JP2002201729A

JP2002201729A - 断熱材

Info

Publication number: JP2002201729A
Application number: JP2000399668A
Authority: JP
Inventors: Masanori Suzuki; 雅教鈴木; Masataka Morita; 真登森田; Yuji Tsutsui; 裕二筒井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】断熱性に優れるとともに強度を確保すること
ができる断熱材、安価なコストで優れた断熱性を得るこ
とができる断熱材、及び断熱性を制御することができる
断熱材を提供する。【解決手段】複数の断熱性成形体１２と複数の熱伝導
性面状輻射遮蔽体１１とを交互に積層し、前記熱伝導性
面状輻射遮蔽体１１に複数の貫通孔１３を形成するとと
もに、これらの貫通孔１３にバインダーを充填して熱伝
導性面状輻射遮蔽体１１を介して隣接する断熱性成形体
１２同士を結合した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、断熱材に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、断熱材としては、グラスウール、
ロックウール等の鉱物綿もしくはセラッミクファイバー
等の無機質繊維、又は木繊維、セルロース繊維等の有機
質繊維等の繊維系材料、内部に独立した気泡を形成した
泡ガラス等の無機質発泡体もしくは発泡プラスチック等
の有機質発泡体等の発泡系材料、セラッミク等の粉体粒
子等の粉体粒子系材料からなるものが知られている。こ
れらの断熱材のうち、前記繊維系材料は例えば綿状シー
ト、フェルト状シート等のシートに成形して使用され、
また、前記発泡系材料及び粉体粒子系材料は例えばシー
ト又はモールド成形されたブロックの形状で使用されて
いる。

【０００３】そして、これらの断熱材は、例えば、乾燥
炉又は焼成炉のような高温で使用される高温構造物の断
熱保温、あるいは保冷容器のような低温で使用される低
温構造物の断熱保温のために使用され、これらの断熱材
を前記構造物を画成する壁の外側すなわち構造物とその
周辺雰囲気との間に配置して、前記構造物をその周辺雰
囲気から熱的に隔離することによって断熱保温が行われ
ている。

【０００４】ところで、一般に、これらの断熱材はその
嵩密度が高いほどすなわち空隙率が小さいほど、また断
熱材の温度が高くなるほど、その熱伝導率が高くなり、
断熱性が低下することが知られている。したがって、断
熱材には低い熱伝導率が要求される。断熱材の熱伝導率
はそれを構成する材料の密度、空隙率、嵩密度、気孔の
形状等により左右され、空隙率が大きく嵩密度が低いも
のほど、また独立した微細な多孔構造を多く有するもの
ほど断熱性に優れる。また、気体の熱伝導率は固体に比
べて極めて小さいので、上記断熱材の気孔に気体が密閉
され、気体が動きにくい構造とした場合は、特に優れた
断熱性が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、断熱材の
熱伝導率は、それを構成する材料の空隙率が大きくて嵩
密度の低いものほど、また独立した微細な多孔構造を多
く有するものほど断熱性に優れるが、その反面、空隙率
が大きくて嵩密度が低くなるほど、断熱材の強度が低く
なる。強度が低くなると、その形態を保持しにくく、ま
た破損したりして取り扱いが難しくなって、加工性又は
施工性が低下するおそれがある。

【０００６】そのため、例えば特開平８−１０９７００
号公報等には、図７に示すように、断熱壁６０を発泡樹
脂板６２から構成するとともにこの発泡樹脂板６２に結
露防止用の通気溝６３を形成し、その外側にラス網６１
を設け、発泡樹脂板６２の強度をラス網６１によって補
強した断熱材が記載されている。しかし、この断熱材
は、強度は確保できるものの、ラス網６１の熱伝導率が
高いため、断熱材の断熱性が低下するおそれがある。

【０００７】また、単一の中実材料を用いて空隙率が大
きくて嵩密度が低く、微細な多孔構造を多く有する断熱
材を実現するためには、カーボンファイバーなどの高価
な低熱伝導率材料を使用しなければならず、その場合は
製品のコスト増加を招くことになる。

【０００８】さらに、高温炉などの高温構造物において
は、高い保温性が要求されるため、熱伝導率が低く熱容
量も大きな高い断熱性を有する断熱材が使用されてい
る。しかし、このような高い断熱性を有する断熱材を用
いて高温構造物を保温すると、保温時には高い保温性が
得られる反面、この高温構造物を温度低下させるときに
は、長時間を要することになる。例えば、高温炉などを
用いて処理対象物を熱処理する場合に処理対象物を出し
入れするとき、又は炉自体の保守整備時に、断熱材及び
炉自体の温度を低下させる必要があるが、それに長時間
を要するという問題があった。

