JP5198167B2 - Vacuum insulation box - Google Patents

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本発明は、断熱・保温を必要とするもの、例えば冷蔵庫・保温保冷外被材、自動販売機、電気湯沸かし器、車両等の断熱材として使用可能な真空断熱箱体に関するものである。   The present invention relates to a vacuum heat insulating box that can be used as a heat insulating material such as a refrigerator, a heat insulating cold jacket material, a vending machine, an electric water heater, a vehicle, etc.

近年、地球環境問題である温暖化を防止することの重要性から、省エネルギー化が望まれており、民生用機器に対しても省エネルギーの推進が行われている。   In recent years, energy saving is desired because of the importance of preventing global warming, which is a global environmental problem, and energy saving is also promoted for consumer devices.

例えば、自動車のエンジンの循環系に組み込まれる保温貯液容器では、昇温冷却水を保温し、有効活用することで、エンジン動作初期からの燃焼効率を確保できる。また、ジャーポット等の保温容器においては、保温性能をあげることで、省エネルギーに貢献する。冷蔵庫や自動販売機などの保冷用途では熱の進入を遮断し、冷凍システムの稼働率を下げることで、省エネルギーに寄与する。以上のような観点から、高性能な断熱材が求められている。   For example, in a heat-reserving liquid storage container incorporated in the circulation system of an automobile engine, combustion efficiency from the initial stage of engine operation can be secured by keeping warm and effective use of heated and cooled water. In addition, in a heat retaining container such as a jar pot, it contributes to energy saving by increasing the heat retaining performance. In cold storage applications such as refrigerators and vending machines, it will contribute to energy conservation by blocking heat entry and lowering the operating rate of the refrigeration system. From the above viewpoint, a high-performance heat insulating material is required.

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。   As general heat insulating materials, fiber materials such as glass wool and foams such as urethane foam are used. However, in order to improve the heat insulation performance of these heat insulating materials, it is necessary to increase the thickness of the heat insulating material, and there is a limit to the space that can be filled with the heat insulating material, so when space saving and effective use of the space are necessary It cannot be applied.

そこで、高性能な断熱材として、真空断熱材が提案されている。   Therefore, vacuum heat insulating materials have been proposed as high performance heat insulating materials.

真空断熱材は、発泡樹脂や繊維材、無機粉末等を芯材として外被材内に入れた断熱材で、断熱材内部を真空に保つことにより気体の熱伝導率を著しく低下させたものであり、その断熱性能を長期に渡って維持するためには、断熱材内部を真空に保ち続ける必要がある。   A vacuum heat insulating material is a heat insulating material in which a foamed resin, fiber material, inorganic powder, etc. is used as a core material and is put in a jacket material, and the heat conductivity of gas is remarkably lowered by keeping the inside of the heat insulating material in a vacuum. In order to maintain the heat insulation performance over a long period of time, it is necessary to keep the inside of the heat insulating material in a vacuum.

空気が介在して熱伝導が行われる場合、断熱性能に影響を及ぼす物性として、気体の平均自由行程がある。気体の平均自由行程とは、空気を構成する分子の一つが別の分子と衝突するまでに進む距離のことであり、平均自由行程よりも形成されている空隙が大きい場合は、空隙内において分子同士が衝突し、気体による熱伝導が生じるため、熱伝導率は大きくなる。   In the case where heat conduction is performed through the presence of air, there is a mean free path of gas as a physical property that affects the heat insulation performance. The mean free path of a gas is the distance traveled until one of the molecules that make up the air collides with another molecule. If the void formed is larger than the mean free path, the molecules in the gap Since they collide with each other and heat conduction by gas occurs, the heat conductivity increases.

真空断熱材の断熱原理は、熱を伝える空気をできる限り排除し、気体による熱伝導を低減することである。   The heat insulation principle of the vacuum heat insulating material is to eliminate heat conducting air as much as possible and reduce heat conduction by gas.

従って、真空断熱体の性能を長期間維持するためには、初期の内部圧力をより低圧とする必要がある。しかしながら、工業的レベルで高真空にすることは困難であり、実用的に達成可能な真空度は13Pa程度までである。   Therefore, in order to maintain the performance of the vacuum insulator for a long period of time, the initial internal pressure needs to be lower. However, it is difficult to achieve a high vacuum at an industrial level, and the degree of vacuum that can be achieved practically is up to about 13 Pa.

一方で、芯材の種類が異なると、空隙間距離が変わり、内部圧力が同じでも気体同士の衝突回数が変わり、熱伝導が異なってくる。空隙距離が小さいほど、同じ内部圧力でも気体同士の衝突回数は減少し、それに伴い気体による熱伝導が小さくなる。つまり、空隙間距離が小さい芯材を用いるほど、内部圧力が何らかの影響で上昇しても、気体の熱伝導による熱伝導率の上昇は少なく、断熱性能の低下も少ない。   On the other hand, when the type of the core material is different, the air gap distance is changed, and even when the internal pressure is the same, the number of collisions between the gases is changed and the heat conduction is different. The smaller the gap distance, the smaller the number of collisions between the gases even at the same internal pressure, and the smaller the heat conduction by the gas. That is, as the core material having a smaller air gap distance is used, even if the internal pressure increases due to some influence, the increase in thermal conductivity due to the heat conduction of the gas is less and the heat insulation performance is less decreased.

真空断熱材全体の断熱性能は芯材等の固体による熱伝導も加わるため、一概に空隙距離が小さいものほど断熱性能が優れるとは限らないが、目的によって、使い分けをすることが可能である。   Since the heat insulation performance of the whole vacuum heat insulating material is also due to heat conduction by a solid such as a core material, the heat insulation performance is not necessarily superior as the gap distance is generally small, but can be properly used depending on the purpose.

真空断熱箱体も原理、構成は真空断熱材と同じであるが、一般的に真空断熱材が芯材を気体難透過性の外被材中に挿入し内部を減圧して封止するため、外被材は大気圧縮により、スペーサーの役割を持つ芯材の形状に沿った形で密着する。芯材の形状が凹凸や曲げ部などで複雑な場合、外被材中に芯材を挿入することが困難になり、挿入できても、外被材は成形追従性がなく、凹凸や曲げに追従して、減圧封止することは困難である。   The principle and configuration of the vacuum heat insulating box is the same as the vacuum heat insulating material, but in general, the vacuum heat insulating material inserts the core material into the gas permeable outer covering material and seals it by reducing the inside. The outer jacket material is brought into close contact with the shape of the core member serving as a spacer by atmospheric compression. If the shape of the core material is complicated due to unevenness or bending, it becomes difficult to insert the core material into the outer cover material. It is difficult to follow and seal under reduced pressure.

成形追従しなければ、芯材に形状を付与する意味がなく、外被材にシワが寄り、芯材と密着せず浮いてしまい、局所的に外被材に応力がかかりやすく、また、芯材と密着していない部分は、わずかな外力により破損しやすくなる。そのため、一般的な真空断熱材は平板状になっている。   If molding does not follow, there is no point in giving shape to the core material, wrinkles on the outer cover material, floating without adhering to the core material, local stress is easily applied to the outer cover material, and the core The portion not in close contact with the material is easily damaged by a slight external force. Therefore, a general vacuum heat insulating material has a flat plate shape.

ただし、緩やかな凹凸や曲げに対して追従性はあり、また、平板状に作成後、曲げたり、変形を加えたりも可能であるが、やはり、大きな変形を加えると、外被材に破損が生じる。   However, it has followability to gentle unevenness and bending, and it can be bent or deformed after it is made into a flat plate shape. Arise.

そのため、外被材をあらかじめ必要とする凹凸や曲げ、形状に成形し、大気圧縮により大きな変形をしない強度を有した気体難透過性を有する箱体に芯材を挿入し、減圧封止したものを真空断熱材と区別し、真空断熱箱体とする。この手法であれば、真空断熱材よりも複雑な凹凸や曲げ、箱体形状を有した真空断熱材(真空断熱箱体)を作製することができる。   Therefore, the jacket material is molded into the required irregularities, bends and shapes in advance, the core material is inserted into a gas-permeable low-permeability box with strength that does not cause significant deformation by atmospheric compression, and sealed under reduced pressure Is distinguished from a vacuum heat insulating material to form a vacuum heat insulating box. If it is this method, the vacuum heat insulating material (vacuum heat insulation box) which has the unevenness | corrugation and bending more complex than a vacuum heat insulating material, and a box shape can be produced.

また、真空断熱箱体と称しているが、必ずしも箱体形状である必要はなく、外被材が大気圧縮により大きな変形をしない強度を有し、中空二重壁構造を有していることを特徴とすればよく、大きさや形状を問わない。例えば、パイプ形状、平面板に凹凸を有する形状、ボトル形状、球状のようなものも含む。   In addition, it is called a vacuum heat insulation box, but it is not necessarily a box shape, the jacket material has a strength that does not greatly deform due to atmospheric compression, and has a hollow double wall structure. What is necessary is just a characteristic, and a magnitude | size and a shape do not ask | require. For example, a pipe shape, a shape having irregularities on a flat plate, a bottle shape, and a spherical shape are also included.

真空断熱箱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、真空断熱箱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。一つは、真空断熱箱体作製時、排気できずに残存する気体、他の一つは、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)、残りの一つは、外被材を通過して外部から侵入してくる気体である。   By increasing the degree of vacuum inside the vacuum heat insulation box, high performance heat insulation performance can be obtained, but the gas existing inside the vacuum heat insulation box is roughly divided into the following three types. One is the gas that cannot be evacuated when the vacuum heat insulation box is manufactured, and the other is the gas generated from the core material and the jacket material after being vacuum-sealed (adsorbed to the core material and the jacket material). The remaining gas is a gas that enters from the outside through the jacket material, and the other one is a reaction gas generated by the reaction of unreacted components of the core material.

真空断熱箱体の内部圧力が上昇する要因として、一つには長期的に見ると、樹脂材料で箱体が構成される場合、箱体部分及び熱溶着した樹脂層を透過して真空断熱箱体の内部に、外部から空気や水蒸気などの気体が徐々に侵入することで、真空度が低下し、断熱性能が悪化してしまう課題がある。金属性箱体の場合は、溶接不良やピンホールから空気成分が侵入し、断熱性能が悪化する恐れがある。   As a factor that increases the internal pressure of the vacuum heat insulation box, in the long run, when the box is made of resin material, the vacuum heat insulation box is transmitted through the box part and the thermally welded resin layer. When a gas such as air or water vapor gradually enters the body from the outside, there is a problem that the degree of vacuum decreases and the heat insulation performance deteriorates. In the case of a metallic box, there is a possibility that air components may intrude through poor welding or pinholes, and heat insulation performance may deteriorate.

また、真空断熱箱体は立体形状をしているため、一般的に固体熱伝導率が低く断熱性能が高い繊維状の芯材を中空二重壁内に、完全に充填することは難しく、部分的な充填になる。また、繊維状の芯材よりも断熱性能が若干劣る粉末状の芯材を用いる場合、充填は可能であるが、粉末芯材を必要な密度に充填することが容易ではなく、さらに充填後、排気抵抗が高く、真空排気をするために長時間必要になり、十分な減圧ができない問題がある。   In addition, since the vacuum heat insulation box has a three-dimensional shape, it is generally difficult to completely fill the hollow double wall with a fibrous core material having low solid thermal conductivity and high heat insulation performance. Filling. In addition, when using a powdery core material whose heat insulation performance is slightly inferior to the fibrous core material, filling is possible, but it is not easy to fill the powder core material to the required density, and after filling, There is a problem that exhaust resistance is high, and it is necessary for a long time to evacuate, and sufficient decompression cannot be performed.

真空断熱箱体の真空度を維持する手法として、例えば特許文献1がある。特許文献1においては、冷蔵庫等の外箱と内箱の間に発泡断熱材を充填して成る真空断熱箱体において、前記発泡断熱材に連続気泡硬質ポリウレタンフォームを用い、前記外箱に断熱壁内部と連通した真空インジケータと開閉バルブを設け、前記開閉バルブを介して真空脱気して構成している。   As a technique for maintaining the vacuum degree of the vacuum heat insulating box, for example, there is Patent Document 1. In patent document 1, in a vacuum heat insulation box formed by filling a foam heat insulating material between an outer box and an inner box of a refrigerator or the like, an open cell rigid polyurethane foam is used for the foam heat insulating material, and a heat insulating wall is used for the outer box. A vacuum indicator and an open / close valve communicating with the inside are provided, and vacuum degassing is performed via the open / close valve.

上記構成では、断熱壁内部と連通した真空インジケータにより内部の真空度がモニターできるため、外部から侵入した気体や内部に残留したガスにより真空度が劣化した場合でも、開閉バルブを介して真空脱気することにより、初期の断熱性能を回復することができる。   In the above configuration, the degree of vacuum inside can be monitored by a vacuum indicator that communicates with the inside of the heat insulation wall, so even if the degree of vacuum deteriorates due to gas that has entered from the outside or gas that has remained inside, the vacuum deaeration is performed via the open / close valve. By doing so, the initial heat insulation performance can be recovered.

