JP2009275857A

JP2009275857A - 断熱体

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Publication number: JP2009275857A
Application number: JP2008128942A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyuki Wadasako; 三志和田迫; Yoshiyuki Motoyoshi; 芳之本吉
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2028-05-15
Also published as: JP5456986B2

Abstract

【課題】発塵が効果的に防止されつつ断熱性が向上した断熱体を提供する。
【解決手段】断熱体は、断熱層１０と、前記断熱層１０を収容する、無機繊維の織布からなる外装袋２０と、前記外装袋２０内において前記断熱層１０を被覆する、無機繊維の不織布からなる発塵防止層３０と、を有する。また前記発塵防止層３０と前記外装袋２０と間に配置された加熱用の発熱体をさらに有し、前記断熱層１０は、エアロゲルが充填された繊維体からなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、断熱体に関し、特に、断熱体の断熱性の向上及び発塵防止に関する。

従来、例えば、特許文献１において、ガラス繊維マットからなる断熱部材と、当該断熱部材を収容する、ガラスクロスからなる袋状カバー部材と、加熱用の電熱線と、を有するマントルヒータが記載されている。ガラスクロスは、電熱線との接触にも耐える優れた耐熱性を有し、且つそれ自身の発塵性が低いことから、袋状カバー部材として好ましく用いられる。
特許第３１７７４５３号公報

しかしながら、ガラスクロスは、当該ガラスクロスが被覆する断熱部材からの発塵を防止する機能に乏しいため、上記従来技術においては、発塵性のある断熱部材を使用することができなかった。したがって、上記従来技術においては、断熱部材の断熱性を向上させるには限界があった。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、発塵が効果的に防止されつつ断熱性が向上した断熱体を提供することをその目的の一つとする。

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る断熱体は、断熱層と、前記断熱層を収容する、無機繊維の織布からなる外装袋と、前記外装袋内において前記断熱層を被覆する、無機繊維の不織布からなる発塵防止層と、を有することを特徴とする。本発明によれば、発塵が効果的に防止されつつ断熱性が向上した断熱体を提供することができる。

また、前記発塵防止層と前記外装袋との間に配置された、加熱用の発熱体をさらに有することとしてもよい。こうすれば、発塵が効果的に防止されつつ断熱性が向上した、ヒータとして使用可能な断熱体を提供することができる。また、前記断熱層は、エアロゲルが充填された繊維体からなることとしてもよい。こうすれば、断熱体の断熱性を効果的に高めることができる。

以下に、本発明の一実施形態に係る断熱体について説明する。なお、本発明は、本実施形態に限られるものではない。

図１は、本実施形態に係る断熱体（以下、「本断熱体１」という。）の一側面について、これを構成する部材の一例を示す斜視図である。図２は、本断熱体１の一例についての平面図である。図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した本断熱体１の断面図である。

図１〜図３に示すように、本断熱体１は、断熱層１０と、当該断熱層１０を収容する外装袋２０と、を有している。断熱層１０としては、断熱性、耐熱性、低発塵性、可撓性等の本断熱体１が備えるべき特性に応じて適切な断熱材を用いることができる。

すなわち、例えば、従来用いられていたガラス繊維マット等の無機繊維からなる断熱材に比べて断熱性の高い断熱材を好ましく用いることができる。具体的に、断熱層１０としては、例えば、エアロゲルが充填された繊維体（エアロゲル繊維体）を用いることができる。

このエアロゲル繊維体は、繊維基材にエアロゲルが充填されてなる断熱材である。エアロゲル繊維体を構成する繊維基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維等の樹脂繊維、カーボン繊維、シリカ繊維やアルミナ繊維等のセラミックス繊維からなる繊維基材を用いることができ、耐熱性に優れた無機繊維からなる繊維基材を好ましく用いることができる。

すなわち、繊維基材としては、無機繊維の織布又は不織布を好ましく用いることができる。繊維基材として、無機繊維がランダムに配向した不織布を用いることにより、当該繊維基材の無機繊維間にエアロゲルを効果的に保持することができる。

また、繊維基材を構成する無機繊維としては、例えば、アルミナ繊維等のセラミックス繊維を好ましく用いることができる。

エアロゲルとしては、例えば、無機材料からなるエアロゲル（無機エアロゲル）又は有機材料からなるエアロゲル（有機エアロゲル）を用いることができ、耐熱性に優れた無機エアロゲルを好ましく用いることができる。無機エアロゲルとしては、例えば、シリカエアロゲルやアルミナエアロゲルを用いることができる。特に、シリカエアロゲルを用いることにより、エアロゲル繊維体の断熱性を効果的に高めることができる。

