JPH0671999U - 複合断熱構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常温乃至低温下における断熱性能が特に優
れ、しかも特定フロンを使用せず、環境問題に対処でき
る断熱構造体を形成する。 【構成】 モノリシックシリカエアロゲル成形断熱体
を、防水、防湿性能を具備し、熱的短絡を生じない外殻
体で被覆したモノリシックシリカエアロゲル断熱材と、
発泡断熱材とを組み合わせて複合断熱構造体を形成す
る。 【効果】 特定フロンを使用しないので大気中のオゾン
破壊等の環境問題をクリアーできる、また従来品よりも
断熱性能が向上し断熱厚みを薄くできる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は低温コンテナー、冷蔵庫或いは低温流体を移送する導管やその他のプ ラント機器類に取付けて断熱効果を発揮させる複合断熱構造体に関するものであ る。

【０００２】

【従来技術】

低温コンテナー、冷蔵庫或いは低温流体の移送用導管その他のプラント機器類 に施す断熱材として従来は主としてトリクロロモノフルオロメタン（CFC-11）を 発泡剤として用いるウレタンフォームが使用されていた。

【０００３】 上記のウレタンフォームは気泡内に熱伝導率の小さなトリクロロフルオロメタ ンガス（CFC-11）を封じ込めているため、断熱性能に優れていること及び成形加 工が容易なこと等の理由により断熱構造体として極めて広く使用されている。

【０００４】 しかしながら、発泡剤として従来より使用されているＣＦＣ−11は大気中のオ ゾンを破壊することが指摘され、特定フロンとしてその使用が制限され、近年中 に全廃されることが決定している。

【０００５】 このため、今後はＣＦＣ−11を発泡剤として用いるウレタンフォームの製造は 不可能となり、ＣＦＣ−11にかわる代替フロン〔例えば、1,1 −ジクロロ−１− フルオロエタン(HCFC-141b) 〕を発泡剤として使用したウレタンフォームが検討 され、実施されつつある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら上記の代替フロンを発泡剤として使用したウレタンフォームは、 代替フロンガスの熱伝導率がＣＦＣ−11ガスの熱伝導率よりも大きいため、結果 としてＣＦＣ−11ガスを発泡剤として用いたウレタンフォームよりも熱伝導率が 大きくなる欠点が指摘されるほか、将来的には代替フロンの使用も廃止される方 向にある。

【０００７】 また、代替フロンを発泡剤として用いたウレタンフォームは、ＣＦＣ−11を発 泡剤として用いたウレタンフォームと同様に低温（０°Ｃ以下）において、代替 フロンガスの液化が生じ、このため０°Ｃ以下の低温になるに従い熱伝導率が増 加し、−40°Ｃ〜−60°Ｃにおいて、熱伝導率の極大点が生じるという欠点を有 している。

【０００８】 このような状況下にあるため、低温〜常温の温度範囲において高性能で地球環 境に悪影響を及ぼさない断熱材の出現が望まれている。

【０００９】

【考案の目的】

本考案はこれらの事情に鑑みこれに対応しようとするものであり、モノリシッ クシリカエアロゲル成形体と合成樹脂発泡体とを複合的に組み合わせることによ り地球環境を害することがなく、特に常温ないし低温における温度範囲において 断熱性能に優れた複合断熱構造体を提供せんとするものである。

【００１０】 また本考案の他の目的は、モノリシックシリカエアロゲル成形体を単独で使用 する場合に生ずる各種の欠点、即ち、シリカの軽量体であるため比較的容易に破 損しやすいことや、吸水、吸湿により熱伝導率の劣化が起こること、或いは、構 造的に脆いため加工が困難である等の欠点を、防水性能、防湿性能に優れた外殻 体で被覆し、合成樹脂発泡体と層状に組み合わせることにより完全に解決した複 合断熱構造体を提供しようとするものである。

【００１１】

【考案の要点】

本考案はモノリシックシリカエアロゲル成形体を、防水性能及び防湿性能を具 備し、熱的短絡を生じない外殻体で被覆したモノリシックシリカエアロゲル断熱 材と、合成樹脂発泡体とを組み合わせて構成する複合断熱構造体にその要点があ る。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。

