JPWO2018042612A1 - Vacuum insulation and insulation box - Google Patents
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Abstract
本発明に係る真空断熱材は、芯材と、前記芯材を被覆している外包材とを備え、前記外包材の内部が減圧状態となっている真空断熱材であって、前記外包材は、ガスバリア層を有する積層フィルムであり、前記外包材が前記芯材と対向している範囲に、当該真空断熱材の厚み方向に対向する2つの面を有し、当該2つの面を構成する前記外包材部分を芯材被覆部と定義した場合、前記ガスバリア層は、前記芯材被覆部のみに存在しているものである。The vacuum heat insulating material according to the present invention is a vacuum heat insulating material that includes a core material and an outer packaging material that covers the core material, and the inside of the outer packaging material is in a reduced pressure state. The laminated film having a gas barrier layer, the outer packaging material has two surfaces facing the thickness direction of the vacuum heat insulating material in a range facing the core material, and constitutes the two surfaces When the outer packaging material portion is defined as a core material covering portion, the gas barrier layer is present only in the core material covering portion.
Description
本発明は、断熱性能の維持を図った真空断熱材、及び該真空断熱材を備えた断熱箱に関するものである。 The present invention relates to a vacuum heat insulating material that maintains heat insulating performance and a heat insulating box including the vacuum heat insulating material.
冷蔵庫等の断熱材として用いられている従来の真空断熱材は、真空空間を保持する芯材と、該芯材を被覆している外包材とを備え、外包材の内部が減圧状態となっている。そして、外包材により内部を真空に維持することで、真空断熱材を低い熱伝導率に維持する。このため、従来の真空断熱材の外包材は、外包材の外部から外包材の内部に水蒸気及び空気等のガスが侵入することを低減し、長期間にわたって熱伝導率を低く維持するため、全体にわたってガスバリア層が設けられている。このガスバリア層は、金属箔、金属の蒸着層、又は金属酸化物の蒸着層で構成されている(例えば、特許文献1参照)。 A conventional vacuum heat insulating material used as a heat insulating material for a refrigerator or the like includes a core material that holds a vacuum space and an outer packaging material that covers the core material, and the inside of the outer packaging material is in a reduced pressure state. Yes. And a vacuum heat insulating material is maintained at low heat conductivity by maintaining an inside with a vacuum with an outer packaging material. For this reason, the outer packaging material of the conventional vacuum heat insulating material reduces the invasion of gas such as water vapor and air into the outer packaging material from the outside of the outer packaging material, and keeps the thermal conductivity low over a long period of time. A gas barrier layer is provided over the entire area. The gas barrier layer is composed of a metal foil, a metal vapor deposition layer, or a metal oxide vapor deposition layer (see, for example, Patent Document 1).
真空断熱材を製造する際、まず、外包材を、外周部の一部が開口した袋形状に形成する。詳しくは、真空断熱材の外包材は、一方の面に熱融着層を備えている。そして、熱融着層が内側に配置されるように一枚の外包材を折り曲げて、あるいは、熱融着層が対向するように二枚の外包材を重ね合わせて、外周部の熱融着層をヒートシール等で融着して封止部を形成することにより、外包材を外周部の一部が開口した袋形状に形成する。その後、この外包材に芯材を挿入し、外包材の内部を減圧した後に開口部をヒートシール等で融着して封止部を形成することで、真空断熱材が完成する。 When manufacturing a vacuum heat insulating material, first, an outer packaging material is formed in a bag shape in which a part of the outer peripheral portion is opened. Specifically, the outer packaging material of the vacuum heat insulating material includes a heat fusion layer on one surface. Then, one outer packaging material is folded so that the heat-sealing layer is disposed on the inner side, or two outer packaging materials are overlapped so that the heat-sealing layer faces each other, and the outer periphery is heat-sealed. By fusing the layers by heat sealing or the like to form a sealing portion, the outer packaging material is formed in a bag shape with a part of the outer peripheral portion opened. Thereafter, a core material is inserted into the outer packaging material, the inside of the outer packaging material is decompressed, and then the opening is fused by heat sealing or the like to form a sealing portion, thereby completing the vacuum heat insulating material.
このため、真空断熱材には、芯材の外周側に、芯材を覆っていない封止部が形成される。この外包材の封止部は断熱に寄与しないため、真空断熱材はこの封止部が芯材の形状に沿って折り曲げられて使用される場合がある。 For this reason, the sealing part which does not cover a core material is formed in the outer peripheral side of a core material in a vacuum heat insulating material. Since the sealing portion of the outer packaging material does not contribute to heat insulation, the vacuum heat insulating material may be used with the sealing portion being bent along the shape of the core material.
例えば、冷蔵庫等の断熱箱に用いられる真空断熱材は、発泡ウレタン断熱材と併用される場合がある。このとき、発泡ウレタン断熱材の充填流路を確保するために、外包材の封止部を芯材の形状に沿って折り曲げて、真空断熱材を使用する場合がある。外包材の封止部が折り曲げられた真空断熱材の端部では、外包材による熱の周り込み、つまり熱橋(ヒートブリッジ)が発生する。このため、真空断熱材全体としての断熱性能を示す実効熱伝導率が増加する。 For example, the vacuum heat insulating material used for heat insulation boxes, such as a refrigerator, may be used together with a urethane foam heat insulating material. At this time, in order to secure a filling flow path of the urethane foam heat insulating material, the sealing portion of the outer packaging material may be bent along the shape of the core material and a vacuum heat insulating material may be used. At the end of the vacuum heat insulating material where the sealing portion of the outer packaging material is bent, heat entrainment by the outer packaging material, that is, a thermal bridge (heat bridge) occurs. For this reason, the effective thermal conductivity which shows the heat insulation performance as the whole vacuum heat insulating material increases.
