JP5663321B2 - 真空断熱材 - Google Patents

Description

本発明は、住居等や保冷庫、保温庫等の構造物に使用される真空断熱材に関する。

住居等や保冷庫、保温庫等の構造物に使用される断熱部材としては、薄型化を図り、断熱効率を向上させるなどの観点から、芯材をガスバリア性の包装材で外装して真空吸引することにより形成された真空断熱材が知られている。
例えば、下記特許文献１では、ガスバリア性を有した外被材で複数の芯材を覆った真空断熱材が提案されている。このような真空断熱材においては、外被材の最内層に熱溶着層を設け、表裏の外被材の四周端部を熱溶着してシール部を形成し、気密性を確保している。

特開２０１０−１３８３９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような真空断熱材では、四周端部のシール部への負荷や該シール部の破損等によってシール性が低下し、断熱性能が低下することが考えられる。このような問題は、シール部の寸法（真空断熱材の面方向に沿う寸法）を大きくすることで解消することも考えられるが、シール部が大きくなり、そのままでは組み付けや施工がし難く、折り返しの必要等が生じる問題があった。また、真空断熱材の芯材は、比較的に柔軟な材料や脆弱な材料で形成される場合や、芯材自体に保形性がない場合が多く、形状保持が困難であり、組み付け時や運搬時、施工時における取り扱い性の改善が望まれていた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、断熱性能の低下を抑制し得るとともに、保形性を有し、取り扱い性を向上し得る真空断熱材を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る真空断熱材は、略矩形平板状とされた真空断熱材であって、当該真空断熱材の四周端部に沿うように配設された枠部材と、この枠部材によって囲まれた空間内に該枠部材から内方側に間隔を空けて配設され、真空断熱部を形成する芯材と、この芯材及び前記枠部材側に合成樹脂系材料からなる熱溶着層を有し、かつ、前記芯材の表裏及び外周側部を覆うガスバリア性の包装材と、を備えており、前記包装材は、前記芯材と前記枠部材との間にシール部を形成し、かつ当該真空断熱材の四周端部に前記枠部材を内包したシール部を形成するように設けられていることを特徴とする。

本発明においては、前記枠部材によって囲まれた空間内に複数の芯材を並設し、これら複数の隣り合う芯材同士を前記包装材からなる連結シール部によって連結して複数の真空断熱部を形成してもよい。
また、本発明においては、前記枠部材を、熱溶着可能な合成樹脂系材料から形成し、この枠部材と前記包装材とが熱溶着されたものとしてもよい。

本発明に係る真空断熱材は、上述のような構成としたことで、断熱性能の低下を抑制することができるとともに、保形性を有し、取り扱い性を向上させることができる。

（ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明の一実施形態に係る真空断熱材の一例を模式的に示し、（ａ）は、概略正面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＸ−Ｘ線矢視に対応させた概略縦断面図、（ｃ）は、同真空断熱材を備えた真空断熱パネルの一例を模式的に示す概略縦断面図である。

以下に本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る真空断熱材の一例について説明するための概念的な説明図である。
本実施形態に係る真空断熱材１０は、略矩形平板状とされ、当該真空断熱材１０の四周端部に沿うように配設された枠部材１３と、この枠部材１３によって囲まれた空間内に配設され、真空断熱部１１を形成する芯材１２と、表裏の包装材１４，１５とを備えている。

本実施形態では、図１（ａ）に示すように、独立した四本の四角柱状の枠部材１３，１３，１３，１３を、当該真空断熱材１０の四周の各端部に沿うようにそれぞれ配設した例を示している。また、本実施形態では、これら枠部材１３を、当該真空断熱材１０の四隅部に枠部材１３の存在しない空間が形成されるように、当該真空断熱材１０の四周の全周に亘って設けていない例を示している。また、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、後記する包装材１４，１５との密着性を高め、包装材１４，１５の破損等を防止する観点等から、各縁部を面取りした四角柱状の枠部材１３を例示している。この面取りの形状としては、図例のようなＲ面取り形状に限られず、Ｃ面取り形状や多面取り形状としてもよい。さらにはこのような面取りを設けないようにしてもよい。

