JP4895029B2

JP4895029B2 - 真空断熱材

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Publication number: JP4895029B2
Application number: JP2007097310A
Authority: JP
Inventors: 恵司大嶋; 伸松本; 智行松下
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2027-04-03
Also published as: JP2008256038A

Description

この発明は、断熱対象への熱の侵入を抑える真空断熱材に関する。

冷凍機の冷却端の低温部は、液体窒素の沸点等の低温まで冷却する。このような低温部を断熱するためには、熱伝達（熱伝導・熱対流・熱放射（輻射））による低温部への熱の侵入を遮断する必要がある。そこで、冷凍機の冷却端の低温部は、真空容器の内部に設置されるとともに、ＳＩ（スーパーインシュレーション）と呼ばれる真空断熱材で覆われて熱遮蔽される。この真空断熱材は、熱反射率が高い（熱放射率が低い）熱放射シートと断熱ネットとを複数枚積層したものであり、高い熱遮蔽を実現している。

続いて、この真空断熱材について図を参照しつつ説明する。図１４は従来技術による真空断熱材の一例の構成を示す斜視図である。この真空断熱材１は、例えば厚さ１０数μｍのポリエステル樹脂シートの両面にアルミニウムなどの金属を蒸着して金属層を形成した熱反射シート１ａと、ポリエステル繊維を開口の大きな網目状（ネット状）に数１００μｍの厚さに編んだ樹脂ネットである断熱ネット１ｂと、を交互に３〜２０層程度積層したものである。熱反射シート１ａは、両面に熱反射率の高いアルミ蒸着膜による金属層を備えているため外部からの熱が殆ど反射されることとなり、断熱対象への熱放射率を低くしている。断熱ネット１ｂは、二枚の隣り合う熱反射シート１ａが互いに接触して両者間の断熱効果が薄れることを防止するために用いられる。このような真空断熱材１は、金属層が離れて多層に設けられているため、外部から侵入する輻射熱を数分の１から数１０分の１に低減する。

しかしながら、この真空断熱材１の断熱ネット１ｂの材料であるポリエステル繊維は、真空中ではその繊維の表面から多くのガスを放出する。真空容器内を高真空排気装置等で１０^−２Ｐａ程度以下に連続的に排気している場合には問題を生じないが、真空容器を封じ切りにする場合には、この放出ガスによって、真空容器の内圧が短時間で１０^−２Ｐａ以上に上昇し、真空による断熱効果が低下してしまうことが問題となる。

そこで、本発明者等は、ガス放出量が少なく、断熱効果が高く、施工性に優れ、且つ低コストの真空断熱材を発明し、特許出願を行った。そして、その特許出願は出願公開がされ、特許文献１（特開２００４−１１６５９３号公報）として、開示されている。この従来技術について図を参照しつつ説明する。

図１５は他の従来技術による真空断熱材の一例の構成を示す斜視図である。図１６は断熱反射部材の断面図である。図１７は真空断熱材の断面図である。
この真空断熱材２は、図１５で示すように、凸部２ｂを有する断熱反射部材２ａを多層に積層したものである。断熱反射部材２ａは、図１６で示すように、積層した時の接触面積を小さくするための半球形突起等の凸部２ｂがエンボス加工により成形加工されたアルミシート２ｃと、このアルミシート２ｃの片面に焼き付け塗布され、塑性変形を抑制し且つ凸部２ｂの接触部の熱抵抗を高める熱絶縁用兼補強用膜としてのフッ素樹脂膜２ｄと、を備える。凸部２ｂは幅方向及び奥行き方向に並べて多数設けられる。このような断熱反射部材２ａの積層時には、図１５，図１７で示すように、上下の凸部２ｂの位置をそのピッチの１／２分ずつ幅方向及び奥行き方向にずらしつつ積層して上下方向で距離を確保しており、誤って凸部２ｂが上下で嵌め込まれるような事態の発生を防止する。この真空断熱材２は、アルミシート２ｃにフッ素樹脂膜２ｄを焼き付け塗装した構成なので、ガス放出量が少なくて真空に封じ切っても断熱効果の持続時間が長く、コストも安く、施工性にも優れる。

また、図１６に示す断熱反射部材２ａに代えて、断面形状は図１６の断熱反射部材２ａと同じであるが材料を異ならせた他の断熱反射部材を用いる真空断熱材（図示せず）もある。この断面反射部材は、図１６のアルミシート２ｃに代えて１０数μｍのポリエステル樹脂シート材にエンボス加工により多数の凸部を形成してなる樹脂シートと、フッ素樹脂膜２ｄに代えて断面部材の少なくとも片面にアルミニウム・銅などの金属を蒸着して形成した金属層と、を備えるものである。このような断熱反射部材を積層した真空断熱材は、真空容器内で排気が常時なされているならば、断熱効果も高く十分に使用が可能である。
従来技術の真空断熱材はこのようなものである。

特開２００４−１１６５９３号公報（段落番号００１５〜００２１，図１）

先に説明した従来技術による真空断熱材１，２では、真空断熱をする対象物が平面板状の対象物では良好であるが、真空断熱をする対象物が特に棒状・円柱状の対象物に対しては断熱効果が平面板状の対象物と比較して高くないという問題があった。この点について図を参照しつつ説明する。なお、この説明では図１４で示した真空断熱材１を念頭において説明する。図１８は、棒状・円柱状の断熱対象に巻き回された真空断熱材の説明図である。

真空断熱材１は、図１８で示すように、小径の棒状・円柱状の断熱対象の外周に多層に巻き回されることになる。このように構成された真空断熱材１における外周側から内周側の低温端３への熱伝達について説明する。真空断熱材１における熱伝達の主要因は２つあり、それは熱放射と熱伝導である。なお、他に熱対流があるが、熱対流は、流体内で温度の高い部分は上昇し、低い部分は下降して熱が移動するというものであり、冷凍機の冷却端の低温部は気体が排気される真空容器の内部に設置されているため熱対流を考慮しなくても良い。

