JP6132826B2 - Vacuum insulation and insulation box - Google Patents
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Description
本発明は、真空断熱材及び断熱箱に関するものである。 The present invention relates to a vacuum heat insulating material and a heat insulating box.
冷蔵庫等の断熱材として用いられている従来の真空断熱材としては、「吸着剤と外被材の間に保護シートを設けたもの」(例えば、特許文献1参照)がある。 As a conventional vacuum heat insulating material used as a heat insulating material for a refrigerator or the like, there is “a protective sheet provided between an adsorbent and a jacket material” (for example, see Patent Document 1).
特許文献1では、吸着剤と外包材との間にアルミ箔を含むラミネートフィルム又はアルミ蒸着層を含むラミネートフィルムを保護シートとして、吸着剤及び外包材が直に接触しないように配置し、減圧密封(真空包装)時のピンホール発生を防止している。しかしながら、特許文献1のように保護シートとしてラミネートフィルムを用いると、減圧密封時のピンホール発生を抑制することはできるが、ラミネートフィルムにより吸着剤への通気が阻害されるため、真空断熱材内部に残留するガス及び外包材を通過し真空断熱材に侵入するガス(例えば、水、窒素、酸素、二酸化炭素等。以降、「熱伝導ガス」と称する。)の吸着速度が低下し、長期間にわたって熱伝導率の低い真空断熱材を得られないという課題があった。また、保護シートとしてラミネートフィルムを用いることにより、真空断熱材の部材価格が増加し、安価な真空断熱材を得られないという課題があった。
In
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、耐久性が高く、長期間にわたり使用可能であり、かつ安価な真空断熱材及び断熱箱を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a vacuum heat insulating material and a heat insulating box that have high durability, can be used for a long period of time, and are inexpensive. .
本発明に係る真空断熱材は、真空空間を保持する芯材と、前記芯材を被覆する外包材と、粉末形状の第1の吸着剤及び前記第1の吸着剤を被覆する第1の包材を備え、前記外包材の内表面に接触して配置される第1の吸着部材と、前記第1の吸着剤よりも粒径が大きい第2の吸着剤を備え、前記第1の吸着部材及び前記芯材で包囲される第2の吸着部材とを備える。 The vacuum heat insulating material according to the present invention includes a core material that holds a vacuum space, an outer packaging material that covers the core material, a first adsorbent in powder form, and a first package that covers the first adsorbent. A first adsorbing member disposed in contact with the inner surface of the outer packaging material, and a second adsorbent having a particle size larger than that of the first adsorbent, the first adsorbing member And a second adsorbing member surrounded by the core material.
また、本発明に係る断熱箱は上述の真空断熱材を備える。 Moreover, the heat insulation box which concerns on this invention is equipped with the above-mentioned vacuum heat insulating material.