この枠部材１３としては、木質系材料や木粉・合成樹脂複合材料、合成樹脂系材料等を上記形状に加工したものが挙げられ、熱伝導率が低く、熱容量の低い材料からなるものとしてもよい。この枠部材１３の配設態様としては、当該真空断熱材１０の形状及び後記する芯材１２の形状に対応させて、図例のように独立した複数本の枠部材１３を四隅部に空間を形成して配設する態様としてもよい。または、各枠部材１３の長手方向端部同士を接合して枠状に配設するようにしてもよい。この場合、全ての隅部において各枠部材１３の長手方向端部同士を接合するようにしてもよく、若しくはいずれかの隅部において上記同様の空間を形成するように配設する態様としてもよい。さらには、予め四角枠状に形成された単一の枠部材からなるものを採用するようにしてもよい。
また、この枠部材１３としては、少なくとも当該枠部材１３の幅方向（真空断熱材１０の面域方向、縦方向及び横方向）にガスバリア性を有したものとしてもよい。このような枠部材１３としては、例えば、合成樹脂系材料からなるものや、木質系材料の四周側部にガスバリア層としての塗膜層等を形成したものとしてもよい。
本実施形態では、この枠部材１３を、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等の後記する包装材１４，１５の熱溶着層と熱溶着可能な合成樹脂系材料から形成している。

また、本実施形態では、上記した枠部材１３によって囲まれた空間内に、複数のセル状の真空断熱部１１を形成するように間隔を空けて複数の芯材１２を並設した例を示している。図例では、正面視して略正方形状でシート状または板状とされた芯材１２を縦方向及び横方向に略等間隔で並設した例を示している。この芯材１２によって形成される真空断熱部１１の各縁部は、上記した枠部材１３と同様、面取り状とされている。
この芯材１２としては、熱伝導率の低い材料が用いられ、発泡体や粉粒体、繊維体とされたものが利用できる。例えば、発泡体としては、連続気泡のウレタンフォームやスチレンフォーム、フェノールフォーム等が挙げられる。粉粒体としては、無機系、有機系のものが挙げられ、各種フォーム材を粉砕したものや、シリカ、アルミナ、パーライト等が挙げられる。繊維体としては、無機系、有機系のものが挙げられ、グラスファイバー、グラスウール、ロックウール、セルロースファイバー等が挙げられる。また、芯材１２に採用される材料としては、熱容量の比較的に低いウレタンフォーム等の発泡体またはこれの粉粒体を採用するようにしてもよい。
さらには、上記した各種の発泡体や粉粒体、繊維体を混合して用いるようにしてもよい。

この芯材１２は、予めシート状乃至は板状に加工しておき、枠部材１３によって囲まれる空間内に配設するようにしてもよく、上記した各種の発泡体や粉粒体、繊維体等を、通気性を有した不織布等からなる袋状部材によって外装して各芯材１２を形成するようにしてもよい。
なお、この芯材１２の厚さ寸法（当該真空断熱材１０の厚さ寸法に沿う寸法）は、当該芯材１２に用いられる材料の圧縮性等を考慮して、後記するように包装材１４，１５によって覆われ、真空吸引された後に枠部材１３の厚さ寸法と略同寸法か枠部材１３の厚さ寸法よりも僅かに小さくなるような寸法としてもよい。

包装材１４，１５は、図例では、当該真空断熱材１０の表側に配設される表側包装材１４と、当該真空断熱材１０の裏側に配設される裏側包装材１５とからなるものを例示している。
これら包装材１４，１５としては、ガスバリア性を有した金属フィルム等が挙げられるが、本実施形態では、表面側に保護層、中間にガスバリア層、裏面側（芯材１２及び枠部材１３の表裏側）に熱溶着層を有した積層フィルム乃至は積層シートとしている。つまり、当該真空断熱材１０の外層側に保護層、内層側に熱溶着層を有し、これらの間にガスバリア層を有した包装材１４，１５としている。

