(57)【要約】【課題】断熱性と吸音性とに優れた断熱吸音材及び配管を提供する。【解決手段】断熱吸音材１０は、体積弾性率が１．４×１０４Ｐａ以下の柔軟性構造体２と、柔軟性構造体２の外面に配置された断熱層１とを備える。断熱層１は、エアロゲル粒子１１と、エアロゲル粒子１１を結合する結合剤１２とを含む。断熱吸音材１０は、断熱層１の外面に補強層３を備えていてもよい。断熱層１は、エアロゲル粒子１１よりも密度が大きい高密度粒子１３を含んでもよい。配管５０は断熱吸音材１０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積弾性率が１．４×１０４Ｐａ以下の柔軟性構造体と、
前記柔軟性構造体の外面に配置された断熱層とを備え、
前記断熱層は、エアロゲル粒子と、前記エアロゲル粒子を結合する結合剤とを含む、断熱吸音材。
【請求項２】
前記断熱層の外面に補強層を備える、請求項１に記載の断熱吸音材。
【請求項３】
前記断熱層は、前記エアロゲル粒子よりも密度が大きい高密度粒子を含む、請求項１又は２に記載の断熱吸音材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の断熱吸音材を備えた配管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱吸音材及びそれを備えた配管に関する。より詳細には、エアロゲル粒子を有する断熱吸音材及び配管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換機などにおいては、熱交換の効率を高めるため、配管に断熱材が設けられることがある。配管として、空調配管、冷媒配管、ダクトなどが例示される。断熱材は、通常、配管の内側に配置される。断熱材としては、ウレタンフォームやポリエチレンフォームなどのフォーム材が知れている。フォーム材は、発泡性の原料で形成された多孔質の断熱材であり、断熱性に優れている。また、フォーム材は吸音性を有する。そのため、フォーム材により断熱効果と吸音効果が付与され得る。
【０００３】
しかし、フォーム材は、吸音性が弱く、厚みを厚くすることで断熱性は高くなるが、厚みが増しても吸音性は上がりにくい。そのため、フォーム材において十分な吸音性を得るためには厚みを厚くしなければならない。そして、吸音性を満足するように厚みを増やしたフォーム材では、厚みが厚くなりすぎて配管の内径が小さくなってしまい、媒体を通す配管の機能をかえって阻害するおそれがある。
【０００４】
ここで、断熱性の高い材料としてエアロゲル粒子が知られている。特許文献１では、エアロゲル粒子を含有する層と別の層とを含み、断熱性と防音性とを有する複合材料が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００１−５０９０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エアロゲル粒子は断熱性に優れた材料であり、フォーム材よりも高い断熱効果を発揮する。そのため、断熱性の高い材料が得られる。しかしながら、特許文献１の複合材料は、防音性に配慮されているものの、その効果は十分とは言えなかった。
【０００７】
本発明は、断熱性と吸音性とに優れた断熱吸音材及び配管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る断熱吸音材は、体積弾性率が１．４×１０４Ｐａ以下の柔軟性構造体と、前記柔軟性構造体の外面に配置された断熱層とを備え、前記断熱層は、エアロゲル粒子と、前記エアロゲル粒子を結合する結合剤とを含んでいる。
【０００９】
前記断熱吸音材は、前記断熱層の外面に補強層を備えることが好ましい。
【００１０】
前記断熱層は、前記エアロゲル粒子よりも密度が大きい高密度粒子を含むことが好ましい。
【００１１】
本発明に係る配管は、上記の断熱吸音材を備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、体積弾性率が１．４×１０４Ｐａ以下の柔軟性構造体と、エアロゲル粒子と結合剤とを含む断熱層とを有することにより、優れた断熱性と吸音性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃから構成される。図１は断熱吸音材の一例である。図１Ａは斜視図である。図１Ｂは断面図である。図１Ｃは断熱層の拡大図である。
【図２】断熱吸音材の吸音作用の説明図である。
【図３】断熱吸音材の一例を示す断面図である。
【図４】断熱吸音材の一例を示す断面図である。
【図５】断熱層の一例を示す断面図である。
【図６】図６は図６Ａ及び図６Ｂから構成される。図６Ａは配管の一例を示す斜視図である。図６Ｂは配管の一例を示す斜視図である。
【図７】図７は図７Ａ〜図７Ｄから構成される。図７Ａは実施例１の断熱吸音材の吸音率を示すグラフである。図７Ｂは実施例２の断熱吸音材の吸音率を示すグラフである。図７Ｃは比較例１の断熱吸音材の吸音率を示すグラフである。図７Ｄは比較例２の断熱吸音材の吸音率を示すグラフである。
【図８】図８は図８Ａ〜図８Ｄから構成される。図８Ａは実施例１の断熱吸音材のダクト吸音効果を示すグラフである。図８Ｂは実施例２の断熱吸音材のダクト吸音効果を示すグラフである。図８Ｃは比較例１の断熱吸音材のダクト吸音効果を示すグラフである。図８Ｄは比較例２の断熱吸音材のダクト吸音効果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は断熱吸音材に関する。図１は、断熱吸音材の一例（断熱吸音材１０）である。断熱吸音材１０は、柔軟性構造体２と断熱層１とを備えている。柔軟性構造体２は、体積弾性率が１．４×１０４Ｐａ以下である。断熱層１は、柔軟性構造体２の外面に配置されている。断熱層１は、エアロゲル粒子１１と結合剤１２とを含んでいる。結合剤１２は、エアロゲル粒子１１を結合している。断熱吸音材１０は、優れた断熱性と吸音性とを発揮する。