また、中空二重壁箱体の二重壁間に粉末を封入する方法として、例えば特許文献2がある。特許文献2においては、微粒子を空気とともに強制的に導入し、充填する。同時に圧入する空気により容器が変形せず、かつ、圧入しやすいように、封入口とは異なる入り口から、内部を減圧している。また、減圧口には金網や不織布等で粉末が漏れでないようにしている。また、封入圧力は2〜8kg/cm2Gとしている。特許文献2では真空断熱箱体化は行っていないが、粉末封入手法としては、真空断熱箱体でも適用でき、封入後、減圧し、封止すれば、真空断熱箱体となる。
特開平7―148752号公報 特開平2―269681号公報
Moreover, as a method of enclosing powder between the double walls of a hollow double wall box, for example, there is Patent Document 2. In Patent Document 2, fine particles are forcibly introduced and filled with air. At the same time, the inside of the container is depressurized from an inlet different from the sealing inlet so that the container is not deformed by the press-fitted air and is easily pressed. Further, the pressure reducing port is made of metal mesh or nonwoven fabric so that the powder does not leak. The sealing pressure is 2-8 kg / cm2G. In Patent Document 2, vacuum insulation box is not used, but a powder insulation method can also be applied to a vacuum insulation box, and after enclosure, if the pressure is reduced and sealed, a vacuum insulation box is obtained.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-148752 Japanese Patent Laid-Open No. 2-269681

しかしながら、特許文献1に記載の上記従来の構成では、真空断熱箱体において、外部から侵入したガスや内部から発生したガスを、バルブを通じ再減圧しているが、開閉バルブから箱体内部を減圧するには、排気抵抗が大きく、減圧するために非常に時間がかかる。   However, in the conventional configuration described in Patent Document 1, in the vacuum heat insulating box, the gas entering from the outside and the gas generated from the inside are reduced again through the valve, but the inside of the box is reduced from the opening / closing valve. For this purpose, the exhaust resistance is large and it takes a very long time to reduce the pressure.

また、特許文献1では連続気泡硬質ポリウレタンフォームを芯材に用いているが、連続気泡硬質ポリウレタンフォームでは、芯材としては芯材自体から発生する気体も多く、また、粉末としては空隙間距離が大きいため、繊維状芯材などと比べて、比較的、断熱性能は優れておらず、さらに、空隙間距離が小さい、より微細な粒径を持つ例えばシリカ粉末のような粉体であれば、排気抵抗はさらに高くなり、容易には減圧できず、減圧工程に相当の時間が必要になる。   Further, in Patent Document 1, open-celled rigid polyurethane foam is used as a core material. However, in open-celled rigid polyurethane foam, a large amount of gas is generated from the core material itself as the core material, and there is an air gap distance as the powder. Because of its large size, it is relatively inferior in heat insulation performance compared to a fibrous core, etc., and furthermore, if it is a powder such as silica powder having a finer particle size with a small gap distance, The exhaust resistance is further increased, and the pressure cannot be easily reduced, and a considerable time is required for the pressure reduction process.

また、硬質ポリウレタンフォームを連続気泡とする技術は困難であり、容器内でウレタン樹脂を発泡した場合、壁面にスキン層が生じるため、どうしても気泡の連通率は低下し、独泡率が高くなり(通常5〜15%程度)、真空度を高めることが困難である。ウレタン樹脂粉末を封入する手法も考えられるが、箱体内への封入工程が困難になる。   In addition, the technology of making rigid polyurethane foam into open cells is difficult, and when urethane resin is foamed in a container, a skin layer is generated on the wall surface, so the bubble communication rate inevitably decreases and the cell rate increases ( Usually, it is difficult to increase the degree of vacuum. A method of encapsulating the urethane resin powder is also conceivable, but the encapsulation process in the box becomes difficult.

また、特許文献2に記載の上記従来の構成では、空隙間距離が小さく、平均自由工程が小さい比較的断熱性能に優れる微粉末では、空気とともに圧入しても、排気抵抗が大きいため排気口から空気が容易には抜けず、減圧による大気圧縮に耐えるだけの密度を封入に時間が掛かるだけでなく、容器が変形する恐れがある。また、残存する空気を脱気するにしても、排気抵抗が大きく、時間がかかる問題がある。   Further, in the above-described conventional configuration described in Patent Document 2, a fine powder having a small air gap distance and a small mean free path and a relatively excellent heat insulation performance has a large exhaust resistance even when pressed together with air, so that the exhaust resistance is large. The air does not escape easily, and it takes a long time to fill with a density sufficient to withstand atmospheric compression by decompression, and the container may be deformed. Further, even if the remaining air is deaerated, there is a problem that exhaust resistance is large and time is required.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高性能かつ長期信頼性を有し、さらに生産性も向上し、寸法安定性に優れた真空断熱箱体を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a vacuum heat insulating box having high performance and long-term reliability, further improving productivity, and excellent in dimensional stability.

上記目的を達成するために、本発明の真空断熱箱体は、それぞれ気体難透過性素材からなる外箱と内箱とにより形成される空間内に、気体難透過性素材の外被材で芯材を減圧密封してなる真空断熱材と発泡ウレタン樹脂とを有し、前記空間が減圧密封されている真空二重壁構造を有するのである。   In order to achieve the above object, the vacuum heat insulating box of the present invention has a core made of a gas permeable material covering material in a space formed by an outer box and an inner box each made of a gas permeable material. It has a vacuum double wall structure having a vacuum heat insulating material formed by sealing the material under reduced pressure and a urethane foam resin, and the space being sealed under reduced pressure.

本発明の真空断熱箱体の内箱と外箱の間の空間に空気や水蒸気などが侵入して空間の内部圧力が上昇する理由として、外気と空間との間に大気圧による圧力差があるため、真空断熱箱体が樹脂材料で構成される場合、箱体部分及び熱溶着した樹脂層を透過し、金属性箱体の場合は、溶接不良やピンホールから、非常にゆっくりとではあるが空気成分が侵入する。また、箱体や芯材等の材料に吸着した空気や水、未反応の材料等が減圧されることにより揮発し、内部圧力を上昇させる。   The reason why air or water vapor enters the space between the inner box and the outer box of the vacuum heat insulation box of the present invention and the internal pressure of the space rises is a pressure difference due to atmospheric pressure between the outside air and the space. Therefore, when the vacuum heat insulation box is made of a resin material, it passes through the box part and the thermally welded resin layer, and in the case of a metallic box, it is very slowly due to poor welding or pinholes. Air component enters. In addition, air, water, unreacted material, and the like adsorbed on the material such as the box and the core material are volatilized by depressurizing, and the internal pressure is increased.

一方、空間内に設置された真空断熱材は、ラミネートフィルムで密閉した構成なら熱溶着層から、樹脂での溶着なら樹脂層から、金属材料の溶接なら溶接不良やピンホール等から通過して、空気や水蒸気等が真空断熱材内部に侵入する。   On the other hand, the vacuum heat insulating material installed in the space passes from the heat-welded layer if it is sealed with a laminate film, from the resin layer if it is welded with resin, from a poor weld or pinhole if metal material is welded, Air, water vapor, etc. enter the vacuum insulation.

しかし、空間内の圧力を減圧することで、真空断熱材との圧力差が小さくなり、真空断熱材への気体侵入速度が遅くなり、真空断熱材の長期信頼性を高めることができ、真空断熱箱体の長期信頼性を高めることができる。   However, by reducing the pressure in the space, the pressure difference with the vacuum heat insulating material is reduced, the gas penetration rate into the vacuum heat insulating material is reduced, and the long-term reliability of the vacuum heat insulating material can be improved. The long-term reliability of the box can be increased.

さらに、真空断熱材自体は高断熱性能を有するため、真空断熱箱体の断熱性能も高まる。   Furthermore, since the vacuum heat insulating material itself has high heat insulating performance, the heat insulating performance of the vacuum heat insulating box is also increased.

また、真空断熱材は異型性に乏しいが、箱体の平面部分に設置することは可能であり、多少の湾曲部、折り曲げ箇所への設置も可能である。真空断熱材が設置しない空間には発泡ウレタン樹脂を発泡させることで、箱体の隅々まで充填することが可能であり、箱体の断熱を確保することができる。   Moreover, although a vacuum heat insulating material is scarce in atypical property, it can be installed in the plane part of a box, and can also be installed in some curved parts and bending places. By foaming the foamed urethane resin in the space where the vacuum heat insulating material is not installed, it is possible to fill every corner of the box, and heat insulation of the box can be ensured.

また、発泡ウレタン樹脂は通常、連通ではなく独泡率が5〜15%程度存在するため、減圧をしても、真空断熱材のように13Paという真空度への到達は困難であり、独泡から気体成分が流出し、内部圧力は若干ながら徐々に上昇するため、真空断熱材同等の断熱性能を求めることは困難であるが、外気に比べ、その圧力値は非常に小さく、真空断熱材との圧力差は少なくなるため、真空断熱材への外気侵入量は、非常に小さくなり、真空断熱箱体の長期信頼性は確保できる。   In addition, since the foamed urethane resin is usually not connected but has a closed cell rate of about 5 to 15%, even if the pressure is reduced, it is difficult to reach a vacuum degree of 13 Pa like a vacuum heat insulating material. Since the gas component flows out from the air and the internal pressure gradually increases slightly, it is difficult to obtain the heat insulation performance equivalent to the vacuum heat insulating material, but the pressure value is very small compared to the outside air. Therefore, the amount of outside air entering the vacuum heat insulating material becomes very small, and the long-term reliability of the vacuum heat insulating box can be ensured.

また、発泡ウレタン樹脂は原料混合液を注入することで、充填可能であり、粉体を圧入するといった手順が不要であり、工程の短縮化も可能である。   In addition, the foamed urethane resin can be filled by injecting the raw material mixture, and the procedure of press-fitting powder is unnecessary, and the process can be shortened.

また、発泡ウレタン樹脂自体が優れた断熱材であり、複合化することでさらに優れた断熱材となる。   Moreover, the urethane foam resin itself is an excellent heat insulating material, and it becomes a further excellent heat insulating material by compounding.

また、真空断熱材が空間内に存在することで、真空断熱材は既に大気圧により圧縮された状態であることから、真空断熱箱体の空間内部が減圧されても、大気圧による圧縮に対してスペーサーとして有効であり、寸法安定性に優れた真空断熱箱体となる。また、真空断熱材はその特性から平面部分に重点的に設置されるが、減圧による大気圧縮において最も変形しやすい箇所が平面部分であるため、断熱性能向上と寸法安定性向上の両方に寄与することが可能である。   Moreover, since the vacuum heat insulating material exists in the space, the vacuum heat insulating material is already compressed by the atmospheric pressure, so even if the space inside the vacuum heat insulating box is depressurized, It is effective as a spacer and becomes a vacuum heat insulating box body with excellent dimensional stability. In addition, vacuum heat insulating material is placed on the flat surface due to its characteristics, but the flattened portion is the most deformable part in atmospheric compression by decompression, which contributes to both heat insulation performance improvement and dimensional stability improvement. It is possible.

高性能だが内部圧力上昇に対し断熱性能が低下し、かつ異型体への適用が困難な真空断熱材を、真空断熱箱体の中空二重壁空間内に発泡ウレタン樹脂と併用し、中空二重壁空間を減圧することで、真空断熱材と発泡ウレタン樹脂の両方の長所を生かした構成となり、高性能、高信頼性、高寸法安定性を有し、生産性を向上した真空断熱箱体を提供することができる。   The vacuum insulation material, which has high performance but its heat insulation performance decreases with increasing internal pressure, and is difficult to apply to a deformed body, is used in combination with urethane foam resin in the hollow double wall space of the vacuum heat insulation box. By reducing the pressure of the wall space, the vacuum insulation box with high performance, high reliability, high dimensional stability, and improved productivity is realized by taking advantage of both the vacuum insulation material and urethane foam resin. Can be provided.

本発明の請求項1に記載の真空断熱箱体の発明は、気体難透過性素材からなる外箱と内箱とにより形成される空間の内部に発泡ウレタン樹脂を有するとともに前記空間が減圧密封された真空断熱箱体であって、前記真空断熱箱体の減圧密封された前記空間の内部に、さらに気体難透過性素材の外被材の内部に芯材を減圧密封してなる真空断熱材を備えることで真空二重壁構造を有するものである。 The invention of the vacuum heat insulation box according to claim 1 of the present invention has a urethane resin inside a space formed by an outer box and an inner box made of a gas-impermeable material, and the space is sealed under reduced pressure. A vacuum heat insulating box, wherein the vacuum heat insulating box is formed by vacuum-sealing a core material inside the space of the vacuum heat insulating box that is sealed under reduced pressure, and further inside a jacket material of a gas permeable material. By providing, it has a vacuum double wall structure.

本発明の真空断熱箱体の内箱と外箱の間の空間に空気や水蒸気などが侵入して空間の内部圧力が上昇する理由として、外気と空間との間に大気圧による圧力差があるため、真空断熱箱体が樹脂材料で構成される場合、箱体部分及び熱溶着した樹脂層を透過し、金属性箱体の場合は、溶接不良やピンホールから、非常にゆっくりとではあるが空気成分が侵入する。また、箱体や芯材等の材料に吸着した空気や水、未反応の材料等が減圧されることにより揮発し、内部圧力を上昇させる。   The reason why air or water vapor enters the space between the inner box and the outer box of the vacuum heat insulation box of the present invention and the internal pressure of the space rises is a pressure difference due to atmospheric pressure between the outside air and the space. Therefore, when the vacuum heat insulation box is made of a resin material, it passes through the box part and the thermally welded resin layer, and in the case of a metallic box, it is very slowly due to poor welding or pinholes. Air component enters. In addition, air, water, unreacted material, and the like adsorbed on the material such as the box and the core material are volatilized by depressurizing, and the internal pressure is increased.

