JP2020106092A - 断熱材の作製方法及びそれを用いて作製された断熱材を備える冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】透明なモノリス状のエアロゲルを用いた断熱材の作製方法を提供する。【解決手段】四角形の第１及び第２の保護フィルムで包装された透明なモノリス状のエアロゲル１０１を備える断熱材の作製方法であって、エアロゲル１０１を、エアバキューム１０５で吸着して保持し、第１の保護フィルム１０３上に配置し、エアロゲル１０１及び第１の保護フィルム１０３上に第２の保護フィルム１０７を配置し、第１の保護フィルム１０３と第２の保護フィルム１０７の３辺を熱融着して製袋する断熱材の作製方法を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを備える断熱材の作製方法に関する。また、本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを備える断熱材の作製方法を用いて作製され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１０^１〜１０^４Ｐａ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

しかしながら、透明なモノリス状のエアロゲルを用いた断熱材の作製方法に関しては十分に検討されていなかった。エアロゲルは、非常にもろいという性質がある。また、エアロゲルの断熱性を向上させるために真空断熱材にする必要があるが、適当な真空度が見出されていなかった。

そこで、本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを用いた断熱材の作製方法を提供することを目的とする。また、本発明は、保護フィルムの袋の中の透明なモノリス状のエアロゲルを固定して真空引きする断熱材の作製方法を提供することを目的とする。また、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冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明は、
四角形の第１及び第２の保護フィルムで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の作製方法であって、
前記エアロゲルを、エアバキュームで吸着して保持し、前記第１の保護フィルム上に配置し、
前記エアロゲル及び前記第１の保護フィルム上に前記第２の保護フィルムを配置し、
前記第１の保護フィルムと前記第２の保護フィルムの３辺を熱融着して製袋する断熱材の作製方法を特徴とする。

モノリス状のエアロゲルは、非常にもろいため取り扱いが難しい。エアロゲルは、機械で持ち上げると壊してしまう虞があるため、エアバキュームで持ち上げることができる。モノリス状のエアロゲルは、製袋状態の保護フィルムに封入されるのではなく、第１の保護フィルム状に配置された後、第２の保護フィルムが配置される。その後、第１の保護フィルムと第２の保護フィルムの３辺を熱融着して製袋することで、モノリス状エアロゲルを壊すことがない。

本発明の断熱材の作製方法は、
さらに、
製袋された前記第１の保護フィルムと前記第２の保護フィルムの融着されていない第４の辺の一部を熱融着し、
前記第４の辺の融着されていない箇所から真空引きし、袋の内部を大気圧から１０ｋＰａの間に減圧し、
前記第４の辺を熱融着して密閉することを特徴とする。

本発明は、上記の特徴に加え、第１の保護フィルムと第２の保護フィルムの残りの１辺を、一部をのこして熱融着し、真空引きすることにより、モノリス状のエアロゲルが袋から出てしまうことがない。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。

本発明の断熱材の作製方法は、前記真空引きする工程において、前記第２の保護フィルムの上に平板を当てて前記エアロゲルを抑えることを特徴とする。

本発明は、上記の特徴に加え、真空引きの際にモノリス状のエアロゲルを平板で抑えることで、第１の保護フィルム及び第２の保護フィルムにおけるエアロゲルの位置を決め、固定できる。

本発明の断熱材の作製方法は、前記エアロゲルは、ロール状の前記第１の保護フィルム上に配置されることを特徴とする。

ロール状の第１の保護フィルムにエアロゲルを配置してから製袋するため、エアロゲルに余分な力がかからない。そのため、もろいエアロゲルを壊すことなく袋に詰められる。また、第１の保護フィルムがロール状であることは、大量生産に向いている。

本発明の冷蔵庫は、透明な外箱と透明な内箱との間に上記に記載の断熱材の作製方法で作製された断熱材を備えることを特徴とする。

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。

本発明は、透明なモノリス状のエアロゲルを用いた断熱材の作製方法を提供できる。また、本発明は、保護フィルムの袋の中の透明なモノリス状のエアロゲルを固定して真空引きする断熱材の作製方法を提供できる。また、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冷蔵庫を提供できる。

エアバキュームでエアロゲルを保護フィルム上に配置する模式図である。 （ａ）第１の保護フィルムとエアロゲル上に第２の保護フィルムを配置する模式図と、（ｂ）四角形の保護フィルムの３辺を融着してエアロゲルを入れて製袋した上面図である。 第１の保護フィルムと第２の保護フィルムの残りの１辺を、一部をのこして熱融着した状態を示す上面図である。 エアロゲルに平板を当てて抑えることを示す模式図である。 本発明の断熱材の作製方法で作製された透明な断熱材を用いた冷蔵庫の正面図である。 本発明の断熱材の作製方法で作製された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。

