(57)【要約】【課題】輻射熱の要因である赤外線波長は、真空断熱材の表面の外被材に熱として吸収されてしまい、芯材まで透過し到達する赤外線は非常に少ないため、輻射熱を抑制するために芯材中に輻射抑制材を添加する手法では、１５０℃付近の真空断熱材の高断熱化を目的とした場合には不充分である。【解決手段】真空断熱材１の外被材３の外側表面に赤外線を抑制する塗膜４を形成することにより、１５０℃以上の温度領域において、優れた断熱性能発現する真空断熱材１を提供するものである。特に、真空断熱材１を適用しての遮熱及び保温においては、塗膜４を形成した面を高温側に向けて設置することが有効である。また、外被材３のラミネート材料に耐熱性及び難燃性を持たせることにより、１５０℃以上の高温領域においても長期間に渡って断熱性能を維持でき、かつ、製品安全性を確保することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材と、前記芯材を覆う外被材とからなり、前記外被材の内部を減圧してなる真空断熱材において、少なくとも、配設したときに高温側となる外被材表面に赤外線反射成分を含む塗膜を有することを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
赤外線反射成分が、金属粉体であることを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。
【請求項３】
赤外線反射成分が、無機粉体であることを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。
【請求項４】
無機粉体が、金属酸化物粉体であることを特徴とする請求項３記載の真空断熱材。
【請求項５】
塗膜にフッ素系樹脂が含まれ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真空断熱材。
【請求項６】
芯材が、少なくとも、乾式シリカ粉体と導電性粉体とを含む混合物からな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真空断熱材。
【請求項７】
芯材が、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の成形体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真空断熱材。
【請求項８】
外被材が、熱溶着層とガスバリア層と保護層とを有するラミネート構造であって、前記熱溶着層は融点２００℃以上の樹脂フィルムからなり、前記ガスバリア層及び前記保護層の樹脂フィルムの融点が、前記熱溶着層の樹脂フィルムの融点よりも高いことを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一項記載の真空断熱材。
【請求項９】
外被材の熱溶着層と、ガスバリア層と、保護層とが難燃性フィルムであることを特徴とする請求項８記載の真空断熱材。
【請求項１０】
熱溶着層をフッ素系樹脂フィルムとしたことを特徴とする請求項８又は請求項９記載の真空断熱材。
【請求項１１】
熱溶着層をポリクロロ３フッ化エチレンフィルムとしたことを特徴とする請求項１０記載の真空断熱材。
【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真空断熱材の塗膜を有する面を高温側に向けた、熱の遮断部材又は保温部材としての使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空断熱材及びその真空断熱材の使用方法に関するもので、中高温領域における断熱性能に優れるとともに、比較的高温に耐えることができ、断熱又は保温が必要な様々な機器に使用することができる真空断熱材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、各分野において、省エネルギーの推進が行われている。
【０００３】
温冷熱を利用する一般的な機器や住宅関連部材等に関しては、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能を有する断熱部材が求められている。
【０００４】
一方、コンピュータや印字印刷装置、複写機などの事務機器などにおいても、本体内部に配設された発熱体から生じる熱を、熱に弱いトナーや内部精密部品に伝達させないために、１５０℃付近で使用可能な高性能な断熱部材が強く求められている。
【０００５】
およそ１５０℃付近の温度領域に使用できる一般的な断熱部材としては、グラスウールなどの無機繊維材料や無機発泡体などがある。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
また、より高性能な断熱部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外被材で覆い、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。
【０００６】
真空断熱材の外被材としては、金属を熱溶着した容器などが使用可能であるが、耐熱を必要としない低温領域では、比較的、折り曲げや湾曲が可能な、熱溶着層とガスバリア層と保護層とを有するプラスチック−金属のラミネートフィルムを外被材として使用されることが多い。
【０００７】
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。
【０００８】
そこで、輻射の影響を遮断して高断熱化することを目的に、芯材として輻射熱遮蔽材を含有したケイ酸カルシウム成形体を使用した真空断熱材が開示されている（特許文献１参照）。
【０００９】
また、同じく高断熱化を目的として、芯材として無機ゲル成分と、赤外線不透明化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２参照）。
