JPH091701A - 真空断熱材及びハニカム板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セル隔壁に細孔を設けることなく，容易に真
空状態を得ることができ，断熱性に優れ，安価な真空断
熱材を提供すること。 【構成】 ハニカム板２を複数枚重ね合わせてなる単位
積層体３を真空引きした中空構造体である真空容器内５
に配設した真空断熱材である。隣接するハニカム板２
は，互いにそのセル隔壁２１の位置が交差状に重なるよ
うに配置されていると共に互いに直接接触している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，冷蔵庫，冷凍庫，温蔵
庫，その他種々の製品に利用される断熱材に関する。

【０００２】

【従来技術】内部を真空状態に保った真空断熱材は，優
れた断熱性を有するため，断熱，防熱等を必要とする様
々な用途に利用されている。また，優れた断熱性を維持
し，かつ圧縮強度を向上させるために，ハニカム板を内
部補強材として用いた真空断熱材が提案されている。

【０００３】従来のハニカム板を用いた真空断熱材とし
ては，例えば特開昭５７−１８７２４２号公報に示され
る真空断熱材がある。この従来の真空断熱材は，多数の
セルを有するハニカム板と，金属フィルム等とを交互に
複数段積み重ね，これらを中空構造体内に配設し，各セ
ルの内部を真空状態にしたものである。また，各セルの
セル隔壁には全て，空気導出用の細孔が穿設されてい
る。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の真
空断熱材においては，次の問題がある。即ち，ハニカム
板と金属フィルム等とは交互に積み重ねられている。そ
のため，ハニカム板のセルは，セルを構成するセル隔壁
と上下の金属フィルムとによって密封状態となる。それ
故，中空構造体内に配設されたハニカム板のセル内を真
空状態にするためには，全てのセルのセル隔壁に対し
て，内部の空気を導出するための細孔を設ける必要があ
る。このセル隔壁に細孔を設ける工程は，非常に手間が
かかり，コストアップが避けられない。

【０００５】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，セル隔壁に細孔を設けることなく，容易
に真空状態を得ることができ，断熱性に優れ，安価な真
空断熱材を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は，ハニカム板を複数枚重ね
合わせてなる単位積層体を真空引きした中空構造体内に
配設した真空断熱材であって，上記単位積層体における
隣接するハニカム板は，互いにそのセル隔壁の位置が交
差状に重なるように配置されていると共に互いに直接接
触していることを特徴とする真空断熱材にある。

【０００７】本発明において最も注目すべきことは，上
記単位積層体においては，隣接するハニカム板は，互い
にそのセル隔壁の位置が交差状に重なるように配置され
ていると共に互いに直接接触していることである。即
ち，隣接するハニカム板は，互いのセル隔壁が点接触す
るように位置し，かつ，ハニカム板とハニカム板との間
には，金属フィルム等の介在物を何ら介在させていない
ことである。

【０００８】上記ハニカム板としては，種々の材質を用
いることができる。例えばアルミニウム，ステンレス等
の金属，フェノール樹脂含浸クラフト紙，塩化ビニー
ル，芳香族ポリアミド等の有機材料，カーボン繊維紙等
の無機材料等を用いることができる。

【０００９】上記ハニカム板におけるセルのサイズは，
要求される圧縮強度と断熱性によって決定され，その用
途に応じて適宜変更することが好ましい。即ち，セルの
サイズを大きくすれば，断熱効果は向上するが圧縮強度
が低下し，一方セルのサイズを小さくすれば，圧縮強度
は向上するが断熱効果が低下するという傾向にある。