【００１５】
図１は図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃから構成される。図１Ａで示されるように、断熱吸音材１０は、シート状、板状などになり得る。図１Ｂで示されるように、柔軟性構造体２は層状になっている。図１Ｃでは、エアロゲル粒子１１と結合剤１２とを含む断熱層１の一部が模式的に描かれている。
【００１６】
エアロゲルは、ゲル中に含まれる溶媒を乾燥により気体に置換した多孔質体である。粒子状のエアロゲルはエアロゲル粒子と呼ばれる。エアロゲル粒子は、エアロゲルビーズとも呼ばれる。エアロゲルとしては、シリカエアロゲル、カーボンエアロゲル、アルミナエアロゲルなどが知られているが、このうちシリカエアロゲルが好ましい。シリカエアロゲルは、断熱性に優れ、製造が容易であり、コストも安く、他のエアロゲルよりも容易に得られる。なお、ゲル中の溶媒が蒸発などにより失って、空隙を持つ網目構造となったものはキセロゲルと呼ばれることがある。エアロゲルは、キセロゲルを含むものであってよい。エアロゲル粒子は疎水性を有していてよい。
【００１７】
エアロゲル粒子は、粒子の内部に微細な空孔（細孔）を有する。細孔は気体を保持し得る。そのため、エアロゲル粒子は、空気の熱伝導率よりも低くなり得る。また、エアロゲル粒子は、粒子状であるため、種々の形状の成形体に成形が可能である。エアロゲル粒子は、断熱材の材料として好適である。
【００１８】
エアロゲル粒子の形状は、特に限定されるものではなく、種々の形状であってよい。エアロゲル粒子の形状は、不定形の形状となり得る。この形状は、いわば表面がごつごつした岩状である。粒子化するために粉砕等を行った場合には、不定形になりやすい。もちろん、エアロゲル粒子は一定の形状を有するものであってもよい。粒子の形状としては、例えば、球状、ラグビーボール状、楕円体状、パネル状、フレーク状、繊維状などが挙げられる。
【００１９】
エアロゲル粒子は、例えば、粒子径が５０ｎｍ以上１０ｍｍ以下の範囲であってよい。エアロゲル粒子の粒子径は、粒子の最長の長さと考えてもよい。この場合、例えば、楕円体状の粒子では、粒子径は楕円体の長軸の長さとなる。また、例えば、不定形の粒子の場合、粒子径は、粒子内を通る直線を複数引いたときに最も長い直線の長さとなる。また、エアロゲル粒子の粒子径は、粒度分布計で測定される粒子径の値と考えてもよい。粒度分布計は、レーザー回折式のものであってよい。エアロゲル粒子の粒子径は１００μｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましい。その場合、成形が容易になるとともに、断熱性が向上する。
【００２０】
エアロゲル粒子の平均粒径は２００μｍ以上であることが好ましい。それにより、成形性と断熱性が向上する。平均粒径は粒子径の平均値である。エアロゲル粒子の平均粒径は２ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。それにより、充填性が高まる。エアロゲル粒子の平均粒径は、より好ましくは、５００μｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲である。また、エアロゲル粒子は、粒径の異なる複数種類を含んでいてもよい。それにより、エアロゲル粒子の間の空孔が少なくなり、エアロゲル粒子の充填率が高まるので、断熱性がさらに高まる。エアロゲル粒子の好ましい態様では、５００μｍ未満と５００μｍ以上との両方において、粒子径のピークが少なくとも一つ存在する。
【００２１】
結合剤としては、熱硬化性接樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂などが例示される。結合剤の具体例としては、ビニル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、合成ゴムなどが挙げられる。これらは単独で、又は複数種の混合で含まれていてよい。
【００２２】
図１Ｃに示されるように、エアロゲル粒子１１は結合剤１２により結合されている。エアロゲル粒子１１は結合して一体化される。エアロゲル粒子１１が一体化されたものが断熱層１である。
【００２３】
エアロゲル粒子１１は、結合剤１２によって点状に結合されていることが好ましい。図１Ｃでは、結合剤１２は、エアロゲル粒子１１とエアロゲル粒子１１との間に点状に存在している。複数のエアロゲル粒子１１は点接触している。エアロゲル粒子１１は点接着されているといえる。エアロゲル粒子１１が点接着される場合、結合剤１２の繋がりによる熱の伝達経路（熱橋）の形成が抑制される。そのため、断熱性が向上する。結合剤１２は、エアロゲル粒子１１の細孔に存在しないことが好ましい。疎水性のエアロゲル粒子１１と親水性の結合剤１２との組み合わせは、エアロゲル粒子１１の細孔に結合剤１２が存在しにくくなるため好ましい。結合剤１２は、エアロゲル粒子１１の全体を被覆しないことが好ましい。それにより、熱橋の形成が抑制され、断熱性が向上する。断熱層１中の一つの結合剤１２は、エアロゲル粒子１１よりもサイズが小さいことが好ましい。それにより、熱橋の形成が抑制される。例えば、一つの結合剤１２における最長の長さが、その結合剤１２と接触するエアロゲル粒子１１における粒径よりも小さいことで、結合剤１２はエアロゲル粒子１１よりもサイズが小さくなる。
