JP2004011861A - 真空断熱材と冷蔵庫と保温保冷容器と電気湯沸かし器 - Google Patents

Abstract

【課題】貫通孔や切り欠き部を有し低コストで品質を確保することができる真空断熱材を提供する。
【解決手段】貫通孔１ａと切り欠き部１ｂを有する真空断熱材１は、無機繊維集合体を成型した対向する２平面を有する板状の芯材２と、ガスバリアー性のラミネートフィルムからなる外被材３とから構成されたもので、芯材２に、貫通孔１ａと切り欠き部１ｂに合わせて貫通孔と切り欠き部を設け、芯材２の貫通孔または切り欠き部の稜線部分に、平面に対して２０度以上４５度以下の角度で、芯材２の厚みに対して６０〜９５％に亘って、テーパー加工部２ａを設けたので、優れた生産性およびコストメリットを確保することができ、尚且つ、優れた品質を保持する真空断熱材を提供することができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家電製品、住宅等の断熱材に適用可能な真空断熱材と、その真空断熱材を適用した冷蔵庫と保温保冷容器と電気湯沸かし器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境保護の視点から省エネルギーや省資源に対して、様々な取り組みがなされている。
【０００３】
省エネルギーの観点では、特公平２−５４４７９号公報に示すように、多孔質構造の芯材をアルミ箔ラミネートフィルム製の外被材で覆って内部を減圧封止する真空断熱材が提案され、近年、工業的に使用され始めている。この真空断熱材は、従来硬質ウレタンフォームの３倍の断熱性能である０．００５Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有し、省エネルギー向け断熱材として寄与している。
【０００４】
従来、真空断熱材は製品の断熱したい部分、つまり部品の壁面等に設置され使用されることが多い。冷蔵庫を例に挙げてみると、鋼板製の外箱と硬質樹脂製の内箱間に発泡断熱材と共に埋設させ、断熱性能の向上に貢献している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、さらなる省エネルギー追求において製品または部品に使用される真空断熱材は増加傾向にあり、さらに製品または部品の高性能化に伴いさまざまな箇所への適応を検討している。
【０００６】
冷蔵庫を例に挙げてみると、真空断熱材は鋼鈑製の外箱と硬質樹脂製の内箱間に発泡断熱材と共に埋設され使用されていたが、例えば冷媒配管や排水管や配線、その他機器・部品等が設置されている部分について、真空断熱材は使用されていなかった。なぜなら、従来より使用されている平板状の真空断熱材は後加工ができないため設置する部分に制約があり、配管や配線、その他機器等が設置されている部分については使用できないなどの問題点があった。
【０００７】
このような配管や配線、その他機器等が設置されている部分については、孔あけ加工等後加工が出来る従来からの断熱材（例えば発泡ポリウレタン成型品や珪酸カルシウム成型品等）を使用することが考えられるが、真空断熱材と比較すると断熱性能が劣りその断熱性能の差より発生する経済的損失は長期間使用される冷蔵庫にとっては膨大なものとなる。
【０００８】
また、別の解決法として、大小さまざまな真空断熱材を組み合わせて配管や配線、その他機器等が設置されている部分に配置することも考えられるが、組み合わせた接合面に隙間が生じ必要としている断熱性能が得られない、また貼り付け工数増加、コスト高の原因となる。
【０００９】
上記問題点を解決すべく、特開昭５８−７８０８２号公報、特開平８−３０３６８６号公報には、真空断熱材に貫通孔や切り欠き部を有しているものが開示されている。真空断熱材が貫通孔や切り欠き部を有し、貫通孔や切り欠き部の内周部に沿ってガスバリアー性外被材同士をシールしたものである。
【００１０】
