JP2001082681A

JP2001082681A - 断熱材および複合断熱材

Info

Publication number: JP2001082681A
Application number: JP25874299A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Ishio; 博明石尾; Hiroyuki Naka; 裕之中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2001-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】広い温度領域で断熱保温材あるいは断熱保冷
材として使用でき、断熱材を配置する外壁面が凹凸を有
する断熱対象構造物に対しても、優れた断熱性能を示す
複合断熱材を提供する。【解決手段】金属製シートまたは無機質繊維シートか
ら成る包囲体（12ａ）に、多孔質セラミクス系粒状体お
よび／または中空セラミクス系粒状体（12ｂ）を、包囲
体内の空隙率が３０〜８５％となるように含んで成る断
熱材（12）を下側断熱要素（16ａ）とし、その上に上側
断熱要素（16ｂ）が積層されて成る複合断熱材（10）
を、断熱対象構造物の外壁面（100）に配置させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプラズマデ
ィスプレイ、ブラウン管およびセラミクス基板等の電気
製品部品の焼成等に用いる焼成炉、ならびに鉄鋼分野、
化学材料加工および食品加工で用いられる乾燥炉、焼成
炉、冷蔵容器、保冷用機器もしくは容器等の高温構造物
もしくは低温構造物を断熱保温するための断熱材料に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、乾燥炉および焼成炉のように高温
となる構造物あるいは保冷容器のように低温となる構造
物の断熱保温は、鉱物綿およびセラミクックスファイバ
ー等の無機質繊維からなる綿状シート、フェルト状シー
ト、あるいはモールド成形されたブロック状材料を断熱
材とし、これを高温もしくは低温構造物を画成する壁の
外側、すなわち構造物と周辺雰囲気との間に配置するこ
とにより実施していた。例えば、無機質繊維シートを配
置させて断熱する場合、無機質繊維シートは製造上の制
約によりその厚さが３〜１００ｍｍに制限されるため、
有効な断熱作用を得るには積層して２００ｍｍ以上の厚
さにする必要がある。また、外観を良くするため、断熱
材の周辺外気に触れる面、すなわち断熱保温の対象であ
る高温構造物と接する面から最も離れた面（この面を
「外側表面」とも呼ぶ）には、外観を良くするために化
粧板のような板状物を配することが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、高温炉のよう
な高温構造物または保冷用機器のような低温構造物の本
体を構成する壁の外側表面（この面を「外壁面」とも呼
ぶ）は、構造物を構成する部材に起因して凹凸を有し、
平坦でない場合が多い。例えば、凹凸は、ボルトの頭部
が外壁面から突出することによって形成され、あるい
は、冷却水を通過させるための、または電気的な配線を
保護するための配管もしくはコの字型の鋼材を外壁面に
付設することによって形成される。また、設計上の制約
により配管が構造物内部から外壁面を経由して外側に延
在する場合もある。

【０００４】凹凸が形成されている部分の高低差が小さ
ければ、無機質繊維シートの圧縮弾性によって凹凸は吸
収されるため、断熱材の外側表面の平坦性は確保され、
従って化粧板を問題無く配置させることが可能である。
しかし、凹凸の高低差が大きく、例えば凸部の高さが２
０mmを超えると、無機質繊維シートによる吸収は困難と
なり、その結果、外壁面の凹凸が断熱材の外側表面にも
現れるため、化粧板を配置させることができなくなる。
また、断熱材が凹凸に追従せず、断熱材と外側壁面との
間で隙間が生じると、当該隙間からの放熱により断熱効
果が低下する場合もある。

【０００５】そこで、例えば、凹部にロックウールを詰
める等して凹凸の高低差を無くす、あるいは小さくして
から、無機質繊維シートを配置させることが行われてい
る。しかし、ロックウールを詰める作業は効率の点で必
ずしも有利ではない。また、施工時にロックウールから
発塵が生じ、作業環境を悪化させるという問題もある。

【０００６】別法として、無機質繊維シートから成るブ
ロック状断熱材を適当な形状寸法にカットし、これを凹
凸形状に合うように組み合わせて配置し、外側表面を平
坦にする方法がある。しかし、カットしたブロック状材
料の組み合わせでは、例えば凹部が曲面を有する場合の
ように凹凸形状如何によっては、断熱材と外壁面との間
に隙間が生じる可能性がある。隙間に起因して生じる問
題は前述したとおりである。また、凹凸に合わせて施工
の都度、断熱材をカットすることは煩雑であって施工効
率を悪くする。更に、カット時の断熱材からの発塵が作
業環境を悪化させるという問題もある。

【０００７】外壁面から配管が延在している場合には、
断熱材に配管の断面形状に対応する開口部を設け、この
開口部に配管を貫通させることにより、配管部分を除く
外壁面全体を断熱材で間隙無く覆うことが行われてい
る。しかし、断熱材の開口部と配管との間には隙間が生
じやすく、当該隙間が断熱効果を低下させる場合があ
る。そこで、この隙間にロックウール等を詰めることも
行われているが、かかる作業の問題点は前述したとおり
である。

【０００８】このように、断熱対象となる構造物の外壁
面が平坦でなく凹凸等を有する場合において、断熱材
を、断熱効果および施工効率を低下させることなく配置
させることは困難である。かかる実状に鑑み、本発明
は、断熱対象となる構造物の外壁面の構造の如何に拘わ
らず、良好な断熱効果を発揮し得るように設置可能な断
熱材を提供することを第１の課題とする。

【０００９】また、例えば高温炉に関していえば、外壁
面においては局所的に温度の高い部分と低い部分とが一
般に生じる。先に例示した無機質繊維から成る断熱材料
の熱伝導率は温度依存特性を有し、温度が高くなるほ
ど、その熱伝導率は高くなり断熱効果は低下する。従っ
て、炉の外壁面に生じる温度差は、その周囲に配置され
る断熱材がもたらす断熱効果の均一化を阻害し、その結
果、断熱材の外側表面において温度の高い部分と低い部
分とが生じる場合がある。このことは、設計外側表面温
度、すなわち断熱材の外側表面の予定温度を例えば４０
℃以下に設定して断熱材を構成したとしても、ある箇所
では７０℃近くになって所定の断熱効果が得られず、断
熱性能を均一にすることができないという問題を招いて
いた。

【００１０】そこで、本発明は、高温炉の外壁面におい
て温度のばらつきが大きい場合に、断熱材料の熱伝導率
の温度依存性に起因して炉の外壁面を覆う断熱材料の外
側表面温度がばらつくという断熱性能の不均一性をなく
し、従来の無機質繊維からなる断熱材料よりも優れた断
熱特性を示す保温もしくは保冷用の複合断熱材を提供す
ることを第２の課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記第１の課題を達成す
るために、本発明は、金属製シートまたは無機質繊維シ
ートから成る包囲体内に、多孔質セラミクス系粒状体お
よび／または中空セラミクス系粒状体を、包囲体内の空
隙率が３０〜８５％となるように含んで成る断熱材を提
供する。

【００１２】この断熱材は、可撓性または柔軟性を有す
るシート状物から成る包囲体の中に、断熱作用を有する
多孔質セラミクス系粒状体および／または中空セラミク
ス系粒状体が、包囲体内に空隙を残した状態で、即ち適
度に疎らな状態で充填されていることを特徴とする。こ
の特徴により、断熱材全体は適度に変形可能なもの、即
ち、可変形性を有するものとなる。

【００１３】断熱材を構成する「包囲体」とは、その内
部に、形状が変化し得、場合によりその体積も変化し得
る空間を画成し、当該空間内に多孔質セラミクス系粒状
体および／または中空セラミクス系粒状体を収容するこ
とができ、それらが当該空間の外へ漏れ出すことのない
ように封入されたものを指す。この包囲体を構成するシ
ートは、金属製シートまたは無機質繊維シートであっ
て、可撓性を有するものであることが好ましい。

【００１４】金属製シートを用いる場合、金属製シート
は、例えばステンレス製シートであって、例えば０．０
１〜０．１８mmの厚さを有するものであることが好まし
い。金属製シートはガス不透過性であるから、これを用
いて包囲体を形成し、シート間の接合部を溶接等によっ
て気密的にすれば、包囲体内にはガスの出入りをも実質
的に許容しない、外部から隔離された密閉空間を形成で
きる。その場合、断熱材は包囲体内に存在する気体（例
えば空気）の体積の圧縮または膨張、ならびに包囲体内
における多孔質セラミクス系粒状体および／または中空
セラミクス系粒状体の流動によって変形し得るものとな
る。

【００１５】無機質繊維シートを用いる場合、無機質繊
維シートは不織布、織布、フェルトもしくはメッシュ等
であって、アルミナ繊維、シリカ繊維、または炭素系繊
維等から成るものであることが好ましい。特にアルミナ
繊維は、その耐熱温度が１０００℃と高いため、高温の
断熱対象構造物を断熱する場合に、都合良く使用でき
る。また、無機質繊維シートの厚さは０．５〜１．６mm
であることが好ましく、その目付は２００〜１５００ｇ
／ｍ²であることが好ましい。

