JP2005180594A - 真空断熱材、および、冷凍冷蔵庫および冷凍機器 - Google Patents
真空断熱材、および、冷凍冷蔵庫および冷凍機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005180594A JP2005180594A JP2003422527A JP2003422527A JP2005180594A JP 2005180594 A JP2005180594 A JP 2005180594A JP 2003422527 A JP2003422527 A JP 2003422527A JP 2003422527 A JP2003422527 A JP 2003422527A JP 2005180594 A JP2005180594 A JP 2005180594A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat insulating
- vacuum heat
- insulating material
- core material
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title claims description 6
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 42
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 33
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 29
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 claims description 17
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 5
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 4
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 20
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract 1
- 239000011257 shell material Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 22
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 21
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 15
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 15
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 13
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 13
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 13
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 13
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 11
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 9
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 4
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 4
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical class [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 dosonite Chemical compound 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004001 molecular interaction Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/06—Arrangements using an air layer or vacuum
- F16L59/065—Arrangements using an air layer or vacuum using vacuum
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D23/00—General constructional features
- F25D23/06—Walls
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
- E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
- E04B2001/7687—Crumble resistant fibrous blankets or panels using adhesives or meltable fibres
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2201/00—Insulation
- F25D2201/10—Insulation with respect to heat
- F25D2201/14—Insulation with respect to heat using subatmospheric pressure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
- Y10T428/131—Glass, ceramic, or sintered, fused, fired, or calcined metal oxide or metal carbide containing [e.g., porcelain, brick, cement, etc.]
- Y10T428/1314—Contains fabric, fiber particle, or filament made of glass, ceramic, or sintered, fused, fired, or calcined metal oxide, or metal carbide or other inorganic compound [e.g., fiber glass, mineral fiber, sand, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/23—Sheet including cover or casing
- Y10T428/231—Filled with gas other than air; or under vacuum
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
- Y10T428/249924—Noninterengaged fiber-containing paper-free web or sheet which is not of specified porosity
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Thermal Insulation (AREA)
- Refrigerator Housings (AREA)
Abstract