【００１０】そのため，一般的には，各用途に応じて，
セル径は３００ｍｍ〜０．００１ｍｍ，セル隔壁の厚さ
は，上記セル径の１／１０〜１／１００００倍の範囲に
おいて適宜選択することが好ましい。また，セル隔壁の
高さ，即ちハニカム板の厚さは，上記セル径の１／１０
０〜１００倍の範囲から選択することが好ましい。これ
により，各用途に応じた断熱効果と圧縮強度の特性を備
えた真空断熱材を適宜選択することができる。より好適
には，セル径は１００ｍｍ〜０．０１ｍｍ，セル隔壁の
厚さはセル径の１／１０〜１／２００倍，セル隔壁の高
さはセル径の１／１０〜１０倍がそれぞれ好ましい。

【００１１】また，同一厚みの単位積層体を構成するハ
ニカム板の積層数は，多いほど断熱性に対して有利であ
る。即ち，同一厚みの単位積層体において，薄いハニカ
ム板を多数積み重ねたものは，厚いハニカム板を少数積
み重ねたものに比べてセル隔壁の点接触部が多い。その
ため，熱がセル隔壁を伝導してきた場合，その熱を遮断
する効果が高く，熱抵抗を増大させることができるから
である。

【００１２】また，上記ハニカム板におけるセルは，上
記セル隔壁によって形成された貫通セルであって，その
形状は，六角形，四角形，その他の多角形，円筒形等，
種々の形状にすることができる。

【００１３】上記中空構造体としては，その内部の真空
状態を維持できるものであれば，様々なものを用いるこ
とができる。例えば，アルミニウム，ステンレス等の金
属や，バリア性を有するプラスチックフィルムなどがあ
る。また，上記中空構造体には，真空引き用の吸引パイ
プを取り付けておくことが好ましい。これにより，中空
構造体内を真空引きした後に，上記吸引パイプを封じ切
ることによって，中空構造体内部を容易に密封すること
ができる。ここに，真空引きとは，真空の他，必要な程
度の減圧状態も含む概念である。

【００１４】また，上記隣接するハニカム板におけるそ
れぞれのセルのセル径は，互いに異なり，更には両者の
比率が整数比とならないことが好ましい。これにより，
上記単位積層体を製造する際に，隣接するハニカム板の
位置決めをしなくても，おのずから互いのセル隔壁が重
ならないようになる。

【００１５】また，上記単位積層体は，これを複数個重
ね合わせてなると共に，単位積層体の間には細孔を有す
る支持体を介在させてなることもできる。これにより，
単位積層体の横方向の圧縮強度を向上させることができ
ると共に，輻射熱に対するシールド効果を与えることが
できる。

【００１６】上記支持体の材質としては，種々の材質を
用いることができるが，適度な剛性と熱線シールド効果
を有するものが好ましい。例えば，アルミニウム，ステ
ンレス等の金属，フェノール樹脂含浸クラフト紙，塩化
ビニール，芳香族ポリアミド等の有機材料，カーボン繊
維紙などの無機材料などを用いることができる。支持体
は，通常，板状又は膜状である。上記支持体の厚みにつ
いては，特に限定しないが，これが薄すぎる場合には，
強度上の問題を生ずるおそれがある。

【００１７】上記支持体における細孔は，ハニカム板間
に連通性をもたせるためのものである。そのため，１枚
の支持体において少なくとも１個の細孔を設けてあれ
ば，その機能を果たすことができる。ただし，真空引き
時の吸引速度を向上させるためには，２個以上設けるこ
とが好ましい。また，上記細孔の径は，真空引きの速度
や材料強度を勘案して，適宜決定すれば良い。

【００１８】また，上記支持体の枚数は，要求される圧
縮強度と熱線シールド効果とにより決定し，用途に応じ
て適宜変更することが好ましい。具体的には，ハニカム
板２〜１００枚毎に支持体を１枚介在させることが好ま
しい。なお，圧縮強度や熱線シールド効果を必要としな
い場合には，支持体を用いなくても良いことは言うまで
もない。

【００１９】また，上記支持体を使用する場合には，該
支持体とハニカム板とは接着剤や溶接等により固定する
ことが，より好ましい。これにより，単位積層体の圧縮
強度を向上させることができる。尚，圧縮強度を向上さ
せる必要がなく，熱線シールド効果のみを向上させる場
合には，支持体とハニカム板とは接着剤等により固定せ
ず単に積層するだけでもよい。