【００１０】
また、同じく高断熱化を目的として、粉末断熱材中に金属蒸着面を形成した合成樹脂フィルムを適量混入させ、合成樹脂フィルムは可能な限り熱の透過方向と交叉し、且つこれに対面するように配置させる技術が開示されている（特許文献３参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−１６００９１号公報
【特許文献２】
特表２００１−５０２３６７号公報
【特許文献３】
特開昭６２−２５８２９３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１５０℃付近の高断熱化のためには、輻射熱の抑制が必要であり、その輻射熱を十分に抑制するには、これら従来技術の構成では不十分である。なぜならば、輻射熱の要因である赤外線は、まず真空断熱材表面の外被材に到達した段階で吸収されて熱エネルギーに変換され、後は固体熱伝導の状態になるため、芯材まで到達する赤外線は非常に少ないためである。よって、赤外線による輻射熱伝導を抑制するためには、真空断熱材の最外層における赤外線吸収を抑制する手段を施すことが重要である。
【００１３】
また、外被材としてラミネートフィルムを用いた真空断熱材は、使用部位の温度が１００℃以下のときは、長期間に渡って充分に断熱性能を維持することができるが、例えば、電気湯沸かし器における、貯湯容器の底面のヒーターが配設された部位や、複写機やレーザープリンタに用いられる定着装置のように、使用部位の温度が１５０℃程度になるときには、耐熱性が不足する部分から少しずつ真空度が低下し、長期間に渡って所定の断熱性能を維持することができなかった。
【００１４】
また、従来の真空断熱材の外被材はナイロンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムのような非難燃性フィルムにより構成されて難燃の性質をもたないが、電子機器等への適用においては他の部品同様、真空断熱材にも難燃性が求められていた。特にノート型パソコン内部のような小スペースに配設する場合には、厚みを抑えた真空断熱材でもパソコン内部の精密部品と近接するため、難燃性が必要であった。
【００１５】
本発明は、従来の課題を解決するものであり、真空断熱材の最外層に赤外線の吸収を抑制する手段を有することにより、１５０℃程度の温度領域において、優れた断熱性能を発現することのできる真空断熱材を提供するものである。
【００１６】
また、１５０℃程度の高温領域において、適切な芯材を選択することによって、経時信頼性にも優れた断熱性能を提供するものである。
【００１７】
また、本発明は、外被材のラミネート構成に耐熱性を持たせることにより、１５０℃程度の高温領域においても長期間に渡って断熱性能を維持することができる真空断熱材を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明は、ラミネート構造を有する外被材に難燃性を付与することにより、電子機器等の内部に真空断熱材を使用した時も安全性を確保することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、本発明の請求項１に記載の真空断熱材は、芯材と、前記芯材を覆う外被材とからなり、内部を減圧してなる真空断熱材において、少なくとも、配設したときに高温側となる外被材表面に赤外線反射成分を含む塗膜を有することを特徴とするものである。
【００２０】
高温側の外被材表面に構成した塗膜中の赤外線反射成分が赤外線を反射する作用により、真空断熱材の赤外線吸収を防止し、真空断熱材表面へ伝わる輻射熱を抑制することにより、断熱性能が向上するものである。
【００２１】
本発明の請求項２に記載の真空断熱材は、請求項１記載の発明において、赤外線反射成分が、金属粉体であることを特徴とするものである。
【００２２】
金属粉体は輻射率が低く、赤外線を反射する能力において優れた作用を有するため、断熱材表面へ伝わる輻射熱が効果的に抑制され、断熱性能が向上するものである。特に、輻射率の低い銀、アルミニウム等が有効である。
【００２３】
本発明の請求項３に記載の真空断熱材は、請求項１記載の発明において、赤外線反射成分が、無機粉体であることを特徴とするものである。
【００２４】
無機粉体は、赤外線を反射する作用を有するため、断熱材表面へ伝わる輻射熱が、効果的に抑制され、断熱性能が向上するものである。
【００２５】
また、金属粉体よりも、比較的固体熱伝導率が低いという利点もある。
【００２６】
特に、チッ化珪素、チッ化ホウ素などのチッ化物、炭化珪素、炭化ホウ素などの炭化物などが有効である。
【００２７】
本発明の請求項４に記載の真空断熱材は、請求項３記載の発明において、赤外線反射成分が、金属酸化物粉体であることを特徴とするものである。
【００２８】
本構成により、金属酸化物は、赤外線を散乱反射する作用を有するため、断熱材表面へ伝わる輻射熱が効果的に抑制され、断熱性能向上するものである。
【００２９】
また、金属粉体よりも、比較的固体熱伝導率が低いという利点もある。特に、酸化チタン、酸化錫、アンチモンドープ錫酸化物、錫ドープインジウム酸化物などが有効である。
【００３０】
本発明の請求項５に記載の真空断熱材は、請求項１から請求項４記載の発明において、塗膜にフッ素系樹脂が含まれることを特徴とするものである。
【００３１】
フッ素系樹脂は、他の樹脂に比較して、熱線である赤外線波長領域である２μｍ〜２５μｍの吸収が少なく、塗膜の樹脂成分による熱吸収を抑制する作用を有するため、断熱性能が向上するものである。
【００３２】
本発明の請求項６に記載の真空断熱材は、請求項１から請求項５記載の発明において、芯材が、少なくとも、乾式シリカ粉体と導電性粉体とを含む混合物からなることを特徴とするものである。
【００３３】
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作用を有するため、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。
