JP2006118638A - 真空断熱材と断熱箱体 - Google Patents

Abstract

【課題】芯材が多様な形状を有する真空断熱材を、必要とする用途に容易に適用でき、真空断熱材による被覆率を大きくすることが可能である真空断熱材を提供する。
【解決手段】芯材２に切り欠き８が存在する真空断熱材１で、切り欠き８に沿って折り曲げることにより、折り曲げ後の真空断熱材の形状が、芯材２の形状に近くなる。使用目的に即した形状に切り欠き８を設けた真空断熱材１をひれ折りすることにより、ひれ折り後の真空断熱材が使用目的に即した形状になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空断熱材と、その真空断熱材を用いた断熱箱体に関するものである。

従来、外周にひれ部を有する真空断熱材は、用途によっては、ひれ部を折り曲げている（例えば、特許文献１参照）。

図９、図１０は特許文献１に記載された従来の真空断熱材１を示すものである。図９に示すように、従来の真空断熱材１は、芯材２を外被材３で覆って外被材３の内部を減圧してなり、間に芯材２を挟まない外被材３のみからなるひれ部を芯材２の外周に有する。

外被材３は、外被材トップシール側４、外被材サイドシール側５ａ、外被材サイドシール側５ｂ、外被材ボトムシール側６、外被材芯材部（図示せず）とからなる。

そして、図１０に示すように、外被材３の各ひれ部（外被材トップシール側４、外被材サイドシール側５ａ、外被材サイドシール側５ｂ、外被材ボトムシール側６）を折り曲げて外被材芯材部に固定して、ひれ折りされた真空断熱材７を得る。
特公昭６４−４１１１号公報

しかしながら、上記従来の真空断熱材は、芯材の形状が長方形であるため、ひれ折りをした後の真空断熱材７の形状も長方形であった。このため、複雑な形状の断熱材を必要とする用途には適用が困難であり、適用することができる場合であっても、真空断熱材による被覆率を大きくすることができないという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、芯材が多様な形状を有する真空断熱材を、必要とする用途に容易に適用でき、真空断熱材による被覆率を大きくすることが可能である真空断熱材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、芯材を外被材で覆って前記外被材の内部を減圧してなり間に前記芯材を挟まない前記外被材のみからなるひれ部を前記芯材の外周に有する真空断熱材であって、前記芯材に切り欠きを設け、前記切り欠き部に隣接するひれ部を内側に折り曲げたのである。

これによって、ひれ折りをした真空断熱材を多様な形状にすることができ、真空断熱材を、複雑な形状が必要な用途に適用することが可能となり、真空断熱材による被覆率を大きくすることができる。

本発明によれば、芯材に切り欠きを設けた真空断熱材に対して、容易にひれ折りでき、多様な形状かつ長期信頼性が高い真空断熱材を得ることができる。

請求項１に記載の真空断熱材の発明は、芯材を外被材で覆って前記外被材の内部を減圧してなり間に前記芯材を挟まない前記外被材のみからなるひれ部を前記芯材の外周に有する真空断熱材であって、前記芯材に切り欠きを設け、前記切り欠き部に隣接するひれ部を内側に折り曲げたものであり、ひれ折り後の真空断熱材を切り欠きを有する形状にすることができ、断熱面の一部に障害物が有する場合においても使用することができる真空断熱材を得ることができる。

請求項２に記載の真空断熱材の発明は、請求項１に記載の発明において、芯材の切り欠きをボトムシール側に位置させ、前記切り欠き部に隣接するひれ部を内側へ折り返してから前記切り欠き部を除く各辺のひれ部を内側へ折り返したものである。

一般に、この種の外周にひれを有する真空断熱材は、ボトムと両サイドの三方をシールした袋状の外被材の中に芯材を挿入し、外被材の内部を減圧して、開口部（トップ）をシールするものであり、芯材を挿入する前にシールされるボトムシール側のひれは、芯材を挿入した後にシールされるトップシール側のひれに比べて短いため、折り返されたひれが、はみ出しにくく、折り曲げを容易にすることができる。

