JP2010139005A

JP2010139005A - 真空断熱材

Info

Publication number: JP2010139005A
Application number: JP2008316379A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kobayashi; 俊夫小林; Fumie Horihata; 文枝堀端
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】長期にわたって優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供する。
【解決手段】真空断熱材１は、熱溶着層７同士が対向する２枚の長方形の外被材４の間に芯材２と吸着剤３が減圧密封され芯材２を覆う２枚の外被材４の周縁近傍の３辺の外周部同士が熱溶着された真空断熱材１であり、外被材４の外周部同士が熱溶着された封止部８のうち３辺の封止部８を周縁に垂直な平面で切断した場合の断面を見た時、封止部８に位置する熱溶着層７が少なくとも一つの角部を有する角状の凹部を有しており、その凹部の最深部に熱溶着層７の厚みが最深部の周辺部よりも薄い薄肉部９が形成されているので、外被材４周縁の端面から封止部８を通って侵入する大気ガス量を抑制する薄肉部９でのクラック発生や封止部８破断が極めて起きにくくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、長期にわたって優れた断熱性能を有する真空断熱材に関するものである。

近年、深刻な地球環境問題である温暖化への対策として、家電製品や設備機器並びに住宅などの建物の省エネルギー化を推進する動きが活発となっており、優れた断熱効果を長期的に有する真空断熱材が、これまで以上に求められている。

真空断熱材とは、グラスウールやシリカ粉末などの微細空隙を有する芯材を、ガスバリア性を有する外被材で覆い、外被材の内部を減圧密封したものである。真空断熱材は、その内空間を高真空に保ち、気相を伝わる熱量を出来る限り小さくすることにより、高い断熱効果の発現を可能としたものである。よって、その優れた断熱効果を長期にわたって発揮するためには、真空断熱材内部の高い真空度を維持する技術が極めて重要となる。

真空断熱材内部の真空度を維持する方法として、気体吸着剤や水分吸着剤を芯材とともに真空断熱材内部に減圧密封する方法が、一般的に用いられている。これによって、真空包装後に芯材の微細空隙から真空断熱材中へ放出される残存水分や、外気から外被材を透過して経時的に真空断熱材内へ浸透する水蒸気や酸素等の大気ガスを除去することが可能となる。

しかし、現存の吸着剤の吸着能力を考慮すると、高い断熱効果を長期的に維持する真空断熱材を提供するには、吸着剤の使用だけでは不十分であるといえ、真空断熱材内部へ浸透する大気ガス量自体を抑制する手段を講じる必要がある。

ここで、外気から真空断熱材内部へ侵入するガス経路について述べる。

真空断熱材は、通常、２枚の長方形の外被材を重ね合わせて外被材の３辺の周縁近傍の外周部同士を熱溶着して作製した３方シール袋内へ３方シール袋の開口部から芯材を挿入し、真空包装機を用いて外被材の袋内部を真空引きしながら、３方シール袋の開口部を熱溶着することによって製造される。

外被材には、通常、最内層に低密度ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂からなる熱溶着層、中間層にアルミニウム箔やアルミニウム蒸着フィルムなどのバリア性を有する材料からなるガスバリア層、そして最外層にはナイロンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムなどの表面保護の役割を果たす表面保護層を、接着剤を介して積層したラミネートフィルムを用いる。

この場合、外気から真空断熱材内部へ透過する大気ガスは、外被材表面のアルミニウム箔のピンホールや蒸着層の隙間などを透過してくる成分と、外被材周縁の端面の熱溶着層が露出している部分から封止部を通って内部に透過してくる成分との２つに分類される。

このうち、熱溶着層を構成している熱可塑性樹脂は、ガスバリア層と比べると気体透過度および透湿度が極めて高いことから、真空断熱材内部へ経時的に侵入する大気ガス量のうち、外被材周縁の端面の熱溶着層が露出している部分から封止部を通って内部に透過したものが大半を占める。

よって、長期にわたって優れた断熱性能を有する真空断熱材の提供には、外被材周縁の端面の熱溶着層が露出している部分からの大気ガス浸透量抑制が不可欠であり、その効果的な手法が課題とされてきた。

この課題に対して、封止部における熱溶着層の一部を薄肉にした薄肉部を設けた真空断熱材が報告されている（例えば、特許文献１参照）。

図９は、特許文献１に記載された従来の真空断熱材の断面図である。

図９に示すように、真空断熱材１０１は、ガスバリア層１０２と熱溶着層１０３とを有する外被材１０４の封止部分の熱溶着層１０３の一部が薄肉になっている。この薄肉部１０５は、図１０に示すような封止冶具１０６を用いて、封止部分における外被材１０４の一部を特に強く加圧することにより形成されたもので、外被材１０４の全周を取り巻くように形成されている。

従来の構成は、薄肉部１０５によって外被材周縁の端面から侵入するガスの透過抵抗が増大し、内部へのガス侵入を抑制することで長期に渡って優れた断熱性能を発揮できるとされている。
実開昭６２−１４１１９０号公報

上記特許文献１の構成では、薄肉部１０５における外被材１０４の詳細な形状については述べられていないものの、薄肉部１０５に、図９および図１０に示されるような両面に角部１０７を有している場合は、真空断熱材１０１製造時および取り扱い時に、角部１０７において、外被材１０４、特にガスバリア層１０２にクラックが発生する。このクラックから、経年的に大気ガス成分の真空断熱材１０１内部への侵入が促進されるという課題があった。

