JP4085209B2

JP4085209B2 - 真空断熱パネル及び断熱箱体

Info

Publication number: JP4085209B2
Application number: JP32729297A
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: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2017-11-28
Also published as: JPH11159694A

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用いる真空断熱パネルに係るものであり、さらに詳しくは、断熱箱体から、真空断熱パネルを破壊せずに回収させることを目的とした真空断熱パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の真空断熱パネル２６を断熱箱体である冷蔵庫に配設した断面図である。ここで、２７は外装材である外箱であり、２９は内装材である内箱、２６は真空断熱パネル、３０は外箱２７と内箱２９の隙間に充填された硬質発泡ウレタンである。
【０００３】
この真空断熱パネル２６は、連続気泡を有する発泡ウレタンなどの通気性を有する芯材２３と、ガスバリヤ性を有する外殻材２１で構成されている。そして、断熱箱体は、例えば外箱２７の内面側に、ホットメルトなどの接着剤２８を用いて真空断熱パネル２６を固定配設した後、外箱２７と内箱２９との嵌合によって形成された間隙の残った空隙に、発泡ウレタン３０などを充填することによって形成されていた。
【０００４】
従来は、この様に、外殻材２１が発泡ウレタン１０に直接接着する構造であったことから、資源の有効活用の観点から行う回収の際、外殻材２１が破壊されやすい状態となり、使用可能な状態での真空断熱パネルの回収が困難であった。
【０００５】
これに対して、例えば、特開平７−７７３８３号公報に開示されたリサイクルを目的とする、分解可能な断熱体構造に関する発明がある。図９に示したものがそれであり、外箱２７、内箱２９、及び真空断熱パネル２６と硬質ウレタンフォーム３０が直接接着しないように、外箱２７と内箱２９の内面及び真空断熱パネル２６の表面に、離型層３１が形成されている。
この方法によれば、内箱と外箱および真空断熱パネルが、直接、発泡ウレタンと接着しないので、冷蔵庫を解体したとき、各部材が容易に回収できるという効果がある。
【０００６】
また、特開昭６２−５９３７７号公報では、扉などの表面意匠板である外装材に離型剤を塗布したクラフトテープなどを貼り付け、その一部が外装材と真空断熱パネルの上にくるように位置させて発泡断熱材を充填した断熱板を提案して、真空断熱パネルが剥離し易い構造であると示唆している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、再利用を目的として提案されたこれらの方法を応用して外箱に離型処理を施した場合、曲げ応力が付加されたときには、真空断熱パネルと外箱との間に滑りが生じ、外箱、真空断熱パネル、及び内箱から成るサンドイッチ構造体としての剛性が確保できず、断熱箱体の強度が大幅に低下するという問題があった。
さらに、剥離によって外箱などに膨れや弛みが発生しやすいというするという問題もあった。
【０００８】
この発明は、これらの課題を解決することを目的になされたものであり、断熱箱体に利用した場合にも、サンドイッチ構造体としての剛性が確保でき、しかも、断熱箱体の解体時には再利用が可能な状態で容易に回収できる真空断熱パネルとその製造方法、並びにこの真空断熱パネルを用いた断熱箱体を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明による真空断熱パネルは、大気圧下にあって形状を保持できる芯材を内部に挿入して真空を保持してなる第一の外殻材の外側に、第二の外殻材を真空吸着した真空断熱パネルであって、
前記第一の外殻材は、外気の浸入を阻止する非透気性の中間層と、前記中間層の外側にあって該中間層の外側面を保護する外側樹脂層と、前記中間層の内側面にあって熱融着が可能な内側樹脂層とが積層されたものであり、
