JPH0788987A - 真空断熱板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 断熱体の取付け時や搬入時等最外層のフィル
ム部材に何らかの原因で破れ若しくは割れが生じても断
熱体全体としての断熱性能の低下を抑制できる真空断熱
板を提供することを目的とする。 【構成】 樹脂表面に金属を蒸着させた４枚のフィルム
部材２Ａ〜２Ｄと、グラスウールからなる３枚の断熱部
材３Ａ〜３Ｃとで構成され、フィルム部材と断熱部材を
交互に積層してフィルム部材で囲まれた３個の空間４Ａ
〜４Ｃを有する平板状の容器が形成され、各空間内が真
空引きされかつフィルム部材の周縁が密封されている真
空断熱板１を提供するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内部に無機繊維質材料又
は無機粉末材料を充填した真空断熱板に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に先行する(I)特公昭６３−３５
９１１号公報には粉末真空断熱板の製造方法が、(II)特
公昭６３−５８３９１号公報には真空構造体の製造方法
がそれぞれ開示されている。両公報には、パーライト等
の微粉末状の断熱材を金属や樹脂等の容器（被覆部材）
で被覆しこの容器内部を真空引きした後容器を密封して
断熱構造体を形成する製造方法が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の
(I)、(II)の公報に開示された技術では、２枚の被覆部材
と１つの断熱材とがセットになって断熱構造体を構成す
るものであり、冷蔵庫の断熱箱体の一部等にこの断熱構
造体を取り付けて使用する場合において、断熱構造体の
取付け時や搬入時等被覆部材に何らかの原因で破れ若し
くは割れが生じると、これに伴う断熱構造体の真空破壊
により他の断熱体に比べて優れていたその断熱性能が極
端に低下してしまい断熱箱体としての断熱性能が低下し
冷蔵庫として十分な断熱ができなくなる不具合があっ
た。

【０００４】そこで本発明では、断熱体の取付け時や搬
入時等最外層の被覆部材に何らかの原因で破れ若しくは
割れが生じても断熱体全体としての断熱性能の低下を抑
制できる真空断熱板を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の真空断熱材は、
樹脂表面に金属を蒸着させた（ｎ＋１）枚のフィルム部
材と、不織布で被覆された無機粉末材料又は無機繊維質
材料からなるｎ枚の断熱部材とで構成され、前記フィル
ム部材と断熱部材を交互に積層してフィルム部材で囲ま
れたｎ個の空間を有する平板状の容器が形成され、前記
各空間内が真空引きされかつフィルム部材の周縁が密封
されているものである。

【０００６】

【作用】（ｎ＋１）枚のフィルム部材とｎ枚の断熱部材
とが交互に積層されていることから、仮に最外側のフィ
ルム部材に破れや割れが発生したとしても真空断熱板と
して真空破壊が生じるのをこのフィルム部材が位置する
最外側の空間だけにでき、真空破壊による断熱性能の低
下を最小限に抑制できる。また断熱部材が位置する各空
間同士の圧力差はほとんど無いため、各空間間でのガス
水分透過性は断熱部材が単層のものに比して十分小さく
なり、真空断熱板としての断熱性能が向上し経時変化を
小さなものにできる。さらに各フィルム部材には金属が
蒸着されこの金属蒸着層の存在により各層ごとで輻射防
止が図れるため、真空断熱板としての輻射防止効果が向
上する。

【０００７】

【実施例】以下図面に基づき本発明の真空断熱板の実施
例を説明する。図１は本発明の真空断熱板の外観斜視
図、図２は真空断熱板の構成を示す分解斜視図、図３は
図１のＡ−Ａ断面図、図４は図３の要部拡大断面図、図
５は真空断熱板の熱伝導を説明するための要部拡大断面
図である。

【０００８】図１〜図４において１は真空断熱板であ
る。図２及び図３において真空断熱板１は、ＰＥＴ（ポ
リエチレンテレフタレート）や塩化ビニリデン等の樹脂
表面にアルミニウム等の金属を蒸着させた（ｎ＋１）枚
のフィルム部材２（２Ａ〜２Ｄ）と、所定形状の不織布
で被覆されたホワイトカーボン等の無機粉末材料又はグ
ラスウール等の無機繊維質材料（不織布は不要）からな
るｎ枚（本実施例ではｎ＝３）の断熱部材３（３Ａ〜３
Ｃ）とで構成されており、フィルム部材２と断熱部材３
を交互に積層してフィルム部材２で囲まれたｎ個（本実
施例では３個）の空間４（４Ａ〜４Ｃ）を有する平板状
の容器が形成され、各空間４内が真空引きされかつフィ
ルム部材２の周縁が熱溶着装置により熱溶着されて密封
されている。尚、フィルム部材２Ａ〜２Ｄは、それぞれ
平板状をなしており、後述する熱溶着装置にて４端部が
断熱部材３の外形に沿って変形することとなる。

