JP2005024038A - Vacuum heat insulating material and method of using vacuum heat insulating material - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve insufficiency when a vacuum heat insulating material near 150°C is desired to improve in a method for adding a radiation restraining material in a core material for restraining radiation heats, because a cause of radiation heat, namely a infrared wavelength is absorbed in an outer covering on the surface of the vacuum heat insulating material as heats, and infrared waves permeating and reaching to the core material are very small. <P>SOLUTION: A coating membrane 4 restraining infrared waves is formed on an outer surface of an outer covering 3 of a vacuum heat insulating material 1, so that the vacuum heat insulating material 1 expressing an excellent heat insulating performance is provided in a temperature area of 150°C or more. Especially, when heats are insulated and kept by applying the vacuum heat insulating material 1, it is effective to arrange a face with the coating membrane 4 toward a high temperature side. Also, heat resistance and fire-resistance are provided to a laminate material of the outer covering 3, so as to maintain the heat insulating performance during a long period even in the high temperature area of 150°C or more, and secure safety of products. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空断熱材及びその真空断熱材の使用方法に関するもので、中高温領域における断熱性能に優れるとともに、比較的高温に耐えることができ、断熱又は保温が必要な様々な機器に使用することができる真空断熱材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題である温暖化を防止することの重要性から、省エネルギー化が望まれており、各分野において、省エネルギーの推進が行われている。
【０００３】
温冷熱を利用する一般的な機器や住宅関連部材等に関しては、熱を効率的に利用するという観点から、−３０℃から１５０℃未満の低中温領域で優れた断熱性能を有する断熱部材が求められている。
【０００４】
一方、コンピュータや印字印刷装置、複写機などの事務機器などにおいても、本体内部に配設された発熱体から生じる熱を、熱に弱いトナーや内部精密部品に伝達させないために、１５０℃付近で使用可能な高性能な断熱部材が強く求められている。
【０００５】
およそ１５０℃付近の温度領域に使用できる一般的な断熱部材としては、グラスウールなどの無機繊維材料や無機発泡体などがある。更に、断熱性能を向上するために、無機粉体に繊維状補強材などを混合したものが報告されている
また、より高性能な断熱部材を必要とする用途では、微細な空隙による空間を保持する芯材を、外気の侵入を遮断する外被材で覆い、その空間を減圧して構成される真空断熱材を適用する手段がある。
【０００６】
真空断熱材の外被材としては、金属を熱溶着した容器などが使用可能であるが、耐熱を必要としない低温領域では、比較的、折り曲げや湾曲が可能な、熱溶着層とガスバリア層と保護層とを有するプラスチック−金属のラミネートフィルムを外被材として使用されることが多い。
【０００７】
芯材としては、粉体材料、繊維材料、及び連通化した発泡体等があるが、近年では真空断熱材への要求が多岐にわたってきており、より一層高性能な真空断熱材が求められている。
【０００８】
そこで、輻射の影響を遮断して高断熱化することを目的に、芯材として輻射熱遮蔽材を含有したケイ酸カルシウム成形体を使用した真空断熱材が開示されている（特許文献１参照）。
【０００９】
また、同じく高断熱化を目的として、芯材として無機ゲル成分と、赤外線不透明化剤を加えた粒状組成物を用いた真空断熱材が提案されている（特許文献２参照）。
【００１０】
また、同じく高断熱化を目的として、粉末断熱材中に金属蒸着面を形成した合成樹脂フィルムを適量混入させ、合成樹脂フィルムは可能な限り熱の透過方向と交叉し、且つこれに対面するように配置させる技術が開示されている（特許文献３参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−１６００９１号公報
【特許文献２】
特表２００１−５０２３６７号公報
【特許文献３】
特開昭６２−２５８２９３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１５０℃付近の高断熱化のためには、輻射熱の抑制が必要であり、その輻射熱を十分に抑制するには、これら従来技術の構成では不十分である。なぜならば、輻射熱の要因である赤外線は、まず真空断熱材表面の外被材に到達した段階で吸収されて熱エネルギーに変換され、後は固体熱伝導の状態になるため、芯材まで到達する赤外線は非常に少ないためである。よって、赤外線による輻射熱伝導を抑制するためには、真空断熱材の最外層における赤外線吸収を抑制する手段を施すことが重要である。
【００１３】
また、外被材としてラミネートフィルムを用いた真空断熱材は、使用部位の温度が１００℃以下のときは、長期間に渡って充分に断熱性能を維持することができるが、例えば、電気湯沸かし器における、貯湯容器の底面のヒーターが配設された部位や、複写機やレーザープリンタに用いられる定着装置のように、使用部位の温度が１５０℃程度になるときには、耐熱性が不足する部分から少しずつ真空度が低下し、長期間に渡って所定の断熱性能を維持することができなかった。
【００１４】
また、従来の真空断熱材の外被材はナイロンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムのような非難燃性フィルムにより構成されて難燃の性質をもたないが、電子機器等への適用においては他の部品同様、真空断熱材にも難燃性が求められていた。特にノート型パソコン内部のような小スペースに配設する場合には、厚みを抑えた真空断熱材でもパソコン内部の精密部品と近接するため、難燃性が必要であった。
【００１５】
本発明は、従来の課題を解決するものであり、真空断熱材の最外層に赤外線の吸収を抑制する手段を有することにより、１５０℃程度の温度領域において、優れた断熱性能を発現することのできる真空断熱材を提供するものである。
【００１６】
また、１５０℃程度の高温領域において、適切な芯材を選択することによって、経時信頼性にも優れた断熱性能を提供するものである。
【００１７】
また、本発明は、外被材のラミネート構成に耐熱性を持たせることにより、１５０℃程度の高温領域においても長期間に渡って断熱性能を維持することができる真空断熱材を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明は、ラミネート構造を有する外被材に難燃性を付与することにより、電子機器等の内部に真空断熱材を使用した時も安全性を確保することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、本発明の請求項１に記載の真空断熱材は、芯材と、前記芯材を覆う外被材とからなり、内部を減圧してなる真空断熱材において、少なくとも、配設したときに高温側となる外被材表面に赤外線反射成分を含む塗膜を有することを特徴とするものである。
【００２０】
高温側の外被材表面に構成した塗膜中の赤外線反射成分が赤外線を反射する作用により、真空断熱材の赤外線吸収を防止し、真空断熱材表面へ伝わる輻射熱を抑制することにより、断熱性能が向上するものである。
【００２１】
本発明の請求項２に記載の真空断熱材は、請求項１記載の発明において、赤外線反射成分が、金属粉体であることを特徴とするものである。
【００２２】
金属粉体は輻射率が低く、赤外線を反射する能力において優れた作用を有するため、断熱材表面へ伝わる輻射熱が効果的に抑制され、断熱性能が向上するものである。特に、輻射率の低い銀、アルミニウム等が有効である。
【００２３】
本発明の請求項３に記載の真空断熱材は、請求項１記載の発明において、赤外線反射成分が、無機粉体であることを特徴とするものである。
【００２４】
無機粉体は、赤外線を反射する作用を有するため、断熱材表面へ伝わる輻射熱が、効果的に抑制され、断熱性能が向上するものである。
【００２５】
また、金属粉体よりも、比較的固体熱伝導率が低いという利点もある。
【００２６】
特に、チッ化珪素、チッ化ホウ素などのチッ化物、炭化珪素、炭化ホウ素などの炭化物などが有効である。
【００２７】
本発明の請求項４に記載の真空断熱材は、請求項３記載の発明において、赤外線反射成分が、金属酸化物粉体であることを特徴とするものである。
【００２８】
本構成により、金属酸化物は、赤外線を散乱反射する作用を有するため、断熱材表面へ伝わる輻射熱が効果的に抑制され、断熱性能向上するものである。
【００２９】
また、金属粉体よりも、比較的固体熱伝導率が低いという利点もある。特に、酸化チタン、酸化錫、アンチモンドープ錫酸化物、錫ドープインジウム酸化物などが有効である。
【００３０】
本発明の請求項５に記載の真空断熱材は、請求項１から請求項４記載の発明において、塗膜にフッ素系樹脂が含まれることを特徴とするものである。
【００３１】
フッ素系樹脂は、他の樹脂に比較して、熱線である赤外線波長領域である２μｍ〜２５μｍの吸収が少なく、塗膜の樹脂成分による熱吸収を抑制する作用を有するため、断熱性能が向上するものである。
【００３２】
本発明の請求項６に記載の真空断熱材は、請求項１から請求項５記載の発明において、芯材が、少なくとも、乾式シリカ粉体と導電性粉体とを含む混合物からなることを特徴とするものである。
【００３３】
導電性粉体が、乾式シリカ粉体や湿式シリカ粉体のような分子間相互作用により凝集を形成する粉体の凝集粒子を解砕する作用を有するため、成形体の空隙径が小さくなり、その結果、気体熱伝導率が低減する。
【００３４】
また、凝集粒子が解砕されることにより微細化され、個々の粒子の接触面積が低減するため、固体の熱伝導率が低下する。これらの相互作用によって優れた断熱効果を発現するものである。ここで、乾式シリカを特定するのは、導電性粉体により凝集粒子が解砕される効果が高く、より微細化されてより優れた断熱効果を発現するためである。
【００３５】
また、本構成では、温度が上昇するほど断熱性能が低下する度合いと、真空断熱材の内圧が上昇するほど断熱性能が低下する度合いが、乾式シリカのみを芯材とした場合や、グラスウールなど、その他一般的な芯材を用いた場合よりも改善されていることを確認した。これは、内部層における空隙径が、解砕された凝集粒子が形成するものであるため、大変微細となり、温度上昇、および、圧力増加に伴う気体分子の運動量の増加を抑制して、気体熱伝導率の劣化を防止できるためと考える。そのため、１５０℃領域における断熱性能に優れ、かつ、経時的な信頼性も向上するといえる。
【００３６】
また、導電性粉体を粉末状カーボンとした場合、導電性の尺度である粉体比抵抗値が０．１Ω／ｃｍから５Ω／ｃｍ程度と小さく、乾式シリカの凝集粒子解砕効果に優れ、断熱性能の改善効果が大きい。また、工業的にも安価なものが選択できるため非常に有用である。
【００３７】
本発明の請求項７に記載の真空断熱材は、請求項１から請求項６記載の発明において、芯材が、少なくとも、乾式シリカ粉体と無機繊維と導電性粉体とを含む、粉体と繊維材との混合物の成形体であることを特徴とするものである。
【００３８】
混合する無機繊維が骨材として作用するため、一般的な圧縮成形により容易に断熱成形体を形成できるようになる。更に、無機繊維としてガラス繊維を用いた場合、ガラス繊維はその表面に水酸基を有しているため、乾式シリカ粉体表面に存在する水酸基との親和相互作用により骨材としての作用が高まり、より強固な断熱成形体を形成することができる。
