JP6114913B2

JP6114913B2 - 真空断熱材

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Publication number: JP6114913B2
Application number: JP2013018166A
Authority: JP
Inventors: 健太宮本; 法幸宮地
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2033-02-01
Also published as: JP2014149036A

Description

本発明は、難燃性を有する真空断熱材に関するものである。

近年、地球環境問題である温暖化の対策として、省エネルギーを推進する動きが活発となっており、温冷熱利用機器に関しては、熱を有効活用するという観点から、優れた断熱性能を有する真空断熱材が普及しつつある。

真空断熱材とは、袋状に加工したガスバリア性を有するラミネートフィルムへ、グラスウールのように気相容積比率が高く微細な空隙を構成する芯材を挿入し、芯材を減圧密封したものである。

従来、このような真空断熱材を住宅、鉄道、自動車、船舶といった分野へ用いる場合において、真空断熱材の難燃性の特性が強く求められていた。

そこで、真空断熱材に難燃性を付与するため、ラミネートフィルムの最外層を、難燃紙、および天然布天然布帛または紙基材に難燃性物質を担持した難燃部材層とした真空断熱材がある（例えば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載された従来の真空断熱材の要部断面図である。図８に示すように真空断熱材１は、最外層から最内層に向かって、難燃性部材層２、ガスバリア層３および熱融着性樹脂層４とを積層してなる外被材で、芯材５が減圧密封されている。

このような真空断熱材は、真空断熱材のラミネートフィルムの最外層が難燃性を有するため、車両の真空断熱材として好適に使用することができると示されている。

特開２０１１−５６９３号公報

しかしながら上記特許文献１の構成では、真空断熱材に難燃性を付与するため紙を基材としており、突き刺し強度が低く、真空断熱材が破袋しやすいという課題を有している。

また、紙を基材としているとため、周囲の環境の影響を受けやすく、フィルムの劣化により真空断熱材の長期の信頼性に課題を有している。

本発明は、上記従来の課題に鑑み、真空断熱材に難燃性を付与すると共に、耐久性及び信頼性を付与することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の真空断熱材は、芯材をラミネートフィルムから成る外被材で覆い、前記外被材の内部を減圧密封した真空断熱材において、前記真空断熱材の少なくとも一方の面に、標準電極電位が−１．７Ｖ以上の金属を基材とするシート状の部材を設け、前記金属のシート状の部材が、電気絶縁性を備えていることを特徴とする真空断熱材である。

この結果、最外層が金属を基材とするシート状の部材であるため耐久性を付与することができ、更に、標準電極電位が−１．７Ｖ以上の金属を基材とすることで腐食への耐性が強く、また金属自体の融点が高くなることで燃えづらく難燃性を付与することができるため真空断熱材へ長期の信頼性を付与することができ、しかも、真空断熱材に電気絶縁性を付与することができ、通電の可能性のある場所においても使用できる真空断熱材とすることができる。
る。

本発明の真空断熱材は、真空断熱材に腐食による影響を抑え、さらに難燃性と電気絶縁性を付与することで、耐久性及び信頼性が高く通電の可能性のある場所においても使用できる真空断熱材とすることができる。

本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図本発明の実施の形態１における真空断熱材の要部断面図本発明の実施の形態２における真空断熱材の要部断面図本発明の実施の形態３における真空断熱材の要部断面図本発明の実施の形態３における真空断熱材の断面図本発明の実施の形態４における真空断熱材の要部断面図本発明の実施の形態４における真空断熱材の断面図特許文献１に示された従来の難燃性の真空断熱材の要部断面図

第１の発明は、芯材をラミネートフィルムから成る外被材で覆い、前記外被材の内部を減圧密封した真空断熱材において、前記真空断熱材の少なくとも一方の面に、標準電極電位が−１．７Ｖ以上の金属を基材とするシート状の部材を設け、前記金属のシート状の部材が、電気絶縁性を備えていることを特徴とする真空断熱材である。