一方、空間内に設置された真空断熱材は、ラミネートフィルムで密閉した構成なら熱溶着層から、樹脂での溶着なら樹脂層から、金属材料の溶接なら溶接不良やピンホール等から通過して、空気や水蒸気等が真空断熱材内部に侵入する。   On the other hand, the vacuum heat insulating material installed in the space passes from the heat-welded layer if it is sealed with a laminate film, from the resin layer if it is welded with resin, from a poor weld or pinhole if metal material is welded, Air, water vapor, etc. enter the vacuum insulation.

しかし、空間内の圧力を減圧することで、真空断熱材との圧力差が小さくなり、真空断熱材への気体侵入速度が遅くなり、真空断熱材の長期信頼性を高めることができ、真空断熱箱体の長期信頼性を高めることができる。   However, by reducing the pressure in the space, the pressure difference with the vacuum heat insulating material is reduced, the gas penetration rate into the vacuum heat insulating material is reduced, and the long-term reliability of the vacuum heat insulating material can be improved. The long-term reliability of the box can be increased.

さらに、真空断熱材自体は高断熱性能を有するため、真空断熱箱体の断熱性能も高まる。   Furthermore, since the vacuum heat insulating material itself has high heat insulating performance, the heat insulating performance of the vacuum heat insulating box is also increased.

また、真空断熱材は異型性に乏しいが、箱体の平面部分に設置することは可能であり、多少の湾曲部、折り曲げ箇所への設置も可能である。真空断熱材が設置しない空間には発泡ウレタン樹脂を発泡させることで、箱体の隅々まで充填することが可能であり、箱体の断熱を確保することができる。   Moreover, although a vacuum heat insulating material is scarce in atypical property, it can be installed in the plane part of a box, and can also be installed in some curved parts and bending places. By foaming the foamed urethane resin in the space where the vacuum heat insulating material is not installed, it is possible to fill every corner of the box, and heat insulation of the box can be ensured.

また、発泡ウレタン樹脂は通常、連通ではなく独泡率が5〜15%程度存在するため、減圧をしても、真空断熱材のように13Paという真空度への到達は困難であり、独泡から気体成分が流出し、内部圧力は若干ながら徐々に上昇するため、真空断熱材同等の断熱性能を求めることは困難であるが、外気に比べ、その圧力値は非常に小さく、真空断熱材との圧力差は少なくなるため、真空断熱材への外気侵入量は、非常に小さくなり、真空断熱箱体の長期信頼性は確保できる。   In addition, since the foamed urethane resin is usually not connected but has a closed cell rate of about 5 to 15%, even if the pressure is reduced, it is difficult to reach a vacuum degree of 13 Pa like a vacuum heat insulating material. Since the gas component flows out from the air and the internal pressure gradually increases slightly, it is difficult to obtain the heat insulation performance equivalent to the vacuum heat insulating material, but the pressure value is very small compared to the outside air. Therefore, the amount of outside air entering the vacuum heat insulating material becomes very small, and the long-term reliability of the vacuum heat insulating box can be ensured.

また、発泡ウレタン樹脂は原料混合液を注入することで、充填可能であり、粉体を圧入するといった手順が不要であり、工程の短縮化も可能である。   In addition, the foamed urethane resin can be filled by injecting the raw material mixture, and the procedure of press-fitting powder is unnecessary, and the process can be shortened.

また、発泡ウレタン樹脂自体が優れた断熱材であり、複合化することでさらに優れた断熱材となる。   Moreover, the urethane foam resin itself is an excellent heat insulating material, and it becomes a further excellent heat insulating material by compounding.

また、真空断熱材が空間内に存在することで、真空断熱材は既に大気圧により圧縮された状態であることから、真空断熱箱体の空間内部が減圧されても、大気圧による圧縮に対してスペーサーとして有効であり、寸法安定性に優れた真空断熱箱体となる。また、真空断熱材はその特性から平面部分に重点的に設置されるが、減圧による大気圧縮において最も変形しやすい箇所が平面部分であるため、断熱性能向上と寸法安定性向上の両方に寄与することが可能である。   Moreover, since the vacuum heat insulating material exists in the space, the vacuum heat insulating material is already compressed by the atmospheric pressure, so even if the space inside the vacuum heat insulating box is depressurized, It is effective as a spacer and becomes a vacuum heat insulating box body with excellent dimensional stability. In addition, vacuum heat insulating material is placed on the flat surface due to its characteristics, but the flattened portion is the most deformable part in atmospheric compression by decompression, which contributes to both heat insulation performance improvement and dimensional stability improvement. It is possible.

また、気体難透過性素材とは、ガス透過度が104[cm3・20μm/m2・day・atm]以下であることが好ましく、より望ましくは1[cm3・20μm/m2・day・atm]以下となるものである。   The gas permeable material preferably has a gas permeability of 104 [cm 3 · 20 μm / m 2 · day · atm] or less, more preferably 1 [cm 3 · 20 μm / m 2 · day · atm] or less. It will be.

さらに、真空断熱箱体の気体難透過性素材には、ステンレスや鉄などの金属材料、ガラス材料、また、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、MXナイロン、ポリビニルアルコール、結晶性ポリエチレンテレフタレート、結晶性シンジオタクチックポリスチレン等の気体難透過性樹脂などが好ましい。   Further, the gas-impermeable material of the vacuum heat insulation box includes metal materials such as stainless steel and iron, glass materials, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, MX nylon, polyvinyl alcohol, crystals A gas-impermeable resin such as crystalline polyethylene terephthalate and crystalline syndiotactic polystyrene is preferred.

また、樹脂材料に、金属、SiO2、Al2O3、ダイヤモンドライクカーボンからなる皮膜を形成することで、さらなる気体難透過性を付与し、信頼性を向上させることができる。   Further, by forming a film made of metal, SiO2, Al2O3, and diamond-like carbon on the resin material, it is possible to impart further gas permeability and improve reliability.

また、樹脂材料にAL箔ラミネートフィルム、AL蒸着ラミネートフィルム等の金属箔ラミネートフィルムをインサート成形したものでも、信頼性を向上させることができる。   In addition, the resin material can be improved in reliability by insert molding a metal foil laminate film such as an AL foil laminate film or an AL vapor deposition laminate film.

さらに、真空断熱材の気体難透過性素材には樹脂フィルムにアルミニウム等の金属箔をラミネートしたラミネートフィルムを用いることが好ましい。金属箔は気体難透過性が非常に高く、信頼性が高い。また、箔ではなく蒸着層でも優れたバリア性を生じる。   Furthermore, it is preferable to use a laminate film obtained by laminating a metal foil such as aluminum on a resin film as the gas permeable material of the vacuum heat insulating material. Metal foil has very high gas permeability and high reliability. Moreover, the barrier property which was excellent also in the vapor deposition layer instead of foil is produced.

また、金属ではなくSiO2やAl2O3、ダイヤモンドライクカーボン等の無機材料の蒸着でも高い気体難透過性を有する。また、真空断熱箱体の気体難透過性素材同様、ステンレスや鉄などの金属材料や、また、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、MXナイロン、ポリビニルアルコール、結晶性ポリエチレンテレフタレート、結晶性シンジオタクチックポリスチレン等の気体難透過性樹脂を用いても良い。また、樹脂材料に、金属、SiO2、Al2O3、ダイヤモンドライクカーボンからなる皮膜を形成することで、さらなる気体難透過性を付与し、信頼性を向上させることができる。   Further, even when vapor deposition of an inorganic material such as SiO 2, Al 2 O 3, and diamond-like carbon is used instead of metal, it has high gas permeability. Also, as with the gas-impermeable material of vacuum insulation box, metal materials such as stainless steel and iron, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, MX nylon, polyvinyl alcohol, crystalline polyethylene terephthalate Alternatively, a gas permeable resin such as crystalline syndiotactic polystyrene may be used. Further, by forming a film made of metal, SiO2, Al2O3, and diamond-like carbon on the resin material, it is possible to impart further gas permeability and improve reliability.

また、真空断熱材の気体難透過性素材にラミネートフィルムを用いた場合、熱溶着層にポリエチレンを用いると、ポリエチレンは比較的低い温度で溶着できるので、追加加熱による溶着が容易で、より低コストで真空断熱箱体を提供することができる。   In addition, when a laminate film is used as a gas-impermeable material for vacuum insulation, if polyethylene is used for the heat-welded layer, polyethylene can be welded at a relatively low temperature, making it easier to weld by additional heating and lower cost. A vacuum insulation box can be provided.

また、ラミネートフィルムの最外層に保護層を有する場合は、最外層に表面保護を目的とした材料を配設することで、より確実な耐傷付き性や耐突き刺し性を発揮させてピンホール等の発生を抑制する作用を有し、長期信頼性を有する真空断熱材を提供することができる。その中でポリエチレンテレフタレートは安価な材料であり、より低コストで本発明の真空断熱箱体を提供することができる。   In addition, when the outermost layer of the laminate film has a protective layer, by providing a material for surface protection in the outermost layer, more reliable scratch resistance and piercing resistance can be exhibited, and pinholes and the like can be exhibited. The vacuum heat insulating material which has the effect | action which suppresses generation | occurrence | production and has long-term reliability can be provided. Among them, polyethylene terephthalate is an inexpensive material, and the vacuum heat insulating box of the present invention can be provided at a lower cost.

また、真空断熱材の芯材として限定するものではないが、繊維状芯材、粉末芯材が好ましい。繊維状芯材はその特長として、断熱性能に優れ、粉末芯材は繊維状芯材よりは断熱性能が若干劣るが、圧力増加に対する断熱性能の低下率が小さく、長期信頼性に優れる。   Moreover, although it does not limit as a core material of a vacuum heat insulating material, a fibrous core material and a powder core material are preferable. The fiber core material has excellent heat insulation performance as its feature, and the powder core material has slightly lower heat insulation performance than the fiber core material, but the decrease rate of the heat insulation performance with respect to pressure increase is small, and long-term reliability is excellent.

繊維状芯材も限定するものではないが、ガラス繊維、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、炭化ケイ素繊維等が好ましく、特にガラス繊維は安価で高性能な真空断熱材を形成するため、最も望ましい。ガラス繊維は1μm〜20μmの範囲のものが好ましく、2μm〜10μmのものが芯材としての剛性を備え、かつ生産性と熱伝導率の面でより好ましい。   Although the fiber core material is not limited, glass fiber, glass fiber, alumina fiber, silica alumina fiber, silica fiber, rock wool, silicon carbide fiber, etc. are preferable. Especially, glass fiber is inexpensive and high performance vacuum heat insulating material. Most desirable for forming. The glass fiber is preferably in the range of 1 μm to 20 μm, more preferably 2 μm to 10 μm with rigidity as a core material, and more preferable in terms of productivity and thermal conductivity.

また、粉末芯材も限定するものではないが、無機粉末材料の方が、もともと粉末保持し、減圧時に粉末から発生する気体(アウトガス)が少なく、好ましい。   Further, although the powder core material is not limited, the inorganic powder material is preferable because it originally retains the powder and generates less gas (outgas) from the powder during decompression.

さらに、粉末芯材が平均一次粒子径100nm以下である乾式シリカであること好ましい。芯材材料は空隙間距離が短くなる粉体材料の方が、圧力依存性に優れるため、長期信頼性を得るためには繊維系材料よりも優れている。また、固体熱伝導率が低く、粉体芯材としてはシリカ系材料が真空断熱材用芯材として優れている。また、粒径も平均一次粒子径が100nm以下であることで、内部圧力に対する断熱性能の低下が小さく、優れており、このようなシリカ粉末は乾式法で作られる乾式シリカが該当する。   Furthermore, the powder core material is preferably dry silica having an average primary particle diameter of 100 nm or less. As the core material, the powder material in which the air gap distance is shorter is more excellent in pressure dependency, and therefore is superior to the fiber material in order to obtain long-term reliability. In addition, the solid thermal conductivity is low, and a silica-based material is excellent as a core material for a vacuum heat insulating material as a powder core material. Moreover, since the average primary particle diameter is 100 nm or less, the particle size is excellent in that the heat insulation performance with respect to the internal pressure is small, and such silica powder corresponds to dry silica produced by a dry method.

また、乾式シリカにカーボンブラック1〜30wt%を混合することで、乾式シリカ粉末のみを用いた真空断熱材よりも断熱性能は向上する。   Moreover, heat insulation performance improves rather than the vacuum heat insulating material which used only dry silica powder by mixing 1-30 wt% of carbon black with dry silica.

断熱性能向上のために乾式シリカに添加する粉末として、例えばカーボンブラックや酸化チタンなどは高温域で輻射防止材として働くことが知られているが、低温域でもカーボンブラック添加により大きな断熱性能向上が見られる。この理由は定かではないが、シリカ粉末とカーボンブラックとの何らかの作用により固体熱伝導が低減されるためと考える。   As powders added to dry silica to improve heat insulation performance, for example, carbon black and titanium oxide are known to work as radiation prevention materials at high temperatures, but the addition of carbon black greatly improves heat insulation performance at low temperatures. It can be seen. Although this reason is not certain, it is considered that solid heat conduction is reduced by some action of silica powder and carbon black.

粉末状カーボン材料の添加量は、1〜30wt%がよい。これは、添加量が少なすぎると断熱性能向上の効果がなく、多すぎると断熱性能が粉末状カーボン材料に依存するようになり断熱性能が悪化することや、減圧下でガス発生が多くなり経時的に断熱性能が悪化するからである。   The addition amount of the powdery carbon material is preferably 1 to 30 wt%. This is because if the addition amount is too small, there is no effect of improving the heat insulation performance, and if it is too large, the heat insulation performance becomes dependent on the powdered carbon material and the heat insulation performance deteriorates, or gas generation increases under reduced pressure. This is because the heat insulation performance deteriorates.