本発明によれば、粉末形状の第1の吸着剤よりも粒径が大きい第2の吸着剤を備える第2の吸着部材を第1の吸着部材及び芯材で包囲することによって、外包材におけるピンホール発生を防止することができる。また、本発明によれば、第2の吸着部材が第1の吸着部材及び芯材で包囲されているため、第2の吸着剤への通気が阻害されることがない。更に、本発明によれば、第2の吸着部材を第1の吸着部材及び芯材で包囲するという簡易な方法で真空断熱材が構成される。したがって、耐久性が高く、長期間にわたり使用可能であり、かつ安価な真空断熱材及び断熱箱を得ることができる。 According to the present invention, by enclosing the second adsorbing member including the second adsorbent having a particle size larger than that of the powder-shaped first adsorbent with the first adsorbing member and the core material, Generation of pinholes can be prevented. Further, according to the present invention, since the second adsorbing member is surrounded by the first adsorbing member and the core material, the ventilation to the second adsorbent is not hindered. Furthermore, according to this invention, a vacuum heat insulating material is comprised by the simple method of surrounding a 2nd adsorption member with a 1st adsorption member and a core material. Therefore, it is possible to obtain a vacuum heat insulating material and a heat insulating box that have high durability, can be used for a long period of time, and are inexpensive.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る真空断熱材1について説明する。図1は、本実施の形態1に係る真空断熱材1の概略構成を示す断面図である。なお、図1を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。各構成部材の具体的な寸法等は、以下の説明を参酌した上で判断すべきものである。
The vacuum
図1に示すように、真空断熱材1は、真空空間を保持する芯材2と、ガスバリア性を有し、芯材2を被覆する外包材3と、芯材2と外包材3との間に挿入され、外包材3の内表面に接触して配置される第1の吸着部材4と、第1の吸着部材4及び芯材2で包囲される第2の吸着部材5とを備えている。外包材3で規定される内部空間は、1〜3Pa程度の真空度に減圧された状態で開口部が密封されることにより減圧密封されている。開口部の密封は、ヒートシール等によって外包材3の周縁部を溶着することにより行われる。真空断熱材1は、全体として概略長方形平板状の形状を有している。
As shown in FIG. 1, the vacuum
芯材2は、グラスウールなどの繊維集合体が積層された構成を有している。繊維集合体は、グラスウールであれば遠心法により製造され、樹脂繊維であればスパンボンド法により製造されることが一般的であるが、繊維集合体の製造方法は、特に限定されるものではない。また、芯材2を構成する繊維集合体は加熱加圧成形したものであっても、内包材を用いて密閉封止したものであっても、結合剤により結着したものであってもよい。
The
外包材3は、既存の真空断熱材に使用されている外包材であり、多層構造をなすラミネートフィルムである。この多層構造は、例えば、内表面側(芯材2側)から順にポリエチレン層、アルミ蒸着エチレン−ビニルアルコール層、アルミ蒸着ポリエチレンテレフタレート層、及び最外層にナイロン層が積層された構成を有する。外包材3の構成は、上述の構成に限定されず、ポリプロピレン層が含まれていてもよい。また蒸着層はアルミ蒸着層に限定されず、アルミナ蒸着層やシリカ蒸着層を用いてもよい。
The
外包材3は、ガスバリア性を有するものであれば特に構成が限定されるものではない。例えば、外包材3を構成する各層の厚みは10〜30μm程度にできるが、これに限定されるものではない。
The configuration of the
第1の吸着部材4は、水分を少なくとも吸着することができる粉末形状の第1の吸着剤40と、第1の吸着剤40を被覆する第1の包材41とを備える。本実施の形態1においては、第1の吸着剤40の粒径は平均0.1mm未満にしてもよい。
The first adsorbing
第2の吸着部材5は、水分を少なくとも吸着することができる第2の吸着剤50と、第2の吸着剤50を被覆する第2の包材51とを備える。本実施の形態1においては、第2の吸着剤50の粒径は第1の吸着剤40の粒径よりも大きくなるように構成される。第2の吸着剤50の粒径は平均0.1mm以上100mm以下にしてもよい。
The second adsorbing
本実施の形態1の真空断熱材1においては、第2の吸着部材5における熱伝導ガスの吸着速度は第1の吸着部材4の熱伝導ガスの吸着速度よりも高くなるように構成しても良い。
