JP5377451B2 - 真空断熱材およびこの真空断熱材を用いた断熱箱 - Google Patents

Description

本発明は、真空断熱材およびこの真空断熱材を用いた断熱箱、特に冷熱機器への使用に好適な真空断熱材および断熱箱に関する。

従来、例えば冷蔵庫などの断熱箱に使用される断熱材としては、ウレタンフォームが用いられてきたが、近年、省エネや省スペース大容量化に対する市場要請からウレタンフォームよりも断熱性能がよい真空断熱材をウレタンフォーム中に埋設して併用する形態が用いられるようになってきている。かかる真空断熱材は、冷蔵庫のほかに保温庫、車両用空調機、給湯器などの冷熱機器の断熱箱にも使用されるものである。

真空断熱材は、ガスバリア層（空気遮断層に同じ）にアルミ箔を使用したプラスチックラミネートフィルムを、２枚重ねて周縁部を熱溶着し袋状にした外包材の中に、粉末、発泡体、繊維体などを芯材として挿入し、内部が数Ｐa 以下の真空度に保たれたものである。

このように、真空断熱材の外包材は、ガスバリア層にアルミ箔を使用したものが主流であった。しかし、アルミ箔は、ガスバリア性には優れるものの、ヒートブリッジと呼ばれる熱の回り込みで断熱性能が低下するという欠点がある。そこで、現在はプラスチックフィルムの片側に蒸着を施した蒸着フィルムを使用した外包材が主流となっている。例えば、ガスバリア層に、ガスバリア性に優れたエチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルムを使用し、その片側にアルミニウム蒸着を施し、このアルミニウム蒸着を施した面が熱溶着層側に配置されるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１２２４７７号公報（請求項１、図２）

しかしながら、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルムの片側にアルミニウム蒸着を施し、このアルミニウム蒸着を施した面を熱溶着層側に配置するようにしたものにあっては、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂は親水性であるため、蒸着を施していない反熱溶着層側の面から水分を吸着して膨潤し、蒸着層が剥がれ、断熱性能が低下するという難点があった。

このような問題は、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルムの両側に蒸着層を形成できれば解消し得るが、技術的に製造困難である。

本発明の技術的課題は、吸着水分の脱離による真空度の悪化に起因した断熱性能の悪化を抑制できるようにすることにある。

本発明に係る真空断熱材は、下記の構成からなるものである。すなわち、芯材をガスバリア性外包材で封止して、内部を真空にしてなる真空断熱材において、前記外包材が、プラスチックフィルムを複数枚積層してなるラミネートフィルムを、２枚重ねて周縁部を熱溶着し袋状にしたものであり、前記ラミネートフィルムが、熱溶着層と、ガスバリア層と、傷つき防止層とで構成されたものであり、前記ガスバリア層が、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルムの片側にアルミ蒸着、アルミナ蒸着、又はシリカ蒸着を施したものであって、この蒸着を施した面を前記熱溶着層側に配置したものであり、前記傷つき防止層が、プラスチックフィルムの片側にアルミ蒸着、アルミナ蒸着、又はシリカ蒸着を施したものであって、この蒸着を施した面を前記ガスバリア層側に配置したものである。

本発明に係る真空断熱材においては、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルムを両側より蒸着層で挟むように構成しているので、エチレンビニルアルコールが水分を吸いにくくなり、初期的にも経時的にも断熱性能が向上する。

本発明の実施の形態に係る真空断熱材を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る真空断熱材を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る真空断熱材の外包材の熱溶着部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る真空断熱材の外包材のラミネートフィルムの積層構造を拡大して示す詳細断面図である。 比較例の外包材のラミネートフィルムの積層構造を拡大して示す詳細断面図である。 比較例の外包材のラミネートフィルムの積層構造を拡大して示す詳細断面図である。 本発明の実施の形態に係る真空断熱材の熱伝導率測定結果を比較例と比較して示す図である。 本発明の真空断熱材を用いた断熱箱を示す縦断面図である。

以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る真空断熱材を示す斜視図、図２は分解斜視図である。

本実施の形態の真空断熱材５は、図１及び図２のように、空気遮断性を有する外包材２と、外包材２に封入された芯材１およびガス吸着剤３とを有しており、外包材２の内部は所定の真空度に減圧されている。

芯材１は、平均繊維径１３μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂繊維を用い、寸法を従来の所望する芯材の寸法にあわせている。

外包材２は、図１乃至図３のようにプラスチックフィルムを複数枚積層してなるラミネートフィルム４を、２枚重ねて周縁部を熱溶着し袋状にしたものであり、ラミネートフィルム４は、熱溶着層８と、ガスバリア層７と、傷つき防止層１１とで構成されるものである。