【課題】結合材から生じる気体に起因する断熱性能の劣化、および、繊維交点における結着形成による固体熱伝導率の増大を抑制した、優れた断熱性能を有する高性能な真空断熱材を提供する。
【解決手段】真空断熱材６は、外被材７に、酸化珪素を主成分とし、かつ、無機繊維同士が、固形化するための結合材により各交点で結着しているのではなく、Ｓｉ−ＯＨ基に起因する分子間相互作用により密着した芯材８が、減圧下で充填されているものである。なお、無機繊維表面のＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比は０．１以上であり、無機繊維からなる芯材の密度は、１５０ｋｇ／ｍ3以上、３００ｋｇ／ｍ3以下である。
【選択図】図１
【解決手段】真空断熱材６は、外被材７に、酸化珪素を主成分とし、かつ、無機繊維同士が、固形化するための結合材により各交点で結着しているのではなく、Ｓｉ−ＯＨ基に起因する分子間相互作用により密着した芯材８が、減圧下で充填されているものである。なお、無機繊維表面のＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比は０．１以上であり、無機繊維からなる芯材の密度は、１５０ｋｇ／ｍ3以上、３００ｋｇ／ｍ3以下である。
【選択図】図１
Description
本発明は、真空断熱材、および、冷凍冷蔵庫および冷凍機器に関するものである。
近年、地球環境問題である温暖化を防止することの重要性から、省エネルギー化が望まれており、民生用機器に対しても省エネルギーの推進が行われている。特に冷凍冷蔵庫に関しては、冷熱を効率的に利用するという観点から、優れた断熱性を有する断熱材が求められている。
一般的な断熱材としては、グラスウールなどの繊維体やウレタンフォームなどの発泡体が用いられている。しかし、これらの断熱材の断熱性を向上するためには断熱材の厚さを増す必要があり、断熱材を充填できる空間に制限があって省スペースや空間の有効利用が必要な場合には適用することができない。
このような課題を解決する一手段として、空間を保持する芯材と、空間と外気を遮断する外被材によって構成される真空断熱材がある。その芯材として、一般に、粉体材料、繊維材料、連通化した発泡体などが用いられているが、近年では、真空断熱材への要求が多岐にわたってきており、一層高性能な真空断熱材が求められている。
一般に、熱伝導は、気体熱伝導と固体熱伝導、輻射熱伝導、対流熱伝導の総和で示される。外被材内部を減圧にして作製する真空断熱材においては、気体熱伝導と対流熱伝導に関しては、ほとんど無視できるほどその影響は小さい。また、常温以下の温度領域では、輻射熱伝導の寄与もほとんどない。
よって、常温以下の冷凍冷蔵庫に適用する真空断熱材においては、固体熱伝導低減を考慮した仕様が必要となる。そこで、断熱性能に優れる真空断熱用芯材として、種々の繊維材料が報告されている。
例えば、繊維性材料全体にわたって低溶融ガラス組成物やホウ酸のような熱可塑性の性質を有する無機バインダー材料を分散させた芯材を用いた真空断熱材が提案されており、図４のように、２本の隣接したガラス繊維１とガラス繊維２が無機バインダー材料３により、交点４で結合５を形成することを特徴としている（特許文献１参照）。
これにより、繊維集合物の個々の繊維を一緒に保持して、絶縁材料のブランケット、マット、断熱材、又はパネルのような形成製品を維持するために集合物に一体性をもたせることが可能である。
また、一般的な樹脂バインダーのように、外被材中の真空状態下でバインダーから発生する気体がなく、経時的な断熱性能の劣化がないため、断熱性能に優れていることがあげられている。
また、平均繊維径２μｍ以下、好ましくは１μｍ以下の無機質繊維に酸性水溶液処理、および、圧縮脱水処理を施し、無機質繊維の溶出成分を無機質繊維の交点に集め、結合材として作用させ、結着させたものを芯材として用いた真空断熱材が提案されている（特許文献２参照）。
本構成の効果としては、繊維同士を結着させる結合材を含まないため、外被材中の真空状態下で結合材から発生する気体がなく、経時的な断熱性能の劣化がないため、断熱性能に優れていることがあげられている。
また、平均繊維径２μｍ以下、好ましくは１μｍ以下の無機質繊維を酸性抄造して得られたぺ一パーを酸性雰囲気下で複数枚積層した後、圧縮処理を施し、無機質繊維同士をそれら繊維より溶出した成分により各交点で結着した芯材を用いた真空断熱材が提案されている（特許文献３参照）。
本構成では、経時的な断熱性能の劣化がないことに加え、繊維の方向が伝熱方向に垂直に配向していることから、固体熱伝導が低減し、優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できることが提案されている。
特表平１１−５０６７０８号公報
特開平７−１６７３７６号公報
特開平７−１３９６９１号公報
しかしながら、特許文献１から特許文献３の構成では、無機質繊維の交点において結着したバインダーや、無機質繊維の溶出成分が結合材として作用し結着することによって、固形化した溶出成分が、繊維交点の固体熱伝導を架橋、促進する作用を示し、溶出による結着成分のない同様の繊維体に比較して、固体伝熱成分が増大する傾向が確認された。
一方、バインダーや溶出による結着成分のない繊維体は、固体伝熱成分は抑制されるが、綿状であり、非常に取り扱いが困難である。また、ブランケットやマット、パネルのような形成体を維持することができないため、真空断熱材の芯材として用いた場合に、大気圧縮により外観表面性が損なわれる。
そこで、本発明の目的は、結合材から生じる気体による内圧増加により、断熱性能の劣化を招かないだけでなく、繊維交点における結着形成による固体熱伝導率の増大を抑制した、従来の硬質ウレタンフォームの１０倍以上の優れた断熱性能を有する高性能な真空断熱材を提供することにある。
また、従来の硬質ウレタンフォームの１０倍以上の優れた断熱性能を有する高性能な真空断熱材を具備することにより、省エネルギーに貢献できる冷凍冷蔵庫および冷凍機器を提供することにある。
上記従来の課題を解決するために、本発明の真空断熱材は、無機繊維からなる芯材と、ガスバリア性を有する外被材とを備え、前記外被材の内部を減圧してなる真空断熱材であって、前記芯材が酸化珪素を主成分とし、かつ、無機繊維同士が、固形化するための結合材により各交点で結着しているのではなく、分子間相互作用による引力で互いに引かれ合うことにより密着し、少なくとも表層部に繊維同士の密着層が形成されていることを特徴とするものである。
これにより、結合材から生じる気体に起因する断熱性能の劣化、および、繊維交点における結着形成による固体熱伝導率の増大を抑制した、優れた断熱性能を有する高性能な真空断熱材を提供することができる。
本発明の真空断熱材は、芯材である無機繊維同士が、固形化するための結合材により各交点で結着しているのではなく、分子間相互作用による引力で互いに引かれ合うことにより密着し、少なくとも表層部に繊維同士の密着層が形成されているため、結合材から生じる気体に起因する断熱性能の劣化、および、繊維交点における結着形成による固体熱伝導率の増大を抑制した、優れた断熱性能を有する高性能な真空断熱材を提供することができる。
請求項１に記載の発明の真空断熱材は、無機繊維からなる芯材と、ガスバリア性を有する外被材とを備え、前記外被材の内部を減圧してなる真空断熱材であって、前記芯材が酸化珪素を主成分とし、かつ、無機繊維同士が、固形化するための結合材により各交点で結着しているのではなく、分子間相互作用により密着し、少なくとも表層部に繊維同士の密着層が形成されていることを特徴とするものである。これにより、分子構造に起因する分子間相互作用により繊維同士が引き合う引力により密着した構造となっていることから、無機繊維の交点においてバインダーや無機繊維の溶出成分が結着し、繊維交点の固体熱伝導を伝えることがないため、固体熱伝導を低減し、優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供できるものである。
また、結合材から生じる気体による内圧増加により、断熱性能の劣化を招くことない高性能な真空断熱材を提供することができる。
