JP4042004B2

JP4042004B2 - 真空断熱パネル及びその製造方法並びにそれを用いた断熱箱体

Info

Publication number: JP4042004B2
Application number: JP32729397A
Authority: JP
Inventors: 修一岩田; 芳夫西本; 雅法辻原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2017-11-28
Also published as: JPH11159695A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷蔵庫などの断熱箱体の断熱材に利用する真空断熱パネル及びそれを用いた断熱箱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、例えば、特開昭５９−１４６９９３号公報に示された従来の真空断熱パネルの断面構造図である。図において、１はガスバリヤ性を有するシートである包材、２は真空状態にあってもその形状を保持する芯材であり、３は芯材を挿入した包材を融着などの方法によって接着（又はシール）して形成された端辺である。
【０００３】
包材１は、例えば、内部の真空を保持するためのアルミ箔を、表面の保護を目的としたナイロンやポリエチレンテレフタレートなどの耐傷性に優れた樹脂と、包材同士の接着を目的としたポリエチレンなどの融着が可能な樹脂とでサンドイッチした構造を有する。
一方、包材１の内部にある芯材２は、連続した気孔を有する発泡ウレタン等からなる。
【０００４】
次に、従来の真空断熱パネルの製造工程を図４に示す工程図を用いて述べる。
まず、予め三方向を接着した包材１に連続した気孔を有する芯材２を、必要に応じて各種ガスを吸着するゲッター剤（図示せず）とともに挿入し、さらにこれを真空融着機４の槽内に装着する。真空融着機は、槽内の真空度を１０⁰〜１０^-4Ｔｏｒｒ程度に確保できるようになっており、ヒーター５及びシール用加圧装置６を利用して、真空雰囲気中で融着によって包材１の挿入口の接着を行う。さらに、槽内を大気状態に戻して包材１を芯材２に密着させた状態の真空断熱パネルを取り出すことで完了する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようにして製造された従来の真空断熱パネルは、２枚の包材を単に張り合わせているので、その四隅にしわが発生し、そこからシールが不完全になる恐れがあった。また、包材１の接着により形成された端辺が、真空断熱パネルの面方向の四方に張り出した状態となるため、この真空断熱パネルを断熱箱体の内箱と外箱の間隙に配設して行う発泡ウレタンの充填の際には、その端辺が大きな支障になっていた。
【０００６】
一方、これを改善する目的で、特開昭６１−９９０８７号公報や特開昭６２−１７８８６７号公報に開示されたような、シールを合わせ貼りでなく背貼り（封筒貼り）にして、シール部が厚さ部分にこないように、かつ、２対の相対する端辺のうちの少なくとも一対の張り出しを無くする発明が提案されている。
しかしこれらの方法では、包材の重なり合う数が多くなり、これらの重なり合った段差部分では接着によって完全にシールを行うことが極めて困難で、シールの不完全な部分は外部と貫通し易すくなる。そして、もし外部と貫通した場合には、外部にある空気や水蒸気などのガス侵入が生じ、短期間のうちに致命的な断熱性能の悪化を招くことになる。
【０００７】
従って、この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、断熱箱体の製造の際に、発泡ウレタンの充填に支障を来すことがなく、しかもシールの不完全な欠陥部分を生じさせない、真空断熱パネル及びその製造方法を提供すること、並びにそれを用いた断熱箱体を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の態様は、板状の多孔質物質である芯材を、ガスバリア性を有する包材で包んでなる真空断熱パネルにおいて、前記包材は、前記芯材の厚さ面の左右端に、内側に折り重ねられた内折部を有し、前記左端の内折部と前記右端の内折部の間に、前記内側に折り重ねられた分の包材の厚みに略相当する厚さを有する補助シートが挿入され、前記芯材の上下の包材が該補助シートを介して接着される構造とする。
【０００９】
この発明の第２の態様は、前記内折部が、前記芯材の対向する２つの厚さ面の左右端にあり、前記芯材の他の厚さ面には前記包材の接着部が位置しない構造とする。
【００１０】
