JP2007139118A - 耐熱材及びこれを用いた耐熱容器 - Google Patents

Abstract

【課題】一方から入射する熱は効率よく放熱すると共に他方から入射する熱は遮断するといった一方向性の熱伝達特性及び耐熱特性を備えた耐熱材を提供すること。
【解決手段】断熱材１０を、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する赤外線反射基材１と、赤外線反射基材１の一方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する赤外線放射層２と、赤外線反射基材１の他方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する赤外線吸収層３とから構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミクスを用いた耐熱材及びこれを用いた耐熱容器に関する。

近年、企業における業務の多くの部分はコンピュータによって処理されており、膨大な量の業務データが発生し企業内で保管されている。また、一般家庭でも大容量の記録媒体を搭載した各種製品（デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルビデオディスク、ハードディスクレコーダ等）の普及により、多くのデータが家庭内に保管されている。これらの記録媒体に記録されたデータは極めて熱に弱く、一度失うと他所にバックアップされていない限り再現できない。このため、火災時に重要な業務データ又は家庭内個人データをいかに安全に保護するか重要な問題である。

一方、バックアップ用ディスク装置を、外部とデータ通信及び電力供給可能にした状態で耐火金庫の内部に収納した耐火金庫型のディスク装置が開発されている。かかる耐火金庫型ディスク装置は、定期的（例えば１日に数回）に業務データをネットワーク経由で耐火金庫内のディスク装置に書き込むように構成されている。
特開２００１−１６５３８６号公報

しかしながら、従来の耐火金庫型ディスク装置は、バックアップ対象コンピュータと耐火金庫型ディスク装置とをネットワーク経由で接続して定期的にデータを吸い上げて更新するシステムを構築する必要がある。このため、コストが高くなる問題がある。耐火金庫を用いるよりも簡易な方法で記録媒体を高温環境から保護できる耐熱方法が望まれる。

また、ディスク装置は動作時に熱を発する発熱源となるので、耐火金庫のように耐火性を上げるために密閉した空間内で長時間動作させた場合、庫内の温度が上昇してデータが危険に晒される可能性がある。従来の耐火金庫型ディスク装置は、１回のバックアップ時間が長くなり過ぎないようにして庫内温度が上昇しないように工夫する必要があった。

ディスク装置に限らず発熱源となる電子機器を高温環境から保護するために耐熱容器に収納した場合、外部からの熱が内部に侵入するのを遮断する必要性がある一方、内部の発熱源で発生した熱を外部へ放出したいといった要請がある。このように、断熱と放熱といった２つの機能を奏する耐熱材構造が必要になる。

本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、一方から入射する熱は効率よく放熱すると共に他方から入射する熱は遮断するといった一方向性の熱伝達特性及び耐熱特性を備えた耐熱材及びこれを用いた断熱容器を提供することを目的とする。

本発明の耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する基材と、前記基材の一方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する赤外線放射層と、前記基材の他方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する赤外線吸収層と、を具備したことを特徴とする。

このように構成された耐熱材によれば、耐熱材の一方の側である赤外線放射層に遠赤外線が入射した場合は基材において反射されるため耐熱材の他方の側への熱伝導が抑制される。また、耐熱材の他方の側である赤外線吸収層に遠赤外線が入射した場合は熱に変換され基材を伝搬して反対側の赤外線放射層から遠赤外線として放射される。したがって、耐熱材の一方の側に入射する遠赤外線は反射して断熱特性を示す一方で、耐熱材の他方の側に入射する遠赤外線は反対側の面（赤外線放射層）へ熱伝達して放出する熱伝達特性を示すものとなる。

前記赤外線放射層は、液体セラミクスを塗付して形成されたセラミクス層であることが望ましい。また、前記赤外線吸収層は、液体カーボンを塗付して形成されたカーボン層であることが望ましい。

また、本発明の断熱構造は、第１の耐熱材と、第２の耐熱材と、前記第１及び第２の耐熱材の間に形成された真空断熱層とを備えた耐熱構造であって、前記第１の耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する第１の基材と、前記第１の基材の真空断熱層と対面する一方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する第１の赤外線放射層と、前記第１の基材の他方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する第１の赤外線吸収層と、を具備してなり、前記第２の耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する第２の基材と、前記第２の基材の真空断熱層と対面する一方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する第２の赤外線吸収層と、前記第２の基材の他方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する第２の赤外線放射層と、を具備してなることを特徴とする。

このように構成された断熱構造によれば、第１の耐熱材、第２の耐熱材、真空断熱層の３段階で断熱効果が発揮されるため、１枚の耐熱材だけの場合に比べて断熱効果を高めることができ、第２の耐熱材の第２の赤外線放射層に対する熱を断熱して第１の耐熱材側へ伝達されるのを抑制できる。また、第１の耐熱材と第２の耐熱材はそれぞれ一方向の熱伝達特性を持ち、しかも熱伝達方向が同一方向であるので、次のような放熱が可能である。すなわち、当該断熱構造の一方の側面に相当する第１の耐熱材の第１の赤外線吸収層に入射した遠赤外線を熱に変換して第１の基材を伝搬し、第１の赤外線放射層で遠赤外線に変換して真空断熱層を通し、さらに第２の耐熱材の第２の赤外線吸収層に入射して熱に変換し第２の基材を伝搬して当該断熱構造の他方の側面に相当する第２の赤外線放射層から放射する。

