JP6778774B2 - 真空断熱パネルの製造方法 - Google Patents

Description

本実施形態は、真空断熱パネル、真空断熱パネルの製造方法及び真空断熱パネルを備えた冷蔵庫に関する。

従来より、冷蔵庫は、外箱と内箱との間に発泡断熱材を充填した断熱箱体により構成され、その断熱箱体の内部に貯蔵室を形成しているが、更なる断熱性能を向上させて消費電力量を低減させたり、あるいは、断熱箱体の壁厚を薄くして庫内容積効率を向上させるため、外箱と内箱との間に充填する発泡断熱材の一部に換えて真空断熱パネルが設けられている。

この種の真空断熱パネルは、例えば特許文献１に示すように、芯材と外包材とを備えている。芯材は、細いガラス繊維の綿状物であるグラスウールなどから形成され、外包材は、アルミ箔などを有するラミネートフィルムの袋などで形成されている。この真空断熱パネルは、芯材を外包材に収容し、外包材内を減圧し開口を閉塞し、外包材内を減圧状態に保持して構成されている。

しかしながら、真空断熱パネルは、パネル製造時やキャビネットへの組み込み時に袋体の外包材が損傷してしまうと、外部の空気が外包材の内部に入り込み、断熱性能が著しく悪化する。特に、外包材の損傷によって微細な孔が生じると、その孔が数μｍを下回る程度の微細な孔であっても、外部の空気や水分が外包材の内部へ入り込む。外包材に生じた孔の大きさにもよるが例えば数十日から数年程度の長い時間をかけて徐々に真空断熱パネルの断熱性能が悪化するスローリークが発生し、最終的に外包材の内部が大気圧になって断熱性能が著しく悪化する。そのため、真空断熱パネルの製造時に十分な断熱性能が確認されても、その後、徐々に断熱性能が悪化することから、長期間にわたる断熱性能の信頼性確保が難しいという事情がある。

これに対して、酸化カルシウム（ＣａＯ）等のような外包材の内部に入り込んだ水を吸着する吸着材を芯材に混合することも考えられるが、コストが増大するとともに吸着材の使用量に限界がある。

特開２００５−１０６０９４号公報

そこで、長期間にわたって断熱性能を維持することができる真空断熱パネルを用いた冷蔵庫を提供することを目的とする。

本実施形態に係る真空断熱パネルの製造方法は、袋状をなし内部が減圧されている外包材と、前記外包材に収容され断熱性を有する芯材と、前記外包材内の水を吸着する吸着材と備えた真空断熱パネルの製造方法において、前記芯材にヒドロキシル基を直接付与する処理を行い、前記吸着材として前記処理を行った芯材を用いる方法である。

第１実施形態に係る冷蔵庫の断面図である。 図１に示す冷蔵庫に用いられる真空断熱パネルの要部拡大断面図である。 実施例及び比較例の真空断熱パネルの熱伝導率の時間変化を示すグラフである。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態について説明する。

本実施形態の冷蔵庫１０は、図１に示すように、鋼板からなる外箱１２と、外箱１２の内部に収納され貯蔵空間を形成する内箱１４との間に断熱空間を設けた冷蔵庫１０の外郭をなすキャビネット１８を備え、このキャビネット１８に不図示の冷凍サイクルなどを組み込んで構成されている。

断熱空間を形成する外箱１２や内箱１４の断熱空間側には、真空断熱パネル５０が折り曲げられることなく、外箱１２や内箱１４に沿ってほぼ平面状になるようにホットメルトなどの接着剤によって貼り付けられている。なお、ここでいうホットメルトには熱可塑性樹脂のみを使用する接着剤だけでなく、熱可塑性樹脂に熱硬化性樹脂を混ぜて使用する接着剤も含む。また、キャビネット１８は、断熱空間で真空断熱パネル５０以外のところに隙間が生じることがある。この隙間には、必要に応じて、ウレタンフォームなどからなる発泡断熱材２０や、冷凍サイクルの一部を構成する放熱パイプなどの冷媒パイプが配設され、外箱１２及び内箱１４が一体化される。特に、放熱パイプなどの冷媒パイプの一部は真空断熱パネル５０の外箱１２側に凹溝を形成し、その凹溝に冷媒パイプを収納することで配置する。そのため、冷蔵庫１０の背面や側面に配した真空断熱パネル５０においては、冷媒パイプと真空断熱パネル５０とが接触する構成となる。

