JP4297756B2 - 真空断熱材用コア材 - Google Patents

Description

本発明は、真空断熱材用コア材に関するものである。

真空断熱パネルが従来から提案されている（特許文献１、２参照）。
特開２００３−１５５６５１号公報 特開平９−３１８２３８号公報

このコア材として紙の製法と同じ製法（抄造法）により、コア材を製造すると、紙と同じく、凸凹の小さな面と、凸凹の大きな面ができてしまう。そして、この凸凹の大きな面は、真空引きによりラミネートフィルムと一体化される。つまり、片面の凸凹が大きな真空断熱パネルができてしまう。
このため、従来においては、最初からコア材をプレスして圧縮し、コア材の凸凹を解消していた。しかし、このようにすると、コア材の重量密度は大きくなり、コア材の生産効率が落ちてしまう。

このため真空断熱材用コア材に係る本発明は、コア材を複数枚、凹凸の少ない面を外側にして重合した状態で、アウトガスが出ないポリプロピレン又はポリエチレン・テレフタレートで作製された結束帯でこの複数枚のコア材を巻回して、この結束帯の端部近傍を熱シールにより接着して固定したことを特徴とする。

本発明によれば、同様な厚さの真空断熱材用コア材を作製する場合には、薄いものを複数枚で作製することにより生産効率の向上を図ることができる。また、コア材を複数枚で構成して作製した真空断熱パネルとして使用する場合、例えば冷蔵庫に挿入して発泡ウレタンを注入しても冷蔵庫の外箱に凹凸ができないようにすることができる。更には、アウトガスの発生が少なく、且つ断熱性能が優れた真空断熱材用コア材及び真空断熱パネルを作製することができる。

本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。
真空断熱パネルが採用される製品は、家庭用冷蔵庫、フリーザー、業務用ショーケースなどの冷却貯蔵庫のうち、家庭用冷蔵庫である。
断熱材として使用される真空断熱パネルのコア材の製造方法について、説明する。
先ず、アウトガスが発生するコア材では、真空引きして封止した後に真空度を破壊するので断熱効果が薄れるものである。
本実施例のコア材は、紙を製造する方法と同じ方法（抄造法）にて製造される。また、その素材はアウトガスが発生しないグラスウールを採用している。
これは、初めに、ガラスビーズを溶融させて、短く（１ミリメートル程度）且つ短径（１乃至３ミクロン）のグラスウールを作製する。この作製されたグラスウールは、綿状を呈して向きが区々なものである。

そして、このグラスウールをばらばらにして、なるべく寝かせて同一方向とすべく、常温下でこのグラスウールとシリカ等の無機質のバインダーと溶媒（水）とを混合し（開繊）、この混合液をコンベアを所定速度で回転させながら濾布から成るコンベアベルト上に抽出する。

そして、前記濾布の下方で移動させながら吸引装置（図示せず）により吸水して徐々に水分を除去して、密度を１００ｋｇ／ｍ3〜１６０ｋｇ／ｍ3とする。更に、このコンベアと巻取り装置（図示せず）との間の工程で、以下の理由により乾燥装置（図示せず）により乾燥させる。
即ち、乾燥させない状態では、コア材中に未だ相当の水分が残存しており、このコア材を袋に収納して真空断熱パネルを作製させる直前に乾燥させる時間が長くなるからであり、また残存する水分がアウトガスとなるからである。

このように作製された一定幅（例えば、４６０ｍｍ）を有する帯状のコア材料を、一定長さ（例えば、１２００ｍｍ）に裁断する。
そして、図１に示すように、更に前記濾布面側よりも表面側の方が凹凸が大きいので、この裁断された、例えば２枚のコア材１を、前記濾布面側が外側となるように重合させた状態で、例えば３０ミリメートル程度の幅を有するアウトガスが出ない結束帯２で短手方向及び／又は長手方向を固定する。
このように、凹凸が小さい前記濾布面側が外側となるように重合させた状態で結束帯２で固定するようにしたのは、後に真空断熱パネルを作成して冷蔵庫の外箱の内面に取付けて断熱材を発泡充填した際に、凹凸が大きいと、外箱に凹凸ができて見栄えが悪くなるからである。