【００３４】
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。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、より微細化されてより優れた断熱効果を発現するためである。
【００３５】
また、本構成では、温度が上昇するほど断熱性能が低下する度合いと、真空断熱材の内圧が上昇するほど断熱性能が低下する度合いが、乾式シリカのみを芯材とした場合や、グラスウールなど、その他一般的な芯材を用いた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あるため、大変微細となり、温度上昇、および、圧力増加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。そのため、１５０℃領域における断熱性能に優れ、かつ、経時的な信頼性も向上するといえる。
【００３６】
また、導電性粉体を粉末状カーボンとした場合、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。
【００３７】
本発明の請求項７に記載の真空断熱材は、請求項１から請求項６記載の発明において、芯材が、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の成形体であることを特徴とするものである。
【００３８】
混合する無機繊維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成形体を形成できるようになる。更に、無機繊維としてガラス繊維を用いた場合、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。
【００３９】
このように、芯材が成形体であるため粉体混合物よりも取り扱い性に優れ、袋形状にした外被材に挿入する際に、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る。また、外被材を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。
【００４０】
ここにおいて、優れた断熱性を発現するために芯材としての断熱部材の密度は１００ｋｇ／ｍ３から２４０ｋｇ／ｍ３が適している。
【００４１】
本発明の請求項８に記載の真空断熱材は、請求項１から請求項７記載の発明において、外被材が、熱溶着層とガスバリア層と保護層とを有するラミネート構造であって、前記熱溶着層は融点２００℃以上の樹脂フィルムからなり、前記ガスバリア層及び前記保護層の樹脂フィルムの融点が、前記熱溶着層の樹脂フィルムの融点よりも高いことを特徴とする真空断熱材である。
【００４２】
真空断熱材が使用できる周囲温度を熱溶着層のフィルムの融点に対して５０Ｋ低い温度とすると、融点２００℃以上のフィルムであれば１５０℃程度の高温雰囲気においても熱溶着層のフィルムが溶け出すことがなく、ガスバリア性の低下を抑制可能であり、高温雰囲気に曝される製品部位等への使用においても長期間真空断熱材の断熱性能を維持することができる。
【００４３】
また、ガスバリア層や保護層に熱溶着層のフィルムよりも融点が高いフィルムを使用しているため、外被材を熱溶着するときにもガスバリア層や保護層に用いるフィルムが溶け出すことがなく、信頼性の高い真空断熱材を作製することができる。
【００４４】
本発明の請求項９に記載の真空断熱材は、請求項８の発明において、外被材の熱溶着層と、ガスバリア層と、保護層とが難燃性フィルムであることを特徴とするものであり、ラミネート構造を有する外被材を難燃性とし、更には真空断熱材としても難燃性を付与することができる。従って、真空断熱材使用時の安全性を向上することができる。
【００４５】
本発明の請求項１０に記載の真空断熱材は、請求項８又は請求項９に記載の発明において、熱溶着層をフッ素系樹脂フィルムとしたもので、これらのフィルムは融点がかなり高く、難燃性も有している。
【００４６】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の発明において、熱溶着層をポリクロロ３フッ化エチレンフィルムとしたもので、フッ素系樹脂フィルムの中でも融点が低いため使いやすく経済的である。
【００４７】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項１１に記載された真空断熱材の塗膜を有する面を高温側に向けた、熱の遮断部材又は保温部材としての使用方法である。
【００４８】
本発明における真空断熱材は、１５０℃付近の比較的高温で、優れた断熱性能を有しており、しかも長期間断熱性能を維持しつつ使用できるため、遮熱及び保温を必要とする各種設備や事務機器などの要所に具備することにより、省エネルギー化、及び、熱により悪影響を受け易い部品の保護、装置の小型化や、品質向上などに貢献できる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による真空断熱材及びその実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５０】
図１は、本発明の実施の形態１及び実施の形態２による真空断熱材の断面図で、図２は、図１のヒレ部の要部断面図である。
【００５１】
図１及び図２において、真空断熱材１は、２枚の外被材３を向かい合わせて芯材２を覆い、内部を真空まで減圧して周囲を熱溶着により封止したものである。外被材３のラミネート構造は、内側から熱溶着層５、ガスバリア層６、第一の保護層７、及び第二の保護層８により構成されている。また、真空断熱材１を設置したときに高温側となる外被材表面には赤外線反射成分を含む塗膜４を施したものである。
【００５２】
（実施の形態１）
