JP2005315346A - Vacuum insulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、充填体を収容した容器状の外装体内を真空排気して構成する真空断熱体に関する。 The present invention relates to a vacuum heat insulator that is configured by evacuating a container-like exterior body containing a filler.
この種の真空断熱体にあっては、例えば、プラスチックフィルムにアルミニウム箔を張り付けて構成された2枚の外郭部材の周囲部を接合することにより構成した容器状の外装体を用意すると共に、紙または不織布などのような通気性を有する袋体内に断熱性を有する材料であるパーライト粉末やシリカ微粉末を収容して所定の形状に成形した充填体を、或いは連続気孔率の高いプラスチックフォームよりなる充填体を用意し、このような充填体を前記外装体内に収容した状態で、外装体内の空気を外装体の開口部(2枚の外郭部材の周囲部のうち接合から除かれた一辺の開口部)から真空引きにより排出し、しかる後、その外装体の開口部を接合することによって密閉した構成としたものが知られている。 In this type of vacuum heat insulating body, for example, a container-shaped outer body constituted by bonding the peripheral portions of two outer members constituted by attaching an aluminum foil to a plastic film and preparing a paper Alternatively, a filled body in which pearlite powder or silica fine powder, which is a heat insulating material, is contained in a bag body having air permeability such as a nonwoven fabric and molded into a predetermined shape, or made of a plastic foam having a high continuous porosity. In a state where a filler is prepared and such a filler is accommodated in the exterior body, air in the exterior body is opened in the exterior body (opening on one side of the peripheral portions of the two outer members removed from the joint). It is known that the structure is hermetically sealed by evacuating from the part) and then joining the opening of the exterior body.
図1に、この構成の真空断熱材の一例を表した断面図を示す。同図において、外装体12は、矩形状をなす2枚の外郭部材13を、その周囲部を接合することによって密閉された扁平な矩形容器状に構成されている。上記2枚の外郭部材13は、共に非通気性のラミネートフィルムからなるもので、具体的には、基材となるプラスチックフィルム14の片面に、通気性を遮断するためのアルミニウム箔15を接着して設けると共に、このアルミニウム箔15の表面に熱可塑性プラスチックよりなるヒートシール層16を設けた3層構造となっており、当該2枚の外郭部材13間の接合はヒートシール層16どうしの熱圧着により行っている。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of the vacuum heat insulating material having this configuration. In the same figure, the
ここで、プラスチックフィルム14としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)やナイロンなどのフィルムが用いられ、またヒートシール層16としては、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)などが用いられる。
Here, as the
外装体12内には充填体17が収容されており、この充填体17は紙または不織布などのような通気性を有する袋体18内に断熱性を有する材料であるパーライト粉末やシリカ微粉末などの充填材19を収納して所定の形状に成形されたものである。
A filling
このような構成の真空断熱体11は、次のような工程で製造される。すなわち、2枚の外郭部材13を重ね合わせてそれらの3辺部を接合することにより、外装体12を1辺部に開口部を有した袋体に形成し、その開口部を通して断熱材17を収容する。次いで、外装体12内の空気を開口部を通じて真空引きにより排出し、この後、その開口部を接合する。この真空断熱体11は、例えば、冷蔵庫の断熱箱体の構成素材として用いられ、周辺部を折り曲げた形で一方の面が庫内側、他方の面が庫外側となるように配置されるのが一般的である。
The
このように構成された真空断熱材11にあっては、初期の熱伝導率が0.006kcal/mh℃程度の優秀なる断熱性を示すものであり、従来の硬質ポリウレタンフォームを利用した断熱体と比較した場合、約3倍以上の断熱性能を有する。
In the vacuum
しかしながら、外郭部材13の基材として使用されているプラスチックフィルム14やヒートシール層16に使用されている熱可塑性プラスチックには完全なる空気遮断性はないので、これを補うべく空気遮断性に優れるアルミニウム箔15が張り付けられている。アルミニウム箔15は6μm程度の極薄いものであるが、アルミニウム自体の熱伝導率が高いため、外郭部材13のアルミニウム箔15を通して断熱材17の両面でヒートブリッジと呼ばれる熱伝導が起こり、真空断熱体11の断熱性能を低下させる。
However, since the
さらに、アルミニウム箔15を微視的に見ると無数の微細孔が存在している。このため、外装体12内は初期段階では高い空気遮断性(高真空度)が維持され、優れた断熱性能を有するが、気体分子が徐々に外郭部材13を通過して外装体12内に侵入し、この結果、外装体12内の真空度が低下し、断熱性能が低下するようになる。このような外郭部材13を介する気体分子の侵入を防止するためには、アルミニウム箔15に表裏両面間(厚さ方向)を貫通するような微細孔が存在しない程度にまでアルミニウム箔15を厚くするか、またはプラスチックフィルム14に予めアルミニウムを真空蒸着などで成膜しておく必要がある。しかしながら、このようにした場合、上記したアルミニウム自体の高熱伝導率によるヒートブリッジ現象は大きくなり、真空断熱体11の断熱性能を低下させるという問題があった。特に折り曲げ部分のヒートブリッジを含んだ熱伝導率はより高くなり、真空断熱体11全体の断熱性能もさらに低下するという問題があった。
Furthermore, when the
そこで、このような外郭部材13を介するヒートブリッジを小さくするために、空気断熱性を確保するために貼り付けられているアルミニウム箔15に代えて、より熱伝導性が悪いSUS304やSUS430等のCrやNi系のステンレス鋼箔を用いた真空断熱体が示されている(例えば、特許文献1〜3参照。)。
上記したステンレス鋼箔では、材質固有の熱伝導率がアルミニウムに比して低くアルミニウムの1/10〜1/8程度に小さくでき、真空断熱体の熱伝導率も0.0029〜0.0030kcal/mh℃にまで断熱性能を向上することができるというものである。 In the stainless steel foil described above, the thermal conductivity inherent to the material is lower than that of aluminum and can be reduced to about 1/10 to 1/8 that of aluminum, and the thermal conductivity of the vacuum insulator is also 0.0029 to 0.0030 kcal / The heat insulation performance can be improved up to mh ° C.
