JP6418944B2 - 真空断熱材 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の真空断熱材の一例を示す模式断面図である。図1Aに示されるように、真空断熱材1は、芯材6およびガス吸着剤7を2枚の外装材2で両面から挟むように内包する構造を有する。ここで、外装材2は、準結晶金属膜4およびプラスチックフィルム3、5の積層体(ラミネートフィルム)から構成される。上述したように、準結晶金属膜は、薄くかつガスバリア性に優れるため、外装材2を伝って周囲からの回り込む熱量を低く抑えることができる。このため、本発明に係る外装材を使用することによって、ヒートブリッジを効率よく抑制・防止できる。
外装材の構成は特に制限されないが、外装材は、準結晶金属膜とプラスチックとの積層体からなることが好ましい。すなわち、一対のガスバリア性を有する外装材の少なくとも一方は、準結晶金属とプラスチックとの積層体からなることが好ましい。ここで、一対の外装材から真空断熱材が構成されるが、2つの外装材のうち少なくとも一方が準結晶金属膜とプラスチックとの積層体からなればよいが、双方の外装材ともが準結晶金属膜とプラスチックとの積層体から構成されることが好ましい。前者の場合の準結晶金属膜とプラスチックとの積層体でない外装材は、特に制限されないが、例えば、少なくともアルミニウム、鉄、金、銀、銅、ニッケル、SUS、錫、チタン、プラチナ、鉛、コバルト、亜鉛、炭素鋼などの金属箔および/またはそれらの少なくとも2種の合金箔やアルミニウム、ニッケル、コバルト、亜鉛、金、銀、銅、酸化珪素、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの蒸着膜および/またはそれらの少なくとも2種の合金蒸着膜と、プラスチックとの積層体などが挙げられる。
所定の組成の準結晶金属(合金)を、アーク溶解炉を用いてバルク形状(直径:20mmφ、厚さ:約5mm)作製した後、合金を真空中(10−3Pa)で650℃で24時間、熱処理して、バルク体を作製した。次に、作製したバルク体の表面を研磨し、直径:10mmφ、厚さ:1〜3mmの円筒形状に成形して、サンプルを作製する。このサンプルについて、レーザーフラッシュ法を用いて固有熱伝導率(熱伝導率)(λ)(W/m・K)を測定する。
本発明で使用できる芯材は、真空断熱材の骨格となり、真空空間を形成する。ここで、芯材の材質としては、特に限定されず、公知の芯材材料が使用できる。具体的には、グラスウール、ロックウール、アルミナ繊維、熱伝導率の低い金属からなる金属繊維等の無機繊維;ポリエステルやポリアミド、アクリル、ポリオレフィンなどの合成繊維や木材パルプから製造されるセルロース、コットン、麻、ウール、シルクなどの天然繊維、レーヨンなどの再生繊維、アセテートなどの半合成繊維等の有機繊維などが挙げられる。上記芯材材料は、単独で使用されてもまたは2種以上の混合物であってもよい。これらのうち、グラスウールが好ましい。これらの材料からなる芯材は、繊維自体の弾性が高く、また繊維自体の熱伝導率が低く、なおかつ工業的に安価である。
本発明で使用できるガス吸着剤は、真空断熱材の密閉空間に残存または侵入する水蒸気や空気(酸素、窒素)等のガスを吸着する。ここで、ガス吸着剤としては、特に限定されず、公知のガス吸着剤が使用できる。具体的には、酸化カルシウム(生石灰)、酸化マグネシウム等の化学吸着物質、ゼオライト等の物理吸着物質、連通ウレタン、リチウム化合物、化学吸着性及び物理吸着性を有する銅イオン交換ZSM−5型ゼオライト、モレキュラシーブ13Xなどが挙げられる。上記芯材材料は、単独で使用されてもまたは2種以上の混合物であってもよい。
アーク溶解炉を用いてバルク形状(20mmφ、厚さ約5mm)のAl62.5Cu20Fe12.5(原子比)合金を作製した。このAl62.5Cu20Fe12.5合金を溶解、粉砕、焼結した後、直径200mmφの銅製スパッタリング用バッキングプレート上に厚さ3mmでボンディングし、スパッタリングターゲットを作製した。真空チャンバー内に、上記スパッタリングターゲットおよびポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(100mm×300mm×52μm)を対向させて配置し、チャンバー内を10−6Paまで真空引きした後、アルゴンガスを0.3Paの圧力まで注入した。なお、この際、投入電力は150W、基板温度は室温(25℃)、成膜速度は250nm/hとして、PETフィルム上に、厚みが100nmの準結晶金属膜(1)を作製した。
実施例1において、準結晶金属膜の厚みを7μmに変更した以外は、上記実施例1と同様の操作を行って、準結晶金属膜(2)を作製した。このようにして得られた準結晶金属膜(2)について、固有熱伝導率(λ)(W/m・K)、熱抵抗(R)(K/W)および水蒸気透過度(g/m2・day)を測定した。結果を下記表1に示す。
