JP2024093986A - Vacuum insulation material for refrigerators, refrigerators, and method for producing vacuum insulation material for refrigerators - Google Patents
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Abstract
【課題】長期間にわたって高い断熱性能を示し、意匠性に優れる冷蔵庫用真空断熱材とその製造方法、及び断熱性能に優れた冷蔵庫を提供すること。
【解決手段】冷蔵庫用真空断熱材は、少なくとも1つの開口部を有する樹脂製中空容器と、前記樹脂製中空容器の内部に充填された芯材と、前記樹脂製中空容器の内側及び外側の少なくとも一方の表面に形成されているガラス層と、前記開口部を封止する封止部と、を有し、前記芯材は、低熱伝導率粉末中にカーボン粉末が分散された無機粉末組成物であって、前記低熱伝導率粉末は、シリカ粉末及びエアロゲル粉末のいずれか一方又は両方とを含む。
【選択図】図5
The present invention provides a vacuum insulation material for refrigerators that exhibits high insulation performance over a long period of time and has excellent design, a method for manufacturing the same, and a refrigerator with excellent insulation performance.
[Solution] A vacuum insulation material for refrigerators comprises a hollow resin container having at least one opening, a core material filled inside the hollow resin container, a glass layer formed on at least one of the inner and outer surfaces of the hollow resin container, and a sealing portion that seals the opening, wherein the core material is an inorganic powder composition in which carbon powder is dispersed in a low thermal conductivity powder, and the low thermal conductivity powder includes either silica powder or aerogel powder or both.
[Selected figure] Figure 5
Description
本発明は、冷蔵庫用真空断熱材、冷蔵庫及び冷蔵庫用真空断熱材の製造方法に関する。 The present invention relates to a vacuum insulation material for refrigerators, a refrigerator, and a method for manufacturing a vacuum insulation material for refrigerators.
従来より、冷蔵庫用の断熱材として、真空断熱材が利用されている。真空断熱材は、樹脂製中空容器の内部に芯材を減圧状態で充填した断熱材である。芯材として、エアロゲル粉末などの無機粉末を用いた真空断熱材が知られている(特許文献1)。空断熱材の芯材として、グラスウール等の繊維体母材と赤外線を遮蔽する添加材とを含む組成物を用いた真空断熱材が知られている(特許文献2)。赤外線を遮蔽する添加材としては、カーボン、金属酸化物、金属が用いられる。 Vacuum insulation materials have traditionally been used as insulation materials for refrigerators. Vacuum insulation materials are insulation materials in which a core material is filled under reduced pressure inside a hollow resin container. Vacuum insulation materials that use inorganic powders such as aerogel powder as the core material are known (Patent Document 1). Vacuum insulation materials that use a composition containing a fibrous base material such as glass wool and an additive that blocks infrared rays as the core material of the vacuum insulation material are known (Patent Document 2). Carbon, metal oxides, and metals are used as additives that block infrared rays.
真空断熱材の断熱性能を向上させるために、芯材の熱伝導と輻射による熱伝導とを抑制することは重要である。輻射による熱伝導を抑制するために、芯材にカーボン粉末などの赤外遮蔽効果を有する添加材を加えることは有効である。しかしながら、芯材の母材が繊維体であると、繊維体の一部に添加材が固まった状態で絡みやすく、芯材に添加材の固まりが点在しやすい。芯材に添加材の固まりが点在していると、輻射による熱伝導の抑制効果が不十分となることがある。 To improve the insulating performance of vacuum insulation materials, it is important to suppress the thermal conduction of the core material and the thermal conduction due to radiation. To suppress the thermal conduction due to radiation, it is effective to add an additive with an infrared shielding effect, such as carbon powder, to the core material. However, if the base material of the core material is a fibrous body, the additive tends to become entangled in a solidified state in parts of the fibrous body, and clumps of the additive tend to become scattered throughout the core material. If clumps of the additive are scattered throughout the core material, the effect of suppressing the thermal conduction due to radiation may be insufficient.
冷蔵庫の断熱性能を向上させるため、冷蔵庫の箱体全体に対する真空断熱材のカバー率を高めることは有効である。真空断熱材のカバー率を高めるために、真空断熱材を冷蔵庫の箱体に沿った形状とすることが考えられる。冷蔵庫の箱体は、冷凍室、冷蔵室、野菜室などに区画されていて複雑な形状である。このため、ブロー成形を用いて真空断熱材の樹脂製中空容器を冷蔵庫の箱体に沿った形状に成形すると、得られる樹脂製中空容器の厚さが不均一になりやすい。真空断熱材の樹脂製中空容器の厚さが不均一になると、脂製中空容器の厚さが薄い部分から気体が透過しやすくなるため、真空断熱材の密閉性が低くなり、真空断熱材の断熱性能を長期間にわたって維持することが困難となるおそれがある。また、樹脂製中空容器の厚さが不均一になると、芯材を充填した状態で樹脂製中空容器の内部を減圧する際に、樹脂製中空容器内部に生じる圧力差によって、樹脂製中空容器が部分的に変形し、真空断熱材の美観が損なわれるおそれがある。 In order to improve the insulation performance of a refrigerator, it is effective to increase the coverage rate of the vacuum insulation material with respect to the entire refrigerator box. In order to increase the coverage rate of the vacuum insulation material, it is possible to shape the vacuum insulation material to fit the refrigerator box. The refrigerator box is divided into a freezer, a refrigerator, a vegetable compartment, etc., and has a complex shape. For this reason, if a resin hollow container of the vacuum insulation material is molded into a shape that fits the refrigerator box using blow molding, the thickness of the resulting resin hollow container is likely to be uneven. If the thickness of the resin hollow container of the vacuum insulation material becomes uneven, gas will easily pass through the thinner parts of the resin hollow container, reducing the airtightness of the vacuum insulation material and making it difficult to maintain the insulation performance of the vacuum insulation material for a long period of time. In addition, if the thickness of the resin hollow container becomes uneven, when the inside of the resin hollow container is depressurized with the core material filled, the resin hollow container may be partially deformed due to the pressure difference generated inside the resin hollow container, which may damage the aesthetic appearance of the vacuum insulation material.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、長期間にわたって高い断熱性能を示し、意匠性に優れる冷蔵庫用真空断熱材とその製造方法、及び長期間にわたって高い断熱性能を示す冷蔵庫を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a vacuum insulation material for refrigerators that exhibits high insulation performance over a long period of time and has excellent design, a manufacturing method thereof, and a refrigerator that exhibits high insulation performance over a long period of time.