また、繊維状芯材と粉末芯材を複合化したものとして、前記乾式シリカに、ガラス繊維材料を混合し、前記ガラス繊維材料が平均繊維径10μm以下で、芯材への含有量が0.5〜40wt%であり、加圧して成形したものが好ましい。   Further, as a composite of a fibrous core material and a powder core material, a glass fiber material is mixed in the dry silica, the glass fiber material has an average fiber diameter of 10 μm or less, and the content in the core material is 0. It is 5-40 wt%, and what was shape | molded by pressing is preferable.

乾式シリカは真空断熱材の芯材としては優れた性能を有するが、密度が小さいため、取扱いにくく、充填するために不織布内に一旦封止する必要があり、コストや工程数が増大する。そのため、乾式シリカを固形化して、封入することが工程上、優れる。   Although dry silica has excellent performance as a core material for a vacuum heat insulating material, it is difficult to handle because of its low density, and it is necessary to seal it once in a nonwoven fabric for filling, which increases costs and the number of processes. Therefore, solidifying and encapsulating dry silica is excellent in the process.

固形化手段として、一般的なシリカ粉末と繊維材料を混合撹拌し、加圧成形しても成形体にはならないが、平均一次粒子径が100nm以下の乾式シリカと、繊維材料とを混合、加圧成形することで、成形体を形成することができる。この要因として、粒子径の小さい粉末同士であるため分子間力が働き粉末同士が付着する、あるいは乾式であるため表面官能基が少なく相互反発が少ないため粉末同士が付着しやすいこと等が考えられ、したがって、加圧等の成形方法により成形体を作製するためには、平均一次粒子径100nm以下の乾式シリカと繊維材料を用いる必要がある。   As a solidification means, a general silica powder and a fiber material are mixed and stirred, and even if pressure-molded, it does not become a molded body. However, dry silica having an average primary particle size of 100 nm or less and a fiber material are mixed and added. A compact can be formed by pressure molding. This may be due to the fact that powders with small particle diameters cause intermolecular forces to act and the powders adhere to each other, or because they are dry, the surface functional groups are few and the mutual repulsion is so small that the powders are likely to adhere to each other. Therefore, in order to produce a molded body by a molding method such as pressurization, it is necessary to use dry silica having an average primary particle diameter of 100 nm or less and a fiber material.

また、ガラス繊維材料を、平均繊維径10μm以下とすることで、ガラス繊維の繊維径が小さいため比表面積が大きくなるすなわち表面エネルギーが大きくなり粉末と結びつきやすくなる、また、シリカ粉末はガラス繊維と親和性のよい組合せであるため相互に付着しやすい、あるいはそれらの相互作用によること等が考えられ、したがって、加圧等の成形方法により成形体を作製する際に、平均繊維径10μm以下のガラス繊維材料を用いることで、より強固な成形体を作製することができる。   Further, by making the glass fiber material have an average fiber diameter of 10 μm or less, the specific surface area is increased because the fiber diameter of the glass fiber is small, that is, the surface energy is increased, and the glass powder is easily combined with the powder. Since it is a combination with good affinity, it is considered that it is easy to adhere to each other or due to their interaction. Therefore, when producing a molded body by a molding method such as pressure, a glass having an average fiber diameter of 10 μm or less By using a fiber material, a stronger molded body can be produced.

さらに、粒子径の非常に細かい乾式シリカと繊維径の小さいガラス繊維材料を用いることにより、粉立ちのほとんどない成形体が得られる。この理由は、上記のように粒子径の小さい粉末同士の分子間力、表面官能基が少ないことによる粉末同士の付着、シリカとガラス繊維との良好な親和性、細い繊維材料の大きな表面エネルギー等が考えられる。   Further, by using dry silica having a very fine particle diameter and a glass fiber material having a small fiber diameter, a molded body having almost no dusting can be obtained. This is because, as described above, the intermolecular force between powders having a small particle diameter, adhesion between powders due to a small number of surface functional groups, good affinity between silica and glass fibers, large surface energy of thin fiber materials, etc. Can be considered.

また、上記組合せにより強固な成形体を得るとともに、弾性も有しているため可撓性をも有する成形体を得ることができる。   In addition, a strong molded body can be obtained by the above combination, and a molded body having flexibility can be obtained because it has elasticity.

この理由は、平均繊維径が10μm以下の繊維を用いているため曲げ弾性が向上し、可とう性を有することができる等が考えられる。   The reason for this is considered to be that, since fibers having an average fiber diameter of 10 μm or less are used, flexural elasticity is improved and flexibility can be obtained.

繊維添加量が0.5〜40wt%であるのは、添加量が少なすぎると成形体形状を保てないし、多すぎると断熱性能が繊維に依存するようになり断熱性能が悪化するからである。   The fiber addition amount is 0.5 to 40 wt% because if the addition amount is too small, the shape of the molded body cannot be maintained, and if it is too much, the heat insulation performance becomes dependent on the fiber and the heat insulation performance is deteriorated. .

また真空断熱材の外被材は熱溶着層を有し、前記熱融着層が熱溶着されて、前記真空断熱材が密封される構造であり、前記熱溶着層が芯材に沿って前記芯材の際まで熱溶着されていることが好ましい。   Further, the jacket material of the vacuum heat insulating material has a heat welding layer, the heat sealing layer is heat welded, and the vacuum heat insulating material is sealed, and the heat welding layer is formed along the core material. It is preferable that heat welding is performed up to the core material.

熱溶着層が芯材に沿って芯材の際まで熱溶着されていると、シール性が向上し、外被材の間に芯材のない部分(ヒレ部分)を芯材の際まで、切断することが可能となり、真空断熱材の占める面積が向上でき、真空断熱箱体の性能を向上することができる。   When the heat-welded layer is heat-welded along the core material to the core material, the sealing performance is improved, and the portion without the core material (fin portion) between the jacket materials is cut to the core material. The area occupied by the vacuum heat insulating material can be improved, and the performance of the vacuum heat insulating box can be improved.

請求項2に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項1に記載の発明において、前記真空断熱材の前記芯材が配向性を有する繊維状芯材であり、前記真空断熱箱体の伝熱方向に対し、前記繊維状芯材の前記配向方向が略垂直になるように前記真空断熱材を配置することを特徴とするものである。   The invention of a vacuum heat insulation box according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the core material of the vacuum heat insulation material is a fibrous core material having orientation, and the transmission of the vacuum heat insulation box body. The vacuum heat insulating material is arranged so that the orientation direction of the fibrous core material is substantially perpendicular to the heat direction.

繊維状芯材は、ランダムな方向に向いていた繊維が一方向加圧すると加圧方向と垂直な方向に配向する。通常は、密度を調整するために、バインダーを加えたり、加熱しながら加圧することで成形体となる。繊維状芯材は繊維方向に固体熱伝導が起こるため、従って、加圧等による配向方向と平行な向きに、固体熱伝導が伝わりやすい。反対に配向方向とは垂直な方向では繊維と繊維は点接触となり、固体熱伝導は大きく減少する。従って、断熱性能は配向方向と垂直な方向の方が高い。従って、真空断熱箱体の伝熱方向に対し、繊維状芯材の配向方向と略垂直な方向に真空断熱材を設置することで、効果的な断熱性能を発現することができる。   The fibrous core material is oriented in a direction perpendicular to the pressurizing direction when the fiber oriented in a random direction is pressed in one direction. Usually, in order to adjust the density, a molded body is formed by adding a binder or pressurizing while heating. Since the fibrous core material undergoes solid heat conduction in the fiber direction, the solid heat conduction is likely to be transmitted in a direction parallel to the orientation direction by pressurization or the like. On the other hand, in the direction perpendicular to the orientation direction, the fibers are in point contact and the solid heat conduction is greatly reduced. Therefore, the heat insulation performance is higher in the direction perpendicular to the orientation direction. Therefore, effective heat insulation performance can be expressed by installing the vacuum heat insulating material in a direction substantially perpendicular to the orientation direction of the fibrous core material with respect to the heat transfer direction of the vacuum heat insulating box.

実際には、繊維状芯材の配向方向を真空断熱箱体の伝熱方向に対し完全な垂直にすることは、伝熱方向が一様でないこと、繊維状芯材が完全に配向しているわけではないこと等から困難なため、略垂直方向とし、略垂直方向とは、主となる伝熱方向に対し、70〜110度の角度内にあればよい。   Actually, making the orientation direction of the fibrous core material completely perpendicular to the heat transfer direction of the vacuum heat insulation box means that the heat transfer direction is not uniform and the fibrous core material is perfectly oriented. Since it is difficult because it is not, for example, the direction is substantially vertical, and the substantially vertical direction may be within an angle of 70 to 110 degrees with respect to the main heat transfer direction.

請求項3に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記真空断熱材内に前記真空断熱材内の気体を吸着するための気体吸着材を備えることを特徴とするものである。   The invention of a vacuum heat insulation box according to claim 3 is the invention according to claim 1 or claim 2, further comprising a gas adsorbing material for adsorbing the gas in the vacuum heat insulating material in the vacuum heat insulating material. It is characterized by this.

真空断熱材内に真空断熱材内の気体を吸着するための気体吸着材を備えることで、わずかの内圧差ながら、発泡ウレタン樹脂から熱溶着層から侵入してくる気体を吸着し、真空断熱材の断熱性能を維持することができ、長期信頼性をさらに高めることができる。   By providing a gas adsorbent for adsorbing the gas in the vacuum heat insulating material in the vacuum heat insulating material, the vacuum heat insulating material absorbs the gas entering from the heat-welded layer from the foamed urethane resin with a slight internal pressure difference. The heat insulation performance can be maintained, and long-term reliability can be further enhanced.

さらに、何らかの要因で真空断熱箱体の箱体が破袋したとしても、真空断熱材は高性能を維持したままであるが、熱溶着層からの空気侵入量が増加し、圧力差が増大するため、信頼性は低下する。しかし、気体吸着材を、前記真空断熱材内の繊維状芯材に接するように設置することで、内部圧力の上昇を抑え、断熱性能の信頼性を維持することができる。   Furthermore, even if the vacuum insulation box is broken for some reason, the vacuum insulation remains high performance, but the amount of air intrusion from the heat-welded layer increases and the pressure difference increases. Therefore, the reliability is lowered. However, by installing the gas adsorbing material in contact with the fibrous core material in the vacuum heat insulating material, it is possible to suppress an increase in internal pressure and maintain the reliability of the heat insulating performance.

気体吸着材は特に限定するものではないが、その吸着機構は、物理吸着、化学吸着、および吸蔵、収着等のいずれでもよいが、非蒸発型ゲッターとして作用する物質が良好である。   The gas adsorbent is not particularly limited, and the adsorption mechanism may be any of physical adsorption, chemical adsorption, occlusion, and sorption, but a substance that acts as a non-evaporable getter is good.

具体的には、合成ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、ドーソナイト、ハイドロタルサイト等の物理吸着材である。   Specifically, it is a physical adsorbent such as synthetic zeolite, activated carbon, activated alumina, silica gel, dosonite, hydrotalcite.

化学吸着材としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物や、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物等が利用でき、特に、酸化リチウム,水酸化リチウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化バリウム、水酸化バリウムが効果的に作用する。   As the chemical adsorbent, oxides of alkali metals and alkaline earth metals, hydroxides of alkali metals and alkaline earth metals, etc. can be used. In particular, lithium oxide, lithium hydroxide, calcium oxide, calcium hydroxide, Magnesium oxide, magnesium hydroxide, barium oxide, and barium hydroxide are effective.

また、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化カルシウム、炭酸リチウム、不飽和脂肪酸、鉄化合物等も効果的に作用する。   In addition, calcium sulfate, magnesium sulfate, sodium sulfate, sodium carbonate, potassium carbonate, calcium chloride, lithium carbonate, unsaturated fatty acid, iron compound and the like also act effectively.

また、バリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、リチウム等の物質を単独、もしくは合金化したゲッター物質を適用するのがより効果的である。   In addition, it is more effective to apply a getter material obtained by singly or alloying materials such as barium, magnesium, calcium, strontium, titanium, zirconium, vanadium, and lithium.

さらには、このような前記ゲッター物質を少なくとも窒素、酸素、水分、二酸化炭素を吸着除去するため、種々混合して適用することも可能である。   Furthermore, in order to adsorb and remove at least nitrogen, oxygen, moisture, and carbon dioxide, the getter material can be applied in various mixtures.

また、気体吸着材が銅イオン交換されたZSM−5型ゼオライトは空気吸着材としては最も好ましい。銅イオン交換されたZSM−5型ゼオライトは常温における単位重量あたりの空気吸着量が他のゼオライトや、金属系吸着材と比べても高く、少量で大量の空気を吸着でき、効果的で、省スペース化を行える。   ZSM-5 type zeolite in which the gas adsorbent is subjected to copper ion exchange is most preferable as the air adsorbent. Copper ion exchanged ZSM-5 type zeolite has higher air adsorption per unit weight at room temperature than other zeolites and metal adsorbents, and can absorb a large amount of air in a small amount. Space can be made.

請求項4に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発明において、前記空間内に前記空間内の気体を吸着するための気体吸着材を備えることを特徴とするものである。   The invention of a vacuum heat insulation box according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein a gas adsorbent for adsorbing a gas in the space in the space is provided. It is characterized by comprising.