しかしながら外被材をシールする際、外被材のフィルム伸びまたは外被材のフィルム種類にもよるが、芯材厚みが厚いほど芯材の貫通孔径を大きくし、尚且つ、外被材の貫通孔径を小さくしなければ外被材のシール部面積が確保できず、貫通孔や切り欠き部の内周部をシールできないため、前記芯材の貫通孔径と前記外被材の貫通孔径との差の分だけ有効断熱面積（芯材が存在する面積）が減少してしまい、断熱性能の低下が問題点であった。
【００１１】
また、芯材の貫通孔径と外被材の貫通孔径の差を少なくし、シールできたとしても外被材の過剰な伸びのために外被材にピンホールやクラックが発生してしまい、外被材のガスバリアー性の低下による真空断熱材の品質低下が問題点となっていた。
【００１２】
また、このとき外被材の過剰な伸びのために貫通孔稜線付近に皺が発生してしまい、皺部分のこすれや衝撃、衝突での外被材のガスバリアー性の低下による真空断熱材の品質低下が問題点となっていた。
【００１３】
また、特開昭６１−１１６２７５号公報に記載されたものでは、稜線およびコーナー部にテーパー（面取り）加工をすることにより、外被材の皺の発生を抑制しガスバリアー性の低下を防ぐ真空断熱材が提供されているが、芯材の厚みに対するテーパー加工を施した部分の割合が小さい場合や、芯材の平面に対するテーパーの傾斜面角度が大きい小さい場合には、外被材の局所的な伸びが発生し、それに伴う外被材の皺の発生を抑制する事は出来ず、所定の性能が得られないという問題点があった。
【００１４】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、貫通孔や切り欠き部を有し低コストで品質を確保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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の真空断熱材の発明は、対向する２平面を有する板状の芯材に貫通孔または切り欠き部を設け、前記芯材の貫通孔または切り欠き部の稜線部分に、前記平面に対して２０度以上４５度以下の角度で、前記芯材の厚みに対して６０〜９５％に亘って、テーパー加工を施したものである。
【００１６】
請求項１に記載の発明では、貫通孔または切り欠き部の内周部に沿ってガスバリアー性外被材同士をシールする場合に発生するガスバリアー性外被材フィルムの伸びをテーパー部で吸収し緩和できるので、外被材の伸びによるピンホールやクラック発生を抑制し、シール部の品質を保持することができる。
【００１７】
また、ガスバリアー性外被材フィルムの伸びをテーパー部で吸収し緩和するので、芯材の厚みが厚い場合でも皺の発生を少なくすることができる。
【００１８】
また、芯材の厚みが厚い場合でも芯材の有効断熱面積を減少させることなく、優れた品質を保持する真空断熱材を提供することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の真空断熱材の発明は、請求項１の発明における芯材に、無機繊維集合体を成型したものを使用するものであり、テーパー加工後の型くずれがないため優れた生産性を確保することができる。
【００２０】
また、請求項３に記載の冷蔵庫の発明は、請求項１または２記載の発明の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内または切り欠き部内に内箱と外箱との間の発泡断熱材の充填空間に入り込む部品が位置するように、前記内箱と前記外箱との間に配置し、前記内箱と前記外箱との間における前記真空断熱材の周囲の空間に発泡断熱材を充填するものであり、配管や配線、その他機器・部品等が設置されている部分についても真空断熱材を適応することができ、断熱性能の向上、しいては優れた経済性を備えた冷蔵庫を提供できる。
【００２１】
また、請求項４に記載の保温保冷容器の発明は、請求項１または２記載の発明の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内または切り欠き部内に内箱と外箱との間に入り込む部品が位置するように、前記内箱と前記外箱との間に配置するものであり、水抜き部・部品等が設置されている部分についても真空断熱材を適応することができ、優れた断熱性能を備えた保温保冷容器を提供することができる。