【００１３】 本考案の複合断熱構造体はモノリシックシリカエアロゲル成形体11を外殻体12 で被覆形成したモノリシックシリカエアロゲル断熱材１と、合成樹脂発泡体２と の組み合わせにより構成するものである。

【００１４】 本考案に使用するモノリシックシリカエアロゲルは、アルコキシシランを加水 分解し、縮重合して得る湿潤ゲル体「シリカアルコゲル」を超臨界乾燥すること によって得られる透明な多孔質体であり、本考案の複合断熱構造体に使用するも のとしては、比重が 0・05〜 0・３ｇ・ｃｍ^-3であり、空孔率が85〜98％の範囲 のものが適当である。

【００１５】 モノリシックシリカエアロゲル断熱材１を製造する手段としては、モノリシッ クシリカエアロゲル成形体11を、防水性能及び防湿性能を具備し、熱的短絡を生 じない合成樹脂薄膜製の容体、合成樹脂製容器、金属容器等から選択される外殻 体12内に収容して一体的に成形する第１の成形方法、或いは、モノリシックシリ カエアロゲル成形体11の表面にガラスコーティング、或いは金属溶射等の手段に より、防水性能、防湿性能を具備し、熱的短絡を生じない外殻層を直接的に形成 する第２の成形方法等を選択できる。

【００１６】 第１の成形方法における外殻体12に使用する合成樹脂薄膜としては、厚さ100 μm 以下の金属箔、或いは金属又は金属酸化物を蒸着した合成樹脂フィルム等の 防水性能及び防湿性能に優れ、熱伝導率の小さなフィルムを、ポリエチレンテレ フタレートフィルム、ナイロンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレ ンフィルム等の合成樹脂フィルムとラミネート加工したラミネートフィルムが挙 げられる。

【００１７】 また第１の成形方法における外殻体12に使用される合成樹脂製容器としては、 ポリ塩化ビニールのような合成樹脂を用いて容器を形成し、この合成樹脂容器に 厚さ100 μm 以下の金属箔や、金属又は金属酸化物を蒸着した合成樹脂フィルム をラミネートした容器が挙げられる。

【００１８】 更にまた第１の成形方法に使用される金属容器としては、厚さ１mm以下のステ ンレススチール製容器やアルミ製容器等が挙げられる。

【００１９】 第２の成形方法における外殻12の層に使用されるガラスコーティング層として は、厚さ３mm以下のコーティング層を形成することが望ましく、金属溶射により 形成される外殻12の層としては厚さ１mm以下の層とすることが望ましい。

【００２０】 モノリシックシリカエアロゲル断熱材１と合成樹脂発泡体２とを複合させる態 様は自由であり、図１例示のようにモノリシックシリカエアロゲル断熱材１と合 成樹脂発泡体２とを層状に重合して複合断熱構造体を構成する場合のほか、図２ 及び図３例示のように、モノリシックシリカエアロゲル断熱材１…１を合成樹脂 発泡体２の中に一体的に閉じ込めて成形することも可能である。

【００２１】 なおモノリシックシリカエアロゲル断熱材１と発泡断熱材２とを層状に形成す る場合は、図１例示のように発泡断熱材の層２を外側に位置させることによって 比較的破損しやすいモノリシックシリカエアロゲル断熱材１の層を外部の衝撃か ら保護させるよう構成することが望ましい。

【００２２】

【考案の効果】

本考案のモノリシックシリカエアロゲル断熱材１に使用するモノリシックシリ カエアロゲルは、比重が 0・05〜 0・３ｇ・ｃｍ^-3、空孔率が85〜98％の範囲の 超微細多孔構造であり、これによって構成された断熱構造体の空孔部を通る熱伝 導は、大気圧下の場合、孔径が空気の平均自由行程よりも小さいので、空気の気 体伝導は抑制され静止空気以下の熱伝導率を有することができ、従来の断熱構造 体では得ることのできない優れた断熱効果を発揮できる。

【００２３】 モノリシックシリカエアロゲルは常温では特定フロンを使用した発泡ポリウレ タンフォームと同等の効果を持つだけであるが、−40°Ｃ〜−60°Ｃにおける熱 伝導率の極大点を生じないため０°Ｃ以下では特定フロン発泡ポリウレタンフォ ーム（ＣＦＣ−11発泡ポリウレタンフォーム）と比較して優れた断熱性能を発揮 できる効果を持ち、これを低温用断熱材として用いることにより従来の特定フロ ン発泡ポリウレタンフォームを使用した断熱材よりも保冷厚みを小さくすること ができる利点がある。

