JP2014169786A

JP2014169786A - 遮熱保温構造

Info

Publication number: JP2014169786A
Application number: JP2014019957A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Noguchi; 修平野口; Ayano Noguchi; 彩乃野口
Original assignee: Nippon Syanetsu Co Ltd
Current assignee: Nippon Syanetsu Co Ltd
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2014-09-18
Also published as: JP3196720U

Abstract

【課題】タンク、配管或いは乾燥炉等容器や炉の外壁側に、アルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材を取り付ける事により保温性を高める遮熱保温構造を提供するものである。
【解決手段】タンクや配管或いは乾燥炉等容器や炉等の外側に、アルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材からなる外面を有する遮熱材を直接貼り付けたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、タンク、配管或いは乾燥炉等、容器や炉等から出る熱を阻止する遮熱保温構造を提供するものである。

従来から、タンクや配管或いは乾燥炉等は、周囲をグラスウールやロックウール断熱材等で覆い、その上から板金加工されているものが殆どである。
例えば、断熱材の外面側をアルミ箔、ステンレス薄板などで被覆し、適当な箇所にホックを設けた遮熱カバーがある。この遮熱カバーは、排気管等の外周に巻き付けたときの重なり部分をホックで固定するように構成されている（特許文献１参照）。

登録実用新案第３１１０３９４号公報

その為次のような問題があった。
タンクや配管或いは乾燥炉等容器や炉等には、内部を気体や液体等流体が流れているか又は保管されている。これら、容器や炉等内の温度が外気温より高ければ熱は内部から屋外側に移動する。又、容器や炉等の表面から屋外側に移動する熱は伝導熱、対流熱、輻射熱の３形態であるが、中でも輻射熱の量は最も大きい。

容器や炉等から屋外側に移動する熱を阻止する為、容器や炉等の外側にグラスウールやロックウール等断熱材が使用されている。しかし、これら断熱材は伝導熱を阻止する効果は大きいものの、対流熱や輻射熱を阻止する事は難しく充分な保温効果は望めないという問題があった。

グラスウールやロックウール断熱材は、鉱物を繊維化し綿状にしたもので、湿気を帯びると断熱性は大幅に低下してしまうという問題がある。又、物がぶつかると破損しやすい事もあり、容器や炉等の周囲は金属製の板でカバーしなければならずコストアップにもなっていた。

又、断熱性を高めようとすると断熱材の密度や厚みを厚くすることとなるが、容積が大きくなり余分のスペースが必要になるという問題もある。

又、特許文献１のような構成では、ホックを設けた箇所において巻き付けを固定していることから、ホックを設けていない大部分の箇所には隙間が生じる。また、巻き付けによって生じる応力が一様にならないことから、断熱材と排気管等の間に空間が生じる場合がある。そのため、これらの隙間等から輻射熱が外側へ放射されることになり、高い遮熱効果や保温効果を得ることが困難になるという問題がある。

本発明は、これらの問題を解決する為になされたものである。

本発明に係る遮熱保温機構は、タンクや配管或いは乾燥炉等容器や炉等の外側に、輻射熱に対して高反射率の素材からなる外面を有する遮熱材を直接貼り付けたことを特徴とする。

また、前記遮熱材は、前記輻射熱に対して高反射率の素材の片面にポリエステルやガラス等化学繊維シートを積層したもので、前記タンクや配管或いは乾燥炉等容器や炉等の外壁の外側に前記ポリエステルやガラス等化学繊維シート、更にその外側に前記輻射熱に対して高反射率の素材が配置されるよう取り付けたことを特徴とする。

また、前記輻射熱に対して高反射率の素材を有する遮熱材の厚みは、０．２ミリメートル以下であることを特徴とする。

また、前記遮熱材は、前記輻射熱に対して高反射率の素材に前記ポリエステルやガラス等化学繊維シートを接着又は溶着したことを特徴とする。

また、前記輻射熱に対して高反射率の素材の表面に、電食を防ぐ高分子ポリマー系の高透過樹脂フィルム等を取り付けたことを特徴とする。

本発明の最も大きなメリットは、タンク、配管或いは乾燥炉等容器や炉の外壁材の外側に、輻射熱に対して高反射率の素材からなる外面を有する遮熱材（例えば、厚さ０．１ミリメートル以下から４．０ミリメートル程度まで、望ましくは厚さ０．２ミリメートル以下）を、直接空気層も設けず取り付けるだけで大きな省エネ効果を生み出せることにある。

