JP2018100712A - Vacuum heat insulation material, method for inspecting internal pressure failure of vacuum heat insulation material and method for manufacturing vacuum heat insulation material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空断熱材、真空断熱材の内部圧力不良の検査方法及び真空断熱材の製造方法に関する。 The present invention relates to a vacuum heat insulating material, an inspection method for defective internal pressure of a vacuum heat insulating material, and a method for manufacturing a vacuum heat insulating material.
断熱材として、真空断熱材が知られている。真空断熱材は、断熱性が高いコア材と、コア材を密封する外装シートとを備える。外装シートの内部は減圧されている。内部が減圧状態であることにより、気体の熱伝導を小さくすることができ、断熱性能を高めることができる。 A vacuum heat insulating material is known as a heat insulating material. A vacuum heat insulating material is provided with the core material with high heat insulation, and the exterior sheet | seat which seals a core material. The inside of the exterior sheet is decompressed. When the inside is in a reduced pressure state, the heat conduction of the gas can be reduced, and the heat insulation performance can be improved.
真空断熱材の製造時には、外装シートの内部が所望の真空状態(減圧状態)になっていることが重要である。そこで、真空断熱材を製造した後、真空断熱材の内部圧力不良が検査される。
内部圧力を検査するため、コア材の熱伝導率を測定する手法が考えられる。図1は、「Phalguni Mukhopadhyayaら、Performance of vacuum insulation panel constructed with fiber-powder composite as core material, NEXT-GENERATION THERMAL INSULATION CHALLENGES AND OPPORTUNITIES、第4頁、非特許文献1」に記載されたグラフであり、様々な材料に関する、圧力(Pressure)と熱伝導率(k−Factor)との関係を示している。図1に示されるように、例えばガラスファイバー(Glass Fiber)等では、真空断熱材に求められる1〜100Paの圧力領域において、熱伝導率が圧力に応じて変化する。従って、コア材の熱伝導率を測定することにより、内部圧力を推測することができる。
しかしながら、コア材の中には、上記減圧領域において、圧力に関わらず、熱伝導率がほとんど変化しないものもある。例えば、シリカ(Precipitated silica)等の粉末系コア材を用いた場合には、1〜100Paの圧力領域において、熱伝導率はほとんど一定である。そのため、コア材の熱伝導率を測定しても、内部圧力を推測することができない。
When manufacturing the vacuum heat insulating material, it is important that the inside of the exterior sheet is in a desired vacuum state (depressurized state). Then, after manufacturing a vacuum heat insulating material, the internal pressure defect of a vacuum heat insulating material is test | inspected.
In order to inspect the internal pressure, a method of measuring the thermal conductivity of the core material can be considered. FIG. 1 is a graph described in “Phalguni Mukhopadhyaya et al., Performance of vacuum insulation panel constructed with fiber-powder composite as core material, NEXT-GENERATION THERMAL INSULATION CHALLENGES AND OPPORTUNITIES, page 4, Non-Patent Document 1.” The relationship between pressure (Pressure) and thermal conductivity (k-Factor) is shown for various materials. As shown in FIG. 1, for example, in a glass fiber or the like, in a pressure region of 1 to 100 Pa required for a vacuum heat insulating material, the thermal conductivity changes according to the pressure. Therefore, the internal pressure can be estimated by measuring the thermal conductivity of the core material.
However, some core materials have almost no change in thermal conductivity regardless of the pressure in the reduced pressure region. For example, in the case where a powdered core material such as silica (Precipitated silica) is used, the thermal conductivity is almost constant in a pressure region of 1 to 100 Pa. Therefore, even if the thermal conductivity of the core material is measured, the internal pressure cannot be estimated.
一方、特許第4283118号(特許文献1)には、高い測定精度でガス圧力を測定できることを課題とした技術が開示されている。この文献には、被覆シートと断熱コアとの間にテスト装置を設ける点、テスト装置は、ヒートシンク及びヒートシンクと被覆シートとの間に配置されたテスト層を有している点、ヒートシンクの熱伝導率及び単位容積あたりの熱容量が断熱コアの熱伝導率及び単位容積あたりの熱容量よりも大である点、及び、テスト層が、排気された断熱板内のガス圧力の関数として変化する熱伝導率を有している点が開示されている。特許文献1の記載によれば、外側からヒートシンクに対する温度飛躍が加えられ、これにより、テスト層の熱伝導率により影響を受ける熱流が引き起こされ、この熱流の大きさを検出することにより、ガス圧力が測定される。尚、上記ヒートシンクの熱伝導率は、1W/(m・K)以上であるとされている。 On the other hand, Japanese Patent No. 4283118 (Patent Document 1) discloses a technique which aims to measure a gas pressure with high measurement accuracy. In this document, a test device is provided between the covering sheet and the insulating core, the test device has a test layer disposed between the heat sink and the heat sink, and the heat conduction of the heat sink. Rate and heat capacity per unit volume is greater than the thermal conductivity of the insulation core and heat capacity per unit volume, and the thermal conductivity at which the test layer varies as a function of gas pressure in the evacuated insulation plate The point which has is disclosed. According to the description of Patent Document 1, a temperature jump is applied to the heat sink from the outside, thereby causing a heat flow that is affected by the thermal conductivity of the test layer. By detecting the magnitude of this heat flow, the gas pressure Is measured. Note that the heat conductivity of the heat sink is 1 W / (m · K) or more.
また、特許第5027882号(特許文献2)には、外装シート内におけるコア材と重ならない部分(フラップ)にテストマットを配置する点、このテストマット部分を挟むように一対の熱流計を配置し、フラップの両側の温度差からテストマット部分の熱伝導率を求める点、及び、求めた熱伝導率から内部圧力を求める点が記載されている。 In Japanese Patent No. 5027882 (Patent Document 2), a test mat is disposed in a portion (flap) that does not overlap the core material in the exterior sheet, and a pair of heat flow meters are disposed so as to sandwich the test mat portion. The points of obtaining the thermal conductivity of the test mat portion from the temperature difference between both sides of the flap and the point of obtaining the internal pressure from the obtained thermal conductivity are described.
