JP4997198B2 - 真空断熱材およびそれを用いた断熱箱体並びに冷蔵庫 - Google Patents
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Description
有機繊維集合体からなる芯材と、ガス及び/又は水蒸気を吸着する吸着剤と、前記芯材および前記吸着剤を収納するガスバリア性の外被材と、を備えて前記外被材の内部を真空封止した真空断熱材であって、前記芯材は、アモルファスからなる非晶質素材を溶融紡糸で直接形成した長繊維ウェブを有する構成とする。また、前記真空断熱材において、前記アモルファスからなる非晶質素材は、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミドの樹脂の少なくとも1種からなるものである。さらに、前記非晶質素材は、熱可塑性樹脂であってメルトブローンおよび/またはスパンボンドの溶融紡糸により形成するものである。さらに、前記芯材の長繊維ウェブは、その平均繊維径が4μm〜20μmであってその密度が150〜300(kg/m3)であるものである。
本実施形態の平板形状の真空断熱材は、以下のように作製した。非晶質素材として、汎用のポリスチレン樹脂(PSジャパン、商品名:PSJ−ポリスチレン、曲げ弾性率:約3000MPa)を用い、スパンボンド紡糸でポリスチレンを複数のノズル先端を通しながら、約290℃の温度で連続的に押出し、空気噴射で制御されたエジェクターから繊維をコレクター上に付着させて、略円形状の長繊維ウェブを形成した。その平均繊維径が約15.6μmで密度が約230(kg/m3)である。
上記の実施例1の非晶質素材の代りに、ポリエステル繊維集合体(平均繊維径:約16.5μm、密度:約180Kg/m3)を用いた比較例1(図5の8段目に表示)では、このポリエステル繊維集合体は吸湿性が高いために、水分除去(120℃/1h乾燥)の処理をした芯材を用い、ガスバリア性の外被材にガス吸着の吸着剤(モレキュラーシーブス13X)と共に入れ、真空包装機のロータリーポンプで10分、拡散ポンプで10分、真空チャンバー内に入れ、チャンバーの内部圧力が1.3Paになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールして真空封止により真空断熱材(大きさ:500mm×500mm×10mm)を作製した。
本実施形態の真空断熱材は、平均繊維径を4μmとした以外は全て実施例1と同様に作製した。熱伝導率を測定した結果、2.3(mW/m・K)を示した。また、この真空断熱材を60℃の恒温槽中に30日間放置後の熱伝導率を再測定した結果、3.9(mW/m・K)であった。
実施例1において、平均繊維径を2μmとした以外は全て実施例1と同様に作製した。熱伝導率を測定した結果、3.4(mW/m・K)を示した。また、比較例の真空断熱材を60℃の恒温槽中に30日間放置後の熱伝導率を再測定した結果、5.2(mW/m・K)であり、実施例1及び実施例2と比較すると、初期及び60℃30日後の熱伝導率が高めになった。
本実施形態の曲げ形状の真空断熱材は、以下のように作製した。冷蔵庫のトレー等からリサイクル材にした非晶質素材のポリスチレン樹脂(曲げ弾性率:約3200MPa)をメルトブローン紡糸でポリスチレンをノズル先端から通しながら約290℃の温度で連続的に押出し、空気の噴射で繊維を延伸して、コレクター上に付着させた略Y形状の長繊維ウェブを形成した。平均繊維径は約8.0μmで密度が約150(kg/m3)である。
上記の実施例1の非晶質素材の代りに、ポリエステル繊維集合体(平均繊維径:約17.2μm、密度:約210(kg/m3))を用いた比較例3(図5の10段目に表示)では、このポリエステル繊維集合体は吸湿性が高いために、水分除去(120℃/1h乾燥)の処理をした芯材を用い、ガスバリア性の外被材にガス吸着の吸着剤(疎水性ゼオライトHiSiv−3000)と共に入れて、真空包装機のロータリーポンプで10分、拡散ポンプで10分、真空チャンバー内に入れ、チャンバーの内部圧力が1.3Paになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールで真空封止して、真空断熱材(大きさ:500mm×500mm×10mm)を得た。