一般に、真空断熱材の端部における熱橋(ヒートブリッジ)を考慮した実効熱伝導率λeffは、次の式(1)で求めることができる。
λeff=λcop+ψ(d)×d×p÷A …(1)
なお、λcopは、真空断熱材を断熱方向である厚み方向に観察した際に、真空断熱材の中央部となる位置の熱伝導率である。換言すると、λcopは、真空断熱材を断熱方向である厚み方向に観察した際に、芯材の中央部となる位置の熱伝導率である。ψ(d)は、封止部等、芯材を覆っていない外包材部分の熱伝導率である。dは、真空断熱材の厚さである。pは、真空断熱材を断熱方向である厚み方向に観察した際の、真空断熱材の周長である。Aは、真空断熱材を断熱方向である厚み方向に観察した際の、真空断熱材の面積である。In general, the effective thermal conductivity λeff in consideration of the thermal bridge (heat bridge) at the end of the vacuum heat insulating material can be obtained by the following equation (1).
λeff = λcop + ψ (d) × d × p ÷ A (1)
Note that λ cop is the thermal conductivity at a position that becomes the center of the vacuum heat insulating material when the vacuum heat insulating material is observed in the thickness direction, which is the heat insulating direction. In other words, λ cop is the thermal conductivity at a position that becomes the central portion of the core material when the vacuum heat insulating material is observed in the thickness direction, which is the heat insulating direction. ψ (d) is the thermal conductivity of the outer packaging material portion that does not cover the core material, such as the sealing portion. d is the thickness of the vacuum heat insulating material. p is the circumference of the vacuum heat insulating material when the vacuum heat insulating material is observed in the thickness direction which is the heat insulating direction. A is the area of the vacuum heat insulating material when the vacuum heat insulating material is observed in the thickness direction which is the heat insulating direction.
ここで、特許文献1のように、外包材の全域に金属箔、金属の蒸着層、又は金属酸化物の蒸着層で構成されたガスバリア層を設けた場合、外包材の外部から外包材の内部に水蒸気及び空気等のガスが侵入することを低減でき、真空断熱材の中央部の熱伝導率を長期間にわたって低く維持することができる。しかしながら、特許文献1のように、外包材の全域に金属箔、金属の蒸着層、又は金属酸化物の蒸着層で構成されたガスバリア層を設けた場合、外包材の封止部の熱伝導率が大きくなるため、実効熱伝導率が増加してしまい、断熱性能が低下してしまうという課題があった。
Here, as in
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、外包材の外部から外包材の内部に水蒸気及び空気等のガスが侵入することを低減し、長期間にわたって真空断熱材の中央部の熱伝導率を低く維持しつつ、実効熱伝導率も低く維持すること、つまり、高い断熱性能を長期間にわたって維持することができる真空断熱材を提供することを第1の目的とする。また、当該真空断熱材を備えた断熱箱を提供することを第2の目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces the invasion of gas such as water vapor and air into the outer packaging material from the outside of the outer packaging material, and is a vacuum heat insulating material over a long period of time. It is a first object of the present invention to provide a vacuum heat insulating material capable of maintaining a low effective thermal conductivity while maintaining a low thermal conductivity at the center of the glass, that is, maintaining a high thermal insulation performance over a long period of time. To do. A second object is to provide a heat insulating box provided with the vacuum heat insulating material.
本発明に係る真空断熱材は、芯材と、前記芯材を被覆している外包材とを備え、前記外包材の内部が減圧状態となっている真空断熱材であって、前記外包材は、ガスバリア層を有する積層フィルムであり、前記外包材が前記芯材と対向している範囲に、当該真空断熱材の厚み方向に対向する2つの面を有し、当該2つの面を構成する前記外包材部分を芯材被覆部と定義した場合、前記ガスバリア層は、前記芯材被覆部のみに存在しているものである。 The vacuum heat insulating material according to the present invention is a vacuum heat insulating material that includes a core material and an outer packaging material that covers the core material, and the inside of the outer packaging material is in a reduced pressure state. The laminated film having a gas barrier layer, the outer packaging material has two surfaces facing the thickness direction of the vacuum heat insulating material in a range facing the core material, and constitutes the two surfaces When the outer packaging material portion is defined as a core material covering portion, the gas barrier layer is present only in the core material covering portion.