特許第4283118号(特許文献1)に記載された方法では、コア材(断熱コア)と外装シート(被覆シート)との間にヒートシンクを配置する必要がある。そのため、ヒートシンクを配置した部分に突起が形成される。突起の形成は、真空断熱材の用途によっては、好ましくない。突起の形成を抑えるためには、コア材にヒートシンクを収容するための凹部を形成しなければならず、製造コストが増加する。
また、特許第5027882号(特許文献2)の記載では、真空断熱材の両面の温度差を測定しなければならない。また、コア材が設けられていない部分にテストマットを配置しなければならず、真空断熱材に、不必要な部分(フラップ)を形成する必要があり、構成が複雑化する。
そこで、本発明の課題は、ヒートシンクを設けることなく、かつ、構成を複雑化させることなく、真空断熱材の内部圧力不良を正確に検査することができる、真空断熱材を提供することにある。
In the method described in Japanese Patent No. 4283118 (Patent Document 1), it is necessary to dispose a heat sink between the core material (heat insulating core) and the exterior sheet (covering sheet). Therefore, a protrusion is formed at a portion where the heat sink is disposed. The formation of the protrusion is not preferable depending on the use of the vacuum heat insulating material. In order to suppress the formation of the protrusions, a recess for accommodating the heat sink must be formed in the core material, which increases the manufacturing cost.
Moreover, in description of patent 5027882 (patent document 2), you have to measure the temperature difference of both surfaces of a vacuum heat insulating material. Further, the test mat must be arranged in a portion where the core material is not provided, and an unnecessary portion (flap) needs to be formed in the vacuum heat insulating material, which complicates the configuration.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a vacuum heat insulating material that can accurately inspect the internal pressure failure of the vacuum heat insulating material without providing a heat sink and without complicating the configuration.
本発明者は、テスト層として特定の材料を用いることにより、ヒートシンクを設けることなく、真空断熱材の内部圧力不良を正確に検査することができることを見出した。すなわち、本発明は、以下の事項を含んでいる。
〔1〕コア材と、
前記コア材上に配置された、テスト層と、
前記コア材及び前記テスト層を密封するように被覆する、外装シートとを有し、
前記外装シートの内側の領域は減圧されており、
2〜100Paにおける前記テスト層の熱伝導率変化量が、1.0mW/mK以上であり、ここで、前記熱伝導率変化量は、100Paにおける熱伝導率と2Paにおける熱伝導率との間の差として表され、
大気圧下における前記テスト層の熱伝導率が100mW/mK以下であり、
前記テスト層が、0.2mm〜1.5mmの厚みを有する、
真空断熱材。
〔2〕前記テスト層の100Paにおける熱伝導率が、50mW/mK以下である、前記〔1〕に記載の真空断熱材。
〔3〕他の部材を挟むことなく、前記テスト層が前記コア材上に配置されている、前記〔1〕又は〔2〕に記載の真空断熱材
〔4〕前記コア材の2〜100Paにおける前記熱伝導率変化量が、1.0mW/mK以下である、前記〔1〕乃至〔3〕のいずれかに記載の真空断熱材。
〔5〕前記コア材が、粉末系コア材である、前記〔1〕乃至〔4〕のいずれかに記載の真空断熱材。
〔6〕前記粉末系コア材が、シリカ粒子を含有する、前記〔5〕に記載の真空断熱材。
〔7〕前記テスト層が、有機繊維、無機繊維、天然繊維及び連通発泡プラスチックからなる群から選択される少なくとも一種の材料により形成される、前記〔1〕乃至〔6〕のいずれかに記載の真空断熱材。
〔8〕コア材を有する真空断熱材の内部圧力不良の検査方法であって、
コア材上に、テスト層を配置する工程と、
前記テスト層に対応する位置において、前記真空断熱材に熱発生部材を接触させる工程と、
前記熱発生部材に熱的に結合した熱抵抗材における2箇所の温度差を測定する工程と、
前記測定された温度差に基づいて、前記真空断熱材の内部圧力不良を検査する工程とを有し、
2〜100Paにおける前記テスト層の熱伝導率変化量は、1.0mW/mK以上であり、ここで、前記熱伝導率変化量は、100Paにおける熱伝導率と2Paにおける熱伝導率との間の差として表され、
大気圧下における前記テスト層の熱伝導率が100mW/mK以下であり、
前記テスト層が、0.2mm〜1.5mmの厚みを有する、検査方法。
〔9〕コア材を有する真空断熱材の製造方法であって、
前記コア材上に、テスト層を配置する工程と、
前記コア材及び前記テスト層を被覆するように、外装シートを配置する工程と、
前記外装シートの内側の領域を減圧する工程と、
を備え、
2〜100Paにおける前記テスト層の熱伝導率変化量は、1.0mW/mK以上であり、ここで、前記熱伝導率変化量は、100Paにおける熱伝導率と2Paにおける熱伝導率との間の差として表され、
大気圧下における前記テスト層の熱伝導率が100mW/mK以下であり、
前記テスト層が、0.2mm〜1.5mmの厚みを有する、製造方法。
The present inventor has found that the internal pressure failure of the vacuum heat insulating material can be accurately inspected without providing a heat sink by using a specific material as the test layer. That is, the present invention includes the following matters.
[1] Core material,
A test layer disposed on the core material;
An exterior sheet that covers the core material and the test layer so as to seal,
The area inside the exterior sheet is depressurized,
The thermal conductivity change amount of the test layer at 2 to 100 Pa is 1.0 mW / mK or more, where the thermal conductivity change amount is between the thermal conductivity at 100 Pa and the thermal conductivity at 2 Pa. Expressed as a difference,
The thermal conductivity of the test layer under atmospheric pressure is 100 mW / mK or less,
The test layer has a thickness of 0.2 mm to 1.5 mm;
Vacuum insulation.
[2] The vacuum heat insulating material according to [1], wherein the test layer has a thermal conductivity at 100 Pa of 50 mW / mK or less.
[3] The vacuum heat insulating material according to [1] or [2], wherein the test layer is disposed on the core material without sandwiching other members. [4] At 2 to 100 Pa of the core material. The vacuum heat insulating material according to any one of [1] to [3], wherein the change in thermal conductivity is 1.0 mW / mK or less.
