JP2004218747A

JP2004218747A - 真空断熱材

Info

Publication number: JP2004218747A
Application number: JP2003007194A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Nakamura; 洋一郎中村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-15
Also published as: JP4378953B2

Abstract

【課題】真空包装時に真空断熱材の外被材を断熱材の内部物質が突き破ってしまうという課題を解決する。
【解決手段】芯材１と水分を吸着する吸着剤３とそれらを包む外被材２ａ，２ｂとから成る真空断熱材において、芯材１に設けた凹部に吸着剤３を配置し、吸着剤３と対向する外被材２ａに、アルミニウム箔から成る層を有するラミネートフィルムを使用し、吸着剤３と外被材２ａとの間に対突き刺し性に優れる外被材２ａ，２ｂと同素材の保護シート４を介在させることにより、真空包装時のピンホール発生を防止することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は吸着剤を内蔵する真空断熱材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球温暖化、資源枯渇化が問題になり省エネルギー化、省資源化が強く要望されている。そこで、冷凍冷蔵庫、ジャーポット、給湯器等の保温、冷蔵、冷凍機器において真空断熱材を用いることにより熱エネルギーを効率的に使用することができる。従来の真空断熱材は、芯材（コア材）とその芯材中の水分やガスを吸着する吸着剤（ゲッタ剤）と、それらを包む外被材（容器）から成るものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の真空断熱材を説明する。
【０００４】
図３は、従来の真空断熱材の断面図である。図３に示すように、従来の真空断熱材は、芯材（コア材）１１と、芯材１１を包む外被材（容器）２２と、芯材１１と共に外被材２２に包まれる吸着剤（ゲッタ剤）３３とから構成されている。
【０００５】
まず芯材１１は一般にパーライト、シリカ粉末やガラス繊維等の無機物質やウレタン等の有機物質が用いられている。
【０００６】
次に、外被材２２は通常、アルミニウム箔やポリエチレンテレフタラートやポリプロピレン上にアルミニウムを蒸着したアルミ蒸着層からなるガスバリア層と熱融着用のポリエチレンからなる層を有するラミネートフィルムが用いられており、ガスバリア層は、気体がラミネートフィルムを透過するのを防ぐ役割をしている。特に、熱ストレスが加わったときに効果を発揮する。
【０００７】
吸着剤３３は外部から進入、もしくは芯材中から出る水分やガスを吸着して除去するためのものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−６３４６９号公報（第４頁、図２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は吸着剤３３が芯材１１と外被材２２の間にはさまれているか、芯材１１に凹みを設けてその凹部に吸着剤３３を配置しただけである。外被材２２は金属箔の厚みを増すことにより表面熱伝導が増加して真空断熱材の熱伝導率が大きくなるので、できる限り薄く作製されている。しかし、吸着剤は安価で吸着能力に優れた市販の酸化カルシウム系吸着剤がよく用いられる。酸化カルシウム系吸着剤は粒径が大きく、かつ個々の粒子の破断面が鋭利であるが、したがって、真空包装時に吸着剤破断面が内側から外被材２２を突き刺してガスバリア層を突き破ってしまい、ピンホールと呼ばれる小さな穴が生じて断熱性能が低下するという欠点がある。
【００１０】
本発明は従来の課題を解決するもので、真空包装時の吸着剤によるピンホール発生を防止した真空断熱材を提供することを目的とする。
【００１１】
また、上記従来の構成で芯材に発泡ウレタンやガラス繊維を用いた場合に吸着剤３３を外被材２２と芯材１１の間に配置する事が多いので、吸着剤３３を配置した部分の表面形状も変形しやすい。真空断熱材の表面はできるだけ平滑であることが望ましく、変形部は作業や輸送工程においてピンホール発生もしくは破袋の原因となる。
