(57)【要約】【課題】従来よりも省スペースで充分な断熱保温性能を発揮することのできる断熱保温構造を提供する。【解決手段】発熱体と、上記発熱体の周囲を覆う断熱保温部材とからなる断熱保温構造であって、上記断熱保温部材は、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材と無機繊維とからなる蓄熱層と、上記無機繊維からなる断熱層とを有し、上記断熱保温部材は、上記発熱体の外周形状に略追従する一回り大きな形状であり、上記蓄熱層が上記発熱体側となるように、かつ、上記発熱体と上記蓄熱層との間に空間が設けられるように上記発熱体の周囲を覆っており、上記断熱保温部材はさらに、上記蓄熱層の表面から上記発熱体に向かって突出する、所定の幅を有する直線部及び／又は曲線部から構成される堰とを備えており、上記堰によって、上記発熱体と上記蓄熱層との間に設けられた空間が仕切られていることを特徴とする断熱保温構造。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体と、前記発熱体の周囲を覆う断熱保温部材とからなる断熱保温構造であって、
前記断熱保温部材は、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材と無機繊維とからなる蓄熱層と、前記無機繊維からなる断熱層とを有し、
前記断熱保温部材は、前記発熱体の外周形状に略追従する一回り大きな形状であり、前記蓄熱層が前記発熱体側となるように、かつ、前記発熱体と前記蓄熱層との間に空間が設けられるように前記発熱体の周囲を覆っており、
前記断熱保温部材はさらに、前記蓄熱層の表面から前記発熱体に向かって突出する、所定の幅を有する直線部及び／又は曲線部から構成される堰とを備えており、
前記堰によって、前記発熱体と前記蓄熱層との間に設けられた空間が仕切られていることを特徴とする断熱保温構造。
【請求項２】
前記堰が、前記蓄熱層上で前記直線部及び／又は前記曲線部が略環状となるよう配置された枠部を有しており、
前記枠部によって、前記発熱体と前記蓄熱層との間に設けられた空間が仕切られている請求項１に記載の断熱保温構造。
【請求項３】
前記断熱保温構造が、前記断熱保温部材によって前記発熱体が覆われていない気体流入口及び気体流出口を有しており、
前記堰の一部又は全部が、前記発熱体と前記蓄熱層との間に設けられた空間を前記気体流入口から前記気体流出口に向かって流れる気体の流通方向に対して略垂直な方向に配置されている請求項１に記載の断熱保温構造。
【請求項４】
前記堰が、前記直線部及び／又は前記曲線部が前記発熱体を包囲するように略環状に配置された第１の環状構造部を有しており、
前記第１の環状構造部によって、前記発熱体と前記蓄熱層との間に設けられた空間が気体流入口側と、気体流出口側の２つの空間に仕切られている請求項３に記載の断熱保温構造。
【請求項５】
前記堰がさらに、前記直線部及び／又は前記曲線部が前記発熱体を包囲するように略環状に配置された第２の環状構造部を前記第１の環状構造部よりも気体流出口側に有しており、
前記第１の環状構造部及び前記第２の環状構造部によって、前記発熱体と前記蓄熱層との間に設けられた空間が、前記気体流入口側から順に、気体流入口側の空間、中間の空間及び気体流出口側の空間の３つの空間に仕切られている請求項４に記載の断熱保温構造。
【請求項６】
前記蓄熱材の含有量が、前記蓄熱層の厚さ方向に均一である請求項１〜５のいずれかに記載の断熱保温構造。
【請求項７】
前記蓄熱層を厚さ方向に二等分して前記断熱層と接触する領域と前記断熱層と接触しない領域に分けた場合に、前記断熱層と接触しない領域における前記蓄熱材の含有量が、前記断熱層と接触する領域における前記蓄熱材の含有量よりも多い請求項１〜５のいずれかに記載の断熱保温構造。
【請求項８】
前記堰の先端と前記発熱体との最大距離が０．１〜２ｍｍである請求項１〜７のいずれかに記載の断熱保温構造。
【請求項９】
前記堰の先端と前記発熱体との最小距離が０．１〜１ｍｍである請求項１〜８のいずれかに記載の断熱保温構造。
【請求項１０】
前記堰の突出長さが、３〜２０ｍｍである請求項１〜９のいずれかに記載の断熱保温構造。
【請求項１１】
前記蓄熱層の厚さが、３〜２０ｍｍである請求項１〜１０のいずれかに記載の断熱保温構造。
【請求項１２】
前記断熱層の厚さが、３〜２０ｍｍである請求項１〜１１のいずれかに記載の断熱保温構造。
【請求項１３】
前記蓄熱材の含有量が、前記蓄熱層の体積に対して３５〜８５体積％であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の断熱保温構造。
【請求項１４】
前記蓄熱物質の融点が、−１０〜１２０℃である請求項１〜１３のいずれかに記載の断熱保温構造。
【請求項１５】
前記無機繊維が、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、ムライト繊維、生体溶解性繊維及びガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜１４のいずれかに記載の断熱保温構造。
【請求項１６】
前記蓄熱物質が、パラフィン、硫酸ナトリウム水和物、酢酸ナトリウム水和物、塩化カルシウム水和物、エリスリトール及びチオ硫酸ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜１５のいずれかに記載の断熱保温構造。
【請求項１７】
前記カプセルが、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド及びポリアクリルアミドからなる群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂で構成されている請求項１〜１６のいずれかに記載の断熱保温構造。
【請求項１８】
前記無機繊維の平均繊維長が、２００〜２００００μｍである請求項１〜１７のいずれかに記載の断熱保温構造。
【請求項１９】
前記断熱保温部材が、抄造マットである請求項１〜１８のいずれかに記載の断熱保温構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱保温構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、焼成炉等の発熱体を備えた構造体を使用する際に、周囲の機器の破損を防止することやエネルギー効率を向上させるため、発熱体及びその周辺を断熱材等で覆うことにより断熱する方法が採用されている。
【０００３】
しかしながら、機器のダウンサイジング等の要請により、発熱体とその周辺機器との距離を充分に設けることができない場合は断熱が不充分となることがある。また、バッチ式で焼成炉や乾燥炉を稼働させる際など、再使用までの間に炉内の温度が低下することを抑制したいという要望もある。このとき、炉の断熱、保温性能が充分でないと、炉を再稼働させるために投入するエネルギーが増大することとなる。
以上の点から、発熱体をより省スペースで断熱、保温することが重要であるといえる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、耐火性の無機繊維層の両側に柔軟性と可燃性を有するシートを配した積層体の圧縮体を通気性のない可燃性の袋の内部に密閉した断熱部材が開示されている。また、特許文献２には、断熱材個室に充填されたガラス繊維とガラス中空球からなる断熱材及び蓄熱材個室に充填された蓄熱材が配置された保温シートが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７０９９１号公報
【特許文献２】特開２００８−２４０５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された断熱部材は、袋を開封することにより圧縮されていた無機繊維層の厚みが復元されて断熱部材として機能するものであるため、該断熱部材の外側をさらに別の部材で覆う必要があった。従って、隙間に充填することしかできないという問題があった。また、発熱部位とそれ以外の部位との間に充分な隙間を確保できない場合、無機繊維層の厚みが不足して充分な断熱効果及び保温効果を得られないことがあった。
【０００７】
また、特許文献２に記載された保温シートでは、断熱材個室を形成する金属薄膜からなる第１のシートによって保温シートの厚さ方向の熱伝導が促進されるため、断熱効果が充分でないという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、従来よりも省スペースで充分な断熱保温性能を発揮することのできる断熱保温構造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】
【０００９】
本発明の断熱保温構造は、発熱体と、上記発熱体の周囲を覆う断熱保温部材とからなる断熱保温構造であって、上記断熱保温部材は、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材と無機繊維とからなる蓄熱層と、上記無機繊維からなる断熱層とを有し、上記断熱保温部材は、上記発熱体の外周形状に略追従する一回り大きな形状であり、上記蓄熱層が上記発熱体側となるように、かつ、上記発熱体と上記蓄熱層との間に空間が設けられるように上記発熱体の周囲を覆っており、上記断熱保温部材はさらに、上記蓄熱層の表面から上記発熱体に向かって突出する、所定の幅を有する直線部及び／又は曲線部から構成される堰とを備えており、上記堰によって、上記発熱体と上記蓄熱層との間に設けられた空間が仕切られていることを特徴とする。