【００３９】
このように、芯材が成形体であるため粉体混合物よりも取り扱い性に優れ、袋形状にした外被材に挿入する際に、強度とともに粉立ちのなさで取り扱い性に優れるものである。また、外被材を減圧下で封止する際に、封止口に粉が付着して封止を阻害することがなく、徐々に空気が内部へ侵入する現象（スローリーク）を防止できるため真空断熱材の長期信頼性を確保できる。
【００４０】
ここにおいて、優れた断熱性を発現するために芯材としての断熱部材の密度は１００ｋｇ／ｍ^３から２４０ｋｇ／ｍ^３が適している。
【００４１】
本発明の請求項８に記載の真空断熱材は、請求項１から請求項７記載の発明において、外被材が、熱溶着層とガスバリア層と保護層とを有するラミネート構造であって、前記熱溶着層は融点２００℃以上の樹脂フィルムからなり、前記ガスバリア層及び前記保護層の樹脂フィルムの融点が、前記熱溶着層の樹脂フィルムの融点よりも高いことを特徴とする真空断熱材である。
【００４２】
真空断熱材が使用できる周囲温度を熱溶着層のフィルムの融点に対して５０Ｋ低い温度とすると、融点２００℃以上のフィルムであれば１５０℃程度の高温雰囲気においても熱溶着層のフィルムが溶け出すことがなく、ガスバリア性の低下を抑制可能であり、高温雰囲気に曝される製品部位等への使用においても長期間真空断熱材の断熱性能を維持することができる。
【００４３】
また、ガスバリア層や保護層に熱溶着層のフィルムよりも融点が高いフィルムを使用しているため、外被材を熱溶着するときにもガスバリア層や保護層に用いるフィルムが溶け出すことがなく、信頼性の高い真空断熱材を作製することができる。
【００４４】
本発明の請求項９に記載の真空断熱材は、請求項８の発明において、外被材の熱溶着層と、ガスバリア層と、保護層とが難燃性フィルムであることを特徴とするものであり、ラミネート構造を有する外被材を難燃性とし、更には真空断熱材としても難燃性を付与することができる。従って、真空断熱材使用時の安全性を向上することができる。
【００４５】
本発明の請求項１０に記載の真空断熱材は、請求項８又は請求項９に記載の発明において、熱溶着層をフッ素系樹脂フィルムとしたもので、これらのフィルムは融点がかなり高く、難燃性も有している。
【００４６】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の発明において、熱溶着層をポリクロロ３フッ化エチレンフィルムとしたもので、フッ素系樹脂フィルムの中でも融点が低いため使いやすく経済的である。
【００４７】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項１１に記載された真空断熱材の塗膜を有する面を高温側に向けた、熱の遮断部材又は保温部材としての使用方法である。
【００４８】
本発明における真空断熱材は、１５０℃付近の比較的高温で、優れた断熱性能を有しており、しかも長期間断熱性能を維持しつつ使用できるため、遮熱及び保温を必要とする各種設備や事務機器などの要所に具備することにより、省エネルギー化、及び、熱により悪影響を受け易い部品の保護、装置の小型化や、品質向上などに貢献できる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による真空断熱材及びその実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５０】
図１は、本発明の実施の形態１及び実施の形態２による真空断熱材の断面図で、図２は、図１のヒレ部の要部断面図である。
【００５１】
図１及び図２において、真空断熱材１は、２枚の外被材３を向かい合わせて芯材２を覆い、内部を真空まで減圧して周囲を熱溶着により封止したものである。外被材３のラミネート構造は、内側から熱溶着層５、ガスバリア層６、第一の保護層７、及び第二の保護層８により構成されている。また、真空断熱材１を設置したときに高温側となる外被材表面には赤外線反射成分を含む塗膜４を施したものである。
【００５２】
（実施の形態１）
塗膜４の赤外線反射材料の種類を替えて確認した結果を実施例１から実施例４で示す。芯材２にはグラスウールの成形体を用いている。
【００５３】
外被材３は、熱溶着層５に融点が２１０℃のポリクロロ３フッ化エチレン（厚さ５０μｍ）、ガスバリア層６には厚さ６μｍのアルミ箔、第一の保護層７には融点２７０℃のポリエチレンナフタレート（厚さ１２μｍ）、第二の保護層８には融点２６０℃の４フッ化エチレン−エチレン共重合体（厚さ２５μｍ）を使用した。この真空断熱材１の断熱性能評価は、ハロゲンヒーターを用いて、高温側表面に１５０℃の熱を加えた際の低温側表面温度の測定にて行った。
【００５４】
（実施例１）
真空断熱材１の高温側表面に、赤外線反射成分として金属粉体であるリーフィリングアルミニウムフレーク顔料を含み、樹脂成分としてエポキシ系樹脂を含む塗膜４を形成した。
【００５５】
この真空断熱材１の高温側表面に１５０℃の熱を加えたとき、裏面の低温側表面温度は６０℃であった。本実施例１と同様の構成で、赤外線反射成分を含む塗膜４を塗布していない真空断熱材では８０℃であった（後述の比較例１）のに対して２０℃の低減ができ、断熱性能が大きく向上していることを確認した。
【００５６】
本発明の真空断熱材１の塗膜４に用いる金属粉体としては、赤外線反射機能を有するものであれば材料は問わないが、断熱効果の向上の点では、特に２μｍ〜２５μｍの波長領域における光線反射率が２０％以上、好ましくは５０％以上であることが望ましい。また、鱗片状のアルミニウム粉末や、同様の銀粉末、銅粉末など輻射率の小さい材料ほど赤外線反射効果が大きく望ましい。
【００５７】
また、塗膜４の厚さは、１μｍ〜１００μｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは１０μｍ〜５０μｍである。塗膜厚が１μｍ未満では効果が不十分であり、１００μｍを越えると塗膜剥離などの問題を生じることがある。
【００５８】
また、塗膜４の形成に際して、真空断熱材１の使用用途により、プライマー層、上塗り層が形成されても良い。
【００５９】
また、赤外線反射成分を含むものであれば、従来公知の塗料組成物をともに含むことに何ら問題はない。
【００６０】
（実施例２）
真空断熱材１の高温側表面に、赤外線反射成分として金属粉体であるリーフィリングアルミニウムフレーク顔料を含み、樹脂成分としてフッ素系樹脂のポリクロロ３フッ化エチレンを含む塗膜４を形成した。
【００６１】
本実施例２の真空断熱材１の高温側表面に１５０℃の熱を加えたときの低温側表面温度は５８℃であった。実施例１に比較すると２℃の低減が見られた。これは、樹脂成分として赤外線領域における吸収波長が比較的少ないフッ素系樹脂を用いたために、塗膜に含まれる樹脂成分の熱線吸収による固体熱伝導の増大が抑制されたためであると考える。
【００６２】
本発明のフッ素系の樹脂としては、比較的赤外吸収波長の少ないものが利用できる。例えば、ポリクロロ３フッ化エチレン、４フッ化エチレン−エチレン共重合体、４フッ化エチレン−６フッ化ポリプロピレン共重合体などである。
【００６３】
（実施例３）
真空断熱材１の高温側表面に、赤外線反射成分として無機粉体であるチッ化珪素を含み、樹脂成分としてフッ素系樹脂のポリクロロ３フッ化エチレンを含む塗膜４を形成した。
【００６４】
本実施例３の真空断熱材１の高温側表面に１５０℃の熱を加えた際の低温側表面温度は５６℃であった。実施例２に比較すると、更に２℃の低減が見られた。これは、赤外線反射成分として固体熱伝導率が金属よりも低い無機粉体であるチッ化珪素を用いたため、固体熱伝導の増大が抑制されたためであると考える。
【００６５】
本発明による真空断熱材１の塗膜４に用いる無機粉体としては、赤外線反射機能を有する無機粉体であれば、公知のものを使用可能であり、ガラスビーズやチッ化ホウ素、チッ化チタン等のチッ化物、水酸化鉄、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物、硫化銅、硫化亜鉛などの硫化物など種々の無機粉体が利用できる。これらの中でも固体熱伝導率の低いものがより好ましい。
【００６６】
（実施例４）
真空断熱材１の高温側表面に、赤外線反射成分として金属酸化物粉体である酸化チタン粉体を、樹脂成分としてフッ素系樹脂のポリクロロ３フッ化エチレンを含む塗膜４を形成した。
【００６７】
本実施例４の真空断熱材１の高温側表面に１５０℃の熱を加えたときの低温側表面温度は５４℃であった。実施例３に比較すると、更に２℃の低減が見られた。これは、赤外線反射成分の金属酸化物粉体である酸化チタン粉体の固体熱伝導率が比較的小さいことに加え、散乱の効果が加わったためであると考える。
【００６８】
本発明による真空断熱材１の塗膜４に用いる金属酸化物粉体としては、赤外線を反射、散乱する機能を有する物質であれば利用が可能であり、酸化鉄、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マンガン、チタン酸バリウム、クロム酸鉄、アンチモンドープ錫酸化物、錫ドープインジウム酸化物などが利用できる。これらの中でも固体熱伝導率が低いものがより好ましい。
【００６９】
また、用途により、金属粉体、及び、無機粉体、金属酸化物粉体などの２種以上の混合物を適切に混合しても利用できるものである。
【００７０】
（実施の形態２）
実施の形態２においては、芯材２種類を替えて断熱性能を評価した。塗膜４は、赤外線反射成分としてリーフィリングアルミニウムフレーク顔料と、樹脂成分としてフッ素系樹脂のポリクロロ３フッ化エチレンとを含むものを用い、外被材３は実施の形態１と同様のものを用いた。この真空断熱材１の断熱性能評価も、実施の形態１と同様に行った。
【００７１】
（実施例５）
芯材２として、乾式ヒュームドシリカであるアエロジル３００を通気性の不織布袋に封入したものを用い、真空断熱材１を作製した。
【００７２】
本実施例５における真空断熱材１の低温側表面温度は５８℃となり、同じくアエロジル３００を芯材として、塗膜４のない仕様における低温側表面温度８０℃（比較例２）と比較して、２２℃の低減が図れた。これは、リーフィリングアルミニウムフレーク顔料が赤外線を反射し、赤外線の熱吸収を抑制できたためである。同構成で、芯材２がグラスウールの場合（実施例２）と同等性能であった。
【００７３】
（実施例６）
芯材２として、乾式ヒュームドシリカであるアエロジル３００にカーボンブラックを５ｗｔ％添加して均一に混合した粉体を、通気性の不織布袋に封入したものを用いて真空断熱材１を作製した。
【００７４】
本実施例６における真空断熱材１の低温側表面温度は４８℃となり、実施例５と比較して１０℃の低減が図れ、断熱性能が大きく向上した。
【００７５】
これは、導電性粉体であるカーボンブラックがヒュームドシリカの凝集粒子を解砕して芯材２の空隙径が縮小し、その結果、気体熱伝導率が低下する効果と、微細化された個々の粒子の接触面積が低減して固体の熱伝導率が低下する効果とにより優れた断熱効果を発現したものである。このため、空気分子の運動の大きい高温条件での使用に特に好ましい材料である。
【００７６】
本発明による真空断熱材１の芯材２に用いる乾式シリカとしては、アーク法により製造されたケイ酸、熱分解により製造されたケイ酸などの乾式により製造された種々の粒径を有する酸化珪素化合物が使用可能である。これら乾式シリカは凝集粒子間の静電力が比較的弱く、導電性粉体を添加した際の凝集解砕効果が高い。また、断熱性能が優れていることから一次粒子径が５０ｎｍ以下のものが好ましく、特に高い断熱性能を必要とする場合には一次粒子径が１０ｎｍ以下のものが望ましい。
【００７７】
また、種々の粒径が混在した乾式シリカも利用可能である。例えば、粒径を規定した量産品Ａと量産品Ｂの生産切り替えの際に生成する粒径がＡからＢの間で制御されていない正規ロット外品であっても利用することが可能であり、通常これらはより低コストで入手が可能である。
【００７８】
本発明による真空断熱材１の芯材２に用いる導電性粉体としては、導電性を有する粉体であれば特に限定はしないが、およその目安としては、粉体比抵抗値が１×１０^１３ｃｍ／Ω以下のものであり、例えば、無機粉体であれば金属酸化物粉体、炭酸化物粉体、塩化物粉体、粉体状カーボンなどが好ましく、また有機粉体であれば金属ドープ粉体などが好ましい。粉体比抵抗値が１×１０^８ｃｍ／Ω以下であればより好ましい。更に高い断熱性能を求める場合は１０ｃｍ／Ω以下が望ましい。
【００７９】
また、母材と均一混合することを考慮すると、粉体径は細かい方が好ましいといえる。更に、導電性粉体の含有率は６０ｗｔ％以下であることが望ましく、６０ｗｔ％を超える場合は導電性粉体自体の固体熱伝導の影響が大きく発現し、断熱部材の性能を悪化させてしまうおそれがある。また、添加する粉体種により最適添加量はある程度異なるが、６０％以上添加してもその効果は飽和に達することが多い。よって、適切な導電性粉体の含有率は６０ｗｔ％以下である。更に望ましくは４５ｗｔ％以下である。
【００８０】
（実施例７）
芯材２として、乾式ヒュームドシリカであるアエロジル３００に、カーボンブラックを５ｗｔ％、さらに、グラスウールを１０ｗｔ％添加した粉体と繊維材との混合物の成形体を用いて真空断熱材１を作製した。
【００８１】
