JP2005106094A - 真空断熱材及びその製造方法並びに真空断熱材を用いた機器 - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱材において、真空断熱材の外形寸法を小さくして収納性を向上しつつ、作業者の取り扱い危険性や他の真空断熱材の外被材を傷付ける可能性を低減する。
【解決手段】
真空断熱材１は、平面から見て角形状の芯材２と、これを覆うフィルム状の外被材３とを備える。外被材３は、芯材２を覆う２枚の外被材で構成すると共に、この２枚の外被材の芯材２よりはみ出している部分を熱溶着したヒレ部４を有する。このヒレ部４は芯材２の表面側に折り曲げて形成され、外被材３の角部を覆うホットメルト系接着剤７を有する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、真空断熱材及びその製造方法並びに真空断熱材を用いた機器に係り、家電製品、住宅及び車輌等の断熱材として好適な真空断熱材及びその製造方法に関し、更にはこの真空断熱材を適用した機器、例えば、断熱容器，断熱箱体，電気給湯器，冷蔵庫，炊飯器，及びノート型コンピュータなどに関するものである。

近年、地球環境保護が大きく叫ばれるなか、家電製品、住宅及び車輌等に関する省エネルギー化はますます重要となってきている。この解決策の一つとして、無駄な熱の授受を防ぐ目的での断熱材の高性能化がある。

断熱材の高性能化の例として、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ある。真空断熱材は従来のグラスウールや硬質ウレタンフォームと比較して３倍〜６倍程度の断熱性能を有するものであり、電気ジャーポットや電気冷蔵庫などの家電製品やクーラーボックス等に適用されている。

例えば、電気ジャーポットは、貯湯容器と外容器とで構成される構造体内部に真空断熱材を配設し、貯湯容器と外容器とで真空断熱材を挟持することにより適用している。また、冷蔵庫は、鉄板からなる外箱と、ＡＢＳ樹脂からなる内箱と、前記外箱と前記内箱によって形成される空間に充填された発泡断熱材とからなる断熱壁において、断熱壁内部に予め真空断熱材を貼り付け、発泡断熱材とともに一体構造体とする方法により適用している。

冷蔵庫に適用された真空断熱材としては、特開２００３−０７４７８５号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この真空断熱材は、互いに長さが同じで、かつ幅が違う２枚のフィルムの幅方向に対向する一対の端縁部を、幅の狭い外側の面と、幅の広いフィルムの内側の面とを互いに熱溶着して、一つの筒状の外被材を形成し、前記筒状の外被材の長さ方向に対向する開口部から平面から見て四角形状の芯材を挿入し、外被材と芯材との間を減圧後、外被材の開口部を熱溶着により密封したものである。これによれば、初期及び経年時の断熱性能に優れ、かつ真空断熱材の外被材の熱溶着部が突出したヒレ部が低減可能であり、かつ真空断熱材の外被材が熱架橋となって引き起こされる熱漏洩の影響が軽微な真空断熱材を提供できることが開示されている。

特開２００３−０７４７８５号公報

しかし、特許文献１の真空断熱材では、両側のヒレ部をなくしてその数の低減を図っているが、前後に突出するヒレ部が依然として存在するため、このヒレ部により真空断熱材を配置する空間への収納性が低下するという問題があった。

そこで、真空断熱材のヒレ部を芯材の表面側に折り曲げた状態とし、真空断熱材を配置する空間への収納性を向上することが考えられている。しかし、真空断熱材のヒレ部を芯材の表面側に折り曲げると、外被材の角部に一般に凸部が形成され、この凸部により作業者の取り扱い危険性や、他の真空断熱材の外被材を傷付ける可能性などが生じていた。

本発明の目的は、真空断熱材の外形寸法を小さくして収納性を向上しつつ、作業者の取り扱い危険性や他の真空断熱材の外被材を傷付ける可能性を低減することができる真空断熱材及びその製造方法並びに真空断熱材を用いた機器を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、平面から見て角形状の芯材とこれを覆うフィルム状の外被材とを備えた真空断熱材において、前記外被材は、前記芯材を覆う２枚の外被材で構成すると共に、この２枚の外被材の前記芯材よりはみ出している部分を熱溶着したヒレ部を有し、前記ヒレ部は前記芯材の表面側に折り曲げて形成され、前記外被材の角部はホットメルト系接着剤で覆われていることを特徴とするものである。

