JPH0821594A

JPH0821594A - 断熱材

Info

Publication number: JPH0821594A
Application number: JP6182989A
Authority: JP
Inventors: Shigekatsu Fujii; 繁克藤井; Tomio Kubo; 富雄久保; Akira Yotsutsuji; 晃四つ辻
Original assignee: KOKI ENG KK; Gamakatsu Co Ltd
Current assignee: KOKI ENG KK; Gamakatsu Co Ltd
Priority date: 1994-07-11
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、断熱性に優れ、破
損することもなく軽量で取り扱いも簡便な断熱材を開発
する事にある。【構成】前面から背面にかけて開口する通孔
(2)が穿設されている芯材(1)と、内部が減圧状態に保持
されており、前記通孔(2)に対応する部分が内側に凹ん
でいる前記有孔芯材(1)用の包装体(3)とで構成された事
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軽量で優れた断熱作用
を持つ新規な断熱材に関する。

【０００２】

【従来の技術】断熱材は、熱を伝えにくくして内外の温
度差を維持する目的で使用される材料である。熱遮断機
能は材料中に存在する空気層あるいは真空層で生み出さ
れる。従って、ほとんどが多孔質体で構成され、その素
材としては、粉末、粒子状断熱材（パーライト、珪藻
土、アルミナ粉末、カーボンバルーンなど）、繊維・片
状断熱材（石綿、裁断した紙など）、固体断熱材（発泡
コンクリート、発泡スチレン、発泡ウレタン）、綿状断
熱材（ガラス繊維、シリカ、アルミナ繊維、綿など）、
層状断熱材（複層板ガラスなど）、構造断熱材（ハニカ
ム構造、ダンボール紙など）、複合断熱材（断熱キャス
タブルなど）があり、粉末、粒子状、繊維・片状、綿状
のものには一般的には接着剤（バインダ）を添加して成
形する。

【０００３】これら従来から知られている粒状断熱材
［例えば熔融シリカのようなもの（熱伝導率＝０.１
４）］は、これを賦形してブロックとした場合、比較的
比重が大きく、又、その断熱性は素材そのものの熱伝導
率に依存する事が大きく、ものによっては熱伝達率も比
較的大きく、製品内部に組み込む場合、断熱層を大きく
する必要があり、そのため製品の重量が大きくなるとい
う問題があった。従って、身の回り品のようなものに適
用した場合には持ち運びが不便であるというような問題
があった。

【０００４】その他、魔法瓶に用いられるようなガラス
製の中空断熱材が考えられるが、この場合、材料がガラ
スであるために落とした場合のように衝撃荷重が加わる
と破損するというような問題があったし、その取り扱い
も不便であるという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の解決課題は、
断熱性に優れ、破損することもなく軽量で取り扱いも簡
便な断熱材を開発するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の断熱材
(A1)は、『前面から背面にかけて開口する通孔(2)が穿
設されている芯材(1)と、内部が減圧状態に保持されて
おり、前記通孔(2)に対応する部分が内側に凹んでいる
前記有孔芯材(1)用の包装体(3)とで構成された』事を特
徴とする。

【０００７】これによれば、包装体(3)の内部は減圧状
態に保持されているために、包装体(3)内部での対流が
ほとんど発生しない。更に、芯材(1)には前面から背面
にかけて開口する通孔(2)が穿設されているので、芯材
(1)の断面積がその分小さくなって高温側から低温側へ
の熱伝導が阻害される事になり、高い断熱効果を達成す
る。しかも前述のように芯材(1)には前面から背面にか
けて開口する通孔(2)が穿設されているので、芯材(1)の
重量がそれだけ軽くなり、断熱材(A1)全体の比重を小さ
くする事が出来る。

【０００８】更に、包装体(3)の内部が減圧状態に保持
されているために、包装体(3)の通孔(2)に対応する部分
が外部の大気圧におされて内側に凹み、この断熱材(A1)
を製品の断熱壁(5)の内部に組み込んだ場合、製品の断
熱壁(5)の内壁面(5イ)(5ロ)と接触する部分が芯材(1)の端
面部分に一致する部分だけとなり『換言すれば、通孔
(2)に対応する包装体(3)の凹部(4)が製品の断熱壁(5)の
内壁面(5イ)(5ロ)に接触しない。』、製品の断熱壁(5)と
断熱材(A1)との接触面積が小さくなり、それだけ断熱率
が向上する。

