JP2015178853A - 真空断熱材、断熱箱、及び真空断熱材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】通気性の高い包材を使用することで、真空断熱材内部で気体が吸着される速度が増加し、断熱性能が向上した真空断熱材、断熱箱、及び真空断熱材の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】繊維集合体からなる芯材１０と、少なくとも水分を吸着する吸着剤３０と、芯材１０と吸着剤３０を被覆する外包材２０とを備え、外包材２０の内部を減圧密封した真空断熱材１であって、吸着剤３０の包材３１は、熱融着を用いずに、吸着剤３０を包装する。【選択図】図１
Description
本発明は、真空断熱材、断熱箱、及び真空断熱材の製造方法に関するものである。
冷蔵庫等の断熱材として用いられている従来の真空断熱材としては、無機繊維からなる芯材と、水分を吸着する吸着剤を、ガスバリア性を有する外包材で被覆し、外包材の内部を減圧して密閉されたものがある（例えば、特許文献１参照）。この吸着剤は、和紙とポリエチレンの積層フィルムからなる包材によって包装されている。
また、従来の包材による吸着剤の包装方法としては、吸着剤をガラス製の容器内に充填する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
また、従来の包材による吸着剤の包装方法としては、粘着テープや接着剤を用いる方法がある（例えば、特許文献３参照）。
真空断熱材は、繊維集合体からなる芯材と、少なくとも水分を吸着する吸着剤と、芯材を被覆する外包材とを備え、外包材の内部が減圧密封された構成を有している。吸着剤自体は、粉末や顆粒の形状であり、取り扱い性を良くするために、包材によって包装された状態で使用される。包材には、吸着対象の気体を単位時間あたりにより多く通過させること、つまり高い通気度が要求される。
しかし、一般的な包材は、特許文献１に記載されているように、吸着剤を熱融着により密閉するための、ポリエチレンやポリプロピレンからなるシーラント層を含む、積層フィルムにより構成される必要がある。このため、通気度の低い積層フィルムにより構成される包材を使用せざるを得ず、真空断熱材内部で気体が吸着される速度が低下するため、断熱性能の高い真空断熱材を得ることが困難であるという問題点があった。
また、特許文献２では、吸着剤はガラス製の容器内に充填されるが、この場合でも、同文献の図３に示されるように、容器の封止部は熱融着される。
また、特許文献３に記載されているように、包材に熱融着を用いず、粘着テープや接着剤を用いて、吸着剤を密閉した場合、粘着テープや接着剤に含まれる低分子成分が、真空断熱材内部で気化することで、真空断熱材内部の真空度を低下させ、真空断熱材の断熱性能を低下させるという問題点があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、通気性の高い包材を使用することで、真空断熱材内部で気体が吸着される速度が増加し、断熱性能が向上した真空断熱材、断熱箱、及び真空断熱材の製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る真空断熱材は、繊維集合体からなる芯材と、少なくとも水分を吸着する吸着剤と、通気性を有するシート状の部材を用いて構成され、前記吸着剤を包装する包材と、この包材により包装された前記吸着剤と前記芯材を被覆すると共に内部が減圧密封された外包材と、を備え、前記包材は、熱融着を用いずに、前記吸着剤を包装していることを特徴とする。
本発明によれば、通気性の高い包材を使用することで、真空断熱材内部で気体が吸着される速度が増加し、断熱性能が向上した真空断熱材、断熱箱、及び真空断熱材の製造方法を提供することができる。
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る真空断熱材、断熱箱、及び真空断熱材の製造方法について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る真空断熱材１の概略構成を示す断面図である。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。各構成部材の具体的な寸法等は、以下の説明を参酌した上で判断すべきものである。