なお、本明細書において「蓄熱物質」とは、熱交換において、高温側の温度と、低温側の温度との間の温度で相転移する物質のことを意味する。
【００１０】
なお、本明細書において「空間を仕切る」とは、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間が互いに気体の移動が困難となる２つ以上の空間となるように堰を配置すること、又は、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間と外部の空間（断熱保温構造の外部の空間）との気体の移動が困難となるように堰を配置することを指す。
具体的には、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間を堰の突出長さ方向に切断した断面図において、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間が堰によって全て塞がれている場合、発熱体と堰とを最短距離で接続する線分の最大長さが２ｍｍ以下の場合、及び、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間を堰の突出長さ方向に切断した断面図において、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間の占める割合が５％未満の場合のいずれか１つを満たす場合を指す。
堰同士が非連続に形成されている場合であっても、堰の突出長さ方向に切断した断面図において空間の占める割合が５％未満の場合、当該堰によって空間同士の気体の移動が困難となるため、空間が仕切られているとする。
【００１１】
本発明の断熱保温構造では、断熱保温部材が発熱体を完全に覆っている必要はなく、断熱保温部材が発熱体を覆っていない箇所が存在していてもよい。
例えば、発熱体の温度制御に放射温度計を使用している場合や発熱体に配線・配管が接続されている場合、これら周辺機器の使用態様を考慮して、発熱体を含むシステム全体の使用に影響を及ぼさない範囲で、発熱体を断熱保温部材により覆うことが望ましい。
【００１２】
本発明の断熱保温構造を構成する断熱保温部材は、カプセル内に蓄熱物質が封入されてなる蓄熱材と無機繊維とからなる蓄熱層を備えている。
すなわち、本発明の断熱保温構造では、発熱体が発熱することにより、発熱体の熱エネルギーが断熱保温部材の蓄熱材へと移動する。移動した熱エネルギーは蓄熱物質の相転移エネルギー（潜熱）として保存される。そして、発熱体が発熱を停止して自然冷却が開始された際に、蓄熱材の熱エネルギーが発熱体に移動することにより発熱体の温度低下を抑制し、保温することができる。
【００１３】
本発明の断熱保温構造を構成する断熱保温部材は、無機繊維からなる断熱層を備えている。
断熱保温部材は蓄熱層が発熱体側となるように発熱体の周囲を覆っているため、断熱層は発熱層とは反対側に、すなわち、蓄熱層の外側に配置される。
そのため、発熱体及び蓄熱層の熱エネルギーが断熱層の外側（断熱保温構造の外側）に移動することを抑制することができる。
従って、従来の断熱部材と比較して、省スペースで充分な断熱保温効果を発揮することができる。
【００１４】
本発明の断熱保温構造では、断熱保温部材が発熱体の外周形状に略追従する一回り大きな形状であり、蓄熱層が発熱体側となるように、かつ、発熱体と蓄熱層との間に空間が設けられるように配置されている。
本発明の断熱保温構造では、発熱体と蓄熱層との間に空間が設けられているため、発熱体から蓄熱層への熱伝導が起こりにくい。
【００１５】
本発明の断熱保温構造では、断熱保温部材が、蓄熱層の表面から発熱体に向かって突出する、所定の幅を有する直線部及び／又は曲線部から構成される堰を備え、堰によって、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間が仕切られている。
一般に、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間を気体が恒常的に移動している場合、新しい気体が供給され続けることによって、発熱体の熱が外部に移動することとなるため、発熱体の断熱保温の観点からは好ましくない。
一方、本発明の断熱保温構造では、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間は堰によって仕切られているため、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間での気体の移動が妨げられる。従って、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間での気体の移動が起こりにくくなり、発熱体及び蓄熱層の熱エネルギーが機体の移動により外部（断熱保温構造の外部）に移動すること（以降、発熱体から外部への熱伝達ともいう）を抑制することができる。
【００１６】
本発明の断熱保温構造においては、上記堰が、上記蓄熱層上で上記直線部及び／又は上記曲線部が略環状となるよう配置された枠部を有しており、上記枠部によって、上記発熱体と上記蓄熱層との間に設けられた空間が仕切られていることが望ましい。
発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間が枠部によって仕切られていると、枠部によって仕切られた空間の内部と外部とでは実質的な気体の移動が起こらないため、発熱体から外部への熱伝達をさらに抑制することができる。
【００１７】
本発明の断熱保温構造においては、上記断熱保温構造が、上記断熱保温部材によって上記発熱体が覆われていない気体流入口及び気体流出口を有しており、上記堰の一部又は全部が、上記発熱体と上記蓄熱層との間に設けられた空間を上記気体流入口から上記気体流出口に向かって流れる気体の流通方向に対して略垂直な方向に配置されていることが望ましい。
気体流入口から気体流出口に向かって流れる気体の流通方向に対して略垂直な方向に堰が配置されていると、気体流入口から気体流出口に向かって流れる気体の流通を堰が妨げることとなるため、気体流入口から気体流出口まで気体が通過する際の表面抵抗が増加し、気体の流通速度は低下する。そのため、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間での気体の移動がより起こりにくくなり、発熱体から外部への熱伝達をさらに抑制することができる。
なお、気体流入口から気体流出口に向かって流れる気体の流通方向とは、気体流入口から気体流出口までを通過する気体の全体的な流れの方向であり、局所的な乱流、渦流等を無視したものである。
【００１８】
本発明の断熱保温構造においては、上記堰が、上記直線部及び／又は上記曲線部が上記発熱体を包囲するように略環状に配置された第１の環状構造部を有しており、上記第１の環状構造部によって、上記発熱体と上記蓄熱層との間に設けられた空間が気体流入口側と、気体流出口側の２つの空間に仕切られていることが望ましい。
第１の環状構造部によって、発熱体と蓄熱体との間に設けられた空間が２つの空間に仕切られていると、気体流入口から気体流出口に向かって流れる気体の流れを大きく妨げることができ、発熱体から外部への熱伝達をさらに抑制することができる。
【００１９】
本発明の断熱保温構造においては、上記堰がさらに、上記直線部及び／又は上記曲線部が上記発熱体を包囲するように略環状に配置された第２の環状構造部を上記第１の環状構造部よりも気体流出口側に有しており、上記第１の環状構造部及び上記第２の環状構造部によって、上記発熱体と上記蓄熱層との間に設けられた空間が、上記気体流入口側から順に、気体流入口側の空間、中間の空間及び気体流出口側の空間の３つの空間に仕切られていることが望ましい。
第１の環状構造部及び第２の環状構造部によって気体流入口から気体流出口に向かって流れる気体の流れを大きく妨げることができる。さらに、第１の環状構造部及び第２の環状構造部によって仕切られた中間の空間は、気体流入側の空間及び気体流出側の空間との実質的な気体の移動が起こらないため、発熱体から外部への熱伝達をさらに抑制することができる。
【００２０】
本発明の断熱保温構造においては、上記蓄熱材の含有量が、上記蓄熱層の厚さ方向に均一であることが望ましい。
蓄熱材の含有量が蓄熱層の厚さ方向に均一であると、蓄熱層の蓄熱量の設計が容易となる。
【００２１】
本発明の断熱保温構造においては、上記蓄熱層を厚さ方向に二等分して上記断熱層と接触する領域と上記断熱層と接触しない領域に分けた場合に、上記断熱層と接触しない領域における上記蓄熱材の含有量が、上記断熱層と接触する領域における上記蓄熱材の含有量よりも多いことが望ましい。
断熱層と接触しない領域における蓄熱材の含有量が、断熱層と接触する領域における蓄熱材の含有量よりも多いと、蓄熱層のうち発熱体に近い側に多くの蓄熱材が存在することとなるため、発熱体から蓄熱層へと伝わった熱エネルギーを蓄熱材が受け取りやすくなる。
【００２２】