前記第二の外殻材は、発泡ウレタンとの接着が可能な樹脂外層と、熱融着が可能な樹脂内層とが積層されたものであり、
前記第一の外殻材を構成している内側樹脂層及び前記第二の外殻材を構成している樹脂内層が熱融着によりシールされており、前記第二の外殻材を構成している樹脂内層による熱融着接着強度が、前記第一の外殻材を構成している内側樹脂層どうしの熱融着接着強度より低くなっているものである。
また、この発明による断熱箱体は、上記の真空断熱パネルを、内箱と外箱の間隙に配設し、前記内箱と前記外箱の間の残りの空隙を発泡ウレタンで充填するとともに、該発泡ウレタンが前記第二の外殻材と接着してなるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
（１）真空断熱パネルの構造
図１は、この発明に係る真空断熱パネルの実施の形態１の断面図である。真空断熱パネルは、芯材３がガスバリヤ性を有する第一の外殻材１と、発泡性樹脂などと接着可能な第二の外殻材２とで二重に包装された構造となっている。
芯材３は、連続した気孔を有する多孔質体からなる成型品からなり、軽量で微細な気孔から形成されていることが好ましく、無機物や樹脂の粉末や発泡体が用いられる。なかでも、連続気泡構造の発泡ウレタンは、軽量であることに加え、小さな樹脂を骨材とした微細な気孔から形成されている多孔体であるから、物質を伝わる伝熱を抑制するとともに、輻射による伝熱をも抑制するため、断熱性能が特に優れている。
【００１６】
第一の外殻材１は、空気や有機ガスなどの外気の侵入を阻止して真空度の低下を防止することを目的に、非透気性であるアルミ箔１ａを中間層に配し、さらにその外側の層を表面の保護を目的として耐傷性に優れる樹脂１ｂと、包材同志を接着するために熱融着が可能な樹脂１ｃでサンドイッチした、図２に示すような構造の多層シートとするのがよい。
【００１７】
また、第二の外殻材２は、図３に示すような構造の、発泡ウレタンとの接着が可能な樹脂２ａと、第一の外殻材１の接着強度よりも低い接着強度を有する熱融着が可能な樹脂２ｂとからなる。
【００１８】
ここで、第一の外殻材１と第二の外殻材２の間は、減圧状態に保持されて密着して、両外殻材が滑って移動することのないように固定されるため、取り扱い上は単一の外殻で形成された真空断熱パネルとなんら変わりがなく、断熱壁の強度増強に寄与する。
【００１９】
なお、第一の外殻材１に使われるアルミ箔１ａは、伝熱量が多いため、ピンホールなどが発生して非透気性が損なわれない程度に、可能な限り薄いものを用いることが好ましく、６ミクロン程度のアルミ箔を用いることが最も好ましい。
【００２０】
また、耐傷性に優れる樹脂１ｂには、ポリエチレンテレフタレートなどの非吸水性を兼ね備えた硬質の樹脂が好ましく、その厚さは１０〜３０ミクロンが好ましい。
【００２１】
さらに、包材同志の接着に用いる熱融着が可能な樹脂１ｃとしては、非透水性に優れたポリエチレンやポリプロピレンなどの結晶性を有する熱可塑性樹脂が好ましく、その厚さはガスの収着量に基づく透過を抑制するうえで、２０〜１００ミクロンが好ましい。
【００２２】
第二の外殻材として最外層を成し、発泡ウレタンとの接着が可能な樹脂２ａとしては、真空断熱パネルの取り扱い時に必要な耐傷性に優れることも含めて、ナイロン樹脂が好ましく、その厚さは１０〜２０ミクロンであることが好ましい。
【００２３】
また、第二の外殻の熱融着が可能な樹脂２ｂには、第一の外殻に利用した熱可塑性樹脂を５ミクロン程度に薄くして用いても良いが、外殻の内外を貫通するような欠陥を有さずに第一の外殻と第二の外殻の間の真空を維持するためには、２０〜１００ミクロン程度のポリエステル系樹脂を用いることが好ましい。しかし、何れの場合においても、第一の外殻材１における接着強度よりも有意に小さい接着強度、好ましくは半分以下、さらに好ましくは約５分の１の接着強度が得られるように調整することが肝要である。
【００２４】
（２）真空断熱パネルの製造方法
図４は、実施の形態１の真空断熱パネルの製造工程を示す概念図である。芯材３を１２０℃で２時間以上の加熱によって吸着した水分を除去した後、三方をシールした第一の外殻材１に挿入し、さらにそれを同じく三方をシールした第二の外殻材２に挿入する。
