JP4752422B2

JP4752422B2 - 真空断熱体の製造方法

Info

Publication number: JP4752422B2
Application number: JP2005277764A
Authority: JP
Inventors: 一登上門
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2025-09-26
Also published as: CN101223397B; JP2007085510A; CN101223397A

Description

本発明は、断熱を必要とするもの、例えば冷蔵庫、保温保冷容器、自動販売機、電気湯沸かし器、自動車、鉄道車両、及び住宅等の断熱体として使用可能な真空断熱体に関するものである。

近年、地球温暖化防止の観点から省エネルギーが強く望まれており、家庭用電化製品についても省エネルギー化は緊急の課題となっている。特に、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機等の保温保冷機器では熱を効率的に利用するという観点から、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。

一般的な断熱材として、グラスウールなどの繊維材やウレタンフォームなどの発泡体が用いられている。しかし、これらの断熱材の断熱性能を向上するためには断熱材の厚さを増す必要があり、断熱材を充填できる空間に制限があって省スペースや空間の有効利用が必要な場合には適用することができない。

そこで、高性能な断熱材として、真空断熱体が提案されている。これは、スペーサの役割を持つ芯材を、ガスバリア性を有する外被材中に挿入し内部を減圧にして封止した断熱体である。

真空断熱体内部の真空度を上げることにより、高性能な断熱性能を得ることができるが、真空断熱体内部に存在する気体には大きく分けて次の３つがある。

一番目は、真空断熱体作製時、排気できずに残存する気体、二番目は、減圧封止後、芯材や外被材から発生する気体（芯材や外被材に吸着している気体や、芯材の未反応成分が反応することによって発生する反応ガス等）、三番目は、外被材を通過して外部から侵入してくる気体である。

これらの気体を吸着するため、吸着材を真空断熱体に充填する方法が考案されている。

例えば、真空断熱体内の気体を、Ｂａ−Ｌｉ合金を用いて吸着するものがある（例えば、特許文献１参照）。真空断熱体内の吸着材が吸着すべき気体のうち、吸着困難な気体の一つが窒素である。これは、窒素分子が約９４０ｋＪ／ｍｏｌという大きい結合エネルギーを有する非極性分子であるから、活性化させるのが困難なためである。しかし、Ｂａ−Ｌｉ合金により窒素を吸着可能とし、真空断熱体内部の真空度を維持するのである。
特表平９−５１２０８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の上記従来の構成では、活性化のための熱処理を必要とせず、常温下でも窒素吸着可能であり、数分間は空気雰囲気で取扱い可能と記載されているが、工業的に真空断熱体を製造する条件では、取扱い上、より長い許容時間が望ましい。

つまり、窒素吸着能力の多くが空気と接触する製造プロセスで消耗することによって、真空断熱体の経時的な性能維持のための吸着能力が乏しくなり、性能劣化や性能ばらつきが大きくなるためである。

さらなる真空断熱体の高性能化が望まれている中で、真空断熱体内部の真空度維持を図るために、吸着材をより安定的に高効率に使いこなすことが大きな課題であった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、真空断熱体の製造プロセスにおいて、吸着材を大気中の空気に暴露させないことにより吸着能力の消耗を抑制し、真空断熱体の中で高い吸着能力を活かして、経時的に浸透してくる微量の窒素や酸素などの主要な空気成分を安定的に吸着、長期にわたって真空度を維持し、断熱性能の優れた真空断熱体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の真空断熱体の製造にあたっては、１気圧の非吸着性ガスと共に吸着材充填体の中にガス包装した空気成分吸着材を、多孔質芯材と共に外被容器の内部に配設して減圧し、前記減圧により前記１気圧の非吸着ガスとの圧力差で膨らんだ前記吸着材充填体の一部を破裂させて形成した開口部を通じて、前記吸着材充填体の中の非吸着性ガスも真空排気した後、前記外被容器を密閉封止するものである。

この製造方法によっては、空気成分吸着材は、非吸着性ガスとガス包装されており、かつ真空雰囲気下で破裂させて多孔質芯材と真空包装するため、大気中の空気との接触は製造プロセスでは起こらず吸着材の劣化はない。

よって、真空断熱体の製造時間の長短にかかわらず、問題なく使用可能である。このため、空気雰囲気での暴露による吸着性能バラツキはなくなり、安定的に製造でき、長期信頼性も問題のない真空断熱体が得られるのである。

本発明の真空断熱体は、高い断熱性能を安定的に実現し、長期信頼性を確保することが可能であり、地球温暖化などの環境問題解決に著しい効果を発揮することができる。

請求項１に記載の真空断熱体の製造方法の発明は、１気圧の非吸着性ガスと共に吸着材充填体の中にガス包装した空気成分吸着材を、多孔質芯材と共に外被容器の内部に配設して減圧し、前記減圧により前記１気圧の非吸着ガスとの圧力差で膨らんだ前記吸着材充填体の一部を破裂させて形成した開口部を通じて、前記吸着材充填体の中の非吸着性ガスも真空排気した後、前記外被容器を密閉封止するものであり、空気成分吸着材は、非吸着性ガスとガス包装されており、かつ真空雰囲気下で破裂させて多孔質芯材と真空包装するため、大気中の空気との接触は製造プロセスでは起こらず吸着材の劣化はない。

