(57)【要約】  【課題】優れた断熱性能を有し、低密度でありながら成形体強度が大きく、取り扱い性に優れた断熱材を提供する。また、優れた断熱性能を有し、低密度でありながら芯材成形体強度が大きく、断熱面積が大きくて厚みが４ｍｍ以下の薄さであっても、表面平滑性に優れ、均一な厚さを有する真空断熱材を提供する。  【解決手段】乾式シリカ粉体と、無機繊維と、導電性粉体とを含み、表面層の密度が内部層よりも大きく成形した成形体の断熱材である。この成形体は、高強度な外殻作用を有して取り扱い性に優れ、薄肉化及び大型化の可能な、断熱性に優れた断熱材を提供する。また、この成形体を芯材５とし、ガスバリア性のある被覆材６にて被覆して内部を減圧して真空断熱材４とする。【選択図】図２
2005036975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、乾式シリカ粉体と無機繊維と導電性粉体とを含む、粉体と繊維材との混合物からなる成形体であり、その表面層の密度が内部層の密度よりも大きいことを特徴とする断熱材。
【請求項２】
少なくとも、乾式シリカ粉体と無機繊維と導電性粉体とを含む、粉体と繊維材との混合物からなる成形体と、前記成形体の厚み方向の表面を覆うように設けられた面材とからなる断熱材。
【請求項３】
成形体の表面層にバインダー成分を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の断熱材。
【請求項４】
成形体の曲げ強度が０．３ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項記載の断熱材。
【請求項５】
成形体は、無機繊維の含有率が１ｗｔ％以上で、導電性粉体の含有率が０．５ｗｔ％以上で、かつ、乾式シリカの含有率が３０ｗｔ％以上９８．５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項記載の断熱材。
【請求項６】
無機繊維がガラス繊維であることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項記載の断熱材。
【請求項７】
導電性粉体が粉末状カーボンであることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一項記載の断熱材。
【請求項８】
面材が、不織布であることを特徴とする請求項２記載の断熱材。
【請求項９】
不織布が、ガラス不織布であることを特徴とする請求項８記載の断熱材。
【請求項１０】
厚さが０．２ｍｍ以上４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか一項記載の断熱材。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のうちいずれか一項記載の断熱材を芯材とし、この芯材を外気の侵入を遮断する被覆材で覆って内部を減圧した断熱材。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載の断熱材を、熱の遮断部材又は保温部材として使用した産業用設備。
【請求項１３】
請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載の断熱材を、熱の遮断部材又は保温部材として使用した建築部材。
【請求項１４】
請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載の断熱材を、熱の遮断部材又は保温部材として使用した車両。
【請求項１５】
請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載の断熱材を、熱の遮断部材又は保温部材として使用した事務機器。
【請求項１６】
請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載の断熱材を備えた燃料電池システム。
【請求項１７】
請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載の断熱材を備えた保温保冷機器。
【請求項１８】
本体又は本体の内部に発熱体と、前記発熱体の温度により悪影響を受ける被保護部材と、前記発熱体から前記被保護部材への熱影響を遮断する断熱材とを有し、前記断熱材が請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載のものであることを特徴とする機器。
【請求項１９】
本体又は本体の内部に加熱された被保温部と、前記被保温部の温度状態を保つための断熱材とを有し、前記断熱材が請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載のものであることを特徴とする機器。
【請求項２０】
本体は印刷装置で、本体の内部に加熱定着手段を有する定着装置と、前記定着装置により記録紙に溶融定着されるトナーを収容するトナー収容部と、トナーを記録紙に転写するための転写装置と、印刷を制御する制御装置とを備え、少なくとも、前記定着装置、又は前記トナー収容部、又は前記制御装置のいずれかの外周近傍に設けられ、前記定着装置から前記トナー収容部又は前記制御装置への熱影響を遮断する断熱材を有することを特徴とする請求項１８記載の機器。
【請求項２１】
本体は、印刷装置の内部に設けられた、記録紙にトナーを溶融定着するための定着装置で、前記定着装置は、加熱手段により加熱される熱定着ローラーと、前記熱定着ローラーに記録紙を圧接する加圧ローラーと、少なくとも、前記熱定着ローラー又は前記加圧ローラーを囲むように配設された保温用断熱材とを有することを特徴とする請求項１９記載の機器。
【請求項２２】
本体は給湯装置で、本体の内部に貯湯容器と、前記貯湯容器を加熱可能に前記貯湯容器に近接して設けられた湯沸しヒーターと、前記貯湯容器を包むように配設した断熱材とを備え、前記湯沸しヒーターに近接する部位にも断熱材を配設したことを特徴とする請求項１８記載の機器。
【請求項２３】
少なくとも、乾式シリカと無機繊維と導電性粉体とを混合する混合ステップと、混合された粉体と繊維との混合物を成形冶具に充填し、圧縮成形する成形ステップと、成形体の表面層へ液体をスプレーコーティングするコーティングステップと、コーティングした液体を乾燥する乾燥ステップとを有することを特徴とする断熱材の製造方法。
【請求項２４】
混合ステップにおける導電性粉体が、粉末状カーボンであることを特徴とする請求項２３に記載の断熱材の製造方法。
【請求項２５】
混合ステップにおける無機繊維が、ガラス繊維であることを特徴とする請求項２３または請求項２４に記載の断熱材の製造方法。
【請求項２６】
混合ステップにおける導電性粉体の混合率が、０．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項２３から請求項２５のうちいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項２７】
混合ステップにおける無機繊維の混合率が、１ｗｔ％以上５０ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項２３から請求項２６のうちいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項２８】
コーティングステップにおける、液体が水であることを特徴とする請求項２３から請求項２７のうちいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項２９】
コーティングステップにおける、液体がバインダー水溶液であることを特徴とする請求項２３から請求項２８のうちいずれか一項に記載の断熱材の製造方法。
【請求項３０】
バインダーが、でんぷんを含むものであることを特徴とする請求項２９に記載の断熱材の製造方法。
【請求項３１】
請求項２３から請求項３０のうちいずれか一項に記載の製造方法により作製された断熱材を芯材とし、減圧下において被覆材に封止する真空封止ステップを含むことを特徴とする真空断熱材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱材と、その製造方法、及びその断熱材を使用した機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題である温暖化を防止することの重要性から、省エネルギー化が望まれており、産業用設備や民生用機器に対しても省エネルギーの推進が行われている。
【０００３】
産業用設備の一例としては、工業炉や半導体製造高温設備などからの放熱によるエネルギーロスを抑制するために、比較的高温である１５０℃から３５０℃程度の中高温領域での高性能な断熱材が強く要望されている。
【０００４】
また、燃料電池システムにおいても、同様に、放熱によるエネルギーロスを最小とし、更に、電池システムを安定化させるためにも、高性能な断熱材が強く求められている。
【０００５】
また、温冷熱利用の機器や住宅に関しては、熱を効率的に利用するという観点から、−３０℃から１５０℃未満の低中温領域で、優れた断熱性を有する断熱材が求められている。
【０００６】
また、コンピュータや印字印刷装置、複写機などの事務機器では、本体内部に配設された発熱体から生じる発熱を、熱に弱いトナーや内部精密部品に伝達させないためにも高性能な断熱材が強く求められている。
【０００７】
これら事務機器の中でもノート型パソコンなどの携帯用機器においては、装置内部で発生した熱がケースの表面に伝達され、装置ケース表面の温度が比較的上昇するものであるが、利用者が着席して膝の上に載せて使用した時や、キーボードなども含めて、身体と装置ケース等の表面とが長時間接触する部分の熱が、利用者に不快感を与えるとして問題となることがあり、ここでも優れた断熱性を有する断熱材が求められている。
【０００８】
上記のような事務機器やノート型パソコンなどの用途には、製品を小型化、薄型化とするために、断熱性に優れるだけではなく、断熱材自体がより薄くて均一な厚さを有し、同時に表面平滑性にも優れた断熱材が求められている。
【０００９】
従来、およそ１５０℃から３５０℃の中高温領域に使用できる一般的な断熱材としては、グラスウールなどの無機繊維体や無機発泡体がある。更に、断熱性能を向上するために、無機粉体に繊維状補強材などを混合したものが報告されている。
【００１０】
例えば、微粒子状アルミナに赤外線不透過材を混合して熱伝導率を低下させ、更に繊維補強材を混合し、加圧成形により密度を３００ｋｇ／ｍ3から４００ｋｇ／ｍ3としたオリフィス用断熱成形体が提案されている（特許文献１参照）。
【００１１】
また、微粒状金属酸化物と、健康上有害でない繊維と、乳白剤、有機繊維、耐火材料を混合し、圧縮成形により密度１００ｋｇ／ｍ3から２４０ｋｇ／ｍ3とした微孔性成形体が提案されている（特許文献２参照）。
【００１２】
また、膨張したバーミキュライトと、無機結合材、赤外線不透明剤、微孔性物質、ガラス強化繊維を混合し、圧縮成形することにより得られる断熱成形体が提案されている（特許文献３参照）。
【００１３】
一方、−３０℃から１５０℃程度の低中温領域において、より高性能な断熱材を必要とする用途では、微細な空隙による空間を保持する芯材を、外気の侵入を遮断する被覆材で覆い、その空間を減圧して構成される真空断熱材を適用する手段がある。
【００１４】
その芯材としては、粉体材料、繊維材料、及び連通化した発泡体等があり、更に、芯材の高性能化を目的に、粉体に赤外線不透過剤を加えた粉体混合物などが用いられているが、近年では、真空断熱材への要求が多岐にわたってきており、より一層高性能な真空断熱材が求められている。
【００１５】
そこで、高断熱化を目的に、芯材として無機ゲル成分と、不透明剤を加えた粒状組成物を用いた真空断熱材が提案されている（特許文献４参照）。
【００１６】
また、粉体系真空断熱材は、経時断熱性能や比較的中高温での断熱性能に優れているという特徴があるが、粉体であるため飛散し、作業環境が悪くなる。また、袋に封入して使用するため工数が増える、コストが上がるなどの問題がある。
【００１７】
そこで、これを改善するために粉体を成形体とする試みが行われている。
【００１８】
例えば、湿式シリカと、乾式シリカと、繊維材料を混合撹拌、圧縮成形して得た成形体を芯材とした真空断熱材が提案されている（特許文献５参照）。
【特許文献１】特開平０２−２３９１２１号公報
【特許文献２】特開２０００−１６１０４９号公報
【特許文献３】特表２０００−５１３６９３号公報
【特許文献４】特表２００１−５０２３６７号公報
【特許文献５】特公平５−６６３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、特許文献１の構成では、断熱成形体が微粒状物質と繊維との結合力のみで成形体強度を保持するために、３００ｋｇ／ｍ3から４００ｋｇ／ｍ3程度の高密度である。成形体は、このように密度が高くなると固体熱伝導率が大きくなり、断熱性能が悪くなるという問題がある。
【００２０】
また、特許文献２の構成では、断熱成形体の密度は１００ｋｇ／ｍ3から２４０ｋｇ／ｍ3で微粒状物質と繊維との結合力のみであり、成形体としての強度が小さく、折れや曲がりが生じ易く取り扱い性が非常に悪い。更に、成形体から微粒状物質がはずれ落ち、取り扱いの際に粉立ちが生じるため、コンピュータや印字印刷装置などの精密事務機器や半導体製造設備などのへの使用には適さない。
【００２１】
また、特許文献３の構成では、無機結合材をあらかじめ混合したものであるため成形体強度が大きく、取り扱い性や粉立ちは改善されるが、無機結合材の作用により粒子間の結合が強固となるため、成形体の固体熱伝導率が増大して断熱性能が低下する。
【００２２】
更に、真空断熱材の芯材として提案されている特許文献４の構成では、芯材が粒状物であるため取り扱いが困難である。一般的に、芯材に粒状体を用いた真空断熱材を作製する場合は、通気性を有する不織布製の袋などに粉体を充填した後、減圧下で外気の侵入を遮断する被覆材で覆って開口部を封止するが、この方法では封止部を含めた真空断熱材の面積が増大してしまう。また、厚さを薄肉化しようにも、粒状体を充填した袋の被覆材への挿入が困難であり適さない。更には、真空断熱材表面に凹凸が生じたり、厚みが不均一になったりする問題もある。