【００２０】また，上記ハニカム板の上記セル内には，
連続気泡体を内蔵してあることが，より好ましい。これ
により，比較的低い真空度の状態においても，更に効率
的な真空断熱効果を得ることができる。上記連続気泡体
としては，セル板の厚み方向或いは幅方向に連通した気
泡を有する連続気泡構造体であって，その気泡サイズが
微細であり，かつ熱伝導率が小さいものであれば種々の
ものを使用することができる。

【００２１】即ち，上記連続気泡体は，真空引きの際に
空気の排出を可能とするために連続気泡構造とする必要
がある。そして，この気泡が微細であればあるほど，比
較的低い真空度においても真空断熱効果を発揮すること
ができる。具体的には，セル径にもよるが，１００μｍ
以下が好ましい。１００μｍを越える場合には低真空の
場合の断熱性が悪いという問題がある。そのため，より
好ましくは１μｍ以下，さらに好ましくは０．１μｍ以
下がよい。

【００２２】また，上記連続気泡体は，例えば有機材料
のごとく熱伝導率が低い材料を用いることが好ましい。
また，上記連続気泡体は，熱伝導率低下のため，その密
度が小さいほど好ましく，一般的には２００Ｋｇ／ｍ³
以下が好ましい。

【００２３】また，上記連続気泡体の材質としては，例
えばポリウレタン，ポリスチレン，ポリプロピレン，ポ
リエステル，ポリアミド等のいわゆる発泡高分子等を用
いることができる。その他，上記条件を満足するもので
あれば，種々の材質を用いることができる。

【００２４】また，上記連続気泡体を用いることによ
り，比較的低い真空度の状態においても効率的な真空断
熱効果を得ることができる理由は，以下のように考えら
れる。即ち，ハニカム板のセル内は，上記連続気泡体を
内蔵することにより，さらに微細な空間に区画され，微
細セル構造となる。そのため，比較的真空度が低い場合
においても，中空構造体内に残存する空気の平均自由工
程に対する構造壁の隙間を小さくすることができる。そ
れ故，熱を伝導しようとする空気の分子間の相互の衝突
が抑制され，より効率的な真空断熱効果を付与すること
ができる。

【００２５】特に，ハニカム板の材質がフェノール樹脂
含浸クラフト紙，塩化ビニール，芳香族ポリアミド等の
有機材料の場合には，上記連続気泡体をセル内に内蔵さ
せることが，断熱効果の維持に有効である。即ち，上記
有機材料の場合には，真空下において揮発する成分を絶
無とすることが難しい。そのため，１０^-3Ｔｏｒｒ以下
の高い真空状態を長期にわたって維持することが比較的
困難であり，徐々に真空度が低下してくる。それ故，こ
のような有機材料を用いたハニカム板に対しては，上記
連続気泡体を内蔵させることが，有効である。

【００２６】次に，上記連続気泡体を内蔵したハニカム
板を製造する方法として，以下の方法がある。即ち，ハ
ニカム板のセル内に連続気泡構造を形成するための樹脂
組成物を注入する注入工程と，上記セル内において上記
樹脂組成物により連続気泡構造を形成させる気泡形成工
程からなることを特徴とする連続気泡体を内蔵するハニ
カム板の製造方法がある。

【００２７】上記方法の具体例としては，例えば発泡
法，凍結乾燥法がある。上記発泡法は，発泡原料，主発
泡材，発泡助剤，シリコーン整泡剤及び触媒等を混合し
た基本原料をハニカム板のセル内に注入する注入工程
と，加熱等をすることによって上記基本原料をセル内で
発泡させる発泡工程とよりなる。そして，発泡後には，
ハニカム板のセルから溢れ出た部分をカットし，真空雰
囲気中において乾燥することにより，ハニカム板のセル
内に連続気泡体を内蔵させることができる。