したがって、エアロゲル繊維体としては、無機繊維の不織布に無機エアロゲルが充填されたものを好ましく用いることができる。具体的には、例えば、セラミックス繊維の不織布にシリカエアロゲルが充填されたエアロゲル繊維体を好ましく用いることができる。

エアロゲル繊維体に含有されるエアロゲルと繊維基材との比率は、当該エアロゲル繊維体が備えるべき特性（例えば、断熱性、耐熱性、低発塵性、可撓性）に応じて適宜設定することができる。

エアロゲル繊維体の密度は、例えば、２０〜５００ｋｇ／ｍ^３の範囲とすることができ、好ましくは１００〜３００ｋｇ／ｍ^３の範囲とすることができる。

このようなエアロゲル繊維体は、繊維間の空隙を埋めるエアロゲル内の微細孔により、当該エアロゲル繊維体内における空気の対流が効果的に防止されるため、優れた断熱性を有する。

具体的に、エアロゲル繊維体の２５℃における熱伝導率は、例えば、０．０２４Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができ、好ましくは０．０２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができ、より好ましくは０．０１８Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができる。

また、エアロゲル繊維体の８０℃における熱伝導率は、例えば、０．０３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができ、好ましくは０．０２７Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができ、より好ましくは０．０２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができる。

このように、エアロゲル繊維体は優れた断熱性を有するため、十分な断熱性を維持しつつ薄型化することができる。具体的に、エアロゲル繊維体の厚さは、例えば、１〜１００ｍｍの範囲とすることができ、好ましくは１〜５０ｍｍの範囲とすることができ、より好ましくは１〜２０ｍｍの範囲とすることができ、さらにより好ましくは１〜１０ｍｍの範囲とすることができる。断熱層１０の厚さを低減することにより、当該断熱層１０の可撓性を向上させることもできる。

また、断熱層１０としては、例えば、ナノ粒子の圧縮成形体を用いることもできる。この圧縮成形体は、ナノ粒子を圧縮成形して製造することのできる断熱性の構造体である。

圧縮成形体を構成するナノ粒子としては、例えば、その一次粒子の平均直径が１〜１００ｎｍの範囲のものを用いることができる。ナノ粒子の一次粒子の平均直径は、好ましくは１〜５０ｎｍの範囲とすることができ、より好ましくは１〜２５ｎｍの範囲とすることができ、さらに好ましくは１〜１５ｎｍの範囲とすることができ、特に好ましくは１〜１０ｎｍの範囲とすることができる。なお、この平均直径は、ナノ粒子の真密度（ｇ／ｍ^３）を「ａ」、ナノ粒子の比表面積（ｍ^２／ｇ）を「Ｓ」とした場合に、式「Ｄ＝６／（ａ×Ｓ）」で算出される換算粒子直径Ｄ（ｍ）である。例えば、シリカの真密度は２．２×１０^６ｍ^２／ｇであるため、比表面積が３００ｍ^２／ｇであるシリカナノ粒子の平均直径（換算粒子径）は約９ｎｍと算出される。

また、ナノ粒子としては、耐熱性に優れた無機材料からなるナノ粒子（無機ナノ粒子）を好ましく用いることができる。無機ナノ粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の金属酸化物からなるナノ粒子を好ましく用いることができる。

中でも、シリカからなるナノ粒子（シリカナノ粒子）を用いることにより、圧縮成形体の断熱性を効果的に高めることができる。シリカナノ粒子としては、気相法により製造される乾式シリカ（いわゆるフュームドシリカ）、又は液相法により製造される湿式シリカを好ましく用いることができる。

また、圧縮成形体は、ナノ粒子に加えて、繊維材料をさらに含有することができる。圧縮成形体は、繊維材料を含有することにより、屈曲等の変形時にも亀裂の形成等による断熱性の低下を伴わない、優れた可撓性を有することができる。

この繊維材料としては、耐熱性に優れた無機材料からなる繊維（無機繊維）を好ましく用いることができる。無機繊維としては、例えば、ガラス繊維や、アルミナ繊維等のセラミックス繊維を用いることができる。

断熱層１０が収容される外装袋２０は、無機繊維の織布からなる袋状体である。外装袋２０を構成する無機繊維としては、例えば、ガラス繊維や、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維等のセラミックス繊維を好ましく用いることができる。また、無機繊維の織布としては、フッ素樹脂コーティングが施されたものを好ましく用いることができる。