ここで、角部１０７とは、封止部を外被材１０４の周縁に垂直な平面で切断した場合の断面を見た時、薄肉部１０５の境界及びその近傍に生じる、熱溶着層１０３の厚み変化に伴い形成される角形状となった部位（曲率が大きい部位）を指す。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、封止部に設けた熱溶着層の薄肉部及びその近傍において、クラック発生や封止部破断が極めて起きにくい、長期に渡って優れた断熱性能を維持する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、熱溶着層同士が対向する２枚の外被材の間に芯材が減圧密封され前記芯材を覆う２枚の前記外被材の周縁近傍の外周部同士が熱溶着された真空断熱材において、前記外被材の外周部同士が熱溶着された封止部の少なくとも一部を前記周縁に垂直な平面で切断した場合の断面を見た時、前記封止部に位置する前記熱溶着層が少なくとも一つの角部を有する角状の凹部を有しており、前記凹部の最深部に前記熱溶着層の厚みが前記最深部の周辺部よりも薄い薄肉部が形成されている。

上記構成において、まず、外被材の周縁部同士が熱溶着された封止部の少なくとも一部を周縁に垂直な平面で切断した場合の断面を見た時、封止部の熱溶着層の厚みが局所的に薄い薄肉部を設けていることにより、熱溶着層の薄肉部において、外被材周縁の端面から侵入する気体および水分の透過面積が縮小され、気体および水分の透過抵抗が増大し、気体および水分の透過速度が低減されることから、経時的に透過する気体および水分量が抑制され、長期にわたって優れた断熱性能を発揮できる。

また、外被材の周縁部同士が熱溶着された封止部の少なくとも一部を周縁に垂直な平面で切断した場合の断面を見た時、封止部に位置する熱溶着層が少なくとも一つの角部を有する角状の凹部を有しているので、熱溶着層より外層側に積層された層（通常は、ガスバリア層）は、封止部の薄肉部およびその近傍において、熱溶着層の形状に沿って、角状に曲がるが、外被材の両面に多数の角部を形成することなく、熱溶着層より外層側に積層された層（通常は、ガスバリア層）のクラックの発生が極めて起きにくくなる。

さらに、熱溶着層の薄肉部においては、熱溶着層の厚みが周辺部よりも薄くなり、その厚み減少分だけ強度が低下するが、熱溶着層が有する凹部が片面のみに角状を形成している場合、熱溶着層の厚みが角部に沿って徐々に滑らかに増減することに伴い、封止部の強度も連続的に滑らかに増減することから、熱溶着層の薄肉部において局所的に応力が集中することが起きにくく、熱溶着層の薄肉部及びその近傍の外被材におけるクラック発生や封止部の破断が極めて起きにくくなる。

以上により、封止部に設けた熱溶着層の薄肉部及びその近傍において、クラック発生や封止部破断が極めて起きにくい、長期に渡って優れた断熱性能を維持する真空断熱材を提供できる。

本発明によれば、封止部の熱溶着層の厚みが局所的に薄い薄肉部を設けていることにより、外被材周縁の端面から侵入する気体および水分量が抑制され、長期にわたって優れた断熱性能を発揮できる。また、封止部に位置する熱溶着層が少なくとも一つの角部を有する角状の凹部を有しているので、熱溶着層より外層側に積層された層（通常は、ガスバリア層）のクラックの発生が極めて起きにくくなる。さらに、熱溶着層の薄肉部において局所的に応力が集中することが起きにくく、熱溶着層の薄肉部及びその近傍の外被材におけるクラック発生や封止部の破断が極めて起きにくくなる。

本発明の請求項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２枚の外被材の間に芯材が減圧密封され前記芯材を覆う２枚の前記外被材の周縁近傍の外周部同士が熱溶着された真空断熱材において、前記外被材の外周部同士が熱溶着された封止部の少なくとも一部を前記周縁に垂直な平面で切断した場合の断面を見た時、前記封止部に位置する前記熱溶着層が少なくとも一つの角部を有する角状の凹部を有しており、前記凹部の最深部に前記熱溶着層の厚みが前記最深部の周辺部よりも薄い薄肉部が形成されているのである。

また、外被材の周縁部同士が熱溶着された封止部の少なくとも一部を周縁に垂直な平面で切断した場合の断面を見た時、封止部に位置する熱溶着層が角状の凹部を有しているので、熱溶着層より外層側に積層された層（通常は、ガスバリア層）は、封止部の薄肉部およびその近傍において、熱溶着層の形状に沿って、角状に曲がるが、外被材の両面に多数の角部を形成することなく、熱溶着層より外層側に積層された層（通常は、ガスバリア層）のクラックの発生が極めて起きにくくなる。

次に真空断熱材の構成材料について説明する。

外被材を構成する熱溶着層としては、特に指定されるものではないが、低密度ポリエチレンフィルム、直鎖低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレンフィルム、中密度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム等の熱可塑性樹脂あるいはそれらの混合フィルム等が使用できる。

芯材は、その種類について特に指定するものではないが、気層比率９０％前後の多孔体であり、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などの連続気泡体や、グラスウールやロックウール、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維などの繊維体、パーライトや湿式シリカ、乾式シリカなどの粉体など、従来公知の芯材が使用できる。