[5] The vacuum heat insulating material according to any one of [1] to [4], wherein the core material is a powder-based core material.
[6] The vacuum heat insulating material according to [5], wherein the powder-based core material contains silica particles.
[7] The test layer according to any one of [1] to [6], wherein the test layer is formed of at least one material selected from the group consisting of organic fibers, inorganic fibers, natural fibers, and continuous foamed plastics. Vacuum insulation.
[8] A method for inspecting an internal pressure failure of a vacuum heat insulating material having a core material,
Arranging a test layer on the core material;
A step of bringing a heat generating member into contact with the vacuum heat insulating material at a position corresponding to the test layer;
Measuring a temperature difference between two locations in the heat resistance material thermally coupled to the heat generating member;
A step of inspecting an internal pressure failure of the vacuum heat insulating material based on the measured temperature difference,
The amount of change in thermal conductivity of the test layer at 2 to 100 Pa is 1.0 mW / mK or more, where the amount of change in thermal conductivity is between the thermal conductivity at 100 Pa and the thermal conductivity at 2 Pa. Expressed as a difference,
The thermal conductivity of the test layer under atmospheric pressure is 100 mW / mK or less,
The inspection method, wherein the test layer has a thickness of 0.2 mm to 1.5 mm.
[9] A method for producing a vacuum heat insulating material having a core material,
Placing a test layer on the core material;
A step of arranging an exterior sheet so as to cover the core material and the test layer;
Depressurizing the inner region of the exterior sheet;
With
The amount of change in thermal conductivity of the test layer at 2 to 100 Pa is 1.0 mW / mK or more, where the amount of change in thermal conductivity is between the thermal conductivity at 100 Pa and the thermal conductivity at 2 Pa. Expressed as a difference,
The thermal conductivity of the test layer under atmospheric pressure is 100 mW / mK or less,
The production method, wherein the test layer has a thickness of 0.2 mm to 1.5 mm.
本発明によれば、ヒートシンクを設けることなく、簡単な構成で、真空断熱材の内部圧力不良を正確に検査することができる、真空断熱材が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vacuum heat insulating material which can test | inspect accurately the internal pressure defect of a vacuum heat insulating material with a simple structure, without providing a heat sink is provided.
1.真空断熱材
まず、本実施態様に係る真空断熱材の構造を説明する。図2は、本実施態様に係る真空断熱材1の外観を示す平面図である。また、図3は、真空断熱材1のAA’断面図である。図2および図3に示されるように、真空断熱材1は、コア材3、テスト層2、不織布4、及び外装シート5を備えている。コア材3は板状である。テスト層2は、コア材3上に配置されている。テスト層2とコア材3との間に、他の部材は設けられていない。不織布4は、テスト層2及びコア材3を包むように配置されている。外装シート5は、不織布4の外側に配置されており、コア材3及びテスト層2を被覆している。外装シート5はガスバリア性を有しており、その内部領域が気密状態になるように、コア材3、テスト層2及び不織布4を密封している。外装シート5の内側の領域(以下、内部領域という)は、減圧されている。
1. Vacuum heat insulating material First, the structure of the vacuum heat insulating material which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a plan view showing the appearance of the vacuum heat insulating material 1 according to this embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of the vacuum heat insulating material 1 along AA ′. As shown in FIGS. 2 and 3, the vacuum heat insulating material 1 includes a core material 3, a test layer 2, a nonwoven fabric 4, and an exterior sheet 5. The core material 3 is plate-shaped. The test layer 2 is disposed on the core material 3. No other member is provided between the test layer 2 and the core material 3. The nonwoven fabric 4 is arrange | positioned so that the test layer 2 and the core material 3 may be wrapped. The exterior sheet 5 is disposed outside the nonwoven fabric 4 and covers the core material 3 and the test layer 2. The exterior sheet 5 has a gas barrier property, and the core material 3, the test layer 2, and the nonwoven fabric 4 are hermetically sealed so that the inner region thereof is in an airtight state. A region inside the exterior sheet 5 (hereinafter referred to as an internal region) is decompressed.
コア材3としては、真空断熱材1に求められる内部圧力の範囲(例えば、2〜100Pa)において、圧力に関わらず熱伝導率がほとんど変化しないものも用いられる。例えば、コア材3として、100Paにおける熱伝導率と2Paにおける熱伝導率との差(以下、熱伝導率変化量という)が1.0mW/mK以下、好ましくは0.5mW/mK以下、より好ましくは0.3mW/mK以下であり、0.001mW/mK以上である材料が用いられる。このようなコア材3を用いた場合、単にコア材3の熱伝導率を測定しても、その測定結果から内部圧力不良を検査することが難しいが、本発明に係る方法を用いることにより、精度よく内部圧力不良を検査することが可能になる。
また、コア材3の減圧条件下(圧力100Pa)における熱伝導率は、1.0〜10.0(mW/mK)であることが好ましく、より好ましくは2.0〜6.0(mW/mK)である。
As the core material 3, a material whose thermal conductivity hardly changes regardless of the pressure in the internal pressure range (for example, 2 to 100 Pa) required for the vacuum heat insulating material 1 is used. For example, as the core material 3, the difference between the thermal conductivity at 100 Pa and the thermal conductivity at 2 Pa (hereinafter referred to as the thermal conductivity change amount) is 1.0 mW / mK or less, preferably 0.5 mW / mK or less, more preferably Is 0.3 mW / mK or less, and a material having 0.001 mW / mK or more is used. When such a core material 3 is used, even if the thermal conductivity of the core material 3 is simply measured, it is difficult to inspect the internal pressure failure from the measurement result, but by using the method according to the present invention, It becomes possible to inspect the internal pressure failure with high accuracy.
The thermal conductivity of the core material 3 under reduced pressure conditions (pressure 100 Pa) is preferably 1.0 to 10.0 (mW / mK), more preferably 2.0 to 6.0 (mW / m). mK).