熱放射は、電磁波によって高温部から低温部に向かって、空気中を透過して熱が移動する現象である。熱放射は、電磁波が届く範囲だけが暖かくなり、電磁波が障害物などで遮られると伝わらない。
真空断熱材１における熱放射による熱流入経路は、図１８で示すように、半径方向の矢印と同じ方向である。熱反射シート１ａは、電磁波を内周側へ放射しにくい物質、つまり電磁波を外周側へ反射する物質であるアルミニウムや銅などの金属層を有するものであり、このような熱反射シート１ａが多層に形成されているので、熱は外周側へ反射されて熱放射による熱流入を抑制する。
特に、図１８では低温端と接する最内周側と真空容器の内周面と面する最外周側では熱放射シート１ａの金属層が面するように配置して、低温端側から外側へ寒冷を熱放射しないようにし、同様に最外周から内側へ高熱を熱放射しないようにしている。熱放射はこのようなものである。

続いて、熱伝導について説明する。熱伝導は、熱が固体内部で高温部から低温部に向かって移動する現象である。
真空断熱材１における熱伝導による熱流入経路は、図１８で示すように、半径方向の矢印のように接触箇所を通じて熱反射シート１ａ→断熱ネット１ｂ→熱反射シート１ａと伝導していく半径方向熱伝導と、円周方向の矢印のように熱反射シート１ａを円周方向に熱伝導する円周方向熱伝導と、がある。

半径方向熱伝導では、接触熱抵抗を大きくすることで半径方向熱伝導を伝わりにくくすることができる。
接触熱抵抗を大きくするためには、熱反射シート１ａと断熱ネット１ｂを軽くして接触圧力（押し付け力）を小さくし、また断熱ネット１ｂでは網目を粗くするなどして熱反射シート１ａと断熱ネット１ｂとの間の接触面積を減らすというものである。

しかしながら、円周方向熱伝導では、何ら熱伝導を遮るものがなく、円周方向熱伝導は起こりやすいという問題があった。上記の半径方向熱放射や半径方向熱伝導の抑制に加えて、円周方向熱伝導も起こりにくいようにして、断熱効果をより高めたいという要請があった。

また、先に説明した従来の真空断熱材１は、ポリエステル樹脂シートを用いるためガスが発生するが、アルミ蒸着された熱反射シート１ａの金属層で挟まれているため、ガスの行き先がなく、各層間に残留したガスが抜けにくいという問題も生じていた。

そこで、本発明は上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、棒状の断熱対象に積層された熱反射層や断熱層という各層の半径方向の熱抵抗に殆ど影響を与えることなく周方向の熱抵抗も大きくするとともに、各層間の残留ガスを排気しやすくして各層が劣化するおそれを抑制し、全体的に高くなった断熱効果を長期間維持するような低コストの真空断熱材を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明の真空断熱材は、
放射熱を反射する熱反射層と、
熱伝導を少なくする断熱層と、
を備え、ｎ（ｎは１以上の自然数）層の熱反射層とｎ層の断熱層とを交互に積層して一方の面を熱反射層とし他方の面を断熱層とするか、または、（ｎ＋１）層の熱反射層とｎ層の断熱層とを交互に積層して両方の面を熱反射層とする真空断熱材であって、
熱反射層は、熱反射層上の熱伝導経路を遮断するための多数の孔を備え、この熱反射層の孔は、一定長さの直線孔に加えてその両端に丸孔を組み合わせた孔であることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る発明の真空断熱材は、
請求項１に記載の真空断熱材において、
前記熱反射層の孔は、直線上において破線状に複数の孔を設けたものであり、孔と孔との間の連通部の長さは、孔の長さよりも短いことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る発明の真空断熱材は、
請求項２に記載の真空断熱材において、
前記熱反射層の孔は、熱反射層上の全面において千鳥状に設けられることを特徴とする真空断熱材。

また、本発明の請求項４に係る発明の真空断熱材は、
請求項３に記載の真空断熱材において、
前記熱反射層の孔の短手方向に隣接する孔間の長さをピッチＰとするとき、孔の短手方向の熱反射層の長さＬは、ピッチＰのｎ（ｎは２以上の自然数）倍であることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る発明の真空断熱材は、
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の真空断熱材において、
樹脂シートの片面または両面にアルミニウム・銅などの金属を蒸着して金属層を形成するとともに金属層および樹脂シートを貫通する孔を設けた熱反射シートと、
網目状の樹脂ネットである断熱ネットと、
を備え、ｍ（ｍは１以上の自然数）枚の熱反射シートとｍ枚の断熱ネットとを交互に積層して一方の面を熱反射シートとし他方の面を断熱ネットとするか、または、（ｍ＋１）枚の熱反射シートとｍ枚の断熱ネットとを交互に積層して両方の面を熱反射シートとする真空断熱材であって、
熱反射シートの金属層を前記熱反射層として機能させ、また、熱反射シートの樹脂シートおよび断熱ネットを前記断熱層として機能させることを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る発明の真空断熱材は、
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の真空断熱材において、
多数の凸部を有する樹脂シートの片面または両面にアルミニウム・銅などの金属を蒸着して金属層を形成した断熱反射部材を一枚用いたもの、または、凸部の点または線を接触部としつつｋ（ｋは２以上の自然数）枚積層したものであり、
断熱反射部材の金属層を前記熱反射層として機能させ、また、断熱反射部材の樹脂シートを前記断熱層として機能させることを特徴とする。

以上述べたような本発明によれば、棒状の断熱対象に積層された熱反射層や断熱層という各層の半径方向の熱抵抗に殆ど影響を与えることなく周方向の熱抵抗も大きくするとともに、各層間の残留ガスを排気しやすくして各層が劣化するおそれを抑制し、全体的に高くなった断熱効果を長期間維持するような低コストの真空断熱材を提供することことができる。

続いて、本発明を実施するための最良の形態について、図を参照しつつ説明する。図１は本形態の真空断熱材の説明図、図２は真空断熱材の低温端への取付の説明図である。ここに、従来技術と一部重複する点もあるが、説明の明瞭化のため再掲する。