【００２５】
次に、真空パネル成形機４によって、真空パネル成形機内が所定の真空度になるまで、真空引きする。そして、所定の真空度に到達後、第一の外殻材１及び第二の外殻材２の開口部を、同時に加圧しながらヒーター５で加熱し、その後ヒーターを切って冷却し熱シールする。最後に、真空を解放して、パネルを取り出すことによって、真空断熱パネルを得る。
【００２６】
真空パネル成形機内の真空度は、真空断熱パネルの大きさや外殻材との隙間の大きさによって影響される真空断熱パネル内部の真空度によって決定され、真空断熱パネル内部の真空度が、１×１０⁰〜１×１０^-3Ｔｏｒｒを確保できることが好ましい。
【００２７】
実施の形態２
（１）真空断熱パネルの構造
図５は、この発明に係る真空断熱パネルの実施の形態２の断面図であり、各種構成材料は実施の形態１の場合と同様である。
【００２８】
（２）真空断熱パネルの製造方法
図６は、実施の形態２の真空断熱パネルの工程図である。実施の形態１と同様に、芯材３を１２０℃で２時間以上の加熱によって乾燥した後、三方をシールした第一の外殻材１に挿入し、真空パネル成形機４でパネル内部の真空度が、１×１０⁰〜１×１０^-3Ｔｏｒｒとなるような真空度まで真空引きし、第一の外殻材１の開口部を熱シールする。これによって得られた真空断熱パネルを、さらに、三方を熱シールした第二の外殻材２に挿入し、同様の工程で第二の外殻材２の開口部を熱シールすれば、目的とする二重包装構造の真空断熱パネルを得ることができる。
【００２９】
実施の形態３
（１）本発明の真空断熱パネルを利用した断熱箱体
実施の形態２で得られた真空断熱パネル６を、壁内に配設した断熱箱体の断面図を図７に示す。
真空断熱パネル６は、薄鋼板の折り曲げ加工によって得られた外箱７に接着剤８を介して配設される。そして、ＡＢＳ樹脂などの真空成形品である内箱９を外箱７と嵌合させ、さらに、残りの箱体外装をなす部品や内装部品取り付け用部品など（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。
【００３０】
この断熱箱体の外殻を、発泡性樹脂の発泡および流動に伴って発生する圧力によって変形を来さないように、発泡ジグに挿入して固定した後、内箱と外箱の間隙に独立気泡を有する発泡ウレタン１０を注入する。発泡ウレタン１０は、発泡による樹脂の膨張によって泡状となり、間隙内の隅々まで充填する。このまま、所定の硬化に要する時間を経過したならば、発泡ジグを開放して取り出せば、図７に示す壁構造を備えた断熱箱体を得ることできる。
【００３１】
この様にして得られた断熱箱体において、真空断熱パネルの第二の外殻材２は、発泡ウレタン１０および外箱７と接着している。また、真空断熱パネルの第一の外殻材１と第二の外殻材２との間は減圧により密着している。したがって、断熱箱体にかかる外力のうち、最も変形に寄与する剪断力に対する壁の剛性を低下させることなく、単一の外殻材から成る真空断熱パネルを用いた箱体と同等の強度も確保できる。
【００３２】
（２）断熱箱体の解体
実施の形態３の断熱箱体は、解体のため外箱を剥がす際に、外箱に接着した真空断熱パネルの第二の外殻材２が破れて第二の外殻材による真空状態の破壊をきたすが、第一の外殻材１は何等の損傷を受けることなく、第二の外殻材２から容易に剥離して、第一の外殻材１に包まれた真空断熱パネルを、再利用可能な状態で回収することができる。
【００３３】
なお、実施の形態２で示した真空断熱パネルを使用した場合は、第一の外殻材１と第二の外殻材２が、何れの部分においても接着していないので、剥離が特に容易である。
【００３４】
一方、実施の形態１で示した真空断熱パネルを使用した場合には、芯材の挿入口である開口部を同時に接着する工程を経ているので、その部分を引き剥がす必要がある。しかし、第二の外殻材２は、そのシール強度を接着層の種類を変えたり塗布厚さを薄くして、第一の外殻材１のシールの接着強度より弱いものにしているので、第一の外殻材１に損傷を与えることなく、第二の外殻材２のみを剥離することが可能である。
【００３５】
