JP2005163989A - 真空断熱材とその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷蔵庫等の断熱に用いられる真空断熱材において、輻射による熱伝達の低減を図る。
【解決手段】真空断熱材７に用いられる、保護層２とガスバリア層３と熱溶着層６とから構成された断熱性ラミネートフィルム１、または芯材２において、輻射の吸収率が高い遠赤外線吸収フィルムまたは遠赤外線吸収物質を塗布したプラスチックフィルムからなる吸収層６を設けることにより、反射率の高いガスバリア層３を透過した輻射熱の大部分を吸収し、真空断熱材７の輻射の熱伝達を低減して断熱性能を向上することができる。また、真空断熱材７の使用において、吸収層６を設けた面を高温側に配設することにより、より輻射の吸収効果を得ることができ、高い断熱性能を発揮できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷蔵庫や家屋の外装等に用いられる真空断熱材とその使用方法に関するものである。

近年、省エネルギー化の一環として、断熱材の高性能化が図られている。その一例として冷蔵庫に用いられている断熱材において、芯材を断熱性ラミネートフィルムで覆い、内部を減圧して得られる真空断熱材がある（例えば、特許文献１参照）。

断熱性ラミネートフィルムに要求される特性として、熱伝導率が小さく、空気・水分等の透過が小さいことがあげられる。そのため従来の断熱性ラミネートフィルムとしては遠赤外線反射能力の高いガスバリア層を用いている。

以下、図面を参照しながら従来の真空断熱材に用いられている断熱性ラミネートフィルムについて説明する。

図４は従来の断熱性ラミネートフィルムの断面図である。図４において、断熱性ラミネートフィルム１は、透過性の高いプラスチックフィルムからなる保護層２と、反射率７０％以上のアルミニウム箔を用いたガスバリア層３と、プラスチックフィルムからなる熱溶着層４とを、接着剤５を用いて貼り合わせたものであり、ガスバリア層３で気体の断熱材内部への透過を防止することにより、真空に依存する断熱性の劣化を防止するものである。また、ガスバリア層３に用いたアルミニウム箔の高反射率により、保護層４で透過された輻射熱の大部分を反射することができ、高い断熱性能を有していた。
特開平５−１９３６６８号公報

しかしながら、このような従来の断熱性ラミネートフィルムの構造では、輻射は反射率が７０％以上のアルミニウム箔（ガスバリア層）によって、その大部分が反射されるため低減できるものの、残りの輻射は透過してしまい、熱伝導を引き起こした。仮に、ガラス繊維を芯材に用い、従来技術の断熱性ラミネートフィルムを用いた真空断熱材の熱伝導における輻射の影響について考えると、常温域における使用においても真空断熱材の熱伝導に約５％程度の寄与があることがわかり、さらなる高性能化のためには輻射による熱伝達を低減する必要がある。

また、従来の断熱性ラミネートフィルムの構造としてガスバリア層にアルミニウム蒸着フィルムを用いると、アルミニウム箔よりも反射率が劣るため更に輻射による熱伝達が大きくなり、断熱性能が低下するという課題があった。

本発明は、従来の課題を解決するもので、輻射による熱伝達を低減した真空断熱材を提供することを目的とする。

少なくとも芯材と断熱性ラミネートフィムとからなり、芯材を断熱性ラミネートフィルムで覆って内部を減圧して得られる真空断熱材において、断熱性ラミネートフィルム、または芯材に輻射熱を吸収する吸収層を設けることにより、輻射の熱伝達率を低減する作用を有するものである。

また、吸収層を有する面を高温側に配設することにより、透過してきた輻射のほとんどを吸収させることができ、輻射の熱伝達をより効果的に低減できる。

真空断熱材において、輻射を吸収する吸収層を有しているので、輻射の熱伝達を低減でき、熱伝導率を向上した高性能な真空断熱材を提供することができる。

また、吸収層を有する真空断熱材の使用方法において、吸収層を有する面が高温側に配設されるよう設置したので、大部分の輻射を高温側で吸収させることができ、輻射の熱伝達をより効果的に低減できる。