この結束帯２はＰＰ（ポリプロピレン）や、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）などの合成樹脂材料で作成されたもので、この結束帯２を前述の如く２枚前記濾布面側を重合させた状態のコア材１に巻回した状態で、その端部近傍を熱シールにより接着する。

これにより、２枚のコア材１が互いにズレが無く一致した状態で固定されるが、このように２枚のコア材１を使用して所定の厚さのものとする理由は、１枚のコア材で同様な厚さのものを作製しようとすると、片面の凸凹が大きくなることと、その製造時間が厚さに応じた時間（2倍）では収まらず、所望の密度を得るのに前記吸引装置による吸水時間がより長くなるので、前記コンベアの回転をより遅くしなければならず、生産効率が悪くなるからである。従って、同様な厚さのものを作製する場合には、薄いものを複数枚とした方が生産効率が良好である。仮に、複数枚、例えば３枚で構成する場合には、両外側に位置するコア材が凹凸が小さい前記濾布面側が外側となるように、重合させた状態で結束帯２で固定する。

なお、接着剤からアウトガスが少量でるが、複数枚のコア材を固定するのに、セロハンテープやガムテープなどの接着テープで結束してもよく、同様に接着剤や両面接着剤付きテープにより接着させてもよく、更にはＰＰ（ポリプロピレン）や、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）などの熱シュリンクする合成樹脂材料で作成された網状の袋に挿入した上で熱を加えてシュリンクさせて固定してもよい。

次に、この２枚重ねのコア材１を１００〜１２０℃の温度下で、例えば６０分程度、アウトガスが発生しないように吸湿したその表面を乾燥させる。
図２の如く、この２枚重ねでの厚みが２０ｍｍで、前記結束帯２により固定されたコア材１１を、三方をヒートシールした平面視矩形の袋（容器）３の中に開口せる一方から入れる。そして、これを真空槽（図示せず）内に入れて真空引きし、真空度を１３．３Ｐａ〜１．３３Ｐａ（０．１〜０．０１Ｔｏｒｒ）とし、開口されている残りの一方をヒートシールして封止することにより密封し、厚さが、例えば１６ミリメートル程度の真空断熱パネル４が形成される。

前記袋３としては、ガスバリア性（ガス遮断性の高い）を有し、ヒートシール可能で、前記コア材１を収納して内部を真空に維持できるものであれば、どのようなものでも用いることができるが、例えばナイロン、アルミ蒸着ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）、アルミ箔及び高密度ポリエチレンの４層構造からなるガスバリアフィルムを用いた袋が好ましく用いられる。

この真空断熱パネル４を形成する場合、図２に示すように、２枚のコア材１の両面、即ち表面及び裏面の周縁部５を端部から１０ミリメートル程度の範囲でプレスすることによってこの周縁部以外の部分より薄くしている。

従って、例えば段差を有するようにか、又は、外端部に向けて薄くなるように斜めにすることにより、前述の真空引きの際に真空断熱パネル４の表面周縁部に袋３の余剰部分が重合して盛り上がったシワが発生しなくなる。
即ち、図６に示す従来のように、２枚のコア材１の表面周縁部を一部プレス又は切除しない場合には、真空引きの際に初めに袋３と２枚のコア材１との空間部が吸気され、更にこの２枚のコア材１中の空気が吸引されるため、このコア材１の表面周縁部の袋の余剰部分が重合して盛り上がってシワ６が発生したり、コア材を前記真空槽（図示せず）から出したときに大気圧がかかり、コア材１の表面周縁端部がコア材１方向に押されて、袋３の余剰部分が重合して盛り上がってシワ６が発生するが、本実施形態によれば、この発生を抑制できる。