本発明の断熱保温構造においては、上記堰の先端と上記発熱体との最大距離が、０．１〜２ｍｍであることが望ましい。
堰の先端と発熱体との最大距離が０．１〜２ｍｍであると、堰の先端と発熱体との隙間を気体が容易に通過することができなくなるため、発熱体と蓄熱層との間の空間を実質的に遮断することができる。
なお、堰の先端と発熱体との最大距離とは、堰の先端と発熱体の表面とを最短距離で接続する線の長さのうち最大のものをいう。
【００２３】
本発明の断熱保温構造においては、上記堰の先端と上記発熱体との最小距離が、０．１〜１ｍｍであることが望ましい。
堰の先端と発熱体との最小距離が０．１ｍｍを超えていると、発熱体から堰に対する熱伝導が起こらないため、発熱体の温度が熱伝導により低下することを抑制することができる。堰の先端と発熱体との最小距離が１ｍｍ以下であると、堰の先端と発熱体との間の空間を気体が容易に通過することができないため、発熱体と蓄熱層との間の空間を実質的に遮断することができる。
なお、堰の先端と発熱体との最小距離とは、堰の先端と発熱体の表面とを最短距離で接続する線の長さのうち最小のものをいう。
【００２４】
本発明の断熱保温構造においては、上記堰の突出長さが、３〜２０ｍｍであることが望ましい。
堰の突出長さが３〜２０ｍｍであると、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間において気体の対流が起きにくくなるため、発熱体から蓄熱層への熱伝達を抑制することができる。
【００２５】
本発明の断熱保温構造においては、上記蓄熱層の厚さが、３〜２０ｍｍであることが望ましい。
蓄熱層の厚さが３〜２０ｍｍであると、蓄熱層の熱容量が充分大きくなるため、発熱体を充分に保温することができる。
【００２６】
本発明の断熱保温構造においては、上記断熱層の厚さが、３〜２０ｍｍであることが望ましい。
断熱層の厚さが３〜２０ｍｍであると、発熱体及び蓄熱層の熱エネルギーが断熱層の外側に移動しないよう、充分に断熱することができる。
【００２７】
本発明の断熱保温構造においては、上記蓄熱材の含有量が、上記蓄熱層の体積に対して３５〜８５体積％であることが望ましい。
なお、蓄熱層の体積とは、蓄熱層の巨視的寸法により求めることができる体積である。
蓄熱物質の含有量が３５体積％以上であると、蓄熱物質の量が充分な量となり、保温、断熱効果が充分に発揮される。
蓄熱物質の含有量が８５体積％以下であると、蓄熱層を構成する無機繊維同士の絡み合いを保つことができ、蓄熱層の機械的強度を充分に保つことができる。
【００２８】
本発明の断熱保温構造においては、上記蓄熱物質の融点が、−１０〜１２０℃であることが望ましい。
本発明の断熱保温構造において、発熱体を所定の温度に保つ効果は、蓄熱物質の相転移温度に依存する。また、蓄熱物質の相転移において、液体から固体への変化、又は、固体から液体への変化は体積の変化が少ないので制御しやすい。蓄熱物質の融点が上記範囲にあると、発熱体を好適な温度に保つことができる。
【００２９】
本発明の断熱保温構造においては、上記無機繊維が、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、ムライト繊維、生体溶解性繊維及びガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが望ましい。
これらの無機繊維は、機械的強度に優れ、熱伝導率が比較的低いため、本発明の断熱保温構造を構成する無機繊維として特に好適である。
【００３０】
本発明の断熱保温構造においては、上記蓄熱物質が、パラフィン、硫酸ナトリウム水和物、酢酸ナトリウム水和物、塩化カルシウム水和物、エリスリトール及びチオ硫酸ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが望ましい。
これらの物質は、容易に融点を制御することができるので蓄熱物質として好適に用いることができる。これらの中では、用途や使用に対しての設計の自由度が高くなるので、蓄熱物質にパラフィンを用いることが望ましい。
【００３１】
本発明の断熱保温構造においては、上記カプセルが、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド及びポリアクリルアミドからなる群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂で構成されていることが望ましい。
カプセルがこれらの熱硬化樹脂であると、熱交換の際に、熱によりカプセルが破壊されることを防止することができる。
【００３２】
本発明の断熱保温構造においては、上記無機繊維の平均繊維長が、２００〜２００００μｍであることが望ましい。
無機繊維の平均繊維長が２００〜２００００μｍであると、断熱性能に優れた断熱層を得ることができる。
【００３３】
本発明の断熱保温構造においては、上記断熱保温部材が、抄造マットであることが望ましい。
抄造マットは無機繊維から構成される他のマットと比較して、無機繊維同士の接触点が少ないため、より断熱性能に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１（ａ）は、本発明の断熱保温構造を構成する断熱保温部材の一例を模式的に示した斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の断熱保温構造を構成する断熱保温部材の一例を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、本発明の断熱保温構造を構成する断熱保温部材の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の断熱保温構造の一例を模式的に示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の断熱保温構造のさらに別の一例を模式的に示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の断熱保温構造によって発熱体を保温する方法の別の一例を模式的に示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図６】図６（ａ）は、実施例１に係る断熱保温性能試験用ユニットの作製方法を模式的に示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）によって得られた断熱保温性能試験用ユニットのＥ−Ｅ線断面図である。
【００３５】
（発明の詳細な説明）
以下、本発明の断熱保温構造について詳細に説明する。
【００３６】
本発明の断熱保温構造は、発熱体と、発熱体の周囲を覆う断熱保温部材とからなる断熱保温構造であって、断熱保温部材は、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材と無機繊維とからなる蓄熱層と、無機繊維からなる断熱層とを有し、断熱保温部材は、発熱体の外周形状に略追従する一回り大きな形状であり、蓄熱層が発熱体側となるように、かつ、発熱体と蓄熱層との間に空間が設けられるように発熱体の周囲を覆っており、断熱保温部材はさらに、蓄熱層の表面から発熱体に向かって突出する、所定の幅を有する直線部及び／又は曲線部から構成される堰とを備えており、堰によって、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間が仕切られている。
【００３７】
本発明の断熱保温構造では、発熱体の周囲が、蓄熱層と断熱層からなる断熱保温部材によって覆われているため、断熱性能及び保温性能（以下、まとめて断熱保温性能ともいう）に優れる。
ただし、本発明の断熱保温構造では、断熱保温部材が発熱体を完全に覆っている必要はなく、断熱保温部材が発熱体を覆っていない箇所が存在していてもよい。
例えば、発熱体の温度制御に放射温度計を使用している場合や発熱体に配線・配管が接続されている場合、これら周辺機器の使用態様を考慮して、発熱体を含むシステム全体の使用に影響を及ぼさない範囲で、発熱体を断熱保温部材により覆うことが望ましい。
【００３８】
本発明の断熱保温構造を構成する断熱保温部材は、蓄熱層の表面から発熱体に向かって突出する、所定の幅を有する直線部及び／又は曲線部から構成される堰を備え、該堰によって、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間が仕切られている。
発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間は堰によって仕切られているため、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間での気体の移動が妨げられる。従って、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間での気体の移動が起こりにくくなり、発熱体から外部への熱伝達を抑制することができる。
【００３９】
本発明の断熱保温構造において、発熱体は、自身が発熱する発熱源のみであってもよく、発熱源に周辺機器が接続されたもの［例えば加熱炉（発熱源と炉壁を含む）］であってもよい。
また、自身が加熱を目的とするものでなくとも、稼働することにより熱を帯びるもの（例えばモーター等）であってもよい。また使用時は断熱保温部材により覆われていないものを、使用停止時に所定形状の断熱保温部材によって覆うことにより、本発明の断熱保温構造としてもよい。