さらに、気体熱伝導率の低減も確認された。従来の交点で結着されている芯材では、芯材製造工程で形成され、偏在している極大空隙が、真空断熱材を作製し、大気圧による圧縮力が加えられても残存しており、これが気体熱伝導の悪化を招いていると考えていた。しかし、本構成においては、繊維交点における繊維の結着がないため、空隙径がほぼ均一になるよう大気圧縮され、極大空隙が消失し、空隙が均一に微細化されたため、気体熱伝導率のさらなる低減が得られたと考える。
以上の作用により、従来の硬質ウレタンフォームの１０倍以上の優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供することが可能となった。
また、分子間相互作用により互いに引かれ合うことにより繊維同士が密着しているため、取り扱いが容易な形成体を維持する十分な強度を得ることができ、真空断熱材の芯材として用いた場合に、大気圧縮により外観が損なわれることもない。
なお、顕微鏡などを用いると、バインダーや無機繊維の溶出成分が無機繊維の交点において結着したものでは、あきらかに繊維表面や交点にバインダーや溶出成分の結着物が確認されるが、本発明における密着とは、結着に作用する物理的な要因が観察により何ら確認されることがないにも関わらず、形成体を維持する十分な強度を得ることができることを指している。この密着は、水素結合やファンデルワールス力などによる分子間相互作用に起因するものである。
また、本発明における酸化珪素を主成分として含む無機繊維は、グラスウールやシリカファイバーなど酸化珪素が全体に占める割合が最も高い無機繊維を指しており、副成分としてアルミナやナトリウム酸化物、棚素酸化物などを含んでいても良い。中でも工業的に安価なグラスウールが好ましい。
また、無機繊維の繊維径は、特に指定するものではないが、繊維径が微細なものがより優れた断熱性能が得られることは従来公知である（特許文献２および３参照）。しかしながら、従来の無機繊維の交点において結着した芯材において２μｍ以下の微細繊維径のものでしか得られなかった断熱性能が、本構成により３μｍ以上の繊維径の芯材によっても得ることができるため、より安価で高性能な断熱性能が得られることから、３μｍから４μｍの繊維径が望ましい。
また、本発明の外被材は、ガスバリア性を有するものが利用できるが、表面保護層、ガスバリア層、および熱溶着層によって構成されるラミネートフィルムであることが好ましい。
また、本発明の真空断熱材に合成ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、ドーソナイト、ハイドロタルサイトなどの物理吸着剤、および、アルカリ金属やアルカリ土類金属単体やその酸化物および水酸化物などの化学吸着剤、水分吸着剤やガス吸着剤を使用しても良い。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の分子間相互作用が、Ｓｉ−ＯＨ基に起因するものであり、無機繊維表面のＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．１以上であることを特徴とするものである。これにより、Ｓｉ−ＯＨ基に起因する水素結合の分子間相互作用により、無機繊維同士が密着するために十分な分子間相互作用力を得ることができ、取り扱いが容易な形成体を維持する十分な強度が得られるものである。
無機繊維表面のＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比を０．１以上とするためには、真空断熱材の芯材として減圧下で封止するまでに、繊維表面に適切な水分を供給する手段がある。水分の供給により、繊維表面のＳｉ−Ｏ2基は、Ｓｉ−ＯＨ基へ、さらに一部はＳｉ−Ｈ3Ｏ+基へ化学変化する。この変化は、繊維が比較的高温で化学的に不安定である繊維化直後に行うことが望ましい。
次いで、真空断熱材の外観表面性を良好とするため、表面にＳｉ−ＯＨ基およびＳｉ−Ｈ3Ｏ+基を有する無機繊維を集綿し、圧縮または加熱圧縮により、取り扱いの容易な成形体としたものを芯材として用いる。
真空断熱材の芯材として、適当な密度に加熱圧縮することにより、近接する繊維同士が水素結合に起因する分子間相互作用により密着し、成形体が得られるものである。圧縮の際の加熱温度により、Ｓｉ−Ｈ3Ｏ+基は、脱水反応によりＳｉ−ＯＨ基へ変化することが考えられるが、得られた芯材におけるＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．１以上であれば、取り扱いが容易な形成体を維持する十分な強度が得られるものである。
なお、無機繊維表面のＳｉ−ＯＨ／ＳｉＯ比は、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比やＦＴ−ＩＲにおける対応スペクトル面積の相対比較などにより求められる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の無機繊維からなる芯材の密度が、１５０ｋｇ／ｍ3以上、３００ｋｇ／ｍ3以下であることを特徴とするものである。これにより、芯材に硬度が加えられるため、取り扱い性が確保され外被材への挿入工程などでの作業性が向上し、真空断熱材の表面性も良好となる。一方、高密度化による固体熱伝導率の増加を招くこともない。
請求項４に記載の発明の冷凍冷蔵庫および冷凍機器は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の真空断熱材を具備することを特徴とするものである。これにより、従来の硬質ウレタンフォームの１０倍以上の優れた断熱性能を有するために、高断熱化が達成され、省エネルギーに貢献できるものである。また、真空断熱材の表面性が良好であるため、取り付け性および冷凍冷蔵庫および冷凍機器の箱体表面平滑性も良好なものが製造できるものである。
さらに、結合材から生じる気体による内圧増加により、断熱性能の劣化を招くことないため、経時的に断熱性能が劣化することがなく、継続して省エネルギーに貢献することが可能である。
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、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における、真空断熱材の断面図を示すものである。真空断熱材６は、外被材７に、酸化珪素を主成分とし、かつ、無機繊維同士が、固形化するための結合材により各交点で結着しているのではなく、分子問相互作用による引力で互いに引かれ合うことにより密着した芯材８が、減圧下で充填されているものである。
図１は、本発明の実施の形態１における、真空断熱材の断面図を示すものである。真空断熱材６は、外被材７に、酸化珪素を主成分とし、かつ、無機繊維同士が、固形化するための結合材により各交点で結着しているのではなく、分子問相互作用による引力で互いに引かれ合うことにより密着した芯材８が、減圧下で充填されているものである。
また、図２は、固形化するための結合材により各交点で結着しているのではなく、分子間相互作用による引力で互いに引かれ合うことにより密着した芯材８の交点の概略図である。２本の隣接した無機繊維９と無機繊維１０は、分子間相互作用により密着しているため、その交点１１では物理的結着のための結着物は何ら観察されることはない。しかしながら、取り扱い性に十分な成形体強度を保っことができるものである。
以上のように構成された真空断熱材では、無機繊維の交点においてバインダーや無機繊維の溶出成分が結着し、繊維交点の固体熱伝導を伝えることがないため、固体熱伝導を低減し、優れた断熱性能を発現することが可能である。
また、結合材から生じる気体による内圧増加により、断熱性能の劣化を招くこともない。
さらに、おそらくは、繊維交点における繊維の結着がないため、空隙径がほぼ均一になるよう大気圧縮され、極大空隙が消失し、空隙が均一に微細化されたため、気体熱伝導率のさらなる低減が得られるものである。
以上の作用により、従来の硬質ウレタンフォームの１０倍以上の優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供することが可能となった。