本形態の真空断熱材１０は、熱反射シート１１、断熱ネット１２を備える。
熱反射シート１１は、例えば厚さ１０数μｍのポリエステル樹脂シートまたはポリイミド樹脂シートという樹脂シートの片面または両面にアルミニウム・銅などの金属を蒸着して金属層を形成したシートである。このような熱反射シート１１には孔１３および連通部１４が形成されている。孔１３は、図１で示すように、直線状に切れ込みを入れた直線孔であり、熱反射シート１１の表裏を貫通する。そして、一直線上に複数の孔１３を破線状に形成している。孔１３と孔１３との間は非切り込み部となる連通部１４が形成されており、孔１３は熱伝導を遮るが、連通部１４は熱伝導を可能とする。孔１３は熱反射シート１１の全面においては千鳥状に配置される。このような配置によりいわば連通部１４も千鳥状に配置され、熱伝導経路はつづら折り状となっている。
断熱ネット１２は、ポリエステル繊維を開口の大きな網目状（ネット状）に数１００μｍの厚さに編んだ樹脂ネットである。
ここに熱反射シート１１の金属層は熱反射層として機能し、また、熱反射シート１１の樹脂シートおよび断熱ネット１２は断熱層として機能する。孔１３により金属層および断熱層に表裏を貫通する孔が形成されている。

本形態の真空断熱材１０は特に棒状・円柱状の断熱対象の断熱に好適である。真空断熱材１０は、図２で示すように、円柱状の低温端３に巻き回されることとなる。このように巻き回したときに、孔１３は線状の切り込みから、わずかではあるが円周方向で拡開するため、熱伝導が確実に遮られる。このため、熱伝導の経路は、図２で示すように連通部１４を必ず通過する蛇行した経路となるため、熱伝導に時間を要し、円周方向に熱抵抗を高めている。
また、千鳥状の孔１３は、特に軸方向と平行であるので、巻き回し時に孔の拡開方向のみ力が加わり、強度的に強くなっている。

ここで図１で示すようにピッチＰは円柱状の低温端３の外周長さＬより小さくすれば、円周方向に多数の孔を形成することができ、ピッチＰを十分に小さくすれば良い。例えばＬ／Ｐを自然数ｎ（ｎは２以上）となるようにＰやＬを決定することで、円周方向にｎ分割された孔１３が形成され、円周方向に熱抵抗を高めることができる。また、連通部１４の長さを孔１３の長さよりも十分に短く構成しており、熱伝導可能な連通部１４を少なくしているため、この点でも熱抵抗を高めている。

なお、拡開した孔１３から半径方向へ放射熱により熱が侵入するおそれが生じるが、図２では孔１３を誇張して図示しており、実際は殆ど孔１３の開口面積は拡がらないため、熱の侵入は多くない。
このように本形態の真空断熱材１０は、半径方向の熱抵抗に殆ど影響を与えることなく円周方向の熱抵抗を高めているため、低温端３への熱を遮蔽する効果を高めることができる。

また、熱反射シート１１の樹脂シートや断熱ネット１２から放出されるガスは断熱ネット１２の網目や孔１３を通じて外部へ放出されるため、真空断熱材１０の内部にガスが滞留する、ということがなくなり、例えば、内圧上昇により金属層が裂けるという事態も起こらない。

このような真空断熱材１０は各種の形態が可能である。以下、図を参照しつつ説明する。図３は真空断熱材の断面図であり、図３（ａ）は第１例を示す図、図３（ｂ）は第２例を示す図、図３（ｃ）は第３例を示す図、図３（ｄ）は第４例を示す図である。図４は真空断熱材の断面図であり、図４（ａ）は第５例を示す図、図４（ｂ）は第６例を示す図、図４（ｃ）は第７例を示す図、図４（ｄ）は第８例を示す図である。

図３（ａ）に示す真空断熱材１０は、樹脂シート１１２の片面に金属を蒸着して金属層１１１を形成した熱反射シート１１と、断熱ネット１２と、を備えるものであり、一枚の熱反射シート１１と、一枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものである。一方の面（例えば上下方向に積層した場合に上側）が熱反射シート１１となり、また、他方の面（例えば上下方向に積層した場合に下側）が断熱ネット１２となる。
熱反射シート１１の金属層１１１が熱反射層として機能し、熱反射シート１１の樹脂シート１１２および断熱ネット１２が連続する層が断熱層として機能する。

図３（ｂ）に示す真空断熱材１０は、樹脂シート１１２の片面に金属を蒸着して金属層１１１を形成した熱反射シート１１と、断熱ネット１２と、を備えるものであり、二枚の熱反射シート１１と、一枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものである。両方の面が熱反射シート１１となる。
二層の金属層１１１が熱反射層として機能する。また、二層の金属層１１１の間にある樹脂シート１１２および断熱ネット１２が連続する層や、下側の樹脂シート１１２が断熱層として機能する。この断熱層は二層存在する。

図３（ｃ）に示す真空断熱材１０は、樹脂シート１１２の片面に金属を蒸着して金属層１１１を形成した熱反射シート１１と、断熱ネット１２と、を備えるものであり、二枚の熱反射シート１１と、二枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものである。一方の面（例えば上下方向に積層した場合に上側）が熱反射シート１１となり、また、他方の面（例えば上下方向に積層した場合に下側）が断熱ネット１２となる。
二層の金属層１１１が熱反射層として機能する。また、樹脂シート１１２および断熱ネット１２が連続する層が断熱層として機能する。この断熱層は二層存在する。
このような図３（ｃ）に示す真空断熱材１０は、二枚の熱反射シート１１と、二枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものであるが、枚数を限定するものではなく、一般化すれば、ｍ（ｍは１以上自然数）枚の熱反射シート１１と、ｍ枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものとすれば良い。ｍ＝２で図３（ｃ）で示す真空断熱材１０となり、ｍ＝１で図３（ａ）で示す真空断熱材１０となる。