また、初めに切り欠き部を折ることにより、切り欠き部を折り曲げる際の外被材の重なりが少ないため、ひれ折り部に加わるストレスが小さくなり、ラミネート構造の外被材のガスバリア層のクラックの発生を抑制することができ、長期信頼性が高い真空断熱材を得ることができる。

請求項３に記載の真空断熱材の発明は、請求項１に記載の発明において、芯材の切り欠きをボトムシール側に位置させ、前記切り欠き部を除く各辺のひれ部を内側へ折り返してから前記切り欠き部に隣接するひれ部を内側へ折り返したものであり、折り返されたひれが、はみ出しにくく、折り曲げを容易にすることができる。

また、切り欠き部を除く各辺を先に折るため、切り欠き部を折る際にひれがまとまりやすいため、ひれ折り工程においてテープで固定する部分を少なくできるため、ひれ折り工程が容易になる。

請求項４に記載の真空断熱材の発明は、請求項１に記載の発明において、芯材の切り欠きをトップシール側に位置させ、前記切り欠き部に隣接するひれ部は、前記切り欠き部に沿って斜めに溶着して前記斜めに溶着した部分の外側を切断し、各辺のひれ部を内側へ折り返したものであり、折り返されたひれがはみ出しにくく、ひれ折り後の真空断熱材の形状が、芯材の形状に近くなりやすい。

また、切り欠き部のひれを折る必要がないため、折り曲げ部に加わるストレスが小さくなり、ガスバリア層のクラックの発生を抑制することができ、長期信頼性が高い真空断熱材を得ることができる。

請求項５に記載の真空断熱材の発明は、請求項１に記載の発明において、芯材の切り欠きをトップシール側に位置させ、前記切り欠き部を除く各辺のひれ部を内側へ折り返してから前記切り欠き部に隣接するひれ部を内側へ折り返したものであり、折り返されたひれが、はみ出しにくく、ひれ折り後の真空断熱材の形状が、芯材の形状に近くなりやすい。また、真空断熱材作製後の熱溶着工程を経ないため、コストを低く抑えることができる。

請求項６に記載の断熱箱体の発明は、外箱と内箱との間に請求項１から５のいずれか一項に記載の真空断熱材を設置し、前記外箱と前記内箱と前記真空断熱材によって形成される空間に発泡断熱材を充填したものであり、外箱と内箱の間の空間に障害物が存在する場合においても、真空断熱材が被覆する割合が大きくすることができ、断熱効果が大きい断熱箱体を得ることができる。

本発明の真空断熱材には、無機繊維を成形したボード状芯材とラミネート構成の外被材を用いることができる。

無機繊維としては、グラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、炭化ケイ素繊維等特に指定するものではない。また、ボード状に加熱加圧成形する時には、取り扱い性向上のためバインダーを使用しても良い。

ラミネート構成の外被材において、ガスバリア層を保護する層としては、耐衝撃性、耐屈曲性や引張強度など様々な機械的特性に優れているナイロンフィルムが使用され、その種類としては、ナイロン−６、ナイロン−６．６、ＭＸＤナイロン等があり、特に指定するものではないが、芳香族系ナイロンを使用するとガスバリア性をより向上させることができる。

また、ナイロンフィルムの形態としては、単層ナイロンフィルム、異種のナイロンを共押出し加工した多層ナイロンフィルムなどがあるが、特に指定するものではない。

ナイロンフィルムの他にもポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルムの延伸加工品などが利用でき、ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いると水蒸気バリア性を向上させることができる。

ラミネート構成の外被材のガスバリア層としては、金属箔が最も適しているが、金属または金属酸化物、あるいはダイヤモンドライクカーボンを蒸着したプラスチックフィルム等を用いることもでき、ガス透過を低減する目的で用いるものであれば特に指定するものではない。

金属箔としては、アルミニウム、ステンレス、鉄等を用いることができるが、特に指定するものではない。

プラスチックフィルムヘの金属蒸着の材料は、アルミニウム、コバルト、ニッケル、亜鉛、銅、銀、あるいは、それらの混合物等を用いることができるが、特に指定するものではない。

