JP2009052649A

JP2009052649A - 真空断熱材

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Publication number: JP2009052649A
Application number: JP2007219526A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Hashida; 昌道橋田; Kiyoshi Kinoshita; 清志木下; Takashi Okuya; 隆奥谷
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-08-27
Also published as: JP5056269B2

Abstract

【課題】空気吸着材の設置による弊害を解決して、熱伝導率低減の効果が大きい真空断熱材を提供する。
【解決手段】真空断熱材１は、少なくとも繊維材料を含む芯材２と、ガスバリア性の包材４からなる袋に真空封止された気体吸着材５と、外力が加えられた場合に包材４に孔を開けることが可能な突起物を有する部材３とを、ガスバリア性に優れた外被材６で被って外被材６内部を真空封止してなり、部材３は、外被材６を介して気体吸着材５側に押された場合に変形して突起物が包材４に孔を開けて包材４内部と外被材６内部を連通させるように構成されているものであり、断熱性に優れる繊維系の芯材２と気体吸着材５を用い、気体吸着材５の包材４内部と真空断熱材１の外被材６内部の連通を工数の増大を伴わずに行い、繊維系芯材２の低圧力下における優れた断熱性能を維持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高性能真空断熱材に関するものである。

近年、高真空を必要とする工業技術への期待が高まりつつある。例えば、地球温暖化防止の観点から省エネルギーが強く望まれており、家庭用電化製品についても省エネルギー化は緊急の課題となっている。特に、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機等の保温保冷機器では熱を効率的に利用するという観点から、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。

一般的な断熱材として、グラスウールなどの繊維材やウレタンフォームなどの発泡体が用いられている。しかし、これらの断熱材の断熱性能を向上するためには断熱材の厚さを増す必要があり、断熱材を充填できる空間に制限があって省スペースや空間の有効利用が必要な場合には適用することができない。

そこで、高性能な断熱材として、真空断熱材が提案されている。これは、スペーサの役割を持つ芯材を、ガスバリア性を有する外被材中に挿入し内部を減圧して封止した断熱体である。

真空断熱材内部の真空度を上げることにより、高性能な断熱性能を得ることができるが、真空断熱材内部に存在する気体には大きく分けて次の３つがある。一つは、真空断熱材作製時、排気できずに残存する気体、別の一つは、減圧封止後、芯材や外被材から発生する気体（芯材や外被材に吸着している気体や、芯材の未反応成分が反応することによって発生する反応ガス等）、残りの一つは、外被材を通過して外部から侵入してくる気体である。

これらの気体を吸着するために気体吸着材を充填する方法が考案されている。気体吸着材は保存時の劣化を防ぐため、外部雰囲気と非接触の環境で保存される必要がある。一方、真空断熱材に充填された際は、真空断熱材内部の雰囲気と連通して、気体を吸着する必要がある。気体吸着材と真空断熱材内部を連通させるための方法もまた考案されている（特許文献１参照）。

特許文献１において、密封袋に減圧封止した気体吸着材と磁性体の鋲を予め外被材中に設置しておき、真空封止後に永久磁石で鋲を移動させ、密封袋に貫通孔を生じさせるものである。これにより、気体吸着材と外被材内部が連通し、気体の吸着が可能になる。
特公平４−５１７５２号公報

しかしながら、上記従来の構成では芯材として粉末を用いている。一方、包材内部と外被材内部を連通させるために工数を必要とする。一般に、粉末系芯材の真空断熱材は外被材内部の圧力に対する依存性が小さい。従って外部から気体が侵入しても、熱伝導率の増大が小さくなる。これに対し、包材内部と外被材内部を連通させるために工数によりコストが増大する。これらの理由により、コストの増大に対して熱伝導率低減効果が小さいという課題があった。また、連通する際に鋲を用いたプロセスが必要であるため、真空断熱材の厚さが増大し、外被材に負荷がかかる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、空気吸着材の設置による弊害を解決して、熱伝導率低減の効果が大き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、少なくとも繊維材料を含む芯材と、ガスバリア性の包材からなる袋に真空封止された気体吸着材と、外力が加えられた場合に前記包材に孔を開けることが可能な突起物を有する部材とを、ガスバリア性に優れた外被材で被って前記外被材内部を真空封止してなり、前記部材は、前記外被材を介して前記気体吸着材側に押された場合に変形して前記突起物が前記包材に孔を開けて前記包材内部と前記外被材内部を連通させるように構成されているのである。

つまり、低圧力下において粉末系の芯材に比較して熱伝導率が小さい、すなわち断熱性に優れる繊維系の芯材と気体吸着材を用い、気体吸着材の包材内部と真空断熱材の外被材内部の連通を工数の増大を伴わずに行うものである。

このようにすることで、繊維系芯材の低圧力下における優れた断熱性能を維持する。また、工数を増大させないため、コスト増大を抑えることができる。

本発明によれば、繊維系芯材の低圧力における優れた断熱性を維持し、気体吸着材の設置によるコストの増大を抑え、費用対効果に優れた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、少なくとも繊維材料を含む芯材と、ガスバリア性の包材からなる袋に真空封止された気体吸着材と、外力が加えられた場合に前記包材に孔を開けることが可能な突起物を有する部材とを、ガスバリア性に優れた外被材で被って前記外被材内部を真空封止してなり、前記部材が、前記外被材を介して前記気体吸着材側に押された場合に変形して前記突起物が前記包材に孔を開けて前記包材内部と前記外被材内部を連通させるように構成されているものである。

繊維材料を含む芯材を用いて作製した真空断熱材の熱伝導率は、粉末材料のみからなる芯材を用いて作製した真空断熱材の熱伝導率に比較して、低圧力領域では小さく、高圧力領域では大きい。従って、繊維材料を含む芯材を用いて作製した真空断熱材は、その外被材内部の圧力を低く維持することが重要である。

本発明の真空断熱材は、外被材内に気体吸着材を有しているため、外被材内部は圧力が低く維持され、繊維材料を含む芯材を用いた真空断熱材の熱伝導率は低く維持される。

ここで繊維材料を含む芯材とは、芯材の重量に対して繊維を１パーセント以上１００パーセント以下含むものであって、繊維材料と繊維材料以外の複合体であっても良い。

ガスバリア性に優れた包材とは、気体難透過性の製袋可能なフィルムまたはシート状の部材である。例えば、ポリプロピレンフィルム、アルミニウム箔、低密度ポリエチレンの順にラミネートしたフィルムなどがあげられる。また、袋とは気体吸着材を包み込むことにより、周囲の空間と独立させるものであり、４方をヒートシールした袋、ピロー袋、ガゼット袋等がある。また、気体透過度が１０^４［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下であることが好ましく、より望ましくは１０^３［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下となるものである。

突起物を有する部材とは、周囲の曲率に比較して、曲率が著しく大きい部分を有するものである。曲率が大きい部分は、同一の力をより小さい面積で受けるため、単位面積あたりに加わる力が大きくなる。従って曲率が大きい部分が包材に押し付けられた際、包材に貫通孔が生じやすくなる。

ガスバリア性に優れた外被材とは、芯材、包材、気体吸着材、突起物を有する部材を包み込むことにより、周囲の空間と独立させるものである。また、気体透過度が１０^４［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下であることが好ましく、より望ましくは１０^３［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下となるものである。

孔を開ける方法は、突起物が外被材に接触することによりなされるものである。

連通とは、包材内部と包材外部で隔てられていた空間を一続きの空間にすることである。

また、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芯材が、繊維集合体からなるものである。

一般に、真空断熱材の熱伝導率は、芯材による熱伝導と、外被材内の残留ガスによる熱伝導の和により決定する。例えば、芯材が粉末を含む場合は、芯材内部に存在する気体の平均自由工程が短いため、気体による熱伝導率は非常に小さく、芯材による熱伝導が支配的である。

一方、芯材が繊維の場合は、繊維同士の接点が少ないため、芯材の熱伝導率は非常に小さくなるが、気体の平均自由工程が大きいため、わずかな圧力上昇で、気体による熱伝導率が支配的になってしまう。

従って、芯材が繊維のみからなるときは、このような効果が大きいため繊維芯材では外被材内部を低圧に保つことが、真空断熱材の熱伝導率を低減するために非常に有効な手段となる。

ここで、繊維集合体とは、繊維のみからなる集合体であって、バインダーや酸、熱等で成型されていても良い。

また、請求項３に記載の真空断熱材の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明における包材内部と外被材内部の連通が、突起物と包材の接触によりなされるものである。

突起物により応力を集中して包材の内部と外被材の内部を連通するため、突起物以外では連通しないように包材の強度を大きくすることができる。このため、真空断熱材に適用するまで包材を取り扱う際の破損を防ぐことができ、歩留まりを向上することができる。

ここで、接触とは二つ以上の物体間に、別の物体或いは空間が存在しない状態のことであり、突起物が包材に接触することで、突刺し力、切断力等が働き、包材に割れが生ずることを含む。

破損とは、真空断熱材に適用する前に、包材内部と包材外部の連通が意図せずしてなされることである。

また、請求項４に記載の真空断熱材の発明は、請求項３に記載の発明における突起物と包材との接触が、大気圧と外被材内部の圧力の差により生じるものである。

突起物と包材の接触は、真空断熱材の作成工程において、特別な工程を経ずになされることが望ましい。

真空断熱材は、外被材内部に芯材などを挿入し、真空チャンバー内部で減圧し、封止後大気開放する工程で作製される。真空断熱材の外被材の中は、外被材の外に比較して圧力が低くなっている。このため、真空断熱材の内部は、この圧力差により圧縮される。突起物と包材の相対位置を、この圧力差で接触するように設置しておくと、大気圧が加わることで自動的に押し付けられて貫通孔が生じる。この結果、包材内部と外被材内部を連通する工程が省略でき、真空断熱材作製のコストを低減することができる。

また、請求項５に記載の真空断熱材の発明は、請求項３または請求項４に記載の発明において、圧力の非負荷時には突起物と包材との間に空間が確保され、圧力負荷時には前記突起物が前記包材と接触するものである。

圧力の非負荷時には、突起物と包材との間に空間が存在するため、包材に貫通孔は生じず、包材内部の空間の独立性が保たれ、包材に内包された気体吸着材は劣化が少なくすることができる。

また、請求項６に記載の真空断熱材の発明は、請求項４または請求項５に記載の発明における突起物を有する部材が、圧力負荷時には変形により平板状に近くなるものである。

真空断熱材は、他の断熱材に比較して同じ厚さあたりでの断熱性能に優れているため、同じ断熱性能を得るために用いる厚さを少なくすることができる。これは、異なる熱伝導率の断熱材で同等の断熱性を得るために必要な厚さは、それぞれの断熱材の熱伝導率に比例するためである。一方、真空断熱材の厚さは、概ね一気圧下での芯材の厚さと吸着材と、吸着材の特性を発揮させるための機構の厚さの和になる。

ここで、吸着材の特性を発揮させるための機構とは、吸着材の不使用時には大気との接触を防ぐ包材と、包材内部と外被材内部を連通するための突起物を有する部材である。従って、突起物を有する部材の薄型化がなされれば、真空断熱材の薄型化が可能になる。

突起物を有する部材は、大気圧負荷時には平板状に近くなるため真空断熱材の厚さ増大に対する寄与度が小さい。従って、粉末の気体吸着材を用いることにより薄型化された真空断熱材を得ることができる。

平板状とは、ある部材が、互いに平行で曲率が０の二枚の面で定義される空間内に収まり、この部材において最も離れた二点間の距離が、平面の距離の１０倍以上であるものである。従って、必ずしも、ある部材の表面の曲率がこの部材全体で一様であることを意味しない。また、真空断熱材を薄くするため、互いに平行で曲率が０の二枚の面の距離は３ｍｍ以下が望ましい。

また、請求項７に記載の真空断熱材の発明は、請求項６に記載の発明における突起物を有する部材が、平板状の部材を成型してなるものである。

真空断熱材の薄型化のためには突起物を有する部材の薄型化が有効である。

平板状の部材を折り曲げるなどして成型した突起物を有する部材は、大気圧が加わることにより平板状に近くなり、薄型化された真空断熱材を得ることができる。

また、請求項８に記載の真空断熱材の発明は、請求項７に記載の発明における突起物が、平板状の部材を成型してなるもので、例えば、突起物が、平板状の部材の一部に切り込みを入れ、切込みに沿って折り曲げるなどして成型してなるものである。

突起物を加える別の工程が必要ないため、コストを抑えることができ、低コストの真空断熱材を得ることができる。

また、請求項９に記載の真空断熱材の発明は、請求項７または請求項８に記載の発明における突起物を有する部材が、切り欠きを有する平板状の部材の前記切り欠きで折り曲げて成型されるものである。

突起物を有する部材は真空包装された際、大気圧により変形し、平板状に近づく。しかし、突起物を有する部材を構成する板状の部材の強度が大きい場合は、大気圧が加わっても突起物を有する部材は平板状となりにくく、真空断熱材の薄型化が難しい。板状の部材の切り欠き部分は外力により変形しやすい。従って、切り欠き部分で折り曲げて作製した突起物を有する部材は、板状の部材の強度が大きい場合でも大気圧で容易に変形して板状に近づくため、薄型化された真空断熱材を得ることができる。

また、請求項１０に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発明における突起物を有する部材が、金属よりなるものである。

突起物を有する部材が金属であるため、突起物の強度を大きく、鋭利にすることができる。このため、包材の設計自由度が向上する。つまり、包材の強度が大きくても、包材内部と外被材内部の連通がなされる。包材の強度を大きくすることにより、真空断熱材に適用前の取り扱い時の破損が抑制されるため、歩留まりが向上し、安価に真空断熱材を得ることができる。

ここで、金属は突起物の強度を確保するため、一定の強度を有するものが望ましく、鉄、銅等の単一元素からなる金属、ステンレスやりん青銅等の合金も用いることができるが特に指定するものではない。

また、請求項１１に記載の真空断熱材の発明は、請求項１０に記載の発明における金属が、ばね材であるものである。

金属が、ばね材であるため、外被材内部の圧力と大気圧の差によって容易に変形する。また、外被材の形状に追従するため、外被材への応力の集中を避けることができ、破袋を抑える事ができる。さらに、ばね材であるため、一旦変形しても真空断熱材から取り出して圧力差がなくなると、真空包装以前の形状になるため、繰り返し使用可能であり、リサイクルすることが可能である。

ここで、ばね材とは金属で代表的な変形である弾性変形、塑性変形のうち、弾性変形が支配的なものである。

ばね材としては、ベリリウム銅、りん青銅、チタン銅、ステンレス鋼等を用いることができ、りん青銅が特に好ましい。

また、請求項１２に記載の真空断熱材の発明は、請求項１０または請求項１１に記載の発明における金属が、りん青銅であるものである。

りん青銅は、優れたばね特性、耐食性を有しており、優れた特性の突起物を有する部材を得ることができる。

また、請求項１３に記載の真空断熱材の発明は、請求項７から請求項１２のいずれか一項に記載の発明における平板状の部材の厚さが、０．３ｍｍ以下であるものである。

真空断熱材の薄型化のためには、突起物を有する部材が、外被材内部の圧力と大気圧の差により容易に変形し、平板状に近づく必要がある。平板状の部材の厚さが０．３ｍｍ以下とすることにより、外被材内部の圧力と大気圧の差により容易に変形し、平板状に近づく。従って、薄型化された真空断熱材を得ることができる。

平板状の部材の厚さは０．３ｍｍ以下であればよいが、外被材に沿って変形しやすくするため、０．２ｍｍ以下がより望ましい。

また、請求項１４に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発明における突起物を有する部材が、樹脂よりなるものである。

樹脂成型によると突起物を有する部材の形状自由度が大きくなる。従って、包材の強度に適した突起物を作製することができ、包材の設計自由度も大きくなる。この結果、真空断熱材の用途に応じて適切な設計が可能である。また、必要最小限の強度で作製できるため、外被材内部の圧力と大気圧の差により変形するように作製でき、薄型化された真空断熱材を得ることができる。

樹脂の種類は、突起物の硬さを確保でき、ガス発生が少ないものであればよく、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂などを用いることができ、コストを考慮するとポリプロピレンが望ましい。

また、請求項１５に記載の真空断熱材の発明は、請求項１４に記載の発明における樹脂が、ポリプロピレンであるものである。

ポリプロピレンは、低コストであるため、突起物を有する部材のコストを低減することができる。また、樹脂を真空断熱材に適用する際は、ガス発生が問題となるが、ポリプロピレンからのガス発生は少なく、真空断熱材の特性を妨げることがない。

また、請求項１６に記載の真空断熱材の発明は、請求項１４または請求項１５に記載の発明における樹脂が、繊維強化プラスチックであるものである。

強化のための繊維としてガラス繊維を用いた場合は、繊維からのガス発生が少なく、また、樹脂を強化する効果も高い。ガラス繊維により強化された樹脂を用いることにより、突起物の強度を確保することができ、よりスムーズに包材内部と外被材内部の連通をすることができる。

繊維とは、３次元空間において、一方向が他の方向に比較して著しく長いものであり、ガラス繊維、カーボン繊維、金属繊維があるが、ガス発生の少なさ、プラスチックを強化する能力、コストから総合的に判断して、ガラス繊維が望ましい。

また、請求項１７に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発明における突起物を有する部材が、金属と樹脂の複合体であるものである。

突起物を有する部材が、金属と樹脂の複合体であるため、それぞれの材料特性に応じた構成で設計することができる。つまり、確実に包材内部と外被材内部を連通するため、高い強度が必要である突起物を金属、外被材を保護するために柔軟性が必要な部分を樹脂とすることにより、優れた特性を有する真空断熱材を得ることができる。

ここで、金属は突起物の強度を確保するため、一定の強度を有するものが望ましく、鉄、銅等の単一元素からなる金属、ステンレスやりん青銅等の合金も用いることができるが、特に指定するものではない。

また、請求項１８に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の発明における突起物を有する部材が、包材に固定されているものである。

突起物を有する部材が包材に固定されているため、真空断熱材に吸着材を設置する際の工数を減らすことができ、コストを低減することができる。

突起物を有する部材を包材に固定する方法は、特に指定するものではないが、突起物を有する部材にフック状の部分を設ける、両面に粘着物を塗布した面状の部材で貼り付ける等の方法を用いることができる。

また、請求項１９に記載の真空断熱材の発明は、請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の発明における突起物の長さが、大気圧下での気体吸着材の厚さより短いものである。

突起物の長さが、大気圧下での気体吸着材の厚さより短いため、突起物は包材の内部で留まる。従って、突起物は真空断熱材の外被材にダメージを与えず、信頼性に優れた真空断熱材を得ることができる。

以下、本発明の真空断熱材の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断面図である。

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と、突起物を有する部材３と、予め包材４の中に真空封止された気体吸着材５を、外被材６中に設置後真空封止し、包材４内部と外被材６内部を連通させたものであり、詳しくは、少なくとも繊維材料を含む芯材２と、ガスバリア性の包材４からなる袋に真空封止された気体吸着材５と、外力が加えられた場合に包材４に孔を開けることが可能な突起物を有する部材３とを、ガスバリア性に優れた外被材６で被って外被材６内部を真空封止してなり、部材３は、外被材６を介して気体吸着材５側に押された場合に変形して突起物が包材４に孔を開けて包材４内部と外被材６内部を連通させるように構成されている。

芯材２はガラス繊維集合体を熱成型により板状としたものであり、包材４はガスバリア性を有するラミネートフィルム、吸着材５は粉末状のＣｕＺＳＭ−５、外被材６はガスバリア性を有するラミネートフィルムである。

図２は本発明の実施の形態１における真空断熱材に使用した突起物を有する部材３の概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。

突起物を有する部材３は、厚さが０．２５ｍｍのりん青銅からなる板を折り曲げ、板ばねとしたものの、中央部付近を切り欠いて曲げることにより突起物を作製している。また、折り曲げ部には切り欠き部７を有している。

図３は本発明の実施の形態１における真空断熱材の真空封止前の気体吸着材と部材とからなる空気吸着デバイスを示す断面図である。図４は本発明の実施の形態１における真空断熱材の真空封止後の気体吸着材と部材とからなる空気吸着デバイスを示す断面図である。

図４は大気圧が加わることにより、突起物が包材に貫通孔を生じさせ、包材内部と外被材内部を連通させてなることにより、気体吸着材が外被材内部の気体を吸着可能になった状態を示す。

以上のように構成された真空断熱材１についてその動作、作用を説明する。

まず、図３に示されている通り、気体吸着デバイスでは、気体吸着材５は包材４に真空封止されている。また、突起物を有する部材３は包材４に、突起物以外の部分で接触している。従って、包材４に貫通孔は生じないため、気体吸着材５は外部の空気に接触しない。従って、真空断熱材に適用するまで気体吸着材５の吸着能力は維持される。

真空断熱材１を真空封止する際、芯材２の上に気体吸着デバイスを置く。この際、包材４を芯材２に接触する配置とした。これらを、予め３方をシールした外被材６内部に挿入し、真空に排気した後、開口部を熱溶着により封止した。

外被材６内部は減圧されているため、芯材２、突起物を有する部材３に外被材内部の圧力と外部の圧力の差に相当する圧力が加わる。突起物を有する部材３の材料であるりん青銅は外力が加わると弾性変形する。この変形により、応力が加わっていない状態においては、包材４と距離があった突起物は、包材４に近づく。さらに突起物は包材４に接触して突刺力を加えるため、包材４には貫通孔が生じる。このようにして、包材４内部と外被材６内部は連通し、吸着材５による気体の吸着が可能になる。

図４に示すように、真空包装後は、突起物を有する部材は平板状に近くなり、真空断熱材の厚さ増大への寄与度が小さくなる。

本実施の形態において、空気吸着デバイスとは圧力の非負荷時には、気体吸着材と周囲の空間を隔てることにより、気体吸着材の劣化を防ぎ、圧力負荷時には、気体吸着材と周囲の空間が連通し、空気吸着材が外部の気体を吸着できるようにする機構であり、突起物を有する部材３、気体吸着材４、包材５からなる。

なお、本実施の形態では、金属としてりん青銅を用いたが、りん青銅に限定するものではなく、ばね材として用いられるものであれば他の金属であっても用いることが可能である。また、ばね材と異なる場合であっても厚さを薄くして変形を容易にすることにより、使用することが可能である。

また、突起物と包材の接触と貫通孔の生成が大気圧と外被材内部の圧力差によりなされたが、これに限定するものではなく、真空封止後に機械的に応力を加えても良い。

（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に使用した突起物を有する部材の概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。

図５において、突起物を有する部材３はガラス繊維で強化されたポリプロピレン樹脂であり、ガラス繊維は２０重量パーセント含まれている。また、折り曲げ部は他の部分と比較して薄くなっている。このような構成の突起物を有する部材３を用いて真空断熱材を作製した。突起物を有する部材３以外の構成要素および真空封止方法は、実施の形態１と同等である。

突起物を有する部材３には外被材内部の圧力と外部の圧力の差に相当する圧力が加わる。突起物を有する部材３はガラス繊維により強化されているため、本来はこの圧力では変形が小さいため突起物は包材４に押し付けられない。しかし、折り曲げ部が他の部分より薄くなっているため、この部分により大きく変形して、突起物が包材に押し付けられる。

ここで、突起物はガラス繊維により強化されたポリプロピレンであり十分な強度を有するため、包材には貫通孔が生じる。このようにして、包材４内部と外被材内部は連通し、気体吸着材５による気体の吸着が可能になる。

本実施の形態では、樹脂としてポリプロピレンを用いたが、これに限定するものではなく、包材に貫通孔を生じさせることができるものであればよい。

（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３における真空断熱材に使用した突起物を有する部材の略図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は上面図である。図７は本発明の実施の形態３における真空断熱材の真空封止前の気体吸着材と部材とからなる気体吸着デバイスの断面図である。

図６において、突起物を有する部材３の突起物は銅により構成されており、突起物以外の部分はポリプロピレンで構成されている。また、応力が加わっていない状態で包材に接触する部分の一方がフック状になっている。

図７において、突起物を有する部材３は、フック状の部分で包材４に固定されているため、突起物を有する部材３と包材４は一体の部材として取り扱うことが可能である。

このような構成の突起物を有する部材３を用いて真空断熱材を作製した。突起物を有する部材３以外の構成要素および真空封止方法は、実施の形態１と同等である。突起物を有する部材３には外被材内部の圧力と外部の圧力の差に相当する圧力が加わる。突起物を有する部材３の突起物以外の部分は、ポリプロピレンであり容易に変形するため、突起物は包材４に押し付けられる。突起物は銅製であり十分な強度を有するため包材４には貫通孔が生じる。このようにして、包材４内部と外被材６内部は連通し、気体吸着材５による気体の吸着が可能になる。

本実施の形態では、金属として銅を用いたが、これに限定するものではなく、包材に貫通孔を生じさせることができるものであればよい。

（実施例１）
芯材はガラス繊維の集合体を加圧加熱成型して板状にして作製し、厚さが５ｍｍとなるようにした。

気体吸着材として粉末状のＣｕＺＳＭ−５を用いた。包材として厚さが１５μｍの２軸延伸ポリプロピレンフィルム、厚さが６μｍのアルミニウム箔、厚さが５０μｍの低密度ポリエチレンフィルムをラミネートしたフィルムを用いた。このフィルムを３方シールして袋状にし、希ガス雰囲気中で気体吸着材を内包させたものを真空チャンバーに設置後、１Ｐａまで減圧後、封止した。

突起物を有する部材は、長さが３０ｍｍ、幅が１２ｍｍ、厚さが０．２５ｍｍのりん青銅の板を長さ方向に４箇所で折り曲げ、包材に設置する面と、包材に接触しない面との距離が圧力非負荷時には３ｍｍとなるようにした。突起物は長さ方向と幅方向に対する中央部を切り欠いて曲げることにより作製しし、長さは２ｍｍとした。これにより、圧力非負荷時は包材と突起物は１ｍｍの隙間が開くようにした。

外被材は厚さが１５μｍの２軸延伸ナイロンフィルム、厚さが２５μｍの２軸延伸ナイロンフィルム、厚さが６μｍのアルミニウム箔、厚さが５０μｍの低密度ポリエチレンフィルムをラミネートしたフィルムを用いた。予め３方をシールして袋状にした外被材内に、芯材、包材、突起物を有する部材の順に重ねて挿入して真空チャンバーに設置し、１０Ｐａまで減圧後封止した。

このようにして作製した真空断熱材の熱伝導率を測定すると、０．００１５Ｗ／ｍＫと優れた結果が得られた。（比較例１）に示すように、気体吸着材を用いない場合の熱伝導率０．００２０Ｗ／ｍＫと比較して低減していることがわかる。このことから、気体吸着材は外被材内部の気体を吸着していることがわかる。

また、真空断熱材の厚さを測定すると、突起物を有する部材の部分は６．０ｍｍであり、それ以外の部分は５．０ｍｍであった。この結果から、突起物を有する部材は、大気により、厚さが３ｍｍから１ｍｍまで減少する方向に変形し、突起物が包材に押し付けられたと考えられる。さらに、この真空断熱材を１００℃で１ヶ月間エージングした後に熱伝導率を測定しても、その値は変わらなかった。

（比較例１）に示すように、気体吸着材を用いない場合、１００℃で１ヶ月エージングした場合の熱伝導率０．００８０Ｗ／ｍＫと比較して低く抑えられている。このことから、シール層を通して侵入する気体を空気吸着材が吸着していることがわかる。熱伝導率測定後に真空断熱材を解体して、包材を観察した結果、突起物との接触により生じた貫通孔の存在が確認された。

（実施例２）
突起物を有する部材は、ガラス繊維を２０重量パーセント含むポリプロピレン樹脂を、射出成型により実施の形態１と同様の形状に成型した。折り曲げ部の厚さは０．１ｍｍで、折り曲げ部以外の厚さは０．２ｍｍである。突起物を有する部材以外の構成要素および真空断熱材の作製方法は実施の形態１と同等である。

また、真空断熱材の厚さを測定すると、突起物を有する部材の部分は５．８ｍｍであり、それ以外の部分は５．０ｍｍであった。実施の形態１の場合に比較して突起物を有する部分の厚さが０．２ｍｍ薄くなっている。これは、ポリプロピレンが銅に比較して柔らかく、大気圧が加わることでより容易に変形するためである。さらに、この真空断熱材を１００℃で１ヶ月間エージングした後に熱伝導率を測定しても、その値は変わらなかった。

（実施例３）
突起物を有する部材は、ポリプロピレン樹脂で射出成型したものに銅の突起物を取り付けることにより作製した。折り曲げ部の厚さは０．１ｍｍで、折り曲げ部以外の厚さは０．２ｍｍである。突起物を有する部材以外の構成要素および真空断熱材の作製方法は実施の形態１と同等である。

また、真空断熱材の厚さを測定すると、突起物を有する部分は５．７ｍｍであり、それ以外の部分は５．０ｍｍであった。実施の形態１の場合に比較して突起物を有する部分の厚さが０．３ｍｍ、実施の形態２に比較して０．１ｍｍ薄くなっている。これは、ポリプロピレン樹脂がガラス繊維を含まないため、より柔らかいためであると考えられる。

また、突起物に銅を用いているため包材に貫通孔を生成する機能は優れており、熱伝導率測定後に真空断熱材を解体して、包材を観察した結果、突起物との接触により生じた貫通孔の存在が確認された。

（実施例４）
突起物を有する部材は、ガラス繊維を２０重量パーセント含むポリプロピレン樹脂を、射出成型により作製した。包材に接触する部分の一方はフック状になっており、包材に取り付けることができる。真空断熱材作製の工程で、フック状の部分を包材に取り付けて外被材内部に設置した。このようにすることで、突起物を有する部材と包材のずれを防ぐことができる。突起物を有する部材以外の構成および真空包装工程は実施の形態１と同等である。

（実施例５）
突起物を有する部材は、長さが３０ｍｍ、厚さが１２ｍｍ、厚さが０．２５ｍｍのりん青銅の板を長さ方向に４箇所で折り曲げ、包材に設置する面と、包材に接触しない面との距離が圧力非負荷時には３ｍｍとなるようにした。突起物は長さ方向と幅方向の中央部を切り欠いて曲げることにより作製して、長さは１ｍｍとした。気体吸着材を封入した包材に大気圧を負荷した際の厚さは、１．２ｍｍであった。これら以外の構成要素は実施の形態１と同等である。

真空断熱材の作製は以下の通り行った。予め３方をシールして袋状とした外被材に芯材を設置し、包材を芯材と重なり合わないように設置した。さらに、突起物を有する部材を包材に重ねて設置した。さらに、外被材内部を１０Ｐａまで減圧後封止した。このようにして作製した真空断熱材の熱伝導率を測定すると、０．００１５Ｗ／ｍＫと優れた結果が得られた。（比較例１）に示すように、気体吸着材を用いない場合の熱伝導率０．００２０Ｗ／ｍＫと比較して低減していることがわかる。このことから、気体吸着材は外被材内部の気体を吸着していることがわかる。

また、真空断熱材の厚さを測定すると、芯材部は５．０ｍｍであり、突起物を有する部材の場所は１．５ｍｍであった。このように、突起物を有する部材により、真空断熱材の最大厚さは増大しない。従って、真空断熱材をより薄型化することが可能である。また、低い熱伝導率が得られていることから外被材に貫通孔は生じていないことがわかる。これは、突起物が、包材内部に留まり、外被材に接触しないためである。

（比較例１）
気体吸着材、包材、突起物を有する部材を用いず、これら以外の構成、作製方法は（実施例１）と同様にして真空断熱材を作製した。このようにして作製した真空断熱材の熱伝導率を測定すると、０．００２０Ｗ／ｍＫであり、気体吸着材を用いた場合の熱伝導率０．００１５Ｗ／ｍＫに比較して大きくなっていることがわかる。

また、本比較例で作成した真空断熱材を１００℃で１時間エージングした後の熱伝導率は０．００８０Ｗ／ｍＫであり、これは、外被材を介して侵入した気体により熱伝導率が大きくなったためである。

以上のように、本発明にかかる真空断熱材は、薄型の真空断熱材をより安価に得ることができるため、住宅の断熱等の分野にも適用できる。

本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図（ａ）同実施の形態の真空断熱材に使用した突起物を有する部材の断面図（ｂ）同実施の形態の真空断熱材に使用した突起物を有する部材の上面図同実施の形態の真空断熱材の真空封止前の空気吸着デバイスを示す断面図同実施の形態の真空断熱材の真空封止後の空気吸着デバイスを示す断面図（ａ）本発明の実施の形態２における真空断熱材に使用した突起物を有する部材の断面図（ｂ）同実施の形態の真空断熱材に使用した突起物を有する部材の上面図（ａ）本発明の実施の形態３における真空断熱材に使用した突起物を有する部材の断面図（ｂ）同実施の形態の真空断熱材に使用した突起物を有する部材の上面図同実施の形態における真空断熱材の真空封止前の気体吸着デバイスの断面図

符号の説明

１真空断熱材
２芯材
３突起物を有する部材
４包材
５気体吸着材
６外被材
７切り欠き部

Claims

少なくとも繊維材料を含む芯材と、ガスバリア性の包材からなる袋に真空封止された気体吸着材と、外力が加えられた場合に前記包材に孔を開けることが可能な突起物を有する部材とを、ガスバリア性に優れた外被材で被って前記外被材内部を真空封止してなり、前記部材は、前記外被材を介して前記気体吸着材側に押された場合に変形して前記突起物が前記包材に孔を開けて前記包材内部と前記外被材内部を連通させるように構成されている真空断熱材。
芯材が、繊維集合体からなることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
包材内部と外被材内部の連通が、突起物と包材の接触によりなされる請求項１または請求項２に記載の真空断熱材。
突起物と包材との接触が、大気圧と外被材内部の圧力の差により生じる請求項３に記載の真空断熱材。
圧力の非負荷時には突起物と包材との間に空間が確保され、圧力負荷時には前記突起物が前記包材と接触する請求項３または請求項４に記載の真空断熱材。
突起物を有する部材が、圧力負荷時には変形により平板状に近くなることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の真空断熱材。
突起物を有する部材が、平板状の部材を成型してなる請求項６に記載の真空断熱材。
突起物が、平板状の部材を成型してなる請求項７に記載の真空断熱材。
突起物を有する部材が、切り欠きを有する平板状の部材の前記切り欠きで折り曲げて成型されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の真空断熱材。
突起物を有する部材が、金属よりなる請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の真空断熱材。
金属が、ばね材である請求項１０に記載の真空断熱材。
金属が、りん青銅である請求項１０または請求項１１に記載の真空断熱材。
平板状の部材の厚さが、０．３ｍｍ以下である請求項７から請求項１２のいずれか一項に記載の真空断熱材。
突起物を有する部材が、樹脂よりなる請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の真空断熱材。
樹脂が、ポリプロピレンである請求項１４に記載の真空断熱材。
樹脂が繊維強化プラスチックである請求項１４または請求項１５に記載の真空断熱材。
突起物を有する部材が、金属と樹脂の複合体である請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の真空断熱材。
突起物を有する部材が、包材に固定されている請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の真空断熱材。
突起物の長さが、大気圧下での気体吸着材の厚さより短い請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の真空断熱材。