【００２８】また，上記基本原料としては，例えば，発
泡原料としてのポリエーテルポリオール（分子量，３０
００）及びイソシアネートＴＤＩ−８０をそれぞれ１０
０重量部，主発泡剤としての水を３重量部，シリコーン
整泡剤を０．３重量部，第３アミン触媒及び有機すず触
媒をそれぞれ２．５重量部を混合したものを用いること
ができる。

【００２９】また，上記凍結乾燥法は，例えば，ポリス
チレン樹脂のシクロヘキサン溶液（３％濃度）を，フェ
ノール含浸クラフト紙製ハニカム板が埋まる程度にその
セル内に注入する注入工程と，注入後に真空雰囲気中に
おいて氷点下まで冷却して真空凍結乾燥することにより
連続気泡構造を得る発泡工程とよりなる。これによれ
ば，約数１０μｍ以下の連続気泡構造を有数連続気泡体
をハニカム板内に内蔵させることができる。

【００３０】また，その他の方法として，無定形の有機
超微粒子や多孔質粒子をハニカム中に埋めて連続気泡の
構造を形成する方法を採ることもできる。

【００３１】

【作用および効果】本発明の真空断熱材においては，上
記単位積層体を構成する隣接するハニカム板が，両者の
間に何ら介在させず，互いのセル隔壁の位置が重ならな
いように配設してある。そのため，ハニカム板における
セルは，上下のセルのみならず，全てのセルと導通状態
になっている。

【００３２】それ故，従来のように全てのセル隔壁に細
孔を設けなくても，中空構造体の一部分から空気を吸引
するだけで，全てのセル内を容易に真空状態にすること
ができる。また，これにより，セル隔壁に細孔を設ける
工程を削除することができ，大幅なコストダウンを図る
ことができる。

【００３３】さらに，上記隣接するハニカム板のセル隔
壁が点接触している。そのため，熱がセル隔壁を伝導し
てきた場合においても，上記点接触部が熱抵抗となって
その熱伝導を抑止することができる。それ故，優れた断
熱効果を得ることができる。したがって，本発明によれ
ば，セル隔壁に細孔を設けることなく，容易に真空状態
を得ることができ，断熱性に優れ，安価な真空断熱材を
提供することができる。

【００３４】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例にかかる真空断熱材につき，図１〜図６
を用いて説明する。本例の真空断熱材１０は，図１に示
すごとく，ハニカム板２を２枚重ね合わせてなる単位積
層体３を中空構造体である真空容器５内に配設した真空
断熱材である。そして，図３，図４に示すごとく，上記
単位積層体３を構成する２枚のハニカム板２は，互いに
そのセル隔壁２１の位置が交差状に重なるように配置
し，両者の間には，何も介在させずに互いに直接接触さ
せている。

【００３５】また，図１に示すごとく，真空容器５の中
には，上記単位積層体３を３個積み重ねて配設し，それ
ら単位積層体３の間及び上下には，細孔６１を有する支
持体６を介在させてある。尚，図１においては，構成を
分かりやすくするため，単位積層体３と支持体６及び支
持体６と真空容器５とを離して記載してあるが，実際に
はいずれも接触している。

【００３６】上記ハニカム板２としては，図３，図４に
示すごとく，フェノール樹脂含浸クラフ紙よりなり，セ
ル形状が六角形で，セル隔壁の厚さ０．１０ｍｍ，セル
隔壁の高さ３ｍｍ，セル径（図４，符号Ｄ）３ｍｍ，板
サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍのものを用いた。そし
て，図３，図４に示すごとく，上記ハニカム板２は，２
枚で１個の単位積層体を構成しており，互いのセル壁２
１が重ならないように直接積み重ねられている。

【００３７】上記支持体６としては，図１，図２に示す
ごとく，フェノール樹脂含浸クラフト紙１００ｍｍ×１
００ｍｍを用いた。また，支持体６に設けた細孔６１
は，図１，図２に示すごとく，直径１ｍｍの孔であっ
て，１ｍ² 当たり約５００個設けてある。