また本発明の耐熱容器は、保護対象物が収納される収納空間を形成する耐熱材で構成された耐熱容器であって、前記耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する基材と、容器外周面となる前記基材の一方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する赤外線放射層と、容器内周面となる前記基材の他方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する赤外線吸収層と、を具備することを特徴とする。

また本発明の耐熱容器は、保護対象物が収納される収納空間を形成する第１の耐熱材、前記第１の耐熱材の外周面との間に真空断熱層を形成する第２の耐熱材とを備えた真空断熱構造の耐熱容器であって、前記第１の耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する第１の基材と、前記第１の基材の真空断熱層と対面する一方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する第１の赤外線放射層と、前記第１の基材の他方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する第１の赤外線吸収層と、を具備し、前記第２の耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する第２の基材と、前記第２の基材の真空断熱層と対面する一方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する第２の赤外線吸収層と、前記第２の基材の他方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する第２の赤外線放射層と、を具備してなることを特徴とする。

また、上記耐熱容器に収納される熱源の表面はセラミクス層が形成されていることが望ましい。

また本発明の放熱機能付き耐熱容器は、保護対象物が収納される収納空間を形成する第１の耐熱材、前記第１の耐熱材の外周面との間に真空断熱層を形成する第２の耐熱材と、前記第２の耐熱材の外表面に接して形成され前記第２の耐熱材の外表面の一部を露出させる開口部を有する断熱材と、前記断熱材の開口部に挿入され前記第２の耐熱材の露出された外表面に一方の面が接触したヒートシンクと、前記断熱材の開口部形成面に対して当該開口部よりも広い範囲に対向配置された可動断熱体と、前記断熱材及び前記可動断熱体とを収容したケースと、前記可動断熱体の前記開口部対向面とは反対側の端面とケース内面との間に設けられた熱膨張材と、前記ヒートシンクの他方の面と前記可動断熱体との間に形成される内部空間と外部とを連通する通気口とを備え、前記第１の耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する第１の基材と、前記第１の基材の真空断熱層と対面する一方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する第１の赤外線放射層と、前記第１の基材の他方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する第１の赤外線吸収層と、を具備し、前記第２の耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する第２の基材と、前記第２の基材の真空断熱層と対面する一方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する第２の赤外線吸収層と、を具備してなることを特徴とする。

このように構成された放熱機能付き耐熱容器によれば、通常動作時において、保護対象物から発生した熱は第１の耐熱材で吸収されると共に遠赤外線に変換されて真空断熱層を通過する。真空断熱層を通過した遠赤外線は第２の耐熱材の第２の赤外線吸収層で吸収されて熱に変換され、第２の基材内を熱伝導して第２の基材に接触しているヒートシンクに伝えられる。そして、ヒートシンク内を熱伝導して内部空間に放射される。内部空間を形成している断熱材や可動断熱体が一部加熱されるが、内部空間は通気口を介して外部雰囲気に連通しているので空冷効果で温度上昇が抑えられる。また、放熱機能付き耐熱容器の周辺温度が上昇した場合、熱膨張材が膨張する。熱膨張材の膨張に伴い可動断熱体を内部空間側へ押圧する力が生じる。その結果、可動断熱板は熱膨張材の膨張に伴う押圧力により内部空間側へ押し出され、可動断熱板の端面が耐熱材の上面に当接する。この結果、ヒートシンクの上面は可動断熱板の下面により完全に塞がれた状態となり、断熱材で断熱された状態となる。

本発明によれば、耐熱材の一方の側から入射する熱は効率よく熱伝達して他方の側から放熱し、他方の側から入射する熱は反射して遮断する一方向性の熱伝達特性及び断熱特性を備えた耐熱材を提供できる。また本発明によれば、一方向性の熱伝達特性及び断熱特性を備えた耐熱材を用いた断熱容器を提供できる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態に係る一方向熱伝達特性及び断熱特性を備えた耐熱材の構造を示す図である。同図に示すように、赤外線を反射する赤外線反射機能及び熱を伝達する熱伝達特性を有する赤外線反射基材１と、この赤外線反射基材１の一方の面に隣接して形成され熱を遠赤外線に変換して放射すると共に耐火性を有する赤外線放射層２と、赤外線反射基材１の他方の面に隣接して形成され遠赤外線を吸収して熱に変換する機能を有する赤外線吸収層３とから耐熱材１０を構成している。

赤外線反射基材１は、断熱容器又は断熱壁等の耐熱材として必要な機械的強度を有する基材部分となり、赤外線を反射する機能を有する。赤外線反射機能としては、主に遠赤外線（例えば赤色光０．７４μｍ〜波長１０００μｍまでの領域に相当する電磁波）を反射する機能を言うものとするが、近赤外線の一部まで反射するものであればさらに好ましい。赤外線反射機能を有する材料としては、アルミニウム、ステンレス、銀、銅などがある。本実施の形態では、錆とコストと強度のバランスからアルミニウムを用いるものとする。