また、分子間相互作用により互いに引かれ合うことにより繊維同士が密着しているため、取り扱いが容易な形成体を維持する十分な強度を得ることができ、真空断熱材の芯材として用いた場合に、大気圧縮により外観が損なわれることもない。
Ｓｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比および芯材の密度を変えて、真空断熱材を評価した結果を実施例１から実施例７に示す。
性能評価は、芯材の取り扱い性、真空断熱材の表面性の観点においては、曲げ強度および圧縮強度を指標とし、従来の経験値からそれぞれ０．０３ＭＰａおよび０．０５ＭＰａ以上が得られれば、十分であると判断した。
また、熱伝導率は、平均温度２４℃における実測値を従来データと比較した。実施例１から実施例７の結果は（表１）にまとめた。
（実施例１）
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．１であり、密度が２５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０６ＭＰａ、曲げ強度は０．０４ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１３Ｗ／ｍＫであった。
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．１であり、密度が２５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０６ＭＰａ、曲げ強度は０．０４ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１３Ｗ／ｍＫであった。
無機繊維表面のＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．１以上であることに起因する分子間相互作用により互いに引かれ合うことにより繊維同士が密着しているため、取り扱いが容易な形成体を維持する十分な強度を得ることができ、真空断熱材の芯材として用いた場合に、
大気圧縮により外観が損なわれることもなかった。
大気圧縮により外観が損なわれることもなかった。
また、繊維交点における結着形成による固体熱伝導率の増大を招くことがなく、さらに、繊維交点における繊維の結着がないために、空隙径がほぼ均一になるよう大気圧縮され、空隙が均一に微細化されることによる気体熱伝導率の低減の効果により、比較例１から比較例３と比較して、優れた断熱性能を示すものであった。
（実施例２）
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．６であり、密度が２５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．６であり、密度が２５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。
芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０７ＭＰａ、曲げ強度は０．０５ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１２Ｗ／ｍＫであった。
実施例１より若干の圧縮強度、曲げ強度の増大が確認された。おそらく、Ｓｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比の増加に起因するものであると考える。
（実施例３）
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．９であり、密度が２５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０７ＭＰａ、曲げ強度は０．０６ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１３Ｗ／ｍＫであった。
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．９であり、密度が２５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０７ＭＰａ、曲げ強度は０．０６ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１３Ｗ／ｍＫであった。
実施例１より若干の圧縮強度、曲げ強度の増大が確認された。おそらく、Ｓｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比の増加に起因するものであると考える。実施例２とはほぼ同等レベルの強度である。
（実施例４）
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．６であり、密度が１５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０５ＭＰａ、曲げ強度は０．０３ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１２Ｗ／ｍＫであった。
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．６であり、密度が１５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０５ＭＰａ、曲げ強度は０．０３ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１２Ｗ／ｍＫであった。
同等のＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比を有する実施例２より若干の熱伝導率の低減が確認された。おそらく、密度の低下に起因する固体熱伝導率の低減によるものであると考える。密度が１５０ｋｇ／ｍ3の場合は、圧縮強度および曲げ強度は、取り扱いが容易な形成体を維持する十分な強度である。
（実施例５）
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．６であり、密度が３００ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０８ＭＰａ、曲げ強度は０．０７ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１３Ｗ／ｍＫであった。
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．６であり、密度が３００ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０８ＭＰａ、曲げ強度は０．０７ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１３Ｗ／ｍＫであった。
同等のＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比を有する実施例２より、圧縮強度および曲げ強度の増大が確認された。これは、密度の増大に起因するものであり、この範囲では、固体熱伝導の悪化に影響するものではないと判断する。
（実施例６）
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．６であり、密度が３５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０８ＭＰａ、曲げ強度は０．０７ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１３Ｗ／ｍＫであった。実施例５とほぽ同等の結果であった。
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．６であり、密度が３５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０８ＭＰａ、曲げ強度は０．０７ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１３Ｗ／ｍＫであった。実施例５とほぽ同等の結果であった。