本発明の断熱保温構造は、発熱体の周囲に配置されるため、発熱体が発熱することにより、発熱体の熱エネルギーが蓄熱材に移動する。移動した熱エネルギーは蓄熱物質の相転移エネルギー（潜熱）として保存される。そして、発熱体の発熱が停止して自然冷却が開始された際に、蓄熱材の熱エネルギーが発熱体に移動することにより発熱体の温度低下を抑制し、保温することができる。
【００４０】
本発明の断熱保温構造は、無機繊維からなる断熱層を備えている。
本発明の断熱保温構造を、蓄熱層が発熱体側となるように発熱体の周囲に配置した場合、蓄熱層の外側（発熱体側の反対側）に断熱層が配置される。
そのため、発熱体及び蓄熱層の熱エネルギーが断熱層の外側（断熱保温構造の外側）に移動することを抑制することができる。
従って、従来の断熱部材と比較して、省スペースで充分な断熱保温効果を発揮することができる。
【００４１】
本発明の断熱保温構造では、蓄熱材は、カプセル内に蓄熱物質が封入されてなる。
本発明の断熱保温構造では、蓄熱物質がカプセル内に封入されてなるので、蓄熱物質が相転移したとしても、蓄熱物質がカプセル外に漏れ出ることがない。つまり、蓄熱物質が蓄熱樹脂層から漏れ出ることを防ぐことができる。そのため、本発明の断熱保温構造は、発熱体の保温に繰り返し用いることができる。
【００４２】
本発明の断熱保温構造を構成する断熱保温部材のうち、発熱体側とは反対側に配置される断熱層について説明する。
本発明の断熱保温構造を構成する断熱層は、無機繊維からなる。
断熱層を構成する無機繊維としては、従来から断熱材として用いられている材料を好適に用いることができ、例えば、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、ムライト繊維、生体溶解性繊維及びガラス繊維からなる群から選択される少なくとも１種から構成されていることが好ましく、断熱保温対象の温度、形状、及び、周辺環境や振動の有無等を考慮し、適当な繊維径及び繊維長のものを用いることが好ましい。
無機繊維が、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、及び、ムライト繊維の少なくとも１種である場合には、耐熱性に優れているので、断熱層が充分な高温に晒された場合であっても、変質等を起こしにくい。
また、無機繊維が生体溶解性繊維である場合には、断熱保温部材を構成する無機繊維が振動等により飛散した場合であっても、これを吸入した作業者の健康に害を及ぼすことがないことから、作業性及び安全性を向上させることができる。
【００４３】
この中でも、低結晶性アルミナ質の無機繊維が好ましく、ムライト組成の低結晶性アルミナ質の無機繊維がより好ましい。加えて、スピネル型化合物を含む無機繊維がさらに好ましい。高結晶性アルミナ質であると、硬く脆いため、複雑な形状の発熱体に追従させることには不向きである。
【００４４】
断熱層を形成する無機繊維の平均繊維長は、無機繊維の成形方法により好ましい範囲が異なる。
抄造法によって断熱層を形成する場合、無機繊維の平均繊維長は、２００〜２００００μｍであることが好ましく、３００〜１００００μｍであることがより好ましく、５００〜１５００μｍであることがさらに好ましく、７００〜１１００μｍであることが特に好ましい。
無機繊維の平均繊維長が２００μｍ未満の場合、断熱層を作製する際に準備される無機繊維の分散液中で形成される無機繊維の凝集体（フロック）の大きさが小さくなりすぎることがある。このような場合、無機繊維同士が充分に絡み合わずに、充分な形状復元性及び機械的強度を発揮できないことや、無機繊維が振動等により飛散しやすくなることがある。一方、無機繊維の平均繊維長が２００００μｍを超える場合、断熱層を作製する際に形成されるフロックの大きさが大きくなりすぎることがある。このような場合、断熱層を構成する無機繊維の密度にムラが発生することがある。
【００４５】
抄造法の場合、無機繊維の平均繊維径は、４〜１０μｍであることが好ましく、さらに、繊維径が３μｍ未満の無機繊維を含まないことが好ましい。
無機繊維の平均繊維径は、５〜９μｍであることがより好ましく、６〜８μｍであることがさらに好ましい。
無機繊維の平均繊維径が４μｍ未満の場合、無機繊維の柔軟性が高くなりすぎて、断熱保温部材を発熱体の形状に追従させることが難しくなることがある。一方、無機繊維の平均繊維径が１０μｍを超える場合、無機繊維の柔軟性が失われ、変形時に折れやすくなることがある。
繊維径が３μｍ未満の無機繊維は、待機中に滞留する時間が長いため、作業環境の安全性の観点から、これを含まないことが好ましい。
【００４６】
一方、ニードル法により断熱層を形成する場合、無機繊維の平均繊維長は５〜１５０ｍｍであることが好ましく、１０〜８０ｍｍであることがより好ましい。
無機繊維の平均繊維長が５ｍｍ未満であると、無機繊維の繊維長が短すぎるため、無機繊維同士の交絡が不充分となり、断熱層のせん断強度が低くなることがある。また、無機繊維の平均繊維長が１５０ｍｍを超えると、無機繊維の繊維長が長すぎるため、断熱層の作製時における無機繊維の取り扱い性が低下する。その結果、断熱保温部材の発熱体に対する追従性が低下し、割れやすくなる。
【００４７】
ニードル法により断熱層を形成する場合、無機繊維の平均繊維径は１〜２０μｍであることが好ましく、３〜１０μｍであることがより好ましい。
無機繊維の平均繊維径が１〜２０μｍであると、無機繊維の強度及び柔軟性が充分に高くなり、断熱層のせん断強度を向上させることができる。
無機繊維の平均繊維径が１μｍ未満であると、無機繊維が細く切れやすいので、無機繊維の引張強度が不充分となる。一方、無機繊維の平均繊維径が２０μｍを超えると、無機繊維が曲がりにくくなるため、柔軟性が不充分となる。
【００４８】
本発明の断熱保温構造を構成する断熱層は、無機繊維のほかに有機バインダを含有していてもよい。
【００４９】
本発明の断熱保温構造を構成する断熱層に含まれていてもよい有機バインダは、特に限定されないが、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
アクリル系樹脂やゴム系樹脂等を含んだエマルジョン液を無機繊維に付着させて溶媒を除去することで、無機繊維に有機バインダを含有させることができる。
【００５０】
本発明の断熱保温構造を構成する断熱層は、有機バインダを断熱層の全量に対して固形分換算で０．１〜１０重量％含有していることが好ましく、１〜９重量％含有していることがより好ましく、４〜８重量％含有していることがさらに好ましい。
有機バインダの含有量が０．１重量％未満の場合、断熱層に充分な可撓性を付与することができないことがあり、発熱体を断熱保温部材で覆う際に、発熱体の凹凸形状に追従できずクラックが発生することがある。一方、有機バインダの含有量が１０重量％を超える場合、発熱体の発熱によって発生する分解ガスの量が多くなり、周囲の環境に悪影響を与える可能性がある。
【００５１】
有機バインダのガラス転移温度は、５℃以下であることが好ましく、−５℃以下であることがより好ましく、−１０℃以下であることがさらに好ましく、−３０℃以下であることが特に好ましい。有機バインダのガラス転移温度が５℃以下であると、有機バインダにより形成される皮膜の強度を高くすることができるため、可撓性に優れた断熱保温部材とすることができる。そのため、断熱保温部材によって発熱体を覆う際に断熱保温部材が折れにくくなる。また、有機バインダにより形成される皮膜が硬くなり過ぎないため、無機繊維の飛散を抑制し易くなる。
【００５２】
本発明の断熱保温構造において、断熱保温部材を構成する断熱層はさらに、無機バインダを含有してもよい。
上記無機バインダとしては、特に限定されず、アルミナゾル、シリカゾル等が挙げられる。
【００５３】
本発明の断熱保温構造において、断熱保温部材を構成する断熱層は、無機バインダを断熱層の全量に対して固形分換算で０．１〜１０重量％含有していることが好ましく、１〜９重量％含有していることがより好ましく、４〜８重量％含有していることがさらに好ましい。
【００５４】
本発明の断熱保温構造において、断熱保温部材を構成する断熱層はさらに、有機バインダと無機バインダとが凝集した凝集体が添着されていてもよい。
凝集体を構成する有機バインダは、既に説明した上記有機バインダと同一であってもよく、異なっていてもよい。凝集体を構成する無機バインダは、既に説明した上記無機バインダと同一であってもよく、異なっていてもよい。
また、凝集体を形成するために、凝集剤をさらに含んでいてもよい。
【００５５】
本発明の断熱保温構造において、断熱保温部材を構成する断熱層の厚さは、３〜２０ｍｍであることが好ましく、３〜１５ｍｍであることがより好ましく、３〜１０ｍｍであることがさらに好ましい。
断熱層の厚さが３ｍｍ未満であると、断熱層の厚さが薄すぎて、断熱性能を充分に発揮できないことがある。一方、断熱層の厚さが２０ｍｍを超える場合、断熱層の厚さが厚すぎて、発熱体に対する追従性が低下し、割れやすくなる。
【００５６】
