(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-16
(45)【発行日】2022-09-28
(54)【発明の名称】断熱パネル
(51)【国際特許分類】
F16L 59/04 20060101AFI20220920BHJP
【FI】
F16L59/04
(21)【出願番号】P 2018141851
(22)【出願日】2018-07-27
【審査請求日】2021-07-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000244084
【氏名又は名称】明星工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100102048
【氏名又は名称】北村 光司
(72)【発明者】
【氏名】山城 博隆
(72)【発明者】
【氏名】中澤 功治
(72)【発明者】
【氏名】中川 幸雄
【審査官】杉山 健一
(56)【参考文献】
【文献】特開2016-211707(JP,A)
【文献】特開2012-006807(JP,A)
【文献】国際公開第2015/045292(WO,A1)
【文献】特表2010-534188(JP,A)
【文献】特表2007-507633(JP,A)
【文献】特開2008-239457(JP,A)
【文献】特開2001-232949(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16L 59/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラスチックで形成してあるパネルの肉厚内に一定方向に沿った筒状空隙部を、その長手方向とは交差する方向に多数併設してある断熱パネルであって、平均粒径0.01~4.0mmであるシリカエアロゲル粉粒体に、平均粒径7nmの酸化チタン粉粒体を混入させて、前記筒状空隙部内に充填してある断熱パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、パネルの肉厚内に一定方向に沿った筒状空隙部を、その長手方向とは交差する方向に多数併設してある断熱パネルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来の前記断熱パネルは、一般的に紙製の段ボールと呼ばれるものや、プラスチック製のプラスチック段ボールと呼ばれるものが多く、断熱性と保形性が期待できるために、物品輸送用の梱包箱などに多く使用されている(周知である)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上述した従来の断熱パネルで断熱性をさらに上げるためには、パネルの厚みを増やすか、筒状空隙部をパネルの面に沿って多くする以外に、厚み方向にも複数段に重ねて形成するぐらいが考えられる程度であった。
【0004】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、より断熱性の高い断熱パネルを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第1の特徴構成は、プラスチックで形成してあるパネルの肉厚内に一定方向に沿った筒状空隙部を、その長手方向とは交差する方向に多数併設してある断熱パネルであって、平均粒径0.01~4.0mmであるシリカエアロゲル粉粒体に、平均粒径7nmの酸化チタン粉粒体を混入させて、前記筒状空隙部内に充填したところにある。
【0006】
本発明の第1の特徴構成によれば、シリカエアロゲルは、網目状の微細構造を持ち、骨格間に10nmに満たない細孔があって、三次元的で微細な多孔性の構造をしているために優れた断熱性を示し、融点が1200℃で、高温環境下での断熱にも利用できるという利点がある。そして、そのシリカエアロゲル粉粒体をパネルの筒状空隙部に充填することにより、更に高い伝熱性のパネルが提供できる。
【0014】
前記パネルが厚紙製の段ボールの場合は、結露水や雨水などの水に弱く強度が低下する欠点があるが、これに対してプラスチック段ボールでは、水に対しても強度があり、被保温材の梱包材料としてより輸送に耐えられる。
【0016】
シリカエアロゲル粉粒体を単独で筒状空隙部に充填するよりも、平均粒径7nmの酸化チタン粉粒体を混入させることで、より断熱性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】シリカエアロゲル粉粒体に対する炭化ケイ素粉粒体の混入割合に応じた熱伝導率の変化を表す変化グラフである。
【
図4】プラスチック製段ボールの端部に蓋をする説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図2~
図3に、断熱パネル4として、パネルの肉厚内に一定方向に沿った筒状空隙部2を、その長手方向とは交差する方向に多数併設してある所謂段ボール1を示してある。
前記断熱パネル4は、紙製の段ボール1が梱包箱(
図2)などに多く使われ、最近ではポリプロピレン樹脂(PP)を原料としたものや、ポリカーボネート樹脂製のプラスチック段ボール1と称されるものが使用されている(
図3)。
特に、プラスチック段ボール1は、軽量、高剛性、耐水性、耐薬品性、長期使用性に優れている。