【００２４】
結合剤１２は、重合性を有する材料で構成されていてよい。断熱層１中の結合剤１２は、重合性の材料が重合して生じた結果物である。重合性の材料は、粒状であることが好ましい。それにより、点状にエアロゲル粒子１１が結合されやすくなる。重合性の材料は、粉末であることが好ましい一態様である。粉末の樹脂が結合剤１２の材料となり得る。粉末の樹脂は、エアロゲル粒子１１との混合で、点状にエアロゲル粒子１１を結合することができる。重合性の材料は、液体であることが好ましい他の一態様である。樹脂の溶液又は分散液が結合剤１２の材料となり得る。分散液は、樹脂を含むエマルションであってもよい。樹脂を含む液体は、液滴の状態でエアロゲル粒子１１と混合されると、点状にエアロゲル粒子１１を結合することができる。重合性の材料を有する液体材料として、例えば、合成ゴムラテックスエマルションが挙げられる。ＳＢＲラテックスエマルションは合成ゴムラテックスエマルションの一例である。
【００２５】
断熱層は、エアロゲル粒子１００質量部に対して、結合剤を１〜４０質量部含有していることが好ましい。それにより、強度と断熱性とを両立して高めることができる。結合剤が少なくなるほど断熱層の熱伝導率が低くなるが強度が低下する傾向にあり、結合剤が多くなるほど断熱層の強度が高くなるが熱伝導率が増加する傾向にある。断熱層は、エアロゲル粒子１００質量部に対して、結合剤を５〜３０質量部含有することがより好ましく、１０〜２５質量部含有することがさらに好ましい。結合剤が液体材料から形成される場合、結合剤の量は液体材料の固形分に基づくものであってよい。
【００２６】
エアロゲル粒子を含む断熱層は、同じ厚みで比較すると、フォーム材よりも断熱性が高い。そのため、エアロゲル粒子を含む断熱吸音材は、薄型で高断熱性を有する。また、エアロゲル粒子が結合剤で結合された断熱層は、エアロゲル粒子の間に隙間を有し得る。この隙間には空気が存在する。空気が隙間に配置された構造は、音の振動を吸収することが可能なため、吸音性を発揮し得る。そのため、エアロゲル粒子を含む断熱層はそれ自体でも吸音性を有し得る。
【００２７】
柔軟性構造体２は、柔軟性を有する構造を備えている。図１の例では、柔軟性構造体２の形状は面状である。柔軟性構造体２は、板状、シート状、フィルム状などの形状を有する。柔軟性構造体２の柔軟性は、断熱吸音材１０の厚みの方向において発揮されることが好ましい。柔軟性構造体２は、表面から押されたときに押す力によって凹み、押す力が除かれると凹んでいない元の状態に戻ることが好ましい。柔軟性構造体２は弾性を有し得る。柔軟性構造体２は弾性変形が可能であってもよい。柔軟性構造体２は、可撓性を有していてもよい。柔軟性構造体２は、曲げられることが可能であることが好ましい一態様である。曲げられることが可能とは、例えば９０度、好ましくは１８０度に曲げられたときに曲げられた部分が破損しないことであってよい。
【００２８】
柔軟性構造体２は、空気含有構造を有することが好ましい。空気含有構造とは、柔軟性構造体２の中に空気が含まれる構造である。空気含有構造は、柔軟性構造体２の中に空気の粒が配置されることによって形成されたり、柔軟性構造体２を構成する材料の隙間によって形成されたりする。空気含有構造は、柔軟性構造体２に柔軟性を付与し得る。空気含有構造は、柔軟性構造体２に変形性を付与し得る。また、空気含有構造は、多孔質断熱構造となり得る。空気は熱伝導率が低く、断熱性が高い。空気は、柔軟性構造体２に断熱性を付与し得る。また、空気を含む構造は、音の振動を吸収することが可能なため、吸音性を発揮し得る。そのため、柔軟性構造体２はそれ自体でも吸音性を有し得る。なお、柔軟性構造体２は断熱層１よりも断熱性が低くてよい。断熱性は熱伝導率で評価される。
【００２９】
柔軟性構造体２は、樹脂発泡体であることが好ましい一態様である。樹脂発泡体はフォーム材であってよい。樹脂発泡体は、発泡性樹脂原料の重合により形成される。樹脂発泡体は気泡を含有する。樹脂発泡体としては、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、フェノールフォームなどが例示される。柔軟性構造体２は、繊維構造体であることが好ましい他の一態様である。繊維構造体は、立体的に繊維が絡まって形成され得る。繊維構造体としては、グラスウール、ロックウールなどが例示される。繊維構造体では繊維の隙間が形成される。繊維構造体は、繊維の隙間に空気を含有する。なお、柔軟性構造体２の体積弾性率は、構造体を形成する骨格の構造により大きく異なり得る。例えば、樹脂発泡体の一例として挙げたポリウレタンフォームの場合、密度２５ｋｇ／ｍ３以下において体積弾性率が１×１０４Ｐａ以下となりやすいためこの密度範囲が好ましい。また、繊維構造体の一例として挙げたグラスウールについては、概ね３０ｋｇ／ｍ３以下の密度で１×１０４Ｐａ以下となりやすいためこの密度範囲が好ましい。このように、柔軟性構造体２の密度は３０ｋｇ／ｍ３以下であってよい。もちろん、柔軟性構造体２は上記の例に限定されるものではなく、１．４×１０４Ｐａ以下を満たすものを適宜選定して使用することができる。
【００３０】
図１Ｂでは、柔軟性構造体２が気泡２１を含んだ例を示している。気泡２１は空気を含む。気泡２１は空気の粒といってもよい。気泡２１によって、柔軟性構造体２の柔軟性が発揮し得る。気泡２１は、柔軟性構造体２に変形性を付与し得る。気泡２１を有する柔軟性構造体２は、多孔質断熱体となり得る。気泡２１は、柔軟性構造体２に断熱性を付与し得る。
【００３１】
