TWI607883B - Vacuum insulation material, heat insulation box, and vacuum insulation material manufacturing method - Google Patents

Description

真空隔熱材料、隔熱箱以及真空隔熱材料之製造方法

本發明係關於一種真空隔熱材料、隔熱箱以及真空隔熱材料之製造方法。

被使用於冰箱等的隔熱材料之先前之真空隔熱材料，有使由玻璃纖維的集合體構成之芯材，以具有氣體障蔽性之外包材料被覆，外包材料係被減壓密閉之物件(例如參照專利文獻1)。此真空隔熱材料係使藉加熱衝壓預先被成形成球狀之芯材，插入被成形成袋狀之外包材料，減壓外包材料的內部，藉熱熔著密閉密封開口部以製作之。

又，先前之真空隔熱材料，係具有使用有機系結合劑固化成形纖維質材料之隔熱材料、及層積金屬箔以構成之層壓薄膜，層壓薄膜的緣部被密封且內部被減壓者(例如參照專利文獻2)。

又，先前之真空隔熱材料，有一種物件具有在具有柔軟性之內袋收納無機纖維聚合體之芯材、及由收納芯材且減壓內部，熔著密封周緣部之層壓薄膜所構成之外包材料(例如參照專利文獻3)。

【先行技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利第3580315號公報

【專利文獻2】日本特開平9-138058號公報

【專利文獻3】日本特開2007-9928號公報

真空隔熱材料係具有由纖維集合體所構成之芯材、及被覆芯材之外包材料，其具有外包材料的內部被減壓密封之構成。被使用於芯材之纖維集合體，係在外包材料的內部被減壓密封之前後，體積大幅改變。因此，當插入芯材到外包材料時，必須使外包材料比芯材大很多。因此，在減壓外包材料的內部以密封後，不存在芯材之過剩之耳部，很多殘餘在真空隔熱材料的周緣部。此過剩之耳部殘餘時，外包材料之材料費會增加，同時當配設真空隔熱材料到隔熱箱時，必須彎曲過剩之耳部之折耳工序。因此，有無法廉價獲得真空隔熱材料之問題點。

為減少在外包材料的內部被減壓密封前後之芯材的體積改變，有如專利文獻1所述，加熱衝壓芯材以預先成形成球狀之方法；如專利文獻2所述，使用有機系結合劑，結合纖維集合體之方法；以及如專利文獻3所述，使用內包材料(內袋)等，以預備性減壓密封芯材之方法。但是，當使用這些方法後，用於加熱芯材之動力費，或者，結合劑或內包材料之材料費會增加。因此，有無法廉價取得真空隔熱材料之問題點。

本發明係為解決上述問題點所研發出者，其目的 在於提供一種可廉價取得之真空隔熱材料、隔熱箱以及真空隔熱材料之製造方法。

本發明之真空隔熱材料之製造方法，係以外包材料被覆由纖維集合體所構成之芯材，在減壓前述外包材料的內壓之前，以外力一體壓縮前述芯材及前述外包材料，以成為使前述芯材的厚度為壓縮前之1/10以下之壓縮狀態，在壓縮狀態中，於前述外包材料的周緣部中的至少相對兩邊形成熔著密封部，在形成前述熔著密封部後，減壓前述外包材料的內部以密封。

本發明之隔熱箱，係具有上述真空隔熱材料之製造方法所製造之真空隔熱材料。

又，本發明之真空隔熱材料，係具有由纖維集合體所構成之芯材、及被覆前述芯材之外包材料，前述外包材料的內部被減壓密封，具有整體超過10mm之隔熱材料厚度，其特徵在於：前述外包材料在周緣部具有熔著密封部，在前述外包材料的周緣部中的至少相對兩邊中，前述熔著密封部與前述芯材之距離小於5mm，前述熔著密封部係沿著前述芯材形狀被固定，自前述外包材料的內部，取出前述芯材時之在大氣壓力下之前述芯材的厚度，係前述隔熱材料厚度的10倍以上。