（エアロゲルを袋に入れる工程）
図１は、エアバキュームでエアロゲルを保護フィルム上に配置する模式図である。図２の（ａ）は、第１の保護フィルムとエアロゲル上に第２の保護フィルムを配置する模式図と、（ｂ）は、四角形の保護フィルムの３辺を融着してエアロゲルを入れて製袋した上面図である。図１及び図２を参照して、本発明のエアロゲルを袋に入れる工程を説明する。

図１に示すように、エアバキューム１０５で透明なモノリス状のエアロゲル１０１を吸着して保持し、第１の保護フィルム１０３上に配置する。

透明なモノリス状のエアロゲル１０１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１０１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。

第１の保護フィルム１０３は、モノリス状のエアロゲル１０１の周囲を超える大きさである。第１の保護フィルム１０３の大きさは、エアロゲル１０１の厚みと後の工程で熱融着する部分を考慮して決められる。

透明な第１の保護フィルム１０３は、例えば、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軸延伸ナイロンまたはポリエチレンテレフタレートと、を含む積層であることができる。

透明でない第１の保護フィルム１０３は、例えば、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または無延伸ポリプロピレンと、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以下のアルミ箔と、膜厚が１２μｍ以上２８μｍ以下の２軸延伸ポリプロピレン、２軸延伸ナイロンまたはポリエチレンテレフタレートと、を含む積層であることができる。

第１の保護フィルム１０３が透明であれば、透明な断熱材を作製できる。また、第１の保護フィルム１０３が透明でなくてもエアロゲル１０１の断熱性が高いため、断熱性のよい断熱材を作製できる。

また、第１の保護フィルム１０３は、ロール状になっていることが好ましい。ロール状の第１の保護フィルム１０３にエアロゲル１０１を配置してから製袋すると、エアロゲル１０１に余分な力がかからない。そのため、もろいエアロゲル１０１を壊すことなく袋に詰められる。また、第１の保護フィルム１０３がロール状であることは、大量生産に向いている。

エアバキューム１０５は、空気を吸引して、エアロゲル１０１を吸着して保持する。エアロゲル１０１は、軽いためそれほど吸引力がなくてもよい。このようにすることで機械的な力でエアロゲル１０１を壊してしまう虞がない。

次に、図２（ａ）に示すように、第１の保護フィルム１０３とエアロゲル１０１上に第２の保護フィルム１０７を配置する。

第２の保護フィルム１０７は、４辺あればよく、好ましくは四角形状、さらに好ましくは正方形をしている。第２の保護フィルム１０７は、エアロゲル１０１の周囲を超える大きさである。第２の保護フィルム１０７の大きさは、エアロゲル１０１の厚みと後の工程で熱融着する部分を考慮して決められる。第２の保護フィルム１０７は、第１の保護フィルム１０３と同じものを使う。

次に図２（ｂ）に示すように、四角形の第１の保護フィルム１０３と第２の保護フィルム１０７の３辺を融着してエアロゲル１０１を入れた状態で製袋する。

第１の辺１０９、第２の辺１１１、第３の辺１１３は、熱融着され、実線で示される。第４の辺１１５は、熱融着されていないため点線で示される。

モノリス状のエアロゲル１０１は、非常にもろいため取り扱いが難しい。エアロゲル１０１は、機械で持ち上げると壊してしまう虞があるため、エアバキューム１０５で持ち上げることができる。モノリス状のエアロゲル１０１は、製袋状態の保護フィルムに封入されるのではなく、第１の保護フィルム状１０３に配置された後、その上から第２の保護フィルム１０７が配置される。その後、第１の保護フィルム１０３と第２の保護フィルム１０７の３辺を熱融着して製袋することで、モノリス状エアロゲル１０１が壊れない。本発明は、透明なモノリス状のエアロゲル１０１を用いた断熱材の作製方法を提供できる。

（エアロゲルを入れた袋を真空引きする工程）
図３は、第１の保護フィルム１０３と第２の保護フィルム１０７の残りの１辺を、一部をのこして熱融着した状態を示す上面図である。図４は、エアロゲル１０１に平板を当てて抑えることを示す模式図である。図３を参照して、エアロゲル１０１を入れた袋を真空引きする工程を説明する。

図３に示すように、第１の辺１０９、第２の辺１１１、及び第３の辺１１３は、熱融着され、製袋された第１の保護フィルム１０３と第２の保護フィルム１０７の融着されていない第４の辺１１５の一部１１７も熱融着される。第４の辺１１５の熱融着されていない箇所１１９を点線で示す。

第４の辺１１５の熱融着されていない箇所１１９から真空引きできる。第１の保護フィルム１０３と第２の保護フィルム１０７の残りの１辺を、一部をのこして熱融着し、真空引きすることにより、モノリス状のエアロゲル１０１が袋から出ることがない。

真空引きする際に、図４に示すように、第２の保護フィルム１０７の上に平板１２１を当ててエアロゲル１０１を載置台１２３に押しつけ、抑えてもよい。真空引きの際にモノリス状のエアロゲル１０１を平板で抑えることで、第１の保護フィルム１０３及び第２の保護フィルム１０７におけるエアロゲル１０１の位置を決め、固定できる。

