JPH06156550A - 真空断熱構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒートブリッジを生じることなく外包材内の
真空度を適正に維持し得て、長期に亘って良好な断熱性
能を発揮させうる真空断熱構造体を提供する。 【構成】 袋状の外包材２内に断熱材３を真空密閉させ
てなる。外包材２は、透明プラスチックフィルムからな
る内外層と透明プラスチックフィルムに珪素酸化物を蒸
着してなる中間層とを積層接着した透明な三層ラミネー
トフィルム２ａで構成されている。外包材２と断熱材３
との間には、空気に触れることにより変色する粒状の空
気侵入感知材４が介挿されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、保冷，保温，断熱を必
要とする各種容器（例えば、冷蔵庫，保冷車輛，魚釣り
用等の各種携帯用クーラボックス等）に使用される真空
断熱構造体であって、特に、外包材内の真空密閉空間に
断熱材を充填させてなる真空断熱構造体に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近時、この種の真空断熱構造体として、
その軽量化を図るべく、外包材をプラスチックフィルム
からなるラミネートフィルムで構成したものが提案され
ている。そして、かかる断熱構造体にあっては、断熱性
能は主として外包材内の真空度に依存するが、プラスチ
ックフィルムではこれがガスバリヤ性に乏しく真空度維
持が困難であるといった問題を、ラミネートフィルムに
アルミニウム等の金属箔や金属蒸着膜を介在させること
により解決している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、金属箔は、ガ
スバリヤ性が高く真空度維持に寄与するものであるが、
その反面、極めて熱伝導率の高いもの（例えば、アルミ
ニウムで約２００Ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）であるため、
熱が外包材の金属箔を伝って移動する所謂ヒートブリッ
ジの発生原因となる。したがって、ヒートブリッジによ
る熱損失のため、外包材内の真空度を適正に維持したと
きにも、全体としての断熱性能は大幅に低下する。な
お、金属箔を極端に薄くすることにより、ヒートブリッ
ジによる熱損失を或る程度抑えることはできるが、この
ようにすると、金属箔に多くのピンポールが生じて、充
分なガスバリヤ性を発揮し得ない。

【０００４】また、金属蒸着膜は、一般に、アルミニウ
ム等の高融点金属を一旦気化させた上でプラスチックフ
ィルム表面に沈着させることによって形成されるため、
どうしても多くのピンホールが生じ易く、高いガスバリ
ヤ性を確保し難い。勿論、この金属蒸着膜についても、
金属箔による程大きな熱損失は生じないものの、ヒート
ブリッジの発生原因となる。

【０００５】ところで、ヒートブリッジ防止対策とし
て、金属箔又は金属蒸着膜を熱流入側と熱流出側との間
で不連続となるように断続的に設けて、この不連続箇所
において熱伝導を断つようにしておくことも試みられて
はいるが、このような構成はガスバリヤ性の大幅な低下
を招き、良好な断熱性能を期待し得ない。

【０００６】本発明は、このような点に鑑み、ヒートブ
リッジを生じることなく外包材内の真空度を適正に維持
し得て、長期に亘って良好な断熱性能を発揮させうる真
空断熱構造体を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の真空断熱構造体
にあっては、上記の目的を達成すべく、特に、外包材
を、プラスチックフィルムからなる内外層とプラスチッ
クフィルムに珪素酸化物を蒸着してなる中間層とを積層
接着した三層ラミネートフィルムで構成しておくことを
提案するものである。さらには、外包材の内層と断熱材
との間に空気に触れることにより変色する空気侵入感知
材を介挿し、且つ各プラスチックフィルムを少なくとも
前記感知材の変色を視認しうる程度の透明性を有するも
のとしておくことを提案するものである。

【０００８】

【作用】珪素酸化物（ＳｉＯ_x ）は元来非晶質なもので
あるから、高融点金属を気化，沈着させる金属蒸着を行
う場合と異なって、常法によりプラスチックフィルム表
面にピンホールのない均質な珪素酸化物膜を蒸着形成す
ることができる。したがって、珪素酸化物の蒸着膜を形
成したプラスチックフィルムは、金属蒸着膜を形成した
プラスチックフィルムに比して極めて高いガスバリヤ性
を有し、そのガスバリヤ性の程度は、ピンホールを発生
しない程度の厚さとした金属箔と略同一である。例え
ば、代表的な珪素酸化物であるシリカガラス（Ｓｉ
Ｏ₂ ）を蒸着したプラスチックフィルムとアルミニウム
を蒸着したプラスチックフィルム及び厚さ７〜９μｍの
アルミニウム箔とについて、透湿度（２４ｈｒ，４０
℃）及び酸素透過率（１ａｔｍ，２４ｈｒ，２５℃）を
対比すると、表１のようになる。

