JP5218485B2 - 断熱材 - Google Patents

Description

本発明は、外被材に芯材を収納した断熱材に関する。

近年、特に家電製品は、消費者より省エネルギー化が求められている。そうした要求に応えるため、家電製品の本体内部には、高性能な真空断熱材が使用されている。

前記真空断熱材は、例えば特許文献１などに開示されるように、芯材と、芯材を包装する外被材とにより構成される。ここでの外被材は、芯材を収納して内部を真空に維持できればどのようなものでも構わないが、好ましくはフィルムなどの積層袋が用いられる。

前記真空断熱材の外被材の外周縁は、突起（耳）が形成される。

特開２００３−２６９６８９号公報

取り扱い性や家電製品への搭載を考慮してこの耳部を折り曲げた場合、芯材の稜線部でラミネートフィルムが無理に折れ曲がると、その部分においてクラック等の穴が開き、ガスリークが生じて真空断熱材の内部圧力が上昇し、断熱性能が低下してしまう。

一方、前記真空断熱材を複数枚並べて使用する際、突合せ部からの熱リークにより、真空断熱材を搭載した家電製品自体の断熱性能が低下してしまう。

また、製品に断熱材を搭載する場合、搭載場所が限定されたり、他の部品等で断熱材が搭載できないことがある。耳折りをすることによって断熱材周縁部の厚さが芯材の厚さよりも厚くなってしまうと、断熱材を搭載するために製品本体の形状を大きくしたり、逆に内部容量を小さくしなければならないといった問題が懸念される。また、薄型製品に断熱材を搭載する場合には、本体に入らない、本体が厚くなるといった問題が懸念される。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、狭小スペースにも搭載可能な断熱材を提供することを別の目的とし、さらに耳部の折り曲げが不要な断熱材を提供することをも目的とする。

本発明における請求項１の断熱材では、シート状構造の水分吸着材を使用することにより、芯材に含有される水分を効果的に吸着して、断熱材内部の径時安定性を確保することができるため、薄小性を保持できる。また、シート状に形成された天然パルプからなる担体に、ゼオライト，塩化カルシウム，シリカゲルの何れかを担持させて、水分吸着材をシート状構造とすることにより、芯材との接触面積が広くなり、芯材に含有される水分を効果的に吸着することができる。

本発明における請求項２，３の断熱材では、芯材が圧縮し易く、厚みを薄くできる。

本発明における請求項４の断熱材では、製品搭載時に邪魔とならない程度に耳幅を狭くすることにより、耳折りが不要となる。これにより、耳部の折り曲げによる外被材へのストレスがなくなり、リークや蒸着面の破壊による断熱性能の低下を防ぐことができ、かつ狭小スペースにも搭載可能となる。

本発明の請求項１によると、狭小スペースにも搭載可能な断熱材を提供することができると共に、芯材に含有される含有物を効果的に吸着して、薄小性を保持できる。

本発明の請求項２，３によると、真空断熱材としたときの薄小性が保たれる。

本発明の請求項４によると、狭小スペースにも搭載可能、かつ耳部の折り曲げが不要な断熱材を提供することができる。

本発明の第１実施例における断熱材の構成を示す分解斜視図である。 同上、断熱材の縦断面図である。 同上、断熱材の変形例の縦断面図である。 同上、断熱材の別の変形例において枠体にバリアフィルムをヒートシールする前の状態を示す縦断面図である。 本発明の第２実施例における断熱材をヒートシールする前の状態を示す斜視図である。 同上、断熱材の縦断面図である。 同上、断熱材の変形例の縦断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明における断熱材およびその製造方法の好ましい各実施例を説明する。なお、各実施例において同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。

図１及び図２を参照しながら本発明の第１実施例における断熱材について説明する。同図において、真空断熱材１は、枠体４と、芯材３と、枠体４の上面と底面を蓋する外被材としてのバリアフィルム２とで構成されている。枠体４は合成樹脂材からなる成形品で、その中央には矩形状の開口部５が上下に開放されるよう形成された矩形枠形状となっている。