【００２３】
また、特許文献５の構成では、湿式シリカを主成分としているため、成形体強度が小さく、取り扱い性が非常に悪い。また、真空断熱材の作製においては、外被材（被覆材）に成形体を挿入する際に成形体から落ちた粉が封止口に付着することにより、外被材（被覆材）の封止を確実に行うことができない。このような真空断熱材は、ガス侵入量が増大するために内部の真空度を維持できなくなり、長期に渡って優れた断熱性能を維持することができない。
【００２４】
本発明は、従来の課題を解決するものであり、優れた断熱性能を有し、かつ、低密度でありながら成形体強度が大きく、折れや曲がり及び粉立ちがなく、取り扱い性に優れた断熱材とその製造方法を提供するものである。
【００２５】
また、優れた断熱性能を有し、かつ、低密度でありながら芯材成形体強度が大きく、断熱材の厚みが薄くても断熱面積を大きく取ることができ、表面平滑性に優れて均一な厚さを有する真空断熱材とその製造方法を提供するものである。
【００２６】
また、高性能な断熱材を具備することにより省エネルギーに貢献できるとともに、小型化や薄型化を図っても品質的に優れた機器を提供するものである。
【００２７】
また、強度の向上と取り扱い性の向上、かつ粉落ちを防止し、優れた断熱性能を有する断熱材を提供すること、および厚さが数ｍｍのオーダーの薄さであっても、均一な厚さを有し、表面平滑性に優れた薄肉断熱材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】
【００２８】
上記目的を達成するために本発明の断熱材は、少なくとも、乾式シリカ粉体と無機繊維と導電性粉体とを含む、粉体と繊維材との混合物からなる成形体であり、その表面層の密度が内部層の密度よりも大きいことを特徴とする。
【００２９】
また、別の本発明の断熱材は、少なくとも、乾式シリカ粉体と無機繊維と導電性粉体とを含む、粉体と繊維材との混合物からなる成形体と、前記成形体の厚み方向の表面を覆うように設けられた面材とからなるものである。
【００３０】
また、本発明の断熱材は、上記の断熱材を芯材とし、この芯材を外気の侵入を遮断する被覆材で覆って内部を減圧したものである。
【００３１】
また、本発明の機器は、上記の断熱材を具備したものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の断熱材は、少なくとも、乾式シリカ粉体と無機繊維と導電性粉体とを含む、粉体と繊維材との混合物からなる成形体であり、その表面層の密度が内部層よりも大きいことを特徴とし、導電性粉体が、乾式シリカ粉体のような分子間相互作用により凝集を形成する粉体の凝集粒子を解砕することにより優れた断熱性能を有し、無機繊維の骨材作用により低密度でありながら成形体強度が大きく、折れや曲がり、及び粉立ちのない取り扱い性に優れた断熱材を提供できる。
【００３３】
また、別の本発明の断熱材は、少なくとも、乾式シリカ粉体と無機繊維と導電性粉体とを含む、粉体と繊維材との混合物からなる成形体の厚み方向の表面に、面材を設けたので、更なる強度の向上、取り扱い性の向上、粉落ちの防止をすることができる。
【００３４】
本発明の断熱材の製造方法は、少なくとも、乾式シリカと無機繊維と導電性粉体とを混合する混合ステップと、混合された粉体と繊維との混合物を成形冶具に充填し、圧縮成形する成形ステップと、成形体の表面層へ液体をスプレーコーティングするコーティングステップと、コーティングした液体を乾燥する乾燥ステップとを有することを特徴としたので、高強度な外殻作用を有し、折れ、曲がり、粉立ちを抑制・防止でき、取り扱い性に優れる断熱材を提供できるものである。一方で、スプレー法により液体を噴霧しているため、液体は表面層に均一に供給されるが、内部層までは到達することがないため、内部層の微小な空隙は破壊されず、その結果、断熱性に優れた断熱材を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の請求項１に記載の断熱材の発明は、少なくとも、乾式シリカ粉体と無機繊維と導電性粉体とを含む、粉体と繊維材との混合物からなる成形体であり、その表面層の密度が内部層の密度よりも大きいことを特徴とする断熱材である。
【００３６】
我々は、導電性粉体が、乾式シリカ粉体や湿式シリカ粉体のような分子間相互作用により凝集を形成する粉体の凝集粒子を解砕する特性を持つことを確認した。この凝集粒子の解砕作用により成形体の空隙径が小さくなり、その結果、気体熱伝導率が低減する。また、凝集粒子が解砕されることにより微細化され、個々の粒子の接触面積が低減するため固体の熱伝導率が低下する。これらの相互作用によって優れた断熱効果を発現するものである。
【００３７】
ここで、乾式シリカを特定するのは、導電性粉体により凝集粒子が解砕される効果が高く、より優れた断熱効果を発現するためである。
【００３８】
混合する無機繊維は、骨材として作用するため一般的な圧縮成形により容易に断熱成形体を形成できるようになる。
【００３９】
更に、その表面層の密度が内部層の密度よりも大きいために表面層が高強度な外殻作用を有し、断熱材の折れや曲がり及び粉立ちを防止又は抑制でき、取り扱い性に優れるとともに、内部層は微小な空隙が破壊されることなく断熱性に優れた断熱材を提供できるものである。
【００４０】
また、断熱材の温度が上昇するほど断熱性能が低下する度合いが、乾式シリカのみの場合よりも改善されていることを確認した。これは、内部層における空隙径が、解砕された凝集粒子が形成するもので大変微細なため、温度上昇に伴う気体分子の運動量の増加を抑制して気体熱伝導率の劣化を防止できるためと考える。
【００４１】
したがって、導電性粉体が、乾式シリカ粉体のような分子間相互作用により凝集を形成する粉体の凝集粒子を解砕することにより優れた断熱性能を有し、無機繊維の骨材作用により低密度でありながら成形体強度が大きく、折れや曲がり、及び粉立ちのない取り扱い性に優れた断熱材を提供するものである。
【００４２】
請求項２に記載の断熱材の発明は、少なくとも、乾式シリカ粉体と無機繊維と導電性粉体とを含む、粉体と繊維材との混合物からなる成形体と、前記成形体の厚み方向の表面を覆うように設けられた面材とからなる断熱材である。
【００４３】
乾式シリカに導電性粉体を混合すると、乾式シリカのみで構成される場合よりも断熱性能が向上する。これは、導電性粉体によりシリカの凝集粒子が解砕されることで、固体接触面積の減少による固体熱伝導率の低下と、空隙径の微細化による気体熱伝導率の低下が起こることによる。また、乾式シリカは、導電性粉体により凝集粒子が解砕されやすい。
【００４４】
さらに、面材には成形体の強度を向上する作用と粉落ちを防止するという作用がある。面材を備える面が１面であると、工数やコストの削減になる。また、上下両面に面材を備えると、反りが発生することがなく、１面に面材を備えた場合に比べ、強度が向上する。
【００４５】
請求項３に記載の断熱材の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明における成形体の表面層にバインダー成分を含むことを特徴とする。
【００４６】
表面層にバインダー成分を含むことにより、より高強度な外殻作用を発現するため、断熱材の折れや曲がり及び粉立ちを抑制又は防止でき、取り扱い性に優れるとともに、断熱材の薄肉化及び大型化が可能となる。
【００４７】
また、成形体の表面層にバインダー成分を含むことは、成形体全体に渡ってバインダー成分を含んだ場合に比べ、成形体内部の微細な空隙を維持することができるため、優れた断熱性能を発現する。
【００４８】
成形体の表面を面材で覆う場合は、バインダーにより、成形体と面材との接着性がより強固となる。
【００４９】
請求項４に記載の断熱材の発明は、請求項１から請求項３のうちいずれか一項記載の発明における成形体の曲げ強度が０．３ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【００５０】
曲げ強度が０．３ＭＰａ以上あると、例えば、断熱材の面積が１平方メートルで厚さが４ｍｍの平板状であっても、折れや曲がりを抑制又は防止できるので、断熱材の面積が大きく、かつ、薄い平板状であっても、取り扱い性に優れる。
【００５１】
請求項５に記載の断熱材の発明は、請求項１から請求項４のうちいずれか一項記載の発明における成形体は、無機繊維の含有率が１ｗｔ％以上で、導電性粉体の含有率が０．５ｗｔ％以上で、かつ、乾式シリカの含有率が３０ｗｔ％以上９８．５ｗｔ％以下であることを特徴とし、混合した材料それぞれの作用が効果的に発揮され、優れた断熱性能を有し、かつ、低密度でありながら成形体強度が大きく、折れや曲がり、及び粉立ちのない取り扱い性に優れた断熱材が提供できる。
【００５２】
なお、無機繊維の含有率は、大きいほど無機繊維自体の固体熱伝導の影響が大きくなるとともに、繊維間に生じる大きな空隙が気体熱伝導率の増大をも招くことにより断熱材の性能を悪化させてしまうもので、好ましくは５０ｗｔ％以下であり、より望ましくは３０ｗｔ％以下である。また、導電性粉体の含有率は、大きいほど導電性粉体自体の固体熱伝導の影響が大きくなることにより断熱材の性能を悪化させてしまうもので、好ましくは６０ｗｔ％以下であり、より望ましくは５０ｗｔ％以下である。それらのなかでも、乾式シリカはより微細な空隙径を保持するためにも３０ｗｔ％以上は必要であり、より望ましくは４５ｗｔ％以上である。特に、導電性粉体と乾式シリカの比率がおよそ２対７のときに熱伝導率としては最も良好となる。
【００５３】
請求項６に記載の断熱材の発明は、請求項１から請求項５のうちいずれか一項記載の発明における無機繊維がガラス繊維であることを特徴とする。
【００５４】
ガラス繊維はその表面に水酸基を有しているため、乾式シリカ粉体表面に存在する水酸基との親和相互作用により骨材としての作用が高まり、より強固な断熱成形体を形成することができる。
【００５５】
請求項７に記載の断熱材の発明は、請求項１から請求項６のうちいずれか一項記載の発明における導電性粉体が粉末状カーボンであることを特徴とする。
【００５６】
導電性の尺度である粉体比抵抗値が、粉体状カーボンでは０．１Ω／ｃｍから５Ω／ｃｍ程度と小さく、乾式シリカの凝集粒子解砕効果に優れ、断熱性能の改善効果が大きい。また、工業的にも安価なものが選択できるため非常に有用である。
【００５７】
請求項８に記載の断熱材の発明は、請求項２記載の発明における面材が、不織布であるものである。
【００５８】
面材として不織布を使用すると、不織布は比表面積が高いので、より成形体との接着強度が増す。また、不織布は通気性が高いので、この断熱材を真空断熱材の芯材に適用する場合は、真空排気の障害とならない。
【００５９】
請求項９に記載の断熱材の発明は、請求項８記載の発明における不織布が、ガラス不織布であるものである。
【００６０】
ガラス不織布は耐熱性に優れているために、高温域での使用が可能である。また、成形体と親和性が高いために、成形体との接着力、接着強度が向上する。また、成形体と面材が同じ無機材料であるため、廃棄時に分別する必要がないという利点もある。
【００６１】
請求項１０に記載の断熱材の発明は、請求項１から請求項９のうちいずれか一項記載の発明において、断熱材の厚さが０．２ｍｍ以上４ｍｍ以下であるものである。
【００６２】
断熱材の厚さが４ｍｍ以下の薄さであると、ノート型パソコンに代表される携帯機器や精密機器及び各種事務機器など、断熱に要するスペースの限られた機器に、従来仕様からの大きな設計変更なしに適用することが可能である。なお、断熱材の厚さが０．２ｍｍ以上なければ、所定の断熱効果が期待できない。
【００６３】
請求項１１に記載の断熱材の発明は、請求項１から請求項１０のうちいずれか一項記載の発明における断熱材を芯材とし、この芯材を外気の侵入を遮断する被覆材で覆って内部を減圧した断熱材である。
【００６４】
よって、凝集粒子の解砕作用を利用して気体熱伝導率も固体熱伝導率も低下した、優れた断熱材を芯材とし、更にその空隙を減圧して気体熱伝導率を極限まで低減したので、より優れた断熱性能を有する。
【００６５】
特に、本発明の断熱材を真空断熱材の芯材にすることは、袋形状にした被覆材に挿入する際に強度とともに粉立ちのなさで取り扱い性に優れるものであり、被覆材に挿入して減圧下で封止する際に、封止口に粉が付着して封止を阻害することがなく、徐々に空気が内部へ侵入する現象（スローリーク）を防止できるため、真空断熱材の長期信頼性を確保できる。また、断熱面積が大きく、厚みが４ｍｍ以下というような薄さであっても、表面性に優れ、均一な厚さを有する真空断熱材を提供することができるものである。ここにおいても、優れた断熱性を発現するために芯材としての断熱材の密度は１００ｋｇ／ｍ3から２４０ｋｇ／ｍ3が適している。
【００６６】
また、真空断熱材を作製した際の熱伝導率の内圧依存性が、乾式シリカのみを芯材として用いた際よりも改善されていることを確認した。これも、導電性粉体の、乾式シリカ粉体のような分子間相互作用により凝集を形成する粉体に対する凝集粒子の解砕作用によるもので、断熱材の空隙径が低減したことによる気体熱伝導率の低減効果によるものと考える。これは、真空断熱材の経時的な断熱性能の維持における信頼性の向上にも貢献する。
【００６７】
特に、成形体の表面を面材で覆った断熱材を真空断熱材の芯材にする場合は、表面を面材で覆っていない断熱材を真空断熱材の芯材にする場合に比べて、外被材（被覆材）に封入する際の取り扱い性に優れ、また粉落ちを防止する構成であるため、芯材を外被材（被覆材）に挿入する際、封止口に粉が付着することを防止できるために封止を確実に行うことができ、長期に渡って断熱性能を維持することができる。また、表面性に優れた均一な厚さを有する真空断熱材を提供できる。
【００６８】
請求項１２に記載の産業用設備の発明は、請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載の断熱材を、熱の遮断部材又は保温部材として使用したものである。
【００６９】
本発明の断熱材は、比較的高温で使用できるとともに、形状も成形により自由度があり、しかも優れた断熱性能を有し、低密度でありながら成形体強度が大きく、折れや曲がり、及び粉立ちのない取り扱い性に優れているので、その断熱材を産業用設備の要所に具備することにより、省エネルギー化に貢献できる。また、断熱材が真空断熱材である場合は、所定の温度を超えない範囲での使用ならば、より省エネルギー化に貢献できる産業用設備が構築できるものである。
