JP2016173147A - 真空断熱パネル、冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】コア材を樹脂繊維で構成する場合であっても真空度の低下を抑える真空断熱パネル、並びに、この真空断熱パネルを備える冷蔵庫を提供する。【解決手段】真空断熱パネル１４は、不織布が複数層に積層されている。この不織布は、ランダムに絡み合った樹脂繊維で形成されている、コア材を有する本体部と、補強繊維材として、カーボンファイバーなどからなる補強繊維材を含む、補強テープ１００などからなる補強繊維材を、本体部の外面に補強部材として備える。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、真空断熱パネル、並びに、この真空断熱パネルを備える冷蔵庫に関する。

従来より、断熱機能を有するコア材を外包材内に収容することで構成される断熱パネルが考えられている（例えば、特許文献１参照）。そして、その断熱パネルの本体部を構成するコア材を、繊維材により構成することが考えられている。ところで、従来では、コア材を構成する繊維材としては、例えばガラス繊維などといった比較的強度のある繊維材を用いることが一般的であった。ところが、近年では、断熱性能の向上を図るべく、コア材を樹脂繊維で構成することが試みられている。しかし、樹脂繊維によりコア材を構成する場合、ガラス繊維によりコア材を構成する場合に比べ、強度が弱くなるという課題がある。

特開２００６−１０５２８６号公報

本実施形態は、コア材を樹脂繊維で構成する場合であっても強度の低下を抑えることができる真空断熱パネル、並びに、この真空断熱パネルを備える冷蔵庫を提供する。

本実施形態に係る真空断熱パネルは、樹脂繊維からなるコア材を有する本体部と、前記本体部の外面に設けられる補強部材と、を備える。

実施形態による真空断熱パネルのコア材および不織布を示す模式図 実施形態による真空断熱パネルを示す模式的な断面図 実施形態による真空断熱パネルのコア材を示す模式図であって、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は側面視を示す概略図 実施形態による真空断熱パネルのコア材の側面視を示す模式図 補強テープが貼り付けられた真空断熱パネルを示す模式的な図（その１） 補強テープが貼り付けられた真空断熱パネルを示す模式的な図（その２） 実施形態による冷蔵庫の断熱箱体を示す模式的な斜視図 実施形態による冷蔵庫の真空断熱パネル組を示す模式的な斜視図

以下、一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すようにコア材１０は、不織布１１が複数層に積層されている。この不織布１１は、ランダムに絡み合った樹脂繊維１２で形成されている。樹脂繊維１２は、エレクトロスピニング法で形成されている。エレクトロスピニング法で形成された樹脂繊維１２は、その平均繊維径が約１μｍ程度の細繊維であり、長さが外径の１０００倍以上の長繊維である。また、この樹脂繊維１２は、全体的に直線状ではなく、ランダムに湾曲した縮れ状である。そのため、樹脂繊維１２は、互いに絡み合いやすく、容易に複数の層が形成される。エレクトロスピニング法を利用することにより、樹脂繊維１２の紡糸と、不織布１１の形成とを同時に行なうことができる。その結果、コア材１０は、短い工数で容易に形成することができる。

また、不織布１１を構成する樹脂繊維１２は、エレクトロスピニング法を利用することにより、ナノメートルからマイクロメートルの極細い外径が容易に確保される。そのため、不織布１１は１枚あたりの厚さが非常に薄くなり、コア材１０の厚さも薄くなる。従来のガラス繊維の場合、繊維長が短く、繊維同士の絡み合いが少ない。そのため、ガラス繊維を用いると、不織布の形状の維持が困難となる。また、ガラス繊維の場合、ガラス繊維の紡糸と不織布の形成とを同時に行なうことは一般に困難である。従来のガラス繊維を用いる場合、ガラス繊維を水に分散させた状態で紙漉の要領で不織布が形成される。仮にガラス繊維の紡糸と不織布の形成とを同時に行なうと、厚さの大きな綿状の不織布が形成され、厚さの小さな薄い不織布の形成は困難である。