【０００９】

【表１】

【００１０】このように、珪素酸化物を蒸着したプラス
チックフィルムのガスバリヤ性が高いことから、これを
中間層とする三層ラミネートフィルムからなる外包材に
よれば、外包材内の真空度を長期に亘って良好に維持す
ることができる。

【００１１】しかも、珪素酸化物は金属に比して熱伝導
率が極めて低く、例えばアルミニウムの熱伝導率が約２
００Ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃であるのに対し、珪素酸化物
の熱伝導率は僅かに約２．３Ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃であ
り、約１／１００である。このように、珪素酸化物は、
それ自身が断熱材として機能するものであるから、プラ
スチックフィルムが熱伝導率の低いものであること相俟
って、プラスチックフィルム間に珪素酸化物の蒸着膜を
介在させたラミネートフィルムで構成される外包材を使
用することによって、ヒートブリッジの発生を確実に防
止することができる。勿論、珪素酸化物の蒸着膜に、金
属箔や金属蒸着膜における如く、ガスバリヤ性を犠牲に
してまで断熱用の不連続部分を形成しておくといったヒ
ートブリッジ防止策を講じておく必要も全くない。

【００１２】したがって、本発明に係る真空断熱構造体
によれば、外包材によるヒートブリッジの発生が効果的
に防止され且つ外包材内の真空度が良好に維持され、従
来の真空断熱構造体に比して、断熱性能を大幅に向上さ
せることができる。

【００１３】ところで、従来の真空断熱構造体では、金
属表面の鏡面性を利用しての熱輻射防止効果が奏せられ
るが、かかる効果による熱伝導低減量はヒートブリッジ
の防止による熱伝導低減量の約１／１０以下であり、ヒ
ートブリッジを防止できる場合には、熱輻射防止効果の
有無は全体としての断熱性能に殆ど影響しない。したが
って、本発明に係る真空断熱構造体にあって上記熱輻射
防止効果を奏し得ないことは、全体としての断熱性能
上、全く問題とならない。

【００１４】また、従来の真空断熱構造体にあっては、
製作ミスや製品輸送時等における取扱ミスにより外包材
にピンポール等の真空破壊原因が生じた場合、これを検
知，検査することは容易ではなく、品質管理が極めて困
難である。しかし、本発明に係る真空断熱構造体にあっ
ては、前記した如く、外包材の内層と断熱材との間に空
気に触れることにより変色する空気侵入感知材を介挿
し、且つ各層のプラスチックフィルムを少なくとも前記
感知材の変色を視認しうる程度の透明性を有するものと
しておくことによって、外観目視により真空度を判断し
得て、品質管理を容易に行うことができる。

【００１５】すなわち、外包材にピンポール等の真空破
壊原因が生じて、外気が外包材内に侵入すると、この侵
入空気との接触により感知材が変色する。そして、この
感知材の変色は、外包材を構成する各プラスチックフィ
ルムが上記した如き透明性を有するものであり、且つ珪
素酸化物の蒸着膜が金属蒸着膜と異なって透明性を有す
るものであることから、容易に視認することができる。
したがって、感知材の変色の有無を目視判断すること
で、真空度の低下を確実に検知，検査することができ、
品質管理を極めて簡便に行うことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の構成を図１及び図２に示す実
施例に基づいて具体的に説明する。

【００１７】この実施例の真空断熱構造体１は、図１に
示す如く、外包材２とこれに充填した断熱材３と両材
２，３間に介挿した空気侵入感知材４とからなる。

【００１８】外包材２は、図１に示す如く、２枚の矩形
状の三層ラミネートフィルム２ａ，２ａの周縁部２ｂ，
２ｂを熱融着等により接着させた密閉袋に構成されてい
る。各ラミネートフィルム２ａは、図２に示す如く、プ
ラスチックフィルムからなる内外層５，６とプラスチッ
クフィルム７ａに珪素酸化物の蒸着膜７ｂを形成してな
る中間層７とを積層一体化させたものである。なお、内
層５と中間層７との間及び外層６と中間層７との間は、
各層の材質に応じて選定された適当な有機系接着剤８
ａ，８ｂにより接着されている。