空間内に前記空間内の気体を吸着するための気体吸着材を備えることで、発泡ウレタン樹脂の独泡から揮発する気体による内圧上昇が抑制され、真空断熱材に侵入する気体も抑制されるため、高性能を維持することが可能となり、真空断熱箱体全体の信頼性を維持することができる。   By providing a gas adsorbing material for adsorbing the gas in the space in the space, an increase in internal pressure due to the gas volatilized from the single foam of the urethane foam resin is suppressed, and gas entering the vacuum heat insulating material is also suppressed. High performance can be maintained, and the reliability of the entire vacuum heat insulation box can be maintained.

発泡ウレタン樹脂内に設置する気体吸着材は特に限定するものではなく、請求項3に記載の発明に適用できる気体吸着材であれば、どれでも構わない。   The gas adsorbing material installed in the urethane foam resin is not particularly limited, and any gas adsorbing material that can be applied to the invention according to claim 3 may be used.

ただし、発泡ウレタン樹脂の場合、発泡条件により主気体吸着材を変えることが好ましい。例えば発泡剤に水を用いた場合は、水分吸着材を主気体吸着材として用いる。   However, in the case of urethane foam resin, it is preferable to change the main gas adsorbent depending on the foaming conditions. For example, when water is used as the foaming agent, a moisture adsorbent is used as the main gas adsorbent.

また、発泡手段として超臨界二酸化炭素や超臨界窒素を用いた場合は、それぞれ二酸化炭素吸着材、窒素吸着材を主気体吸着材として用いると良い。   When supercritical carbon dioxide or supercritical nitrogen is used as the foaming means, a carbon dioxide adsorbent and a nitrogen adsorbent may be used as the main gas adsorbent, respectively.

また、未発泡成分は炭化水素吸着材等を用いると良い。   Moreover, it is good to use a hydrocarbon adsorbent etc. for an unfoamed component.

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が、先に説明した実施の形態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。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the same components as those of the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における真空断熱箱体の断面図であり、図2は本発明の実施の形態1における真空断熱箱体の空間内に設置する真空断熱材の断面図である。
(Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view of a vacuum heat insulating box in Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a vacuum heat insulating material installed in the space of the vacuum heat insulating box in Embodiment 1 of the present invention. .

図1において、真空二重壁構造を有する真空断熱箱体1は、それぞれ気体難透過性材料からなる外箱2及び内箱3と、外箱2と内箱3とにより形成され減圧密封された空間6内に真空断熱材4と発泡ウレタン樹脂5と真空断熱箱体用気体吸着材7とを有する。   In FIG. 1, a vacuum heat insulation box 1 having a vacuum double-wall structure is formed by an outer box 2 and an inner box 3 made of a gas permeable material, and an outer box 2 and an inner box 3, respectively, and sealed under reduced pressure. The space 6 includes a vacuum heat insulating material 4, a foamed urethane resin 5, and a gas adsorbing material 7 for a vacuum heat insulating box.

まず、外箱2と内箱3とにより形成される空間6に、真空断熱材4と発泡ウレタン樹脂5と真空断熱箱体用気体吸着材7を設置し、外箱2と内箱3を接合することで空間6を密閉し、外箱2に設けられ空間6と外部空間とを連通する排気口8から、空間6の空気を排気し、減圧後、排気口8を封止することで、真空断熱箱体1を構成する。また、内箱3には内部にお湯や冷水等を出し入れするための開口部9がある。また、真空断熱材4は真空断熱材用気体吸着材10を内部に備えている。   First, in the space 6 formed by the outer box 2 and the inner box 3, the vacuum heat insulating material 4, the foamed urethane resin 5, and the gas adsorbing material 7 for the vacuum heat insulating box are installed, and the outer box 2 and the inner box 3 are joined. By sealing the space 6, the air in the space 6 is exhausted from the exhaust port 8 provided in the outer box 2 and communicating the space 6 and the external space, and after decompression, the exhaust port 8 is sealed, The vacuum heat insulation box 1 is comprised. The inner box 3 has an opening 9 for taking in and out hot water and cold water. Moreover, the vacuum heat insulating material 4 equips the inside with the gas adsorbent 10 for vacuum heat insulating materials.

図2において、真空断熱材4は2枚の気体難透過性材料からなる外被材11で、ガラス短繊維を加圧成型してなる繊維状芯材12と真空断熱材用気体吸着材10を覆い、繊維状芯材12に接するように真空断熱材用気体吸着材10を設置し、そして内部を減圧し、外被材11の対向する熱溶着層12を熱溶着して真空を維持している。   In FIG. 2, a vacuum heat insulating material 4 is an outer cover material 11 made of two gas-impermeable materials, and includes a fibrous core material 12 formed by press-molding short glass fibers and a gas adsorbing material 10 for vacuum heat insulating material. Covering, installing the gas adsorbent 10 for vacuum heat insulating material so as to contact the fibrous core material 12, and reducing the pressure inside, and heat-welding the opposing heat-welded layer 12 of the jacket material 11 to maintain the vacuum Yes.

真空断熱材4の繊維状芯材12は配向性を有し、真空断熱箱体1の伝熱方向に対し、繊維状芯材12の配向方向が略垂直になるように真空断熱材4を配置してある。   The fibrous core material 12 of the vacuum heat insulating material 4 has orientation, and the vacuum heat insulating material 4 is arranged so that the orientation direction of the fibrous core material 12 is substantially perpendicular to the heat transfer direction of the vacuum heat insulating box 1. It is.

次に、真空断熱箱体1の製造方法について説明する。内箱2及び外箱3は結晶性シンジオタクチックポリスチレンを用い、射出成型により成形した。内箱2と外箱3は開口部9がある方向を上部として、それぞれ、上面だけ異なる金型を用いて、射出成形する。開口部9は内箱2の上面部に射出成型により形成される。成形後、各部品に無電解メッキを施し、気体難透過性を向上させる。無電解メッキはCu3μm/Ni5μmとし、溶着部分にはマスキングテープでメッキがつかないようにする。   Next, the manufacturing method of the vacuum heat insulation box 1 is demonstrated. The inner box 2 and the outer box 3 were formed by injection molding using crystalline syndiotactic polystyrene. The inner box 2 and the outer box 3 are injection-molded using molds that differ only in the upper surface, with the direction in which the opening 9 is located at the top. The opening 9 is formed on the upper surface of the inner box 2 by injection molding. After molding, each part is subjected to electroless plating to improve gas permeability. The electroless plating is Cu 3 μm / Ni 5 μm, and the welded portion is prevented from being plated with a masking tape.

次に、内箱2の上面部と本体とを熱溶着し、内箱2を形成する。次に、真空断熱材4を内箱2の表面にエポキシ樹脂で貼り付ける。このとき、内箱2の開口部9にてつながっている空間にお湯等の保温もしくは、氷水等の保冷物質が入ることから、内箱2を熱源とみなし、繊維状芯材12の配向性が熱源からの伝熱方向に対し、ほぼ垂直になるように貼り付ける。   Next, the upper surface portion of the inner box 2 and the main body are heat-welded to form the inner box 2. Next, the vacuum heat insulating material 4 is bonded to the surface of the inner box 2 with an epoxy resin. At this time, since heat insulation such as hot water or a cold insulation material such as ice water enters the space connected by the opening 9 of the inner box 2, the inner box 2 is regarded as a heat source, and the orientation of the fibrous core material 12 is Affix it so that it is almost perpendicular to the heat transfer direction from the heat source.

次に、真空断熱材4を貼り付けた内箱2を外箱3の本体内に設置し、同時に真空断熱箱体用気体吸着材7も隙間部分に設置する。真空断熱箱体用気体吸着材7には水分を吸着する酸化カルシウムと、酸素・窒素を吸着するCu置換したZSM−5型ゼオライトを複合化したものを用いた。   Next, the inner box 2 to which the vacuum heat insulating material 4 is attached is installed in the main body of the outer box 3, and simultaneously, the gas adsorbing material 7 for the vacuum heat insulating box body is also installed in the gap portion. As the gas adsorbent 7 for vacuum heat insulating box, a composite of calcium oxide that adsorbs moisture and ZSM-5 type zeolite substituted with Cu that adsorbs oxygen and nitrogen was used.

酸化カルシウムは不織布に入れ取扱い性を高め、Cu置換したZSM−5型ゼオライトは密封し、加熱により軟化して開封する仕組みのデバイス化をすることで設置時に周囲の空気成分を吸着し、不活化することを防いでいる。そして、外箱3の上面部を合わせ、熱溶着する。溶着部は外周及び排気口8と開口部9の周囲部分である。   Calcium oxide is put into a non-woven fabric for easy handling, Cu-substituted ZSM-5 type zeolite is sealed, and it is inactivated by adsorbing ambient air components during installation by making it a device that softens and opens by heating. To prevent you from doing. And the upper surface part of the outer case 3 is match | combined and heat welding is carried out. The welded portion is the outer periphery and the peripheral portion of the exhaust port 8 and the opening 9.

そして、排気口8から発泡ウレタン樹脂5の原料であるポリオールとイソシアネートと発泡剤(シクロペンタン)を混合した液体を注入する。液体状で注入されかつ、発泡するため、空間6内を隅々まで発泡ウレタン樹脂5がいきわたる。このとき、排気口8は密封し、気体だけが抜けるようにすることで、発泡ウレタン樹脂5が排気口8からあふれ出ないようにする。また、内箱2および外箱3は発泡圧により変形しない強度を有するか、必要に応じて治具で固定したり、空気圧や水圧をかけ、変形を防止する。   And the liquid which mixed the polyol which is the raw material of the foaming urethane resin 5, isocyanate, and a foaming agent (cyclopentane) from the exhaust port 8 is inject | poured. Since the liquid is injected and foamed, the foamed urethane resin 5 spreads through the space 6 to every corner. At this time, the exhaust port 8 is sealed so that only the gas escapes, so that the urethane foam resin 5 does not overflow from the exhaust port 8. Further, the inner box 2 and the outer box 3 have a strength that does not deform due to foaming pressure, or are fixed with a jig as necessary, or are subjected to air pressure or water pressure to prevent deformation.

芯材封入後、排気口8から空間6を減圧し、減圧したまま、排気口8をピンチして封止することで、真空断熱箱体1が完成する。完成後、真空断熱箱体1を100℃で加熱することで真空断熱箱体用気体吸着材7が開封し、空気成分吸着能を発現する。   After the core material is sealed, the space 6 is decompressed from the exhaust port 8, and the exhaust port 8 is pinched and sealed while the pressure is reduced, thereby completing the vacuum heat insulation box 1. After completion, by heating the vacuum heat insulation box 1 at 100 ° C., the gas adsorbent 7 for vacuum heat insulation box is opened, and air component adsorption ability is expressed.

次に真空断熱材4の作製方法について説明する。繊維状芯材12にはガラス繊維を用い、平均繊維径3.5μmのガラス繊維集合体を加圧した状態で加熱し、密度が200kg/m3程度の形状を維持しているボード状のものを用いる。平均繊維径はN=50を顕微鏡で測定した平均値で評価しているが、1μm〜20μmの範囲のものが好ましく、2μm〜10μmのものが芯材としての剛性を備え、かつ生産性と熱伝導率の面でより好ましい。   Next, the manufacturing method of the vacuum heat insulating material 4 is demonstrated. Glass fiber is used for the fibrous core material 12, and a glass fiber assembly having an average fiber diameter of 3.5 μm is heated in a pressurized state, and a board-like one having a density of about 200 kg / m 3 is maintained. Use. The average fiber diameter is evaluated based on an average value obtained by measuring N = 50 with a microscope. The average fiber diameter is preferably in the range of 1 μm to 20 μm, and 2 μm to 10 μm has rigidity as a core material, and productivity and heat More preferable in terms of conductivity.

そして、繊維状芯材12を140℃の乾燥炉で30分間乾燥した後、ラミネートフィルムの三方を熱溶着層13を熱溶着にてシールして袋状に成形した外被材11に、水分吸着材である不織布に封止した酸化カルシウムと、酸素・窒素吸着材であるラミネートフィルムに真空封止したCu置換したZSM−5型ゼオライトを複合化した真空断熱材用気体吸着材10を挿入し、減圧チャンバー内で、外被材11内部が10Pa以下になるように減圧し、開口部を熱溶着層13を熱溶着することにより密閉封止している。このとき、密閉封止されたとき、真空断熱材4は大気圧縮されるが、この大気圧縮の力を用い、酸素・窒素吸着材の入ったラミネートフィルムを針状のもので突き刺し、開封される構成にし、密閉封止後に気体吸着能が発現する。   Then, after drying the fibrous core material 12 in a drying furnace at 140 ° C. for 30 minutes, the three sides of the laminate film are sealed with the heat-welding layer 13 by heat-welding and formed into a bag shape, and moisture is adsorbed on the jacket material 11. Insert the gas adsorbent 10 for vacuum heat insulating material, which is a composite of calcium oxide sealed in a nonwoven fabric that is a material, and a ZSM-5 type zeolite that is vacuum-sealed with a Cu-substituted ZSM-5 type zeolite in a laminate film that is an oxygen / nitrogen adsorbent, In the decompression chamber, the pressure is reduced so that the inside of the jacket material 11 becomes 10 Pa or less, and the opening is hermetically sealed by thermally welding the heat welding layer 13. At this time, when hermetically sealed, the vacuum heat insulating material 4 is compressed to the atmosphere, and using the force of the atmospheric compression, the laminate film containing the oxygen / nitrogen adsorbent is pierced with a needle-shaped material and opened. The gas adsorbing ability is manifested after sealing and sealing.