In the vacuum
第1の吸着剤40及び第2の吸着剤50は、例えば酸化カルシウム(CaO)等の水分吸着性のある材料で構成されるが、これに限定されない。例えば、第1の吸着剤40及び第2の吸着剤50はシリカゲルやゼオライトで構成してもよい。また、第1の吸着剤40及び第2の吸着剤50は2以上の材料を組み合わせて構成してもよい。また、第1の吸着剤40及び第2の吸着剤50の構成成分は同じであっても異なっていてもよい。
Although the 1st adsorbent 40 and the 2nd adsorbent 50 are comprised with materials with moisture adsorption property, such as calcium oxide (CaO), for example, it is not limited to this. For example, the first adsorbent 40 and the second adsorbent 50 may be made of silica gel or zeolite. Further, the first adsorbent 40 and the second adsorbent 50 may be configured by combining two or more materials. Further, the constituent components of the first adsorbent 40 and the
第1の包材41及び第2の包材51は、紙、不織布、プラスチックフィルム(例えば、ポリエチレンフィルム)、又は網目状の布等の通気性のある部材で構成されている。第1の包材41及び第2の包材51は、通気性を有するものであれば特に構成が限定されるものではない。例えば、第1の包材41及び第2の包材51は、紙、不織布、プラスチックフィルム、及び網目状の布からなる群より選択される通気性を有する部材であっても、2種類以上の部材を積層した通気性のある積層材(例えば、積層フィルム)として構成してもよい。また、第1の包材41及び第2の包材51の構成は同じであっても異なっていてもよい。
The
次に、本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造工程について説明する。
Next, the manufacturing process of the vacuum
本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造工程においては、まず、芯材2及び外包材3の乾燥が行われる。外包材3で被覆した芯材2を100℃で2時間加熱処理を行うことによって、水分が芯材2及び外包材3から除去される。
In the manufacturing process of the vacuum
次に、第1の吸着部材4が外包材3の内表面と接触するように配置され、第2の吸着部材5は第1の吸着部材4と芯材2とで包囲されるように、第1の吸着部材4と芯材2との間に配置される。第1の吸着部材4及び第2の吸着部材5はあらかじめ重ねた状態で配置してもよい。
Next, the
次に、外包材3の内部を1〜3Pa程度の真空度に減圧し、その減圧状態で開口部をヒートシール等で溶着し、外包材3の内部を減圧密封する。以上の工程を経て、真空断熱材1が得られる。
Next, the inside of the
次に、本実施の形態1の効果について説明する。
Next, the effect of this
本実施の形態1の真空断熱材1は、粉末形状の第1の吸着剤40を備える第1の吸着部材4が外包材3の内表面に接触して配置され、第1の吸着剤40よりも粒径が大きい第2の吸着剤50を備える第2の吸着部材5が、第1の吸着部材4及び前記芯材2で包囲されている。よって、粒径が大きい第2の吸着剤50が外包材3に直接接触することがないため、減圧密封時の外包材3におけるピンホールの発生を抑制することができる。したがって、本実施の形態1では耐久性の高い真空断熱材1を提供できる。
In the vacuum
また、本実施の形態1の真空断熱材1では、第2の吸着部材5が、第1の吸着部材4及び芯材2で包囲されているため、第2の吸着部材5の通気を阻害されることがない。したがって、本実施の形態1の真空断熱材1では熱伝導ガスの吸着速度が低下しないため、長期間にわたって熱伝導率を低く維持できる真空断熱材1を提供できる。また、本実施の形態1においては、保護シートを用いないことによって安価な真空断熱材1を提供できる。
Moreover, in the vacuum
また、本実施の形態1の真空断熱材1は、第2の吸着部材5における熱伝導ガスの吸着速度を第1の吸着部材4における熱伝導ガスの吸着速度よりも高くすることで、熱伝導率が長期間にわたって更に低くなる真空断熱材1を得ることができる。
Moreover, the vacuum
また、本実施の形態1では、第1の吸着部材4を外包材3の内表面と接触するように配置し、第2の吸着部材5が第1の吸着部材4と芯材2とで包囲されるように、第2の吸着部材5を第1の吸着部材4と芯材2との間に配置するという簡易な方法で製造することができる。したがって、本実施の形態1の真空断熱材1では、保護シート等の部材を用いることなく真空断熱材1を製造することができるため、製造工程におけるエネルギーを削減でき、生産工程での環境負荷を低減できる安価な真空断熱材1を得ることができる。
In the first embodiment, the
以下、例1〜3を用いて、本実施の形態1の効果について具体的に説明する。 Hereinafter, the effects of the first embodiment will be specifically described using Examples 1 to 3.