本発明の断熱保温構造において、断熱保温部材を構成する断熱層の嵩密度については、特に限定されないが、０．１０〜０．３０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。断熱層の嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ３未満であると、無機繊維のからみ合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、断熱層の形状を所定の形状に保ちにくくなることがある。一方、断熱層の嵩密度が０．３０ｇ／ｃｍ３を超えると、断熱層が硬くなるため、発熱体に対する追従性が低下し、割れやすくなる。
【００５７】
続いて、本発明の断熱保温構造を構成する断熱保温部材のうち、発熱体側に配置される蓄熱層について説明する。
断熱保温部材を構成する蓄熱層は、無機繊維と、カプセル内に蓄熱物質が封入されてなる蓄熱材とからなる。
【００５８】
本発明の断熱保温構造において、断熱保温部材を構成する蓄熱層は、発熱体の周囲に配置されるため、発熱体が発熱することにより、発熱体の熱エネルギーが蓄熱材に移動する。移動した熱エネルギーは蓄熱物質の相転移エネルギー（潜熱）として保存される。そして、発熱体の発熱が停止して自然冷却が開始された際に、蓄熱材の熱エネルギーが発熱体に移動することにより発熱体の温度変化を抑制し、保温することができる。
【００５９】
本発明の断熱保温構造において、断熱保温部材を構成する蓄熱層を形成する無機繊維は、上述した断熱層を構成する無機繊維と同様のものである。無機繊維の平均繊維長、平均繊維径なども断熱層を構成する無機繊維と同様であることが好ましい。
【００６０】
本発明の断熱保温構造において、蓄熱材を構成するカプセルは、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド及びポリアクリルアミドからなる群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂、オレフィン系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー又は金属で構成されていることが望ましく、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド及びポリアクリルアミドからなる群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂で構成されていることがより望ましい。
カプセルがこれらの材料で構成されていると、流入ガスの温度が急激に上昇した場合に、熱によりカプセルが破壊されることを防止することができる。
【００６１】
蓄熱材を構成するカプセルは、カプセルの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する第１フィラーをさらに含んでいてもよい。
カプセルがこのような熱伝導率を有する第１フィラーを含むと、蓄熱物質へ熱を伝えやすくなる。すなわち、蓄熱物質への伝熱速度又は蓄熱物質からの伝熱速度を向上させることができる。従って、効率よく熱交換をすることができる。
【００６２】
第１フィラーの含有量は、カプセル全体の重量に対して１０〜３０重量％であることが望ましい。
第１フィラーの含有量が上記範囲内であると、カプセルの強度を損なうことなく、熱伝導率を向上させることができる。なお、第１フィラーの含有量のベースとなるカプセル全体の重量には、内包する蓄熱物質の重量を含まない。
【００６３】
第１フィラーとしては、特に限定されないが、例えば、ガラス、シリカ、ワラストナイト、水酸化アルミニウム、カオリン、酸化チタン、アルミナ、マイカ、タルク、炭素、チタン酸カリウム等から構成される無機フィラー、及び、銅等から構成される金属フィラー等を用いることができる。上記フィラーは、粒子状、繊維状、ウィスカ状であってもよい。
また、金属フィラーは、無機フィラーや樹脂粒子の表面に金属メッキを施したものであってもよい。
カプセル及び蓄熱樹脂層の熱伝導率を向上させる観点から、ガラス繊維及び炭素繊維が望ましい。
【００６４】
蓄熱層の厚さは特に限定されないが、３〜２０ｍｍであることが好ましく、３〜１５ｍｍであることがより好ましく、３〜１０ｍｍであることがさらに好ましい。
【００６５】
本発明の断熱保温構造は、断熱保温部材を構成する蓄熱層において、蓄熱材の含有量が蓄熱層の体積に占める割合は、３５〜８５体積％であることが好ましく、４０〜７０体積％であることがより好ましく、４５〜５５体積％であることがさらに好ましい。
なお、蓄熱層の体積とは、蓄熱層の巨視的寸法により求めることができる体積である。
蓄熱物質の含有量が３５体積％以上であると、蓄熱物質の量が充分な量となり、保温、断熱効果が充分に発揮される。
蓄熱物質の含有量が８５体積％以下であると、蓄熱層を構成する無機繊維同士の絡み合いを保つことができ、蓄熱層の機械的強度を充分に保つことができる。
【００６６】
本発明の断熱保温構造において、断熱保温部材では、蓄熱材の含有量が、蓄熱層の厚さ方向に均一であることが望ましい。
蓄熱材の含有量が蓄熱層の厚さ方向に均一であると、蓄熱層の蓄熱量の設計が容易となる。
【００６７】
本発明の断熱保温構造では、蓄熱層を厚さ方向に二等分して断熱層と接触する領域と断熱層と接触しない領域に分けた場合に、断熱層と接触しない領域における蓄熱材の含有量が、断熱層と接触する領域における蓄熱材の含有量よりも多いことが望ましい。
断熱層と接触しない領域における蓄熱材の含有量が、断熱層と接触する領域における蓄熱材の含有量よりも多いと、蓄熱層のうち発熱体に近い側に多くの蓄熱材が存在することとなるため、発熱体から蓄熱層へと伝わった熱エネルギーを蓄熱材が受け取りやすくなる。
【００６８】
続いて、本発明の断熱保温構造を構成する蓄熱層に含有される蓄熱材について説明する。
本発明の断熱保温構造において、蓄熱層を構成する蓄熱物質の融点は、−１０〜１２０℃であることが好ましく、０〜７０℃であることがより好ましい。
【００６９】
本発明の断熱保温構造において、蓄熱物質の熱分解温度Ｔｄ及び沸点Ｔｂは、３００℃以上であることが望ましく、４００℃以上であることがより望ましい。
蓄熱物質の熱分解温度Ｔｄ及び沸点Ｔｂが３００℃以上であると、発熱体が高温となった場合であっても、蓄熱物質の熱分解又は沸騰が起こりにくい。
【００７０】
本発明の断熱保温構造において、蓄熱物質は、パラフィン、硫酸ナトリウム水和物、酢酸ナトリウム水和物、塩化カルシウム水和物、エリスリトール及びチオ硫酸ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが望ましい。
これらの物質は、容易に融点を制御することができるので蓄熱物質として好適に用いることができる。これらの中では、設計の自由度が高くなるので、蓄熱物質にパラフィンを用いることが望ましい。
【００７１】
本発明の断熱保温構造では、相転移温度の異なる２種類以上の蓄熱物質を併用してもよい。相転移温度の異なる２種類以上の蓄熱物質は、同一のカプセル内に封入されていてもよく、蓄熱物質ごとに別のカプセル内に封入されていてもよい。
【００７２】
本発明の断熱保温構造に用いる蓄熱材としては、三菱製紙株式会社製の商品名：サーモメモリー、三木理研株式会社製の蓄熱用マイクロカプセル、及び、ＪＳＲ株式会社製の商品名：ＣＡＬＧＲＩＰ等の市販されているものを用いることができる。
【００７３】
本発明の断熱保温構造を構成する蓄熱層は、無機繊維の表面に有機バインダ及び／又は無機バインダによって蓄熱材が固定されていることが好ましい。
有機バインダ及び／又は無機バインダによって無機繊維の表面に蓄熱材が固定されていると、衝撃により蓄熱材が蓄熱層から脱落することがない。
【００７４】
本発明の断熱保温構造を構成する蓄熱層の嵩密度については、特に限定されないが、０．１０〜０．５０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。断熱層の嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ３未満であると、無機繊維のからみ合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、断熱層を所定の形状に保ちにくくなることがある。一方、断熱層の嵩密度が０．５０ｇ／ｃｍ３を超えると、断熱層が硬くなるため、発熱体に対する追従性が低下し、割れやすくなる。
【００７５】
本発明の断熱保温構造を構成する断熱保温部材の形状は、発熱体に略追従する一回り大きな形状である。
本発明の断熱保温構造において、断熱保温部材は発熱体の全部を覆う必要はなく、少なくとも一部、例えば、特に自然冷却が起こりやすい箇所だけを覆っていてもよい。
また、本発明の断熱保温構造では、複数の断熱保温部材により発熱体を覆ってもよい。複数の断熱保温部材同士は必要に応じて接着、縫合等により接合されていてもよい。
【００７６】
本発明の断熱保温構造においては、堰が、蓄熱層上で直線部及び／又は上記曲線部が略環状となるよう配置された枠部を有しており、枠部によって、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間が仕切られていることが望ましい。
発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間が枠部によって仕切られていると、枠部によって仕切られた空間の内部と外部とでは実質的な気体の移動が起こらないため、発熱体から外部への熱伝達をさらに抑制することができる。