熱溶着層８は、低密度ポリエチレン樹脂で構成される厚さ５０μｍのプラスチックフィルムにより形成されている。

ガスバリア層７は、片側の面にアルミ蒸着を施した蒸着層７ａを有するエチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成される厚さ１５μｍのプラスチックフィルムにより形成され、蒸着を施した面を熱溶着層側に配置したものである。

傷つき防止層１１は、第１の傷つき防止層９と第２の傷つき防止層６とから形成されている。そのうちガスバリア層７に隣接する側に位置する第１の傷つき防止層９は、片側の面にアルミナ蒸着を施した蒸着層９ａを有するポリエチレンテレフタレート樹脂で構成される厚さ１２μｍのプラスチックフィルムにより形成され、蒸着を施した面をガスバリア層側に配置している。また、反ガスバリア層側に位置する第２の傷つき防止層６は、延伸ナイロンで構成される厚さ１５μｍのプラスチックフィルムにより形成されている。

つまり、ラミネートフィルム４は、蒸着層を有する２つのプラスチックフィルムを含み、各蒸着層の向きが、図４のようにガスバリア層７のエチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルムを両側より直接的に挟むように形成され、各プラスチックフィルム相互が接着剤１０でドライラミネート加工により接着されている。

本実施の形態の真空断熱材５は、以上のように、ガスバリア層７となるエチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルムを、両側より蒸着層で直接的に挟むように構成したので、エチレンビニルアルコールが水分を吸いにくくなり、初期的にも経時的にも断熱性能が向上する。

なお、ここではポリエチレンテレフタレート樹脂で構成されるプラスチックフィルムにはアルミナ蒸着を施し、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルムにはアルミ蒸着を施したものを例に挙げて説明したが、蒸着の種類としてはアルミ蒸着、アルミナ蒸着、シリカ蒸着などどれでもよい。

また、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルムを蒸着層で直接的に挟む態様をとれれば、他の層に蒸着を設けてもよい。つまり、ガスバリア層７に隣接する側に位置する第１の傷つき防止層９としてポリエチレンテレフタレート樹脂以外のプラスチック材料からなるフィルムの採用も可能である。さらに、ラミネートフィルムを構成するプラスチックフィルムの層数についても、ここでは４層となっているが、何層になっていてもよい。

他に４層構造のラミネートフィルムの比較例１として、図５のようにポリエチレンテレフタレート樹脂で構成されるプラスチックフィルムの蒸着層（アルミナ蒸着）９ａをエチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルム側に向け、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルムの蒸着層（アルミ蒸着）７ａをポリエチレンテレフタレート樹脂側に向けたものを作成した。

また、４層構造のラミネートフィルムの比較例２として、図６のようにポリエチレンテレフタレート樹脂で構成されるプラスチックフィルムの蒸着層（アルミナ蒸着）９ａを延伸ナイロンで構成されるプラスチックフィルム側に向け、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルムの蒸着層（アルミ蒸着）７ａを低密度ポリエチレン樹脂で構成されるプラスチックフィルム側に向けたものを作成した。

そして、前記のように形成された各ラミネートフィルムを用いて外包材２をそれぞれ作成し、各外包材２の中にそれぞれ芯材１を吸着剤３と共に挿入し、真空包装機を用いて、２．０Ｐａ以下に一定時間保持した後に封止して、真空断熱材５を形成した。

なお、芯材１は、ポリエチレンテレフタレート樹脂繊維に限定されるものではなく、発泡連通フォーム、シリカやパーライトなどの粉末材料や、珪酸カルシウムなど、ガラスやポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸などの繊維、などを用いても良い。

吸着剤３は、ここでは芯材１であるポリエチレンテレフタレート樹脂の有機繊維集合体の水分を吸収することができる酸化カルシウムを用いたが、合成ゼオライトやモレキュラーシーブスなどのガス吸着剤を使用してもよい。

この外包材を使用した真空断熱材５の断熱性能を熱伝導率で評価した。熱伝導率は英弘精機社製熱伝導率測定機で測定を行った。結果を図７に示す。

図７から明らかなように、初期性能（常温１日後）は実施例１と比較例２が良く、同等の性能を有していたが、経時劣化（５０℃、８０％ＲＨ、６日後）を見ると実施例１のみ良いことが判った。

比較例１が悪かったのは、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂のような親水性の材料を用いているため、吸着水分の脱離による真空度の悪化に起因して熱伝導率が悪化したためと考えられる。

比較例２が悪かったのは、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるガスバリア層と熱溶着層の間に蒸着層が入っているため、吸着水分の混入がなく、初期性能は問題なかったが、経時的に外側から侵入した水分が混入して膨張し、アルミ蒸着が壊れたものと考えられる。