吸着剤は、その種類について特に指定するものではないが、芯材や外被材の残留ガス成分や、真空断熱材内へ侵入する水分や気体を吸着するもので、酸化カルシウム、ゼオライト、シリカゲルなどのガス吸着剤や水分吸着剤等のゲッター物質で、真空断熱材の真空度を下げる作用や維持する作用があるものであれば使用できる。

外被材に使用するラミネート接着剤については、特に指定するものではないが、２液硬化型ウレタン接着剤等の従来公知のラミネート用接着剤もしくはエポキシ系樹脂接着剤が使用できる。

外被材の袋形状は、四方シール袋、ガゼット袋、三方シール袋、ピロー袋など、特に指定するものではない。

なお、凹部とは、外被材の外周部同士が熱溶着された封止部の少なくとも一部を外被材の周縁に垂直な平面で切断した場合の断面を見た時、封止部に位置する熱溶着層が少なくとも一つの角部を有する角状に凹んでいる部分であり、熱溶着層と熱溶着層の外側に隣接する他の層との境界線（境界面）が熱溶着層側へ少なくとも一つの角部を有する角状の凸となる曲線部を指す。

なお、凹部の最深部とは、凹部を形成している角状の点群のうち、対向する境界面上の点との間に位置する熱溶着層の厚みが、最も薄い箇所に位置する点部を指す。

また、請求項２に記載の真空断熱材の発明は、請求項１に記載の発明において、前記封止部の前記熱溶着層が両面に他の層との境界面を有し、前記凹部の一方の前記境界面のうねりの波高が、前記凹部の他方の前記境界面のうねりの波高よりも大きいことを特徴としている。

薄肉部及びその近傍では、熱溶着層よりも外層側にある外被材が、少なくとも一つの角部を有する角状の凹である熱溶着層の形状に沿って歪曲することによる応力を受け、強度が低下する。

よって、凹部の一方の境界面のうねりの波高を、凹部の他方の境界面のうねりの波高よりも大きくすることにより、相対的に波高の小さいうねりを有する境界面側の外被材の強度低下は、もう一方の相対的に波高の大きいうねりを有する境界面側の外被材と比べて僅かとなり、外被材の封止部では、強度低下が小さい外被材がもう一方の外被材を支持する形で剛性が保たれ、外力を受けた場合におけるクラック発生および封止部の破断が極めて起きにくくなる。

なお、境界面とは、封止部において、熱溶着層と、熱溶着層と隣接する外被材が有する他層との境界面を指す。

なお、波高とは、凹部の周辺部に位置する境界面と、凹部の最深部を含む境界面と平行な面との距離を指す。

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２に記載の発明において、前記封止部の前記熱溶着層は両面に他の層との境界面を有し、前記凹部の一方の前記境界面の前記熱溶着層側に凹となっている部分の最深部と、前記凹部の他方の前記境界面の前記熱溶着層側に凹となっている部分の最深部とが対向していないことを特徴としている。

薄肉部があると、熱溶着層の厚みが薄く強度が低下するだけでなく、凹部の最深部が位置していることにより、歪曲による外被材の強度低下が起こる。

本発明では、凹部の一方の境界面の熱溶着層側に凹となっている部分の最深部と、凹部の他方の境界面の熱溶着層側に凹となっている部分の最深部とが対向していないことにより、凹部の最深部が位置する封止部の強度低下が抑制され、封止部が外力を受けた際の傷つきや破断が極めて起きにくくなる。同時に、凹部におけるガスバリア層のクラック発生の抑制効果もさらに高くなる。

また、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、前記封止部に前記薄肉部を少なくとも２個以上有していることを特徴としている。

薄肉部においては、封止部の他箇所に比べて熱溶着層の厚みが薄く、シール強度が低下することにより、例えば、製造工程において芯材物質であるガラス繊維やシリカ粉末等を挟み込んだ状態で外被材が熱溶着された場合、薄肉部において熱溶着不良が発生することが懸念される。

熱溶着不良が発生した箇所では樹脂が存在しないため、ガス侵入抑制効果が低下する。この対策として、少なくとも２個以上の薄肉部を設けることにより、熱溶着不良に起因する真空断熱材内部への気体および水分侵入促進の影響が緩和される。

特に、芯材としてガラス繊維を用いた場合は、挟雑物として熱溶着の際に挟み込まれた芯材物質が加熱変形し、薄肉部にスルーホールを形成することが多々あることから、本発明の効果がより顕著となる。

また、薄肉部においては、外被材の強度が周囲部よりも低くなり、外力を受けた際の荷重集中が懸念されるが、薄肉部が複数個存在することにより、外力の荷重が分散され、薄肉部におけるクラックの発生や封止部の破断が極めて起きにくくなる。

また、薄肉部を複数個有する場合は、薄肉部が１個のみの場合と比べて、薄肉部における熱溶着層の厚みを増加させても同一の効果が得られるため、薄肉部における外被材強度やシール強度低下が緩和され、薄肉部におけるクラック発生や封止部の破断のリスクが低減される。

また、請求項５に記載の真空断熱材の発明は、請求項４に記載の発明において、連続する前記封止部に形成された隣り合う前記薄肉部同士の間に位置する封止部の少なくとも一部の前記熱溶着層の厚みが、２枚以上の前記外被材の非封止部が有する前記熱溶着層の厚みの和よりも厚くなっていることを特徴としている。

通常、薄肉部を設けない場合、封止部の厚みは、２枚の外被材の非封止部が有する前記熱溶着層の厚みの総和に略等しくなる。

連続する封止部に複数個の薄肉部を形成する際、各薄肉部の位置にあった熱溶着層を構成していた樹脂は、封止部および封止部外へ移動する。

連続する封止部に形成された隣り合う薄肉部同士の間に位置する封止部の厚みが、２枚の外被材の非封止部が有する熱溶着層の厚みの総和よりも薄いもしくは略等しい場合は、樹脂の移動箇所が設けられていないため、樹脂の流動による負荷により、薄肉部周辺の封止部に位置する外被材の熱溶着層に隣接する他層を破り、樹脂が外側へ流出するリスクが高くなる。

連続する封止部に設けた薄肉部同士の間に位置する封止部の少なくとも一部に、２枚の外被材の非封止部が有する熱溶着層の厚みの総和よりも厚くなるよう予め設定しておくことにより、樹脂の逃げ部が設けられているため、薄肉部同士の間に位置する封止部の外被材が受ける負荷が緩和され、外被材の破れを極めて起きにくくする。

また、封止部と非封止部との境界位置と境界位置側に位置する薄肉部との間にも、２枚の外被材の非封止部が有する熱溶着層の厚みの総和よりも厚い封止部を設けておくことがより望ましい。

なお、外被材の非封止部とは、外被材がもう一方の外被材と熱溶着されていない箇所を指す。

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、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ものとする。なお、この実施の形態によってこの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、図２は、同実施の形態の真空断熱材の平面図、図３は、同実施の形態の真空断熱材における薄肉部を含む封止部の一例を示す断面図を示す。

図１において、真空断熱材１は、芯材２と芯材２内に配置された吸着剤３と、同一寸法に裁断された長方形の２枚の外被材４よりなり、２枚の外被材４の間に芯材２と吸着剤３が減圧密封され、芯材２を覆う２枚の外被材４の周縁近傍の外周部同士が熱溶着されている。

２枚の外被材４は、外層側から、表面保護層５と、ガスバリア層６と、熱溶着層７とが積層されてなる。また、外被材４の周囲辺（外周部）には、外被材の有する熱溶着層同士を溶融し貼り合わせた封止部８があり、封止部８の４辺のうちの３辺に薄肉部９を有している。

ここで、薄肉部９周辺の封止部８の形状について説明する。

図３において、熱溶着層７とガスバリア層６との境界面が有する角状の凹部の波高の大きさには差が設けられており、波高の大きい凹部を有する境界面に設けられた凹部の最深部のみが薄肉部９に位置している。

次に、本実施の形態において、図１〜３に示す本実施の形態の真空断熱材１の製造方法の一例を述べる。

まず、２枚の外被材４の熱溶着層７同士が対向するように配置し、外被材４の周囲辺の３辺を熱溶着して袋状とする。この熱溶着時に、金属製の加熱圧縮冶具１０（図４参照）とシリコンゴムヒーターとで２枚の外被材４を挟むように加熱圧縮し、図３に示す形状の封止部８を形成する。この後、袋内に芯材２と吸着剤３とを挿入し、袋内部を約２００Ｐａ以下に減圧しながら、外被材４の袋の開口部を熱溶着させて密封することにより真空断熱材１を得る。

本実施の形態の真空断熱材１は、熱溶着層７同士が対向する２枚の長方形の外被材４の間に芯材２と吸着剤３が減圧密封され芯材２を覆う２枚の外被材４の周縁近傍の３辺の外周部同士が熱溶着された真空断熱材１であり、外被材４の外周部同士が熱溶着された封止部８のうち３辺の封止部８を周縁に垂直な平面で切断した場合の断面を見た時、封止部８に位置する熱溶着層７が少なくとも一つの角部を有する角状の凹部を有しており、その凹部の最深部に熱溶着層７の厚みが最深部の周辺部よりも薄い薄肉部９が形成されている。

また、封止部８の熱溶着層７は両面に他の層（ガスバリア層６）との境界面を有し、凹部の一方の境界面のうねりの波高が、凹部の他方の境界面のうねりの波高よりも大きい。

また、凹部の一方の境界面の熱溶着層側に凹となっている部分の最深部と、凹部の他方の境界面の熱溶着層側に凹となっている部分の最深部とが対向していない。

また、図３に示す例では、封止部８に薄肉部９を少なくとも２個以上（４つ）有している。

以上のように構成された真空断熱材１について、以下その動作、作用を説明する。

まず、芯材２は、真空断熱材１の骨材として微細空間を形成する役割を果たし、真空排気後の真空断熱材１の断熱部を形成するものであり、ガラス繊維からなる。

吸着剤３は、真空包装後に芯材２の微細空隙から真空断熱材１中へ放出された残留ガス成分や、真空断熱材１内へ侵入する水分や気体を吸着除去する役割を果たすものである。

外被材４は、熱可塑性樹脂やガスバリア性を有する金属箔や樹脂フィルム等をラミネート加工したものであり、外部から真空断熱材１内部への大気ガス侵入を抑制する役割を果たすものである。

表面保護層５は、外被材が有する層のうち、ガスバリア層６よりも外層側に位置する、外力から外被材４、特にガスバリア層６の傷つきや破れを防ぐ役割を果たすものである。

表面保護層５としては、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム等従来公知の材料が使用でき、１種類でも２種類以上重ねて使用してもよい。

ガスバリア層６は、高いバリア性を有する１種類もしくは２種以上のフィルムから構成される層であり、外被材４に優れたガスバリア性を付与するものである。

ガスバリア層６としては、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔などの金属箔や、ポリエチレンテレフタレートフィルムやエチレン−ビニルアルコール共重合体フィルムへアルミニウムや銅等の金属原子もしくはアルミナやシリカ等の金属酸化物を蒸着したフィルムや、金属原子や金属酸化物を蒸着した面にコーティング処理を施したフィルム等が使用できる。

熱溶着層７は、外被材４同士を溶着し、真空断熱材１内部の真空を保持する役割に加えて、芯材２や吸着剤３による真空断熱材１内部からの突刺し等からガスバリア層６を保護する役割を果たすものである。

熱溶着層７としては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、メタロセン触媒系直鎖状低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等従来公知の材料が使用でき、１種類でも２種類以上重ねて使用してもよい。

封止部８は、外被材４の熱溶着層７同士を溶着することにより構成され、真空断熱材１内部と外部とを遮断する役割を果たしている。

薄肉部９は、外被材４周縁の端面から封止部８を通って真空断熱材１内部へ侵入する大気ガスの透過速度を抑制し、真空断熱材１の真空度を維持する役割を果たしている。

以上のように、本実施の形態においては、封止部８における熱溶着層７とガスバリア層６との境界面が有する角状の凹部の最深部位置に薄肉部９が設けられ、この２層の境界面が有する凹部の波高に差が設けられているため、ガスバリア層６および外被材４の劣化や破断が極めて起きにくくなるとともに、真空断熱材１内部への経時的な大気ガス侵入が抑制される。

また、上記の製造方法にて真空断熱材１を作製した場合、通常、図４に示すような角状の面を有する突起部１１によって構成される過熱圧縮冶具１０により熱溶着層７が加熱圧縮されるため、加圧による外力が突起部１１の円弧の接線と垂直な方向にも加わることにより、熱溶着層７の樹脂が薄肉部９の両端方向へ流動しやすくなることから、図１０のような従来の封止冶具１０６のような平面部にて圧縮される場合と比べて、同一の薄肉部９の厚みを得る場合の製造時の温度条件および圧力条件が緩和され、ガスバリア層６および外被材４の劣化が抑制される。

言い換えれば、同一の成形条件によって、より熱溶着層７の薄肉部９の厚みを薄くすることが可能となり、外被材４周縁の端面からの気体および水分侵入量の抑制が容易となる。

上記構成において、まず、外被材４の周縁部同士が熱溶着された封止部８の少なくとも一部を周縁に垂直な平面で切断した場合の断面を見た時、封止部８の熱溶着層７の厚みが局所的に薄い薄肉部９を設けていることにより、熱溶着層７の薄肉部９において、外被材４周縁の端面から侵入する気体および水分の透過断面積が縮小され、気体および水分の透過抵抗が増大し、気体および水分の透過速度が低減されることから、経時的に透過する気体および水分量が抑制され、長期にわたって優れた断熱性能を発揮できる。

また、外被材４の周縁部同士が熱溶着された封止部８の少なくとも一部を周縁に垂直な平面で切断した場合の断面を見た時、封止部８に位置する熱溶着層７が角状の凹部を有しているので、熱溶着層７より外層側に積層された層（ガスバリア層６）は、封止部８の薄肉部９およびその近傍において、熱溶着層７の形状に沿って、角状に曲がるが、外被材の両面に多数の角部を形成することなく、熱溶着層７より外層側に積層された層（ガスバリア層６）のクラックの発生が極めて起きにくくなる。

さらに、熱溶着層７の薄肉部９においては、熱溶着層７の厚みが周辺部よりも薄くなり、その厚み減少分だけ強度が低下するが、熱溶着層７が有する凹部が片面のみに角状を形成している場合、熱溶着層７の厚みが角部に沿って徐々に滑らかに増減することに伴い、封止部８の強度（曲げ強度など）も位置が変わるにつれて連続的に滑らかに増減することから、熱溶着層７の薄肉部９において局所的に応力が集中することが起きにくく、熱溶着層７の薄肉部９及びその近傍の外被材４におけるクラック発生や封止部８の破断が極めて起きにくくなる。

以上により、封止部８に設けた熱溶着層７の薄肉部９及びその近傍において、クラック発生や封止部８破断が極めて起きにくい、長期に渡って優れた断熱性能を維持する真空断熱材１を提供できる。

また、本実施の形態の真空断熱材１は、封止部８の熱溶着層７は両面に他の層（ガスバリア層６）との境界面を有し、凹部の一方の境界面のうねりの波高が、凹部の他方の境界面のうねりの波高よりも大きい。

薄肉部９及びその近傍では、熱溶着層７よりも外層側にある外被材４（の各層６，５）が、少なくとも一つの角部を有する角状の凹部である熱溶着層７の形状に沿って歪曲することによる応力を受け、強度が低下する。

よって、凹部の一方（図１では上側）の境界面のうねりの波高を、凹部の他方（図１では下側）の境界面のうねりの波高よりも大きくすることにより、相対的に波高の小さいうねりを有する境界面側（図１では下側）の外被材４の強度低下は、もう一方の相対的に波高の大きいうねりを有する境界面側（図１では上側）の外被材４と比べて僅かとなり、外被材４の封止部８では、強度低下が小さい（図１では下側の）外被材４がもう一方の（図１では上側の）外被材４を支持する形で剛性が保たれ、外力を受けた場合におけるクラック発生および封止部８の破断が極めて起きにくくなる。