本実施例７における真空断熱材１の低温側表面温度は６０℃となった。実施例６と比較して、芯材２が成形体であるため取り扱い性の改善が図れるとともに不織布袋への封入は不要となり、材料費及び製造費のコスト削減が図れた。また、成形体であるため粉立ちがなく、外被材３に挿入して減圧下で封止する際に封止口に粉が付着して密閉性を阻害することがなく、徐々に空気が内部へ侵入する現象（スローリーク）を防止でき、真空断熱部材１の長期信頼性を確保できる。
【００８２】
なお、芯材２から長期的に発生したり、外被材３から浸入したりする防ぎようがないわずかなガスを吸着するために、合成ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、ドーソナイト、ハイドロタルサイトなどの物理吸着剤、及び、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物及び水酸化物などの化学吸着剤などの、水分吸着剤やガス吸着剤等を使用することにより、より長期的に信頼性を確保することも可能である。
【００８３】
本発明による真空断熱材１がより優れた断熱性を発現するためには、真空断熱材１の平均密度はおよそ１００ｋｇ／ｍ^３から２４０ｋｇ／ｍ^３が適している。１００ｋｇ／ｍ^３より小さいと成形体としての保持が困難であり、２４０ｋｇ／ｍ^３より大きいと全体的に高密度になるため固体熱伝導率が増大して断熱性能が悪化するためである。
【００８４】
本発明の無機繊維としては、セラミック繊維としてアルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維等が使用でき、また、ガラス繊維としてグラスウール、グラスファイバー、ジルコニア繊維、ロックウール、硫酸カルシウム繊維、炭化ケイ素繊維、チタン酸カリウム繊維、硫酸マグネシウム繊維等、特に限定することなく公知の材料を使用することができる。好ましく表面に水酸基を有しているため、シリカと親和性がよい、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、グラスウール、グラスファイバー等である。また、これらの繊維表面にフェノール等による表面処理を施していないものが望ましい。
【００８５】
さらに、本構成において、外被材３の効果による熱伝導率の長期経時変化、及び難燃性を評価した。外被材３は実施の形態１と同様で、いずれのフィルムも難燃性を有するものである。
【００８６】
これらの材料を使用した真空断熱材１の熱伝導率を測定したところ、０．００４Ｗ／ｍＫであった。この真空断熱材１を１５０℃の雰囲気に５年間放置したと見込まれる加速試験を行った後の熱伝導率を測定したところ、０．０１０Ｗ／ｍＫであり、５年後であっても優れた断熱性能を維持していることが確認できた。
【００８７】
また、ＵＬ９４安全規格にある機器の部品用プラスチック材料の燃焼試験に準拠して燃焼性を確認したところ、ヒレ部端面においてもＶ−０相当の結果が得られた。
【００８８】
このように、熱溶着層５の融点が２００℃以上の材料を選定しているため１５０℃の高温雰囲気においても溶着済みの熱溶着層５が溶け出すことがなく、熱溶着層５のガスバリア性の低下を少なく抑えることができるため熱伝導率の劣化は小さく、長期間真空断熱材の断熱性能を維持することができる。
【００８９】
また、ガスバリア層６、第一の保護層７、及び第二の保護層８の融点が熱溶着層５の融点よりも高い材料を選定しているので、真空断熱材１の製作過程において、熱溶着層５の溶着時にこれら材料が溶け出して真空断熱材１としての信頼性を損ねることがなく、特に高温雰囲気で使用される製品部位等に適用する真空断熱材１として安定した品質を保証することができる。
【００９０】
また、ラミネート構造を有する外被材３として、更には真空断熱材１としても難燃性を付与することができ、真空断熱材１使用時の安全性を向上することができる。
【００９１】
なお、熱溶着層５に使用する樹脂フィルムは融点が２００℃以上で熱溶着できる樹脂フィルムであれば特に指定するものではない。例えば、融点２７０℃のポリエチレンナフタレートやフッ素系樹脂フィルムである融点２１０℃のポリクロロ３フッ化エチレン、融点２６０℃の４フッ化エチレン−エチレン共重合体、融点２８５℃の４フッ化エチレン−６フッ化ポリプロピレン共重合体などが望ましい。
【００９２】
ガスバリア層６は、熱溶着層５で使用したフィルムよりも融点が高い、金属箔や金属蒸着又は無機酸化物蒸着を施したフィルム、又は樹脂フィルムでもガスバリア性の高いものであれば特に指定するものではない。
【００９３】
例えば、金属箔としてはアルミニウム箔がよく使用され、他にも真空断熱材周囲の金属箔を伝って流れ込む熱量が少ない金属として、鉄，ニッケル，プラチナ，スズ，チタン，ステンレス及び炭素鋼が使用できる。また、金属蒸着の材料は、アルミニウム、コバルト、ニッケル、亜鉛、銅、銀、或いはそれらの混合物等が使用でき、無機酸化物蒸着の材料は、シリカ、アルミナ等が使用できる。蒸着を施す樹脂フィルムにはポリエチレンナフタレートのほか、ポリイミドフィルムなどが使用できる。
【００９４】
また、保護層７，８は、熱溶着層５で使用したフィルムよりも融点が高いフィルムであれば良く、具体的には、熱溶着層５に融点が２６０℃の４フッ化エチレン−エチレン共重合体を使用した場合は、融点が３１０℃の４フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合体、融点が３３０℃の４フッ化エチレン、融点が３３０℃のポリエーテルケトンなどが使用でき、他にもポリサルフォンやポリエーテルイミドなどが使用できる。
【００９５】
（実施の形態３）
本発明の真空断熱材の塗膜を有する面を高温側に向けた熱の遮断部材としての使用の一例として、ノート型パソコンへ本発明の真空断熱材を適用した例について説明する。図３は、本発明の実施の形態３によるノート型パソコンの断面図である。
【００９６】
図３において、ノート型パソコン９は本体内にプリント基板１０を有し、ＣＰＵ１１及びその他各チップを実装している。動作中はかなりの高温になるＣＰＵ１１を安定動作させるための冷却装置１２は、ＣＰＵ１１に接する伝熱ブロック１３と、熱を移送するヒートパイプ１４とにより構成される。放熱板１５は内部の熱を拡散し、かつパソコン底面１６に伝えて放熱する。真空断熱材１は、実施例７に示した赤外線反射成分としてリーフィリングアルミニウムフレーク顔料を含み、樹脂成分としてフッ素系樹脂を含む塗膜を備えたもので、芯材としては狭いスペースに納めるために、アエロジル３００に、カーボンブラックを５ｗｔ％、さらに、グラスウールを１０ｗｔ％添加した粉体と繊維材との混合物の成形体を２ｍｍ厚としたものを用いた。この真空断熱材１を、ＣＰＵ１１真下のパソコン底面１６の内側、及びＣＰＵ１１真上のキーボード１７の裏面に、塗膜４を高温側に向け、接着剤で密着させて装着している。
【００９７】
これにより、パソコン底面１６及びＣＰＵ１１真上のキーボード１７表面の高温部において、最大８℃低下することができた。すなわち、伝熱ブロック１３等のＣＰＵ１１により加熱された発熱部から発せられる赤外線を、塗膜４が効果的に反射抑制し、かつ、固体伝熱成分を高温領域において優れた断熱性能を有する真空断熱材１が断熱することにより、パソコンの表面の一部が異常に熱せられることを防ぎ、利用者に不快感を与えることがない。
【００９８】
また、非常に薄い塗膜を２ｍｍの成形体を芯材とした真空断熱材１に塗布したものであるため、ノート型パソコン９のような断熱に共する容積が限られたものへの適用に適したものである。
【００９９】
また、外被材３が実施例７で示したように難燃性、耐熱性を有するものであるためノート型パソコン９にも適用ができ、表面の一部が異常に熱せられて利用者に不快感を与える問題を、ノート型パソコン９の安全性を向上させつつ長期間防止することができる。
【０１００】
なお、本発明による真空断熱材１は、ノート型パソコン９に内蔵されたハードディスク装置等を高温から断熱保護するために使用することもでき、ほかにも、断熱部材を適用する空間が限られているなかで小型化や薄型化が求められる製品に対して適用することができるものである。例えば、液晶パネルを有するカーナビゲーションシステムの液晶部分とＣＰＵによる発熱部分の断熱や、インバーターが組み込まれた蛍光灯の制御部の断熱などにも利用可能である。
【０１０１】
（実施の形態４）
次に、本発明の真空断熱材の塗膜を有する面を熱源側に向けた熱の保温部材、及び遮断部材としての使用の一例として、印刷装置について説明する。
【０１０２】
図４は、本発明の実施の形態４による印刷装置の断面模式図である。
【０１０３】
図４において、定着装置１８を有する印刷装置１９における記録紙２０への印刷は、感光ドラム２１の表面に静電荷画像を形成し、そこにトナー収容部２２からトナーを吸着させた後、転写ドラム２３を介して記録紙２０に転写する。このトナー像が転写された記録紙２０を定着装置１８に搬入し、高温に保たれた熱定着ローラー２４と加圧ローラー２５の間に記録紙２０を通過させることによりトナーを溶融定着させる。
【０１０４】
熱定着ローラー２４と加圧ローラー２５の周囲には、所定の高い温度を保つために近接して設置できるよう、実施の形態２の実施例３で示した真空断熱材１Ａを切れ目のある筒状に成形して、塗膜が高温側となるよう配設した。これにより、印字品質が向上するとともに、起動及び再起動の時間が短縮され、消費税電力の低減にもなった。
【０１０５】
また、定着装置１８の外枠には、周囲に熱影響を与えないように遮断用の真空断熱材１Ｂを、塗膜を高温側に向け、側面全体及び上面に配設した。遮断用には真空断熱材１Ｃのように配設してもよい。
【０１０６】
これにより、印字品質が向上するとともに、制御装置（図示せず）やトナー収容部２２及び感光ドラム２１等の転写装置は、トナーに悪影響が及ばない４５℃以下に長期間維持することができた。
【０１０７】
なお、印刷装置である複写機やレーザープリンタの定着装置以外にも、本発明による真空断熱材は１５０℃以下の発熱体を断熱したり、保温したりする必要がある製品においても使用することができる。
【０１０８】
（実施の形態５）
次に、本発明の真空断熱材の塗膜を有する面を熱源側に向けた熱の保温部材としての使用の一例として、電気湯沸かし器について説明する。
【０１０９】
図５は、本発明の実施の形態５による電気湯沸かし器の断面図である。
【０１１０】
図５において、電気湯沸かし器２６は本体の内部に湯を沸かすとともに貯湯する貯湯容器２７を有し、上部を開閉可能な上蓋２８で覆っている。
【０１１１】
貯湯容器２７の底面にはドーナツ状のヒーター２９が密接して装着されており、湯温は制御装置３０が温度検知器３１からの信号を取り込み、ヒーター２９を制御して所定の温度を保つ。また、同じく底面に設けた吸込口３２からモーター３３により駆動されるポンプ３４を経て、お湯の出口である吐出口３５までが出湯管３６により連通しており、出湯は押しボタン３７を押してモーター３３を起動することにより行う。
【０１１２】
更に、貯湯容器２７の側面には貯湯容器側に塗膜を有する真空断熱材１が巻かれ、同じく底面のヒーター２９の外側にも、ヒーター側に塗膜を向けた真空断熱材１が配設され、貯湯容器２７の熱が逃げて湯温が低下することを抑えている。本実施の形態５の真空断熱材１は、実施例７に示した構成のものを使用している。
【０１１３】
従来、高温となるために断熱部材１を配設できなかった底面を断熱し、かつ、熱源から放射される赤外線を有効に反射することにより、約５％の消費電力量の低減が図れ、その性能を長期間維持することができた。また、本体底面においても空間を設けて断熱する必要がなくなり、貯湯容器２７より下部の体積を小さくすることができ、電気湯沸かし器２６を小型化することができた。
【０１１４】
なお、本発明の保温部材としての使用とは、動作温度帯である−３０℃から１５０℃付近までの範囲で断熱や保温を必要とする保温保冷機器をさしており、例えば、炊飯器、食器洗浄乾燥器、電気湯沸かし器、自動販売機、トースター、ホームベーカリー、ＩＨクッキングヒーターなど、同等の温度領域で発熱が生じる機器への適用も有用である。などで厚みのスペースがない個所や、断熱スペースをより薄くして効率的な利用を図る場合にも同様に有用である。更には、電気機器に限らず、ガスコンロなどのガス機器にも有用である。
【０１１５】
次に本発明の真空断熱材に対する比較例を示す。
【０１１６】
（比較例１）
実施例１と同様のグラスウールを芯材として用いて真空断材を作製し、断熱性能評価を行った。断熱性能評価は実施の形態１と同様に、ハロゲンヒーターを用いて、高温側表面に１５０℃の熱を加えた際の低温側表面温度の測定にて行った。このとき、低温側表面温度は８０℃であった。
【０１１７】
（比較例２）
実施例５と同様のヒュームドシリカを通気性の不織布袋に封入したものを芯材として用いて真空断材を作製し、断熱性能評価を行った。断熱性能評価は、比較例１と同様に行ったところ、低温側表面温度は８０℃であった。
（比較例３）
実施例６と同様のヒュームドシリカに、カーボンブラックを５ｗｔ％添加し、均一に混合した粉体を、通気性の不織布袋に封入したものを芯材として、真空断熱材を作製し、断熱性能評価を行った。断熱性能評価は、比較例１と同様に行ったところ、低温側表面温度は７０℃であった。
（比較例４）
