JPH0460948B2 - - Google Patents

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JPH0460948B2
JPH0460948B2 JP58177861A JP17786183A JPH0460948B2 JP H0460948 B2 JPH0460948 B2 JP H0460948B2 JP 58177861 A JP58177861 A JP 58177861A JP 17786183 A JP17786183 A JP 17786183A JP H0460948 B2 JPH0460948 B2 JP H0460948B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、気密に閉鎖され、少くとも部分的に
真空化され、繊維状断熱材を収容する空胴を有す
る熱絶縁体に関する。
上記の熱絶縁体はエネルギ技術において、特に
熱損失を回避しなければならない装置で使用され
る。熱絶縁体はとり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で使用される。特に高
温電池の使用休止時に冷却を防止し、休止後も
350℃の温度が電池内を支配するようにするため
に、電池を熱絶縁体で取囲むのである。これは電
池の最適の機能のために必要な前提条件である。
熱絶縁のもう一つの応用分野は、内部で熱い流動
媒質、例えばガスが輸送される管路系である。
西独公開特許公報第2819026号により、熱絶縁
体を有する電気化学電池が公知である。絶縁は、
内部に金属箔が配設され、真空化された室から成
る。金属箔は温度勾配に対して垂直に配設され
る。金属箔のあいだの間隔は極めて小さい。この
絶縁の欠点は、熱伝導率を急増せずに、圧力を負
荷することができないことである。重量が負荷さ
れれば、金属箔が相互に押付けられるので、個々
の箔のあいだに次第に面接触部が形成される。そ
のため熱絶縁の総熱伝導率に対する固体の割合
が、もはや無視できない値まで増加する。
また、ガラス綿または鉱綿で構成された高温電
池用熱絶縁も公知である。この絶縁の場合は高温
電池が特に使用休止時にあまり急速に冷却され
ず、350℃の使用温度が長く保持されるように、
十分な効果を得るためには、大きな肉厚を設けな
ければならないのである。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大する
から、エネルギ蓄積密度すなわち単位重量または
単位体積当りに蓄積しうるエネルギが小さい。
また低温域および高温域のための種々の粉末お
よび繊維真空絶縁が記述された(例えば「熱輸送
の進歩」9巻、トーマス・F・アーヴイン、ジエ
イムズ・P・ハートネツト編、1973年)。直径5
ミクロン以下の十分に微細な粉末状または繊維状
材料を使用することによつて、大気圧の負荷のも
とでも極めて小さな熱伝導率が得られる。
公知の真空化粉末絶縁は、放射の輸送を減少す
るための種々の添加物、例えばAlまたはFe3O4
含んだ高分散性粉末、例えばケイ素エーロゲルを
使用する。この粉末絶縁の欠点は、大気圧が負荷
された場合に固体伝導率が5×10-3W/mK以上
に上昇することである。その結果、温度レベルに
従つて総伝導率が上記の値を著しく超過する。粉
末絶縁のもう一つの欠点は、絶縁の性能を長い期
間にわたつて保証するために必要な、十分に小さ
な脱気率を実現するのに、多額の費用がかかるこ
とである。
公知の真空繊維絶縁によつて、大気圧の負荷で
1ないし2×10-3W/mKという著しく低い固体
伝導率が得られる。ところが、例えば低温側の温
度300Kまたは高温側の温度600Kの場合、高い散
乱能にかかわらず、依然としてなお約50%の熱輸
送が放射によつて行われることが、この繊維絶縁
に共通するのである。
米国特許公報第3199714号では繊維絶縁の放射
消衰を増加するために、熱放射の幾何反射が生じ
る放射反射性AlまたはCu片45重量%以上を添加
することを提案している。しかし金属粉末の熱伝
導率は高いから、大気圧の負荷のもとで10%以下
の圧縮で生じる実際密度に関連して、総熱伝導率
が大幅に増大することが予想される。なぜなら細
片のあいだの接触の発生によつて、絶縁が橋絡さ
れるからである(電動車用高温電池のための絶縁
の開発〔最終報告書〕ユニオンカーバイド、リン
デ支社、DOE契約No.EM78−C−01−5160、1979
年)。
本発明の目的とするところは、熱伝導率が極め
て小さく、圧力を負荷することができ、重量、寸
法並びに総容積をすこぶる小さくすることができ
る、高温域特に温度350℃以上用の熱絶縁体を提
供することである。
この目的は、本発明により、繊維状断熱材に熱