輻射熱に対して高反射率の素材からなる外面を有する遮熱材を僅か０．２ミリメートル以下の厚みとしてタンク等に直接貼りつけるので、断熱層を保護する板金工事が必要なく費用を大幅に削減することが出来る。又余分なスペースを必要としなくなった。

輻射熱に対して高反射率の素材からなる外面を有する遮熱材を、例えば容器、炉、管等の外壁材の外側（容器等の外壁材の外側に既に保温材による保温層が設けられている場合には、その外側）に、接着剤や接着テープで貼るだけなので作業は誰でも簡単に施工でき、この面でも大幅なコスト削減が可能である。

タンクにアルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材を取り付けた断面図である。遮熱試験４による温度測定方法を示す説明図である。遮熱試験４による測定温度の経時変化を示す説明図である。保温試験による温度測定方法を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
タンク１や配管或いは乾燥炉等容器や炉等から屋外側に移動する熱は、伝導熱、対流熱、輻射熱の３つの形態をとるが、中でも輻射熱の量が最も多いとされている。

この輻射熱をカットする方法として、アルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材が有効であることも知られている。

アルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材は、輻射熱に対する反射が大きな目的であるから、熱の照射側に空気層を設けて使用するのが一般的である。即ち、タンク、配管、或いは乾燥炉等容器や炉等の外壁とアルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材との間にスペーサー等を取り付け、静止空気層即ち空間を設けることがよいとされている。

しかし本発明は、従来とは全く逆の考え方で考案されたもので、静止空気層即ち空間の有無によらずに高性能の保温が出来るようにしたものである。

物質の輻射熱に対する反射率プラス放射率の和は壱である。例えば、アルミホイルの場合、輻射熱に対する反射率は９８パーセントくらいであるが、この場合の放射率は僅か２パーセントと言う事になる。即ち、僅かな熱しか放射されないという事である。

（実施例）
図１は、本発明の遮熱保温構造による実施例を示すもので、タンクにアルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材を取り付けた断面図である。
本実施例は、タンク１、配管或いは乾燥炉等容器や炉等の外壁の屋外側に、アルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材を直接取り付けるものである。このとき、タンク１、配管或いは乾燥炉等容器や炉等の外壁とアルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材との間には空間を持たず密着させて取り付けるものである。仮に、タンク１、配管或いは乾燥炉等容器や炉等の外壁とアルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材との間に空気等があると、タンク１、配管或いは乾燥炉等容器や炉等からの熱はこの空気に移動し、更にその外側のアルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材に伝導され、アルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材の外面から大気へと伝達される為、熱効率が低下することになる。

タンク１を例に本発明のメカニズムを詳しく説明する。
タンク１内部の温度が外気温より高くしかも内部の物質が気体である場合は、タンク１内の熱は伝導熱、対流熱、輻射熱の形態をとってタンク１外壁に伝達される。又、タンク１内部の物質が液体の場合は、伝導熱及び対流熱の形態をとって同様タンク１外壁に伝達される。これらタンク１外壁に伝達された熱は、伝導熱の形態をとってタンク１外壁表面に移動、再び伝導熱、対流熱、輻射熱の形態をとってタンク１外壁表面より大気に伝達される。

現在、タンク１の外側に施工されている断熱工法は、タンク１の外壁の外側にロックウールやグラスウールを巻きつけるように取り付け、更にその外側からワイヤーメッシュ等で固定している。しかし、そもそもこれら繊維系の断熱材は、内部に多くの空気を含ませることにより伝導熱を阻止するものである。従って、断熱材に含まれる空気が多ければ多いほど輻射熱はより通過しやすい事になる。又、タンク１外壁表面から放射された輻射熱がロックウールやグラスウールに照射されれば、ロックウールやグラスウールはこの輻射熱を吸収、再度輻射熱となって屋外側に放射される。従って、ロックウールやグラスウールは伝導熱に対しては効果的であるが、輻射熱に対しては殆ど阻止する事は難しいのである。一般的に、断熱材の輻射熱に対する反射率が５〜１０パーセントと言われているのは正しくこの事由である。

本発明は、タンク１の外壁の屋外側に静止空気層も設けず密着してアルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材を取り付けるものである。アルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材をタンク１の外壁に密着させる事で、アルミホイル３の低放射の性能を充分引き出す事が可能である。

アルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材は、アルミホイル３などが一般的に使用されるが、輻射熱に対する反射率は少なくても９５パーセント以上のものが好ましく、反射性能が高ければより高い性能を引き出す事が可能である。

アルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材は、アルミホイル３等の片面にポリエステルやガラス等化学繊維のシート２が接着又は溶着されている。ポリエステルやガラス等化学繊維シート２は、タンク１とアルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材の間に挟まれているが、これらのシート２は繊維が幾重にも重なったもので大幅な断熱性を向上させることが出来る。
更に、伝導熱が少なくなると言う事は、対流熱も現象する事と成り、大きな保温効果を生み出す事が出来るのである。

アルミホイル３の厚みは７〜１５ミクロン程度、一方ポリエステルやガラス等化学繊維シート２も０．１ミリ程度に圧縮して使用する為、両方合わせても０．２ミリメートル以下となる。なお、アルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材を有する遮熱材の厚みは、例えば０．１ミリメートル以下〜４．０ミリメート程度でも良いが、０．２ミリメートル以下が望ましい。

タンク１や配管等容器や炉が金属製である場合、アルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材との間に電食が起き、通常アルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材に腐食が発生する事がある。しかし本発明は、タンク１や配管等容器や炉等とアルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材の間にポリエステルやガラス等化学繊維シート２が使用されているためこの心配が全く無い。
上記のようにアルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材とポリエステルやガラス等化学繊維シート２とを積層させた遮熱材は、タンク１などの容器、炉、管等の外壁材の外側（容器等の外壁材の外側に既に保温材による保温層が設けられている場合には、その外側）に接着剤や接着テープを用いて貼り付け固定されている。

又、タンク１、配管或いは乾燥炉等容器や炉の外側に取り付けられたアルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材が、外部の金属と接触する場合も電食の恐れがある。この場合、アルミホイル３等輻射熱に対して高反射率の素材の表面に、高分子ポリマー系の高透過樹脂フィルム等を取り付け、これに対処する事が必要である。

この高分子ポリ系高透過樹脂フィルムは、アルカリ性等化学物質からの腐食も防止することが可能である。

タンク１、配管等で、内部の温度が外気温より低い場合、熱流は屋外側からタンク１、或いは配管内部に向かう。この場合も、屋外からの輻射熱を反射する事ができ大きな保温効果を得る事ができる。

[遮熱試験１]
沸騰した湯の入ったやかん１０リットルの外表面の一部に、厚さ０．１ミリメートルの遮熱材（ＴＨＢ−ＣＸ）を１０センチ角位の大きさに切り貼り付け、サーモグラフィーで温度を測定した。

[結果１]
遮熱未施工部分のやかんの外壁温度は９５．３℃なのに、厚さ０．１ミリメートルの遮熱材（ＴＨＢ−ＣＸ）を貼った表面温度は２８．２℃であった。

[考察１]
僅か、０．１ミリメートルの遮熱施工と未施工部分の温度差が６７．１℃にもなり、大きな保温効果があるのがはっきり確認できる。勿論、指で遮熱施工表面を押すとやかん内部の温度を拾ってしまうので熱さを感じるが、やかんから１センチ程手を離すと体感的にも全く熱さを感じなかった。

[遮熱試験２]
氷を入れた１０リットルのやかんの外表面の一部に、厚さ０．１ミリメートルの遮熱材（ＴＨＢ−ＣＸ）を１０センチ角位の大きさに切り貼り付け、サーモグラフィーで温度を測定した。

[結果２]
遮熱未施工部分のやかんの外壁温度は４７．９℃なのに、厚さ０．１ミリメートルの遮熱材（ＴＨＢ−ＣＸ）を貼った表面温度は２４．８℃であった。

[考察２]
遮熱施工と未施工部分のやかん表面温度差が２３．１℃にもなり、大きな保温効果があるのがはっきり確認できる。

[遮熱試験３]
塗装部品乾燥炉の屋外側に、１メートル角の大きさに切断した厚さ０．１ミリメートルの遮熱材（ＴＨＢ−ＣＸ）を貼り、サーモグラフィーで表面温度を測定した。