【００１９】各プラスチックフィルム５，６，７ａの構
成材料及び厚みは、各層間の熱収縮量差を考慮して断熱
構造体１の構造，使用条件等に応じて適宜に選定される
が、感知材４を設けておく場合には、特に、感知材４の
変色を視認できる程度の透明性を有する材料を使用す
る。例えば、内層フィルム５としては無延伸ポリプロピ
レン等からなる厚さ１０〜６０μｍの透明フィルムが、
外層フィルム６としては二軸延伸ポリプロピレン等から
なる厚さ１０〜４０μｍの透明フィルムが、中間層７の
主体をなすプラスチックフィルム７ａとしてはポリビニ
ルアルコール等からなる厚さ５〜３０μｍの透明フィル
ムが適当である。この実施例では、内層フィルム５とし
て厚さ３０μｍの無延伸ポリプロピレン製フィルムを、
外層フィルム６として厚さ２０μｍの二軸延伸ポリプロ
ピレン製フィルムを、中間層７の主体をなすプラスチッ
クフィルム７ａとして厚さ１２μｍのポリビニルアルコ
ール製フィルムを使用した。

【００２０】蒸着膜７ｂは、常法により、シリカガラス
等の珪素酸化物を中間層フィルム７ａの外層フィルム６
側の表面に全面的に蒸着させてなり、この実施例では、
膜厚を０．０２〜０．２μｍとしている。なお、蒸着膜
７ｂは、使用する珪素酸化物の性状によって多少は異な
るが、感知材４の変色を充分に視認できる透明性を有す
るものである。

【００２１】而して、この実施例の真空断熱構造体１
は、ラミネートフィルム２ａ，２ａ間に断熱材３及び感
知材４を配置した上で、フィルム周縁部２ｂ，２ｂをそ
の一部を残して熱融着して、排気口を有する外包材２と
なし、更に外包材２内の真空度が１０^-1Ｔｏｒｒ以下と
なるまで真空ポンプにより真空排気させた上、排気口を
熱融着により封止して得られたものである。構造体１の
形状，寸法は使用目的等に応じて適宜に設定されるが、
この実施例では、充填物３，４の使用量を後述した如く
設定して、縦横３０ｃｍ，厚さ１ｃｍの正方形板に構成
してある。ところで、断熱性能は外包材２内の真空度を
高くするに従い向上するが、一般的な真空ポンプ（例え
ば油回転式のもの）では、真空排気を如何に長時間継続
しても１０ ^-2Ｔｏｒｒ程度が限界である。しかし、これ
以上に真空度を高くしても、断熱性能は実質的に向上し
ないことが確認されている。したがって、この実施例に
おける如く、外包材２内の真空度を１０^-1Ｔｏｒｒ以下
としておけば実用的な断熱性能を得るには充分である。

【００２２】断熱材３は、図１に示す如く、外包材２内
の真空密閉領域に充填されており、熱伝導率の小さな各
種の粉状物，繊維状物，成形物が使用される。例えば、
グラスウール，セラミックウール等の繊維状物、珪藻
土，パーライト，珪酸カルシウム，シリカエアロジル等
の無機質粉状物又はこれらの成形物、ポリスチレン，ポ
リエステル，ポリウレタン等の有機質粉状物又はこれら
の成形物が使用される。この実施例では、三金パーライ
ト社製のパーライト（加熱脱水乾燥品）を９００ｃｍ³
使用した。

【００２３】空気侵入感知材４は、図１及び図２に示す
如く、外包材２の内面と断熱材３の外面との間に介挿さ
れており、例えば空気中の水分を吸着して変色するシリ
カゲル（所謂青ゲル）等の吸着材が使用される。この実
施例では、感知材４として、３００℃で活性化したマナ
ック社製の水分指示薬付モレキュラーシーブ４Ａ（粒径
２ｍｍ）を使用し、図１に示す如く、各ラミネートフィ
ルム２ａと断熱材３との接触領域に略全面的に分散配置
した。この感知材４は、常態で青色を呈しており、水分
吸着により赤紫色に変色し、水分吸着が飽和状態となる
と更に茶色に変色するものである。なお、感知材４の使
用量は、上記接触領域の大きさに応じて適宜に設定され
るが、一般には、経済的な面も考慮して、断熱材３の容
積量の１０％以下でよい。この実施例では、４５ｃｍ³
とした。

【００２４】以上のように構成された真空断熱構造体１
にあっては、外包材２が高ガスバリヤ性を有し且つ熱伝
導率の低いラミネートフィルム２ａ，２ａで構成されて
いるから、真空度の経時的低下が殆どなく、しかもヒー
トブリッジが発生しない。したがって、長期に亘って良
好な断熱性能を発揮しうる。また、感知材４の変色の有
無を視認することによって、真空度の低下を目視判断で
き、品質管理が容易である。