【００７７】
本発明の断熱保温構造が、断熱保温部材によって発熱体が覆われていない気体流入口及び気体流出口を有している場合、堰の一部又は全部が、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間を気体流入口から気体流出口に向かって流れる気体の流通方向に対して略垂直な方向に配置されていることが望ましい。
断熱保温構造が、断熱保温部材によって発熱体が覆われていない気体流入口及び気体流出口を有している場合において、気体流入口から気体流出口に向かって流れる気体の流通方向に対して略垂直な方向に堰が配置されていると、気体流入口から気体流出口に向かって流れる気体の流通を堰が妨げることとなるため、気体流入口から気体流出口まで気体が通過する際の表面抵抗が増加し、気体の流通速度は低下する。
そのため、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間での気体の移動がより起こりにくくなり、発熱体から外部への熱伝達をさらに抑制することができる。
【００７８】
本発明の断熱保温構造においては、堰が、直線部及び／又は曲線部が発熱体を包囲するように略環状に配置された第１の環状構造部を有しており、第１の環状構造部によって、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間が気体流入口側と、気体流出口側の２つの空間に仕切られていることが望ましい。
第１の環状構造部によって、発熱体と蓄熱体との間に設けられた空間が２つの空間に仕切られていると、気体流入口から気体流出口に向かって流れる気体の流れを大きく妨げることができ、発熱体から外部への熱伝達をさらに抑制することができる。
【００７９】
本発明の断熱保温構造においては、堰がさらに、直線部及び／又は曲線部が発熱体を包囲するように略環状に配置された第２の環状構造部を第１の環状構造部よりも気体流出口側に有しており、第１の環状構造部及び第２の環状構造部によって、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間が、気体流入口側から順に、気体流入口側の空間、中間の空間及び気体流出口側の空間の３つの空間に仕切られていることが望ましい。
第１の環状構造部及び第２の環状構造部によって気体流入口から気体流出口に向かって流れる気体の流れを大きく妨げることができる。さらに、第１の環状構造部及び第２の環状構造部によって仕切られた中間の空間は、気体流入側の空間及び気体流出側の空間との実質的な気体の移動が起こらないため、発熱体から外部への熱伝達をさらに抑制することができる。
【００８０】
本発明の断熱保温構造において、断熱保温部材を構成する枠状の堰は、蓄熱層の全域を囲むように形成されていてもよく、蓄熱層の一部の領域を囲むように形成されていてもよい。
枠状の堰により囲まれる領域が大きい程、断熱保温部材を発熱体に配置した際に気体の対流が起きない領域が大きくなるため好ましい。
【００８１】
本発明の断熱保温構造において、蓄熱層及び堰は発熱体と直接接触していないことが好ましい。
蓄熱層及び堰が発熱体と直接接触していないと、発熱体から蓄熱層及び堰に熱伝導により熱が伝わることがない。
さらに、発熱体の振動や熱膨張によって蓄熱層又は堰と発熱体とが接触して、蓄熱層又は堰を破損させることを抑制することができる。
【００８２】
本発明の断熱保温構造において、断熱保温部材を構成する堰の突出長さが、３〜２０ｍｍであることが好ましく、３〜１５ｍｍであることがより好ましく、３〜１０ｍｍであることがさらに好ましい。
堰の突出長さが３〜２０ｍｍであると、発熱体と断熱保温部材との間に形成される空間において気体の対流が起きにくくなるため、発熱体に対する断熱保温性能をさらに向上させることができる。
【００８３】
本発明の断熱保温構造においては、堰の先端と発熱体との最大距離が、２ｍｍ以下であることが好ましく、０．１〜２ｍｍであることがより好ましい。
堰の先端と発熱体との最大距離が２ｍｍ以下であると、堰の先端と発熱体との隙間を気体が容易に通過することができなくなるため、当該堰によって発熱体と蓄熱層との間の空間を確実に仕切ることができる。
堰の先端と発熱体との最大距離が０．１〜２ｍｍであると、堰と発熱体とが接触していないため、発熱体から堰への熱伝導を伴わずに、発熱体と蓄熱層との間の空間を実質的に遮断することができる。
なお、堰の先端と発熱体との最大距離とは、堰の先端と発熱体の表面とを最短距離で接続する線の長さのうち最大のものをいう。
【００８４】
堰は、少なくとも無機繊維を含んでなることが好ましく、必要に応じて、有機バインダ、無機バインダ、蓄熱材などを含んでいてもよい。
有機バインダ、無機バインダ及び蓄熱材としては、上述した断熱層及び蓄熱層を構成する材料と同じものを好適に用いることができる。
【００８５】
本発明の断熱保温構造において、発熱体が曲面を有している場合、あらかじめ発熱体の曲面に略追従するような形状に堰を形成しておいてもよいし、発熱体の表面の形状に略追従することができるように、堰にＶ字状の溝を多数設けてもよい。
【００８６】
本発明の断熱保温構造において、断熱保温部材を構成する蓄熱層の表面には、鏡面加工が施されていてもよい。
また、本発明の断熱保温構造は、蓄熱層の表面に、アルミ箔等の金属箔やその表面に金属薄膜が形成された樹脂フィルム等を配置してもよい。蓄熱層の表面に鏡面加工が施されているか、又は、蓄熱層の表面に金属箔やその表面に金属薄膜が配置された樹脂フィルム等が配置されていると、発熱体から放出される赤外線等の放射を反射させることができるため、発熱体の温度低下をさらに抑制することができる。
蓄熱層の表面に対する鏡面加工としては、真空蒸着、イオンビーム蒸着、イオン化蒸着、スパッタリング等の物理蒸着のほか鍍金等が挙げられる。
蓄熱層の表面に金属箔を配置する場合、金属箔を蓄熱層の表面に接着剤等により接着してもよいし、縫合により接着してもよい。
【００８７】
続いて、本発明の断熱保温構造の形状及び構成について、図面を参照して説明する。
【００８８】
まず、本発明の断熱保温構造を構成する断熱保温部材について説明する。
図１（ａ）は、本発明の断熱保温構造を構成する断熱保温部材の一例を模式的に示した斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、断熱保温部材１００は、蓄熱層１０、断熱層２０及び蓄熱層１０から突出する堰３０からなる。蓄熱層１０及び断熱層２０はそれぞれ所定の厚さ（図１（ｂ）中、両矢印ａ及びｂで示す長さ）を有している。堰３０は所定の突出長さ（図１（ｂ）中、両矢印ｃで示す長さ）及び幅（図１（ｂ）中、両矢印ｄで示す長さ）を有する直線部から構成されており、蓄熱層１０を平面視した際の形状が、４つの直線部から形成された正方形の枠状になっており、該枠の堰３０により囲まれた空間４０が形成されている。
なお、堰は蓄熱層と一体成形されていてもよく、別途成形されたものが蓄熱層の表面に接着、縫合等により接合されていてもよい。
【００８９】
図２（ａ）は、本発明の断熱保温構造を構成する断熱保温部材の一例を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、本発明の断熱保温構造を構成する断熱保温部材の別の一例を模式的に示す断面図である。
図２（ａ）に示す断熱保温部材では、蓄熱層１０を構成する蓄熱材１１が蓄熱層１０の厚さ方向（図２（ａ）中、両矢印ａで示す方向）に均一に配置されている。
一方、図２（ｂ）に示す断熱保温部材では、蓄熱層１０を構成する蓄熱材１１が、蓄熱層１０を厚さ方向に二等分して断熱層２０と接触する領域（図２（ｂ）中、両矢印ａ２で示す領域）と断熱層と接触しない領域（図２（ｂ）中、両矢印ａ１で示す領域）に分けた場合に、断熱層２０と接触しない領域ａ１における蓄熱材１１の含有量が、断熱層２０と接触する領域ａ２における蓄熱材１１の含有量よりも多くなっている。
【００９０】
続いて、本発明の断熱保温構造について説明する。
図３（ａ）は、本発明の断熱保温構造の一例を模式的に示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
図３（ａ）に示すように、断熱保温構造１は、立方体形状の発熱体２００の６面を断熱保温部材１００が覆い、断熱層２０のみからなる柱状の断熱部材５０及び正方形枠状の断熱部材５１が、互いに隣接する断熱保温部材１００同士を接合し、かつ、発熱体２００と断熱保温部材１００との間の空間の隙間を埋めるよう配置されている。
図３（ｂ）に示すように、発熱体２００は断熱保温部材１００を構成する蓄熱層１０と直接接触しておらず、堰３０と発熱体２００との間には、気体の移動が困難となる程度の僅かな隙間が設けられている。堰３０によって、発熱体２００と蓄熱層１０との間に設けられた空間の一部が空間４０として仕切られている。
このような状態であると、空間４０と枠外との気体の移動が困難であるため、気体の対流がほとんど発生しない。そのため、発熱体２００の熱が気体の対流や移動によって放出されることを大きく抑制することができ、断熱効果をさらに高めることができる。
【００９１】
続いて、本発明の断熱保温構造の別の一例について、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて説明する。