薄肉部９があると、熱溶着層７の厚みが薄く強度が低下するだけでなく、凹部の最深部が位置していることにより、歪曲による外被材４の強度低下が起こる。

本実施の形態では、凹部の一方の（図１では上側の）境界面の熱溶着層７側に凹となっている部分の最深部と、凹部の他方の（図１では下側の）境界面の熱溶着層７側に凹となっている部分の最深部とが対向していないことにより、凹部の最深部が位置する封止部８の強度低下が抑制され、封止部８が外力を受けた際の傷つきや破断が極めて起きにくくなる。同時に、凹部におけるガスバリア層６のクラック発生の抑制効果もさらに高くなる。

また、図３に示す例のように、封止部８に薄肉部９を少なくとも２個以上有していることが好ましい。

薄肉部９においては、封止部８の他箇所に比べて熱溶着層７の厚みが薄く、シール強度が低下することにより、例えば、製造工程において芯材２物質であるガラス繊維やシリカ粉末等を挟み込んだ状態で外被材４が熱溶着された場合、薄肉部９において熱溶着不良が発生することが懸念される。

熱溶着不良が発生した箇所では樹脂が存在しないため、ガス侵入抑制効果が低下する。この対策として、少なくとも２個以上の薄肉部９を設けることにより、熱溶着不良に起因する真空断熱材１内部への気体および水分侵入促進の影響が緩和される。

特に、芯材２としてガラス繊維を用いた場合は、挟雑物として熱溶着の際に挟み込まれた芯材２物質が加熱変形し、薄肉部９にスルーホールを形成することが多々あることから、本発明の（本実施の形態の）効果がより顕著となる。

また、薄肉部９においては、外被材４の強度が周囲部よりも低くなり、外力を受けた際の荷重集中が懸念されるが、薄肉部９が複数個存在することにより、外力の荷重が分散され、薄肉部９におけるクラックの発生や封止部８の破断が極めて起きにくくなる。

また、薄肉部９を複数個有する場合は、薄肉部９が１個のみの場合と比べて、薄肉部９における熱溶着層７の厚みを増加させても同一の効果が得られるため、薄肉部９における外被材４強度やシール強度低下が緩和され、薄肉部９におけるクラック発生や封止部８の破断のリスクが低減される。

なお、本実施の形態では、薄肉部９を有する封止部８を３辺としたが、封止部８全周の４辺に設けても良い。

なお、各薄肉部９における熱溶着層７の厚みは、同一でなくても良い。

なお、本実施の形態では、図２に示すように、薄肉部９が直交しているが、薄肉部９は交差していなくてもよい。

なお、各薄肉部９に位置する境界面の凹部の幅は同一ある必要はなく、ガスバリア層６として使用している金属箔やフィルムが、劣化しない程度の幅を有しておればよい。

なお、薄肉部９の間隔は特に指定するものではなく、また、図５のように、境界面が有する凹部同士の間隔が等しくなくてもよい。

なお、本実施の形態では、薄肉部９の位置は特に指定するのもではないが、境界面の有する凹部位置が、外被材４の封止部８とそうでない部分との境目に存在している場合は、薄肉部９の片側の樹脂が十分に加熱されておらず、樹脂の流動性が悪いため薄肉化が困難となり、好ましくない。

以下、本発明における薄肉部９の詳細形状とその効果について、実施例を用いて説明する。

（実施例１）
実施の形態１において、熱溶着層７として厚み５０μｍの直鎖低密度ポリエチレンフィルムを、ガスバリア層６として厚み６μｍのアルミニウム箔を、また表面保護層５として、厚み１５μｍと２５μｍのナイロンフィルム２層を積層してなる外被材４と、ガラス繊維からなる芯材２と、酸化カルシウムからなる吸着剤３から構成された真空断熱材１を作製した。

外被材４の周囲辺（外周部）には、外被材４の有する熱溶着層７同士を溶融し貼り合わせた封止部８があり、封止部８の４辺のうちの３辺に周縁に垂直な方向に４つ並んだ周縁に平行な溝状の薄肉部９が形成されており、各薄肉部９に位置する一方の（図３では上側のガスバリア層６と熱溶着層７との）境界面の凹部の最深部における幅は１．５ｍｍであり、（図３では上側のガスバリア層６と熱溶着層７との）境界面のうねりの各波高は０．２ｍｍ、かつ、隣り合う凹部の最深部との間隔が１．５ｍｍであった。また、もう一方の（図３では下側のガスバリア層６と熱溶着層７との）境界面が有する凹部の最大波高は０．０５ｍｍであった（図３参照）。

この際、シール幅（外被材４同士を熱溶着する幅）を２０ｍｍとし、薄肉部９の厚みを１０μｍとしたとき、真空断熱材１の外被材４周縁の端面から封止部８を通って侵入する大気ガス量は、９．３×１０^-15ｍｏｌ／ｍ²／ｓ／Ｐａであった。

ここで、薄肉部９の厚みは、外被材をミクロトームにより外被材の外周部同士が熱溶着された封止部の少なくとも一部を周縁に垂直な平面で切断し、２００倍の倍率で顕微鏡により測定した。

また、封止部８において、アルミニウム箔にクラックの発生は確認されなかった。

実施例１では、芯材２がガラス繊維からなる。

芯材２がガラス繊維である場合、ガラス繊維による真空断熱材１内部から外被材４への貫通ピンホールが発生しやすい。

通常、このピンホール発生を防止策として、真空断熱材１内部に面する外被材４の最内層にある熱溶着層７の厚みを厚くすることが有効とされているが、熱溶着層７の厚みを厚くすることにより、外被材４周縁の端面から封止部８を通って侵入するガス侵入経路の通路断面積が拡大するという懸念があった。