外装袋２０は、無機繊維から構成されるため、耐熱性に優れ、しかも、織布から構成されるため、それ自身の発塵性が低い。

そして、本発明において特徴的なことの一つは、図１〜図３に示すように、上述のような断熱層１０及び外装袋２０を有する本断熱体１が、当該外装袋２０内において当該断熱層１０を被覆する発塵防止層３０をさらに有する点である。

この発塵防止層３０は、無機繊維の不織布からなる。そして、発塵防止層３０は、外装袋２０内において、断熱層１０の表面全体を覆うように配置される。すなわち、発塵防止層３０は、断熱層１０を収容し、且つ外装袋２０内に収容される袋状体である。

発塵防止層３０を構成する無機繊維としては、例えば、ガラス繊維や、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維等のセラミックス繊維を好ましく用いることができる。

このような発塵防止層３０は、本断熱体１からの発塵を効果的に防止することができる。すなわち、発塵防止層３０を構成する不織布は、ランダムに配向した無機繊維が三次元的に絡み合って構成されているため、外装袋２０内において、断熱層１０から発生した塵埃を効果的に捕捉することができる。

また、発塵防止層３０が断熱層１０の表面に直接接触して配置されることにより、当該断熱層１０の外表面のうち、発塵防止層３０と接触している表面からの塵埃の発生を効果的に防止することができる。

したがって、本断熱体１においては、断熱層１０が発塵防止層３０内に収容されることにより、当該断熱層１０から発生した塵埃が当該発塵防止層３０外に漏出することを効果的に防止することができる。

本断熱体１は、図１〜図３に示すように、断熱層１０と、発塵防止層３０を構成する２つの無機繊維製不織布３１，３２と、外装袋２０を構成する２つの無機繊維製織布２１，２１と、から製造することができる。

すなわち、まず、シート状に成形された１つの断熱層１０を、一方の不織布３１と他方の不織布３２とで挟む。そして、互いに重なり合った、一方の不織布３１の外周部分３１ａと、他方の不織布３２の外周部分３２ａと、を無機繊維糸（例えば、ガラス繊維糸）で縫合して、断熱層１０を被覆する袋状の発塵防止層３０を形成する。

次に、断熱層１０を収容した発塵防止層３０を、一方の織布２１と他方の織布２２とで挟む。そして、互いに重なり合った、一方の織布２１の外周部分２１ａと、他方の織布２２の外周部分２２ａと、を無機繊維糸（例えば、ガラス繊維糸）で縫合して、発塵防止層３０を被覆する外装袋２０を形成する。

このように、本断熱体１は、無機繊維の織布からなる外装袋２０を有しつつ、エアロゲル繊維体等の断熱性に優れた断熱層１０を有することができ、しかも発塵防止層３０を有することによって当該断熱層１０に由来する発塵を効果的に防止することができる。したがって、本断熱体１は、例えば、半導体、液晶、電子部品の製造装置に施工される断熱材として好ましく用いることができる。

図４は、本断熱体１が、断熱の対象となる配管１００の外周を覆うように施工された断熱構造２の一例を示す。この配管１００は、例えば、半導体等の製造装置に接続される、加熱された流体を輸送するための配管である。本断熱体１は、優れた断熱性、耐熱性、低発塵性及び可撓性を兼ね備えることができるため、例えば、外径が６〜２５ｍｍの範囲である細い配管１００においても、当該配管１００の外周に沿って適切に配置することができる。

図５には、本断熱体１の他の側面について、図３と同様の断面を示す。図５に示すように、本断熱体１は、発塵防止層３０と外装袋２０との間に配置された、加熱用の発熱体４０をさらに有している。この例において、発熱体４０は通電によって発熱する電熱線である。

また、発熱体４０は、発塵防止層３０と外装袋２０との間に配置された、無機繊維の織布からなる支持層５０に取り付けられている。この支持層５０を構成する無機繊維としては、例えば、ガラス繊維や、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維等のセラミックス繊維を好ましく用いることができる。

そして、電熱線からなる発熱体４０は、ガラス繊維糸等の無機繊維糸により支持層５０に縫い付けられている。さらに、この支持層５０は、ガラス繊維糸等の無機繊維糸により外装袋２０に縫い付けられてもよい。

本断熱体１の発熱体４０は、外装袋２０を介して対象物を加熱することができる。すなわち、図４に示すように、本断熱体１を配管の外周を被覆する場合には、外装袋２０を介して発熱体４０が当該配管の外周に沿って配置されるように本断熱体１を施工する。具体的に、この場合、配管の径方向外側に向けて、当該配管の外表面、本断熱体１の外装袋２０、発熱体４０、発塵防止層３０、断熱層１０が順次積層されることとなる。