【００７０】
請求項１３に記載の建築部材の発明は、請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載の断熱材を、熱の遮断部材又は保温部材として使用したものである。
【００７１】
本発明の断熱材を、壁面を構成する建築部材に一体で埋め込んだり、建築段階で配設したりすることにより、建物内部の冷房又は暖房の室温を保温して消費電力の削減に貢献するとともに、冬期には外気の低温を遮断して内部での結露を防止することができる。
【００７２】
請求項１４に記載の車両の発明は、請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載の断熱材を、熱の遮断部材又は保温部材として使用したものである。
【００７３】
自動車や列車の車両において、人が乗る客室の空調負荷や、貨物を乗せるコンテナの冷却負荷は通常の建築物や箱体と比較してもかなり大きいものであり、周囲の壁や箱体を断熱することにより空調負荷や冷却負荷を減らし大きな省エネルギー効果が得られる。特に、炎天下で直射日光に晒された部分からの熱の浸入を遮断することは、より大きな効果が得られる。また、例えば、自動車においては、エンジンの熱から電装部品を保護したり、マフラーを断熱したり、更には、今後の発展が見込まれる蓄電池や燃料電池の保温や断熱など、あらゆるところで活用ができる。
【００７４】
請求項１５に記載の事務機器の発明は、請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載の断熱材を、熱の遮断部材又は保温部材として使用したものである。
【００７５】
事務機器としては、パソコンや印刷装置及び複写機などに代表される精密機器や、ノート型パソコンに代表される携帯機器などがあるが、いずれも内部に高温になる発熱体を有しながら、同時に熱に弱い部品や材料を有している。すなわち、優れた断熱性能を有し、かつ、低密度でありながら芯材成形体強度が大きく、断熱面積が大きくて厚みが４ｍｍ以下というような薄さであっても表面性に優れ、均一な厚さを有する本発明の断熱材を具備することにより、これらの熱に弱い部品や材料部品等を熱から保護することができる。また、ノート型パソコンにおいては、利用者の身体に熱を伝達して不快感を与えることを防止することができる。
【００７６】
請求項１６に記載の燃料電池システムの発明は、請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載の断熱材を備えたものである。
【００７７】
システムの比較的高温部には成形した断熱材を使用して保温し、低温部には真空断熱材を使用して保温することにより、放熱ロス又は吸熱ロスを低減して効率が高い運転を実現することができる。
【００７８】
請求項１７に記載の保温保冷機器の発明は、請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載の断熱材を備えたものである。
【００７９】
本発明の断熱材は、優れた断熱性能を有し、かつ、低密度でありながら芯材成形体強度が大きく、断熱厚みが４ｍｍ以下というような薄さであっても表面性に優れ、均一な厚さを有するので、省エネルギーに貢献できるとともに、機器の外観品質を向上したり、小型化や内容積アップを図ったりすることができる。
【００８０】
請求項１８に記載の機器の発明は、本体又は本体の内部に発熱体と、前記発熱体の温度により悪影響を受ける被保護部材と、前記発熱体から前記被保護部材への熱影響を遮断する断熱材とを有し、前記断熱材が請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載のものであることを特徴とするものである。
【００８１】
発熱体の熱影響を遮断するために分厚い断熱材を配設したり、構造的に大きなスペースを設けたり、更には、風路を設けて送風を行ったりすることなく、薄いスペースで効果的に熱による悪影響を排除できる。
【００８２】
請求項１９に記載の機器の発明は、本体又は本体の内部に加熱された被保温部と、前記被保温部の温度状態を保つための断熱材とを有し、前記断熱材が請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載のものであることを特徴とするものである。
【００８３】
高温に加熱された被保温部を保温するために、分厚い断熱材を配設したり、頻繁な加熱制御により大きなエネルギーを消費したりすることなく、薄いスペースで効果的に保温することができる。
【００８４】
請求項２０に記載の機器の発明は、請求項１８記載の発明において、本体は印刷装置で、本体の内部に加熱定着手段を有する定着装置と、前記定着装置により記録紙に溶融定着されるトナーを収容するトナー収容部と、トナーを記録紙に転写するための転写装置と、印刷を制御する制御装置とを備え、少なくとも、前記定着装置、又は前記トナー収容部、又は前記制御装置のいずれかの外周近傍に設けられ、前記定着装置から前記トナー収容部又は前記制御装置への熱影響を遮断する断熱材を有することを特徴とするものである。
【００８５】
本発明の断熱材は、いずれも所定の耐熱性を有するものであり、１５０℃程度になっている定着装置の断熱材として配設しても長期間断熱性能を維持することができる。これにより定着装置からの熱が効果的に遮断されるため、定着装置の周辺にトナー収容部や感光ドラム等のトナーを転写するための転写装置、及び制御装置などの外部からの熱により悪影響を受け易い部品や装置を近接して配設することが可能となり、この定着装置を使用した印刷装置の小型化や品質向上等に寄与することができる。
【００８６】
請求項２１に記載の機器の発明は、請求項１９記載の発明において、本体は、印刷装置の内部に設けられた、記録紙にトナーを溶融定着するための定着装置で、前記定着装置は、加熱手段により加熱される熱定着ローラーと、前記熱定着ローラーに記録紙を圧接する加圧ローラーと、少なくとも、前記熱定着ローラー又は前記加圧ローラーを囲むように配設された保温用断熱材とを有することを特徴とするものである。
【００８７】
本発明の断熱材は、いずれも所定の耐熱性を有するものであり、およそ１２０℃になる加圧ローラーを囲むように配設したり、真空断熱材を除いて、およそ２００℃になっている熱定着ローラーを囲むように配設したりすることができ、断熱の対象が高温であっても長期間断熱性能を維持することができる。これにより、薄い断熱材で熱定着ローラーと加圧ローラーの温度を安定して保つことができ、熱定着ローラーを加熱するためのエネルギーが少なくて済み、印刷装置の小型化や品質向上、及び装置立ち上がりの時間短縮、並びに省エネルギー化等に寄与することができる。
【００８８】
請求項２２に記載の機器の発明は、請求項１８記載の発明において、本体は給湯装置で、本体の内部に貯湯容器と、前記貯湯容器を加熱可能に前記貯湯容器に近接して設けられた湯沸しヒーターと、前記貯湯容器を包むように配設した断熱材とを備え、前記湯沸しヒーターに近接する部位にも断熱材を配設したことを特徴とするものである。
【００８９】
貯湯容器の側面周囲は沸騰したお湯の温度でせいぜい１００℃が最高使用温度であり、従来から真空断熱材が使用されてきたが、湯沸しヒーターが配設された底面には高温のため適用できなかった。本発明の断熱材は、いずれも所定の耐熱性を有するものであり、湯沸しヒーターを囲むように配設すれば、又は、真空断熱材の場合は湯沸しヒーターの近傍でも１５０℃を越えないように配設すれば、お湯が冷めにくく消費電力を削減できるとともに、貯湯容器より下部の体積を小さくすることができ、給湯装置を小型化することができる。
【００９０】
請求項２３に記載の断熱材の製造方法の発明は、少なくとも、乾式シリカと無機繊維と導電性粉体とを混合する混合ステップと、混合された粉体と繊維との混合物を成形冶具に充填し、圧縮成形する成形ステップと、成形体の表面層へ液体をスプレーコーティングするコーティングステップと、コーティングした液体を乾燥する乾燥ステップとを有することを特徴とする。
【００９１】
スプレーされた液体が、浸透後、乾燥した表面層では、乾燥過程において、粉体の微細孔が応力収縮するため、密度が増大し、内部層の密度よりも大きくなるため、高強度な外殻作用を有し、断熱材の折れ、曲がり、粉立ちを抑制・防止でき、取り扱い性に優れる断熱材を提供できるものである。
【００９２】
一方で、スプレー法により液体を噴霧しているため、液体は表面層に均一に供給されるが、内部層までは到達することがないため、内部層の微小な空隙は破壊されず、その結果、断熱性に優れた断熱材を提供できるものである。優れた断熱性を発現するために、断熱材の密度は、１００ｋｇ／ｍ3から２４０ｋｇ／ｍ3が適している。
【００９３】
我々は、導電性粉体が、乾式シリカ粉体のような、分子間相互作用により凝集を形成する粉体の凝集粒子を解砕する特性を持つことを確認した。この凝集粒子径の低減作用により、断熱材の空隙径が低減し、その結果、気体熱伝導率が低減する。また、凝集粒子が解砕されることにより微細化され、個々の粒子の接触面積が低減するため、固体熱抵抗が高くなり、固体の熱伝導率が低下するものと考える。よって、優れた断熱効果を発現するものである。
【００９４】
また、乾式シリカを特定するのは、導電性粉体による凝集粒子が解砕される効果が高く、より優れた断熱効果を発現するためである。
【００９５】
また、無機繊維は、骨材として作用するため、一般的な圧縮成形により、容易に断熱成形体を形成できる。
【００９６】
また、断熱性能の温度依存が、乾式シリカのみの場合よりも、改善されていることを確認した。これは、内部層において、解砕された凝集粒子が形成する微細な空隙が存在しているため、温度上昇による気体分子の運動量の増大に起因する気体熱伝導率の増加を抑制できるためであると考える。
【００９７】
請求項２４に記載の断熱材の製造方法の発明は、請求項２３に記載の発明の混合ステップにおける導電性粉体が、粉末状カーボンであることを特徴とする。
【００９８】
粉体状カーボンでは、導電性の尺度である粉体比抵抗値が、０．１Ω／ｃｍから５Ω／ｃｍ程度と小さく、乾式シリカの凝集粒子解砕効果、すなわち断熱性能改善効果に優れている。また、工業的にも安価なものが選択できるため、非常に有用であり、優れた断熱性能を有し、かつ、低密度でありながら成形体強度が大きく、折れ、および、曲がり、粉立ちのない取り扱い性に優れた断熱材が提供できるものである。
【００９９】
請求項２５に記載の断熱材の製造方法の発明は、請求項２３または請求項２４に記載の発明の混合ステップにおける無機繊維が、ガラス繊維であることを特徴とする。
【０１００】
ガラス繊維は、その表面に水酸基を有しているため、乾式シリカ粉体表面に存在する水酸基との親和相互作用により、骨材としての作用が高まり、より強固な断熱成形体を成形でき、優れた断熱性能を有し、かつ、低密度でありながら成形体強度が大きく、折れ、および、曲がり、粉立ちのない取り扱い性に優れた断熱材が提供できるものである。
【０１０１】
請求項２６に記載の断熱材の製造方法の発明は、請求項２３から請求項２５のうちいずれか一項に記載の発明の混合ステップにおける導電性粉体の混合率が、０．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％未満であることを特徴とする。
【０１０２】
これにより、乾式シリカの凝集粒子解砕による断熱性能向上効果が得られ、また、導電性粉体自体の固体熱伝導の影響による断熱材の性能悪化のない、優れた断熱性能を有し、かつ、低密度でありながら成形体強度が大きく、折れ、および、曲がり、粉立ちのない取り扱い性に優れた断熱材が提供できるものである。
【０１０３】
なお、導電性粉体の混合率が、５０ｗｔ％以上の場合は、導電性粉体自体の固体熱伝導の影響が大きく発現し、断熱材の性能を悪化させてしまう。よって、適切な導電性粉体の混合率は、５０ｗｔ％未満である。さらに、好ましくは、３０ｗｔ％未満である。
【０１０４】
請求項２７に記載の断熱材の製造方法の発明は、請求項２３から請求項２６のうちいずれか一項に記載の発明の混合ステップにおける無機繊維の混合率が、１ｗｔ％以上５０ｗｔ％未満であることを特徴とする。
【０１０５】
これにより、バインダー作用が得られ、無機繊維自体の固体熱伝導の影響、および、繊維間に生じる大きな空隙による気体熱伝導率の増大のない、優れた断熱性能を有し、かつ、低密度でありながら成形体強度が大きく、折れ、および、曲がり、粉立ちのない取り扱い性に優れた断熱材が提供できるものである。
【０１０６】
無機繊維の混合率が、５０ｗｔ％以上の場合は、無機繊維自体の固体熱伝導の影響が大きく発現し、また、繊維間に生じる大きな空隙が、気体熱伝導率の増大を招くため、適切な無機繊維の混合率は、５０ｗｔ％未満である。さらに、好ましくは、３０ｗｔ％未満である。
【０１０７】
請求項２８に記載の断熱材の製造方法の発明は、請求項２３から請求項２７のうちいずれか一項に記載の発明のコーティングステップにおける、液体が水であることを特徴とする。
【０１０８】
これにより、スプレーされた水が、浸透後、乾燥した表面層では、乾燥過程において、粉体の微細孔が応力収縮するため、密度が増大し、内部層の密度よりも大きくなるため、高強度な外殻作用を有し、折れ、曲がり、粉立ちを抑制・防止でき、取り扱い性に優れる断熱材を提供できるものである。一方で、スプレー法により水を噴霧しているため、液体は表面層に均一に供給されるが、内部層までは到達することがないため、内部層の微小な空隙は破壊されず、その結果、断熱性に優れた断熱材を提供できるものである。
【０１０９】
請求項２９に記載の断熱材の製造方法の発明は、請求項２３から請求項２８のうちいずれか一項に記載の発明のコーティングステップにおける、液体がバインダー水溶液であることを特徴とする。
【０１１０】
スプレーされたバインダー水溶液が、浸透後、乾燥した表面層では、乾燥過程において、粉体の微細孔が応力収縮するため、密度が増大すると共に、バインダーによる硬化が加わり、より高強度な外殻作用を有し、折れ、曲がり、粉立ちを抑制・防止でき、取り扱い性に優れるものである。
【０１１１】
一方で、スプレー法によりバインダー水溶液を噴霧しているため、液体は表面層に均一に供給されるが、内部層までは到達することがないため、内部層の微小な空隙は破壊されず、その結果、断熱性に優れた断熱材を提供できるものである。