【０００９】そこで、本発明は前記課題を解決するもの
であって、断熱性に優れるとともに強度を確保すること
ができる断熱材、安価なコストで優れた断熱性を得るこ
とができる断熱材、及び断熱性を制御することができる
断熱材を提供することを課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載の発明は、複数の断熱
性成形体と複数の熱伝導性面状輻射遮蔽体とを交互に積
層し、前記熱伝導性面状輻射遮蔽体に複数の貫通孔を形
成するとともにこれらの貫通孔にバインダーを充填して
熱伝導性面状輻射遮蔽体を介して隣接する断熱性成形体
同士を結合したものである。

【００１１】前記構成によれば、断熱性成形体が本来も
っている多孔構造、大きな空隙率、低い嵩密度を保持し
つつ、熱伝導性面状輻射遮蔽体によって強度が補強さ
れ、高い強度が確保される。さらに、熱伝導性面状輻射
遮蔽体によって断熱材内部から外部への熱輻射が遮蔽さ
れるとともに、熱伝導性面状輻射遮蔽体によって断熱材
内部で積層方向及び積層面内に熱拡散されて、熱が局所
的に偏在することなく断熱材内部に均一化され、それに
よって、熱伝導率が低下する。また、前記のように断熱
材内部の熱が均一化されることから、断熱材内部の温度
が局所的に高くなっても、それによって熱伝導率が高く
なることが緩和される。

【００１２】したがって、断熱性に優れるとともに、強
度を確保することができて加工性及び施工性に優れる。
また、請求項２に記載の発明は、前記構成において、前
記熱伝導性面状輻射遮蔽体を中央部の積層間隔に比べて
表面側ほど密な積層間隔で配置したものである。

【００１３】前記構成によれば、中央部の積層間隔に比
べて表面側ほど密な積層間隔で配置したので、積層方向
中央部に比べて高い強度が要求される表面側の強度を確
保することができる。しかも、熱伝導性面状輻射遮蔽体
を表面側ほど密な間隔で配置することによって、保温す
べき構造物と接する表面側で積層面内において熱拡散が
促進され、断熱材内部の熱を一層均一化することがで
き、断熱性をより一層向上させることができる。

【００１４】また、請求項３に記載の発明は、断熱性成
形体を、これと同じ素材から形成されかつ前記断熱性成
形体よりもバインダーの含有量が多い外包材にて被覆し
たものである。

【００１５】前記構成によれば、断熱性成形体を、これ
と同じ素材から形成されかつ前記断熱性成形体よりもバ
インダーの含有量が多い外包材にて被覆したので、断熱
性成形体が本来もっている多孔構造、大きな空隙率、低
い嵩密度による断熱性を損なうことなく、この外包材に
よって補強されて強度が向上し、加工性及び施工性に優
れる。しかも、外包材が断熱性成形体と同じ素材から形
成されているので、リサイクルが容易である。

【００１６】また、請求項４に記載の発明は、複数の断
熱性成形体の間に、これと同じ素材から形成されかつ前
記断熱性成形体よりもバインダーの含有量が多い補強シ
ートを挿入したものである。

【００１７】前記構成によれば、複数の断熱性成形体の
間に、これと同じ素材から形成されかつ前記断熱性成形
体よりもバインダーの含有量が多い補強シートを挿入し
たので、この補強シートによって断熱性成形体が本来も
っている多孔構造、大きな空隙率、低い嵩密度などによ
る断熱性を損なうことなく補強されて強度が向上し、加
工性及び施工性に優れる。しかも、補強シートが断熱性
成形体と同じ素材から形成されているので、リサイクル
が容易である。

【００１８】また、請求項５に記載の発明は、断熱性成
形体の内部に、厚み方向に対して所定の角度で傾斜した
傾斜空隙を形成したものである。前記構成によれば、断
熱性成形体の内部に傾斜空隙を形成したので、断熱材の
厚みよりも長い伝熱径路が擬似的に形成され、断熱材内
における熱伝導率が低下する。さらに、傾斜空隙内にお
いて熱の対流現象が生じるため、一種のヒートパイプ的
な作用によって、高温側から低温側へ移動した熱がさら
に低温側から高温側へ移動され、熱伝導率が一層低下す
る。これによると、カーボンファイバーなどの高価な低
熱伝導率材料を使用しなくても、熱伝導率が低い断熱材
を安価なコストで得ることができる。

【００１９】また、請求項６に記載の発明は、断熱性成
形体をガスシール性を有する外包材にて被覆するととも
に、外包材内の圧力を調整するための圧力調整手段を設
けたものである。

【００２０】前記構成によれば、圧力調整手段を設けた
ので、これによって外包材内の内部圧力すなわち断熱材
の内部圧力を調整して断熱材の断熱性を制御することが
できる。すなわち、保温すべき構造物を保温するときに
は、圧力調整手段によって断熱材内部を減圧して熱伝導
率を低くし、それによって断熱性を向上させることがで
き、一方、保温すべき構造物の保温を中止するときは、
圧力調整手段によって断熱材内部へ気体を供給して熱伝
導率を高くし、それによって断熱性を低下させて断熱材
ひいては保温すべき構造物を短時間で温度低下させるこ
とができる。