本発明は、上記のステンレス鋼箔を用いた真空断熱材よりも外郭部材のヒートブリッジを減少させ、より断熱性能が優れた真空断熱体を提供することにある。 It is an object of the present invention to provide a vacuum heat insulating body having a more excellent heat insulating performance by reducing the heat bridge of the outer member than the vacuum heat insulating material using the stainless steel foil.
本発明の要旨とするところは以下の通りである。 The gist of the present invention is as follows.
(1) 少なくとも金属箔により構成された外郭部材を接合することにより密閉された容器状に形成され、内部の空気を排出して真空状態にされた外装体と、
この外装体内に収容された断熱性を有する充填体と、からなり、
前記金属箔が、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔としたことを特徴とする真空断熱体。
(1) An exterior body that is formed into a sealed container shape by joining outer members formed of at least a metal foil, and is evacuated by discharging the air inside;
It consists of a filler having heat insulation contained in the exterior body,
A vacuum heat insulator, wherein the metal foil is a stainless steel foil containing 3 to 10% by mass of aluminum.
(2) 少なくとも金属箔により構成された外郭部材を接合することにより密閉された容器状に形成され、内部の空気を排出して真空状態にされた外装体と、
この外装体内に収容された断熱性を有する充填体と、からなり、
前記金属箔のうち、少なくとも片側の金属箔が、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔により形成したことを特徴とする真空断熱体。
(2) an exterior body that is formed into a sealed container shape by joining at least an outer member composed of a metal foil, and is evacuated by discharging the air inside;
It consists of a filler having heat insulation contained in the exterior body,
The vacuum heat insulating body characterized in that at least one of the metal foils is formed of a stainless steel foil containing 3 to 10% by mass of aluminum.
(3) ステンレススチール箔の厚さは、8〜30μmであることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の真空断熱体。 (3) The vacuum heat insulator according to (1) or (2) above, wherein the stainless steel foil has a thickness of 8 to 30 μm.
(4) 外郭部材の接合は、金属箔に積層された熱可塑性樹脂フィルムどうしを熱圧着により接合することにより行われていることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の真空断熱体。 (4) The outer shell member is joined by joining the thermoplastic resin films laminated on the metal foil by thermocompression bonding, as described in any one of (1) to (3) above Vacuum insulation.
(5) 外装体を構成する2枚の外郭部材が、ヒートシール層/金属箔の2層構造材およびヒートシール層/金属箔/表面保護層の3層構造材よりなる群からそれぞれ選ばれてなるものであって、共にヒートシール層側を内側にして用いられていることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の真空断熱体。 (5) The two outer members constituting the exterior body are each selected from the group consisting of a heat seal layer / metal foil two-layer structure material and a heat seal layer / metal foil / surface protective layer three-layer structure material The vacuum heat insulating body according to any one of the above (1) to (4), wherein both are used with the heat seal layer side inside.
(6) アルミニウムを3〜10質量%含有する上記(1)〜(5)のいずれかに記載の真空断熱体に使用されるステンレス鋼箔。 (6) The stainless steel foil used for the vacuum heat insulating material in any one of said (1)-(5) containing 3-10 mass% of aluminum.
本発明の真空断熱体では、その外郭部材を構成する金属箔に、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔を用いることにより、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼の熱伝導率は、従来のアルミニウムに比べ約1/16、更にアルミニウムを含有しないCr、Ni系のSUS304やSUS430等のステンレス鋼に比べ約1/2となるため、表裏両面間を貫通するような微細孔が存在しない厚さにして比較した場合に、該アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼を箔にして使用した真空断熱体では、外郭部材、特に折り曲げ部分を含んだヒートブリッジを小さくすることができ、該折り曲げ部分のヒートブリッジを含んだ熱伝導率を低くする(断熱性能を高める)ことができる。 In the vacuum heat insulating body of the present invention, by using a stainless steel foil containing 3 to 10% by mass of aluminum as the metal foil constituting the outer member, the thermal conductivity of stainless steel containing 3 to 10% by mass of aluminum is used. Is about 1/16 compared to conventional aluminum, and about 1/2 compared to stainless steel such as Cr, Ni-based SUS304, SUS430, etc. that do not contain aluminum. When compared with a thickness that does not exist, vacuum insulation using foil made of stainless steel containing 3 to 10% by mass of aluminum can reduce the outer bridge member, particularly the heat bridge including the bent portion. The thermal conductivity including the heat bridge of the bent portion can be lowered (insulating performance can be increased).
請求項3に記載の真空断熱体によれば、ステンレス鋼箔の厚さを8〜30μmに設定したことにより、ステンレス鋼箔に微細孔が生じることを厚さの増加により防止しながらも、外郭部材から外装体を製作する作業を良好ならしめることができる。 According to the vacuum heat insulating body according to claim 3, by setting the thickness of the stainless steel foil to 8 to 30 μm, it is possible to prevent the formation of fine holes in the stainless steel foil by increasing the thickness, The work of manufacturing the exterior body from the members can be made good.