本発明者らは、樹脂製中空容器の内側及び外側の少なくとも一方の表面にガラス層を形成し、芯材としてシリカ粉末やエアロゲル粉末などの低熱伝導率粉末中にカーボン粉末が分散された無機粉末組成物を用いることによって、上記の課題を解決することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。したがって、本発明は、以下のものを提供する。 The inventors have found that the above problems can be solved by forming a glass layer on at least one of the inner and outer surfaces of a hollow resin container, and using an inorganic powder composition in which carbon powder is dispersed in a low thermal conductivity powder such as silica powder or aerogel powder as a core material, and have thus completed the present invention. Therefore, the present invention provides the following.
(1)少なくとも1つの開口部を有する樹脂製中空容器と、前記樹脂製中空容器の内部に充填された芯材と、前記樹脂製中空容器の内側及び外側の少なくとも一方の表面に形成されているガラス層と、前記開口部を封止する封止部と、を有し、前記芯材は、低熱伝導率粉末中にカーボン粉末が分散された無機粉末組成物であって、前記低熱伝導率粉末は、シリカ粉末及びエアロゲル粉末のいずれか一方又は両方を含む、冷蔵庫用真空断熱材。 (1) A vacuum insulation material for refrigerators, comprising: a hollow resin container having at least one opening; a core material filled inside the hollow resin container; a glass layer formed on at least one of the inner and outer surfaces of the hollow resin container; and a sealing part for sealing the opening, the core material being an inorganic powder composition in which carbon powder is dispersed in a powder with low thermal conductivity, the powder with low thermal conductivity including either or both of silica powder and aerogel powder.
(1)の冷蔵庫用真空断熱材によれば、樹脂製中空容器の内側及び外側の少なくとも一方の表面にガラス層が形成されていて、内部への気体の透過が抑えられるので、長期間にわたって高い断熱性能を示す。また、無機粉末組成物を充填した状態で樹脂製中空容器の内部を減圧しても樹脂製中空容器が変形しにくいので、意匠性に優れる。また、芯材として、熱伝導が低い低熱伝導率粉末中に、赤外線遮蔽能力の高いカーボン粉末が分散された無機粉末組成物を用いるので、芯材の熱伝導と輻射による熱伝導とをバランスよく抑制することができる。 According to the vacuum insulation material for refrigerators of (1), a glass layer is formed on at least one of the inner and outer surfaces of the hollow resin container, which suppresses the permeation of gas into the interior, and therefore exhibits high insulation performance for a long period of time. In addition, even if the interior of the hollow resin container is depressurized while filled with the inorganic powder composition, the hollow resin container is unlikely to deform, and therefore has excellent design properties. In addition, an inorganic powder composition in which carbon powder with high infrared shielding ability is dispersed in low thermal conductivity powder with low thermal conductivity is used as the core material, so that the thermal conduction of the core material and the thermal conduction due to radiation can be suppressed in a well-balanced manner.
(2)前記ガラス層が前記樹脂製中空容器の外側に形成されている上記(1)に記載の冷蔵庫用真空断熱材。 (2) The vacuum insulation material for a refrigerator described in (1) above, in which the glass layer is formed on the outside of the hollow resin container.
(2)の冷蔵庫用真空断熱材によれば、ガラス層の形成が容易になるので生産性が向上する。 (2) Vacuum insulation material for refrigerators makes it easier to form the glass layer, improving productivity.
(3)前記無機粉末組成物に対する前記カーボン粉末の含有率が5~30質量%の範囲内にある、上記(1)又は(2)に記載の冷蔵庫用真空断熱材。 (3) The vacuum insulation material for refrigerators according to (1) or (2) above, in which the content of the carbon powder in the inorganic powder composition is within the range of 5 to 30 mass %.
(3)の冷蔵庫用真空断熱材によれば、カーボン粉末の含有率が5質量%以上であるので、輻射による熱伝導を抑制することができる。一方、カーボン粉末の含有量が30質量%以下であるので、熱伝導性が低熱伝導率粉末よりも大きいカーボン粒子とカーボン粒子の接触が少ない。このため、カーボン粉末の含有率が上記の範囲内にあると、芯材の熱伝導と輻射による熱伝導とをバランスよく抑制することができる。 According to the vacuum insulation material for refrigerators (3), since the carbon powder content is 5% by mass or more, heat conduction by radiation can be suppressed. On the other hand, since the carbon powder content is 30% by mass or less, there is little contact between carbon particles, which have a higher thermal conductivity than the low thermal conductivity powder. Therefore, when the carbon powder content is within the above range, it is possible to suppress the thermal conduction of the core material and the thermal conduction by radiation in a well-balanced manner.