本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも芯材と断熱性ラミネートフィムとからなり、内部を減圧して得られる真空断熱材において、輻射熱を吸収する吸収層を芯材または断熱性ラミネートフィルムに有することを特徴としたもので、輻射の熱伝達率を低減する作用を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、断熱性ラミネートフィルムは少なくとも保護層と、ガスバリア層と、熱溶着層とを有し、ガスバリア層よりも内側に遠赤外線吸収フィルムを用いた吸収層を有するものである。吸収層の設置によって反射率が高いガスバリア層を透過した輻射を吸収するもので、輻射の熱伝達率を低減する作用を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１の発明において、真空断熱材の芯材が、遠赤外線吸収フィルムからなる吸収層を有するものであり、芯材で赤外線を吸収して輻射による熱伝達率を低減する作用を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、吸収層の遠赤外線吸収フィルムの輻射の吸収率を８０％以上にしたものであり、ガスバリア層を透過した輻射の大部分を吸収する作用を有する。

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、吸収層の厚みｔを０＜ｔ≦１０μｍとしたものであり、厚みを制限することで、熱伝導性の高い素材からなる吸収層による熱通過が無視できる範囲のフィルムを提供することができるため、見掛けの熱伝導率の上昇が防止できるという作用を有する。

本発明の請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、吸収層を真空断熱材の芯材中の高温側に設置したものであり、輻射の熱伝達率を低減する作用を有する。

本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１から６に記載の発明において、吸収層を有する真空断熱材の使用方法を、吸収層を有する面が高温側に配設されるよう設置したものであり、輻射の熱伝達率を低減する作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による真空断熱材に用いられる断熱性ラミネートフィルムの断面図である。

図１において、断熱性ラミネートフィルム１は、保護層２、ガスバリア層３、及び熱溶着層４に加えて、ガスバリア層３と熱溶着層４の間に吸収層６を形成している。吸収層６は遠赤外線吸収フィルムで、遠赤外線吸収物質を塗布したフィルム、または遠赤外線吸収物質の箔状フィルムである。この吸収層６をガスバリア層３のアルミニウム箔の内側（低温側）に接着剤５を用いて接着している。この接着剤５は遠赤外線透過効果を損なわないような接着剤が望ましい。本実施例では、ウレタン系の接着剤を用いた。保護層２には２５μｍのメチルペンテンポリマーフィルムを用いた。フィルム厚が１２μｍ以上であれば充分に保護層２の効果を得ることができるが、防湿性とコスト面を考慮するとフィルム厚は２５μｍ程度が望ましい。熱溶着層４は、高密度ポリエチレンフィルムを、接着剤５を用いて吸収層６に接着している。熱溶着層４の厚みは３０μｍ以上が望ましく、それ以下ではヒートシール性に支障をきたす場合がある。

輻射の低減に最も効果的な素材は反射率の高い素材であり、ガスバリア層３に使用されている表面光沢率の高いアルミニウム箔がそれにあたり、高い遠赤外線反射特性を示すことから輻射による熱伝達の防止用として従来から良く用いられているものである。本実施例では反射率７０％以上のアルミニウム箔を使用しており、大変良好な輻射の熱伝達の低減効果を有している。しかし、このガスバリア層３においても反射できずに透過した分の輻射はそのまま断熱性能の低下を引き起こす。

そこで、ガスバリア層３の内側に吸収層６を設けることにより、ガスバリア層３を透過した輻射を８０％以上吸収させることができ、輻射の熱伝達による断熱性の低下を低減できる。したがって、本実施の形態の真空断熱材は、断熱性能の高性能化を図ることができる。

輻射の熱伝達率はプランクの式より導かれた（数１）で表され、これによると輻射の熱伝達率Ｋradは光吸収係数α_Rに反比例するため、吸収率の高い物質をフィルムに用いることが輻射の熱伝達の低減に効果的であると言える。

輻射の吸収率が８０％以上の物質を（表１）に示す。これらの塗料を吸収層６に塗布、または吸収層６に上記の酸化金属箔を用いる。いずれの物質も黒色で、高い輻射の吸収率を有するものである。

また吸収層６の厚みに関して、吸収率が８０％以上の高い物質は高い熱伝導性を有しているためヒートリークの可能性が示唆される。そのため吸収層６のフィルムは、全体の断熱性の低下を引き起こさない厚みのものを用いなければならいことより、０＜ｔ≦１０μｍの範囲が望ましい。この範囲内であれば、所定の輻射吸収能力を満たしながらもヒートリークがほとんどなく、この断熱性ラミネートフィルムを真空断熱材に適用した場合においても良好な断熱性能が得られる。