好ましいコア材3として、粉末系コア材が挙げられる。粉末系コア材とは、固形粒子を含む材料から形成されるものであり、固形粒子としては例えばシリカ粒子及びパーライト等が挙げられる。例えば、コア材3として、シリカ粒子、炭化ケイ素、及び有機繊維の混合物をプレス成型した材料を用いることができる。 A preferred core material 3 is a powder-based core material. The powder-based core material is formed from a material containing solid particles, and examples of the solid particles include silica particles and pearlite. For example, a material obtained by press molding a mixture of silica particles, silicon carbide, and organic fibers can be used as the core material 3.
不織布4は、コア材3由来の粉末が飛散することを防止するために設けられている。不織布4としては、例えば、ポリエステル製の不織布等を用いることができる。 The nonwoven fabric 4 is provided in order to prevent the powder derived from the core material 3 from scattering. As the nonwoven fabric 4, for example, a polyester nonwoven fabric or the like can be used.
外装シート5は、ガスバリア性を有するものであればよく、特に限定されない。但し、外装シート5は、水蒸気バリア性も有していることが好ましい。また、外装シート5としては、多層構造のものが好適に用いられ、例えば、ナイロン/ポリエチレンテレフタレート/エチレン−酢酸ビニル共重合体/ポリエチレンの積層構成を有するフィルムを用いることができる。 The exterior sheet 5 is not particularly limited as long as it has gas barrier properties. However, the exterior sheet 5 preferably has a water vapor barrier property. Moreover, as the exterior sheet 5, a multilayer structure is preferably used. For example, a film having a laminated structure of nylon / polyethylene terephthalate / ethylene-vinyl acetate copolymer / polyethylene can be used.
テスト層2は、真空断熱材1の内部圧力を外部から測定可能にするために設けられている。テスト層2は、少なくとも2〜100Paの圧力範囲において、圧力の変化に応じて熱伝導率が変化する材料により形成されている。このような材料から形成されるテスト層2を設けておくことにより、外部からテスト層2の熱伝導率を測定し、その測定結果から内部圧力不良を検査することが可能になる。
詳細には、テスト層2とコア材3とを比較すると、2〜100Paの圧力範囲において、テスト層2の熱伝導率変化量の方が、コア材3のそれよりも大きい。2〜100Paの圧力範囲におけるテスト層2の熱伝導率変化量は、例えば1.0mW/mK以上、好ましくは3.0mW/mK以上、より好ましくは5.0mW/mK以上であり、例えば50.0mW/mK以下、好ましくは25.0mW/mK以下、より好ましくは10.0mW/mK以下である。
また、テスト層2の大気圧下における熱伝導率は、100(mW/mK)以下であることがこのましい。
テスト層2の減圧下(100Pa)における熱伝導率は、例えば50mW/mK以下、好ましくは30mW/mK以下、より好ましくは25mW/mK以下であり、例えば、1mW/mK以上、好ましくは5mW/mK以上である。
The test layer 2 is provided so that the internal pressure of the vacuum heat insulating material 1 can be measured from the outside. The test layer 2 is formed of a material whose thermal conductivity changes according to a change in pressure in a pressure range of at least 2 to 100 Pa. By providing the test layer 2 formed of such a material, it is possible to measure the thermal conductivity of the test layer 2 from the outside and inspect the internal pressure failure from the measurement result.
Specifically, when the test layer 2 and the core material 3 are compared, the change in the thermal conductivity of the test layer 2 is larger than that of the core material 3 in the pressure range of 2 to 100 Pa. The amount of change in the thermal conductivity of the test layer 2 in the pressure range of 2 to 100 Pa is, for example, 1.0 mW / mK or more, preferably 3.0 mW / mK or more, more preferably 5.0 mW / mK or more, for example 50. It is 0 mW / mK or less, preferably 25.0 mW / mK or less, more preferably 10.0 mW / mK or less.
The thermal conductivity of the test layer 2 under atmospheric pressure is preferably 100 (mW / mK) or less.
The thermal conductivity of the test layer 2 under reduced pressure (100 Pa) is, for example, 50 mW / mK or less, preferably 30 mW / mK or less, more preferably 25 mW / mK or less, for example, 1 mW / mK or more, preferably 5 mW / mK. That's it.
上記のような特性を有するテスト層2を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、有機繊維製材料、無機繊維製材料、天然繊維製材料及び連通発泡プラスチック製材料からなる群から選択される少なくとも一種の材料が挙げられる。無機繊維製材料としては、例えば、ガラス繊維を、バインダー樹脂を介して或いは交絡により、シート状又はマット状にしたものが用いられる。有機繊維製材料としては、フェルト製のものや、不織布などが用いられる。天然繊維製材料としては、例えば、綿タオルなどが用いられる。連通発泡プラスチック製材料としては、例えば、連通発泡ウレタン製のスポンジ、及び、チョップドストランドマットなどが挙げられる。好ましくは、テスト層として、ガラス繊維製材料が用いられる。
また、テスト層2の厚みは、真空断熱材1の内部に圧縮されて配置された状態で、例えば、0.2〜1.5mmである。このような厚みの範囲内であれば、真空断熱材1を施工する際に、テスト層2により形成される突起が作業の妨げになりにくい。また、このような厚みであれば、テスト層2に加えられた熱がコア材3側に逃げることを防止でき、後述する方法で内部圧力を検査する際の検査精度を高めることができる。
テスト層2の密度は、例えば、1.0(g/cm3)以下、好ましくは0.5(g/cm3)以下である。
また、テスト層2として発泡プラスチック製材を用いた場合における連通度は、例えば、95%以上であることが好ましい。例えば、テスト層2として、独立発泡材料等の連通度が低い材料を用いた場合、テスト層2の製造時に、テスト層2の空孔内部に空気が残存してしまう。その結果、テスト層2の熱伝導率が、真空断熱材の内部圧力ではなく、空孔内部の圧力により決まってしまい、後述する方法で内部圧力を検査する際の検査精度が低くなってしまう。尚、発泡材料の連通度は、JIS7138「硬質発泡プラスチック-連続気泡率及び独立気泡率の求め方」により求めることができる。
テスト層2の面積は、6.25×10-4〜6.25×10-2m2であることが好ましい。
The material constituting the test layer 2 having the above-mentioned characteristics is not particularly limited, and for example, selected from the group consisting of organic fiber materials, inorganic fiber materials, natural fiber materials, and continuous foamed plastic materials. At least one kind of material. As the inorganic fiber material, for example, a glass fiber made into a sheet shape or a mat shape through a binder resin or by entanglement is used. As the organic fiber material, a felt material or a non-woven fabric is used. As a natural fiber material, for example, a cotton towel is used. Examples of the continuous foamed plastic material include a continuous foamed urethane sponge and a chopped strand mat. Preferably, a glass fiber material is used as the test layer.
