JP2020106091A - 断熱材及び冷蔵庫 - Google Patents

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Abstract

【課題】透明断熱材を提供する。【解決手段】 保護フィルム105に包装された透明なモノリス状のエアロゲル103を備える断熱材101であって、保護フィルム105は、膜厚30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンもしくは無延伸ポリプロピレンの単層、または膜厚30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンもしくは無延伸ポリプロピレンと膜厚12μm以上28μm以下の2軸延伸ポリプロピレン、2軸延伸ナイロンもしくはポリエチレンテレフタレートとを含む積層、を備える断熱材。【選択図】図1

Description

本発明は、エアロゲルを用いた断熱材に関する。また、エアロゲルを用いた断熱材を備える冷蔵庫に関する。
冷蔵庫をはじめとするさまざまな箇所で必要とされる断熱材の開発が、盛んに行われ、その中でエアロゲルは、断熱材の芯材として期待される新規な材料である。このエアロゲルを芯材として、包装材で包装した断熱材が考案されている。
特許文献1には、エアロゲルを密閉容器に充填して断熱材とすることが開示されている。また、密閉容器が気密性フィルムからなること、密閉容器内の圧力が10〜10Paの範囲にあることが開示されている。
一方、近年、エアロゲルの中でも透明なモノリス状のエアロゲルが得られるようになってきている。このようなエアロゲルは、多孔質であり、比重が軽い。また、エアロゲルは、細孔径が数十nmと小さく気孔率が数十%を超えると、透明で断熱性に優れたものが得られる。現在、このような透明なモノリス状のエアロゲルは幅数十cm角で厚さ数mmのものが得られている。
特許第5669617号公報
不透明なパウダー状、繊維に含有させたエアロゲルを断熱材に用いる包装は検討されてきたが、透明なモノリス状のエアロゲルを断熱材に用いる包装は十分に検討されていなかった。気密性フィルムに不透明な材料を使うと、エアロゲルの透明な性質を生かせない。また、透明なモノリス状のエアロゲルは、それ自身が十分断熱性を有している一方で、多孔質なため真空引きしても十分に空気が引けなかった。
本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを断熱材として用いることを目的とする。また、本発明は、透明なエアロゲルの特徴を生かし、透明な断熱材を提供することを目的とする。さらに、本発明は、エアロゲルの包装内を適度に減圧することによって、断熱性能を向上させることを目的とする。さらに、本発明は、透明な外箱と透明な内箱との間に、透明な断熱材を備えることで、外から庫内の保存物を見ることができる透明な冷蔵庫を提供することを目的とする。
本発明は、
保護フィルムに包装された透明なモノリス状のエアロゲルを備える断熱材であって、
前記保護フィルムは、膜厚30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンもしくは無延伸ポリプロピレンの単層、または膜厚30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンもしくは無延伸ポリプロピレンと膜厚12μm以上28μm以下の2軸延伸ポリプロピレン、2軸延伸ナイロンもしくはポリエチレンテレフタレートとを含む積層、を備える断熱材であることを特徴としている。
エアロゲルは、もろく強度が低いが、保護フィルムで覆うことで、強度を増し、断熱材の取り扱いが容易になる。したがって、本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを断熱材として用いることができる。また、本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを、透明な保護フィルムで覆うことによって、透明な断熱材を提供できる。
本発明は、
保護フィルムに包装された透明なモノリス状のエアロゲルを備える断熱材であって、
前記保護フィルムは、膜厚30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンまたは無延伸ポリプロピレンと、膜厚12μm以上18μm以下の透明蒸着フィルムと、膜厚12μm以上28μm以下の2軸延伸ポリプロピレン、2軸延伸ナイロンまたはポリエチレンテレフタレートと、を含む積層であり、
前記包装は大気圧乃至10kPaで減圧されている断熱材であることを特徴としている。