そのため、家庭用ないし業務用冷蔵庫や冷凍・冷蔵貨物(トラック)等の冷凍・冷蔵機能を有する機器や冷凍・冷蔵倉庫等の断熱箱体の構成素材のほか、建築物、例えば、壁材や床材などの断熱用建材等の断熱材、壁材や床材などの断熱用建材などに幅広く適用することができる。特に、冷蔵庫や冷凍・冷蔵貨物(トラック)等の冷凍・冷蔵機能を有する機器や冷凍・冷蔵倉庫等の断熱箱体の構成素材に利用する場合には、冷蔵庫等の薄壁化による軽量化や冷蔵庫外の容積を変えることなく庫内を増量することができ、更に省電力化などにも大いに貢献しえるものである。 For this reason, in addition to building materials such as household or commercial refrigerators, refrigerated and refrigerated cargo (trucks), etc., equipment that has refrigeration and refrigeration functions, and insulation box bodies such as refrigeration and refrigeration warehouses, buildings such as walls and floors It can be widely applied to heat insulating materials such as building materials for heat insulation such as wood, and building materials for heat insulation such as wall materials and floor materials. In particular, when it is used as a component material for heat-insulating boxes such as refrigerators and refrigerator / refrigerated cargo (trucks), etc. The inside of the cabinet can be increased without changing the volume outside the refrigerator, and can greatly contribute to power saving.
本発明に係る真空断熱体の第1の実施形態としては、少なくとも金属箔により構成された外郭部材を接合することにより密閉された容器状に形成され、内部の空気を排出して真空状態にされた外装体と、該外装体内に収容された断熱性を有する充填体とからなり、前記金属箔が、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔としたことを特徴とするものである。第1の実施形態では、上記に記載したように、折り曲げ部分のヒートブリッジを含んだ熱伝導率を低くすることができ、真空断熱体の断熱性能をより一層高めることができる。 As a first embodiment of the vacuum heat insulating body according to the present invention, it is formed into a sealed container shape by joining at least outer members made of metal foil, and the inside air is discharged to be in a vacuum state. The metal foil is a stainless steel foil containing 3 to 10% by mass of aluminum. In 1st Embodiment, as described above, the heat conductivity including the heat bridge of a bending part can be made low, and the heat insulation performance of a vacuum heat insulating body can be improved further.
また、本発明に係る真空断熱体の第2の実施形態としては、少なくとも金属箔により構成された外郭部材を接合することにより密閉された容器状に形成され、内部の空気を排出して真空状態にされた外装体と、該外装体内に収容された断熱性を有する充填体とからなり、前記金属箔のうち、少なくとも片側の金属箔が、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔により形成したことを特徴とするものである。当該実施形態では、外郭部材の金属箔のうち、少なくとも片側の金属箔を、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔により形成し、残る片側部分をアルミニウム箔等の他の金属箔やアルミニウムの含有量が3〜10質量%の範囲を外れるステンレススチール箔により形成する構成としたことにより、第1の実施形態に記載の作用効果を或る程度維持しながら、真空断熱体を安価に構成できる利点を有するものである。 Further, as a second embodiment of the vacuum heat insulating body according to the present invention, it is formed in a sealed container shape by joining at least an outer member made of a metal foil, and the inside air is discharged to form a vacuum state. A stainless steel foil containing 3 to 10% by mass of aluminum, wherein at least one metal foil of the metal foil is made of a heat-insulating filler housed in the exterior body. It is formed. In the embodiment, at least one metal foil of the outer member metal foil is formed of a stainless steel foil containing 3 to 10% by mass of aluminum, and the remaining one side portion is made of another metal foil such as an aluminum foil or aluminum. By forming the stainless steel foil out of the range of 3 to 10% by mass, the vacuum heat insulator can be constructed at a low cost while maintaining the effects described in the first embodiment to some extent. It has the advantage that it can.
以下、本発明に係る真空断熱体の各実施形態につき、図面を用いて説明する。 Hereinafter, each embodiment of the vacuum heat insulator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の第1の実施形態を図1に基づいて説明する。図1Aは、真空断熱体の概略斜視図であり、図1Bは図1AのA−A線断面図であって、本発明の第1の実施形態の代表的な一つの構造例として3層構造の外郭部材を用いてなる真空断熱体を模式的に表した縦断面図である。図2Aは、本発明の第1の実施形態の代表的な他の真空断熱体の概略斜視図であり、図2Bは図2AのA−A線断面図であって、本発明の第1の実施形態の代表的な他の一つの構造例として2層構造の外郭部材を用いてなる真空断熱体を模式的に表した縦断面図である。 First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a schematic perspective view of a vacuum heat insulating body, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A, and shows a three-layer structure as one typical structural example of the first embodiment of the present invention. It is the longitudinal cross-sectional view which represented typically the vacuum heat insulating body which uses this outer shell member. FIG. 2A is a schematic perspective view of another typical vacuum insulator according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. It is the longitudinal cross-sectional view which represented typically the vacuum heat insulating body which uses the outer-layer member of a 2 layer structure as another typical structural example of embodiment.