本発明に係る真空断熱材は、外包材の芯材被覆部に、ガスバリア層を有する。このため、本発明に係る真空断熱材は、外包材の外部から外包材の内部に水蒸気及び空気等のガスが侵入することを低減でき、長期間にわたって真空断熱材の中央部の熱伝導率を低く維持することができる。また、本発明に係る真空断熱材は、芯材被覆部以外の範囲にガスバリア層を有していない。このため、本発明に係る真空断熱材は、芯材被覆部以外の範囲の外包材の熱伝導率を小さくでき、実効熱伝導率も低く維持できる。したがって、本発明に係る真空断熱材は、高い断熱性能を長期間にわたって維持することができる。 The vacuum heat insulating material which concerns on this invention has a gas barrier layer in the core material coating | coated part of an outer packaging material. For this reason, the vacuum heat insulating material according to the present invention can reduce the intrusion of gas such as water vapor and air from the outside of the outer packaging material into the outer packaging material, and the thermal conductivity of the central portion of the vacuum heat insulating material over a long period of time. Can be kept low. Moreover, the vacuum heat insulating material which concerns on this invention does not have a gas barrier layer in ranges other than a core material coating | coated part. For this reason, the vacuum heat insulating material which concerns on this invention can make small the thermal conductivity of the outer packaging material of the range other than a core material coating | coated part, and can also maintain an effective thermal conductivity low. Therefore, the vacuum heat insulating material according to the present invention can maintain high heat insulating performance over a long period of time.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る真空断熱材の概略構成を示す断面図である。この図1に示す真空断熱材1は、紙面の上下方向が、厚み方向すなわち断熱方向となっている。また、図1では、図面が見やすくなるように、外包材4の基材層42のハッチングを省略している。
以下、図1に基づいて、本実施の形態1に係る真空断熱材1について説明する。なお、図1を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係及び形状等が実際のものとは異なる場合がある。各構成部材の具体的な寸法等は、以下の説明を参酌した上で判断すべきものである。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a vacuum heat insulating material according to
Hereinafter, based on FIG. 1, the vacuum
図1に示すように、真空断熱材1は、内部を真空に維持することで低い熱伝導率を実現する断熱材である。この真空断熱材1は、芯材2と、この芯材2を被覆している外包材4とを備えている。後述のように、外包材4で規定される真空空間は、一部が開口した袋形状の外包材4の内部を減圧した状態で、開口部をヒートシール等により熱融着することにより、形成される。つまり、外包材4の内部が減圧状態となっている。真空断熱材1は、該真空断熱材1の厚み方向である図1の矢印Z方向に観察した際、全体として概略長方形平板状の形状を有している。なお、本実施の形態1においては、真空断熱材1は、外包材4の内部の水分を吸着する吸着剤3も備えている。つまり、本実施の形態1に係る真空断熱材1は、芯材2及び吸着剤3が、外包材4によって被覆されている。
As shown in FIG. 1, the vacuum
芯材2は、真空空間を保持する目的で使用される。芯材2としては、グラスウール等の繊維集合体を用いることが一般的である。また、芯材2を構成する繊維集合体は、加熱加圧成形をしたものであってもよく、内包材を用いて密封封止したものであってもよく、結合剤により結着したものであってもよい。
The
吸着剤3は、真空断熱材1の内部の水蒸気を吸着し、真空度を保つことで熱伝導率の上昇を抑制する目的で使用される。吸着剤3としては、酸化カルシウム(CaO)を用いることが一般的である。また、吸着剤3は、シリカゲル又はゼオライトであってもよい。また、吸着剤3は、酸化カルシウム、シリカゲル及びゼオライトのうちの少なくとも2つを組合せたものであってもよい。
The
また、吸着剤3は、通気性を有する包材により包装されていてもよい。通気性を有する包材は、紙、不織布、プラスチックフィルム、又は網目状の布から選択した通気性を有する部材からなるものである。吸着剤3を包材で包装することにより、外包材4の内部に吸着剤3を配置する際の作業性の向上が期待できる。包材は、これら通気性を有する部材から選択された2種類以上の部材が積層されたものであってもよい。
Further, the
外包材4は、複数の層が積層された多層構造をなす積層フィルムである。本実施の形態1に係る外包材4は、表面保護層41、基材層42、ガスバリア層44及び熱融着層43が順次積層されて構成されている。熱融着層43同士が対向するように2枚の外包材4で芯材2及び吸着剤3を挟み込むように覆い、芯材2及び吸着剤3の外周側において熱融着層43同士をヒートシール等で熱融着して封止部43aを形成することにより、外包材4は芯材2及び吸着剤3を被覆している。この際、外包材4の内部つまり2枚の外包材4の間の空間が1Pa(パスカル)〜3Pa程度の真空度に減圧された状態となっている。
The