輻射熱遮蔽材として炭化ジルコニウムを含有したケイ酸カルシウム成形体を芯材とした真空断材を作製し、断熱性能評価を行った。断熱性能評価は、比較例１と同様に行ったところ、低温側表面温度は９０℃であり、本発明における真空断熱材のいずれの評価結果に較べても高い値であった。これは、輻射熱遮蔽材が芯材に混合する形態で使用されていることから、赤外線が外被材に吸収された後、熱へと変換されているためであると考える。
【０１１８】
（比較例５）
不透明材としてカーボンブラック５ｗｔ％を含むシリカエアロゾルを乾燥し、得られた無機ゲル粒状組成物を芯材とした真空断熱成形体を作製した。断熱性能評価は比較例１と同様に行ったところ、低温側表面温度は７１℃であり、本発明における真空断熱材のいずれの評価結果に較べても高い値であった。これは、比較例４と同じく、輻射熱遮蔽材が芯材に混合する形態で使用されていることから、赤外線が外被材に吸収された後、熱へと変換されているためであると考える。
【０１１９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明は、芯材と、前記芯材を覆う外被材とからなり、内部を減圧してなる真空断熱材において、少なくとも、配設した時に高温側となる外被材表面に赤外線反射成分を含む塗膜を有することを特徴としたので、熱源からの赤外線が真空断熱材に伝わって輻射熱として吸収される前に、外被材表面の塗膜中の赤外線反射成分により反射されるため、断熱材へ伝わる輻射熱が抑制される。その上で、固体熱伝導と気体熱伝導も抑制され、優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供するものである。
【０１２０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、赤外線反射成分が金属粉体であることを特徴としたので、金属粉体は輻射率が低く、赤外線を反射して輻射熱の吸収を阻害するため、断熱材表面へ伝わる輻射熱が効果的に抑制され、優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。
【０１２１】
また、本発明の請求項３に記載の真空断熱材は、請求項１記載の発明において、赤外線反射成分が無機粉体であることを特徴としたので、無機粉体が、赤外線を反射するため、断熱材表面へ伝わる輻射熱が効果的に抑制され、かつ、固体熱伝導率も比較的小さいため、優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。
【０１２２】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、赤外線反射成分が金属酸化物粉体であることを特徴としたので、金属酸化物粉体が、赤外線を散乱反射するため、断熱材表面へ伝わる輻射熱が効果的に抑制され、かつ、固体熱伝導率も比較的小さいため、優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。
【０１２３】
また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４記載の発明において、塗膜にフッ素系樹脂が含まれることを特徴としたので、フッ素系樹脂が他の樹脂に比較して熱線である赤外線波長領域である２μｍ〜２５μｍの吸収波長が比較的少ないため、塗膜の樹脂成分による熱吸収を抑制して優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。
【０１２４】
また、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５記載の発明において、芯材が、少なくとも、乾式シリカ粉体と導電性粉体とを含む混合物からなることを特徴としたので、導電性粉体が分子間相互作用により凝集を形成している乾式シリカ粉体の凝集粒子を解砕することにより、気体熱伝導率及び固体熱伝導率が低下し、１５０℃領域における優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できる。
【０１２５】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６記載の発明において、芯材が、少なくとも、乾式シリカ粉体と無機繊維と導電性粉体とを含む、粉体と繊維材との混合物の成形体であることを特徴としたので、混合する無機繊維が骨材となり、一般的な圧縮成形により容易に剛性を向上した断熱成形体を形成できる。このため、粉体混合物よりも取り扱い性に優れ、袋形状にした外被材に挿入する際に、強度とともに粉立ちのなさで取り扱い性に優れるものであり、外被材に挿入して減圧下で封止する際に、封止口に粉が付着して封止を阻害することがなく、徐々に空気が内部へ侵入する現象（スローリーク）を防止できるため、真空断熱材の長期信頼性を確保できる。
【０１２６】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７記載の発明において、外被材が、熱溶着層とガスバリア層と保護層とを有するラミネート構造であって、前記熱溶着層は融点２００℃以上の樹脂フィルムからなり、前記ガスバリア層及び前記保護層の樹脂フィルムの融点が、前記熱溶着層の樹脂フィルムの融点よりも高いことを特徴とする真空断熱材であることを特徴としたので、１５０℃程度の高温雰囲気においても熱溶着層のフィルムが溶け出すことがなく、ガスバリア性の低下を抑制可能であり、高温雰囲気に曝される製品部位等への使用においても長期間にわたって真空断熱材の断熱性能を維持することができる。
【０１２７】
また、ガスバリア層や保護層に熱溶着層のフィルムよりも融点が高いフィルムを使用しているため、外被材を熱溶着するときにもガスバリア層や保護層に用いるフィルムが溶け出すことがなく、信頼性の高い真空断熱材を作製することができる。
【０１２８】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項８の発明において、外被材の熱溶着層と、ガスバリア層と、保護層とが難燃性フィルムであることを特徴としたので、ラミネート構造を有する外被材を難燃性とし、更には真空断熱材としても難燃性を付与することができる。従って、真空断熱材使用時の安全性を向上することができる。
【０１２９】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項８又は請求項９に記載の発明において、熱溶着層をフッ素系樹脂フィルムとしたもので、これらのフィルムは融点がかなり高く、難燃性も有している。
【０１３０】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の発明において、熱溶着層をポリクロロ３フッ化エチレンフィルムとしたもので、フッ素系樹脂フィルムの中でも融点が低いため使いやすく経済的である。
【０１３１】
また、本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項１１記載された真空断熱材の塗膜を有する面を高温側に向けた、熱の遮断部材又は部材としての使用方法であり、１５０℃付近の比較的高温条件で長期間断熱性能を維持しつつ使用できるとともに、しかも、優れた断熱性能を有しており、遮熱及び保温を必要とする産業用設備や事務機器の要所に具備することにより、省エネルギー化、及び、熱により悪影響を受け易い部品の保護、装置の小型化や、品質向上などに貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１及び実施の形態２による真空断熱材の断面図
【図２】図１のヒレ部の要部断面図
【図３】本発明の実施の形態３によるノート型パソコンの断面図
【図４】本発明の実施の形態４による印刷装置の断面模式図
【図５】本発明の実施の形態５による電気湯沸かし器の断面図
【符号の説明】
１ 真空断熱材
２ 芯材
３ 外被材
４ 塗膜
５ 熱溶着層
６ ガスバリア層
７ 第一の保護層
８ 第二の保護層
９ ノート型パソコン
１３ 伝熱ブロック
１８ 定着装置
１９ 印刷装置
２４ 熱定着ローラー
２６ 電気湯沸かし器
２９ ヒーター[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum heat insulating material and a method of using the vacuum heat insulating material, and is excellent in heat insulating performance in a medium to high temperature region and can withstand relatively high temperatures, and is used for various devices that require heat insulation or heat insulation. It is related with the vacuum heat insulating material which can be.
[0002]
[Prior art]
In recent years, energy saving has been desired due to the importance of preventing global warming, which is a global environmental problem, and energy saving has been promoted in each field.
[0003]
With regard to general equipment and housing-related members that use hot and cold heat, a heat insulating member that has excellent heat insulating performance in a low and medium temperature region from -30 ° C to less than 150 ° C is required from the viewpoint of efficiently using heat. It has been.
[0004]
On the other hand, in office equipment such as computers, printing and printing devices, and copiers, the heat generated from the heating element disposed inside the main body is not transmitted to toner that is weak to heat or internal precision parts at around 150 ° C. There is a strong demand for high-performance heat-insulating members that can be used.
[0005]
Examples of a general heat insulating member that can be used in a temperature range around 150 ° C. include inorganic fiber materials such as glass wool and inorganic foams. Furthermore, in order to improve the heat insulation performance, what mixed the fibrous reinforcing material etc. with the inorganic powder is reported.
Also, in applications that require higher performance heat insulating members, vacuum insulation is achieved by covering the core material holding the space with fine voids with a jacket material that blocks the entry of outside air, and reducing the pressure in the space. There are means to apply the material.
[0006]
As a jacket material for the vacuum heat insulating material, a metal-welded container or the like can be used, but in a low-temperature region that does not require heat resistance, a heat-welded layer and a gas barrier layer that can be bent and curved relatively. Often, a plastic-metal laminate film having a protective layer is used as the jacket material.