[結果３]
建屋内部の温度が２０℃であった。遮熱未施工の乾燥炉の表面温度は４５．１℃に対し、遮熱施工表面は２４．５℃であった。

［考察３]
タンクの温度測定同様、遮熱施工部と未施工部の温度差は２０．６℃と大きな保温効果がある事が解かった。

［遮熱試験４］
乾燥炉等の炉体に遮熱材（ＴＨＢ−ＦＸ、ＴＨＢ−Ｘ、ＴＨＢ−ＣＸ）を直貼りし、遮熱材の厚みや種類による遮熱性能を検証する。

図２は、遮熱試験４による温度測定方法を示す説明図である。ヒーター１１は、例えば定格１０００Ｗの遠赤外線ヒーターである。炉体に見立てる鉄板Ａは、サイズが３００×３００×０．８ミリメートルのガルバニウム鋼板（表面黒色）である。鉄板Ａはヒーター１１から適当に離間して固定設置されている。ヒーター１１の背後側となる鉄板Ａ表面には、遮熱材Ｂ，Ｃ，Ｄが直貼りされている。即ち、室内側（炉体外側面）に各遮熱材Ｂ，Ｃ，Ｄを貼り付けた状態を疑似的に生じさせている。遮熱材Ｂは厚さが０．２ミリメートルのＴＨＢ−ＦＸ、遮熱材Ｃは厚さが０．２ミリメートルのＴＨＢ−Ｘ、遮熱材Ｄは厚さが０．１ミリメートルのＴＨＢ−ＣＸである。なお、各遮熱材Ｂ，Ｃ，Ｄは、耐熱性を備えた両面テープ等を用いて鉄板Ａに貼り付けられている。

温度センサ１２は、複数個所の測定温度を記録するサーモレコーダ等に配線接続されている。遮熱材Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ外側表面（屋外面）にアルミホイルを備えている。遮熱材Ｂは、外側のアルミホイルＢ１を剥離し、遮熱材Ｂ本体に温度センサ１２を取り付け、当該温度センサ１２をアルミホイルＢ１で覆った状態で温度測定を行った。遮熱材Ｃは、外側のアルミホイルＣ１を剥離し、遮熱材Ｃ本体に温度センサ１２を取り付け、当該温度センサ１２をアルミホイルＣ１で覆った状態で温度測定を行った。遮熱材Ｄは、外側のアルミホイルは構造上剥離が困難であるため、この遮熱材Ｄのアルミホイル表面に温度センサ１２を取り付け、温度センサ１２を取り付けた遮熱材Ｄ表面をアルミホイルＤ１で覆った状態で温度測定を行った。また、鉄板Ａの適当な箇所に温度センサ１２（図示省略）を取り付け、鉄板Ａのヒーター１１側温度測定を行った。なお、室内温度２１．０℃、湿度４１％の環境で試験を実施した。

［結果４］
図３は、遮熱試験４による測定温度の経時変化を示す説明図である。図中、縦軸は測定温度（℃）、横軸は経過時間（分）である。
ヒーター１１によって鉄板Ａを加熱したときの、温度センサ１２による各部の測定温度を下記の表１に示す。なお、表１の各数値単位は［℃］である。

サーモグラフィーにより測定した鉄板Ａ、遮熱材Ｂ、遮熱材Ｃ、遮熱材Ｄの各温度を下記に示す。下記（１）〜（５）の「鉄板Ａ」は、遮熱材Ｂ，Ｃ，Ｄを取り付けた鉄板Ａ表面の温度である。また、下記の「遮熱材Ｂ」は、温度センサ１２を覆っているアルミホイルＢ１の外側表面の温度である。また、下記の「遮熱材Ｃ」は、温度センサ１２を覆っているアルミホイルＣ１の外側表面の温度である。また、下記の「遮熱材Ｄ」は、温度センサ１２を覆っているアルミホイルＤ１の外側表面の温度である。
（１）鉄板Ａ：３０．０℃時
遮熱材Ｂ：１９．２℃ 遮熱材Ｃ：２１．５℃ 遮熱材Ｄ：１９．７℃
（２）鉄板Ａ：５０．０℃時
遮熱材Ｂ：２１．２℃ 遮熱材Ｃ：２２．３℃ 遮熱材Ｄ：２０．４℃
（３）鉄板Ａ：７０．０℃時
遮熱材Ｂ：２１．４℃ 遮熱材Ｃ：２３．０℃ 遮熱材Ｄ：２２．８℃
（４）鉄板Ａ：９０．０℃時
遮熱材Ｂ：２２．４℃ 遮熱材Ｃ：２３．９℃ 遮熱材Ｄ：２３．２℃
（５）鉄板Ａ：１１０．０℃時
遮熱材Ｂ：２３．４℃ 遮熱材Ｃ：２４．７℃ 遮熱材Ｄ：２４．０℃