よって、最外層が金属を基材とするシート状の部材であるため、住宅、鉄道、自動車、船舶といった分野へ用いる場合において、真空断熱材に耐久性を付与することができる。

更に標準電極電位が−１．７Ｖ以上の金属を基材としているためイオン化傾向が小さいため金属の腐食が起きづらく、住宅、鉄道、自動車、船舶といった分野へ用いる場合において、真空断熱材へ長期の信頼性を付与することができる。

また、住宅、鉄道、自動車、船舶といった分野へ用いる場合において、真空断熱材に難燃性を付与することができる。
更に、電気絶縁性を付与しているので、通電の可能性のある場所においても用いる真空断熱材とすることができる。

なお、標準電極電位が−１．７Ｖ以上の金属とは、金属単体だけでなく、例えばニッケルやクロムを含むステンレス等の合金も使用できる。

上述のように、前記シート状の部材が、電気絶縁性を備えていることを特徴とする真空断熱材である。

これによって、真空断熱材に電気絶縁性を付与することができ、通電の可能性のある場所においても真空断熱材を用いることができる。

第２の発明は、前記シート状の部材が、少なくともアルミニウムにより構成されているものである。

シート状の部材がアルミニウムにより構成されていることで、市販のアルミニウムテープなどを真空断熱材の表面に貼ることで、容易に難燃性を付与することが可能である。

第３の発明は、前記シート状の部材が、真空断熱材の外被材の最外層フィルムとしてラミネートされているものである。

シート状の部材が真空断熱材の外被材の最外層フィルムとしてラミネートされていることにより、真空断熱材表面にシート状またはテープ状の部材を貼るという作業を省くことができ、生産性の向上が可能である。

第４の発明は、前記シート状の部材の厚みが、５０μｍ以下であることを特徴とする真空断熱材である。

シート状の部材の厚みが、５０μｍ以下であることで、真空断熱材周囲のヒレ部の折り曲げがしやすくなり作業性が向上する。

第５の発明は、前記真空断熱材周囲のヒレ部に、外被材の断面を覆うように難燃性を備えたシートを設けたことを特徴とする真空断熱材である。

真空断熱材周囲のヒレ部に、外被材の断面を覆うように難燃性を備えたシートを設けることで、真空断熱材周囲のヒレ部を折らないで使用する場合でも、外被材の断面に熱溶着層等の非難燃性フィルムが露出しないため、難燃性を確保することができる効果が得られる。

第６の発明は、前記真空断熱材周囲のヒレ部を芯材側に向かって折り、真空断熱材全体を覆うように、前記シート状の部材を設けたことを特徴とする真空断熱材である。

真空断熱材周囲のヒレ部を芯材側に向かって折り、真空断熱材全体を覆うように、シート状の部材を設けたことで、真空断熱材周囲のヒレ部を折って使用する場合でも、真空断熱材に難燃性、耐久性、信頼性を付与することが可能である。

第７の発明は、前記真空断熱材の外被材の層間に、金属箔を有することを特徴とする真空断熱材である。

真空断熱材の外被材の層間に、金属箔を有することで、ガスバリア性が優れ、真空断熱材単品も燃えづらくなるため、難燃性をより確かなものにすることができる。

第８の発明は、前記真空断熱材の芯材が、ガラスを主原料とする繊維によって構成されていることを特徴とする真空断熱材である。

真空断熱材の芯材が、ガラスを主原料とする繊維によって構成されていることで、繊維同士の点接触により熱抵抗が増大し、芯材の固体熱伝導を低減することができ、真空断熱材の断熱性能を向上させることが可能である。また、ガラスを主原料とすることから、真空断熱材の芯材に難燃性を付与することができ、真空断熱材の難燃性をより確かなものにすることができる。

第９の発明は、ガラスを主原料とする繊維を抄造によりシート状にしたものを用いたことを特徴とする真空断熱材である。

ガラスを主原料とする繊維を抄造によりシート状にしたものを用いることで、真空断熱材を作製する際に、外被材に挿入しやすくなり、作業性が向上する。また、シート状であることから、真空断熱材とした際の表面性が向上し、断熱性能を向上させることができる。