次に、第４の辺１１５の熱融着されていない箇所１１９から真空引きし、袋の内部を大気圧から１０ｋＰａの間に減圧する。最後に、第４の辺１１５を熱融着して密閉する。エアロゲル１０１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、保護フィルムの袋の中の透明なモノリス状のエアロゲル１０１を固定して真空引きする断熱材の作製方法を提供できる。

（本発明の透明な断熱材を冷蔵庫に適用した例）
図５は、本発明の透明な断熱材を用いた冷蔵庫５０１の正面図である。図６は、本発明の透明な断熱材を用いた冷蔵庫５０１の側面図である。図５及び図６を参照して、本発明の透明な断熱材を冷蔵庫５０１に適用した例を説明する。

図５、図６に示すように、冷蔵庫５０１は、冷蔵室５０３と野菜室５０４と冷凍室５０５とを備える。冷蔵室５０３のドア５１３は、把手５０７を備える。図示しないが、冷凍室５０５のドアにも把手が設けられる。冷蔵室５０３は、透明なガラスまたは樹脂からなる外箱５０９と内箱５１１とを備える。冷凍室５０５は、同様に透明な外箱と透明な内箱を備える。

図５に示すように、ドア５１３の中には複数の透明な断熱材５１５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５１３は、透明な断熱材５１５が、冷蔵庫５０１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５０１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５０５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５０５は、庫内の保存物がドアを通して視認できる。

図５と図６に示すように、冷蔵庫５０１の左側面５１７の内箱と外箱の間に、透明な断熱材５１９が備えられる。図６に示すように、左側面５１７は、ドア５１３と同様に透明な断熱材５１９が冷蔵庫５０１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５０１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５０１は、透明な内箱と透明な外箱との間に透明な断熱材５２３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６に示すように、冷蔵庫５０１の背面５２１にも透明な断熱材５２３が備えられてもよい。冷蔵庫５０１の背面５２１は、マルチダクトなどの構造物と、透明でないコンデンサ５３７、エバポレータ５４１、及び配管５３９とが設けられる。また、冷蔵庫５０１の背面５２１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５及び図６に示すように、天板５２５にも透明な断熱材５２７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５及び図６に示すように、底板５２９にも透明な断熱材５３１が、設置されてもよい。

図６に示すように、中仕切り５３３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５３５が設けられる。また、冷蔵室５０３と野菜室５０４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５０３と野菜室５０４と冷凍室５０５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５０１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１０１が、冷蔵庫５０１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１０１が、冷蔵庫５０１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１０１を断熱材として用いた冷蔵庫５０１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５０１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１０１は、非常に軽いため透明な冷蔵庫５０１の重量を軽くできる。

本発明は、冷蔵庫等、至る所で必要とされる断熱材に利用できる。特に透明な性質が必要な窓、冷蔵庫に利用できる。

１０１ エアロゲル
１０３ 第１の保護フィルム
１０５ エアバキューム
１０７ 第２の保護フィルム
１０９ 第１の辺
１１１ 第２の辺
１１３ 第３の辺
１１５ 第４の辺
１１７ 第４の辺の一部
１１９ 第４の辺の熱融着されていない箇所
１２１ 平板
１２３ 載置台
５０１ 冷蔵庫
５０３ 冷蔵室
５０４ 野菜室
５０５ 冷凍室
５０７ 把手
５０９ 外箱
５１１ 内箱
５１３ ドア
５１５ 断熱材
５１７ 左側面
５１９ 断熱材
５２１ 背面
５２３ 断熱材
５２５ 天板
５２７ 断熱材
５２９ 底板
５３１ 断熱材
５３３ 中仕切り
５３５ 断熱材
５３７ コンデンサ
５３９ 配管
５４１ エバポレータ

Claims (5)

1. 四角形の第１及び第２の保護フィルムで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の作製方法であって、
   前記エアロゲルを、エアバキュームで吸着して保持し、前記第１の保護フィルム上に配置し、
   前記エアロゲル及び前記第１の保護フィルム上に前記第２の保護フィルムを配置し、
   前記第１の保護フィルムと前記第２の保護フィルムの３辺を熱融着して製袋する断熱材の作製方法。
2. さらに、
   製袋された前記第１の保護フィルムと前記第２の保護フィルムの融着されていない第４の辺の一部を熱融着し、
   前記第４の辺の融着されていない箇所から真空引きし、袋の内部を大気圧から１０ｋＰａの間に減圧し、
   前記第４の辺を熱融着して密閉する請求項１に記載の断熱材の作製方法。
3. 前記真空引きする工程において、前記第２の保護フィルムの上に平板を当てて前記エアロゲルを抑える、請求項２に記載の断熱材の作製方法。
4. 前記エアロゲルは、ロール状の前記第１の保護フィルム上に配置される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の断熱材の作製方法。
5. 透明な外箱と透明な内箱との間に請求項１乃至４のいずれか１項に記載の断熱材の作製方法で作製された断熱材を備える冷蔵庫。

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