赤外線放射層２は、熱を遠赤外線に変換して放射すると共に耐火性を有する材料としてセラミクス材を用いている。赤外線反射基材１を構成するアルミニウムの一方の表面に液体セラミクスを塗付してセラミクス層からなる赤外線放射層２を形成する。液体セラミクスとして、アルコキシシランの溶液、コロイダルシリカの水分散液、酸化珪素粉末、酸化アルミニウム粉末及びカオリン粉末との混合物からなる放熱性、遮熱性に優れた組成物を用いることができる（例えば、特開２００４−３５９８１１号公報に詳述）。

赤外線吸収層３は、遠赤外線を吸収して熱に変換する材料としてカーボン材料を用いることができる。赤外線反射基材１を構成するアルミニウムの一方の表面に液体カーボンを塗付してカーボン層からなる赤外線吸収層３を形成する。

以上のように構成された耐熱材１０の作用効果について説明する。
図２は耐熱材１０の一方向熱伝達特性及び断熱特性を説明するための概念図である。図２において、耐熱材１０の一方の面である右側面に対して入射する遠赤外線は、セラミクス材からなる赤外線放射層２を通過して隣接する赤外線反射基材１に到達するが、赤外線反射基材１おいて反射されるため隣接する赤外線吸収層３に到達する遠赤外線量を抑制できる。また、近赤外線についてはセラミクス層からなる赤外線放射層２で遮断することができる。したがって、耐熱材１０の右側面から入射する遠赤外線については赤外線反射基材１で反射するので、耐熱材１０の他方の面である左側面側へ伝達する赤外線の多くを遮断して熱伝達を阻止する効果が期待できる。

一方、図２において、耐熱材１０の他方の面である左側面に対して入射する遠赤外線は、赤外線吸収層３において熱に変換される。赤外線吸収層３において発生した熱は熱伝導性を有する赤外線反射基材１を介して隣接する赤外線放射層２に伝搬する。セラミクス層からなる赤外線放射層２は、赤外線反射基材１から熱が伝搬することにより、その熱を遠赤外線に変換して放射するように作用する。したがって、耐熱材１０の左側面に対して入射する遠赤外線を、当該耐熱材１０の右側面へ効率よく伝搬して遠赤外線として放射することができる。

このように本実施の形態によれば、耐熱材１０の一方の面である赤外線放射層２から入射する遠赤外線及び近赤外線は遮断する一方、耐熱材１０の他方の面である赤外線吸収層３から入射する遠赤外線は一方の面である赤外線放射層２へ熱伝達して遠赤外線として放射でき、一方向熱伝達特性及び断熱特性を備えた耐熱材を実現できる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る断熱構造について説明する。本実施の形態に係る断熱構造は、上記第１の実施の形態に係る一対の耐熱材で真空断熱空間を形成したものである。

図３は本実施の形態に係る断熱構造の構成を示す断面図である。本実施の形態に係る断熱構造３０は、第１の耐熱材１０−１と、第２の耐熱材１０−２と、第１及び第２の耐熱材１０−１，１０−２との間に形成された真空断熱層２０とを備えている。

第１及び第２の耐熱材１０−１，１０−２は、上記第１の実施の形態に係る耐熱材１０とそれぞれ同一構成を有している。すなわち、赤外線反射基材１−１，１−２と、赤外線放射層２−１，２−２と、赤外線吸収層３−１，３−２とを備えている。赤外線反射基材１−１，１−２はアルミニウム、赤外線放射層２−１，２−２はセラミクス層、赤外線吸収層３−１，３−２はカーボン層でそれぞれ形成している。

真空断熱層２０は、第１の耐熱材１０−１と第２の耐熱材１０−２との間に厚さ数ミリの密閉空間を形成し、該密閉空間を真空状態にして形成している。例えば、真空断熱層２０は０．１気圧以下に保たれており、本実施の形態では略０．０２気圧に保たれている。真空断熱層２０は、遠赤外線のような電磁波は通過するが、分子や原子の振動エネルギーの伝搬による熱伝導は生じないので、熱伝達は遮断される。

本実施の形態は、第１の耐熱材１０−１の赤外線放射層２−１で真空断熱層２０の一方の側面を形成し、第２の耐熱材１０−２の赤外線吸収層３−２で真空断熱層２０の他方の側面を形成している。すなわち、断熱構造３０は、第１の耐熱材１０−１における熱伝達方向と第２の耐熱材１０−２における熱伝達方向とが同一方向となるように第１及び第２の耐熱材１０−１、１０−２の向きを調整している。

以上のように構成された断熱構造３０の作用効果について説明する。
図４は断熱構造３０の一方向熱伝達特性及び断熱特性を説明するための概念図である。断熱構造３０の一方の側面となる第２の耐熱材１０−２の遠赤外線放射層２−２に対して入射する遠赤外線は、セラミクス材からなる赤外線放射層２−２を通過して隣接する赤外線反射基材１−２に到達する。赤外線反射基材１−２おいて一部が反射されるため隣接する赤外線吸収層３に到達する遠赤外線量を抑制できる。また、遠赤外線の一部が赤外線反射基材１−２を通過して赤外線吸収層３−２に到達して熱に変換される。または赤外線によって温度上昇した赤外線吸収層３−２の熱が赤外線反射基材１−２を伝搬して赤外線吸収層３−２に到達する。その結果、赤外線吸収層３−２の温度が上昇するが、赤外線吸収層３−２と第１の耐熱材１０−１との間には真空断熱層２０が介在するので、第２の耐熱材１０−２側から第１の耐熱材１０−１側への熱伝搬は遮断されることとなる。したがって、第２の耐熱材１０−２の右側面から入射する遠赤外線については赤外線反射基材１−１で反射するので、耐熱材１０の他方の面である左側面側へ伝達する赤外線の多くを遮断して熱伝達を阻止する効果が期待できる。仮に、一部の熱が第２の耐熱材１０−２の内部を伝搬して第１の耐熱材１０−１側へ伝搬したとしても真空断熱層２０で断熱されるため、第２の耐熱材１０−２の熱が第１の耐熱材１０−１へ伝達されることを阻止できる。

