JP2004060712A

JP2004060712A - 真空断熱体

Info

Publication number: JP2004060712A
Application number: JP2002217516A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Inaizumi; 稲泉　潔; Reiji Naka; 中　礼司
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】薄型化を達成しながら高い断熱効果を得ることができる真空断熱体を提供する。ゲッター剤により厚手状になるのを回避しながら高い断熱効果を得ることができる真空断熱体を提供する。
【解決手段】２枚の合成樹脂材からなる外包シート間に芯材を設けて真空状態に形成して周縁を気密状に融着して真空断熱体を構成する。外包シートは内側から合成樹脂製の融着シート、合成樹脂製の非透気シート及び少なくとも融着箇所を除いた外面に非透気薄膜が設けられた合成樹脂製の保護シートの３層構造から構成する。芯材は断熱性を有し、脱気剤を含んだ繊維体から構成する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、真空断熱体に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば冷蔵庫の壁面内に充填される断熱材として、従来はポリウレタンフォーム等を使用していた。しかし、１９９２年第４回モントリオール議定書締結国会合において１９９５年末までに特定フロンの全廃が決定されたことを請けて断熱材としてのポリウレタンフォームの発泡剤に使用する特定フロン（ＣＦＣ−１１）が禁止されるに至り、ポリウレタンフォームを製造することが不可能になったため、これに代わる新たな断熱材の開発が要望されている。
【０００３】
そしてポリウレタンフォームに代わる断熱材として、表面にアルミニウム薄膜やセラミック薄膜等の非透気薄膜が蒸着された、例えばＰＥＴ樹脂フィルムからなる２枚の外包シート間に、多孔質の連通ウレタン等の芯材を装着した状態で、重ね合わされた外包シート相互間を真空状態にして融着した真空断熱材が開発されるに至っている。
【０００４】
この真空断熱材にあっては、内部に芯材を装着した状態で上記外包シート相互を真空状態で融着する構造であるため、外包シートの溶着箇所にて表面及び裏面に夫々蒸着された非透気薄膜相互が近接して熱伝導して断熱効果を低減させるヒートブリッジ現象が発生して断熱効率が悪くなる問題を生じさせている。
【０００５】
また、外包シート間に装着される連通ウレタンにあっては、連通ウレタン内部からガスが発生し、内部を低真空度化させて断熱効率を悪くしている。この欠点は、内部に芯材と共に、例えばシリカゲル等のゲッター剤を装着して発生するガスを吸収させることにより解決できるが、芯材と共にゲッター材を装着するには多くのスペースを必要とする結果、真空断熱材自体が厚手状になり、厚さに対する断熱効果が悪くなる問題を有していた。
【０００６】
更に、真空断熱材を廃棄するには、ゲッター剤と芯材を分別して廃棄する必要があり、この廃棄作業に手間がかかって高コスト化していた。
【０００７】
本発明は、上記した従来の欠点を解決するために発明されたものであり、その課題とする処は、薄型化を達成しながら高い断熱効果を得ることができる真空断熱体を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の課題は、ゲッター剤により厚手状になるのを回避しながら高い断熱効果を得ることができる真空断熱体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２枚の合成樹脂材からなる外包シート間に芯材を設けて真空状態に形成して周縁を気密状に融着して真空断熱体を構成する。外包シートは内側から合成樹脂製の融着シート、合成樹脂製の非透気シート及び少なくとも融着箇所を除いた外面に非透気薄膜が設けられた合成樹脂製の保護シートの３層構造から構成する。芯材は断熱性を有し、脱気剤を含んだ繊維体から構成することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を図に従って説明する。
図１〜図３において、真空断熱体１は２枚の外包シート３間に断熱性を有した芯材５を装着して内部を真空化した構造からなる。
【００１１】
各外包シート３は、内層側から、例えば無延伸ポリプロピレン樹脂（ＣＰＰ）フィルムで、例えば厚さが４０〜８０μｍの融着シート３ａ、ガスバリア特性（非透気性）を有した、例えばポリビニルアルコール樹脂（ＰＶＡ）フィルムの湿潤側にシリカ層を設けた、例えば厚さが１０〜８０μｍの非透気シート３ｂ、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＯＰＰ（２軸伸延ポリプロピレン）等のように耐食性、高引張強度を有し、例えば厚さ１０〜３０μｍの保護シート３ｃを積層接着した３層構造からなる。