【００１２】
そこで、本発明の他の目的はこの変形をできるだけ小さく抑えてピンホールもしくは破袋の原因を取り除くことにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明の真空断熱材は、芯材と水分やガスを吸着する吸着剤と、前記芯材と前記吸着剤を包む外被材とから成る真空断熱材において、前記吸着剤と前記外被材の間に保護シートを設けたものであり、保護シートを介在させることで吸着剤と外被材が直に接触しなくなるために耐突き刺し性が向上し、吸着剤破断面の作用による真空包装時のピンホール発生を防止することができ、安定して製品を供給できるようになる。さらに、保護シートを設けることにより吸着剤を配置した部分の表面形状の変形を小さく抑えることができる。例えば、真空断熱材を冷凍冷蔵庫に搭載する場合には、外壁と内箱間に設けられることが多く、外壁と内箱間は通常発泡ウレタンで満たされるため、ウレタン発泡時に真空断熱材は圧力を受ける。さらに発泡後も大気圧に加えて、一定の圧力を受け続けることになる。このとき表面形状がいびつであると、序々にピンホールの発生が進行して断熱性能が低下する可能性がある。しかし、保護シートを設けることにより、このような圧力への耐性を増加させることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明に、さらに、芯材に吸着剤が配置可能な凹部を設け、前記凹部に吸着剤を配置したものであり、芯材に吸着剤を配置可能な凹部を設けることにより、請求項１における効果に加えて、芯材を外被材で包むときに吸着剤を芯材に固定することができる。また、凹部により吸着剤を配置した部分の表面形状の変形を小さく抑えることが出来る。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、吸着剤と対向する外被材をアルミ箔を含むラミネートフィルムとしたものである。一般に真空断熱材の外被材は前記したようにガスバリア層、熱融着層を含んだラミネートフィルムが芯材を挟んで一対となるように用いられているが、両方にアルミ箔を含んだラミネートフィルムを用いると外被材を熱が回り込んで伝達されるヒートブリッジ（熱橋）と呼ばれる現象が発生して断熱性能が落ちるため、片方にはこのようなラミネートフィルムを用い、もう片方にはアルミ箔層ではなくアルミを蒸着した層を設けている場合がある。通常、アルミ蒸着層は０．０５μｍ程度、アルミ箔層は５〜１０μｍであり、アルミ箔層とアルミ蒸着層を比較するとアルミ箔層のほうが厚く，密度も大きいため、剛性が高い。したがって、アルミ箔層を含む外被材のほうがガスバリア性能が高いので、取り付け時にこの面を発泡断熱材側にすることで発泡断熱材に含まれる水分、空気等の浸入による経時劣化を抑えることができる。取り付け面は平滑であることが望ましく、吸着剤と対向する外被材はアルミ箔を含む外被材とする必要があり、保護シートにより耐突き刺し性が向上し、表面の変形を小さく抑えているためにウレタン等と一体発泡時に破袋するのを防ぎ、さらに経時信頼性が向上する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項の発明における保護シートが外被材と同じ素材からなるものであり、保護シートを外被材と同じ素材にすることにより、外被材の端材を用いることができ、ゴミの発生を抑え、省資源化に貢献することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、芯材と前記芯材の内部に配置され水分やガスを吸着する吸着剤と、前記芯材と前記吸着剤とを間に挟みこむようにして包む一対の外被材とからなり、前記一対の外被材のうち前記吸着剤との距離が最も近い方の外被材をアルミ箔を含むラミネートフィルムとしたものであり、前記したようにアルミ箔層とアルミ蒸着層を比較するとアルミ箔層を含む外被材のほうがガスバリア性能が高いので、取り付け向きを発泡断熱材側にすることで発泡断熱材に含まれる水分、空気等の浸入による経時劣化を抑えることができる。取り付け面は平滑であることが望ましく、吸着剤と対向する外被材はアルミ箔を含む外被材とする必要がある。