このように、本実施形態の場合、コア材１０は、積層された複数の層からなる不織布１１で形成されている。コア材１０は、例えば数百層から数千層以上の不織布１１が積層される。本実施形態の不織布１１を形成する樹脂繊維１２は、断面がほぼ均一な円形または楕円形に形成されている。

不織布１１を形成する樹脂繊維１２は、ガラスよりも密度の小さな有機系のポリマーで形成されている。樹脂繊維１２をガラスよりも密度の小さなポリマーで形成することにより、樹脂繊維１２の軽量化を図ることができる。不織布１１は、２種類以上の樹脂繊維１２を混紡してもよい。混紡によって形成される不織布１１の一例として、ポリスチレンの繊維と芳香族ポリアミド系樹脂（登録商標：ケプラー）などが用いられる。他にも不織布１１は、上記に加え、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリオキシメチレン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリサルファン、ポリエーテルサルファン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、変性ポリフェニレンエーテル、シンジオタクチックポリスチレン、液晶ポリマー、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、ポリフェノール、メラミン樹脂、エポキシ樹脂やこれらを含む共重合体などから選択される１種類、または２種類以上のポリマーの混紡によって形成することができる。

樹脂繊維１２をエレクトロスピニング法で形成する場合、上記ポリマーを溶液化する。溶媒としては、例えば、イソプロパノール、エチレングリコール、シクロヘキサノン、ジメチルホルムアミド、アセトン、酢酸エチル、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ヘキサン、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、酢酸ブチル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ピリジンなどの揮発性の有機溶剤や水を用いることができる。また、溶媒としては上記溶媒より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもよい。なお、本実施形態に適用可能な溶媒は、上記溶媒に限定されるものではない。上記溶媒は、あくまでも例示である。

この場合、混紡される樹脂繊維１２は、いずれも外径ｄがｄ＜１μｍとなるように設定されている。このように複数種類の樹脂繊維１２を混紡することにより、不織布１１の断熱性と軽量化および強度の向上を図ることができる。不織布１１は、絡み合った樹脂繊維１２の相互間に形成される空隙の体積が小さくなると、これに反してその空隙の数が増加する。樹脂繊維１２の相互間の空隙の数は、多くなるほど断熱性の向上が図られる。そこで、不織布１１は、これを構成する樹脂繊維１２の繊維の外径ｄをｄ＜１μｍとナノメートルオーダーに小径化することが好ましい。このように樹脂繊維１２の外径ｄを小径化することにより、樹脂繊維１２の相互間に形成される空隙の体積が小さくなりつつ数が増加する。このように小径化することにより、絡み合った樹脂繊維１２の相互間に形成される空隙の体積がより小さくなりその数がより増加し、不織布１１の断熱性の向上が図られる。

樹脂繊維１２は、例えばケイ素酸化物、金属の水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩など各種の無機フィラーを添加してもよい。このように樹脂繊維１２に無機フィラーを添加することにより、不織布１１の断熱性を維持しつつ強度の向上を図ることができる。具体的には、添加する無機フィラーとしては、ウォラスナイト、チタン酸カリウム、ゾノトライト、石膏繊維、アルミニウムポレート、ＭＯＳ（塩基性硫酸マグネシウム）、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、タルク、マイカ、ガラスフレークなども用いることができる。

不織布１１で形成されたコア材１０は、図２に示すように袋状の外包材１３に収容される。外包材１３は、例えば１層または２層以上の樹脂フィルムに金属または金属酸化物を蒸着させることにより、気体の透過性を無くした気密性のシート材からなる。コア材１０を収容した外包材１３は、コア材１０とともに内部を真空に近い圧力まで減圧した後、密封される。これにより、コア材１０を収容した外包材１３は、真空断熱パネル１４として形成される。そして、コア材１０と外包材１３により、真空断熱パネル１４の本体部が構成される。この場合、真空断熱パネル１４は、形成した真空断熱パネル１４の潰れを低減するために、外包材１３の内側に骨格となる骨格部材を収容していてもよい。