本発明において、より好ましくは、２枚の前記外被材は、アルミニウム等の金属箔とその表面側に設けられた表面保護フィルムとその内側に設けられた熱溶着可能な内層フィルムとを有すると共に、前記内層フィルムを熱溶着したヒレ部を有するものである。

また、本発明において、より好ましくは、前記ホットメルト系接着剤は前記芯材の表面側に折り曲げられたヒレ部の両側端部と前記外被材の角部とにまたがってこれらを覆っているものである。

また、本発明の好ましい具体例は、平面から見て四角形状の芯材とこれを覆う外被材とを備えた真空断熱材において、前記外被材を前記芯材を覆う２枚の外被材で構成し、２枚の前記外被材の前記芯材の４辺よりはみ出した部分を熱溶着してヒレ部とし、前記ヒレ部の４辺を前記芯材の表面側に折り曲げて形成し、前記外被材の４辺の角部及び折り曲げられたヒレ部の露出する両端部をホットメルト系接着剤で覆ったことを特徴とするものである。

さらに、本発明は、平面から見て四角形状の芯材とこれを覆う外被材とを備えた真空断熱材の製造方法において、２枚の外被材で前記芯材を覆うと共に前記芯材の４辺よりはみ出した部分を溶着してヒレ部とし、次いで前記ヒレ部の４辺を前記芯材の表面側に折り曲げ、次いで前記外被材の４辺の角部及び折り曲げられたヒレ部の露出する両端部をホットメルト系接着剤で覆うことを特徴とすることにある。

さらに、本発明は、外板と内板とによって形成される空間内に上述した真空断熱材を配設した機器である。

本発明によれば、真空断熱材の外形寸法を小さくして収納性を向上しつつ、作業者の取り扱い危険性や他の真空断熱材の外被材を傷付ける可能性を低減することができる真空断熱材及びその製造方法並びに真空断熱材を用いた機器を提供することができる。

以下、本発明の一実施例の冷蔵庫を、図１から図８を用いて説明する。

まず、本実施例の冷蔵庫の構成に関して図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施例を示す冷蔵庫の斜視図、図２は図１の要部断面図である。

冷蔵庫２０は、断熱体を構成する断熱箱体２１と断熱体を構成する扉２２とからなっている。断熱箱体２１は、鋼板などの金属製の外箱９と、合成樹脂製の内箱１１と、外箱９の裏側に配設した複数の真空断熱材１と、外箱９と内箱１１との間に充填された発泡断熱材１１とからなっている。外箱９は、側板、天井板、背面板及び底板からなり、断熱体の外板を構成するものである。内箱１１は貯蔵室を形成するものであり、断熱体の内板を構成するものである。発泡断熱材１１は、シクロペンタンを発泡剤とし、それ自身が接着力を持ったウレタン等により構成されている。真空断熱材１は、外箱９の側板、天井板及び背面板の裏側の所定位置に密着して設置されている。なお、断熱箱体２１の各面の壁厚は、２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。

断熱箱体２１には、前面を開口した複数の貯蔵室が形成されている。これらの貯蔵室は、上から冷蔵室、野菜室、及び２つの冷凍室の順に区画形成され、庫内に配置された冷却器によりそれぞれに適した所定の低温温度に冷却される。扉２２は各貯蔵室の前面開口を開閉するように設けられている。冷蔵室の扉２２は回動式であり、野菜室、製氷室及び冷凍室の扉２２は引出し式である。

次に、真空断熱材１の外被材３の構成について図３を参照しながら説明する。図３は図１の真空断熱材に用いる外被材の端部拡大断面図である。

真空断熱材１の外被材３は、金属箔３ｄと、その表面側に設けられた表面保護フィルム３ａと、その内側に設けられた熱溶着可能な内層フィルム３ｅとを一体に備えて構成されている。金属箔３ｄによって、真空断熱材１の真空度の経年的な低下を抑制し、真空断熱材１の信頼性の向上を図ることができる。表面保護フィルム３ａによって、外被材表面を保護し（換言すれば、金属箔３ｄを保護し）、真空断熱材１の信頼性を向上することができる。内層フィルム３ｅによって、他の外被材３の内層フィルム３ｅと簡単に熱溶着できる。