そこで、芯材が吸着剤の外側を覆っており、芯材によって吸着剤を保護することで、外被材と吸着剤が直に接触することを避けることができるので、耐突き刺し性が向上し、真空包装時にピンホールが発生するのを防ぐことができ、また表面形状の変形を小さく抑えることができるのでウレタン等との一体発泡時に圧力がかかってもピンホールの発生を防ぐことができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の発明に加えて、前記吸着剤と前記芯材との間に耐突き刺し性に優れる保護シートを設けたものであり、芯材と吸着剤との間に保護シートを設けることにより、ピンホールの発生をより確実に防いで吸着剤を配置したときの外面形状の変形を小さく抑えることができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項記載の発明において吸着剤の形状は粒状、顆粒状、ハニカム状、コルゲート状、シート状、矩形柱状のいずれか一つまたは混合体とするものであり、このような形状の吸着剤を用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による真空断熱材の断面図である。図１に示すように芯材１と、水分やガスを吸着する吸着剤３と、芯材１と吸着剤３とを包む２種類の外被材２ａ，２ｂとからなる真空断熱材において、吸着剤３に近い方の外被材２ａと吸着剤３との間に保護シート４を設けたものである。ここで、芯材１はグラスウールを用い、吸着剤３は酸化カルシウム系で粒状吸着剤のライム（大江化学工業（株）製）を用いた。
【００２１】
吸着剤３と対向する外被材２ａは、アルミニウム箔から成る層を有するラミネートフィルムであり、外被材２ｂはアルミニウムを蒸着したアルミ蒸着層からなる層を設けている。一般的な真空断熱材の外被材はガスバリア層、熱融着層を含んだラミネートフィルムが芯材を挟み込んで一対になるように用いられているが、両側にアルミ箔を含んだラミネートフィルムを用いると、ヒートブリッジ（熱橋）が発生して断熱性能がおちるため、片側にはアルミ箔層ではなくアルミを蒸着した層を設けている。前述したように、アルミ蒸着層とアルミ箔層の耐突き刺し性を比較するとアルミ箔層のほうが大きいため、アルミ箔層を含むラミネートフィルム側に吸着剤を配置することにより、ピンホールの発生をより防ぐことができる。
【００２２】
外被材２ａと吸着剤３との間に配置した保護シート４は、外被材２ａ，２ｂと同素材のラミネートフィルムを用いている。保護シート４を外被材２ａ，２ｂと同素材にすることにより、外被材２ａ，２ｂの端材を用いることができ、ゴミの発生を抑え、省資源化に貢献することができる。
【００２３】
実施の形態１では、芯材１に吸着剤３を配置可能な凹部を設け、その凹部に吸着剤３を配置している。このとき凹部は任意の深さに切り込みを入れて圧力をかけて成型している。凹部に吸着剤３を配置することにより、芯材を外被材で包むときに吸着剤の位置を固定することができた。
【００２４】
以上のように構成された真空断熱材について、保護シート４の枚数を１〜４枚の間で変えて作製した真空断熱材について、保護シートによる耐ピンホール性の向上を確認するために圧縮機（カミフジ金属工機（製）卓上用テストプレスＹＳＲ−５）を用いてより強い圧力をかけることで、ピンホールの発生状況を調べた。この調査結果を（表１）に示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
（表１）より保護シートを用いないものについては圧縮する前にピンホールが発生しており、圧縮により完全に破袋してしまっている。しかし、保護シート４を用いたものについては真空包装時のピンホール発生は無く、圧縮率３０％でもピンホール発生、破袋は皆無であったので、保護シート４を用いることにより耐突き刺し性は格段に上昇している。これは、前述したように耐突き刺し性に優れる保護シート４を介在させることで吸着剤３と外被材２が直に接触せず、吸着剤破断面の作用による真空包装時のピンホール発生を防止することができる。さらに、保護シート４を２枚用いると、４０％まで圧縮することができ、４枚にすると５０％圧縮してもピンホール発生は起こらなかった。