図１は、本実施の形態に係る真空断熱材１の概略構成を示す断面図である。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。各構成部材の具体的な寸法等は、以下の説明を参酌した上で判断すべきものである。
図１に示すように、真空断熱材１は、繊維集合体からなる芯材１０と、ガスバリア性を有し、芯材１０を被覆する外包材２０と、外包材２０の内部に挿入され、少なくとも水分を吸着する吸着剤３０と、吸着剤３０を包装する包材３１とを備えている。
外包材２０の内部空間は、１から３Ｐａ程度の真空度に減圧された状態で開口部が密封されることにより減圧密封されている。真空断熱材１は、例えば全体として概略長方形平板状の形状を有している。
芯材１０は、例えばグラスウールなどの繊維集合体が積層された構成を有している。繊維集合体は、グラスウールであれば遠心法によって製造され、樹脂繊維であればスパンボンド法によって製造されることが一般的であるが、繊維集合体の種類及び繊維集合体の製造方法は特に限定されるものではない。また、芯材１０は、繊維集合体を結着させるための結合剤を含んでいてもよい。
外包材２０は、例えば、既存の真空断熱材に使用されている外包材であり、多層構造をなすラミネートフィルムである。この多層構造は、例えば、内側（芯材１０側）から順に、ポリエチレン層、アルミ蒸着層、ポリエチレンテレフタレート層、及び最外層に延伸ナイロン層が積層された構成を有する。外包材２０の構成は、上記構成には限定されず、アルミナ蒸着層、シリカ蒸着層、エチレン‐ビニルアルコール層、ポリプロピレン層が含まれていてもよい。また、外包材２０は、ガスバリア性を有するものであれば、特に構成が限定されるものではない。
吸着剤３０は、少なくとも水分を吸着することができる吸着剤であり、粉末や顆粒の形状である。吸着剤３０は、例えば、酸化カルシウムである。なお、吸着剤３０は酸化カルシウムに限定されず、シリカゲルやゼオライトにより構成されていてもよい。また、吸着剤３０は、少なくとも水分吸着性を有するものであれば、特に限定されるものではない。また、吸着剤３０は、少なくとも水分吸着性を有するものが含まれていれば、組成の異なる吸着剤を組み合わせて構成されていてもよい。
包材３１は、通気度の高い、例えば、紙、不織布、又は多孔質プラスチックフィルムなどにより構成され、熱融着を用いずに吸着剤３０を包装している。包材３１は通気性を有するものであれば、特に構成が限定されるものではない。包材３１の通気度は、５ｃｍ３／ｃｍ２／ｓ以上、５０ｃｍ３／ｃｍ２／ｓ以下が好ましく、１０ｃｍ３／ｃｍ２／ｓ以上、３０ｃｍ３／ｃｍ２／ｓ以下であればより好ましい。
次に、本実施の形態に係る吸着剤３０の包装形態について説明する。図２から図４は、吸着剤３０を包材３１で包装する形態を示す図である。
図２は、包材３１のひねり包装の概略構成を示す図である。図２に示すように、包材３１は、吸着剤３０をひねり包装によって封かんしている。包材３１は、袋状に構成されたものを開口部側でひねることにより封かんされる。ひねり包装の方法は、図２に示すように包材３１の片側をひねる方法に限定されず、包材３１の両側をひねる方法を用いてもよい。後者の場合は、包材３１は、シート状のものを両側でひねることにより封かんされる。
図３は、包材３１の折畳み包装の概略構成を示す図である。図３に示すように、包材３１は、吸着剤３０を折畳み包装によって封かんしている。折畳み包装の形状は、図３に示す形状に限定されず、吸着剤３０を封かんする形状であればよい。
図４は、包材３１の結さつ包装の概略構成を示す図である。図４に示すように、包材３１は、吸着剤３０を留具３２により結さつしている。留具３２は、例えば、ステープル、バンド、又はひも等の結束材とすることができるが、包材３１の開口部を結さつできるものであれば、特に限定されるものではない。また、包材３１は、ひねり包装をした後、さらに留具３２により結さつすることもできる。
次に、本実施の形態に係る真空断熱材の製造方法について説明する。吸着剤３０は、予め汎用の充填包装機を用いて、規定数量（例えば１０ｇ）ごとに包材３１により、熱融着を用いずに包装される。包材３１によって包装された吸着剤３０は、使用するまでの期間に少なくとも水分を吸着することを防ぐ目的で、一個あるいは複数個単位で、アルミラミネート袋で密閉保管される。この際、少なくとも水分を吸着することをさらに抑制する目的で、アルミラミネート袋内を減圧密封することもできる。なお、包材３１によって包装された吸着剤３０を密閉保管する方法は、アルミラミネート袋を使用する方法に限定されず、ペール缶などの気密性のある容器に保管する方法でもよい。また、外包材２０の内部空間を１から３Ｐａ程度の真空度に減圧し開口部を密封するための真空包装機の近傍に、上記した充填包装機を設置し、外包材２０の内部空間を減圧する直前に、熱融着を用いずに吸着剤３０を包材３１によって包装し、包材３１によって包装された吸着剤３０を使用するようにしてもよい。