【００３８】上記真空容器５としては，図１，図２に示
すごとく，真空引きするための吸引パイプ５８を有する
真空パック用多層フィルムを用いた。

【００３９】次に，本例の真空断熱材１０を製造するに
当たっては，図１に示すごとく，上記真空容器５内に，
上記単位積層体３と支持体６とを交互に配設し，それぞ
れを接着剤により接合する。次いで上記真空容器５内の
空気を上記吸引パイプ５８から吸引して約１０^-5Ｔｏｒ
ｒまで真空引きする。真空状態となった後，真空容器５
の吸引パイプ５８を封じ切り，真空断熱材１０を得る。

【００４０】次に，本例における作用効果につき説明す
る。本例の真空断熱材１０においては，上記単位積層体
３を構成する隣接するハニカム板２が，両者の間に何ら
介在させず，互いのセル隔壁２１の位置が重ならないよ
うに配設してある。そのため，図５に示すごとく，ハニ
カム板２におけるセル２０は，上下のセル２０のみなら
ず，全てのセル２０と導通状態になっている。

【００４１】それ故，従来のように全てのセル隔壁２１
に細孔を設けなくても，上記吸引パイプ５８から空気を
吸引するだけで，全てのセル２０内を容易に真空状態に
することができる。また，これにより，セル隔壁２１に
細孔を設ける工程を削除することができ，大幅なコスト
ダウンを図ることができる。

【００４２】さらに，上記隣接するハニカム板２のセル
隔壁２１が点接触している。そのため，熱がセル隔壁２
１を伝導してきた場合においても，上記点接触部が熱抵
抗となってその熱伝導を抑止することができる。それ
故，優れた断熱効果を得ることができる。

【００４３】また，本例においては，上記支持体６を単
位積層体３の上下に介在させている。そのため，単位積
層体３の横方向の圧縮強度を向上させることができると
共に，輻射熱に対するシールド効果を与えることがで
き，さらに真空断熱効果を高めることができる。また，
上記支持体６には，上記細孔６１を設けてある。そのた
め，真空引き作業の効率を低下させることもない。

【００４４】したがって，本例によれば，セル隔壁に細
孔を設けることなく，容易に真空状態を得ることがで
き，断熱性に優れ，安価な真空断熱材を得ることができ
る。

【００４５】実施例２ 本例においては，実施例１の真空断熱材１０を用いて，
内部の真空状態から生じる圧縮応力に対する変形量（真
空断熱材の厚みの変化）を調査した。調査方法として
は，室内に４日間放置して厚み変化量を測定した。その
結果を図６に示す。図６には，横軸に時間（ｌｏｇｔ
分），縦軸に真空断熱材の初期厚みに対するｔ分後の厚
みの割合をとった。

【００４６】図６より知られるごとく，１週間後（ｌｏ
ｇｔ＝３．８）においては，初期厚みに対する厚みの割
合が約９８．８％となり，約１．２％の減少率となっ
た。図６を外挿することによって１０年後（ｌｏｇｔ＝
６．７）の変形量を見積もった。その結果１０年後には
変形量がわずか２％程度におさまり，十分な圧縮強度を
有することがわかった。尚，本例においては，実施例１
に示したごとく，ハニカム板として上記のサイズのフェ
ノール樹脂含浸クラフト紙を用いたが，材料，サイズを
変更することにより，さらに圧縮強度を向上させること
ができる。

【００４７】実施例３ 本例においては，実施例１のハニカム板２に代えて，ア
ルミニウム製のハニカム板を用いた。このアルミニウム
製のハニカム板は，セル隔壁の厚み０．０５ｍｍ，セル
隔壁の高さ３ｍｍ，セル形状が六角形，セル径３ｍｍで
ある。その他は，実施例１と同様とした。本例において
は，さらに圧縮強度が高い真空断熱材を得ることができ
る。その他，実施例１と同様の効果が得られる。