キャビネット１１の内部に設けられた貯蔵空間は、断熱仕切壁２２によって上方の冷蔵空間と下方の冷凍空間とに区画されている。冷蔵空間は、さらに仕切壁２４によって上下に区画され、上部空間に複数段の載置棚を設けた冷蔵室２６が設けられ、下部空間に引き出し式の収納容器を配置する野菜室２８が設けられている。冷凍空間には、比較的小容積の自動製氷機を備えた製氷室３０と小型冷凍室３２を左右に併設しており、その下方には冷凍室３４が設けられている。

図２に真空断熱パネル５０の端部の断面を示すが、真空断熱パネル５０は、取付けられる壁部の形状に合わせて成形された矩形板状の芯材５２と、芯材５２を収容する外包材５４とを備える。なお、真空断熱パネルの形状は矩形板状に限られず、矩形の角部を面取りした多角形状や、部位によって厚みの異なる段差形状など自由な形状のパネルを使用可能である。

芯材５２は、断熱性の高い材料からなる積層材５２ａを、例えばポリエチレンなどの合成樹脂フィルムからなる内袋５２ｂに収納した後、矩形板状に圧縮硬化されて成形されたものである。この例では、積層材５２ａは、グラスウールやシリカアルミナなどの無機繊維をシート状に成形した無機繊維シート５２ａ１を複数枚積層してなる。

なお、内袋５２ｂを使用せずに芯材５２を構成してもよい。すなわち、積層材５２ａを内袋５２ｂに収納せず、直接、外包材５４の内部に収納する。この外包材５４に積層材５２ａを収納した状態で内部を減圧して真空状態にすることで、積層材真空断熱パネル５０を構成する。

無機繊維シート５２ａ１には、バーナ等から噴射した炎を無機繊維シート５２ａ１の表面に吹きかけてヒドロキシル基を付与する火炎処理が施されている。なお、積層材５２ａを構成する無機繊維シート５２ａ１にヒドロキシル基を付与する処理として、上記の火炎処理以外にも、例えば、プラズマ処理、コロナ処理、あるいは水酸化ナトリウム水溶液の含浸処理であってもよい。

また、積層材５２ａは、これを構成する全ての無機繊維シート５２ａ１に上記のようなヒドロキシル基を付与する処理を施してもよく、また、ヒドロキシル基を付与する処理を施した無機繊維シート５２ａ１とヒドロキシル基を付与する処理を施す前の無機繊維シート５２ａ１とを混合して積層してもよい。ヒドロキシル基を付与する処理を施した無機繊維シート５２ａ１とヒドロキシル基を付与する処理を施す前の無機繊維シート５２ａ１とを混合すことにより、長期間にわたって高い断熱性能を確保することができる真空断熱パネルをコスト安価に製造することができる。

外包材５４は、外側から内側に向かって表面保護層５４ａとガスバリア層５４ｂと熱溶着層５４ｃとが順に積層された３層構造の積層フィルムを備える。表面保護層５４ａは、例えばポリエチレンテレフタラートなどの比較的熱に強い合成樹脂から構成されている。ガスバリア層５４ｂは、金属蒸着物（例えばアルミを樹脂フィルム上に蒸着したアルミ蒸着物）、または金属箔（例えばアルミ箔）で形成されている。熱溶着層５４ｃは例えば高密度ポリエチレン等の熱溶着性を有する合成樹脂から構成されている。