また、プラスチックフィルム上への金属酸化物蒸着の材料は、シリカ、アルミナ等を用いることができるが、特に指定するものではない。

外被材の熱溶着層は、外被材を構成するフィルムの中で最もガス透過度が大きい部分であり、熱溶着層の性質は真空断熱材の経時断熱性能に大きく影響する。熱溶着層の厚さは、減圧封止工程における封止品質の安定性や、熱溶着部端面からのガス侵入の抑制や、ガスバリア層として金属箔を使用した場合における熱伝導による表面からのヒートリークを考慮すると、２５μｍ〜６０μｍが適している。

熱溶着層の材料としては、無延伸ポリプロピレンフィルム、高密度ポリエチレンフィルム、直鎖状低密度ポリエチレンフィルム等を用いることができ、特に指定するものではないが、耐突き刺レ性に優れた無延伸ポリプロピレンフィルムを用いるのがより効果的である。

また、外被材の袋形状は、四方シール袋、ガゼット袋、三方シール袋、ピロー袋、センターテープシール袋等があるが、特に指定するものではない。

また、真空断熱材の初期断熱性能および経時断熱性能をより一層向上させる場合は、ガス吸着剤や水分吸着剤等のゲッター物質を使用することも可能である。

その吸着機構は、物理吸着、化学吸着、および吸蔵、収着等のいずれでもよいが、非蒸発型ゲッターとして作用する物質が良好である。

具体的には、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等の物理吸着剤である。

化学吸着剤としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物や、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物等が利用でき、特に、酸化リチウム、水酸化リチウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化バリウム、水酸化バリウムが効果的に作用する。

また、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化カルシウム、炭酸リチウム、不飽和脂肪酸、鉄化合物等も効果的に作用する。

また、バリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム等の物質を単独、もしくは合金化したゲッター物質を適用するのがより効果的である。

さらには、このようなゲッター物質を少なくとも窒素、酸素、水分、二酸化炭素を吸着除去するため、種々混合して適用することも可能である。真空断熱材の製造方法は、まず外被材を作製し、その後、外被材中に芯材を挿入し内部を減圧し封止してもよく、あるいは、減圧槽中に芯材とロール状あるいはシート状のラミネートフィルムからなる外被材を設置し、ロール状あるいはシート状の外被材を芯材に沿わせた状態にしてから外被材を熱溶着することにより、真空断熱材を作製してもよく、特に指定するものではない。

以下、本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発明が限定されるものではない。また、従来例と同一構成には、同一符号を記して詳細な説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における真空断熱材１の正面図を示すものである。

図１に示すように、本実施の形態の真空断熱材１は、芯材２、外被材３から構成されている。芯材２は、グラスウールを１４０℃の乾燥炉で１時間乾燥したものを使用した。外被材２は、ナイロンフィルム、ナイロンフィルム、アルミニウム箔、直鎖状低密度ポリエチレンフィルムで構成されている。外被材３を三方シールにより製袋し、芯材２を挿入後減圧を行い熱溶着によりシールをした。

図１において、切り欠き８は、芯材２のボトム部の一部を切り欠いたものである。

切り欠き８の部分のひれを切り欠きに沿って内側に折り曲げ、外被材サイドシール側５ａ，ｂを芯材２の辺に沿って折り曲げ、外被材トップシール側４を芯材２の辺に沿って折り曲げ、外被材ボトムシール側６を芯材２の辺に沿って折り曲げることにより、図２に示すようにひれ折り後の真空断熱材９の形状が、芯材２の形状に近くなる。

切り欠き８の部分のひれを先に折り曲げているため、この部分に加わるストレスが小さく、このようにひれ折りされた真空断熱材は、外被材３のガスバリア層のクラックの発生を抑制することができ、長期信頼性が高くなる。

本実施の形態１における真空断熱材１の初期熱伝導率は、０．００２５Ｗ／ｍＫであった。また、１ヶ月経過後の熱伝導率は０．００２５Ｗ／ｍＫであり、断熱性能の劣化は認められなかった。

（実施の形態２）
図３は、本実施の形態２における真空断熱材１の正面図を示すものである。

図３に示すように、本実施の形態の真空断熱材１は、芯材２、外被材３から構成されている。芯材２は、グラスウールを１４０℃の乾燥炉で１時間乾燥したものを使用した。外被材３は、ナイロンフィルム、ナイロンフィルム、アルミニウム箔、直鎖状低密度ポリエチレンフィルムで構成されている。外被材３を三方シールにより製袋し、芯材２を挿入後減圧を行い熱溶着によりシールをした。