【００１２】
そして外層シート３ｃの外表面には、例えばアルミニウム薄膜等の金属薄膜やセラミック薄膜等で、例えば厚さが５〜１０μｍの非透気薄膜７を蒸着または接着して空気や水分が透過するのを規制する。外包シート３における保護シート３ｃの外表面に対する非透気薄膜７の積層接着態様としては、外包シート３における少なくとも四周側縁の融着部分を除いた外面側に積層接着することが重要である。
【００１３】
即ち、外包シート３における四周側縁の融着部分にわたって非透気薄膜７を積層接着した場合にあっては、表面及び裏面に位置する各外包シート３の非透気薄膜７相互が可及的に近接した状態で外包シート３相互が融着されるため、使用時には外側と内側との間で非透気薄膜７を介して熱伝導が生じるヒートブリッジ現象が発生して断熱性を損うことになる。このため、保護シート３ｃに積層される非透気薄膜７としては各外包シート３の少なくとも融着部分を除いた外面全体を覆う状態であればよい。
【００１４】
なお、保護シート３ｃにおける外面の一部を覆うように非透気薄膜７を積層した場合にあっては、外包シート３における透気可能面積が多くなって内部に空気や水分が侵入しやすくなり、断熱性や耐久性が悪くなる。このため、ヒートブリッジの発生を抑制しながら非透気面を最大限に多くするように範囲で設定すればよい。
【００１５】
芯材５は脱気性を有した、例えば酸化カルシウム、水酸化カルシウム又はシリカゲル等の脱気剤を含み、断熱性を有した合成繊維の集合体である繊維体で構成する。芯材５としてはマット状の繊維体を偏平化した不織布または織布の何れであってもよい。
【００１６】
脱気剤を含有させる合成繊維としては、レーヨンが適している。この場合にあっては、レーヨン原料に脱気剤を所望の割合で混合させたレーヨン原料を紡糸して脱気剤含有繊維を製造すればよい。また、繊維としては合成繊維の外面に脱気剤を付着させたものであってもよい。ただし、繊維としては合成繊維が望ましく、天然繊維はガスを発生したり、内部に水分を含んでいるため、不適当である。
【００１７】
上記のように構成される真空断熱体１は以下のようにして製造する。
図４において、真空チャンバー４１には排気装置（図示せず）に接続された排気管４３が接続され、内部を高真空状態に形成する。該真空チャンバー４１内には真空断熱体１の上面側及び下面側に位置する各外包シート３が巻回された供給ロール４５・４７が配置されると共に供給ロール４５・４７に対して真空断熱体１に応じた間隔をおいた箇所には大径状の巻取りロール４９が配置され、これら供給ロール４５・４７と巻取りロール４９の間には加工テーブル５１が配置されている。
【００１８】
なお、巻取りロール４９としては、後述するように芯材５が装着されて外包シート３相互が融着されて形成された真空断熱体１を巻き取る関係から大径ロールとすることにより真空断熱体１の変形を最小限にすることができる。
【００１９】
該加工テーブル５１の上面には真空断熱体１の四周とほぼ一致する大きさからなる枠形の固定側加熱部材５３が設けられ、該加工テーブル５１の上方には固定側加熱部材５３と一致する大きさの枠形からなる可動側加熱部材５５が相対して配置され、該可動側加熱部材５５は真空チャンバー４１の外側に取付けられ、ロッドが気密状に挿通するように支持されたエアーシリンダー等の昇降部材５７に取付けられ、昇降部材５７の作動に伴って可動側加熱部材５５を固定側加熱部材５３に近接する融着位置と、固定側加熱部材５３から離間した待機位置との間で移動させる。
【００２０】
そして固定側加熱部材５３及び可動側加熱部材５５の間には供給ロール４５・４７から導出された２枚の外包シート３を位置させながら巻取りロール４９に巻取り可能に配置させる。なお、供給ロール４５・４７に巻き取られた外包シート３におけるいずれかの内面には芯材５が予めセットされる。
【００２１】
そして図５及び図６に示すように、排気装置を駆動して真空チャンバー４１内を所定圧力の負圧状態に形成した後、予め供給ロール４５・４７から導出された各外包シート３の先端部が巻き付けられた供給ロール４７を真空断熱体１の長さに応じて回転駆動し、例えば下側に位置する外包シート３の上面にセットされた芯材５を固定側加熱部材５３内に位置するように供給してセットする。
【００２２】
このとき、各外包シート３における保護シート３ｃに積層された非透気薄膜７は、真空断熱体１の外面に位置する芯材の下面及び上面にそれぞれ位置するようにセットされる。
【００２３】