本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを断熱材として用いることができる。また、本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを、透明な保護フィルムで覆うことによって、透明な断熱材を提供できる。さらに、エアロゲルの包装内を適度に減圧することによって、断熱性能を向上させることができる。
本発明は、
保護フィルムに包装された透明なモノリス状のエアロゲルを備える断熱材であって、
前記保護フィルムは、膜厚30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンまたは無延伸ポリプロピレンと、膜厚12μm以上18μm以下の透明もしくはアルミ蒸着フィルムまたは6.5μm以上9μm以下のアルミ箔と、膜厚12μm以上28μm以下の2軸延伸ポリプロピレン、2軸延伸ナイロンまたはポリエチレンテレフタレートと、を含む積層であり、
前記包装は、大気圧乃至10kPaで減圧されている断熱材であることを特徴としている。
本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを断熱材として用いることができる。また、エアロゲルの包装内を適度に減圧することによって、断熱性能を向上させることができる。さらに、アルミ蒸着フィルムまたはアルミ箔を保護フィルムに用いることによって気密を十分に保つことができる。
本発明の冷蔵庫は、透明な外箱と、透明な内箱との間に請求項1乃至3のいずれか1項に記載の断熱材を備えることを特徴とする。
本発明は、透明な外箱と、透明な内箱との間に、透明な断熱材を備えることで、外から庫内の保存物を見ることができる透明な冷蔵庫を提供できる。従来の透明な冷蔵庫は、積層ガラスで仕切られていた。そのため重量が重かった。エアロゲルは、非常に軽いため透明な冷蔵庫の重量を軽くできる。
本発明の冷蔵庫は、前記外箱と前記内箱は、ガラスまたは樹脂からなることを特徴とする。
ガラスまたは樹脂を用いることで、外箱と内箱を透明にできる。
本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを断熱材として用いることができる。また、本発明は、透明なエアロゲルの特徴を生かし、透明な断熱材を提供できる。さらに、本発明は、エアロゲルの包装内を適度に減圧することによって、断熱性能を向上させることができる。さらに、本発明は、透明な外箱と透明な内箱との間に、透明な断熱材を備えることで、外から庫内の保存物を見ることができる透明な冷蔵庫を提供できる。
本発明の第1の実施の形態の断熱材を示す(a)上面図と(b)A−A断面図である。 本発明の第2の実施の形態の断熱材を示す(a)上面図と(b)B−B断面図である。 本発明の第3の実施の形態の断熱材を示す(a)上面図と(b)C−C断面図である。 本発明の透明な断熱材を用いた冷蔵庫の正面図である。 本発明の透明な断熱材を用いた冷蔵庫の側面図である。
以下、本発明を実施するための様々な実施の形態を、図面を参照して説明する。要点の説明または理解の容易性を考慮して、異なる図面で便宜上符号を変えてあるいは同一にして示す。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施の形態を分けて示すが、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。実施の形態2以降では、実施の形態1と要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施の形態を分けて示すが、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態の断熱材を示す(a)上面図と(b)A−A断面図である。図1を参照して、第1の実施の形態について説明する。
図1(a)に示すように、断熱材101は、透明な保護フィルム105に包装された透明なモノリス状のエアロゲル103を備える。透明なモノリス状のエアロゲル103は、例えば平均細孔が40nm以下で、気孔率が80%を超えるものである。また、エアロゲル103は、1辺20cmの正方形で、5mm程度の厚さであることができる。この大きさは例示であり、透明なモノリス状のエアロゲルは、さらに大きくてもよい。
透明な保護フィルム105は、エアロゲル103の周囲を正方形あるいは単に四角形で囲い上下から挟む。保護フィルム105は、熱融着によりエアロゲル103を密閉している。保護フィルム105は、保護フィルムの単層または積層であることができる。
保護フィルム105が単層である場合、透明な保護フィルム105は、膜厚が30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンもしくは無延伸ポリプロピレンであることができる。