図３（ｄ）に示す真空断熱材１０は、樹脂シート１１２の片面に金属を蒸着して金属層１１１を形成した熱反射シート１１と、断熱ネット１２と、を備えるものであり、三枚の熱反射シート１１と、二枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものである。両方の面が熱反射シート１１となる。
三層の金属層１１１が熱反射層として機能する。また、二層の金属層１１１の間にある樹脂シート１１２および断熱ネット１２が連続する層や、下側の樹脂シート１１２が断熱層として機能する。この断熱層は三層存在する。
このような図３（ｄ）に示す真空断熱材１０は、三枚の熱反射シート１１と、二枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものであるが、枚数を限定するものではなく、一般化すれば、ｍ＋１（ｍは１以上の自然数）枚の熱反射シート１１と、ｍ枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものとすれば良い。ｍ＝２で図３（ｄ）で示す真空断熱材１０となり、ｍ＝１で図３（ｂ）で示す真空断熱材１０となる。

図４（ａ）に示す真空断熱材１０は、樹脂シート１１２の両面に金属を蒸着して金属層１１１，１１３を形成した熱反射シート１１と、断熱ネット１２と、を備えるものであり、一枚の熱反射シート１１と、一枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものである。一方の面（例えば上下方向に積層した場合に上側）が熱反射シート１１となり、また、他方の面（例えば上下方向に積層した場合に下側）が断熱ネット１２となる。
二層の金属層１１１，１１３が熱反射層として機能し、樹脂シート１１２や断熱ネット１２がそれぞれ断熱層として機能する。この断熱層は二層存在する。

図４（ｂ）に示す真空断熱材１０は、樹脂シート１１２の両面に金属を蒸着して金属層１１１を形成した熱反射シート１１と、断熱ネット１２と、を備えるものであり、二枚の熱反射シート１１と、一枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものである。両方の面が熱反射シート１１となる。
四層の金属層１１１，１１３が熱反射層として機能する。また、樹脂シート１１２や断熱ネット１２がそれぞれ断熱層として機能する。この断熱層は三層存在する。

図４（ｃ）に示す真空断熱材１０は、樹脂シート１１２の両面に金属を蒸着して金属層１１１を形成した熱反射シート１１と、断熱ネット１２と、を備えるものであり、二枚の熱反射シート１１と、二枚の断熱ネット１２と、を交互に一層積層したものである。一方の面（例えば上下方向に積層した場合に上側）が熱反射シート１１となり、また、他方の面（例えば上下方向に積層した場合に下側）が断熱ネット１２となる。
四層の金属層１１１，１１３が熱反射層として機能する。また、二層の樹脂シート１１２や二層の断熱ネット１２がそれぞれ断熱層として機能する。この断熱層は四層存在する。
このような図４（ｃ）に示す真空断熱材１０は、二枚の熱反射シート１１と、二枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものであるが、枚数を限定するものではなく、一般化すれば、ｍ（ｍは１以上自然数）枚の熱反射シート１１と、ｍ枚の断熱ネット１２と、を交互に一層積層したものとすれば良い。ｍ＝２で図４（ｃ）で示す真空断熱材１０となり、ｍ＝１で図４（ａ）で示す真空断熱材１０となる。

図４（ｄ）に示す真空断熱材１０は、樹脂シート１１２の両面に金属を蒸着して金属層１１１を形成した熱反射シート１１と、断熱ネット１２と、を備えるものであり、三枚の熱反射シート１１と、二枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものである。両方の面が熱反射シート１１となる。
六層の金属層１１１，１１３が熱反射層として機能する。また、樹脂シート１１２や断熱ネット１２がそれぞれ断熱層として機能する。この断熱層は六層存在する。
このような図４（ｄ）に示す真空断熱材１０は、三枚の熱反射シート１１と、二枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものであるが、枚数を限定するものではなく、一般化すれば、ｍ＋１（ｍは１以上の自然数）枚の熱反射シート１１と、ｍ枚の断熱ネット１２と、を交互に積層したものとすれば良い。ｍ＝２で図４（ｄ）で示す真空断熱材１０となり、ｍ＝１で図４（ｂ）で示す真空断熱材１０となる。

上記各例をまとめると、真空断熱材１０は、両面または片面に金属層が形成され、ｍ（ｍは１以上の自然数）枚の熱反射シート１１と、ｍ枚の断熱ネット１２と、を交互に積層して、一方の面（例えば上下方向に積層した場合に上側）を熱反射シート１１とし、また、他方の面（例えば上下方向に積層した場合に下側）を断熱ネット１２とするか、または、（ｍ＋１）枚の熱反射シート１１とｍ枚の断熱ネット１２とを交互に積層して両方の面を熱反射シート１１とする、というものである。

続いて、上記のような真空断熱材１０の利点について説明する。
図３（ａ）や図４（ａ）で示すような真空断熱材１０では、一枚の熱反射シート１１と断熱ネット１２とにより、熱反射と断熱ができるようにしており、取り扱いや施工が簡単であるという利点がある。

また、図３（ｂ），図３（ｃ），図３（ｄ）で示すような真空断熱材１０では、特に二層の金属層１１１の間に樹脂シート１１１および断熱ネット１２を介在させることにより金属層１１１どうしの接触を制限し、半径方向熱伝導に対する熱抵抗をより大きくすることができる。

また、図４（ｂ），図４（ｃ），図４（ｄ）で示すような真空断熱材１０では、特に二層の金属層１１１，１１３の間に樹脂シート１１１または断熱ネット１２を介在させることにより金属層１１１，１１３どうしの接触を制限し、半径方向熱伝導に対する熱抵抗をより大きくすることができる。さらに図４（ｂ），図４（ｄ）のように最内周と最外周とでは共に金属層１１１，１１３を配置するようにすれば、金属層１１３が低温端と接し、また、金属層１１１が真空容器内面と面することとなるため、最内周側では低温端からの寒冷が金属層１１３により反射され、また、最外周では外部からの放射熱が金属層１１１により反射されるため、断熱効果を高めることができる。