芯材３は、ボード状に成形されたグラスウールを用いてなるものであり、その縦・横の寸法が枠体４の開口部５内に正しく収まるよう設定されている。グラスウールをボード状の成形体になす方法として、バインダーを用いる方法と用いない方法がある。バインダーを用いる方法では、グラスウールは、そのガラス繊維がバインダーにより結着されてボード状の成形体となる。バインダーを用いた場合の利点として、芯材３を容易に成形体とでき、バリア袋挿入時の取扱性が向上することなどが挙げられる。他方、バインダーを用いない方法では、グラスウールは、そのガラス繊維が加熱圧縮されてボード状の成形体となる。バインダーを用いない場合の利点として、有機物によるガス発生が起きず、真空度保ち、断熱性能が経時的に保持されることなどが挙げられる。

外被材としてのバリアフィルム２は、ガスバリア性を有し、かつ芯材３を嵌め込んだ枠体４を挟み込んだ状態で内部を真空に維持できればどのような材料でも構わず、例えばアルミニウム等の金属を表面に蒸着したプラスチックフィルムなどの積層フィルムが用いられる。バリアフィルム２を構成する層のうち一番内側（枠体４側）となる層は、枠体４の上下の表面４ａと接触してヒートシール可能となっている。

上記真空断熱材１は、その製造工程において、枠体４の開口部５内に芯材３を挿入した後、枠体４の上下面４ａ，４ａにバリアフィルム２で蓋を（閉塞）し、真空槽に入れて真空引きし、枠体４とバリアフィルム２の周縁部をヒートシールして開口部５内を封止することにより形成される。

次に、図３は、枠体４での熱リークを小さく抑えた変形実施形態を示したものである。即ち、枠体４の周縁部に、相互に係合可能な係合部としての凹状部６と凸状部７とを設けたものである。同図においては、枠体４の一の外周面に凹状部６を設け、この外周面に対向する他の外周面に凸状部７を設けている。これら凹状部６と凸状部７は、真空断熱材１を複数枚並べた場合に、各真空断熱材１に設けられた凹状部６と凸状部７とを係合させて、各真空断熱材１を連結可能とするものである。したがって、真空断熱材１を複数枚並べた場合、各真空断熱材１の突合せ部に隙間ができないため、当該突合せ部からの熱リークを小さく抑えることができる。１枚の真空断熱材１を円筒状に丸めた場合に、自己の凹状部６と凸状部７とを係合させても、突合せ部に隙間ができないため、当該突合せ部からの熱リークを小さく抑えることができる。なお、凹状部６と凸状部７のような係合部の要件としては、真空断熱材１の突合せ部を連結するのに適したものであれば、その位置，形状等は特に制限されるものではなく、例えば枠体４の周縁部を相互に係合する鉤状に成形するなどしてもよい。

さらに、枠体４とバリアフィルム２とのヒートシール部でのガスリークを小さく抑えた変形実施形態を図４に示す。これは、バリアフィルム２の貼着部分となる枠体４において開口部５が開放された上下面４ａ，４ａに、エネルギーダイレクター８を点在させて設けたものである。枠体４とバリアフィルム２とは、このエネルギーダイレクター８を利用してヒートシールされる。すなわち、エネルギーダイレクター８が設けられた位置を、バリアフィルム２の上からヒータによって加熱し、エネルギーダイレクター８を溶出させることにより、バリアフィルム２と枠体４とを溶着させる。

一般的に、フラット面同士の溶着を行なうと、樹脂の溶け出し位置が不均一になってしまい、均一かつ安定した溶着強度を得ることができない。同時に、溶着部の発熱温度上昇は鈍く時間がかかり、効率が悪いだけでなく、樹脂の劣化をもたらす事にも繋がる。しかし、エネルギーダイレクター８を設けることにより、樹脂の溶け出す位置は常に三角形の頂点になって一定化し、均一な溶融状態をもたらすことができ、また安定した溶着強度を得ることが可能になる。さらに、溶着部の発熱は急激で、短時間での溶着が可能となるため、樹脂の劣化も起き難くなる。従って、この実施形態によれば、バリアフィルム２と枠体４とのヒートシール部の溶着が強固となり、ガスリークを小さく抑えることができる。

