JP2007263186A - 断熱パネル及びそれを用いた機器 - Google Patents

Abstract

【課題】折り曲げ，湾曲させた場合に外包材の亀裂等から内部の減圧が解消され、断熱性を失うことのない、形状折り曲げ性と断熱性を両立することが可能な断熱パネル及びこれを備えた機器を提供する。
【解決手段】無機繊維の芯材と、該芯材を内包するガスバリア性の外包材を有し、該外包材にゲッター剤を入れて内部を減圧して封止した断熱パネルであって、前記断熱パネルは、無機繊維内部に波板状の骨材を配置してあることを特徴とする。骨材は塑性変形性を有する材質とすることが好ましく、アルミ，鉄，銅，ＳＵＳのうちいずれか一種又は複合したものを用いることができ、有機樹脂を主体とするものも用いることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷蔵庫等の断熱材に使用する断熱パネル、及びそれを用いた機器に関する。

近年、地球温暖化に対する観点から、家電品の消費電力量削減の必要性が望まれている。中でも冷蔵庫，エアコン等は特に消費電力量の多い製品であり、消費電力量削減が地球温暖化対策として必要な状況にある。冷蔵庫を例に挙げると、冷蔵庫の消費電力は、庫内の負荷量が一定であれば、庫内冷却用圧縮機の効率と、庫内からの熱漏洩量に関係する断熱材の断熱性能によってその大部分が決まるため、冷蔵庫の技術開発においては、圧縮機の効率と共に断熱材の性能向上が求められている。

このような課題を解決する断熱材の一つとして真空断熱材がある。真空断熱材はガスバリア性を有する外包材中に断熱性に優れた繊維形状を持つ物質を入れ、内部を高真空にすることで作製される。

これまで、真空断熱材は平面のみに用いられていたが、近年では、貼り付ける面が曲面形状（Ｒ形状）の場合にも対応可能で、且つ断熱性も優れる真空断熱材が求められており、曲げ可能な真空断熱材が提案されている。

特開２００２−３１０３８４号公報（特許文献１）は、無機繊維集合体の少なくとも一方の面に補強材を積層した芯材とガスバリア性を有する外包材とからなる真空断熱材であって、無機繊維繊維集合体が繊維材料を固形化するための結合材を含まない無機繊維と無機粉体の成形体や無機繊維シートが記載されている。特開２００４−１９７９５４号公報（特許文献２）には、熱溶着層を有するガスバリア性の外包材と板状の芯材とを有し、芯材の周囲に芯材を間に含まず密着した外包材のみから構成される周辺部が形成された真空断熱材、特に複数の芯材を包含するものが記載されている。特開２００４−２５１４６０号公報（特許文献３）には、ガスバリア性を有する外皮材に芯材がＳｉＯ₂ を主成分とし、結合材として作用するものにより結着していない無機繊維のみで形成される真空断熱材であって、シート状への成型のみで形成された無機繊維のみを複数枚積層されているものが記載されている。

特開２００２−３１０３８４号公報 特開２００４−１９７９５４号公報 特開２００４−２５１４６０号公報

特許文献１に記載された真空断熱材は、少なくとも一方の面に補強材（粉体やシート）を入れ、補強材の間に芯材を入れると、表面性及び剛性を改善できるが、補強材の影響が大きく、曲げた場合にはガスバリア性フィルムへの傷つきや熱伝導率の低減が生じる場合がある。特に真空断熱材貼り付け部の曲面がきつい場合、貼り付けた真空断熱材が元にもどろうとする力によって剥がれたり、真空断熱材と貼り付けた部位の間に間隙ができたりすることから真空断熱材を貼り付ける直前に、真空断熱材の形状を加工しなければならない問題が生ずる。また、時間が経過するにしたがって折り曲げても形状が元にもどってしまう場合がある。さらに、価格の高い繊維分布のピークが１μｍ以下かつ０.１μｍ 以上の超極細無機繊維の集合体を重ねて厚みをもたせる必要がある。従って、生産性が低く、高価という課題がある。

特許文献２に記載された真空断熱材は、形状折り曲げ性と形状保持性がよいものの、芯材と芯材の間の熱溶着部は芯材を間に含まない外包材のみから構成される部分が残るため、その部分の熱伝導率の低減が困難である。

特許文献３に記載された真空断熱材は、熱伝導率の低減が可能であるものの、複数枚の芯材を用いており、半径の小さい曲面に沿わせて配置することは難しい。また、折り曲げた形状の保持が困難であって、時間が経過するにしたがって形状が元にもどる場合がある。