【００２１】したがって、保温すべき構造物の保温時に
は高い断熱性が発揮される。また保温を中止するときは
短時間で温度低下させることができて、構造物内で処理
する処理対象物の出し入れや構造物の保守整備等の作業
の切替えを効率よく行うことができる。

【００２２】さらに、請求項７に記載の発明は、前記断
熱性成形体を繊維系材料、発泡系材料又は粉体粒子系材
料から形成したものである。前記構成によれば、断熱性
成形体を繊維系材料、発泡粒子系材料又は粉体粒子系材
料から形成したので、多孔構造、大きな空隙率、小さな
嵩密度を容易に確保することができる。

【００２３】以下、本発明を詳細に説明する。請求項１
に記載の発明において、複数の断熱性成形体の間に積層
する熱伝導性面状輻射遮蔽体としては、高い熱伝導性を
有するとともに高い熱輻射遮蔽性を有する材料からなる
ものが好ましく、特に高温下で高い引張強度を有し、か
つ熱による歪み及び変形が小さい金属材料からなるもの
が望ましい。このような金属材料としては、例えばＳＵ
Ｓ３１６Ｌなどのステンレス箔もしくはチタン箔が好ま
しい。また、断熱材が比較的低い温度例えば４５０℃以
下に曝される温度下に使用される場合にはアルミニウム
箔を用いることができる。さらに、グラファイトシー
ト、マイカ材などを用いることもできる。

【００２４】また、断熱性成形体を構成する断熱材料と
しては、公知の材料が用いられる。例えば、セラッミク
ファイバーなどの無機系繊維又は木繊維などの有機系繊
維のような繊維系材料、ガラスバルーンなどの有殻の発
泡粒子のような発泡系材料、セラッミクス微粉粒体など
の粉体粒子系材料が用いられる。

【００２５】さらに、断熱性成形体の形状は、シート
状、ボード状、ブロック状、マット状などいずれの形状
でもよい。前記熱伝導性面状輻射遮蔽体に形成するバイ
ンダーを充填すべき貫通孔の形状は、円形のほか多角形
などいずれの形状でもよいが、穿孔の容易さ及び断熱材
の等方向性などを確保するとともに断熱材を構成する断
熱性成形体同士の剥離強度を確保するためには、円形が
好ましい。多角形の貫通孔ではその多角形の辺数にもよ
るが、円形の貫通孔と比べると、その角部付近で剥離強
度が低下し、隣接する断熱性成形体同士の剥離強度が低
下して、剥離する原因になることもある。

【００２６】また、熱伝導性面状輻射遮蔽体は前記のよ
うに、断熱材の積層方向すなわち厚み方向へ熱を拡散さ
せる作用を有するので、断熱材を温度分布のある垂直な
壁面に設置する場合などには、熱伝導性面状輻射遮蔽体
に形成する前記貫通孔を前記壁面に対して垂直方向に長
い楕円形に形成すると、断熱材が前記壁面から受ける熱
を均一にすることができる。これに対して、熱伝導性面
状輻射遮蔽体に前記垂直な壁面に対して水平方向に長い
楕円形の貫通孔を形成すると、断熱材の積層面内の熱拡
散を抑えることもできる。

【００２７】熱伝導性面状輻射遮蔽体に形成する貫通孔
は、千鳥状に配置することが好ましく、また、熱輻射遮
蔽及び剥離強度の観点から隣接する熱伝導性面状輻射遮
蔽体の間で重なり合わないように配置することが望まし
い。

【００２８】また、貫通孔の平面開口率すなわち熱伝導
性面状輻射遮蔽体の面積に対する貫通孔の面積の割合
は、熱輻射遮蔽及び剥離強度の観点から、５％〜４０％
とするのがよい。より好ましくは、熱輻射遮蔽の観点か
らは２０％以下、剥離強度の観点からは１０％以上であ
る。また、貫通孔は必ずしも熱伝導性面状輻射遮蔽体の
全面に均一に配置する必要はなく、剥離強度が低下しや
すい断熱材の端部に位置する熱伝導性面状輻射遮蔽体の
端部すなわち周縁部等に集中させて配置し、中央部に配
置する数を少なくし、それによって剥離強度を確保する
こともできる。

【００２９】さらに、熱伝導性面状輻射遮蔽体の積層方
向における積層間隔は、等間隔である必要はなく、不等
間隔でもよい。特に、熱伝導性面状輻射遮蔽体を配置す
る間隔を断熱材の表面側ほど密にして、中央部では間隔
を大きくとるようにしてもよい。これにより、前記貫通
孔の配置と同様に表面側の剥離強度を確保することがで
き、また、積層面内において、高温部の熱を低温部に拡
散し、断熱材内部の熱の均一化を促進でき、温度が高く
なると熱伝導率が大きくなる断熱材の特性を緩和するこ
とができる。

【００３０】さらにまた、熱輻射の熱損失の低減、防湿
性などを考慮すると、断熱材の表面に熱伝導性面状輻射
遮蔽体を配置してこれを被覆することが好ましい。ま
た、熱伝導性面状輻射遮蔽体の熱反射率がその両面で異
なるときは、熱反射率が大きい面を保温すべき構造物側
になるように配置することが好ましい。

