JPH0243954B2

JPH0243954B2 -

Info

Publication number: JPH0243954B2
Application number: JP59265034A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Inui
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1984-12-14
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1990-10-02
Also published as: JPS61144491A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は家庭用冷蔵庫等の断熱壁に使用可能な
真空断熱構造体に関するものである。

〔従来技術〕

従来より家庭用冷蔵庫の断熱材として硬化発泡
ポリウレタンが広く用いられている。その断熱性
能は年々改善が加えられ、熱伝導率で約
0.015kcal／mh℃とほぼ論理的限界値まで低減さ
れている。しかしながら省エネルギー・省スペー
ス等の立場より、より断熱性能の優れた断熱材が
求められている。

ところで、非常に優れた断熱方法として真空断
熱法が知られており、液化ガスタンク等に用いら
れているが、これは断熱スペーサー材を金属等の
容器内に充填し、高真空に排気、封止を行なつた
ものである。これは高真空に排気することによ
り、断熱スペーサー材中の気体分子の平均自由行
程を長くし、気体分子相互間の衝突を防ぐ事によ
り熱の伝導を妨げるもので、0.007kcal／mh℃以
下の熱伝導率が得られる。しかし家庭用冷蔵庫等
にこの真空断熱材を用いる場合、その断熱面積が
液化ガスタンク等に比べて非常に小さいので容器
の表面熱伝導の影響が大きくなり、真空断熱法の
効果が発揮できなくなる。

そこで上記真空容器を金属以外の熱伝導率の小
さい材質、例えばプラスチツク等で形成する事が
考えられるが、プラスチツクはガスの透過が大き
く、容器外から透過してくる空気のために内部の
真空度が劣化し、その断熱性能が劣化してくると
いう欠点がある。又プラスチツクは強度的に弱
く、たとえ小さな傷であつてもひとたび真空容器
に穴があくと内部の真空が破壊してしまい、断熱
材として役を果たさなくなつてしまうという欠点
もある。

そこで、この空気の真空断熱構造体への透過侵
入を防止するために上記の真空断熱構造体をウレ
タン等の有機発泡断熱材中に埋設することが考え
られる。このようにすれば真空断熱構造体は、直
接空気が触れないため空気の侵入が抑えられ、ま
た有機発泡断熱材に保護されて損傷による断熱性
能の低下をなくすことができる。一方、冷蔵庫等
の断熱箱体は単にウレタン等の有機発泡断熱材を
充填したものに比べて断熱性能が向上する。

しかし、有機発泡断熱材中に真空発泡断熱材を
埋設する場合、有機発泡断熱材のフオーム中には
発泡剤としてのフロンガスや、発泡補助剤として
の水、水蒸気や、この水と有機発泡材の原材料で
あるイソシアネートとの反応により生じた炭酸ガ
スや、空気中より長期の間に有機発泡断熱材中に
侵入してくる空気即ち窒素、酸素、水蒸気等が存
在している。このため、上記のフロンガス、水、
水蒸気、炭酸ガス、窒素、酸素が次第に真空断熱
構造体内部に透過侵入し、真空断熱構造体の真空
度が低下して断熱性能が低下してくるという問題
がある。

このように真空断熱構造体内部に透過侵入して
くる色々なガスによる断熱性能の低下を抑える為
に、真空断熱構造体の内部に、活性炭を挿入して
フロンガスを吸着させたり、モレキユラーシーブ
等の吸着材を挿入して空気（窒素、酸素）を吸着
させることが考えられる。

しかし、上記活性炭は常温ではフロンガスを選
択的に吸着し、炭酸ガス、窒素、酸素等のガス及
び水や水蒸気は余り吸着しない。一方、モレキユ
ラーシーブは親和性があり水が水蒸気を吸着し易
いため、窒素、酸素等の無機ガスを吸着し易いも
のの、これら無機ガスより水や水蒸気を選択的に
吸着してしまい、水や水蒸気を吸着したモレキユ
ラーシーブは窒素や酸素等の無機ガスを吸着しに
くいという問題がある。特に真空断熱構造体を有
機発泡断熱材中に埋設した場合、真空断熱構造体
の外郭を構成するプラスチツクはガスの中で水や
水蒸気を最も通過させ易いため、内部に充填され
たモレキユラーシーブは水や水蒸気を選択的に吸
着して余り炭酸ガス、窒素、酸素を吸着しない。

従つて、真空断熱構造体に活性炭とモレキユラ
ーシーブとを併用して充填しても、フロンガスや
水、水蒸気は吸着できるものの、炭酸ガス、窒
素、酸素を吸着せず、これらガスの透過侵入によ
つて断熱性能が低下するという問題があつた。

＜本発明が解決すべき課題＞本発明が解決すべき課題は、有機発泡断熱材中
に埋設した真空断熱構造体の外郭を構成するプラ
スチツク容器内に透過侵入してくるフロンガスや
水、水蒸気は勿論、活性炭やモレキユラーシーブ
によつて吸着しにくい炭酸ガス、窒素、酸素をも
吸着して、真空断熱構造体の断熱性能が低下しな
いようにすることである。