この発明の第３の態様は、前記補助シートが包材に使用されたものと同種の物質を用いてなる。
【００１１】
この発明の第４の態様は、前記補助シートを金属とする。
【００１２】
この発明の第５の態様は、板状の多孔質物質である芯材を、ガスバリア性を有する包材で包んで成る真空断熱パネルの製造方法において、前記包材を、前記芯材の対向する２つの厚さ面に対応する部分に開口部を備えて前記芯材に密着する筒状とし、前記開口部の左右端を内側に折り重ねて内折部とし、前記開口部の左端の内折部と右端の内折部との間に補助シートを挿入して、上下の前記包材を該補助シートを介して接着する。
【００１３】
この発明の第６の態様は、前記の包材を筒状にする工程を、芯材の周囲を一枚の包材で覆って弛みのない状態とした後、前記芯材の厚さ面以外の面上で、前記包材の内面を同士を接着して行う。
【００１４】
この発明の第７の態様は、板状の多孔質物質である芯材を、ガスバリア性を有する包材で包んでなる真空断熱パネルであって、前記包材は、前記芯材の厚さ面の左右端に、内側に折り重ねられた内折部を有し、前記左端の内折部と前記右端の内折部の間に、前記内側に折り重ねられた分の包材の厚みに略相当する厚さを有する補助シートが挿入され、前記芯材の上下の包材が該補助シートを介して接着されてなる真空断熱パネルを、断熱壁内に配設した断熱箱体である。
【００１５】
この発明の第８の態様は、前記接着によって形成された端辺が、該真空断熱パネルの外周部に添って折り曲げて固定された状態で配設されたことを特徴とする請求項７に記載の断熱箱体である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
（１）真空断熱パネルの製造
図１は、この発明に係る真空断熱パネルの製造工程を示す工程図である。ここで、包材１は、ナイロン、アルミ箔、ポリエチレンの各層からなる多層シート、芯材２は連続気泡構造の発泡ウレタン成形品とする。
【００１７】
まず、芯材２の最も広い面である上面と下面を含む４面を包材１で覆い、芯材２の上面で包材１を弛みのない状態にしてその内面同士を接着して筒状の包材を形成する（ａ）。次に、この包材１の開口部である、芯材２の対向する２つの厚さ面の左右端において、矢印Ａ方向に力を与えて包材１を内側に折り重ねた内折部（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を形成し（ｂ）、左右の内折部の間に補助シート１２を挿入するとともに、芯材２の厚さ面でかつ芯材端辺からの等距離上にて、矢印Ｂ方向に力を加えて、芯材２上下の包材１を補助シート１２を介して重ね合わせる（ｃ）。そして、この２つの開口部のうちの一方を接着する。
なお、補助シート１２はあらかじめ包材開口部の上下包材のどちらかの所定の位置に熱融着固定しておいても良い。
【００１８】
さらに、前述のようにして調整した芯材２入りの包材１を真空パネル成形機に装填して残りの開口部を接着する。つまり、真空引きのための残った開口部が上下ヒーター５の間にくるように装着した後（ｄ）、真空パネル成形機４内を所定の真空度にし、その時点でシール用加圧装置６を用いて開口部を固定し、包材１を補助シール１２とともに熱シールする（ｅ）。さらに、ヒーター５を切って冷却した後、真空を解放して取り出せば、２辺に端辺３を有した真空断熱パネルが得られる（ｆ）。
ここで、包材内部の真空度は１×１０^-1Ｔｏｒｒとした。また、用いた真空ポンプは、排気能力が９５０Ｌ／ｍｉｎ、到達真空度が１０^-4Ｔｏｒｒの能力を有するロータリー型ポンプである。
【００１９】
（２）真空断熱パネルの評価
このようにして得られた真空断熱パネルを、５０℃で３日間加熱劣化した後の包材内の真空度と、真空パネル成形機内で熱シールしたシール部分の引き裂き強度に関して評価を行った。その測定条件は下記の通りである。
包材内の真空度；真空断熱パネルを気密容器内に固定し、容器内を９５０Ｌ／ｍｉｎの排気速度で真空引きしながら、レーザー式変位計にて真空断熱パネルの中央部の膨張変位が１．０ｍｍを超えたときの容器内真空度を包材内の真空度とした。
引き裂き強度；ＪＩＳＺ０２３７に準じた。
【００２０】
実施例１
芯材には、厚さが２０ｍｍ、一辺の長さが２００ｍｍの正方形である連続気泡構造の発泡ウレタン成形品を用い、１２０℃の温度で２時間以上の乾燥を行った後に使用した。
また、包材である多層シートは、熱シール層がポリエチレンである厚さ８０ミクロンの多層シートを使用した。
そして、補助シートに、厚さ１６０ミクロンのポリエチレンシートを用いた真空断熱パネルを実施例１として、上記の評価を行い、その結果を表１に記した。
【００２１】
比較例１、比較例２