【0019】
上記各種段ボール1は、断熱性と保形性が期待できるために、物品輸送用の梱包箱などに多く使用されている。
そこで、段ボール1の断熱性能をさらに上げるべく、その筒状空隙部2に、シリカエアロゲル粉粒体や、シリカエアロゲル粉粒体にその他の粉粒体を混入させることで、断熱性能が向上することを、以下の実験で新たに発見し、それらの新知見に基づいた新たな断熱パネル4を構成した。
尚、この場合、
図4に示すように、筒状空隙部2への粉粒体の充填後には、各段ボール1の端面は、蓋部材3を接着剤で固定して、筒状空隙部2の両端部を封止しておく。
【0020】
段ボール1の筒状空隙部2に充填するシリカエアロゲル粉粒体は、網目状の微細構造を持ち、骨格間に10nmに満たない細孔があって、三次元的で微細な多孔性の構造をしているために優れた断熱性を示し、融点が1200℃で、高温環境下での断熱にも利用できるという利点がある。
しかも、曲げには脆いが自重の2000倍もの重さを支える強度を持つものもあることが知られている。
【0021】
〔実験1〕
そこで、シリカエアロゲル粉粒体の適切な粒径を調べるべく、粒子サイズの違いによる熱伝導率を調べ、表1に示した。
【0022】
【0023】
上記表1からは、粒子サイズ0.01~1.2mmのものが、熱伝導率が0.0198W/mKと最も低かった。
【0024】
〔実験2〕
次に、粒子サイズ0.01~1.2mmのシリカエアロゲル粉粒体に、平均粒子サイズ約2μm(分布は1~5μm)の炭化ケイ素粉粒体を添加する場合について、その添加割合を調べるべく、シリカエアロゲル粉粒体100質量部に対する炭化ケイ素粉粒体の添加割合を変化させた場合の熱伝導率の変化を調べ、
図1のグラフに示した。
【0025】
図1より、シリカエアロゲル粉粒体100質量部に対して、炭化ケイ素粉粒体を約20質量部添加するのが、熱伝導率において最も低下することが分かった。
【0026】
〔実験3〕
図2の紙製の段ボール1単独の熱伝導率、及び、その紙製段ボール1に平均粒径0.01~1.2mmのシリカエアロゲル粉粒体や、そのシリカエアロゲル粉粒体に平均粒径2μmmの炭化ケイ素粉粒体(SiC)を、質量割合が100:20で添加混入させたものを、段ボール1の筒状空隙部2に充填した場合の熱伝導率(W/mK)を測定して、表2に示した。
【0027】
【0028】
表2からは、紙製段ボール1だけの物よりも、紙製段ボール1の筒状空隙部2にシリカエアロゲル粉粒体や、そのシリカエアロゲル粉粒体に炭化ケイ素粉粒体を混入させたもの(質量割合で、100:20)を、充填することにより、熱伝導率が低下することが明確である。
【0029】
〔実験4〕
プラスチック製(ポリカーボネート製)の段ボール1単独の熱伝導率、及び、そのプラスチック製段ボール1に平均粒径0.01~1.2mmのシリカエアロゲル粉粒体や、そのシリカエアロゲル粉粒体に平均粒径2μmの炭化ケイ素粉粒体(SiC)を、質量割合が100:20で添加混入させたものを、プラスチック段ボール1の筒状空隙部2に充填した場合の熱伝導率(W/mK)を測定して、表3に示した。
【0030】
【0031】
表3より、プラスチック製段ボール1の筒状空隙部2に、シリカエアロゲル粉粒体や、そのシリカエアロゲル粉粒体に炭化ケイ素粉粒体を混入させたもの(質量割合で、100:20)を、充填することにより、熱伝導率は低下する。
中でも、シリカエアロゲル粉粒体に炭化ケイ素粉粒体を混入することにより、更に熱伝導率が低下することが明確である。
【0032】
〔実験5〕
プラスチック製(ポリプロピレン製)の段ボール1単独の熱伝導率、及び、そのプラスチック製段ボール1に平均粒径0.01~1.2mmのシリカエアロゲル粉粒体を、プラスチック段ボール1の筒状空隙部2に充填した場合の熱伝導率(W/mK)を測定して、表4に示した。
ただし、この段ボール1は、筒状空隙部2が2層に積層されたもので、約6~8mmの厚さになり、3層に積層されたもので、厚さ9~12mmになる。
【0033】
【0034】
表4からは、シリカエアロゲル粉粒体を筒状空隙部2に充填した物の方が、充填してないものよりも断熱性が向上していることが分かる。
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
【0035】
〈1〉 前記シリカエアロゲル粉粒体は、0.01~1.2mmの平均粒径のもの以外に、してあってもよい。
〈2〉 前記プラスチック製段ボール1を使った梱包箱として、ポリカーボネート製の他に、ポリプロピレン製の段ボール1でも良く、それらの筒状空隙部2にシリカエアロゲル粉粒体や、シリカエアロゲル粉粒体にその粒径よりも小径の炭化ケイ素粉粒体を添加した断熱材を充填して、例えば、冷蔵品などの輸送用のキャスター付きの保冷カゴ車や、農業用ハウス等に利用しても良い。
〈3〉 筒状空隙部2に充填する断熱性粉粒体としては、シリカエアロゲル粉粒体や、シリカエアロゲル粉粒体に炭化ケイ素粉粒体を混入させた断熱材以外に、酸化チタン粉粒体を、炭化ケイ素粉粒体の少なくとも一部に代えてシリカエアロゲル粉粒体に混入させても同様の断熱効果が得られ、酸化チタン粉粒体の平均粒径は、7nmが望ましく、シリカエアロゲル粉粒体よりも小さいものであれば良い。
【符号の説明】
【0036】
1 段ボール
2 筒状空隙部
3 蓋部材
4 断熱パネル