【００２４】 またモノリシックシリカエアロゲルは、連続気泡構造となっているため吸水、 吸湿により断熱性能の劣化が生じるが、本考案はモノリシックシリカエアロゲル 成形体11を外殻体12で被覆してモノリシックシリカエアロゲル断熱材１を形成し たので上記トラブルの発生を積極的に防止できる利点がある。

【００２５】 モノリシックシリカエアロゲルはシリカの軽量体であるため比較的破損しやす いが、本考案は、モノリシックシリカエアロゲル成形体11を外殻体12で被覆形成 してモノリシックシリカエアロゲル断熱材１を形成したので上記のようなトラブ ルの発生を積極的に防止できる利点がある。

【００２６】 また、外殻体12を熱的短絡を生じない構成体としたので、外殻体を通じての大 きな熱伝導による複合断熱構造体としての断熱性能の劣化を防止できる。

【００２７】 従来の発泡断熱材のような特定フロンを使用しない構成としたので、発泡断熱 材の発泡に使用した特定フロンが大気中のオゾンを破壊する環境問題を完全にク リアーできた。

【提出日】平成５年４月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】考案の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】 【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は低温コンテナー、冷蔵庫或いは低温流体を移送する導管やその他のプ ラント機器類に取付けて断熱効果を発揮させる複合断熱構造体に関するものであ る。

【０００２】

【従来技術】

低温コンテナー、冷蔵庫或いは低温流体の移送用導管その他のプラント機器類 に施す断熱材として従来は主としてトリクロロモノフルオロメタン（CFC-11）を 発泡剤として用いるウレタンフォームが使用されていた。

【０００３】 上記のウレタンフォームは気泡内に熱伝導率の小さなトリクロロフルオロメタ ンガス（CFC-11）を封じ込めているため、断熱性能に優れていること及び成形加 工が容易なこと等の理由により断熱構造体として極めて広く使用されている。

【０００４】 しかしながら、発泡剤として従来より使用されているＣＦＣ−11は大気中のオ ゾンを破壊することが指摘され、特定フロンとしてその使用が制限され、近年中 に全廃されることが決定している。

【０００５】 このため、今後はＣＦＣ−11を発泡剤として用いるウレタンフォームの製造は 不可能となり、ＣＦＣ−11にかわる代替フロン〔例えば、1,1 −ジクロロ−１− フルオロエタン(HCFC-141b) 〕を発泡剤として使用したウレタンフォームが検討 され、実施されつつある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら上記の代替フロンを発泡剤として使用したウレタンフォームは、 代替フロンガスの熱伝導率がＣＦＣ−11ガスの熱伝導率よりも大きいため、結果 としてＣＦＣ−11ガスを発泡剤として用いたウレタンフォームよりも熱伝導率が 大きくなる欠点が指摘されるほか、将来的には代替フロンの使用も廃止される方 向にある。

【０００７】 また、代替フロンを発泡剤として用いたウレタンフォームは、ＣＦＣ−11を発 泡剤として用いたウレタンフォームと同様に低温（０°Ｃ以下）において、代替 フロンガスの液化が生じ、このため０°Ｃ以下の低温になるに従い熱伝導率が増 加し、−40°Ｃ〜−60°Ｃにおいて、熱伝導率の極大点が生じるという欠点を有 している。

【０００８】 このような状況下にあるため、低温〜常温の温度範囲において高性能で地球環 境に悪影響を及ぼさない断熱材の出現が望まれている。

【０００９】

【考案の目的】

本考案はこれらの事情に鑑みこれに対応しようとするものであり、モノリシッ クシリカエアロゲル成形体と合成樹脂発泡体とを複合的に組み合わせることによ り地球環境を害することがなく、特に常温ないし低温における温度範囲において 断熱性能に優れた複合断熱構造体を提供せんとするものである。

【００１０】 また本考案の他の目的は、モノリシックシリカエアロゲル成形体を単独で使用 する場合に生ずる各種の欠点、即ち、シリカの軽量体であるため比較的容易に破 損しやすいことや、吸水、吸湿により熱伝導率の劣化が起こること、或いは、構 造的に脆いため加工が困難である等の欠点を、防水性能、防湿性能に優れた外殻 体で被覆し、合成樹脂発泡体と層状に組み合わせることにより完全に解決した複 合断熱構造体を提供しようとするものである。