[0007]
As core materials, there are powder materials, fiber materials, continuous foams, etc., but in recent years, the demand for vacuum heat insulating materials has been diversified, and higher performance vacuum heat insulating materials have been demanded. Yes.
[0008]
Then, the vacuum heat insulating material which uses the calcium-silicate molded object containing the radiation heat shielding material as a core material for the purpose of interrupting the influence of radiation and achieving high insulation is disclosed (refer patent document 1).
[0009]
Similarly, for the purpose of achieving high heat insulation, a vacuum heat insulating material using a granular composition to which an inorganic gel component and an infrared opacifying agent are added has been proposed (see Patent Document 2).
[0010]
Similarly, for the purpose of achieving high heat insulation, an appropriate amount of a synthetic resin film having a metal vapor-deposited surface is mixed in the powder heat insulating material so that the synthetic resin film crosses the heat transmission direction as much as possible and faces this. A technique for disposing them is disclosed (see Patent Document 3).
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-10-160091
[Patent Document 2]
JP-T-2001-502367
[Patent Document 3]
JP 62-258293 A
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is necessary to suppress the radiant heat in order to increase the heat insulation around 150 ° C., and these prior art configurations are insufficient to sufficiently suppress the radiant heat. This is because infrared rays, which are the cause of radiant heat, are first absorbed and converted into thermal energy when they reach the jacket material on the surface of the vacuum heat insulating material, and then reach the core material because they are in a state of solid heat conduction. This is because infrared rays are very small. Therefore, in order to suppress radiant heat conduction by infrared rays, it is important to provide means for suppressing infrared absorption in the outermost layer of the vacuum heat insulating material.
[0013]
Moreover, the vacuum heat insulating material using the laminate film as the covering material can maintain the heat insulating performance sufficiently for a long period when the temperature of the use site is 100 ° C. or lower, for example, in an electric water heater When the temperature of the part to be used is about 150 ° C., such as a part provided with a heater on the bottom surface of the hot water storage container or a fixing device used in a copying machine or a laser printer, the heat resistance is gradually increased. The degree of vacuum decreased, and the predetermined heat insulation performance could not be maintained over a long period of time.
[0014]
In addition, the conventional vacuum insulation material is made of non-flame retardant film such as nylon film or polyethylene terephthalate film, and has no flame retardant properties. Similarly, flame resistance is also required for vacuum heat insulating materials. In particular, when it is arranged in a small space such as inside a notebook personal computer, even a vacuum insulation material with a reduced thickness is in close proximity to the precision components inside the personal computer, so flame retardancy is required.
[0015]
The present invention solves the conventional problems, and by having means for suppressing infrared absorption in the outermost layer of the vacuum heat insulating material, it exhibits excellent heat insulating performance in a temperature range of about 150 ° C. The vacuum heat insulating material which can be provided is provided.
[0016]
In addition, by selecting an appropriate core material in a high temperature region of about 150 ° C., it is possible to provide heat insulation performance with excellent temporal reliability.
[0017]
In addition, the present invention provides a vacuum heat insulating material that can maintain heat insulating performance over a long period of time even in a high temperature region of about 150 ° C. by imparting heat resistance to the laminate structure of the jacket material. Objective.
[0018]
Another object of the present invention is to ensure safety even when a vacuum heat insulating material is used inside an electronic device or the like by imparting flame retardancy to a jacket material having a laminate structure.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above problems, the vacuum heat insulating material according to claim 1 of the present invention is composed of a core material and a jacket material covering the core material, and at least disposed in a vacuum heat insulating material formed by decompressing the inside. And having a coating film containing an infrared reflection component on the surface of the jacket material which becomes the high temperature side.
[0020]
Insulation performance by preventing infrared absorption of the vacuum heat insulating material by suppressing the infrared heat of the vacuum heat insulating material due to the action of the infrared reflecting component in the coating film configured on the surface of the jacket material on the high temperature side to reflect infrared rays. Will improve.
[0021]
The vacuum heat insulating material according to claim 2 of the present invention is characterized in that, in the invention according to claim 1, the infrared reflection component is a metal powder.
[0022]
Since the metal powder has a low emissivity and an excellent function in reflecting infrared rays, the radiant heat transmitted to the surface of the heat insulating material is effectively suppressed, and the heat insulating performance is improved. In particular, silver, aluminum, etc. with low emissivity are effective.
[0023]
The vacuum heat insulating material according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in the invention according to claim 1, the infrared reflection component is an inorganic powder.
[0024]
Since the inorganic powder has a function of reflecting infrared rays, the radiant heat transmitted to the surface of the heat insulating material is effectively suppressed, and the heat insulating performance is improved.
[0025]
There is also an advantage that the solid thermal conductivity is relatively lower than that of the metal powder.
[0026]
In particular, nitrides such as silicon nitride and boron nitride, and carbides such as silicon carbide and boron carbide are effective.
[0027]
The vacuum heat insulating material according to claim 4 of the present invention is characterized in that, in the invention according to claim 3, the infrared reflection component is a metal oxide powder.
[0028]
With this configuration, since the metal oxide has an action of scattering and reflecting infrared rays, the radiant heat transmitted to the surface of the heat insulating material is effectively suppressed, and the heat insulating performance is improved.
[0029]
There is also an advantage that the solid thermal conductivity is relatively lower than that of the metal powder. In particular, titanium oxide, tin oxide, antimony-doped tin oxide, tin-doped indium oxide, and the like are effective.
[0030]
The vacuum heat insulating material according to claim 5 of the present invention is characterized in that, in the invention according to claims 1 to 4, the coating film contains a fluorine-based resin.
[0031]
Compared to other resins, the fluororesin has less absorption of 2 μm to 25 μm, which is an infrared wavelength region that is a heat ray, and has an action of suppressing heat absorption by the resin component of the coating film, so that heat insulation performance is improved. Is.
[0032]
The vacuum heat insulating material according to claim 6 of the present invention is characterized in that, in the invention according to claims 1 to 5, the core material is composed of a mixture containing at least dry silica powder and conductive powder. It is what.
[0033]
Since the conductive powder has the action of crushing the agglomerated particles of the powder that forms agglomeration by intermolecular interaction such as dry silica powder and wet silica powder, the void diameter of the compact is reduced, As a result, the gas thermal conductivity is reduced.
[0034]
Further, the aggregated particles are refined by being crushed and the contact area of the individual particles is reduced, so that the thermal conductivity of the solid is lowered. An excellent heat insulating effect is expressed by these interactions. Here, the dry silica is specified because the effect that the aggregated particles are crushed by the conductive powder is high, and the finer particles are made finer to express a more excellent heat insulating effect.
[0035]
In addition, in this configuration, the degree to which the heat insulation performance decreases as the temperature rises, and the degree to which the heat insulation performance decreases as the internal pressure of the vacuum heat insulating material rises, when using only dry silica as a core material, glass wool, etc. It was confirmed that this was improved over the case of using other general core materials. This is because the pore diameter in the inner layer is formed by the crushed aggregated particles, so it becomes very fine, suppressing the increase in temperature and the momentum of gas molecules with increasing pressure, This is because the deterioration of conductivity can be prevented. Therefore, it can be said that the heat insulation performance in the 150 ° C. region is excellent and the reliability over time is improved.
[0036]
Further, when the conductive powder is powdered carbon, the powder specific resistance value, which is a measure of conductivity, is as small as about 0.1 Ω / cm to about 5 Ω / cm, and is excellent in the effect of crushing the aggregated particles of dry silica, Greatly improved insulation performance. In addition, industrially inexpensive ones can be selected, which is very useful.
[0037]
The vacuum heat insulating material according to claim 7 of the present invention is the powder according to any one of claims 1 to 6, wherein the core material includes at least dry silica powder, inorganic fibers, and conductive powder. And a fibrous material.
[0038]
Since the inorganic fiber to be mixed acts as an aggregate, a heat insulating molded body can be easily formed by general compression molding. Furthermore, when glass fiber is used as the inorganic fiber, since the glass fiber has a hydroxyl group on its surface, the action as an aggregate is enhanced by the affinity interaction with the hydroxyl group present on the dry silica powder surface. A strong heat-insulated molded body can be formed.
[0039]
Thus, since the core material is a molded body, it has better handleability than a powder mixture, and when inserted into a bag-shaped outer jacket material, it has excellent strength and no powderiness. In addition, when sealing the jacket material under reduced pressure, powder does not adhere to the sealing port and the sealing is not hindered, and the phenomenon of slow air entry (slow leak) can be prevented. Long-term reliability of vacuum insulation can be secured.
[0040]
Here, the density of the heat insulating member as the core material is 100 kg / m in order to exhibit excellent heat insulating properties. ³ To 240 kg / m ³ Is suitable.
[0041]
The vacuum heat insulating material according to claim 8 of the present invention is the laminate structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the outer cover material has a heat welding layer, a gas barrier layer, and a protective layer, The heat welding layer is a vacuum heat insulating material made of a resin film having a melting point of 200 ° C. or higher, and the melting point of the resin film of the gas barrier layer and the protective layer is higher than the melting point of the resin film of the heat welding layer. .
[0042]
Assuming that the ambient temperature at which the vacuum heat insulating material can be used is 50K lower than the melting point of the heat welding layer film, the film of the heat welding layer melts even in a high temperature atmosphere of about 150 ° C. if the film has a melting point of 200 ° C. or higher. Therefore, the gas barrier property can be prevented from lowering, and the heat insulating performance of the vacuum heat insulating material can be maintained for a long period of time even when used in a product part exposed to a high temperature atmosphere.
[0043]
In addition, since a film having a melting point higher than that of the heat welding layer is used for the gas barrier layer and the protective layer, the film used for the gas barrier layer and the protective layer does not melt even when the outer cover material is heat welded. A highly reliable vacuum heat insulating material can be produced.
[0044]
The vacuum heat insulating material according to claim 9 of the present invention is characterized in that, in the invention of claim 8, the heat-welded layer, the gas barrier layer, and the protective layer of the jacket material are flame retardant films. Thus, the jacket material having a laminate structure can be made flame retardant, and further, flame retardant can be imparted as a vacuum heat insulating material. Therefore, the safety when using the vacuum heat insulating material can be improved.
[0045]
The vacuum heat insulating material according to claim 10 of the present invention is the invention according to claim 8 or claim 9, wherein the heat-welding layer is a fluororesin film, and these films have a considerably high melting point and are difficult. It also has flammability.
[0046]
The invention according to claim 11 of the present invention is the invention according to claim 10, wherein the heat-welded layer is a polychlorotrifluoride ethylene film, and since it has a low melting point among fluororesin films, it is easy to use and economical. is there.
[0047]
The invention according to claim 12 of the present invention is a method of using the vacuum heat insulating material as claimed in claims 1 to 11 as a heat shielding member or a heat retaining member, with the surface having the coating film facing the high temperature side. It is.
[0048]
The vacuum heat insulating material according to the present invention has excellent heat insulating performance at a relatively high temperature around 150 ° C. and can be used while maintaining heat insulating performance for a long period of time. Can be used for energy saving, protection of parts that are easily affected by heat, miniaturization of equipment, and quality improvement.
[0049]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a vacuum heat insulating material and an embodiment thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0050]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a vacuum heat insulating material according to Embodiments 1 and 2 of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a fin portion of FIG.