Moreover, the thickness of the test layer 2 is 0.2-1.5 mm in the state compressed and arrange | positioned inside the vacuum heat insulating material 1, for example. If it is in the range of such thickness, when constructing the vacuum heat insulating material 1, the projections formed by the test layer 2 are unlikely to hinder the work. Moreover, if it is such thickness, it can prevent that the heat | fever applied to the test layer 2 escapes to the core material 3 side, and can raise the test | inspection precision at the time of test | inspecting an internal pressure by the method mentioned later.
The density of the test layer 2 is, for example, 1.0 (g / cm 3 ) or less, preferably 0.5 (g / cm 3 ) or less.
Further, the degree of communication when using a foamed plastic material as the test layer 2 is preferably 95% or more, for example. For example, when a material having a low degree of communication such as an independent foam material is used as the test layer 2, air remains in the pores of the test layer 2 when the test layer 2 is manufactured. As a result, the thermal conductivity of the test layer 2 is determined not by the internal pressure of the vacuum heat insulating material but by the pressure inside the holes, and the inspection accuracy when the internal pressure is inspected by a method described later is lowered. The degree of communication of the foam material can be determined according to JIS 7138 “Hard foam plastic—How to obtain the open cell rate and closed cell rate”.
The area of the test layer 2 is preferably 6.25 × 10 −4 to 6.25 × 10 −2 m 2 .
2.真空断熱材の製造方法
続いて、真空断熱材1の製造方法について説明する。
まず、コア材3を準備し、コア材3上にテスト層2を配置する。
続いて、不織布4により、コア材3及びテスト層2を包む。
更に、袋状の外装シート5に、不織布4で包まれたコア材3及びテスト層2を挿入し、真空チャンバーなどを用いて内部を減圧する。
十分に減圧した後、外装シート5の開口をシールする。
2. Next, the manufacturing method of the vacuum heat insulating material 1 is demonstrated.
First, the core material 3 is prepared, and the test layer 2 is disposed on the core material 3.
Subsequently, the core material 3 and the test layer 2 are wrapped with the nonwoven fabric 4.
Further, the core material 3 and the test layer 2 wrapped with the nonwoven fabric 4 are inserted into the bag-shaped exterior sheet 5, and the inside is decompressed using a vacuum chamber or the like.
After sufficiently reducing the pressure, the opening of the exterior sheet 5 is sealed.
次いで、内部圧力不良を検査し、予め定められた基準値を満たす場合には合格とし、満たさない場合には不合格とする。ここで、内部圧力不良の検査方法について以下に説明する。
図4は、内部圧力不良の検査方法を示す断面図である。
図4に示されるように、内部圧力不良の検査のために、熱伝導率検査装置6が使用される。熱伝導率検査装置6としては、例えば、特開2002−131257号公報に記載されるような装置を使用する事ができる。
具体的には、熱伝導率検査装置6は、熱発生部材8、熱抵抗材7、及び温度差測定装置9を有している。熱発生部材8は、熱抵抗材7の下端に取り付けられており、所定の温度に加熱されるように構成されている。熱抵抗材7と熱発生部材8とは、熱的に結合している。熱抵抗材7には、点A及び点aが設定されている。点aは点Aよりも熱発生部材8から離れており、熱発生部材8が加熱されていると、熱抵抗材7では、点Aから点aに向けて熱流が生じる。温度差測定装置9は、点Aと点aとの間の温度差を測定するように構成されている。温度差測定装置9は、例えば、熱電対により実現される。
Next, the internal pressure failure is inspected, and if it satisfies a predetermined reference value, it is accepted, and if it is not satisfied, it is rejected. Here, a method for inspecting an internal pressure failure will be described below.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an internal pressure failure inspection method.
As shown in FIG. 4, a thermal conductivity inspection device 6 is used for an internal pressure failure inspection. As the thermal conductivity inspection device 6, for example, a device as described in JP-A-2002-131257 can be used.
Specifically, the thermal conductivity inspection device 6 includes a heat generating member 8, a thermal resistance material 7, and a temperature difference measuring device 9. The heat generating member 8 is attached to the lower end of the heat resistance material 7 and is configured to be heated to a predetermined temperature. The heat resistance material 7 and the heat generating member 8 are thermally coupled. A point A and a point a are set on the heat resistance material 7. The point a is farther from the heat generating member 8 than the point A. When the heat generating member 8 is heated, a heat flow is generated from the point A to the point a in the heat resistance material 7. The temperature difference measuring device 9 is configured to measure a temperature difference between the point A and the point a. The temperature difference measuring device 9 is realized by a thermocouple, for example.
上記の熱伝導率検査装置6を、真空断熱材1上に配置する。具体的には、テスト層2に対応する位置において、所定の温度に加熱された熱発生部材8を外装シート5に接触させる。次いで、所定時間経過後(例えば、120秒後)に、温度差測定装置9により、点Aと点aとの間の温度差を測定する。テスト層2の熱伝導率が大きい場合、点Aと点aとの間の温度差は小さくなる。一方、テスト層2の熱伝導率が小さい場合、当該温度差は大きくなる。すなわち、点Aと点aとの間の温度差は、テスト層2の熱伝導率を反映している。更に、既述のように、テスト層2としては、内部圧力に応じて熱伝導率が変化するような材料が用いられている。従って、点Aと点aとの間の温度差は、真空断熱材1の内部圧力を反映している。
そこで、予め、内部圧力が既知である試料を用いて内部圧力と点Aと点aとの間の温度差との関係を求めおく。そして、測定対象の真空断熱材1についての上記温度差の測定結果から、事前に求めておいた関係を参照することにより、その内部圧力を算出することができ、内部圧力不良を検査できる。
The thermal conductivity inspection device 6 is arranged on the vacuum heat insulating material 1. Specifically, the heat generating member 8 heated to a predetermined temperature is brought into contact with the exterior sheet 5 at a position corresponding to the test layer 2. Next, after the elapse of a predetermined time (for example, 120 seconds later), the temperature difference between the point A and the point a is measured by the temperature difference measuring device 9. When the thermal conductivity of the test layer 2 is large, the temperature difference between the point A and the point a is small. On the other hand, when the thermal conductivity of the test layer 2 is small, the temperature difference becomes large. That is, the temperature difference between point A and point a reflects the thermal conductivity of the test layer 2. Furthermore, as described above, the test layer 2 is made of a material whose thermal conductivity changes according to the internal pressure. Therefore, the temperature difference between point A and point a reflects the internal pressure of the vacuum heat insulating material 1.