外被材３の具体的な構成としては、ガスバリア性の良好なアルミニウム等の金属箔３ｄと、その表面側に設けられたポリエチレンテレフタレート樹脂やナイロン樹脂などの表面保護フィルム３ａと、その内側に設けられた熱溶着可能な高密度ポリエチレン樹脂やポリアクリロニトリル樹脂などの内層フィルム３ｅとを一体に備えて構成されている。また、表面保護フィルム３ａと金属箔３ｄとの間に、ポリプロピレン樹脂等の支持層３ｃにアルミニウム等の金属を蒸着した金属蒸着膜３ｂを介在させて、ガスバリア性をより良好なものとしてある。この金属蒸着膜３ｂは必要に応じて用いられる。

なお、外被材３として、１５μｍのポリアミドで保護フィルム、１２μｍ蒸着ポリエチレンテレフタレートで金属蒸着膜、６μｍアルミ箔で金属箔、５０μｍ高密度ポリエチレンで内層フィルムをそれぞれ構成し、これらを互いに接着した層構成としたものを用いてもよい。

次に、真空断熱材１の製造方法について図４から図８を参照しながら説明する。図４から図７は図１の冷蔵庫に用いる真空断熱材１の各製造工程の断面図、図８は同真空断熱材の製造方法の説明図である。

まず、図４に示すように、前述の外被材３を２枚準備し、その熱溶着可能な内層フィルム３ｅ面同士を対向させ、その間に芯材２を内包するように配置する。芯材２は、平面から見て四角形状で、薄い矩形の直方体に形成されている。２枚の外被材３は同面積で且つ同形状に作成されている。

芯材２は、繊維径２〜４μｍのガラスウールを用い、１から２重量％のホウ酸水溶液を含浸後、プレス脱水し、１０ｍｍ厚さに加圧保持しながら２００℃に加熱して水分を蒸発させ、尚且つホウ酸を溶解させて板状に成形したものである。ガラスウールに対してホウ酸の重量増加率は１０％未満としている。そして、芯材２の前後両側面と表面及び底面とは稜線部を有して連続されている。

外被材３は芯材２より所定の寸法だけ大きく形成されている。２枚の外被材３の芯材２からはみ出した部分を重ね合わせ、その３辺の端部を内層フィルム３ｅを介して熱溶着し袋状とする。なお、外被材３の端部３辺を予め熱溶着して袋状に形成した後、芯材２を挿入するようにしてもよい。係る状態の真空断熱材を真空槽内に配置し、真空槽内を減圧することにより外被材３及び芯材２の内部を真空に近づけ、外被材３の残りの端部１辺を内層フィルム３ｅを介して熱溶着する。

係る状態の真空断熱材を大気圧下で芯材２及び外被材３内を所定の真空度（例えば、１０パスカル以下）に減圧することにより、外被材３は芯材２に密着するように圧着されて図５及び図８（a）に示す形状に成形される。芯材２の側面より外方にはみ出した外被材３の周縁部分はヒレ部４と称される。このヒレ部４は、金属箔を内包した多層樹脂フィルムであるため、かなりの剛性と耐衝撃性を有している。

次いで、図６に示すように、ヒレ部４の隅部を芯材角部に沿って芯材表面側に折り返す。換言すれば、芯材２から突出するヒレ部４の各辺の両側が芯材２の角部より中央側に位置するように折り返す。本実施例では、ヒレ部４の四隅部を芯材２の４つの角部に沿って芯材表面側に略４５度の角度で折り返しているので、芯材２から突出するヒレ部４の全辺の両側が芯材２の角部より中央側に位置するようになる。

次いで、図７及び図８（ｂ）に示すように、前述の折り返した四隅部を含むヒレ部４を芯材２の端面に沿って芯材表面側に折り返し、芯材２の稜線部を覆った状態とする。この折り返えされたヒレ部４の両側は芯材２の平面投影面の範囲内に位置される。さらに、ヒレ部４の先端部を芯材表面側の外被材３に固定するようにテープで固定する。

ヒレ部４を折り返すことによって、真空断熱材１の外形寸法を小さくして収納性を向上することができると共に、ヒレ部４で覆われた稜線部近傍をかなりの剛性と耐衝撃性を有する構成にできる。しかし、真空断熱材１のヒレ部４を芯材表面側に折り曲げると、一般に、外被材３の角部６に皺などによる凸部が形成され、この凸部により作業者の取り扱い危険性や、他の真空断熱材の外被材を傷付ける可能性などが生ずる。但し、本実施例のヒレ部４の折り曲げ方法によれば、この凸部の発生をかなり抑制することができる。