【０１１２】
請求項３０に記載の断熱材の製造方法の発明は、請求項２９に記載の発明におけるバインダーが、でんぷんを含むものであることを特徴とする。
【０１１３】
これにより、より高強度な外殻作用を有し、折れ、曲がり、粉立ちを抑制・防止でき、取り扱い性に優れるものであるとともに、人体に悪影響を及ぼすことがなく、使用後の廃棄においても環境適合性が高い。
【０１１４】
請求項３１に記載の真空断熱材の製造方法の発明は、請求項２３から請求項３０のうちいずれか一項に記載の製造方法により作製された断熱材を芯材とし、減圧下において被覆材に封止する真空封止ステップを含むことを特徴とする。
【０１１５】
これにより、気体熱伝導率、および固体熱伝導率が低下した、優れた断熱材を芯材としたために、優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できるものである。
【０１１６】
また、その表面層の密度が、内部層の密度よりも大きい表面層が高強度な外殻作用を有した断熱材を芯材としているため、被覆材に挿入する際に、断熱材の折れ、曲がりを、抑制・防止でき、製造上取り扱い性に優れる。また、粉立ちがないため、被覆材に挿入し減圧下で封止する際に、封止口に粉が付着し、封止を一部阻害することにより、徐々に空気が内部へ侵入する現象（スローリーク）を防止できるため、真空断熱材の長期信頼性を確保できる。また、断熱面積が増大、および、断熱厚みが数ｍｍのオーダーの薄さであっても、表面性に優れ、均一な厚さを有する真空断熱材を提供することができるものである。
【０１１７】
また、凝集粒子の解砕作用により、断熱材の空隙径が低減し、その結果、気体熱伝導率が小さく、また、個々の粒子の接触面積が低減するため、固体の熱伝導率が低下した、優れた断熱材を芯材としたために、優れた断熱性能を有するものである。
【０１１８】
また、断熱面積が増大、および、断熱厚みが数ｍｍのオーダーの薄さであっても、表面性に優れ、均一な厚さを有する真空断熱材を提供することができるものである。また、優れた断熱性を発現するために、断熱材の密度は、１００ｋｇ／ｍ3から２４０ｋｇ／ｍ3が適している。
【０１１９】
また、真空断熱材を作製した際の熱伝導率の内圧依存性が、乾式シリカのみを芯材として用いた際よりも、改善されていることを確認した。これは、導電性粉体が、乾式シリカ粉体のような、分子間相互作用により凝集を形成する粉体の凝集粒子を解砕する特性を持つために、この凝集粒子の解砕作用により、断熱材の空隙径が低減したためであると考える。そのため、真空断熱材の経時的な断熱性能の信頼性は向上する。
【０１２０】
また、同様に断熱性能の温度依存性の改善も確認した。これは、温度上昇による気体分子の運動量の増大に起因する気体熱伝導率の増加を、内部層の微細な空隙が抑制しているためであると考える。
【０１２１】
以上、本発明の製造方法により製造された断熱材、および、真空断熱材を具備することにより、各種産業設備や、燃料電池システム、保温保冷機器、住宅部材、事務機器などの省エネルギーに貢献できるものである。また、事務機器に内在する発熱源から生じる望ましくない発熱を、熱に弱い内部精密部品に伝達し劣化させたり、機器利用者の身体に伝達し不快感を与えることも防止できるものである。
【０１２２】
以下、本発明による断熱材の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０１２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による断熱材の断面図である。
【０１２４】
図１において、断熱材１は、乾式シリカ粉体を８５ｗｔ％と、無機繊維を１０ｗｔ％と、導電性粉体を５ｗｔ％とを混合した材料を成形治具にて成形し、水又はバインダー水溶液を塗布することにより、表面層２の密度が内部層３の密度よりも大きくなるように形成したものである。
【０１２５】
ここで、乾式シリカ粉体の材料をアエロジル３８０（日本アエロジル社製）とし、混合比率を変えず、無機繊維及び導電性粉体に種々の材料を適用したものを実施例１から実施例５で示し、その断熱材の性能及び物性評価を行った結果を（表１）に示す。
【０１２６】
【表１】
2005036975.tif 000003
（実施例１）
無機繊維としてロックウールを用い、導電性粉体として酸化チタンを用いた。スプレー液体には水を用いた。
【０１２７】
ロックウールが骨材として作用するため、一般的な圧縮成形により容易に断熱材１を形成でき、表面層２の密度はおよそ２１０ｋｇ／ｍ3で、内部層３の密度はおよそ１６０ｋｇ／ｍ3であり、平均密度は１８０ｋｇ／ｍ3であった。曲げ強度は０．３１ＭＰａあり、粉落ちもなく取り扱い性も良好であった。これは、断熱材１の表面層２の密度が高いために高強度な外殻作用を発揮し、折れや曲がり及び粉立ちを抑制又は防止できるものである。
【０１２８】
また、本実施例１の断熱材１の熱伝導率は、２４℃において０．０２２５Ｗ／ｍＫ、３５０℃において０．０３４０Ｗ／ｍＫと優れた熱伝導率を示した。ちなみに、一般に用いられているグラスウール断熱材の熱伝導率は、それぞれ０．０２７５Ｗ／ｍＫ、０．０４３０Ｗ／ｍＫである。これは、導電性粉体である酸化チタンが、乾式シリカの凝集粒子を解砕して断熱材内部の空隙径が縮小し、その結果、気体熱伝導率が低下する効果と、微細化された個々の粒子の接触面積が低減し、固体の熱伝導率が低下する効果により優れた断熱効果を発現したものである。
【０１２９】
また、高温になるほど熱伝導率が上昇する度合いが低い。これは、内部層において凝集粒子間に形成される微細な空隙径が残存しているため、温度上昇による気体分子の運動量の増大に起因する気体熱伝導率の増加を、内部層の微細な空隙が抑制しているためと考える。
【０１３０】
また、本発明の断熱材１がより優れた断熱性を発現するためには、断熱材１の平均密度は、おおよそ１００ｋｇ／ｍ3から２４０ｋｇ／ｍ3が適している。１００ｋｇ／ｍ3より小さいと、表面層３の密度が比較的高くても強度が得られず成形体としての保持が困難であり、２４０ｋｇ／ｍ3より大きいと、全体的に高密度になるため固体熱伝導率が増大して断熱性能が悪化するためである。
【０１３１】
本発明の乾式シリカとしては、アーク法により製造されたケイ酸、熱分解により製造されたケイ酸などの乾式により製造された種々の粒径を有する酸化珪素化合物が使用可能である。これら乾式シリカは、凝集粒子間の静電力が比較的弱く、導電性粉体を添加した際の凝集解砕効果が高い。また、断熱性能が優れていることから一次粒子径が５０ｎｍ以下のものが好ましく、特に高断熱性能を必要とする場合には一次粒子径が１０ｎｍ以下のものが望ましい。
【０１３２】
また、種々の粒径が混在した乾式シリカも利用可能である。例えば、粒径を規定した量産品Ａと量産品Ｂの生産切り替えの際に生成する粒径がＡからＢの間で制御されていない正規ロット外品であっても利用することが可能であり、通常これらはより低コストで入手が可能である。
【０１３３】
本発明の無機繊維としては、セラミック繊維としてアルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維等が使用でき、また、ガラス繊維としてグラスウール、グラスファイバー、ジルコニア繊維、ロックウール、硫酸カルシウム繊維、炭化ケイ素繊維、チタン酸カリウム繊維、硫酸マグネシウム繊維等、特に限定することなく公知の材料を使用することができる。好ましくはシリカと親和性がよい、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、グラスウール、グラスファイバー等である。また、これらの繊維表面にフェノール等による表面処理を施していないものが望ましい。
【０１３４】
本発明の導電性粉体としては、導電性を有する粉体であればいかなる粉体でも利用できる。およその目安としては、粉体比抵抗値が１×１０13ｃｍ／Ω以下のものであり、例えば、無機粉体であれば、金属粉体、金属酸化物粉体、炭酸化物粉体、塩化物粉体、粉体状カーボンなどが好ましく、また有機粉体であれば、金属ドープ粉体などが好ましい。粉体比抵抗値が１×１０8ｃｍ／Ω以下であればより好ましい。更に高断熱性能を求める場合は、１０ｃｍ／Ω以下が望ましい。
【０１３５】
また、母材と均一混合することを考慮すると、粉体径は細かい方が好ましいといえる。更に、導電性粉体の含有率は６０ｗｔ％以下であることが望ましく、６０ｗｔ％を超える場合は導電性粉体自体の固体熱伝導の影響が大きく発現し、断熱材の性能を悪化させてしまうおそれがある。また、添加する粉体種により最適添加量はある程度異なるが、６０％以上添加してもその効果は飽和に達することが多い。よって、適切な導電性粉体の含有率は６０ｗｔ％以下である。更に、望ましくは４５ｗｔ％以下である。
【０１３６】
（実施例２）
無機繊維としてグラスウールを用い、その他は実施例1と同様である。
【０１３７】
本実施例２では曲げ強度が０．３５ＭＰａとなり、実施例１よりも向上した。これは、ガラス繊維であるグラスウールが表面に水酸基を有しているため、乾式シリカ粉体表面に存在する水酸基との親和相互作用により、より強固な断熱成形体を成形することができたと考える。
【０１３８】
本発明のガラス繊維としては、ガラス組成により構成される繊維質のものであれば、短繊維又は長繊維のいずれでも使用可能である。特に、遠心法によって製造される短繊維はリサイクル原料使用の実績があり、コスト的にも安価なため望ましい材料である。
【０１３９】
（実施例３）
導電性粉体として酸化錫を用い、その他は実施例２と同様である。
【０１４０】
本実施例３では、熱伝導率が２４℃において０．０２０Ｗ／ｍＫ、３５０℃において０．０３０Ｗ／ｍＫまで低下した。これは、導電性粉体として粉体比抵抗値が酸化チタンより小さい酸化錫を用いたため、乾式シリカの凝集粒子を解砕する効果がより高まり、気体熱伝導率及び固体熱伝導率が更に低減したためである。粉体比抵抗値は酸化チタンが１２Ω／ｃｍ、酸化錫が１．４Ω／ｃｍである。
【０１４１】
（実施例４）
実施例３の材料で、スプレー液体に水ガラスを用いた。すなわち、アエロジル３８０と、グラスウールと、酸化錫とを混合して圧縮成形した成形体の表面層に水ガラスバインダーを含むことを特徴とする。
【０１４２】
本実施例４では、曲げ強度が０．５ＭＰａまで向上し、取り扱い性も更に良好となった。これは、水ガラスをバインダーとして表面層に含むことにより、高密度である表面層が更に高強度となって外殻作用が高まったものである。
【０１４３】
本発明におけるバインダーとしては、有機又は無機に関わらず公知のバインダーが利用できる。有機バインダーには、水溶性のでんぷんを原料として含むもの、ポリビニルアルコール、メチルセルロースなどがあり、無機バインダーには、水ガラスやコロイダルシリカなどの他にも多くの種類がある。
【０１４４】
（実施例５）
実施例２から実施例４におけるアエロジル３８０とグラスウールは同様とし、導電性粉体として粉末状カーボンのカーボンブラックを用いた。更に、スプレー液体をでんぷん水溶液とし、成形体の表面層にはでんぷんバインダーを含むことを特徴とする。
【０１４５】
本実施例５では、更に熱伝導率が低減でき、２４℃において０．０１９６Ｗ／ｍＫが得られた。これは、導電性粉体として更に粉体比抵抗値が小さいカーボンブラックを用いたことにより、乾式シリカの凝集粒子を解砕する効果が高まり、気体熱伝導率及び固体熱伝導率が更に低減したためである。カーボンブラックの粉体比抵抗値は０．６Ω／ｃｍである。
【０１４６】
更に、でんぷんをバインダーとして表面層に含むことにより、実施例４と同様に表面層が高強度となり取り扱い性も良好となった。曲げ強度は０．５ＭＰａであり、表面層２の密度はおよそ２３５ｋｇ／ｍ3で、内部層３の密度はおよそ１５０ｋｇ／ｍ3であり、平均密度は１８５ｋｇ／ｍ3であった。
【０１４７】
でんぷんは人体に悪影響を及ぼすことがなく、使用後の廃棄においても環境適合性が高い。
【０１４８】
本発明においてはカーボンブラックのほか、黒鉛化炭素粉末、活性炭、アセチレンブラックなど、粉体状のカーボン材料であれば使用可能である。特にカーボンブラックは汎用性があり安価であることから使用が簡便であるが、経時的なガス発生を制御して長期間にわたって優れた断熱性能を維持するため、比表面積は１００ｍ2／ｇ未満のものが好ましい。また、同様の理由により、黒鉛化炭素粉末の利用も好ましい。また、これらを２種、あるいは３種以上混合して使用することも可能である。
【０１４９】
本発明におけるでんぷんは、未加工のでんぷん、あるいは化工でんぷんとして分解、酵素変性等のデキストリン、酸変性でんぷん、酸化でんぷん、アルファー化でんぷん等の公知のものが使用でき、特に指定するものではない。また、これらを２種、あるいは３種以上混合して使用することも可能である。
【０１５０】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２による断熱材の断面図である。この断熱材は真空断熱材４であり、芯材５は本発明の断熱材であればいずれでもよく、この芯材５をガスバリア性を有する被覆材６で覆い、内部を減圧して熱溶着により封止したものである。
【０１５１】
本構成の真空断熱材４は、凝集粒子の解砕作用により空隙径が低減して微細となることにより気体熱伝導率が小さく、また、個々の粒子の接触面積が低減して固体の熱伝導率が低下した、優れた本発明の断熱材１を芯材６とし、更にその空隙内も減圧して気体熱伝導率を極限まで低減したものであり、大変優れた断熱性能を有するものである。
【０１５２】
また、芯材６の表面層７ａの密度を内部層７ｂより大きくして高強度な外殻作用をもたせているため、袋状とした被覆材６に挿入する際に、芯材６の折れや曲がりを抑制又は防止でき、取り扱い性に優れるものである。また、粉立ちがないため、被覆材６に挿入して減圧下で封止する際に封止口に粉が付着して封止を阻害することがなく、徐々に空気が内部へ侵入する現象（スローリーク）を防止でき、真空断熱材の長期信頼性を確保できる。また、断熱面積が大きいものや、厚みが４ｍｍ以下の薄さであっても、表面性に優れ、均一な厚さを有する真空断熱材を提供することができるものである。
【０１５３】
本実施の形態２による真空断熱材４において、被覆材６は、芯材６と外気とを遮断することが可能なガスバリア性を有するものであればよく、公知のものが利用できる。例えば、ステンレススチール、アルミニウム、鉄などの金属薄板や、金属薄板とプラスチックフィルムとのラミネート材などである。