ここで、本実施の形態1に係る真空断熱材1においては、図1に示すように、外包材4が芯材2と対向している範囲に、断熱方向である真空断熱材1の厚み方向に対向する2つの面を有している。2つの面とは、図1において、上面及び下面となる面である。これら2つの面は、実質的に平行に配置されている。本実施の形態1では、これら2つの面を構成する外包材4部分を芯材被覆部5と定義する。これら2つの面の一方(例えば、図1の上面)は、高温側の熱源又は空間と対向する面となる。また、これら2つの面の他方(例えば、図1の下面)は、低温側の熱源又は空間と対向する面となる。換言すると、外包材4における芯材2と対向する部分のうち、断熱方向である真空断熱材1の厚み方向と直交する面を構成する範囲が、芯材被覆部5となる。また、外包材4のうち、芯材被覆部5以外の範囲を、芯材非被覆部6と定義する。つまり、外包材4における芯材2と対向する部分のうち、芯材被覆部5となる2つの面を接続する面(図1の側面)を構成する範囲が、芯材非被覆部6となる。また、外包材4の封止部43aが、芯材非被覆部6となる。このように定義した場合、本実施の形態1に係る真空断熱材1は、芯材被覆部5にのみ、ガスバリア層44が存在している。ここで、芯材被覆部5となる2つの面が平行に配置されていると上述したが、ここでいう平行とは、厳密な意味での平行ではない。真空断熱材1の作製誤差によって、これら2つの面が若干傾いて対向している場合でも、本実施の形態1では平行と称するものとする。
Here, in the vacuum
なお、本実施の形態1では、ガスバリア層44は、基材層42と熱融着層43との間に設けられている。しかしながら、ガスバリア層44の配置位置は、当該位置に限定されるものではない。例えば、表面保護層41と基材層42との間、あるいは、熱融着層43と芯材2との間に、ガスバリア層44を設けてもよい。また、ガスバリア層44を複数層設けてもよい。この場合、表面保護層41と基材層42との間、基材層42と熱融着層43との間、及び、熱融着層43と芯材2との間のうちの少なくとも2つの間に、ガスバリア層44を設けるとよい。すなわち、本実施の形態1に係る真空断熱材1は、表面保護層41と基材層42との間、基材層42と熱融着層43との間、及び、熱融着層43と芯材2との間のうちの少なくとも1つの間に、ガスバリア層44を設けるとよい。
In the first embodiment, the
表面保護層41は、真空断熱材1の表面を保護するものであり、基材層42の外面側に設けられている。表面保護層41の膜厚は25μm等である。また、表面保護層41の材料は、融点が150℃以上で耐傷付性に優れた熱可塑性樹脂等であるとよい。例えば、表面保護層41の材料として、延伸ナイロン等の延伸ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、及び延伸ポリプロピレン等を用いることができる。延伸ナイロンはONYと略称され、ポリエチレンテレフタレートはPETと略称され、延伸ポリプロピレンはOPPと略称されることもある。
The surface
基材層42は、材料に耐突刺し性に優れた熱可塑性樹脂を用いるとよい。基材層42は、このような熱可塑性樹脂の単層で、あるいは、このような熱可塑性樹脂を複数層積層して形成される。例えば、基材層42は、膜厚が例えば24μmの単層で形成される。また例えば、基材層42は、膜厚が例えば12μmの層が2層積層されて形成される。基材層42の材料には、ポリエチレンテレフタレート、エチレンビニルアルコール、又はこれらの組合せ等を用いればよい。エチレンビニルアルコールはEVOHと略称されることもある。
The
熱融着層43は、基材層42の内面側に設けられている。熱融着層43の膜厚は30μm等であり、熱融着層43同士が融着して形成される封止部43aの膜厚は、60μm等である。熱融着層43として、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等が用いられる。弾性率が高く、水蒸気の遮断性に優れた高密度ポリエチレン、又は無延伸ポリプロピレンであれば更によい。低密度ポリエチレンはLDPEと略称され、直鎖状低密度ポリエチレンはLLDPEと略称され、高密度ポリエチレンはHDPEと略称され、無延伸ポリプロピレンはCPPと略称されることもある。なお、以下の説明においては、上記の略称は括弧内に記載することとする。
The
ガスバリア層44は、外包材4の外部から外包材4の内部(つまり2枚の外包材4の間の空間)に水蒸気及び空気等のガスが侵入することを低減するものである。ガスバリア層44の材料は、水蒸気及び空気の遮断性に優れた金属箔層、金属の蒸着層、及び金属酸化物の蒸着層のうちの少なくとも1つである。このガスバリア層44に用いられる金属は、例えばアルミニウム等である。例えば、アルミニウム箔層であれば膜厚は6μm等であり、アルミニウム蒸着層であれば膜厚は40nm等である。蒸着層には、酸化アルミニウム、又は二酸化ケイ素等が用いられてもよい。
The
次に、本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造工程について説明する。
本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造工程においては、まず、熱融着層43が対向するように二枚の外包材4を重ね合わせる。そして、一部を除く外周部の熱融着層43同士をヒートシール等で融着し、当該位置に封止部43aを形成する。これにより、外包材4は、外周部の一部が開口した袋形状となる。Next, the manufacturing process of the vacuum
In the manufacturing process of the vacuum
その後、袋形状に形成された外包材4の内部に、芯材2を挿入し、これらを100℃で2時間加熱処理する。これにより、芯材2及び外包材4から水分が除去される。次に、吸着剤3が芯材2及び外包材4の間に配置される。そして、外包材4の内部を1Pa〜3Pa程度の真空度に減圧し、その減圧状態で開口部をヒートシール等で融着して封止部43aを形成し、外包材4の内部を減圧密封する。
なお、熱融着層43が内側に配置されるように一枚の外包材4を折り曲げて、外包材4を袋形状としてもよい。芯材2及び吸着剤3を減圧密封することができれば、外包材4の枚数は限定されない。Thereafter, the
In addition, it is good also considering the
図2は、本発明の実施の形態1に係る真空断熱材において、芯材非被覆部を折り曲げた状態を示す断面図である。この図2は、図1と同様に、紙面の上下方向が真空断熱材1の厚み方向すなわち断熱方向となっている。また、図2では、図面が見やすくなるように、外包材4の基材層42のハッチングを省略している。