(4)前記低熱伝導率粉末がエアロゲル粉末であって、前記無機粉末組成物の充填密度が200~300kg/m3の範囲内にある、上記(1)から(3)のいずれか1つに記載の冷蔵庫用真空断熱材。 (4) The low thermal conductivity powder is an aerogel powder, and the packing density of the inorganic powder composition is in the range of 200 to 300 kg / m 3. The vacuum insulation material for a refrigerator according to any one of (1) to (3).
(4)の冷蔵庫用真空断熱材によれば、低熱伝導率粉末がエアロゲル粉末であって、その無機粉末組成物の充填密度が上記の範囲内にあるので、断熱性能がより向上する。 (4) According to the vacuum insulation material for refrigerators, the low thermal conductivity powder is an aerogel powder, and the packing density of the inorganic powder composition is within the above range, so that the insulation performance is further improved.
(5)前記開口部を2つ以上有し、2つ以上の前記開口部のうち少なくとも一つは、前記無機粉末組成物と気体とを分離する分離膜を備える、上記(1)から(4)のいずれか1つに記載の冷蔵庫用真空断熱材。 (5) The vacuum insulation material for refrigerators according to any one of (1) to (4) above, which has two or more openings, and at least one of the two or more openings is provided with a separation membrane that separates the inorganic powder composition from a gas.
(5)の冷蔵庫用真空断熱材によれば、分離膜を備える開口部から無機粉末組成物を外部に流出させずに、冷蔵庫用真空断熱材の内部を減圧することができる。 (5) According to the vacuum insulation material for refrigerators, the inside of the vacuum insulation material for refrigerators can be depressurized without allowing the inorganic powder composition to flow out through the opening having the separation membrane.
(6)前記分離膜を備える前記開口部を封止する前記封止部は開閉可能である、上記(5)に記載の冷蔵庫用真空断熱材。 (6) The vacuum insulation material for a refrigerator described in (5) above, in which the sealing portion that seals the opening having the separation membrane is openable and closable.
(6)の冷蔵庫用真空断熱材によれば、封止部を開くことによって、冷蔵庫用真空断熱材の内部を減圧することができるので、高い断熱性能をより長期間にわたって維持することができる。 (6) According to the vacuum insulation material for refrigerators, the pressure inside the vacuum insulation material for refrigerators can be reduced by opening the sealed portion, so that high insulation performance can be maintained for a longer period of time.
(7)上記(1)から(6)のいずれか1つに記載の冷蔵庫用真空断熱材を備える冷蔵庫。 (7) A refrigerator equipped with a vacuum insulation material for a refrigerator described in any one of (1) to (6) above.
(7)の冷蔵庫によれば、上記の冷蔵庫用真空断熱材を備えるので、長期間にわたって高い断熱性能を示す。 The refrigerator (7) is equipped with the above-mentioned vacuum insulation material for refrigerators, and therefore exhibits high insulation performance for a long period of time.
(8)ブロー成形により形成された少なくとも1つの開口部を有する樹脂製中空容器と、前記樹脂製中空容器の内側及び外側の少なくとも一方の表面に形成されたガラス層とを有するガラス層付き樹脂製中空容器を用意する用意工程と、前記樹脂製中空容器の内部に、低熱伝導率粉末中にカーボン粉末が分散された無機粉末組成物であって、前記低熱伝導率粉末は、シリカ粉末及びエアロゲル粉末のいずれか一方又は両方を含む無機粉末組成物を充填する無機粉末組成物充填工程と、前記樹脂製中空容器の前記開口部を介して、前記樹脂製中空容器の内部を脱気する真空脱気工程と、前記樹脂製中空容器の前記開口部を封止する封止工程と、を有する冷蔵庫用真空断熱材の製造方法。 (8) A method for manufacturing a vacuum insulation material for refrigerators, comprising: a preparation step of preparing a resin hollow container with a glass layer, the resin hollow container having at least one opening formed by blow molding, and a glass layer formed on at least one of the inner and outer surfaces of the resin hollow container; an inorganic powder composition filling step of filling the inside of the resin hollow container with an inorganic powder composition in which carbon powder is dispersed in a low thermal conductivity powder, the low thermal conductivity powder including either or both of silica powder and aerogel powder; a vacuum degassing step of degassing the inside of the resin hollow container through the opening of the resin hollow container; and a sealing step of sealing the opening of the resin hollow container.
(8)の冷蔵庫用真空断熱材の製造方法によれば、用意工程でガラス層付き樹脂製中空容器を用意するので、長期間にわたって高い断熱性能を示し、意匠性に優れる冷蔵庫用真空断熱材を工業的に容易に製造することができる。 According to the manufacturing method of vacuum insulation material for refrigerators in (8), a hollow resin container with a glass layer is prepared in the preparation process, so that vacuum insulation material for refrigerators that exhibits high insulation performance over a long period of time and has excellent design properties can be easily manufactured industrially.
本発明によれば、長期間にわたって高い断熱性能を示し、意匠性に優れる冷蔵庫用真空断熱材とその製造方法、及び断熱性能に優れた冷蔵庫を提供することが可能となる。 The present invention makes it possible to provide a vacuum insulation material for refrigerators that exhibits high insulation performance over a long period of time and has excellent design, a manufacturing method thereof, and a refrigerator with excellent insulation performance.