よって、真空断熱体の製造時間が長短にかかわらず、問題なく使用可能である。このため、空気雰囲気での暴露による吸着性能バラツキはなくなり、安定的に製造でき、長期信頼性も問題のない真空断熱体が得られるのである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の真空断熱体の製造方法での真空排気前の真空包装機内部を示す断面図であり、図２は、真空排気中の断面図、図３は、真空排気が終了直前時点での断面図、図４は、真空包装後の真空断熱体の断面図である。

図１に示すように、ラミネートフィルムからなる外被容器１は、多孔質芯材２を内包し覆っている。空気成分吸着材３は、Ｂａ−Ｌｉ合金（ＳＡＥＳ社製コンボゲッター）や銅イオン交換したＺＳＭ−５型ゼオライトから成り、少なくとも窒素を吸着する。

また、１３．５Ｎ／１５ｍｍ幅のヒートシール強度を有するトーセロ（株）製のイージーオ
ープンフィルムからなる吸着材充填体４にアルゴンガスなどの非吸着性ガス５と共にガス充填包装している。このときの充填されている非吸着性ガス５の圧力は、常圧の１気圧である。

真空包装機６は、減圧チャンバー７と真空ポンプ８と、所定の真空排気が行なわれた後、熱溶着を行なうヒートシール機９から成っている。

図２において、真空包装機６が稼動し、減圧チャンバー７内が５００Ｐａまで真空引きされると、吸着材充填体４は、内包されている１気圧の非吸着ガス５との圧力差により、風船状に大きく破裂するまで膨らむ。

図３において、吸着材充填体４は、１３．５Ｎ／１５ｍｍ幅のヒートシール強度を有するトーセロ（株）製のイージーオープンフィルムからなるため、熱溶着層で容易に破裂して開
口部１０を形成し、非吸着性ガス９は開口部１０を通して、減圧チャンバー７内に排気される。その後、減圧チャンバー７内の真空度が所定の１０Ｐａになった時点で、ヒートシール機９で外被容器１を熱溶着し、図４の真空断熱体１１を得た。

以上のように、本実施の形態による真空断熱体の製造方法では、空気成分吸着材３は、真空雰囲気下で破裂させて真空包装するため、空気との接触は製造プロセスでは極めて微量であり、製造時間が長くかかっても劣化はなく、問題なく使用可能である。このため、空気雰囲気で暴露させる時間による吸着性能バラツキはなくなり、安定的に製造でき、長期信頼性も問題がない効果が得られるのである。

この結果、長期にわたっての高断熱性能を活かして、省エネルギーとして地球環境保護に寄与することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２の真空断熱体について説明するが、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図４において、真空断熱体１１は、外被容器１と多孔質芯材２と空気成分吸着材３からなり、空気成分吸着材３は、吸着材充填体４の開口部１０を通じて、多孔質芯材２を含む真空断熱体１１の内部と真空空間でつながっている。

これによって、多孔質芯材２に残る残留微量空気や外部から浸透してくる微量空気は多孔質芯材２と真空空間でつながっている空気成分吸着材３で吸着固定化でき、内部圧力を所定以下に真空度に維持できるのである。

経時特性を評価するために、促進テストとして８０℃で３ヶ月間、空気中に真空断熱体１１を静置しても、熱伝導率の変化は１〜２％であり、問題なく性能維持が図れることが明らかとなった。

以上のように、本実施の形態では、優れた真空断熱体の性能をばらつきなく安定的に長期にわたって、実現することが可能である。

以上のように、本発明にかかる真空断熱体は、高い断熱性能があり、かつ信頼性の高いものであり、保冷保温分野で広く適用することができる。

本発明の実施の形態１における真空断熱体の製造方法での真空排気前の断面図本発明の実施の形態１における真空断熱体の製造方法での真空排気中の断面図本発明の実施の形態１における真空断熱体の製造方法での真空排気終了直前の断面図本発明の実施の形態２における真空断熱体の断面図

符号の説明

１外被容器
２多孔質芯材
３空気成分吸着材
４吸着材充填体
５非吸着性ガス
１０開口部
１１真空断熱体

Claims

１気圧の非吸着性ガスと共に吸着材充填体の中にガス包装した空気成分吸着材を、多孔質芯材と共に外被容器の内部に配設して減圧し、前記減圧により前記１気圧の非吸着ガスとの圧力差で膨らんだ前記吸着材充填体の一部を破裂させて形成した開口部を通じて、前記吸着材充填体の中の非吸着性ガスも真空排気した後、前記外被容器を密閉封止する真空断熱体の製造方法。