保護層としては、熱溶着層よりも融点が高い樹脂フィルムを用いることができ、ナイロン樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂等をフィルム状に加工したものが挙げられる。
ガスバリア層としては、ガスバリア性を有した金属フィルムや金属蒸着層を用いることができ、アルミニウム箔等や、アルミニウム蒸着層等からなるものが挙げられる。
熱溶着層としては、熱溶着性を有した樹脂フィルムを用いることができ、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂等をフィルム状に加工したものが挙げられる。本実施形態では、この熱溶着層を、枠部材１３と熱溶着可能なもの（例えば、ポリエチレン樹脂等の同じ樹脂材料からなるもの）としている。

この真空断熱材１０は、例えば、以下のようにして製造するようにしてもよい。
まず、表側包装材１４及び裏側包装材１５の各熱溶着層を対向させるようにこれら表裏の包装材１４，１５を配置するとともに、これら表裏の包装材１４，１５の間に枠部材１３及び芯材１２を配置する。そして、例えば、上記した枠部材１３の長手端部間に空間を形成した一隅部を除いて各包装材１４，１５の四周縁部同士及びこれらと枠部材１３とを熱溶着（ヒートシール）し、上記一隅部から真空吸引して内部を減圧する。また、各芯材１２間に存在する表裏の包装材１４，１５同士を熱溶着することで形成するようにしてもよい。これにより、各芯材１２の表裏及び外周側部は表裏の包装材１４，１５によって密閉されて、複数のセル状の真空断熱部１１が形成される。また、複数の隣り合う芯材１２同士が表裏の包装材１４，１５からなる連結シール部１７によって連結され、当該真空断熱材１０の四周端部には、枠部材１３を内包したシール部１６が形成される。

複数の芯材１２の部位を減圧状態とする際には、芯材１２の部位を順次、減圧状態とし、順次、芯材１２間の表裏の包装材１４，１５を熱溶着して真空断熱部１１を形成するようにしてもよい。または、例えば、真空釜等の真空装置内において全ての芯材１２の部位を減圧状態とし、芯材１２間の表裏の包装材１４，１５同士、及びこれらと枠部材１３とを熱溶着して複数の真空断熱部１１を形成するようにしてもよい。
なお、図例では、表裏の包装材１４，１５の四周縁部を当該真空断熱材１０の四周端部に配設された枠部材１３よりも外方側（当該真空断熱材１０の面域方向外方側）に延在させて、枠部材１３の外方側にもシール部１６を形成した例を示しているが、このような態様に限られない。例えば、枠部材１３の外方側の面に、これら表裏の包装材１４，１５を熱溶着することで、枠部材１３を内包したシール部１６を形成するようにしてもよい。
また、当該真空断熱材１０の製造方法や製造手順は、上記した例に限られず、種々の方法、手順の採用が可能である。

上記構成とされた本実施形態に係る真空断熱材１０は、四周端部に沿うように枠部材１３を配設し、この枠部材１３の表裏及び外周側部を包装材１４，１５によって覆い、さらに四周端部に枠部材１３を内包したシール部１６を形成している。従って、芯材１２を包装材１４，１５で覆い形成された真空断熱部１１から四周端縁までの寸法を大きくすることができる。つまり、シール性を確保する必要のある真空断熱部１１から当該真空断熱材１０の四周端縁までの沿面距離を長くすることができ、この部位におけるシール性の低下が抑制され、断熱性能の低下を抑制することができる。また、最外周に配設された芯材１２の外方側側部と枠部材１３との間に形成するシール部１６の寸法を、比較的に小さくすることもでき、断熱効率を向上させることができる。
また、このように断熱性能の低下の抑制が可能でありながらも、四周端部に沿うように配設した枠部材１３によって保形性を確保することができ、組み付け時や運搬時、施工時における取り扱い性を向上させることができる。
さらに、枠部材１３によって保形性が確保されるため、従来のような包装材のみによってシール部を形成するものと比べて、シール部１６における変形や破損等が生じ難い。従って、断熱性能の低下を効果的に抑制することができる。また、この枠部材１３の部位にねじや釘等の固定止具を止着することもでき、施工性を向上させることができる。
さらにまた、枠部材１３によって当該真空断熱材１０の保形性を確保することができるので、従来のものと比べて芯材１２を構成する材料選択の自由度を向上させることができ、保形性の低い芯材１２や、熱容量の低い材料からなる芯材１２を採用することもできる。