本發明之隔熱箱，係具有上述真空隔熱材料。

當依據本發明時，可抑制動力費或材料費之增加，可減少真空隔熱材料的周緣部中之耳部的寬度。因此，可 削減外包材料的材料費，所以，可廉價獲得真空隔熱材料。

1,2‧‧‧真空隔熱材料

3‧‧‧隔熱箱

10‧‧‧芯材

20,21‧‧‧外包材料

30‧‧‧水分吸著劑

40‧‧‧熔著密封部

50‧‧‧加工裝置

51‧‧‧壓縮機構

52a,52b‧‧‧熔著機構

60‧‧‧內箱

61‧‧‧外箱

62‧‧‧發泡聚氨酯隔熱材料

第1圖係表示本發明實施形態1的真空隔熱材料1的概略構成之剖面圖。

第2圖係表示本發明實施形態1的真空隔熱材料1的製造工序之圖面。

第3圖係表示本發明實施形態1的真空隔熱材料1的製造工序之圖面。

第4圖係表示本發明實施形態1的真空隔熱材料1的製造工序之圖面。

第5圖係表示本發明實施形態2的真空隔熱材料2的概略構成之剖面圖。

第6圖係表示本發明實施形態3的隔熱箱3的概略構成之剖面圖。

實施形態1

說明本發明實施形態1的真空隔熱材料及其製造方法。第1圖係表示本實施形態的真空隔熱材料1的概略構成之剖面圖。而且，在包含第1圖之以下圖面中，有時各構成構件的尺寸的關係或形狀等，係與實際物件不同。各構成構件的具體性尺寸等，係必須在參酌以下說明後再判斷。

如第1圖所示，真空隔熱材料1具有：芯材10，由纖維集合體構成；外包材料20，21，具有氣體障蔽性，被覆 芯材10的兩面；以及水分吸著劑30，被插入外包材料20，21的內部空間，吸著水分，抑制芯材10等之長時間劣化。外包材料20，21的內部空間，在被減壓到1~3Pa左右之真空度之狀態下，開口部被密封，藉此，其被減壓密封。開口部之密封，係藉熱密封等熔著外包材料20，21的周緣部，藉形成熔著密封部40以進行之。真空隔熱材料1整體略呈長方形平板狀。

外包材料20，21係被使用於既存真空隔熱材料之外包材料，其係成為多層構造之層壓薄膜。此多層構造係具有例如自內側(芯材10側)依序層積聚乙烯層、鋁蒸著層、聚對苯二甲酸乙二酯及最外層之延伸尼龍層之構成。外包材料20，21之構成，並不侷限於上述構成，也可以包含氧化鋁蒸著層、乙烯-乙烯醇層及聚丙烯層。又，外包材料20，21如果係具有氣體障蔽性者，則並不侷限於上述構成。

水分吸著劑30係例如由被插入透氣性良好之袋體中之氧化鈣(CaO)所構成。水分吸著劑30並不侷限於氧化鈣，也可以使用沸石等具有水分吸著性之物件。

芯材10係具有層積玻璃綿等纖維集合體之構成。芯材10係在完成後之真空隔熱材料1中，於大氣壓下具有超過10mm(例如小於50mm)之厚度。亦即，真空隔熱材料1係在大氣壓下，整體具有超過10mm之厚度。假設自外包材料20，21的內部取出芯材10後，在大氣壓下之芯材10的厚度，係真空隔熱材料1的厚度之10倍以上(例如20倍以下)。纖維集合體一般如果係玻璃綿，其係藉離心法被製造，如果係樹脂纖維時，其係藉紡黏法被製造，但是，纖維集合體之製造方 法並不侷限於此。在本實施形態中，構成芯材10之纖維集合體，係不中介內袋等之內包材料，直接被外包材料20被覆。亦即，在真空隔熱材料1中，構成芯材10之纖維集合體，係直接接觸到外包材料20的內側表面。又，芯材10係不含結合纖維集合體之結合劑。

熔著密封部40係形成在外包材料20，21的周緣部(耳部)中的至少三邊(例如四邊)。熔著密封部40係在外包材料20，21的周緣部的全周無剪切。在外包材料20，21的周緣部中的至少相對兩邊中，熔著密封部40與芯材10之距離A係小於5mm(例如大於1mm)。熔著密封部40係沿著芯材10的形狀被固定。

