JP2006316873A - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱材製造時におけるシワの発生やシール不良を低減し製造品質に優れた、適用性の高い真空断熱材を提供する。
【解決手段】外被材５上の予めシワの発生が懸念される部位に貫通孔６を設けて真空断熱材３を製造し、その後、貫通孔６周辺部に加熱部材を押し当て、突起部が形成されるよう押圧することで真空断熱材３を得る。これにより、芯材４の厚みに起因する外被材５のよれを貫通孔６周辺部で吸収することができる。さらに加熱部材を押し当てることで外被材５表面のシワを解消することができる。従って、比較的厚みのある芯材４を使用した場合であっても、芯材４の際まで確実に熱溶着することができる。また、複数個の芯材４による真空断熱材３についても外被材５表面へのシワの発生を抑制することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、製品品質に優れた真空断熱材に関するものである。

近年、地球環境保護の観点より、家電製品及び各種産業機器などの省エネルギー化は緊急に取り組むべき課題となっている。この解決方法の一つとして、不要な熱の出入りを防ぐ目的での高性能な断熱材の適用がある。

高性能な断熱材としては、多孔質構造の芯材をアルミ箔ラミネートフィルムで覆って内部を減圧し、封止した真空断熱材がある。真空断熱材は一般的な断熱材である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（例えば、特許文献１参照）。

また真空断熱材の適用性を高めるため、外被材が芯材形状に沿うように芯材の際まで熱溶着された真空断熱材が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

この真空断熱材は、熱溶着層を有するガスバリア性の外被材の熱溶着層同士を対向させた間に板状の芯材を配置し、減圧下で前記外被材の間に前記芯材がある部分を含めて弾性体で構成された熱板で加熱加圧して製造される。

図６、図７は特許文献２に記載された従来の真空断熱材を示す平面図である。この真空断熱材は、図６に示すように、真空断熱材１の外形を芯材２の形状（図６では八角形）と同様の形状にすることが可能であり、また、図７に示すように真空断熱材１の芯材２を複数個（図７では９個）とし、複数個（９個）の芯材２を格子状に３行３列に配列することで、芯材２間が折り曲げ部となり柔軟性を発現させることが可能である。更には、取り扱い時に異物と接触して、芯材２を密封した外被材に孔があいても、孔に対応する芯材２の部分の真空度が低下するだけで、全体としての断熱性能低下は抑制することができる。
特公平２−５４４７９号公報 特開２００４−１９７９３５号公報

しかしながら、特許文献２に開示された真空断熱材１は、外被材の間に芯材２がある部分を含めて弾性体で構成された熱板で加熱加圧することにより外被材を熱溶着する。ここで比較的に厚みのある芯材２を使用した場合は、加圧の不足や外被材の伸びが不十分であること等により芯材２周辺部の外被材にシワが発生し、芯材形状に沿った芯材の際までの熱溶着が困難である。

さらに３つ以上の芯材２に囲まれた部分の外被材の表面はシワが発生しやすく、熱溶着が不完全となる懸念がある。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、真空断熱材製造時におけるシワの発生やシール不良を低減し製造品質に優れた、適用性の高い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の真空断熱材は、外被材上の予めシワの発生が懸念される部位に、貫通孔と、一方の面に凸となり他方の面に凹となる前記貫通孔の縁を頂とする、加熱プレス加工による突起部を設けるのである。

これにより、芯材の厚みに起因する外被材のよれを貫通孔周辺部で吸収することができる。さらに加熱プレス加工により外被材表面のシワを解消することができる。

従って、比較的厚みのある芯材を使用した場合であっても、芯材の際まで確実に熱溶着することができる。また、複数個の芯材による真空断熱材についても外被材表面へのシワの発生を抑制することが可能となる。

本発明の真空断熱材は、比較的厚みのある芯材や複数個の芯材を使用した場合であっても、外被材表面へのシワの発生を抑制することができ、芯材の際まで熱溶着の範囲が広がりシール性をより向上させることができる。これにより芯材形状に沿った芯材の際までの熱溶着が可能となり、任意形状の真空断熱材や複数個の芯材で構成される真空断熱材を製造することを容易にし、真空断熱材の品質を向上できる。

請求項１に記載の真空断熱材の発明は、熱溶着層同士が対向する外被材の間に芯材が減圧密封されて成り、対向する前記熱溶着層同士が密着している部分が前記芯材形状に沿うように前記芯材の際まで熱溶着されている真空断熱材において、前記芯材の角部近傍で且つ前記芯材から所定間隔離れた前記外被材上の前記熱溶着層同士が熱溶着された部位に、貫通孔と、一方の面に凸となり他方の面に凹となる前記貫通孔の縁を頂とする、加熱プレス加工による突起部が設けられているものである。

貫通孔を外被材を熱溶着する前に設ける場合は、貫通孔を外被材を熱溶着した後で設ける場合と較べて、２枚の外被材の貫通孔の位置合わせと、貫通孔と芯材との間に所定の間隔ができるように外被材と芯材との相対的な位置決めとを厳密に行う必要があるが、熱溶着時に、芯材の厚みに起因する外被材のよれを貫通孔周辺部で吸収することができ、シワの発生を抑制することができる。さらに仕上げとして、一方の面に凸となり他方の面に凹となる前記貫通孔の縁を頂とする、加熱プレス加工による突起部を設けることにより、貫通孔周辺部で吸収しきれなかったシワを伸ばすことができ、外被材表面のシワを解消することができる。

貫通孔を外被材を熱溶着した後で設ける場合は、貫通孔を外被材を熱溶着する前に設ける場合と較べて、熱溶着時に、芯材の厚みに起因する外被材のよれを貫通孔周辺部で吸収することができず、貫通孔のみでシワの発生を抑制することができないが、芯材の周囲の熱溶着の状態を考慮して、貫通孔を設ける位置や貫通孔の大きさを調節することができ、また、貫通孔と突起部を連続的に設けたり、貫通孔と突起部の位置のずれを最小限にすることが可能である。なお、加熱プレス加工による突起部を設けることにより、貫通孔の周囲のシワは伸ばすことができる。

なお、加熱プレス加工は、凸面が貫通孔より大きい加熱可能な凸型金型と、凹面が貫通孔より大きく凸型金型と合致する加熱可能な凹型金型とを使って、貫通孔と凸型金型と凹型金型とを位置合わせした後、加熱された凹型金型を貫通孔の周囲に当接させた状態で、凹型金型の反対側から貫通孔の縁に加熱された凸型金型を押し当てることにより、行うことができる。ここで、凸面は、円錐の側面や、球面の一部とすることができる。

請求項２に記載の真空断熱材の発明は、熱溶着層同士が対向する外被材の間に複数の芯材が互いに所定間隔離れて減圧密封されて成り、対向する前記熱溶着層同士が密着している部分がそれぞれの前記芯材形状に沿うように前記芯材の際まで熱溶着されている真空断熱材において、３つ以上の前記芯材に囲まれ且つ各前記芯材から所定間隔離れた前記外被材上の前記熱溶着層同士が熱溶着される部位に、貫通孔と、一方の面に凸となり他方の面に凹となる前記貫通孔の縁を頂点とする、加熱プレス加工による突起部が設けられているものである。

ところで、真空断熱材が外被材の間に複数の芯材を互いに所定間隔離して減圧密封したものである場合は、外被材における３つ以上の芯材に囲まれた部位に特にシワが発生しやすいが、上記構成により、請求項１に記載の発明と同様の作用により、外被材における３つ以上の芯材に囲まれた部位のシワを伸ばして、外被材表面のシワを解消することができる。

請求項３に記載の真空断熱材の発明は、請求項２に記載の発明において、貫通孔が複数個あり、前記貫通孔が２種類以上の形状および大きさであるものであり、芯材の形状や配置パターンに応じた適切な貫通孔とすることで、シワの発生を効果的に防ぐことができる。

請求項４に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、外被材における突起部以外で熱溶着層同士が熱溶着された部位を基準として、前記突起部の高さが、芯材が密封されている芯材部の高さよりも低いものであり、芯材を内包する平面部を被適用体に対して容易に貼り付けることが可能となる。

請求項５に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、突起部における外被材の熱溶着層の厚みが、前記突起部以外の部分における外被材の熱溶着層の厚みよりも薄いものである。

一般的に熱溶着層は、外被材の他の層よりもガスバリア性が劣っているので、突起部における外被材の熱溶着層の厚みを、突起部以外の部分における外被材の熱溶着層の厚みよりも薄くすることにより、貫通孔の縁から真空断熱材内部への空気侵入量を低減することができ、真空度低下による断熱性能の経時劣化を抑制することが可能となる。

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が、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によって本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平面図、図２は同実施の形態の真空断熱材の製造工程を示す断面斜視図、図３は同実施の形態の真空断熱材の断面図、図４は同実施の形態の真空断熱材の突起部の断面図である。

図に示すように、本実施の形態の真空断熱材３は、略四角形の繊維体からなる厚さ１０ｍｍの複数（図１では９個）の芯材４を、ガスバリア性を有する外被材５で覆い、外被材５の内部を減圧している。

本実施の形態の真空断熱材３は、熱溶着層９同士が対向する外被材５の間に複数（９個）の芯材４が（３行３列の格子状に）互いに所定間隔離れて減圧密封されて成り、対向する熱溶着層９同士が密着している部分がそれぞれの芯材４の形状に沿うように芯材４の際まで熱溶着されており、４つの芯材４の角部が突き合わされ、４つ（３つ以上）の芯材４に囲まれ且つ各芯材４から所定間隔離れた外被材５上の熱溶着層９同士が熱溶着される部位に、貫通孔６と、一方の面に凸となり他方の面に凹となる貫通孔６の縁を頂点とする、加熱プレス加工による突起部８が設けられている。

また、図３に示すように、外被材５における突起部８以外で熱溶着層９同士が熱溶着された部位を基準として、突起部８の高さが、芯材４が密封されている芯材部の高さよりも低くなっている。

また、突起部８における外被材５の熱溶着層９の厚みが、突起部８以外の部分における外被材５の熱溶着層９の厚みよりも薄くなっている。

ここで、芯材４に使用する材料は、気相比率が９０％前後の多孔体を板状に加工したものであればよく、工業的に利用できるものとして、粉体、発泡体および繊維体等があり、その使用用途や必要特性に応じて公知の材料を利用することができる。

このうち、粉体としては、無機系、有機系、およびこれらの混合物があり、工業的には乾式シリカ、湿式シリカ、パーライト等を主成分とするものが利用できる。

発泡体としては、ウレタンフォーム、スチレンフォーム、フェノールフォーム等の連続気泡体が利用できる。

また、繊維体としては、無機系、有機系、およびこれらの混合物があるが、断熱性能の観点から無機繊維が有利である。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、ロックウール等の公知の材料を利用できる。

また、これらの発泡体、粉体、および繊維体等の混合物も利用することができる。

本実施の形態における真空断熱材３の芯材４の形状は略四角形であるが、特に四角形である必要はなく、三角形、多角形、円形、Ｌ型、およびこれらの組み合わせからなる任意形状を選定できる。

本実施の形態における真空断熱材３は、図２に示すように、芯材４の形状に沿うように熱溶着させた後、貫通孔６周辺の上下に凹型と凸型の加熱部材７をセットし、外被材５に押し当てることで得られる。これにより、外被材５の貫通孔６周辺部に突起部８が形成される。

図４に示すように、外被材５はガスバリア性を有し、最内層は熱溶着層９で構成されており、貫通孔６周辺を加熱部材７で押し当てることで突起部８における熱溶着層９の厚みを薄くしている。

以上のように、本実施の形態における真空断熱材３は、熱溶着層９同士が対向する外被材５の間に複数（９個）の芯材４が（３行３列の格子状に）互いに所定間隔離れて減圧密封されて成り、対向する熱溶着層９同士が密着している部分がそれぞれの芯材４の形状に沿うように芯材４の際まで熱溶着されており、４つの芯材４の角部が突き合わされ、４つ（３つ以上）の芯材４に囲まれ且つ各芯材４から所定間隔離れた外被材５上の熱溶着層９同士が熱溶着される部位に、貫通孔６と、一方の面に凸となり他方の面に凹となる貫通孔６の縁を頂点とする、加熱プレス加工による突起部８が設けられている。

貫通孔６を外被材５を熱溶着する前に設ける場合は、貫通孔６を外被材５を熱溶着した後で設ける場合と較べて、２枚の外被材５の貫通孔６の位置合わせと、貫通孔６と芯材４との間に所定の間隔ができるように外被材５と芯材４との相対的な位置決めとを厳密に行う必要があるが、熱溶着時に、芯材４の厚みに起因する外被材５のよれを貫通孔６周辺部で吸収することができ、シワの発生を抑制することができる。さらに仕上げとして、一方の面に凸となり他方の面に凹となる貫通孔６の縁を頂とする、加熱プレス加工による突起部８を設けることにより、貫通孔６周辺部で吸収しきれなかったシワを伸ばすことができ、外被材５表面のシワを解消することができる。

貫通孔６を外被材５を熱溶着した後で設ける場合は、貫通孔６を外被材５を熱溶着する前に設ける場合と較べて、熱溶着時に、芯材４の厚みに起因する外被材５のよれを貫通孔６周辺部で吸収することができず、貫通孔６のみでシワの発生を抑制することができないが、芯材４の周囲の熱溶着の状態を考慮して、貫通孔６を設ける位置や貫通孔６の大きさを調節することができ、また、貫通孔６と突起部８を連続的に設けたり、貫通孔６と突起部８の位置のずれを最小限にすることが可能である。なお、加熱プレス加工による突起部８を設けることにより、貫通孔６の周囲のシワは伸ばすことができる。