また、保護フィルム105は、第1の保護フィルム107と第2の保護フィルム109とを含む積層であってもよい(例えば、図2(b)参照)。このとき、エアロゲル103は、第1の保護フィルム107で上下から包まれる。さらにエアロゲル103と第1の保護フィルム107は、第2の保護フィルム109で上下から包まれる。第1の保護フィルム107と第2の保護フィルム109を熱融着して、エアロゲル103を密閉する。
第1の保護フィルム107は、膜厚が30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンもしくは無延伸ポリプロピレンであることができる。第1の保護フィルムは、透明である。
また、第2の保護フィルム109は、膜厚が12μm以上28μm以下の2軸延伸ポリプロピレン、2軸延伸ナイロンもしくはポリエチレンテレフタレートであることができる。第2の保護フィルムは透明である。第1の保護フィルム107と第2の保護フィルム109は、積層が入れ替わってもよい。
エアロゲルは、もろく強度が低いが、保護フィルムで覆うことで、強度を増し、断熱材の取り扱いが容易になる。本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを断熱材として用いることができる。また、本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを、透明な保護フィルムで覆うことによって、透明な断熱材を提供できる。
(第2の実施の形態)
図2は、本発明の第2の実施の形態の断熱材を示す(a)上面図と(b)B−B断面図である。図2を参照して、第2の実施の形態を説明する。
第2の実施の形態は、第1の実施の形態と第3の保護フィルム211が設けられている点で異なる。また、第2の実施の形態は、第1の実施の形態と保護フィルム205の内部が、真空引きされ、減圧されている点で異なる。
図2(a)に示すように、第1の実施の形態と同じように、断熱材201は、透明な保護フィルム205に包装された透明なモノリス状のエアロゲル203を備える。図2(b)に示すように、透明な保護フィルム205は、第1の保護フィルム209と、第3の保護フィルム211と、第2の保護フィルム213とを含む積層である。
エアロゲル203は、第1の保護フィルム209で上下から包まれる。さらにエアロゲル203と第1の保護フィルム209は、第3の保護フィルム211で上下から包まれる。さらにエアロゲル203と第1の保護フィルム209と第3の保護フィルム211は、第2の保護フィルム213で上下から包まれる。第1の保護フィルム209と、第3の保護フィルム211と、第2の保護フィルム213を熱融着して、エアロゲル203を密閉する。
第1の保護フィルム209は、膜厚が30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンもしくは無延伸ポリプロピレンであることができる。第1の保護フィルムは、透明である。
第3の保護フィルム211は、膜厚が12μm以上18μm以下の透明蒸着フィルムであることができる。
また、第2の保護フィルム213は、膜厚が12μm以上28μm以下の2軸延伸ポリプロピレン、2軸延伸ナイロンもしくはポリエチレンテレフタレートであることができる。第2の保護フィルムは透明である。第1の保護フィルム209と第2の保護フィルム213と第3の保護フィルム211は、積層が入れ替わってもよい。
図2(a)に示すように、第1の実施の形態と異なり、保護フィルムの一部207が熱融着されずに残る。この保護フィルムの一部207からエアロゲル203は、真空引きされる。真空引きされた後、この保護フィルムの一部207は、熱融着によりふさがれる。
真空引きされた後の包装内の圧力は、大気圧乃至10kPaである。透明なモノリス状のエアロゲルは、そのままでも断熱性が高いため、本実施形態の断熱材は、通常の真空断熱材よりも真空度が低くても高い断熱性を得ることができる。
本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを断熱材として用いることができる。また、本発明は、透明なエアロゲルの特徴を生かし、透明な断熱材を提供できる。さらに、本発明は、エアロゲルの包装内を適度に減圧することによって、断熱性能を向上させることができる。
(第3の実施の形態)
図3は、本発明の第3の実施の形態の断熱材を示す(a)上面図と(b)C−C断面図である。図3を参照して、第3の実施の形態を説明する。
第3の実施の形態は、第1の実施の形態と透明でない第3の保護フィルム311が設けられる点で異なる。また、第3の実施の形態は、第1の実施の形態と保護フィルム305の内部が、真空引きされ、減圧されている点で異なる。