開口部をヒートシール等で融着して封止部43aを形成し、外包材4の内部を減圧密封した後、外包材4の芯材非被覆部6を芯材2の形状に沿って折り曲げる。これにより、真空断熱材1が発泡ウレタン断熱材と併用される場合でも、芯材非被覆部6が発泡ウレタン断熱材の充填流路を塞いでしまうことを防止でき、発泡ウレタン断熱材の充填流路を確保できる。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state where the core non-covering portion is bent in the vacuum heat insulating material according to
The opening is fused by heat sealing or the like to form the sealing
以上の工程を経て得られた真空断熱材1は、外包材4の芯材被覆部5にガスバリア層44が存在することにより、外包材4の外部から外包材4の内部に水蒸気及び空気等ガスが侵入することを低減でき、長時間にわたって真空断熱材1の中央部の熱伝導率を低く維持することができる。また、真空断熱材1は、芯材非被覆部6に、ガスバリア層44を有していない。より詳しくは、芯材非被覆部6には、ガスバリア層44よりも熱伝導率が小さな樹脂のみが存在している。このため、真空断熱材1は、芯材非被覆部6の熱伝導率を小さくでき、実効熱伝導率も低く維持できる。したがって、真空断熱材1は、高い断熱性能を長期間にわたって維持することができる。
The vacuum
次に、本実施の形態1の真空断熱材1を実施例1〜実施例3として作製し、比較例1〜比較例3との比較を行った。以下にその比較結果について説明する。
Next, the vacuum
[実施例1]
実施例1では、真空断熱材1の熱伝導率の増加量とガスバリア層44との関係について調べた。実施例1に係る真空断熱材1は、以下のような構成とした。芯材2は、グラスウールで構成した。吸着剤3は、50gの酸化カルシウム(CaO)で構成した。外包材4の表面保護層41は、膜厚25μmの延伸ナイロン(ONY)で構成した。外包材4の基材層42は、膜厚12μmのポリエチレンテレフタレート(PET)と膜厚12μmのエチレンビニルアルコール(EVOH)とで構成した。外包材4の熱融着層43は、膜厚30μmの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)で構成した。芯材被覆部5のみに存在する外包材4のガスバリア層44は、膜厚6μmのアルミニウム箔層として構成した。そして、外包材4により芯材2及び吸着剤3を被覆して、実施例1に係る真空断熱材1を作製した。[Example 1]
In Example 1, the relationship between the amount of increase in the thermal conductivity of the vacuum
真空断熱材1の寸法は、厚さ20mm、幅500mm、長さ1500mmとした。なお、真空断熱材1の厚さ20mmは、外包材4の芯材非被覆部6を芯材2の形状に沿って折り曲げた状態において、芯材非被覆部6を含む真空断熱材1の厚さであり、図2にTで示す寸法である。また、真空断熱材1の幅500mmは、外包材4の芯材非被覆部6を芯材2の形状に沿って折り曲げた状態において、芯材非被覆部6を含む真空断熱材1の幅であり、図2にWで示す寸法である。また、真空断熱材1の長さ1500mmは、外包材4の芯材非被覆部6を芯材2の形状に沿って折り曲げた状態において、芯材非被覆部6を含む真空断熱材1の長さであり、図2の紙面直交方向における芯材非被覆部6を含む真空断熱材1の寸法である。
The dimensions of the vacuum
そして、作製1日後の実施例1に係る真空断熱材1の中央部の熱伝導率と、気温25℃、相対湿度60%の雰囲気下で30日間保管した後の実施例1に係る真空断熱材1の中央部の熱伝導率とを測定し、その差を熱伝導率の増加量として算出した。
なお、真空断熱材1の中央部の熱伝導率とは、真空断熱材1を断熱方向である厚み方向に観察した際に、真空断熱材1の中央部となる位置の熱伝導率である。以下の説明においても、真空断熱材の中央部の熱伝導率という場合、真空断熱材を断熱方向である厚み方向に観察した際に、真空断熱材の中央部となる位置の熱伝導率を表すものとする。And the heat insulation of the center part of the vacuum
In addition, the thermal conductivity of the center part of the vacuum
比較例1に用いた真空断熱材は、実施例1に係る真空断熱材1に設けられていたガスバリア層44を有していない。比較例1に係る真空断熱材のその他の構成は、実施例1に係る真空断熱材1と同じである。実施例1に係る真空断熱材1と同様、比較例1に係る真空断熱材においても、作製1日後の真空断熱材の中央部の熱伝導率と、気温25℃、相対湿度60%の雰囲気下で30日間保管した後の真空断熱材の中央部の熱伝導率とを測定し、その差を熱伝導率の増加量として算出した。
The vacuum heat insulating material used in Comparative Example 1 does not have the
表1は、実施例1に係る真空断熱材1における中央部の熱伝導率と、比較例1に係る真空断熱材における中央部の熱伝導率と、を比較した結果である。
Table 1 shows a result of comparing the thermal conductivity of the central portion in the vacuum
表1に示すように、実施例1に係る真空断熱材1は、作製1日後の中央部の熱伝導率が1.8mW/(m・K)であり、作製30日後の中央部の熱伝導率の増加量が0.3mW/(m・K)であった。
これに対し、比較例1に係る真空断熱材は、作製1日後の中央部の熱伝導率が2.0mW/(m・K)であり、作製30日後の中央部の熱伝導率の増加量が2.4mW/(m・K)であった。
つまり、実施例1に係る真空断熱材1は、比較例1に係る真空断熱材と比較して、作製1日後の中央部の熱伝導率が0.2mW/(m・K)低く、作製30日後の中央部の熱伝導率の増加量が2.1mW/(m・K)低かった。As shown in Table 1, in the vacuum
On the other hand, the vacuum heat insulating material according to Comparative Example 1 has a thermal conductivity of 2.0 mW / (m · K) at the central part after 1 day of production, and an increase in the thermal conductivity of the central part after 30 days of production. Was 2.4 mW / (m · K).