そこで本願発明の目的は、曲面形状に容易に貼り付けが可能であって、熱伝導率の維持も可能な断熱材を提供することにある。

上記従来の課題を解決するための本願発明の特徴は、無機繊維とを外包材により減圧封止した断熱パネルであって、前記外包材中に骨材を有し、前記骨材の少なくとも一部に波板状部分を有するものである。

前記骨材は全面が波板状の加工が施されていてもよいが、一部に波板状の加工を施した平面板であってもよい。また、一の断熱パネルに、複数枚の骨材を設けてもよい。

上記本発明によれば、折り曲げて使用した場合にも断熱特性を維持することが可能な断熱パネルを提供可能である。その結果、断熱パネルを貼り付ける面が曲面形状、曲面と平面の組み合わせであっても、優れた断熱特性を有する機器を提供することができる。

以下、本願発明の内容について詳細を説明する。

上記課題を解決する本発明の特徴は、無機繊維，外包材を有し、外包材を減圧封止されている断熱パネルにおいて、無機繊維の表層または無機繊維内部に波板状の骨材を配したことにある。その結果、波板状の骨材部分を曲げ、全体として曲線形状とした場合にも、外包材の一部に応力を集中させず、ガスバリア性を高めることが可能である。また、表面部に凹凸形状を作製することにより、外包材の余裕部分を形成できる。その結果、断熱パネルを変形させて使用した場合の外包材の断裂等を防止し、断熱特性の長期維持が可能となる。

上記の断熱パネルは、無機繊維と、波板形状を有する骨材とを、外包材の中に入れ、減圧封止し、波板形状を表面部に反映させた凹凸形状を有する断熱パネルとしている。その結果、これらの凹凸部で断熱パネルを曲げることが容易であり、かつ外包材に係る応力を低減できるために断裂や薄膜化を防止し、真空度を維持することが可能である。

断熱パネルの形状は、特に限定されず、適用される個所と作業性に応じて各種形状及び厚さのものが提供可能である。

波板状の骨材は、曲線の繰り返し形状のほか、折れ部が線上のプリーツ形状や、矩形形状が連なったものでもよく、蛇腹状がよい。断熱材を使用する装置に応じて、上記の波板状の骨材を、波板状，平板状の組合せや、大小の波形状等からなる骨材に変更してもよい。また、減圧封止後に、立体成形をするとよい。また、外包材中にゲッター剤を入れて、減圧封止することにより断熱性が向上し好ましい。

また、波板状骨材は塑性変形性を有する材質とすることが好ましい。骨材としては、アルミ，鉄，銅，ＳＵＳのうちいずれか一種又は複合したものを用いることができ、また、有機樹脂を主体とする塑性変形性を有するものを用いることができる。ただし、有機樹脂等のうち、骨材自身よりガスを発生するようなものは真空度の低下に繋がるため好ましくない。

前記波板状骨材の波板形状は、波板の厚さが０.１〜０.２mmで、波板を構成する辺のなす角度が９０〜１２０°であるものが望ましい。角度がより小さくなると、減圧封止の際に外包材に加わる力が大きくガスバリア性が低下する可能性があり、角度がより大きくなると、波板状骨材が外部圧力により変形しやすく、外包材のガスバリア性が低下する場合があるからである。

無機繊維材はグラスウール，グラスファイバー，アルミナ，シリカアルミナ，シリカ，ロックウール，炭化ケイ素等の結合剤を含まない繊維各種の物を使用できる。ただし、平均繊維径により熱伝導率特性やコストが異なる。

平均繊維径が５μｍ以上の繊維は、熱伝導率が多少劣るものの安価であり、コストの点で実用化しやすい。繊維径が大きいと、繊維が同一方向に配列して繊維の接触が線に近く、このため接触熱抵抗が小さくなり熱伝導率が高くなると考えられる。

平均繊維径が３〜５μｍの無機繊維は、接触抵抗の他に熱流路がジグザクとなり、熱抵抗が増大して熱伝導率が低くなり、コストも適当で好ましい。

平均繊維径が２μｍ未満の繊維は、熱伝導率が低く好ましい。真空断熱に使用する場合は、繊維集合体を重ねて厚みを得る必要がある。ただし生産性が低く高価である。

特に、特性及びコストの面より、平均繊維径が３〜５μｍの結合剤を含まないグラスウールを用いるとよい。

芯材の脱水，脱ガスを目的として、ガスバリア性フィルムの挿入前に芯材等にエージング処理を施すことも有効である。この時の加熱処理温度は、最低限脱水が可能であることから１１０℃以上であることが望ましく、１８０℃以上がより好ましい。