放射を吸収する単数種または複数種の物質ないし
は熱放射を散乱する単数種または複数種の物質を
添加することによつて達成される。
その場合、繊維状断熱材は、例えばマツト状、
紙状またはシート状に形成することができる。例
えば微小繊維から成るセラミツク繊維紙またはガ
ラス繊維紙であつてよい。個々の微小繊維に熱放
射吸収性ないしは散乱性物質が付着する。この物
質は金属質でなく、低い固体伝導率を特徴とす
る。粉末状または繊維状であつて、一次粒子径が
10ミクロン未満であることが好ましい。
熱放射の吸収のために、金属の酸化物、炭化物
または窒化物を使用することが好ましい。例えば
磁鉄鉱が吸収性物質として有効であることが判明
した。また炭素の良好な吸収能を利用することも
できる。
吸収性物質は極めて小さな固体伝導率と任意に
小さな粒径を特徴とし、このためとりわけ伝熱路
の発生が排除される。
吸収性物質の添加と並んで、散乱計算(H・
C・フアン・デル・ヒユルスト「微小粒子による
光の散乱」ニユーヨーク・ドーヴアー出版社、
1975年)に基づき最適の粒径を有する散乱性非金
属添加物を、当該のスペクトル領域の消衰の局部
的増加のために、繊維状絶縁体に加えることも提
案される。特定の粒径を保持すれば、散乱を熱ス
ペクトルの短波長領域に制限することができるが
(選択的散乱)、粒度が広く分布する時は、散乱が
広い波長範囲を包含する。
多くの場合、散乱性物質の粒径は、入射する熱
の波長相当の大きさとなるように定めることがで
きる。
本発明による熱絶縁体の製造は、繊維分散質を
固化して断熱材とする前に、吸収性ないしは散乱
性物を均質に分布する粉末粒子として上記の繊維
分散質に添加することによつて行うことができ
る。
上記熱絶縁を温度300ないし600℃の装置の断熱
のために使用できるばかりでなく、熱絶縁を高温
域にも適用することが可能であることが好都合で
ある。特に上記絶縁は、例えば流動媒質の輸送の
ために設けた管路網の断熱として考えられる。特
にこの熱絶縁は温度800℃以上に対して設計され
ている。特に数キロメートルにわたる管路系の断
熱に用いることが考えられる。
本発明の2つの実施例を示す図面に基づいて、
本発明とその他の好ましい実施態様および改良を
詳述する。
第1図は本発明による熱絶縁の部分斜視図を示
す。絶縁は上下に重なり合う絶縁層11を具備す
る。図の簡素化のために、そのうち3層だけを示
した。層11は圧縮され、互いに網状に結合され
たホウケイ酸ガラス繊維12から成る。繊維の直
径は1ミクロン未満である。各絶縁層11の厚み
は約0.5mmである。絶縁層11に粉末状または繊
維状(図示せず)の物質13が均一に微細に分布
する。これはホウケイ酸ガラス繊維に付着した熱
放射吸収性ないしは散乱性物質である。特に放射
吸収性物質13は磁鉄鉱粉末である。これを5な
いし60重量%の割合でガラス繊維12に添加す
る。粉末の粒径は0.5ミクロン以下である。
第2図は、二重壁のケース16によつて制定さ
れた熱絶縁15を示す。ケース16は直方体状の
横断面を有する。ケースには、例えば電池18の
収容に適した内室17がある。ケース16の壁体
は鋼または特殊鋼製である。ケース16の外側お
よび内側境界壁19,20は所定の間隔で互いに
平行に配設されている。内側および外側境界壁1
9,20の間隔は、絶縁15の厚みに従う。ケー
ス16の内側および外側境界壁のあいだに空胴2
1がある。外側金属境界壁19は気密に連結さ
れ、特に互いに溶接されている。同じことがケー
スの内側金属境界壁20にも当てはまる。この処
置によつて、壁体19および20のあいだにある
空胴21を気密に閉鎖することができる。特に空
胴21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、空胴21の残留気圧は
0.5mbar以下である。
空胴21を気密に閉鎖し、真空化する前に、こ
こに繊維状断熱材を入れる。ここに示す実施例の
場合、断熱材は約100枚の、第1図の絶縁層11
から成る。層11は、温度勾配に対して垂直に、
平行の平面をなして逐次配列される。空胴21は
断熱材によつて完全にふさがれる。
必要な層11をすべて空胴21の内部に配設し
たならば、ケース16の外側および内側境界壁1
9,20を気密に連結する。次に空胴21を真空
化する。ここに示す熱絶縁体15の場合、ケース
16の内室17にナトリウムおよび硫黄ベースの
高温電池列の電池18が配設されている。電池1
8は電線(ここに図示せず)を介して、外部区域
と連絡する。電線(ここに図示せず)の貫通のた
めに、熱絶縁15の内部に特別の開口(ここに図
示せず)が設けてある。
第3図は熱絶縁体の別の実施態様を示す。内部
で熱い流動媒質、例えばガスが輸送される管路系
24に熱絶縁15が応用される。第3図はこの管