以下、本発明の実施形態に係る真空断熱材と、その真空断熱材を用いた冷蔵庫について、添付した図面を参照しながら説明する。
図1~4において、X方向(左右方向)は冷蔵庫10の幅方向を示し、Y方向(前後方向)は冷蔵庫10の奥行方向を示し、Z方向(上下方向)は冷蔵庫10の高さ方向を示している。また、本実施形態の説明の際には、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。
Hereinafter, a vacuum insulation material according to an embodiment of the present invention and a refrigerator using the vacuum insulation material will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 4, the X direction (left-right direction) indicates the width direction of
本実施形態の冷蔵庫10は、図1~図2に示すように、断熱扉(上段断熱扉21a、21b、中段断熱扉22、下段断熱扉23)と、断熱箱体30とを備える。冷蔵庫10は、上段部11、中段部12、下段部13の三段に区画された構造とされている。上段部11は上段断熱扉21a、21bによって、中段部12は中段断熱扉22によって、下段部13は下段断熱扉23によってそれぞれ開閉可能とされている。上段断熱扉21a、21bはそれぞれ側面側の端部を軸として中央から左右に回転可能とされた回転式の扉とされている。中段断熱扉22及び下段断熱扉23はそれぞれ貯蔵容器24を備える引出式の扉とされている。
As shown in Figs. 1 and 2, the
断熱箱体30は、真空断熱材40と、真空断熱材40の外側を覆うフレーム50とを有する。フレーム50としては、例えば鋼板を用いることができる。真空断熱材40は、図3~図4に示すように、天面部40a、背面部40b、底面部40c、側面部40d、40e、上段部11と中段部12を仕切る第1仕切り部40f、中段部12と下段部13を仕切る第2仕切り部40gが一体的に成形された複雑な形状を有する。真空断熱材40の背面部40bには第1封止部44aと第2封止部44bが配置されている。
The insulating box 30 has a
下段部13の真空断熱材40とフレーム50との間には機械室61が設けられている。機械室61には圧縮機62が収納されている。中段部12の背面側には冷却室63が区画形成されており、冷却室63には蒸発器64が収納されている。蒸発器64および圧縮機62は、図示しない膨張手段および凝縮器と冷媒配管を経由して接続され、蒸気圧縮冷凍サイクルを形成している。
A
蒸発器64によって冷却された冷却室63の内部の冷気の一部は、送風機65と冷気配管66を介して中段部12に送られて中段部12を冷却する。中段部12を冷却した冷気は冷却室63に流れて、再度蒸発器64によって冷却される。残りの冷気は、上段部11に送られて上段部11を冷却する。上段部11を冷却した冷気は、冷気配管(不図示)を介して下段部13に送られ、下段部13を冷却した後、冷気配管(不図示)を介して冷却室63に送られ、再度蒸発器64によって冷却される。冷気配管には、ダンパ(不図示)が配置されている。冷蔵庫10の制御装置(不図示)は、庫内温度センサー(不図示)によって計測された庫内温度に基づいてダンパの開閉を制御する。これにより、冷気の流量を調整して、庫内温度を一定に保つ。こうして、上段部11、中段部12及び下段部13は所定の温度帯域に冷却される。図2の矢印は、冷気の流れを示している。また、蒸発器64の下方には、蒸発器64の着霜を融解するための除霜ヒータ67が配設されている。
A part of the cold air in the cooling
真空断熱材40は、図5及び図6に示すように、樹脂製中空容器41と、樹脂製中空容器41の内部に充填された無機粉末組成物42と、樹脂製中空容器の外側表面に形成されたガラス層43とを有する。樹脂製中空容器41は、図5に示す第1開口部41aと図6に示す第2開口部41bとを有する。第1開口部41aは、樹脂製中空容器41内を脱気して、樹脂製中空容器41内を減圧する際に用いる脱気口である。第2開口部41bは、樹脂製中空容器41に無機粉末組成物42を充填させる際に用いる無機粉末組成物導入口である。第1開口部41aは第1封止部44aで封止されている。第1封止部44aは、開閉可能な第1封止材45aと、第1封止材45aを覆う第1コーティング材46aとを有する。第1封止部44aは、第1コーティング材46aを除去して、第1封止材45aを開くことによって、真空断熱材40の内部を減圧できるようにされている。第1開口部41aの内側には、無機粉末組成物42と気体とを分離する分離膜47を備える。分離膜47は無機粉末組成物42を透過させずに、気体を透過させるものであれば特に制限はなく、例えば不織布、織布、多孔膜を用いることができる。第2開口部41bは第2封止部44bで封止されている。第2封止部44bは、開閉不可能な第2封止材45bと、第2封止材45bを覆う第2コーティング材46bとを有する。
As shown in Figures 5 and 6, the
樹脂製中空容器41としては、例えばブロー成形を用いて成形された成形体を用いることができる。樹脂製中空容器41の材料は特に制限はなく、ブロー成形により成形可能な熱可塑性樹脂を用いることができる。樹脂製中空容器41の材料としては、例えばオレフィン系樹脂、エチレン・ビニル系共重合体、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂を用いることができる。オレフィン系樹脂の例としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、環状オレフィン共重合体、ポリ(4-メチルペンテン)が挙げられる。エチレン・ビニル系共重合体の例としては、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合が挙げられる。スチレン系樹脂の例としては、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ABS、α-メチルスチレン・スチレン共重合体が挙げられる。ビニル系樹脂の例としては、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチルが挙げられる。ポリアミド系樹脂の例としては、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド610が挙げられる。ポリエステル系樹脂の例としては、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、ポリエチレンナフタレートが挙げられる。