塗膜４の赤外線反射材料の種類を替えて確認した結果を実施例１から実施例４で示す。芯材２にはグラスウールの成形体を用いている。
【００５３】
外被材３は、熱溶着層５に融点が２１０℃のポリクロロ３フッ化エチレン（厚さ５０μｍ）、ガスバリア層６には厚さ６μｍのアルミ箔、第一の保護層７には融点２７０℃のポリエチレンナフタレート（厚さ１２μｍ）、第二の保護層８には融点２６０℃の４フッ化エチレン−エチレン共重合体（厚さ２５μｍ）を使用した。この真空断熱材１の断熱性能評価は、ハロゲンヒーターを用いて、高温側表面に１５０℃の熱を加えた際の低温側表面温度の測定にて行った。
【００５４】
（実施例１）
真空断熱材１の高温側表面に、赤外線反射成分として金属粉体であるリーフィリングアルミニウムフレーク顔料を含み、樹脂成分としてエポキシ系樹脂を含む塗膜４を形成した。
【００５５】
この真空断熱材１の高温側表面に１５０℃の熱を加えたとき、裏面の低温側表面温度は６０℃であった。本実施例１と同様の構成で、赤外線反射成分を含む塗膜４を塗布していない真空断熱材では８０℃であった（後述の比較例１）のに対して２０℃の低減ができ、断熱性能が大きく向上していることを確認した。
【００５６】
本発明の真空断熱材１の塗膜４に用いる金属粉体としては、赤外線反射機能を有するものであれば材料は問わないが、断熱効果の向上の点では、特に２μｍ〜２５μｍの波長領域における光線反射率が２０％以上、好ましくは５０％以上であることが望ましい。また、鱗片状のアルミニウム粉末や、同様の銀粉末、銅粉末など輻射率の小さい材料ほど赤外線反射効果が大きく望ましい。
【００５７】
また、塗膜４の厚さは、１μｍ〜１００μｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは１０μｍ〜５０μｍである。塗膜厚が１μｍ未満では効果が不十分であり、１００μｍを越えると塗膜剥離などの問題を生じることがある。
【００５８】
また、塗膜４の形成に際して、真空断熱材１の使用用途により、プライマー層、上塗り層が形成されても良い。
【００５９】
また、赤外線反射成分を含むものであれば、従来公知の塗料組成物をともに含むことに何ら問題はない。
【００６０】
（実施例２）
真空断熱材１の高温側表面に、赤外線反射成分として金属粉体であるリーフィリングアルミニウムフレーク顔料を含み、樹脂成分としてフッ素系樹脂のポリクロロ３フッ化エチレンを含む塗膜４を形成した。
【００６１】
本実施例２の真空断熱材１の高温側表面に１５０℃の熱を加えたときの低温側表面温度は５８℃であった。実施例１に比較すると２℃の低減が見られた。これは、樹脂成分として赤外線領域における吸収波長が比較的少ないフッ素系樹脂を用いたために、塗膜に含まれる樹脂成分の熱線吸収による固体熱伝導の増大が抑制されたためであると考える。
【００６２】
本発明のフッ素系の樹脂としては、比較的赤外吸収波長の少ないものが利用できる。例えば、ポリクロロ３フッ化エチレン、４フッ化エチレン−エチレン共重合体、４フッ化エチレン−６フッ化ポリプロピレン共重合体などである。
【００６３】
（実施例３）
真空断熱材１の高温側表面に、赤外線反射成分として無機粉体であるチッ化珪素を含み、樹脂成分としてフッ素系樹脂のポリクロロ３フッ化エチレンを含む塗膜４を形成した。
【００６４】
本実施例３の真空断熱材１の高温側表面に１５０℃の熱を加えた際の低温側表面温度は５６℃であった。実施例２に比較すると、更に２℃の低減が見られた。これは、赤外線反射成分として固体熱伝導率が金属よりも低い無機粉体であるチッ化珪素を用いたため、固体熱伝導の増大が抑制されたためであると考える。
【００６５】
本発明による真空断熱材１の塗膜４に用いる無機粉体としては、赤外線反射機能を有する無機粉体であれば、公知のものを使用可能であり、ガラスビーズやチッ化ホウ素、チッ化チタン等のチッ化物、水酸化鉄、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物、硫化銅、硫化亜鉛などの硫化物など種々の無機粉体が利用できる。これらの中でも固体熱伝導率の低いものがより好ましい。
【００６６】
（実施例４）
真空断熱材１の高温側表面に、赤外線反射成分として金属酸化物粉体である酸化チタン粉体を、樹脂成分としてフッ素系樹脂のポリクロロ３フッ化エチレンを含む塗膜４を形成した。
【００６７】
本実施例４の真空断熱材１の高温側表面に１５０℃の熱を加えたときの低温側表面温度は５４℃であった。実施例３に比較すると、更に２℃の低減が見られた。これは、赤外線反射成分の金属酸化物粉体である酸化チタン粉体の固体熱伝導率が比較的小さいことに加え、散乱の効果が加わったためであると考える。
【００６８】
本発明による真空断熱材１の塗膜４に用いる金属酸化物粉体としては、赤外線を反射、散乱する機能を有する物質であれば利用が可能であり、酸化鉄、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マンガン、チタン酸バリウム、クロム酸鉄、アンチモンドープ錫酸化物、錫ドープインジウム酸化物などが利用できる。これらの中でも固体熱伝導率が低いものがより好ましい。
【００６９】
また、用途により、金属粉体、及び、無機粉体、金属酸化物粉体などの２種以上の混合物を適切に混合しても利用できるものである。
【００７０】
（実施の形態２）
実施の形態２においては、芯材２種類を替えて断熱性能を評価した。塗膜４は、赤外線反射成分としてリーフィリングアルミニウムフレーク顔料と、樹脂成分としてフッ素系樹脂のポリクロロ３フッ化エチレンとを含むものを用い、外被材３は実施の形態１と同様のものを用いた。この真空断熱材１の断熱性能評価も、実施の形態１と同様に行った。
【００７１】
（実施例５）
芯材２として、乾式ヒュームドシリカであるアエロジル３００を通気性の不織布袋に封入したものを用い、真空断熱材１を作製した。
【００７２】