【００１６】無機質繊維シートには、包囲体内に収容す
る多孔質セラミクス系粒状体および／または中空セラミ
クス系粒状体が漏出しないことを条件として、１つ当た
りの開口面積が８０〜１００００μｍ²である開口部が
１００〜１２０００個／cm²の割合で形成されているこ
とが好ましい。無機質繊維シートは、ガス透過性を有す
るものであるから、包囲体は周囲のガス（例えば空気）
が包囲体内に出入りし、包囲体内の多孔質セラミクス系
粒状体および／または中空セラミクス系粒状体が流動す
ることにより変形し得る。従って、無機質繊維シートを
包囲体とする断熱材は、金属製シートを包囲体とする断
熱材よりも可変形性が大きくなる。

【００１７】包囲体内には、多孔質セラミクス系粒状体
および／または中空セラミクス系粒状体（これらを総称
して「セラミクス系粒状体」と呼ぶ場合がある。）が充
填される。

【００１８】セラミクス系粒状体を構成するセラミクス
材料は、例えば、シリカ（ＳｉＯ₂）を８０〜９５重量
％およびアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を２０〜５重量％含有す
るものであることが好ましい。また、粒状体は１００〜
１０００メッシュの寸法のものを用いることが好まし
い。

【００１９】多孔質セラミクス系粒状体とは、１つの粒
状体の表面ならびに内部に多数の孔が形成されたスポン
ジ状の粒状体である。孔の殆どは互いに連通して連続気
泡状になっているが、一部においては孔と孔とが壁で隔
てられている。多孔質セラミクス系粒状体においては、
１つの多孔質粒状体に占める孔全体の割合が３０〜７０
体積％（即ち、空隙率が３０〜７０％）であることが好
ましい。また、多孔質セラミクス系粒状体に形成される
孔は、１つあたりの孔の容積が１×１０^-9mm³〜５×１
０^-1mm³であることが好ましい。多孔質セラミクス系粒
状体は、例えば、溶融したセラミクスの滴を大気中で落
下させるときに、高速で流れる気体フローに接触させ、
セラミクスの滴を泡状化または球状化させた後、これを
急速に冷却させることにより得られる。

【００２０】一方、中空セラミクス系粒状体とは、例え
ば発泡中空セラミクス系粒状体であって、１つの粒状体
に中空部が独立して一もしくは複数形成されており、当
該中空部が外部と連絡していないものである。従って、
中空セラミクス系粒状体の中空部へは流体が実質的に浸
透できない。また、中空セラミクス系粒状体において
は、複数の小孔が繋がって１つの中空部が形成されてい
る場合がある。

【００２１】中空セラミクス粒状体に占める中空部の割
合は２０〜６０体積％（即ち、空隙率が２０〜６０％）
であることが好ましい。中空セラミクス系粒状体に存在
する中空部はその一つあたりの容積が１×１０^-9mm³〜
３×１０^-3mm³であることが好ましく、１×１０^-9mm³〜
１×１０^-6mm³であることがより好ましい。中空セラミ
クス系粒状体は、例えば、特開昭６３−２５２９８２号
公報、もしくは特開平７−３３０４５９号公報等に記載
の微孔性断熱材を粉砕して粒状物にすることにより得ら
れる。粉砕により得られる粒状物は、中空セラミクス系
粒状体が個々の粒子に解離せず、粒子が結合した塊状物
である場合があるが、当該塊状物が１００〜１０００メ
ッシュの寸法を有する限りにおいて、そのような塊状物
も使用できる。また、中空セラミクス系粒状体は、ハリ
マセラミクス社からＷＤＳボード（商品名）として販売
されているボードの前加工品に相当し、あるいは日本ア
エロジル社よりマイクロサーム（商品名）の粉体として
販売されている。

【００２２】なお、場合により、多孔質セラミクス系粒
状体には、例えばその製造過程において偶発的に形成さ
れた中空セラミクス系粒状体が含まれることがあり、反
対に中空セラミクス系粒状体に多孔質セラミクス系粒状
体が含まれることがあり得る。あるいは、両者のいずれ
かに区分することが難しい粒状体、例えば、複数の独立
した中空部が形成された粒状体において、１つの中空部
が外部に通じていて僅かに流体浸透性を有するような粒
状体が形成される場合もあり得る。従って、本明細書に
おいて、「多孔質セラミクス系粒状体および／または中
空セラミクス系粒状体」なる語に含まれる「および」
は、両者を意図的に混合して使用する場合のみならず、
前記のように両者が偶発的に混在する場合を含み、ま
た、両者のいずれとも区別し難い粒状体を使用する場合
をも含む趣旨において用いられる。

【００２３】包囲体内における多孔質セラミクス系粒状
体および／または中空セラミクス系粒状体の疎らさは、
空隙率で表される。空隙率は、前記包囲体内に画成され
る空間に含まれる多孔質セラミクス系粒状体および／ま
たは中空セラミクス系粒状体の占める体積を、前記空間
の最大体積で除すことによって算出できる。空間の最大
体積は、包囲体が金属製シートで形成されている場合に
は、包囲体が液密であることを考慮して、包囲体の中に
シートの伸びが生じない条件にて、例えば水を最大限に
充填し、その体積を測定することにより求められる。ま
た、包囲体が無機質繊維シートで形成されている場合に
は、シートが金属製シートに置換されたと仮定した場合
に包囲体内に例えば水を最大限に充填できる体積が、空
間の最大体積に相当する。包囲体を構成するシートに実
質的に伸びが生じなければ、同形状・寸法の金属製シー
トの包囲体内と無機質繊維シートの包囲体内には、実質
的に同じ大きさの最大体積を有する空間が形成されるこ
ととなる。

【００２４】本発明の断熱材は、外壁面の凹凸形状に合
わせて形状および寸法の異なるものを複数個組み合わせ
て配置させることにより、外壁面の上に略平坦な面を形
成できる。細かな粒状体を内包する本発明の断熱材は、
粒状体の流動性によって変形できるため、外壁面の凹凸
形状に追随させやすい。従って、本発明の断熱材と外壁
面との間の密着性は非常に優れたものとなる。

【００２５】本発明の断熱材は、多孔質セラミクス系粒
状体および／または中空セラミクス系粒状体が包囲体内
に存在する構造となっており、当該構造は粒状体の飛散
による発塵を有効に抑制する。従って、本発明の断熱材
を使用すれば、断熱材を施工する際の作業環境の悪化を
防止できる。特に、包囲体が金属製シートで形成される
場合には、それが有する気密性のために優れた発塵抑制
効果が得られ、金属製シートを用いて形成した断熱材の
発塵レベル（２０ｍ／秒の気流を断熱材に吹き付けた場
合に、気流の下流部における１ｍ³あたりの空気に含ま
れる寸法が１μｍ以上のダストの個数）は０〜１００個
／ｍ³程度に抑制できる。一方、無機質繊維シートで包
囲体を形成する場合、断熱材の発塵レベルは１０００〜
５０００個／ｍ³と大きくなるが、無機質繊維シートか
ら成る従来の断熱材の発塵レベルが１０万個以上であ
り、これを切断する際には発塵レベルがより大きくなる
ことに鑑みれば、包囲体が無機質繊維シートである断熱
材もまた、優れた発塵抑制効果を発揮するものといえ
る。

【００２６】実際の施工に際しては、形状寸法が異なる
複数種の断熱材を予め用意し、断熱対象構造物の外壁面
の形状に応じて適当なものを選択できるようにしておけ
ば、効率良く断熱材を施工できる。

【００２７】上記本発明の断熱材は、そのサイズを大き
くする、あるいは多数積層して、それのみで断熱対象構
造物を断熱することも可能である。しかし、多孔質セラ
ミクス系粒状体および／または中空セラミクス系粒状体
が高価であること、包囲体の作製に時間を要すること等
を考慮すれば、それのみで構造物を断熱することは経済
的でない場合がある。従って、上記本発明の断熱材は凹
凸を有する外壁面上に平坦面を形成するために主として
用い、当該平坦面上に、平坦面上に施工可能な別の断熱
材を配置させることが好ましい。一般に、平坦面上に施
工可能な断熱材、例えば、板状またはブロック状の断熱
材の使用は、コスト面において有利である。即ち、上記
本発明の断熱材を下側断熱要素とし、その上に適当な上
側断熱要素を積層することによって、経済的で施工性の
良い複合断熱材を得ることができる。

【００２８】なお、本明細書において、「下側」および
「上側」という用語は絶対的な上下を示すものではな
く、「下側」および「下」という語は対象構造物の外壁
面に近い側を、「上側」および「上」という語は外壁面
に遠い側を示すために使用される。

【００２９】上記複合断熱材を構成する上側断熱要素
は、例えば、断熱板と無機質繊維シートとを積層した積
層ユニットを断熱板が下側となるように複数積層して成
るものであることが好ましい。断熱板は、例えば金属板
およびマイカ質断熱板であってよく、無機質繊維シート
は、耐熱性および／または耐低温性を有する無機材料か
ら成る繊維を用いて形成される多数の空隙、好ましくは
微細空隙を有するシート状物であり、例えば不織布、織
布、フェルトもしくはメッシュ等である。但し、上側断
熱要素は前記積層ユニットに限定されるものではなく、
常套的に使用されている断熱材を上側断熱要素として採
用してよい。