Therefore, a relationship between the internal pressure and the temperature difference between point A and point a is obtained in advance using a sample whose internal pressure is known. Then, by referring to the relationship obtained in advance from the measurement result of the temperature difference for the vacuum heat insulating material 1 to be measured, the internal pressure can be calculated, and the internal pressure failure can be inspected.
ここで、本実施形態によれば、特定の性質を有するテスト層2を用いることにより、特許第4283118号等に記載されるようなヒートシンクを使用しなくても、十分に精度よく内部圧力不良を検査することができる。
詳細には、テスト層2として、真空領域(2〜100Paの圧力範囲)における熱伝導率変化量が大きい材料を用いることにより、より正確に、テスト層2の熱伝導率を内部圧力に対応させることができ、正確に内部圧力不良を検査することができる。
また、検査時に、テスト層2からコア材3に熱流が逃げると、正確に内部圧力を検査することが困難となる。これに対し、本実施態様によれば、テスト層2として、熱伝導率が小さい材料を用いることにより、テスト層2からコア材3に熱流が逃げることを防ぐことができ、その結果、正確に内部圧力を検査することが可能になる。
Here, according to the present embodiment, by using the test layer 2 having a specific property, the internal pressure failure can be sufficiently accurately performed without using a heat sink as described in Japanese Patent No. 4283118. Can be inspected.
Specifically, by using a material having a large amount of change in thermal conductivity in the vacuum region (pressure range of 2 to 100 Pa) as the test layer 2, the thermal conductivity of the test layer 2 can be more accurately associated with the internal pressure. It is possible to accurately inspect the internal pressure failure.
Further, if the heat flow escapes from the test layer 2 to the core material 3 during the inspection, it becomes difficult to accurately inspect the internal pressure. On the other hand, according to this embodiment, by using a material having a low thermal conductivity as the test layer 2, it is possible to prevent the heat flow from escaping from the test layer 2 to the core material 3, and as a result, accurately It becomes possible to check the internal pressure.
また、本実施態様によれば、真空断熱材1に、ヒートシンクによる突起が形成されない。尚、コア材1と外装シート5との間にはテスト層2が配置されるが、テスト層2の厚みは0.2〜1.5mm程度であるため、真空断熱材1に大きな突起は形成されない。 Further, according to the present embodiment, no protrusion due to the heat sink is formed on the vacuum heat insulating material 1. In addition, although the test layer 2 is arrange | positioned between the core material 1 and the exterior sheet 5, since the thickness of the test layer 2 is about 0.2-1.5 mm, a big protrusion is formed in the vacuum heat insulating material 1. Not.
また、本実施態様によれば、真空断熱材1における片面に熱伝導率検査装置6を接触させるだけで、内部圧力を求めることができ、特許第5027882号(特許文献2)に記載されるように、真空断熱材1の両面に測定装置を接触させる必要がない。これにより、内部圧力を測定する際の作業性を高めることができる。加えて、特許第5027882号(特許文献2)に記載されるように、コア材5とは重ならない位置にテストマットを設ける必要が無く、真空断熱材1に不必要な部分が形成されることを防ぐことができる。 Moreover, according to this embodiment, an internal pressure can be calculated | required only by making the thermal conductivity inspection apparatus 6 contact the single side | surface in the vacuum heat insulating material 1, and it is described in patent 5027882 (patent document 2). In addition, it is not necessary to bring the measuring device into contact with both surfaces of the vacuum heat insulating material 1. Thereby, workability | operativity at the time of measuring an internal pressure can be improved. In addition, as described in Japanese Patent No. 5027882 (Patent Document 2), it is not necessary to provide a test mat at a position that does not overlap with the core material 5, and an unnecessary portion is formed in the vacuum heat insulating material 1. Can be prevented.
[実施例]
(1)コア材の熱伝導率の測定
シリカ粒子製の板状のコア材を準備した。準備したコア材を、三方シールした不織布に入れ、最後の一片をシールした。不織布としては、ポリエステル製のものを用いた。次いで、得られた材料を、三方シールした外装フィルムに入れ、真空チャンバーにて真空引きした。外装フィルムとしては、ナイロン/ポリエチレンテレフタレート/エチレン−酢酸ビニル共重合体/ポリエチレンの積層構造を有するシートを用いた。十分に真空引きした後、最後の一片をシールし、試料を得た。得られた試料の熱伝導率を、JIS1412part2の記載に従って測定した(高温側30℃、低温側10℃、平均温度20℃)。尚、外装シート及び不織布は、その厚みが極めて小さいため、シリカ製コア材の熱伝導率の算出にあたり無視できるものとした。結果を表1に示す。
[Example]
(1) Measurement of thermal conductivity of core material A plate-shaped core material made of silica particles was prepared. The prepared core material was put into a non-woven fabric that was sealed on three sides, and the last piece was sealed. The nonwoven fabric was made of polyester. Next, the obtained material was put in a three-side sealed exterior film and evacuated in a vacuum chamber. As the exterior film, a sheet having a laminated structure of nylon / polyethylene terephthalate / ethylene-vinyl acetate copolymer / polyethylene was used. After evacuating sufficiently, the last piece was sealed to obtain a sample. The thermal conductivity of the obtained sample was measured according to the description of JIS1412part2 (high temperature side 30 ° C., low temperature side 10 ° C., average temperature 20 ° C.). In addition, since the thickness of the exterior sheet and the nonwoven fabric is extremely small, it can be ignored in calculating the thermal conductivity of the silica core material. The results are shown in Table 1.