＜課題を解決するための手段＞上記課題を解決するために、本発明の真空断熱
構造体は、プラスチツク容器内に、断熱スペーサ材と当該
プラスチツク容器内に透過侵入するガスを吸着す
るゲツター材とを充填し、このプラスチツク容器
内を真空に封止した真空断熱構造体であつて、こ
の真空断熱構造体を有機発泡断熱材中に埋設する
もののにおいて、上記ゲツター材を、フロンを選択的に吸着する活性炭と、親水性の高い材料で構成され水及び水蒸気を選
択的に吸着する吸湿材と、酸素の吸収能力の高い材料で構成され酸素を選
択的に吸着する脱酸素剤と、吸着用の細孔が、炭酸ガス、窒素の分子の大き
さより水きくフロンの分子の大きさより小さく形
成された炭酸ガス、窒素を選択的に吸着するモレ
キユラーシービングカーボンと、から構成したものである。

＜作用＞有機発泡断熱材中に埋設された真空断熱構造体
には、プラスチツク容器を通して、フロンガス、
水や水蒸気、炭酸ガス、窒素、酸素が透過侵入し
てくる。

この透過侵入するフロンガスは活性炭によつて
選択的に吸着される。一方、水や水蒸気は、親水
性の高い材料で構成された吸湿材に選択的に吸着
される。また、酸素は酸素吸収能力の高い材料で
構成された脱酸素剤に吸着される。また、炭酸ガ
ス、窒素は、吸着用の細孔が、炭酸ガス、窒素の
分子の大きさより大きくフロンの分子の大きさよ
り小さく形成された炭酸ガス、窒素を選択的に吸
着するモレキユラーシービングカーボンに吸着さ
れる。

上記の場合、モレキユラーシービングカーボン
は炭素系吸着材であつてフロンガスを吸着し易い
が、このモレキユラーシービングカーボンの吸着
用の細孔の径が炭酸ガス、窒素の分子の大きさよ
り大きくフロンの分子の大きさより小さく形成さ
れているので、このフロンガスはモレキユラーシ
ービングカーボンに吸着されずに上記活性炭に選
択的に吸着され、このモレキユラーシービングカ
ーボンは炭酸ガス、窒素を選択的に吸着する。ま
た、プラスチツク容器を最も透過侵入し易い水や
水蒸気は、炭素系吸着材である活性炭やモレキユ
ラーシービングカーボンでは吸着しにくいが、上
記親水性の高い材料で構成された吸湿材に吸収さ
れる。また、モレキユラーシービングカーボンは
その細孔の大きさから酸素の吸着を行うこともで
きるが、脱酸素剤にて選択的に吸収させることに
より、炭酸ガス、窒素の吸着を効果的に行う。

このようにして、有機発泡断熱材中に埋設され
る真空断熱構造体のプラスチツク容器を透過侵入
してくるフロンガス、炭酸ガス、酸素、窒素、水
が水蒸気は、上記活性炭、吸湿材、脱酸素剤、モ
レキユラーシービングカーボンにより吸着、吸収
されるため、これらガスの侵入による断熱性能の
低下が抑えられる。

〔実施例〕

図面は本発明に係る真空断熱構造体の構成を示
す断面図である。図において、１はプラスチツク
容器であり、２は前記プラスチツク容器１内に充
填された断熱スペーサー材である。３は前記プラ
スチツク容器１を埋設している有機発泡断熱材で
ある。４は前記プラスチツク容器１内に前記断熱
スペーサー材２と共に充填されたゲツター材であ
る。前記プラスチツク容器１内は高真空に排気さ
れている。

このプラスチツク容器１は、真空断熱材内部を
真空に保つ為のものであり、材質的には種々の熱
硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂が使用可能である
が、真空封止を容易ならしめ、かつ真空容器のガ
スの透過を小さく抑えるために金属箔あるいは金
属蒸着膜等を有するプラスチツクラミネートフイ
ルムが望ましい。

又、断熱スペーサー材２は、前記プラスチツク
容器１を大気圧に抗じて形状を保つため、及び断
熱空間内を小さい空間に分割し比較的低い真空度
でも真空断熱効果を得るためのものであり、材質
的にはパーライト・珪酸カルシウム・ケイソウ
土・シリカ等の無機質粉末、あるいはグラスウー
ル・セラミツクウール・ロツクウール等の繊維
質、またあるいは発泡ポリウレタン・発泡ユリア
樹脂等の有機発泡体が使用可能である。

更に有機発泡断熱材３は、前記プラスチツク容
器１を透過してくる空気中の窒素、酸素、並びに
水蒸気等の量を低減すると共に、真空断熱材の強
度を増す働きがある。この有機発泡断熱材３とし
て、通常用いられている硬質発泡ポリウレタン等
が使用可能である。この有機発泡断熱材３の発泡
に用いられる発泡材は、フロンガスが単独で用い
られる事もあるが、多くの場合発泡圧を下げるた
め及び生成したフオームの強度を上げるために発
泡助材として水も同時に添加して使用されてい
る。この発泡助材の水は、有機発泡断熱材の原料
であるイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生
し、この炭酸ガスと気化したフロンガスとにより
フオームが形成されるものである。