また、本実施形態では、枠部材１３によって囲まれた空間内に複数の芯材１２を並設し、これら複数の隣り合う芯材１２同士を包装材１４，１５からなる連結シール部１７によって連結して複数の真空断熱部１１を形成している。従って、いずれかの真空断熱部１１に損傷等が生じた場合にも他の真空断熱部１１の真空状態は維持されるため、断熱性能の低下をより効果的に抑制することができる。
さらに、連結シール部１７によって連結して複数の真空断熱部１１を形成することで断熱性能の低下を抑制することが可能でありながらも、四周端部に沿うように枠部材１３を配設しているので、保形性を確保することができ、取り扱い性を向上させることができる。

また、本実施形態では、熱溶着層を有した包装材１４，１５を採用し、これと熱溶着可能な枠部材１３を採用し、この枠部材１３と包装材１４，１５とを熱溶着している。従って、これらの熱溶着によって気密性を有したシール部１６の沿面距離をより効率的に大きくすることができ、断熱性能の低下をより効果的に抑制することができる。
さらに、枠部材１３自体がガス透過の抵抗となるシール部として機能するので、断熱性能の低下をより効果的に抑制することができる。なお、上記のように少なくとも幅方向にガスバリア性を有した枠部材を採用した場合にも同様の効果を奏する。

また、上記したように、熱容量の低い材料によって芯材１２及び枠部材１３を形成すれば、これらの温度変動に伴う熱量の消費を低減することができる。従って、建物内等に当該真空断熱材１０を配設した場合において、該建物内空間を空気調和装置等によって温度コントロールする際に要するエネルギーを低減することができる。

また、本実施形態に係る真空断熱材１０は、上記のように保形性があり、取り扱い性に優れているため、図１（ｃ）に示すように、表裏に面材２，３を固着した真空断熱パネル１を形成する際にも容易に組み付けることができ、生産性を向上させることができる。このような真空断熱パネル１によれば、建物の壁や天井等の施工下地に対して直接的に施工でき、施工作業の簡便化を図ることができる。
このような真空断熱パネル１の表面材２及び裏面材３としては、合板やＬＶＬ等の木質積層板、パーティクルボード等の木質ボード、またはインシュレーションボードやＭＤＦ（中密度繊維板）等の木質繊維板、さらには無垢材などの木質系材料から薄平板状に形成されたものとしてもよい。または、木質系材料から形成されたものに限られず、石膏ボード等の無機質系材料や合成樹脂系材料等から形成されたものとしてもよい。さらには、解繊したケナフ長繊維にバインダーとして合成樹脂系接着剤等を加えてボード化したケナフボードから形成されたものとしてもよい。また、これら種々の材料を混合乃至は積層した複合材料から形成されたものとしてもよい。

なお、表面材２及び裏面材３と真空断熱材１０とは、接着剤や両面接着テープ（両面粘着テープ）等の接着手段によって固定して一体化し、真空断熱パネル１を形成するようにしてもよい。このような接着手段に代えて、または加えて、釘やねじ、タッカー、ステイプル等の固定止具によって表面材２及び裏面材３と真空断熱材１０とを固定して一体化し、真空断熱パネル１を形成するようにしてもよい。このような固定止具によってパネル化する際には、真空断熱材１０の枠部材１３が配設された部位に、固定止具を止着するようにすればよい。また、図例では、枠部材１３の外方側に延在するシール部１６を折り曲げて各面材２，３間に真空断熱材１０を配設した例を示しているが、この延在するシール部１６を折り曲げずに各面材２，３間に真空断熱材１０を配設するようにしてもよい。