このように保護シート４の枚数を増やすごとに耐突き刺し性は向上している。保護シート４を介在させたときの表面形状は平滑であり、凹部と保護シート４を設けることにより吸着剤３を配置した部分の表面形状の変形を小さく抑えることができているので、安定して製品を供給することが出来るようになる。実際に冷蔵庫等に用いるときは、大気圧とウレタンとの一体発泡時の圧力や発泡後の押し圧に耐えられればよく、保護シート４の枚数を増加させるにつれて保護シート配置部分の表面形状が突出してしまう問題が生じてくるので、１枚か２枚で十分と考えられる。又、３０％圧縮時には真空断熱材に３０ＭＰａの圧力がかかっており、この圧力に耐えられれば、大気圧等の通常考えられうる圧力に対しては十分である。このとき吸着剤３の形状が顆粒状、ハニカム状、コルゲート状、シート状、矩形柱状でも同じ効果が得られるので、これらの形状のうちいずれか一つまたは混合物である吸着剤を用いることが可能である。
【００２７】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２による真空断熱材の断面図である。芯材１と芯材１の内部に配置され水分やガスを吸着する吸着剤３と、芯材１と吸着剤３とを間に挟みこむようにして包む一対の外被材２ａ，２ｂからなり。一対の外被材２ａ，２ｂのうち吸着剤３との距離が最も近い方の外被材２ａを前述したように耐突き刺し性に優れたアルミ箔を含むラミネートフィルムとしたものであり、芯材１が吸着剤３の外側を覆うように設けた。以上のように構成された真空断熱材について３０〜６０％の間で圧縮率を変化させて真空断熱材を圧縮してピンホールの発生状況を調べた結果を（表２）に示す。このとき、吸着剤の中心からの厚みを保護芯材厚さとし、吸着剤３とアルミ箔を含む外被材２ａとの距離を一方、吸着剤と外被材２ｂとの距離を他方とした。
【００２８】
【表２】

【００２９】
（表２）より芯材１と芯材１の内部に配置され水分やガスを吸着する吸着剤３と、芯材１と吸着剤３とを間に挟みこむようにして包む一対の外被材２ａ，２ｂにより真空断熱材を構成し、前記したようにガスバリア性、取り付けの観点からアルミ箔を含むラミネートフィルム側に吸着材を配置するのが望ましい。そこで、外被材２ａ，２ｂのうち吸着剤３との距離が最も近い方の外被材２ａをアルミ箔を含むラミネートフィルムにして、芯材１が吸着剤３を覆うように配置したので、外被材２ａと吸着材３が直に接している時と比較すると、直に接している時は真空包装時にピンホールが発生して破袋していたのに対して、芯材１が吸着材を覆っているときは真空断熱材が真空包装時にピンホールが発生することなく、さらに４０％まで圧縮してもピンホールは発生しなかったので、耐突き刺し性は格段に上昇している。さらに、真空包装時に表面形状の変形を小さく抑えることができていた。また、吸着剤３と芯材１の間に前述したように耐突き刺し性に優れる保護シートを設けると、ピンホールの発生をより確実に防いで吸着剤３を配置したときの外面形状の変形をさらに小さく抑えることができる。
【００３０】
芯材１はグラスウールを用いたが、その他のロックウール、セラミックファイバー等の無機繊維、シリカ粉末、発泡パーライト粉砕粉末等の無機物質、発泡ポリウレタンなどの有機物質を用いることも可能である。さらにバインダーとして無機、有機の固形化補助剤を用いても良い。
【００３１】
吸着剤３は酸化カルシウム系で粒状吸着剤のライム（大江化学工業（株）製）を用いているが、素材はゼオライト、シリカゲル、活性炭、活性アルミナ、ハイドロタルサイト様化合物や塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の塩化物や、酸化カルシウム等の金属酸化物及び水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物等の化合物を用いることも可能である。又これらの吸着剤を不織布等で覆うことも可能である。
【００３２】
外被材２ａはポリエチレンテレフタラートから成る表面層と中間にアルミニウム箔から成るガスバリア層と内側に熱融着用の高密度ポリエチレンからなる層を有するラミネートフィルムであり、外被材２ｂは表面層と熱融着層は２ａと同じ素材を用い、中間にアルミニウムを蒸着したアルミ蒸着層からなるガスバリア層を設けている。