（実施例７）
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．６であり、密度が３８０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０８ＭＰａ、曲げ強度は０．０７ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１５Ｗ／ｍＫであった。
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．６であり、密度が３８０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０８ＭＰａ、曲げ強度は０．０７ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１５Ｗ／ｍＫであった。
実施例５および実施例６と同等の圧縮強度および曲げ強度を示したが、若干熱伝導率の増大が確認された。これは、密度の増大に起因するものであり、固体熱伝導の悪化の影響が現れているものと考える。
（実施例８）
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．６であり、密度が８０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０１ＭＰａ以下、曲げ強度は０．０１ＭＰａ以下、真空断熱材の熱伝導率は０．００１５Ｗ／ｍＫであった。これは、芯材密度が８０ｋｇ／ｍ3であるため、成型体強度が低くなったためである。よって、熱伝導率には優れるものの、取り扱い性や真空断熱材の表面性は悪化した。
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．６であり、密度が８０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０１ＭＰａ以下、曲げ強度は０．０１ＭＰａ以下、真空断熱材の熱伝導率は０．００１５Ｗ／ｍＫであった。これは、芯材密度が８０ｋｇ／ｍ3であるため、成型体強度が低くなったためである。よって、熱伝導率には優れるものの、取り扱い性や真空断熱材の表面性は悪化した。
（実施例９）
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．０７であり、密度が１５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０３ＭＰａ、曲げ強度は０．０２ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１５Ｗ／ｍＫであった。また、圧縮成形によっても密度１５０ｋｇ／ｍ3より大きい成形体を得ることは困難であった。これは、Ｓｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．１未満であるため、分子間相互作用力による密着力が小さいためであると考える。よって、熱伝導率には優れるものの、取り扱い性や真空断熱材の表面性は悪化した。
芯材として、ＸＰＳによるＳｉ−２ＰスペクトルおよびＯ−１Ｓのピーク面積比より算出したＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．０７であり、密度が１５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０３ＭＰａ、曲げ強度は０．０２ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００１５Ｗ／ｍＫであった。また、圧縮成形によっても密度１５０ｋｇ／ｍ3より大きい成形体を得ることは困難であった。これは、Ｓｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．１未満であるため、分子間相互作用力による密着力が小さいためであると考える。よって、熱伝導率には優れるものの、取り扱い性や真空断熱材の表面性は悪化した。
次に本発明の真空断熱材に対する比較例を示す。評価方法は実施例に準じ、評価結果も同様に（表１）に示した。
（比較例１）
芯材として、ホウ酸バインダーを分散させ交点で結合を形成させた、密度が２５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０７ＭＰａ、曲げ強度は０．０６ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００２２Ｗ／ｍＫであった。
芯材として、ホウ酸バインダーを分散させ交点で結合を形成させた、密度が２５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。芯材の平均繊維径は、４μｍであった。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０７ＭＰａ、曲げ強度は０．０６ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００２２Ｗ／ｍＫであった。
圧縮強度および曲げ強度は十分であるが、熱伝導率が実施例に比べて大きい値である。これは、ホウ酸バインダーを分散させ交点で結合を形成させているため、固体熱伝導が増大しているものと判断する。
（比較例２）
芯材として、平均繊維１μｍの無機質繊維に酸性水溶液処理、および、圧縮脱水処理を施し、無機質繊維の溶出成分を無機質繊維の交点に集め、結合材として作用させた、密度が２５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０７ＭＰａ、曲げ強度は０．０６ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００３３Ｗ／ｍＫであった。
芯材として、平均繊維１μｍの無機質繊維に酸性水溶液処理、および、圧縮脱水処理を施し、無機質繊維の溶出成分を無機質繊維の交点に集め、結合材として作用させた、密度が２５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０７ＭＰａ、曲げ強度は０．０６ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００３３Ｗ／ｍＫであった。
圧縮強度および曲げ強度は十分であるが、熱伝導率が実施例に比べて極めて大きい値である。これは、酸性水溶液処理、および、圧縮脱水処理を施し、無機質繊維の溶出成分を無機質繊維の交点に集め、結合材として作用させているため、無機繊維同士が交点や接点において、互いに強固な結合を形成しているため、固体熱伝導率が増大しているためである。よって、繊維径が微細である効果も相殺されている。
（比較例３）
芯材として、平均繊維１μｍの無機質繊維を酸性抄造して得られたぺ一パーを酸性雰囲気下で複数枚積層した後、圧縮処理を施し、無機質繊維同士をそれら繊維より溶出した成分により各交点で結着した、密度が２５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０７ＭＰａ、曲げ強度は０．０６ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００２２Ｗ／ｍＫであった。
芯材として、平均繊維１μｍの無機質繊維を酸性抄造して得られたぺ一パーを酸性雰囲気下で複数枚積層した後、圧縮処理を施し、無機質繊維同士をそれら繊維より溶出した成分により各交点で結着した、密度が２５０ｋｇ／ｍ3のグラスウール成形体を、外被材として金属蒸着フィルム層と熱可塑性ポリマー層とを有するラミネートフィルムを用いた真空断熱材を作製した。評価の結果、芯材の圧縮強度は０．０７ＭＰａ、曲げ強度は０．０６ＭＰａ、真空断熱材の熱伝導率は０．００２２Ｗ／ｍＫであった。