【００２２】
また、請求項５に記載の電気湯沸かし器の発明は、請求項１または２記載の発明の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内または切り欠き部内に部品が位置するように、上面を開口した貯水用容器の外側面もしくは、前記貯水用容器の開口部を開閉する蓋部に配置するものであり、配線や出湯経路、または蓋部についても適応することができ、優れた断熱性能を備えた電気湯沸かし器を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による真空断熱材の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による真空断熱材の断面図、図２は、同実施の形態の真空断熱材の貫通孔周辺部を示す要部拡大断面図、図３は、同実施の形態の真空断熱材の平面図である。
【００２５】
本実施の形態の真空断熱材１は、無機繊維集合体を成型した、対向する２平面を有する板状の芯材２と、ガスバリアー性のラミネートフィルムからなる外被材３とから構成されている。
【００２６】
この真空断熱材１の作製の一例を説明する。厚さ５ｍｍのシート状無機繊維成形体を４枚積層してなる芯材２に貫通孔と切り欠きを形成した後、１３０℃で１時間乾燥する。
【００２７】
その後、ガスバリアー性のラミネートフィルムからなる袋体の外被材３中に芯材２を挿入し、図３の３ａで示された袋体開口部と貫通孔内周部と切り欠き部内周部をヒートシールし封止した後、内部を１０パスカルまで減圧し、貫通孔内周部ヒートシール内側と切り欠き部内周部ヒートシール内側に所定の貫通孔１ａとまたは切り欠き１ｂを設けることにより成形している。
【００２８】
このとき、図１に示す一例としては厚さ５ｍｍのシート状無機繊維成形体４枚を使用しているがその限りではなく、２０ｍｍのシート状無機繊維成形体１枚であっても良い。
【００２９】
この芯材２にあらかじめ貫通孔または切り欠き部を設けると同時に貫通孔内周部と切り欠き部内周部の稜線部にテーパー加工部２ａを施す。この時、芯材２に貫通孔または切り欠き部を設け、その後貫通孔内周部または切り欠き部内周部の稜線部にテーパー加工部２ａを施しても良い。
【００３０】
図２に示すように、本実施の形態では、上面側、下面側と共に同一形状のテーパー加工部２ａを施している。この時必ずしも同一形状でなくても良く、上面側、下面側いずれか片方の面にテーパー加工部２ａを施したものでも良いが、外被材３のフィルム張力を考慮するならば上面側、下面側と共に同一形状のテーパー加工部２ａを施している方が望ましい。
【００３１】
このとき、芯材厚みｔに対して芯材２の上面と下面のテーパー加工部２ａの厚みａ合計（ａの２倍）の比率および上面または下面の平面に対するテーパー加工部２ａの傾斜角度であるテーパー角度αを変化させて実験を試みた結果、芯材２の厚みに対して芯材２の上面と下面のテーパー加工部２ａの厚みａ合計が、６０％未満、テーパー角度４５度を超えた場合、テーパー加工部２ａの面積が少ないため、ガスバリアー性外被材フィルムの伸びを吸収しきれず、その結果、ピンホールやクラックの発生、皺の発生の原因となった。
【００３２】
またテーパー加工部２ａの面積を増加させるため、芯材２の厚みｔに対して芯材２の上面と下面のテーパー加工部２ａの厚みａ合計を、限りなく１００％に近づけた場合では、芯材２のテーパー加工部２ａの尖った先端部の芯材２の厚みが薄くなり、テーパー加工部２ａの形状を保てず、型崩れが発生する。
【００３３】
またテーパー角度αを限りなく０度に近づけ設定した場合は、テーパー部面積の増大により必要芯材厚みを保持できない面積が増加し、しいては断熱性能の低下を招いてしまう。
【００３４】
実験の結果、テーパー加工部２ａを、芯材２の上面、下面の平面に対して２０度以上４５度以下の角度で、芯材２の厚みに対して６０〜９５％に亘って、好ましくは、芯材２の上面、下面の平面に対して３０度以上４０度以下の角度で、芯材２の厚みに対して８０〜９０％に亘って加工すると良いことが分かった。
【００３５】