仮に、盛り上がったシワ６が発生すると、後に詳述するが、この真空断熱パネル４を冷蔵庫の外箱の内側に接触させて取付けて、この外箱と内箱との間に発泡ポリウレタンを充填させて断熱材を形成する際に、このシワ６により外箱に凹凸ができ、見栄えの悪いものとなるが、本実施形態によれば、このような事態を回避できる。

このようにして、前述の如く、断熱効果が高いものを作製する必要から、真空引きすることにより密度が１８０〜４００ｋｇ／ｍ3程度の真空断熱パネル４を作製できるが、密度が高いものを作製するには多くのグラスウールが必要となりコスト高となるものであるから、コストなどを考慮して２００ｋｇ／ｍ3程度のものが望ましい。

なお、２枚のコア材１を結束帯２にて固定する前に、各コア材１の少なくとも一面周縁部５をプレスしてもよいが、特にプレスする場合には２枚のコア材１を結束帯２にて固定した状態で行うのが一度のプレスで済むため生産効率が良いため、固定後が望ましい。

次に、このように作成された真空断熱パネル４を冷蔵庫１０に用いることを、図３〜図５に基づき説明する。
先ず、冷蔵庫１０は、冷蔵庫本体１４と、この冷蔵庫本体１４の前面開口を開閉自在に閉塞する断熱扉１５とで構成される。冷蔵庫本体１４は、鋼板製の外箱１１と合成樹脂材料で形成される内箱１２及び両箱１１、１２間に充填される断熱材１３とから構成される。

そして、真空断熱パネル４を外箱１１の内面に取り付けて、両箱１１、１２間に発泡ポリウレタン１６を充填して断熱材１３を形成するが、この断熱材１３は、熱伝導率が低い（断熱性能が高い）真空断熱パネル４を用いることにより、熱の漏洩を低く抑えることができ、冷蔵庫１０において断熱材１３の肉厚を薄くすることができるものである。

先ず、図４に示すように、所定の大きさに作成された真空断熱パネル４の一面に厚さ０．５〜１．５ミリメートルの弾性を有する両面接着剤付きテープ１７を貼り付けて、両面接着剤付きテープ１７によりこの真空断熱パネル４を厚さ０．４〜０．６ｍｍの前記外箱１１の内面に貼り付けて固定する。

前述のように、コア材は凸凹の多い面を内側に合わせているので、コア材の両面の凸凹は小さい。しかしながら、少ないながらも凸凹があり、ここにラミネートフィルムが真空引きにより固着されたようになり、強度がある。
両面接着剤付きテープ１７の厚さを０．５〜１．５ミリメートルとするとその弾性によりコア材１（真空断熱パネル４）の凹凸を十分に吸収することができる。この厚みを、１．５ミリメートル超とすると弾性が無くなり却って剛性により外箱１１を部分的に押圧して凹凸を発生させることとなり、また０．５ミリメートル未満であると真空断熱パネル４の凹凸を弾性で吸収できずこの凹凸の影響を受けて、断熱材の発泡充填後に外箱１１に凹凸が形成され、見栄えが悪くなるものである。

なお、両面接着剤付きテープ１７は、弾性を有する、例えば発泡ポリエチレン又は軟質ポリウレタンフォームなどで作製されたものの両側に接着剤層を有するものであり、その弾性により真空断熱パネル４の凹凸を吸収できるものであればよい。

従って、この両面接着剤付きテープ１７に代えて弾性のある発泡性ホットメルトを外箱１１の内面に塗布しておいて、真空断熱パネル４を貼り付けて固定してよい。これにより、両面接着剤付きテープ１７と同様に、その弾性力で真空断熱パネル４の凹凸を吸収できるものである。

図２の如く、作成された真空断熱パネル４において、コア材１の収納前の袋３における開口部を除く三辺の重合シール部３Ａは１２ミリメートルであり、袋３はもともと大きく作製してあるためにコア材１を袋３に挿入して真空引きした際に余剰部分も重合されて耳部分は１２ミリメートルより長くなる。しかも、真空引きされた際に、開口部及びこの開口部に対向する辺以外の他の対向する辺のいずれかの側にコア材１が片寄って作製されることとなる。