図６には、本断熱体１のさらに他の側面について、図３と同様の断面を示す。図６に示すように、本断熱体１は、発塵防止層３０と外装袋２０との間に配置された発熱体４０を有している。

そして、この発熱体４０が縫い付けられている支持層５０は、発塵防止層３０を収容する袋状体として形成されている。すなわち、本断熱体１においては、断熱層１０を収容する発塵防止層３０が、無機繊維の織布からなる支持層５０及び外装袋２０により二重に被覆されている。

次に、本断熱体１の具体的な実施例について説明する。

［実施例］
実施例においては、本断熱体１の発塵性を評価した。

断熱層１０としては、シリカ繊維の不織布である繊維基材にシリカエアロゲルが充填されてなるエアロゲル繊維体（Ｐｙｒｏｇｅｌ６６５０、ＡｓｐｅｎＡｅｒｏｇｅｌｓＩｎｃ.）を用いた。外装袋２０としては、厚さ０．５ｍｍのガラスクロス（ガラス繊維の織布）から形成された袋状体を用いた。発塵防止層３０としては、厚さ５ｍｍのガラス繊維マット（ガラス繊維の不織布）から形成された袋状体を用いた。

そして、本断熱体１として、断熱層１０が発塵防止層３０に収容され、さらに当該発塵防止層３０が外装袋２０内に収容された断熱体（断熱体Ａ）を製造した。また、発塵防止層３０を有しない点以外は本断熱体１と同じ構造（すなわち、断熱層１０が外装袋２０により直接被覆された構造）を有する断熱体（断熱体Ｘ）も製造した。

これら２種類の断熱体Ａ，Ｘの発塵性を評価した。発塵性の評価においては、まず、クリーン化した所定容積のチャンバー内に、振動可能な試料台を備えた振動装置（ＢＡＬＬＶＩＢＲＡＴＯＲＳ、エクセン株式会社）と、パーティクルカウンター（ＫＣ−２２Ｂ、株式会社オンテック）と、を設置した。

そして、２種類の断熱体Ａ，Ｘのいずれか１つを、振動装置の試料台に載置し、次いで試料台の振動を開始した。次いで、試料台を１分間振動させた後、振動を停止し、パーティクルカウンターによって、チャンバー内で発生した微粒子の数を１分間測定した。なお、比較例として、試料台に何も載せることなく同様に微粒子の数を測定した。

図７に発塵性の評価結果を示す。図７において、横軸は、測定された微粒子のサイズ（直径）を示し、縦軸は、チャンバー内の３００ｃｍ^３の空気中で測定された各サイズの微粒子の数（個／３００ｃｍ^３）を示す。また、図７において、白抜きの棒グラフは比較例の結果を示し、黒塗りの棒グラフは断熱体Ｘの結果を示し、ハッチングを付した棒グラフは断熱体Ａの結果を示す。

図７に示すように、発塵防止層３０を有しない断熱体Ｘについては、比較例に比べて顕著に多い微粒子が検出され、さらに、比較例においては検出されないサイズの微粒子も検出された。

これに対し、発塵防止層３０を有する断熱体Ａについて検出された微粒子の数は、比較例と同程度であった。すなわち、断熱体Ａにおいては、発塵防止層３０を有することにより、発塵が確実に防止されていることが確認された。

本発明の一実施形態に係る断熱体の一側面について、これを構成する部材の一例を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る断熱体の一例についての平面図である。図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断熱体の断面図である。本発明の一実施形態に係る断熱構造の一例についての斜視図である。本発明の一実施形態に係る断熱体の他の側面についての断面図である。本発明の一実施形態に係る断熱体のさらに他の側面についての断面図である。本発明の一実施形態に係る断熱体の発塵性を評価した結果の一例を示す説明図である。

符号の説明

１断熱体、２断熱構造、１０断熱層、２０外装袋、２１，２２無機繊維の織布、３０発塵防止層、３１，３２無機繊維の不織布、４０発熱体、５０支持層。

Claims

断熱層と、
前記断熱層を収容する、無機繊維の織布からなる外装袋と、
前記外装袋内において前記断熱層を被覆する、無機繊維の不織布からなる発塵防止層と、
を有する
ことを特徴とする断熱体。
前記発塵防止層と前記外装袋との間に配置された、加熱用の発熱体をさらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載の断熱体。
前記断熱層は、エアロゲルが充填された繊維体からなる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の断熱体。