樹脂製中空容器41の肉厚は、例えば0.4mm以上2.0mm以下の範囲内にあってもよい。
The resin
The thickness of the resin
無機粉末組成物42は、低熱伝導率粉末42a中にカーボン粉末42bが分散された組成物である。無機粉末組成物42の低熱伝導率粉末42aの含有量は、カーボン粉末42bの含有量よりも多いことが好ましい。無機粉末組成物42に対するカーボン粉末42bの含有率は、特に制限されるものではないが5~30質量%の範囲内にあってもよい。カーボン粉末の含有率が5質量%以上であると、輻射による熱伝導を抑制することができる。一方、カーボン粉末の含有量が30質量%以下であると、熱伝導性がエアロゲル粒子よりも大きいカーボン粒子とカーボン粒子の接触が少なくなる。このため、カーボン粉末の含有率が上記の範囲内にあると、芯材の熱伝導と輻射による熱伝導とをバランスよく抑制することができる。
The
低熱伝導率粉末42aとしては、シリカ粉末及びエアロゲル粉末のいずれか一方又は両方を含む。低熱伝導率粉末42aは、シリカ粉末又はエアロゲル粉末の単体であってもよいし、シリカ粉末とエアロゲル粉末の粉末混合物であってもよい。シリカ粉末は、湿式シリカ粉末であってもよいし、乾式シリカ粉末であってもよい。エアロゲル粉末はとしては、シリカエアロゲル粉末を用いることができる。カーボン粉末42bとしては、例えばカーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質炭素、活性炭、ハードカーボン、ソフトカーボン、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブを用いることができる。
The low
低熱伝導率粉末42a及びカーボン粉末42bの粒子形状は特に制限なく、球形状であってもよい。低熱伝導率粉末42a及びカーボン粉末42bの粒子形状が球形状であると、粒子同士の接触が点接触となり、粒子間の熱伝導性が低くなる。このため、真空断熱材40の断熱性能が向上する。
The particle shape of the low
低熱伝導率粉末42aのメジアン径(DA50)は、例えば1~400μmの範囲内にあってもよく、1~200μmの範囲内にあることが好ましく、1~100μmの範囲内にあることが更に好ましい。低熱伝導率粉末42aのメジアン径(DA50)が上記の範囲内にあると、芯材の熱伝導をより抑制することができる。また、無機粉末組成物42の流動性が高くなるため、樹脂製中空容器41の内部に均一に充填しやすくなる。
The median diameter (DA50) of the low
カーボン粉末42bのメジアン径(DC50)は、低熱伝導率粉末42aのメジアン径(DA50)に対するカーボン粉末42bのメジアン径(DC50)の比(DC50/DA50)として、0.0050~0.50の範囲内にあってもよい。DC50/DA50が0.50以下であると、エアロゲル粒子とエアロゲル粒子との間にカーボン粒子を分散させやすくなり、輻射による熱伝導だけでなく、芯材の熱伝導も抑制することができる。一方、DC50/DA50が0.0050以上であると、エアロゲル粒子とエアロゲル粒子との間でカーボン粒子が凝集しにくくなる。カーボン粒子の凝集を抑える観点から、DC50/DA50は0.050~0.50の範囲内にあってもよい。
The median diameter (DC50) of the
低熱伝導率粉末42aは、篩下の頻度分布曲線において、通過分積算値が90%となる粒径(D90)と通過分積算値が10%となる粒径(D10)との比(D90/D10)が2~20の範囲内にあってもよく、2~10の範囲内にあってもよい。D90/D10が上記の範囲内にある低熱伝導率粉末42aは粒度分布の幅が狭く、流動性が高い。このため、この低熱伝導率粉末42aを含む無機粉末組成物42は、樹脂製中空容器41への充填密度が高くなる。また、カーボン粉末42bのD90/D10は、2~20の範囲内にあってもよく、2~10の範囲内にあってもよい。D90/D10が上記の範囲内にあるカーボン粉末42bは粒度分布の幅が狭く、流動性が高い。このため、このカーボン粉末42bを含む無機粉末組成物42はカーボン粉末42bが均一に分散され、組成の均一性が高くなる。なお、低熱伝導率粉末42a及びカーボン粉末42bのメジアン径(D50)、D10、D90は、レーザ回折散乱法により測定した値である。
In the frequency distribution curve of the undersieve, the low
真空断熱材40の無機粉末組成物42の充填密度は、例えば低熱伝導率粉末42aがエアロゲル粉末である場合で、200~300kg/m3の範囲内にあってもよい。無機粉末組成物42の充填密度が上記の範囲内にあると、断熱性能がより向上する。
The packing density of the
ガラス層43は、真空断熱材40の内部への気体の透過を抑えるとともに、樹脂製中空容器41を変形しにくくする機能を有する。
ガラス層43の厚さは、例えば3mm以下の範囲内にあってもよい。
The
The thickness of the
第1封止材45aは開閉可能であればよく、公知の弁を用いることができる。第2封止部44bの材料は、気体透過性が低いものであることが好ましい。第2封止部44bの材料としては、ガラス、樹脂を用いることができる。第1コーティング材46a及び第2コーティング材46bの材料としては、例えばガラスを用いることができる。
The
以上のような構成とされた本実施形態の真空断熱材40によれば、芯材として、熱伝導が低い低熱伝導率粉末42a中に、赤外線遮蔽能力の高いカーボン粉末42bが分散されている無機粉末組成物42を用いるので、芯材の熱伝導と輻射による熱伝導とをバランスよく抑制することができる。また、無機粉末組成物42は流動性が高く、種々の形状の樹脂製中空容器41の内部に充填しやすい。このため、本実施形態の真空断熱材40は、高い断熱性能を示し、複雑な形状に形成しやすい。
According to the
また、本実施形態の真空断熱材40は、樹脂製中空容器41の外側表面にガラス層43が形成されていて、内部への気体の透過が抑えられるので、長期間にわたって高い断熱性能を示す。また、無機粉末組成物42を充填した状態で樹脂製中空容器41の内部を減圧しても樹脂製中空容器41が変形しにくいので、表面に皺が生じにくく、意匠性に優れる。また、ガラス層43が樹脂製中空容器41の外側表面に形成されていて、ガラス層43の形成が容易になるので生産性が向上する。
In addition, the
本実施形態の真空断熱材40において、第1開口部41aは、開閉可能な第1封止材45aで封止されていて、第1封止材45aを開くことによって、真空断熱材40の内部を減圧することができる。このため、真空断熱材40の内圧が上昇した場合には、真空断熱材40の内部を再度減圧することによって、高い断熱性能をより長期間にわたって維持することができる。