【００３１】前記断熱材は、種々の方法で製造すること
ができる。例えば断熱材料として繊維系材料を用いる場
合には、例えば通常の抄造法によって繊維系材料を抄造
して断熱性成形体を成形する過程で熱伝導性面状輻射遮
蔽体を挿入し、繊維をバインダーによって結合して断熱
性成形体とするとともに前記貫通孔にバインダーを充填
して隣接する断熱性成形体同士を結合することによって
製造することができる。また、断熱材料として発泡粒子
系材料又は粉体粒子系材料を用いる場合には、例えば金
型にバインダーとともに発泡粒子系材料又は粉体粒子系
材料と熱伝導性面状輻射遮蔽体を交互に積層した後、発
泡粒子材料又は粉体粒子材料を圧縮するとともにバイン
ダーを硬化させるプレス加工法によって製造することが
できる。

【００３２】次に、請求項３又は請求項４に記載の発明
において、断熱性成形体としては、前記同様に、繊維系
材料、発泡粒子系材料又は粉体粒子系材料などをバイン
ダーを用いてボード状、ブロック状、マット状などに成
形したものが用いられる。

【００３３】また、外包材又は補強シートとしては、断
熱性成形体を構成する素材と同じ素材から形成され、か
つ断熱性成形体よりもバインダーの含有量が多いものが
用いられる。

【００３４】そして、前記外包材又は補強シートは、断
熱性成形体と比べると、繊維間もしくは発泡粒子間など
がバインダーによって結合される接触面積が増えてこれ
らの間の結合力が大きくなって、高い強度を示す。

【００３５】この断熱材は、断熱性成形体と外包材又は
補強シートとが同じ素材から形成されているから、リサ
イクルが容易であることに加えて、断熱性成形体と外包
材又は補強シートとが熱伝導率、耐熱性、耐食性、耐水
性などの同じ特性をもつため、加工が容易であり、ま
た、保温すべき構造物の制限が緩和される。

【００３６】請求項３に記載の発明にあっては、さら
に、繊維もしくは発泡粒子などをバインダーを用いるこ
となく外包材で包み込んで断熱材とすることもできる。
このようにすると、断熱性成形体を構成する繊維間など
の接触面積が減って、空隙率が高くなり、熱伝導率が一
層低い断熱材を得ることができる。この断熱材にあって
は、外包材を取り除けば、断熱性成形体を構成するバイ
ンダーを含まない純粋な繊維もしくは発泡粒子をリサイ
クルすることができる。例えば、再び断熱性成形体とし
て、又は外包材としてリサイクルすることができ、ま
た、分解、分別も容易になり、さらには分別することな
く、そのままリサイクルすることもできる。

【００３７】請求項５に記載の発明において、傾斜空隙
の断熱性成形体の厚み方向に対する角度θは、対流を発
達させて熱伝導率を低下させるには、３０°以上である
ことが好ましい。この角度θが３０°から９０°までは
ほぼ一定の熱伝導率を示すが、この角度θが大きくなる
と、傾斜空隙を形成するための加工が困難になることが
あるので、熱伝導率と加工の容易さを考慮すると、３０
°〜６０°が望ましい。しかし、加工が可能であれば、
６０°を超えても差し支えない。

【００３８】この傾斜空隙を有する断熱材は、例えば前
記の抄造法、プレス加工法あるいは注入法などによって
形成した断熱性成形体にフライスなどによって切削加工
を施して傾斜空隙を形成し、傾斜空隙が形成された複数
の断熱性成形体同士を積層するか、又は傾斜空隙が形成
された断熱性成形体と未加工の断熱性成形体とを積層す
ることによって得られる。この断熱材は、特に垂直な壁
面に設置される場合に有効である。

【００３９】請求項６に記載の発明において、断熱性成
形体としては前記公知のものが用いられる。ガスシール
性を有する外包材としては、ガラス、硬質プラスチッ
ク、金属、セラッミクスなどからなるものが用いられ
る。ガラス、金属、セラッミクスなどを用いるときは、
それらのスラリーを断熱性成形体の表面に塗布して外包
材を形成する方法が採用できる。また、ガラス、硬質プ
ラスチック、金属、セラッミクスなどを薄い厚みの成形
体例えばシート状に成形して断熱性成形体を被覆するよ
うにしてもよい。

【００４０】また、圧力調整手段としては、断熱材内部
を減圧にするための真空ポンプ、断熱材内部へ気体を供
給するためのファンなどが用いられ、これらは通常パイ
プなどの適切な接続手段とバルブなどの開閉手段を介し
て断熱材に取り付けられる。

【００４１】断熱材内部へ気体を供給して高温炉などの
構造物を温度低下させるときは、一定温度の気体を連続
して断熱材内部へ供給することによって、断熱材内部を
この気体と等しい温度に低下させると、温度低下に要す
る時間をより短縮することができる。