外包材としては、内部に気密部を設けるために芯材を覆うものであり、材料構成としては特に限定されるものではないが、減圧封止した際に、骨材の形状を反映可能な材質とする必要がある。外包材が剛性を有するものを用いると、折り曲げが困難であり、折り曲げた際の断裂等の原因となる。

外包材としては、ラミネートフィルムを袋状とするものがよく用いられている。衝撃などに対応できる最外層と、ガスバリア性を確保する中間層と、熱融着によって密閉できる最内層を有するものが望ましい。なお、最外層にポリアミド樹脂等を付与することで耐突き刺し性を向上させたり、中間層にアルミニウム蒸着層を有するエチレンービニルアルコール共重合体樹脂を２層設けたりしてもよい。最内層としては、高密度ポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂やポリアクリルニトリル樹脂等が挙げられ、シール性やケミカルアタック性等から高密度ポリエチレン樹脂が好ましい。

例えば、具体的構成としては、最外層にポリエチレンテレフタレート樹脂，中間層にアルミニウム箔，最内層に高密度ポリエチレン樹脂からなるプラスチックラミネートフィルムや、最外層にポリエチレンテレフタレ−ト樹脂，中間層にアルミニウム蒸着層を有するエチレンービニルアルコール共重合体樹脂，最内層に高密度ポリエチレン樹脂からなるプラスチックラミネートフィルムである。ガスバリア性を向上させ、例えば、最外層にポリアミド，第２層目にポリエチレンテレフタレ−ト樹脂の二層構造とし、中間層にアルミ箔，最内層に高密度ポリエチレン樹脂からなるアルミラミネートフィルムとすることができる。

真空断熱材の信頼性を更に向上させるために、ゲッター剤を用いることができる。ゲッター剤は、二酸化炭素，酸素，窒素等のガス，水蒸気を吸収するものであればよい。必要に応じてドーソナイト，ハイドロタルサイト，金属水酸化物等のゲッター剤、あるいはモレキュラーシーブス，シリカゲル，酸化カルシウム，ゼオライト，活性炭，水酸化カリウム，水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の水分吸着剤を使用できる。

上記の断熱パネルは、断熱箱体、または断熱板に使用できる。

断熱箱体は、外箱と、内箱とで空間を作製し、その空間内に硬質樹脂フォームを充填されているものであって、硬質樹脂フォームを充填する空間に、上記の断熱パネルを挿入できる。断熱パネルと硬質樹脂フォームを挿入する方法としては、あらかじめ内箱と外箱とで形成した空間に断熱パネルを配設しておき、その後硬質樹脂フォームを注入して一体成型する方法、あるいは断熱パネルと硬質樹脂フォームをあらかじめ一体成型した断熱ボードを作製しておき、その断熱ボードを内箱あるいは外箱に貼り付け又は両者で挟持する等、様々な方法がある。断熱板は、断熱パネルと硬質樹脂フォームとからなる板状物品であって、断熱性能を必要とする物品に適宜使用されるものである。

上記の断熱パネルは保温・保冷の必要な各製品に適用できる。例示すれば、冷蔵庫，エアコン，給湯器，電子レンジ，建築物建材，鉄道車両，自動車，医療用検査機器，高温装置等である。特に熱交換部を含み断熱が必要な製品全般に有効である。

冷蔵庫へ本発明の断熱パネルを適用することにより保温・保冷機能を向上させ、熱漏洩量の低減及び省エネルギー化が期待できる。冷蔵庫には、家庭用及び業務用の冷蔵・冷凍庫の他に、自動販売機，商品陳列棚，商品陳列ケース，保冷庫，クーラーボックス等が含まれる。

また、鉄道車両に適用することにより、車内空間を確保しながら十分な断熱効果を持たせ、結露等の問題解決が期待できる。

給湯器に用いることで湯温の低下を抑制し、省エネルギー効果が期待できる。
〔実施例〕
以下、本発明の断熱パネル及び該断熱パネルを挿入した冷蔵庫の構造と作製について、図面を参照して説明する。

図１（ａ）に、本発明の断熱パネル１の断面模式図を示す。結合剤を含まない無機繊維材３中に波板状骨材４を挟みこみ、ゲッター剤５と共に外包材２で減圧封止される構成の断熱パネルである。変形させた場合には、図１（ｂ）のように曲げた山・谷部分の角度が変化し、外包材のゆがみが少ない。また、凹部には、減圧封止時に形成される外包材の余裕が存在しているため、変形の影響が吸収できる。