柔軟性構造体２の体積弾性率は１．４×１０４Ｐａ以下である。体積弾性率がこの範囲になると、断熱吸音材１０は優れた吸音性を発揮する。弾性率は、変形のしにくさを表す物性値であり、その値が小さいほど変形しやすいことを表す。体積弾性率は、通常、圧縮率の逆数である。体積弾性率と硬さには相関があり、体積弾性率が大きい場合、その物質は硬い場合が多い。空気の体積弾性率は１．４×１０５Ｐａである。したがって、柔軟性構造体２は空気よりも体積弾性率が低い。
【００３２】
柔軟性構造体２の体積弾性率は１×１０４Ｐａ以下であることが好ましい。それにより、断熱性がさらに向上する。柔軟性構造体２の体積弾性率は、その下限は特に限定されないが、例えば、１×１０３Ｐａ以上であることが好ましい。それにより、柔軟性構造体２の強度が高まる。柔軟性構造体２の体積弾性率は５×１０３Ｐａ以上であることがより好ましい。
【００３３】
断熱吸音材１０では、断熱層１は柔軟性構造体２の外面に配置されている。断熱吸音材１０は、柔軟性構造体２と断熱層１との積層構造を有する。外面とは、断熱性及び吸音性を付与する側の面である。騒音が発生する側が外面となり得る。配管では、管の中心側が外面となり得る。配管では、空気や冷媒などの流動性物質が通過する。流動性物質の通過により騒音が発生し得る。そのため、配管内部からの騒音の抑制が重要である。また、配管では断熱性も重要である。流動性物質が通過するときに、可能な限り、流動性物質の温度が維持されることや、流動性物質の温度が外側に伝わらないことが求められ得る。
【００３４】
断熱吸音材１０は、それ自体で断熱性と吸音性を有し得る断熱層１と、それ自体で断熱性と吸音性を有し得る柔軟性構造体２とを有するため、高い断熱性と吸音性とを発揮する。そして、断熱吸音材１０は、さらに柔軟性構造体２の体積弾性率が１×１０４Ｐａ以下であるため、吸音作用が効果的に向上する。
【００３５】
図２は、断熱吸音材の吸音作用についての説明図である。図２では、断熱吸音材１０の機能が模式的に示されている。断熱吸音材１０は、設置面６に配置されている。設置面６は、断熱吸音材１０が設置される面である。断熱吸音材１０を有する配管の場合、設置面６は、配管本体の内側の面となる。断熱吸音材１０が建築用途に使用される場合には、設置面６は壁又は壁の下地であってよい。断熱吸音材１０では、断熱層１が質部１Ａとして機能し、柔軟性構造体２がバネ部２Ａとして機能し得る。このとき、断熱吸音材１０は共振系を形成する。質部１Ａは、音Ｓ１を受けると、以下の式（Ｉ）で表される周波数ｆｒ〔Ｈｚ〕において激しく振動する（図２の双方向の矢印）。このとき、周波数ｆｒ付近の音波エネルギーは、共振系の振動エネルギーに変換されることにより吸収される。すなわち、共振系によって音Ｓ１が吸収されるのである。そのため、設置面６に音Ｓ１が伝わることが抑制される。ところで、特許文献１（特表２００１−５０９０９７号公報）に開示された複合材料は、粒子の隙間を利用して吸音しており、共振系を利用して吸音していない。そのため、この複合材料は高い吸音性を期待できない。一方、上記の断熱吸音材１０では共振系を利用できるため、吸音性が高い。なお、図２は考えられる作用の一例であり、本発明はこの作用に限定されないことは言うまでもない。
【００３６】
断熱吸音材１０では、上述したように、以下の式（Ｉ）で表される周波数ｆｒ〔Ｈｚ〕付近の音で高い吸音効果が得られる。この周波数の付近の音は騒音となりやすい。式（Ｉ）の周波数ｆｒは吸音周波数と定義される。柔軟性構造体２の体積弾性率が１．４×１０４Ｐａ以下であると、共振時の振幅が増大する。そのため、断熱吸音材１０は、騒音の抑制に有効である。
【００３７】
【数１】
2015197662.tif 000003
【００３８】
上記の式において、
Ｋ：空気の体積弾性率（＝１．４×１０５）〔Ｐａ〕
Ｍ：断熱層の面質量〔ｋｇ／ｍ２〕
Ｌ：柔軟性構造体の厚み〔ｍ〕
である。
【００３９】
断熱吸音材１０の好ましい一態様では、後述の実施例で示すように、周波数が１０００〔Ｈｚ〕付近の音が吸音される。断熱吸音材１０は、周波数２５０〜４０００〔Ｈｚ〕の騒音が発生する場所に用いることが有効である。断熱吸音材１０は、周波数５００〜２０００〔Ｈｚ〕の騒音が発生する場所に用いることがさらに有効である。
【００４０】
図１では、柔軟性構造体２の厚みがＴ２で表され、断熱層１の厚みがＴ１で表されている。上述の式（Ｉ）においては、理論上、ｆｒは厚みＴ１に影響されることがないため、厚みＴ１と厚みＴ２の比は特に限定されない。厚みＴ２が厚みＴ１よりも大きい場合は、断熱層１が振動しやすくなるため、吸音性が向上する効果が高くなる。例えば、厚みＴ２は厚みＴ１の１．２倍以上であってもよい。この場合、厚みＴ２は厚みＴ１の２０倍以下であってもよい。厚みＴ１が厚みＴ２よりも大きい場合は、エアロゲル粒子１１を含む断熱層１の厚みの比率が高くなるため、断熱性が向上する効果が高くなる。
【００４１】
柔軟性構造体２の厚みＴ２は、例えば、１〜１０ｍｍの範囲にすることができるが、これに限定されるものではない。断熱層１の厚みＴ１は、例えば、例えば、１〜１０ｍｍの範囲にすることができるが、これに限定されるものではない。断熱吸音材１０の厚みは、２〜２０ｍｍの範囲にすることができるが、これに限定されるものではない。
【００４２】
断熱層１の面質量は、０．１ｋｇ／ｍ２以上であることが好ましい。それにより、吸音性が向上する。断熱層１の面質量は、０．５ｋｇ／ｍ２以上であることがより好ましい。断熱層１の面質量の上限は特に限定されないが、断熱層１の面質量は、１０ｋｇ／ｍ２以下であってよい。なお、柔軟性構造体２の面質量は、特に限定されないが、断熱層１の面質量より小さくてもよい。