【０００９】請求項２にかかる断熱材(A2)は、『前面か
ら背面にかけて開口する通孔(2)が穿設されている芯材
(1)と、芯材(1)の前面又は裏面の少なくとも一方の面に
配設された通気シート(6)と、内部が減圧状態に保持さ
れており、前記通孔(2)に対応する部分が内側に凹んで
いる前記有孔芯材(1)用の包装体(3)とで構成された』事
を特徴とする。

【００１０】これによれば、通気シート(6)の存在によ
って芯材(1)の端面を拘束・強化する事が出来、包装体
(3)内を減圧状態にする事によって（換言すれば、大気
圧がかかる事によって）包装体(3)が芯材(1)の端部を強
く押圧したとしても前記端部が曲がって倒れ込む事がな
く、芯材(1)の肉厚を薄くする事が出来るものである。
従って、前記作用に加えてより断面積を小さくする事が
出来て高い断熱効果と軽量化を達成する事が出来るもの
である。

【００１１】請求項３は第３実施例(A3)で、『前２項の
通孔(2)に微小中空ガラス球(7)を充填した』もので、芯
材(1)の補強を微小中空ガラス球(7)で行っている。な
お、微小中空ガラス球(7)は、互いの接触面積は点接触
で非常に小さいものであり、この部分（接触点）での熱
伝導は小さいものである。又、微小中空ガラス球(7)の
内部には空気が充填されている場合があるが、その場合
でも微小中空ガラス球(7)の外側は減圧状態にあり且つ
対流が起こるとしても微小中空ガラス球(7)内の微小閉
空間内での対流であるから、大きな熱伝達を生じる事が
なく、優れた断熱効果と強度を示す。（図６）微小中空
ガラス球(7)の内部が減圧状態にある場合は、前記対流
はなく、また、微小中空ガラス球(7)に微細な孔(7a)が
形成されているような場合には、包装体(3)の減圧時に
ガラス球(7)内も同一の減圧状態となり、対流による熱
伝達は無視出来る程度となる。

【００１２】請求項４は第４実施例(A4)で、『芯材(1)
が微小中空ガラス球(7)の集合体で構成されている』事
を特徴とするもので、これによれば、芯材(1)そのもの
の断熱効果が高く、軽量、高断熱性が達成出来る。

【００１３】請求項５は、『包装体(3)に反射皮膜層(3
b)が形成されている』事を特徴とするもので、これによ
れば、外部の高温側から伝達された熱をこの反射皮膜層
(3b)にて反射する事が出来、熱の効果的な遮断を達成す
る事が出来る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明にかかる断熱材(A)を図示実施
例に従って詳述する。第１実施例の断熱材(A1)は、芯材
(1)と包装体(3)とで構成されているものであり、芯材
(1)は例えば、クラフト紙に熱硬化性又は熱可塑性液状
樹脂『例えばフェノール樹脂（熱伝導率＝３.５）やメ
ラミン樹脂、エポキシ樹脂（熱伝導率＝４.５）、不飽
和ポリエステル樹脂（熱伝導率＝２.０）その他』を含
浸したもので、これをハニカム状に組み合わせたもので
ある。従って、前記樹脂含浸クラフト紙をハニカム状に
組んだ芯材(1)には、その前面から背面に至る６角形の
通孔(2)が整然と形成される事になる。勿論、芯材(1)は
樹脂含浸クラフト紙をハニカム構造に組み立てたものに
限られず、円筒状のものを束ねたようなもの、樹脂含浸
クラフト紙を縦横に組み立てて通孔(2)が矩形状になっ
ているもの、その他各種のものが挙げられる。何れにも
共通する点は、芯材(1)の前面から背面に至る通孔(2)が
形成されている事である。

【００１５】芯材(1)の材質は、第１実施例の場合は、
樹脂含浸クラフト紙をその代表例として挙げているが、
勿論これに限られず、焼成セラミックス・ペーパ、発泡
樹脂成形体や後述する微小中空ガラス球(7)の賦形集合
体、その他のものが挙げられ、特にその材質を限定する
ものではないが、樹脂含浸クラフト紙のように薄く高強
度で腰があり断熱性に優れているものが好ましい。