【０１５４】
また、本実施の形態２の真空断熱材４が優れた断熱性を発現するための芯材６の密度は、実施の形態１における断熱材同様、１００ｋｇ／ｍ3から２４０ｋｇ／ｍ3が適している。
【０１５５】
なお、芯材から長期的に発生したり、被覆材から浸入したりする防ぎようがないわずかなガスについては、合成ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、ドーソナイト、ハイドロタルサイトなどの物理吸着剤、及び、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物及び水酸化物などの化学吸着剤などの、水分吸着剤やガス吸着剤等を使用することにより、より長期的に信頼性を確保することも可能である。
【０１５６】
（実施例６）
芯材を、グラスウール含有率を１０ｗｔ％に固定し、残りの９０ｗｔ％をアエロジル３８０とカーボンブラックとの含有率を９通りに変化させて作製し、それを用いて真空断熱材を作製した。いずれの場合においてもスプレー液にはでんぷんの水溶液を用いた。図３は、実施の形態２の実施例６による熱伝導率の特性図で、これらの真空断熱材の２４℃における熱伝導率をカーボンブラック等の含有率との関係で示した。
【０１５７】
図３より、本実施の形態２における真空断熱材４の熱伝導率は、カーボンブラック含有率がおよそ６０ｗｔ％までは含有率０ｗｔ％のときより小さい。これは、カーボンブラックが乾式シリカの凝集粒子を解砕する効果により凝集粒子が微細化され、気体熱伝導率及び固体熱伝導率ともに低下する効果によるものと考える。しかしながら、カーボンブラックの含有率がおよそ６０ｗｔ％を超えると、カーボンブラック自体の固体熱伝導の影響が大きくなり、真空断熱材としての熱伝導率が大きくなるものと考える。
【０１５８】
また、これらの芯材は、グラスウールを骨材として用い、更に、でんぷんのバインダー作用により表面層密度が内部層よりも大きく、高強度な外殻作用を発揮するため、曲げ強度はいずれの含有率においても０．４ＭＰａ以上あり、折れ曲がりや粉落ちもなく取り扱い性に優れるものであった。
【０１５９】
また、表面に凹凸がほとんどないきれいな状態で、更に厚みも均一な真空断熱材が得られた。
【０１６０】
（実施例７）
芯材を、カーボンブラック含有率を５ｗｔ％に固定し、残りの９５ｗｔ％をアエロジル３８０とグラスウールとの含有率を９通りに変化させて作製し、それを用いて真空断熱材を作製した。いずれの場合においてもスプレー液にはでんぷんの水溶液を用いた。図４は、実施の形態２の実施例７による熱伝導率の特性図で、これらの真空断熱材の２４℃における熱伝導率をグラスウール等の含有率との関係で示した。
【０１６１】
図４より、本実施例７における真空断熱材４の曲げ強度は、グラスウール含有率が１０ｗｔ％までは急激に増加する傾向であり、以降わずかな増加に転じて、５０ｗｔ％以上ではほぼ飽和か、むしろ減少気味の傾向になっている。
【０１６２】
一方、熱伝導率はグラスウールの含有率の増加によりわずかづつ増大の傾向があるが、５０ｗｔ％を超えるとおよそ６０ｗｔ％まで急激に増大している。すなわち、グラスウールの含有率が５０ｗｔ％を超えるとグラスウール自体の固体熱伝導の影響が大きく発現すると考えられ、適切な含有率は、１ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下である。
【０１６３】
（実施例８）
図５は、実施の形態２の実施例８による熱伝導率の特性図で、グラスウール含有量が１０ｗｔ％、３０ｗｔ％、及び５０ｗｔ％の芯材を使用して、真空断熱材の内圧を変化させたときの２４℃の熱伝導率を示す。
【０１６４】
図５より、グラスウール添加率が１０ｗｔ％と３０ｗｔ％とでは内圧の増大に伴う熱伝導率の増大の傾向に大きな差異はないが、５０ｗｔ％の場合には熱伝導率はより低い内圧から増大していることがわかる。これは、グラスウール含有率が５０ｗｔ％を超えると、繊維間に生じる大きな空隙が気体熱伝導率の増大を招くものと考えられる。この傾向からも、グラスウールの適切な含有率は５０ｗｔ％以下である。
【０１６５】
（実施の形態３）
本発明による断熱材の産業用設備や装置への適用の一例として、電気工業炉について説明する。
【０１６６】
図６は、本発明の実施の形態３による電気工業炉の断面図である。図６において、本体である電気炉８の内部に発熱体９と電気炉制御用熱電対１０を備え、本体を構成する壁１１及び扉１２の内部に本発明の実施の形態１における実施例４に示した断熱材１３を具備している。
【０１６７】
この電気炉８の内部を３５０℃に設定して、本体外郭の温度と消費電力とを測定したところ、壁１１及び扉１２内部の断熱材がグラスウールである従来のものより、外郭温度はおよそ２０℃低下し、消費電力は約２０％減少して、断熱効果及び省エネルギー効果を確認した。
【０１６８】
本実施の形態３は、動作温度帯である常温から３５０℃付近までの範囲で断熱を必要とする産業用設備や装置の代表として記したものであり、本発明による断熱材の産業用設備や装置等への適用は工業炉に限るものではなく、例えば、半導体製造設備や超伝導に関わる設備の断熱などにも同様に利用できるものである。また、産業用設備に限らず、トースター、ホームベーカリー、ＩＨクッキングヒーターなどのほか、インバーターが組み込まれた蛍光灯の制御部の断熱など、同等の温度領域で発熱が生じる機器への適用も有用である。更には、電気機器に限らず、ガスコンロなどのガス機器にも有用である。
【０１６９】
（実施の形態４）
本発明による断熱材の他の適用例として、燃料電池システムについて説明する。図７は、本発明の実施の形態４による燃料電池コジェネレーションシステムの概略図である。
【０１７０】
図７において、改質部１５は、本発明の実施の形態１による実施例４の断熱材１４を壁面に備えている。炭化水素などの燃料電池の原料は、改質部１５において水蒸気により改質されて水素リッチなガスとなる。この時、改質部１５での反応は所定の温度まで上昇しないと起こらないため、バーナー１６により改質部１５の温度を上昇させる必要があが、この断熱材１４を適用して保温することにより、従来のグラスウールによる断熱よりも放熱ロスが２０％低減し、バーナー１６による加熱エネルギーが１８％低減できることを確認した。また、本発明の断熱材１４は取り扱い性に優れるため、取り付けも容易であった。
【０１７１】
改質部１５を出た水素リッチなガスは一酸化炭素を含んでおり、このまま燃料電池１７に供給すると一酸化炭素被毒により発電効率が悪くなるとともに、触媒が劣化してしまう。これを防ぐため、変成部１８及び浄化部１９で一酸化炭素濃度を低くする。
【０１７２】
燃料電池１７においては、変成部１８及び浄化部１９により一酸化炭素濃度を低下させた水素リッチなガスと、ブロワ２０により供給される空気中の酸素とにより発電する。
【０１７３】
燃料電池１７の壁面には、実施の形態１に実施例５における、アエロジル３８０を８５ｗｔ％、カーボンブラックを５ｗｔ％、グラスウールを１０ｗｔ％含有した真空断熱材２１を備えている。本発明における優れた断熱効果を有する真空断熱材２１の適用により放熱ロスが２０％低減し、更に、発電反応に適した一定温度が維持できるため電池反応が安定化し、発電効率が５％向上した。
【０１７４】
発電の際の反応熱は、電池冷却水系２２を流れる冷却水により冷却される。温度が上昇した冷却水は、壁面に真空断熱材２１を適用した熱回収系２３により熱回収され再利用される。
【０１７５】
熱回収系２３は、例えば、給湯器や暖房器具などとして廃熱利用される機器であり、真空断熱材を効果的に適用すれば放熱ロスを３０％程度改善することが可能である。このようにして、本発明による断熱材、及び真空断熱材を適用することにより、より効率的な熱の回収及び有効利用が可能となるため、より省エネルギーを達成したシステムを確立することができる。
【０１７６】
なお、本実施の形態４に限ることなく、燃料電池システムにおける断熱や保温を必要とするあらゆる箇所に対して、本発明の断熱材及び真空断熱材の適用は有用である。
【０１７７】
（実施の形態５）
本発明による断熱材の適用について、保温保冷機器の一例を示す。図８は、本発明の実施の形態５による冷凍冷蔵庫の側面断面図である。
【０１７８】
図８において、冷凍冷蔵庫２４はＡＢＳ樹脂を成形してなる内箱２５と、薄い鋼板を折り曲げてなる外箱２６とで構成される空間に、あらかじめ実施の形態１の実施例５における、アエロジル３８０を８５ｗｔ％、カーボンブラックを５ｗｔ％、グラスウールを１０ｗｔ％含有した芯材を有する厚さ１２ｍｍの真空断熱材２７を配設し、残りの空間に硬質ウレタンフォーム４０を発泡充填したものである。冷凍冷蔵庫２４の上部は冷蔵室２９で、下部は冷凍室３０を有し、その後部に冷凍サイクルを構成する冷却器３１と、冷却器３１による除霜水を受けるドレンパン３２と配水管３３を配設している。更に、配水管３３が埋め込まれた近傍の内箱２５には、同じく上記に示す構成の芯材を有し、厚さが４ｍｍの真空断熱材３４を配設している。
【０１７９】
配水管３３が冷凍室３０を構成する箱体に埋め込まれるときには、配水管３３内で除霜水が氷結することを防ぐ必要があるが、従来の真空断熱材は１０ｍｍ以上の厚みがあるため硬質ウレタンフォームが充分に充填できないため使用できなかった。そのために、ヒーターを付加して暖める必要があった。
【０１８０】
本発明による断熱材である真空断熱材は、表面層の密度が高く強度があるため４ｍｍ以下の薄さでも作成でき、硬質ウレタンフォームの充填を阻害するような個所にも使用できる。
【０１８１】
本実施の形態５による冷凍冷蔵庫２４においては、配水管３３のほか、制御用配線（図示せず）が埋め込まれた近傍にも本発明の真空断熱材を使用することができ、薄い真空断熱材３４以外は同等の真空断熱材が使用された冷蔵庫と比較して、消費電力量は約２％低減することができた。
【０１８２】
なお、本発明の保温保冷機器とは、動作温度帯である−３０℃から１５０℃付近までの範囲で断熱や保温を必要とする保温保冷機器をさしており、例えば、炊飯器、食器洗浄乾燥器、電気湯沸かし器、自動販売機などで厚みのスペースがない個所や、断熱スペースをより薄くして効率的な利用を図る場合にも同様に有用である。
【０１８３】
（実施の形態６）
図９は、本発明の実施の形態６による断熱材を備えた建築部材を利用した建築物の断面図である。
【０１８４】
図９において、住宅４１の外壁４２と内壁４３との空間及び屋根材４５の下部に、実施の形態１の実施例５における、アエロジル３８０を８５ｗｔ％、カーボンブラックを５ｗｔ％、グラスウールを１０ｗｔ％含有した芯材を有する厚さ１２ｍｍの真空断熱材４６を配設した。また、床材４４の下部には、同じ構成で厚さ４ｍｍの真空断熱材４６を配設した。この場合、住宅４１の床材４４及び屋根４５を含めた全外壁面積に対して真空断熱材を適用する面積の割合は４０％である。
【０１８５】
このように構成された住宅４１の年間の空調機、及び、保温機器に要する消費電力量を測定したところ、真空断熱材を適用していない際よりも１０％低下し、優れた保温及び省エネルギー効果を示した。特に、本発明による断熱材は４ｍｍ以下の薄い構成が可能なため、床材４４の下部の使用において、床材４４を不必要に持ち上げないことが有用である。更に、床暖房機器を配設した下部に適用した場合には、断熱材の薄さと優れた断熱性能が特に有用である。
【０１８６】
なお、本発明における建築部材としては、一般住宅の壁面、床材、屋根材に限らず、集合住宅やビルの断熱を必要とする部位や、自動車内も居住空間として考えられ、更に、断熱材を硬質ウレタンフォーム等で所定の形状に埋設しておけば、運搬及び取り扱いにおいて、より簡便なものとすることができる。
【０１８７】
（実施の形態７）
次に、車両の一例として、自動車に本発明による断熱材を適用した例について説明する。図１０は、本発明の実施の形態７による自動車の断面図である。
【０１８８】
図１０において、自動車４７の屋根部４８に設置した上部真空断熱材４９、床部５０に設置した下部真空断熱材５１、エンジン室５２と車内空間５３を仕切る前部構造部材５４に設置した前部真空断熱材５５、トランク室５６と車内空間５３を仕切る後部構造部材５７に設置した後部真空断熱材５８で囲むように構成されている。上部真空断熱材４９、下部真空断熱材５１、前部真空断熱材５５、後部真空断熱材５９の芯材は、いずれも、実施の形態１の実施例５における、アエロジル３８０を８５ｗｔ％、カーボンブラックを５ｗｔ％、グラスウールを１０ｗｔ％含有したものである。
【０１８９】
このように構成された自動車４７は、真夏の炎天下での駐車などで、直射日光により屋根部の外装鉄板が非常に高温になる場合でも、屋根部の外装鉄板の熱が車内空間に伝わり難く、車内空間の温度上昇を抑制することができる。また、エアコンで車内空間を冷暖房する際にも保温性が良く、エンジンに負担をかけることが少なく、年間を通じて省エネルギーを実現できる。この自動車の年間のエアコンに要する消費電力量を測定したところ、真空断熱材を適用していないものと比較して１８％低減することができた。
【０１９０】
なお、本発明の断熱材を適用する車両としては、内燃機関を有する自動車のみだけではなく、電気自動車や、実施の形態４に示した燃料電池を利用したものにも有用である。更に、冷凍運搬車のコンテナには実施の形態７で示した建築部材が有用で、冷凍機を運転する補助エンジンの削減など、大変優れた省エネルギー効果を示すものである。更には、これらは自動車に限らず、列車車両の客車や貨物車両にも同様に有用である。
【０１９１】
（実施の形態８）
次に、事務機器の一例として、ノート型パソコンへ本発明の断熱材を適用した例について説明する。図１１は、本発明の実施の形態８によるノート型パソコンの断面図である。
【０１９２】
図１１において、ノート型パソコン５９は本体内にプリント基板６０を有し、ＣＰＵ６１及びその他各チップを実装している。ＣＰＵ６１の冷却装置６２は、ＣＰＵ６１に接する伝熱ブロック６３と、熱を移送するヒートパイプ６４とにより構成される。放熱板６５は内部の熱を拡散し、かつパソコン底面６６に伝えて放熱する。真空断熱材６７は、実施の形態１の実施例５における、アエロジル３８０を８５ｗｔ％、カーボンブラックを５ｗｔ％、グラスウールを１０ｗｔ％含有した芯材を有し、厚さを２ｍｍとしたもので、ＣＰＵ６１真下のパソコン底面６６の内側、及びＣＰＵ６１真上のキーボード６８の裏面に接着剤で密着させて装着している。