続いて、他の形態について、図を参照しつつ説明する。図５は他の形態の真空断熱材の説明図、図６は真空断熱材の低温端への取付の説明図である。
本形態の真空断熱材１０’は、熱反射シート１１’、断熱ネット１２を備える。
熱反射シート１１’は、例えば、厚さ１０数μｍのポリエステル樹脂シートまたはポリイミド樹脂シートの片面または両面にアルミニウムなどの金属を蒸着して金属層を形成したシートである。このような熱反射シート１１’には孔１５および連通部１４が形成されている。また、真空断熱材１０’は、先に図３，図４を用いて説明したように、ｍ（ｍは１以上の自然数）枚の熱反射シート１１と、ｍ枚の断熱ネット１２と、を交互に積層して、一方の面（例えば上下方向に積層した場合に上側）を熱反射シート１１’とし、また、他方の面（例えば上下方向に積層した場合に下側）を断熱ネット１２とするか、または、（ｍ＋１）枚の熱反射シート１１’とｍ枚の断熱ネット１２とを交互に積層して両方の面を熱反射シートとするか、という各種形態が可能である点も同様である。

先に図１〜図４を参照しつつ説明した形態と比較すると、本形態では特に孔１５のみが相違するものであり、一定長さの直線孔１５ａと、その直線孔１５ａの両端に連通して設けられる丸孔１５ｂと、を備えて、例えば鉄亜鈴状の孔としており、図１で示した直線孔と相違させている。なお、他は同様であり、熱反射シート１１’の表裏を貫通するように形成されており、孔１５と孔１５との間は非切り込み部となる連通部１４が形成されることとなり、孔１５と連通部１４とを直線の上に交互に配置して破線状に形成される。孔１５は、熱伝導を遮るが、連通部１４は熱伝導を可能とする。孔１５は熱反射シート１１’の全面においては千鳥状に配置される。
断熱ネット１２は、ポリエステル繊維を開口の大きな網目状（ネット状）に数１００μｍの厚さに編んだ樹脂ネットである。
ここに熱反射シート１１’の金属層は熱反射層として機能し、また、熱反射シート１１’の樹脂シートおよび断熱ネット１２は断熱層として機能する。孔１５により金属層および断熱層に表裏を貫通する孔が形成されている。

本形態の真空断熱材１０’も特に棒状・円柱状の断熱対象の断熱に好適である。真空断熱材１０’は、図６で示すように、円柱状の低温端３に巻き回されることとなる。この際、孔１５は、直線孔１５ａがわずかではあるが円周方向で拡開するため、熱伝導が確実に遮られる。このため、熱伝導の経路は、図６で示すように連通部１４を必ず通過する蛇行した経路となるため、円周方向に熱抵抗を高めている。なお、孔１５が拡開する際に、孔１５の両端にある丸孔１５ｂにより、スリットの切り欠き強度が向上するので熱反射シート１１’の金属層に力が加わったとしても孔１５から破れるという事態は防止されて施工性が向上する。これは真空断熱材１０’に特有の効果である
また、千鳥状の孔１５は、特に軸方向と平行であるので、巻き回し時に孔の拡開方向のみ力が加わり、強度的に強くなっている。

ここで図５で示すようにピッチＰは円柱状の低温端３の外周長さＬより小さくすれば、円周方向に多数の孔を形成することができ、ピッチＰを十分に小さくすれば良い。例えばＬ／Ｐを自然数ｎ（ｎは２以上）となるようにＰやＬを決定することで、円周方向にｎ分割された孔１５が形成され、円周方向に熱抵抗を高めることができる。また、連通部１４の長さを孔１５の長さよりも十分に短く構成しており、熱伝導可能な連通部１４を少なくしているため、この点でも熱抵抗を高めている。

なお、拡開した孔１５から半径方向へ熱が侵入するおそれが生じるが、図６では孔１５を誇張して図示しており、実際は殆ど孔１５の開口面積は拡がらないため、熱の侵入は多くない。
このように本形態の真空断熱材１０’は、半径方向や円周方向の熱抵抗を共に高めているため、低温端３への熱を遮蔽する効果を高めることができる。

また、熱反射シート１１’の樹脂シートや断熱ネット１２から放出されるガスは断熱ネット１２の網目や孔１５を通じて放出されるため、真空断熱材１０’の内部にガスが滞留する、ということがなくなり、例えば、内圧上昇により金属層が裂けるという事態も起こらない。

続いて、他の形態について、図を参照しつつ説明する。図７は他の形態の真空断熱材の説明図、図８は断熱反射部材の断面図、図９は真空断熱材の低温端への取付の説明図である。ここに、従来技術と一部重複する点もあるが、説明の明瞭化のため再掲する。

本形態の真空断熱材２０は、断熱反射部材２１を備える。
断熱反射部材２１は、図８で示すように、金属層２１１と、樹脂シート２１２と、を備える。樹脂シート２１２は、１０数μｍのポリエステル樹脂またはポリイミド樹脂などの樹脂シートにエンボス加工により多数の凸部２２を形成してなる樹脂製のシートである。この樹脂シート２１２の片面または両面にアルミニウム・銅などの金属を蒸着して金属層２１１を形成する。図８では、樹脂シート２１２の上側に金属層２１１が形成されている。なお、形成時に樹脂シート２１２をエンボス加工してから金属層２１１を形成したり、または、樹脂シート２１２に金属層２１１を形成してからエンボス加工をしても良い。凸部２２は、図７〜図９でも明らかなように幅方向及び奥行き方向（縦横方向）に均等に並べて配置される。

このような断熱反射部材２１には孔２３および連通部２４が形成されている。孔２３は、図７で示すように、直線状に切れ込みを入れた直線孔であり、断熱反射部材２１の表裏を貫通する。そして、一直線上に複数の孔２３を破線状に形成している。孔２３と孔２３との間は非切り込み部となる連通部２４が形成されており、孔２３は熱伝導を遮るが、連通部２４は熱伝導を可能とする。孔２３は断面反射部材２１の全面においては千鳥状に配置される。このような配置によりいわば連通部２４も千鳥状に配置され、熱伝導経路はつづら折り状となっている。
断熱反射部材２１の金属層２１１は熱反射層として機能し、また、断熱反射部材２１の樹脂シート２１２は断熱層として機能する。孔２３により熱反射層および断熱層に表裏を貫通する孔が形成されている。