図1、図2には完成状態でのパネル状の真空断熱体11が示されており、内部が真空排気された密閉容器状の外装体12は、矩形状に形成された2枚の外郭部材13をその周辺部(周縁部)13aで接合することにより構成されている。また、上記外装体12内には、断熱性を有する充填体17が収容されている。
FIG. 1 and FIG. 2 show a panel-shaped vacuum
この場合、上記2枚の外装部材13は、共に非通気性のラミネートフィルムよりなるもので、具体的には、図1Bに示すように、基材であるプラスチックフィルム14の片面に通気性を遮断するための金属箔として、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔15を接着すると共に、そのステンレス鋼箔15の内側に熱可塑性樹脂からなるヒートシール層16を設けた3層構造となっている。あるいは図2Bに示すように、通気性を遮断するための金属箔として、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔15を接着すると共に、そのステンレス鋼箔15の内側に熱可塑性樹脂からなるヒートシール層16を設けた2層構造となっている。そして、当該2枚の外郭部材13間の周辺部(周縁部)13aの接合は、ヒートシール層16どうしを熱圧着することにより行われている。
In this case, the two
ここで、外郭部材13を構成するプラスチックフィルム14としては、本発明の作用効果を損なわない範囲内であれば特に制限されるものではないが、ヒートシール層を熱圧着する際に溶融しないだけの耐熱性、容器形状に成形しやすい易加工性(成形加工性)、絶縁性、柔軟性、傷つきにくく表面保護に適した機械的強度、耐候性、などの観点から、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド(ナイロン)などが好ましい。
Here, the
また、プラスチックフィルム14の厚さは、本発明の作用効果を損なわない範囲内であれば特に制限されるものではないが、10〜30μmの範囲である。10μm未満の場合には、ゴミなどの影響でプラスチックフィルムの製造が難しい。一方、30μmを超える場合には、特に大きな問題はないが厚くすることでの優位な点もない。
The thickness of the
また、本発明では、外郭部材13を構成する通気性を遮断するための金属箔として、アルミニウム(Al)を3〜10質量%含有するステンレス鋼箔15を用いることを特徴とするものである。これは、次の理由による。金属元素の中でもAlは熱伝導率が比較的高く、Cr、NiはAlの熱伝導性よりも約1/3と大幅に低い。そのため、これらCrやNiを含有するステンレス鋼箔では、更にAl箔に比べて熱伝導率が約1/8と低いことから、こうしたステンレス鋼箔が真空断熱材の外郭部材に利用されている。本発明では、CrやNiよりも熱伝導率が高いAlを3〜10質量%含有させたステンレス鋼箔では、SUS304やSUS430等のCr、Ni系のステンレススチール箔(Al含有せず)に比べて高くなると思われていた熱伝導率が、約1/2と半減することを見出したものである(実施例1と比較例1、2を対比参照のこと)。その結果、このAlを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔を用いた真空断熱材では、Cr、Ni系のステンレス鋼箔(Al含有せず)を用いた真空断熱材に比して断熱性能を向上することができる点で有利である。
Moreover, in this invention, the
ここで、ステンレス鋼箔15中のアルミニウム含有率が3質量%よりも少ない場合には、熱伝導率が高くなり通常のCrやNiを含有するSUS304やSUS430のステンレス鋼との性能差が小さくなる。また、アルミニウム含有率が10質量%よりも多い場合には、箔圧延の生産性が非常に悪化し実生産に適用できない。
Here, when the aluminum content in the
上記ステンレス鋼箔15の厚さは、ピンホールを無くすことと箔の圧延工程における生産効率とを考慮して、8〜30μmにするのが好ましい。より好ましくは10〜20μmにするとよい。8μmよりも薄い場合には、ピンホールの発生確率が高くなり箔の生産が非常に困難になるため、実用的ではない。また、30μmよりも厚い場合には、熱伝導が多くなり通常のステンレス鋼との性能差が小さくなる。また、ヒートブリッジ低減のためには、薄いほどその効果が顕著であることはいうまでもない。一方、ステンレス鋼箔15の表裏両面間(厚さ方向)を貫通するような微細孔により気体分子が徐々に外郭部材を通過しないようにするには厚いほどその効果が顕著であり、かかる観点からも8μm以上の厚さを有しているのが長期間真空度を保持する上で効果的であるといえる。
The thickness of the
外郭部材13を構成するヒートシール層16としては、熱圧着することで良好なシール性能を発現し、本発明の作用効果を損なわない範囲内であれば特に制限されるものではなく、例えば、熱可塑性プラスチックであるポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)などである。
The
また、ヒートシール層16の厚さは、本発明の作用効果を損なわない範囲内であれば特に制限されるものではないが、20〜50μmの範囲である。20μm未満の場合には、ゴミなどの影響でヒートシールの信頼性に問題が出やすくなる。一方、50μmを超える場合には、ヒートシール層の樹脂自体の気体透過性により真空度が経時的に劣化しやすい。
The thickness of the
上記2枚の外郭部材13間の周辺部(周縁部)13aの接合は、ヒートシール層16どうしを熱圧着することにより行われているのが望ましい。2枚の外郭部材13どうしの接合は、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔15どうしを溶接により接合するよりもアルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔15に積層した熱可塑性樹脂フィルムなどのヒートシール性を有する樹脂フィルム16どうしを熱圧着した方が良いためである。また、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔15よりも熱伝導性が悪い熱可塑性樹脂フィルムを介するためにヒートブリッジは小さくなるためでもある。
The joining of the peripheral part (peripheral part) 13a between the two
したがって、2枚の外郭部材13間の周辺部(周縁部)13aの接合部の幅(面積)を大きくすれば、接着強度及びシール性を高め、真空状態を長期保持する上で有利である。すなわち、接合部(シール部)が弱いと、該シール面を通じて空気が内部に侵入する恐れがあるためである。一方、接合部(折り曲げ部分)を含んだ熱伝導率を低下させるには、該接合部の幅(面積)が小さい方がよい。これらを勘案して、該周辺部(周縁部)13a=接合部の幅は、10〜30mmである。10mm未満の場合には、接着強度及びシール性が不十分となるおそれがある。一方、30mmを超える場合には、折り曲げ部分を含んだ熱伝導率を低下させるのが困難となるおそれがある。
Therefore, if the width (area) of the joint portion of the peripheral portion (peripheral portion) 13a between the two