【００９２】
図４（ａ）は、本発明の断熱保温構造のさらに別の一例を模式的に示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、断熱保温部材１０１は、蓄熱層１０から突出する堰３０を有している。堰３０は所定の突出長さ（図４（ｂ）中、両矢印ｃで示す長さ）及び幅（図４（ｂ）中、両矢印ｄで示す長さ）を有する２本の直線部から構成されている。
【００９３】
図５（ａ）は、本発明の断熱保温構造によって発熱体を保温する方法の別の一例を模式的に示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、円柱状の発熱体２０１の一方の端に周辺機器２１０が接続部２１０ａにより接続され、他方の端に周辺機器２１１が接続部２１１ａにより接続されている。なお、発熱体２０１はその長手方向が鉛直方向と平行となるように配置されており、鉛直方向（重力方向）下側に周辺機器２１０が接続されており、反対側（重力方向上側）に周辺機器２１１が接続されている。
さらに、発熱体２０１の周囲には、発熱体２０１の側面に沿って、蓄熱層１０が発熱体２０１側となるように断熱保温部材１０１が巻き付けられており、発熱体２０１の端はいずれも断熱保温部材１０１によって覆われていない。
【００９４】
ここで、図５（ａ）及び図５（ｂ）において断熱保温部材１０１が存在しない場合を仮定する。発熱体２０１の温度が周囲よりも高い場合、発熱体２０１の周囲の気体の温度が上昇するため、発熱体２０１の周囲の空間では鉛直方向上側に向かう気体の流れが発生する（発熱体の周囲に何もない場合の発熱体２０１の周囲の気体の流れを、図５（ｂ）中の破線矢印Ｇで示す）。発熱体２０１の表面には常に新しい（冷たい）気体が供給されることから、このような構成では発熱体２０１の表面を流れる気体によって発熱体２０１が冷却されやすい。
発熱体２０１と接触するように断熱材などを配置した場合には、上述したような気体の流れによる冷却は生じないが、断熱材を通じて発熱体２０１が冷却されてしまうため、断熱材の設置スペースを充分に設けることができない場合には、断熱、保温性能が不充分となる。
【００９５】
一方、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す断熱保温構造２では、発熱体２０１と蓄熱層１０との間の空間が第１の環状構造部３１及び第２の環状構造部３２によって３つの空間に仕切られており、気体流入口ｉ側（周辺機器２１０側）から順に、気体流入口ｉ側の空間４１（図５（ｂ）中、両矢印ｆで示される長さの空間）、中間の空間４２（図５（ｂ）中、両矢印ｈで示される長さの空間）、気体流出口ｅ側の空間４３（図５（ｂ）中、両矢印ｊで示される長さの空間）となっている。なお、気体流入口ｉ及び気体流出口ｅは、それぞれ、発熱体２０１の周囲に断熱保温部材が存在しない場合において、冷たい気体が流入する側及び温かい気体が流出する側に相当する。
発熱体２０１と蓄熱層１０との間の空間は、第１の環状構造部３１及び第２の環状構造部３２により３つの空間（４１、４２、４３）に仕切られているため、気体流入口ｉから気体流出口ｅまで気体が流れることを大きく妨げることができる。したがって、発熱体２０１から外部への熱伝達をさらに抑制することができる。さらに、中間の空間４２は、気体流入口ｉから気体流出口ｅに向かって流れる気体の流れが大きく妨げられることにより、気体の流れがほとんど発生しない実質的な閉鎖空間となる。このような空間においては、発熱体２０１から外部への熱伝達を抑制するだけでなく、気体の対流による発熱体２０１から蓄熱層１０への熱伝達を抑制することができる。
【００９６】
続いて、本発明の断熱保温構造を製造する方法について説明する。
本発明の断熱保温構造は、発熱体の周囲を断熱保温部材により覆うことで作製される。
断熱保温部材の作製方法としては、断熱層と蓄熱層とを別々に製造した後、これらを組み合わせることにより製造する方法や、断熱層を製造した後、該断熱層の一部に蓄熱材を付与することにより断熱層の一部を蓄熱層とする方法等が挙げられる。
断熱層と蓄熱層とを別々に製造する場合、接着剤等で断熱層と蓄熱層を貼りあわせてもよい。
【００９７】
まず、断熱層と蓄熱層とを個別に作製する場合の方法について説明する。
断熱層及び蓄熱層は、いずれも無機繊維からなるため、断熱層として形成された無機繊維集合体に対して、蓄熱材を付与することによっても、蓄熱材を製造することができる。
【００９８】
（断熱層の作製方法）
無機繊維からなる断熱層を作製する方法としては、抄造法やニードル法等、従来公知の方法を用いることができる。また、必要に応じて、有機バインダ、無機バインダ等を含有させてもよい。
【００９９】
得られた断熱層は、必要に応じて所定の形状に切断してもよい。
裁断方法は特に限定されないが、トムソン刃、ギロチン刃、レーザー、ウォータジェット等により行うことができる。適宜、状況に応じて上記裁断方法を用いればよいが、大量加工を重視するのではあればトムソン刃やギロチン刃が好ましく、裁断精度を重視するのであればレーザーやウォータジェットが好ましい。
【０１００】
（蓄熱層の作製方法）
蓄熱層の作製方法としては、無機繊維の集合体に蓄熱材を含有させる方法等が挙げられる。
無機繊維の集合体として断熱層を用い、これに蓄熱材を含有させてもよく、断熱層を作製する工程において有機バインダや無機バインダとともに蓄熱材を含有させてもよい。
断熱層に蓄熱材を含有させる方法としては、蓄熱材を分散溶媒中に分散させた分散溶液を断熱層の一部又は全部に付与し、分散溶媒を除去する方法等が挙げられる。
蓄熱材を含有する分散溶液には、有機バインダや無機バインダを添加してもよい。
また、蓄熱層の熱伝導率を向上させるため、有機バインダや無機バインダに加えて、蓄熱材よりも熱伝導率の高い第２フィラーを添加してもよい。
【０１０１】
第２フィラーとしては、第１フィラーとして挙げられたもののうち、有機バインダ及び無機バインダよりも熱伝導率の高いものを好適に用いることができる。
【０１０２】
（堰の作製方法）
蓄熱層上に配置される堰の作製方法としては、無機繊維集合体や無機繊維前駆体の圧縮体（積層シート）を成形する際に所定の形状の板等を押し付けることにより堰となる凸部を形成する方法や、別途作製された無機繊維集合体やその圧縮体、乾燥体等を所定の形状に切断したものを蓄熱層上に接着、縫合等の手段により接合する方法が挙げられる。
【０１０３】
以下に、本発明の断熱保温構造の作用効果について列挙する。
【０１０４】
（１）本発明の断熱保温構造は、発熱体の周囲に配置されるため、発熱体が発熱することにより、発熱体の熱エネルギーが蓄熱材に移動する。移動した熱エネルギーは蓄熱物質の相転移エネルギー（潜熱）として保存される。そして、発熱体の発熱が停止して自然冷却が開始された際に、蓄熱材の熱エネルギーが発熱体に移動することにより発熱体の温度低下を抑制し、保温することができる。
【０１０５】
（２）本発明の断熱保温構造においては、断熱保温部材を構成する蓄熱層が発熱体側となるように発熱体の周囲に配置されているため、蓄熱層の外側（発熱体側の反対側）に断熱層が配置されることとなる。そのため、発熱体及び蓄熱層の熱エネルギーが断熱層の外側（発熱体の反対側）に移動することを抑制することができる。従って、従来の断熱部材と比較して、省スペースで充分な断熱保温効果を発揮することができる。
【０１０６】
（３）本発明の断熱保温構造では、断熱保温部材が発熱体の外周形状に略追従する一回り大きな形状であり、蓄熱層が発熱体側となるように、かつ、発熱体と蓄熱層との間に空間が設けられるように配置されているため、発熱体から蓄熱層への熱伝導が起こりにくい。
【０１０７】
（４）本発明の断熱保温構造においては、発熱体と蓄熱層との間に設けられた空間が堰によって仕切られているため、仕切られた空間で気体の移動が起こりにくい。そのため、発熱体から外部への熱伝達を抑制することができる。
【０１０８】
（実施例）
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
なお、以下の実施例では抄造法により無機繊維集合体を作製しているが、本発明は抄造法で製造された無機繊維集合体に限定されない。
また、以下の実施例では断熱層に蓄熱材を付与することにより蓄熱層を作製しているが、本発明は断熱材と蓄熱材とを一体成形したものに限定されない。
【０１０９】
（実施例１）
（紡糸工程）
Ａｌ含有量が７０ｇ／Ｌであり、Ａｌ：Ｃｌ＝１：１．８（原子比）となるように調製した塩基性塩化アルミニウム水溶液に対して、焼成後の無機繊維における組成比が、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝７２：２８（重量比）となるようにシリカゾルを配合し、さらに、有機重合体（ポリビニルアルコール）を適量添加して混合液を調製する。
得られる混合液を濃縮して紡糸用混合物とし、この紡糸用混合物をブローイング法により紡糸して平均繊維径が６．５μｍである無機繊維前駆体を作製する。続いてこの無機繊維前駆体を圧縮して、長方形のシート状物を作製する。圧縮したシート状物を最高温度１２５０℃で焼成し、アルミナとシリカとを７２重量部：２８重量部で含む無機繊維を作製する。
【０１１０】
（開繊工程）