【００１６】ここで、前述のように含浸用の液状樹脂の
熱伝導率は熔融シリカに比べて高いが、その含浸量は僅
かであり、芯材(1)の熱伝導に寄与する断面積も僅かで
あるから芯材(1)全体としては熱伝導率は非常に小さい
ものである。

【００１７】包装体(3)は、気密性を保つことが出来る
ような袋状素材が使用される。本実施例では、中心に反
射皮膜層(3b)となるアルミニウム箔と、その両側に積層
されている樹脂フィルム(3a)（例えば、ポリプロピレン
・フィルムで例えば２０μｍ程度のもの。）のラミネー
ト材で構成されている。アルミニウム箔(3b)の厚みはピ
ンホールが発生しないような厚み（例えば、８μｍ以上
のもの。１２μｍ以上あればピンホールは皆無となり気
密性を損なうことがないので安全である。）のものが選
ばれる。包装体(3)のラミネート材の厚みは、特に限定
されるものでないが、その要求される性能は減圧時に芯
材(1)と接触し、大気圧に押圧されても破れないことが
必要である。

【００１８】このように形成した芯材(1)を一端開口の
包装体(3)内に収納し、減圧容器（図示せず）内に挿入
して減圧容器内を減圧状態にする。これにより包装体
(3)内は勿論、芯材(1)内も十分な減圧状態となる。通気
シート(6)を用いている場合でも通気シート(6)を通って
芯材(1)内部の空気が排出されてしまう。この状態で包
装体(3)の開口を気密状に閉じ、包装体(3)内に芯材(1)
を封入する。この外観図が図１に示す通りである。これ
により、減圧容器から取り出した断熱材(A1)の内部は十
分な減圧状態に保たれる事になる。又、断熱材(A1)内は
減圧状態にあるので、大気内に断熱材(A1)を取り出す
と、内外の気圧差で芯材(1)の通孔(2)に対応する部分が
内側に凹む事になる。従って、断熱材(A1)の表面には多
数の凹部(4)が形成される事になる。

【００１９】包装体(3)内の真空度は特に限定されない
が、高い程対流現象がなくなるので断熱効果が向上す
る。減圧度は特に指定されないが、一般的には１０^-2ト
ール（Torr）程度である。尚、場合によってはクロロホ
ルムのように０.００５７と熱伝導率が非常に小さいも
のの蒸気を包装体(3)内に封入する事も可能である。
（ちなみに、空気の熱伝導率は０.０２１である。）

【００２０】本発明にかかる断熱材(A)の用途は、例え
ば、間仕切りなどの建築部材、建築躯体の壁面や天
井の埋入断熱部材、自動車（保冷車）や列車・船舶
（冷凍コンテナ）その他の断熱壁、冷蔵庫やクーラ、
冷凍機などの温調機器の断熱壁、釣り用のクーラボッ
クスの断熱壁内に埋入して使用されるものである。即
ち、前記断熱壁(5)には断熱材(A1)の収納空間(11)が形
成されており、その収納空間(11)に断熱材(A)が収納さ
れる。次に、充填材注入口（図示せず）を残して前記収
納空間(11)を閉塞し、最後に充填材注入口から充填材(1
2)を収納空間(11)に注入充填する。充填材(12)として
は、一般的に発泡ウレタン樹脂などの発泡樹脂が使用さ
れる。充填材(12)が収納空間(11)内で膨張し、断熱材(A
1)は収納空間(11)内に固定される。

【００２１】次に、第１実施例の断熱材(A1)の断熱作用
を図２に従って説明する。図中手前側(イ)が高温側であ
り、向こう側(ロ)が低温側とする。内外に温度差がある
場合、高温側(イ)から低温側(ロ)に熱が伝わろうとする
が、高温側内壁面(5イ)及び底面側内壁面(5ロ)に包装体
(3)の表面が接触している部分は、接触部分は凹部(4)の
存在のために包装体(3)の全面でなく芯材(1)に一致する
部分だけであり、熱伝導に関係する芯材(1)の断面積が
その分小さくなって熱伝達が小さくなる。

【００２２】勿論、充填材(12)が包装体(3)と内壁面(5
イ)(5ロ)との間に入り込む事によって内壁面(5イ)(5ロ)から
包装体(3)が離間する事もあるが、この場合は断熱壁(5)
の内壁面(5イ)(5ロ)並びに包装体(3)とは、充填材(12)を
介しての全面接触に事になる。従って、凹部(4)の存在
による接触面積の減少効果は発揮し得ないものの充填材
(12)そのものにも断熱効果があるため、高温側(イ)から
の包装体(3)迄の熱伝導はある程度阻止される事にな
る。（勿論、収納空間(11)を圧入・密封し、充填材(12)
を充填する代わりに収納空間(11)を減圧状態にする事も
可能である。）