【００３０】本発明の第２の課題は、上記複合断熱材
に、厚さ方向よりも面方向に相対的に大きい熱伝導率を
有する熱伝導異方性シートを配することによって達成で
きる。熱伝導異方性シートは、高温である断熱対象構造
物を断熱保温する場合には、下側断熱要素の下に配さ
れ、低温である断熱対象構造物を断熱保冷する場合に
は、複合断熱材の最上面に配する。

【００３１】熱伝導異方性シートはこれに加えられた熱
を、厚さ方向よりも面方向に優先的に伝導させる性質を
有する。したがって、この熱伝導異方性シートを例え
ば、高温炉の外壁面に接するように配すると、炉の外壁
面温度がばらついている場合でも、面方向で熱が伝導す
るためにシート全面の温度のばらつきが低減し、好まし
くは実質的に均一になる。その結果、熱伝導異方性シー
トの上に設けられる断熱要素は表面温度が実質的に均一
となった熱伝導異方性シートに対して断熱作用を奏し得
るので、複合断熱材の外側表面、すなわち熱伝導異方性
シートから最も遠い側の表面においても温度のばらつき
が低減することとなる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の断熱材および複合
断熱材を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明
の複合断熱材の一実施形態を示す断面図である。この複
合断熱材（10）は、下から順に熱伝導異方性シート（1
1）、下側断熱要素（16ａ）および上側断熱要素（16
ｂ）を含み、その最外層（Ｓ１）として化粧板が積層さ
れた構造となっている。下側断熱要素（16ａ）は、シー
トから成る包囲体（12ａ）に多孔質セラミクス系粒状体
および／または中空セラミクス系粒状体（12ｂ）を含ん
で成る本発明の断熱材（12）であり、上側断熱要素（16
ｂ）は、断熱板（13）と無機質繊維シート（14）とを積
層した積層ユニット（15）が４層積層されて成るもので
ある。そして、図１は、熱伝導異方性シート（11）が断
熱保温の対象となる高温構造物、例えば高温炉の外壁面
（100）に隣接するように配置されて断熱保温を行って
いる様子を模式的に示している。

【００３３】断熱材（12）は、シートから成る包囲体
（12ａ）に多孔質セラミクス系粒状体および／または中
空セラミクス系粒状体（12ｂ）を、包囲体（12ａ）内の
空隙率が所定範囲内となるように含んで成り、可変形性
を有する。包囲体（12ａ）を構成するシートは、金属製
シートまたは無機質繊維シートであって、可撓性を有す
るものであることが好ましい。

【００３４】包囲体（12ａ）を金属製シートで形成する
場合、当該金属製シートは前述のとおり、例えばステン
レスから成り、厚さは例えば０．０１〜０．１８mmであ
ることが好ましい。厚さが０．０１mm未満では強度が小
さく耐久性の点で劣り、０．１８mmを超えると可撓性が
小さくなって、断熱材全体の可変形性が低下し、断熱材
を外側壁面の凹凸に追随させることが困難となる。金属
製シートは、強度を向上させるために複数枚積層して用
いてもよい。

【００３５】金属製シートを用いる場合には、その一方
の面が鏡面仕上げ等によって高い熱反射率を有し、当該
熱反射率の高い面が包囲体の外側面となるようにするこ
とが好ましい。包囲体の外側の熱反射率が高い場合、炉
からの輻射熱が断熱材（12）によって反射され、断熱材
（12）の断熱性能が向上するという利点が得られる。な
お、本明細書においては、面の「熱反射率が高い」こと
は、その面の「熱放射率が低い」ことに対応している。
したがって、金属製シートの熱反射率の高い面は、その
熱放射率が０．１以下である低い熱放射率を有するもの
であることが好ましく、そのような熱放射率は、鏡面仕
上げ等によって、面の平均粗さＲａを４μｍ以下、好ま
しくは０．２μｍ以下にすることによって達成できる。

【００３６】包囲体（12ａ）が無機質繊維シートである
場合、無機質繊維シートに存在する間隙を介して空気が
包囲体（12ａ）内の空間へ供給され、あるいは空間から
排出される。従って、断熱材（12）は、空気の出入りに
より変形し、その可変形性は包囲体（12ａ）が金属製シ
ートであるものよりも大きい。無機質繊維シートは、前
述のとおり、アルミナ繊維、シリカ繊維、または炭素系
繊維等から成る不織布、織布、フェルトもしくはメッシ
ュ等であることが好ましい。

【００３７】また、当該シートには、１つ当たりの開口
面積が好ましくは８０〜１００００μｍ²、より好まし
くは１０００〜５０００μｍ²である開口部が、好まし
くは１００〜１２０００個／cm²、より好ましくは１０
００〜６０００個／cm²の割合で形成されている。開口
部が小さい或いは開口部の数が少ないと、包囲体内で空
気の円滑な供給・排気が行われず、可変形性が小さくな
る。開口部が大きい或いは開口部の数が多いと、セラミ
クス系粒状体の一部が開口部より漏出するという問題が
ある。包囲体（12ａ）の形成に適した無機質繊維シート
としては、ニチアス社製の「シルテックスクロス（商品
名）」がある。無機質繊維シートは複数枚積層して用い
てもよい。また、無機質繊維シートと金属製シートとを
積層して使用してもよい。

【００３８】断熱材（12）は、上記金属製シートまたは
無機質繊維シートを用いて、図２に示すような角柱形状
または円筒形状の容器状物であってセラミクス系粒状体
の投入口を有するものを作製して、これを包囲体（12
ａ）とし、空間内の空隙率が３０〜８５％となるよう
に、セラミクス系粒状体を充填し、最後にセラミクス系
粒状体の投入口を封止して形成する。

【００３９】セラミクス粒状体（12ｂ）は、十分に乾燥
して包囲体（12ａ）に充填する。セラミクス粒状体（12
ｂ）の水分含有量は、具体的には８重量％以下とするこ
とが好ましい。セラミクス系粒状体は、前述のとおり、
好ましくはシリカおよびアルミナを含有してなるセラミ
クス材料で形成され、その寸法は好ましくは１００〜１
０００メッシュである。粒状体の寸法が１０００メッシ
ュより小さいと、包囲体から粒状体が漏出するおそれが
あり、また、発塵により作業効率および作業環境の悪化
という問題が生じる場合がある。さらに、細かな粒状体
は、移送容器の外壁または隅に付着または滞留しやすい
ために、移送容器を汚染しやすく、また、例えば計量後
の粒状体を別の容器等に全て移すことができず目的とす
る量の粒状体を正確に包囲体内に充填できないといっ
た、運搬移送の際の作業効率の悪化を招くおそれがあ
る。寸法が１００メッシュよりも大きい粒状体を用いる
と、粒状体と粒状体との間で大きな空隙が生じ、当該空
隙において空気の対流が発生し、それにより断熱材全体
の断熱性能が低下する場合がある。

【００４０】断熱材（12）には、空隙率が３０〜８５％
となるようにセラミクス系粒状体（12ｂ）を充填する。
８５％を超えると、断熱材（12）内においてセラミクス
粒状体が疎らになりすぎ、包囲体内で空気の対流が生じ
て熱伝導率が高くなり断熱性能が低下するいう問題があ
り、３０％未満では、セラミクス粒状体が密となりすぎ
て断熱材（12）の可変形性が殆ど無くなり好ましくな
い。セラミクス系粒状体が前述したようにシリカ８０〜
９５重量％とアルミナ２０〜５重量％を含む材料で形成
されている場合には、上記空隙率は充填密度（包囲体内
のセラミクス系粒状体の質量／包囲体の空間の最大体
積）を８０〜３００kg／ｍ³とすることにより達成でき
る。

【００４１】包囲体（12ａ）におけるシートの継ぎ目
（封止部）は、シートが金属製シートである場合には、
リベットのような機械的締結手段、耐熱接着剤、あるい
は点溶接もしくは線溶接によって封止し、粒状体（12
ｂ）が漏出しないようにする。接着剤または溶接による
封止は気密的であり、従って、包囲体内を隔離された空
間にすることを可能にする。また、シートが無機質繊維
シートである場合には、耐熱性糸による縫合、または耐
熱接着剤により封止するとよい。あるいはセラミクス系
粒状体が漏出しない限りにおいて、両端が開放された筒
状体の中間部分にセラミクス系粒状体を収容し、両端を
耐熱性の糸で縛ったものを断熱材としてもよい。

【００４２】包囲体の形状および寸法は、断熱対象構造
物の外壁面の形状に応じて選択することができる。荷重
が加えられた場合に断熱材（12）が座屈することを防止
し、また、断熱材（12）の作製を容易にするために、断
熱材（12）を例えば図２の（ａ）に示すような角柱状と
する場合、幅Ｗおよび奥行きＴはそれぞれ、例えば３０
〜２００mm、高さＨは例えば３０〜１５０mmとすること
が好ましく、図２の（ｂ）に示すように円筒形状とする
場合、例えば、直径Ｄは３０〜２００mm、高さＬは３０
〜１５０mmとすることが好ましい。