なお、本実施形態では、図1Bに示すような3層構造の外郭部材13のほか、例えば、図2Bに示すようなステンレス鋼箔15とヒートシール層16の2層構造の外郭部材13を用いてもよい。すなわち、プラスチックフィルム14は任意成分となり得るものである。ただし、プラスチックフィルム14に求められる各種機能を金属箔やヒートシール層16に全て持たせるのは困難であることから、プラスチックフィルム14を用いて3層構造とするのが望ましいといえる。更に、本発明の作用効果を損なわない範囲内であれば、4層以上の多層構造としてもよい。この場合には、上記したステンレス鋼箔15やプラスチックフィルムを複数、多層積層してもよいし、さらに他の機能、例えば、ステンレス鋼箔15以外にもガスバリア性に優れた樹脂フィルム層や断熱機能を有する樹脂フィルム層等を適宜最適な位置に設けてもよいなど特に制限されるものではない。
In this embodiment, in addition to the three-layer
さらに、本実施形態では、上記多層構造の外郭部材13に制限されるものではない。例えば、最内層のヒートシール層16は、外郭部材13全面に形成しなくとも、少なくともヒートシール層が必要な周辺部(周縁部)及びその近傍のみでもその目的は達成されることから、こうした必要な部分だけに設けてもよい。このように、外郭部材13の構成に関しては、少なくともアルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔15を有するものであれよく、本発明の作用効果を損なわなければ、特に制限されるものではない。
Furthermore, in the present embodiment, the
これら2枚の外郭部材13の周辺部(周縁部)13aを接合することにより構成した容器状の外装体12の形状としても、本発明の作用効果を損なわない範囲内であれば特に制限されるものではない。例えば、図1に示すように2枚の外郭部材13が共に断面凸(または凹)形状、図2に示すように1枚の外郭部材13Aは断面凸(または凹)形状で、もう1枚の外郭部材13Bが平面形状のものを接合した形状などが挙げられる。更に、図1や図2の中央凸(または凹)部は平坦な形状となっているが、波状、突起を有する形状などにしてもよい。
The shape of the container-shaped
また、図1や図2では、2枚の外郭部材13の周囲部13aを接合することにより1つの外装体12を形成しているが、一度に多くの外装体12が形成できるように、大きな外郭部材13を用いて複数個の外装体12を作成し、必要に応じて、接合した周辺部(周縁部)13aを切断して切り分けてもよいし、複数個の外装体12が連結された状態で使用してもよい。
Moreover, in FIG.1 and FIG.2, although the one
また、図3は、本発明の第1の実施形態の代表的な更に他の真空断熱体の概略斜視図である。図3に示すように、本発明では、1枚の外郭部材13を用いて外装体12を形成してもよい。詳しくは、1枚の外郭部材13を円筒状になるように丸め、重ね合わせた両端周辺部13bを熱圧着して接合し(当該接合部13b)、次に、円筒状の上下開口部のうちの一方を熱圧着して接合し(当該接合部13c)、残る開口部から断熱性を有する充填体(図示せず)を収納し、内部の空気を排出した後に、当該開口部13cを熱圧着して接合することで(当該接合部13d)、内部が真空状態にされた真空断熱体11としてもよい。このように、1枚の外郭部材13を用いて真空断熱体11を形成してもよいし、さらに必要があれば、3枚以上の外郭部材13を適当に熱圧着することによって、内部が真空状態にされた真空断熱体としてもよいなど特に制限されるものではない。
FIG. 3 is a schematic perspective view of still another typical vacuum insulator according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, in the present invention, the
また、上記外装体12内には、断熱性を有する充填体17が収容されている。この断熱性を有する充填体17の構造としては、本発明の作用効果を損なわない範囲内であれば、特に制限されるものではない。例えば、(1)図1Bや図2Bに示すように、紙または不織布などにより形成された通気性を有する袋体18にパーライト粉末やシリカ微粒子などよりなる気体吸着性の低い、断熱性を有する充填材19を収容して所望の形状に形成されたもの、(2)連続気孔率の高いプラスチックフォームよりなるものなどが挙げられる。
In addition, the
該袋体18の厚さとしては、真空引きした際に充填材19内部の空気を排気する際に、上記に規定する通気性を保持し得るものであればよい。
The thickness of the
次に、本発明の真空断熱体11の製造方法につき、図面を用いて説明する。
Next, the manufacturing method of the vacuum
図1、図2に示すような構成の真空断熱体11を次のような工程で製造した。すなわち、2枚の矩形状外郭部材13の3辺の周縁部を熱圧着(熱融着)して接合することにより、外装体12を一辺部に開口部(図示せず)を有した状態の袋状に形成し、その内部に上記開口部から充填体17を収容する。次いで、外装体12内の空気を排気口として機能する上記開口部から真空排気して0.001torr(1torr=約133.3224パスカルに相当)程度まで減圧する。そして、外装体12の残る一辺部(開口部)を熱圧着して接合することにより形成できる。
A
このようにして構成された真空断熱体11は、周辺部分(周縁部)を折り曲げた形状で、例えば、冷蔵庫の断熱箱体の構成部材として用いられ、一方の面が庫外側、他方の面が庫内側となるように配置される(図示せず)。
The vacuum
次に、本発明の第2の実施形態を図面に基づいて説明する。図4は、本発明の第2の実施形態の代表的な一つの構造例として3層構造の外郭部材を用いてなる真空断熱体を模式的に表した縦断面図である。図5は、本発明の第2の実施形態の代表的な他の一つの構造例として2層構造の外郭部材を用いてなる真空断熱体を模式的に表した縦断面図である。尚、図4、5の真空断熱体の外観斜視図は、図1A、図2Aに示す第1の実施形態の真空断熱体の外観斜視図と同様であるため、これらに関してはその図面を省略した。また、第2の実施形態でも、図3に示すような第1の実施形態の真空断熱体の外観斜視図と同様な構造をとり得るが、図面上変わらないので、その図面を省略した。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing a vacuum heat insulating body using a three-layer outer shell as a typical structural example of the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing a vacuum heat insulating body using a two-layer outer shell as another typical structural example of the second embodiment of the present invention. 4 and 5 are the same as the external perspective view of the vacuum heat insulating body of the first embodiment shown in FIGS. 1A and 2A, and therefore the drawings are omitted for these. . Also in the second embodiment, the same structure as that of the external perspective view of the vacuum heat insulating body of the first embodiment as shown in FIG. 3 can be used, but the drawing is omitted because it does not change in the drawing.