このようにして得られた真空断熱材１には、バリアフィルム２同士をヒートシールした場合に形成されるフランジ状の耳部がないため、当該耳部の折り曲げをせずとも運搬，取り扱いが容易になると共に、無理な耳部の折り曲げによるクラックの発生がなくなる。

以上のように本第１実施例の真空断熱材１では、枠体４の開口部５に芯材３を嵌め込み、枠体４へ貼着可能な外被材としてのバリアフィルム２で枠体４の開口部５を蓋する構成とし、枠体４の周縁部に、相互に係合可能な係合部としての凹状部６，凸状部７を設けている。

このようにすると、バリアフィルム２を枠体４へ貼着することによりフランジ状の耳部が形成されず、当該耳部の折り曲げによるガスリークの発生を防止することができる。また、枠体４の周縁部に設けた各係合部の係合により真空断熱材１の突合せ部に隙間ができないため、当該突合せ部からの熱リークを小さく抑えることができる。以上により、フランジ状の耳部をなくし、耳部の折り曲げによるガスリークを滅し、かつ突合せ部からの熱リークを小さく抑えることが可能な真空断熱材１を提供することができる。

また本第１実施例の真空断熱材１では、枠体４の上下面４ａ，４ａにおけるバリアフィルム２の貼着部分にエネルギーダイレクター８を点在させて設けている。

このようにすると、枠体４の上下面４ａ，４ａに点在させて設けたエネルギーダイレクター８による均一な溶融状態をもたらすことができ、また安定した溶着強度を得ることが可能になる。さらに、溶着部の発熱は急激で、短時間での溶着が可能となるため、樹脂の劣化も起き難くなる。以上により、バリアフィルム２と枠体４との溶着が強固となり、ガスリークを小さく抑えることができる。

さらに本第１実施例では、芯材３は、バインダーにより結着されたガラス繊維からなるボード状の成形体であることを特徴とする。

このようにすると、芯材３を容易に成形体とでき、バリア袋挿入時の取扱性が向上する。

また本第１実施例では、芯材３は、バインダーを用いずに加熱圧縮されたガラス繊維からなるボード状の成形体であることを特徴とする。

このようにすると、有機物によるガス発生が起きず、真空度を保ち、断熱性能が経時的に保持される。

図５及び図６を参照しながら本発明の第２実施例における断熱材について説明する。図５は封止前の真空断熱材10を示しており、図６は完成状態の真空断熱材10の断面図である。同図において、10は例えば冷蔵庫や調理機器などに配設される平板状の真空断熱材で、これは芯材11と、水分吸着材12と、これらの芯材11及び水分吸着材12を真空状態で包装する外被材としてのバリアフィルム13とにより構成される。

芯材11は、シート状に形成された例えばポリエチレンテレフタレート等のプラスチック不織布又は抄造したグラスウール（ガラス繊維）を用いる。この芯材11は、後述するように真空引きされた際の圧縮による薄小化可能とすべく、バインダー等により結着されていない。なお、芯材11には、繊維径が細く、かつ空隙率の高い、厚みを薄くできる材料が適しており、例えばポリプロピレン不織布，アクリル不織布などを用いてもよい。

水分吸着材12は、シート状に形成された熱可塑性樹脂と天然パルプからなる担体に塩化カルシウムを担持させた基材の両面にフィルムをラミネートした構造を有している。その他、シート状の担体に例えばゼオライト，シリカゲルなどを担持させたものを用いてもよく、芯材11に含有される例えば液状成分や揮発性のガス成分などの含有物を吸着可能であればよい。