【００４２】本発明の断熱材は、例えばプラズマディス
プレイ、セラミックス基板等の電気製品部品の焼成等に
用いる焼成炉、並びに鉄鋼分野、化学材料加工及び食品
工業で用いられる乾燥炉、焼成炉、冷蔵容器、保冷用機
器もしくは容器等の高温構造物もしくは住居を含む低温
構造物を断熱保存するための断熱、及び防音に効果のあ
る断熱パネル等に好適に用いられる。

【００４３】前記断熱材はその内部に多孔構造をもって
いるため、音響に対する遮音、吸音に必要な特性を兼ね
備えているので、防音材として好適に利用することがで
きる。

【００４４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。（実施の形態１）本発明の実施の形態１における断熱材
を図１及び図２に基づいて説明する。

【００４５】図１に示すように、断熱材１０は、複数の
断熱性成形体１２と複数の熱伝導性面状輻射遮蔽体１１
とからなる。前記断熱性成形体１２は例えば繊維系材料
をバインダーによって結合してシートに形成され、繊維
間に多孔構造が形成されて大きな空隙率、低い嵩密度を
もっている。一方、熱伝導性面状輻射遮蔽体１１はアル
ミニウム箔のような金属材料から形成され、複数の円形
の貫通孔１３が千鳥状に配置されて形成されている。そ
して、この貫通孔１３は隣接する断熱性成形体１２で重
なり合わないように形成されている。

【００４６】前記断熱材１０は、断熱性成形体１２と熱
伝導性面状輻射遮蔽体１１とが交互に積層されて両者が
積層ユニット１４となっており、図２に示すように、前
記複数の貫通孔１３にバインダーＢが充填され、これに
よって熱伝導性面状輻射遮蔽体１１を介して隣接する断
熱性成形体１２、１２同士が結合されている。

【００４７】この断熱材１０によれば、熱伝導性面状輻
射遮蔽体１１を積層したので、断熱性成形体１２が本来
もっている多孔構造による大きな空隙率、低い嵩密度を
保持しつつ、この熱伝導性面状輻射遮蔽体１１によって
強度が補強され、高い強度を有する。さらに、熱伝導性
面状輻射遮蔽体１１によって断熱材１０の内部から外部
への熱輻射が遮蔽されて熱伝導率が低下し、さらに、熱
伝導性面状輻射遮蔽体１１によって断熱材１０内部で積
層方向及び積層面内で熱拡散されて、熱が局所的に偏在
することなく断熱材１０内部で均一化され、それによっ
て熱伝導率がさらに低下する。また、断熱材１０内部の
熱が均一化されることから、断熱材１０内部の温度が局
所的に高くなっても、それによって熱伝導率が高くなる
ことが緩和される。さらに、熱伝導性面状輻射遮蔽体１
１に貫通孔１３を千鳥状に形成するとともに隣接する熱
伝導性面状輻射遮蔽体１１間で重なり合わないように形
成し、これにバインダーＢを充填して断熱性成形体１２
間を結合したので、高い剥離強度を有する。

【００４８】したがって、断熱性に優れるとともに、そ
の強度を確保することができて加工性及び施工性に優
れ、しかも、剥離強度に優れるものである。前記断熱性
成形体１２として、アルミノシリケートからなるセラッ
ミクファイバーをバインダーによって結合した嵩密度２
５０ｋｇ／ｍ³の無機質シートを用い、熱伝導性面状輻
射遮蔽体１１として、厚み１５μｍであって開口率１０
％で貫通孔１３を形成したアルミニウム箔を用いて、こ
のアルミニウム箔３６枚と前記断熱性成形体１２とを交
互に積層するとともに、バインダーＢを前記貫通孔１３
に充填して隣接する無機質シート間を結合し、厚み２０
０ｍｍの断熱材１０を作成した。

【００４９】この断熱材１０の熱伝導率と強度を測定
し、その結果を表１に示した。比較のため、前記と同様
のセラッミクファイバーからなる厚み２００ｍｍの無機
質シートから断熱材を作成し、その熱伝導率と強度を測
定し、その結果を表１に示した。

【００５０】表１から明らかなように、本実施の形態に
よれば、断熱材の熱伝導率を低くすることができ、ま
た、強度を向上させることができることが分かる。

【００５１】

【表１】（実施の形態２）本発明の実施の形態２における断熱材
を図３に基づいて説明する。

【００５２】図３に示すように、断熱材２０は、断熱性
成形体２１を外包材２２にてその全面を被覆したもので
ある。前記断熱性成形体２１は、例えば発泡粒子系材料
をバインダーによって結合してシートに形成され、発泡
粒子内の空隙と発泡粒子間の間隙によって大きな空隙
率、低い嵩密度をもっている。一方、外包材２２は前記
断熱性成形体２１と同じ素材からなる発泡粒子系材料を
断熱性成形体２１よりもバインダーの含有量を多くして
シートに形成し、これを外包材２２としたものである。