路系24の限られた区間の軸方向断面図を示す。
熱絶縁15はこの場合も、外部に対して気密に閉
鎖された空胴21から成る。空胴21は、異なる
直径の2個の管25,26によつて規定される。
小さな直径を具備する管25が、管26の内部に
同心に配設されている。それによつて2個の管2
5および26のあいだに均一な間隙が創出され、
これが熱絶縁15のための空胴21として利用さ
れる。これらの2個の管25および26の両端
で、空胴21は金属円環(図示せず)によつて気
密に閉鎖される。断熱材はこの場合も多数の、重
なり合う絶縁層11から成る。絶縁層11は管2
5の周囲に同心に巻き付けられている。
流動媒質が管25の内部を通つて導かれる時、
熱絶縁に圧力の負荷があまり起こらない。絶縁層
11は圧力の負荷によつて圧縮されない。熱絶縁
15に対する外部からの圧力負荷は、管26によ
つて絶縁層11から遠ざけられる。2個の管25
および26のあいだに形成された空胴21は、こ
の場合も真空化される。空胴21の残留気圧は最
大で0.5mbarでなければならない。
本発明は第2図と第3図に示した実施例に限る
ものではなく、断熱材が繊維状絶縁層から成るす
べての熱絶縁部材を包含する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による熱絶縁の、複数個の重な
り合う層の斜視図、第2図は熱絶縁を有する電池
の垂直断面図、第3図は熱い流動媒質のために設
けられ、本発明による熱絶縁を備えた管路の軸方
向断面図を示す。 13……熱放射吸収性ないしは散乱性物質、1
5……熱絶縁、21……空胴。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 気密に閉鎖され、少くとも部分的に真空化さ
    れ、繊維状断熱材を収容する空胴を有する熱絶縁
    体において、熱放射を吸収する単数種または複数
    種の物質ないしは熱放射を散乱する単数種または
    複数種の物質を繊維状断熱材に添加したことを特
    徴とする熱絶縁体。 2 吸収性または散乱性物質の少くとも一部が粉
    末状であることを特徴とする、特許請求の範囲第
    1項記載の熱絶縁体。 3 吸収性または散乱性物質の少くとも一部が繊
    維状であることを特徴とする、特許請求の範囲第
    1項記載の熱絶縁体。 4 少くとも1種類の粉末状または繊維状吸収性
    物質の一次粒子径が1ミクロン未満であることを
    特徴とする、特許請求の範囲第2項または第3項
    に記載の熱絶縁体。 5 少くとも1種類の吸収性物質が金属酸化物、
    炭化物または窒化物であることを特徴とする、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 吸収性物質が磁鉄鉱であることを特徴とす
    る、特許請求の範囲第5項記載の熱絶縁体。 7 吸収性物質が炭素であることを特徴とする、
    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。 8 散乱性物質の粒子の粒度ないしは屈折率が、
    熱放射のスペクトル領域を考慮して散乱計算によ
    つて確かめた最適値に相当することを特徴とす
    る、特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれ
    かに記載の熱絶縁体。 9 散乱性物質の粒径が、入射する熱の波長相当
    の大きさであることを特徴とする、特許請求の範
    囲第1項ないし第3項または第8項のいずれかに
    記載の熱絶縁体。 10 吸収性ないしは散乱性物質を、繊維状断熱
    材の製造のために使用された繊維分散質に、均質
    に分布する粒子として予め添加したことを特徴と
    する、特許請求の範囲第1項ないし第9項のいず
    れかに記載の熱絶縁体。
JP58177861A 1982-09-27 1983-09-26 熱絶縁体 Granted JPS5978991A (ja)

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DE3235708.7 1982-09-27

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JPS5978991A JPS5978991A (ja) 1984-05-08
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EP (1) EP0104511B1 (ja)
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