一方、図４において、耐熱構造３０の他方の側面である第１の耐熱材１０−１の他方の面である赤外線吸収層３−１に対して入射する遠赤外線は、当該赤外線吸収層３−１において熱に変換される。赤外線吸収層３−１において発生した熱は熱伝達特性を有する赤外線反射基材１−１を介して隣接する赤外線放射層２−１に伝搬する。セラミクス層からなる赤外線放射層２−１は、赤外線反射基材１−１から熱が伝搬することにより、その熱を遠赤外線に変換して放射する。

ここで、第１の耐熱材１０−１の赤外線放射層２−１に対して真空断熱層２０を介して第２の耐熱材１０−２の赤外線吸収層３−２が対向配置されている。そのため、赤外線放射層２−１から放射された遠赤外線は真空断熱層２０を通過して赤外線吸収層３−２へ入射する。

第２の耐熱材１０−２では、真空断熱層２０を通過して赤外線吸収層３−２に入射した遠赤外線が熱に変換される。その結果、赤外線吸収層３−２で発生した熱が赤外線反射基材１−１内を熱伝搬し、さらに赤外線放射層２−２へ伝搬して遠赤外線に変換され、外方に放出される。

このように本実施の形態によれば、第１の耐熱材１０−１と第２の耐熱材１０−２との間に真空断熱層２０を設け、第１及び第２の耐熱材１０−１、１０−２の熱伝達方向を同一方行為にしたので、断熱方向における断熱効果を高めることができると共に一方向への放熱が可能である。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る耐熱容器について説明する。本実施の形態に係る耐熱容器は上記第２の実施の形態の耐熱構造を容器壁に適用した例である。

図５は本実施の形態に係る耐熱容器の側断面図である。最初にハードディスク駆動装置（以下、ＨＤＤという）の構成を簡単に説明する。ＨＤＤは、ＨＤＤケース４０に固定された軸受け４１にロータハブ４２が回転自在に取り付けられ、ロータハブ４２の外周部に記録ディスク４３が嵌着されている。ロータハブ４２の基端部外周にはロータ磁石４４が配置され、ロータ磁石４４に隣接してステータスコア４５が配設され、ステータスコア４５の周囲にコイル４６が設けられている。一方、磁気ヘッド４７が適宜箇所に旋回自在に支持されたアーム４８の先端に取り付けられている。磁気ヘッド４７は、記録ディスク４３を挟むように配置され、記録ディスク４３の面に対して情報を書き込み／及び又は読み出しできるようにされている。上記ＨＤＤは動作時に熱を発生させる熱源となる。

ＨＤＤケース４０の外表面にセラミクス層５１ａ〜５１ｅが形成されている。セラミクス層５１ａ〜５１ｅは、上記液体セラミクスをＨＤＤケース４０の外表面に塗付することにより形成することができる。ＨＤＤケース４０の内部に収納したＨＤＤが発熱した場合、セラミクス層５１ａ〜５１ｅが遠赤外線に変換して放熱する構造となっている。

次に、本実施の形態に係る耐熱容器の断熱構造について説明する。上記ＨＤＤケース４０はケース上部及びケース下部に設けた複数のクッション材５２を介して耐熱容器６０の内部に保持されている。耐熱容器６０は、第１の耐熱材６１、第２の耐熱材６２及び真空断熱層６３から構成されている。

第１の耐熱材６１は耐熱容器６０の内部空間を形成しており、ＨＤＤケース４０の外形に合わせた形状及びサイズを有する。ＨＤＤケース４０を第１の耐熱材６１が形成する内部空間にクッション材５２を介して保持することにより、第１の耐熱材６１とセラミクス層５１ａ〜５１ｅとの間に空間が形成されている。第１の耐熱材６１は、図３に示す第１の耐熱材１０−１と同様に構成されている。すなわち、第１の耐熱材６１は、ＨＤＤケース４０側から第２の耐熱材６２側に掛けて、赤外線吸収層３−１、赤外線反射基材１−１、赤外線放射層２−１の順番の３層構造となっている。

第２の耐熱材６２は、第１の耐熱材６１の外表面から所定距離離した状態で該第１の耐熱材６１の外表面全体を覆うように形成されている。第２の耐熱材６２と第１の耐熱材６１との間には複数箇所において断熱支材６４が設けられており、第２の耐熱材６２を支持して第１の耐熱材６１との間に形成された真空断熱層６３を維持している。