図3(a)に示すように、第1の実施の形態と同じように、断熱材301は、保護フィルム305に包装された透明なモノリス状のエアロゲル303を備える。図3(b)に示すように、保護フィルム305は、第1の保護フィルム309と、第3の保護フィルム311と、第2の保護フィルム313と含む積層である。
エアロゲル303は、第1の保護フィルム309で上下から包まれる。さらにエアロゲル303と第1の保護フィルム309は、第3の保護フィルム311で上下から包まれる。さらにエアロゲル303と第1の保護フィルム309と第3の保護フィルム311は、第2の保護フィルム313で上下から包まれる。第1の保護フィルム309と、第3の保護フィルム311と、第2の保護フィルム313を熱融着して、エアロゲル303を密閉する。
第1の保護フィルム309は、膜厚が30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンもしくは無延伸ポリプロピレンであることができる。
第3の保護フィルム311は、膜厚が12μm以上18μm以下のアルミ蒸着フィルムまたは膜厚が6.5μm以上9μm以下のアルミ箔であることができる。
また、第2の保護フィルム313は、膜厚が12μm以上28μm以下の2軸延伸ポリプロピレン、2軸延伸ナイロンもしくはポリエチレンテレフタレートであることができる。第1の保護フィルム309と第2の保護フィルム313と第3の保護フィルム311は、積層が入れ替わってもよい。
図3(a)に示すように、第1の実施の形態と異なり、保護フィルムの一部307が熱融着されずに残る。この保護フィルムの一部307からエアロゲル303は、真空引きされる。真空引きされた後、この保護フィルムの一部307は、熱融着によりふさがれる。
真空引きされた後の包装内の圧力は、大気圧乃至10kPaである。透明なモノリス状のエアロゲルは、そのままでも断熱性が高いため、本実施形態の断熱材は、通常の真空断熱材よりも真空度が低くても高い断熱性を得ることができる。また、本実施形態の断熱材は、金属膜を用いることにより、密閉後の気密性を高く保つことができる。
本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを断熱材として用いることができる。また、本発明は、エアロゲルの包装内を適度に減圧することによって、断熱性能を向上させることができる。また、アルミ蒸着フィルムまたはアルミ箔を保護フィルムに用いることによって気密を十分に保つことができる。
(本発明の透明な断熱材を冷蔵庫に適用した例)
図4は、本発明の透明な断熱材を用いた冷蔵庫401の正面図である。図5は、本発明の透明な断熱材を用いた冷蔵庫401の側面図である。図4及び図5を参照して、本発明の透明な断熱材を冷蔵庫401に適用した例を説明する。
図4、図5に示すように、冷蔵庫401は、冷蔵室403と野菜室404と冷凍室405とを備える。冷蔵室403のドア413は、把手407を備える。図示しないが、冷凍室405のドアにも把手が設けられる。冷蔵室403は、透明なガラスまたは樹脂からなる外箱409と内箱411とを備える。冷凍室405は、同様に透明な外箱と透明な内箱を備える。
図4に示すように、ドア413の中には複数の透明な断熱材415が設けられる。透明な断熱材の1つの大きさは、20cm四方の正方形であるため、ドア413は、透明な断熱材415が、冷蔵庫401の縦と横に並べて敷き詰められる。ここでは、すべてを図示しているわけではなく、代表の透明な断熱材が描かれる。
本実施の形態の冷蔵庫401のドアは、透明なガラスまたは樹脂からなる。したがって、透明なドアと透明な断熱材とにより、庫内の保存物がドアを通して視認できる。図示しないが、冷凍室405のドアは、同様に透明なガラスまたは樹脂からなり、同様に透明な断熱材が敷き詰められる。したがって、冷凍室405は、庫内の保存物がドアを通して視認できる。
図4と図5に示すように、冷蔵庫401の左側面417の内箱と外箱の間に、透明な断熱材419が備えられる。図5に示すように、左側面417は、ドア413と同様に透明な断熱材419が冷蔵庫401の縦と横に複数並べて敷き詰められる。ここでは、左側面について述べたが、右側面も同様に、透明な断熱材が冷蔵庫401の縦と横に複数並べて敷き詰められる。
本実施の形態の冷蔵庫401は、透明な内箱と透明な外箱との間に透明な断熱材423が備えられるため、側面からも庫内の保存物が視認できる。
図5に示すように、冷蔵庫401の背面421にも透明な断熱材423が備えられてもよい。冷蔵庫401の背面421は、マルチダクトなどの構造物と、透明でないコンデンサ437、エバポレータ441、及び配管439とが設けられる。また、冷蔵庫401の背面421は、壁に向けて設置されることが多い。そのため、透明にしなくてもよい。