図4、5には完成状態でのパネル状の真空断熱体11が示されており、内部が真空排気された密閉容器状の外装体12は、矩形状に形成された2枚の外郭部材13A、13Bをその周辺部(周縁部)13aで接合することにより構成されている。また、上記外装体12内には、断熱性を有する充填体17が収容されている。
4 and 5 show a panel-shaped vacuum
本実施形態でも、上記2枚の外装部材13A、13Bは、共に非通気性のラミネートフィルムよりなるもので、具体的には、図4に示すように、基材であるプラスチックフィルム14の片面に通気性を遮断するための金属箔15を接着すると共に、その金属箔15の内側に熱可塑性樹脂からなるヒートシール層16を設けた3層構造となっている。あるいは図5に示すように、通気性を遮断するための金属箔として、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔15を接着すると共に、そのステンレス鋼箔15の内側に熱可塑性樹脂からなるヒートシール層16を設けた2層構造となっている。そして、当該2枚の外郭部材13A、13B間の周辺部(周縁部)13aの接合は、ヒートシール層16どうしを熱圧着することにより行われている。
Also in this embodiment, the two
本実施形態では、金属箔15のうち、少なくとも容器状外装体12の片面部分を、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔15Aにより形成し、残る片側部分を他の金属箔(図4、5では、アルミニウム箔15B)により形成する構成としたものである。
In this embodiment, at least one side portion of the container-shaped
上記少なくとも容器状外装体12の片面部分に用いることのできるアルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔15Aに関しては、本発明の第1の実施形態で説明したと同様であるため、ここでの説明は省略する。
The
なお、ここで、少なくとも外装体の片面部分としたのは、図4、5に示すように、(1)外装体の外装部材13Aの全体をアルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔15Aとしてもよいほか、(2)外装体12の片面部分のみをアルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔15Aとしてもよい。かかる構成としても本発明の作用効果を十分に発現し得るためである。即ち、外郭部材、特に折り曲げ部分を含んだ熱伝導率を低下させるには、当該外装体12の周囲部分13aが最も大きく影響しており、この部分の少なくとも片側に、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔15を適用することで、当該目的を達成することができるものである。
Here, as shown in FIGS. 4 and 5, at least one side portion of the exterior body is (1) a
また、容器状外装体12の反対側の部分に用いることのできる他の金属箔(図4、5では、アルミニウム箔15B)としても、例えば、アルミニウムの含量が3〜10質量%を外れるステンレス鋼箔のほか、アルミニウム箔などステンレス鋼箔以外の他の金属箔などを適宜利用することがきる。これらは1層構造であってもよいし、2層以上の多層構造であっても良い。2層以上の多層構造の場合には、そのうちの1層にアルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔が用いられていてもよいことはいうまでもない。
Moreover, as other metal foil (in FIG. 4, 5,
本発明の第2の実施形態では、上記した金属箔に関する構成以外は、本発明の第1の実施形態と同様であり、同様の製造方法により本実施形態の真空断熱体11を得ることができるため、ここでの説明は省略する。
In 2nd Embodiment of this invention, except the structure regarding the above-mentioned metal foil, it is the same as that of 1st Embodiment of this invention, and the vacuum
また、本発明の真空断熱体11では、その実施形態によらず、真空断熱体11の折り曲げ部分(外装体12の周辺部13a)を含んだ初期の熱伝導率は、0.0025kcal/mh℃以下、好ましくは0.002kcal/mh℃以下となるように、各構成要件を適宜選択するのが望ましい。即ち、本発明では、従来よりも真空断熱体11の折り曲げ部分(外装体12の周辺部13a)を含んだ熱伝導率をより一層低下させ、高い断熱性能を長期間保持することにある。更に望ましくはこうした真空断熱体をより低コストで提供することにある。そのため、金属箔の材料以外の構成要件についても、性能及びコストの両面で最適となる構成部材を選択するのが望ましい。なお、真空断熱体11の折り曲げ部分を含んだ初期の熱伝導率が0.003kcal/mh℃を超える場合には、特許文献1〜3にあるような従来の真空断熱体に比して、当該折り曲げ部分を含んだ熱伝導率を十分に低下できないことになる。
Moreover, in the vacuum
以下、本発明の各実施形態による実施例を図面を用いて詳しく説明する。 Hereinafter, examples according to each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施例1
本発明の第1の実施形態の具体例を図1に基づいて説明する。同図には完成状態でのパネル状の真空断熱体11を示しており、内部が0.001torr(1torr=約133.3224パスカルに相当)まで真空排気された密閉容器状の外装体12は、矩形状に形成された2枚の外郭部材13をその周辺部で接合(接合幅15mm)することにより構成されている。上記2枚の外装部材13は、共に非通気性のラミネートフィルムよりなるもので、プラスチックフィルム14の片面に通気性を遮断するためのステンレス鋼箔15を接着すると共に、そのステンレス鋼箔15の内側に熱可塑性樹脂からなるヒートシール層16を設けた3層構造となっており、当該2枚の外郭部材13間の接合は、ヒートシール層16どうしの熱圧着により行った。また、外装体12内には、断熱性を有する充填体17が収容されることで、図1Aに示す所望の形状に形成されている。
Example 1
A specific example of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The figure shows the panel-shaped vacuum