このとき、外被材11は、表面保護層としてポリエチレンテレフタレートフィルム(12μm)、中間層には気体難透過性を持つアルミ箔(6μm)、熱溶着層13として直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(50μm)からなるラミネートフィルムにより構成している。密封後、大気圧縮により、繊維状芯材12の密度は若干増加する。   At this time, the covering material 11 is a polyethylene terephthalate film (12 μm) as a surface protective layer, an aluminum foil (6 μm) having poor gas permeability as an intermediate layer, and a linear low density polyethylene film (50 μm) as a heat welding layer 13. ). After sealing, the density of the fibrous core material 12 slightly increases due to atmospheric compression.

断熱性能及び取扱い性の面で密封後のガラス繊維からなる繊維状芯材12の密度は210〜280kg/m3の範囲がより好ましく、240kg/m3となるように作製した。ここではバインダーを用いることなく芯材成形を行っているが、バインダーを用いてより低温で芯材を成形しても良い。   The density of the fibrous core material 12 made of glass fiber after sealing in terms of heat insulation performance and handleability is more preferably in the range of 210 to 280 kg / m 3, and the density is 240 kg / m 3. Here, the core material is formed without using the binder, but the core material may be formed at a lower temperature using the binder.

また、表面性が問題とならない場合には、ガラス繊維の集合体をそのまま密閉封止しても構わない。その場合には、製造工数が削減するために、生産性が向上する。   If the surface property does not matter, the glass fiber aggregate may be hermetically sealed as it is. In that case, since the number of manufacturing steps is reduced, productivity is improved.

このようにして形成した真空断熱材4の熱伝導率を英弘精機製のオートラムダにて測定した。結果、熱伝導率は、平均温度24℃にて0.0011〜0.0017W/mKであり、汎用的な硬質ウレタンフォームの10倍以上の断熱性能を有していた。   The thermal conductivity of the vacuum heat insulating material 4 thus formed was measured with an auto lambda manufactured by Eihiro Seiki. As a result, the thermal conductivity was 0.0011 to 0.0017 W / mK at an average temperature of 24 ° C., and had a heat insulation performance 10 times or more that of a general-purpose hard urethane foam.

以上のようにして作製した真空断熱箱体1の開口部9から95℃のお湯をいれ、開口部9をふさぎ、12h放置したところ、湯温は78℃であり、良好な保温特性を有する。また、同様の評価を30回繰り返しても保温特性に差は見られなかった。   When hot water of 95 ° C. is poured from the opening 9 of the vacuum heat insulating box 1 produced as described above, and the opening 9 is closed and left for 12 hours, the hot water temperature is 78 ° C. and has good heat retention characteristics. Moreover, even if the same evaluation was repeated 30 times, no difference was observed in the heat retention characteristics.

次に、真空断熱箱体1の内部圧力が上昇する機構について説明する。   Next, a mechanism for increasing the internal pressure of the vacuum heat insulating box 1 will be described.

外気からの空気や水蒸気は、外箱2もしくは内箱3の材料もしくは溶接・溶着箇所を通じ、真空断熱箱体1内に侵入する。また、もともと空間6内に存在する外箱2や内箱3、真空断熱材4の構成材料に吸着していた空気成分や、発泡ウレタン樹脂5の未反応成分や発泡剤、原料中に含まれていた空気成分や水分等の初期残存成分がある。初期残存成分は減圧によりある程度は除去されるが、発泡ウレタン樹脂5の独泡中にある気体成分は、短時間での減圧では完全には除去できない。そして、空間6内に存在する空気や水蒸気が、熱溶着層13を通じ、真空断熱材4内に侵入する。ここで、空気や水蒸気の侵入量に影響する因子として、外部と内部との圧力差、外気と内部をつなぐ熱溶着層の長さ・面積、気体の種類、温度、湿度等が影響するが、製造工程が同一であれば、外部と内部との圧力差による影響が大きい。   Air or water vapor from outside air enters the vacuum heat insulating box 1 through the material of the outer box 2 or the inner box 3 or the welding / welding location. Moreover, it is contained in the air component adsorbed to the constituent material of the outer box 2, the inner box 3, and the vacuum heat insulating material 4 originally present in the space 6, the unreacted component of the foamed urethane resin 5, the foaming agent, and the raw material. There are initial residual components such as air components and moisture. The initial residual component is removed to some extent by the reduced pressure, but the gas component in the closed cell of the foamed urethane resin 5 cannot be completely removed by the reduced pressure in a short time. Then, air and water vapor existing in the space 6 enter the vacuum heat insulating material 4 through the heat welding layer 13. Here, factors affecting the amount of air and water vapor intrusion affect the pressure difference between the outside and inside, the length and area of the heat-welded layer connecting the outside and inside, the type of gas, temperature, humidity, etc. If the manufacturing process is the same, the influence by the pressure difference between the outside and the inside is great.

真空断熱箱体1の空間6内と外気との圧力差は、残存成分の影響を含めても1気圧近くあり、外箱2、内箱3の気体透過性に応じ、空気成分は空間6内に侵入してくるが、その量は非常に微量であり、空間容積、気体透過性、温度、初期残存性分量、独泡率等の条件により増減するが、1年間経過しても数百Pa程度の内圧上昇であり、真空断熱材4の周辺圧力は低く、それにより、熱溶着層13を通じ、真空断熱材4内に侵入する空気成分はさらに微小であり、真空断熱材4の断熱性能はほとんど低下せず、長期信頼性を有する。   The pressure difference between the space 6 in the vacuum heat insulating box 1 and the outside air is close to 1 atm including the influence of the remaining components, and the air component is in the space 6 according to the gas permeability of the outer box 2 and the inner box 3. However, the amount is very small and increases or decreases depending on conditions such as space volume, gas permeability, temperature, initial residual amount, closed cell rate, etc. The internal pressure of the vacuum heat insulating material 4 is low, the air pressure that penetrates into the vacuum heat insulating material 4 through the thermal welding layer 13 is further minute, and the heat insulating performance of the vacuum heat insulating material 4 is Almost no degradation and long-term reliability.

真空断熱箱体1の真空断熱材4と発泡ウレタン樹脂5の占める割合は特に限定するものではないが、真空断熱材4の割合が多い方が、断熱性能は向上する。   The ratio of the vacuum heat insulating material 4 and the urethane foam resin 5 in the vacuum heat insulating box 1 is not particularly limited, but the heat insulating performance is improved when the ratio of the vacuum heat insulating material 4 is larger.

また、発泡ウレタン樹脂5が隅々まで充填されるためには、発泡ウレタン樹脂5の充填される箇所が連通されている必要がある。   Further, in order to fill the urethane foam resin 5 to every corner, it is necessary to communicate with the places where the urethane foam resin 5 is filled.

また、通常、真空断熱箱体1は空間6を排気口8から減圧することで、大気圧により外箱2と内箱3が圧縮される。外箱2と内箱3に大気圧に耐えうる強度がなかったり、空間6に大気圧に耐えられる圧縮強度を持つ芯材がなければ、外箱2あるいは内箱3は変形する。変形の程度にもよるが、断熱層の厚さが減少することで断熱性能が低下したり、クラック等が生じ、空間6へ外気が侵入する恐れがある。しかし、真空断熱材4は、最初から大気圧縮されており、空間6を減圧しても、初期の厚さから変形することはなく、真空断熱材4を空間6に設置することでスペーサーとしての効果も発揮する。金属や樹脂をスペーサーとして用いると、それがヒートリークを起こすが、真空断熱材4は断熱性能も優れており、ヒートリークの問題もない。   In addition, the vacuum heat insulating box 1 normally compresses the outer box 2 and the inner box 3 by the atmospheric pressure by decompressing the space 6 from the exhaust port 8. If the outer box 2 and the inner box 3 do not have enough strength to withstand atmospheric pressure, or if the space 6 does not have a core material having compressive strength that can withstand atmospheric pressure, the outer box 2 or the inner box 3 is deformed. Although depending on the degree of deformation, the heat insulation performance may be reduced or cracks may occur due to a decrease in the thickness of the heat insulation layer, and the outside air may enter the space 6. However, the vacuum heat insulating material 4 is compressed to the atmosphere from the beginning, and even if the space 6 is depressurized, the vacuum heat insulating material 4 is not deformed from the initial thickness, and the vacuum heat insulating material 4 is installed in the space 6 as a spacer. Also effective. When a metal or resin is used as a spacer, it causes heat leak, but the vacuum heat insulating material 4 has excellent heat insulating performance, and there is no problem of heat leak.

また、真空断熱材4は空間6の厚さと同程度の方が、変形も少なく、断熱性能にも優れ、好ましい。   Further, it is preferable that the vacuum heat insulating material 4 has the same thickness as the space 6 because the deformation is small and the heat insulating performance is excellent.

また、実際には、繊維状芯材12の配向方向を真空断熱箱体1の伝熱方向に対し完全な垂直にすることは、伝熱方向が一様でないこと、繊維状芯材12が完全に配向しているわけではないこと等から困難なため、略垂直方向とし、略垂直方向とは、主となる伝熱方向に対し、70〜110度の角度内にあればよい。   In practice, the orientation direction of the fibrous core material 12 is completely perpendicular to the heat transfer direction of the vacuum heat insulation box 1 because the heat transfer direction is not uniform and the fibrous core material 12 is completely Therefore, the vertical direction may be within a range of 70 to 110 degrees with respect to the main heat transfer direction.

また、真空断熱材4を、真空断熱箱体1の空間6内に芯材として挿入するため、発泡ウレタン樹脂5の封入量が空間全体に封入するよりも少なくなり、発泡ウレタン樹脂5の減圧にかかる時間も少なくて済み、生産性を向上することができる。   Moreover, since the vacuum heat insulating material 4 is inserted into the space 6 of the vacuum heat insulating box 1 as a core material, the amount of the urethane foam resin 5 enclosed is less than that enclosed in the entire space. Less time is required and productivity can be improved.

また、水分吸着材は、各構成材料に吸着した水分を除去するため、さらには外気から侵入する水蒸気の吸着を行うことで、内部圧力の上昇を抑制することができ、備えることが望ましい。また、設置場所は、真空断熱材4および発泡ウレタン樹脂5のそれぞれに接するように設置することで、最も効果を発揮するため好ましい。繊維状芯材12にのみ水分吸着材を設置すると、外箱2あるいは内箱3が破損する等、何らかの要因で空間6内に、水蒸気が侵入しても、熱溶着層13を通じ、真空断熱材4内に侵入する水蒸気を吸着するため、真空断熱材4の断熱性能は維持することができ、信頼性を維持できる。また、発泡ウレタン樹脂5にのみ接するように水分吸着材を設置すると、空間6内に侵入する水蒸気を吸着することで空間6内の内部圧力上昇を抑え、信頼性を維持することができる。   In addition, it is desirable that the moisture adsorbing material be provided with the ability to suppress an increase in internal pressure by removing moisture adsorbed on each constituent material and further by adsorbing water vapor entering from outside air. Moreover, since an installation place exhibits the most effect by installing so that it may touch each of the vacuum heat insulating material 4 and the urethane foam resin 5, it is preferable. If a moisture adsorbent is installed only on the fibrous core material 12, even if water vapor enters the space 6 for some reason, such as the outer box 2 or the inner box 3 being damaged, a vacuum heat insulating material is passed through the heat-welded layer 13. Since the water vapor entering the inside 4 is adsorbed, the heat insulating performance of the vacuum heat insulating material 4 can be maintained, and the reliability can be maintained. Moreover, if a water | moisture-content adsorption material is installed so that it may contact | connect only the foaming urethane resin 5, the internal pressure rise in the space 6 can be suppressed by adsorb | sucking the water vapor which penetrates in the space 6, and reliability can be maintained.

また、水分吸着材の種類を特に限定するものではないが、物理吸着材としては、具体的には、合成ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、ドーソナイト、ハイドロタルサイト、金属錯体等が望ましく、化学吸着剤としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物や、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物等が利用でき、特に、酸化リチウム,水酸化リチウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化バリウム、水酸化バリウムが効果的に作用する。また、塩化カルシウム、五酸化リンも効果的である。   Although the type of moisture adsorbent is not particularly limited, specifically, as the physical adsorbent, synthetic zeolite, activated carbon, activated alumina, silica gel, dosonite, hydrotalcite, metal complex, etc. are desirable, As adsorbents, oxides of alkali metals and alkaline earth metals, hydroxides of alkali metals and alkaline earth metals, etc. can be used, and in particular, lithium oxide, lithium hydroxide, calcium oxide, calcium hydroxide, oxidation Magnesium, magnesium hydroxide, barium oxide and barium hydroxide are effective. Calcium chloride and phosphorus pentoxide are also effective.

また、酸素・窒素の空気成分吸着材は、減圧しきれずに残存した空気成分や、さらには外気から侵入する空気成分の吸着を行うことで、内部圧力の上昇を抑制することができ、長期信頼性が向上する。   In addition, the oxygen / nitrogen air component adsorbent can suppress the increase in internal pressure by adsorbing the air component remaining without being fully depressurized and the air component entering from the outside air. Improves.