圧縮強度および曲げ強度は十分であるが、熱伝導率が実施例に比べて極めて大きい値である。これは、無機質繊維同士をそれら繊維より溶出した成分により各交点で結着されているためである。酸性抄造して得られたぺ一パーを酸性雰囲気下で複数枚積層することにより、繊維の方向が伝熱方向に垂直に配向させた効果により、熱伝導率は比較例２より低減しているが、実施例よりは大きな値となっている。
（実施の形態２）
図３は、本発明の冷凍冷蔵庫の断面図である。
図３は、本発明の冷凍冷蔵庫の断面図である。
図３において、冷凍冷蔵庫１２は、内箱１３と外箱１４とで構成される箱体内部にあらかじめ実施の形態１における真空断熱材６を配設し、前記真空断熱材以外の空間部を硬質ウレタンフォーム１５で発泡充填したことを特徴としている。このように構成された冷凍冷蔵庫は、従来の硬質ウレタンフォームの１０倍以上の優れた断熱性能を有するために、高断熱化が達成され、省エネルギーに貢献できるものである。また、結合材により結着していないため、結合材から生じる気体による内圧増加により、断熱性能の劣化を招くことないため、経時的に断熱性能が劣化することがなく、継続して省エネルギーに貢献することが可能である。
なお、本発明の冷凍冷蔵庫および冷凍機器は、これらの動作温度帯である一３０℃から常温、また自動販売機などの、より高温までの範囲で温冷熱を利用した機器を指す。また、電気機器に限ったものではなく、ガス機器なども含むものである。
以上のように、本発明にかかる真空断熱材は、固体熱伝導および気体熱伝導を著しく低減した、従来の硬質ウレタンフォームの１０倍以上の優れた断熱性能を有するものであり、冷凍冷蔵庫および冷凍機器をはじめとした温冷熱を効率的に利用することにより省エネルギーに貢献できるあらゆる機器や、熱や寒さから保護したい物象などのあらゆる断熱用途に適用できる。
６ 真空断熱材
７ 外被材内箱
８ 芯材
９ 無機繊維
１０ 無機繊維
１１ 交点
１２ 冷凍冷蔵庫
１３ 内箱
１４ 外箱
１５ 硬質ウレタンフォーム
７ 外被材内箱
８ 芯材
９ 無機繊維
１０ 無機繊維
１１ 交点
１２ 冷凍冷蔵庫
１３ 内箱
１４ 外箱
１５ 硬質ウレタンフォーム
Claims (4)
- 無機繊維からなる芯材と、ガスバリア性を有する外被材とを備え、前記外被材の内部を減圧してなる真空断熱材であって、前記芯材が酸化珪素を主成分とし、かつ、無機繊維同士が、固形化するための結合材により各交点で結着しているのではなく、分子間相互作用により密着し、少なくとも表層部に繊維同士の密着層が形成されていることを特徴とする真空断熱材。
- 前記分子間相互作用が、Ｓｉ−ＯＨ基に起因するものであり、無機繊維表面のＳｉ−ＯＨ／Ｓｉ−Ｏ比が０．１以上であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
- 前記無機繊維からなる芯材の密度が、１５０ｋｇ／ｍ3以上、３００ｋｇ／ｍ3以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空断熱材。
- 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の真空断熱材を具備する冷凍冷蔵庫および冷凍機器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003422527A JP3578172B1 (ja) | 2003-12-19 | 2003-12-19 | 真空断熱材、および、冷凍冷蔵庫および冷凍機器 |
| US10/595,054 US7611761B2 (en) | 2003-12-19 | 2004-08-20 | Vacuum heat insulating material and refrigerating apparatus including the same |
| PCT/JP2004/012320 WO2005061946A1 (ja) | 2003-12-19 | 2004-08-20 | 真空断熱材、および、それを用いた冷凍機器 |
| TW93125814A TW200521370A (en) | 2003-12-19 | 2004-08-27 | Vacuum heat insulating material and refrigerating apparatus including the same |
| CNB2004100841319A CN1303353C (zh) | 2003-12-19 | 2004-10-25 | 真空绝热材料和使用它的冷冻机械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003422527A JP3578172B1 (ja) | 2003-12-19 | 2003-12-19 | 真空断熱材、および、冷凍冷蔵庫および冷凍機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3578172B1 JP3578172B1 (ja) | 2004-10-20 |
| JP2005180594A true JP2005180594A (ja) | 2005-07-07 |
Family
ID=33411190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003422527A Expired - Lifetime JP3578172B1 (ja) | 2003-12-19 | 2003-12-19 | 真空断熱材、および、冷凍冷蔵庫および冷凍機器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7611761B2 (ja) |
| JP (1) | JP3578172B1 (ja) |
| CN (1) | CN1303353C (ja) |
| TW (1) | TW200521370A (ja) |
| WO (1) | WO2005061946A1 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7846371B2 (en) | 2005-06-07 | 2010-12-07 | Mag Co., Ltd. | Method for producing glass wool molded product, glass wool molded product, and vacuum insulation material |
| CN103228851A (zh) * | 2010-09-10 | 2013-07-31 | Bsh博世和西门子家用电器有限公司 | 用于制冷器具的真空体 |
| JP2014025538A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Hitachi Appliances Inc | 真空断熱材、冷蔵庫、真空断熱材を用いた機器 |
| JP2014025537A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Hitachi Appliances Inc | 真空断熱材及び冷蔵庫 |
| KR101560355B1 (ko) | 2012-07-27 | 2015-10-15 | 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤 | 진공 단열재, 냉장고, 진공 단열재를 사용한 기기 |
| JP2017012372A (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-19 | 大倉工業株式会社 | 簡易敷きマットおよび簡易敷きマットの梱包体 |
| WO2020122065A1 (ja) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | 凸版印刷株式会社 | 真空断熱材用積層体およびそれを用いた真空断熱材 |
| JP2020169715A (ja) * | 2019-04-05 | 2020-10-15 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 断熱シートおよびその断熱シートを用いた電子機器と電池ユニット |