【０１９３】
これにより、パソコン底面６６及びＣＰＵ６１真上のキーボード６８表面の高温部において、最大６℃低下することができた。すなわち、パソコンの表面の一部が異常に熱せられることを防ぎ、利用者に不快感を与えることがない。
【０１９４】
また、真空断熱材６７の芯材は、グラスウールを骨材として用い、更に、高密度な表面層にでんぷんバインダーを含み、芯材が高強度な外殻作用を発揮するため、真空断熱材を作製する際の被覆材への挿入時にも、折れや曲がりを防止でき、その結果、厚みの均一な、表面性にも優れた、２ｍｍという非常に薄い真空断熱材を適用することができた。
【０１９５】
なお、本発明による真空断熱材は、ノート型パソコンに内蔵されたハードディスク装置等を高温から断熱保護するために使用することもでき、ほかにも、断熱材を適用する空間が限られているなかで小型化や薄型化が求められる製品に対して適用することができるものである。
【０１９６】
また、本発明における事務機器とは、ノート型パソコンに限るものではなく、事務機器において断熱を必要とする機器の代表として記したものである。例えば、コピー機や印刷装置などの印刷装置内の発熱部分とトナーとの断熱や、液晶パネルを有するカーナビゲーションシステムの液晶部分とＣＰＵによる発熱部分の断熱にも利用可能である。
【０１９７】
（実施の形態９）
図１２は、本発明の実施の形態９による印刷装置の断面図である。
【０１９８】
図１２において、定着装置６９を有する印刷装置７０における記録紙７１への印刷は、感光ドラム７２の表面に静電荷画像を形成し、そこにトナー収容部７３からトナーを吸着させた後、転写ドラム７４を介して記録紙７１に転写する。このトナー像が転写された記録紙７１を定着装置６９に搬入し、高温に保たれた熱定着ローラー７５と加圧ローラー７６の間に記録紙７１を通過させることによりトナーを溶融定着させる。
【０１９９】
熱定着ローラー７５と加圧ローラー７６の周囲には、所定の高い温度を保つために近接して設置できるよう、断熱材７７を切れ目のある筒状に成形して配設した。また、定着装置６９の外枠には、周囲に熱影響を与えないように遮断用の真空断熱材７８を側面全体及び上面に配設した。遮断用には真空断熱材７９のように配設してもよい。これらの断熱材７７、及び真空断熱材７８，７９の芯材は、実施の形態１の実施例５に示す構成とした。
【０２００】
これにより、印字品質が向上するとともに、制御装置（図示せず）やトナー収容部７３及び感光ドラム７２等の転写装置は、トナーに悪影響が及ばない４５℃以下に長期間維持することができた。
【０２０１】
なお、印刷装置である複写機やレーザープリンタの定着装置以外にも、本発明による断熱材は３５０℃程度までの断熱や保温、また、真空断熱材は１５０℃以下の発熱体を断熱したり、保温したりする必要がある製品においても使用することができる。
【０２０２】
（実施の形態１０）
図１３は、本発明の実施の形態１０による電気湯沸し器の断面図である。
【０２０３】
図１３において、電気湯沸し器８０は本体の内部に湯を沸かすとともに貯湯する貯湯容器８１を有し、上部を開閉可能な上蓋８２で覆っている。
【０２０４】
貯湯容器８１の底面にはドーナツ状のヒーター８３が密接して装着されており、湯温は制御装置８４が温度検知器８５からの信号を取り込み、ヒーター８３を制御して所定の温度を保つ。また、同じく底面に設けた吸込口８６からモーター８７により駆動されるポンプ８８を経て、お湯の出口である吐出口８９までが出湯管９０により連通しており、出湯は押しボタン９１を押してモーター８７を起動することにより行う。
【０２０５】
更に、貯湯容器８１の側面には真空断熱材９２が巻かれており、同じく底面のヒーター８３の外側には断熱材９３が配設され、貯湯容器８１の熱が逃げて湯温が低下することを抑えている。側面の真空断熱材９２の芯材、及び底面の断熱材９３は、実施の形態１の実施例５に示した構成のものとした。
【０２０６】
従来から高温となるために断熱材を配設できなかった底面を断熱することにより、約３％の消費電力量の低減が図れ、その性能を長期間維持することができた。また、本体底面においても空間を設けて断熱する必要がなくなり、貯湯容器より下部の体積を小さくすることができ、給湯装置を小型化することができた。
【０２０７】
次に本発明の断熱材に対する比較例を示す。比較例１から比較例３までのそれぞれの結果を、（表２）に示す。
【０２０８】
【表２】
2005036975.tif 000004
（比較例１）
微粒子状アルミナ６２ｗｔ％と、赤外線不透過材として酸化チタン３２ｗｔ％と、繊維補強材としてバルク状セラミックファイバー６ｗｔ％を混合してなる断熱体を成形した。この構成では、密度が大きいため熱伝導率が大きくなった。また、粉落ちも発生し、精密機器への適用、及び真空断熱材の芯材への適用は不向きである。
【０２０９】
（比較例２）
微粒状金属酸化物として高分散珪酸７８ｗｔ％と、繊維として紡織ガラス繊維３ｗｔ％、乳白剤として炭化珪素１２ｗｔ％、耐火材料としてバーミキュライト７ｗｔ％を混合し、微孔性成形体を圧縮成形した。この構成では、低密度で圧縮成形のみの成形体であるため熱伝導率は低いが、曲げ強度が小さく、取り扱い性が悪かった。また、粉落ちも発生し、精密機器への適用、及び真空断熱材の芯材への適用は不向きである。
【０２１０】
（比較例３）
膨張したバーミキュライト４６ｗｔ％と、無機結合材として水ガラス２４ｗｔ％と、微孔性物質としてヒュームドシリカ２６ｗｔ％、ガラス強化繊維４ｗｔ％を混合して、５００℃にて乾燥した断熱成形体である。この構成では、無機結合材適用と高密度での圧縮成形により、十分な曲げ強度が得られているが、無機結合材の影響、及び高密度による熱伝導率が大きくなり、優れた断熱性能が得られなかった。
【０２１１】
（比較例４）
不透明材としてカーボンブラック５ｗｔ％を含むシリカエアロゾルを乾燥し、得られた無機ゲル粒状組成物を芯材とした真空断熱成形体の断熱性能、及び物性を評価した。２４℃での熱伝導率は、０．００４３Ｗ／ｍＫであり、実施の形態２の実施例７におけるカーボンブラック添加量が同等の断熱材の熱伝導率と比較すると若干大きく、また、芯材が粉体であるため粉立ちがあり、取り扱い性が悪かった。真空断熱材の芯材として、大きな面積としたり厚さを薄くしたりする場合には、袋状とした被覆材への挿入が困難であり、適さない。また、なんとか真空断熱材として作製しても、表面の凹凸が大きく、厚みの不均一が目立って精密事務機器への適用は不向きである。
【０２１２】
（実施の形態１１）
以下、本発明による断熱材の製造方法の一実施の形態について説明する。本発明は、以下に示す形態に限られるものではない。
【０２１３】
まず、混合ステップにおいて、規定量の乾式シリカと、無機繊維と、導電性粉体とを混合し、次の成形ステップにおいて、この混合物を成形冶具に充填し、圧縮成形する。さらに、次のコーティングステップにおいて、成形体の表面層へ液体をスプレーコーティングし、乾燥ステップにおいて、コーティングした液体を乾燥し断熱材を製造する。
【０２１４】
本製造方法により、導電性粉体が、分子間相互作用により凝集を形成する乾式シリカの凝集粒子を解砕し、凝集粒子径を低減する作用により、断熱材の空隙径が低減し、その結果、気体熱伝導率が低減し、また、個々の粒子の接触面積が低減するため、固体の熱伝導率が低下した、優れた断熱効果を有する断熱材を提供できる。
【０２１５】
また、スプレーされた液体が、浸透後、乾燥した表面層では、乾燥過程において、粉体の微細孔が応力収縮するため、密度が増大し、内部層の密度よりも大きくなるため、高強度な外殻作用を有し、折れ、曲がり、粉立ちを抑制・防止でき、取り扱い性に優れるものである。
【０２１６】
一方で、スプレー法により液体を噴霧しているため、液体は表面層に均一に供給されるが、内部層までは到達することがないため、内部層の微小な空隙は破壊されず、その結果、断熱性に優れた断熱材を提供できるものである。
【０２１７】
また、本発明の断熱材が、優れた断熱性を発現するために、断熱材の密度は、１００ｋｇ／ｍ3から２４０ｋｇ／ｍ3が適している。
【０２１８】
本発明の乾式シリカとしては、アーク法により製造されたケイ酸、熱分解により製造されたケイ酸などの乾式により製造された種々の粒径を有する酸化珪素化合物が使用可能である。これら乾式シリカは、凝集粒子間の静電力が比較的弱く、導電性粉体を添加した際の凝集解砕効果が高い。また、断熱性能が優れていることから一次粒子径が５０ｎｍ以下のものが好ましく、特に高断熱性能を必要とする場合には、一次粒子径が１０ｎｍ以下が望ましい。
【０２１９】
また、種々の粒径の乾式シリカの混合物も利用可能である。例えば、粒径を規定した量産品Ａと量産品Ｂの生産切り替えの際に生成する粒径がＡからＢの間で制御されていない正規ロット外品であっても利用することが可能であり、より低コストで断熱材を製造することが可能である。
【０２２０】
本発明の無機繊維は、セラミック繊維としてアルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、あるいはガラス繊維としてグラスウール、グラスファイバー、あるいはジルコニア繊維、ロックウール、硫酸カルシウム繊維、炭化ケイ素繊維、チタン酸カリウム繊維、硫酸マグネシウム繊維等、特に限定するものではなく、公知の材料を使用することができるが、好ましくはシリカと親和性がよいと思われるガラス繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、グラスウール、グラスファイバー等がよい。またさらに好ましくは、これらの繊維表面にフェノール処理等をしていないものがよい。
【０２２１】
本発明の導電性粉体は、導電性を有する粉体であればいかなる粉体でも利用できる。およその目安としては、粉体比抵抗値が１×１０13ｃｍ／Ω以下のものである。無機粉体であれば、例えば、金属粉体、金属酸化物粉体、炭酸化物粉体、塩化物粉体、粉体状カーボンなど、また有機粉体であれば、金属ドープ粉体などである。粉体比抵抗値が、１×１０8ｃｍ／Ω以下であれば、より好ましい。
【０２２２】
さらに高断熱性能を求める場合は、１０ｃｍ／Ω以下が望ましい。また、母材と均一混合することを考慮すると、粉体径は細かい方が好ましいといえる。さらに、導電性粉体の含有率は、５０ｗｔ％未満であることが望ましい。添加する粉体種により最適添加量は異なるが、５０％以上添加しても、その効果は飽和に達することが多い。５０ｗｔ％以上の場合は、導電性粉体自体の固体熱伝導の影響が大きく発現し、断熱材の性能を悪化させてしまう。よって、適切な導電性粉体の含有率は、５０ｗｔ％未満である。さらに、好ましくは、３０ｗｔ％未満である。
【０２２３】
また、本発明の成形ステップにおける圧縮成形の方法としては、公知の方法が利用できるものである。
【０２２４】
また、本発明のコーティングステップにおけるスプレー方法としては、スプレー塗装などの公知の方法が利用できるものである。
【０２２５】
また、本発明の乾燥ステップにおける乾燥方法は、公知の乾燥装置や乾燥手段が利用でき、スプレーする液体の種類により適切な温度、条件を選択するものである。
【０２２６】
（実施の形態１２）
次に、本発明の真空断熱材の製造方法の一実施の形態を説明する。
【０２２７】
まず、混合ステップにおいて、規定量の乾式シリカと、無機繊維と、導電性粉体とを混合し、次の成形ステップにおいて、この混合物を成形冶具に充填し、圧縮成形する。さらに、次のコーティングステップにおいて、成形体の表面層へ液体をスプレーコーティングし、乾燥ステップにおいて、コーティングした液体を乾燥し得られた断熱材を、次の真空封止ステップにおいて、減圧下で被覆材に封止し、真空断熱材を作製するものである。
【０２２８】
本製造方法により、凝集粒子の解砕作用により、断熱材の空隙径が低減し、その結果、気体熱伝導率が小さく、また、個々の粒子の接触面積が低減するため、固体の熱伝導率が低下した、優れた断熱材を芯材としたために、優れた断熱性能を有するものである。
【０２２９】
また、その表面層の密度が、内部層の密度よりも大きく、表面層が高強度な外殻作用を有した断熱材を芯材としているため、被覆材に挿入する際に、断熱材の折れ、曲がりを、抑制・防止でき、取り扱い性に優れるものである。
【０２３０】
また、粉立ちがないため、被覆材に挿入し減圧下で封止する際に、封止口に粉が付着し、封止を一部阻害することにより、徐々に空気が内部へ侵入する現象（スローリーク）を防止できるため、真空断熱材の長期信頼性を確保できる。また、断熱面積が増大、および、断熱厚みが数ｍｍのオーダーの薄さであっても、表面性に優れ、均一な厚さを有する真空断熱材を提供することができるものである。
【０２３１】
本発明の真空断熱材は、芯材と被覆材とからなり、減圧下で芯材を被覆材に封入したものである。また、合成ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、ドーソナイト、ハイドロタルサイトなどの物理吸着剤、および、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物および水酸化物などの化学吸着剤などの、水分吸着剤やガス吸着剤を使用しても良い。また、真空封止前に、芯材の乾燥工程を加えても良い。
【０２３２】
本発明の被覆材は、芯材と外気とを遮断することが可能な公知のものが利用できる。例えば、ステンレススチール、アルミニウム、鉄などの金属薄板や、金属薄板とプラスチックフィルムとのラミネート材などである。
【０２３３】
また、本発明の真空断熱材が優れた断熱性を発現するために、芯材の断熱材の密度は、１００ｋｇ／ｍ3から２４０ｋｇ／ｍ3が適している。
【０２３４】
（実施の形態１３）
図１４は、本発明の実施の形態１３による断熱材の断面図である。本実施の形態の断熱材１００は本発明の実施の形態１１の断熱材の製造方法により作製されたものである。
【０２３５】
乾式シリカ粉体として、アエロジル３８０（日本アエロジル社製）を８５ｗｔ％、ガラス繊維としてグラスウールを１０ｗｔ％、導電性粉体として酸化錫を５ｗｔ％含み、表面層１０１に水ガラスバインダーを含み、表面層１０１の密度が、内部層１０２よりも大きいことを特徴とするものである。このようにして得られた断熱材の熱伝導率は、２４℃において０．０２０１Ｗ／ｍＫ、３５０℃において０．０３０２Ｗ／ｍＫと良好な断熱性能を示した。