また、空気成分吸着材の設置場所は、真空断熱材4および発泡ウレタン樹脂5のそれぞれに接するように設置することで、最も効果を発揮するため好ましい。繊維状芯材12にのみ空気成分吸着材を設置すると、外箱2あるいは内箱3が破損する等、何らかの要因で空間6内に、空気成分が侵入しても、熱溶着層13を通じ、真空断熱材4内に侵入する空気成分を吸着するため、真空断熱材4の断熱性能は維持することができ、信頼性を維持できる。また、発泡ウレタン樹脂5にのみ接するように空気成分吸着材を設置すると、空間6内に侵入する空気成分を吸着することで空間6内の内部圧力上昇を抑え、信頼性を維持することができる。   Moreover, since the installation place of an air component adsorption material touches each of the vacuum heat insulating material 4 and the foaming urethane resin 5 and exhibits the most effect, it is preferable. If an air component adsorbent is installed only on the fibrous core material 12, even if an air component enters the space 6 due to some reason, such as the outer box 2 or the inner box 3 being damaged, a vacuum is passed through the heat-welded layer 13. Since the air component which penetrates into the heat insulating material 4 is adsorbed, the heat insulating performance of the vacuum heat insulating material 4 can be maintained, and the reliability can be maintained. In addition, when the air component adsorbing material is installed so as to be in contact with only the urethane foam resin 5, it is possible to suppress the increase in internal pressure in the space 6 by adsorbing the air component entering the space 6 and maintain reliability. .

また、空気成分吸着材として、その吸着機構は、物理吸着、化学吸着、および吸蔵、収着等のいずれでもよいが、非蒸発型ゲッターとして作用する物質が良好である。   Moreover, as an air component adsorbent, the adsorption mechanism may be any of physical adsorption, chemical adsorption, occlusion, and sorption, but a substance that acts as a non-evaporable getter is good.

具体的には、合成ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、ドーソナイト、ハイドロタルサイト等の物理吸着材である。   Specifically, it is a physical adsorbent such as synthetic zeolite, activated carbon, activated alumina, silica gel, dosonite, hydrotalcite.

化学吸着材としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物や、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物等が利用でき、特に、酸化リチウム,水酸化リチウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化バリウム、水酸化バリウムが効果的に作用する。   As the chemical adsorbent, oxides of alkali metals and alkaline earth metals, hydroxides of alkali metals and alkaline earth metals, etc. can be used. In particular, lithium oxide, lithium hydroxide, calcium oxide, calcium hydroxide, Magnesium oxide, magnesium hydroxide, barium oxide, and barium hydroxide are effective.

また、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化カルシウム、炭酸リチウム、不飽和脂肪酸、鉄化合物等も効果的に作用する。   In addition, calcium sulfate, magnesium sulfate, sodium sulfate, sodium carbonate, potassium carbonate, calcium chloride, lithium carbonate, unsaturated fatty acid, iron compound and the like also act effectively.

また、二酸化炭素を吸着するためであれば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ性化合物が好ましい。   Moreover, if it is for adsorbing carbon dioxide, an alkaline compound such as sodium hydroxide or potassium hydroxide is preferred.

また、バリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、リチウム等の物質を単独、もしくは合金化したゲッター物質を適用するのもより効果的である。   In addition, it is more effective to apply a getter material obtained by singly or alloying materials such as barium, magnesium, calcium, strontium, titanium, zirconium, vanadium, and lithium.

さらには、このような前記ゲッター物質を少なくとも窒素、酸素、水分、二酸化炭素を吸着除去するため、種々混合して適用することも可能である。   Furthermore, in order to adsorb and remove at least nitrogen, oxygen, moisture, and carbon dioxide, the getter material can be applied in various mixtures.

しかし、特に銅イオン交換したZSM−5型ゼオライトは、常温における単位重量あたりの気体吸着量が他のゼオライトや、金属系吸着材と比べても高く、少量の気体吸着材で大量の空気を吸着でき、真空断熱材として断熱性能を発揮する10Pa程度の低真空でも、その吸着能を発揮し、さらには、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、吸着困難な窒素をも吸着可能であり、高性能かつ効果的で、省スペース化も行え、最も好ましい気体吸着材7である。   However, ZSM-5 type zeolite with exchanged copper ions has a higher gas adsorption amount per unit weight at room temperature than other zeolites and metal adsorbents, and adsorbs a large amount of air with a small amount of gas adsorbents. Even a low vacuum of about 10 Pa, which exhibits heat insulation performance as a vacuum heat insulating material, exhibits its adsorption ability, and also adsorbs nitrogen that is difficult to adsorb with nonpolar molecules having a large binding energy of about 940 kJ / mol. This is the most preferable gas adsorbent 7 because it is possible, has high performance and is effective, and can save space.

また、空気成分吸着材には空気成分だけでなく、水蒸気も吸着する材料も少なくなく、好ましくは、空気成分吸着材を水分吸着材で包み込む構造や、水分吸着材を通過して空気成分吸着材へ空気成分および水蒸気が到達する構造をとることが、空気成分吸着材の吸着能力を長期間維持でき、より好ましい。   In addition, air component adsorbents include not only air components but also materials that adsorb water vapor. Preferably, air component adsorbents are structured to wrap air component adsorbents in moisture adsorbents, or pass through moisture adsorbents. It is more preferable to adopt a structure in which the air component and water vapor reach, because the adsorption capacity of the air component adsorbent can be maintained for a long time.

外被材11はAL箔ラミネートフィルム、AL蒸着ラミネートフィルムが気体難透過性に優れ好ましく、またAL以外の金属箔であっても効果は変らない。また、シリカ、ダイヤモンドライクカーボン、アルミナ等の無機材料を蒸着・コーティングしたフィルム材でも構わない。   As the covering material 11, an AL foil laminated film and an AL vapor-deposited laminated film are preferable because they have excellent gas permeability, and even if a metal foil other than AL is used, the effect does not change. Further, a film material on which an inorganic material such as silica, diamond-like carbon, or alumina is deposited and coated may be used.

また、金属箔や無機材料コーティングよりも気体難透過性は劣るが、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、MXナイロン、ポリビニルアルコール等の気体難透過性樹脂でも構わず、さらに、シリカ、ダイヤモンドライクカーボン、アルミナ等の無機材料を蒸着・コーティングし、気体難透過性を向上させるとさらに好ましい。
また、ステンレス等の金属材料を外被材に用い、溶接しても構わない。
Moreover, although the gas permeability is inferior to that of metal foil or inorganic material coating, it may be a gas permeability resin such as ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, MX nylon, polyvinyl alcohol, More preferably, an inorganic material such as silica, diamond-like carbon, or alumina is vapor deposited and coated to improve gas permeability.
Further, a metal material such as stainless steel may be used for the jacket material and welded.

また、熱溶着層13にポリエチレンを用いると、ポリエチレンは比較的低い温度で溶着できるので、追加加熱による溶着が容易で、より低コストで真空断熱材4を提供することができる。   Moreover, when polyethylene is used for the heat welding layer 13, since polyethylene can be welded at a relatively low temperature, welding by additional heating is easy, and the vacuum heat insulating material 4 can be provided at a lower cost.

また、外被材11の最外層にポリエチレンテレフタレートからなる保護層を設けてもよい。このように外被材11の最外層に表面保護を目的とした材料を配設することで、より確実な耐傷付き性や耐突き刺し性を発揮させてピンホール等の発生を抑制する作用を有し、長期信頼性を有する真空断熱材4を提供することができ、さらには長期信頼性を有する真空断熱箱体1を提供することができる。また。ポリエチレンテレフタレートは安価な材料であり、より低コストで真空断熱材4を提供することができる。   Further, a protective layer made of polyethylene terephthalate may be provided on the outermost layer of the jacket material 11. By disposing a material for the purpose of surface protection in the outermost layer of the jacket material 11 in this way, it has a function of suppressing the occurrence of pinholes by exhibiting more reliable scratch resistance and puncture resistance. And the vacuum heat insulating material 4 which has long-term reliability can be provided, and also the vacuum heat insulation box 1 which has long-term reliability can be provided. Also. Polyethylene terephthalate is an inexpensive material and can provide the vacuum heat insulating material 4 at a lower cost.

また、繊維状芯材12としては、汎用的な工業材料としては、ガラス短繊維が好適である。より望ましくは、ガラス短繊維のウェブの積層体からなり、前記ウェブ間は積層体の一体性が保持できる必要最低限の繊維の交絡により結合され、厚み方向に均質に積層配列された繊維集合体が好適である。   As the fibrous core material 12, short glass fibers are suitable as a general-purpose industrial material. More preferably, the fiber assembly is composed of a laminate of short glass fiber webs, and the webs are joined by the minimum amount of fiber entanglement that can maintain the integrity of the laminate, and are uniformly laminated in the thickness direction. Is preferred.

また、繊維径は、特に指定するものではないが、繊維径が微細なものは、より優れた断熱性能が得られる。しかし、経済性の観点からは、平均繊維径が3〜5μmのものを使用するのが望ましい。   The fiber diameter is not particularly specified, but finer fiber diameter can provide better heat insulation performance. However, from the viewpoint of economy, it is desirable to use one having an average fiber diameter of 3 to 5 μm.

また、外箱2、内箱3を構成する気体難透過性材料としては、ステンレスや鉄などの金属材料、ガラス材料が好ましい。ガラス材料は割れやすいため、金属材料がより好ましい。   Moreover, as a gas poorly permeable material which comprises the outer box 2 and the inner box 3, metal materials, such as stainless steel and iron, and glass material are preferable. Since a glass material is easily broken, a metal material is more preferable.

また、固体熱伝導率が金属よりも小さく断熱性能の向上を図れ、比重も小さく軽量化が可能な樹脂材料を用いる場合は、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、MXナイロン、ポリビニルアルコール、結晶性ポリエチレンテレフタレート、結晶性シンジオタクチックポリスチレン等の気体難透過性樹脂を用いることが好ましい。   In addition, when using a resin material whose solid thermal conductivity is smaller than that of metal and can improve heat insulation performance, and which has a small specific gravity and can be reduced in weight, an ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, MX nylon It is preferable to use a gas permeable resin such as polyvinyl alcohol, crystalline polyethylene terephthalate, or crystalline syndiotactic polystyrene.

さらに、気体難透過性を向上させるために、AL箔ラミネートフィルム、AL蒸着ラミネートフィルムのインサート成形を行った樹脂や、表面にシリカ、ダイヤモンドライクカーボン、アルミナ等の無機材料を蒸着・コーティングを施すことが、信頼性を向上させるために、より好ましい。   Furthermore, in order to improve the low gas permeability, vapor deposition / coating of resin with insert molding of AL foil laminate film and AL vapor deposition laminate film, and inorganic materials such as silica, diamond-like carbon and alumina on the surface Is more preferable in order to improve reliability.

また、繊維状芯材は限定するものではなく、ガラス繊維、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、炭化ケイ素繊維等が好ましく、特にガラス繊維は安価で高性能な真空断熱材を形成するため、最も望ましい。ガラス繊維は1μm〜20μmの範囲のものが好ましく、2μm〜10μmのものが芯材としての剛性を備え、かつ生産性と熱伝導率の面でより好ましい。   In addition, the fibrous core material is not limited, and glass fiber, glass fiber, alumina fiber, silica alumina fiber, silica fiber, rock wool, silicon carbide fiber, etc. are preferable. In particular, glass fiber is inexpensive and has high performance vacuum insulation. Most desirable for forming the material. The glass fiber is preferably in the range of 1 μm to 20 μm, more preferably 2 μm to 10 μm with rigidity as a core material, and more preferable in terms of productivity and thermal conductivity.

また、粉末芯材も限定するものではないが、無機粉末材料の方が、もともと粉末保持し、減圧時に粉末から発生する気体(アウトガス)が少なく、好ましい。   Further, although the powder core material is not limited, the inorganic powder material is preferable because it originally retains the powder and generates less gas (outgas) from the powder during decompression.

また、本実施の形態1では真空断熱材4の芯材として繊維用芯材12を用いたが、繊維状芯材に限定する必要はなく、粉末芯材でもかまわない。   In the first embodiment, the fiber core material 12 is used as the core material of the vacuum heat insulating material 4. However, the fiber core material need not be limited to a fiber core material, and may be a powder core material.

また、粉末芯材も限定するものではないが、無機粉末材料の方が、もともと粉末保持し、減圧時に粉末から発生する気体(アウトガス)が少なく、好ましい。   Further, although the powder core material is not limited, the inorganic powder material is preferable because it originally retains the powder and generates less gas (outgas) from the powder during decompression.

さらに、粉末芯材が平均一次粒子径100nm以下である乾式シリカであること好ましい。芯材材料は空隙間距離が短くなる粉体材料の方が、圧力依存性に優れるため、長期信頼性を得るためには繊維系材料よりも優れている。また、固体熱伝導率が低く、粉体芯材としてはシリカ系材料が真空断熱材用芯材として優れている。また、粒径も平均一次粒子径が100nm以下であることで、内部圧力に対する断熱性能の低下が小さく、優れており、このようなシリカ粉末は乾式法で作られる乾式シリカが該当する。   Furthermore, the powder core material is preferably dry silica having an average primary particle diameter of 100 nm or less. As the core material, the powder material in which the air gap distance is shorter is more excellent in pressure dependency, and therefore is superior to the fiber material in order to obtain long-term reliability. In addition, the solid thermal conductivity is low, and a silica-based material is excellent as a core material for a vacuum heat insulating material as a powder core material. Moreover, since the average primary particle diameter is 100 nm or less, the particle size is excellent in that the heat insulation performance with respect to the internal pressure is small, and such silica powder corresponds to dry silica produced by a dry method.