【０００９】図４においてフィルム部材２は、それぞれ
両面に熱溶着用のシール剤２ａ、２ｂを配置しこのシー
ル剤２ａ、２ｂ間にＰＥＴ樹脂の表面にアルミニウムを
蒸着させたバリア層２ｃを配置している。各フィルム部
材２Ａ〜２Ｄはその大半が樹脂で構成されることから、
金属材料で構成した場合と比較して、炭酸ガスや水蒸気
等空気中に含まれるガスが最外側のフィルム部材２Ａ或
いは２Ｄを透過して空間４Ａ或いは４Ｃ内に侵入しやす
い。

【００１０】従って、この侵入したガスが空間内に位置
する断熱部材３の内部に侵入しないようにするために、
不織布自体に例えばガス透過性の低いフェノール樹脂を
含浸させたり、不織布表面にアルミニウム或いはステン
レス等の金属を蒸着させておくことが好ましい。樹脂を
含浸させることにより断熱部材自体の剛性が強くでき
る。そして樹脂を含浸させた不織布を不活性雰囲気中で
焼成炭化させることにより、真空引き後のフェノール樹
脂ガスの放出を抑制できるようにしておくことが望まし
い。また不織布に金属を蒸着させることにより、後述す
る輻射による伝熱を抑制することができるだけでなく、
不織布自体の劣化を抑制できる。

【００１１】一方、断熱部材３としてグラスウールを採
用した場合には不織布は不要である。何れにしてもこの
断熱部材３を積層するのは、樹脂製のフィルム部材２を
透過したガス或いは熱エネルギーによる熱的影響を小さ
くするためであり、この断熱部材３で透過ガスを吸着す
る一方、ガス分子や熱の電磁波を反射させたり伝導伝熱
を小さくして、真空断熱板１の真空度を維持するととも
に断熱材としての長期使用を可能とするものである。

【００１２】本実施例における他の断熱部材としては、
後述する伝導による伝熱を小さくするための軽量かつ安
価で熱伝導率が低いケイ酸カルシウムの粒子と、電磁波
の輻射による伝熱を小さくするための反射率の高いアル
ミナ等金属粒子と、ガス分子を吸着して対流による伝熱
を小さくするためのゼオライトの粒子とを混ぜたものを
採用してもよい。尚、ゼオライトの粒子の吸着細孔とし
ては、３オングストローム〜数十オングストロームのも
のがあるが、この細孔が４オングストロームのものを採
用すれば、分子の大きさが３．５オングストローム程度
の炭酸ガス及び２．８オングストロームの水蒸気はとも
に吸着可能である。

【００１３】ここで伝熱について説明する。まず、伝熱
には、（ａ）伝導伝熱と、（ｂ）対流伝熱と、（ｃ）輻
射（放射）による伝熱との３つがある。そして、容器内
部を真空にする（即ち内部気体中の分子数を減らす）こ
とによって、上記（ｂ）の対流伝熱（即ち内部気体中の
分子衝突による熱の移動）を低減している。これは、分
子数が減少することで分子間の距離（即ち分子間の平均
自由行路）が長くなるため、分子衝突の機会が減ること
によるものであり、伝熱全体に占める割合としては１割
程度となる。

【００１４】一方、（ａ）の伝導伝熱とは、互いに接触
している粒子間の接触部を通して行なわれる熱の移動の
ことであり、（ｃ）輻射による伝熱とは、熱源が放出す
る電磁波によって行なわれる熱の移動のことである。

【００１５】次に図５に基づいて本実施例の（ａ）伝導
伝熱と（ｃ）輻射による伝熱を説明すると、図５中、直
線矢印で示すように高温側から低温側への（ａ）伝導伝
熱が行なわれ、図５中、波線矢印で示すように（ｃ）輻
射による伝熱が行なわれるものである。尚、本実施例で
は断熱部材３により上述したように（ａ）伝導伝熱及び
（ｃ）輻射による伝熱を低減しており、真空断熱材とし
ての熱伝導率０．００５〜０．００６（Ｋｃａｌ／ｍｈ
℃）を達成することができた。

【００１６】尚、図５において６はバリア層２ｃの外側
面に設けたアルミニウムである。また、シール剤２ａ，
２ｂの材料として求められる条件は、真空中においてガ
ス発生をしないもの或いはガス発生しにくいものである
ことと、長期にわたり気密性保持が図れるものであるこ
とが掲げられる。本実施例においては、バリア層の材料
との関係でアクリルニトリル（ＡＮ）、塩化ビニリデン
（ＰＶＤＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
等の樹脂をベースとしたシール剤を採用した。