コア材１０は、図３に示すように積層された一方の面側にアルミニウム箔１５を備えてもよい。上述のように不織布１１で形成したコア材１０は、外包材１３へ収容した後、外包材１３の内部を減圧することにより真空断熱パネル１４として形成される。そのため、真空断熱パネル１４は、外包材１３の内部の減圧によって潰れや変形を生じるおそれがある。不織布１１の一方の面側にアルミニウム箔１５を備えることにより、コア材１０は強度が向上する。これにより、減圧による潰れや変形を低減することができる。また、コア材１０は、図４に示すように不織布１１とともに積層されるガラス繊維層１６を備えていてもよい。ガラス繊維層１６は、微細な樹脂繊維１２で形成された不織布１１よりも強度が高い。そのため、不織布１１とガラス繊維層１６とを積層することにより、不織布１１のみでコア材１０を形成する場合よりも厚みや重量は増すものの、減圧による潰れや変形を低減することができる。なお、ガラス繊維層１６は、図４に示す２層に限らず、１層または３層以上でもよい。

そして、図５に例示するように、本実施形態に係る真空断熱パネル１４は、コア材１０を主体とする本体部の外面に、補強テープ１００を備える。この補強テープ１００は、補強部材の一例であり、例えばカーボンファイバーなどからなる補強繊維材を含む。補強テープ１００は、補強繊維材を含むことにより、その強度が補強されている。従って、補強テープ１００は、極めて高い強度を有している。そして、補強テープ１００は、真空断熱パネル１４の本体部の表面、この場合、外包材１３の表面に粘着している。この場合、真空断熱パネル１４は、長尺な矩形状をなしている。そして、補強テープ１００は、真空断熱パネル１４の長手方向および短手方向に沿って格子状に貼り付けられている。なお、例えば図６に示すように、補強テープ１００は、真空断熱パネル１４の本体部の端面に対し傾斜するように貼り付けてもよい。

本実施形態に係る真空断熱パネル１４によれば、コア材１０を主体とする本体部の外面に補強テープ１００を備える。従って、コア材１０を樹脂繊維１２で構成する場合であっても、強度の低下を抑えることができる。

なお、樹脂繊維１２は、例えば、溶融紡糸法により成形してもよい。溶融紡糸法は、樹脂繊維１２の原料を加熱溶融し、それをノズルから空気中あるいは水中に押し出して冷却することにより樹脂繊維１２を得る製法である。

次に、上記の真空断熱パネル１４を用いた冷蔵庫について図７および図８に基づいて説明する。
冷蔵庫４０は、図７に示すように前面が開口した断熱箱体４１を備えている。冷蔵庫４０は、この断熱箱体４１に図示しない冷凍サイクルが取り付けられている。また、冷蔵庫４０は、断熱箱体４１を複数の貯蔵室に仕切る図示しない仕切板、貯蔵室の前面を覆う図示しない断熱扉、および貯蔵室の内部を前後へ移動する図示しない引き出しなどを備えている。冷蔵庫４０の断熱箱体４１は、外箱４２、内箱４３、およびこれら外箱４２と内箱４３との間に挟まれた真空断熱パネル組５０を有している。外箱４２は鋼板で形成され、内箱４３は合成樹脂で形成されている。

真空断熱パネル組５０は、冷蔵庫４０の断熱箱体４１の各壁部に対応して分割されている。具体的には、真空断熱パネル組５０は、図８に示すように左壁パネル５１、右壁パネル５２、天井パネル５３、後壁パネル５４および底壁パネル５５に分割されている。これら左壁パネル５１、右壁パネル５２、天井パネル５３、後壁パネル５４および底壁パネル５５は、いずれも上述の真空断熱パネル１４で構成されている。そして、各パネル５１〜５５の本体部の表面には、それぞれ補強テープ１００が貼り付けられている。この場合、補強テープ１００は、格子状に設けられている。但し、各パネル５１〜５５に対する補強テープ１００の貼り付け態様は、格子状に限られるものではない。

左壁パネル５１、右壁パネル５２、天井パネル５３、後壁パネル５４および底壁パネル５５は、真空断熱パネル組５０として組み立てられ、外箱４２と内箱４３との間に挟み込まれる。外箱４２と内箱４３との間において真空断熱パネル組５０を構成する左壁パネル５１、右壁パネル５２、天井パネル５３、後壁パネル５４および底壁パネル５５の相互間に形成される隙間は、図示しない断熱性のシール部材で封止される。シール部材は、例えば発泡性の樹脂などで形成される。