【００４３】断熱材（12）の包囲体（12ａ）が金属製シ
ートのようなガス不透過性材料から成る場合には、断熱
材（12）内にアルゴン、二酸化炭素、ヘリウム、および
窒素のような不活性ガスを充填してもよい。不活性ガス
は、空気よりも断熱効果が高いため、そのような断熱材
によればより優れた断熱性能が得られる。

【００４４】また、断熱材（12）の包囲体（12ａ）が金
属製シートのようなガス不透過性材料から成り、断熱材
（12）に大きな可変形性が要求されない場合には、断熱
材（12）内を、１００Torr以下、好ましくは１０Torr以
下の真空状態、あるいは４５０Torr以下の減圧状態と
し、断熱材（12）の断熱性能をより向上させることもで
きる。そのような断熱材は固いブロック状体となるの
で、例えば、炉の外壁面の平坦な部分において使用でき
る。

【００４５】断熱材（12）は、外壁面の凹凸形状に合わ
せて、形状および／または寸法の異なるものを配置させ
る。図３に示すように、外壁面（200）が凸部を有する
場合には、凸部において高さの小さい断熱材（12）を配
置し、それ以外の部分には高さの大きい断熱材（12）を
配置し、また、凸部が傾斜面を有する部分には、傾斜面
と接する断熱材の面を傾斜面に沿うように変形させる、
または断熱材を傾斜した面を有する形状とすることによ
り、断熱材（12）全体が平坦な上面を有する下側断熱要
素（16ａ）を構成するようにする。断熱材（12）は可変
形性を有するため、相互に密着するように配置でき、例
えば円筒形状の断熱材（12）を配置させた場合には、上
から見た形態が正六角形を敷き詰めた形態（ハニカム）
に近い下側断熱要素（16ａ）を得ることができる。

【００４６】断熱材（12）は断熱対象構造物の外壁面上
に平坦面を形成するために用いるだけでなく、補助的な
断熱材として用いることもできる。例えば、一定の形状
寸法を有する断熱材を外壁面に配置させたときに、その
形状寸法の制約により当該断熱材で外壁面全体を全体覆
うことができず、外壁面に露出した部分（断熱材で覆わ
れない部分）が生じた場合に、その部分を埋めるために
用いることができる。

【００４７】その例を図３に示す。図３においては、後
述するように形状寸法が一定の上側断熱要素（16b）を
配置させているが、上側断熱要素（16ｂ）を間隙無く敷
設した結果、外壁面の端部において上側断熱要素（16
ｂ）では覆いきれない部分（200ａ）が僅かに残る。そ
こで、その部分（200ａ）に断熱材（12）を積層して他
の部分と同じ厚さとし、その側面の外観を整えるために
板状の断熱要素（17）を配している。このように、断熱
材（12）は、広い意味において調節部材的な役割を果た
す断熱材として使用でき、その有用性は極めて大きい。

【００４８】本発明の複合断熱材は、断熱材（12）から
成る下側熱要素（16ａ）の上に上側断熱要素（16ｂ）を
積層して成るものである。図１において、上側断熱要素
（16）は、断熱板（13）と無機質繊維シート（14）とを
積層した積層ユニット（15）が４層積層されて成るもの
である。

【００４９】断熱板（13）は断熱性を有するもの、即ち
高温側の熱を低温側に伝導しにくいものであれば特に限
定されない。そのような断熱板としては、例えばマイカ
質断熱板がある。マイカ質断熱板は、それ自身の熱伝導
率が０．６７Ｗ／（ｍ・ｋ）と小さく、耐熱温度が約７
００℃と大きいため、断熱板に適している。マイカ質断
熱板を使用する場合、その厚さは２００〜３５００μｍ
であることが好ましい。２００μｍ未満であると、高温
下において強度および保形成が低下するおそれがあり、
３５００μｍを超えると、面方向（厚さ方向に垂直な面
方向）に伝導してマイカ質断熱板の縁部（側面）から放
出される熱量（放熱量）が大きくなり、複合断熱材の断
熱性能を低下させるおそれがある。

【００５０】あるいは、断熱板（13）は、表裏面のうち
少なくとも片面の熱反射率が高い金属板であってよい。
そのような金属板は、熱反射率の高い面において、輻射
熱を反射することによって断熱効果を発揮できる。従っ
て、そのような金属板を使用する場合には、熱反射率の
高い面が高温側に位置するように配する必要がある。

【００５１】断熱板（13）として使用する金属板は、表
裏面のうち少なくとも一方の面の平均粗さＲaが１．４
μｍ以下であり、その熱放射率が０．１以下である金属
板であることが好ましい。かかる金属板は、例えば、ス
テンレス製平板、例えばＳＵＳ３０４の平板、チタン製
平板、あるいニッケル製平板の表裏面のうち少なくとも
一方の面を鏡面仕上げすることによって得ることができ
る。金属板の使用温度、すなわち金属板が曝されると予
想される温度が４５０℃以下である場合にはアルミニウ
ム製の平板を用いてもよい。金属板の厚さは５０μｍ〜
１５００μｍであることが好ましい。金属板の厚さが５
０μｍ未満であると熱により変形して形状を保持するこ
とができない場合があり、１５００μｍを越えると、面
方向（厚さ方向に垂直な面方向）に伝導し金属板の縁部
からの放熱量が大きくなり、複合断熱材の断熱性能を低
下させるおそれがある。

【００５２】断熱板（13）はまた、断熱材（12）と同じ
構成であって、包囲体の形状を板状としたものであって
もよい。その場合、包囲体内の空隙率を実質的に０にし
て剛性を確保する必要がある。例えば、セラミクス系粒
状体が前述のシリカおよびアルミナを含んで成る材料で
構成されている場合には、その充填密度を１５００〜２
５００kg／ｍ³とすることが好ましい。

【００５３】無機質繊維シート（14）は無機質材料から
なる繊維で形成された微細空隙を有するものである。微
細空隙は全体で１０〜７５％の空隙率を形成するように
存在することが望ましい。７５％以上であると空隙の占
める体積が大きくなって空気の対流による熱伝導が生
じ、また、１０％未満では密になりすぎて繊維間で熱伝
導が生じ、その結果、いずれの場合においても断熱性能
が低下する。

【００５４】無機質繊維シート（14）は、それが使用さ
れる温度において耐熱性および／または耐低温性を有す
る繊維、例えば、ロックウール、ガラス繊維およびセラ
ミクス繊維から成るグループから選択される一もしくは
複数の繊維であって、繊維径が０．８〜８μｍのものを
用いて、繊維密度が８０〜２００ｋｇ／ｍ³の範囲内に
あるシートを形成することにより得られる。シートは、
不織布、織物、フェルト、もしくはメッシュであってよ
く、これらを積層したものであってもよい。

【００５５】本発明においては、無機質繊維シート（1
4）の厚さは５〜２５mmであることが好ましい。５mm未
満であると、断熱板（13）と無機質繊維シート（14）と
から成る積層ユニット（15）が複数積層されたときに、
より大きな荷重がかかる下側の積層ユニットにおいて、
部分的に無機質繊維シートが介在することなく隣接する
断熱板（13）同士が接触し、その結果、接触部で熱が伝
導されて断熱性能が低下するおそれがある。２５mmを越
えると無機質繊維シート（14）内で空気の対流が発生
し、それにより複合断熱材（10）全体の断熱性能が悪く
なるおそれがある。なお、ここでいう厚さは無機質繊維
シート（14）を積層する前に測定した厚さをいい、実際
の複合断熱材（10）では下側にある無機質繊維シートほ
ど圧縮されて、その厚さが小さくなる傾向にある。

【００５６】断熱板（13）と無機質繊維シート（14）
は、積層されて一つの積層ユニット（15）を形成する。
断熱板（13）と無機質繊維シート（14）との一体化は、
例えば耐熱（もしくは耐低温）性接着剤、ピン、ねじ、
またはコの字形状であって積層体を挟んで固定する積層
体固定用金具（例えばクランプ）等を用いて行うことが
でき、あるいは金属製層状要素に突起部を形成しこれを
無機質繊維シート（14）に係合させることによっても行
うことができる。突起部が断熱板（13）の両面に形成さ
れている場合には、隣接するユニットの無機質繊維シー
トとの係合が可能となり、その結果、積層ユニット（1
5）間の一体化を行うことが可能となる。

【００５７】積層ユニットは、図４に示すように、積層
ユニットを構成する無機質繊維シートが複数の無機質繊
維シートセグメントと空隙セグメントとから成り、無機
質繊維シートセグメントが空隙セグメントによって面方
向（積層方向に垂直な面方向）に隔てられて存在してい
るものであってもよい。図示した態様において、積層ユ
ニット（35）における無機質繊維シートは、無機質繊維
から成る帯状体が無機質繊維シートセグメント（34ａ）
として存在し、各無機質繊維シートセグメント（34ａ）
が空隙セグメント（34ｂ）によって面方向に隔てられ存
在し、互いに平行に配置されて成るものである。それ以
外については図１に示した複合断熱材と実質的に同じで
ある。