That is, the vacuum
このように、外包材4の芯材被覆部5にガスバリア層44を有することで、長時間にわたって真空断熱材1の中央部の熱伝導率を低く維持することができた。
Thus, by having the
[実施例2]
実施例2では、芯材非被覆部6の熱伝導率と実効熱伝導率との関係について調査した。実施例2に係る真空断熱材1は、芯材被覆部5のみに存在する外包材4のガスバリア層44を、膜厚40nmのアルミニウム蒸着層として構成した。実施例2に係る真空断熱材1のその他の構成は、実施例1に係る真空断熱材1と同じである。
そして、実施例2に係る真空断熱材1において、中央部の熱伝導率と、外包材4の芯材非被覆部6の熱伝導率とを測定し、実効熱伝導率を算出した。なお、芯材非被覆部6の熱伝導率は、外包材4の封止部43aで測定した。[Example 2]
In Example 2, the relationship between the thermal conductivity and the effective thermal conductivity of the core
And in the vacuum
比較例2に係る真空断熱材は、芯材非被覆部にもガスバリア層を設けた。つまり、比較例2に係る真空断熱材は、外包材の全体にわたってガスバリア層が設けられている。比較例2に係る真空断熱材のその他の構成は、実施例2に係る真空断熱材1と同じである。なお、比較例2に係る真空断熱材は、2種類用意した。1つ目の比較例2に係る真空断熱材は、外包材の全体にわたって設けられたガスバリア層を、膜厚6μmのアルミニウム箔層として構成した。2つ目の比較例2に係る真空断熱材は、外包材の全体にわたって設けられたガスバリア層を、膜厚40nmのアルミニウム蒸着層として構成した。
そして、比較例2に係る真空断熱材のそれぞれにおいて、中央部の熱伝導率と、外包材の芯材非被覆部の熱伝導率とを測定し、実効熱伝導率を算出した。なお、芯材非被覆部の熱伝導率は、外包材の封止部で測定した。In the vacuum heat insulating material according to Comparative Example 2, a gas barrier layer was provided also in the core material non-covering portion. That is, in the vacuum heat insulating material according to Comparative Example 2, the gas barrier layer is provided over the entire outer packaging material. Other configurations of the vacuum heat insulating material according to Comparative Example 2 are the same as those of the vacuum
And in each of the vacuum heat insulating materials which concern on the comparative example 2, the heat conductivity of the center part and the heat conductivity of the core material non-coating part of an outer packaging material were measured, and the effective heat conductivity was computed. In addition, the thermal conductivity of the core material non-covering part was measured at the sealing part of the outer packaging material.
表2は、実施例2に係る真空断熱材1の実効熱伝導率と、比較例2に係る真空断熱材のそれぞれの実効熱伝導率と、を比較した結果である。
なお、表2に示す真空断熱材の周長は、次式(2)で求めた。
真空断熱材の周長=(真空断熱材の幅+真空断熱材の長さ)×2 …(2)
また、表2に示す真空断熱材の面積は、次式(3)で求めた。
真空断熱材の面積=真空断熱材の幅×真空断熱材の長さ …(3)
また、表2に示す真空断熱材の実効熱伝導率は、上述の式(1)で求めた。Table 2 shows the result of comparing the effective thermal conductivity of the vacuum
In addition, the circumference of the vacuum heat insulating material shown in Table 2 was calculated | required by following Formula (2).
Perimeter of vacuum insulation material = (width of vacuum insulation material + length of vacuum insulation material) × 2 (2)
Moreover, the area of the vacuum heat insulating material shown in Table 2 was calculated | required by following Formula (3).
Area of vacuum heat insulating material = width of vacuum heat insulating material × length of vacuum heat insulating material (3)
Moreover, the effective thermal conductivity of the vacuum heat insulating material shown in Table 2 was calculated | required by the above-mentioned Formula (1).
表2に示すように、実施例2に係る真空断熱材1及び比較例2に係る真空断熱材のそれぞれは、作製1日後の中央部の熱伝導率が1.8mW/(m・K)であり、同値であった。
また、実施例2に係る真空断熱材1は、外包材4の芯材非被覆部6の熱伝導率が1.0mW/(m・K)であり、実効熱伝導率が1.9mW/(m・K)であった。
これに対して、アルミニウム箔層のガスバリア層を有する比較例2に係る真空断熱材は、外包材の芯材非被覆部の熱伝導率が17.0mW/(m・K)であり、実効熱伝導率が3.6mW/(m・K)であった。また、アルミニウム蒸着層のガスバリア層を有する比較例2に係る真空断熱材は、外包材の芯材非被覆部の熱伝導率が7.0mW/(m・K)であり、実効熱伝導率が2.5mW/(m・K)であった。As shown in Table 2, each of the vacuum
Moreover, the vacuum
On the other hand, in the vacuum heat insulating material according to Comparative Example 2 having the gas barrier layer of the aluminum foil layer, the thermal conductivity of the core material non-covering portion of the outer packaging material is 17.0 mW / (m · K), and the effective heat The conductivity was 3.6 mW / (m · K). Moreover, the vacuum heat insulating material which concerns on the comparative example 2 which has the gas barrier layer of an aluminum vapor deposition layer has the thermal conductivity of 7.0 mW / (m * K) of the core material non-coating part of an outer packaging material, and effective thermal conductivity is It was 2.5 mW / (m · K).