補助シートを挿入しない真空断熱パネルを比較例１とし、さらに、図３に示した従来の真空断熱パネルを比較例２として、同様の評価を行い、その結果を表１に併記した。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１から、真空断熱パネルを加熱劣化させた後の包材内真空度は、補助シートを設けないで端辺のシールを行った比較例１では大きな低下を示したのに対し、この発明である実施例１ではほとんど低下することなく、安定して真空度を維持していることが確認できた。
一方、シール部分の引き裂き強度も、補助シートを挿入しない比較例１では大きく低下した。これは、シール部分の固定において、両端の折り返し部分の厚さと中央部分の厚さの差が１６０ミクロンあったことで、圧縮力が十分に得られないままに溶着されたことが原因と考えられる。
なお、実施例１と比較例２について、それらの真空度や引き裂き強度に大きな相異はない。しかし、本発明の真空断熱パネルは、包材のシールにより形成される張り出し端辺の数が、比較例２のような従来のものと比較して、四辺から二辺と減少する点で優れている。
【００２４】
実施の形態２
（１）断熱箱体の製造
図２は、先に説明したこの発明に係る真空断熱パネルを利用した断熱箱体の構造説明図である。この断熱箱体は、真空断熱パネル７を薄鋼板の折り曲げ加工によって得られた外箱８上に接着剤９を介して配設し、その後、ＡＢＳ樹脂の真空成形品である内箱１０を外箱８と嵌合させ、さらに、残りの箱体外殻をなす部品、冷媒回路部品、および内装品の取り付け部品など（図示せず）を所定の位置に取り付けて断熱箱体の外殻を形成する。次に、この断熱箱体外殻を、発泡ウレタンの発泡圧によって変形しないよう発泡ジグに挿入し固定した後、内箱と外箱の間隙に、独立気泡を有する発泡ウレタン１１を注入、充填する。そして、所定の硬化に要する時間を経た後、発泡ジグを解放して取り出せば、図２に示すような横断面部における壁構造を備えた断熱箱体が得られる。
【００２５】
実施例３
実施の形態１に示した真空断熱パネルを用い、その包材の端辺を、真空断熱パネルの外周に添って折り曲げ固定したものを断熱箱体の断熱壁内に配設し、上記の方法により得た断熱箱体である４００Ｌクラスの冷蔵庫を組み立てて、実施例３とした。
【００２６】
比較例３、比較例４
また、図３に示した従来の四辺に張り出した端辺を有する真空断熱パネルを同様の位置に配設した断熱箱体を比較例３とし、外箱と内箱の空隙すべてを独立気泡の硬質ポリウレタンフォームのみで充填した断熱箱体を比較例４とした。
【００２７】
（２）断熱箱体の評価
このようにして得られた各断熱箱体にコンプレッサーを含む冷媒回路を設け、さらにすべての断熱箱体に同じ断熱性能を有する扉を装着して冷蔵庫を完成させる。断熱箱体の断熱性能は、その冷蔵庫をＪＩＳ−Ｃ９６０７における消費電力Ｂ測定法に準拠する消費電力量で判断する。また、これらの箱体を解体し、真空断熱パネル周辺の発泡ウレタンの充填状態を目視確認した。その結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】

【００２９】
この発明の真空断熱パネルを用いた実施例３の冷蔵庫の消費電力量は、硬質ポリウレタンフォームのみの箱体を用いた比較例４に比べて明らかに少なく、断熱箱体としての性能が優れていることが確認できた。また、従来の真空断熱パネルを用いた比較例３と比べても、消費電力量は少ない。これは、発泡ウレタンの充填状態が、ボイドなどの空隙を生成することなく良好になったことに加え、包材の張り出し端辺を面方向から排除したことによって過剰な伝熱も防止されたものと推定される。
さらに、この発明による真空断熱パネルは、包材の迫り出し端辺を従来の四辺から二辺にしているので、断熱箱体の製造時、端辺の折り曲げ固定の工程が従来のものより簡略化できる点でも優れている。
【００３０】
以上、ここでは、断熱箱体の使用例を冷蔵庫を取って説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、車載用小型冷蔵庫やプレハブ式簡易冷蔵庫、保冷車やハイプや建物の保温材など、保温及び保冷製品の断熱用部品としての応用も可能であり、その要旨を脱し得ない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に係る真空断熱パネルによれば、包材の端部の重なり合いにもかかわらず、それによる段差部分を解消できるので、良質な接着が得られ、従ってシール状態の不完全さが防止されて、高い信頼性を達成できる。
【００３２】