【００５８】この積層ユニット（35）には、より高い伝
熱抵抗を有する空隙セグメント（34ｂ）が存在するた
め、図１および図３に示す積層ユニット（15）よりも優
れた断熱効果を得ることが可能である。また、この態様
によれば、無機質繊維から成るシートセグメント（34
ａ）が一種のスペーサとして作用するが、無機質繊維か
ら成るシートセグメント（34）は、先に図１を参照して
説明した無機質繊維シートと同様に、それ自体で断熱性
能を発揮するものであるから、これをスペーサとして用
いることで中実の要素をスペーサとして用いる場合より
優れた断熱効果を得ることができる。

【００５９】本発明では空隙セグメントの断熱効果を良
好なものとするために、無機質繊維シートセグメント
（34ａ）の厚さをＨＳ、無機質繊維シートセグメント
（34ａ）が平行配置されているときのピッチをＰＳ、お
よび無機質繊維シートセグメント（34ａ）の幅をＷＳと
したとき、ＰＳをＨＳで除した値、すなわちＰＳ／ＨＳ
は２０以上８５以下であることが好ましく、４０以上６
０以下であることがより好ましい。また、ＷＳをＨＳで
除した値、すなわちＷＳ／ＨＳは２以上１０以下とする
ことが好ましい。ＰＳ／ＨＳが前記範囲内にある場合に
は、空隙セグメント（34ｂ）内で対流による空気の流動
が抑制され、その結果、良好な断熱効果が得られる。Ｐ
Ｓ／ＨＳが２０未満であると、空隙セグメントが小さく
なって十分な断熱効果が得られず、ＰＳ／ＨＳが８５を
越えると、熱により空間の上下方向に比重の異なる空気
層が発生して、対流により、低温部、例えば本発明の複
合断熱材を高温炉の外壁面に配置させた場合には積層方
向の上方部への熱伝達が促進され、断熱効果が低減する
おそれがある。また、ＷＳ／ＨＳが２未満であると、無
機質繊維シートセグメントの保形性が悪くなり、１０を
超えると空隙セグメントが小さくなって十分な断熱効果
を得られない場合がある。

【００６０】なお、無機質繊維から成るシートセグメン
ト（34ａ）は、図１を参照して先に説明した無機質繊維
シート（14）と同じ構成のものを用いてよい。

【００６１】無機質繊維から成るシートセグメントと空
隙セグメントを有して成り、無機質繊維シートセグメン
トが空隙セグメントによって面方向に隔てられて存在し
ている無機質繊維シートの別の態様を図５に示す。図５
の（ａ）は無機質繊維シート（44）を上から見た平面図
である。ここでは、積層ユニットを積層したときに空隙
セグメント（44ｂ）内の空気の流出を抑制するために枠
状の無機質繊維シートセグメント（44ａ）が採用されて
いる。この構造によれば、空気の対流を抑制することが
できるだけでなく、空気の出入りを抑えることができる
ので、より優れた断熱効果が得られる。図５の（ｂ）で
示すように、無機質繊維から成るシートで形成された四
角形の枠状シートセグメント（44ａ）の中の対角線上に
無機質繊維からなる帯状のシートセグメント（44ａ'）
を配置することにより、空隙セグメント（44ｂ）の保形
性がより向上する。この場合において、先述のＰは図５
の（ｂ）に示すとおり、対角線上にある無機質繊維シー
トセグメント（44ａ'）とそれと向かい合う角との間の
距離と考えて良い。この場合もＰＳ／ＨＳは２０以上８
５以下であることが好ましく、４０以上６０以下である
ことがより好ましい。また、ＷＳ／ＨＳは２以上１０以
下であることが好ましい。

【００６２】無機質繊維シートが上記のように空隙セグ
メントを有する場合には、空隙セグメントに硬質スペー
サを挿入してもよい。硬質スペーサは、積層ユニットの
厚さ方向に荷重が加えられたときに積層ユニットの変形
を防止する役割をする。硬質スペーサを含む積層ユニッ
トの態様を図６に示す。図６において、無機質繊維シー
トの帯状体（34ａ）が複数、互いに平行となるように配
置されており、帯状体（34ａ）の間の空隙セグメント
（34ｂ）に中実の球形硬質スペーサ（50）が挿入されて
いる。

【００６３】硬質スペーサ（50）は、硬質のセラミクス
系材料または金属で形成することが好ましく、その形状
は、中実の球形の他、図７の（ａ）〜（ｄ）に示すよう
に、中空の球形、円筒形、管状の四角柱、または三角柱
であることが好ましく、また、その厚さ（ＴＵ）は１．
５〜３mmとすることが好ましい。１．５mm未満では高温
下（７００℃以上）において荷重が加えられると変形し
て積層ユニット（35）の保形性が悪くなるおそれがあ
る。３mmを超えると硬質スペーサの面方向（厚さ方向に
対して垂直な方向）において熱伝導が生じるため積層ユ
ニット（35）の断熱性能が低下する。

【００６４】硬質スペーサは、空隙セグメントの厚さ
（即ち、無機質繊維シートセグメントの厚さ）をＨＳ、
硬質スペーサの厚さおよび長さをＨＵおよびＬＵとした
ときに、ＨＳ／ＨＵが１であり、ＬＵ／ＨＳが１〜１０
となるような寸法を有することが好ましい。なお、硬質
スペーサの長さ（ＬＵ）とは、空隙セグメントに挿入し
たときに帯状体と平行になる方向の長さをいう。

【００６５】ＨＳ／ＬＵが１であるということは、硬質
スペーサを、上側および下側の断熱板（13）との間で隙
間を形成することなく、空隙セグメントに挿入すること
を意味する。ＨＳ／ＬＵが１０を超えると、硬質スペー
サと断熱板（13）との接触面積が増え、両者の接触部分
において熱伝導が生じ、それにより積層ユニットの断熱
性能が低下するおそれがある。接触面積を最小にするに
は、硬質スペーサの形状を球形（ＨＵ＝ＬＵ）とするこ
とが最も好ましい。また、球形硬質スペーサは、断熱板
との接触面積が非常に小さいため、他の形状のものと異
なり中実のものでも使用できる。

【００６６】硬質スペーサは、荷重による積層ユニット
の変形を防止するのに十分な数を適当な間隔で配置させ
る。一般に、積層ユニット１ｍ²につき積層ユニット１
ｍ²につき好ましくは９〜１７０個の割合で、より好ま
しくは４０〜１５０個の割合で硬質スペーサを各積層ユ
ニットに設けるとよい。

【００６７】硬質スペーサは、その上側および／または
下側に位置する断熱板（13）に、耐熱接着剤、ピン、ま
たは針金等によって固定し、積層ユニットをどのような
方向に配置させた場合でも、硬質スペーサが脱落または
移動しないようにすることが好ましい。

【００６８】硬質スペーサを挿入した本発明の複合材料
は、例えば、複合断熱材上に人が乗って作業すること
や、重い配管部品等を載置することを可能にし、従っ
て、硬質スペーサの使用により本発明の複合断熱材の適
用範囲をより広くすることが可能となる。

【００６９】本発明では上記の積層ユニット（15）（3
5）を、複数積層したものを上側断熱要素（16ｂ）とし
て下側断熱要素（16ａ）の上に配することが望ましい。
積層ユニット（15）（35）の積層数は好ましくは４以
上、より好ましくは４〜４０、さらに好ましくは１０〜
２５である。積層数が４未満であると、例えば高温炉の
外壁面からの輻射熱を十分に遮断することができず、十
分な断熱効果を得られない場合がある。積層数が多いほ
ど高い断熱効果を得ることができるものの、コストが高
くなるため、断熱効果とコストとを考量して積層数を決
定するとよい。

【００７０】なお、図１に示す実施態様においては、同
一の積層ユニット（15）を積層した形態となっている
が、本発明においては、断熱板の種類がそれぞれ異な
る、あるいは無機質繊維シートの種類もしくは厚さ等が
相互に異なる、別個の積層ユニットを積層してもよい。

【００７１】以上において説明した本発明の複合断熱材
は、更に、厚さ方向よりも面方向に相対的に高い熱伝導
性を有する熱伝導異方性シートを含むものであることが
好ましい。図１に示す態様において、熱伝導異方性シー
ト（11）は高温炉の外壁面における温度のばらつきを均
一にするために、外壁面に接するように配置されてい
る。

【００７２】熱伝導異方性シート（11）は、厚さ方向よ
りも面方向に相対的に高い熱伝導性を有するものであ
る。本発明では、その面方向の熱伝導率と厚さ方向の熱
伝導率の比が４：１〜１０：１であることが好ましく、
８：１〜１０：１であることがより好ましい。熱伝導率
の比が４：１よりも小さい場合には面方向における熱伝
導が不十分となって複合断熱材の外側表面の温度がばら
つく場合があり、１０：１よりも大きい場合にはシート
の縁部からの放熱量が大きくなり、断熱性能が低下する
おそれがある。また、この熱伝導異方性シート（11）
は、複合断熱材（10）が高温構造物の断熱保温に用いら
れる場合には耐熱性を有する必要があり、例えば、高温
構造物内部における作業温度が８００℃となるような構
造物の外壁温度に曝される場合でも耐え得るものである
ことが望ましい。