接著，說明本實施形態的真空隔熱材料之製造方法。第2圖~第4圖係表示真空隔熱材料1的製造工序之圖面。又，第2圖~第4圖係也一併表示被使用於製造工序之加工裝置50。如第2圖~第4圖所示，加工裝置50具有壓縮機構51及熔著機構52a，52b。壓縮機構51係一體加壓壓縮芯材10及被覆芯材10之外包材料20，21者。熔著機構52a，52b係在藉壓縮機構51，芯材10及外包材料20，21被加壓壓縮之狀態下，在外包材料20，21的周緣部中的相對兩邊形成熔著密封部40者。熔著機構52a，52b係夾持壓縮機構51，被配置於兩側。又，熔著機構52a，52b係在藉壓縮機構51，芯材10及外包材料20，21被壓縮之狀態下，接近壓縮機構51設置，使得可接近芯材10以形成熔著密封部40。例如熔著機構52a，52b係可形成熔著密封部40與芯材10間之距離A小於5mm 之熔著密封部40。

在真空隔熱材料1的製造工序中，首先，如第2圖所示，加工芯材10到做為真空隔熱材料1之必要寬度及長度，在使芯材10的兩面(上表面及下表面)，以兩塊外包材料20，21被覆之狀態下，配置到加工裝置50(壓縮機構51)。此工序係在大氣壓環境氣體中被進行。此時之芯材10的厚度T1，係與完成後之真空隔熱材料1的厚度相比較下，成為超過十倍。

接著，如第3圖所示，藉壓縮機構51，自外包材料20，21的兩外側表面，一體機械性加壓壓縮(加壓壓縮工序)芯材10及外包材料20，21。加壓壓縮工序係在大氣壓環境氣體中被進行。壓縮時之壓力，最好係超過相當於大氣壓之0.10MPa，超過0.17MPa尤佳。壓縮狀態之芯材10的厚度T2，係小於大氣壓下之壓縮前之芯材10的厚度T1的1/10(例如大於1/20)。又，壓縮狀態中之芯材10及外包材料20，21的整體厚度，係大概與完成後之真空隔熱材料1的厚度相同。

接著，如第4圖所示，在藉壓縮機構51，一體加壓壓縮芯材10及外包材料20，21之壓縮狀態中，藉熔著機構52a，在外包材料20，21的周緣部中的一邊形成熔著密封部40(熔著密封部形成工序)。又，在此壓縮狀態中，藉熔著機構52b，在外包材料20，21的周緣部中的相對上述一邊之另一邊形成熔著密封部40。這些熔著密封部40也可以同時形成。又，這些熔著密封部40，係例如皆與芯材10之距離A為小於5mm(例如大於1mm)。熔著密封部形成工序，係在大氣壓環境氣 體中被進行。藉在相對兩邊形成有熔著密封部40，芯材10與外包材料20，21係一體化，即使解除由壓縮機構51所做之加壓，芯材10的壓縮狀態被維持。在熔著密封部形成工序中，如果在外包材料20，21的周緣部的局部處，開口部被確保時，也可以在外包材料20，21的三邊以上形成熔著密封部40。

接著，解除由壓縮機構51所做之加壓，自加工裝置50取出一體化後之芯材10及外包材料20，21。之後，進行用於自芯材10及外包材料20，21去除水分之乾燥工序。乾燥工序係以可去除芯材10及外包材料20，21的水分之條件(例如在100℃加熱兩小時)進行。而且，乾燥工序之條件並不侷限於此，只要係可去除芯材10及外包材料20，21的水分之條件即可。

接著，在外包材料20，21的內部空間插入水分吸著劑30(水分吸著劑插入工序)。而且，水分吸著劑插入工序，係並不侷限於在乾燥工序之後進行，也可以在乾燥工序之前，或者，在加壓壓縮工序之前進行。

接著，使外包材料20，21的內部，減壓到1~3Pa左右之真空度，在該減壓狀態下，藉熱密封等，在開口部(例如已經形成有熔著密封部40之兩邊以外之邊)形成熔著密封部40，減壓密封外包材料20，21的內部(減壓密封工序)。藉減壓密封工序被形成之熔著密封部40，也可以其與芯材10之距離小於5mm。經過以上之工序，可獲得真空隔熱材料1。