第１０の発明は、前記真空断熱材の芯材に、ガラスを主原料とする繊維をバインダと共にボード状に成形加工したものを用いたことを特徴とする真空断熱材である。

真空断熱材の芯材に、ガラスを主原料とする繊維をバインダと共にボード状に成形加工したものを用いることで、ガラス繊維をバインダで加熱圧縮形成する際、繊維配列を乱すことなくボード状とすることができ、伝熱方向に垂直な繊維配列にすることで、真空断熱材の断熱性能をより高度化することが可能である。また、ガラス繊維をボード状とすることで、真空断熱材の表面性が向上し、断熱性能を向上させることができる。

第１１の発明は、前記真空断熱材の芯材に、シリカまたはパーライトなどの粉末を不織布に充填したもの、または成形体としたものを用いたことを特徴とする真空断熱材である。

芯材としてシリカまたはパーライトなどの粉末を不織布に充填したもの、または成形体としたものを用いることで、ガラス繊維を芯材とする真空断熱材よりも高温度域での断熱性能に優れ、高温の環境においても、優れた断熱性能を維持できる。

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。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。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図である。図２は本発明の実施の形態１における真空断熱材の要部断面図である。

図１、２に示すように、真空断熱材６は、厚さ３５μｍのナイロンフィルムからなる保護層７と、厚さ７μｍのアルミ箔からなるガスバリア層８と、厚さ５０μｍの低密度ポリエチレンフィルムからなる熱溶着層９とを複層したラミネートフィルム１０で、平均繊維径が４μｍのガラス繊維で構成される芯材１１と、酸化カルシウムを主原料とする吸着剤１２を減圧し、熱溶着層９同士が対抗するよう熱接着して密閉したものである。

真空断熱材６の上に市販の厚さ５０μｍの電気絶縁性を備えたアルミテープ１３を接着し、真空断熱材６に難燃性と電気絶縁性を付与している。

このように作製した真空断熱材６について、鉄道車両用材料燃焼試験において、不燃性の認定を得られる。

また、アルミテープ１３は金属を基材としているため丈夫で、真空断熱材６に高い耐久性を付与することができる。

さらに、アルミニウムは標準電極電位が−１．６７Ｖで−１．７Ｖ以上であり、イオン化傾向が大きくなく腐食しづらいため、真空断熱材６の長期の信頼性を確保することができる。

そして、真空断熱材６は、鉄道に限らず、住宅、自動車、船舶といった分野において、難燃性と、耐久性と、信頼性と、電気絶縁性と、高い断熱性能を発揮することが可能である。

なお、アルミテープ１３は、テープ状ではなく、シート状、板状のものであっても、難燃性、耐久性、信頼性、電気絶縁性は問題なく確保できる。

さらに、アルミニウムの代わりに、銅、ステンレス、チタンといった金属および合金であっても、難燃性、耐久性、信頼性、電気絶縁性は問題なく確保できる。

さらに、通電の可能性がない場所で使用する場合は、アルミテープ１３は電気絶縁性を備えていないものであってもかまわない。

また、アルミテープ１３は、ＵＬ５１０ＦＲ準拠以上であることが望ましい。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における真空断熱材の要部断面図である。

図３に示すように、真空断熱材１４は、厚さ３５μｍのナイロンフィルムからなる保護層１５と、厚さ７μｍのアルミ箔からなるガスバリア層１６と、厚さ５０μｍの低密度ポリエチレンフィルムからなる熱溶着層１７とを複層したラミネートフィルム１８で、平均繊維径が４μｍのガラス繊維で構成される芯材１９と、酸化カルシウムを主原料とする吸着剤２０を減圧し、熱溶着層１７同士が対抗するよう熱接着して密閉したものである。

真空断熱材１４の保護層１５の上に、最外層として２０μｍの電気絶縁性を備えたステンレス層２１をラミネートしていることで、真空断熱材１４に断熱性と電気絶縁性を付与している。