【００２５】本発明に係る真空断熱構造体１が長期に亘
って一定の断熱性能を発揮しうるものである点、並びに
感知材４の変色により真空度の低下を的確に目視判断で
きるものである点については、表２に示す実験結果から
も確認されている。この実験は、上記実施例の真空断熱
構造体１について、製作直後、６０日経過時及び１８０
日経過時における熱伝導率（これをもって断熱性能の指
標とする）を測定し、各測定時における感知材４の変色
状況を目視確認したものである。また、比較例１とし
て、蒸着膜７ｂを形成していない点を除いて実施例のも
のと同一構成の真空断熱構造体を製作し、これについて
上記と同一時点での熱伝導率の測定及び感知材４の変色
状況確認を行った。さらに、比較例２として、上記実施
例と同一構成の真空断熱構造体であって、製作直後に一
方のラミネートフィルム２ａの中央一箇所に直径１ｍｍ
のピン孔を形成したものについて、ピン孔を形成した時
点及び感知材４が茶色に変色した時点における熱伝導率
を測定すると共に、感知材４が赤紫色に変色した時点で
の経過時間を測定した。これらの実験では、各真空断熱
構造体を平均室温２５℃，平均相対湿度６０％とした室
内に自然放置した状態において行った。

【００２６】かかる実験の結果、表２に示す如く、実施
例のものでは、製作直後から１８０日経過する間におい
て、熱伝導率が殆ど変化せず、断熱性能の経時的変化を
生じないことが確認された。この場合、感知材４が変色
しておらず、青色のままであることから、感知材４の色
を視認することによって、熱伝導率等を実際に測定せず
とも、断熱性能ないし真空度が良好に維持されているこ
とを目視判断できることが理解される。

【００２７】また、比較例１のものでは、蒸着膜７ｂを
形成していないため、外包材２のガスバリヤ性が低いた
め、熱伝導率が１８０日経過時点で大きく低下し、長期
に亘って実用的な断熱性能を発揮し得ないことが理解さ
れる。この場合にも、１８０日経過時点で感知材４が赤
紫色に変色しており、断熱性能ないし真空度の低下を目
視検知できることが理解される。さらに、比較例２のも
のでは、ピン孔からの空気侵入により外包材２内の真空
度が短時間で著しく低下し、８時間経過時点で熱伝導率
が大幅に低下することが理解される。この場合、８時間
経過する間に、感知材４が青色から赤紫色を経て茶色に
変色しており、真空断熱構造体が不良品であることが一
目瞭然である。

【００２８】

【表２】

【００２９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲におい
て適宜に改良・変更することができる。

【００３０】例えば、ラミネートフィルム２ａは、感知
材４の変色を視認できる程度の透明性を有すればよく、
完全な透明体である必要はない。また、感知材４は、上
記実施例における如く、３段階に亘って変色するもので
なくともよく、要は、空気侵入を感知して常態色から変
色するものであればよい。勿論、感知材４は、空気中の
水分を吸着することによって変色するものの他、空気中
の酸素等と反応（吸着反応等）して変色するようなもの
でもよく、要は、空気との接触により変色するものであ
ればよい。

【００３１】また、感知材４は真空断熱構造体１の品質
管理を目視によって容易に行うために必要とされるもの
であって、断熱性能とは無関係なものであるから、断熱
性能の向上のみを目的とする場合には、配設しておく必
要はない。勿論、かかる場合には、ラミネートフィルム
２ａを、透明性を有するものとしておく必要は特にな
い。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の発明によれば、従来の真空断熱構造体における如き
問題を生じることなく、長期に亘って良好な断熱性能を
維持，確保できる真空断熱構造体を提供することができ
る。

【００３３】また、請求項２の発明によれば、外包材内
の真空度を視認検知することができ、目視判断により容
易に品質管理を行いうる真空断熱構造体を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る真空断熱構造体の一実施例を示す
断面図である。

【図２】図１の要部を拡大して示す詳細図である。

【符号の説明】

１…真空断熱構造体、２…外包材、２ａ…三層ラミネー
トフィルム、３…断熱材、４…空気侵入感知材、５…プ
ラスチックフィルム（内層）、６…プラスチックフィル
ム（外層）、７…中間層、７ａ…プラスチックフィル
ム、７ｂ…珪素酸化物蒸着膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 袋状の外包材内に断熱材を真空密閉させ
   てなる真空断熱構造体において、外包材を、プラスチッ
   クフィルムからなる内外層とプラスチックフィルムに珪
   素酸化物を蒸着してなる中間層とを積層接着した三層ラ
   ミネートフィルムで構成したことを特徴とする真空断熱
   構造体。
2. 【請求項２】 外包材の内層と断熱材との間に空気に触
   れることにより変色する空気侵入感知材を介挿し、且つ
   各層のプラスチックフィルムを少なくとも前記感知材の
   変色を視認しうる程度の透明性を有するものとしたこと
   を特徴とする、請求項１に記載の真空断熱構造体。