尚、本実施例では、プラスチックフィルム14には、ナイロンにより形成された厚さ25μmのフィルムを用い、ヒートシール層16としては、層厚50μmのポリエチレンフィルムを用いた。また、ステンレス鋼箔15には、アルミニウムを5質量%含有するステンレススチールにより形成され、その厚さが10μmのもの(新日本製鉄株式会社製YUS205M1)を用いた。また、断熱性を有する充填体17として、厚さ10mmの発泡ウレタンを使用した。
In this example, a 25 μm thick film made of nylon was used as the
このような構成の真空断熱体11は、次のような工程で製造した。すなわち、2枚の矩形状外郭部材13Aの3辺部を熱圧着して接合することにより、外装体12を一辺部に開口部を有した状態の袋状に形成し、その内部に上記開口部から上記断熱性を有する充填体17を収容した。次いで、外装体12内の空気を排気口として機能する上記開口部から真空排気して0.001torr(1torr=約133.3224パスカルに相当)程度まで減圧する。そして、外装体12の残る一辺部(開口部)を熱圧着して接合する。このようにして構成された真空断熱体11は、周辺部分を折り曲げた形状で、例えば、冷蔵庫の断熱箱体の構成部材として用いられ、一方の面が庫外側、他方の面が庫内側となるように配置されるため、以下の測定でも、同様に周辺部分を折り曲げた形状で測定を行った。
The
上記構成の真空断熱体11によれば、外装体12を構成する外郭部材13の金属箔に用いたステンレス鋼箔15の熱伝導率は11.3kcal/mh℃であり、これを用いた真空断熱体11の初期の熱伝導率は、折り曲げ部分のヒートブリッジを含んで0.0021kcal/mh℃であった。
According to the vacuum
実施例2
本発明の実施例1と同様に、ステンレス鋼箔15に、アルミニウムを8質量%含有するステンレススチールにより真空断熱材を作製した。
Example 2
Similarly to Example 1 of the present invention, a vacuum heat insulating material was made of
該ステンレス鋼箔15の熱伝導率は9.8kcal/mh℃であり、これを用いた真空断熱体11の初期の熱伝導率は、折り曲げ部分ヒートブリッジを含んで0.0018kcal/mh℃であった。
The thermal conductivity of the
実施例3
本発明の第2の実施形態の具体例を図4に基づいて説明する。同図には完成状態でのパネル状の真空断熱体11を示しており、内部が0.001torr(1torr=約133.3224パスカルに相当)まで真空排気された密閉容器状の外装体12は、矩形状に形成された2枚の外郭部材13A、13Bをその周辺部で接合(接合幅15mm)することにより構成されている。上記外装部材13A、13Bは、共に非通気性のラミネートフィルムよりなるもので、プラスチックフィルム14の片面に通気性を遮断するための金属箔15を接着すると共に、その金属箔15の内側に熱可塑性樹脂からなるヒートシール層16を設けた3層構造となっており、当該外郭部材13A、13B間の接合は、ヒートシール層16どうしの熱圧着により行った。また、外装体12内には、断熱性を有する充填体17が収容されることで、図4(図1Aと同様の外観形状)に示す所望の形状に形成されている。
Example 3
A specific example of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The figure shows the panel-shaped vacuum
本実施例では、図4中の真空断熱体11の外装体12を構成する外郭部材13Aの金属箔15として、厚さが10μmでアルミニウムを5質量%含有するステンレス鋼箔15A(新日本製鉄株式会社製YUS205M1)を用いた。また、反対側を構成する外郭部材13Bの金属箔15として、厚さが6μmのアルミニウム箔15Bを用いた。かかる構成以外は、実施例1と同様にして、実施例1と同様の製造方法により本実施例2の真空断熱体11を作製した。
In the present embodiment, as the
該ステンレス鋼箔15Aの熱伝導率は11.3kcal/mh℃であり、またアルミニウム箔15Bの熱伝導率は、200kcal/mh℃であり、これらを用いた真空断熱体11の初期の熱伝導率は、折り曲げ部分ヒートブリッジを含んで0.0025kcal/mh℃であった。
The thermal conductivity of the
比較例1
比較例1として、図1の真空断熱体11の外装体12を構成する外郭部材13A及び13Bの金属箔15として、厚さ10μmのSUS304(概略組成18Cr−8Ni;アルミニウム含有率0質量%)ステンレス鋼箔15を用いた。かかる構成以外は、実施例1と同様にし、同様の製造方法により本比較例1の真空断熱体11を作製した。
Comparative Example 1
As Comparative Example 1, SUS304 (generally composition 18Cr-8Ni; aluminum content 0 mass%) stainless steel having a thickness of 10 μm is used as the
該ステンレス鋼箔15の熱伝導率は、16.3kcal/mh℃であり、これを用いた真空断熱体11の初期の熱伝導率は、折り曲げ部分ヒートブリッジを含んで0.0032kcal/mh℃であった。
The thermal conductivity of the
比較例2
比較例2として、図1の真空断熱体11の外装体12を構成する外郭部材13A及び13Bの金属箔15として、厚さ10μmのSUS430(概略組成18Cr;アルミニウム含有率0質量%)ステンレス鋼箔15を用いた。かかる構成以外は、実施例1と同様にし、同様の製造方法により本比較例2の真空断熱体11を作製した。
Comparative Example 2
As Comparative Example 2, as the
該ステンレススチール箔15の熱伝導率は、26.0kcal/mh℃であり、これを用いた真空断熱体11の初期の熱伝導率は、折り曲げ部分ヒートブリッジを含んで0.0045kcal/mh℃であった。
The thermal conductivity of the
比較例3
比較例3として、図1の真空断熱体11の外装体12を構成する外郭部材13A及び13Bの金属箔15として、厚さ6μmのアルミニウム箔15を用いた。かかる構成以外は、実施例1と同様にし、同様の製造方法により本比較例3の真空断熱体11を作製した。
Comparative Example 3
As Comparative Example 3, an
該アルミニウム箔15の熱伝導率は、200kcal/mh℃であり、これを用いた真空断熱体11の初期の熱伝導率は、折り曲げ部分のヒートブリッジを含んで0.0105kcal/mh℃であった。
The thermal conductivity of the