実施の形態１（の実施例１）の真空断熱材１においては、薄肉部９においてガス侵入量を制御できるために、熱溶着層７の厚みを厚くしても、外被材４周縁の端面から封止部８を通って内部に侵入する気体および水分侵入量の増加が抑制される。

また、実施例１では、外被材４にガスバリア性を付与するためのガスバリア層として、アルミニウム箔（金属箔）を採用したが、金属箔は、樹脂フィルムに金属原子や金属酸化物分子を蒸着したガスバリアフィルムと比べてガスバリア性は優れるものの伸縮性や追従性に劣るため、クラックやピンホールが発生しやすくなり、本発明（の実施の形態１）による効果がより顕著に現れる。

（実施例２）
実施の形態１において、熱溶着層７として厚み５０μｍの直鎖低密度ポリエチレンフィルムを、ガスバリア層６として厚み６μｍのアルミニウム箔を、また表面保護層５として、厚み１５μｍと２５μｍのナイロンフィルム２層を積層してなる外被材４と、ガラス繊維からなる芯材２と、酸化カルシウムからなる吸着剤３から構成された真空断熱材１を作製した。

この際、シール幅（外被材４同士を熱溶着する幅）を２０ｍｍとし、薄肉部９の厚みを５μｍとしたとき、真空断熱材１の外被材４周縁の端面から封止部８を通って侵入する大気ガス量は、７．８×１０^-15ｍｏｌ／ｍ²／ｓ／Ｐａであった。

（実施例３）
実施の形態１において、熱溶着層７として厚み５０μｍの直鎖低密度ポリエチレンフィルムを、ガスバリア層６として厚み６μｍのアルミニウム箔を、また表面保護層５として、厚み１５μｍと２５μｍのナイロンフィルム２層を積層してなる外被材４と、ガラス繊維からなる芯材２と、酸化カルシウムからなる吸着剤３から構成された真空断熱材１を作製した。

この際、シール幅（外被材４同士を熱溶着する幅）を２０ｍｍとし、薄肉部９の厚みを２０μｍとしたとき、真空断熱材１の外被材４周縁の端面から封止部８を通って侵入する大気ガス量は、９．９×１０^-15ｍｏｌ／ｍ²／ｓ／Ｐａであった。

（実施例４）
実施の形態１において、熱溶着層７として厚み５０μｍの直鎖低密度ポリエチレンフィルムを、ガスバリア層６として厚み６μｍのアルミニウム箔を、また表面保護層５として、厚み１５μｍと２５μｍのナイロンフィルム２層を積層してなる外被材４と、ガラス繊維からなる芯材２と、酸化カルシウムを通気包材に封入してなる吸着剤３から構成された真空断熱材１を作製した。

外被材４の周囲辺（外周部）には、外被材４の有する熱溶着層７同士を溶融し貼り合わせた封止部８があり、封止部８の４辺のうちの３辺に周縁に垂直な方向に３つ並んだ周縁に平行な溝状の薄肉部９が形成されており、各薄肉部９に位置する一方の（図６では上側のガスバリア層６と熱溶着層７との）境界面の凹部の最深部における幅は１．５ｍｍであり、（図６では上側のガスバリア層６と熱溶着層７との）境界面のうねりの各波高は０．２ｍｍ、かつ、隣り合う凹部の最深部との間隔が１．５ｍｍであった。また、もう一方の（図６では下側のガスバリア層６と熱溶着層７との）境界面が有する凹部の最大波高は０．０５ｍｍであった（図６参照）。

この際、シール幅（外被材４同士を熱溶着する幅）を２０ｍｍとし、薄肉部９の厚みを１０μｍとしたとき、真空断熱材１の外被材４周縁の端面から封止部８を通って侵入する大気ガス量は、１．０×１０^-14ｍｏｌ／ｍ²／ｓ／Ｐａであった。

（実施例５）
実施の形態１において、熱溶着層７として厚み５０μｍの直鎖低密度ポリエチレンフィルムを、ガスバリア層６として厚み６μｍのアルミニウム箔を、また表面保護層５として、厚み１５μｍと２５μｍのナイロンフィルム２層を積層してなる外被材４と、ガラス繊維からなる芯材２と、酸化カルシウムを通気包材に封入してなる吸着剤３から構成された真空断熱材１を作製した。

外被材４の周囲辺（外周部）には、外被材４の有する熱溶着層７同士を溶融し貼り合わせた封止部８があり、封止部８の４辺のうちの３辺に周縁に垂直な方向に５つ並んだ周縁に平行な溝状の薄肉部９が形成されており、各薄肉部９に位置する一方の（図７では上側のガスバリア層６と熱溶着層７との）境界面の凹部の最深部における幅は１．５ｍｍであり、（図７では上側のガスバリア層６と熱溶着層７との）境界面のうねりの各波高は０．２ｍｍ、かつ、隣り合う凹部の最深部との間隔が１．５ｍｍであった。また、もう一方の（図７では下側のガスバリア層６と熱溶着層７との）境界面が有する凹部の最大波高は０．０５ｍｍであった（図７参照）。