In the
本実施形態の冷蔵庫10は、断熱箱体30が真空断熱材40を有するので、長期間にわたって高い断熱性能を示す。また、真空断熱材40は意匠性が高いので、真空断熱材40の内側を化粧板で被覆する必要が特にはない。化粧板で被覆しないことによって、断熱箱体30の容量を大きくすることができる。
The
次に、本発明の実施形態に係る真空断熱材の製造方法を、上述の真空断熱材40を例にとって説明する。
真空断熱材40は、例えば用意工程と、無機粉末組成物充填工程と、真空脱気工程と、封止工程と、を有する方法によって製造することができる。
Next, a method for manufacturing a vacuum insulation material according to an embodiment of the present invention will be described using the above-mentioned
The
用意工程は、第1開口部41a及び第2開口部41bを有する樹脂製中空容器41と、樹脂製中空容器41の外側表面に形成されたガラス層43とを有するガラス層43付き樹脂製中空容器41を用意する工程である。樹脂製中空容器41の作製は、ブロー成形により行う。ブロー成形による樹脂製中空容器41の作製は、例えば溶融させた熱可塑性樹脂をブロー成形用の金型に投入し、熱可塑性樹脂の内側から空気を吹き込んで熱可塑性樹脂を金型の形状に成形することによって行うことができる。樹脂製中空容器41の外側表面にガラス層43を形成する方法としては、例えば樹脂製中空容器41を金型から取り出し、取り出した樹脂製中空容器41の外側表面にガラスフィルムを貼り付ける方法を用いることができる。
The preparation step is a step of preparing a resin
第1開口部41a及び第2開口部41bは、ブロー成形により、樹脂製中空容器41を作製する際に形成してもよいし、ガラス層43を形成した後の樹脂製中空容器41に対して形成してもよい。無機粉末組成物充填工程の前に、第1開口部41aの内側には、分離膜47を配置してもよい。
The
無機粉末組成物充填工程は、第2開口部41bを介して樹脂製中空容器41の内部に、無機粉末組成物42を充填する工程である。無機粉末組成物42は、低熱伝導率粉末42aとカーボン粉末42bとをそれぞれ秤量して、混合することによって得ることができる。混合方法には、特に制限はなく、乾式で混合してもよいし、湿式で混合してもよい。無機粉末組成物42の充填方法としては特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。無機粉末組成物充填工程が終了したら、第2開口部41bに第2封止材45bを挿入し、次いで第2封止材45bを第2コーティング材46bで覆って第2開口部41bを封止する。
The inorganic powder composition filling process is a process of filling the inside of the resin
真空脱気工程は、樹脂製中空容器41の第1開口部41aを介して、無機粉末組成物42を充填した樹脂製中空容器41の内部を脱気する工程である。
真空脱気工程は、図7に示すように、第1開口部41aに第1封止材45aを挿入し、第1封止材45aを開いた状態として、真空ポンプ72を用いて樹脂製中空容器41の内部を脱気することによって行ってもよい。
The vacuum degassing step is a step of degassing the inside of the resin
The vacuum degassing process may be performed by inserting a
封止工程は、第1開口部41aを封止する工程である。封止工程では、第1開口部41aに挿入した第1封止材45aを閉じた状態とし、次いで第1封止材45aを第1コーティング材46aで覆って第1開口部41aを封止してもよい。
The sealing process is a process of sealing the
以上の工程を経ることによって、真空断熱材40が製造される。本実施形態の真空断熱材40の製造方法によれば、用意工程でガラス層43付き樹脂製中空容器41を用意するので、長期間にわたって高い断熱性能を示し、意匠性に優れる冷蔵庫用真空断熱材を工業的に容易に製造することができる。
The above steps result in the manufacture of the
以上本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態の真空断熱材40では、ガラス層43は樹脂製中空容器41の外側表面に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。ガラス層43は、樹脂製中空容器41の内側表面に形成されていてもよいし、樹脂製中空容器41の内側表面と外側表面の両方に形成されていてもよい。ガラス層43が内側表面に形成された樹脂製中空容器41は、ガラス製の中空容器の外側に樹脂層を形成することによって得ることができる。
Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the
また、本実施形態の真空断熱材40では、第1開口部41aを脱気口とし、第2開口部41bを無機粉末組成物導入口としているが、本発明はこれに限定されるものではない。一つの開口部を脱気口と無機粉末組成物導入口としてもよい。この場合、樹脂製中空容器41に無機粉末組成物42を充填し、次いで開口部に分離膜47を配置した後、樹脂製中空容器41内を減圧して、開口部を封止する。
In addition, in the
また、本実施形態の真空断熱材40では、第1開口部41aを開閉可能な第1封止材45aで封止し、第2開口部41bを開閉不可能な第2封止材45bで封止しているが、本発明はこれに限定されるものではない。第1開口部41a及び第2開口部41bの両方を開閉可能な第1封止材45aで封止してもよいし、開閉不可能な第2封止材45bで封止してもよい。
In addition, in the
本実施形態の冷蔵庫10では、真空断熱材40の内側が化粧板で被覆されていないが、本発明はこれに限定されるものではない。真空断熱材40の内側は、化粧板で被覆されていてもよい。また、本実施形態の冷蔵庫10では、断熱扉(上段断熱扉21a、21b、中段断熱扉22、下段断熱扉23)の断熱材として真空断熱材40を用いてもよい。
In the
[実験例]
(実験例1)
メジアン径(DA50)が20.2μmのシリカエアロゲル粉末(Guangdong Alison Hi-tech Co.,LTD製)と、メジアン径(DC50)が2.0μmのカーボン粉末(東洋炭素株式会社製)とを用意した。このシリカエアロゲル粉末とカーボン粉末とを質量比で90:10の割合で乾式混合して、カーボン粉末含有率が10質量%の無機粉末組成物を得た。