【００５３】この断熱材２０によれば、外包材２２はバ
インダーの含有量が断熱性成形体２１と比べて多いの
で、前記発泡粒子間がバインダーによって結合される接
触面積が大きくて粒子間の結合力が強く、高い強度を有
する。しかも、外包材２２を前記断熱性成形体２１を構
成するシートと同じ素材からなる発泡粒子系材料からな
るシートから形成したので、リサイクルが容易である。

【００５４】前記断熱性成形体２１として、有殻発泡粒
子であるガラスバルーンをバインダーによって結合した
嵩密度２００ｋｇ／ｍ³、縦横の長さがそれぞれ１９２
ｍｍ、厚み１２ｍｍの無機質シートを用い、外包材２２
として、ガラスバルーンを前記無機質シートよりもバイ
ンダーの含有量を多くして形成した嵩密度３００ｋｇ／
ｍ³、厚み４ｍｍの無機質シートを用い、前記断熱性成
形体２１を外包材２２にてその全面を被覆して、縦横の
長さがそれぞれ２００ｍｍ、厚み２０ｍｍの断熱材２０
を作成した。

【００５５】この断熱材２０の熱伝導率と強度を測定
し、その結果を表２に示した。比較のため、ガラスバル
ーンからなる嵩密度２００ｋｇ／ｍ³、縦横の長さがそ
れぞれ２００ｍｍ、厚み２０ｍｍの無機質シートから断
熱材を作成し、その熱伝導率と強度を測定し、その結果
を表２に示した。

【００５６】表２から明らかなように、本実施の形態に
よれば、断熱材の熱伝導率を低く抑えたまま強度を向上
させることができることが分かる。

【００５７】

【表２】（実施の形態３）本発明の実施の形態３における断熱材
を図４に基づいて説明する。

【００５８】図４に示すように、断熱材３０は、複数の
断熱性成形体３１の間に補強シート３２を挿入したもの
である。前記断熱性成形体３１は例えば繊維系材料をバ
インダーによって結合してシートに形成され、繊維間に
多孔構造が形成されて大きな空隙率、低い嵩密度をもっ
ている。一方、補強シート３２は前記断熱性成形体３１
と同じ素材からなる繊維系材料を断熱性成形体３１より
もバインダーの含有量を多くしてシートに形成したもの
である。

【００５９】この断熱材３０によれば、補強シート３２
はバインダーの含有量が断熱性成形体３１と比べて多い
ので、前記繊維間がバインダーによって結合される接触
面積が大きくて繊維間の結合力が強く、高い強度を有す
る。しかも、補強シート３２を前記断熱性成形体３１を
構成するシートと同じ素材からなる繊維系材料からなる
シートから形成したので、リサイクルが容易である。（実施の形態４）本発明の実施の形態４における断熱材
を図５に基づいて説明する。

【００６０】図５に示すように、断熱材４０は、複数の
断熱性成形体４１ａ、４１ｂを張合わせてその内部に複
数の傾斜空隙４３を形成したものである。前記断熱性成
形体４１ａ、４１ｂはそれぞれ例えば繊維系材料をバイ
ンダーによって結合してシートに形成され、繊維間に多
孔構造が形成されて、大きな空隙率、低い嵩密度をもっ
ている。そして、両断熱性成形体４１ａ、４１ｂのそれ
ぞれの一方の面に厚み方向Ａに対して所定の角度θで傾
斜した複数の傾斜溝４２ａ、４２ｂが形成されている。
これらの傾斜溝４２ａ、４２ｂは、断熱性成形体４１
ａ、４１ｂのそれぞれにおいて、断熱材４０の厚み方向
に引いた線分Ｘが隣接する２つの傾斜溝を横切る位置関
係になるように所定の間隔で形成されている。例えば、
断熱性成形体４１ｂにおいて、前記線分Ｘが隣接する２
つの傾斜溝４２ｂ、４２ｂを横切るように形成されてい
る。そして、これらの傾斜溝４２ａと４２ｂとが連通す
るように両断熱性成形体４１ａ，４１ｂを接合して、両
者を張合わせてその内部に複数の傾斜空隙４３が形成さ
れている。

【００６１】この断熱材４０によれば、その内部に傾斜
空隙４３を形成したので、断熱材４０の厚みよりも長い
伝熱径路が擬似的に形成され、断熱材４０内における熱
伝導率が低下する。さらに、傾斜空隙４３内において、
熱の対流現象が生じるため、一種のヒートパイプ的な作
用が生じる。すなわち、矢印Ｓで示すように高温側から
低温側へ熱が移動し、低温側へ移動した熱は逆に矢印Ｔ
で示すように対流となって低温側から高温側へ移動す
る。したがって、これによりさらに熱伝導率が低下す
る。また、それぞれの断熱性成形体４１ａ、４１ｂにお
いて、隣接する２つの傾斜溝を断熱材の厚み方向に引い
た線分Ｘを横切る位置関係になるようにしたので、これ
らの傾斜溝がそれぞれの断熱性成形体内で厚み方向に重
なり合うことになって、断熱材の厚み方向に熱が均一化
され、高温側の高い温度が緩和される。