このようにして作製した真空断熱材１について、貫通孔１ａと切り欠き部１ｂの内周部に沿ってガスバリアー性外被材３同士をシールする場合に発生するガスバリアー性外被材フィルムの伸びをテーパー加工部２ａ面積で吸収し緩和するので、外被材３の伸びによるピンホールやクラックが発生することなく、シール部の品質を保持することができる。
【００３６】
また、ガスバリアー性の外被材３のフィルムの伸びをテーパー加工部２ａの面積で吸収し緩和するので、芯材２の厚みが厚い場合でも皺の発生を少なくすることができる。
【００３７】
また、芯材２の厚みが厚い場合でも芯材２の有効断熱面積を減少させることなく、優れた品質を保持する真空断熱材１を提供することができる。
【００３８】
また、芯材２が無機繊維成形体であるので、テーパー加工後の型くずれがないため優れた生産性を確保することができる。
【００３９】
このように、優れた生産性およびコストメリットを確保することができ、尚且つ、優れた品質を保持する真空断熱材１を提供することができるものである。
【００４０】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における冷蔵庫の断面図である。本実施の形態の冷蔵庫４は、冷蔵庫本体を構成する断熱箱体４ａと断熱箱体４ａの前面開口部を開閉する断熱扉４ｂとからなり、実施の形態１の真空断熱材１を、真空断熱材１の貫通孔内に、断熱箱体４ａのＡＢＳ樹脂からなる内箱５と鉄板製の外箱６との間の発泡断熱材７の充填空間に入り込む排水管８等の部品が位置するように、内箱５と外箱６との間に配置し、内箱５と外箱６との間における真空断熱材１の周囲の空間にシクロペンタンを発泡剤とする発泡断熱材７を充填したものである。
【００４１】
また、冷蔵庫４は、断熱箱体４ａと断熱扉４ｂとで貯蔵室９を構成しており、貯蔵室９の奥には冷却器１０が配置され、断熱箱体４ａの背面下部に設けられる機械室１１に圧縮機１２が配置され、圧縮機１２と冷却器１０等から構成される冷凍システムにより貯蔵室９が冷却される。
【００４２】
以上のような構成からなる冷蔵庫４は、一般的に外箱６と内箱５によって形成される空間に、冷媒配管や排水管、配線、その他機器・部品等が設置されているが、真空断熱材１を適用させ得ることにより、冷蔵庫４の真空断熱材１による被覆率を上げ、断熱箱体４ａとしての断熱性能を向上させることができる。
【００４３】
しかるに、庫内を所定の温度に維持しようとする冷凍システムの負荷が減り、省エネルギー化を達成した冷蔵庫を提供することができる。
【００４４】
更に、本実施の形態の真空断熱材１は、優れた断熱性能を有するため、省エネルギーを追求しない場合には、断熱壁の薄壁化が可能となるため、冷蔵庫の省スペース化、あるいは冷蔵庫の庫内容積向上が達成できる。
【００４５】
本実施の形態の冷蔵庫４は、実施の形態１の真空断熱材１を、真空断熱材１の貫通孔１ａ内（または切り欠き部１ｂ）に内箱５と外箱６との間の発泡断熱材７の充填空間に入り込む排水管９などの部品が位置するように、内箱５と外箱６との間に配置し、内箱５と外箱６との間における真空断熱材１の周囲の空間に発泡断熱材７を充填するものであり、配管や配線、その他機器・部品等が設置されている部分についても真空断熱材１を適応することができ、断熱性能の向上、しいては優れた経済性を備えた冷蔵庫を提供できる。
【００４６】
更に、真空断熱材１の芯材は無機繊維であることから、芯材は不燃性であるため、冷蔵庫安全性の面からも優れており、冷媒として炭化水素系化合物を適用した場合は、特に、効果的である。
【００４７】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における保温保冷容器の断面図である。
【００４８】
本実施の形態の保温保冷容器は、外箱として外容器１３と、内箱として内容器１４と、内容器１４を封止するための蓋１５と、外部に水を出水する水排出部１６と、運搬用の取手部１７からなり、外容器１３と内容器１４との間に実施の形態１の真空断熱材１を適応することにより、従来使用されている平板状の真空断熱材が適応できなかった外部に水を出水する水排出部１６や、運搬用の取手部１７に適応することができる。