[Experimental Example]
(Experimental Example 1)
Silica aerogel powder (manufactured by Guangdong Alison Hi-tech Co., Ltd.) having a median diameter (DA50) of 20.2 μm and carbon powder (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) having a median diameter (DC50) of 2.0 μm were prepared. The silica aerogel powder and the carbon powder were dry-mixed in a mass ratio of 90:10 to obtain an inorganic powder composition having a carbon powder content of 10 mass%.
得られた無機粉末組成物をアルミ蒸着袋(サイズ:300mm×200mm、大日本印刷株式会社製)に投入した。次いで、真空ポンプを用いて袋状容器内を減圧した後、袋状容器の開口部を封止して、真空断熱材(サイズ:200mm×200mm×15mm厚さ)を作製した。 The obtained inorganic powder composition was placed in an aluminum vapor deposition bag (size: 300 mm x 200 mm, manufactured by Dai Nippon Printing Co., Ltd.). Next, the pressure inside the bag-shaped container was reduced using a vacuum pump, and the opening of the bag-shaped container was sealed to produce a vacuum insulation material (size: 200 mm x 200 mm x 15 mm thick).
(比較実験例1)
無機粉末組成物の代わりに、メジアン径(DA50)が20.2μmのシリカエアロゲル粉末を単独で用いたこと以外は、実施例1と同様にして真空断熱材を作製した。
Comparative Experimental Example 1
A vacuum insulation material was produced in the same manner as in Example 1, except that a silica aerogel powder having a median diameter (DA50) of 20.2 μm was used alone instead of the inorganic powder composition.
(実験例2)
メジアン径(DA50)が20.2μmのシリカエアロゲル粉末の代わりに、メジアン径(DA50)が300μmのシリカエアロゲル粉末(Guangdong Alison Hi-tech Co.,LTD製)を用いたこと以外は、実験例1と同様にして無機粉末組成物を得た。得られた無機粉末組成物を用いて、実験例1と同様にして真空断熱材を作製した。
(Experimental Example 2)
An inorganic powder composition was obtained in the same manner as in Experimental Example 1, except that a silica aerogel powder having a median diameter (DA50) of 300 μm (manufactured by Guangdong Alison Hi-tech Co., LTD.) was used instead of the silica aerogel powder having a median diameter (DA50) of 20.2 μm. A vacuum insulation material was produced in the same manner as in Experimental Example 1 using the obtained inorganic powder composition.
(比較実験例2)
無機粉末組成物の代わりに、メジアン径(DA50)が300μmのシリカエアロゲル粉末を単独で用いたこと以外は、実験例1と同様にして真空断熱材を作製した。
Comparative Experimental Example 2
A vacuum insulation material was produced in the same manner as in Experimental Example 1, except that a silica aerogel powder having a median diameter (DA50) of 300 μm was used alone instead of the inorganic powder composition.
(評価)
実験例1~2及び比較実験例1~2で得られた真空断熱材について、無機粉末組成物の充填密度、熱伝導率を下記の方法により測定した。その結果を、下記の表1に示す。
(evaluation)
The packing density and thermal conductivity of the inorganic powder composition were measured by the following methods for the vacuum insulation materials obtained in Experimental Examples 1 and 2 and Comparative Experimental Examples 1 and 2. The results are shown in Table 1 below.
(無機粉末組成物の充填密度)
JIS K 7222:2005「発泡プラスチック及びゴム-見掛け密度の求め方」に準拠した方法により測定した。
(Packing density of inorganic powder composition)
The measurement was performed according to a method in accordance with JIS K 7222:2005 "Foamed plastics and rubber - Determination of apparent density."