【００２３】しかしながら、高温側(イ)の熱の一部は、
充填材(12)を通り、包装体(3)の高温側(イ)に達する。こ
の伝達した熱の一部は、芯材(1)を通って包装体(3)の低
温側(ロ)に達するものの、包装体(3)の内部は減圧状態に
保持されているために、包装体(3)内部での対流がほと
んど発生せず、大部分の熱は低温側(ロ)に伝達されるこ
となくここで遮断される。尚、輻射による熱の移動もあ
るが、包装体(3)が前述のように反射皮膜層(3b)を含む
ラミネート材で形成されている場合には、この反射皮膜
層(3b)にて輻射熱を反射する事が出来、この面での熱の
効果的な遮断を達成する事が出来る。

【００２４】従って、高温側(イ)から低温側(ロ)へ移動し
ようとする熱の内、熱伝導によるものは、芯材(1)の
小断面と包装体(3)の包装体(3)表面の凹部(4)の形成に
よる小接触面積にて対応し、対流に対しては包装体
(3)内を減圧状態にすることによって対応し、輻射に
対しては、包装体(3)に反射皮膜層(3b)が形成されてい
る場合には、これで対応する事になる。

【００２５】また、芯材(1)には前面から背面にかけて
開口する通孔(2)が多数穿設されているので、芯材(1)の
重量がそれだけ軽くなり、断熱材(A1)全体の比重を小さ
くする事が出来る。これにより、本発明の断熱材(A1)を
例えば魚釣り用のクーラボックスの断熱用に使用する場
合には、軽量化する事ができ、手で持ち運びする場合に
好都合となる。

【００２６】第２実施例の断熱材(A2)は、第１実施例(A
1)に加えて、芯材(1)の前面又は裏面の少なくとも一方
の面に通気シート(6)が配設されていることである。通
気シート(6)は、通気性を有する不織布又は織布にて構
成されており、必要に応じて芯材(1)に貼着されてい
る。この場合使用される接着剤としては、例えばホット
メルト系接着剤などが使用される。この場合、芯材(1)
と通気シート(6)とは、接着剤によって一体化されるも
のの、通孔(2)に対応する部分の通気性は確保されてい
るために、前記減圧室内での芯材(1)内の減圧作業は支
障なく行うことができるものである。

【００２７】通気シート(6)の働きは、芯材(1)の端面を
拘束する事で、包装体(3)内を減圧状態にする事によっ
て包装体(3)が芯材(1)の端部を強く押圧下としても前記
端部が倒れ込む事がなく、芯材(1)の肉厚を薄くする事
が出来、より一層の軽量化と熱伝導遮断効果を達成する
事が出来るものである。

【００２８】第３実施例の芯材(1)の通孔(2)内に微小中
空ガラス球(7)を充填したものである。微小中空ガラス
球(7)は、図６のように薄い球状のガラス壁にて構成さ
れており、内部に気体（例えば、空気）が充填されてい
る。この場合、微小中空ガラス球(7)内では、対流が生
じるものの、その対流範囲は熱伝導率の低いガラス球
(7)内での極めて微細なものであり、且つ隣接せるガラ
ス球(7)同士はごく僅かな点接触によって接するだけで
あるから、この部分による熱伝達はさほど大きいもので
はない。

【００２９】また、この微小中空ガラス球(7)は充填時
の圧力で孔(7a)があきやすく、その場合には微小中空ガ
ラス球(7)の内部も包装体(3)の内部と同様減圧状態とな
り、微小中空ガラス球(7)の内部での対流がなくなり、
熱伝導は図６に示すように微小中空ガラス球(7)の接触
点を通して行われるだけであり、微小中空ガラス球(7)
の充填によっても伝熱面積はさほど増加せず、断熱性を
低下させるようなことはない。尚、図６では右側が高温
側(イ)であり、左側が低温側(ロ)であって高温側(イ)から
低温側(ロ)に熱が伝わっている。このように、本実施例
では微小中空ガラス球(7)の充填で芯材(1)の補強が行わ
れている。