図３において、切り欠き１０は、芯材２のボトム部の一部を切り欠いたものである。

外被材サイドシール側５ａ，ｂを芯材２の辺に沿って折り曲げ、外被材トップシール側４を芯材２の辺に沿って折り曲げ、外被材ボトムシール側６を芯材２の辺に沿って折り曲げ、切り欠き１０の部分のひれを切り欠きに沿って内側に折り曲げることにより、折り曲げられたひれがはみ出さず、図４に示すようにひれ折り後の真空断熱材１１の形状が芯材２の形状に近くなる。

本実施の形態では、切り欠き１０の部分のひれを、外被材サイドシール側５ａ，ｂ、外被材トップシール側４、外被材ボトムシール側６より後に折り曲げるため、切り欠き１０の部分のひれを折り曲げる際に使用する固定部材（図示せず）が少なくてすみ、ひれ折り工程が簡略化された。

本実施の形態２における真空断熱材１の初期熱伝導率は、０．００２５Ｗ／ｍＫであった。また、１ヶ月経過後の熱伝導率は０．００２６Ｗ／ｍＫであった。

（実施の形態３）
図５は、本実施の形態３における真空断熱材１の正面図を示すものである。

図５に示すように、本実施の形態の真空断熱材１は、芯材２、外被材３から構成されている。芯材２は、グラスウールを１４０℃の乾燥炉で１時間乾燥したものを使用した。外被材３は、ナイロンフィルムは、ナイロンフィルムは、アルミニウム箔、直鎖状低密度ポリエチレンフィルムで構成されている。外被材３を三方シールにより製袋し、芯材２を挿入後減圧を行い熱溶着によりシールをした。

図５において、切り欠き１２は芯材２のトップ部の一部を切り欠いたものである。

図６に、切り欠き１２に沿って熱溶着したのち外側を切断した後ひれ折りを行った真空断熱材１３示す。図５に示されている真空断熱材１の外被材サイドシール側５ａ，ｂを芯材２の辺に沿って折り曲げ、外被材ボトムシール側６を芯材２の辺に沿って折り曲げ、外被材トップシール側４を芯材２の辺に沿って折り曲げることにより真空断熱材１３の形状が芯材２の形状に近くなる。

本実施の形態３における芯材２の切り欠きは大きいため、より多様な形状の空間に適用することができる。

本実施の形態では、切り欠き部のひれを切断してから、ひれ折りをしているため、外被材３に生じる折り曲げコーナーに加わるストレスは、従来のひれ折り方法で折り曲げ部に加わるストレスと同じであり、芯材２に切り欠きが存在することによる信頼性の低下が無い。

本実施の形態３における真空断熱材１の初期熱伝導率は、０．００２５Ｗ／ｍＫであった。また、１ヶ月経過後の熱伝導率は０．００２５Ｗ／ｍＫであり、断熱性能の劣化は認められなかった。

（実施の形態４）
図７は本実施の形態４における真空断熱材の正面図を示すものである。

図７に示すように、本実施の形態の真空断熱材１は、芯材２、外被材３から構成されている。芯材２は、グラスウールを１４０℃の乾燥炉で１時間乾燥したものを使用した。外被材３は、ナイロンフィルム、ナイロンフィルム、アルミニウム箔、直鎖状低密度ポリエチレンフィルムで構成されている。外被材３を三方シールにより製袋し、芯材２を挿入後減圧を行い熱溶着によりシールをした。

図７において、切り欠き１４は芯材２のトップ部の一部を切り欠いたものである。

外被材サイドシール側５ａ，ｂを芯材２の辺に沿って折り曲げ、外被材トップシール側４を芯材２の辺に沿って折り曲げ、外被材ボトムシール側６を芯材２の辺に沿って折り曲げ、切り欠き１４の部分のひれを折り曲げることにより、真空断熱材の形状が芯材の形状に近くなる。切り欠き１４を熱溶着し切断する工程を経ないため、低コストでひれ折りを行うことができる。