【００６２】前記断熱性成形体４１ａ，４１ｂとして、
アルミノシリケートからなるセラッミクファイバーをバ
インダーによって結合した嵩密度２５０ｋｇ／ｍ³、縦
横の長さがそれぞれ２００ｍｍ、厚み２５ｍｍの無機質
シートを用い、この２枚の無機質シートの一方の面に前
記角度θが３０°、幅２０ｍｍ、切込深さ２０ｍｍの傾
斜溝４２ａ，４２ｂを間隔１０ｍｍで設けた。この２枚
の無機質シートを傾斜溝４２ａと４２ｂとが連通するよ
うに両者を接合し、両者を張合わせてその内部に複数の
傾斜空隙４３が形成され、縦横の長さがそれぞれ２００
ｍｍ、厚さ５０ｍｍの図５に示すような断熱材４０を作
成した。

【００６３】この断熱材４０の熱伝導率を測定し、その
結果を表３に示した。比較のため、前記セラッミクファ
イバーからなる厚み５０ｍｍの前記傾斜空隙がない無機
質シートよりなる断熱材、及び前記角度θを０°とした
以外は前記実施の形態と同様の断熱材を作成し、その熱
伝導率を測定し、その結果を表３に示した。

【００６４】表３から明らかなように、本実施の形態に
よれば、断熱材の熱伝導率を低くすることができること
が分かる。

【００６５】

【表３】（実施の形態５）本発明の実施の形態５における断熱材
を図６に基づいて説明する。

【００６６】図６に示すように、断熱材５０は、断熱性
成形体５１をガスシール性を有する外包材５２にてその
全面を被覆するとともに、断熱材５０内の圧力を調整す
るための真空ポンプ５３を取り付けたものである。

【００６７】前記断熱性成形体５１は、例えば発泡粒子
系材料をバインダーによって結合してシートに形成さ
れ、発泡粒子内の空隙によって大きな空隙率、低い嵩密
度をもっている。一方、外包材５２は例えばポリアクリ
ロニトリル樹脂などの合成樹脂シートとアルミニウム箔
などの金属材料とを積層したものであって、ガスシール
性を有するものである。

【００６８】そして、この断熱材５０には、真空ポンプ
５３を取り付けるための接続手段としてのパイプ５４が
設けられ、開閉手段としてのバルブ５５を介して真空ポ
ンプ５３が取り付けられ、さらに、前記断熱材５０の別
の箇所にもパイプ５６とバルブ５７が設けられている。

【００６９】この断熱材５０を用いて保温すべき構造物
例えば高温炉を保温するに際しては、バルブ５７を閉じ
た状態でバルブ５５を開いて真空ポンプ５３にて断熱材
５０内部の空気を吸引し、断熱材５０内部の圧力を減圧
して、熱伝導率を低下させる。そして、その状態で高温
炉を所定の温度に保持して例えば処理対象物を熱処理す
る。

【００７０】そして、処理対象物を高温炉から取り出す
ときには、バルブ５７を開くとともに真空ポンプ５３を
作動させて断熱材５０内に空気を供給してその内部の圧
力を大気圧にすると、断熱材５０の熱伝導率が高くなっ
て断熱材５０とともに保温すべき構造物が短時間で所定
の温度まで温度低下する。

【００７１】これによると、高温炉の保温時には断熱材
５０の熱伝導率が低くなって高い断熱性が発揮され、一
方、保温中止時には断熱材５０の熱伝導率が高くなって
断熱材５０ひいては高温炉の外壁を介して高温炉自体が
短時間で温度低下する。

【００７２】前記断熱性成形体５１として、有殻発泡粒
子であるガラスバルーンをバインダーによって結合した
嵩密度２００ｋｇ／ｍ³、縦横の長さがそれぞれ２００
ｍｍ、厚み２０ｍｍの無機質シートを用い、外包材５２
として、ポリアクリロニトリル樹脂シートとアルミニウ
ム箔とを積層した厚み２００μｍの積層シートを用い、
前記無機質シートの全面を積層シートで覆うとともに図
６に示すように真空ポンプ５３などを取り付けて、断熱
材５０を作成した。

【００７３】前記真空ポンプ５３を吸引して断熱材５０
の内部圧力が６．５×１０²Ｐａまで減圧したときの熱
伝導率及び内部圧力を大気圧（１０３７×１０²Ｐａ）
に保ったときの熱伝導率、並びに断熱材５０を２００℃
まで加熱した後にこれを室温（２０℃）に放置したと
き、この断熱材５０が４０℃になるまでの冷却時間を測
定し、その結果を表４に示した。

【００７４】表４から明らかなように、断熱材の内部圧
力を減圧すると、熱伝導率が低くなって断熱性が向上
し、冷却時間が長くなり、一方、内部圧力を大気圧に保
持すると、熱伝導率が高くなって断熱性が低下し、冷却
時間が短くなることが分かる。