真空封止前のバリアフィルム13は、三辺をヒートシールしその一辺のみを開口した袋状に形成され、この開口部から芯材２及び水分吸着材12が挿入封止される。このとき、ヒートシールされたバリアフィルム13の外周縁は、フランジ状の封止部としての耳部14となる。バリアフィルム13は、ヒートシール可能であり、かつガスバリア性を有して芯材11と水分吸着材12を挿入した内部を真空に維持できればどのような材料でも構わず、例えばアルミニウムなどの金属を表面に蒸着したプラスチックフィルムなどの積層フィルムが用いられる。

真空断熱材10は、その製造工程において、高温乾燥した芯材11と共に水分吸着材12をバリアフィルム13内へ挿入した後、真空槽に入れて真空引きし、バリアフィルム13の開口部をヒートシールして封止することにより形成される。水分吸着材12の挿入態様としては、図６の真空断熱材10のように芯材11と層状に挿入する他に、図７に示された真空断熱材10Ａのように、バリアフィルム13内で芯材11を偏移させて形成された隙間に水分吸着材12を挿入してもよい。真空断熱材10Ａでは、水分吸着材12を芯材11と並べて配置することにより、その厚さを真空断熱材10に比べてより薄くすることができる。

次に、上記構成の作用について説明する。芯材11は厚さ１〜３ｍｍのシート状に形成された例えばポリエチレンテレフタレート等のプラスチック不織布又は抄造したグラスウールなどを用いているため、真空封止で収縮し、その厚さが薄くなり、シート状の水分吸着材12の厚さも考慮に入れても、真空断熱材10全体としての厚さは１〜３ｍｍになる。従って、真空断熱材としたときの薄小性は保たれる。

ここで、水分吸着材12を使用しない場合、芯材11の高温乾燥や真空引き工程で除去しきれなかった芯材11中の水分により、真空断熱材内部の真空度の径時安定性が確保できない可能性がある。また、従来使用されてきた石灰やシリカゲル等の吸着材では、真空断熱材の薄小性を保持できない。以上の点を回避するため、上記シート状水分吸着材12を使用することにより、芯材11に含有される水分を効果的に吸着して、真空断熱材10内部の真空度の径時安定性を確保することができる。従って、薄小性を保持できるために狭小スペースにも搭載可能であって、かつより高い断熱性を有する真空断熱材10を得ることができる。

ところで、真空断熱材10を構成するバリアフィルム13の外周縁は、ヒートシールされることによりフランジ状の耳部14が形成されるが、この耳部14を折り曲げた場合に、芯材11の稜線部でバリアフィルム13が無理に折れ曲がると、その部分においてクラック等の穴が開き、ガスリークが生じて真空断熱材10の内部圧力が上昇し、断熱性能が低下してしまう。また、例えば、炊飯器に断熱材を搭載する場合、搭載場所が限定されたり、他の部品等で断熱材が搭載できないことがある。すなわち、耳折りをすることによって断熱材周縁部の厚さが芯材11の厚さよりも厚くなってしまうと、断熱材を搭載するために製品本体の形状を大きくしたり、逆に内部容量を小さくしなければならないといった問題が懸念される。

これらの問題を回避するために、本第２実施例における真空断熱材10，10Ａでは、耳部14の幅を８ｍｍ以下とし、耳折りを不要とする。これにより、耳部14の折り曲げによるバリアフィルム13へのストレスがなくなり、リークや蒸着面の破壊による断熱性能の低下を防ぐことができ、かつ狭小スペースにも搭載可能な真空断熱材10を得ることができる。他方、耳幅を狭くすることにより、断熱材外寸に対し芯材面積を大きくとれ、断熱面積が広くなるという利点もある。