本実施例５における真空断熱材１の低温側表面温度は５８℃となり、同じくアエロジル３００を芯材として、塗膜４のない仕様における低温側表面温度８０℃（比較例２）と比較して、２２℃の低減が図れた。これは、リーフィリングアルミニウムフレーク顔料が赤外線を反射し、赤外線の熱吸収を抑制できたためである。同構成で、芯材２がグラスウールの場合（実施例２）と同等性能であった。
【００７３】
（実施例６）
芯材２として、乾式ヒュームドシリカであるアエロジル３００にカーボンブラックを５ｗｔ％添加して均一に混合した粉体を、通気性の不織布袋に封入したものを用いて真空断熱材１を作製した。
【００７４】
本実施例６における真空断熱材１の低温側表面温度は４８℃となり、実施例５と比較して１０℃の低減が図れ、断熱性能が大きく向上した。
【００７５】
これは、導電性粉体であるカーボンブラックがヒュームドシリカの凝集粒子を解砕して芯材２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て固体の熱伝導率が低下する効果とにより優れた断熱効果を発現したものである。このため、空気分子の運動の大きい高温条件での使用に特に好ましい材料である。
【００７６】
本発明による真空断熱材１の芯材２に用いる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、特に高い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。
【００７７】
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。
【００７８】
本発明による真空断熱材１の芯材２に用いる導電性粉体としては、導電性を有する粉体であれば特に限定はしないが、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。更に高い断熱性能を求める場合は１０ｃｍ／Ω以下が望ましい。
【００７９】
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、断熱部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。
【００８０】
（実施例７）
芯材２として、乾式ヒュームドシリカであるアエロジル３００に、カーボンブラックを５ｗｔ％、さらに、グラスウールを１０ｗｔ％添加した粉体と繊維材との混合物の成形体を用いて真空断熱材１を作製した。
【００８１】
本実施例７における真空断熱材１の低温側表面温度は６０℃となった。実施例６と比較して、芯材２が成形体であるため取り扱い性の改善が図れるとともに不織布袋への封入は不要となり、材料費及び製造費のコスト削減が図れた。また、成形体であるため粉立ちがなく、外被材３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密閉性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、真空断熱部材１の長期信頼性を確保できる。
【００８２】
なお、芯材２から長期的に発生したり、外被材３から浸入したりする防ぎようがないわずかなガスを吸着するために、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。
【００８３】
本発明による真空断熱材１がより優れた断熱性を発現するためには、真空断熱材１の平均密度はおよそ１００ｋｇ／ｍ３から２４０ｋｇ／ｍ３が適している。１００ｋｇ／ｍ３より小さいと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。
【００８４】
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。好ましく表面に水酸基を有しているため、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。
【００８５】
さらに、本構成において、外被材３の効果による熱伝導率の長期経時変化、及び難燃性を評価した。外被材３は実施の形態１と同様で、いずれのフィルムも難燃性を有するものである。
【００８６】
これらの材料を使用した真空断熱材１の熱伝導率を測定したところ、０．００４Ｗ／ｍＫであった。この真空断熱材１を１５０℃の雰囲気に５年間放置したと見込まれる加速試験を行った後の熱伝導率を測定したところ、０．０１０Ｗ／ｍＫであり、５年後であっても優れた断熱性能を維持していることが確認できた。
【００８７】
また、ＵＬ９４安全規格にある機器の部品用プラスチック材料の燃焼試験に準拠して燃焼性を確認したところ、ヒレ部端面においてもＶ−０相当の結果が得られた。
【００８８】
このように、熱溶着層５の融点が２００℃以上の材料を選定しているため１５０℃の高温雰囲気においても溶着済みの熱溶着層５が溶け出すことがなく、熱溶着層５のガスバリア性の低下を少なく抑えることができるため熱伝導率の劣化は小さく、長期間真空断熱材の断熱性能を維持することができる。
【００８９】
また、ガスバリア層６、第一の保護層７、及び第二の保護層８の融点が熱溶着層５の融点よりも高い材料を選定しているので、真空断熱材１の製作過程において、熱溶着層５の溶着時にこれら材料が溶け出して真空断熱材１としての信頼性を損ねることがなく、特に高温雰囲気で使用される製品部位等に適用する真空断熱材１として安定した品質を保証することができる。
【００９０】
また、ラミネート構造を有する外被材３として、更には真空断熱材１としても難燃性を付与することができ、真空断熱材１使用時の安全性を向上することができる。
【００９１】
なお、熱溶着層５に使用する樹脂フィルムは融点が２００℃以上で熱溶着できる樹脂フィルムであれば特に指定するものではない。例えば、融点２７０℃のポリエチレンナフタレートやフッ素系樹脂フィルムである融点２１０℃のポリクロロ３フッ化エチレン、融点２６０℃の４フッ化エチレン−エチレン共重合体、融点２８５℃の４フッ化エチレン−６フッ化ポリプロピレン共重合体などが望ましい。