一方、図２（ａ）に比較例である従来の断熱パネル６の断面模式図を示す。結合剤を含まない無機繊維材３をゲッター剤５とともに外包材２で減圧封止される構成の断熱パネルである。図２（ｂ）は、従来の断熱パネルを変形させた場合の模式図である。変形困難であると同時に、変形により形状のゆがみ、特に外包材の外側部分に余裕がなくなり、外包材に影響を与える。

図３に本発明で用いた波板状骨材の断面模式図を示す。波板を構成する辺の長さをＬ
（mm），辺の間の角度をθ（°），板の厚さをｄ（mm）とする波板状骨材である。波状部分は自由度があり、断熱材を変形することが可能である。中断の平面形状にしてから下段のように湾曲させたり、はじめから湾曲させた骨材を用いて下段の形状とすることもできる。

図４（ａ）に、本発明断熱パネル１を挿入した断熱箱体８の斜視模式図を示す。鉄板をプレス成形した箱体９の内面側に、一部に波状形状を有する骨材を入れた断熱パネル１を挿入し、空隙部分には硬質ポリウレタンフォーム７を発泡充填する構成の断熱箱体である。断熱パネルは作製する際に、波板状骨材と平板状骨材とを組み合わせた骨材を使用し、（ｂ）のように一部を折り曲げて立体成形したものを用いている。

本発明の断熱パネルを、骨材形状等を変化させて作製し、形状折り曲げ性，形状保持性，熱伝導率及び熱伝導率の径時劣化を確認した。結果を表１に示す。

以下、実施例及び比較例を詳細に説明する。

実施例１の断熱パネル１１は以下のように作製した。

平均繊維径が３μｍのグラスウール（大きさ：２００mm×２００mm×１０mm）中に波板状骨材（骨材形状：Ｌ＝５mm，θ＝９０°,板の厚さ＝０.１mm）を挟み、恒温層を用いて１８０℃で１時間のエージング処理を行った後、ガスバリア性フィルムからなる外包材２の中に入れ、更にガスを吸着するゲッター剤４(モレキュラーシーブス１３Ｘ／活性炭)を詰め、真空包装機のロータリーポンプで１０分、拡散ポンプで１０分、断熱パネルの内部圧力が１.３Ｐａになるまで排気した後、端部をヒートシールで封止した。

このようにして得られた断熱パネル１１（厚み：約１０mm）の熱伝導率について、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定した。初期熱伝導率は２.０ｍＷ／ｍ・Ｋを示した。

形状折り曲げ性は、曲げ試験機を用いて、試験条件（速度：１０mm／min ，支点間距離：１００mm（支持台及び圧子はΦ２０mmの丸棒），変位量：４０mm）での最大曲げ荷重
（Ｎ）を測定し評価した。その結果、形状折り曲げ性は７０.９Ｎであった。

形状保持性は４ｈ経過後の曲げ部分の保持状態を見た。保持前の形状から変化しておらず、形状保持性は良好であった。

作製した断熱パネルを折り曲げた状態で恒温槽中に入れ、断熱性の耐久試験を行った。７０℃の温度で３０日間放置した後、熱伝導率を測定した。その結果、３.０ｍＷ／ｍ・Ｋを示した。

一方、比較例１として、上記の骨材をいれずに実施例１と同様の断熱パネルを作製した。その結果、形状折り曲げ性は１２４Ｎで曲げにくかった。また、曲げた後の形状は保持されず、形状保持性は不良であった。また、初期熱伝導率は２.０ｍＷ／ｍ・Ｋ を示した。耐久試験後の断熱性は７.８ｍＷ／ｍ・Ｋであった。

波板状骨材を用いない場合、折り曲げ加工を施した際の応力により、外包材が薄くなったり、微小な亀裂等が発生したりして、ガスバリア性が低下し、断熱パネル内の真空度が低下することにより、熱伝導率の径時劣化を引き起こすと思われる。

上記のとおり、骨材を入れた断熱パネルにより、折り曲げ部分にも断熱効果があり、かつ熱伝導率の劣化が抑制される。断熱パネル作製の際、外包材が波板状骨材の形状を反映することで、折り曲げ加工を施した際も外包材に過度の応力が加わっておらず、熱伝導率の経時劣化が抑制されていることが明らかとなった。また、形状折り曲げ性と形状保持性が改善できた。従って、折り曲げた形状を維持することが容易で、取り扱いやすい断熱パネルを提供できる。

実施例１のθを１２０°に変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は２.２ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、形状折り曲げ性は８２.９Ｎであった。形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は３.２ｍＷ／ｍ・Ｋ であり、経時劣化は抑制されていた。