〈例1〉
例1は、本実施の形態1の真空断熱材1のピンホールの発生について試験したものである。
<Example 1>
Example 1 is a test for the generation of pinholes in the vacuum
本実施の形態1の真空断熱材1において、芯材2はグラスウールで構成した。外包材3はポリエチレン層、アルミ蒸着エチレン−ビニルアルコール層、アルミ蒸着ポリエチレンテレフタレート層、及びナイロン層が積層されたラミネートフィルムで構成した。第1の吸着剤40は平均0.1mm未満の粉末形状の酸化カルシウムで構成した。第1の包材41は、通気性を有する紙とポリエチレンフィルムとの積層フィルムで構成した。第2の吸着剤50は粒径が平均3mmの酸化カルシウムで構成した。第2の包材51は紙とポリエチレンフィルムとの積層フィルムで構成した。
In the vacuum
比較例の真空断熱材は、粒径が平均3mmの酸化カルシウムが外包材に直接接触する構成とした。 The vacuum heat insulating material of the comparative example was configured such that calcium oxide having an average particle size of 3 mm was in direct contact with the outer packaging material.
本実施の形態1の真空断熱材1と比較例の真空断熱材とを100枚ずつ製造した。比較例の真空断熱材は、外包材のピンホール発生による真空不良が18枚発生した。これに対して、本実施の形態1の真空断熱材1は、外包材3のピンホール発生による真空不良が発生しなかった。したがって、本実施の形態1の真空断熱材1によれば、粒径が大きい第2の吸着剤50が外包材3に直接接触することがないため、減圧密封時のピンホールの発生を抑制することができる。
100 pieces of the vacuum
〈例2〉
例2は、本実施の形態1の真空断熱材1の吸着速度について試験したものである。
<Example 2>
Example 2 is a test on the adsorption rate of the vacuum
本実施の形態1の真空断熱材1の構成は例1のものと同一の構成とした。比較例の真空断熱材の構成は、本実施の形態1の真空断熱材1における外包材3と第1の吸着部材4との間に、保護シートとして外包材3と同一構成のラミネートフィルムを有する構成とし、第1の吸着部材4及び第2の吸着部材5と外包材3とが直に接触しないようにした。
The configuration of the vacuum
本実施の形態1の真空断熱材1及び比較例の真空断熱材を作製した直後における真空断熱材の熱伝導率はいずれも1.8mW/(m・K)と同値であった。その後、これらの真空断熱材を気温25℃、相対湿度60%の環境下で30日保管した場合の熱伝導率の増加量は、比較例の真空断熱材で0.4mW/(m・K)であったのに対し、本実施の形態1の真空断熱材1では0.2mW/(m・K)であった。
The thermal conductivity of the vacuum heat insulating material immediately after producing the vacuum
本実施の形態1の真空断熱材1では、比較例の真空断熱材で用いられている保護シートとしてのラミネートフィルムを有しておらず、第2の吸着部材5が、第1の吸着部材4及び前記芯材2で包囲されている。よって、第2の吸着部材5の通気が阻害されることはない。したがって、本実施の形態1においては、真空断熱材1内の熱伝導ガスの吸着速度が低下しないため、長期間にわたって熱伝導率を低く維持できる真空断熱材1を得ることができる。
In the vacuum
〈例3〉
例3は、本実施の形態1の真空断熱材1において、第2の吸着剤50の水分の吸着速度を第1の吸着剤40の4倍にした場合の吸着速度を試験したものである。
<Example 3>
Example 3 is a test of the adsorption rate when the moisture adsorption rate of the
本実施の形態1の真空断熱材1では、第2の吸着剤50を、粒径が平均3mmであり、水分の吸着速度が第1の吸着剤40の4倍である生石灰(酸化カルシウム)として構成したこと以外は例1〜2と同一の構成である。本実施の形態1の真空断熱材1を作製した直後の真空断熱材1の熱伝導率は1.8mW/(m・K)であった。その後、本実施の形態1の真空断熱材1を、気温25℃、相対湿度60%の環境下に30日保管した場合の熱伝導率の増加量は0.1mW/(m・K)であった。
In the vacuum
したがって、本実施の形態1の真空断熱材1によれば、第2の吸着剤50の熱伝導ガスの吸着速度を第1の吸着剤40の吸着速度よりも高くすることによって、長期間にわたって熱伝導率を更に低く維持できる真空断熱材1を得ることができる。
Therefore, according to the vacuum
実施の形態2.