本形態の真空断熱材２０は特に棒状・円柱状の断熱対象の断熱に好適である。真空断熱材２０は、図９で示すように、円柱状の低温端３に巻き回されることとなる。このように巻き回したときに、孔２３は線状の切り込みから、わずかではあるが円周方向で拡開するため、熱伝導が確実に遮られる。このため、熱伝導の経路は、図９で示すように連通部２４を必ず通過する蛇行した経路となるため、熱伝導に時間を要し、円周方向に熱抵抗を高めている。
また、千鳥状の孔２３は、特に軸方向と平行であるので、巻き回し時に孔の拡開方向のみ力が加わり、強度的に強くなっている。

また、熱伝導の経路は凸部２２を通過することとなるが、図８からも明らかなように凸部２２を通過することは通過距離が大幅に増えるため、熱伝導に時間を要することとなって、熱抵抗を増加させるように機能することとなる。

ここで図７で示すようにピッチＰは円柱状の低温端３の外周長さＬより小さくすれば、円周方向に多数の孔を形成することができ、ピッチＰを十分に小さくすれば良い。例えばＬ／Ｐを自然数ｎ（ｎは２以上）となるようにＰやＬを決定することで、円周方向にｎ分割された孔２３が形成され、円周方向に熱抵抗を高めることができる。また、連通部２４の長さを孔２３の長さよりも十分に短く構成しており、熱伝導可能な連通部２４を少なくしているため、この点でも熱抵抗を高めている。

なお、拡開した孔２３から半径方向へ放射熱が侵入するおそれが生じるが、図９では孔２３を誇張して図示しており、実際は殆ど孔２３の開口面積は拡がらないため、放射熱の侵入は多くない。
このように本形態の真空断熱材２０は、半径方向や円周方向の熱抵抗を共に高めているため、低温端３への熱を遮蔽する効果を高めることができる。

また、樹脂シート２１２から放出されるガスは金属層２１１の孔２３を通じて外側に放出されるため、真空断熱材２０の内部にガスが滞留する、ということがなくなり、例えば、内圧上昇により金属層が裂けるという事態も起こらない。

このような真空断熱材２０については各種の形態が可能である。以下、図を参照しつつ説明する。図１０は真空断熱材の断面図であり、図１０（ａ）は第１例を示す図、図１０（ｂ）は第２例を示す図、図１０（ｃ）は第３例を示す図、図１０（ｄ）は第４例を示す図である。

図１０（ａ）に示す真空断熱材２０は、樹脂シート２１２の片面に金属を蒸着して金属層２１１を形成した断熱反射部材２１を一層備えるものである。一方の面（例えば上下方向に積層した場合に上側）が金属層２１１となり、また、他方の面（例えば上下方向に積層した場合に下側）が樹脂シート２１２となる。
金属層２１１が熱反射層として機能し、樹脂シート２１２が断熱層として機能する。

図１０（ｂ）に示す真空断熱材２０は、樹脂シート２１２の片面に金属を蒸着して金属層２１１を形成した断熱反射部材２１を二層備えるものである。一方の面（例えば上下方向に積層した場合に上側）が金属層２１１となり、また、他方の面（例えば上下方向に積層した場合に下側）が樹脂シート２１２となる。積層時では、図１５，図１７で示したように、凸部２２の点または線を接触部としつつ積層する。
二層の金属層２１１が熱反射層として機能する。また、二層の樹脂シート２１２が断熱層として機能する。中間の空間層も断熱層として機能する。
このような図１０（ｂ）に示す真空断熱材１０は、二枚の断熱反射部材を積層したものであるが、枚数を限定するものではなく、一般化すれば、片面に金属層を有する断熱反射部材２１をｋ（ｋは２以上の自然数）枚積層したものである。ｋ＝２で図１０（ｂ）で示す真空断熱材２０となる。ちなみにｋ＝１で図１０（ａ）で示す真空断熱材２０となる。

図１０（ｃ）に示す真空断熱材２０は、樹脂シート２１２の両面に金属を蒸着して金属層２１１，２１３を形成した断熱反射部材２１を一層備えるものである。両方の面が金属層２１１，２１３となる。
金属層２１１，２１３が熱反射層として機能し、樹脂シート２１２が断熱層として機能する。

図１０（ｄ）に示す真空断熱材２０は、樹脂シート２１２の両面に金属を蒸着して金属層２１１，２１３を形成した断熱反射部材２１を二層備えるものである。両方の面が金属層２１１，２１３となる。積層時では、図１５，図１７で示したように、凸部２２の点または線を接触部としつつ積層する。
二層の金属層２１１，２１３が熱反射層として機能する。また、二層の樹脂シート２１２が断熱層として機能する。中間の空間層も断熱層として機能する。
このような図１０（ｄ）に示す真空断熱材１０は、二枚の断熱反射部材を積層したものであるが、枚数を限定するものではなく、一般化すれば、両面に金属層を有する断熱反射部材２１をｋ（ｋは２以上の自然数）枚積層したものである。ｋ＝２で図１０（ｄ）で示す真空断熱材２０となる。ちなみにｋ＝１で図１０（ｃ）の真空断熱材２０となる。

まとめると、真空断熱材２０は、多数の凸部を有する樹脂シート２１２の片面に金属層２１１を、または両面に金属層２１１，２１３を形成した断熱反射部材２１を一枚用いたもの、または、凸部２２の点または線を接触部としつつｋ（ｋは２以上の自然数）枚積層したものである。

続いて、上記のような真空断熱材２０の利点について説明する。
図１０（ａ）で示すような真空断熱材２０では、一枚の断熱反射部材２１により、熱反射と断熱ができるようにしており、施工が簡単であるという利点がある。

