JP2008057570A - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱材の端部の熱損失を低減することにより、断熱性能を向上させた真空断熱材を提供する。
【解決手段】断熱性のある芯材１０をガスバリア性を有する金属ラミネート材２０で覆って内部を減圧して真空封入してなる従来構造の真空断熱材１の端部（シール部）１ｂにＰＥＴ等の樹脂よりなる低熱伝導ラミネート材３０を設けている。低熱伝導ラミネート材は、Ｕ字状に折り曲げて真空断熱材の端部の表裏両面を覆うように設けられている。また真空断熱材の表裏全面を低熱伝導ラミネート材で覆うようにしてもよい。或いは、芯材を低温側に配置される金属ラミネート材と高温側に配置される低熱伝導ラミネート材とでサンドイッチ状に包んで、その内部を減圧して真空封入して、真空断熱材を形成してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、断熱性のある芯材をガスバリア性を有する金属ラミネート材で覆い、その内部を減圧して真空封入して形成される真空断熱材に関する。

一般に真空断熱材１は、断熱性のある繊維等からなる芯材１０をガスバリア性を有する金属ラミネート材２０で上下からサンドイッチするようにして覆って、内部を減圧して真空封入して形成される。そのため金属ラミネート材２０間に芯材１０が存在しない部位である金属ラミネート材２０同志が溶着されるシール部３が形成されている。金属ラミネート材２０は、通常、ガスバリア層であるアルミニウム等の金属箔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すると共に、ガスバリア層の内面側にポリプロピレン等のフィルムを熱溶着層として積層したものである。したがって、金属ラミネート材２０の熱溶着層同志が熱溶着されることでシール部１ｂが形成されている。

このように、中央部には芯材１０が配置される断熱効果の優れる真空部１ａが設けられ、その外側に真空を維持するための金属ラミネート材２０が配置され、その端部（シール部）１ｂがシールされている真空断熱材１は、保温性確保のために、図６に示すようにその一面（図６（ａ）において下側）は高温側で他の一面（図６（ａ）において上側）は低温側に配置されるようにして使用される。この場合、金属ラミネート材２０は中央の真空部１ａに比較して断熱性が劣るため、特に端部（シール部）１ｂにおいては、図６（ｂ）に示されるように端部回り込みにより断熱効果が損なわれるという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、真空断熱材の端部の熱損失を低減することにより、断熱性能を向上させた真空断熱材を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の真空断熱材を提供する。
請求項１に記載の真空断熱材は、芯材１０をガスバリア性の金属ラミネート材２０で覆って内部を減圧して真空封入してなる従来構造の真空断熱材１の端部１ｂに低熱伝導ラミネート材３０を設けたものであり、これにより、真空断熱材１の端部１ｂでの回り込みによる熱損失を低減することができ、真空断熱材の断熱性能を向上させることが可能となる。

請求項２の真空断熱材は、低熱伝導ラミネート材３０を真空断熱材の端部（１ｂ）の表裏両面に折り曲げて設けているものであり、これにより、端部１ｂを内側から外側まで完全に覆うことができ、回り込みによる放熱量を確実に抑制できる。
請求項３の真空断熱材は、低熱伝導ラミネート材３０を真空断熱材１の全面に覆ったものであり、この場合は、低熱伝導ラミネート材を多量に必要とし、コストは増加するが、熱損失の面では最も有効である。なお、請求項３は、第４実施形態に対応するものである。

請求項４に記載の真空断熱材は、芯材１０を、低温側に配置されるガスバリア性を有する金属ラミネート材２０と高温側に配置される低熱伝導ラミネート材３０とでサンドイッチ状に包囲して、内部を減圧して真空封入して形成したものであり、これにより、高温側に低熱伝導ラミネート材３０を配置しているので、高温側から低温側への熱の回り込みを少なくすることができ、その熱損失を低減できる。なお、請求項４は、第３実施形態に対応するものである。
請求項５の真空断熱材は、低熱伝導ラミネート材３０を金属ラミネート材２０の端部近傍まで覆うように折曲して延在させたものであり、これにより、熱の回り込みにより熱損失を一層低減することができる。なお、請求項５は、第２実施形態に対応するものである。