本実施形態の平板形状の真空断熱材は以下のように作製した。非晶質素材のポリカーボネート(メーカー:帝人化成、商品名:パンライト、曲げ弾性率:約2800MPa等)を用い、スパンボンド紡糸で形成した略円形状の平均繊維径が約20μmの長繊維ウェブを芯材に用いた。密度は約300(kg/m3)である。まず、薄いポリエチレン等の内袋を用いて、スパンボンド紡糸で形成した長繊維ウェブをガス吸着の吸着剤(モレキュラーシーブス13X)と共に入れて仮真空封止後、さらに、ガスバリア性の外被材に挿入して内袋を開封後、直ちに真空包装機のロータリーポンプで10分、拡散ポンプで10分、真空チャンバー内に入れチャンバーの内部圧力が1.3Paになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールにより真空封止して真空断熱材(大きさ:500mm×500mm×10mm)を作製した。
本実施形態の曲げ形状の真空断熱材は、以下のように作製した。非晶質素材のポリメチルメタクリレート(メーカー:旭化成、商品名:デルペット、曲げ弾性率:約3200MPa等)をスパンボンド紡糸でノズル先端から通しながら約260℃の温度で連続的に押出し、空気の噴射で繊維を延伸して、コレクター上に付着させた略Y形状の長繊維ウェブを形成した。平均繊維径は約17.8μmで密度が約250(kg/m3)である。
本実施形態の平板形状の真空断熱材は、以下のように作製した。非晶質素材のポリフェニレンエーテル(メーカー:旭化成工業、商品名:ザイロン、曲げ弾性率:約2450MPa等)をメルトブローン紡糸により、ノズル先端を通しながら約350℃の温度で連続的に押出し、空気噴射で制御されたエジェクターから繊維をコレクター上に付着させて、略円形状の平均繊維径が約9.5μmの長繊維ウェブを用いた。芯材の密度は約180(kg/m3)である。
本実施形態の平板形状の真空断熱材は、以下のように作製した。非晶質素材のポリエーテルイミド(メーカー:日本ジーイープラスチックス、商品名:ウルテム、曲げ弾性率:約3300MPa等)をスパンボンド紡糸により、複数のノズル先端を通しながら約350℃の温度で連続的に押出し、空気噴射で制御されたエジェクターから繊維をコレクター上に付着させて、略円形状の平均繊維径が約14.2μmの長繊維ウェブを用いた。芯材の密度は約220(kg/m3)である。
本実施形態の実施例8は、図4に示すように、本実施形態に係る真空断熱材を冷蔵庫に用いた例である。図4は本発明の実施形態に係る真空断熱材を冷蔵庫に適用した構成例を示すである。冷蔵庫は、真空断熱材およびその他の断熱材により断熱されている。冷蔵庫10において、外気温との温度差が特に大きいのは、コンプレッサー周辺部と、冷蔵庫背面の内箱11の外面側である。これらの部位に本実施例の真空断熱材1を使用することが有効である。真空断熱材1には非晶質素材の長繊維芯材を設け、変形部と平面部を組み合わせて作製したものを用いた。
本実施形態の実施例9は、真空断熱材をダブルスキン構造材の車両の断熱材として使用する例である。ダブルスキン構造を有する車両においては、軽量化と耐圧性向上を図るため、その側面および屋根構造体が曲面を有する構造となっており、従来の真空断熱材では貼り付けが困難である。また、貼り付けると外被材に歪みが生じ、内部の真空度が低下して断熱性能が劣る。
本実施形態の実施例10は、真空断熱材を自動販売機の断熱材として使用する例である。自動販売機においても省エネ化と空間容積向上を図るため、その側面に平板形状真空断熱材を有し、その下面に曲げ形状真空断熱材を有する構造となっており、従来の真空断熱材では曲げ難く、無理に曲げると外被材に歪みが生じ、内部の真空度が低下して断熱性能が悪化する。