断熱支材６４は、第１の耐熱材６１と第２の耐熱材６２との間を連結するので熱を遮断するため断熱特性を有する材料を用いることが望ましい。本実施の形態では、断熱支材６４を構成する高機能断熱材としてヒュームドシリカを用いる。耐熱フィルムで形成された袋体にヒュームドシリカを充填し、断熱支材６４の外形と同一形状に成形すると共に当該袋体を真空パックして形状を固定させる。このようにして得られた支持体を断熱支材６４として用いる。ヒュームドシリカで作られた断熱支材６４は８００度までの断熱効果を発揮できる。なお、ヒュームドシリカ以外の材料としてシリコン材料を用いて断熱支材６４を形成しても良い。

第２の耐熱材６２は、第１の耐熱材６１と同様に、第１の耐熱材６１側から当該容器外に掛けて、赤外線吸収層３−２、赤外線反射基材１−２、赤外線放射層２−２の順番の３層構造となっている。

なお、耐熱容器の一部には、ＨＤＤに対して電源を供給するための電力供給用ケーブル及びデータ通信のための信号ケーブルを耐熱容器外へ引き出すためのポート（図示していない）が設けられている。但し、ＨＤＤに対して耐熱容器外から電磁誘導方式で電力供給すると共に光カプラ方式にて信号伝送するようにしても良い。

次に、以上のように構成された本実施の形態に係る耐熱容器６０の作用効果について説明する。

図６は耐熱容器６０における熱伝達方向を模式的に示した概念図である。なお、説明の都合上、赤外線放射層２−１，２−２、赤外線吸収層３−１，３−２及びセラミクス層５１（５１ａ〜５１ｅ）は実際の厚さよりも強調して図示している。

火災等により耐熱容器６０の外部環境の温度が上昇した場合の断熱作用について説明する。耐熱容器６０の外部環境温度が上昇した場合、セラミクス層からなる赤外線放射層２−２が周辺空気によって熱せられると共に遠赤外線が入射する。遠赤外線については赤外線放射層２−２を通過するが隣接する赤外線反射基材１−２で反射され、ＨＤＤ側への入射が阻止される。また赤外線放射層２−２が外部環境温度によって温度上昇し、その熱が赤外線反射基材１−２へ伝搬し、さらにカーボン層からなる赤外線吸収層３−２へ伝搬する。赤外線吸収層３−２と第１の耐熱材１０−１との間は真空断熱層２０が形成されている。このため、第２の耐熱材１０−２から第１の耐熱材１０−１への熱伝達は真空断熱によって阻止される。したがって、耐熱容器６０の外部環境温度が上昇した場合、耐熱容器６０に対して入射する遠赤外線は第２の耐熱材１０−２の赤外線反射基材１−２により反射され、外部環境温度によって温度上昇した第２の耐熱材１０−２の熱は真空断熱層２０によって第１の耐熱材１０−１側への熱伝導が遮断される。

次に、耐熱容器６０の内部で熱源であるＨＤＤが発熱した場合の放熱作用について説明する。ＨＤＤの発熱によりＨＤＤケース４０の温度が上昇する。ＨＤＤケース４０の外周面にはセラミクス層５１が形成されているので、ＨＤＤケース４０の熱エネルギーは遠赤外線に変換されて放射される。ＨＤＤケース４０のセラミクス層５１から放射された遠赤外線は、当該ＨＤＤケース４０（セラミクス層５１）を囲むように形成された第１の耐熱材１０−１の遠赤外線吸収層３−１に入射する。

第１の耐熱材１０−１において、遠赤外線吸収層３−１はＨＤＤ側から入射した遠赤外線を効率良く吸収して熱に変換する。遠赤外線吸収層３−１が遠赤外線を吸収して生じた熱は隣接する赤外線反射基材１−１を伝搬して反対側の赤外線放射層２−１に伝達され、そこで遠赤外線に変換される。赤外線放射層２−１は真空断熱層２０を介して第２の耐熱材１０−２に対向している。したがって、赤外線放射層２−１に伝達された熱は遠赤外線に変換されて第２の耐熱材１０−２へ放射される。

第１の耐熱材１０−１の赤外線放射層２−１に対して第２の耐熱材１０−２の遠赤外線吸収層３−２が対向している。よって、赤外線放射層２−１から放射された遠赤外線は真空断熱層２０を介して遠赤外線吸収層３−２へ入射する。遠赤外線吸収層３−２が遠赤外線を吸収して生じた熱は隣接する赤外線反射基材１−２を伝搬して反対側の赤外線放射層２−２に伝達され、そこで遠赤外線に変換される。その結果、赤外線放射層２−２に伝達した熱は遠赤外線に変換されて耐熱容器外部へ放射される。したがって、耐熱容器６０の内部でＨＤＤの発熱によって生じた熱は第１の耐熱材１０−１及び第２の耐熱材１０−２を伝播して耐熱容器外部へ放熱される。

このように本実施の形態によれば、容器外部の熱に対しては断熱作用を示す一方、容器内部の熱に対しては放熱作用を示す耐熱容器６０にＨＤＤケース４０を収納したので、ＨＤＤケース４０内部のＨＤＤを容器外部の熱から保護できると共にＨＤＤが発生する熱でデータがダメージを受けることを防止することができる。

なお、以上の説明では耐熱容器６０に収納される対象物としてＨＤＤを例に示したが、その他の電子機器を収納することもできる。特に放熱が必要な電子機器が望ましい。

また、以上の説明では第１及び第２の耐熱材１０−１、１０−２からなる２重構造の耐熱容器６０の例であったが、図１に示すように耐熱材１０だけで耐熱容器を構成しても容器外部の熱に対しては断熱作用を示し、容器内部の熱に対しては放熱作用を示す作用効果を期待することができる。