【００１７】次に真空断熱板１の作成手順について簡単
に説明する。まず、真空炉において基台の上に伝導電熱
を小さくするうえでアルミニウム６を蒸着した面が外側
となるようにしてフィルム部材２を置き、このフィルム
部材２の上に断熱部材３を載せる積層作業を行い、順次
この積層作業をｎ回行い最後にフィルム部材２を載せ
る。そして、向かい合っているフィルム部材２の４端部
のうち３つの端部を熱溶着装置（図示せず）により熱溶
着する。次に、真空炉内を真空装置（図示せず）にて１
０-2Ｔｏｒｒ程度まで真空引きすることにより残る１つ
の端部側から各空間４内の空気も真空引きされ、真空炉
内と空間４内とが略等しい真空度となる。最後にこの残
る一つの端部を熱溶着することにより、真空引きした容
器（即ち真空断熱板１）ができあがる。

【００１８】尚、本実施例ではシール剤２ａ，２ｂをバ
リア層２ｃの両面に塗布したので同じタイプのフィルム
部材を使用して真空断熱板を作成することができ部品の
共通化が図れる。このようにして作成された真空断熱板
１は、従来使用していたウレタン発泡による同じ厚さの
断熱材に比べて熱伝導率を１／２〜１／３程度に低減で
きるものであり、本実施例の断熱材の熱伝導率は０．０
０５〜０．００６Ｋｃａｌ／ｍｈ℃となった。

【００１９】ここで真空断熱板がウレタン発泡による従
来の断熱材に比べて熱伝導率が低減する理由を簡単に説
明する。ウレタン発泡に用いられる発泡ガスとしてのフ
ロンガス（例えばＲ−１１やＲ−２２等）は、気体の中
では低熱伝導率の部類に属するが、ガス体である故上述
した対流による伝熱は避けられないものであり、真空状
態に比べてその度合いが大きいことはいうまでもない。
本発明の真空断熱板においては、真空度が１０-2Ｔｏｒ
ｒであることから、全伝熱に対する対流伝熱の割合は１
割程度となることを述べた。真空断熱板とウレタン発泡
による断熱材において、輻射と伝導による伝熱が両者と
もに等しいと仮定した場合、この対流伝熱の差が両者の
熱伝導率の差となって表われるものである。

【００２０】以上の如く本発実施例によれば、４枚のフ
ィルム部材２と３枚の断熱部材３とが交互に積層されて
いることから、仮に真空断熱板１を断熱箱体の外箱に取
り付けるとき若しくは搬入するときに、最外側のフィル
ム部材２Ａ若しくは２Ｄに破れや割れが発生したとして
も、真空断熱板１として真空破壊が生じるのをこのフィ
ルム部材が位置する最外側の空間（４Ａ若しくは４Ｃ）
だけにでき残る空間への影響をなくせるため、真空破壊
による断熱性能の低下を最小限に抑制できる。また断熱
部材３が位置する各空間４同士を同じ真空度に保てるた
め、空間同士の間の圧力差はほとんど無くなり、各空間
同士でのガス水分透過性は断熱部材が単層のものに比し
て十分小さくなり、真空断熱板としての断熱性能が向上
し真空断熱板の経時変化を小さなものにできる。さらに
各フィルム部材２にはアルミニウムが蒸着されているた
め、このアルミニウム蒸着層の存在により各空間ごとに
輻射防止が図れるため、相乗効果として真空断熱板とし
ての輻射防止効果が向上する。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、（ｎ＋１）枚のフィル
ム部材とｎ枚の断熱部材とが交互に積層されていること
から、仮に最外側のフィルム部材に破れや割れが発生し
たとしても真空断熱板として真空破壊が生じるのをこの
フィルム部材が位置する最外側の空間だけにでき、真空
破壊による断熱性能の低下を最小限に抑制できる。また
断熱部材が位置する各空間同士の圧力差はほとんど無い
ため、各空間同士のガス水分透過性は断熱部材が単層の
ものに比して十分小さくなり、真空断熱板としての断熱
性能が向上し経時変化を小さなものにできる。さらに各
フィルム部材には金属が蒸着されこの金属蒸着層の存在
により各層ごとで輻射防止が図れるため、真空断熱板と
しての輻射防止効果が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空断熱板の外観斜視図である。

【図２】真空断熱板の構成を示す分解断面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図３の要部拡大断面図である。

【図５】真空断熱板の伝熱を説明するための要部拡大断
面図である。

【符号の説明】

１ 真空断熱板 ２(２Ａ〜２Ｄ) フィルム部材 ３(３Ａ〜３Ｃ) 断熱部材 ４(４Ａ〜４Ｃ) 空間 ２ａ，２ｂ シール剤 ２ｃ バリア層 ６ アルミニウム

フロントページの続き (72)発明者 塚本 兼司 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 大越 良二 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂表面に金属を蒸着させた（ｎ＋１）
   枚のフィルム部材と、不織布で被覆された無機粉末材料
   又は無機繊維質材料からなるｎ枚の断熱部材とで構成さ
   れ、前記フィルム部材と断熱部材を交互に積層してフィ
   ルム部材で囲まれたｎ個の空間を有する平板状の容器が
   形成され、前記各空間内が真空引きされかつフィルム部
   材の周縁が密封されていることを特徴とする真空断熱
   板。