アーク溶解炉を用いてバルク形状(20mmφ、厚さ約5mm)のAl70Pd20Mn10(原子比)合金を作製した。このAl70Pd20Mn10合金を溶解、粉砕、焼結した後、直径200mmφの銅製スパッタリング用バッキングプレート上に厚さ3mmでボンディングし、スパッタリングターゲットを作製した。真空チャンバー内に、上記スパッタリングターゲットおよびポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(100mm×300mm×52μm)を対向させて配置し、チャンバー内を10−6Paまで真空引きした後、アルゴンガスを0.3Paの圧力まで注入した。なお、この際、投入電力は150W、基板温度は室温(25℃)、成膜速度は250nm/hとして、PETフィルム上に、厚みが100nmの準結晶金属膜(3)を作製した。
圧延アルミニウム箔(7μm)を用いた。このアルミニウム箔について、固有熱伝導率(λ)(W/m・K)、熱抵抗(R)(K/W)および水蒸気透過度(g/m2・day)を測定した。結果を下記表1に示す。
厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に厚さ100nmのAl蒸着膜を形成した。このAl蒸着膜について、固有熱伝導率(λ)(W/m・K)、熱抵抗(R)(K/W)および水蒸気透過度(g/m2・day)を測定した。結果を下記表1に示す。
2…外装材、
3、5…プラスチックフィルム、
4…準結晶金属膜、
6…芯材、
7…ガス吸着剤、
8…接合部(シール部)。
Claims (8)
- 芯材およびガス吸着剤を一対のガスバリア性を有する外装材で両面から挟むように内包し、内部を減圧して封止してなる真空断熱材であって、前記一対のガスバリア性を有する外装材の少なくとも一方が準結晶金属を用いて形成される準結晶金属膜を有する、真空断熱材。
- 前記準結晶金属膜は、10W/m・K以下の固有熱伝導率を有する、請求項1に記載の真空断熱材。
- 前記準結晶金属は、Al−TM−M合金もしくはAl−TM合金(ここで、TMは、少なくとも1種の遷移金属を表わし;Mは、半金属及び半導体からなる群より選択される少なくとも1種の元素を表す)、またはRE−Mg−Zn合金(ここで、REは、希土類元素またはガリウムからなる群より選択される少なくとも1種の元素を表す)である、請求項1または2に記載の真空断熱材。
- 前記準結晶金属は、Al100−a−b−xTMaMb合金(ここで、TMは、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ルテニウム(Ru)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、レニウム(Re)、オスニウム(Os)、および金(Au)からなる群より選択される少なくとも1種の遷移金属を表わし;Mは、リチウム(Li)、マグネシウム(Mg)、ケイ素(Si)およびゲルマニウム(Ge)からなる群より選択される少なくとも1種の元素を表わし;aは、前記遷移金属の組成であり、10≦a≦20であり;bは、前記元素の組成であり、8≦b≦35であり;xは、不可避的不純物の組成であり、0≦x≦0.05である)もしくはAl100−c−yTMc合金(ここで、TMは、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ルテニウム(Ru)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、レニウム(Re)、オスニウム(Os)、および金(Au)からなる群より選択される少なくとも1種の遷移金属を表わし;cは、前記遷移金属の組成であり、16≦c≦40であり;yは、不可避的不純物の組成であり、0≦y≦0.05である)、またはRE100−d−e−zMgdZne合金(ここで、REは、イットリウム(Y)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)からなる群より選択される少なくとも1種の希土類元素を表わし;dは、マグネシウムの組成であり、18≦d≦36であり;eは、亜鉛の組成であり、21≦e≦70であり;zは、不可避的不純物の組成であり、0≦z≦0.05である)である、請求項3に記載の真空断熱材。
- 前記準結晶金属は、Al62.5Cu25Fe12.5、Al70Pd20Mn10またはY8Mg36Zn56である、請求項4に記載の真空断熱材。
- 前記準結晶金属膜は、圧延またはスパッタリングによって製造される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の真空断熱材。
- 前記一対のガスバリア性を有する外装材の少なくとも一方は、前記準結晶金属とプラスチックとの積層体からなる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の真空断熱材。
- 前記準結晶金属膜は、前記準結晶金属から構成される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の真空断熱材。
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