また、耐熱容器６０の外形を、コンピュータ本体に周辺機器を取り付けるための筐体の取付け部に収納可能な形状とすることが望ましい。例えば、５インチのドライブベイ（５インチベイ）を複数個使用して、耐熱容器６０を収容する専用取り付け部を設ける。

また、ＨＤＤケース４０又は第１の耐熱材１０−１を直接冷却するためにペルチェ素子を用いた冷却装置を付設するように構成する。この場合、ペルチェ素子の放熱側の表面にもセラミクス層を形成することが望ましい。例えば、耐熱容器６０の放熱作用だけでは十分に温度を下げられない状況においてペルチェ素子に電圧を印加してＨＤＤケース４０又は第１の耐熱材１０−１を冷却するように制御する。

（第４の実施の形態）
本実施の形態は、上記した真空断熱構造の耐熱容器６０をさらに耐熱性の高い断熱材で覆うように構成した例である。

図７（ａ）（ｂ）は本実施の形態に係る放熱機能付き耐熱容器の断面構造を示す概念図であり、同図（ａ）は加熱前の状態を示し、同図（ｂ）は加熱後の状態を示している。本実施の形態に係る放熱機能付き耐熱容器１００は、第１の耐熱材１１０、第２の耐熱材１１１及びその間に形成された真空断熱層１１２を備え、さらに第２の耐熱材１１１の外周面を覆う断熱材１１３を備えて構成される。

第１の耐熱材１１０は、図５及び図６に示す第１の耐熱材６１と同一構造をなしており、発熱源としてのＨＤＤケース１１５がクッション材（不図示）を介して収納される。ＨＤＤケース１１５の表面は液体セラミクスを塗付してセラミクス層（不図示）が形成されている。すなわち、第１の耐熱材１１０は、第３の実施の形態の耐熱容器６０における第１の耐熱材６０と同様に作用する。

第２の耐熱材１１１は、赤外線反射基材１１６と当該赤外線反射基材１１６の真空断熱層側の表面に形成された赤外線吸収層１１７とを備える。赤外線反射基材１１６は遠赤外線を反射する機能を有すると共に熱伝導性の高い材料で形成する。例えば、アルミニウム、銅、銀などで形成することができる。赤外線吸収層１１７は液体カーボンを塗付して形成したカーボン層からなる。第１の耐熱材１１０と第２の耐熱材１１１との間に設けられた断熱支材１１８は、上述したヒュームドシリカで作られた断熱支材６４と同一構造のものを用いることができる。

赤外線反射基材１１６の外表面は断熱性を有する断熱材１１３が面接触して外表面全体を覆うように形成されている。断熱材１１３の材料は特に限定されないが、１０００度以上の断熱性を持たせる場合はシリカアルミナ系の耐熱材が望ましい。シリカアルミナ系の耐熱材は液体セラミクスを塗付して形成されるセラミクス層に比べて放熱効果が低いので、本実施の形態では放熱効果を上げるためにヒートシンク１２１を設けている。第２の耐熱材１１１の上面に対向する断熱材１１３の一部に開口部を形成し、この開口部から第２の耐熱材１１１の赤外線反射基材１１６の外表面の一部を露出させ、この露出した領域にヒートシンク１２１の下面を接触させている。ヒートシンク１２１の上面には液体セラミクスを塗付して形成したセラミクス層１２２が形成されている。ヒートシンク１２１の上面となるセラミクス層１２２は、加熱前の状態では外部雰囲気と連通する内部空間１２３に接している。ここで、ヒートシンク１２１の上面（セラミクス層１２２）は、断熱材１１３の上面と同一又は低く設定する。

断熱材１１３の外周面は所定の機械的強度を有するケース１２４によって囲まれている。ケース１２４は、断熱材１１３及びヒートシンク１２２の上面とケース天井面との間に上記内部空間１２３を含む空間を形成している。当該空間の天井面側に可動断熱板１２５が配置されている。可動断熱板１２５は、断熱材１１３と同じ断熱材料で形成することができる。この可動断熱板１２５は、所定の力でケース１２４の内壁に挟まれて固定されると共に、断熱材１１３及びヒートシンク１２２の上面との間に上記内部空間１２３を形成している。可動断熱板１２５の天井面側の上面とケース天井面との間に熱膨張材１２６が配置されている。また、断熱材１１３の上部外周とケース１２４側壁との間にも熱膨張材１２７が設けられている。熱膨張材１２６、１２７は、耐火性を有すると共に加熱されると体積が１０倍程度まで膨張するものを用いることができる。

また、ケース１２４の側壁であって上記内部空間１２３に相当する領域の一部に、内部空間１２３と外部雰囲気とを連通する通気口１２８が形成されている。

次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。
加熱前の放熱動作について説明する。ＨＤＤケース１１５から発生する熱は、ＨＤＤケース１１５表面のセラミクス層から遠赤外線に変換されて放射される。ＨＤＤケース１１５から放射された遠赤外線は第１の耐熱材１１０で吸収されると共に再び遠赤外線に変換されて真空断熱層１１２を通過する。真空断熱層１１２を通過した遠赤外線は第２の耐熱材１１１の赤外線吸収層１１７で吸収されて熱に変換される。赤外線反射基材１１６内を熱伝導し、さらに赤外線反射基材１１６に接触しているヒートシンク１２１に伝えられる。そして、ヒートシンク１２１内を熱伝導してセラミクス層１２２から遠赤外線として内部空間１２３に放射される。内部空間１２３を形成している断熱材１１３の上面部や可動断熱板１２５が遠赤外線により一部加熱されるが、内部空間１２３はケース１２４側壁の通気口１２８を介して外部雰囲気に連通しているので空冷効果で温度上昇が抑えられる。