【００４９】
しいては、保温保冷容器の真空断熱材１による被覆率を上げ、断熱箱体としての断熱性能を向上させることができる。
【００５０】
更に、本実施の形態の真空断熱材１は、優れた断熱性能を有するため、省エネルギーを追求しない場合には、断熱壁の薄壁化が可能となるため、保温保冷容器のコンパクト化、あるいは保温保冷容器の容器容積向上が達成できる。
【００５１】
本実施の形態の保温保冷容器は、実施の形態１の真空断熱材１を、真空断熱材１の貫通孔１ａ内に水排出部１６（内箱として内容器１４と外箱として外容器１３との間に入り込む部品）が位置し、真空断熱材１の切り欠き部１ｂ内に取手部１７（内箱として内容器１４と外箱として外容器１３との間に入り込む部品）が位置するように、内箱として内容器１４と外箱として外容器１３との間に配置するものであり、水抜き部（水排出部１６）・部品（取手部１７）等が設置されている部分についても真空断熱材１を適応することができ、優れた断熱性能を備えた保温保冷容器を提供することができる。
【００５２】
更に、真空断熱材１の芯材２は無機繊維であることから、芯材は不燃性であるため、安全性の面からも優れている。
【００５３】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における電気湯沸かし器の断面図である。本実施の形態の電気湯沸かし器は、外箱としての外容器１８と、貯水用容器１９と、貯水用容器１９の水を加熱するヒータ２０と、外部に水を出水する出湯経路２１と、蓋部２２と、蓋部２２に設置されている水蒸気抜き孔部２３と、蓋部２２、もしくは貯水用容器１９底部に設けた実施の形態１に記載の真空断熱材１とから構成されるものである。
【００５４】
貯水用容器１９外周に配置した平板状の真空断熱材は、予め、円筒状の貯水用容器１９の形状に添わすようにロール加工を行い適用している。
【００５５】
以上のような構成からなる電気湯沸かし器において、真空断熱材１を適応することにより、従来真空断熱材が適応できなかった外部に水を出水する出湯経路部２１や、蓋部２２に設置されている水蒸気抜き孔部２３等に適応することができる。
【００５６】
しいては、電気湯沸し器の真空断熱材による被覆率を上げ、断熱容器としての断熱性能を向上させることができる。そのため、貯水用容器１９の水の温度低下を防止し、貯水用容器１９の水を加熱するヒータ２０の運転時間を短縮することができ、消費電力量の低減を達成した電気湯沸し器を提供することができる。
【００５７】
更に、真空断熱材は、優れた断熱性能を有するため、省エネルギーを追求しない場合には、断熱壁の薄壁化が可能となるため、電気湯沸し器のコンパクト化、あるいは電気湯沸し器の貯水用容器容積向上が達成できる。
【００５８】
本実施の形態の電気湯沸かし器は、実施の形態１の真空断熱材１を、真空断熱材１の貫通孔１ａ内に出湯経路部２１や水蒸気抜き孔部２３の部品が位置するように、上面を開口した貯水用容器１９の外側面（底面）と貯水用容器１９の開口部を開閉する蓋部２２に配置するものであり、配線や出湯経路部２１、または蓋部２２についても適応することができ、優れた断熱性能を備えた電気湯沸かし器を提供することができる。
【００５９】
更に、真空断熱材１の芯材２は無機繊維であることから、芯材は不燃性であるため、電気湯沸し器安全性の面からも優れている。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載の真空断熱材の発明は、対向する２平面を有する板状の芯材に貫通孔または切り欠き部を設け、前記芯材の貫通孔または切り欠き部の稜線部分に、前記平面に対して２０度以上４５度以下の角度で、前記芯材の厚みに対して６０〜９５％に亘って、テーパー加工を施したことにより、外被材の伸びによるピンホールやクラック発生を抑制し、シール部の品質を保持することができる。また、芯材の厚みが厚い場合でも皺の発生を少なくすることができる。また、芯材の厚みが厚い場合でも芯材の有効断熱面積を減少させることなく、優れた品質を保持する真空断熱材を提供することができる。
【００６１】