【００９２】
ガスバリア層６は、熱溶着層５で使用したフィルムよりも融点が高い、金属箔や金属蒸着又は無機酸化物蒸着を施したフィルム、又は樹脂フィルムでもガスバリア性の高いものであれば特に指定するものではない。
【００９３】
例えば、金属箔としてはアルミニウム箔がよく使用され、他にも真空断熱材周囲の金属箔を伝って流れ込む熱量が少ない金属として、鉄，ニッケル，プラチナ，スズ，チタン，ステンレス及び炭素鋼が使用できる。また、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、或いはそれらの混合物等が使用でき、無機酸化物蒸着の材料は、シリカ、アルミナ等が使用できる。蒸着を施す樹脂フィルムにはポリエチレンナフタレートのほか、ポリイミドフィルムなどが使用できる。
【００９４】
また、保護層７，８は、熱溶着層５で使用したフィルムよりも融点が高いフィルムであれば良く、具体的には、熱溶着層５に融点が２６０℃の４フッ化エチレン−エチレン共重合体を使用した場合は、融点が３１０℃の４フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合体、融点が３３０℃の４フッ化エチレン、融点が３３０℃のポリエーテルケトンなどが使用でき、他にもポリサルフォンやポリエーテルイミドなどが使用できる。
【００９５】
（実施の形態３）
本発明の真空断熱材の塗膜を有する面を高温側に向けた熱の遮断部材としての使用の一例として、ノート型パソコンへ本発明の真空断熱材を適用した例について説明する。図３は、本発明の実施の形態３によるノート型パソコンの断面図である。
【００９６】
図３において、ノート型パソコン９は本体内にプリント基板１０を有し、ＣＰＵ１１及びその他各チップを実装している。動作中はかなりの高温になるＣＰＵ１１を安定動作させるための冷却装置１２は、ＣＰＵ１１に接する伝熱ブロック１３と、熱を移送するヒートパイプ１４とにより構成される。放熱板１５は内部の熱を拡散し、かつパソコン底面１６に伝えて放熱する。真空断熱材１は、実施例７に示した赤外線反射成分としてリーフィリングアルミニウムフレーク顔料を含み、樹脂成分としてフッ素系樹脂を含む塗膜を備えたもので、芯材としては狭いスペースに納めるために、アエロジル３００に、カーボンブラックを５ｗｔ％、さらに、グラスウールを１０ｗｔ％添加した粉体と繊維材との混合物の成形体を２ｍｍ厚としたものを用いた。この真空断熱材１を、ＣＰＵ１１真下のパソコン底面１６の内側、及びＣＰＵ１１真上のキーボード１７の裏面に、塗膜４を高温側に向け、接着剤で密着させて装着している。
【００９７】
これにより、パソコン底面１６及びＣＰＵ１１真上のキーボード１７表面の高温部において、最大８℃低下することができた。すなわち、伝熱ブロック１３等のＣＰＵ１１により加熱された発熱部から発せられる赤外線を、塗膜４が効果的に反射抑制し、かつ、固体伝熱成分を高温領域において優れた断熱性能を有する真空断熱材１が断熱することにより、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。
【００９８】
また、非常に薄い塗膜を２ｍｍの成形体を芯材とした真空断熱材１に塗布したものであるため、ノート型パソコン９のような断熱に共する容積が限られたものへの適用に適したものである。
【００９９】
また、外被材３が実施例７で示したように難燃性、耐熱性を有するものであるためノート型パソコン９にも適用ができ、表面の一部が異常に熱せられて利用者に不快感を与える問題を、ノート型パソコン９の安全性を向上させつつ長期間防止することができる。
【０１００】
なお、本発明による真空断熱材１は、ノート型パソコン９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、断熱部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。例えば、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や、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にも利用可能である。
【０１０１】
（実施の形態４）
次に、本発明の真空断熱材の塗膜を有する面を熱源側に向けた熱の保温部材、及び遮断部材としての使用の一例として、印刷装置について説明する。
【０１０２】
図４は、本発明の実施の形態４による印刷装置の断面模式図である。
【０１０３】
図４において、定着装置１８を有する印刷装置１９における記録紙２０への印刷は、感光ドラム２１の表面に静電荷画像を形成し、そこにトナー収容部２２からトナーを吸着させた後、転写ドラム２３を介して記録紙２０に転写する。このトナー像が転写された記録紙２０を定着装置１８に搬入し、高温に保たれた熱定着ローラー２４と加圧ローラー２５の間に記録紙２０を通過させることによりトナーを溶融定着させる。
【０１０４】
熱定着ローラー２４と加圧ローラー２５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、実施の形態２の実施例３で示した真空断熱材１Ａを切れ目のある筒状に成形して、塗膜が高温側となるよう配設した。これにより、印字品質が向上するとともに、起動及び再起動の時間が短縮され、消費税電力の低減にもなった。
【０１０５】
また、定着装置１８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１Ｂを、塗膜を高温側に向け、側面全体及び上面に配設した。遮断用には真空断熱材１Ｃのように配設してもよい。
【０１０６】