本実施の形態４における真空断熱材１の初期熱伝導率は、０．００２５Ｗ／ｍＫであった。また、１ヶ月経過後の熱伝導率は０．００２６Ｗ／ｍＫであった。

（実施の形態５）
図８は本実施の形態５における冷蔵庫（断熱箱体）の概略断面図を示すものである。

図８に示すように、本実施の形態の冷蔵庫は、外箱１５、内箱（図示せず）、真空断熱材１６、発泡ウレタン（発泡断熱材）１７、コンプレッサー１８とを備えている。真空断熱材１６は、外箱１５と内箱の間の空間に設置され、残りの空間部が発泡ウレタン１７で満たされている。

真空断熱材１６は、芯材のボトム部が切り欠かれた真空断熱材をひれ折りしたものである。この切り欠きにより、真空断熱材１６の設置がコンプレッサー１８により阻害されること無く、真空断熱材による被覆率が大きくなっている。

従って、この断熱箱体を用いた冷蔵庫の消費電力を測定したところ、長方形の芯材を有する真空断熱材をひれ折りした真空断熱材を用いた冷蔵庫より２パーセント消費電力を低減することができた。

以上のように、本発明は、多様な形状を有する真空断熱材を効果的にひれ折りすることができ、芯材の形に近い真空断熱材を得ることができるので、冷蔵庫のほか様々な形状の面に対して適用でき、自動販売機等の用途にも測定できる。

本発明の実施の形態１における真空断熱材の正面図 本発明の実施の形態１における真空断熱材のひれ折りを行った後の正面図 本発明の実施の形態２における真空断熱材の正面図 本発明の実施の形態２における真空断熱材のひれ折りを行った後の正面図 本発明の実施の形態３における真空断熱材の正面図 本発明の実施の形態３における切り欠きに添って熱溶着したのち外側を切断した真空断熱材の正面図 本発明の実施の形態４における真空断熱材の正面図 本発明の実施の形態５における冷蔵庫の概略断面図 従来の真空断熱材の正面図 従来の真空断熱材のひれ折りを行った後の正面図

符号の説明

１ 真空断熱材
２ 芯材
３ 外被材
４ 外被材トップシール側
５ａ，５ｂ 外被材サイドシール側
６ 外被材ボトムシール側
８ 切り欠き
９ ひれ折り後の真空断熱材
１０ 切り欠き
１１ ひれ折り後の真空断熱材
１２ 切り欠き
１３ ひれ折り後の真空断熱材
１４ 切り欠き
１５ 外箱
１６ 真空断熱材
１７ 発泡ウレタン（発泡断熱材）

Claims (6)

1. 芯材を外被材で覆って前記外被材の内部を減圧してなり間に前記芯材を挟まない前記外被材のみからなるひれ部を前記芯材の外周に有する真空断熱材であって、前記芯材に切り欠きを設け、前記切り欠き部に隣接するひれ部を内側に折り曲げた真空断熱材。
2. 芯材の切り欠きをボトムシール側に位置させ、前記切り欠き部に隣接するひれ部を内側へ折り返してから前記切り欠き部を除く各辺のひれ部を内側へ折り返した請求項１に記載の真空断熱材。
3. 芯材の切り欠きをボトムシール側に位置させ、前記切り欠き部を除く各辺のひれ部を内側へ折り返してから前記切り欠き部に隣接するひれ部を内側へ折り返した請求項１に記載の真空断熱材。
4. 芯材の切り欠きをトップシール側に位置させ、前記切り欠き部に隣接するひれ部は、前記切り欠き部に沿って斜めに溶着して前記斜めに溶着した部分の外側を切断し、各辺のひれ部を内側へ折り返した請求項１に記載の真空断熱材。
5. 芯材の切り欠きをトップシール側に位置させ、前記切り欠き部を除く各辺のひれ部を内側へ折り返してから前記切り欠き部に隣接するひれ部を内側へ折り返した請求項１に記載の真空断熱材。
6. 外箱と内箱との間に請求項１から５のいずれか一項に記載の真空断熱材を設置し、前記外箱と前記内箱と前記真空断熱材によって形成される空間に発泡断熱材を充填した断熱箱体。

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