つまり、芯材被覆部5のみにガスバリア層44が存在する実施例2に係る真空断熱材1は、外包材の全体にわたってガスバリア層が設けられた比較例2に係る真空断熱材と比較して、実効熱伝導率を0.6mW/(m・K)〜1.7mW/(m・K)低くすることができた。
That is, the vacuum
[実施例3]
実施例3に係る真空断熱材1は、実施例2に係る真空断熱材1を、気温25℃、相対湿度60%の雰囲気下で30日間保管したものである。実施例3に係る真空断熱材1において、中央部の熱伝導率と、外包材4の芯材非被覆部6の熱伝導率とを測定し、実効熱伝導率を算出した。
また、比較例3に係る真空断熱材は、比較例2に係る真空断熱材のそれぞれを、気温25℃、相対湿度60%の雰囲気下で30日間保管したものである。比較例3に係る真空断熱材のそれぞれにおいて、中央部の熱伝導率と、外包材の芯材非被覆部の熱伝導率とを測定し、実効熱伝導率を算出した。[Example 3]
The vacuum
Moreover, the vacuum heat insulating material which concerns on the comparative example 3 each stores the vacuum heat insulating material which concerns on the comparative example 2 for 30 days in the atmosphere of 25 degreeC of air temperature, and 60% of relative humidity. In each of the vacuum heat insulating materials according to Comparative Example 3, the thermal conductivity of the central portion and the thermal conductivity of the core material non-covering portion of the outer packaging material were measured, and the effective thermal conductivity was calculated.
表3は、実施例3に係る真空断熱材1の実効熱伝導率と、比較例3に係る真空断熱材のそれぞれの実効熱伝導率と、を比較した結果である。換言すると、表3は、作製30日後の実施例2に係る真空断熱材1の実効熱伝導率と、作製30日後の比較例2に係る真空断熱材のそれぞれの実効熱伝導率と、を比較した結果である。
Table 3 shows the result of comparing the effective thermal conductivity of the vacuum
表3に示すように、実施例3に係る真空断熱材1は、比較例3に係る真空断熱材と比較して、作製30日後の中央部の熱伝導率が0.2mW/(m・K)〜0.3mW/(m・K)高かった。しかし、実施例3に係る真空断熱材1は、比較例3に係る真空断熱材と比較して、作製30日後の実効熱伝導率を0.4mW/(m・K)〜1.4mW/(m・K)低くすることができた。
As shown in Table 3, the vacuum
以上、本実施の形態1に係る真空断熱材1は、芯材2と、芯材2を被覆している外包材4とを備え、外包材4の内部が減圧状態となっている。そして、外包材4はガスバリア層44を有する積層フィルムであり、ガスバリア層44は芯材被覆部5のみに存在している。本実施の形態1に係る真空断熱材1は、芯材被覆部5にガスバリア層44を有するため、外包材4の外部から外包材4の内部に水蒸気及び空気等のガスが侵入することを低減でき、長期間にわたって真空断熱材1の中央部の熱伝導率を低く維持することができる。また、本実施の形態1に係る真空断熱材1は、芯材被覆部5以外の範囲にガスバリア層44を有していない。このため、本実施の形態1に係る真空断熱材1は、芯材非被覆部6の熱伝導率を小さくでき、実効熱伝導率も低く維持できる。したがって、本実施の形態1に係る真空断熱材1は、高い断熱性能を長期間にわたって維持することができる。
As described above, the vacuum
なお、本発明に係る真空断熱材1は、本実施の形態1で示した構成に限定されるものではなく種々の変形が可能であり、本実施の形態1で示した構成及び変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
In addition, the vacuum
例えば、本実施の形態1では、製造工程において芯材2及び外包材4の乾燥は100℃で2時間の加熱処理により行われていることを例示しているが、加熱処理の温度及び時間は、芯材2及び外包材4の水分が除去できる温度及び時間であればこれに限定されない。また、芯材2及び外包材4の乾燥は芯材2を外包材4で被覆した状態で行っているが、芯材2と外包材4の乾燥を別々に行った後に、芯材2を外包材4で被覆してもよい。また、本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造工程においては、芯材2及び外包材4を乾燥した後に吸着剤3を芯材2と外包材4との間に配置しているが、芯材2及び外包材4を乾燥する前に吸着剤3を配置してもよい。
For example, in the first embodiment, it is exemplified that the
実施の形態2.
本実施の形態2では、実施の形態1に係る真空断熱材1を備えた断熱箱の一例について説明する。なお、本実施の形態2において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
In this
図3は、本発明の実施の形態2に係る断熱箱の概略構成を示す断面図である。断熱箱100は、例えば、高い断熱性能が求められる冷蔵庫等に用いられる。
図3に示すように、断熱箱100は、外箱120と、該外箱120の内部に配置された内箱110とを備える。そして、内箱110と外箱120との間には、実施の形態1において説明した真空断熱材1が配置されており、内箱110と外箱120の間で断熱を行う。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the heat insulation box according to
As shown in FIG. 3, the
真空断熱材1が配置される位置は、内箱110と外箱120との間で断熱できる位置であれば、特に限定されない。例えば、内箱110における外箱120と対向する面に接するように、真空断熱材1を配置してもよい。また例えば、外箱120における内箱110と対向する面に接するように、真空断熱材1を配置してもよい。また例えば、内箱110又は外箱120と真空断熱材1との間にスペーサ等を設け、内箱110及び外箱120と真空断熱材1とが接触しないように、内箱110と外箱120との間の空間に真空断熱材を配置してもよい。
The position where the vacuum
ここで、真空断熱材1は、発泡ウレタン断熱材130等と比較して高い断熱性能を有する。このため、真空断熱材1を備えた断熱箱100は、発泡ウレタン断熱材のみを用いた断熱箱よりも高い断熱性能を得られる。しかし、内箱110と外箱120との間の空間のうち、真空断熱材1以外の部分には発泡ウレタン断熱材130が充填されていてもよい。
Here, the vacuum
なお、上記の説明において、一般的な冷蔵庫等に用いられている断熱箱と同等である部分については、図示及び説明を省略している。 In addition, in said description, illustration and description are abbreviate | omitted about the part equivalent to the heat insulation box used for the general refrigerator.