また、ステンレス層２１は金属を基材としているため丈夫で、真空断熱材１４に高い耐久性を付与することができる。

さらに、ステンレスは標準電極電位が−０．７４Ｖのクロムと−０．２５７Ｖのニッケルで構成されており、イオン化傾向が大きくなく腐食しづらいため、真空断熱材１４の長期の信頼性を確保することができる。

そして、真空断熱材１４は、鉄道に限らず、住宅、自動車、船舶といった分野において
、難燃性と、耐久性と、信頼性と、電気絶縁性と高い断熱性能を発揮することが可能である。

なお、ステンレスの代わりに、銅、アルミニウム、チタンといった金属および合金を最外層ラミネートしても、難燃性、耐久性、信頼性、電気絶縁性は問題なく確保できる。

さらに、通電の可能性がない場所で使用する場合は、ステンレス層２１は電気絶縁性を備えていないものであってもかまわない。

また、ステンレス層２１はＵＬ９４ＶＴＭ−２準拠以上であることが望ましい。

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における真空断熱材の要部断面図である。図５は本発明の実施の形態３における真空断熱材の断面図である。

図４に示すように、真空断熱材２２は、厚さ３５μｍのナイロンフィルムからなる保護層２３と、厚さ７μｍのアルミ箔からなるガスバリア層２４と、厚さ５０μｍの低密度ポリエチレンフィルムからなる熱溶着層２５とを複層したラミネートフィルム２６で、平均繊維径が４μｍのガラス繊維で構成される芯材２７と、酸化カルシウムを主原料とする吸着剤２８を減圧し、熱溶着層２５同士が対抗するよう熱接着して密閉したものである。

真空断熱材２２の上に市販の厚さ５０μｍの電気絶縁性を備えたアルミテープ２９を接着し、真空断熱材２２に難燃性と電気絶縁性を付与している。

図５に示すように、ラミネートフィルム２６のヒレ部３０の断面に、電気絶縁性を備えた難燃性シート３１を接着することで、断面からの燃焼を防ぐことができ、真空断熱材２２の難燃性と電気絶縁性をさらに高めることができる。

このように作製した真空断熱材２２について、鉄道車両用材料燃焼試験において、不燃性の認定を得られる。

また、アルミテープ２９は金属を基材としているため丈夫で、真空断熱材２２に高い耐久性を付与することができる。

さらに、アルミニウムは標準電極電位が−１．６７Ｖで−１．７Ｖ以上であり、イオン化傾向が大きくなく腐食しづらいため、真空断熱材２２の長期の信頼性を確保することができる。

そして、真空断熱材２２は、鉄道に限らず、住宅、自動車、船舶といった分野において、難燃性と、耐久性と、信頼性と、電気絶縁性と、高い断熱性能を発揮することが可能である。

なお、アルミテープ２９は、テープ状ではなく、シート状、板状のものであっても、難燃性、耐久性、信頼性、電気絶縁性は問題なく確保できる。

さらに、難燃性シート３１は、ＵＬ５１０ＦＲ準拠のものであれば、どんな材質でもかまわない。

さらに、難燃性シート３１は、難燃性シーラーであっても同様の効果を確保できる。

さらに、通電の可能性がない場所で使用する場合は、アルミテープ２９および難燃性シート３１は電気絶縁性を備えていないものであってもかまわない。

また、アルミテープ２９は、ＵＬ５１０ＦＲ準拠以上であることが望ましい。

（実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４における真空断熱材の要部断面図である。図７は本発明の実施の形態４における真空断熱材の断面図である。

図６に示すように、真空断熱材３２は、厚さ３５μｍのナイロンフィルムからなる保護層３３と、厚さ７μｍのアルミ箔からなるガスバリア層３４と、厚さ５０μｍの低密度ポリエチレンフィルムからなる熱溶着層３５とを複層したラミネートフィルム３６で、平均繊維径が４μｍのガラス繊維で構成される芯材３７と、酸化カルシウムを主原料とする吸着剤３８を減圧し、熱溶着層３５同士が対抗するよう熱接着して密閉したものである。