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２２及び感光ドラム２１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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
（実施の形態５）
次に、本発明の真空断熱材の塗膜を有する面を熱源側に向けた熱の保温部材としての使用の一例として、電気湯沸かし器について説明する。
【０１０９】
図５は、本発明の実施の形態５による電気湯沸かし器の断面図である。
【０１１０】
図５において、電気湯沸かし器２６は本体の内部に湯を沸かすとともに貯湯する貯湯容器２７を有し、上部を開閉可能な上蓋２８で覆っている。
【０１１１】
貯湯容器２７の底面にはドーナツ状のヒーター２９が密接して装着されており、湯温は制御装置３０が温度検知器３１からの信号を取り込み、ヒーター２９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３２からモーター３３により駆動されるポンプ３４を経て、お湯の出口である吐出口３５までが出湯管３６により連通しており、出湯は押しボタン３７を押してモーター３３を起動することにより行う。
【０１１２】
更に、貯湯容器２７の側面には貯湯容器側に塗膜を有する真空断熱材１が巻かれ、同じく底面のヒーター２９の外側にも、ヒーター側に塗膜を向けた真空断熱材１が配設され、貯湯容器２７の熱が逃げて湯温が低下することを抑えている。本実施の形態５の真空断熱材１は、実施例７に示した構成のものを使用している。
【０１１３】
従来、高温となるために断熱部材１を配設できなかった底面を断熱し、かつ、熱源から放射される赤外線を有効に反射することにより、約５％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２７より下部の体積を小さくすることができ、電気湯沸かし器２６を小型化することができた。
【０１１４】
なお、本発明の保温部材としての使用とは、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、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。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。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。
【０１１５】
次に本発明の真空断熱材に対する比較例を示す。
【０１１６】
（比較例１）
実施例１と同様のグラスウールを芯材として用いて真空断材を作製し、断熱性能評価を行った。断熱性能評価は実施の形態１と同様に、ハロゲンヒーターを用いて、高温側表面に１５０℃の熱を加えた際の低温側表面温度の測定にて行った。このとき、低温側表面温度は８０℃であった。
【０１１７】
（比較例２）
実施例５と同様のヒュームドシリカを通気性の不織布袋に封入したものを芯材として用いて真空断材を作製し、断熱性能評価を行った。断熱性能評価は、比較例１と同様に行ったところ、低温側表面温度は８０℃であった。
（比較例３）
実施例６と同様のヒュームドシリカに、カーボンブラックを５ｗｔ％添加し、均一に混合した粉体を、通気性の不織布袋に封入したものを芯材として、真空断熱材を作製し、断熱性能評価を行った。断熱性能評価は、比較例１と同様に行ったところ、低温側表面温度は７０℃であった。
（比較例４）
輻射熱遮蔽材として炭化ジルコニウムを含有したケイ酸カルシウム成形体を芯材とした真空断材を作製し、断熱性能評価を行った。断熱性能評価は、比較例１と同様に行ったところ、低温側表面温度は９０℃であり、本発明における真空断熱材のいずれの評価結果に較べても高い値であった。これは、輻射熱遮蔽材が芯材に混合する形態で使用されていることから、赤外線が外被材に吸収された後、熱へと変換されているためであると考える。
【０１１８】
（比較例５）
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を作製した。断熱性能評価は比較例１と同様に行ったところ、低温側表面温度は７１℃であり、本発明における真空断熱材のいずれの評価結果に較べても高い値であった。これは、比較例４と同じく、輻射熱遮蔽材が芯材に混合する形態で使用されていることから、赤外線が外被材に吸収された後、熱へと変換されているためであると考える。
【０１１９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明は、芯材と、前記芯材を覆う外被材とからなり、内部を減圧してなる真空断熱材において、少なくとも、配設した時に高温側となる外被材表面に赤外線反射成分を含む塗膜を有することを特徴としたので、熱源からの赤外線が真空断熱材に伝わって輻射熱として吸収される前に、外被材表面の塗膜中の赤外線反射成分により反射されるため、断熱材へ伝わる輻射熱が抑制される。その上で、固体熱伝導と気体熱伝導も抑制され、優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供するものである。
【０１２０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、赤外線反射成分が金属粉体であることを特徴としたので、金属粉体は輻射率が低く、赤外線を反射して輻射熱の吸収を阻害するため、断熱材表面へ伝わる輻射熱が効果的に抑制され、優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。
【０１２１】
また、本発明の請求項３に記載の真空断熱材は、請求項１記載の発明において、赤外線反射成分が無機粉体であることを特徴としたので、無機粉体が、赤外線を反射するため、断熱材表面へ伝わる輻射熱が効果的に抑制され、かつ、固体熱伝導率も比較的小さいため、優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。