そして上記状態にて昇降部材５７を作動して固定側加熱部材５３に向って可動側加熱部材５５を移動して芯材５の四周に位置する外包シート３相互を挟圧した状態で加熱することにより相互を融着させる。この融着作業が真空状態で行われるため、芯材５に含まれた空気や水分が除去され、融着後においては外包シート３相互間が真空状態になっている。また、上記したようにそれぞれの外包シート３における非透気薄膜７は芯材５の下面及び上面に位置した状態でセットされるため、外包シート３相互を融着した際に、真空断熱体１の各側面には非透気薄膜７が積層されていない状態になる。
【００２４】
上記融着作業後、昇降部材５７を復動して可動側加熱部材５５を上方へ移動させた後に、巻取りロール４９を駆動して各外包シート３を、真空断熱体１、１枚分巻き取って次に融着される各外包シート３を固定側加熱部材５３上に位置させる。
【００２５】
上記のように製造される真空断熱体１は、それぞれの外包シート３を融着シート３ａと非透気シート３ｂ及び非透気薄膜７が積層された保護シート３ｃを積層した３層構造からなるため、外包シート３相互間を長期にわたって約０．１〜０．５Ｔｏｒｒの真空状態に保つことができ、高い断熱効果を維持することができる。
【００２６】
各外包シート３における保護シート３ｃに対して非透気薄膜７を、真空断熱体１の外面に位置し、側面に位置しない関係で積層する構造であるため、外包シート３相互を融着した際には非透気薄膜７相互が近接し合うことによるヒートブリッジ現象が発生するのを回避し、高い断熱効果を得ることができる。
【００２７】
各外包シート３間に装着される芯材５を、脱気剤を含んだ繊維体により構成するため、芯材と別にゲッター剤を装着する従来の真空断熱体に比べて厚さを薄くすることができると共に芯材５に対して脱気剤をほぼ均一に配置させて脱気作用を効率的に行わせることができる。そして各外包シート３における非透気薄膜７の非積層面から透過する空気や水分を効率的に吸収して内部を所望の真空状態に保って断熱効果を維持することができる。
【００２８】
上記した真空断熱体１としては、例えば電気冷蔵庫のように熱交換機能を有した各種電気機器や建築構造物における壁面や床面の断熱パネルとして使用できる。また、従来、例えば発泡スチロール樹脂により形成される保冷箱等の構成部材としても使用できる。
【００２９】
上記説明は、真空チャンバー内に予め外包シートが巻き取られた供給ロールを装着すると共に製造された連続する真空断熱体を巻き取る巻取りロールを設けて製造する方法を示したが、本発明の真空断熱体は該製造方法に限定されるものではなく、例えば真空チャンバー内に予め芯材がセットされた多数組の外包シートをセットすると共に内部に設けられた産業ロボットにより外包シート組を融着台に供給して融着させた後に集積台に排出して製造する方法であってもよいことは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、薄型化を達成しながら高い断熱効果を得ることができる。また、ゲッター剤により厚手状になるのを回避しながら高い断熱効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空断熱体の略体斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線縦断面図である。
【図３】図２のＡ箇所を拡大して示す説明図である。
【図４】真空断熱体の製造装置例を示す説明図である。
【図５】外包シートのセット状態を示す説明図である。
【図６】外包シートの融着状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１−真空断熱体、３−外包シート、３ａ−融着シート、３ｂ−非透気シート、５−芯材、７−非透気薄膜

Claims

２枚の合成樹脂材からなる外包シート間に芯材を設けて真空状態に形成して周縁を気密状に融着した真空断熱体において、外包シートは内側から合成樹脂製の融着シート、合成樹脂製の非透気シート及び少なくとも融着箇所を除いた外面に非透気薄膜が設けられた合成樹脂製の保護シートの３層構造からなると共に芯材は断熱性を有し、脱気剤を含んだ繊維体からなる真空断熱体。
融着シートは無延伸ポリプロピレン樹脂、非透気シートは外面側にシリカ層を有したポリビニルアルコール樹脂、保護シートは耐摩耗性、曲げ強度を有したポリエチレンテレフタレート樹脂からなる請求項１の真空断熱体。
非透気薄膜は、金属薄膜及び非金属薄膜の何れかからなる請求項１の真空断熱体。
繊維体は、脱気剤を含有して紡糸した合成繊維からなる請求項１の真空断熱体。
繊維体は、合成繊維に脱気剤を付着させた請求項１の真空断熱体。
脱気剤は、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、シリカゲルの少なくとも１つからなる請求項１、４又は５の真空断熱体。
外包シートは、真空チャンバー内にて両者間に芯材を介在した状態で周縁を加熱して融着した請求項１の真空断熱体。