また、乾式シリカにカーボンブラック1〜30wt%を混合することで、乾式シリカ粉末のみを用いた真空断熱材よりも断熱性能は向上する。   Moreover, heat insulation performance improves rather than the vacuum heat insulating material which used only dry silica powder by mixing 1-30 wt% of carbon black with dry silica.

断熱性能向上のために乾式シリカに添加する粉末として、例えばカーボンブラックや酸化チタンなどは高温域で輻射防止材として働くことが知られているが、低温域でもカーボンブラック添加により大きな断熱性能向上が見られる。この理由は定かではないが、シリカ粉末とカーボンブラックとの何らかの作用により固体熱伝導が低減されるためと考える。   As powders added to dry silica to improve heat insulation performance, for example, carbon black and titanium oxide are known to work as radiation prevention materials at high temperatures, but the addition of carbon black greatly improves heat insulation performance at low temperatures. It can be seen. Although this reason is not certain, it is considered that solid heat conduction is reduced by some action of silica powder and carbon black.

粉末状カーボン材料の添加量は、1〜30wt%がよい。これは、添加量が少なすぎると断熱性能向上の効果がなく、多すぎると断熱性能が粉末状カーボン材料に依存するようになり断熱性能が悪化することや、減圧下でガス発生が多くなり経時的に断熱性能が悪化するからである。   The addition amount of the powdery carbon material is preferably 1 to 30 wt%. This is because if the addition amount is too small, there is no effect of improving the heat insulation performance, and if it is too large, the heat insulation performance becomes dependent on the powdered carbon material and the heat insulation performance deteriorates, or gas generation increases under reduced pressure. This is because the heat insulation performance deteriorates.

また、繊維状芯材と粉末芯材を複合化したものとして、前記乾式シリカに、ガラス繊維材料を混合し、前記ガラス繊維材料が平均繊維径10μm以下で、芯材への含有量が0.5〜40wt%であり、加圧して成形したものが好ましい。   Further, as a composite of a fibrous core material and a powder core material, a glass fiber material is mixed in the dry silica, the glass fiber material has an average fiber diameter of 10 μm or less, and the content in the core material is 0. It is 5-40 wt%, and what was shape | molded by pressing is preferable.

乾式シリカは真空断熱材の芯材としては優れた性能を有するが、密度が小さいため、取扱いにくく、充填するために不織布内に一旦封止する必要があり、コストや工程数が増大する。そのため、乾式シリカを固形化して、封入することが工程上、優れる。   Although dry silica has excellent performance as a core material for a vacuum heat insulating material, it is difficult to handle because of its low density, and it is necessary to seal it once in a nonwoven fabric for filling, which increases costs and the number of processes. Therefore, solidifying and encapsulating dry silica is excellent in the process.

固形化手段として、一般的なシリカ粉末と繊維材料を混合撹拌し、加圧成形しても成形体にはならないが、平均一次粒子径が100nm以下の乾式シリカと、繊維材料とを混合、加圧成形することで、成形体を形成することができる。この要因として、粒子径の小さい粉末同士であるため分子間力が働き粉末同士が付着する、あるいは乾式であるため表面官能基が少なく相互反発が少ないため粉末同士が付着しやすいこと等が考えられ、したがって、加圧等の成形方法により成形体を作製するためには、平均一次粒子径100nm以下の乾式シリカと繊維材料を用いる必要がある。   As a solidification means, a general silica powder and a fiber material are mixed and stirred, and even if pressure-molded, it does not become a molded body. However, dry silica having an average primary particle size of 100 nm or less and a fiber material are mixed and added. A compact can be formed by pressure molding. This may be due to the fact that powders with small particle diameters cause intermolecular forces to act and the powders adhere to each other, or because they are dry, the surface functional groups are few and the mutual repulsion is so small that the powders are likely to adhere to each other. Therefore, in order to produce a molded body by a molding method such as pressurization, it is necessary to use dry silica having an average primary particle diameter of 100 nm or less and a fiber material.

また、ガラス繊維材料を、平均繊維径10μm以下とすることで、ガラス繊維の繊維径が小さいため比表面積が大きくなるすなわち表面エネルギーが大きくなり粉末と結びつきやすくなる、また、シリカ粉末はガラス繊維と親和性のよい組合せであるため相互に付着しやすい、あるいはそれらの相互作用によること等が考えられ、したがって、加圧等の成形方法により成形体を作製する際に、平均繊維径10μm以下のガラス繊維材料を用いることで、より強固な成形体を作製することができる。   Further, by making the glass fiber material have an average fiber diameter of 10 μm or less, the specific surface area is increased because the fiber diameter of the glass fiber is small, that is, the surface energy is increased, and the glass powder is easily combined with the powder. Since it is a combination with good affinity, it is considered that it is easy to adhere to each other or due to their interaction. Therefore, when producing a molded body by a molding method such as pressure, a glass having an average fiber diameter of 10 μm or less By using a fiber material, a stronger molded body can be produced.

さらに、粒子径の非常に細かい乾式シリカと繊維径の小さいガラス繊維材料を用いることにより、粉立ちのほとんどない成形体が得られる。この理由は、上記のように粒子径の小さい粉末同士の分子間力、表面官能基が少ないことによる粉末同士の付着、シリカとガラス繊維との良好な親和性、細い繊維材料の大きな表面エネルギー等が考えられる。   Further, by using dry silica having a very fine particle diameter and a glass fiber material having a small fiber diameter, a molded body having almost no dusting can be obtained. This is because, as described above, the intermolecular force between powders having a small particle diameter, adhesion between powders due to a small number of surface functional groups, good affinity between silica and glass fibers, large surface energy of thin fiber materials, etc. Can be considered.

また、上記組合せにより強固な成形体を得るとともに、弾性も有しているため可撓性をも有する成形体を得ることができる。   In addition, a strong molded body can be obtained by the above combination, and a molded body having flexibility can be obtained because it has elasticity.

この理由は、平均繊維径が10μm以下の繊維を用いているため曲げ弾性が向上し、可とう性を有することができる等が考えられる。   The reason for this is considered to be that, since fibers having an average fiber diameter of 10 μm or less are used, flexural elasticity is improved and flexibility can be obtained.

繊維添加量が0.5〜40wt%であるのは、添加量が少なすぎると成形体形状を保てないし、多すぎると断熱性能が繊維に依存するようになり断熱性能が悪化するからである。   The fiber addition amount is 0.5 to 40 wt% because if the addition amount is too small, the shape of the molded body cannot be maintained, and if it is too much, the heat insulation performance becomes dependent on the fiber and the heat insulation performance is deteriorated. .

(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2における真空断熱箱体の空間内に設置する真空断熱材の断面図である。なお、実施の形態1と同じ名称・作用のものは同一符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the vacuum heat insulating material installed in the space of the vacuum heat insulating box according to Embodiment 2 of the present invention. In addition, the thing of the same name and effect | action as Embodiment 1 attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description.

図3において、真空断熱材4は、熱溶着層14は繊維状芯材12に沿って熱溶着し、繊維状芯材12の際まで上下の熱溶着層14が一体化している。なお、熱溶着層14の厚さは一定に保たれている。   In FIG. 3, in the vacuum heat insulating material 4, the heat welding layer 14 is heat welded along the fibrous core material 12, and the upper and lower heat welding layers 14 are integrated up to the fibrous core material 12. In addition, the thickness of the heat welding layer 14 is kept constant.

次に、繊維状芯材12に沿って熱溶着をする製造方法について説明する。実施の形態1と同様に作製した真空断熱材4を熱溶着層14が溶着する温度より高温の130℃の恒温炉に約10分放置すると、大気圧縮により真空断熱材4全体が加圧されているため、真空断熱材4全体が熱溶着され、繊維状芯材12の際まで熱溶着される。   Next, a manufacturing method for performing heat welding along the fibrous core material 12 will be described. When the vacuum heat insulating material 4 produced in the same manner as in the first embodiment is left in a constant temperature furnace at 130 ° C., which is higher than the temperature at which the heat welding layer 14 is welded, for about 10 minutes, the entire vacuum heat insulating material 4 is pressurized by atmospheric compression. Therefore, the entire vacuum heat insulating material 4 is heat-welded and heat-welded up to the fibrous core material 12.

熱溶着層14が繊維状芯材12の際まで溶着されているため、熱溶着層14の範囲が広がりシール性をより向上させることができるとともに、際近くまで外周端部を切除することができ、かさばりが減り、発泡ウレタン樹脂5が充填されやすくなり、また、外周端部が減少することで空間6に高性能な真空断熱材4が占める面積比率を大きくすることが可能となり、高性能化を図ることができる。また、真空断熱材4は空間6内に内包されているため、際近くまで外周端部を切除し、熱溶着層14の幅が狭くなり、空気成分が真空断熱材4の内部に侵入しやすい条件になっても、空間6が減圧空間のため十分な信頼性を有する。   Since the heat-welded layer 14 is welded up to the fibrous core material 12, the range of the heat-welded layer 14 can be widened to improve the sealing performance, and the outer peripheral edge can be cut to the near vicinity. , The bulkiness is reduced, the urethane foam resin 5 is easily filled, and the area ratio of the high-performance vacuum heat insulating material 4 to the space 6 can be increased by reducing the outer peripheral end portion. Can be achieved. In addition, since the vacuum heat insulating material 4 is included in the space 6, the outer peripheral edge is cut out to the near end, the width of the heat-welded layer 14 becomes narrow, and air components easily enter the inside of the vacuum heat insulating material 4. Even if it becomes conditions, since the space 6 is a decompression space, it has sufficient reliability.

本発明にかかる真空断熱箱体は、長期に渡って断熱性能を維持できる。このため、冷蔵庫のような保冷機器や、電気湯沸かし器、炊飯器、保温調理器、給湯器等の保温機器に使用すれば長期に渡って優れた省エネ効果を示す。また、コンテナボックスやクーラーボックス等の保冷が必要な用途への適用も可能である。   The vacuum heat insulation box concerning this invention can maintain heat insulation performance over a long period of time. For this reason, if it uses it for cold storage apparatuses, such as a refrigerator, and thermal insulation apparatuses, such as an electric water heater, a rice cooker, a thermal insulation cooker, and a hot water heater, it will show the energy-saving effect excellent over the long term. Also, it can be applied to uses such as container boxes and cooler boxes that require cold storage.

また、自動車用の蓄熱式暖気装置の効率向上や同様の技術を用いることでヒートポンプ用保温タンク等の温熱機器や、熱や寒さから保護したい物象などのあらゆる断熱用途に適用できる   Also, it can be applied to any heat insulation applications such as thermal equipment such as heat pump thermal insulation tanks and physical objects to be protected from heat and cold by using the same technology to improve the efficiency of heat storage warming devices for automobiles.

本発明の実施の形態1における真空断熱箱体の断面図Sectional drawing of the vacuum heat insulation box in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における真空断熱箱体の空間内に設置する真空断熱材の断面図Sectional drawing of the vacuum heat insulating material installed in the space of the vacuum heat insulation box in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2における真空断熱箱体の空間内に設置する真空断熱材の断面図Sectional drawing of the vacuum heat insulating material installed in the space of the vacuum heat insulation box in Embodiment 2 of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1 真空断熱箱体
2 外箱
3 内箱
4 真空断熱材
5 発泡ウレタン樹脂
6 空間
7 真空断熱箱体用気体吸着材
10 真空断熱材用気体吸着材
11 外被材
12 繊維状芯材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum heat insulating box 2 Outer box 3 Inner box 4 Vacuum heat insulating material 5 Urethane foam resin 6 Space 7 Gas adsorbent for vacuum heat insulating box 10 Gas adsorbent for vacuum heat insulating material 11 Cover material 12 Fibrous core material

Claims (4)

気体難透過性素材からなる外箱と内箱とにより形成される空間の内部に発泡ウレタン樹脂を有するとともに前記空間が減圧密封された真空断熱箱体であって、前記真空断熱箱体の減圧密封された前記空間の内部に、さらに気体難透過性素材の外被材の内部に芯材を減圧密封してなる真空断熱材を備えることで真空二重壁構造を有する真空断熱箱体。 A vacuum heat insulation box having a urethane foam resin inside a space formed by an outer box and an inner box made of a gas-impermeable material and having the space sealed under reduced pressure , wherein the vacuum heat insulation box is vacuum-sealed. The vacuum heat insulation box which has a vacuum double wall structure by providing the vacuum heat insulating material which carries out the pressure reduction sealing of the core material in the inside of the jacket material of a gas poorly permeable material further in the inside of the said space . 前記真空断熱材の前記芯材が配向性を有する繊維状芯材であり、前記真空断熱箱体の伝熱方向に対し、前記繊維状芯材の前記配向方向が略垂直になるように前記真空断熱材を配置することを特徴とする請求項1に記載の真空断熱箱体。 The core material of the vacuum heat insulating material is a fibrous core material having orientation, and the vacuum is such that the orientation direction of the fibrous core material is substantially perpendicular to the heat transfer direction of the vacuum heat insulating box. The heat insulation box according to claim 1, wherein a heat insulating material is disposed. 前記真空断熱材に前記真空断熱材内の気体を吸着するための気体吸着材を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の真空断熱箱体。 The vacuum heat insulating box according to claim 1 or 2, further comprising a gas adsorbing material for adsorbing the gas in the vacuum heat insulating material to the vacuum heat insulating material. 前記空間内に前記空間内の気体を吸着するための気体吸着材を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の真空断熱箱体。 The vacuum heat insulation box according to any one of claims 1 to 3, further comprising a gas adsorbent for adsorbing the gas in the space in the space.
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