上記実施例1、2及び比較例1〜3の真空断熱体11の折り曲げ部分を含んだ熱伝導率の測定結果から明らかなように、外装体12の金属箔15として、アルミニウム箔や従来のステンレス鋼箔であるSUS304及びSUS430(Al含有せず)に比べて、本発明に係るアルミニウムを5質量%含有するステンレス鋼箔15を用いることで、真空断熱体11の当該熱伝導率を低くすることができる。このため、真空断熱体11を、例えば、冷蔵庫の断熱箱体の構成素材に利用する場合には、該ステンレス鋼箔15を介して、冷蔵庫の庫外側とされる一方の面(例えば、下面)から庫内側とされる他方の面(上面)へ伝わる熱量、すなわちヒートブリッジは、アルミニウム箔やアルミニウムを含有しないステンレス鋼箔を使用した場合に比べて小さくなる。即ち、より高い断熱性能を発揮することができる。
As is apparent from the measurement results of the thermal conductivity including the bent portions of the
11 真空断熱体、
12 外装体、
13(及び13A、13B) 外郭部材、
13a、13b、13c、13d 外郭部材の接合部(熱圧着シール部)
14 プラスチックフィルム、
15(及び15A) 金属箔ないしステンレススチール箔、
15B アルミニウム箔、
16 ヒートシール層、
17 断熱性を有する充填体、
18 通気性を有する袋体、
19 気体吸着性の低い断熱性を有する充填材。
11 Vacuum insulator,
12 exterior body,
13 (and 13A, 13B) outer member,
13a, 13b, 13c, 13d Joining part (thermocompression sealing part) of outer member
14 Plastic film,
15 (and 15A) metal foil or stainless steel foil,
15B aluminum foil,
16 heat seal layer,
17 Filling body having heat insulation properties,
18 Breathable bag body,
19 Filling material having low heat absorption properties with low gas adsorption.
Claims (6)
前記金属箔が、アルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔としたことを特徴とする真空断熱体。 Formed in a sealed container shape by joining outer members made of at least metal foil, and has an exterior body that is evacuated by discharging the air inside, and has a heat insulating property accommodated in the exterior body A filling body,
A vacuum heat insulator, wherein the metal foil is a stainless steel foil containing 3 to 10% by mass of aluminum.
前記金属箔のうち、少なくとも片側の金属箔がアルミニウムを3〜10質量%含有するステンレス鋼箔により形成したことを特徴とする真空断熱体。 Formed in a sealed container shape by joining outer members made of at least metal foil, and has an exterior body that is evacuated by discharging the air inside, and has a heat insulating property accommodated in the exterior body A filling body,
A vacuum heat insulating body, wherein at least one of the metal foils is formed of a stainless steel foil containing 3 to 10% by mass of aluminum.
(1)ヒートシール層、金属箔の2層構造材および(2)ヒートシール層、金属箔、表面保護層の3層構造材からなる群からそれぞれ選ばれてなるものであって、共にヒートシール層側を内側にして用いられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の真空断熱体。 Two outer members to be joined
(1) A heat seal layer and a metal foil two-layer structure material, and (2) a heat seal layer, a metal foil, and a three-layer structure material of a surface protective layer. The vacuum heat insulator according to any one of claims 1 to 4, wherein the vacuum heat insulator is used with the layer side inward.
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CN103759097A (en) * | 2014-01-08 | 2014-04-30 | 嘉兴环亚包装有限公司 | Vacuum insulation panel with low edge thermal bridge effect |
JP2016124186A (en) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Laminate and vacuum heat insulation material using the same |
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EP3327387A4 (en) * | 2015-10-26 | 2018-10-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vacuum insulation material, vacuum insulation material manufacturing method, and refrigerator including vacuum insulation material |
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2004
- 2004-04-28 JP JP2004134274A patent/JP2005315346A/en active Pending
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