図７に示すように、ラミネートフィルム３６のヒレ部３９を、芯材３７側に向かって折りたたみ、市販の厚さ５０μｍの電気絶縁性を備えたアルミテープ４０で全体を覆うことで、真空断熱材３２に難燃性と電気絶縁性を付与している。

このように作製した真空断熱材３２について、鉄道車両用材料燃焼試験において、不燃性の認定を得られる。

また、アルミテープ４０は金属を基材としているため丈夫で、真空断熱材３２に高い耐久性を付与することができる。

さらに、アルミニウムは標準電極電位が−１．６７Ｖで−１．７Ｖ以上であり、イオン化傾向が大きくなく腐食しづらいため、真空断熱材３２の長期の信頼性を確保することができる。

そして、真空断熱材３２は、鉄道に限らず、住宅、自動車、船舶といった分野において、難燃性と、耐久性と、信頼性と、電気絶縁性と、高い断熱性能を発揮することが可能である。

なお、アルミテープ４０は、テープ状ではなく、シート状、板状のものであっても、難燃性、耐久性、信頼性、電気絶縁性は問題なく確保できる。

さらに、通電の可能性がない場所で使用する場合は、アルミテープ４０は電気絶縁性を備えていないものであってもかまわない。

また、アルミテープ４０は、ＵＬ５１０ＦＲ準拠以上であることが望ましい。

本発明にかかる真空断熱材は、難燃性、電気絶縁性、耐久性、信頼性を有するため、難燃性が必要とされる住宅、鉄道、自動車、船舶といったあらゆる分野の商品に適用するこ
とができる。

１真空断熱材
２難燃性部材層
３ガスバリア層
４熱融着性樹脂層
５芯材
６真空断熱材
７保護層
８ガスバリア層
９熱溶着層
１０ラミネートフィルム
１１芯材
１２吸着剤
１３アルミテープ
１４真空断熱材
１５保護層
１６ガスバリア層
１７熱溶着層
１８ラミネートフィルム
１９芯材
２０吸着剤
２１ステンレス層
２２真空断熱材
２３保護層
２４ガスバリア層
２５熱溶着層
２６ラミネートフィルム
２７芯材
２８吸着剤
２９アルミテープ
３０ヒレ部
３１難燃性シート
３２真空断熱材
３３保護層
３４ガスバリア層
３５熱溶着層
３６ラミネートフィルム
３７芯材
３８吸着剤
３９ヒレ部
４０アルミテープ

Claims

芯材をラミネートフィルムから成る外被材で覆い、前記外被材の内部を減圧密封した真空断熱材において、前記真空断熱材の少なくとも一方の面に、標準電極電位が−１．７Ｖ以上の金属を基材とするシート状の部材を設け、前記金属のシート状の部材が、電気絶縁性を備えていることを特徴とする真空断熱材。
前記シート状の部材が、少なくともアルミニウムにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
前記シート状の部材が、真空断熱材の外被材の最外層フィルムとしてラミネートされていることを特徴とする請求項１または２に記載の真空断熱材。
前記シート状の部材の厚みが、５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の真空断熱材。
前記真空断熱材周囲のヒレ部に、外被材の断面を覆うように難燃性を備えたシートを設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の真空断熱材。
前記真空断熱材周囲のヒレ部を芯材側に向かって折り、真空断熱材全体を覆うように、前記シート状の部材を設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の真空断熱材。
前記真空断熱材の外被材の層間に、金属箔を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の真空断熱材。
前記真空断熱材の芯材に、ガラスを主原料とする繊維によって構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の真空断熱材。
前記真空断熱材の芯材に、ガラスを主原料とする繊維を抄造によりシート状にしたものを用いたことを特徴とする請求項１から８いずれか一項記載の真空断熱材。
前記真空断熱材の芯材に、ガラスを主原料とする繊維をバインダと共にボード状に成形加工したものを用いたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の真空断熱材。
前記真空断熱材の芯材に、シリカまたはパーライトなどの粉末を不織布に充填したもの、または成形体としたものを用いたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の真空断熱材。