予想される用途の両方に左右される。平らな可撓性のある物体をそれが湾曲するように弾性的に変形させることが、物体の異なる点に力を加えることにより可能であることが、一般的に知られている。前記力は、材料の機械的特性に依存していて各々の材料に関して異なっている比例定数で、物体の厚さの三乗に正比例し、及び所望の曲げ半径に反比例する。この関係により、ある一定の厚さをもった初期的に平らなパネルに加える力を増加させることにより、曲率の増加が得られる。しかしパネルが過大な力を受けると、パネルは壊れる。決まった用途に決まったパネルを使用することの実現性を決める際の最も重要なパラメータは、ｈ／ｒ比である。ここでｈはパネルの厚さであり、ｒは曲線Ｃ´（曲線Ｃ´は物体１の断面を形作っている）の曲げ半径である。図４の図形に関連して、曲線Ｃ´のいかなる点においても、本発明によるパネルは、比率ｈ／ｒが各々の充填物質に関しての所定の値より大きいことがあってはならない。比率ｈ／ｒの最大値が、ポリウレタン硬質フォームに関しては約０．２０、ポリスチレンフォームの板に関しては約０．１８、及び粉末充填物質に関しては約０．１０であることが見出されている。実際的な例として、約５０ｍｍの最小曲げ半径を有する物体の周りに巻きつけられる、ポリウレタンフォーム充填材をもっていてるパネルは、約１０ｍｍの最大厚さを持つことが可能である。この厚さを有するポリウレタンフォームの板は、厚板を水平にその主面に平行に切ることにより得ることができ、前記厚板は、既知の種類の平面パネルの製造にしばしば用いられているものである。代わりに、本技術分野で知られている手順により圧縮することによって前記板の厚さを薄くすることが可能である。
【００２５】
図４に示されるパネルは、円筒状物体の湾曲した側壁Ｓ´の周りに少なくとも二回巻きつけられることに適している。従って、前記パネルの対向する主要な二側面は、辺ｌ１及びｌ２を持った長方形である。寸法の一つ（図の例でのｌ２）は、曲線Ｃ´の全長に対して約二倍であり、そのため断熱するための物体の周りに少なくとも二巻きすることが可能である。これに対して辺ｌ１は、断熱されるべき物体の全長Ｌと等しいか、または物体の約数に等しい。実際のところ、図５に示されるように、物体１が過大なサイズでなければ、物体の断熱はただ一枚のパネル２から得ることができ、代わりに図６に示されるように、サイズＬが大きい（例えば、物体１が管の場合）場合、物体の断熱は並べて配置されたより多くのパネル２´、２´´、２´´´…から得ることが好ましい。
【００２６】
最後に、本発明によるパネルは、例えば公衆用途用の断熱配管のために、見えて配置されることがある。代わりに、特に表面Ｓ´と周囲環境との間の維持すべき温度差が大きいときに、これらのパネルが内側の中間の空間に配置されることがある。このような状況は例えば魔法瓶におけるデュアー瓶の用途、または極低温配管もしくは北極地方のような極寒地帯に配置された配管に生ずる。中間の空間での使用の場合、パネルの厚さｈは、前述の要求事項を満たすことに加えて、中間の空間の厚さの半分より大であってはならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、円筒の幾何学的な広い定義による円筒の例を示した図である。
【図２】図２は、図１から得られた直円筒状物体を示した図であり、前記直円筒状物体は本発明によるパネルを使用して断熱されることがあるものである。
【図３】図３は、本発明による真空パネルの平面形における切取図である。
【図４】図４は、本発明によるパネルにより満足されなければならない幾何学的必要条件の概略図である。
【図５】図５は、本発明によるパネルの適用事例の斜視図である。
【図６】図６は、本発明によるパネルの適用事例の斜視図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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