実施例１の如く、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルムを蒸着層で直接的に挟むような構成にすることで、初期的にも経時的にもより断熱性に優れた真空断熱材を形成することができた。

なお、外包材２の表面側の第２の傷つき防止層６に用いる樹脂としては、ナイロン樹脂に限定されることはなく、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリプロピレン樹脂、およびポリ塩化ビニルなどを用いることができる。したがって、傷つき防止層１１は、片側の面にアルミナ蒸着を施した蒸着層９ａを有するポリエチレンテレフタレート樹脂で構成されるプラスチックフィルムのみにより形成してもよいものである。

また、熱溶着層８に用いる樹脂としては、低密度ポリエチレン樹脂に限定されることはなく、高密度ポリエチレン樹脂やポリアクリルニトリル樹脂の採用も可能である。

図８は本実施の形態の真空断熱材５を用いた断熱箱３０を示す縦断面図である。

この断熱箱３０は、外箱３１と、外箱３１の内部に配置された内箱３２とを備え、外箱３１と内箱３２との間に、真空断熱材５を配置するとともに、外箱３１と真空断熱材５との間、および内箱３２と真空断熱材５との間の両方にウレタンフォームで構成される断熱材３３を充填したものであり、真空断熱材５をウレタンフォーム中に埋設して併用したものである。なお、外箱３１と真空断熱材５との間には、真空断熱材５の位置決めと、断熱材３３充填時の流路を確保するためのスペーサ３４が配設されている。

本実施の形態の真空断熱材５を用いた断熱箱３０は、スペーサ３４によって真空断熱材５の壁厚の中間位置に保持し、真空断熱材５がウレタンフォーム中に完全に埋まるように真空断熱材５の外箱３１と真空断熱材５との間、および内箱３２と真空断熱材５との間の両方にウレタンフォームを充填したものである。

このように、熱伝導率が小さく、断熱性能が高い本実施の形態の真空断熱材５を断熱箱３０に用いることで、初期的にも経時的にもより断熱性に優れた断熱箱３０を得ることができる。

なお、ここでは真空断熱材５の両面側にウレタンフォームを充填して、真空断熱材５がウレタンフォーム中に完全に埋まるようにした断熱箱３０を例に挙げて説明したが、これに限るものでなく、例えば真空断熱材５を外箱３１又は内箱３２の内壁に押し付けた状態でウレタンフォームを充填してもよく、この場合でも同等の効果が得られるものである。

１ 芯材、２ 外包材、３ ガス吸着剤、４ ラミネートフィルム、５ 真空断熱材、６ 第２の傷つき防止層、７ ガスバリア層、７ａ，９ａ 蒸着層、８ 熱溶着層、９ 第１の傷つき防止層、１０ 接着剤、１１ 傷つき防止層、３０ 断熱箱、３１ 外箱、３２ 内箱、３３ 断熱材、３４ スペーサ。

Claims (5)

1. 芯材をガスバリア性外包材で封止して、内部を真空にした真空断熱材において、
   前記外包材が、プラスチックフィルムを複数枚積層したラミネートフィルムを、２枚重ねて周縁部を熱溶着し袋状にしたものであり、
   前記ラミネートフィルムが、熱溶着層と、ガスバリア層と、傷つき防止層とで構成されたものであり、
   前記ガスバリア層が、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂で構成されるプラスチックフィルムの片側にアルミ蒸着、アルミナ蒸着、又はシリカ蒸着を施したものであって、この蒸着を施した面を前記熱溶着層側に配置したものであり、
   前記傷つき防止層が、プラスチックフィルムの片側にアルミ蒸着、アルミナ蒸着、又はシリカ蒸着を施したものであって、この蒸着を施した面を前記ガスバリア層側に配置したものである、
   ことを特徴とする真空断熱材。
2. 前記傷つき防止層は、複数枚のプラスチックフィルムで構成され、そのうち前記ガスバリア層に隣接する側に位置するプラスチックフィルムに前記蒸着が施されてなることを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。
3. 外箱と、前記外箱の内部に配置された内箱とを備え、前記外箱と内箱との間に請求項１又は請求項２記載の真空断熱材を配置したことを特徴とする断熱箱。
4. 前記外箱と前記真空断熱材との間、および前記内箱と前記真空断熱材との間の、両方またはいずれか一方に、断熱材を充填したことを特徴とする請求項３記載の断熱箱。
5. 前記外箱と前記真空断熱材との間に、該真空断熱材の位置決めと、前記断熱材充填時の流路を確保するためのスペーサを配設したことを特徴とする請求項４記載の断熱箱。

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