【００１１】

【考案の要点】

本考案はモノリシックシリカエアロゲル成形体を、防水性能及び防湿性能を具 備し、熱的短絡を生じない外殻体で被覆したモノリシックシリカエアロゲル断熱 材と、合成樹脂発泡体とを組み合わせて構成する複合断熱構造体にその要点があ る。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。

【００１３】 本考案の複合断熱構造体はモノリシックシリカエアロゲル成形体11を外殻体12 で被覆形成したモノリシックシリカエアロゲル断熱材１と、合成樹脂発泡体２と の組み合わせにより構成するものである。

【００１４】 本考案に使用するモノリシックシリカエアロゲルは、アルコキシシランを加水 分解し、縮重合して得る湿潤ゲル体「シリカアルコゲル」を超臨界乾燥すること によって得られる透明な多孔質体であり、本考案の複合断熱構造体に使用するも のとしては、比重が 0・05〜 0・３ｇ・ｃｍ^-3であり、空孔率が85〜98％の範囲 のものが適当である。

【００１５】 モノリシックシリカエアロゲル断熱材１を製造する手段としては、モノリシッ クシリカエアロゲル成形体11を、防水性能及び防湿性能を具備し、熱的短絡を生 じない合成樹脂薄膜製の容体、合成樹脂製容器、金属容器等から選択される外殻 体12内に収容して一体的に成形する第１の成形方法、或いは、モノリシックシリ カエアロゲル成形体11の表面にガラスコーティング、或いは金属溶射等の手段に より、防水性能、防湿性能を具備し、熱的短絡を生じない外殻層を直接的に形成 する第２の成形方法等を選択できる。

【００１６】 第１の成形方法における外殻体12に使用する合成樹脂薄膜としては、厚さ100 μm 以下の金属箔、或いは金属又は金属酸化物を蒸着した合成樹脂フィルム等の 防水性能及び防湿性能に優れ、熱伝導率の小さなフィルムを、ポリエチレンテレ フタレートフィルム、ナイロンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレ ンフィルム等の合成樹脂フィルムとラミネート加工したラミネートフィルムが挙 げられる。

【００１７】 また第１の成形方法における外殻体12に使用される合成樹脂製容器としては、 ポリ塩化ビニールのような合成樹脂を用いて容器を形成し、この合成樹脂容器に 厚さ100 μm 以下の金属箔や、金属又は金属酸化物を蒸着した合成樹脂フィルム をラミネートした容器が挙げられる。

【００１８】 更にまた第１の成形方法に使用される金属容器としては、厚さ１mm以下のステ ンレススチール製容器やアルミ製容器等が挙げられる。

【００１９】 第２の成形方法における外殻12の層に使用されるガラスコーティング層として は、厚さ３mm以下のコーティング層を形成することが望ましく、金属溶射により 形成される外殻12の層としては厚さ１mm以下の層とすることが望ましい。

【００２０】 モノリシックシリカエアロゲル断熱材１と複合させる合成樹脂発泡体としては 代替フロンを発泡剤として用いたウレタンフォーム、水を発泡剤として用いたウ レタンフォーム、スチロールフォーム等が使用される。

【００２１】 また複合の方法としては、ウレタンフォームの自己接着により複合化させる方 法や、所望形状のウレタンフォーム、スチロールフォーム等を接着剤を用いて接 着させる方法等が挙げられる。

【００２２】 モノリシックシリカエアロゲル断熱材１と合成樹脂発泡体２とを複合させる態 様は自由であり、図１例示のようにモノリシックシリカエアロゲル断熱材１と合 成樹脂発泡体２とを層状に重合して複合断熱構造体を構成する場合のほか、図２ 及び図３例示のように、モノリシックシリカエアロゲル断熱材１…１を合成樹脂 発泡体２の中に一体的に閉じ込めて成形することも可能である。

【００２３】 なおモノリシックシリカエアロゲル断熱材１と合成樹脂発泡体２とを層状に形 成する場合は、図１例示のように合成樹脂発泡体の層２を外側に位置させること によって比較的破損しやすいモノリシックシリカエアロゲル断熱材１の層を外部 の衝撃から保護させるよう構成することが望ましい。