| JP2021064510A (ja) * | 2019-10-11 | 2021-04-22 | イビデン株式会社 | 組電池用断熱シート及び組電池 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10355137A1 (de) * | 2003-11-26 | 2005-06-23 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Kältegerätegehäuse |
| CN102734601B (zh) | 2005-05-23 | 2014-11-26 | 松下电器产业株式会社 | 真空绝热材料 |
| JP4580843B2 (ja) * | 2005-08-24 | 2010-11-17 | 日立アプライアンス株式会社 | 真空断熱材及びそれを用いた冷蔵庫 |
| US8807382B1 (en) * | 2009-04-01 | 2014-08-19 | Sierra Lobo, Inc. | Storage system having flexible vacuum jacket |
| DE102009034722A1 (de) * | 2009-07-24 | 2011-01-27 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Befestigungsvorrichtung und Haltevorrichtung |
| JP2011074934A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Mitsubishi Electric Corp | 真空断熱材、およびこの真空断熱材を備えた断熱箱 |
| DE102013005585A1 (de) * | 2013-02-07 | 2014-08-07 | Liebherr-Hausgeräte Lienz Gmbh | Vakuumdämmkörper |
| JP6761777B2 (ja) * | 2017-05-10 | 2020-09-30 | パナソニック株式会社 | 回転仕切体及び冷蔵庫 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4636415A (en) | 1985-02-08 | 1987-01-13 | General Electric Company | Precipitated silica insulation |
| JPH07139691A (ja) | 1993-11-19 | 1995-05-30 | Nippon Muki Co Ltd | 真空断熱材およびその製造方法 |
| JPH07167376A (ja) | 1993-12-17 | 1995-07-04 | Nippon Muki Co Ltd | 真空断熱材およびその製造方法 |
| US5591505A (en) * | 1995-06-07 | 1997-01-07 | Owens-Corning Fiberglas Technology, Inc. | Fibrous insulation product having inorganic binders |
| CN1157284C (zh) * | 1999-06-30 | 2004-07-14 | 松下电器产业株式会社 | 真空绝热材料、使用真空绝热材料的保温设备和电热水器 |
| JP3781598B2 (ja) * | 1999-12-28 | 2006-05-31 | 日清紡績株式会社 | 真空断熱材の変形方法、真空断熱材の固定方法、冷凍・冷蔵容器及び断熱箱体 |
| TW470837B (en) * | 2000-04-21 | 2002-01-01 | Matsushita Refrigeration | Vacuum heat insulator |
| JP2002081596A (ja) * | 2000-09-06 | 2002-03-22 | Matsushita Refrig Co Ltd | 真空断熱材、および、真空断熱材の製造方法、冷凍機器、ノート型コンピュータ、電気湯沸かし器、オーブンレンジ |
| JP3482399B2 (ja) * | 2001-04-16 | 2003-12-22 | 松下冷機株式会社 | 真空断熱材、および、真空断熱材の製造方法、ノート型コンピュータ、冷凍機器、電気湯沸かし器、オーブンレンジ |
| JP2002310384A (ja) * | 2001-04-11 | 2002-10-23 | Matsushita Refrig Co Ltd | 真空断熱材、および真空断熱材を備えた冷凍機器、電気湯沸し器、オーブンレンジ |
| JP2003314951A (ja) * | 2002-04-22 | 2003-11-06 | Matsushita Refrig Co Ltd | 冷蔵庫 |
| JP2004308691A (ja) * | 2003-04-02 | 2004-11-04 | Nisshinbo Ind Inc | 真空断熱材及びその製造方法 |
| KR20060019576A (ko) * | 2003-07-04 | 2006-03-03 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 진공 단열재 및 이를 이용한 기기 |
-
2003
- 2003-12-19 JP JP2003422527A patent/JP3578172B1/ja not_active Expired - Lifetime
-
2004
- 2004-08-20 WO PCT/JP2004/012320 patent/WO2005061946A1/ja active Application Filing
- 2004-08-20 US US10/595,054 patent/US7611761B2/en active Active
- 2004-08-27 TW TW93125814A patent/TW200521370A/zh unknown
- 2004-10-25 CN CNB2004100841319A patent/CN1303353C/zh active Active
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE45450E1 (en) | 2005-06-07 | 2015-04-07 | Mag-Isover K.K. | Method for producing glass wool molded product, glass wool molded product, and vacuum insulation material |
| US7846371B2 (en) | 2005-06-07 | 2010-12-07 | Mag Co., Ltd. | Method for producing glass wool molded product, glass wool molded product, and vacuum insulation material |
| CN103228851A (zh) * | 2010-09-10 | 2013-07-31 | Bsh博世和西门子家用电器有限公司 | 用于制冷器具的真空体 |
| CN103228851B (zh) * | 2010-09-10 | 2016-09-14 | Bsh家用电器有限公司 | 用于制冷器具的真空体 |
| JP2014025537A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Hitachi Appliances Inc | 真空断熱材及び冷蔵庫 |
| KR101560355B1 (ko) | 2012-07-27 | 2015-10-15 | 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤 | 진공 단열재, 냉장고, 진공 단열재를 사용한 기기 |