この際、シール幅（外被材４同士を熱溶着する幅）を２０ｍｍとし、薄肉部９の厚みを１０μｍとしたとき、真空断熱材１の外被材４周縁の端面から封止部８を通って侵入する大気ガス量は、８．２×１０^-15ｍｏｌ／ｍ²／ｓ／Ｐａであった。

（比較例１）
熱溶着層７として厚み５０μｍの直鎖低密度ポリエチレンフィルムを、ガスバリア層６として厚み６μｍのアルミニウム箔を、また表面保護層５として、厚み１５μｍと２５μｍのナイロンフィルム２層を積層してなる外被材４と、ガラス繊維からなる芯材２と、酸化カルシウムを通気包材に封入してなる吸着剤３から構成された真空断熱材を作製した。

封止部８における熱溶着層７の厚みが略均一の１００μｍの場合、真空断熱材１の外被材４周縁の端面から封止部８を通って侵入する大気ガス量は、２．０×１０^-14ｍｏｌ／ｍ²／ｓ／Ｐａであった。

（比較例２）
熱溶着層７として厚み５０μｍの直鎖低密度ポリエチレンフィルムを、ガスバリア層６として厚み６μｍのアルミニウム箔を、また表面保護層５として、厚み１５μｍと２５μｍのナイロンフィルム２層を積層してなる外被材４と、ガラス繊維からなる芯材２と、酸化カルシウムからなる吸着剤３から構成された真空断熱材を作製した。

外被材４の周囲辺（外周部）には、外被材４の有する熱溶着層７同士を溶融し貼り合わせた封止部８があり、封止部８の４辺のうちの３辺に周縁に垂直な方向に４つ並んだ周縁に平行な溝状の薄肉部９が形成されており、各薄肉部９に位置する（ガスバリア層６と熱溶着層７との）境界面の凹部において、熱溶着層７は略均一な１０μｍの厚みを有し、薄肉部９の境界に角部１２を有していた（図８参照）。

この際、シール幅（外被材４同士を熱溶着する幅）は２０ｍｍであり、真空断熱材１の外被材４周縁の端面から封止部８を通って侵入する大気ガス量を試算すると、９．５×１０^-15ｍｏｌ／ｍ²／ｓ／Ｐａであった。

ただし、薄肉部９の境界部は角部１２を有するため、角部１２においてアルミニウム箔にクラックの発生が確認された。

以上、本発明における実施例および比較例を（表１）に示す。

ただし、（表１）における外被材４の劣化に関しては、下記の基準で判定した。

○：劣化なし（薄肉部に位置するアルミニウム箔にピンホール増加が確認されず。）
×：劣化あり（薄肉部に位置するアルミニウム箔にピンホール増加が確認された。）
（表１）の結果より、実施の形態１に示す薄肉部９を設けた真空断熱材１は、薄肉部９の厚みや凹部の個数により効果差は見られたものの、薄肉部９を設けない真空断熱材よりも常に有意差が見られた。また、外被材４の劣化も確認されなかった。

本発明にかかる真空断熱材は、長期にわたる使用にも耐えうる断熱性能を有しているものであり、冷蔵庫用断熱材や自動販売機、建造物用断熱材、自動車用断熱材、保冷ボックスなどにも適用できる。

本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図本発明の実施の形態１における真空断熱材の平面図本発明の実施の形態１における真空断熱材の薄肉部を含む封止部の一例を示す断面図本発明の実施の形態１における真空断熱材の加熱圧縮冶具の一例を示す断面図本発明の実施の形態１における真空断熱材の薄肉部を含む封止部の変形例を示す断面図実施例４における真空断熱材の薄肉部を含む封止部の断面図実施例５における真空断熱材の薄肉部を含む封止部の断面図比較例２における真空断熱材の薄肉部を含む封止部の断面図従来の真空断熱材の断面図従来の真空断熱材の加熱圧縮冶具で薄肉部を形成している状態を示す断面図

符号の説明

１真空断熱材
２芯材
４外被材
６ガスバリア層
７熱溶着層
８封止部
９薄肉部

Claims

熱溶着層同士が対向する２枚の外被材の間に芯材が減圧密封され前記芯材を覆う２枚の前記外被材の周縁近傍の外周部同士が熱溶着された真空断熱材において、前記外被材の外周部同士が熱溶着された封止部の少なくとも一部を前記周縁に垂直な平面で切断した場合の断面を見た時、前記封止部に位置する前記熱溶着層が少なくとも一つの角部を有する角状の凹部を有しており、前記凹部の最深部に前記熱溶着層の厚みが前記最深部の周辺部よりも薄い薄肉部が形成されていることを特徴とする真空断熱材。
前記封止部の前記熱溶着層は両面に他の層との境界面を有し、前記凹部の一方の前記境界面のうねりの波高が、前記凹部の他方の前記境界面のうねりの波高よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
前記封止部の前記熱溶着層は両面に他の層との境界面を有し、前記凹部の一方の前記境界面の前記熱溶着層側に凹となっている部分の最深部と、前記凹部の他方の前記境界面の前記熱溶着層側に凹となっている部分の最深部とが対向していない請求項１または２に記載の真空断熱材。
前記封止部に前記薄肉部を少なくとも２個以上有してい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。
連続する前記封止部に形成された隣り合う前記薄肉部同士の間に位置する封止部の少なくとも一部の前記熱溶着層の厚みが、２枚以上の前記外被材の非封止部が有する前記熱溶着層の厚みの和よりも厚くなっている請求項４に記載の真空断熱材。