【００７３】熱伝導異方性シート（11）として好ましく
用いられるものとして、グラファイト系シートが挙げら
れる。グラファイト系シートは一般に面方向の熱伝導性
が高く、また約６００℃程度での使用にも十分耐え得
る。本発明では特に面方向の熱伝導率が４００Ｗ／（ｍ
・Ｋ）以上、１０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であって、面
方向の熱伝導率と厚さ方向の熱伝導率との比が４：１〜
１０：１であるグラフファイト系シートを用いることが
好ましい。４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であると面方向に
おける熱伝導が不十分となって複合断熱材の外側表面に
おける温度のばらつきが大きくなり、１０００Ｗ／（ｍ
・Ｋ）以上であると面方向に伝導された熱がシートの縁
部から放熱されやすくなり、複合断熱材の断熱性能を低
下させるおそれがあり、好ましくない。

【００７４】グラファイト系シートは、面方向の熱伝導
性に優れているため、その厚さが大きいほど断熱のため
の熱抵抗となる。またグラファイト系シートは、高温下
でも引張強度を維持し、熱変形による伸びに起因する亀
裂および破断が発生しないよう十分な厚さを有すること
が好ましく、具体的には０．１〜０．８mm程度、好まし
くは０．３〜０．８mm程度であることが好ましい。グラ
ファイト系シートの厚さが大きすぎる場合にはシートの
縁部からの放熱量が大きくなり、複合断熱材の断熱性能
を低下させるおそれがある。

【００７５】上記グラファイト系シートは、例えば特開
平３−７５２１１号公報に記載の方法で製造できる。特
開平３−７５２１１号公報には、ポリオキサジアゾー
ル、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾー
ル、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾ
ール、ポリ（ピロメリットイミド）、ポリ（ｐ−フェニ
レンイソフタルアミド）、ポリ（ｍ−フェニレンベンゾ
イミダゾール）、ポリ（フェニレンベンゾビスイミダゾ
ール）、ポリチアゾール、およびポリパラフェニレンビ
ニレンのうちから選ばれた少なくとも１種類の高分子フ
ィルムを、不活性ガス中で２４００℃以上の温度で熱処
理することにより得られるグラファイトを圧延処理して
フィルム状のグラファイトシートを得る方法が記載され
ている。

【００７６】熱伝導異方性シートは、断熱対象構造物が
高温構造物である場合には、構造物の外壁面に接するよ
うに、断熱対象物が低温構造物である場合には、低温構
造物から最も離れた位置（断熱材の外側表面）に配置さ
せる。熱伝導異方性シートと下側断熱要素または上側断
熱要素とは、耐熱接着剤、ピン、ねじ、または先に説明
したコの字型積層体固定用金具等によって一体化させて
よい。また、熱伝導異方性シートを高温構造物の外壁面
に配置させる場合には、耐熱接着剤等によって熱伝導異
方性が外壁面から剥がれないようにしてもよい。

【００７７】また、高温断熱対象構造物の外壁面が凹凸
を有する場合には、それに追随させて熱伝導異方性シー
トを敷設し、外壁面との間で空隙が生じないようにする
必要がある。そのために、必要に応じて熱伝導異方性シ
ートをカットする、または２枚以上の熱伝導異方性シー
トを用いてもよい。

【００７８】上記において説明した複合断熱材を実際に
使用するに際しては、複合断熱材を図８に示すように被
覆材で被覆し、被覆型複合断熱材としてもよい。予め複
合断熱材（10）全体を被覆することにより、断熱材（1
2）または無機質繊維シート（14）から発塵があった場
合でも被覆材が塵埃を有効に遮断するため、被覆型複合
断熱材は極めて発塵の少ないものとなる。被覆型複合断
熱材（60）は一つの断熱ブロックとして取り扱うことが
できるので、施工時の施工作業時間を短縮することがで
き、施工性の点でも優れている。

【００７９】被覆材（610）は断熱保温の対象となる構
造物の内部温度等に応じて適当なものを選択すればよ
い。例えば、複合断熱材（60）を炉内の温度が８００℃
である高温炉の断熱に用いる場合には、被覆材（610）
を耐熱性シートとすることが好ましく、具体的には無機
質繊維シートおよび金属箔を使用できる。無機質繊維か
ら成るシートとしては、例えば公知のガラスファイバー
またはセラミクスファイバーからなる織物、不織布、お
よびフェルト等の繊維シートがある。繊維シートを使用
する場合には、その厚さは０．２〜１．０mmとすること
が好ましい。０．２mm未満では強度が小さくなり、ま
た、複合断熱材（60）からの発塵を有効に抑制できない
おそれがある。１．０mmを超えると、折り曲げ加工等を
することが困難となって保形性および取扱い性が悪くな
り、例えば縫合作業が困難となる場合がある。

【００８０】金属箔で被覆する場合、その金属箔は高温
下で高い引張強度を有し、熱による歪および変形が小さ
いものであることが好ましい。そのような金属箔として
は、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス系、チタン系
または耐熱鋼系の金属箔がある。被覆材が曝されると予
想される温度が４５０℃以下である場合にはアルミ箔を
用いることができる。また、金属箔の厚さは０．０４〜
０．２５mmであることが好ましい。０．０４mm未満では
強度が小さくなって施工中に破れるおそれがあり、０．
２５mmを超えると保形性および取扱い性が悪くなり、被
覆・封止作業が困難となる場合がある。金属箔はガス透
過性が実質的になく、複合断熱材（10）を外部から独立
した系にしたい場合に用いることができる。

【００８１】複合断熱材（10）の被覆は、被覆材（61
0）で袋状物を作り、その中に複合断熱材（10）を入れ
て、開口部を耐熱接着剤、もしくは耐熱繊維からなる糸
で縫合することによって接合することにより行う（接合
部図示せず）。あるいは２枚以上の布で複合断熱材（1
0）を覆い、シート同士を耐熱接着剤で接着するか、あ
るいは耐熱繊維からなる糸で縫い合わせて接合する。シ
ートはピンまたはリベット等の機械的締結手段によって
接合してもよい。また、例えば耐熱接着剤または溶接等
によってシートを接合すれば、接合部は気密的になる。
したがって、金属箔で複合断熱材を被覆して外部から独
立した系を作る場合には、そのような接合方法を採用す
ればよい。

【００８２】被覆材（610）が、ガス透過性が実質的に
ないシートであって、その接合部が気密的である場合に
は、被覆された複合断熱材（60）を、耐真空性パイプ等
の適当な接続手段によって、被覆材（610）内部を減圧
もしくは真空状態にし得る手段、例えば真空ポンプに接
続することができる。ここで耐真空性パイプとは、パイ
プ内部が真空状態になったときでも変形しないものをい
う。被覆材（610）内部を減圧することにより、断熱効
果がより向上することとなる。好ましい被覆材（610）
内部の圧力は２００Torr以下であり、より好ましくは１
００Torr以下であり、さらに好ましくは０．００１Torr
〜１０Torrの真空状態である。

【００８３】また、上述の減圧もしくは真空状態にし得
る手段のかわりに、あるいはそれに加えて、図９に示す
ように、被覆材（710）内部の気体を排出し、被覆材（7
10）内部に気体を供給することができる給排気手段（71
2）と被覆された複合断熱材（70）を、耐真空性パイプ
等の適当な手段（711）で接続してもよい。給排気手段
を用いれば、被覆材（710）内部の空気を強制的に排気
させた後、例えば二酸化炭素、アルゴン、および窒素等
の熱伝導率の小さい気体を被覆材（710）内部に強制的
に供給して、複合断熱材（70）の断熱効果を向上させる
ことができる。また、不活性ガスを供給すれば、高温で
酸化しやすい鉄等の金属で複合断熱材（10）が構成され
ている場合、その酸化を防止することができる。

【００８４】また、図９に示す装置によれば、例えば、
高温炉での熱処理が終了した後、常温もしくは低温の空
気等の気体を給排気手段（712）から耐真空性パイプ等
の適当な手段（711）を介して被覆材（710）内部に送り
込むことによって、あるいはそのような気体を連続して
給排気することによって炉の外壁面を速やかにかつ強制
的に冷却できる。炉の外壁面の熱は被覆材（710）を介
して、被覆材（710）内部に送り込まれた気体に吸収さ
れ、その結果、炉の外壁面の温度が下がる。炉の外壁面
の冷却が速やかに行われると、例えば、高温炉で処理す
る物体の出し入れに要する時間が短縮され、処理効率が
良くなるという利点がある。

【００８５】上記接続手段にはバルブ等を設けて、接続
された装置との連絡を絶つことができるようにし、被覆
材で覆われた複合断熱材が外部から独立した系になし得
るようにしてもよい。

【００８６】以上説明した本発明の複合断熱材は、熱伝
導異方性シートを断熱保温すべき対象となる高温構造物
の外壁面に隣接させて用いる。複合断熱材を被覆材で被
覆した場合も、熱伝導異方性シートを高温構造物の外壁
面に隣接するように位置させるが、その場合、高温構造
物と熱伝導異方性シートとの間に被覆材が介在すること
となる。