接著，說明本實施形態之效果。在本實施形態之製造方法中，於減壓外包材料20，21之前，以外力一體壓縮 芯材10及外包材料20，21，以成為芯材10的厚度小於壓縮前之1/10之壓縮狀態，在該壓縮狀態中，於外包材料20，21的周緣部中的至少相對兩邊，形成熔著密封部40。藉此，在外包材料20，21的周緣部中的至少相對兩邊中，可縮短熔著密封部40與芯材10之距離A。例如可使距離A小於5mm。藉此，在真空隔熱材料1的周緣部中，可減少不存在芯材10之耳部的寬度，所以，可削減外包材料20，21的材料費。又，可減少耳部的寬度，所以，有時可省略折耳工序。因此，當依據本實施形態時，可廉價獲得真空隔熱材料1。

思考本實施形態之真空隔熱材料1，與熔著密封部40與芯材10之距離係20mm左右之一般真空隔熱材料之比較。當依據本實施形態之真空隔熱材料1時，在外包材料20，21的周緣部中的至少相對兩邊中，可使熔著密封部40與芯材10之距離A係例如小於5mm。藉此，可減少不存在芯材10之耳部的寬度，比一般真空隔熱材料還要多，所以，可削減外包材料20，21的使用量，可削減外包材料20，21的材料費。因此，當依據本實施形態時，可廉價獲得真空隔熱材料1。

而且，當依據本實施形態時，在至少相對之兩邊中，可縮短熔著密封部40與芯材10之距離A(例如可使距離A小於5mm)，所以，可藉外包材料20，21及熔著密封部40，抑制由芯材10的復原力所做之膨脹之作用。因此，在製造階段中，可使自加工裝置50取出後(減壓密封前)之芯材10與外包材料20，21之一體厚度，與完成後(減壓密封後)之真空隔熱材料1的厚度大概一致。藉此，即使不使用加熱衝壓芯 材以預先成形成球狀之方法、使用結合劑以結合纖維集合體之方法、或使用內包材料等以預備性地減壓密封芯材之方法，也可以減少在減壓密封外包材料20，21的內部前後之芯材10的體積變化。因此，可抑制用於加熱芯材之動力費，或結合劑及內包材料之材料費之增加。藉此，當依據本實施形態時，可廉價獲得真空隔熱材料1。

實施形態2

說明本發明實施形態2的真空隔熱材料及其製造方法。第5圖係表示本實施形態的真空隔熱材料2的概略構成之剖面圖。而且，具有與實施形態1相同之功能及作用之構成要素，係賦予相同編號，省略其說明。

本實施形態之真空隔熱材料2之特徵，係熔著密封部40(例如被形成在外包材料20，21的周緣部的四邊之全部熔著密封部40)的一邊中之寬度B大於50mm(例如小於100mm)。亦即，在本實施形態中，於真空隔熱材料2的製造工序中之熔著密封部工序或減壓密封工序中，係使熔著密封部40的寬度B大於50mm。真空隔熱材料2的其他部分之構成，係與上述實施形態1的真空隔熱材料1相同。

做為芯材10之一般纖維集合體的纖維長度係20mm左右。在本實施形態的真空隔熱材料2中，藉使熔著密封部40的寬度B大於50mm，可使熔著密封部40的寬度B充分大於芯材10的纖維長度。因此，當使用熔著機構52b等，以形成熔著密封部40時，假設即使芯材10的纖維咬入熔著密封部40，也可以防止自纖維的咬入處所產生真空洩漏。因此， 當依據本實施形態時，可獲得與實施形態1相同之效果，同時可獲得可靠性更高之真空隔熱材料2。

實施形態3

說明本發明之實施形態3的隔熱箱。雖然在上述實施形態1及2中，說明過真空隔熱材料及其製造方法，但是，藉使用上述實施形態1及2的真空隔熱材料1或2到隔熱箱，可獲得便宜且隔熱性能很高之隔熱箱。第6圖係表示本發明實施形態3的隔熱箱3的概略構成之剖面圖。在本實施形態中，係舉冰箱的隔熱箱為例做說明。