【０１２２】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、赤外線反射成分が金属酸化物粉体であることを特徴としたので、金属酸化物粉体が、赤外線を散乱反射するため、断熱材表面へ伝わる輻射熱が効果的に抑制され、かつ、固体熱伝導率も比較的小さいため、優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。
【０１２３】
また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４記載の発明において、塗膜にフッ素系樹脂が含まれることを特徴としたので、フッ素系樹脂が他の樹脂に比較して熱線である赤外線波長領域である２μｍ〜２５μｍの吸収波長が比較的少ないため、塗膜の樹脂成分による熱吸収を抑制して優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。
【０１２４】
また、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５記載の発明において、芯材が、少なくとも、乾式シリカ粉体と導電性粉体とを含む混合物からなることを特徴としたので、導電性粉体が分子間相互作用により凝集を形成している乾式シリカ粉体の凝集粒子を解砕することにより、気体熱伝導率及び固体熱伝導率が低下し、１５０℃領域における優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。
【０１２５】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６記載の発明において、芯材が、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の成形体であることを特徴としたので、混合する無機繊維が骨材となり、一般的な圧縮成形により容易に剛性を向上した断熱成形体を形成できる。このため、粉体混合物よりも取り扱い性に優れ、袋形状にした外被材に挿入する際に、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、外被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。
【０１２６】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７記載の発明において、外被材が、熱溶着層とガスバリア層と保護層とを有するラミネート構造であって、前記熱溶着層は融点２００℃以上の樹脂フィルムからなり、前記ガスバリア層及び前記保護層の樹脂フィルムの融点が、前記熱溶着層の樹脂フィルムの融点よりも高いことを特徴とする真空断熱材であることを特徴としたので、１５０℃程度の高温雰囲気においても熱溶着層のフィルムが溶け出すことがなく、ガスバリア性の低下を抑制可能であり、高温雰囲気に曝される製品部位等への使用においても長期間にわたって真空断熱材の断熱性能を維持することができる。
【０１２７】
また、ガスバリア層や保護層に熱溶着層のフィルムよりも融点が高いフィルムを使用しているため、外被材を熱溶着するときにもガスバリア層や保護層に用いるフィルムが溶け出すことがなく、信頼性の高い真空断熱材を作製することができる。
【０１２８】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項８の発明において、外被材の熱溶着層と、ガスバリア層と、保護層とが難燃性フィルムであることを特徴としたので、ラミネート構造を有する外被材を難燃性とし、更には真空断熱材としても難燃性を付与することができる。従って、真空断熱材使用時の安全性を向上することができる。
【０１２９】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項８又は請求項９に記載の発明において、熱溶着層をフッ素系樹脂フィルムとしたもので、これらのフィルムは融点がかなり高く、難燃性も有している。
【０１３０】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の発明において、熱溶着層をポリクロロ３フッ化エチレンフィルムとしたもので、フッ素系樹脂フィルムの中でも融点が低いため使いやすく経済的である。
【０１３１】
また、本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項１１記載された真空断熱材の塗膜を有する面を高温側に向けた、熱の遮断部材又は部材としての使用方法であり、１５０℃付近の比較的高温条件で長期間断熱性能を維持しつつ使用できるとともに、しかも、優れた断熱性能を有しており、遮熱及び保温を必要とする産業用設備や事務機器の要所に具備することにより、省エネルギー化、及び、熱により悪影響を受け易い部品の保護、装置の小型化や、品質向上などに貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１及び実施の形態２による真空断熱材の断面図
【図２】図１のヒレ部の要部断面図
【図３】本発明の実施の形態３によるノート型パソコンの断面図
【図４】本発明の実施の形態４による印刷装置の断面模式図
【図５】本発明の実施の形態５による電気湯沸かし器の断面図
【符号の説明】
１  真空断熱材
２  芯材
３  外被材
４  塗膜
５  熱溶着層
６  ガスバリア層
７  第一の保護層
８  第二の保護層
９  ノート型パソコン
１３  伝熱ブロック
１８  定着装置
１９  印刷装置
２４  熱定着ローラー
２６  電気湯沸かし器
２９  ヒーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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