【００３３】
ポリエチレンテレフタラートからなる表面層は外被材２ａ，２ｂに耐衝撃性や剛性を持たせるための層であり、表面層と熱融着層の間のアルミ箔層やアルミ蒸着層はガスの透過を防ぐ役割をするガスバリア層である。好ましくはアルミ蒸着層にエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂組成物（エバール、クラレ（株）社製）を用い、この内側にアルミニウムを蒸着して、アルミ蒸着層とすることにより、ヒートブリッジによる熱損失を減少させ、かつ高いガスバリア性を確保することができる。しかし、機能が同じであれば一般的な公知材料を用いても良い。
【００３４】
また，保護シート４をテープや接着剤を用いて固定しても良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明は、吸着剤の間に耐突き刺し性に優れる保護シートを設けたことにより真空包装時のピンホール発生を防ぎ、表面の変形も小さく抑えて高い断熱性能を長期にわたり維持できる。このため安定して製品を供給することができる。
【００３６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明に加えて、芯材に吸着剤を配置する凹部を設けたことにより芯材を外被材で包むときに吸着剤を芯材に固定することができ、表面形状の変形をさらに小さく抑えて、高い断熱性能を長期にわたり維持できる。
【００３７】
また、請求項３に記載の発明は吸着剤と対向する外被材をガスバリア性の高いアルミ箔を含むラミネートフィルム側としたことにより、真空断熱材の経時信頼性が向上して、長期にわたり高い断熱性能を維持できる。
【００３８】
また、請求項４に記載の発明は保護シートを外被材と同じ素材のものを用いることにより、外被材の端材を用いることができ、ゴミの発生を抑え、省資源化に貢献することができる。
【００３９】
また、請求項５記載の発明は芯材内部に吸着剤を配置し、また吸着剤との距離が最も近いほうの外被材をガスバリア性の高いアルミ箔を含むラミネートフィルムとしたことにより、ピンホールの発生を防ぎ、経時劣化を防ぎ、高い断熱性能を長期にわたり維持できる。
【００４０】
また、請求項６記載の発明は、芯材と吸着剤の間に保護シートを設けたので耐ピンホール性向上と表面形状をより平滑化させることができる。
【００４１】
また、請求項７記載の発明は、ピンホールの発生が防止できたので、粒状、顆粒状、ハニカム状、コルゲート状、シート状、矩形柱状の吸着剤を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による真空断熱材の実施の形態１の断面図
【図２】本発明による真空断熱材の実施の形態２の断面図
【図３】従来の真空断熱材の断面図
【符号の説明】
１芯材
２ａ外被材
２ｂ外被材
３吸着剤
４保護シート

Claims

芯材と、水分やガスを吸着する吸着剤と、前記芯材と前記吸着剤とを包む外被材とからなる真空断熱材において、前記吸着剤と前記外被材との間に耐突き刺し性に優れる保護シートを設けたことを特徴とする真空断熱材。
芯材に凹部を設け、前記凹部に吸着剤を配置したことを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。
吸着剤と対向する外被材は、アルミ箔を含むラミネートフィルムであることを特徴とする請求項１または２記載の真空断熱材。
保護シートは、外被材と同じ素材からなることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の真空断熱材。
芯材と、前記芯材の内部に配置され水分やガスを吸着する吸着剤と、前記芯材と前記吸着剤とを間に挟むようにして包む一対の外被材とから成り、前記一対の外被材のうち、前記吸着剤との距離が最も近い方の外被材はアルミ箔を含むラミネートフィルムであることを特徴とする真空断熱材。
吸着剤と芯材との間に耐突き刺し性に優れる保護シートを設けたことを特徴とする請求項５記載の真空断熱材。
吸着剤の形状は粒状、顆粒状、ハニカム状、コルゲート状、シート状、矩形柱状のいずれか一つもしくは混合体であることを特徴する請求項１から６のいずれか一項記載の真空断熱材。