如第6圖所示，隔熱箱3具有內箱60及外箱61。在內箱60與外箱61間之空間，配置有真空隔熱材料1(或真空隔熱材料2)。真空隔熱材料1係例如被配置成密著在內箱60的外壁面。在內箱60與外箱61間之空間中，於真空隔熱材料1以外之部分，填充有發泡聚氨酯隔熱材料62。隔熱箱3的其他部分，係與一般冰箱的隔熱箱相同，所以，省略其圖示及說明。

在本實施形態中，係使用可廉價獲得之真空隔熱材料1，所以，可廉價獲得隔熱箱3。又，在本實施形態中，係使用與發泡聚氨酯隔熱材料62相比較下，具有更高隔熱性能之真空隔熱材料1，所以，與隔熱材料僅使用發泡聚氨酯隔熱材料之隔熱箱相比較下，可獲得隔熱性能較高之隔熱箱3。因此，具有隔熱箱3之冰箱，可削減消耗電力。

而且，在本實施形態之隔熱箱3中，雖然真空隔熱材料1密著在內箱60的外壁面，但是，真空隔熱材料1也 可以密著在外箱61的內壁面。又，真空隔熱材料1也可以使用間隔器等，藉此，其被配置成在內箱60與外箱61間之空間，不密著在內箱60與外箱61之任一者上。

其他實施形態

本發明並不侷限於上述實施形態，可有種種變形。

例如在上述實施形態3中，雖然舉例在具有冷熱源之冰箱的隔熱箱3，使用真空隔熱材料1，2之構成，但是，本發明並不侷限於此。真空隔熱材料1，2也可以使用於具有溫熱源之保溫箱的隔熱箱，或者，不具有冷熱源或溫熱源之隔熱箱(例如保冷箱等)。

又，真空隔熱材料1，2可用作不僅隔熱箱的隔熱構件，也可以用作空調機、車輛用空調機、熱水供給機等之冷熱機器或溫熱機器的隔熱構件。又，真空隔熱材料1，2不僅可使用在如隔熱箱之具有既定形狀之箱體，也可以使用在具有可自由變形之外袋及內袋之隔熱袋，或者，其他之隔熱容器。

又，上述各實施形態或變形例，係可以彼此組合實施。

10‧‧‧芯材

20,21‧‧‧外包材料

40‧‧‧熔著密封部

50‧‧‧加工裝置

51‧‧‧壓縮機構

52a,52b‧‧‧熔著機構

Claims (8)

1. 一種真空隔熱材料之製造方法，以具有氣體障蔽性之層壓薄膜的外包材料直接覆蓋之由纖維集合體所構成之芯材，在減壓前述外包材料的內壓之前，以外力一體壓縮前述芯材及前述外包材料，以成為使前述芯材的厚度為壓縮前之1/10以下之壓縮狀態，在前述壓縮狀態中，於前述外包材料的周緣部中的至少相對兩邊形成熔著密封部，在形成前述熔著密封部後，減壓前述外包材料的內部以密封。
2. 如申請專利範圍第1項所述之真空隔熱材料之製造方法，其中，前述熔著密封部係形成使得其與前述芯材之距離小於5mm。
3. 一種隔熱箱，具有藉申請專利範圍第1項或第2項所述之真空隔熱材料之製造方法所製造之真空隔熱材料。
4. 一種真空隔熱材料，以申請專利範圍第1項或第2項所述之真空隔熱材料之製造方法製造，具有由纖維集合體所構成之芯材、及被覆前述芯材之外包材料，前述外包材料的內部被減壓密封，具有整體超過10mm之隔熱材料厚度，其特徵在於：前述外包材料在周緣部具有熔著密封部，在前述外包材料的周緣部中的至少相對兩邊中，前述熔著密封部與前述芯材之距離小於5mm，前述熔著密封部係沿著前述芯材形狀被固定， 自前述外包材料的內部，取出前述芯材時之在大氣壓力下之前述芯材的厚度，係前述隔熱材料厚度的10倍以上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之真空隔熱材料，其中，前述纖維集合體係玻璃綿。
6. 如申請專利範圍第4或5項所述之真空隔熱材料，其中，前述芯材不含有結合前述纖維集合體之結合劑。
7. 如申請專利範圍第4或5項所述之真空隔熱材料，其中，前述熔著密封部的寬度大於50mm。
8. 一種隔熱箱，其具有申請專利範圍第4至7項中任一項所述之真空隔熱材料。