上記の実施例の非晶質素材の代りに、極細繊維で平均繊維径が4.1μmのグラスウール集合体(密度:250(kg/m3))を用いた比較例4(図5の11段目に表示)では、このグラスウール集合体は吸湿性が高いために、水分除去(約300℃/1h乾燥)の処理をした芯材を用い、ガスバリア性の外被材にガス吸着の吸着剤4(モレキュラーシーブス13X)と共に入れ、真空包装機のロータリーポンプで10分、拡散ポンプで10分、真空チャンバー内に入れ、チャンバーの内部圧力が1.3Paになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールして真空封止により真空断熱材(大きさ:500mm×500mm×10mm)を作製した。
上記の実施例の非晶質素材の代りに、ポリプロピレン繊維集合体(平均繊維径:16.5μm、密度:180(kg/m3))の芯材を用い、ガスバリア性の外被材にガス吸着の吸着剤4(モレキュラーシーブス13X)と共に入れ、真空包装機のロータリーポンプで10分、拡散ポンプで10分、真空チャンバー内に入れチャンバーの内部圧力が1.3Paになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールで真空封止により真空断熱材(大きさ:500mm×500mm×10mm)を作製した。
2 外被材
3 非晶質素材の長繊維芯材
3’ 芯材曲げ部
4 吸着剤
5 グラスウール又はポリエステル繊維
6 従来真空断熱材
7 断熱箱体
8 硬質ポリウレタンフォーム
9 箱体
10 冷蔵庫
11 冷蔵庫内箱
12 冷蔵庫外箱
Claims (8)
- 有機繊維集合体からなる芯材と、ガス及び/又は水蒸気を吸着する吸着剤と、前記芯材および前記吸着剤を収納するガスバリア性の外被材と、を備えて前記外被材の内部を真空封止した真空断熱材であって、
前記芯材は、アモルファスからなる非晶質素材を溶融紡糸で直接形成した長繊維ウェブを有する
ことを特徴とする真空断熱材。 - 請求項1において、
前記アモルファスからなる非晶質素材は、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミドの樹脂の少なくとも1種からなることを特徴とする真空断熱材。 - 請求項1または2において、
前記非晶質素材は、熱可塑性樹脂であってメルトブローンおよび/またはスパンボンドの溶融紡糸により形成することを特徴とする真空断熱材。 - 請求項1、2または3において、
前記芯材の長繊維ウェブは、その平均繊維径が4μm〜20μmであってその密度が150〜300(kg/m3)であることを特徴とする真空断熱材。 - 請求項1ないし4のいずれか1つの請求項において、
前記芯材の長繊維ウェブを内部に収納する内袋をさらに備え、
前記内袋を収納した前記外被材における前記内袋を含む内部を減圧し密封してなる
ことを特徴とする真空断熱材。 - 外箱と内箱とで形成される空間に、真空断熱材を設けるとともに発泡断熱材を充填した断熱箱体であって、
前記真空断熱材は、アモルファスからなる非晶質素材を溶融紡糸で直接形成した長繊維ウェブを有する芯材と、ガス及び/又は水蒸気を吸着する吸着剤と、前記芯材および前記吸着剤を内包し内部を減圧して封止したガスバリア性の外被材と、を有する
ことを特徴とする断熱箱体。 - 外箱と内箱とで形成される空間に、真空断熱材を設けるとともに発泡断熱材を充填した断熱箱体を備えた冷蔵庫において、
前記真空断熱材は、アモルファスからなる非晶質素材を溶融紡糸で直接形成した長繊維ウェブを有する芯材と、ガス及び/又は水蒸気を吸着する吸着剤と、前記芯材および前記吸着剤を内包し内部を減圧して封止したガスバリア性の外被材と、を有し、
前記外箱上または前記内箱上に前記発泡断熱材と当接して前記真空断熱材を設置する
ことを特徴とする冷蔵庫。 - 請求項7において、
前記外箱または前記内箱の2つの面が交差する角部に前記真空断熱材を折り曲げて設置することを特徴とする冷蔵庫。
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