(2)テスト層用材料の熱伝導率の測定
テスト層用材料として、表2に示される実施例1乃至比較例7の材料を準備した。各例に用いた具体的な材料は、以下の通りである。
実施例1:ガラス繊維(ガラスペーパー、ガラス繊維を集綿して絡み合わせることで一体化したもの。)
実施例2:ガラス繊維(ホワイトウール、ガラス繊維を集綿して絡み合わせることで一体化したもの。)
実施例3:有機繊維(フェルト、綿)
実施例4:有機繊維(不織布、PET)
実施例5:連通発泡ウレタン(スポンジ)(連通度:95%以上)
実施例6:天然繊維(綿タオル)
実施例7:チョップドストランドマット(ポリプロピレン樹脂及びガラス繊維製)
比較例1:チョップドストランドマット(ポリプロピレン樹脂及びガラス繊維製)
比較例2:PP(ポリプロピレン)シート
比較例3:有機繊維(実施例3と同じ)
比較例4:有機繊維(実施例4と同じ)
比較例5:独立発泡PP(ポリプロピレン)フォーム(連通度:15%未満)
比較例4:独立発泡フェノールフォーム(連通度:15%未満)
(2) Measurement of thermal conductivity of test layer material The materials of Examples 1 to 7 shown in Table 2 were prepared as test layer materials. Specific materials used in each example are as follows.
Example 1: Glass fiber (Glass paper, integrated by collecting and intertwining glass fibers)
Example 2: Glass fiber (integrated by collecting white wool and glass fiber and intertwining them)
Example 3: Organic fiber (felt, cotton)
Example 4: Organic fiber (nonwoven fabric, PET)
Example 5: Continuous foaming urethane (sponge) (communication degree: 95% or more)
Example 6: Natural fiber (cotton towel)
Example 7: Chopped strand mat (made of polypropylene resin and glass fiber)
Comparative Example 1: Chopped strand mat (made of polypropylene resin and glass fiber)
Comparative Example 2: PP (polypropylene) sheet Comparative Example 3: Organic fiber (same as Example 3)
Comparative Example 4: Organic fiber (same as Example 4)
Comparative Example 5: Closed foam PP (polypropylene) foam (communication degree: less than 15%)
Comparative Example 4: Closed foam phenolic foam (communication degree: less than 15%)
尚、実施例1乃至比較例7に係るテスト層用材料を構成する素材の熱伝導率は、表2に示すとおりである。これらの素材の熱伝導率は、「(1)コア材の熱伝導率の測定」に記載した方法を用いて、コア材に代えて素材を用いることにより測定した。但し、100Pa時における熱伝導率は、100Paの前後数点の圧力における熱伝導率を測定し、その測定結果から近似により計算した。表2における「熱伝導率変化量」は、100Pa時の熱伝導率と2Pa時の熱伝導率との差である。更に、比較例3及び4は、それぞれ、実施例3及び4と同じ素材を用いているため、比較例3及び4の熱伝導率は、実施例3及び4の値と同じである。 In addition, the thermal conductivity of the raw material which comprises the test layer material which concerns on Example 1 thru | or Comparative Example 7 is as showing in Table 2. The thermal conductivity of these materials was measured by using the material instead of the core material, using the method described in “(1) Measurement of thermal conductivity of core material”. However, the thermal conductivity at 100 Pa was calculated by approximation from the measurement results obtained by measuring the thermal conductivity at several pressures around 100 Pa. “The amount of change in thermal conductivity” in Table 2 is the difference between the thermal conductivity at 100 Pa and the thermal conductivity at 2 Pa. Furthermore, since Comparative Examples 3 and 4 use the same material as Examples 3 and 4, respectively, the thermal conductivity of Comparative Examples 3 and 4 is the same as the values of Examples 3 and 4.
(3)真空断熱材の減圧状態の測定
実施例1乃至比較例7に係るテスト層用材料を用いて、図3に示した構成を有する真空断熱材1を作製した。尚、コア材3、不織布4、及び外装シート5としては、いずれも、「(1)コア材の熱伝導率の測定」に記載した材料を使用した。また、各例においては、異なる内部圧力を有する複数の試料を作製した。
次に、図4に示した構成を有する熱伝導率検査装置6を用いて、内部圧力と、熱伝導率検査装置6による測定結果との関係を求めた。具体的には、温度差測定装置9として熱電対を使用し、測定開始から所定時間経過した後の温度差測定装置9が示す起電力(チェッカー出力値)を測定した。尚、測定されたチェッカー出力値は、点Aと点aとの間の温度差を反映している。
測定結果を表3に示す。また、内部圧力(VIP封止圧)を横軸とし、チェッカー出力値を縦軸として、グラフを作成した。実施例1乃至7について得られたグラフを図5に示す。比較例1〜7について得られたグラフを図6に示す。また、これらのグラフから傾き及び相関係数を求めた。求めた傾き及び相関係数を表3に示す。
(3) Measurement of reduced pressure state of vacuum heat insulating material Using the test layer material according to Example 1 to Comparative Example 7, the vacuum heat insulating material 1 having the configuration shown in FIG. In addition, as the core material 3, the nonwoven fabric 4, and the exterior sheet 5, all the materials described in “(1) Measurement of thermal conductivity of core material” were used. In each example, a plurality of samples having different internal pressures were produced.
Next, using the thermal conductivity inspection device 6 having the configuration shown in FIG. 4, the relationship between the internal pressure and the measurement result by the thermal conductivity inspection device 6 was obtained. Specifically, a thermocouple was used as the temperature difference measuring device 9, and the electromotive force (checker output value) indicated by the temperature difference measuring device 9 after a predetermined time elapsed from the start of measurement was measured. The measured checker output value reflects the temperature difference between point A and point a.
Table 3 shows the measurement results. A graph was created with the internal pressure (VIP sealing pressure) as the horizontal axis and the checker output value as the vertical axis. The graph obtained for Examples 1 to 7 is shown in FIG. The graph obtained about Comparative Examples 1-7 is shown in FIG. In addition, the slope and correlation coefficient were obtained from these graphs. Table 3 shows the obtained slope and correlation coefficient.