【０２３６】
これは、酸化錫が、分子間相互作用により凝集を形成する乾式シリカの凝集粒子を解砕し、凝集粒子径を低減する作用により、断熱材１００の空隙径が低減し、その結果、気体熱伝導率が低減させ、また、個々の粒子の接触面積の低減により固体の熱伝導率を低減させたため、優れた断熱効果が発現可能となったものである。
【０２３７】
また、密度は１８０ｋｇ／ｍ3と低いにもかかわらず、曲げ強度は０．５Ｐａと十分な強度を示しており、取り扱い性が良好であり、粉落ちもなかった。
【０２３８】
これは、ガラス繊維であるグラスウールを含有しているため、グラスウール表面の水酸基によって、乾式シリカ粉体表面に存在する水酸基との親和相互作用が生じ、より強固な断熱成形体を成形することができ、その結果、曲げ強度が向上したと考える。さらに、水ガラスをバインダーとして表面層１０１に含むことにより、高密度である表面層１０１が、さらに高強度となり、外殻作用が高まるため、さらに曲げ強度が向上したものであり、取り扱い性も向上した。
【０２３９】
本発明のガラス繊維は、短繊維、長繊維によらず、ガラス組成により構成される繊維質のものであれば、使用可能である。特に、遠心法によって製造される短繊維は、リサイクル原料使用の実績があり、コスト的にも安価なため、望ましい。
【０２４０】
本発明のバインダーとしては、公知の有機、および、無機バインダーが利用できる。有機バインダーとしては、水溶性のでんぷんを原料として含むもの、ポリビニルアルコール、メチルセルロースなど、無機バインダーとしては、水ガラスやコロイダルシリカなどである。
【０２４１】
（実施の形態１４）
図１５は、本発明の実施の形態１４による断熱材の断面図である。本実施の形態の断熱材１０３は本発明の実施の形態１２の断熱材の製造方法により作製されたものである。
【０２４２】
乾式シリカ粉体として、アエロジル３８０（日本アエロジル社製）を８５ｗｔ％、無機繊維としてグラスウールを１０ｗｔ％、導電性粉体としてカーボンブラックを５ｗｔ％含み、表面層１０４にでんぷんバインダーを含み、表面層１０４の密度が、内部層１０５よりも大きいことを特徴とする芯材を、被覆材１０６にて被覆したものである。
【０２４３】
このようにして得られた真空断熱材１０３の熱伝導率は、２４℃において０．００３０Ｗ／ｍＫであった。これは、カーボンブラックが、乾式シリカの凝集粒子を解砕する効果により、凝集粒子径が低減し、その結果、真空断熱材１０３の芯材の空隙径が低減し、気体熱伝導率が低減する効果によるものと考える。また、凝集粒子が解砕されることにより微細化され、個々の粒子の接触面積が低減するため、固体の熱伝導率が低下する効果によるものと考える。よって、優れた断熱効果が発現するものである。
【０２４４】
また、芯材曲げ強度は、０．５２Ｐａであった。これは、グラスウールを骨材として用い、さらに、真空断熱材１０３の芯材の表面層１０４密度が、内部層１０５よりも大きく、でんぷんのバインダー作用により、高強度な外殻作用を発揮するためであり、取り扱い性に優れるものである。また、粉落ちもないため、スローリークによる熱伝導率の悪化もない。
【０２４５】
また、真空断熱材１０３を作製する際の被覆材１０６への挿入時にも、折れ、曲がりを防止でき、その結果、表面性に優れ、厚みを均一とすることができるため、数ｍｍオーダーの非常に薄い真空断熱材１０３を作製することが可能である。ノート型コンピュータのような事務機器において、小型化、薄型化の求められる、断熱材を適用する空間が限られている製品に対しても、適用が可能である。
【０２４６】
本発明のでんぷんは、未加工のでんぷん、あるいは化工でんぷんとして分解、酵素変性等のデキストリン、酸変性でんぷん、酸化でんぷん、アルファー化でんぷん等であり、公知のものが使用でき、特に指定するものではない。また、これらを２種、あるいは３種以上混合して使用することも可能である。
【０２４７】
次に本発明に対する比較例の物性評価結果をを（表３）示す。
【０２４８】
【表３】
2005036975.tif 000005
（比較例５）
微粒子状アルミナ６２ｗｔ％と、赤外線不透過材として酸化チタン３２ｗｔ％と、繊維補強材としてバルク状セラミックファイバー６ｗｔ％を混合してなる断熱成形体の断熱性能、および、物性評価結果を（表３）に示す。比較例５の構成では、密度が大きいため、熱伝導率が大きく、優れた断熱性能が得られないことがわかる。また、粉落ちも確認でき、精密機器への適用は不可能である。
【０２４９】
（比較例６）
微粒状金属酸化物して高分散珪酸７８ｗｔ％と、繊維として紡織ガラス繊維３ｗｔ％、乳白剤として炭化珪素１２ｗｔ％、耐火材料としてバーミキュライト７ｗｔ％を混合し、圧縮成形した微孔性成形体の断熱性能、および、物性評価結果を（表３）に示す。比較例６の構成では、低密度で圧縮成形のみの成形体であるため、熱伝導率は低いが、曲げ強度が小さく、取り扱い性が悪かった。また、粉落ちも確認でき、精密機器への適用は不可能である。
【０２５０】
（比較例７）
膨張したバーミキュライト４６ｗｔ％と、無機結合材として水ガラス２４ｗｔ％と、微孔性物質としてヒュームドシリカ２６ｗｔ％、ガラス強化繊維４ｗｔ％を混合して、５００℃にて乾燥した断熱成形体の断熱性能、および、物性評価結果を（表３）に示す。比較例７の構成では、無機結合材適用と、高密度での圧縮成形により、十分な曲げ強度が得られているが、無機結合材の影響、および、高密度に起因する熱伝導率が大きく、優れた断熱性能が得られないことがわかる。
【０２５１】
（比較例８）
不透明材としてカーボンブラック５ｗｔ％を含むシリカエアロゾルを乾燥し、得られた無機ゲル粒状組成物を芯材とした真空断熱成形体の断熱性能、および、物性を評価した。２４℃での熱伝導率は、０．００４３Ｗ／ｍＫであり、本発明の実施の形態８におけるカーボンブラック添加量が同等の熱伝導率と比較すると、若干大きく、また、芯材が粉体であるため、粉立ちがあり、取り扱い性が悪かった。真空断熱材の面積が増大、および、厚さを薄肉化する場合には、粉体を充填した袋の被覆材への挿入が困難であり、適さないと考える。また、大型化した場合には、真空断熱材表面の凹凸が大きく、厚みの不均一が目立ち、精密事務機器への適用は不可能である。
【０２５２】
（実施の形態１５）
図１６は本発明の実施の形態１５における断熱材１１１の断面図である。
【０２５３】
図１６に示すように、本実施の形態の断熱材１１１は、乾式シリカ８５％とガラス繊維１０％とカーボンブラック５％からなる密度１９０ｋｇ／ｍ3の成形体１１２の上下面に面材１１３としてポリエステル不織布を備えている。また、成形体１１２の表面にバインダー１１４としてデンプンを含んでいる。
【０２５４】
以上のように構成された断熱材１１１の熱伝導率は２４℃で０．０２０５Ｗ／ｍＫであった。
【０２５５】
一般に用いられているグラスウール断熱材の熱伝導率は、２４℃で０．０２７５Ｗ／ｍＫであるのに対し、本実施の形態の断熱材１１１は、優れた熱伝導率を示すことがわかる。
【０２５６】
また、曲げ強度は０．５ＭＰａと高強度であり、粉落ちがなく、取り扱い性も良好であった。表面平滑性も優れていた。
【０２５７】
なお、本実施の形態では成形体１１２の上下２面に面材１１３を備えているが、工数やコスト削減のために面材１１３を１面のみに備えることも可能である。また、さらなる強度の向上のためには２面以上の使用も可能であり、本実施の形態のように成形体１１２が６面体の場合は６面すべてに面材１１３を備えることも可能である。また、７面体，８面体などのように成形体１１２の形状によっては、面材１１３を７面以上使用することも可能である。
【０２５８】
以下、本発明の構成材料について説明する。
【０２５９】
本発明の乾式シリカは、アーク法により製造されたケイ酸、熱分解により製造されたケイ酸などの乾式により製造された種々の粒径を有する酸化珪素化合物が使用可能である。これら乾式シリカは、凝集粒子間の静電力が比較的弱く、導電性粉体を添加した際の凝集解砕効果が高い。また、断熱性能が優れていることから一次粒子径が５０ｎｍ以下のものが好ましく、特に高断熱性能を必要とする場合には、一次粒子径が１０ｎｍ以下が望ましい。また、種々の粒径の乾式シリカの混合物も利用可能である。例えば、粒径を規定した量産品Ａと量産品Ｂの生産切り替えの際に生成する粒径がＡからＢの間で制御されていない正規ロット外品であっても使用することが可能であり、より低コストで断熱材を製造することが可能である。
【０２６０】
また、本発明のガラス繊維は、短繊維、長繊維によらず、ガラス組成により構成される繊維質のものであれば使用可能である。
【０２６１】
また、本発明の導電性物質は、カーボンブラックに限らず、導電性を有する粉体であればいかなる粉体でも使用可能である。例えば、無機粉体であれば、金属粉体、金属酸化物粉体、炭酸化物粉体、塩化物粉体、粉末状カーボンなど、有機粉体であれば、金属ドープ粉体などである。
【０２６２】
また、本発明の面材１１３は、シート状のものが使用可能である。例えば、プラスチックフィルム、紙、布、金属箔、ネット、不織布などである。また、面材１１３の厚さは特に限定するものではないが、断熱材１１１の熱伝導率に影響を与えない厚さであることが望ましい。
【０２６３】
また、本発明の不織布は、ポリエステルに限らず公知の有機または無機不織布が使用可能である。有機不織布としてはアクリル、キュプラ、レーヨン、ポリプロピレン、ナイロンなど、無機不織布としては、ガラス、セラミックなどである。また、これら２種類以上から構成される不織布も使用可能である。
【０２６４】
また、本発明のバインダーは、公知の有機または無機バインダーが使用可能である。有機バインダーとしてはフェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂など、無機バインダーとしては、ホウ酸、酸化ホウ素、リン酸、コロイダルシリカ、水ガラス、アルミナゾル、セッコウ、ケイ酸ナトリウム、アルキルシリケートなどである。
【０２６５】
（実施の形態１６）
図１７は本発明の実施の形態１６における断熱材１１５の断面図である。
【０２６６】
図１７に示すように、本実施の形態の断熱材１１５は、乾式シリカ８５％とガラス繊維１０％と酸化スズ５％からなる密度１９０ｋｇ／ｍ3の成形体１１６の上下面に面材１１７としてガラス不織布を備えている。また、成形体１１６の表面にバインダー１１８としてコロイダルシリカを含んでいる。
【０２６７】
以上のように構成された断熱材１１５の熱伝導率は２４℃で０．０２０５Ｗ／ｍＫであり、実施の形態１５同様、優れた断熱性能を示した。また、曲げ強度は０．５ＭＰａと高強度であり、粉落ちがなく、取り扱い性も良好であった。表面平滑性も優れていた。
【０２６８】
また、面材１１７として無機不織布を使用すると有機不織布よりも耐熱性が向上するために高温での使用が可能となる。また、無機不織布の中でもガラス不織布は、乾式シリカやガラス繊維との親和性が高く、成形体１１６との接着力が高いので、より取り扱い性に優れた断熱材１１５となる。
【０２６９】
（実施の形態１７）
図１８は本発明の実施の形態１７における真空断熱材１１９の断面図である。
【０２７０】
図３に示すように、本実施の形態の真空断熱材１１９は、実施の形態１５の断熱材１１１を芯材として備えている。
【０２７１】
外被材（被覆材）１２０は、熱溶着層、ガスバリア層、表面保護層を有する２枚のラミネートフィルムからなり、芯材（断熱材１１１）を挿入する一辺を残した三辺を熱溶着して製袋する。
【０２７２】
真空断熱材１１９は、外被材（被覆材）１２０の開口部から断熱材１１１を挿入し、内部を真空排気した後、開口部を熱溶着にて封止して得る。
【０２７３】
以上のようにして得た真空断熱材１１９の熱伝導率は２４℃で０．００５５Ｗ／ｍＫであり、また内圧は２０Ｐａであった。
【０２７４】
本実施の形態の真空断熱材１１９は、実施の形態１５の断熱材１１１を真空断熱材１１９の芯材として使用することにより、優れた断熱性能を有するだけでなく、真空断熱材１１９を作製する際に、外被材（被覆材）１２０への挿入を容易に行うことができ、また、粉落ちがないために、封止口の封止を確実に行うことができた。
【０２７５】
また、面材１１３として不織布を使用することにより、成形体１１２の通気性を保つことができるために、真空断熱材１１９の作製時の排気に影響することがない。このために、低い内圧を得ることができた。このように初期により低い内圧を得ることができると、長期に渡って優れた断熱性能を維持するという点からも有利であり、また、排気抵抗が小さいということは、真空排気を行うのに要する時間が少なくて済むことから、真空断熱材作製の作業効率が上がる。
【０２７６】
以下、本発明の構成材料について説明する。
【０２７７】
本発明の外被材（被覆材）１２０は、少なくともガスバリア層及び熱溶着層を有するものである。ガスバリア層としては、金属箔や、金属,無機酸化物或いはダイヤモンドライクカーボンを蒸着したプラスチックフィルムなど、気体透過を低減する目的で用いるものであれば、特に指定するものではない。
【０２７８】
上記金属箔は、アルミニウム、ステンレス、鉄など、特に指定するものではない。上記蒸着の基材となるプラスチックフィルムの材料は、ポリエチレンテレフタレート、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂、ポリエチレンナフタレート、ナイロン、ポリアミド、ポリイミドなど特に指定するものではない。
【０２７９】
金属蒸着の材料は、アルミニウム、コバルト、ニッケル、亜鉛、銅、銀、あるいはそれらの混合物など、また、無機酸化物蒸着の材料は、シリカ、アルミナなど、特に指定するものではない。
【０２８０】
熱溶着層としては、低密度ポリエチレンフィルム、鎖状低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、無延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム、あるいはそれらの混合体など、特に指定するものではない。さらに、必要に応じてガスバリア層の外面に表面保護層を設けることも可能である。
【０２８１】
表面保護層としては、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルムの延伸加工品など特に指定するものではなく、さらにその外側にナイロンフィルムなどを設けると可とう性が向上し、耐折り曲げ性などが向上する。