[0051]
1 and 2, the vacuum heat insulating material 1 covers two core materials 3 so as to cover the core material 2, the inside is decompressed to a vacuum, and the surroundings are sealed by heat welding. The laminate structure of the jacket material 3 is constituted by a heat welding layer 5, a gas barrier layer 6, a first protective layer 7, and a second protective layer 8 from the inside. Moreover, the coating material 4 containing an infrared reflective component is given to the jacket material surface which becomes a high temperature side when the vacuum heat insulating material 1 is installed.
[0052]
(Embodiment 1)
The result confirmed by changing the kind of the infrared reflective material of the coating film 4 is shown in Example 1 to Example 4. A glass wool molded body is used for the core material 2.
[0053]
The outer covering material 3 includes a heat-welding layer 5 having a melting point of 210 ° C., polychlorotrifluoroethylene (thickness 50 μm), a gas barrier layer 6 having a thickness of 6 μm, and a first protective layer 7 having a melting point of 270 ° C. Polyethylene naphthalate (thickness: 12 μm), and the second protective layer 8 was a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (thickness: 25 μm) having a melting point of 260 ° C. The heat insulation performance evaluation of the vacuum heat insulating material 1 was performed by measuring the low temperature side surface temperature when 150 ° C. heat was applied to the high temperature side surface using a halogen heater.
[0054]
(Example 1)
On the high temperature side surface of the vacuum heat insulating material 1, a coating film 4 containing a leaf filling aluminum flake pigment as a metal powder as an infrared reflection component and an epoxy resin as a resin component was formed.
[0055]
When heat of 150 ° C. was applied to the high temperature side surface of the vacuum heat insulating material 1, the low temperature side surface temperature of the back surface was 60 ° C. With the same configuration as in Example 1, the vacuum heat insulating material not coated with the coating film 4 containing the infrared reflection component was 80 ° C. (Comparative Example 1 described later), and a 20 ° C. reduction can be achieved. It was confirmed that the heat insulation performance was greatly improved.
[0056]
The metal powder used for the coating film 4 of the vacuum heat insulating material 1 of the present invention may be any material as long as it has an infrared reflection function, but particularly in the wavelength region of 2 μm to 25 μm in terms of improving the heat insulating effect. The light reflectance is 20% or more, preferably 50% or more. Further, a material having a low emissivity, such as scaly aluminum powder, similar silver powder, or copper powder, has a larger infrared reflection effect and is desirable.
[0057]
Moreover, it is preferable that the thickness of the coating film 4 is the range of 1 micrometer-100 micrometers, More preferably, it is 10 micrometers-50 micrometers. If the coating thickness is less than 1 μm, the effect is insufficient, and if it exceeds 100 μm, problems such as peeling of the coating may occur.
[0058]
Further, when the coating film 4 is formed, a primer layer and an overcoat layer may be formed depending on the intended use of the vacuum heat insulating material 1.
[0059]
Moreover, if it contains an infrared reflective component, there is no problem in including a conventionally well-known coating composition together.
[0060]
(Example 2)
On the high temperature side surface of the vacuum heat insulating material 1, a coating film 4 containing a leaf filling aluminum flake pigment which is a metal powder as an infrared reflection component and a polychlorotrifluoroethylene of a fluorine-based resin as a resin component was formed.
[0061]
When heat of 150 ° C. was applied to the high temperature side surface of the vacuum heat insulating material 1 of Example 2, the low temperature side surface temperature was 58 ° C. Compared to Example 1, a decrease of 2 ° C. was observed. This is considered to be because an increase in solid heat conduction due to heat ray absorption of the resin component contained in the coating film was suppressed because a fluororesin having a relatively small absorption wavelength in the infrared region was used as the resin component.
[0062]
As the fluororesin of the present invention, a resin having a relatively small infrared absorption wavelength can be used. For example, polychlorotrifluoride ethylene, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, tetrafluoroethylene-6-fluoropolypropylene copolymer, and the like.
[0063]
Example 3
On the high temperature side surface of the vacuum heat insulating material 1, a coating film 4 containing silicon nitride as an inorganic powder as an infrared reflection component and containing polychlorotrifluoride ethylene as a resin component as a resin component was formed.
[0064]
The low temperature side surface temperature when the heat of 150 ° C. was applied to the high temperature side surface of the vacuum heat insulating material 1 of Example 3 was 56 ° C. Compared to Example 2, a further 2 ° C. reduction was observed. This is considered to be because the increase in solid heat conduction was suppressed because silicon nitride, which is an inorganic powder having a solid heat conductivity lower than that of metal, was used as the infrared reflection component.
[0065]
As the inorganic powder used for the coating film 4 of the vacuum heat insulating material 1 according to the present invention, any known inorganic powder having an infrared reflecting function can be used, such as glass beads, boron nitride, titanium nitride. Various inorganic powders such as nitrides such as iron hydroxide, hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, and sulfides such as copper sulfide and zinc sulfide can be used. Among these, those having a low solid thermal conductivity are more preferable.
[0066]
(Example 4)
On the high temperature side surface of the vacuum heat insulating material 1, a titanium oxide powder that is a metal oxide powder was formed as an infrared reflection component, and a coating film 4 containing polychlorotrifluoride ethylene of a fluororesin as a resin component was formed.
[0067]
The low temperature side surface temperature when the heat of 150 ° C. was applied to the high temperature side surface of the vacuum heat insulating material 1 of Example 4 was 54 ° C. Compared to Example 3, a further 2 ° C. reduction was observed. This is thought to be due to the fact that the titanium oxide powder, which is the metal oxide powder of the infrared reflection component, has a relatively low solid thermal conductivity and also has a scattering effect.
[0068]
As the metal oxide powder used for the coating film 4 of the vacuum heat insulating material 1 according to the present invention, any material having a function of reflecting and scattering infrared rays can be used. Iron oxide, tin oxide, zirconium oxide, oxidation Titanium, manganese oxide, barium titanate, iron chromate, antimony-doped tin oxide, tin-doped indium oxide, and the like can be used. Among these, those having a low solid thermal conductivity are more preferable.
[0069]
Further, depending on the application, it can be used by appropriately mixing two or more kinds of mixtures such as metal powder, inorganic powder, and metal oxide powder.
[0070]
(Embodiment 2)
In Embodiment 2, heat insulation performance was evaluated by changing two types of core materials. The coating film 4 uses a leaf filling aluminum flake pigment as an infrared reflection component and a fluororesin polychlorotrifluoride ethylene as a resin component, and the coating material 3 is the same as that of the first embodiment. It was. The heat insulation performance evaluation of the vacuum heat insulating material 1 was also performed in the same manner as in the first embodiment.
[0071]
(Example 5)
As the core material 2, a vacuum heat insulating material 1 was manufactured by using Aerosil 300, which is dry fumed silica, sealed in a breathable nonwoven fabric bag.
[0072]
The low-temperature side surface temperature of the vacuum heat insulating material 1 in the present Example 5 is 58 ° C., and similarly using the Aerosil 300 as a core material, compared with the low-temperature side surface temperature 80 ° C. in the specification without the coating film 4 (Comparative Example 2), Reduction of 22 ° C. was achieved. This is because the leaf-filling aluminum flake pigment reflected infrared rays and could suppress infrared heat absorption. With the same configuration, the core material 2 had the same performance as the case of glass wool (Example 2).
[0073]
(Example 6)
As the core material 2, a vacuum heat insulating material 1 was prepared by using a powder obtained by adding 5 wt% of carbon black to Aerosil 300, which is dry fumed silica, and uniformly mixing it in a breathable nonwoven bag.
[0074]
The surface temperature on the low temperature side of the vacuum heat insulating material 1 in Example 6 was 48 ° C., which was 10 ° C. lower than that in Example 5, and the heat insulating performance was greatly improved.
[0075]
This is because carbon black, which is a conductive powder, disintegrates fumed silica agglomerated particles to reduce the void diameter of the core material 2, and as a result, the effect of reducing the gas thermal conductivity has been refined. It exhibits a superior heat insulating effect due to the effect that the contact area of individual particles is reduced and the thermal conductivity of the solid is lowered. For this reason, it is a particularly preferable material for use under high temperature conditions where the movement of air molecules is large.
[0076]
As the dry silica used for the core material 2 of the vacuum heat insulating material 1 according to the present invention, silicon oxide having various particle diameters produced by dry methods such as silicic acid produced by arc method, silicic acid produced by pyrolysis, etc. Compounds can be used. These dry silicas have a relatively weak electrostatic force between the agglomerated particles, and have a high effect of agglomeration when the conductive powder is added. Moreover, since the heat insulation performance is excellent, the primary particle size is preferably 50 nm or less, and when the high heat insulation performance is required, the primary particle size is preferably 10 nm or less.
[0077]
Also, dry silica mixed with various particle sizes can be used. For example, it is possible to use even a non-regular lot product in which the particle size generated at the time of production switching between a mass-produced product A and a mass-produced product B with prescribed particle sizes is not controlled between A and B. Usually, these are available at a lower cost.
[0078]
The conductive powder used for the core material 2 of the vacuum heat insulating material 1 according to the present invention is not particularly limited as long as it is a conductive powder, but as a rough guide, the powder specific resistance value is 1 × 10. ¹³ For example, metal oxide powder, carbonate powder, chloride powder, powdery carbon, etc. are preferable for inorganic powder, and metal dope for organic powder. A powder or the like is preferred. Powder specific resistance value is 1 × 10 ⁸ More preferably, it is not more than cm / Ω. Further, when high heat insulation performance is required, 10 cm / Ω or less is desirable.
[0079]
Moreover, it can be said that a finer powder diameter is preferable in consideration of uniform mixing with the base material. Further, the content of the conductive powder is desirably 60 wt% or less. When the content exceeds 60 wt%, the effect of the solid heat conduction of the conductive powder itself is greatly expressed, and the performance of the heat insulating member is deteriorated. There is a fear. Moreover, although the optimum addition amount varies to some extent depending on the kind of powder to be added, the effect often reaches saturation even when 60% or more is added. Therefore, the content of suitable conductive powder is 60 wt% or less. More desirably, it is 45 wt% or less.
[0080]
(Example 7)
As a core material 2, a vacuum heat insulating material 1 was produced using a molded body of a mixture of a powder and a fiber material in which 5% by weight of carbon black and 10% by weight of glass wool were added to Aerosil 300, which is dry fumed silica. .
[0081]
The surface temperature on the low temperature side of the vacuum heat insulating material 1 in Example 7 was 60 ° C. Compared with Example 6, since the core material 2 is a molded body, the handleability can be improved and the sealing into the non-woven bag is unnecessary, and the material cost and the manufacturing cost can be reduced. Moreover, since it is a molded body, there is no dusting, and when it is inserted into the jacket material 3 and sealed under reduced pressure, the powder does not adhere to the sealing port and impair the sealing performance, and air gradually The phenomenon of entering the inside (slow leak) can be prevented, and the long-term reliability of the vacuum heat insulating member 1 can be secured.
[0082]
Note that synthetic zeolite, activated carbon, activated alumina, silica gel, dawsonite, hydrotalcite are used to adsorb a slight amount of gas that cannot be prevented from being generated from the core material 2 in the long term or entering from the jacket material 3. Long-term reliability by using moisture adsorbents and gas adsorbents such as physical adsorbents and chemical adsorbents such as oxides and hydroxides of alkali metals and alkaline earth metals It is also possible to ensure.