【００４３】
断熱層１と柔軟性構造体２とは、適宜の接着剤で接着され得る。接着剤としては、熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤、紫外線硬化性接着剤などが例示される。断熱層１と柔軟性構造体２とは、好ましくは、エアロゲル粒子１１を結合するための結合剤１２で接着される。その場合、断熱層１と柔軟性構造体２とを接着する接着剤の量を減らすことができるため、熱橋の形成が抑制され、断熱性が向上する。
【００４４】
断熱吸音材１０は、曲がることが可能なことが好ましい。それにより、設置場所の形状に合わせて、断熱吸音材１０が配置され得る。断熱吸音材１０は可撓性を有することが好ましい。断熱吸音材１０は柔軟性を有することが好ましい。配管では環状になるため、配管の形状に合わせて環状に断熱吸音材１０が配置され得る。
【００４５】
図３は、断熱吸音材の一例である。上記で説明した構成と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図３に示されるように、断熱吸音材１０は、断熱層１の外面に補強層３を備えることが好ましい。補強層３は断熱層１を補強することができる。補強層３は断熱層１を保護することができる。断熱層１の外面とは、断熱層１における柔軟性構造体２とは反対側の面である。断熱層１の外面と柔軟性構造体２の外面とは同じ側の面である。外面は騒音発生側の面であってよい。補強層３により断熱吸音材１０の表面強度が向上する。補強層３がない場合、断熱層１が露出することになり、エアロゲル粒子１１がむき出しになる可能性がある。エアロゲル粒子１１が露出面に配置されると、エアロゲル粒子１１が外部の衝撃によって外れやすくなり、断熱層１に欠けや割れなどが発生しやすくなるおそれがある。しかしながら、断熱層１の外面に補強層３が配置されていると、エアロゲル粒子１１は被覆されて外れにくくなる。また、補強層３は、断熱吸音材１０全体の強度を高める。そのため、断熱吸音材１０の強度が向上する。
【００４７】
補強層３はシートであることが好ましい一態様である。それにより、補強効果が簡単に得られる。図３では、補強層３はシート３Ａで構成されている。シート３Ａとしては、種々の種類のものが使用可能であり、特に限定されない。シート３Ａとしては、例えば、紙、樹脂シート、織布、不織布などが挙げられる。シート３Ａは表面に凹凸を有することが好ましい。凹凸を有する面は、少なくともシート３Ａの断熱層１側の面であってよい。シート３Ａ表面の凹凸は、シート３Ａと断熱層１との密着性を向上させる。シート３Ａは不織布であることが好ましい一態様である。不織布は表面に凹凸を有する。そのため、密着性が向上する。不織布の凹凸は繊維のはみ出しにより形成され得る。シート３Ａはエンボス加工されていることが好ましい一態様である。エンボス加工されたシート３Ａは表面に凹凸を有する。そのため、密着性が向上する。エンボス加工はプレスで形成されるものであってよい。ここで、断熱層１は、高い断熱性を得るために、結合剤１２の量ができるだけ少なくされ得る。結合剤１２で断熱層１とシート３Ａとが接着される場合、結合剤１２の量が少ないと、これらの間の接着性が低下しやすい。また、結合剤１２とは異なる接着剤で断熱層１とシート３Ａとが接着される場合も、熱橋の抑制のためには、接着剤は少ない方がよい。シート３Ａが表面に凹凸を有すると、断熱層１と補強層３との層間の接着面積が高まるので、密着性が向上し、接着強度が高まりやすくなる。
【００４８】
シート３Ａは補強層３となる。シート３Ａは、柔軟性を有することが好ましい。シート３Ａは、可撓性を有することが好ましい。シート３Ａは、曲がることが可能であることが好ましい。シート３Ａは波型に形成されていてもよい。波型のシートは曲がりやすく、曲げられたときの応力が緩和されやすくなる。
【００４９】
シート３Ａの厚みＴ３は、特に限定されない。シート３Ａの厚みＴ３は、柔軟性構造体２の厚みＴ２より小さいことが好ましい。シート３Ａの厚みＴ３は、断熱層１の厚みＴ１より小さいことが好ましい。シート３Ａの厚みＴ３は、例えば、０．１〜５ｍｍの範囲にすることができるが、これに限定されるものではない。
【００５０】
断熱層１とシート３Ａとは、適宜の接着剤で接着され得る。接着剤としては、熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤、紫外線硬化性接着剤などが例示される。断熱層１とシート３Ａとは、好ましくは、エアロゲル粒子１１を結合するための結合剤１２で接着される。その場合、断熱層１とシート３Ａを接着する接着剤の量を減らすことができるため、熱橋の形成が抑制され、断熱性が向上する。
【００５１】
補強層３はシートに限定されるものではない。例えば、補強層３は、樹脂膜であってもよい。樹脂膜は、樹脂材料の塗布により形成され得る。樹脂膜は、硬化性の材料の硬化で形成されてもよい。また、補強層３は、金属箔であってもよい。
【００５２】
図４は、断熱吸音材１０の一例である。上記で説明した構成と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５３】
図４に示されるように、断熱吸音材１０は、接着層４を有していてもよい。接着層４は、断熱吸音作用を付与したい部材に、断熱吸音材１０を接着する機能を有する。接着層４は、樹脂製の接着剤などで構成され得る。接着層４は、柔軟性構造体２の内面に配置される。柔軟性構造体２の内面とは、外面とは反対側の面である。接着層４が配置される面は、柔軟性構造体２における断熱層１が配置された面とは反対側の面である。接着層４は断熱吸音材１０を適宜の部材に接着させることができる。そのため、断熱吸音材１０の取り付けが容易になる。