以上のように、本実施の形態の真空断熱材は、従来例の断熱性ラミネートフィルムに加えて遠赤外線吸収効果の高い物質からなる吸収層を備えているので、ガスバリア層を透過した輻射を吸収することにより輻射の熱伝達を低減することができ、より断熱性能が向上する。

なお、本実施の形態において、ガスバリア層は表面光沢率の高いアルミニウム箔としたが、これを同様に表面光沢率が高く、反射率７０％以上のアルミニウム蒸着を施したプラスチックフィルムとしてもよい。この場合、アルミニウム箔をアルミニウム蒸着フィルムとしたことにより経時変化の上昇が危惧されるが、にポリエチレンテレフタレート等のガスバリア性の高いプラスチックフィルムを適用することによりその支障はほとんどない。また、アルミニウム箔を用いた場合よりもヒートリーク性が低減できるため、断熱性が向上するという効果が得られる。

また、本実施の形態においては吸収層の貼り付け位置として、ガスバリア層と熱融着層の間としたが、ガスバリア層よりも内側であればよい。例えば、吸収層を断熱性ラミネートフィルムの最内面である熱融着層の内側に熱融着層のシール部を除いた大きさのものを接着剤を用いて貼りつけてもよい。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２による真空断熱材の断面図である。図２において、真空断熱材７の芯材８には吸収層６が挿入されており、断熱性ラミネートフィルム１を透過した輻射を吸収する作用を有するものである。真空断熱材７の断熱性ラミネートフィルム１で、芯材８と、同面積の吸収層６を積層したものを覆って真空断熱材７を形成することにより、輻射の熱伝達を低減し、断熱性能の高性能化を図るものである。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３による真空断熱材を冷蔵庫壁内に配設した断面図である。図３において、（ａ）は真空断熱材７を冷蔵庫壁の外箱９に配設したもの、（ｂ）は真空断熱材７を冷蔵庫壁の中間に配設したもの、（ｃ）は真空断熱材７を冷蔵庫壁の内箱１０に配設したもの、である。冷蔵庫壁は外箱９と内箱１０で構成される空間に発泡断熱材１１が充填されており、その中に真空断熱材７が配設されている。真空断熱材７の設置位置は、（ａ），（ｂ）及び（ｃ）のいずれであってもよい。

図３において、外箱９は高温側、内箱１０は低温側である。真空断熱材７中の吸収層６を有する面が高温側に位置するように配設すれば、輻射の大部分が高温側で反射、吸収されるため、効果的に輻射の熱伝達を低減できる。

以上のように、本発明の真空断熱材は、輻射の熱伝達を低減して断熱性能を向上したものであり、冷蔵庫等の断熱を必要とする多くの用途に適用できるが、特に輻射の大きい高温用途に有効に適用できる。

本発明の実施の形態１による真空断熱材に用いられる断熱性ラミネートフィルムの断面図 本発明の実施の形態２による真空断熱材の断面図 本発明の実施の形態３による真空断熱材を冷蔵庫壁内に配設した断面図 従来の断熱性ラミネートフィルムの断面図

符号の説明

１ 断熱性ラミネートフィルム
２ 保護層
３ ガスバリア層
４ 熱溶着層
６ 吸収層（遠赤外線吸収フィルム）
７ 真空断熱材
８ 芯材
９ 外箱（高温側）

Claims (7)

1. 芯材と、断熱性ラミネートフィルムとからなり、前記芯材を前記断熱性ラミネートフィルムで覆って内部を減圧してなる真空断熱材において、輻射を吸収する吸収層を前記芯材または前記断熱性ラミネートフィルムに設けたことを特徴とする真空断熱材。
2. 断熱性ラミネートフィルムが、少なくとも保護層と、ガスバリア層と、熱溶着層と、吸収層とを有し、前記吸収層は遠赤外線吸収フィルムからなり、かつ、ガスバリア層よりも内側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
3. 芯材が遠赤外線吸収フィルムからなる吸収層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。
4. 吸収層の遠赤外線吸収フィルムの輻射の吸収率が８０％以上であることを特徴とする請求項２又は３に記載の真空断熱材。
5. 吸収層の厚みｔが０＜ｔ≦１０μｍであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の真空断熱材。
6. 吸収層が、真空断熱材の芯材中において、高温側に設置されていることを特徴とする請求項３に記載の真空断熱材。
7. 吸収層を有する真空断熱材の使用において、吸収層を有する面を高温側に配設することを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載の真空断熱材の使用方法。

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