【００３０】第４実施例(A4)は、芯材(1)の材質を変更
したもので、ここでは前述の微小中空ガラス球(7)の賦
形集合体で芯材(1)を構成したものである。形状は、ク
ラフト紙の場合と同様、ハニカム状、矩形状、円筒状そ
の他各種形状が採用される。賦形は、微小中空ガラス球
(7)を金型に入れ、押圧して成形する。この場合、バイ
ンダ（図示せず）を添加することにより成形品の機械的
強度を向上させる事ができる。バインダの量は少ない方
が好ましく、理想的には隣接せる微小中空ガラス球(7)
の点接触部分を固定するに足るだけの量にすることが望
ましい。断熱のメカニズムは、前述同様である。

【００３１】

【発明の効果】本発明の断熱材の第１実施例は、芯材に
その前面から背面にかけて開口する通孔が穿設されてお
り、内部が減圧状態に保持されている包装体にこの芯材
が収納されているので、包装体内部での対流がない。
通孔により芯材の断面積を減少させる事ができてその
分熱伝達を抑制でき、高い断熱効果を達成する事ができ
る。更にこの通孔により芯材の重量がそれだけ軽くな
り、断熱材全体の比重を小さくする事が出来る。包装
体の通孔に対応する部分が大気圧により内側に凹んでい
るので、この断熱材を製品の断熱壁の内部に組み込んだ
場合、製品の断熱壁の内壁面との接触面積が非常に小さ
くなり、それだけ断熱率が向上する。第２実施例では、
通気シートが芯材の前面又は裏面の少なくとも一方の面
に配設されているので、通気シートによって芯材の端面
を拘束する事が出来、包装体内を減圧状態にした場合の
芯材端部の変形を防止する事ができ、それ故、芯材の肉
厚を薄くする事が出来てより高い断熱効果を達成する事
が出来る。第３実施例は、通孔に微小中空ガラス球を充
填したもので、断熱性能をさほど損なう事なく芯材の補
強を微小中空ガラス球で行う事が出来るものである。第
４実施例４は、芯材を断熱効果に優れた微小中空ガラス
球の集合体で構成した例であり、軽量化と高断熱性が達
成出来る。尚、包装体に反射皮膜層が形成した場合に
は、外部から伝達された熱を反射する事が出来、輻射に
よる熱伝達を阻止する事ができて効果的な断熱を達成す
る事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る断熱材の外観斜視図

【図２】本発明に係る断熱材の第１実施例の部分拡大断
面斜視図

【図３】本発明に係る断熱材の第２実施例の部分拡大断
面斜視図

【図４】本発明に係る断熱材の第３実施例の部分拡大断
面斜視図

【図５】本発明に係る断熱材の第４実施例の部分拡大断
面斜視図

【図６】本発明に使用する微小中空ガラス球の集合状態
の部分拡大断面図

【図７】本発明に使用する包装体の一実施例の拡大部分
断面図

【符号の説明】

(1)…芯材 (2)…通孔 (3)…包装体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ１６Ｌ 59/08 Ｆ２５Ｄ 23/06 Ｘ (72)発明者久保富雄兵庫県西脇市郷瀬町417番地株式会社がまかつ内 (72)発明者四ツ辻晃大阪市中央区内平野町２丁目３番11−1101 号有限会社コーキ・エンジニアリング内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前面から背面にかけて開口する通
孔が穿設されている芯材と、内部が減圧状態に保持され
ており、前記通孔に対応する部分が内側に凹んでいる前
記有孔芯材用の包装体とで構成された事を特徴とする断
熱材。
【請求項２】前面から背面にかけて開口する通
孔が穿設されている芯材と、芯材の前面又は裏面の少な
くとも一方の面に配設され、前記通孔に対応する部分が
内側に凹んでいる通気シートと、内部が減圧状態に保持
されており、前記通孔に対応する部分が内側に凹んでい
る前記有孔芯材用の包装体とで構成された事を特徴とす
る断熱材。
【請求項３】微小中空ガラス球が通孔に充填さ
れている事を特徴とする請求項１又は２に記載の断熱
材。
【請求項４】芯材が微小中空ガラス球の集合体
で構成されている事を特徴とする請求項１又は２に記載
の断熱材。
【請求項５】包装体に反射皮膜層が形成されて
いる事を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の断
熱材。