以上、本実施の形態2に係る断熱箱100は、実効熱伝導率の低い真空断熱材1が設けられている。これにより、内箱110と外箱120との間の熱伝導率が低い状態に維持されるため、断熱箱100の断熱性能を高く維持することができる。例えば、断熱箱100を備えた冷蔵庫等においては、消費電力を削減することができる。
As described above, the
なお、本実施の形態2では、冷熱源を備える冷蔵庫の断熱箱100に真空断熱材1が用いられた構成を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。例えば、真空断熱材1は、温熱源を備える保温庫の断熱箱に用いることもできる。また例えば、真空断熱材1は、冷熱源及び温熱源を備えない断熱箱、例えば、クーラーボックス等に用いることもできる。また、真空断熱材1は、断熱箱だけでなく、空調機、車両用空調機及び給湯機等の冷熱機器又は温熱機器の断熱部材として用いてもよい。また、断熱容器等に真空断熱材1を用いてもよい。また、真空断熱材1の形状も上記の平板形状に限定されるものではない。例えば、図1において上側又は下側に凸となるような曲面形状に、真空断熱材1を形成してもよい。また例えば、変形自在な外袋及び内袋を備えた断熱袋に真空断熱材1を用いてもよい。
In addition, in this
1 真空断熱材、2 芯材、3 吸着剤、4 外包材、41 表面保護層、42 基材層、43 熱融着層、43a 封止部、44 ガスバリア層、5 芯材被覆部、6 芯材非被覆部、100 断熱箱、110 内箱、120 外箱、130 発泡ウレタン断熱材。
DESCRIPTION OF
本発明に係る真空断熱材は、芯材と、前記芯材を被覆している外包材とを備え、前記外包材の内部が減圧状態となっている真空断熱材であって、前記外包材は、ガスバリア層を有する積層フィルムであり、前記外包材が前記芯材と対向している範囲に、当該真空断熱材の厚み方向に対向する2つの面を有し、当該2つの面を構成する前記外包材部分を芯材被覆部と定義した場合、前記ガスバリア層は、前記芯材被覆部のみに存在しており、前記外包材における前記芯材被覆部以外の範囲を芯材非被覆部と定義した場合、前記芯材非被覆部が、前記芯材の形状に沿って折り曲げられているものである。 The vacuum heat insulating material according to the present invention is a vacuum heat insulating material that includes a core material and an outer packaging material that covers the core material, and the inside of the outer packaging material is in a reduced pressure state. The laminated film having a gas barrier layer, the outer packaging material has two surfaces facing the thickness direction of the vacuum heat insulating material in a range facing the core material, and constitutes the two surfaces When the outer packaging material portion is defined as the core material covering portion, the gas barrier layer is present only in the core material covering portion, and the range other than the core material covering portion in the outer packaging material is defined as the core material non-covering portion. In this case, the core material non-covered portion is bent along the shape of the core material .
Claims (10)
前記外包材は、ガスバリア層を有する積層フィルムであり、
前記外包材が前記芯材と対向している範囲に、当該真空断熱材の厚み方向に対向する2つの面を有し、
当該2つの面を構成する前記外包材部分を芯材被覆部と定義した場合、
前記ガスバリア層は、前記芯材被覆部のみに存在している真空断熱材。A vacuum insulating material comprising a core material and an outer packaging material covering the core material, wherein the interior of the outer packaging material is in a reduced pressure state,
The outer packaging material is a laminated film having a gas barrier layer,
In a range where the outer packaging material is opposed to the core material, the outer packaging material has two surfaces facing the thickness direction of the vacuum heat insulating material,
When the outer packaging material portion constituting the two surfaces is defined as a core material covering portion,
The said gas barrier layer is a vacuum heat insulating material which exists only in the said core material coating | coated part.
前記ガスバリア層と、基材層と、該基材層の外面側に設けられた表面保護層と、前記基材層の内面側に設けられた熱融着層と、を有する請求項1に記載の真空断熱材。The outer packaging material is
The gas barrier layer, the base material layer, a surface protective layer provided on the outer surface side of the base material layer, and a heat fusion layer provided on the inner surface side of the base material layer. Vacuum insulation material.
金属箔層、金属の蒸着層、及び金属酸化物の蒸着層のうちの少なくとも1つである請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の真空断熱材。The gas barrier layer is
The vacuum heat insulating material according to any one of claims 1 to 3, which is at least one of a metal foil layer, a metal vapor deposition layer, and a metal oxide vapor deposition layer.
前記芯材非被覆部が、前記芯材の形状に沿って折り曲げられている請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の真空断熱材。When a range other than the core material covering part in the outer packaging material is defined as a core material non-covering part,
The vacuum heat insulating material according to any one of claims 1 to 5, wherein the core material non-covering portion is bent along the shape of the core material.
前記芯材及び前記吸着剤が、前記外包材によって被覆されている請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の真空断熱材。It has an adsorbent that adsorbs moisture,
The vacuum heat insulating material according to any one of claims 1 to 8, wherein the core material and the adsorbent are covered with the outer packaging material.
前記外箱の内部に配置された内箱と、
前記外箱と前記内箱との間に配置された請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の真空断熱材と、
を備えた断熱箱。An outer box,
An inner box disposed inside the outer box;
The vacuum heat insulating material according to any one of claims 1 to 9, disposed between the outer box and the inner box,
Insulated box with.
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