EVの熱マネジメントに！冷媒配管でのエネルギーロスを防ぐ断熱塗料

塗布式断熱材（開発品）

カテゴリ：
自動車
タグ：

対象業種OEM、Tier1、バッテリメーカー

用途想定EVの冷媒配管の断熱、保温、余熱の有効活用

電気自動車（EV）の省エネは、航続距離だけでなくサスティナビリティの観点からも重視されており、EV全体での熱マネジメントが着目されています。EVでは、モーター、インバーター、バッテリなど熱源の温度をコントロールするための放熱に加えて、発生した熱を車内暖房などに有効活用するためにEV全体の断熱が課題になっており、実際に冬季にEVは車内暖房のため航続距離が短くなることも指摘されています。そのため熱源を冷却する冷媒の配管にも、意図しない放熱によるエネルギーロスを防ぐために断熱性が求められるようになってきました。

従来から配管の断熱材として知られているブランケットは、狭い空間に設置することが難しいことと、吸湿による腐食が課題でした。一方、中空粒子などを樹脂に充填した従来の断熱塗料は、熱伝導率が高くて断熱性が不十分な上に、1回の塗布で形成できる膜が薄いため膜厚(熱抵抗)を稼ぐには塗布回数を増やす必要があり、既存方式に代わる断熱対策として満足できるものではありませんでした。

当社は断熱性がよく、塗布あたり乾燥膜厚の厚い塗布式断熱材を提案します。当社開発品は、熱伝導率が0.03 W/(m･K)と低く、塗布あたり乾燥膜厚が最大2 mmと厚いので、1回の塗布で従来品を上回る断熱性能を示します。狭い空間にも塗布可能で、撥水性が高いので腐食耐性にも優れます。

EVの熱マネジメントと省エネ対策

課題解決

ナノサイズの多孔構造と高い空孔率により高熱抵抗を実現する塗布式断熱材

従来の断熱塗料は、断熱材の空孔サイズが大きく、空孔内の対流が熱の移動に寄与するため、熱伝導率は0.05～0.10 W/(m･K)が限界でした。また、空孔を有する低密度の断熱素材を樹脂に高分散・高充填すると塗膜が割れやすく、加えて液垂れの問題があり塗布あたり乾燥膜厚は最大0.5～1.0 mmに留まっていました。

当社開発の塗布式断熱材は、多孔構造の空孔サイズがナノオーダー(ave.20 nm)と空気の平均自由行程(67 nm)より小さい上に、空孔率が大きく(80～90%)固体密度が低いことから、熱伝導率0.03 W/(m･K)を達成できました。また、当社開発品は構成成分どうしの相互作用により非ニュートン性（せん断速度が上がると粘度が下がり、せん断速度が下がると上がる）を示して液垂れしにくいため、塗布あたり乾燥膜厚は最大2 mmを達成しています。

そのため、当社開発品は1回の塗布で従来品を上回る断熱性能を示します。また当社品の断熱塗膜は疎水性成分を高充填しているので撥水性が高く、腐食耐性にも優れています。さらに、有機成分とのハイブリッド化により力を加えても塗膜が割れにくく、柔軟性を備えています。

冷媒配管へ当社開発の塗布式断熱材を施工した例

特長

高い熱抵抗（1回施工あたり）かつ優れた撥水性

当社開発品は、厚膜形成可能であり、断熱性と撥水性に優れています。
従来の断熱塗料として市販塗料Aと市販塗料Bを、またその他従来品として市販シートCを取り上げ、1回施工（塗布またはシート接着）あたりの熱抵抗を計算するとともに、塗膜の水に対する接触角を測定して比較しました。

下表のとおり、当社開発品は従来品と比較して、1回施工あたりの熱抵抗が高く、かつ接触角が大きいことが分かりました。当社品が断熱性能と撥水性に優れていることを表しています。

断熱塗料・断熱シートの断熱特性(熱抵抗)と撥水性(接触角)の比較

項目	単位	当社開発品	市販塗料A	市販塗料B	市販シートC	備考
形態	−	水性塗料	水性塗料	水性塗料	シート	−
熱伝導率	W/(m∙K)	0.03	0.05	0.10	0.02～0.03¹⁾	定常法 ISO8301
1回施工あたり最大厚み	mm/回	2.0	1.0	0.5	0.7	乾燥膜厚
熱抵抗 (1回施工あたり)	m²K/W	～0.066	～0.020	～0.005	0.028	熱伝導率、厚みより算出
推奨使用最高温度	℃	200	177	177	120	−
接触角(水)	deg	120	96	112	−	液滴法
接触角(水)	−				−	−

1) 樹脂不織布基材：t0.4mm、λ=0.03 W/(m･K)、断熱層：t0.3mm、λ=0.02 W/(m･K)、総厚：t0.7mmと仮定すると、見かけのλ=0.026 W/(m･K)

1回施工あたりの熱抵抗の比較

※ 掲載のデータは、測定や計算等の結果の一例を示した代表値であり、保証値ではありません。

優れた断熱性能

下図のとおり、当社試験・条件によれば、150℃の熱源に対して当社開発品を2 mm塗布すると表面温度を51℃低下させる結果が得られました。他社品（市販塗料A）の表面温度低下は36℃でした。さらに100℃の熱源に対して当社開発品を2 mm塗布すると表面温度を30℃低下させる結果が得られました。他社品の表面温度低下は21℃でした。