また、表面材２の表面側に枠部材１３の配設箇所を示す目印等を設け、当該箇所を、真空断熱パネル１を取付対象に取り付ける際に用いられるねじや釘等の固定止具の止着箇所とするようにしてもよい。
さらに、当該真空断熱パネル１を建物の壁や天井等に施工した後、当該真空断熱パネル１の室内側の面（表面材２の表面）に、適宜、天井仕上げ材や壁仕上げ材等を施工したり、合成樹脂化粧シートや化粧紙、クロス紙等を貼着したり、塗装したりして仕上げ処理を施すようにしてもよい。
さらには、既設の天井材や壁材等を施工下地として、後施工的に本実施形態に係る真空断熱材１０を備えた真空断熱パネル１を施工する態様としてもよい。
また、施工下地としては、天井下地や壁下地に限られず、床下地や屋根下地等を施工下地としてもよい。さらには、当該真空断熱パネル１の取付対象としては、このような住居内の施工下地に限られず、保冷庫や保温庫等の他の構造物を取付対象としてもよい。

また、図例では、真空断熱材１０の表裏に面材２，３を固着した真空断熱パネル１を例示しているが、いずれかの面材のみを固着した真空断熱パネルとしてもよい。
さらに、図例では、真空断熱パネル１に真空断熱材１０を設けた例を示しているが、本実施形態に係る真空断熱材１０は、上述のように保形性を有し、取り扱い性に優れているので、当該真空断熱材１０を単体で種々の取付対象に対して取り付けることが可能である。
さらにまた、床暖房パネル等に本実施形態に係る真空断熱材１０を収容させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、縦方向及び横方向に間隔を空けて縦横に複数のセル状の真空断熱部１１を形成した例を示しているが、このような態様に限られない。例えば、複数の真空断熱部１１を千鳥状や斜め状に形成する態様としてもよい。または、横方向若しくは縦方向にのみ間隔を空けて複数のセル状の真空断熱部１１を有したものとしてもよい。また、複数の芯材１２の間の適宜箇所に、枠部材１３と略同様の構成とされた桟部材を更に配設するようにしてもよい。さらには、単一の真空断熱部１１のみを形成するように単一の芯材１２のみを枠部材１３によって囲まれた空間内に配設する態様としてもよい。この場合は、枠部材１３と芯材１２の四周側部との間に包装材１４，１５からなるシール部１６が形成されるように芯材１２を適宜の大きさとすればよい。
さらに、本実施形態では、熱溶着層を有した包装材１４，１５とこれに熱溶着可能な枠部材１３とを熱溶着した真空断熱材１０を例示しているが、このような態様に限られない。例えば、包装材１４，１５と枠部材１３とを接着剤等によって接着するようにしてもよい。

１０ 真空断熱材
１１ 真空断熱部
１２ 芯材
１３ 枠部材
１４ 表側包装材
１５ 裏側包装材
１６ シール部
１７ 連結シール部

Claims (3)

1. 略矩形平板状とされた真空断熱材であって、
   当該真空断熱材の四周端部に沿うように配設された枠部材と、
   この枠部材によって囲まれた空間内に該枠部材から内方側に間隔を空けて配設され、真空断熱部を形成する芯材と、
   この芯材及び前記枠部材側に合成樹脂系材料からなる熱溶着層を有し、かつ、前記芯材の表裏及び外周側部を覆うガスバリア性の包装材と、を備えており、
   前記包装材は、前記芯材と前記枠部材との間にシール部を形成し、かつ当該真空断熱材の四周端部に前記枠部材を内包したシール部を形成するように設けられていることを特徴とする真空断熱材。
2. 請求項１において、
   前記枠部材によって囲まれた空間内に複数の芯材を並設し、これら複数の隣り合う芯材同士を前記包装材からなる連結シール部によって連結して複数の真空断熱部を形成していることを特徴とする真空断熱材。
3. 請求項１または２において、
   前記枠部材は、熱溶着可能な合成樹脂系材料から形成され、この枠部材と前記包装材とが熱溶着されていることを特徴とする真空断熱材。

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