以上のように本第２実施例の真空断熱材10では、芯材11と水分吸着材12とを所定状態で外被材としてのバリアフィルム13内へ封止してなる断熱材であって、芯材11がプラスチック不織布又は無機繊維から選ばれた少なくとも一種類をシート状に成形して構成され、水分吸着材12がシート状構造をなすものであり、全体の厚さが１〜３ｍｍであって、水分吸着材12は、シート状に形成された天然パルプからなる担体に、ゼオライト，塩化カルシウム，シリカゲルの何れかを担持させてなるものであることを特徴とする。

このようにすると、シート状構造の水分吸着材12を使用することにより、芯材11に含有される水分を効果的に吸着して、断熱材内部の径時安定性を確保することができるため、薄小性を保持できる。従って、狭小スペースにも搭載可能な真空断熱材10を提供することができる。

また、水分吸着材12は、シート状に形成された天然パルプからなる担体に、ゼオライト，塩化カルシウム，シリカゲルの何れかを担持させたシート状構造とすることにより、芯材11との接触面積が広くなり、芯材11に含有される水分を効果的に吸着することができる。従って、芯材11に含有される水分を効果的に吸着して、薄小性を保持できる。

また本第２実施例では、前記プラスチック不織布がポリエチレンテレフタレート不織布，ポリプロピレン不織布，アクリル不織布の何れかであることを特徴とする。

さらに本第２実施例では、前記無機繊維が抄造したガラス繊維であって、かつ結着されていないものであることを特徴とする。

このようにすると、芯材11が圧縮し易く、厚みを薄くできる。従って、真空断熱材としたときの薄小性が保たれる。

また本第２実施例では、バリアフィルム13周縁の耳部14の幅を８ｍｍ以下とし、耳折りを不要としたことを特徴とする。

このようにすると、製品搭載時に邪魔とならない程度に耳幅を狭くすることにより、耳折りが不要となる。これにより、耳部14の折り曲げによる外被材へのストレスがなくなり、リークや蒸着面の破壊による断熱性能の低下を防ぐことができ、かつ狭小スペースにも搭載可能となる。以上により、狭小スペースにも搭載可能、かつフランジ状の耳部14の折り曲げが不要な真空断熱材10，10Ａを提供することができる。

また本第２実施例では、シート状のポリエチレンテレフタレート不織布，ポリプロピレン不織布，アクリル不織布の何れか又は、抄造したシート状のガラス繊維からなる芯材11と、水分吸着材12とをバリアフィルム13内へ挿入し、真空封止してなる真空断熱材10，10Ａの製造方法を提供する。

このようにすると、芯材11と共にシート状構造の水分吸着材12をバリアフィルム13内へ挿入して真空封止することにより、芯材11に含有される水分を効果的に吸着して、断熱材内部の真空度の径時安定性を確保することができるため、薄小性を保持できる。従って、狭小スペースにも搭載可能な真空断熱材10，10Ａを得ることができる。

なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば本実施例における断熱材としての真空断熱材は、あらゆる製品に対し適用できる。バリアフィルム２は、接着剤等を用いて枠体４に貼着することもできる。

10，10Ａ 真空断熱材（断熱材）
11 芯材
12 水分吸着材
13 バリアフィルム（外被材）
14 耳部

Claims (4)

1. 芯材と水分吸着材とを所定状態で外被材内へ収納してなる断熱材であって、
   前記芯材が不織布又は繊維から選ばれた少なくとも一種類をシート状に成形して構成され、
   前記水分吸着材が、シート状に形成された天然パルプからなる担体に、ゼオライト，塩化カルシウム，シリカゲルの何れかを担持させたシート状構造をなすものであり、
   全体の厚さが１〜３ｍｍであることを特徴とする断熱材。
2. 前記不織布がポリエチレンテレフタレート，ポリプロピレン，アクリルの何れかであることを特徴とする請求項１記載の断熱材。
3. 前記繊維がガラス繊維であって、かつ結着されていないものであることを特徴とする請求項１または２記載の断熱材。
4. 前記外被材周縁の耳部の幅を８ｍｍ以下とし、耳折りを不要としたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の断熱材。

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