以下に、本発明の実施の形態2に係る真空断熱材1について説明する。図2は、本発明の実施の形態2に係る真空断熱材1の概略構成を示す断面図である。
Below, the vacuum
本実施の形態2の真空断熱材1では、第2の包材51の表面積を第1の包材41の表面積よりも大きくした場合(例えば、真空断熱材1の厚み方向に直交する面内で、第2の包材51の縦横の長さを第1の包材41よりも10mmずつ大きくした場合)を考える。本実施の形態2では、第2の包材51の表面積を大きくすることで、第2の包材51を通過する熱伝導ガスの量が増加する。したがって、上述の実施の形態1の例3と同様に、第2の吸着剤50の熱伝導ガスの吸着速度を第1の吸着剤40の熱伝導ガスの吸着速度よりも高くできる。また、本実施の形態2においては、減圧密封時に外包材3の外部から第2の包材51の形状が確認できるため、第2の吸着部材5の挿入忘れを確認することができる。
In the vacuum
実施の形態3.
以下に、本発明の実施の形態3に係る真空断熱材1について説明する。図3は、本発明の実施の形態3に係る真空断熱材1の概略構成を示す断面図である。
Below, the vacuum
本実施の形態3の真空断熱材1では、第2の吸着部材5において第2の包材51を有しない、すなわち第2の吸着剤50が剥き出しの状態で、第1の吸着部材4及び芯材2で包囲されている場合を考える。本実施の形態3では、第2の吸着部材5が第2の包材51を有しないことにより、第2の吸着剤50での熱伝導ガス(例えば、水、窒素、酸素、二酸化炭素等)の吸着速度は、第2の包材51で被覆されている場合と比較して増加する。したがって、上述の実施の形態1の例3と同様に、第2の吸着剤50の熱伝導ガスの吸着速度を第1の吸着剤40の熱伝導ガスの吸着速度よりも高くできる。
In the vacuum
実施の形態4.
本発明の実施の形態4に係る断熱箱100について説明する。本実施の形態4においては、上述の実施の形態1に係る真空断熱材1を断熱箱100に使用することで、耐久性が高く、長期間にわたり使用可能であり、かつ安価な断熱箱100を得ることができる。図4は、本実施の形態4に係る断熱箱100の概略構成を示す断面図である。本実施の形態4では、冷蔵庫の断熱箱100を例に挙げて説明する。
A
図4に示すように、断熱箱100は、内箱110と外箱120とを有している。内箱110と外箱120との間の空間には、真空断熱材1が配置されている。真空断熱材1は、例えば内箱110の外壁面に密着して配置されている。内箱110と外箱120との間の空間において真空断熱材1以外の部分には、発泡ウレタン断熱材130が充填されている。断熱箱100のその他の部分は、一般的な冷蔵庫の断熱箱と同様であるため、図示及び説明を省略する。
As shown in FIG. 4, the
本実施の形態4では、耐久性が高く、長期間にわたり使用可能であり、かつ安価な真空断熱材1が用いられているため、耐久性が高く、長期間にわたり使用可能であり、かつ安価な断熱箱100を得ることができる。また、本実施の形態4では、発泡ウレタン断熱材130等と比較して高い断熱性能を有する真空断熱材1が用いられているため、断熱材として発泡ウレタン断熱材のみが用いられた断熱箱と比較して、断熱性能の高い断熱箱100を得ることができる。したがって、断熱箱100を備えた冷蔵庫において消費電力を削減することができる。
In the fourth embodiment, since the vacuum
なお、本実施の形態4の断熱箱100では、真空断熱材1が内箱110の外壁面に密着しているが、真空断熱材1は外箱120の内壁面に密着していてもよい。また、真空断熱材1は、スペーサなどを用いることにより、内箱110と外箱120との間の空間に、内箱110及び外箱120のいずれにも密着しないように配置されていてもよい。
In the
その他の実施の形態.