また、第二の外殻材２のシートの厚さを薄くして、その引っ張り強度を外箱７への接着強度より低いものとしたり、第一の外殻材１同志のシール強度より低いものに調整することによっても、同様に、第一の外殻材で真空が保持された真空断熱パネルを、再利用可能な状態で回収することができる。
【００３６】
このように、回収された真空断熱パネルは、少なくとも第一の外殻材１により真空が確保されるため、その断熱性能またはそれに代替できる特性を確認した後に、そのままの状態で、あるいは、再度第二の外殻材で包装して、冷蔵庫箱体などに再利用できる。
【００３７】
なお、本発明の断熱箱体の応用は、冷蔵庫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。
【００３８】
【発明の効果】
この発明に係る真空断熱パネルによれば、再利用のために断熱箱体から真空断熱パネルを回収する際、最外層である第二の外殻材が破壊されることがあっても、真空断熱パネルを使用可能な状態で回収できる。
【００４３】
この発明に係る断熱箱体によれば、発泡ウレタンを充填した壁の剛性が低下せず、箱体の強度を維持できるとともに、真空断熱パネルを簡単に再利用できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る真空断熱パネルの断面図である。
【図２】本発明の真空断熱パネルに使用する第一の外殻材の構造説明図である。
【図３】本発明の真空断熱パネルに使用する第二の外殻材の構造説明図である。
【図４】実施の形態１に係る真空断熱パネルの製造工程図である。
【図５】実施の形態２に係る真空断熱パネルの断面図である。
【図６】実施の形態２に係る真空断熱パネルの製造工程図である。
【図７】実施の形態３に係る断熱箱体の構造を示す断面図である。
【図８】従来の真空断熱パネルを用いた断熱箱体の構造を示す断面図である。
【図９】従来の断熱箱体の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１第一の外殻材、１ａアルミ箔、１ｂ耐傷性の樹脂、１ｃ熱融着が可能な樹脂、２第二の外殻材、２ａ発泡ウレタンとの接着が可能な樹脂、２ｂ熱融着が可能な樹脂、３芯材、４真空パネル成形機、５ヒーター、６真空断熱パネル、７外箱、８接着剤、９内箱、１０発泡ウレタン。

Claims

大気圧下にあって形状を保持できる芯材を内部に挿入して真空を保持してなる第一の外殻材の外側に、第二の外殻材を真空吸着した真空断熱パネルであって、前記第一の外殻材は、外気の浸入を阻止する非透気性の中間層と、前記中間層の外側にあって該中間層の外側面を保護する外側樹脂層と、前記中間層の内側面にあって熱融着が可能な内側樹脂層とが積層されたものであり、
前記第二の外殻材は、発泡ウレタンとの接着が可能な樹脂外層と、熱融着が可能な樹脂内層とが積層されたものであり、
前記第一の外殻材を構成している内側樹脂層及び前記第二の外殻材を構成している樹脂内層が熱融着によりシールされており、前記第二の外殻材を構成している樹脂内層による熱融着接着強度が、前記第一の外殻材を構成している内側樹脂層どうしの熱融着接着強度より低くなっている、ことを特徴とする真空断熱パネル。
前記第一の外殻材は、前記中間層がアルミ箔、前記外側樹脂層がポリエチレンテレフタレート、前記内側樹脂層がポリエチレンまたはポリプロピレンであり、前記第二の外殻材は、前記樹脂外層がナイロン樹脂、前記樹脂内層がポリエステル系樹脂である、ことを特徴とする請求項１記載の真空断熱パネル。
前記第一の外殻材は、前記中間層がアルミ箔、前記外側樹脂層がポリエチレンテレフタレート、前記内側樹脂層がポリエチレンまたはポリプロピレンであり、前記第二の外殻材は、前記樹脂外層がナイロン樹脂、前記樹脂内層が前記第一の外殻材の内側樹脂層より厚さの薄いポリエチレンまたはポリプロピレンである、ことを特徴とする請求項１記載の真空断熱パネル。
前記第二の外殻材の引っ張り強度を、前記第一の外殻材どうしのシール強度より低いものとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空断熱パネル。
請求項１〜４のいずれかの真空断熱パネルを、内箱と外箱の間隙に配設し、前記内箱と前記外箱の間の残りの空隙を発泡ウレタンで充填するとともに、該発泡ウレタンが前記第二の外殻材と接着してなる断熱箱体。