以下、図面に従って本発明の実施の形態の真空断熱材について説明する。図１は、本発明の第１実施形態の真空断熱材の断面図である。従来公知の真空断熱材１は、断熱性のある芯材１０とガスバリア性のある外被材としての金属ラミネート材２０とから構成され、芯材１０は金属ラミネート材２０内に挿入され、内部を減圧したのち真空に封止されている。

真空断熱材１の芯材１０には、例えば無機繊維材、樹脂発泡材又は粒状体等の素材が用いられている。

金属ラミネート材２０は、アルミニウムなどの金属箔をガスバリア層として、このガスバリア層の外面側に、ナイロンフィルムを保護層として積層すると共に、ガスバリア層の内面側には、無延伸ポリプロピレン等のフィルムを熱溶着層として積層したラミネートフィルムである。

真空断熱材１は、上記した芯材１０及び金属ラミネート材２０を用いて以下の手順により形成される。
まず、２枚の金属ラミネート材２０，２０をその熱溶着層を対向させて重ね合わせ、両金属ラミネート材２０，２０の間に真空部１ａの形状に応じた芯材１０を配置する。そして、金属ラミネート材２０の三方の外側縁に沿って金属ラミネート材同志を加熱溶着（熱シール）してシール部（端部）１ｂを形成する。残りの一方の外側縁を介して金属ラミネート材２０，２０の内部を減圧しつつ、この残りの一方の外側縁に沿って加熱溶着してシール部（端部）１ｂを形成する。このようにして、真空断熱材１が製造される。なお、この製造手順は一例であり、他の公知の製造手順を採用してもよい。また、芯材１０及び金属ラミネート材２０のガスバリア層、保護層及び熱溶着層として他の公知の材料を使用してもよい。

上記のように構成された真空断熱材１は、その使用において、一面（図６（ａ）において下側）を高温側で、他の一面（図６（ａ）において上側）を低温側に配置される。この真空断熱材１においては、ガスバリア層である金属箔がアルミニウムである場合、その端部（シール部）１ｂの放熱量Ｑ_hは、以下の式（１）で表わされる。
Ｑ_h＝λ_hＡΔＴ／（２・Ｘ）…（１）
この式（１）において、λは熱伝達率（Ｗ／mk）であり、アルミニウムの場合、λ_h＝１．４（Ｗ／mk）であり、またＡは、端部の伝熱面積で、ΔＴは断熱表面の温度差（高温側と低温側との温度差）で、Ｘは、端部１ｂから中央である真空部（１ａ）にかけての距離である。

図６（ａ）は、従来の真空断熱材の端部における回り込みによる放熱を説明する図であり、図６（ｂ）は、この端部１ｂの放熱量をグラフにしたものであり、横軸を端部からの距離Ｘとし、縦軸を放熱量Ｑとしている。この図６（ｂ）から分るように、従来の真空断熱材１においては、この端部１ｂ近辺での放熱量Ｑが非常に大きい。これは、高温側から低温側に端部１ｂ回り込みによる熱損失が非常に大きいことを示している。

そこで、本実施形態においては、真空断熱材１の端部１ｂに低熱伝導ラミネート材３０を設けている。即ち、低熱伝導ラミネート材３０をＵ字状に折り曲げて、高温側の金属ラミネート材２０から低温側の金属ラミネート材２０へとその端部１ｂの表裏両面を覆うように低熱伝導ラミネート材３０を設けている。低熱伝導ラミネート材３０としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の樹脂が好適であるが、他の熱伝導率の低い材料であるなら適宜採用可能である。

例えば、低熱伝導ラミネート材３０としてＰＥＴ樹脂を使用した場合には、本実施形態の真空断熱材１の端部１ｂの放熱量Ｑ_Lは、以下の式（２）のようになる。
Ｑ_L＝λ_LＡΔＴ／（２・Ｘ）…（２）
ここで、ＰＥＴの熱伝導率λ_L＝０．３（Ｗ／mk）であり、Ａ，ΔＴ及びＸは前記の式（１）と同様である。
このことから、Ｑ_L／Ｑ_h∝λ_L／λ_h＝０．２１
となり、本実施形態の真空断熱材１は、従来の真空断熱材よりもその端部での放熱量（熱損失）を約８０％低減することができる。本実施形態の真空断熱材の端部では、図１に示すように放熱が行われ、図２は、従来の真空断熱材と本発明の真空断熱材との端部から放熱量を比較したものである。これは、式（１）及び式（２）をグラフ化したものである。このように、本実施形態においては、低熱伝導ラミネート材３０として選択した材料に応じて、端部１ｂからの放熱量Ｑを大巾に減らすことができる。