(熱伝導率)
JIS A 1412-2:1999「熱絶縁材の熱抵抗及び熱伝導率の測定方法-第2部:熱流計法(HFM法)」に準拠した方法により、試験体の平均温度24℃の条件で測定した。
(Thermal conductivity)
The measurements were performed at an average specimen temperature of 24° C. using a method in accordance with JIS A 1412-2:1999 “Method of measuring thermal resistance and thermal conductivity of thermal insulation materials - Part 2: Heat flow meter method (HFM method)”.
実験例1及び実験例2の真空断熱材は、芯材である無機粉末組成物が赤外線遮蔽能力の高いカーボン粉末を含むので、芯材としてシリカエアロゲル粉末を単独で用いた比較例1及び比較例2の真空断熱材と比較して輻射による熱伝導が抑制される。また、表1に示す結果から、実験例1の真空断熱材は比較実験例1の真空断熱材と比較して、実験例2の真空断熱材は比較実験例2の真空断熱材と比較して、HFM法により測定された熱伝導率が低下しており、芯材の熱伝導が抑制されることがわかる。これは、シリカエアロゲル粒子とシリカエアロゲル粒子との間にカーボン粒子が分散されることによって、シリカエアロゲル粉末間の熱伝導性が低下するためであると考えられる。 The vacuum insulation materials of Experimental Examples 1 and 2 contain carbon powder with high infrared shielding ability as the inorganic powder composition, which is the core material, and therefore have less heat conduction due to radiation than the vacuum insulation materials of Comparative Examples 1 and 2, which use silica aerogel powder alone as the core material. In addition, the results shown in Table 1 show that the vacuum insulation material of Experimental Example 1 has a lower thermal conductivity measured by the HFM method than the vacuum insulation material of Comparative Experimental Example 1, and the vacuum insulation material of Experimental Example 2 has a lower thermal conductivity of the core material than the vacuum insulation material of Comparative Experimental Example 2. This is thought to be because the thermal conductivity between the silica aerogel powder is reduced by the carbon particles being dispersed between the silica aerogel particles.
実験例1の真空断熱材は、実験例2の真空断熱材と比較して、無機粉末組成物の充填密度が高い。これは、実験例1の真空断熱材で用いたシリカエアロゲル粉末は、図8に示すように、粒度分布範囲が狭く、D90/D10が4.1と低いためであると考えられる。 The vacuum insulation material of Experimental Example 1 has a higher packing density of the inorganic powder composition than the vacuum insulation material of Experimental Example 2. This is thought to be because the silica aerogel powder used in the vacuum insulation material of Experimental Example 1 has a narrow particle size distribution range and a low D90/D10 of 4.1, as shown in Figure 8.
10 冷蔵庫
11 上段部
12 中段部
13 下段部
21a、21b 上段断熱扉
22 中段断熱扉
23 下段断熱扉
24 貯蔵容器
30 断熱箱体
40 真空断熱材
41 製中空容器
41a 第1開口部
41b 第2開口部
42 無機粉末組成物
42a 低熱伝導率粉末
42b カーボン粉末
43 ガラス層
44a 第1封止部
44b 第2封止部
45a 第1封止材
45b 第2封止材
46a 第1コーティング材
46b 第2コーティング材
47 分離膜
50 フレーム
61 機械室
62 圧縮機
63 冷却室
64 蒸発器
65 送風機
66 冷気配管
67 除霜ヒータ
70 チャンバー
71 仮蓋材
72 真空ポンプ
Claims (8)
前記芯材は、低熱伝導率粉末中にカーボン粉末が分散された無機粉末組成物であって、
前記低熱伝導率粉末は、シリカ粉末及びエアロゲル粉末のいずれか一方又は両方を含む、冷蔵庫用真空断熱材。 The present invention relates to a hollow resin container having at least one opening, a core material filled in the hollow resin container, a glass layer formed on at least one of the inner and outer surfaces of the hollow resin container, and a sealing part that seals the opening,
The core material is an inorganic powder composition in which carbon powder is dispersed in a low thermal conductivity powder,
The vacuum insulation material for a refrigerator, wherein the low thermal conductivity powder contains either or both of a silica powder and an aerogel powder.
前記樹脂製中空容器の内部に、低熱伝導率粉末中にカーボン粉末が分散された無機粉末組成物であって、前記低熱伝導率粉末は、シリカ粉末及びエアロゲル粉末のいずれか一方又は両方を含む無機粉末組成物を充填する無機粉末組成物充填工程と、
前記樹脂製中空容器の前記開口部を介して、前記樹脂製中空容器の内部を脱気する真空脱気工程と、
前記樹脂製中空容器の前記開口部を封止する封止工程と、を有する冷蔵庫用真空断熱材の製造方法。
A preparation step of preparing a resin hollow container with a glass layer, the resin hollow container having at least one opening formed by blow molding and a glass layer formed on at least one of the inner and outer surfaces of the resin hollow container;
An inorganic powder composition filling step of filling the inside of the resin hollow container with an inorganic powder composition in which carbon powder is dispersed in a low thermal conductivity powder, the low thermal conductivity powder including either or both of silica powder and aerogel powder;
a vacuum degassing step of degassing the inside of the resin hollow container through the opening of the resin hollow container;
and a sealing step of sealing the opening of the resin hollow container.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024093986A true JP2024093986A (en) | 2024-07-09 |
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