そして、先ず開口部に対向する辺における耳部分３Ｂ（シール後の）は７０〜８０ミリメートルあるので、この耳部分３Ｂを真空断熱パネル本体側に折り返して接着テープ等により固定しておき、次に前述の如く他の対向する辺における片寄って長くなった耳部分３Ｃも同様に折り返して接着テープ等により固定し、図５に示すように、冷蔵庫本体１４の前面開口部を下向きにした状態において両側壁内に前記片寄って長くなった耳部分３Ｃ（折り返されている）を下にして、この折り返し部分である耳部分３Ｃが発泡が開始する位置の近傍となるように両面接着剤付きテープ１７により前記外箱１１に前記真空断熱パネル４を取付けて現場発泡により断熱材１３を形成する。

即ち、発泡液が注入されると発泡液は下に溜まり、ここから発泡し始める。この発泡時の圧力により、耳部分が影響をうける。このため、真空断熱パネル４の下部の耳部分３Ｃを折り返して真空断熱パネル本体に固定していないと、外箱側か内箱側かのいずれにこの耳部分３Ｃが曲るかわからず、仮に発泡圧により内箱側に曲ると内箱１２に接触した状態で断熱材１３が形成されるとヒートブリッジ現象が生ずることとなるので、前述の如く、前記片寄って長くなった耳部分３Ｃ（折り返されている）を下にしてこの折り返し部分である耳部分３Ｃが発泡が開始する位置の近傍となるように、且つ折り返し部分が内側に位置するようしている。折り返し部分が内側となるようにしたのは、外側、即ち外箱１１側に折り返すと、耳部分３Ｃが外箱１１を押圧して外箱１１に凹凸が形成され、見栄えが悪くなるからである。

なお、上に位置することとな且つ折り返し部分が内側に位置するように両面接着剤付きった片寄って短くなった耳部分３Ｄは折り返さない。折り返すと、それだけ工程数が増加することになり、折り返さなくとも、耳部分の延びる方向と発泡圧の方向がほぼ同じであるので曲がる恐れが少ない。また、発泡終了端部に近いので発泡圧も弱くて強く押圧することもなく、発泡圧により内箱側に曲らないものであるからヒートブリッジ現象が生じないと考えられるからである。

従って、前記片寄って長くなった耳部分３Ｃ（折り返されている）を下にして両面接着剤付きテープ１７により前記外箱１１に前記真空断熱パネル４を取付けるから、外箱１１の背壁に開口された注入口１８を介して発泡液を注入することにより断熱材１３を形成する際に、袋３の一部が内箱１２に接触することがないからヒートブリッジ現象が起こらず、冷蔵庫の使用時に、耳部分を介して外気の熱が内箱１２に熱伝導することが防止され、断熱効果が薄れることがない。

なお、本実施形態では、真空断熱パネルを冷蔵庫本体に使用したが、これに限らず、前記内箱１２の前面開口を開閉自在に閉塞する断熱扉１５に使用してもよい。

以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

コア材を結束帯で固定した状態の斜視図を示す。 袋にコア材を収納して真空断熱パネルを作製する工程を示す図である。 冷蔵庫の一部縦断面図を示す。 外箱の内面に真空断熱パネルを取付ける前の状態を示す図である。 冷蔵庫本体を前面開口部を下向きにした状態の現場発泡前の縦断正面図を示す。 従来の真空断熱パネルの縦断面図である。

符号の説明

１ コア材
２ 結束帯
３ 袋
４ 真空断熱パネル

Claims (1)

1. コア材を複数枚、凹凸の少ない面を外側にして重合した状態で、アウトガスが出ないポリプロピレン又はポリエチレン・テレフタレートで作製された結束帯でこの複数枚のコア材を巻回して、この結束帯の端部近傍を熱シールにより接着して固定したことを特徴とする真空断熱材用コア材。

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