次いで、図８（ｃ）に示すように、凸部を含む外被材３の角部６と、折り曲げられたヒレ部４の露出する両端部とを覆うようにホットメルト系接着剤７を外被材３の表面に接着する。ホットメルト系接着剤７は外被材３の角部６の４箇所全てに設ける。

以上のような構成からなる冷蔵庫２０は、真空断熱材１のヒレ部４が芯材２の側面から水平に突出してないため、真空断熱材１を断熱箱体２１内に効率的に配置できるとともに、配設時の位置決めが容易にできる。更には、複数の真空断熱材１の側面同士を密着して設置でき、広い面積において一層の断熱効果が改善される。

また、発泡断熱材１１を充填する場合も、発泡断熱材１１の充填時の流動が真空断熱材１のヒレ部４によって阻害されることなく、ボイドと称される発泡断熱材１１の未充填部を生じない良好な断熱箱体２１が成形できる。

更に、真空断熱材１の外被材３の金属層が熱架橋となって引き起こされる熱漏洩の影響が軽微となり、長期に渡って使用した場合においても断熱性能の経年劣化がない優れた断熱性能を有する冷蔵庫が実現できる。したがって、断熱箱体２１の断熱性能に起因する熱負荷が低減し、省エネルギーとコストパフォーマンスに優れた冷蔵庫を提供することができる。

一方、本実施例の真空断熱材１は、発泡断熱材１１より優れた断熱性能を有するため、断熱性能を同等とすれば断熱箱体２１の薄壁化が可能となり、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。

また、真空断熱材１の芯材２に無機繊維を適用した場合は、芯材２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にも、製品安全性が優れたものとなる。

本発明の一実施例を示す冷蔵庫の斜視図である。 図１の要部断面図である。 図１の真空断熱材に用いる外被材の端部拡大断面図である。 図１の冷蔵庫に用いる真空断熱材の製造工程の断面図である。 図４に続く製造工程の断面図である。 図５に続く製造工程の断面図である。 図６に続く製造工程の断面図である。 図１の冷蔵庫に用いる真空断熱材の製造方法の説明図である。

符号の説明

１…真空断熱材、
２…芯材、
３…外被材、
４…ヒレ部、
５…折り曲げテープ固定部、
６…角部、
７…ホットメルト系接着剤、
９…外箱、
１０…内箱、
１１…発泡断熱材、
２０…冷蔵庫、
２１…断熱箱体、
２２…扉。

Claims (6)

1. 平面から見て角形状の芯材とこれを覆うフィルム状の外被材とを備えた真空断熱材において、
   前記外被材は、前記芯材を覆う２枚の外被材で構成すると共に、この２枚の外被材の前記芯材よりはみ出している部分を熱溶着したヒレ部を有し、
   前記ヒレ部は前記芯材の表面側に折り曲げて形成され、
   前記外被材の角部はホットメルト系接着剤で覆われている
   ことを特徴とする真空断熱材。
2. ２枚の前記外被材は、アルミニウム等の金属箔とその表面側に設けられた表面保護フィルムとその内側に設けられた熱溶着可能な内層フィルムとを有すると共に、前記内層フィルムを熱溶着したヒレ部を有することを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
3. 前記ホットメルト系接着剤は前記芯材の表面側に折り曲げられたヒレ部の両側端部と前記外被材の角部とにまたがってこれらを覆っていることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
4. 平面から見て四角形状の芯材とこれを覆う外被材とを備えた真空断熱材において、
   前記外被材を前記芯材を覆う２枚の外被材で構成し、２枚の前記外被材の前記芯材の４辺よりはみ出した部分を熱溶着してヒレ部とし、前記ヒレ部の４辺を前記芯材の表面側に折り曲げて形成し、前記外被材の４辺の角部及び折り曲げられたヒレ部の露出する両端部をホットメルト系接着剤で覆った
   ことを特徴とする真空断熱材。
5. 平面から見て四角形状の芯材とこれを覆う外被材とを備えた真空断熱材の製造方法において、
   ２枚の外被材で前記芯材を覆うと共に前記芯材の４辺よりはみ出した部分を溶着してヒレ部とし、次いで前記ヒレ部の４辺を前記芯材の表面側に折り曲げ、次いで前記外被材の４辺の角部及び折り曲げられたヒレ部の露出する両端部をホットメルト系接着剤で覆う
   ことを特徴とする真空断熱材の製造方法。
6. 外板と内板とによって形成される空間内に請求項１から請求項５の何れかに記載の真空断熱材を配設したことを特徴とする真空断熱材を使用した機器。

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