本発明は、上述の実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
Other embodiments.
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
例えば、上述の実施の形態1に係る真空断熱材1の製造工程においては、芯材2及び外包材3の乾燥は100℃で2時間の加熱処理により行われているが、加熱処理の温度及び時間は、芯材2及び外包材3の水分が除去できる温度及び時間であればこれに限定されない。
For example, in the manufacturing process of the vacuum
また、芯材2及び外包材3の乾燥は芯材2を外包材3で被覆した状態で行っているが、芯材2と外包材3の乾燥を別々に行った後に、芯材2を外包材3で被覆してもよい。
The
また、上述の実施の形態1に係る真空断熱材1の製造工程においては、芯材2及び外包材3を乾燥した後に第1の吸着部材4及び第2の吸着部材5を芯材2と外包材3との間に配置しているが、芯材2及び外包材3を乾燥する前に第1の吸着部材4及び第2の吸着部材5を配置してもよい。
Moreover, in the manufacturing process of the vacuum
また、上述の実施の形態1の例1〜3では、第1の包材41及び第2の包材51は紙とポリエチレンフィルムとの積層材(積層フィルム)で構成するものとしたが、不織布、ポリエチレンフィルム以外のプラスチックフィルム、又は網目状の布といった他の通気性のある部材を用いて構成してもよい。紙又はポリエチレンフィルムよりも通気性の良い部材を用いて第1の包材41及び第2の包材51を構成することで、上述の実施の形態1の例3と同様に、第2の吸着剤50の熱伝導ガスの吸着速度を第1の吸着剤40の熱伝導ガスの吸着速度よりも高くできる。
In Examples 1 to 3 of the first embodiment, the
また、上述の実施の形態4では、冷熱源を備える冷蔵庫の断熱箱100に真空断熱材1が用いられた構成を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。真空断熱材1は、温熱源を備える保温庫の断熱箱や、冷熱源及び温熱源を備えない断熱箱(例えば、クーラーボックス等)に用いることもできる。
Moreover, in the above-mentioned
また、真空断熱材1は、断熱箱100だけでなく、空調機、車両用空調機、給湯機などの冷熱機器又は温熱機器の断熱部材として用いることもできる。また、真空断熱材1は、断熱箱のように所定の形状を備えた箱体だけでなく、変形自在な外袋及び内袋を備えた断熱袋や、その他の断熱容器にも用いることができる。
Moreover, the vacuum
また、上述の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。 In addition, the above-described embodiments and modifications can be implemented in combination with each other.
1 真空断熱材、2 芯材、3 外包材、4 第1の吸着部材、5 第2の吸着部材、40 第1の吸着剤、41 第1の包材、50 第2の吸着剤、51 第2の包材、100 断熱箱、110 内箱、120 外箱、130 発泡ウレタン断熱材。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記芯材を被覆する外包材と、
粉末形状の第1の吸着剤及び前記第1の吸着剤を被覆する第1の包材を備え、前記外包材の内表面に接触して配置される第1の吸着部材と、
前記第1の吸着剤よりも粒径が大きい第2の吸着剤を備え、前記第1の吸着部材及び前記芯材で包囲される第2の吸着部材と
を備える真空断熱材。 A core that holds the vacuum space;
An outer packaging material covering the core material;
A first adsorbent having a powder-form first adsorbent and a first packaging material covering the first adsorbent, and arranged in contact with an inner surface of the outer packaging material;
A vacuum heat insulating material comprising a second adsorbent having a particle size larger than that of the first adsorbent, and comprising the first adsorbing member and a second adsorbing member surrounded by the core material.
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