実施例１の骨材のＬの大きさを１０mmに変更し、同様の実験を行った。その結果、初期熱伝導率は２.１ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、形状折り曲げ性は４６.３Ｎで、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は３.２ｍＷ／ｍ・Ｋ であり、経時劣化は抑制されていた。

実施例１の骨材の、Ｌ＝１０mm，θ＝１２０°に変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は２.１ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、形状折り曲げ性は６１.１Ｎで、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は３.２ｍＷ／ｍ・Ｋを示し経時劣化は抑制されていた。

実施例１の骨材形状のＬ＝２０mmに変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は２.２ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、形状折り曲げ性は７４.５Ｎ で、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は２.９ｍＷ／ｍ・Ｋ を示し、経時劣化は抑制されていた。

実施例１の骨材形状をＬ＝２０mm，θ＝１２０°に変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は２.２ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、形状折り曲げ性は９５.４Ｎで、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は３.１ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、経時劣化は抑制されていた。

実施例１の骨材形状を板の厚さ＝０.２mm に変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は２.２ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、形状折り曲げ性は１１３.６Ｎで、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は３.０ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、経時劣化は抑制されていた。

実施例１の骨材形状をθ＝１２０°，板の厚さ＝０.２mmに変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は２.２ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、形状折り曲げ性は
１０６.９Ｎ で、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は３.２ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、経時劣化は抑制されていた。

実施例１の骨材形状をＬ＝１０mm，板の厚さ＝０.２mm に変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は２.１ｍＷ／ｍ・Ｋ を示し、形状折り曲げ性は81.6Ｎで、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は.２ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、経時劣化は抑制されていた。

実施例１の骨材形状をＬ＝１０mm，θ＝１２０°，板の厚さ＝０.２mmに変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は２.１ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、形状折り曲げ性は８９.３Ｎで、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は３.０ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、経時劣化は抑制されていた。

実施例１の骨材形状をＬ＝２０mm，板の厚さ＝０.２mm に変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は２.２ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、形状折り曲げ性は74.5Ｎで、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は３.１ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、経時劣化は抑制されていた。

実施例１の骨材形状をＬ＝２０mm，θ＝１２０°，板の厚さ＝０.２mm に変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は２.３ｍＷ／ｍ・Ｋ を示し、形状折り曲げ性は１１６Ｎで、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は３.１ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、経時劣化は抑制されていた。

実施例３の断熱パネルのグラスウールを平均繊維径５.５μｍ のグラスウールに変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は４.２ｍＷ／ｍ・Ｋ を示し、形状折り曲げ性は８４.５Ｎで、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は５.３ｍＷ／ｍ・Ｋを示した。

このことから、平均繊維径の大きなグラスウールを用いた場合、グラスウールの特性変動に伴い初期熱伝導率が大きな値となるが、形状の保持は可能であった。

実施例３の断熱パネルの骨材形状を板の厚さ＝０.３mm に変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は２.２ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、形状折り曲げ性は139.8Ｎで、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は３.０ｍＷ／ｍ・Ｋを示し経時劣化は抑制されていた。

このことから、骨材の厚さを０.３(mm) とした場合、曲げ加工時の最大荷重が波板状骨材を用いない場合と比較して大きな値となり曲げ加工性が低下するものの、形状保持性は良好である。

実施例３の断熱パネルの骨材形状をθ＝１３０°に変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は３.３ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、形状折り曲げ性は９７.６Ｎで、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は９.０ｍＷ／ｍ・Ｋを示した。

このことから、波板状骨材の辺をなす角度を１３０°とした場合は、減圧封止後に外部からの圧力により波板状骨材が変形し、平らな状態となってしまうため外包材が波板状骨材の形状を反映しても折り曲げ加工時を施した際に外包材に過度の応力が加わり、外包材のガスバリア性が低下し、断熱パネル内の真空度が低下することにより、熱伝導率の径時劣化を引き起こすことが明らかとなった。

実施例３の断熱パネルの骨材形状を板の厚さ＝０.０５mmに変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は２.４ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、形状折り曲げ性は
１０８Ｎで、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は9.2ｍＷ／ｍ・Ｋを示した。

このことから、波板状骨材の厚さを０.０５（mm）とした場合は、減圧封止後に外部からの圧力により波板状骨材が変形し、平らな状態となってしまうため外包材が波板状骨材の形状を反映しても折り曲げ加工時を施した際に外包材に過度の応力が加わり、外包材のガスバリア性が低下し、断熱パネル内の真空度が低下することにより、熱伝導率の径時劣化を引き起こすことが明らかとなった。