また、図１０（ｂ），図１０（ｃ），図１０（ｄ）で示すような真空断熱材１０では、特に二層の金属層２１１，２１３の間に樹脂シート２１１や空間という断熱層を介在させることにより金属層２１１，２１３どうしの接触を制限し、半径方向熱伝導に対する熱抵抗を大きくすることができる。さらに図１０（ｃ），図１０（ｄ）のように最内周と最外周とでは共に金属層２１１，２１３を配置するようにすれば、金属層２１３が低温端と接し、また、金属層２１１が真空容器内面と面することとなるため、最内周側では低温端からの寒冷が金属層２１３により反射され、また、最外周では外部からの放射熱が金属層２１１により反射されるため、断熱効果を高めることができる。

真空断熱材２０は、この断熱反射部材２１を一層または多層に積層することにより構成する。このような断熱反射部材２１の積層時には、従来技術の図１４で示した積層形態と同様に、上下の凸部２２の位置をそのピッチの１／２分ずつ幅方向及び奥行き方向にずらしつつ積層して凸部２２が上下で嵌め込まれるような事態の発生を防止する。

特に断熱反射部材２１の金属層２１１と樹脂シート２１２との積層構造となるため金属層２１１どうしの接触を制限し、半径方向熱伝導に対する熱抵抗を大きくすることができる。また、凸部２２の最底は円状の接触箇所しかないため、接触面積を大幅に少なくしており、この点でも半径方向熱伝導に対する熱抵抗を大きくすることができる。

続いて、他の形態について、図を参照しつつ説明する。図１１は他の形態の真空断熱材の説明図、図１２は断熱反射部材の断面図、図１３は真空断熱材の低温端への取付の説明図である。
本形態の真空断熱材２０’は、断熱反射部材２１’を備える。
断熱反射部材２１’は、図１２で示すように、金属層２１１と、樹脂シート２１２と、を備える。樹脂シート２１２は、１０数μｍのポリエステルまたはポリイミドなどの樹脂シートにエンボス加工により多数の凸部２２を形成してなる樹脂製のシートである。この樹脂シート２１２の片面または両面にアルミニウム・銅などの金属を蒸着して形成した金属層２１１と、を備える。図１２では、樹脂シート２１２の上側に金属層２１１が形成されている。なお、形成時に樹脂シート２１２をエンボス加工してから金属層２１１を形成したり、または、樹脂シート２１２に金属層２１１を形成してからエンボス加工をしても良い。凸部２２は、図１１〜図１３でも明らかなように幅方向及び奥行き方向（縦横方向）に均等に並べて配置される。
断熱反射部材２１’の金属層２１１は熱反射層として機能し、また、断熱反射部材２１’の樹脂シート２１２は断熱層として機能する。このような断熱反射部材２１’には孔２５および連通部２４が形成されている。

先に図７，図８，図９を参照しつつ説明した形態と比較すると、本形態では特に孔２５のみが相違するものであり、一定長さの直線孔２５ａと、その直線孔２５ａの両端に連通して設けられる丸孔２５ｂとを備えて、例えば鉄亜鈴状の孔としており、図７で示した直線孔と相違させている。なお、他は同様であり、断熱反射部材２１’の表裏を貫通するように形成されており、一直線上に複数の孔２５を破線状に形成している。孔２５と孔２５との間は非切り込み部となる連通部２４が形成されており、孔２５は熱伝導を遮るが、連通部２４は熱伝導を可能とする。孔２５は断面反射部材２１’の全面においては千鳥状に配置される。このような配置によりいわば連通部２４も千鳥状に配置され、熱伝導経路はつづら折り状となっている。

真空断熱材２０’は、この断熱反射部材２１’を積層することにより構成する。このような断熱反射部材２１’の積層時には、従来技術の図１５，図１７で示した積層形態と同様に、上下の凸部２２の位置をそのピッチの１／２分ずつ幅方向及び奥行き方向にずらしつつ積層して凸部２２が上下で嵌め込まれるような事態の発生を防止する。

特に断熱反射部材２１’の金属層２１１と樹脂シート２１２との積層構造となるため金属層２１１どうしの接触を制限し、半径方向熱伝導に対する熱抵抗を大きくすることができる。また、凸部２２の最底は円状の接触箇所しかないため、接触面積を大幅に少なくしており、この点でも半径方向熱伝導に対する熱抵抗を大きくすることができる。

本形態の真空断熱材２０’は特に棒状・円柱状の断熱対象の断熱に好適である。真空断熱材２０’は、図１３で示すように、円柱状の低温端３に巻き回されることとなる。この際、孔２５の直線孔２５ａが、わずかではあるが円周方向で拡開するため、熱伝導が確実に遮られる。なお、孔２５が拡開する際に、孔２５の両端にある丸孔２５ｂにより、スリットの切り欠き強度が向上するので断熱反射部材２１’の金属層に力が加わったとしても破れるという事態は防止されて施工性が向上する。
また、千鳥状の孔２５は、特に軸方向と平行であるので、巻き回し時に孔２５の拡開方向のみ力が加わり、強度的に強くなっている。

このような孔２５の存在のため、熱伝導の経路は、図１３で示すように連通部２４を必ず通過する蛇行した経路となるため、円周方向に熱抵抗を高めている。また、熱伝導の経路は凸部２２を通過することとなるが、図１２からも明らかなように凸部２２を通過することは通過距離が大幅に増えるため、熱伝導に時間を要することとなって、熱抵抗を増加させるように機能することとなる。

ここでピッチＰは円柱状の低温端３の外周長さＬより小さくすれば、円周方向に多数の孔を形成することができ、ピッチＰを十分に小さくすれば良い。例えばＬ／Ｐを自然数ｎ（ｎは２以上）となるようにＰやＬを決定することで、円周方向にｎ分割された孔２５が形成され、円周方向に熱抵抗を高めることができる。また、連通部２４の長さを孔２５の長さよりも十分に短く構成しており、熱伝導可能な連通部２４を少なくしているため、この点でも熱抵抗を高めている。