また、請求項２に記載の真空断熱材の発明は、芯材に、無機繊維集合体を成型したものを使用することにより、テーパー加工後の型くずれがないため優れた生産性を確保することができる。
【００６２】
また、請求項３に記載の冷蔵庫の発明は、請求項１または２記載の発明の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内または切り欠き部内に内箱と外箱との間の発泡断熱材の充填空間に入り込む部品が位置するように、前記内箱と前記外箱との間に配置し、前記内箱と前記外箱との間における前記真空断熱材の周囲の空間に発泡断熱材を充填したことにより、配管や配線、その他機器・部品等が設置されている部分についても真空断熱材を適応することができ、断熱性能の向上、しいては優れた経済性を備えた冷蔵庫を提供できる。
【００６３】
また、請求項４に記載の保温保冷容器の発明は、請求項１または２記載の発明の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内または切り欠き部内に内箱と外箱との間に入り込む部品が位置するように、前記内箱と前記外箱との間に配置することにより、水抜き部・部品等が設置されている部分についても真空断熱材を適応することができ、優れた断熱性能を備えた保温保冷容器を提供することができる。
【００６４】
また、請求項５に記載の電気湯沸かし器の発明は、請求項１または２記載の発明の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内または切り欠き部内に部品が位置するように、上面を開口した貯水用容器の外側面もしくは、前記貯水用容器の開口部を開閉する蓋部に配置することにより、配線や出湯経路、または蓋部についても適応することができ、優れた断熱性能を備えた電気湯沸かし器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による真空断熱材の断面図
【図２】同実施の形態の真空断熱材の貫通孔周辺部の要部拡大断面図
【図３】同実施の形態の真空断熱材の平面図
【図４】本発明の実施の形態２による冷蔵庫の概略断面図
【図５】本発明の実施の形態３による保温保冷容器の概略断面図
【図６】本発明の実施の形態４による電気湯沸し器の概略断面図
【符号の説明】
１　　真空断熱材
２　　芯材
２ａ　テーパー加工部
３　　外被材
４　　冷蔵庫
５　　内箱
６　　外箱
７　　発泡断熱材
８　　排水管
１３　外容器
１４　内容器
１６　水排出部
１７　取手部
１８　外容器
１９　貯水用容器
２１　出湯経路
２２　蓋部
２３　水蒸気抜き孔部

Claims (5)

1. 対向する２平面を有する板状の芯材に貫通孔または切り欠き部を設け、前記芯材の貫通孔または切り欠き部の稜線部分に、前記平面に対して２０度以上４５度以下の角度で、前記芯材の厚みに対して６０〜９５％に亘って、テーパー加工を施した真空断熱材。
2. 芯材が、無機繊維集合体を成型したものである請求項１の真空断熱材。
3. 請求項１または２記載の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内または切り欠き部内に内箱と外箱との間の発泡断熱材の充填空間に入り込む部品が位置するように、前記内箱と前記外箱との間に配置し、前記内箱と前記外箱との間における前記真空断熱材の周囲の空間に発泡断熱材を充填した冷蔵庫。
4. 請求項１または２記載の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内または切り欠き部内に内箱と外箱との間に入り込む部品が位置するように、前記内箱と前記外箱との間に配置した保温保冷容器。
5. 請求項１または２記載の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内または切り欠き部内に部品が位置するように、上面を開口した貯水用容器の外側面もしくは、前記貯水用容器の開口部を開閉する蓋部に配置した電気湯沸かし器。

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