【００４８】実施例４ 本例においては，実施例１の真空断熱材１０を基本にし
て，単位積層体３におけるハニカム板２の積層枚数の違
いによる固体中の熱伝導度，即ち，ハニカム隔壁を伝達
する熱伝導度をシミュレーションにより評価した。

【００４９】評価方法としては，図７〜図９に示すごと
く，１個の単位積層体の厚みをＡｍｍとした場合，厚み
Ｔ２＝Ａ／２ｍｍの２枚のハニカム板４２２により構成
したもの（図８），厚みＴ３＝Ａ／ｎｍｍのｎ枚のハニ
カム板４２３により構成したモデル（図９）を数種類準
備し，それぞれの熱伝導度を測定した。また，比較のた
めに上記単位積層体を厚みＴ１＝Ａｍｍの１枚のハニカ
ム板４２１により構成したもの（図７）も準備し，同様
に熱伝導度を計算した。

【００５０】計算結果を図１０に示す。図１０は，横軸
にハニカム板の積層枚数，縦軸にハニカム板の積層枚数
２枚の場合の熱伝導度を１としたときの相対比をとっ
た。図１０より知られるごとく，単位積層体を構成する
ハニカム板の積層枚数が多いほど固体中の熱伝導度が低
く，良好になり，特に積層枚数を約１８枚にした場合に
は，１枚の場合に比べて約１／１０の熱伝導度になるこ
とがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の真空断熱材の断面説明図。

【図２】実施例１の真空断熱材の一部切欠き斜視図。

【図３】実施例１における，ハニカム板の積層状態を示
す説明図。

【図４】実施例１における，ハニカム板の積層状態を示
す説明図。

【図５】実施例１における，ハニカム板のセルの導通状
態を示す説明図。

【図６】実施例２における，真空断熱材の厚みの経時変
化を示す説明図。

【図７】実施例４における，比較品としての単位積層体
を示す説明図。

【図８】実施例４における，２枚のハニカム板からなる
単位積層体を示す説明図。

【図９】実施例４における，ｎ枚のハニカム板からなる
単位積層体を示す説明図。

【図１０】実施例４における，ハニカム板の積層枚数と
固体中の熱伝導の関係を示す説明図。

【符号の説明】

１０．．．真空断熱材， ２．．．ハニカム板， ２０．．．セル， ２１．．．セル隔壁， ３．．．単位積層体， ５．．．真空容器（中空構造体）， ６．．．支持体， ６１．．．細孔，

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハニカム板を複数枚重ね合わせてなる単
   位積層体を真空引きした中空構造体内に配設した真空断
   熱材であって，上記単位積層体における隣接するハニカ
   ム板は，互いにそのセル隔壁の位置が交差状に重なるよ
   うに配置されていると共に互いに直接接触していること
   を特徴とする真空断熱材。
2. 【請求項２】 請求項１において，隣接するハニカム板
   におけるそれぞれのセルのセル径は，互いに異なること
   を特徴とする真空断熱材。
3. 【請求項３】 請求項２において，隣接するハニカム板
   におけるそれぞれのセルのセル径は，両者の比率が整数
   比とならないことを特徴とする真空断熱材。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項において，
   上記単位積層体を複数個重ね合わせてなると共に，単位
   積層体の間には細孔を有する支持体を介在させてなるこ
   とを特徴とする真空断熱材。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項において，
   上記ハニカム板の上記セル内には，連続気泡体を内蔵し
   てあることを特徴とする真空断熱材。
6. 【請求項６】 ハニカム板のセル内に連続気泡構造を形
   成するための樹脂組成物を注入する注入工程と，上記セ
   ル内において上記樹脂組成物により連続気泡構造を形成
   させる気泡形成工程からなることを特徴とする連続気泡
   体を内蔵するハニカム板の製造方法。