【０２８２】
また、外被材（被覆材）１２０の袋形状は、四方シール袋、ガゼット袋、Ｌ字袋、ピロー袋、センターテープシール袋など、特に指定するものではない。
【０２８３】
なお、外被材（被覆材）１２０としては、鉄板、ステンレス板、亜鉛板などの金属板を成形した金属容器を使用することも可能である。
【０２８４】
また、真空断熱材１１９の信頼性をより向上させる場合は、ガス吸着剤や水分吸着剤等のゲッター物質を使用することも可能である。
【０２８５】
（実施の形態１８）
図１９は、本発明の産業用設備の一例である、工業炉として用いられている電気炉１２１の断面図であり、発熱体１２２、および、電気炉制御用熱電対１２３を備え、本体の壁１２４内、および、蓋１２５内に、実施の形態１６の断熱材１１５を備えている。
【０２８６】
この電気炉の３５０℃における放熱量を測定したところ、優れた断熱性能を有する断熱材１１５を適用したことにより、本断熱材１１５を適用していない際よりも２０％低下しており、断熱効果および省エネルギー効果を確認した。
【０２８７】
また、断熱材１１５が高強度であるため、断熱材１１５の取り付けも容易であった。
【０２８８】
また、本発明の産業用設備は、工業炉に限るものではなく、動作温度帯である常温から３５０℃付近までの範囲で断熱を必要とする産業用設備の代表として記したものであり、例えば、半導体製造設備などにも同様に利用できるものである。また、産業用設備に限らず、トースター、ホームベーカリー、ＩＨクッキングヒーターなど同等の温度領域で発熱が生じる機器への適用も有用である。
【０２８９】
（実施の形態１９）
図２０は、本発明の燃料電池システムの一例である、燃料電池コジェネレーションシステムの概略図である。
【０２９０】
図２０において、壁面に実施の形態１７における真空断熱材１１９を備えた燃料電池１２６は、水素と酸素を原料として発電を行う。優れた断熱性能を有する真空断熱材１１９を適用したことにより、放熱ロスが２０％低減し、さらに、発電反応に適した一定温度が維持できるため、電池反応が安定化し、発電効率が５％向上した。
【０２９１】
炭化水素などの燃料電池１２６の原料は、壁面に実施の形態１６の断熱材１１５を備えた改質部１２７で水蒸気により改質され水素リッチなガスとなる。この時、改質部１２７での反応は温度がある程度上昇しないと起こらないため、バーナー１２８により改質部１２７の温度を上昇させる。断熱材１１５の適用により、放熱ロスが２０％低減したため、バーナー１２８による加熱エネルギーの１８％低減を確認した。
【０２９２】
また、高強度であるため、断熱材１１５の取り付けも容易であった。
【０２９３】
改質部１２７を出た水素リッチなガスは、一酸化炭素を含んでおり、このまま燃料電池１２６に供給すると効率が悪くなり（一酸化炭素被毒）、劣化してしまう。これを防ぐため、変成部１２９及び浄化部１３０で一酸化炭素濃度を低くする。
【０２９４】
変成部１２９及び浄化部１３０により一酸化炭素濃度を低下させた水素リッチなガスと、ブロワ１３１により供給される空気により燃料電池１２６は発電する。
【０２９５】
発電の際の反応熱は電池冷却水系１３２を流れる冷却水により冷却され、温度上昇した冷却水は、壁面に真空断熱材１１９を適用した熱回収系１３３により熱回収され、熱利用される。熱回収系１３３は、例えば、給湯器などとして、廃熱利用される機器である。真空断熱材１１９の適用により、熱回収系１３３における放熱ロスが３０％改善された。回収された熱を逃すことなく、有効利用が可能となるため、省エネルギーシステムが確立された。
【０２９６】
また、本実施の形態に限ることなく燃料電池システムにおける、断熱を必要とするいかなる箇所にも、本発明の断熱材１１５、及び、真空断熱材１１９の適用は有用である。例えば、電池冷却水系への配管断熱や、メタノールの改質により原料となる水素を得る改質装置の断熱などにも有用である。
【０２９７】
（実施の形態２０）
図２１は、本発明の保温保冷機器の一例である、冷凍冷蔵庫１３４の断面図であり、内箱１３５と外箱１３６とで構成される箱体内部に、あらかじめ実施の形態１７における真空断熱材１１９を配置し、真空断熱材１１９以外の空間部を硬質ウレタンフォーム１３７で発泡充填している。この場合の冷凍冷蔵庫１３４の全表面積に対して真空断熱材１１９を適用する面積の割合は、５０％である。このように構成された冷凍冷蔵庫１３４は、優れた断熱性能を有する真空断熱材１１９を適用したことにより、優れた省エネルギー効果を示す。この冷凍冷蔵庫１３４の消費電力量を測定したところ、真空断熱材１１９を適用していない際よりも１５％低下した。
【０２９８】
本発明の保温保冷機器とは、動作温度帯である−３０から１５０℃付近までの範囲で断熱を必要とする保温保冷機器を指しており、例えば、炊飯器、食器洗浄乾燥器、電気湯沸かし器、自動販売機などにも同様に利用できる。また、電気機器に限ったものではなく、ガス機器なども含む。
【０２９９】
（実施の形態２１）
図２２は、本発明の住宅部材の一例である、住宅１３８の断面図である。外壁１３９と内壁１４０との間や、床板１４１に接する床下や、屋根材１４２に接した屋根裏に、実施の形態１７における真空断熱材１１９を配置したものである。この場合、住宅１３８の全壁面積に対して真空断熱材１１９を適用する面積の割合は、４０％である。このように構成された住宅１３８は、優れた断熱性能を有する真空断熱材１１９を適用したことにより、優れた保温、および、省エネルギー効果を示す。この住宅１３８の年間の空調機、および、保温機器に要する消費電力量を測定したところ、真空断熱材１１９を適用していない際よりも１０％低下した。
【０３００】
本発明の住宅設備とは、居住空間などで断熱を必要とする設備を指しており、一般住宅の壁面、床面、屋根材に限らず、集合住宅の断熱を必要とする部位や、自動車内も居住空間として考えられる。
【０３０１】
（実施の形態２２）
図２３は、本発明の住宅部材の一例である、自動車１４３の断面図である。屋根部１４４、床部１４５、エンジン室１４６と車内空間１４７を仕切る構造部材１４８、トランク室１４９と車内空間１４７を仕切る構造部材１５０に、実施の形態１７の真空断熱材１１９を配置したものである。このように構成された自動車１４３は、優れた断熱性能を有する真空断熱材１１９を適用することにより、真夏の炎天下での駐車などで、直射日光により屋根部１４４の外装鉄板が非常に高温になる場合でも、屋根部１４４の外装鉄板の熱が車内空間１４７に伝わり難く、車内空間１４７の温度上昇を抑制して、エアコンで車内空間１４７を冷房する際に、省エネを実現できる。また、冬場の保温効果が高まることからも年間を通じて省エネを実現できる。この結果、自動車のガソリン消費量が低減された。
【０３０２】
また、本発明の真空断熱材１１９を適用する住宅設備としては、内燃機関を有する自動車のみだけではなく、電気自動車もさらに優れた省エネルギー効果を示すものである。
【０３０３】
（実施の形態２３）
図２４は、本発明の事務機器の一例である、ノート型パソコン１５１の断面図であり、装置内部のメインボード１５２上の発熱部１５３と装置ケース１５４の底部との間を遮断する実施の形態１７における真空断熱材１１９と、放熱板１５５とを具備し、真空断熱材１１９が装置ケース１５４の底部に密着している。
【０３０４】
このように構成されたノート型パソコン１５１は、優れた断熱効果を有する真空断熱材１１９が、底面への熱伝導を効果的に遮断するために、装置表面の温度上昇を抑え、利用者に不快感を与えることがない。ノート型パソコン１５１底面の温度を測定したところ、真空断熱材１１９を適用していない際よりも６℃低下しており、断熱効果を確認した。
【０３０５】
本発明の真空断熱材１１９は、厚みの均一な、表面性にも優れた、数ｍｍオーダーの非常に薄い真空断熱材であることから、ノート型パソコンのような、小型化、薄型化の求められる、断熱材を適用する空間が限られている製品に対しても、高性能な断熱材を適用することができるものである。
【０３０６】
本発明の事務機器とは、ノート型パソコンに限るものではなく、事務機器において断熱を必要とする機器の代表として記したものである。例えば、コピー機やプリンターなどの印刷装置内の発熱部分とトナーとの断熱や、液晶パネルを有するカーナビゲーションシステムの液晶部分とＣＰＵによる発熱部分の断熱にも利用可能である。
【０３０７】
次に本発明に対する比較例を示す。
【０３０８】
（比較例９）
本比較例の断熱材は成形体１１２のみからなり、面材を備えていない。なお、成形体１１２は、実施の形態１５の成形体１１２と同一構成であるので、説明は省略する。
【０３０９】
成形体１１２のみの曲げ強度は０．２ＭＰａと弱く、割れや欠けが発生しやすいため、成形体１１２のみでは精密機器などへの適用は不可能である。
【０３１０】
（比較例１０）
本比較例の断熱材は、実施の形態1５の成形体１１２全体に渡ってバインダーを含んでいる。また、成形体の上下面に面材としてポリエステル不織布を、バインダーとしてデンプンを使用している。
【０３１１】
このときの断熱材の曲げ強度は０．５５ＭＰａと高強度であるものの、熱伝導率は２４℃で０．０２６Ｗ／ｍＫであり、内部の微細空隙が破壊されたことにより、熱伝導率が悪化した。
【産業上の利用可能性】
【０３１２】
本発明の断熱材は、優れた断熱性能を有し、低密度でありながら成形体強度が大きく、取り扱い性に優れた断熱材であるので、産業用設備、建築部材、車両、事務機器、燃料電池システム、保温保冷機器などに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０３１３】
【図１】本発明の実施の形態１による断熱材の断面図
【図２】本発明の実施の形態２による断熱材の断面図
【図３】本発明の実施の形態２の実施例６による熱伝導率の特性図
【図４】本発明の実施の形態２の実施例７による熱伝導率の特性図
【図５】本発明の実施の形態２の実施例８による熱伝導率の特性図
【図６】本発明の実施の形態３による電気工業炉の断面図
【図７】本発明の実施の形態４による燃料電池コジェネレーションシステムの概略図
【図８】本発明の実施の形態５による冷凍冷蔵庫の側面断面図
【図９】本発明の実施の形態６による断熱材を備えた建築部材を利用した建築物の断面図
【図１０】本発明の実施の形態７による自動車の断面図
【図１１】本発明の実施の形態５によるノート型パソコンの断面図
【図１２】本発明の実施の形態９による印刷装置の断面図
【図１３】本発明の実施の形態１０による電気湯沸し器の断面図
【図１４】本発明の実施の形態１３による断熱材の断面図
【図１５】本発明の実施の形態１４による断熱材の断面図
【図１６】本発明の実施の形態１５における断熱材の断面図
【図１７】本発明の実施の形態１６における断熱材の断面図
【図１８】本発明の実施の形態１７における真空断熱材の断面図
【図１９】本発明の実施の形態１８による電気工業炉の断面図
【図２０】本発明の実施の形態１９による燃料電池コジェネレーションシステムの概略図
【図２１】本発明の実施の形態２０による冷凍冷蔵庫の側面断面図
【図２２】本発明の実施の形態２１による断熱材を備えた建築部材を利用した建築物の断面図
【図２３】本発明の実施の形態２２による自動車の断面図
【図２４】本発明の実施の形態２３によるノート型パソコンの断面図
【符号の説明】
【０３１４】
１    断熱材
２    表面層
３    内部層
４    真空断熱材
５    芯材
６    被覆材
７ａ  表面層
７ｂ  内部層
８    電気炉
１１  壁
１２  扉
１３  断熱材
１４  断熱材
１５  改質部
１７  燃料電池
２１  真空断熱材
２４  冷凍冷蔵庫
２７  真空断熱材
４１  住宅
４２  外壁
４３  内壁
４４  床材
４５  屋根材
４６  真空断熱材
４７  自動車
４８  屋根部
４９  上部真空断熱材
５０  床部
５１  下部真空断熱材
５３  車内空間
５４  前部構造部材
５５  前部真空断熱材
５７  後部構造部材
５８  後部真空断熱材
５９  ノート型パソコン
６７  真空断熱材
６９  定着装置
７０  印刷装置
７５  熱定着ローラー
７６  加圧ローラー
７７  断熱材
７８，７９  真空断熱材
８０  電器湯沸し器
８１  貯湯容器
８３  ヒーター
９２  真空断熱材
９３  断熱材
１００  断熱材
１０１  表面層
１０２  内部層
１０３  断熱材（真空断熱材）
１０４  表面層
１０５  内部層
１０６  被覆材
１１１  断熱材
１１２  成形体
１１３  面材
１１４  バインダー
１１５  断熱材
１１６  成形体
１１７  面材
１１８  バインダー
１１９  真空断熱材
１２０  外被材（被覆材）
１２１  電気炉
１２６  燃料電池
１２７  改質部
１３４  冷凍冷蔵庫
１３８  住宅
１４３  自動車
１５１  ノート型パソコン
【図１】
2005036975.tif 000006
【図２】
2005036975.tif 000007
【図３】
2005036975.tif 000008
【図４】
2005036975.tif 000009
【図５】
2005036975.tif 000010
【図６】
2005036975.tif 000011
【図７】
2005036975.tif 000012
【図８】
2005036975.tif 000013
【図９】
2005036975.tif 000014
【図１０】
2005036975.tif 000015
【図１１】
2005036975.tif 000016
【図１２】
2005036975.tif 000017
【図１３】
2005036975.tif 000018
【図１４】
2005036975.tif 000019
【図１５】
2005036975.tif 000020
【図１６】
2005036975.tif 000021
【図１７】
2005036975.tif 000022
【図１８】
2005036975.tif 000023
【図１９】
2005036975.tif 000024
【図２０】
2005036975.tif 000025
【図２１】
2005036975.tif 000026
【図２２】
2005036975.tif 000027
【図２３】
2005036975.tif 000028
【図２４】
2005036975.tif 000029