なお、拡開した孔２５から半径方向へ熱が侵入するおそれが生じるが、図１３では孔２５を誇張して図示しており、実際は殆ど孔２５の開口面積は拡がらないため、放射熱の侵入は多くない。
このように本形態の真空断熱材２０’は、半径方向や円周方向の熱抵抗を共に高めているため、低温端３への熱を遮蔽する効果を高めることができる。

また、樹脂シート２１２から放出されるガスは金属層２１１の孔２５を通じて外側に放出されるため、真空断熱材２０’の内部にガスが滞留する、ということがなくなり、例えば、内圧上昇により金属層が裂けるという事態も起こらない。

以上、本発明の真空断熱材について説明した。この発明は、液体窒素の沸点等の極低温まで冷却する冷凍機の冷却端や液体窒素冷却の連結バーという円柱体・棒状体の多層真空断熱に特に適した真空断熱材であるが、他の冷却対象に適用することももちろん可能である。

この発明によれば、樹脂シートの少なくとも片面にアルミニウムなどの金属を蒸着するとともに立体的なエンボス加工を施し、被施工物の例えば円周部の周長より小さいピッチで、切り込みの長さより非切り込み部の長さを短く構成することにより、連続したシートを巻き付けるようにして施工することができる。このため、小径で長い円筒形状の被施工物に対して、効果的な多層真空断熱部を形成することができる。
また、この効果は、エンボス加工のないアルミ蒸着シートとポリエステルネットを組み合わせた真空断熱材の場合でも同様の効果を奏する。

本発明を実施するための最良の形態の真空断熱材の説明図である。真空断熱材の低温端への取付の説明図である。真空断熱材の断面図であり、図３（ａ）は第１例を示す図、図３（ｂ）は第２例を示す図、図３（ｃ）は第３例を示す図、図３（ｄ）は第４例を示す図である。真空断熱材の断面図であり、図４（ａ）は第５例を示す図、図４（ｂ）は第６例を示す図、図４（ｃ）は第７例を示す図、図４（ｄ）は第８例を示す図である。他の形態の真空断熱材の説明図である。真空断熱材の低温端への取付の説明図である。他の形態の真空断熱材の説明図である。断熱反射部材の断面図である。真空断熱材の低温端への取付の説明図である。真空断熱材の断面図であり、図１０（ａ）は第１例を示す図、図１０（ｂ）は第２例を示す図、図１０（ｃ）は第３例を示す図、図１０（ｄ）は第４例を示す図である。他の形態の真空断熱材の説明図である。断熱反射部材の断面図である。真空断熱材の低温端への取付の説明図である。従来技術による真空断熱材の一例の構成を示す斜視図である。他の従来技術による真空断熱材の一例の構成を示す斜視図である。断熱反射部材の断面図である。真空断熱材の断面図である。棒状・円柱状の断熱対象に巻き回された真空断熱材の説明図である。

符号の説明

１０，１０’：真空断熱材
１１，１１’：熱反射シート
１１１，１１３：金属層
１１２：樹脂シート
１２：断熱ネット
１３：孔
１４：連通部
１５：孔
１５ａ：直線孔
１５ｂ：丸孔
２０，２０’：真空断熱材
２１，２１’：断熱反射部材
２１１：金属層
２１２：樹脂シート
２２：凸部
２３：孔
２４：連通部
２５：孔
２５ａ：直線孔
２５ｂ：丸孔

Claims

放射熱を反射する熱反射層と、
熱伝導を少なくする断熱層と、
を備え、ｎ（ｎは１以上の自然数）層の熱反射層とｎ層の断熱層とを交互に積層して一方の面を熱反射層とし他方の面を断熱層とするか、または、（ｎ＋１）層の熱反射層とｎ層の断熱層とを交互に積層して両方の面を熱反射層とする真空断熱材であって、
熱反射層は、熱反射層上の熱伝導経路を遮断するための多数の孔を備え、この熱反射層の孔は、一定長さの直線孔に加えてその両端に丸孔を組み合わせた孔であることを特徴とする真空断熱材。
請求項１に記載の真空断熱材において、
前記熱反射層の孔は、直線上において破線状に複数の孔を設けたものであり、孔と孔との間の連通部の長さは、孔の長さよりも短いことを特徴とする真空断熱材。
請求項２に記載の真空断熱材において、
前記熱反射層の孔は、熱反射層上の全面において千鳥状に設けられることを特徴とする真空断熱材。
請求項３に記載の真空断熱材において、
前記熱反射層の孔の短手方向に隣接する孔間の長さをピッチＰとするとき、孔の短手方向の熱反射層の長さＬは、ピッチＰのｎ（ｎは２以上の自然数）倍であることを特徴とする真空断熱材。
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の真空断熱材において、
樹脂シートの片面または両面にアルミニウム・銅などの金属を蒸着して金属層を形成するとともに金属層および樹脂シートを貫通する孔を設けた熱反射シートと、
網目状の樹脂ネットである断熱ネットと、
を備え、ｍ（ｍは１以上の自然数）枚の熱反射シートとｍ枚の断熱ネットとを交互に積層して一方の面を熱反射シートとし他方の面を断熱ネットとするか、または、（ｍ＋１）枚の熱反射シートとｍ枚の断熱ネットとを交互に積層して両方の面を熱反射シートとする真空断熱材であって、
熱反射シートの金属層を前記熱反射層として機能させ、また、熱反射シートの樹脂シートおよび断熱ネットを前記断熱層として機能させることを特徴とする真空断熱材。
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の真空断熱材において、
多数の凸部を有する樹脂シートの片面または両面にアルミニウム・銅などの金属を蒸着して金属層を形成した断熱反射部材を一枚用いたもの、または、凸部の点または線を接触部としつつｋ（ｋは２以上の自然数）枚積層したものであり、
断熱反射部材の金属層を前記熱反射層として機能させ、また、断熱反射部材の樹脂シートを前記断熱層として機能させることを特徴とする真空断熱材。