加熱時の断熱動作について説明する。例えば、火災により外部環境が数百度以上に温度上昇したものとする。放熱機能付き耐熱容器１００が数百度程度まで加熱された場合、熱膨張材１２７が１０倍程度まで膨張する。このとき、熱膨張材１２７のケース天井側及びケース側壁側への膨張はケース１２４により変位が規制されるため、熱膨張材１２７の膨張に伴い可動断熱板１２５を内部空間１２３側へ押圧する力が生じる。ケース１２４の内壁に挟まれて保持されていた可動断熱板１２５は、熱膨張材１２７の膨張に伴う押圧力により内部空間１２３側へ押し出され、図７（ｂ）に示すように可動断熱板１２５の下面が断熱材１１３及びヒートシンク１２２の上面に当接する。この結果、ヒートシンク１２２の上面は可動断熱板１２５の下面により完全に塞がれた状態となる。ケース１２４側壁に形成した通気口１２８は通気口位置まで移動した可動断熱板１２５の側壁およびもう一つの熱膨張材１２７により完全に閉塞される。

したがって、放熱機能付き耐熱容器１００が数百度程度まで加熱された場合、ＨＤＤケース１１５を収納した第１及び第２の耐熱材１１０、１１１で形成した収納空間は断熱材１１３及び可動断熱板１２５によって完全に密閉される。なお、放熱機能付き耐熱容器１００が数百度程度まで加熱される状況下では、ＨＤＤケースへの電力供給も行われない状況であると考えられ、ＨＤＤ自体の発熱もほとんど無いものと考えられる。

（第５の実施の形態）
本実施の形態は、通気口を設けずに容器外周面を断熱材で完全に覆うようにした耐熱容器の例である。耐熱容器内に収納される物がほとんど発熱しないものである場合、断熱材と真空断熱の組み合わせで非常に高い断熱性能を持たせることができる。

図８（ａ）（ｂ）は本実施の形態に係る耐熱容器の断面構造を示す概念図であり、同図（ａ）は閉じた状態を示し、同図（ｂ）は蓋を開けた状態を示している。本実施の形態に係る耐熱容器２００は、第１の耐熱材１３０、第２の耐熱材１３１及びその間に形成された真空断熱層１３２を備え、さらに第２の耐熱材１３１の外周面を覆う断熱材１３３（１３３−１、１３３−２）を備えて構成される。

第１の耐熱材１３０は、図５及び図６に示す第１の耐熱材６１と同一構造をなしており、保護対象物としてＣＤ，ＤＶＤ等の記録メディア１３５が収納される。

第２の耐熱材１３１は、赤外線反射基材１３６と当該赤外線反射基材１３６の真空断熱層側の表面に形成された赤外線吸収層１３７とを備える。赤外線反射基材１３６は遠赤外線を反射する機能を有すると共に熱伝導性の高い材料で形成する。例えば、アルミニウム、銅、銀などで形成することができる。赤外線吸収層１３７は液体カーボンを塗付して形成したカーボン層からなる。第１の耐熱材１３０と第２の耐熱材１３１との間に設けられた断熱支材１３８は、上述したヒュームドシリカで作られた断熱支材６４と同一構造のものを用いることができる。

赤外線反射基材１３６の外表面は断熱性を有する断熱材１３３（１３３−１、１３３−２）が面接触して外表面全体を覆うように形成されている。断熱材１３３の材料は特に限定されないが、１０００度以上の耐熱性を持たせる場合はシリカアルミナ系の耐熱材が望ましい。

断熱材１３３は、有底開口容器からなる断熱材本体１３３−１と、断熱材本体１３３−１の開口部に嵌まり込む外形を有する蓋体部１３３−２とから構成される。

断熱材１３３（１３３−１，１３３−２）の外周面は所定の機械的強度を有するケース１３４（１３４−１，１３４−２）によって囲まれている。ケース１３４は、断熱材本体１３３−１の外周面を囲むケース本体１３４−１と、一方の面に蓋体部１３３−２が取り付けられたケース蓋１３４−２とから構成される。

以上のように、第１の耐熱材１３０と第２の耐熱材１３１との間に真空断熱層１３２を形成すると共に、第２の耐熱材１３１の外周面を断熱材１３３で覆うことにより、真空断熱層１３２だけでは１００度程度であった耐熱温度を数百度まで上げることができる。