実施例３の断熱パネルの骨材形状をθ＝８０°に変更し、同様の断熱パネルを作製した。その結果、初期熱伝導率は２.３ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、形状折り曲げ性は７１.８Ｎで、形状保持性は良好であった。実施例１と同様の耐久試験後の熱伝導率は８.９ｍＷ／ｍ・Ｋを示した。

このことから、波板状骨材の辺をなす角度を８０°とした場合は、骨材の辺をなす角度が小さいため減圧封止の際に外包材に過度の応力が加わり、外包材のガスバリア性が低下し、断熱パネル内の真空度が低下することにより、熱伝導率の径時劣化を引き起こすことが明らかとなった。

本発明の断熱パネル１を冷蔵庫の箱体や扉部分に用いる例を示す。

冷蔵庫は、断熱パネル及びその他の断熱材により断熱されている。冷蔵庫と、外気温との温度差が特に大きいのは、コンプレッサー周辺部と、冷蔵庫背面の内箱１０の外面側である。この部位に本発明の断熱パネルを使用することが有効である。

断熱パネルは波板状骨材単独又は波板状骨材と平板状骨材を組み合わせて作製したもの、及び従来の平面状のものを用いた。

箱体９にポリオールとイソシアネートを、高圧発泡機を用いて注入充填して冷蔵庫の断熱材を作製した。発泡断熱材の硬質ポリウレタンフォーム７は、ポリオールとして、平均水酸基価が４５０のｍ−トリレンジアミンにプロピレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを４０重量部、平均水酸基価が４７０のｏ−トリレンジアミンにプロピレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを３０重量部、平均水酸基価が３８０のｏ−トリレンジアミンにプロピレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを３０重量部の混合ポリオール成分１００重量部に、シクロペンタン１５重量部に水１.５ 部及び反応触媒としてテトラメチルヘキサメチレンジアミン１.２ 重量部とトリメチルアミノエチルピペラジン２部、整泡剤として有機シリコーン化合物Ｘ−２０−１６１４を２重量部、イソシアネート成分としてミリオネートＭＲのジフェニルメタンイソシアネート多核体を１２５部用いて発泡充填した。

上記の断熱後の冷蔵庫の熱漏洩量及び消費電力量を測定した。冷蔵庫の熱漏洩量は、冷蔵庫の動作状態と反対の温度条件を設定し庫内からの熱漏洩量として測定を行った。具体的には、−１０℃の恒温室内に冷蔵庫を設置し、庫内温度を所定の測定条件（温度差）になるようヒータにそれぞれ通電し冷蔵庫の消費電力と冷却性能を比較する温度条件下で測定した。冷蔵庫の消費電力量はＪＩＳ Ｃ９８０１測定基準により測定を行った。その結果、断熱パネル１を挿入しなかった冷蔵庫と比べて、熱漏洩量で１２％、消費電力量で
２５％低減できる冷蔵庫を提供できた。

なお、上記のポリウレタンフォームは、本発明の断熱材とともに、冷蔵庫等をはじめとし、断熱箱体又は断熱板に使用することが可能である。

ここで、硬質樹脂フォームとは、例えば硬質ウレタンフォーム，フェノールフォームやスチレンフォーム等が例示される。この中で、シクロペンタン及び水を混合発泡剤とする硬質ポリウレタンフォームが好ましい。