| JP2014025538A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Hitachi Appliances Inc | 真空断熱材、冷蔵庫、真空断熱材を用いた機器 |
| JP2017012372A (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-19 | 大倉工業株式会社 | 簡易敷きマットおよび簡易敷きマットの梱包体 |
| WO2020122065A1 (ja) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | 凸版印刷株式会社 | 真空断熱材用積層体およびそれを用いた真空断熱材 |
| JP2020169715A (ja) * | 2019-04-05 | 2020-10-15 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 断熱シートおよびその断熱シートを用いた電子機器と電池ユニット |
| JP7382547B2 (ja) | 2019-04-05 | 2023-11-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 断熱シートおよびその断熱シートを用いた電子機器と電池ユニット |
| JP2021064510A (ja) * | 2019-10-11 | 2021-04-22 | イビデン株式会社 | 組電池用断熱シート及び組電池 |
| JP7088892B2 (ja) | 2019-10-11 | 2022-06-21 | イビデン株式会社 | 組電池用断熱シート及び組電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20060263585A1 (en) | 2006-11-23 |
| TW200521370A (en) | 2005-07-01 |
| JP3578172B1 (ja) | 2004-10-20 |
| CN1629532A (zh) | 2005-06-22 |
| WO2005061946A1 (ja) | 2005-07-07 |
| CN1303353C (zh) | 2007-03-07 |
| US7611761B2 (en) | 2009-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2005180594A (ja) | 真空断熱材、および、冷凍冷蔵庫および冷凍機器 | |
| US7846371B2 (en) | Method for producing glass wool molded product, glass wool molded product, and vacuum insulation material | |
| EP2281962B1 (en) | Aerogel containing Composite Material | |
| EP2501780B1 (en) | Intumescent fire protection material | |
| US20030157284A1 (en) | Vacuum insulating material and device using the same | |
| KR20040086165A (ko) | 진공 단열재 및 그 제조 방법 | |
| WO2005075878A1 (ja) | 真空断熱材とその製造方法、真空断熱材を具備する保温保冷機器、および断熱ボード | |
| EP2277691A1 (en) | Aerogel comprising laminates | |
| CA2472080A1 (en) | High temperature resistant vitreous inorganic fiber | |
| CN101134678A (zh) | 耐高温的复合材料 | |
| WO2008084512A1 (ja) | 放熱材料及び放熱材料で成形した放熱シート | |
| JP2002310384A (ja) | 真空断熱材、および真空断熱材を備えた冷凍機器、電気湯沸し器、オーブンレンジ | |
| JP2008057745A (ja) | 真空断熱材及びガラス組成物 | |
| CN107806731A (zh) | 隔热箱 | |
| JP2001171030A (ja) | 不燃耐火断熱パネル、不燃耐火断熱パネル用枠材、発泡不燃断熱材及び発泡不燃断熱材の製造方法 | |
| JP2005220954A (ja) | 真空断熱材とその製造方法、真空断熱材を具備する保温保冷機器、および断熱ボード | |
| JP2002081596A (ja) | 真空断熱材、および、真空断熱材の製造方法、冷凍機器、ノート型コンピュータ、電気湯沸かし器、オーブンレンジ | |
| JP2007084971A (ja) | グラスウール成形体の製造方法 | |
| JP2008215538A (ja) | 真空断熱材 | |
| UA99130C2 (ru) | Фасадная изоляционная плита для изоляции внешних фасадов зданий композитной системы теплоизоляции, которая включает фасадные изоляционные плиты, и способ производства фасадных изоляционных плит | |
| JP2006002919A (ja) | グラスウールボード及び真空断熱材 | |
| JP2005273696A (ja) | 真空断熱材、真空断熱材を具備する保温保冷機器、および断熱ボード | |
| JP2006220214A (ja) | 真空断熱材 | |
| JP2002241515A5 (ja) | ||
| JP2006002314A (ja) | グラスウールボード及び真空断熱材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040705 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 3578172 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070723 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080723 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090723 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090723 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100723 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110723 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110723 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120723 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130723 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130723 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140723 Year of fee payment: 10 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |