JP2007040359A - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着剤を内包する真空断熱材の平面性を向上させる。
【解決手段】少なくとも無機繊維材料をバインダーを使用せず成形した芯材３と、吸着剤６と、芯材３及び吸着剤６を覆う外被材２とを有し、外被材２の内部を減圧した状態で外被材２内に密閉空間を形成している真空断熱材５であって、吸着剤６は、外被材２内部を減圧した状態で密閉空間を形成する際に、芯材３の平面性を妨げないように、芯材３よりも十分に薄い樹脂シート状の吸着剤であり、密閉空間内の外被材２と芯材３の間に配置することにより、ガラスショットなどの緩衝となり、真空断熱材５のピンホールによる不良が発生しにくくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、繊維系材料を用いた芯材と吸着剤を内包する真空断熱材に関するものである。

近年、地球温暖化など世界規模での省エネへの取り組み活動が盛んになっている。この流れの中、一般家庭における家庭用電気冷凍冷蔵庫や電気ジャーポットにおいて、断熱材として真空断熱材を内蔵した機種も数多く採用されている。

特許文献１には、このような真空断熱材の中でも繊維材料を芯材に用いた真空断熱材が開示されている。

特許文献１に開示された真空断熱材１は、図２に示す様に、ガスバリア性を有する樹脂ラミネート積層金属フィルム材で製された二枚の外被材２を熱溶着層２ａが対向するように重ね合わせて三方をシールし、外被材２の間に断熱コア材（芯材）３、吸着剤４を挿入する。そして、外被材２の内部を減圧しつつ残る一方を熱溶着封止しすることで真空空間が形成される。

一方、特許文献２には、乾式法にて成形した数平均一次粒子径２０ｎｍ以下の二酸化珪素と、乳白剤と、繊維材料とを撹拌混合して圧縮成形したシート状圧縮成形体を積層してなる芯材と、前記芯材を外包するガスバリア性フィルとからなることを特徴とする真空断熱材が開示されている。

この中で、前記シート状圧縮成形体を積層してなる芯材を用いた真空断熱材では、前記シート状圧縮成形体を積層してなる芯材の高い吸湿性能と排気抵抗が大きいことなどより、残存水分が大きいことが課題であった。

そのため、シート状に圧縮成形した芯材を積層することで排気抵抗を低減するとともに水分吸着させている。

特許文献３には、シート状吸着剤として活性炭繊維の不織布を用いたものが開示されている。

しかし、活性炭などをはじめとする物理吸着反応を用いた吸着剤では、真空空間中では十分な吸着性能を発揮することができない。

従来、真空断熱材に同封される吸着剤は水分吸着剤として酸化カルシウムが一般的である。酸化カルシウムは化学反応による水分吸着であり、真空中でもその吸着性能が衰えることが少ない反面、粒径が比較的大きく、その突起により真空断熱材の平面性を悪化させたり、ピンホールの原因の一つとなったりすることがしばしばあった。

そこで、本発明では酸化カルシウムを樹脂フィルムに練りこむことでシート状に加工した吸着剤を真空断熱材に採用することにより、前述の短所を補うことができる。

さらに、特許文献４には、連続気泡発泡体を芯材に用いた真空断熱材にシート状吸着剤を用いた例が開示されているが、本発明においては無機繊維材料を芯材に用いた際にのみ問題となることが多い、破袋もしくはスローリークに至るピンホールの発生を減少させる効果がある。
特開２００３−１７２４９３号公報 特開２００２−１６１９９４号公報 特開平８−１５９３７３号公報 特開平６−２９６７５４号公報

真空度が高いほど断熱効果が優れる。そのため、通常の断熱材と異なり、破損などによって真空度が低下すると、熱伝導率が大きくなり、断熱性能が大きく低下することがあった。

無機繊維材料を芯材に用いた場合、特に芯材にグラスウールなどの繊維系を用いた場合は、シリカ粉末などの粉末系を用いた場合に比べ、継続使用などによって、真空度が低下して断熱性能が低下することがある。

そのため、安定して真空封止直後の高い真空度が要求される。

さらに、継続使用などによって、真空度が低下して断熱性能が低下することを低減するため、少なくとも無機繊維材料を芯材として用いた場合の真空断熱材には水分吸着剤が不可欠である。

また、無機繊維材料を芯材として用いた場合に頻繁に問題になるのが、スローリークもしくは破袋に至るピンホールの発生である。

そのため、シート状真空断熱材を芯材と外被材の間に配することにより、無機繊維材料の芯材、特にグラスウールを用いた場合のガラスショットによるピンホールの発生を減少させる効果がある。

一方、真空断熱材は断熱容器などの断熱壁面内に配置し、前記断熱容器の断熱性能の強化に活用される。

真空断熱材の貼り付け方法は一般的に断熱壁の内側内面に接着剤もしくは両面テープなどにより直接貼り付けられる。

断熱容器の断熱壁の外側内壁に接着剤もしくは両面テープなどにより貼り付けてもよいものとする。

さらに、断熱壁内の中間に配置したものでもよいとする。

そのため、真空断熱材を均一に安定して貼り付けるには真空断熱材の表面の平面性が重要とされる。

しかし、真空断熱材の水分吸着剤として一般的に用いられている酸化カルシウムは、吸着性能はあるが、その粒径より真空断熱材の表面の平面性を悪化させたり、ピンホールの原因となることがしばしばあった。

そこで、本発明は、真空断熱材表面の平面性を悪化させない、もしくは良化させるような真空断熱材、ピンホールの発生しにくい真空断熱材を提供することを課題とする。

上記目的を達成するため、本発明の真空断熱材は、少なくとも無機繊維材料をバインダーを使用せず成形した芯材と、吸着剤と、前記芯材及び前記吸着剤を覆う外被材とを有し、前記外被材の内部を減圧した状態で前記外被材内に密閉空間を形成している真空断熱材であって、前記吸着剤は、前記外被材内部を減圧した状態で密閉空間を形成する際に、前記芯材の平面性を妨げないように、前記芯材よりも十分に薄いことを特徴とする。

吸着剤として、例えば、樹脂フィルムに酸化カルシウムもしくはガス吸着剤を適当量混入させたシートを採用し、真空断熱材表面の平面性を悪化させない、もしくは良化させるようなもの、シート状の吸着剤が芯材の保護層としてはたらき、外被材にガラスショットによる影響もしくは吸着剤の突起による真空断熱材の表面凹凸が外部応力によるピンホールの原因となることが少なくなるようなものを採用するのである。

本発明の真空断熱材によれば、少なくとも無機繊維材料をバインダーを使用せず成形した芯材を採用した真空断熱材の表面の平面性が向上し、吸着剤が原因と思われるピンホールの発生を低減させ、さらに、無機繊維材料をバインダーを使用せず成形した用いた芯材、特にグラスウールを用いた真空断熱材において発生するガラスショットによるピンホールの発生を低減させ、さらに向き繊維材料の突き刺しによるピンホールの発生を低減させることができる。

請求項１に記載の真空断熱材の発明は、少なくとも無機繊維材料をバインダーを使用せず成形した芯材と、吸着剤と、前記芯材及び前記吸着剤を覆う外被材とを有し、前記外被材の内部を減圧した状態で前記外被材内に密閉空間を形成している真空断熱材であって、前記吸着剤は、前記外被材内部を減圧した状態で密閉空間を形成する際に、前記芯材の平面性を妨げないように、前記芯材よりも十分に薄いことを特徴とする。

そのため、吸着剤の配置された部分の断熱材厚さとそれ以外の部分における断熱材厚さはほとんど変わらない。つまり、吸着剤により表面が悪化することはほとんどない。

請求項２に記載の真空断熱材の発明は、請求項１に記載の発明における吸着剤が、樹脂フィルムに少なくとも真空空間においても吸着能力が著しく低下することのない水分吸着剤もしくはガス吸着剤を混入したシート状のものが用いられていることを特徴とする。

本発明で用いる樹脂フィルムとしては、やわらかく、取り扱いの容易なものが好ましく、例えば、厚さ２０μｍから５０μｍの直鎖状低密度ポリエチレンフィルムを用いることができる。

本発明で用いる水分吸着剤としては、酸化カルシウムなど、少なくとも真空空間中においても吸着反応が化学的に促進されるものを用いることができる。

請求項３に記載の真空断熱材の発明は、請求項１または２に記載の発明における吸着剤が、外被材と芯材との間に設けられており、前記吸着剤は前記芯材に比べ、伝熱方向に対する厚みが十分に小さいことを特徴とする。

本発明では、外被材側から加熱して行う断熱性能の確認の際に、吸着剤部分の断熱方向に対する温度勾配が小さく、温度変化もほとんどないので、熱伝導率及び比熱に対し、ほとんど影響がない。

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ける吸着剤が、外被材と芯材との間に設けられており、内部を減圧した状態で密閉空間を形成した際に真空断熱材表面の平面性に影響するような前記芯材のしわの発生を緩和することを特徴とする。

本発明では、繊維系の芯材を用いた真空断熱材の平面性向上に効果的である。また、少なくとも、外被材と芯材との間に設けることにより、内部を減圧する前の外被材および芯材、吸着剤の組み立てが容易である。

請求項５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ける吸着剤が、外被材と芯材との間に設けられており、内部を減圧した状態で密閉空間を形成した際に前記外被材の内面に対し、前記芯材に付着しているガラスショットによる前記外被材のピンホールの発生を抑制することを特徴とする。

本発明では、内部を減圧した状態で密閉空間を形成した際に外被材の内面に対し、芯材に繊維系の芯材を用いたときに芯材に付着しているガラスショットによる外被材のピンホールの発生を抑制することができる。

請求項６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ける吸着剤が、外被材と芯材との間に設けられており、内部を減圧した状態で密閉空間を形成した際に前記外被材の内面に対し、前記吸着剤による前記外被材のピンホールの発生を抑制することを特徴とする。

本発明では、内部を減圧した状態で密閉空間を形成した際に外被材の内面に対し、芯材による外被材のピンホールの発生を抑制することができる。

請求項７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ける吸着剤が、外被材と芯材との間に設けられており、内部を減圧した状態で密閉空間を形成した際に、前記吸着剤による前記外被材の表面凹凸がほとんどないことを特徴とし、外部応力によるピンホールの発生を抑制することができる。

以下さらに本発明の具体的な実施の形態について説明する。なお、この実施の形態によって発明が限定されるものでない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態の真空断熱材の断面図である。本発明の実施の形態の真空断熱材５は、図１に示されており、外被材２、芯材３及び吸着剤６を有している。そして、後述するように真空断熱材５には、真空に近い状態まで減圧された密閉空間が形成され、冷蔵庫などの断熱層として用いられる。

外被材２はシート状であり、二枚の外被材２の外周部の端部同士を密着させてシールし、密閉空間が形成される。この密閉空間に芯材３及び吸着剤６が配置されている。また、外被材２が芯材３及び吸着剤６を覆う状態となっている。

外被材２は、ガスバリア層の内外に熱溶着層２ａおよび保護層を積層して形成されるラミネートフィルムが用いられている。そして、外被材２は、アルミニウムなどの金属箔や、金属または無酸化物の蒸着されたフィルムをガスバリア層とし、ガスバリア層の内面側に、無延伸ポリプロピレン等のフィルムを熱溶着層２ａとして積層すると共に、ガスバリア層の外面側に、ナイロンやポリエチレンテレフタレートなどのフィルムを保護層として積層したラミネートフィルムを用いて形成したものを採用することができる。

芯材３は、圧縮された状態でも芯材３の内部の隙間を維持することができるものであり、具体的には、グラスウールなどの繊維材をボード状に加熱成形したものや、シリカの粉末などを用いることができる。芯材３の形状は、長方形状の板状であり、その大きさは外被材２の大きさよりも小さい。

吸着部材６は、本発明の実施の形態として外被材２および芯材３の間に配置される。また、吸着部材６の形状は、芯材３よりも十分に薄いものである。

吸着剤６は、密閉空間で減圧された状態においても十分な吸着能力を有するものを用いる。

真空断熱材５は、二枚の外被材２の間に吸着剤６、芯材３を配置して、外被材２の縁をシールし、内部できる密閉空間の空気を抜いて減圧し、減圧した状態で完全に密閉して製作される。

本実施の形態の真空断熱材５は、芯材３と吸着剤６とが重ね合わせられた状態で、外被材２に覆われている。そして、真空断熱材５は、吸着剤６がシート状で設けられている点を除いては、従来技術の真空断熱材１と同様な構造であり、同様の方法によって製作される。

本発明の真空断熱材は、耐ピンホール性、平面性に優れるので、冷蔵庫など平面性を必要とする用途に適している。

本発明の実施の形態１の真空断熱材の断面図 従来の真空断熱材の断面図

符号の説明

２ 外被材
３ 芯材
５ 真空断熱材
６ 吸着剤

Claims (7)

1. 少なくとも無機繊維材料をバインダーを使用せず成形した芯材と、吸着剤と、前記芯材及び前記吸着剤を覆う外被材とを有し、前記外被材の内部を減圧した状態で前記外被材内に密閉空間を形成している真空断熱材であって、前記吸着剤は、前記外被材内部を減圧した状態で密閉空間を形成する際に、前記芯材の平面性を妨げないように、前記芯材よりも十分に薄いことを特徴とする真空断熱材。
2. 吸着剤は、樹脂フィルムに少なくとも真空空間においても吸着能力が著しく低下することのない水分吸着剤もしくはガス吸着剤を混入したシート状のものが用いられていることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
3. 吸着剤は、外被材と芯材との間に設けられており、前記吸着剤は前記芯材に比べ、伝熱方向に対する厚みが十分に小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の真空断熱材。
4. 吸着剤は、外被材と芯材との間に設けられており、内部を減圧した状態で密閉空間を形成した際に真空断熱材表面の平面性に影響するような前記芯材のしわの発生を緩和する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. 吸着剤は、外被材と芯材との間に設けられており、内部を減圧した状態で密閉空間を形成した際に前記外被材の内面に対し、前記芯材に付着しているガラスショットによる前記外被材のピンホールの発生を抑制する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。
6. 吸着剤は、外被材と芯材との間に設けられており、内部を減圧した状態で密閉空間を形成した際に前記外被材の内面に対し、前記吸着剤による前記外被材のピンホールの発生を抑制する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。
7. 吸着剤は、外被材と芯材との間に設けられており、内部を減圧した状態で密閉空間を形成した際に、前記吸着剤による前記外被材の表面凹凸がほとんどな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。

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