【００２４】

【考案の効果】

本考案のモノリシックシリカエアロゲル断熱材１に使用するモノリシックシリ カエアロゲルは、比重が 0・05〜 0・３ｇ・ｃｍ^-3、空孔率が85〜98％の範囲の 超微細多孔構造であり、これによって構成された断熱構造体の空孔部を通る熱伝 導は、大気圧下の場合、孔径が空気の平均自由行程よりも小さいので、空気の気 体伝導は抑制され静止空気以下の熱伝導率を有することができ、従来の断熱構造 体では得ることのできない優れた断熱効果を発揮できる。

【００２５】 モノリシックシリカエアロゲルは常温では特定フロンを使用した発泡ポリウレ タンフォームと同等の効果を持つだけであるが、−40°Ｃ〜−60°Ｃにおける熱 伝導率の極大点を生じないため０°Ｃ以下では特定フロン発泡ポリウレタンフォ ーム（ＣＦＣ−11発泡ポリウレタンフォーム）と比較して優れた断熱性能を発揮 できる効果を持ち、これを低温用断熱材として用いることにより従来の特定フロ ン発泡ポリウレタンフォームを使用した断熱材よりも保冷厚みを小さくすること ができる利点がある。

【００２６】 またモノリシックシリカエアロゲルは、連続気泡構造となっているため吸水、 吸湿により断熱性能の劣化が生じるが、本考案はモノリシックシリカエアロゲル 成形体11を外殻体12で被覆してモノリシックシリカエアロゲル断熱材１を形成し たので上記トラブルの発生を積極的に防止できる利点がある。

【００２７】 モノリシックシリカエアロゲルはシリカの軽量体であるため比較的破損しやす いが、本考案は、モノリシックシリカエアロゲル成形体11を外殻体12で被覆形成 してモノリシックシリカエアロゲル断熱材１を形成したので上記のようなトラブ ルの発生を積極的に防止できる利点がある。

【００２８】 また、外殻体12を熱的短絡を生じない構成体としたので、外殻体を通じての大 きな熱伝導による複合断熱構造体としての断熱性能の劣化を防止できる。

【００２９】 従来の発泡断熱材のような特定フロンを使用しない構成としたので、発泡断熱 材の発泡に使用した特定フロンが大気中のオゾンを破壊する環境問題を完全にク リアーできた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の第１の実施例を示す斜視図

【図２】 本考案の第２の実施例を示す斜視図

【図３】 本考案の第３の実施例を示す斜視図

【符号の説明】

１ モノリシックシリカエアロゲル断熱材 11 モノリシックシリカエアロゲル成形体 12 外殻体 ２ 発泡断熱材

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年４月２８日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の第１の実施例を示す斜視図

【図２】 本考案の第２の実施例を示す斜視図

【図３】 本考案の第３の実施例を示す斜視図

【符号の説明】 １ モノリシックシリカエアロゲル断熱材 11 モノリシックシリカエアロゲル成形体 12 外殻体 ２ 合成樹脂発泡体

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】所望形状に形成したモノリシックシリカエ
   アロゲル成形体を、防水性及び防湿性を具備し、熱的短
   絡路を生じない外殻体で被覆形成したモノリシックシリ
   カエアロゲル断熱材と、合成樹脂発泡体とを複合的に組
   み合わせて形成する複合断熱構造体。
2. 【請求項２】モノリシックシリカエアロゲル成形体を被
   覆する外殻体が、防水性及び防湿性を具備した合成樹脂
   薄膜製の袋状容体、合成樹脂製容器或いは金属容器等か
   ら選ばれた適宜の外殻体である請求項１記載の複合断熱
   構造体。
3. 【請求項３】モノリシックシリカエアロゲル成形体の表
   面に、ガラスコーティング、金属溶射等の手段により防
   水性及び防湿性を具備し、熱的短絡路を生じない層を直
   接的に形成してなる請求項１記載の複合断熱構造体。
4. 【請求項４】モノリシックシリカエアロゲル断熱材と合
   成樹脂発泡体とが層状に構成されたものである請求項１
   記載の複合断熱構造体。
5. 【請求項５】モノリシックシリカエアロゲル断熱材が、
   合成樹脂発泡体の内部に包み込まれている請求項１記載
   の複合断熱構造体。