【００８７】上述の説明は、主に、高温炉のような外壁
面が高温になるものを断熱保温する断熱材として用いる
場合を想定した説明となっているが、本発明の複合断熱
材は低温の構造物を断熱保温（保冷）するための断熱材
としても用いることができる。その場合、複合断熱材を
構成する材料、例えば無機繊維等は、使用される温度に
応じて耐低温性を有するものでなければならず、また複
合断熱材を金属箔等で被覆する場合、被覆材は使用され
る温度に応じて耐低温性を有する必要がある。

【００８８】このように、本発明の複合断熱材料は用い
る材料に応じて、約−１８５℃〜７００℃までの範囲の
使用温度で用いることができ、その適用範囲は極めて広
く、例えば、プラズマディスプレイのパネル、ブラウン
管およびセラミクス基板の焼成炉の断熱保温、または液
体窒素の保存容器の断熱保冷もしくは０〜−４０℃程度
で冷凍製品を運搬する際に用いる容器の断熱保冷に用い
ることができる。

【００８９】

【実施例】複合断熱材を構成する部材として次のものを
用意した；１）熱伝導異方性シートぽりイミドを原料として特開平３−７５２１１号公報に
開示された製造方法に従って作製した、厚さ０．６mm、
面方向の熱伝導率８００Ｗ／（ｍ・ｋ）、面方向および
厚さ方向の熱伝導率の比が８／１のグラファイト系耐熱
シート；

【００９０】２−１）断熱材Ａ（下側断熱要素）包囲体：１つあたりの面積が６２５μｍ²である開口
部が１０００個／ｃｍ²の割合で形成された、厚さ０．
８mm、目付６５０ｇ／ｍ²のシリカ繊維製シート（ニチ
アス社製；商品名シルテックスクロス１０００Ｓ）か
ら成り、シートの接合部を直径０．８mmアルミナ繊維
（井前工業社製；商品名バルコンヤーン）で３mmピッ
チで縫合封止したもの；セラミクス系粒状体：１つ当たり１×１０^-5〜６×１
０^-5mm³の容積を有する複数の中空部が１つの粒状体の
体積の３０〜５０％を占めるように形成されて成る６０
０メッシュの中空シリカ系粒状体（ハリマセラミクス社
製ＷＤＳボードの前加工品）；空隙率：６０％（充填密度：１８０kg／ｍ³）；断熱材の形状寸法：四角柱形状であって、幅×奥行き
×高さがそれぞれ５０mm×５０mm×１００mm、２５mm×
５０mm×５０mm、２５mm×５０mm×１００mmのものを用
意。

【００９１】２−１）断熱材Ｂ（下側断熱要素）包囲体：厚さ０．０４mmのステンレス（ＳＵＳ３０
４）製シートから成り、シートの接合部を点溶接により
２０mmピッチで封止したもの；セラミクス系粒状体：上記断熱材Ａと同じ空隙率：上記断熱材Ａと同じ断熱材の形状寸法：四角柱形状であって、幅×奥行き
×高さがそれぞれ５０mm×５０mm×１００mm。

【００９２】３−１）積層ユニットＡ（上側断熱要素）断熱板：厚さ０．６mmの軟質マイカ断熱板（岡部マイ
カ社製；商品名ダンマ７００Ｌ）；無機質繊維シート：厚さ６mm、密度１６０kg／ｍ³の
セラミクスファイバー製フェルト（イビデン社製；商品
名イビウール＃１６００）；断熱板と無機質繊維シートの一体化：耐熱接着剤（イ
ソライト工業社製；商品名カオスティック）；積層ユニットの平面形状：ａ）タテ×ヨコが４５５mm
×６０５mmの長方形、およびｂ）４５５×３００mmの長
方形のもの。

【００９３】３−２）積層ユニットＢ（上側断熱要素）断熱板：厚さ０．６mmの軟質マイカ断熱板（岡部マイ
カ社製；商品名ダンマ７００Ｌ）；無機質繊維シート；厚さ６mm、密度１６０kg／ｍ³の
セラミクスファイバー製フェルト（イビデン社製；商品
名イビウール＃１６００）をカットして、幅×長さを
３０mm×２２５mmとした帯状体２つを直列に繋ぐように
して、約１９０mmピッチで積層ユニのヨコ方向において
互いに平行となるように配置させ、帯状体間の空隙セグ
メントに、セラミクス材料から成る直径６mmの球（三井
鉱山マテリアル社製；商品名Ｍ−ＳＬＭ）を、１００
〜１５０mmピッチで、積層ユニット１つにつき９個配置
させたもの；断熱板と無機質繊維シートの一体化：耐熱接着剤（イ
ソライト工業社製；商品名カオスティック）；積層ユニットの平面形状：タテ×ヨコが４５５mm×６
０５mmの長方形。

【００９４】（実施例１−１）温度が２４℃である空気
雰囲気下において、炉内の温度が６００℃となる電子部
品の熱処理装置の外壁面全体に、図１に示すように、・熱伝導異方性シート（11）、・寸法が５０mm×５０mm×１００mmである断熱材Ａ（1
2）を間隙無く（４５５mm×６０５mmの長方形の面につ
き１０８個）敷き詰めた下側断熱要素（16ａ）、および・平面形状が４５５mm×６０５mmの長方形である積層ユ
ニットＡ（15）を１６個積層し、各ユニット間を耐熱接
着剤（イソライト工業社製；商品名カオスティック）
で固定して成る上側断熱要素（16ｂ）をこの順に積層して成る施工厚さ（ｈ）が約２００mmの
複合断熱材（10）を配置した。熱伝導異方性シート（1
1）と外壁面（100）との間、および各部材間は耐熱接着
剤（イソライト工業社製；商品名カオスティック）に
より固定した。また、複合断熱材の最上面には最外層
（Ｓ１）として積層ユニットＡの断熱板（13）と同じ断
熱板を配置させた。

【００９５】（実施例１−２）断熱材Ａに代えて、寸法
が５０mm×５０mm×１００mmである断熱材Ｂを使用した
こと以外は実施例１−１と同様にして、実施例１−１と
同じ熱処理装置に複合断熱材を配置させた。

【００９６】（比較例１）実施例１−１と同じ熱処理装
置の外壁面に、厚さ２５mmのシリカ系繊維から成る密度
１６０kg／ｍ³のシート状断熱材（イビデン社製；商品
名イビデンブランケット＃１６００）を８層積層して
施工厚さが２００mmとなるように断熱材を配置した。最
下層と外壁面との間および各層間は、耐熱接着剤（イソ
ライト工業社製；商品名カオスティック）により固定
した。

【００９７】実施例１−１、１−２および比較例１の各
断熱材の断熱性能を評価した。結果を表１に示す。表１
中、断熱材の表面温度は、最外層（Ｓ１）の表面におい
て４５５mm×６０５mmの長方形内で９箇所の温度を測定
し、その平均値で示した。放熱熱流束は熱流束計（京都
電子工業社製：ＥＧ型）を用いて測定した。また、表面
温度のばらつきは４５５mm×６０５mmの長方形の範囲内
における値である。また、発塵レベルは、各断熱材に２
０ｍ／秒の気流を吹き付け、ダストカウンタで１ｍ³に
含まれる１μｍのダスト数を測定して評価した。

【００９８】

【表１】

【００９９】表１より、本発明の複合断熱材は従来の断
熱材よりも優れた断熱性能を有することが判る。また、
熱伝導異方性シートの存在により、表面温度のばらつき
が小さくなっている。なお、実施例１で使用した下側断
熱要素および上側断熱要素から成る複合断熱材であっ
て、熱伝導異方性シートを含まないものについて、実施
例１と同様にして断熱性能を評価したところ、表面温度
のばらつきは±５〜±９℃となり、このことからも熱伝
導異方性シートが表面温度のばらつきの低減に寄与して
いることが確認された。

【０１００】（実施例２）温度が２４℃である空気雰囲
気下において、炉内の温度が６００℃となる電子部品の
熱処理装置の外壁面であって、凸部を有する外壁面全体
に、図３に示すように、・熱伝導異方性シート（11）、・寸法が異なる３種類の断熱材Ａ（12）を間隙無く、外
壁面（200）の凸部に合わせて敷き詰め、上面を平坦面
にした下側断熱要素（16ａ）、および・平面形状が４５５mm×３００mmの長方形状である積層
ユニットＡ（15）を１６個積層し、各ユニット間を耐熱
接着剤（イソライト工業社製；商品名カオスティッ
ク）で固定して成る上側断熱要素（16ｂ）をこの順に積層して成る複合断熱材（10）を配置させ
た。熱伝導異方性シート（11）と外壁面（200）との
間、および各部材間は耐熱接着剤（イソライト工業社
製；商品名カオスティック）により固定した。また、
複合断熱材の最上面には最外層（Ｓ１）として積層ユニ
ットＡの断熱板（13）と同じ断熱板を配置させた。複合
断熱材（10）の施工厚さは、外壁面の凸部上に位置する
部分と外壁面の平坦部上に位置する部分とで異なるが、
２００mmの最小施工厚さ（ｈ１）が確保されるように複
合断熱材を配置した。この場合において、最大施工厚さ
（ｈ２）は２５０mmとなった。