請求項２に係る真空断熱パネルによれば、包材の接着によって形成される端辺が、真空断熱パネルの面方向では二辺のみとなったので、これを使用する断熱箱体の品質及び製造の改善に寄与できる。
【００３３】
請求項３に係る真空断熱パネルによれば、補助シートを包材に使用されたものと同種の物質を用いたので、補助シートと包材との良好な接着が可能となる。
【００３４】
請求項４に係る真空断熱パネルによれば、補助シートに金属を用いることにより、端辺を伝って外部から侵入するガスの量を有効に削減できる。
【００３５】
請求項５に係る真空断熱パネルの製造方法によれば、包材の端部の重なり合いにもかかわらず、それによる段差部分を解消でき、良質な接着が得られ、従ってシール状態の不完全さが防止されて、高い信頼性を達成できる。
また、包材の接着によって形成される端辺が、真空断熱パネルの面方向では二辺のみとなるので、端辺が真空断熱パネルの面方向に張り出すことによって生じる問題を少なくできる。
【００３６】
請求項６に係る真空断熱パネルの製造方法によれば、包材の接着により形成される端面が、真空断熱パネルの面方向に張り出すことを避けることができる。
【００３７】
請求項７に係る断熱箱体は、良質な接着、すなわちシール状態が良好な高い信頼性の真空断熱パネルを使用するため、その断熱性能が向上する。
【００３８】
請求項８に係る断熱箱体は、真空断熱パネルの接着により形成された端辺を、真空断熱パネルの外周部に添って折り曲げて固定した状態で配設したので、箱体外殻内を充填する発泡ウレタンの流動を阻害してボイドなどを生成することがなくなり、また、包材を伝わって伝熱する面積を抑制できるので、断熱性能が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る真空断熱パネルの製造工程を示す工程図である。
【図２】この発明に係る真空断熱パネルを用いた断熱箱体横断面の構造説明図である。
【図３】従来の真空断熱パネルの断面図である。
【図４】従来の真空断熱パネルの製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
１包材、２芯材、３シールにより形成された端辺、４真空パネル成形機、５ヒーター、６シール用加圧装置、７真空断熱パネル、８外箱、９接着剤、１０内箱、１１発泡ウレタン、１２補助シート。

Claims

板状の多孔質物質である芯材を、ガスバリア性を有する包材で包んでなる真空断熱パネルにおいて、
前記包材は、前記芯材の厚さ面の左右端に、内側に折り重ねられた内折部を有し、
前記左端の内折部と前記右端の内折部の間に、前記内側に折り重ねられた分の包材の厚みに略相当する厚さを有する補助シートが挿入され、前記芯材の上下の包材が該補助シートを介して接着されていることを特徴とする真空断熱パネル。
前記内折部は、前記芯材の対向する２つの厚さ面の左右端にあり、前記芯材の他の厚さ面には前記包材の接着部が位置しない構造としたことを特徴とする請求項１記載の真空断熱パネル。
前記補助シートが、包材に使用されたものと同種の物質を用いてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空断熱パネル。
前記補助シートが、金属であることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空断熱パネル。
板状の多孔質物質である芯材を、ガスバリア性を有する包材で包んで成る真空断熱パネルの製造方法において、
前記包材を、前記芯材の対向する２つの厚さ面に対応する部分に開口部を備えて前記芯材に密着する筒状とし、
前記開口部の左右端を内側に折り重ねて内折部とし、前記開口部の左端の内折部と右端の内折部との間に補助シートを挿入して、上下の前記包材を該補助シートを介して接着することを特徴とする真空断熱パネルの製造方法。
前記の包材を筒状にする工程は、芯材の周囲を一枚の包材で覆って弛みのない状態とした後、前記芯材の厚さ面以外の面上で、前記包材の内面を同士を接着して行うことを特徴とする請求項５に記載の真空断熱パネルの製造方法。
板状の多孔質物質である芯材を、ガスバリア性を有する包材で包んでなる真空断熱パネルであって、前記包材は、前記芯材の厚さ面の左右端に、内側に折り重ねられた内折部を有し、前記左端の内折部と前記右端の内折部の間に、前記内側に折り重ねられた分の包材の厚みに略相当する厚さを有する補助シートが挿入され、前記芯材の上下の包材が該補助シートを介して接着されてなる真空断熱パネルを、断熱壁内に配設した断熱箱体。
前記接着によって形成された端辺が、該真空断熱パネルの外周部に添って折り曲げて固定された状態で配設されたことを特徴とする請求項７に記載の断熱箱体。