【００５４】
断熱吸音材１０が接着層４を有する場合、断熱吸音材１０は剥離層５を有していてもよい。剥離層５は、接着層４の表面に配置される。剥離層５は、接着層４における柔軟性構造体２とは反対側の面に配置される。剥離層５は、断熱吸音材１０が部材に貼り付けられるときに、接着層４から剥離される。剥離層５は、接着層４を被覆する。剥離層５が存在する場合、断熱吸音材１０の表面は接着性を有さない。そのため、断熱吸音材１０が不用意に接着することが抑制される。断熱吸音材１０の取り付けの際には、剥離層５が除去された後、接着層４で断熱吸音材１０が部材に接着される。剥離層５は、断熱吸音材１０の取り扱い性を高めることができる。
【００５５】
図５は、断熱層１の好ましい態様を示している。図５に例示される断熱層１は、上記のいずれの断熱吸音材１０にも適用可能である。
【００５６】
図５で示されるように、断熱層１は、エアロゲル粒子１１よりも密度が大きい高密度粒子１３を含むことが好ましい。高密度粒子１３は上述した式（Ｉ）における「Ｍ」（断熱層の面質量）を増加させることができる。そのため、吸音周波数の設計が容易となり、吸音効果が向上しやすくなる。
【００５７】
高密度粒子としては、無機粒子が例示される。無機粒子としては、例えば、溶融シリカ、マイカ、炭酸カルシウムなどが挙げられる。高密度粒子は、断熱層１が断熱性を発揮できるように、熱伝導率が高くない方がよい。高密度粒子は、通常、エアロゲル粒子１１よりも熱伝導率が高い。高密度粒子の熱伝導率は、例えば、０．０１〜２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲であってよいが、これに限定されない。
【００５８】
高密度粒子１３の密度は、エアロゲル粒子１１の密度の１．５倍以上であることが好ましく、２倍以上であることがより好ましい。高密度粒子１３の密度が高くなるほど、吸音効果が向上しやすくなる。高密度粒子１３のエアロゲル粒子１１に対する密度の比率の上限は特に限定されないが、高密度粒子１３の密度は、例えば、エアロゲル粒子１１の密度の２０倍以下であってよい。高密度粒子１３の密度は、限定されないが、例えば、７５〜４０００ｋｇ／ｍ３の範囲であってよい。なお、エアロゲル粒子１１の密度は、限定されないが、例えば、５０〜２００ｋｇ／ｍ３の範囲であってよい。
【００５９】
高密度粒子１３の平均粒径は、エアロゲル粒子１１の平均粒径の１０分の１以下であることが好ましい。それにより、高密度粒子１３によって断熱性が低下することが抑制される。また、高密度粒子１３の平均粒径が小さいと、エアロゲル粒子１１の隙間に効率よく高密度粒子１３が配置され得る。高密度粒子１３の平均粒径は、エアロゲル粒子１１の平均粒径の１００分の１以上であってよい。
【００６０】
断熱層１は、エアロゲル粒子１１を１００質量部としたときに、高密度粒子１３を５０質量部以下で含有することが好ましい。それにより、断熱性と吸音性とが両立して高まりやすくなる。断熱層１は、エアロゲル粒子１１を１００質量部としたときに、高密度粒子１３を、１〜４５質量部の範囲で含有することがより好ましく、５〜４０質量部の範囲で含有することがさらに好ましい。
【００６１】
高密度粒子１３は結合剤１２でエアロゲル粒子１１に接着されることが好ましい。複数の高密度粒子１３が結合剤１２で結合されていてもよい。高密度粒子１３は、エアロゲル粒子１１及び隣接する高密度粒子１３に点状に接着することが好ましい。それにより、熱橋が抑制され、断熱性が向上する。
【００６２】
図１の断熱吸音材１０は、次のように製造することができる。まず、エアロゲル粒子１１と、エアロゲル粒子１１を接着する結合剤１２とを混合する。結合剤１２が硬化性の重合材料の場合、結合剤１２は硬化前の状態であってよい。結合剤１２は、粒状であることが好ましい。粒状の結合剤１２は、粉末又は液滴であり得る。液滴はスプレーで形成され得る。そして、エアロゲル粒子１１と結合剤１２との混合物を加熱加圧成形する。加熱加圧成形はいわゆるプレスであってよい。これにより、エアロゲル粒子１１は、結合剤１２により結合して一体化する。一体化したエアロゲル粒子１１は、断熱層１となる。断熱層１はエアロゲル成形体である。次に、断熱層１と柔軟性構造体２とを接着する。この接着は接着剤により行われ得る。あるいは、未硬化の断熱層１と柔軟性構造体２とを重ねて加熱加圧成形してもよい。未硬化の断熱層１は、エアロゲル粒子１１と結合剤１２との混合物である。この場合、断熱層１の形成と、断熱層１と柔軟性構造体２との接着とを一度に行うことができる。あるいは、完全に硬化していない断熱層１と柔軟性構造体２とを重ねて加熱加圧成形してもよい。断熱層１中の結合剤１２に接着性が残存すると、断熱層１と柔軟性構造体２とを結合剤１２で接着することができる。
【００６３】
図３のような補強層３を有する断熱吸音材１０の場合、断熱層１と柔軟性構造体２との積層体に補強層３を設けることができる。補強層３がシート３Ａの場合、シート３Ａの貼り付けによって補強層３が断熱層１の表面に配置される。シート３Ａは加熱加圧成形により、断熱層１に接着されていてもよいし、接着剤によって接着されていてもよい。シート３Ａは断熱層１の結合剤１２により接着されることが好ましい一態様である。この場合、シート３Ａと、未硬化の断熱層１（エアロゲル粒子１１と結合剤１２の混合物）と、柔軟性構造体２とを重ねて加熱加圧成形することで、断熱吸音材１０が形成されてもよい。エアロゲル粒子１１の結合と層の接着とを同時に行うと、断熱吸音材１０の製造効率が向上する。あるいは、シート３Ａと、完全に硬化していない断熱層１と、柔軟性構造体２とを重ねて加熱加圧成形することで、断熱吸音材１０が形成されてもよい。図４のように断熱吸音材１０が接着層４及び剥離層５を有する場合には、柔軟性構造体２と断熱層１とを有する積層体に、接着剤を塗布し、剥離層５の材料を貼り付けることにより、接着層４付きの断熱吸音材１０が形成される。図５のように、断熱層１が高密度粒子１３を含む場合には、エアロゲル粒子１１と結合剤１２と高密度粒子１３との混合物から断熱層１が形成される。