硬質ポリウレタンフォームは、ポリオールを基本原料として、発泡剤，整泡剤，反応触媒の存在下でイソシアネートを反応させて得られるものである。ポリオールとしては、ｍ−トリレンジアミン（２，４−トリレンジアミン、２，６−トリレンジアミン）及びｏ−トリレンジアミン（２，３−トリレンジアミン、３，４−トリレンジアミン）から成る開始剤のプロピレンオキサイド付加物を主に用いた。他の開始剤は、２価アルコールのプロピレングリコール，ジプロピレングリコール，３価アルコールのグリセリン，トリメチロールプロパン，多価アルコールのジグリセリン，メチルグルコシド，ソルビトール，シュークローズ，アルキレンポリアミンのエチレンジアミン，ジエチレントリアミン，アルカノールアミンのモノエタノールアミン，ジエタノールアミン，イソプロパノールアミンその他のジアミノジフェニルメタン，ビスフェノールＡ，ポリメチレンポリフェニルポリアミンを種々のアルキレンオキサイドで付加物としたポリオールを用いた。イソシアネートは、ジフェニルメタンジイソシアネート多核体を主に使用する。ジフェニルメタンジイソシアネート多核体を用いたイソシアネートは、ポリエーテルポリオール溶液と粘度差が小さいので、ポリエ−テルポリオールとの相溶性が向上する。ジフェニルメタンジイソシアネート多核体を用いることによって、初期反応は比較的速くなりゲル化や硬化が遅くなるので、脱形時のフォーム膨れ量を小さくなる。少量であればトリレンジイソシアネート異性体混合物、２，４−体１００部、２，４−体／２，６−体＝８０／２０，６５／３５ （重量比）はもちろん、商品名三井コスモネートＴＲＣ，武田薬品のタケネート４０４０プレポリマーのウレタン変性トリレンジイソシアネート，アロファネート変性トリレンジイソシアネート，ビウレット変性トリレンジイソシアネート，イソシアヌレ−ト変性トリレンジイソシアネート等も使用できる。４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネートとしては、主成分とする純品の他３核体以上の多核体を含有する商品名三井コスモネートＭ−２００，武田薬品製のミリオネートＭＲのジフェニルメタンイソシアネート多核体を使用できる。また、発泡剤としては、炭化水素系発泡剤のシクロペンタン及び水を用いる。ポリオール混合物１００重量部に対し、１２〜１８重量部のシクロペンタン及び１.８ 重量部未満の水を組み合わせる。一般にシクロペンタンと水を多く用いれば容易に低密度化できるが、水が多いと気泡セル内の炭酸ガスの分圧が増加して膨れ量が大きくなり、シクロペンタンが多いと圧縮強度や寸法安定性が劣ってくる。反応触媒としては、テトラメチルヘキサメチレンジアミン，ペンタメチルジエチレントリアミン，３量化触媒を併用して高速反応化とキュア−性を高められる。反応触媒の配合量は、ポリオール成分１００重量部に対し、２〜５重量部が好ましい。それ以外に、第３級アミンのトリメチルアミノエチルピペラジン，トリエチレンジアミン，テトラメチルエチレンジアミン，３量化触媒のトリス（３−ジメチルアミノプロピル）ヘキサヒドロ−Ｓ−トリアジン，遅効性触媒のジプロピレングリコール，酢酸カリジエチレングリコール等、反応性が合致すれば使用することができる。整泡剤としては、低表面張力の方が気泡セルの大きさがそろうので、フォームは一様に膨れ、一様な強度を有する。整泡剤の配合量は、ポリオール成分が１００重量部あたり１.５ 〜４重量部である。例えばゴールドシュミット製のＢ−８４６１，Ｂ−
８４６２，信越化学製のＸ−２０−１６１４，Ｘ−２０−１６３４，日本ユニカ製のＳＺ−１１２７，ＳＺ−１６７１を用いる。上記材料を用いて、硬質ポリウレタンフォームを発泡する。発泡機は、例えばプロマート社製ＰＵ−３０型発泡機が用いられる。発泡条件は、発泡機の種類によって多少異なるが通常は液温１８〜３０℃，吐出圧力８０〜１５０
kg／cm²，吐出量１５〜３０kg／min，型箱の温度は３５〜４５℃が好ましい条件である。

本実施例は、本発明の断熱パネル１をダブルスキン構造材鉄道車両の断熱材として使用する例である。ダブルスキン構造を有する鉄道車両においては、軽量化と耐圧性向上を図るため、その側および屋根構造体が曲面を有する構造となっており、従来の断熱パネル６では貼り付けが困難である。また、貼り付けると、外包材に歪が生じ、内部の真空度が低下し結果として断熱特性の悪化が問題となる。

本実施例においては、断熱パネルは波板状骨材単独又は波板状骨材と平板状骨材を組み合わせて作製したものを用いた。本発明の断熱パネル１を用いた場合は構造体の曲面に添って貼り付けることが可能になる。車体の断熱効果も十分なものとなっており、車両内の結露等の問題も発生しなかった。真空度の低下が生じにくいことから、断熱特性に優れ、断熱材厚さを１／２〜１／３にすることができる。その結果、車両の室内空間をより広くすることが可能となる。

また、断熱パネル自体が形状保持性を有していることから、車両への取り付け性が良好である。上記のとおり、本発明の断熱パネルは鉄道車両用断熱材として有効である。

本実施例は、本発明の断熱パネル１を給湯器用貯湯タンクの断熱材として用い給湯器を作製する例である。貯湯タンクは円筒形、または曲線部を有する形状となっており、従来の断熱パネル６は貼り付けが困難である。また、従来の断熱パネルを無理に貼り付けると外包材に歪が生じ、内部の真空度が低下するのに伴い断熱特性も低下してしまう。