このように、冷蔵庫４０は、断熱箱体４１を構成する真空断熱パネル組５０を有している。真空断熱パネル組５０は、上述の真空断熱パネル１４で構成されている。従って、厚みや重量をさらに軽減しつつ、高い断熱性能を確保することができる。また、真空断熱パネル組５０を構成する各パネル５１〜５５は、それぞれ補強テープ１００により補強されている。従って、各パネル５１〜５５の強度低下を抑えることができ、極めて強度の高い真空断熱パネル組５０を構成することができる。

また、真空断熱パネル１４を冷蔵庫４０に適用する場合には、補強テープ１００は、熱硬化性を有する粘着剤を備える構成とするとよい。この構成によれば、例えば冷凍サイクルの一部を構成する図示しない放熱パイプからの熱により、補強テープ１００の粘着剤が硬化し、より強固に真空断熱パネル１４の本体部を補強することができる。

また、補強テープ１００は、真空断熱パネル１４の庫外側の面のみに備える構成としてもよい。そして、その場合、補強テープ１００は、いわゆる両面テープで構成するとよい。この構成によれば、補強テープ１００は、真空断熱パネル１４の本体部の表面および外箱４２の内面の双方に粘着する。即ち、真空断熱パネル１４の庫外側の面と外箱４２の内面とを補強テープ１００により固定することができ、外箱４２と内箱４３との間に挟み込まれる真空断熱パネル１４を強固に固定することができる。

なお、補強テープ１００は、真空断熱パネル１４の庫内側の面のみに備える構成としてもよい。そして、この場合も、補強テープ１００を両面テープで構成することにより、真空断熱パネル１４と内箱４３との固定を強固にすることができる。また、真空断熱パネル１４の庫外側および庫内側の双方の面に、両面テープからなる補強テープ１００を備えることで、真空断熱パネル１４を庫外側および庫内側の双方で固定することができ、一層強固な固定が可能となる。

本実施形態に係る真空断熱パネルは、樹脂繊維からなるコア材を有する本体部と、前記本体部の外面に設けられる補強部材と、を備える。この構成によれば、コア材を主体とする真空断熱パネルの本体部を補強することができ、コア材を樹脂繊維で構成する場合であっても強度の低下を抑えることができる。

本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１０はコア材、１２は樹脂繊維、１４は真空断熱パネル、４０は冷蔵庫、１００は補強テープ（補強部材）を示す。

Claims (15)

1. 樹脂繊維からなるコア材を主体とする本体部と、
   前記本体部の外面に設けられる補強部材と、
   を備える真空断熱パネル。
2. 前記補強部材は、当該補強部材を補強する補強繊維材を含む請求項１に記載の真空断熱パネル。
3. 前記補強繊維材は、カーボンファイバーである請求項２に記載の真空断熱パネル。
4. 前記補強部材は、テープである請求項１から３の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
5. 前記補強部材は、前記本体部に格子状に設けられている請求項１から４の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
6. 前記補強部材は、前記本体部の端面に対し傾斜している請求項１から４の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
7. 前記補強部材は、前記本体部に粘着している請求項１から６の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
8. 前記補強部材は、熱硬化性を有する粘着剤を備える請求項１から７の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
9. 前記樹脂繊維は、ポリスチレンからなる請求項１から８の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
10. 前記樹脂繊維の平均繊維径は、１μｍよりも小さい請求項１から９の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
11. 前記樹脂繊維は、エレクトロスピニング法により成形されている請求項１から１０の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
12. 前記樹脂繊維は、溶融紡糸法により成形されている請求項１から１０の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
13. 請求項１から１２の何れか１項に記載の真空断熱パネルを備える冷蔵庫。
14. 前記補強部材は、前記真空断熱パネルの庫外側に設けられている請求項１３に記載の冷蔵庫。
15. 前記真空断熱パネルは、内箱と外箱との間に備えられ、
    前記補強部材は、前記外箱にも粘着している請求項１３または１４に記載の冷蔵庫。

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