[0083]
In order for the vacuum heat insulating material 1 according to the present invention to exhibit better heat insulating properties, the average density of the vacuum heat insulating material 1 is about 100 kg / m. ³ To 240 kg / m ³ Is suitable. 100 kg / m ³ If it is smaller, it is difficult to hold as a molded body, and 240 kg / m ³ This is because if it is larger, the overall density becomes higher, so that the solid thermal conductivity increases and the heat insulation performance deteriorates.
[0084]
As the inorganic fiber of the present invention, alumina fiber, silica alumina fiber, silica fiber, etc. can be used as ceramic fiber, and glass wool, glass fiber, zirconia fiber, rock wool, calcium sulfate fiber, silicon carbide fiber, titanium as glass fiber Known materials such as potassium acid fibers and magnesium sulfate fibers can be used without particular limitation. Preferred are alumina fibers, silica-alumina fibers, silica fibers, glass wool, glass fibers, etc., which preferably have a hydroxyl group on the surface and have good affinity with silica. Further, it is desirable that the surface of these fibers is not subjected to surface treatment with phenol or the like.
[0085]
Furthermore, in this structure, the long-term change over time of the thermal conductivity due to the effect of the jacket material 3 and the flame retardancy were evaluated. The jacket material 3 is the same as that of Embodiment 1, and all the films have flame retardancy.
[0086]
It was 0.004 W / mK when the heat conductivity of the vacuum heat insulating material 1 which uses these materials was measured. When the thermal conductivity was measured after an accelerated test expected to leave the vacuum heat insulating material 1 in an atmosphere of 150 ° C. for 5 years, it was 0.010 W / mK, which was excellent even after 5 years. It was confirmed that the heat insulation performance was maintained.
[0087]
Moreover, when combustibility was confirmed based on a combustion test of plastic materials for parts of equipment in the UL94 safety standard, a result equivalent to V-0 was obtained also at the end face of the fin portion.
[0088]
As described above, since the material having the melting point of the heat welding layer 5 of 200 ° C. or more is selected, the welded heat welding layer 5 does not melt even in a high temperature atmosphere of 150 ° C., and the gas barrier property of the heat welding layer 5 Therefore, the deterioration of the thermal conductivity is small, and the heat insulating performance of the vacuum heat insulating material can be maintained for a long time.
[0089]
In addition, since the gas barrier layer 6, the first protective layer 7, and the second protective layer 8 have a melting point higher than that of the heat-welded layer 5, These materials are not melted when the weld layer 5 is welded, and the reliability as the vacuum heat insulating material 1 is not impaired, and a stable quality is guaranteed as the vacuum heat insulating material 1 applied to a product part used in a high temperature atmosphere. be able to.
[0090]
In addition, flame retardant properties can be imparted as the jacket material 3 having a laminate structure, and also the vacuum heat insulating material 1, and the safety when using the vacuum heat insulating material 1 can be improved.
[0091]
In addition, if the resin film used for the heat welding layer 5 is a resin film which can be heat-welded with melting | fusing point 200 degreeC or more, it will not specify in particular. For example, polyethylene naphthalate having a melting point of 270 ° C., polychloroethylene trifluoride having a melting point of 210 ° C., which is a fluororesin film, a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer having a melting point of 260 ° C., and an ethylene tetrafluoride-6 having a melting point of 285 ° C. A fluorinated polypropylene copolymer is desirable.
[0092]
The gas barrier layer 6 has a higher melting point than the film used in the heat-welding layer 5, is a metal foil, a film subjected to metal vapor deposition or inorganic oxide vapor deposition, or a resin film that is particularly designated as long as it has a high gas barrier property. is not.
[0093]
For example, aluminum foil is often used as the metal foil, and iron, nickel, platinum, tin, titanium, stainless steel, and carbon steel can be used as other metals that have less heat flowing along the metal foil around the vacuum insulation material. . Moreover, aluminum, cobalt, nickel, zinc, copper, silver, or a mixture thereof can be used as a material for metal deposition, and silica, alumina, or the like can be used as a material for inorganic oxide deposition. In addition to polyethylene naphthalate, polyimide film or the like can be used as the resin film to be deposited.
[0094]
The protective layers 7 and 8 may be films having a melting point higher than that of the film used in the heat-welding layer 5. Specifically, the protective layers 7 and 8 are made of a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer having a melting point of 260 ° C. When a polymer is used, a tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer having a melting point of 310 ° C., a tetrafluoroethylene having a melting point of 330 ° C., a polyether ketone having a melting point of 330 ° C., etc. can be used. Also, polysulfone and polyetherimide can be used.
[0095]
(Embodiment 3)
The example which applied the vacuum heat insulating material of this invention to the notebook type personal computer is demonstrated as an example of the use as a heat | fever interruption | blocking member which turned the surface which has the coating film of the vacuum heat insulating material of this invention to the high temperature side. FIG. 3 is a cross-sectional view of a notebook personal computer according to Embodiment 3 of the present invention.
[0096]
In FIG. 3, a notebook computer 9 has a printed circuit board 10 in the main body, and a CPU 11 and other chips are mounted. The cooling device 12 for stably operating the CPU 11 that is considerably hot during operation includes a heat transfer block 13 in contact with the CPU 11 and a heat pipe 14 that transfers heat. The heat radiating plate 15 diffuses internal heat and transmits the heat to the personal computer bottom surface 16 to radiate heat. The vacuum heat insulating material 1 is provided with a coating film containing a leaf filling aluminum flake pigment as an infrared reflection component shown in Example 7 and a fluororesin as a resin component. A molded product of a mixture of a powder and a fiber material obtained by adding 5 wt% of carbon black and 10 wt% of glass wool to Aerosil 300 was used. The vacuum heat insulating material 1 is attached to the inside of the PC bottom surface 16 directly below the CPU 11 and the back surface of the keyboard 17 directly above the CPU 11 with the coating film 4 facing the high temperature side and in close contact with an adhesive.
[0097]
As a result, the maximum temperature of 8 ° C. could be lowered in the high temperature portion of the PC bottom surface 16 and the keyboard 17 surface just above the CPU 11. That is, the vacuum heat insulation in which the coating film 4 effectively suppresses reflection of infrared rays emitted from the heat generating portion heated by the CPU 11 such as the heat transfer block 13 and has excellent heat insulation performance in the high temperature region. When the material 1 is insulated, a part of the surface of the personal computer is prevented from being abnormally heated, and the user is not uncomfortable.
[0098]
In addition, since a very thin coating film is applied to the vacuum heat insulating material 1 having a 2 mm molded body as a core material, it can be applied to a limited volume of heat insulation such as a notebook computer 9. It is suitable.
[0099]
Moreover, since the jacket material 3 has flame retardancy and heat resistance as shown in Example 7, it can be applied to the notebook personal computer 9, and a part of the surface is abnormally heated to the user. The problem of giving unpleasant feeling can be prevented for a long time while improving the safety of the notebook computer 9.
[0100]
In addition, the vacuum heat insulating material 1 by this invention can also be used in order to carry out the heat insulation protection of the hard disk drive etc. which were built in the notebook type personal computer 9 from high temperature, and also the space which applies a heat insulation member is restricted. Among them, it can be applied to products that are required to be small and thin. For example, it can also be used for heat insulation of a liquid crystal part of a car navigation system having a liquid crystal panel and a heat generation part by a CPU, heat insulation of a control unit of a fluorescent lamp in which an inverter is incorporated.
[0101]
(Embodiment 4)
Next, a printing apparatus will be described as an example of use as a heat retaining member and a blocking member for heat with the surface having the coating film of the vacuum heat insulating material of the present invention facing the heat source side.
[0102]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a printing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
[0103]
In FIG. 4, printing on the recording paper 20 in the printing device 19 having the fixing device 18 forms an electrostatic charge image on the surface of the photosensitive drum 21, adsorbs toner from the toner storage portion 22, and then transfers the transfer drum. Then, the image is transferred to the recording paper 20 via the recording medium 20. The recording paper 20 onto which the toner image has been transferred is carried into the fixing device 18, and the toner is melted and fixed by passing the recording paper 20 between a heat fixing roller 24 and a pressure roller 25 kept at a high temperature.
[0104]
Around the heat fixing roller 24 and the pressure roller 25, the vacuum heat insulating material 1A shown in the example 3 of the embodiment 2 is formed in a cylindrical shape with a cut so that it can be installed close to maintain a predetermined high temperature. The coating film was placed on the high temperature side. As a result, the print quality is improved, the start-up and restart times are shortened, and the power consumption is reduced.
[0105]
Further, on the outer frame of the fixing device 18, a vacuum heat insulating material 1B for blocking was disposed on the entire side surface and the upper surface with the coating film facing the high temperature side so as not to affect the surroundings. You may arrange | position like the vacuum heat insulating material 1C for the interruption | blocking.
[0106]
As a result, the printing quality is improved, and the control device (not shown), the transfer device such as the toner container 22 and the photosensitive drum 21 can be maintained at 45 ° C. or lower for a long time without adversely affecting the toner. .
[0107]
In addition to the copying machine as a printing device and the fixing device of a laser printer, the vacuum heat insulating material according to the present invention can also be used in products that need to insulate or keep warm a heating element of 150 ° C. or less. it can.
[0108]
(Embodiment 5)
Next, an electric water heater will be described as an example of use as a heat insulation member with the surface having the coating film of the vacuum heat insulating material of the present invention directed to the heat source side.
[0109]
FIG. 5 is a sectional view of an electric water heater according to Embodiment 5 of the present invention.
[0110]
In FIG. 5, an electric water heater 26 has a hot water storage container 27 for boiling and storing hot water inside the main body, and the upper part is covered with an upper lid 28 that can be opened and closed.
[0111]
A donut-shaped heater 29 is closely attached to the bottom surface of the hot water storage container 27, and the controller 30 takes in a signal from the temperature detector 31 and controls the heater 29 to maintain a predetermined temperature. Similarly, from the suction port 32 provided on the bottom surface through the pump 34 driven by the motor 33 to the discharge port 35 which is an outlet for hot water, the hot water outlet 36 communicates with the hot water pipe 36. This is done by starting
[0112]
Further, the vacuum heat insulating material 1 having a coating film on the hot water storage container side is wound on the side surface of the hot water storage container 27, and the vacuum heat insulating material 1 with the coating film facing the heater side is also disposed outside the heater 29 on the bottom surface. Thus, the heat of the hot water storage container 27 is prevented from escaping and the hot water temperature is prevented from lowering. The vacuum heat insulating material 1 of the fifth embodiment uses the structure shown in Example 7.
[0113]
Conventionally, by insulating the bottom surface where the heat insulating member 1 could not be disposed due to high temperature and effectively reflecting infrared rays emitted from the heat source, the power consumption can be reduced by about 5%. The performance could be maintained for a long time. In addition, it is no longer necessary to provide heat insulation by providing a space on the bottom surface of the main body, the volume below the hot water storage container 27 can be reduced, and the electric water heater 26 can be reduced in size.
[0114]
In addition, the use as a heat insulation member of the present invention refers to a heat insulation and cold insulation device that requires heat insulation and heat insulation in a range from −30 ° C. to about 150 ° C. which is an operating temperature range, for example, rice cooker, dishwashing It is also useful to apply to devices that generate heat in the same temperature range, such as dryers, electric water heaters, vending machines, toasters, home bakery, IH cooking heaters. It is also useful in places where there is no space for the thickness, etc., and in the case where the heat insulation space is made thinner to achieve efficient use. Furthermore, it is useful not only for electric equipment but also for gas equipment such as a gas stove.
[0115]
Next, the comparative example with respect to the vacuum heat insulating material of this invention is shown.