表3、図5及び図6の結果から、実施例1〜7においては、真空領域(2〜100Pa)において、圧力の変化に伴い、チェッカー出力値が変化した。従って、事前にこのチェッカー出力値と内部圧力との対応関係を求めておくことにより、圧力が未知である真空断熱材についても、熱伝導率検査装置6を用いてチェッカー出力値を測定することにより、内部圧力を推測できることが判る。すなわち、真空断熱材の内部圧力不良を検査できる。
一方、比較例1〜7においては、真空領域(2〜100Pa)において、チェッカー出力値がほとんど変化しかった。従って、圧力が未知である真空断熱材について、熱伝導率検査装置6を用いてチェッカー出力値を測定しても、精度よく内部圧力を推測することはできないことが理解できる。
From the results of Table 3, FIG. 5 and FIG. 6, in Examples 1 to 7, the checker output value changed with the change of pressure in the vacuum region (2 to 100 Pa). Therefore, by obtaining a correspondence relationship between the checker output value and the internal pressure in advance, even with respect to the vacuum heat insulating material whose pressure is unknown, by measuring the checker output value using the thermal conductivity inspection device 6. It can be seen that the internal pressure can be estimated. That is, the internal pressure failure of the vacuum heat insulating material can be inspected.
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 7, the checker output value almost changed in the vacuum region (2 to 100 Pa). Therefore, it can be understood that the internal pressure cannot be accurately estimated even if the checker output value is measured using the thermal conductivity inspection device 6 for the vacuum heat insulating material whose pressure is unknown.
1 真空断熱材
2 テスト層
3 コア材
4 不織布
5 外装シート
6 熱伝導率測定装置
7 熱抵抗材
8 熱発生部材
9 温度差測定装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum heat insulating material 2 Test layer 3 Core material 4 Nonwoven fabric 5 Exterior sheet 6 Thermal conductivity measuring device 7 Thermal resistance material 8 Heat generating member 9 Temperature difference measuring device
Claims (9)
前記コア材上に配置された、テスト層と、
前記コア材及び前記テスト層を密封するように被覆する、外装シートとを有し、
前記外装シートの内側の領域は減圧されており、
2〜100Paにおける前記テスト層の熱伝導率変化量が、1.0mW/mK以上であり、ここで、前記熱伝導率変化量は、100Paにおける熱伝導率と2Paにおける熱伝導率との間の差として表され、
大気圧下における前記テスト層の熱伝導率が100mW/mK以下であり、
前記テスト層が、0.2mm〜1.5mmの厚みを有する、
真空断熱材。 Core material,
A test layer disposed on the core material;
An exterior sheet that covers the core material and the test layer so as to seal,
The area inside the exterior sheet is depressurized,
The thermal conductivity change amount of the test layer at 2 to 100 Pa is 1.0 mW / mK or more, where the thermal conductivity change amount is between the thermal conductivity at 100 Pa and the thermal conductivity at 2 Pa. Expressed as a difference,
The thermal conductivity of the test layer under atmospheric pressure is 100 mW / mK or less,
The test layer has a thickness of 0.2 mm to 1.5 mm;
Vacuum insulation.
コア材上に、テスト層を配置する工程と、
前記テスト層に対応する位置において、前記真空断熱材に熱発生部材を接触させる工程と、
前記熱発生部材に熱的に結合した熱抵抗材における2箇所の温度差を測定する工程と、
前記測定された温度差に基づいて、前記真空断熱材の内部圧力不良を検査する工程とを有し、
2〜100Paにおける前記テスト層の熱伝導率変化量は、1.0mW/mK以上であり、ここで、前記熱伝導率変化量は、100Paにおける熱伝導率と2Paにおける熱伝導率との間の差として表され、
大気圧下における前記テスト層の熱伝導率が100mW/mK以下であり、
前記テスト層が、0.2mm〜1.5mmの厚みを有する、検査方法。 An inspection method for internal pressure failure of a vacuum heat insulating material having a core material,
Arranging a test layer on the core material;
A step of bringing a heat generating member into contact with the vacuum heat insulating material at a position corresponding to the test layer;
Measuring a temperature difference between two locations in the heat resistance material thermally coupled to the heat generating member;
A step of inspecting an internal pressure failure of the vacuum heat insulating material based on the measured temperature difference,
The amount of change in thermal conductivity of the test layer at 2 to 100 Pa is 1.0 mW / mK or more, where the amount of change in thermal conductivity is between the thermal conductivity at 100 Pa and the thermal conductivity at 2 Pa. Expressed as a difference,
The thermal conductivity of the test layer under atmospheric pressure is 100 mW / mK or less,
The inspection method, wherein the test layer has a thickness of 0.2 mm to 1.5 mm.
前記コア材上に、テスト層を配置する工程と、
前記コア材及び前記テスト層を被覆するように、外装シートを配置する工程と、
前記外装シートの内側の領域を減圧する工程と、
を備え、
2〜100Paにおける前記テスト層の熱伝導率変化量は、1.0mW/mK以上であり、ここで、前記熱伝導率変化量は、100Paにおける熱伝導率と2Paにおける熱伝導率との間の差として表され、
大気圧下における前記テスト層の熱伝導率が100mW/mK以下であり、
前記テスト層が、0.2mm〜1.5mmの厚みを有する、製造方法。 A method for producing a vacuum heat insulating material having a core material,
Placing a test layer on the core material;
A step of arranging an exterior sheet so as to cover the core material and the test layer;
Depressurizing the inner region of the exterior sheet;
With
The amount of change in thermal conductivity of the test layer at 2 to 100 Pa is 1.0 mW / mK or more, where the amount of change in thermal conductivity is between the thermal conductivity at 100 Pa and the thermal conductivity at 2 Pa. Expressed as a difference,
The thermal conductivity of the test layer under atmospheric pressure is 100 mW / mK or less,
The production method, wherein the test layer has a thickness of 0.2 mm to 1.5 mm.
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JP (1) | JP2018100712A (en) |
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2016
- 2016-12-20 JP JP2016246843A patent/JP2018100712A/en active Pending
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