【００６４】
上記に説明した断熱吸音材は、断熱性と吸音性とを付与したい種々の部材に適用可能である。断熱吸音材は防音性に優れる。断熱吸音材の適用の好ましい一例は、配管である。配管はダクトを含む。ダクトは空気が通る管であってよい。配管は流動性媒体が通る管を含む。流動性媒体は、冷媒などであってよい。配管としては、熱交換機用の配管であることが好ましい。配管は、冷媒配管、空調配管などとして構成され得る。断熱吸音材は、熱交換機用の配管の断熱性と吸音性とを効果的に高める。もちろん、断熱吸音材は、建物の壁などに取り付けられてもよい。断熱吸音材は消音室などを形成できる。
【００６５】
図６は、配管の各一例（配管５０）を示す。図６は図６Ａ及び図６Ｂから構成される。図６Ａの配管５０は、断面が長方形（正方形を含む）の枠状になっている。図６Ｂの配管５０は、断面が円形の枠状になっている。配管５０の形状は筒状であってよい。配管５０は流路３１を有する。配管５０はダクトなどに利用可能である。配管５０は流動性媒体（例えば冷媒）の管に利用可能である。ただし、液体の流動性媒体が直接断熱吸音材１０に接触すると、断熱吸音材１０が破損しやすくなるおそれがある。そのため、配管５０は気体が通る管であることが好ましい。
【００６６】
配管５０は、断熱吸音材１０を備えている。断熱吸音材１０は、断熱層１と柔軟性構造体２とを有する。配管５０は配管本体３０を有する。配管本体３０は配管５０の基材となる。配管本体３０の表面に断熱吸音材１０が配置されている。断熱吸音材１０は配管本体３０に支持されている。断熱吸音材１０が配置される面は、配管本体３０の内面である。配管本体３０の内面は、図２で説明した設置面６になり得る。配管本体３０の内面は内壁となる。配管本体３０は、金属製であってもよいし、樹脂製であってもよい。
【００６７】
配管５０は、配管本体３０への断熱吸音材１０の貼り付けにより形成される。このとき、図４に示される接着層４が存在すると、断熱吸音材１０の貼り付けが容易になる。曲げることが可能な断熱吸音材１０では、配管本体３０の内面に沿って曲げられて断熱吸音材１０が配置され得る。例えば、図６Ａの例では、断熱吸音材１０は略垂直に折り曲げられる。また、図６Ｂの例では、断熱吸音材１０は円形に曲げられる。
【００６８】
配管５０は、断熱吸音材１０を有するため、断熱性と吸音性に優れている。断熱吸音材１０は、薄くても断熱性及び吸音性が高い。そのため、配管５０の内部の流路においては、断熱材の設置による断面積の減少が抑制される。それにより、配管５０の流体流路としての機能の阻害が抑制される。配管５０の内部において媒体（例えば気体）が通ったときには、気体が通ることにより発生する音が、断熱吸音材１０によって吸音される。そのため、配管５０の外側に音が聞こえにくくなり、騒音の発生を抑制できる。また、配管５０に断熱性が付与されているため、配管５０の内部を通る媒体は温度変化が抑制される。
【実施例】
【００６９】
（実施例１）
シリカエアロゲル粒子（平均粒径１．１ｍｍ、密度１００ｋｇ／ｍ３）と、ＳＢＲラテックスエマルジョン（固形分比率：３８質量％）とを均一に混合した。混合率は、シリカエアロゲル粒子１００質量部に対して、ＳＢＲラテックスエマルジョンの固形分が１５質量部とした。成形用の金型の底に厚み２５０μｍの炭酸カルシウム紙を離型紙として敷いた。成形の厚みは２ｍｍとした。そして、離型紙の上に、上記によって得た混合物を入れた。混合物をプレス成形し、結合剤となるＳＢＲラテックスエマルションを硬化させ、エアロゲル粒子を一体化させた。これにより、断熱層となるエアロゲル成形体を得た。離型紙はエアロゲル成形体から剥離された。エアロゲル成形体の形状はシートである。プレス成形条件は、金型温度が１８０℃であり、加圧圧力が０．９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ２）であり、加圧時間が３０分であった。エアロゲル成形体の面質量は０．６〔ｋｇ／ｍ２〕であった。エアロゲル成形体（シート）の厚みは２ｍｍであった。
【００７０】
エアロゲル成形体と、体積弾性率８．４×１０３〔Ｐａ〕の軟質発泡ポリウレタンシート（ポリウレタンフォーム、密度２０ｋｇ／ｍ３、厚み６ｍｍ）とを重ねて、これらを酢酸ビニル系接着剤により接着させた。以上により、厚み８ｍｍの断熱吸音材を得た。断熱吸音材の形状はシートである。
【００７１】
実施例１の断熱吸音材の熱伝導率は０．０３〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕であり、熱抵抗値は０．２７〔ｍ２Ｋ／Ｗ〕であった。実施例１の断熱吸音材の吸音周波数ｆｒは、９９０〔Ｈｚ〕であった。
【００７２】
（実施例２）