図３は、本発明の第２実施形態の真空断熱材の断面図である。第２実施形態においては、芯材１０は第１実施形態と同じであるが、外被材として低温側に位置するものとして金属ラミネート材２０を使用し、高温側に位置するものとして低熱伝導ラミネート材３０を使用したものである。また、この第２実施形態では、低熱伝導ラミネート材３０の端部を折り曲げて、金属ラミネート材２０の端部１ｂ近傍を覆うように延長させている。第２実施形態の真空断熱材１においても、第１実施形態と同様の効果を奏するものである。なお、この第２実施形態では、真空断熱を有効に機能させるためには、低熱伝導ラミネート材３０においてもガスバリア性が要求される。

図４は、本発明の第３実施形態の真空断熱材の断面図である。第３実施形態においても、芯材１０は第１実施形態と同じであるが、外被材として低温側に位置するものとして金属ラミネート材２０を使用し、高温側に位置するものとして低熱伝導ラミネート材３０を使用したものである。即ち、断熱性のある芯材１０を金属ラミネート材２０と低熱伝導ラミネート材３０とでサンドイッチ状に包んで、その内部を減圧して、真空にして端部１ｂを加熱融着してシールすることによって真空断熱材１を形成したものである。この第３実施形態においても、低熱伝導ラミネート材３０は、低熱伝導性と共に金属ラミネート材２０と同様のガスバリア性が要求される。このように、第３実施形態においても、真空断熱材１の端部１ｂの片面が低熱伝導ラミネート材３０で形成されているので、端部１ｂでの回り込みによる熱損失を低減することができる。

図５は、本発明の第４実施形態の真空断熱材の断面図である。この第４実施形態の真空断熱材１は、芯材１０をガスバリア性の金属ラミネート材２０で覆って内部を減圧して真空封入して形成される従来構造の真空断熱材の端部１ｂを含む表裏全面を低熱伝導ラミネート材３０で覆ったものである。この構造においても、端部１ｂが低熱伝導ラミネート材３０で覆われるので、端部１ｂ回り込みによる熱損失が防止できる。第４実施形態においては、低熱伝導ラミネート材３０のガスバリア機能は要求されないので、専ら低熱伝導性の材料が選定される。

以上説明したように、本発明では、真空断熱材の端部（Ｘが小さい部位）における端部回り込みによる熱損失を低減することができ、真空断熱材の断熱性能を向上させることができる。

本発明の第１実施形態の真空断熱材の断面図である。 従来の真空断熱材と本発明の真空断熱材の両者の端部における放熱量を比較したグラフである。 本発明の第２実施形態の真空断熱材の断面図である。 本発明の第３実施形態の真空断熱材の断面図である。 本発明の第４実施形態の真空断熱材の断面図である。 （ａ）は従来の真空断熱材の端部における回り込みによる放熱を説明する図であり、（ｂ）はその放熱量を示すグラフである。

符号の説明

１ 真空断熱材
１ａ 真空部
１ｂ 端部（シール部）
１０ 芯材
２０ 金属ラミネート材
３０ 低熱伝導ラミネート材

Claims (5)

1. 断熱性のある芯材（１０）をガスバリア性を有する金属ラミネート材（２０）で覆って、内部を減圧して真空封入してなる真空断熱材（１）において、
   前記真空断熱材（１）の端部（１ｂ）に低熱伝導ラミネート材（３０）を設けたことを特徴とする真空断熱材。
2. 前記低熱伝導ラミネート材（３０）を前記真空断熱材（１）の端部（１ｂ）の表裏両面に折り曲げて設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
3. 前記低熱伝導ラミネート材（３０）を、前記端部を含めて前記真空断熱材の表裏全面を覆って設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
4. 断熱性のある芯材（１０）を、低温側に配置される、ガスバリア性を有する金属ラミネート材（２０）と高温側に配置される低熱伝導ラミネート材（３０）とでサンドイッチ状に囲んで、内部を減圧して真空封入して形成される真空断熱材。
5. 前記低熱伝導ラミネート材（３０）を前記金属ラミネート材（２０）の端部（１ｂ）近傍まで覆うように折曲して延在させたことを特徴とする請求項４に記載の真空断熱材。

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