【００７５】

【表４】この断熱材は実用的には例えば熱伝導率が最大又は最小
となるように制御して使用される。勿論、内部圧力を
６．５×１０²Ｐａから大気圧の間の所定の圧力に調整
して熱伝導率の値をその最大値と最小値の間の所定の値
になるように制御することもできる。

【００７６】さらに、前記内部圧力を６．５×１０²Ｐ
ａよりもさらに低くなるように減圧して熱伝導率を低く
することもできるが、断熱材を構成する断熱性成形体は
多孔構造を有していることと、そのような低い圧力にす
るためには長時間を要することから、通常は内部圧力を
６．５×１０²Ｐａまで減圧して使用する。

【００７７】なお、本実施の形態において、断熱材５０
内部の圧力を大気圧にするためには、上記バルブ５７に
ファンなどを接続して、これによって断熱材５０の内部
へ空気を送り込むようにしてもよい。

【００７８】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１に記載の発
明によれば、断熱性に優れるとともに強度を確保するこ
とができて、加工性及び施工性に優れる。

【００７９】また、請求項２に記載の発明によれば、高
い強度が要求される断熱材の表面側の強度を確保するこ
とができるとともに、断熱性を一層向上させることがで
きる。

【００８０】また、請求項３に記載の発明によれば、断
熱性を低下させることなく強度を確保することができ、
加工性及び施工性に優れる。また、請求項４に記載の発
明によれば、断熱性を低下させることなく強度を確保す
ることができ、加工性及び施工性に優れる。

【００８１】また、請求項５に記載の発明によれば、断
熱性に優れた断熱材が安価なコストで得られる。さら
に、請求項６に記載の発明によれば、断熱材の断熱性を
制御することができる。したがって、保温すべき構造物
の保温時には断熱性を高くして保温することができ、ま
た、保温すべき構造物の保温を中止する時には断熱性を
低下させて、保温すべき構造物の温度を短時間で低下さ
せることができ、処理対象物の出し入れや保温すべき構
造物の保守整備等の作業の切替えを効率よく行うことが
できる。

【００８２】さらに、請求項７に記載の発明によれば、
多孔構造、大きな空隙率、小さな嵩密度を容易に確保す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における断熱材を
示す分解斜視図である。

【図２】同上の断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態における断熱材を
示す断面図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態における断熱材を
示す断面図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態における断熱材を
示す断面図である。

【図６】本発明の第５の実施の形態における断熱材を
示す断面図である。

【図７】従来の断熱材の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０、４０、５０断熱材１１熱伝導性面状輻射遮蔽体１２、２１、３１、４１ａ、４１ｂ、５１断熱性成形
体１３貫通孔１４積層ユニット２２外包材３２補強シート４２ａ、４２ｂ傾斜溝４３傾斜空隙５２外包材５３真空ポンプ５４、５６パイプ５５、５７バルブ６０断熱壁６１ラス網６２発泡樹脂板６３通気孔ＢバインダーＳ、Ｔ熱の移動方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者筒井裕二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2E001 DD01 FA26 GA12 GA18 GA22 GA24 GA42 HA00 HA34 HB04 HD11 LA04 2E162 CA00 CB14 CB24 CD09 4F100 AB10C AB10D AB33C AB33D BA05 BA07 BA10E BA25 CB00G DC11A DC11B DC11C DC11D DE01A DE01B DG01A DG01B DJ01A DJ01B GB07 GB51 JD02E JD11C JD11D JJ02 JJ02A JJ02B

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の断熱性成形体と複数の熱伝導性面
状輻射遮蔽体とを交互に積層し、前記熱伝導性面状輻射
遮蔽体に複数の貫通孔を形成するとともに、これらの貫
通孔にバインダーを充填して熱伝導性面状輻射遮蔽体を
介して隣接する断熱性成形体同士を結合したことを特徴
とする断熱材。
【請求項２】前記熱伝導性面状輻射遮蔽体を中央部の
積層間隔に比べて表面側ほど密な積層間隔で配置したこ
とを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【請求項３】断熱性成形体を、これと同じ素材から形
成されかつ前記断熱性成形体よりもバインダーの含有量
が多い外包材にて被覆したことを特徴とする断熱材。
【請求項４】複数の断熱性成形体の間に、これと同じ
素材から形成されかつ前記断熱性成形体よりもバインダ
ーの含有量が多い補強シートを挿入したことを特徴とす
る断熱材。
【請求項５】断熱性成形体の内部に、厚み方向に対し
て所定の角度で傾斜した傾斜空隙を形成したことを特徴
とする断熱材。
【請求項６】断熱性成形体をガスシール性を有する外
包材にて被覆するとともに、外包材内の圧力を調整する
ための圧力調整手段を設けたことを特徴とする断熱材。
【請求項７】前記断熱性成形体を繊維系材料、発泡系
材料又は粉体粒子系材料から形成したことを特徴とする
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の断熱材。