前記ゲツター材４は前記有機発泡断熱材３中を
拡散し前記プラスチツク容器１を通つて徐々に侵
入透過してくるフロンガス、炭酸ガス、窒素、酸
素、並びに水蒸気等を吸着あるいは吸収するため
のゲツター材であり、これにより前記プラスチツ
ク容器１内を高真空に保つことができるものであ
る。

一般に吸着材は、活性炭等の炭素質吸着材とシ
リカゲル等のシリカアルミ系吸着材とに分類する
事ができ、炭素質吸着材は非極性分子を、シリカ
アルミ系吸着材は水等の極性分子を選択的に吸着
する性質がある。このためシリカアルミ系吸着材
は主として乾燥剤に、炭素質吸着材は水中の有機
物の除去等に用いられている。

ところでモレキユラーシービングカーボンは活
性炭と同じく炭素質の吸着材であるが、活性炭は
吸着を行なう細孔径が数十〜数百Åであるのに対
してモレキユラーシービングカーボンは数Åで揃
つており、その細孔径よりも小さい分子のみを吸
着し、その細孔径よりも大きい分子は吸着を行な
わない。言い替えれば吸着を行なう分子をその細
孔径でもつて分離選択を行なう、モレキユラーシ
ーブと同様ないわゆる“分子ふるい”作用を有し
ている。

モレキユラーシービングカーボンには、その製
法により幾つかの種類があり、例えば4A，5A等
がある。その細孔径は各々４Å，５Åとなつてお
り、炭酸ガスの分子径は約3.5Å、窒素の分子径
は約3.3Å、酸素の分子径は約3.1Åであり、フロ
ンガスの分子径は約５Åであるので、モレキユラ
ーシービングカーボン4Aタイプを使用すれば、
本来炭素質吸着材が吸着しやすいフロンガスを吸
着しなくなる。又水蒸気の分子径は約2.8Åとそ
の細孔径よりも小さいが炭素質吸着材の特性とし
て水のような極性分子は殆ど吸着することがない
のでモレキユラーシーブのように水蒸気の影響を
受ける事なく、炭酸ガス、窒素、並びに酸素を選
択吸着することができる。フロンガスの吸着には
フロンガスの吸着能力に優れた活性炭を、又酸素
の吸収には化学反応を利用し酸素の吸収能力に優
れた脱酸素剤を併用すれば、モレキユラーシービ
ングカーボンの吸着能力が他のガスを共吸着する
ことによつて低下することが防げるので、モレキ
ユラーシービングカーボンに、より効率良く炭酸
ガス並びに窒素を吸着させることができるもので
ある。

水蒸気の吸着には水との親和性の強いシリカア
ルミ系吸着材であるシリカゲル又はモレキユラー
シーブ等の吸湿剤を用いると良い。

尚、ゲツター材４の封入方法は、本実施例のよ
うに断熱スペーサー材２と混合しても良いし、ゲ
ツター材４のみを別袋に包装しても良いことは言
うまでもない。

〔効果〕

以上本発明によれば、有機発泡断熱材中に埋設
される真空断熱構造体のプラスチツク容器を透過
侵入してくるフロンガス、炭酸ガス、酸素、窒
素、水や水蒸気は、それぞれ上記活性炭、吸湿
材、脱酸素剤、モレキユラーシービングカーボン
により選択的に吸着、吸収され、これらガスの侵
入による断熱性能の低下が抑えられるため、真空
断熱構造体の断熱性能を長期に互つて維持するこ
とができ、以てこの真空断熱構造体の埋設される
有機発泡断熱材の断熱性能を長期に互つて高く維
持することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る真空断熱構造体の構成を
示す断面図である。１…プラスチツク容器、２…断熱スペーサー
材、３…有機発泡断熱材、４…ゲツター材。

Claims

【特許請求の範囲】１プラスチツク容器内に、断熱スペーサ材と当
該プラスチツク容器内に透過侵入するガスを吸着
するゲツター材とを充填し、このプラスチツク容
器内を真空に封止した真空断熱構造体であつて、
この真空断熱構造体を有機発泡断熱材中に埋設す
るものにおいて、上記ゲツター材を、フロンを選択的に吸着する活性炭と、親水性の高い材料で構成され水及び水蒸気を選
択的に吸着する吸湿材と、酸素の吸収能力の高い材料で構成され酸素を選
択的に吸着する脱酸素剤と、吸着用の細孔が、炭酸ガス、窒素の分子の大き
さより大きくフロンの分子の大きさより小さく形
成された炭酸ガス、窒素を選択的に吸着するモレ
キユラーシービングカーボンと、から構成したことを特徴とする真空断熱構造体。