なお、加熱プレス加工は、凸面が貫通孔より大きい加熱可能な凸型金型（加熱部材）７と、凹面が貫通孔より大きく凸型金型（加熱部材）７と合致する加熱可能な凹型金型（加熱部材）７とを使って、貫通孔６と凸型金型（加熱部材）７と凹型金型（加熱部材）７とを位置合わせした後、加熱された凹型金型（加熱部材）７を貫通孔６の周囲に当接させた状態で、凹型金型（加熱部材）７の反対側から貫通孔６の縁に加熱された凸型金型（加熱部材）７を押し当てることにより、行うことができる。ここで、凸面は、円錐の側面や、球面の一部とすることができる。

ところで、真空断熱材３が外被材５の間に複数の芯材４を互いに所定間隔離して減圧密封したものである場合は、外被材５における３つ以上（４つ）の芯材４に囲まれた部位に特にシワが発生しやすいが、上記構成により、外被材５における３つ以上（４つ）の芯材４に囲まれた部位のシワを伸ばして、外被材５表面のシワを解消することができる。

また、図３に示すように、外被材５における突起部８以外で熱溶着層９同士が熱溶着された部位を基準として、突起部８の高さが、芯材４が密封されている芯材部の高さよりも低くなっているので、芯材４を内包する平面部を被適用体に対して容易に貼り付けることが可能となる。

一般的に熱溶着層９は、外被材５の他の層よりもガスバリア性が劣っているので、突起部８における外被材５の熱溶着層９の厚みを、突起部８以外の部分における外被材５の熱溶着層９の厚みよりも薄くすることにより、貫通孔６の縁から真空断熱材３内部への空気侵入量を低減することができ、真空度低下による断熱性能の経時劣化を抑制することが可能となる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２における真空断熱材の平面図である。

本実施の形態の真空断熱材１０は、図５に示すように、右側の３つの芯材が横長になっており、真空断熱材１０の外被材５に２種類の貫通孔６ａ，６ｂが設けられている。貫通孔６ａ，６ｂは、貫通孔６ａが円形、貫通孔６ｂが横長の楕円形であり、周辺の芯材４の形状や配置パターンに応じた形状および大きさとなっている。その他の構成は実施の形態１と同じである。

以上のように、本実施の形態における真空断熱材１０は、貫通孔６ａ，６ｂが複数個あり、貫通孔６ａ，６ｂが２種類の形状および大きさであるものであり、芯材４の形状や配置パターンに応じた適切な貫通孔６ａ，６ｂとすることで、シワの発生を効果的に防ぐことができる。

以上のように本発明にかかる真空断熱材は、比較的に厚みのある芯材を使用した場合であっても、シワの発生やシール不良を抑制した製造品質に優れた適用性の高い真空断熱材を提供することができるために、広範な断熱の用途に対応することが可能である。

本発明の実施の形態１における真空断熱材の平面図 同実施の形態における真空断熱材の製造工程を示す断面斜視図 同実施の形態における真空断熱材の断面図 同実施の形態における真空断熱材の突起部の断面図 本発明の実施の形態２における真空断熱材の平面図 従来の真空断熱材の平面図 別の従来の真空断熱材の平面図

符号の説明

３，１０ 真空断熱材
４ 芯材
５ 外被材
６，６ａ，６ｂ 貫通孔
８ 突起部
９ 熱溶着層

Claims (5)

1. 熱溶着層同士が対向する外被材の間に芯材が減圧密封されて成り、対向する前記熱溶着層同士が密着している部分が前記芯材形状に沿うように前記芯材の際まで熱溶着されている真空断熱材において、前記芯材の角部近傍で且つ前記芯材から所定間隔離れた前記外被材上の前記熱溶着層同士が熱溶着された部位に、貫通孔と、一方の面に凸となり他方の面に凹となる前記貫通孔の縁を頂とする、加熱プレス加工による突起部が設けられている真空断熱材。
2. 熱溶着層同士が対向する外被材の間に複数の芯材が互いに所定間隔離れて減圧密封されて成り、対向する前記熱溶着層同士が密着している部分がそれぞれの前記芯材形状に沿うように前記芯材の際まで熱溶着されている真空断熱材において、３つ以上の前記芯材に囲まれ且つ各前記芯材から所定間隔離れた前記外被材上の前記熱溶着層同士が熱溶着される部位に、貫通孔と、一方の面に凸となり他方の面に凹となる前記貫通孔の縁を頂点とする、加熱プレス加工による突起部が設けられている真空断熱材。
3. 貫通孔が複数個あり、前記貫通孔が２種類以上の形状および大きさであることを特徴とする請求項２に記載の真空断熱材。
4. 外被材における突起部以外で熱溶着層同士が熱溶着された部位を基準として、前記突起部の高さが、芯材が密封されている芯材部の高さよりも低いことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の真空断熱材。
5. 突起部における外被材の熱溶着層の厚みが、前記突起部以外の部分における外被材の熱溶着層の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の真空断熱材。

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