図4及び図5に示すように、天板425にも透明な断熱材427が設置されてもよい。高さの低い冷蔵庫であれば、上面から庫内の保存物を視認できる。図4及び図5に示すように、底板429にも透明な断熱材431が、設置されてもよい。
図5に示すように、中仕切り433は、透明な部材が用いられる。中仕切りの間にも透明な断熱材435が設けられる。また、冷蔵室403と野菜室404の間は、透明なガラスまたは樹脂で区切られている。したがって、冷蔵室403と野菜室404と冷凍室405とは、お互いの庫内の保存物を視認できる。
本実施の形態の冷蔵庫401は、内箱と外箱を備えていたが、内箱が省略されて断熱材が庫内に配置されている形態も取ることができる。また、透明なモノリス状のエアロゲル103が、冷蔵庫401のドアや外壁と比較して小さい場合に、断熱材を複数並べることを例示したが、モノリス状のエアロゲル103が、冷蔵庫401のドアや外壁と比較して十分に大きい場合、1つの断熱材として用いることもできる。
このように、本発明は、透明なモノリス状のエアロゲル103を断熱材として用いた冷蔵庫401を提供できる。特に、本発明は、透明な外箱と、透明な内箱との間に、透明な断熱材を備えることで、外から庫内の保存物を見ることができる透明な冷蔵庫401を提供できる。
また、従来の透明な冷蔵庫は、積層ガラスで仕切られていた。そのため重量が重かった。エアロゲル103は、非常に軽いため透明な冷蔵庫401の重量を軽くできる。
本発明は、断熱材として利用できる。また、透明な断熱材を必要とする窓、冷蔵庫などに利用できる。
101 断熱材
103 エアロゲル
105 保護フィルム
107 第1の保護フィルム
109 第2の保護フィルム
201 断熱材
203 エアロゲル
205 保護フィルム
207 保護フィルムの一部
209 第1の保護フィルム
211 第3の保護フィルム
213 第2の保護フィルム
301 断熱材
303 エアロゲル
305 保護フィルム
307 保護フィルムの一部
309 第1の保護フィルム
311 第3の保護フィルム
313 第2の保護フィルム
401 冷蔵庫
403 冷蔵室
404 野菜室
405 冷凍室
407 把手
409 外箱
411 内箱
413 ドア
415 断熱材
417 左側面
419 断熱材
421 背面
423 断熱材
425 天板
427 断熱材
429 底板
431 断熱材
433 中仕切り
435 断熱材
437 コンデンサ
439 配管
441 エバポレータ

Claims (5)

  1. 保護フィルムに包装された透明なモノリス状のエアロゲルを備える断熱材であって、
    前記保護フィルムは、膜厚30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンもしくは無延伸ポリプロピレンの単層、または膜厚30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンもしくは無延伸ポリプロピレンと膜厚12μm以上28μm以下の2軸延伸ポリプロピレン、2軸延伸ナイロンもしくはポリエチレンテレフタレートとを含む積層、を備える断熱材。
  2. 保護フィルムに包装された透明なモノリス状のエアロゲルを備える断熱材であって、
    前記保護フィルムは、膜厚30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンまたは無延伸ポリプロピレンと、膜厚12μm以上18μm以下の透明蒸着フィルムと、膜厚12μm以上28μm以下の2軸延伸ポリプロピレン、2軸延伸ナイロンまたはポリエチレンテレフタレートと、を含む積層であり、
    前記包装は、大気圧乃至10kPaで減圧されている断熱材。
  3. 保護フィルムに包装された透明なモノリス状のエアロゲルを備える断熱材であって、
    前記保護フィルムは、膜厚30μm以上50μm以下の高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンまたは無延伸ポリプロピレンと、膜厚12μm以上18μm以下のアルミ蒸着フィルムまたは膜厚6.5μm以上9μm以下のアルミ箔と、膜厚12μm以上28μm以下の2軸延伸ポリプロピレン、2軸延伸ナイロンまたはポリエチレンテレフタレートと、を含む積層であり、
    前記包装は、大気圧乃至10kPaで減圧されている断熱材。
  4. 透明な外箱と、透明な内箱との間に請求項1乃至3のいずれか1項に記載の断熱材を備える冷蔵庫。
  5. 前記外箱と前記内箱は、ガラスまたは樹脂からなる、請求項4に記載の冷蔵庫。
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