【０１０１】この複合断熱材は効率良く施工でき、後述
する比較例２で要した施工時間の半分の時間で施工を完
了させることができた。

【０１０２】（比較例２）実施例２と同じ熱処理装置の
外壁面に、厚さ２５mmのシリカ系繊維から成る密度１６
０kg／ｍ³のシート状断熱材（イビデン社製；商品名
イビデンブランケット＃１６００）を適宜カットして外
壁面に密着するように配置した。実施例２と同様、断熱
材は２００mmの最小施工厚さ（ｈ１）が確保されるよう
に配置した。また、最大施工厚さ（ｈ２）は２５０mmと
なった。最下層と外壁面との間および各層間は、耐熱接
着剤（イソライト工業社製；商品名カオスティック）
により固定した。

【０１０３】実施例１と同様にして、実施例２および比
較例２の断熱性能を測定した。但し、測定は、４５５mm
×３００mmの長方形の面内にて実施した。得られた結果
を表２に示す。

【０１０４】

【表２】

【０１０５】表２より、実施例２の断熱材は施工厚さが
２００mmの部分における断熱性能は実施例１−１のそれ
とほぼ同じであり、本発明の断熱材を下側断熱要素とし
て用いることにより、熱処理装置の外側壁面における凹
凸の存否に拘わらず、優れた断熱効果を得られることが
判る。なお、実施例２において表面温度のばらつきが実
施例１よりも若干大きくなっているが、これは測定対象
となった面積が実施例１のそれよりも小さかったためで
ある。なお、比較例２については、断熱材を外壁面の凹
凸に十分に密着させることができなかったために、実施
例２よりも断熱性能が劣っている。

【０１０６】（実施例３）積層ユニットＡに代えて、積
層ユニットＢを使用したこと以外は実施例１−１と同様
にして、実施例１−１と同じ熱処理装置に複合断熱材を
配置させた。そして、複合断熱材の外側表面から荷重を
加え、圧縮率および断熱性能をそれぞれ測定した。圧縮
率は、圧縮率＝荷重を加えた時の複合断熱材の厚さ÷荷
重を加えてない時の複合断熱材の厚さの式から求めた。
また断熱性能の測定は、実施例１と同様にして行った。
得られた結果を表３に示す。なお、表３において、荷重
０．１１８kgf／cm²は、複合断熱材の上に人が立ったと
きに、人が立っている面（面積にして約８００cm²）に
加えられる荷重に相当する。

【０１０７】

【表３】

【０１０８】表３に示すように、硬質スペーサを挿入し
た複合断熱材は保形性において優れており、大きい荷重
が加えらても優れた断熱性能を維持できる。なお、実施
例１−１の複合断熱材に０．１１８kgf／cm²の荷重を加
えたところ、圧縮率は０．８７５となり、断熱性能にお
いて低下が認められた。

【０１０９】

【発明の効果】本発明の複合断熱材においては、可変形
性を有する下側断熱要素が、断熱対象構造物の外壁面と
の密着性を確保するとともに、その上に平板状の上側断
熱要素が載置されることを可能にしている。更に、下側
断熱要素を構成する断熱材は、発塵レベルが小さく、取
扱い性において優れている。従って、本発明の複合断熱
材は、外壁面が平坦でなく凹凸を有する断熱対象構造物
においても、優れた断熱保温効果および／または断熱保
冷効果を奏し、また効率良く断熱対象物の外壁面に施工
できる。

【０１１０】また、本発明の複合断熱材は熱伝導異方性
シートと組み合わせることで、均一な断熱効果を発揮し
得る。更に、本発明の複合断熱材に硬質スペーサを挿入
することによって、保形性に優れ、高荷重下においても
優れた断熱性能を維持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の複合断熱材の一例の断面図で
ある。

【図２】図２の（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発
明の断熱材の形状の一例を示す斜視図である。

【図３】図３は本発明の複合断熱材の一例の断面図で
ある。

【図４】図４は本発明の複合断熱材の一例の断面図で
ある。

【図５】図５の（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明
の複合断熱材に用いる無機質繊維シートの一例を示す平
面図である。

【図６】図６は本発明の複合断熱材の一例の断面図で
ある。

【図７】図７の（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ硬質スペ
ーサの一例を示す斜視図である。

【図８】図８は本発明の被覆型複合断熱材の一例の断
面図である。

【図９】図９は本発明の被覆型複合断熱材の一例の断
面図である。

【符号の説明】

１０...複合断熱材、１１...熱伝導異方性シート、１
２...断熱材、１２ａ...包囲体、１２ｂ...セラミクス
系粒状体、１３...断熱板、１４...無機質繊維シート、
１５...積層ユニット、１６ａ...下側断熱要素、１６
ｂ...上側断熱要素、１７...断熱板、１００、２０
０...高温炉の外壁面、３４，４４...無機質繊維シー
ト、３４ａ，４４ａ，４４ａ’...無機質繊維シートセ
グメント、３４ｂ，４４ｂ...空隙セグメント、３５...
積層ユニット、５０...硬質スペーサ、６０，７０...被
覆型複合断熱材、６１０，７１０...被覆材、７１１...
接続手段、７１２...給排気手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製シートから成る包囲体内に、多孔
質セラミクス系粒状体および／または中空セラミクス系
粒状体を、包囲体内の空隙率が３０〜８５％となるよう
に含んで成る断熱材。
【請求項２】金属製シートが少なくとも一方の面が高
い熱反射率を有するものであり、熱反射率の高い面が外
側に位置する請求項１に記載の断熱材。
【請求項３】金属製シートがガス不透過性であり、包
囲体内に不活性ガスが充填されている請求項１または請
求項２に記載の断熱材。
【請求項４】金属製シートがガス不透過性であり、包
囲体内が減圧または真空状態になっている請求項１また
は請求項２に記載の断熱材。
【請求項５】無機質繊維シートから成る包囲体内に、
多孔質セラミクス系粒状体および／または中空セラミク
ス系粒状体を、その空隙率が３０〜８５％となるように
含んで成る断熱材。
【請求項６】無機質繊維シートが、１つあたりの開口
面積が８０〜１００００μｍ²である開口部が１００〜
１２０００個／cm²の割合で形成されているものである
請求項５に記載の断熱材。
【請求項７】多孔質セラミクス系粒状体が、１００〜
１０００メッシュの粒状体であり、複数の小孔が合わせ
て１つの粒状体の体積の３０〜７０％を占めるように形
成されているものである請求項１〜６のいずれか１項に
記載の断熱材。
【請求項８】中空セラミクス系粒状体が、１００〜１
０００メッシュの粒状体であり、１または複数の独立し
た中空部が１つの粒状体の体積の２０〜６０％を占める
ように形成されているものである請求項１〜７のいずれ
か１項に記載の断熱材。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の断熱材
が下側断熱要素であり、その上に上側断熱要素が積層さ
れて成る複合断熱材。
【請求項１０】上側断熱要素が、断熱板と無機質繊維
シートとを積層した積層ユニットを断熱板が下側となる
ように複数積層してなるものである請求項９に記載の複
合断熱材。
【請求項１１】断熱板がマイカ質断熱板である請求項
１０に記載の複合断熱材。
【請求項１２】積層ユニットを４以上積層して成る請
求項１０または請求項１１に記載の複合断熱材。
【請求項１３】積層ユニットの無機質繊維シートが複
数の無機質繊維シートセグメントと空隙セグメントとか
ら成り、各無機質繊維シートセグメントは他の無機質繊
維シートから空隙セグメントによって面方向に隔てられ
て存在している請求項１０〜１２のいずれか１項に記載
の複合断熱材。
【請求項１４】空隙セグメントに硬質スペーサが挿入
されている請求項１３に記載の複合断熱材。
【請求項１５】各無機質繊維シートセグメントが帯状
体であり、これらは互いに平行となるように配置されて
おり、当該帯状体の厚さをＨＳとし、硬質スペーサの高
さをＨＵ、長さをＬＵとしたときに、ＨＳ／ＨＵが１で
あり、ＨＳ／ＬＵが１〜１０である請求項１４に記載の
複合断熱材。
【請求項１６】下側断熱要素の下に、厚さ方向より面
方向に相対的に大きい熱伝導率を有する熱伝導異方性シ
ートが配されている請求項９〜１５のいずれか１項に記
載の複合断熱材。
【請求項１７】最上面に、厚さ方向より面方向に相対
的に大きい熱伝導率を有する熱伝導異方性シートが配さ
れている請求項９〜１５のいずれか１項に記載の複合断
熱材。
【請求項１８】熱伝導異方性シートの面方向の熱伝導
率と厚さ方向の熱伝導率の比が４：１〜１０：１である
請求項１６または請求項１７に記載の複合断熱材。
【請求項１９】熱伝導異方性シートが、面方向の熱伝
導率が４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上１０００Ｗ／（ｍ・
Ｋ）以下であり、面方向の伝導率と厚さ方向の熱伝導率
の比が４：１〜１０：１であるグラファイト系シートで
ある請求項１６または請求項１７に記載の複合断熱材。
【請求項２０】請求項９〜１９のいずれか１項に記載
の複合断熱材を被覆材が被覆している被覆型複合断熱
材。