外包材５４は、２枚の積層フィルムの熱溶着層５４ｃを対向して重ね合わせ、周囲部を加圧及び加熱することで、２枚の積層フィルムが熱溶着され密封することにより開口部を有する袋状に形成されている。外包材５４は、開口部から芯材５２を内部に収容した後、内部が真空排気され減圧された状態で外包材５４の開口部が熱溶着により密閉されている。

外包材５４の周縁部は、２枚の積層フィルムを熱溶着するために芯材５２から周囲にはみ出しており、このはみ出した部分が芯材５２の縁部において折り曲げられ、一方の積層フィルムに重ね合わせた折返し部６２をなしている。

以上のような本実施形態の冷蔵庫１０では、外包材５４に収容された芯材５２を構成する無機繊維シート５２ａ１に対してヒドロキシル基を付与する処理が施されているため、外包材５４の内部へ入り込んだ外部の水分を無機繊維シート５２ａ１が吸着して、長期間にわたって高い断熱性能を確保することができる。

また、本実施形態では、シート状の無機繊維シート５２ａの表面にヒドロキシル基を付与する処理を施し、これを複数枚積層して芯材５２を形成しているため、芯材５２の内部まで均一にヒドロキシル基を付与することができ、外包材５４の内部へ入り込んだ水分の吸着能力を大幅に向上することができる。

なお、芯材５２の全体にわたってヒドロキシル基を付与する処理を施すことが好ましいが、芯材５２の一部だけにヒドロキシル基を付与する処理を施してもよい。すなわち、例えば火炎処理によりヒドロキシル基を付与する場合、無機積層シート５２ａの表面の繊維のみに火炎処理が施された状態の無機繊維シート５２ａを積層して芯材５２を構成してもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例及び比較例の真空断熱パネルは、芯材５２以外の構成が同一であって、実施例が、外包材５４に収容する芯材５２として、火炎処理を施しヒドロキシル基を付与した無機繊維シート５２ａ１を積層した積層材５２ａを用いて作製した例、比較例が、外包材５４に収容する芯材５２として、ヒドロキシル基を付与する処理を行っていない無機繊維シート５２ａ１を積層した積層材５２ａを用いて作製した例である。なお、各真空断熱パネルの作製時の熱伝導率（初期値）は、いずれも２．５ｍＷ／ｍＫであった。

実施例及び比較例の各真空断熱パネルについて、断熱性能の耐久性を評価した。評価方法は、実施例及び比較例の２種類の真空断熱パネルを室温５０℃湿度８０％の雰囲気下に放置し、７日間、１４日間、２１日間及び２８日間放置した場合の各真空断熱パネルの熱伝導率を測定した。

結果は図３に示すように、ヒドロキシル基を付与する処理を行っていない比較例の真空断熱パネルでは、熱伝導率が２．５ｍＷ／ｍＫから３．９ｍＷ／ｍＫに悪化したが、ヒドロキシル基を付与する処理を行った実施例の真空断熱パネルでは、２８日後に３．０ｍＷ／ｍＫとなり比較例に比べて断熱性能を維持することができた。

１０…冷蔵庫、１２…外箱、１４…内箱、１８…キャビネット、２０…発泡断熱材、２２…断熱仕切、５０…真空断熱パネル、５２…芯材、５２ａ…積層材、５２ａ１…無機繊維シート、５２ｂ…内袋、５４…外包体、５４ａ…表面保護層、５４ｂ…ガスバリア層、５４ｃ…溶着層、６２…折返し部

Claims (1)

1. 袋状をなし内部が減圧されている外包材と、前記外包材に収容され断熱性を有する芯材と、前記外包材内の水を吸着する吸着材と備えた真空断熱パネルの製造方法において、
   前記芯材にヒドロキシル基を直接付与する処理を行い、前記吸着材として前記処理を行った芯材を用いる真空断熱パネルの製造方法。