次に、芯材１０及び外包材２０から水分を除去するための乾燥を行う。乾燥は、芯材１０及び外包材２０の水分を除去できる条件（例えば、１００℃で２時間の加熱）で、芯材１０を外包材２０で被覆した状態で行われる。なお、乾燥の条件はこれに限定されず、芯材１０及び外包材２０の水分を除去できる条件であればよい。また、芯材１０と外包材２０の乾燥を別々に行った後に、芯材１０を外包材２０で被覆してもよい。
次に、外包材２０の内部に、包材３１によって包装された吸着剤３０が挿入される。なお、包材３１によって包装された吸着剤３０を外包材２０の内部に挿入する工程は、芯材１０及び外包材２０を乾燥した後に行われることに限定されず、乾燥する前に行われてもよい。
次に、上記した真空包装機を用いて、外包材２０の内部を１から３Ｐａ程度の真空度に減圧し、その減圧状態で開口部にヒートシール等により融着シール部を形成し、外包材２０の内部を減圧密封する。以上の工程を経て、真空断熱材１が得られる。
次に、本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態の真空断熱材１は、繊維集合体からなる芯材１０と、少なくとも水分を吸着する吸着剤３０と、通気性を有するシート状の部材を用いて構成され、吸着剤３０を包装する包材３１と、包材３１により包装された吸着剤３０と芯材１０を被覆すると共に内部が減圧密封された外包材２０と、を備え、包材３１は、熱融着を用いずに、吸着剤３０を包装している。これにより、通気度の高い、紙、不織布、又は多孔質プラスチックフィルムなどの通気性を有するシート状の部材を単独で吸着剤３０の包材３１として使用することができ、真空断熱材１内部の気体を吸着する速度が増加し、断熱性能の高い真空断熱材１を得ることができる。
ここで、本実施の形態の包材３１として和紙を用いた場合と、一般的な包材として和紙とポリエチレンの積層フィルムを用いた場合との比較を考える。本実施の形態の包材３１として和紙を用いた場合、和紙の通気度は、２８ｃｍ３／ｃｍ２／ｓであることに対して、一般的な包材として和紙とポリエチレンの積層フィルムを用いた場合、和紙とポリエチレンの積層フィルムの通気度は、３ｃｍ３／ｃｍ２／ｓであり、本実施の形態の包材３１として和紙を用いた場合の方が、単位時間当たりにより多くの気体を通過させることができ、吸着剤３０の吸着速度を増加させることができる。同じ芯材、外包材及び吸着剤を用いた場合、本実施の形態の包材３１として和紙を用いた真空断熱材１の熱伝導率は、１.８ｍＷ／（ｍ・Ｋ）であることに対して、一般的な包材として和紙とポリエチレンの積層フィルムを用いた真空断熱材の熱伝導率は、２．０ｍＷ／（ｍ・Ｋ）となる。したがって、本実施の形態の真空断熱材１によれば、断熱性能の高い真空断熱材を得ることができる。
加えて、本実施の形態の真空断熱材１によれば、断熱性能の経時的な悪化を抑制することができる。同じ芯材、外包材及び吸着剤を用いた場合、本実施の形態の包材３１として和紙を用いた真空断熱材１を、気温２５℃、相対湿度６０％の環境下に３０日保管した場合の熱伝導率の増加は、０．１ｍＷ／（ｍ・Ｋ）であることに対して、一般的な包材として和紙とポリエチレンの積層フィルムを用いた真空断熱材を、気温２５℃、相対湿度６０％の環境下に３０日保管した場合の熱伝導率の増加は、０．２ｍＷ／（ｍ・Ｋ）となる。したがって、本実施の形態の真空断熱材１によれば、長期的にも断熱性能の高い真空断熱材を得ることができる。
実施の形態２．
本実施の形態に係る断熱箱について説明する。上記の実施の形態１では真空断熱材及びその製造方法について説明したが、上記実施の形態１に係る真空断熱材１を断熱箱に使用することで、断熱性能の高い断熱箱を得ることができる。
本実施の形態に係る断熱箱について説明する。上記の実施の形態１では真空断熱材及びその製造方法について説明したが、上記実施の形態１に係る真空断熱材１を断熱箱に使用することで、断熱性能の高い断熱箱を得ることができる。
図５は、本実施の形態に係る断熱箱２の概略構成を示す断面図である。本実施の形態では、冷蔵庫の断熱箱を例に挙げて説明する。