本発明の断熱パネル１を用いた場合は貯湯タンクの曲面に添って貼り付けることができ、曲面に貼り付けても外包材に歪が生じにくいため、断熱特性も損なわれにくい。

作製した貯湯タンクにお湯（９０℃）を入れ、湯温の変化を測定したところ１０時間経過後の湯温は７５℃となった。比較例として断熱材を貼り付けない貯湯タンクを作製し同様にお湯を入れ湯温の変化を測定したところ２時間経過後の湯温は５５℃となった。このことより、給湯器用貯湯タンクに本発明の断熱材１を用いることで、断熱材を用いない場合と比較して、湯温の低下を大幅に抑えることができ、保温に必要な熱量が必要なくなることから省エネの観点から非常に有効である。

本発明によれば、形状折り曲げ性と形状保持性及び断熱特性を両立することが可能な断熱パネルが得られる。特に、該断熱パネルを貼り付ける面が曲面形状、曲面と平面の組み合わせ、立体形状の場合にも、機器に合わせて成形配置可能な断熱パネルが得られる。更に、本発明の断熱パネルを備えた機器を得られる。また、本発明の断熱パネルを冷蔵庫箱及び扉体中に挿入し、特にシクロペンタンと水混合発泡剤からなる硬質ポリウレタンフォームを発泡充填することにより、熱漏洩量低減及び消費電力量も低減できる冷蔵庫が得られる。さらに、鉄道車両，給湯器用断熱材として有効である。

本発明の断熱パネルの断面模式図である。 従来の断熱パネルの断面模式図である。 本発明の波板状骨材の断面模式図である。 本発明の断熱パネル挿入細部の断熱箱体一部の断面模式図である。 本発明の断熱パネルを挿入した冷蔵庫断熱箱体の斜視模式図である。

符号の説明

１…本発明の断熱パネル、２…外包材、３…無機繊維材、４…波板状骨材、５…ゲッター剤、６…従来の断熱パネル、７…硬質ポリウレタンフォーム、８…断熱箱体、９…箱体、１０…冷蔵庫内箱。

Claims (13)

1. 芯材と、該芯材を内包するガスバリア性の外包材を有し、該外包材の内部を減圧して封止した断熱パネルであって、
   前記断熱パネルは、前記外包材内に骨材を設け、該骨材の少なくとも一部に波状部分を有することを特徴とする断熱パネル。
2. 請求項１に記載された断熱パネルであって、
   前記骨材は、波状部分を構成する辺のなす角度が９０〜１２０°であることを特徴とする断熱パネル。
3. 請求項１に記載された断熱パネルであって、
   前記骨材は、骨材の厚さが０.１〜０.２mmであることを特徴とする断熱パネル。
4. 請求項１に記載された断熱パネルであって、
   前記骨材は、平面形状部分と、波板状部分を有していることを特徴とする断熱パネル。
5. 請求項１に記載された断熱パネルであって、
   前記骨材は、複数の前記芯材に挟まれて配置され、または前記芯材の表層に配置されていることを特徴とする断熱パネル。
6. 請求項１に記載された断熱パネルであって、
   前記骨材は、塑性変形性を有することを特徴とする断熱パネル。
7. 請求項１に記載された断熱パネルであって、
   前記芯材は無機繊維であることを特徴とする断熱パネル。
8. 請求項７に記載された断熱パネルであって、
   前記無機繊維が、平均繊維径３〜５μｍのグラスウールであり、結合剤を含まないことを特徴とする断熱パネル。
9. 請求項１に記載された断熱パネルであって、
   前記外包材中にゲッター剤を有することを特徴とする断熱パネル。
10. 請求項１に記載された断熱パネルであって、
    前記断熱パネルが、立体成形されていることを特徴とする断熱パネル。
11. 請求項１に記載された断熱パネルであって、
    前記断熱パネルの外包材に骨材由来の凹凸形状を有することを特徴とする断熱パネル。
12. 外箱部材と内箱部材を有し、前記外箱及び内箱で形成される空間に硬質樹脂を充填されている断熱箱体であって、前記空間に断熱パネルが挿入されており、前記断熱パネルは、芯材と、少なくとも一部に波状部分を有する骨材と、該芯材及び骨材を内包し、内部を減圧して封止したガスバリア性の外包材とを有することを特徴とする断熱箱体。
13. シート形状を有する無機繊維集合体と、少なくとも一部に波状部分を有する骨材とを積層し、ガスバリア性を有する外包材に収納し、該外包材を減圧して封止すること、を特徴とする断熱パネルの製造方法。
    

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