上記無機繊維１０ｋｇを水１５００Ｌに投入し、６０Ｈｚで２０分間、市販のスラッシュパルパー（容量２０００Ｌ程度）を用いて撹拌して無機繊維を破砕し、短繊維化することで、開繊された無機繊維の溶液を得る。続いて、この無機繊維溶液を湿式サイクロンを用いて分級し、繊維径が３μｍ未満の短繊維成分を除去して、無機繊維の平均繊維径を５μｍとする。
【０１１１】
（スラリー調製工程）
開繊工程により得た開繊された無機繊維の溶液の一部を、水１００Ｌに対して繊維分が２２６．７ｇとなるように取り出し、市販のアクリルラテックス溶液（固形分重量５０重量％）を１０．０ｇ／水１００Ｌ投入し、６０Ｈｚで１分間撹拌することにより、スラリーを調製する。
なお、開繊工程で得られた溶液から特定量の繊維及び水を取り出す場合、あらかじめ乾燥状態の無機繊維の重量及び水分を含んだ状態の無機繊維の重量を測定して、無機繊維がどの程度の水分を含有できるのかを求めておくことにより、スラリーの単位重量当たりに含まれる無機繊維の乾燥重量を算出することができるため、寸法及び目付量に対応したスラリーの必要量を逆算することができる。
【０１１２】
（抄造工程）
上記スラリーを抄造することにより、以下の寸法の無機繊維集合体を得る。
このとき、各無機繊維集合体の乾燥工程後の嵩密度が０．２５ｇ／ｃｍ３となるよう、目付量を調整する。
無機繊維集合体Ａ：６５０ｍｍ×７５０ｍｍ  ２枚
無機繊維集合体Ｂ：６５０ｍｍ×８５０ｍｍ  ２枚
無機繊維集合体Ｃ：７５０ｍｍ×８５０ｍｍ  ２枚
【０１１３】
（乾燥工程）
プレス式乾燥機を用いて、得られる無機繊維集合体を圧縮した状態で、１４０℃で１５分間熱処理することにより、無機繊維集合体を乾燥させ、断熱部材を得る。
無機繊維集合体Ａ、Ｂについては、正面視した際に、４辺の縁にそれぞれ幅５ｍｍの直線状の凸部が形成されるよう、中央の領域（Ａは６４０ｍｍ×７４０ｍｍ、Ｂは６４０ｍｍ×８４０ｍｍの領域）が外周領域よりも無機繊維集合体側に凸となった形状の熱板を用いて圧縮することにより、それぞれ、外縁部に幅５ｍｍの直線上の凸部が４つ形成され、該４つの直線部により内寸がＡ：６４０ｍｍ×７４０ｍｍ、Ｂ：６４０ｍｍ×８４０ｍｍ、となる長方形の枠状の凸部が形成された断熱部材Ａ、Ｂを得る。
凸部が形成されている箇所における断熱部材の厚さを１４ｍｍ、凸部の突出高さを４ｍｍ、凸部が形成されていない箇所における断熱部材の厚さを１０ｍｍとする。
無機繊維集合体Ｃについては、乾燥後の厚さが１０ｍｍとなるように一様に圧縮し、１４０℃で１５分間熱処理して、断熱部材Ｃを得る。
【０１１４】
（切断工程）
断熱部材Ｃは、中央部をトムソン刃を用いて打ち抜き、６１９ｍｍ×６９８ｍｍの長方形の領域を除去する。
【０１１５】
（蓄熱材含浸工程）
続いて、断熱部材Ａ、Ｂの凸部が形成された側の主面を蓄熱材としてパラフィン入り蓄熱材カプセル状蓄熱材を水中に分散させた水溶液（蓄熱材分散液）中に厚さ方向に凸部の先端から９ｍｍまで沈め、すぐに引き上げて減圧乾燥により乾燥させて、断熱部材の一部を蓄熱層することで断熱保温部材Ａ、Ｂを作製する。なお、蓄熱材を含浸させた領域が蓄熱層となり、蓄熱材を含浸させなかった領域が断熱層となる。
蓄熱剤を含有する領域は凸部の先端から９ｍｍであり、凸部の形成されていない領域には全体の厚さ（１０ｍｍ）のうち５ｍｍの厚さまで蓄熱材を含有させる。蓄熱材を含有する５ｍｍの領域が蓄熱層であり、蓄熱材を含有しているが表面に突出している箇所（凸部）が堰となる。なお、堰の有無に関わらず、蓄熱層の反対側には、厚さ５ｍｍの断熱層が形成されている。
続いて、断熱部材Ｃのいずれか一方の主面を上記蓄熱材分散液に厚さ方向に５ｍｍだけ沈め、すぐに引き上げて減圧乾燥させることにより、一方の主面から５ｍｍの領域に蓄熱材を含浸させて蓄熱層とし、断熱保温部材Ｃを得る。蓄熱層の厚さは５ｍｍとし、断熱層の厚さを５ｍｍとする。
なお、パラフィン入りカプセル状蓄熱材には融点が２０℃のパラフィンを８０重量％含ませる。蓄熱層全体の体積に対する蓄熱材の体積の割合は、５０体積％とする。
なお、この段階において、断熱層の嵩密度を０．２５ｇ／ｃｍ３、蓄熱層及び凸部の嵩密度を０．３ｇ／ｃｍ３とする。蓄熱層及び凸部における蓄熱材の含有量は、蓄熱材の体積に対して５０体積％とする。
【０１１６】
（実施例２）
断熱保温部材Ａ、Ｂについて、（乾燥工程）及び（蓄熱材含浸工程）における操作を全て断熱保温部材Ｃと同じとするほかは、実施例１と同様の手順で実施例２に係る断熱保温部材を得る。
【０１１７】
（比較例１）
（蓄熱材含浸工程）を行わないほかは、実施例２と同様の手順で比較例１に係る断熱部材を得る。得られる断熱部材の寸法は実施例２と同様である。
【０１１８】
（断熱保温性能試験用ユニットの作製）
直方体形状の発泡スチロールの表面に６枚の鉄板（合計１００ｋｇ）を接合した外形寸法が、高さ６５０ｍｍ×横７５０ｍｍ×縦８５０ｍｍの鉄塊（内部は発泡スチロール）を発熱体と仮定し、この鉄塊の周囲を以下の方法で、実施例１に係る断熱保温部材Ａ〜Ｃによって覆うことによって、断熱保温構造を模した断熱保温性能試験用ユニットを作製する。
図６（ａ）は、実施例１に係る断熱保温性能試験用ユニットの作製方法を模式的に示す図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）によって得られた断熱保温性能試験用ユニットのＥ−Ｅ線断面図である。
図６（ａ）に示すように、断熱保温部材Ａ（１０２）を鉄塊（３００）の左右面（６５０ｍｍ×７５０ｍｍの面）に、断熱保温部材Ｂ（１０３）を鉄塊（３００）の前後面（６５０ｍｍ×８５０ｍｍの面）に、断熱保温部材Ｃ（１０４）を鉄塊（３００）の上底面（７５０ｍｍ×８５０ｍｍの面）に、それぞれ蓄熱層が鉄塊（３００）側となるよう配置する。このとき、断熱保温部材の寸法と鉄塊の面寸法が対応するように、かつ、断熱保温部材Ａ（１０２）及びＢ（１０３）については、堰と鉄塊（３００）との間に１ｍｍの隙間を設けるように、断熱保温部材Ｃ（１０４）については、蓄熱層の表面と鉄塊（３００）との間に１ｍｍの隙間を設けて配置する。続いて、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、断熱保温部材の端面同士を断熱層のみからなる断熱部材（５２、５３）で接続して、上面及び底面に配置された断熱保温部材Ｃ（１０４）の中央に形成された空間（６０）以外から断熱保温部材によって囲まれた空間内の気体が外部に移動しないように、かつ、鉄塊（３００）と断熱保温部材Ａ（１０２）及び断熱保温部材Ｂ（１０３）の間に設けられた空間を堰３０により仕切ることで、実施例１に係る断熱保温性能試験用ユニット４００を作製する。
なお、断熱層のみからなる断熱部材は、実施例１における（紡糸工程）〜（切断工程）を所望の嵩密度及び寸法となるように行うことで作製する。
実施例２に係る断熱保温部材Ａ〜Ｃ及び比較例１に係る断熱部材Ａ〜Ｃについても、同様の手順で、鉄塊に対して断熱保温部材又は断熱部材を配置し、実施例２及び比較例１に係る断熱保温性能試験用ユニットを作製する。
【０１１９】
（断熱保温性能試験）
実施例１〜２及び比較例１に係る断熱保温性能試験用ユニットを８５℃まで昇温させた後、外気温が０℃の環境で自然冷却を開始し、７時間後の鉄塊の温度を測定する。
鉄塊の温度は、鉄塊の各主面の中央部６箇所、及び、角部８箇所の平均温度とする。
実施例１に係る断熱保温部材を用いた鉄塊の温度は１７．９℃、実施例２に係る断熱保温部材を用いた鉄塊の温度は９．５℃、比較例１に係る断熱部材を用いた鉄塊の温度は１．８℃であった。
【０１２０】
上記（断熱保温性能試験）の結果から、本発明の断熱保温構造は、発熱体の断熱性能及び保温性能に優れていることがわかった。
【符号の説明】
【０１２１】
１、２                                  断熱保温構造
１０                                    蓄熱層
１１                                    蓄熱材
２０                                    断熱層
３０                                    堰
４０                                    空間
５０、５１、５２、５３                  断熱部材
６０                                    空間
１００、１０１、１０２、１０３、１０４  断熱保温部材
２００、２０１                          発熱体
２１０、２１１                          周辺機器
２１０ａ、２１１ａ                      接続部
３００                                  鉄塊
４００                                  断熱保温性能試験用ユニット
【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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【図６】
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