図５に示すように、断熱箱２は内箱４０と外箱４１とを有している。内箱４０と外箱４１との間の空間には、真空断熱材１が配置されている。真空断熱材１は、例えば内箱４０の外壁面に密着して配置されている。内箱４０と外箱４１との間の空間において真空断熱材１以外の部分には、発泡ウレタン断熱材４２が充填されている。断熱箱２のその他の部分は、一般的な冷蔵庫の断熱箱と同様であるため、図示及び説明は省略する。
本実施の形態では、実施の形態１で説明した断熱性能の高い真空断熱材１が用いられているため、断熱性能の高い断熱箱２を得ることができる。また、本実施の形態では、発泡ウレタン断熱材４２等と比較して、断熱性能の高い真空断熱材１が用いられているため、断熱材として発泡ウレタン断熱材のみが用いられた断熱箱と比較して、断熱性能の高い断熱箱２を得ることができる。したがって、断熱箱２を備えた冷蔵庫において消費電力を削減することができる。
なお、本実施の形態の断熱箱２では、真空断熱材１が内箱４０の外壁面に密着しているが、真空断熱材１は外箱４１の内壁面に密着していてもよい。また、真空断熱材１はスペーサ等を用いることにより、内箱４０と外箱４１との間の空間に、内箱４０及び外箱４１のいずれにも密着しないように配置されていてもよい。
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態２では、冷熱源を備える冷蔵庫の断熱箱２に真空断熱材１が用いられた構成を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。真空断熱材１は、例えば、温熱源を備える保温庫の断熱箱や、冷熱源及び温熱源を備えない断熱箱（例えば、クーラーボックス等）に用いることもできる。
また、真空断熱材１は、断熱箱だけではなく、空調機、車両用空調機、給湯器などの冷熱機器又は温熱機器の断熱部材として用いることもできる。また、真空断熱材１は断熱箱のように所定の形状を備えた箱体だけでなく、変形自在な外袋及び内袋を備えた断熱袋や、その他の断熱容器にも用いることができる。
また、上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
本発明は、真空断熱材、断熱箱、及び真空断熱材の製造方法として有用である。
１ 真空断熱材、２ 断熱箱、１０ 芯材、２０ 外包材、３０ 吸着剤、３１ 包材、３２ 留具、４０ 内箱、４１ 外箱、４２ 発泡ウレタン断熱材。
Claims (8)
- 繊維集合体からなる芯材と、
少なくとも水分を吸着する吸着剤と、
通気性を有するシート状の部材を用いて構成され、前記吸着剤を包装する包材と、
この包材により包装された前記吸着剤と前記芯材を被覆すると共に内部が減圧密封された外包材と、
を備え、
前記包材は、熱融着を用いずに、前記吸着剤を包装していることを特徴とする真空断熱材。 - 前記包材は、ひねり包装又は折畳み包装により、前記吸着剤を封かんしていることを
特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。 - 前記包材は、結さつ包装により、前記吸着剤を結さつしていることを
特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。 - 前記包材の通気度は、５ｃｍ３／ｃｍ２／ｓ以上、５０ｃｍ３／ｃｍ２／ｓ以下であ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。
- 前記包材は、紙、不織布、又は多孔質プラスチックフィルムであることを特徴とする請求項４に記載の真空断熱材。
- 前記吸着剤は、酸化カルシウム、シリカゲル、又はゼオライトであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の真空断熱材。
- 請求項１から６のいずれか一項に記載の真空断熱材を備えることを特徴とする断熱箱。
- 少なくとも水分を吸着する吸着剤を、熱融着を用いずに、通気性を有するシート状の部材を用いて構成された包材により包装する工程と、
前記包材により包装された前記吸着剤と繊維集合体からなる芯材を外包材により被覆する工程と、
前記外包材の内部を減圧密封する工程と、
を含むことを特徴とする真空断熱材の製造方法。
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