［考察４］
温度センサ１２による測定において、鉄板Ａ即ち熱源側温度が１００．１℃の時、遮熱材Ｂ，Ｃ，Ｄの温度は８５．１〜８８．２℃となり、１１．９〜１５．０℃の温度差が生じる。いずれの遮熱材温度も、炉体（鉄板Ａ）の温度上昇に比例しており、熱源側温度は各遮熱材のアルミホイル表面まで移動する事が解かる。
また、温度センサ１２によって測定した各遮熱材の外側アルミホイルの内側温度は、遮熱材Ｃ（ＴＨＢ−Ｘ）と遮熱材Ｄ（ＴＨＢ−ＣＸ）は殆ど同じ温度であるが、遮熱材Ｂ（ＴＨＢ−ＦＸ）はそれより若干低い事が解かる。この測定結果から、前述の遮熱試験１〜３において、遮熱材としてＴＨＢ−ＦＸ、ＴＨＢ−Ｘを用いた場合でも、概ね同様な結果となることが解かる。
また、温度センサ１２ならびにサーモグラフィーによる測定結果から、炉体（鉄板Ａ）の温度、即ち熱源側温度が１８．９℃から１０８．９℃まで９０℃上昇した場合でも、各遮熱材の外側表面温度は３〜４℃程度の上昇となり、遮熱材Ｂ，Ｃ，Ｄの高い断熱性が解かる。

［保温試験］
炉体表面温度が１５０℃以上の状態で、保温性能を確保できるかを検証する。

図４は、保温試験による温度測定方法を示す説明図である。図中、ヒーター１１および鉄板Ａは、遮熱試験４において使用したものと同一であり、また同様に設置固定されている。図４の鉄板Ａは、ヒーター１１の背後側表面に、アルミホイルＥ，Ｆが適当に離間して貼り付けられている。アルミホイルＥ，Ｆは例えば厚さ７ミクロンであり、アルミホイルＥは、例えば自身の外周囲部分のみを鉄板Ａ表面に接着しており、アルミホイルＦは、一方の表面全体を鉄板Ａ表面に接着している。即ち、アルミホイルＥは空気層を設けて鉄板Ａに接着されており、アルミホイルＦは片面全体を鉄板Ａ表面に直貼りされている。これらアルミホイルＥ，Ｆならびに鉄板Ａの温度を、放射温度計とサーモグラフィーによって測定した。なお、室内温度２３．５℃、湿度３３％の環境で試験を実施した。また、ここで使用したサーモグラフィーは、最高１５０℃まで測定可能なものである。

［結果］
ヒーター１１によって鉄板Ａを加熱したときの測定点ａ，ｂ，ｃの各温度を下記の表２に示す。なお、表２の各数値単位は［℃］である。

［考察］
放射温度計による測定において、鉄板Ａの温度が１７１℃の時、アルミホイルＥ，Ｆの表面温度は３９．４〜３２．２℃で、アルミホイルの高い保温性能が解かる。また、サーモグラフィーによる測定でも、放射温度計を用いたときに比べて３〜４℃の差はあるものの、保温性能は同様の傾向であることが解かる。
この試験では、空気層を設けたアルミホイルＥよりも鉄板Ａに完全密着させたアルミホイルＦの方が５〜７℃低い温度を示した。

図１に示した本実施例の遮熱保温構造は、遮熱材を炉体等に密着させたものであるが、保温試験の結果から解かるように、アルミホイル等の素材を炉体に密着させた場合でも一定の保温効果が得られる。さらに高い保温効果を得る必要がある場合には、例えば遮熱材の外側表面のアルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材と、これに積層されたポリエステルやガラス等化学繊維シートとの間に、空気層などの空間を設けるように構成するとよい。なお、前述の遮熱試験１〜４は、いずれもアルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材とポリエステルやガラス等化学繊維シートとを密着させた遮熱材によって試験を行ったものである。

１タンク
２シート
３アルミホイル
１１ヒーター
１２温度センサ

Claims

タンクや配管或いは乾燥炉等容器や炉等の外側に、輻射熱に対して高反射率の素材からなる外面を有する遮熱材を直接貼り付けたことを特徴とする遮熱保温構造。
前記遮熱材は、前記輻射熱に対して高反射率の素材の片面にポリエステルやガラス等化学繊維シートを積層したもので、前記タンクや配管或いは乾燥炉等容器や炉等の外壁の外側に前記ポリエステルやガラス等化学繊維シート、更にその外側に前記輻射熱に対して高反射率の素材が配置されるよう取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の遮熱保温構造。
前記輻射熱に対して高反射率の素材を有する遮熱材の厚みは、０．２ミリメートル以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の遮熱保温構造。
前記遮熱材は、前記輻射熱に対して高反射率の素材に前記ポリエステルやガラス等化学繊維シートを接着又は溶着したことを特徴とする請求項２に記載の遮熱保温構造。
前記輻射熱に対して高反射率の素材の表面に、電食を防ぐ高分子ポリマー系の高透過樹脂フィルム等を取り付けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の遮熱保温構造。