シリカエアロゲル粒子（平均粒径１．１ｍｍ、密度１２０ｋｇ／ｍ３）と、溶融シリカ粒子（平均粒径８０μｍ、密度１４００ｋｇ／ｍ３、熱伝導率０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ））と、ＳＢＲラテックスエマルジョン（固形分比率：３８質量％）とを均一に混合した。混合率は、シリカエアロゲル粒子１００質量部に対して、溶融シリカが３０質量部とし、ＳＢＲラテックスエマルジョンの固形分が１５質量部とした。成形用の金型の底に厚み２５０μｍの炭酸カルシウム紙を離型紙として敷いた。成形の厚みは３ｍｍとした。そして、離型紙の上に、上記によって得た混合物を入れた。混合物をプレス成形し、結合剤となるＳＢＲラテックスエマルションを硬化させ、溶融シリカと混合されたエアロゲル粒子を一体化させた。これにより、断熱層となるエアロゲル成形体を得た。離型紙はエアロゲル成形体から剥離された。エアロゲル成形体の形状はシートである。プレス成形条件は、金型温度が１８０℃であり、加圧圧力が０．９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ２）であり、加圧時間が３０分であった。エアロゲル成形体の面質量は０．９〔ｋｇ／ｍ２〕であった。エアロゲル成形体（シート）の厚みは３ｍｍであった。
【００７３】
エアロゲル成形体と、体積弾性率６．３×１０３〔Ｐａ〕のグラスウール（密度１６ｋｇ／ｍ３、厚み４ｍｍ）とを重ねて、これらを酢酸ビニル系接着剤により接着させた。以上により、厚み７ｍｍの断熱吸音材を得た。断熱吸音材の形状はシートである。
【００７４】
実施例２の断熱吸音材の熱伝導率は０．０２４〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕であり、熱抵抗値は０．３０〔ｍ２Ｋ／Ｗ〕であった。実施例２の断熱吸音材の吸音周波数ｆｒは、９９０〔Ｈｚ〕であった。
【００７５】
（比較例１）
比較例１の断熱吸音材として厚み１０ｍｍの軟質発泡ポリウレタンシート（密度２０ｋｇ／ｍ３）を準備した。この軟質発泡ポリウレタンシートの熱伝導率は０．０４２〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕であり、熱抵抗値は０．２４〔ｍ２Ｋ／Ｗ〕であった。
【００７６】
（比較例２）
実施例１で使用した軟質発泡ポリウレタンシート（密度２０ｋｇ／ｍ３）の代わりに、グラスウール（密度９０ｋｇ／ｍ３、厚み６ｍｍ、体積弾性率１．５×１０５Ｐａ）を用い、これを実施例１で作製したエアロゲル成形体と接着し、断熱吸音材を作製した。この断熱吸音材の熱伝導率は０．０２８〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕であり、熱抵抗値は０．２８〔ｍ２Ｋ／Ｗ〕であった。比較例２の断熱吸音材の吸音周波数ｆｒは、１５００〔Ｈｚ〕であった。
【００７７】
（吸音率）
実施例及び比較例のシート（断熱吸音材）について、吸音率を測定した。
【００７８】
図７は、実施例、比較例の吸音率を示している。図７は図７Ａ〜図７Ｄから構成される。図７Ａは実施例１の吸音率のグラフである。図７Ｂは実施例２の吸音率のグラフである。図７Ｃは比較例１の吸音率のグラフである。図７Ｄは比較例２の吸音率のグラフである。なお、グラフの「１ｋ」は「１×１０００」を意味する（２ｋ、４ｋも同様である）。
【００７９】
図７のグラフから、実施例１及び２は、周波数が１０００〔Ｈｚ〕付近の音を効果的に吸音していることが確認される。
【００８０】
ここで、実施例１と比較例２とを比較すると、比較例２で用いたグラスウールの断熱性能が、実施例１で用いたポリウレタンシートよりも優れているため、比較例２の方がわずかながら断熱性能が高くなっている。しかし、比較例２では、グラフからも分かるように、吸音性が実施例１よりも低くなっている。そのため、実施例１は、比較例２に比べて、断熱性と吸音性とを両立して向上させている。
【００８１】
（ダクト吸音効果）
実施例及び比較例のシート（断熱吸音材）をダクトの内面に貼り付けて、断熱吸音材を有する配管を形成した。ダクト（配管本体）は長辺６０ｃｍ、短辺５０ｃｍの長方形の枠を有する管体であった。配管を空調機に取り付けて配管の内部に気体を流し、配管の外部で聞こえる音の大きさを「騒音レベル」として測定した。
【００８２】
図８は、実施例、比較例のダクト吸音効果を示している。図８は図８Ａ〜図８Ｄから構成される。図８Ａは実施例１の騒音レベルのグラフである。図８Ｂは実施例２の騒音レベルのグラフである。図８Ｃは比較例１の騒音レベルのグラフである。図８Ｄは比較例２の騒音レベルのグラフである。なお、各グラフにおいては、比較対照として、断熱吸音材を取り付けていないダクト（配管本体）の騒音レベルを表示した。
【００８３】
図８のグラフから、実施例１及び２は、周波数が１０００〔Ｈｚ〕付近の騒音を効果的に抑制していることが確認される。
【００８４】
（音圧レベル）
表１は、実施例及び比較例のシート（断熱吸音材）を有する配管について、音圧レベルを比較した結果である。比較対照は、断熱吸音材を取り付けていないダクト（配管本体）である。
【００８５】
表１から、実施例１及び２は、音圧レベルが低いことが確認される。
【００８６】
【表１】
2015197662.tif 000004
【符号の説明】
【００８７】
１      断熱層
２      柔軟性構造体
３      補強層
３Ａ    シート
１０    断熱吸音材
１１    エアロゲル粒子
１２    結合剤
１３    高密度粒子
５０    配管
【図１】
2015197662.tif 000005
【図２】
2015197662.tif 000006
【図３】
2015197662.tif 000007
【図４】
2015197662.tif 000008
【図５】
2015197662.tif 000009
【図６】
2015197662.tif 000010
【図７】
2015197662.tif 000011
【図８】
2015197662.tif 000012