[0116]
(Comparative Example 1)
A vacuum cut material was prepared using the same glass wool as in Example 1 as a core material, and the heat insulation performance was evaluated. As in the first embodiment, the heat insulation performance was evaluated by measuring the low temperature side surface temperature when 150 ° C. heat was applied to the high temperature side surface using a halogen heater. At this time, the surface temperature on the low temperature side was 80 ° C.
[0117]
(Comparative Example 2)
A vacuum cut material was prepared using the same fumed silica as in Example 5 enclosed in a breathable nonwoven fabric bag as a core material, and the heat insulation performance was evaluated. When the heat insulation performance evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 1, the low-temperature surface temperature was 80 ° C.
(Comparative Example 3)
A vacuum heat insulating material was produced by using 5% by weight of carbon black added to fumed silica as in Example 6 and uniformly mixed powder sealed in a breathable non-woven bag to produce a heat insulating performance. Evaluation was performed. When the heat insulation performance evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 1, the low-temperature surface temperature was 70 ° C.
(Comparative Example 4)
As a radiant heat shielding material, a vacuum cut material having a calcium silicate molded body containing zirconium carbide as a core material was prepared, and the heat insulation performance was evaluated. When the heat insulation performance evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 1, the low-temperature surface temperature was 90 ° C., which was a high value compared to any evaluation result of the vacuum heat insulating material in the present invention. This is considered to be because the radiant heat shielding material is used in a form mixed with the core material, so that infrared rays are absorbed by the jacket material and then converted into heat.
[0118]
(Comparative Example 5)
A silica aerosol containing 5 wt% of carbon black as an opaque material was dried, and a vacuum heat insulating molded body using the obtained inorganic gel granular composition as a core material was produced. When the heat insulating performance evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 1, the low-temperature surface temperature was 71 ° C., which was a high value compared to any evaluation result of the vacuum heat insulating material in the present invention. This is considered to be because, since the radiant heat shielding material is used in a form mixed with the core material, as in Comparative Example 4, infrared rays are absorbed by the jacket material and then converted into heat. .
[0119]
【The invention's effect】
As described above, the invention according to claim 1 is a vacuum heat insulating material composed of a core material and a jacket material covering the core material, and having a reduced pressure inside. It is characterized by having a coating film containing an infrared reflection component on the surface of the jacket material, so that the infrared rays from the heat source are transmitted to the vacuum heat insulating material and absorbed as radiant heat in the coating film surface of the jacket material Therefore, the radiant heat transmitted to the heat insulating material is suppressed. In addition, solid heat conduction and gas heat conduction are suppressed, and a vacuum heat insulating material having excellent heat insulating performance is provided.
[0120]
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the infrared reflection component is a metal powder, so the metal powder has a low emissivity and reflects infrared rays. Since the absorption of radiant heat is inhibited, the radiant heat transmitted to the surface of the heat insulating material is effectively suppressed, and a vacuum heat insulating material having excellent heat insulating performance can be provided.
[0121]
The vacuum heat insulating material according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in the invention according to claim 1, the infrared reflection component is an inorganic powder, so that the inorganic powder reflects infrared rays. Since the radiant heat transmitted to the surface of the heat insulating material is effectively suppressed and the solid thermal conductivity is relatively small, a vacuum heat insulating material having excellent heat insulating performance can be provided.
[0122]
The invention according to claim 4 of the present invention is characterized in that, in the invention according to claim 1, the infrared reflection component is a metal oxide powder, so that the metal oxide powder scatters infrared rays. Since it is reflected, the radiant heat transmitted to the surface of the heat insulating material is effectively suppressed, and the solid heat conductivity is relatively small, so that a vacuum heat insulating material having excellent heat insulating performance can be provided.
[0123]
Further, the invention according to claim 5 of the present invention is characterized in that in the invention according to claims 1 to 4, the coating film contains a fluorine-based resin, so that the fluorine-based resin is used as another resin. In comparison, since the absorption wavelength of 2 μm to 25 μm, which is the infrared wavelength region that is a heat ray, is relatively small, it is possible to provide a vacuum heat insulating material having excellent heat insulating performance by suppressing heat absorption by the resin component of the coating film.
[0124]
The invention according to claim 6 of the present invention is the invention according to claims 1 to 5, wherein the core material is composed of a mixture containing at least dry silica powder and conductive powder. Therefore, by crushing the agglomerated particles of the dry silica powder in which the conductive powder forms an agglomeration due to intermolecular interaction, the gas thermal conductivity and the solid thermal conductivity are decreased, and the region of 150 ° C. The vacuum heat insulating material which has the outstanding heat insulation performance in can be provided.
[0125]
The invention according to claim 7 of the present invention is the powder and fiber according to any one of claims 1 to 6, wherein the core material includes at least a dry silica powder, an inorganic fiber, and a conductive powder. Since it is a molded body of a mixture with a material, the inorganic fiber to be mixed becomes an aggregate, and a heat-insulated molded body with improved rigidity can be easily formed by general compression molding. For this reason, it is easier to handle than a powder mixture, and when inserted into a bag-shaped jacket material, it is excellent in handleability with strength and no powdering. Long-term reliability of vacuum insulation because it prevents the phenomenon of slow air leaks (slow leak) without causing powder to adhere to the sealing port when sealing with Can be secured.
[0126]
The invention according to claim 8 of the present invention is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the outer cover material has a laminate structure having a heat welding layer, a gas barrier layer, and a protective layer, and the heat welding. The layer is made of a resin film having a melting point of 200 ° C. or more, and the melting point of the resin film of the gas barrier layer and the protective layer is higher than the melting point of the resin film of the heat-welded layer. Since it is a feature, the film of the heat-welded layer does not melt even in a high temperature atmosphere of about 150 ° C., and it is possible to suppress a decrease in gas barrier properties, and it is also long in use in product parts exposed to a high temperature atmosphere. The heat insulating performance of the vacuum heat insulating material can be maintained over a period of time.
[0127]
In addition, since a film having a melting point higher than that of the heat welding layer is used for the gas barrier layer and the protective layer, the film used for the gas barrier layer and the protective layer does not melt even when the outer cover material is heat welded. A highly reliable vacuum heat insulating material can be produced.
[0128]
The invention according to claim 9 of the present invention is characterized in that, in the invention of claim 8, the heat-welded layer, the gas barrier layer, and the protective layer of the jacket material are flame retardant films. The jacket material having the structure can be made flame retardant, and further, flame retardant can be imparted as a vacuum heat insulating material. Therefore, the safety when using the vacuum heat insulating material can be improved.
[0129]
The invention according to claim 10 of the present invention is the invention according to claim 8 or claim 9, wherein the heat-welded layer is a fluororesin film, and these films have a considerably high melting point and are flame retardant. Also have.
[0130]
The invention according to claim 11 of the present invention is the invention according to claim 10, wherein the heat-welded layer is a polychlorotrifluoride ethylene film, and since it has a low melting point among fluororesin films, it is easy to use and economical. is there.
[0131]
The invention according to claim 12 of the present invention is a method of using as a heat shielding member or member, with the surface having the coating film of the vacuum heat insulating material described in claims 1 to 11 facing the high temperature side. Industrial equipment and office equipment that can be used while maintaining heat insulation performance for a long period of time at a relatively high temperature around 150 ° C., and that also has excellent heat insulation performance and requires heat insulation and heat insulation. By providing it in the main points, it is possible to contribute to energy saving, protection of parts that are easily affected by heat, miniaturization of the apparatus, quality improvement, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a vacuum heat insulating material according to Embodiments 1 and 2 of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the fin portion of FIG.
FIG. 3 is a sectional view of a notebook personal computer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a printing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of an electric water heater according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Vacuum insulation
2 Core material
3 Jacket material
4 Coating film
5 Thermal weld layer
6 Gas barrier layer
7 First protective layer
8 Second protective layer
9 Notebook PC
13 Heat transfer block
18 Fixing device
19 Printing device
24 Heat fixing roller
26 Electric water heater
29 Heater

Claims (12)

芯材と、前記芯材を覆う外被材とからなり、前記外被材の内部を減圧してなる真空断熱材において、少なくとも、配設したときに高温側となる外被材表面に赤外線反射成分を含む塗膜を有することを特徴とする真空断熱材。In a vacuum heat insulating material comprising a core material and an outer jacket material covering the core material, the inner surface of the outer jacket material being decompressed, and at least infrared rays are reflected on the outer surface of the outer jacket material when it is disposed A vacuum heat insulating material comprising a coating film containing components. 赤外線反射成分が、金属粉体であることを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。The vacuum heat insulating material according to claim 1, wherein the infrared reflection component is a metal powder. 赤外線反射成分が、無機粉体であることを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。The vacuum heat insulating material according to claim 1, wherein the infrared reflection component is an inorganic powder. 無機粉体が、金属酸化物粉体であることを特徴とする請求項３記載の真空断熱材。The vacuum heat insulating material according to claim 3, wherein the inorganic powder is a metal oxide powder. 塗膜にフッ素系樹脂が含まれることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項記載の真空断熱材。The vacuum heat insulating material according to any one of claims 1 to 4, wherein the coating film contains a fluorine-based resin. 芯材が、少なくとも、乾式シリカ粉体と導電性粉体とを含む混合物からなることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項記載の真空断熱材。The vacuum heat insulating material according to any one of claims 1 to 5, wherein the core material is made of a mixture containing at least dry silica powder and conductive powder. 芯材が、少なくとも、乾式シリカ粉体と無機繊維と導電性粉体とを含む、粉体と繊維材との混合物の成形体であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一項記載の真空断熱材。The core material is a molded body of a mixture of a powder and a fiber material including at least a dry silica powder, an inorganic fiber, and a conductive powder. The vacuum heat insulating material according to claim 1. 外被材が、熱溶着層とガスバリア層と保護層とを有するラミネート構造であって、前記熱溶着層は融点２００℃以上の樹脂フィルムからなり、前記ガスバリア層及び前記保護層の樹脂フィルムの融点が、前記熱溶着層の樹脂フィルムの融点よりも高いことを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一項記載の真空断熱材。The jacket material has a laminate structure having a heat-welded layer, a gas barrier layer, and a protective layer, and the heat-welded layer is made of a resin film having a melting point of 200 ° C. or higher, and the melting points of the gas barrier layer and the resin film of the protective layer It is higher than melting | fusing point of the resin film of the said heat welding layer, The vacuum heat insulating material as described in any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. 外被材の熱溶着層と、ガスバリア層と、保護層とが難燃性フィルムであることを特徴とする請求項８記載の真空断熱材。The vacuum heat insulating material according to claim 8, wherein the heat-welded layer, the gas barrier layer, and the protective layer of the jacket material are flame retardant films. 熱溶着層をフッ素系樹脂フィルムとしたことを特徴とする請求項８又は請求項９記載の真空断熱材。The vacuum heat insulating material according to claim 8 or 9, wherein the heat-welded layer is a fluorine resin film. 熱溶着層をポリクロロ３フッ化エチレンフィルムとしたことを特徴とする請求項１０記載の真空断熱材。The vacuum heat insulating material according to claim 10, wherein the heat welding layer is a polychlorotrifluoride ethylene film. 請求項１から請求項１１のうちいずれか一項記載の真空断熱材の塗膜を有する面を高温側に向けた、熱の遮断部材又は保温部材としての使用方法。The usage method as a heat | fever interruption | blocking member or a heat retention member which orient | assigned the surface which has the coating film of the vacuum heat insulating material as described in any one of Claims 1-11 to the high temperature side.

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