本発明は上述した実施の形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

本発明は、電子機器を初めとして自らも熱源となり得る保護対象物を外部からの熱から保護するための耐熱材及び耐熱容器に適用可能である。

第１の実施の形態に係る耐熱材の断面図 第１の実施の形態における熱伝達方向を説明するための概念図 第２の実施の形態に係る耐熱材の断面図 第２の実施の形態における熱伝達方向を説明するための概念図 第３の実施の形態に係る耐熱容器の断面図 第３の実施の形態における熱伝達方向を説明するための概念図 （ａ）第４の実施の形態にかかる放熱機能付き耐熱容器の断面構造であって加熱前の状態を示す概念図、（ｂ）加熱後の状態を示す概念図 （ａ）第５の実施の形態にかかる耐熱容器の断面構造であって蓋を閉じた状態を示す概念図、（ｂ）蓋を開いた状態を示す概念図

符号の説明

１、１−１，１−２ 赤外線反射基材
２、２−１，２−２ 赤外線放射層
３、３−１，３−２ 赤外線吸収層
１０ 耐熱材
１０−１、１１０、１３０ 第１の耐熱材
１０−２、１１１、１３１ 第２の耐熱材
２０、１１２、１３２ 真空断熱層
４０、１１５、１３５ ＨＤＤケース
５１ａ〜５１ｅ、１２２ セラミクス層
５２ クッション材
６４、１１８、１３８ 断熱支持材
１００ 放熱機能付き耐熱容器
１２４、１３４−１，１３４−２ ケース
１２１ ヒートシンク
１２３ 内部空間
１２５ 可動耐熱板
１２６、１２７ 熱膨張材
１２８ 通気口

Claims (10)

1. 熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する基材と、前記基材の一方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する赤外線放射層と、前記基材の他方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する赤外線吸収層と、を具備したことを特徴とする耐熱材。
2. 前記赤外線放射層は、液体セラミクスを塗付して形成されたセラミクス層であることを特徴とする請求項１記載の耐熱材。
3. 前記赤外線吸収層は、液体カーボンを塗付して形成されたカーボン層であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の耐熱材。
4. 第１の耐熱材と、第２の耐熱材と、前記第１及び第２の耐熱材の間に形成された真空断熱層とを備えた耐熱構造であって、
   前記第１の耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する第１の基材と、前記第１の基材の真空断熱層と対面する一方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する第１の赤外線放射層と、前記第１の基材の他方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する第１の赤外線吸収層と、を具備してなり、
   前記第２の耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する第２の基材と、前記第２の基材の真空断熱層と対面する一方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する第２の赤外線吸収層と、前記第２の基材の他方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する第２の赤外線放射層と、を具備してなることを特徴とする耐熱構造。
5. 前記第１及び第２の赤外線放射層は、液体セラミクスを塗付して形成されたセラミクス層であることを特徴とする請求項４記載の耐熱構造。
6. 前記第１及び第２の赤外線吸収層は、液体カーボンを塗付して形成されたカーボン層であることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の耐熱構造。
7. 保護対象物が収納される収納空間を形成する耐熱材で構成された耐熱容器であって、
   前記耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する基材と、容器外周面となる前記基材の一方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する赤外線放射層と、容器内周面となる前記基材の他方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する赤外線吸収層と、を具備することを特徴とする耐熱容器。
8. 保護対象物が収納される収納空間を形成する第１の耐熱材、前記第１の耐熱材の外周面との間に真空断熱層を形成する第２の耐熱材とを備えた真空断熱構造の耐熱容器であって、
   前記第１の耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する第１の基材と、前記第１の基材の真空断熱層と対面する一方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する第１の赤外線放射層と、前記第１の基材の他方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する第１の赤外線吸収層と、を具備し、
   前記第２の耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する第２の基材と、前記第２の基材の真空断熱層と対面する一方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する第２の赤外線吸収層と、前記第２の基材の他方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する第２の赤外線放射層と、を具備してなることを特徴とする耐熱容器。
9. 請求項７又は請求項８記載の耐熱容器と、前記耐熱容器内に前記保護対象物として収納された電子機器とを備え、前記電子機器のケース外周面に液体セラミクスを塗付してセラミクス層を形成したことを特徴とする耐熱容器入り電子機器。
10. 保護対象物が収納される収納空間を形成する第１の耐熱材、前記第１の耐熱材の外周面との間に真空断熱層を形成する第２の耐熱材と、前記第２の耐熱材の外表面に接して形成され前記第２の耐熱材の外表面の一部を露出させる開口部を有する断熱材と、前記断熱材の開口部に挿入され前記第２の耐熱材の露出された外表面に一方の面が接触したヒートシンクと、前記断熱材の開口部形成面に対して当該開口部よりも広い範囲に対向配置された可動断熱体と、前記断熱材及び前記可動断熱体とを収容したケースと、前記可動断熱体の前記開口部対向面とは反対側の端面とケース内面との間に設けられた熱膨張材と、前記ヒートシンクの他方の面と前記可動断熱体との間に形成される内部空間と外部とを連通する通気口と、を備えた放熱機能付き耐熱容器であって、
    前記第１の耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する第１の基材と、前記第１の基材の真空断熱層と対面する一方の面に形成され熱エネルギーを遠赤外線に変換して放射する第１の赤外線放射層と、前記第１の基材の他方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する第１の赤外線吸収層と、を具備し、
    前記第２の耐熱材は、熱伝導性を有すると共に遠赤外線を反射する特性を有する第２の基材と、前記第２の基材の真空断熱層と対面する一方の面に形成され遠赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する第２の赤外線吸収層と、を具備してなることを特徴とする放熱機能付き耐熱容器。
    
    

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