JP2008185220A - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

【課題】資源の有効利用を図りつつ、断熱性能に優れ且つ強度的に強い真空断熱材を得ること。
【解決手段】真空断熱材５０は外被材１内にコア材２を収納して減圧封止したものである。コア材２は、複数のシート状の新材無機繊維集合体７の間に、無機繊維集合体からなる廃コア材を粉砕した粉砕物が結合材と共に熱プレスされて繊維の方向が揃えられ且つシート状にされた廃材無機繊維集合体６を挟持して積層されている。コア材２は、これらの積層された無機繊維集合体７、６が熱プレスされ結合材で結合された積層体で構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空断熱材に関する。

近年、地球温暖化に対する観点から、家電品の消費電力量削減の必要性が叫ばれている。特に、冷蔵庫は家電品の中で特に消費電力量を多く費やす製品であり、冷蔵庫の消費電力量削減は地球温暖化対策として必要不可欠な状況にある。冷蔵庫の消費電力は、庫内の負荷量が一定であれば、庫内冷却用圧縮機の効率と庫内からの熱漏洩量に関係する断熱材の断熱性能とによってその大部分が決まるため、冷蔵庫では圧縮機の効率向上と断熱材の性能向上を行なうことが重要となっている。

そこで、断熱材の高性能化のために、冷蔵庫に真空断熱材を使用することが行なわれるようになってきている。従来の真空断熱材を用いた冷蔵庫としては、特開２００１−１６５５５７号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この特許文献１の冷蔵庫は、シート状無機繊維集合体からなるコア材をガスバリヤ性フィルムからなる外被材で覆って内部を減圧封止した真空断熱材を形成し、この真空断熱材を外箱と内箱とで形成される空間に配置し、その周囲に発泡断熱材を充填して断熱壁を形成したものである。

一方、冷蔵庫の断熱材をリサイクルして資源の有効利用を図るため、発泡断熱材の廃材を真空断熱材に用いることが考えられている。廃材利用の真空断熱材を用いた冷蔵庫としては、特開２００１−３４９６６４号公報（特許文献２）に開示されたものがある。この特許文献２の冷蔵庫に用いる真空断熱材は、廃材の発泡断熱材を気流粉砕方式粉砕装置を用いて独立気泡がほとんど残存しないように微粉砕して、オープンセル構造の発泡断熱粉末を作り、この発泡断熱粉末に結合材を混合し、混合物を型内に入れて熱プレス成形して得られる発泡断熱粉末が結合材を介して接着されたコア材を備えたものである。

特開２００１−１６５５５７号公報

特開２００１−３４９６６４号公報

特許文献１の冷蔵庫では、真空断熱材のコア材としてシート状無機繊維集合体を用いているため、断熱性能及び強度が優れているという利点を有している。しかし、特許文献１
には、廃コア材を利用してシート状無機繊維集合体のコア材を形成することについては開示されておらず、資源の有効利用に関して課題があった。

また、特許文献２の冷蔵庫では、廃材の発泡断熱材を発泡断熱粉末にして真空断熱材のコア材としているため、無機繊維集合体からなるコア材を用いた真空断熱材のような断熱性能及び強度を得ることが難しいという課題があった。また、特許文献２には、真空断熱材のコア材の廃棄物をリサイクルすることについては開示されていない。

さらには、シート状無機繊維集合体からなるコア材はシート状無機繊維集合体を複数層に重ねて結合材で結合した積層体であることが多く、その端部はその稜線が揃っていない等の理由で切断されてコア材として用いられていなかった。この切断された端材は、細長い短冊状であり、再利用されることなく一般に廃棄されており、この端材の有効利用を図ることが課題となっている。

そこで、無機繊維集合体の端材を粗粉砕したものをシート状無機繊維集合体の間に挟み、これらに結合材を供給して熱プレス成形して真空断熱材とすることが考えられる。しかし、かかる真空断熱材のコア材は、シート状無機繊維集合体と共に熱プレスされるため、各粉砕物間の結合が必ずしも十分に行なわれず、強度的に脆くなってしまうという課題があった。

本発明の目的は、資源の有効利用を図りつつ断熱性能に優れ且つ強度的に強い真空断熱材を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の第１の態様は、外被材内にコア材を収納して減圧封止した真空断熱材において、前記コア材は、複数のシート状の新材無機繊維集合体の間に、無機繊維集合体からなる廃コア材を粉砕した粉砕物が結合材と共に熱プレスされて繊維の方向が揃えられ且つシート状にされた廃材無機繊維集合体を挟持して積層されていると共に、これらの積層された無機繊維集合体が熱プレスされ結合材で結合された積層体で構成されていることを特徴とする真空断熱材としたことにある。
前記目的を達成するための本発明の第２の態様は、外被材内にコア材を収納して減圧封止した真空断熱材において、前記コア材は、複数枚のシート状新材無機繊維集合体と、コア材から切断された短冊状の廃材を前記複数枚のシート状新材無機繊維集合体の間に平面状に並べた廃材無機繊維集合体とが積層されていると共に、これらの積層された無機繊維集合体が熱プレスされ結合材で結合された積層体で構成されていることを特徴とする真空断熱材としたことにある。

本発明によれば、資源の有効利用を図りつつ断熱性能に優れ且つ強度的に強い真空断熱材を得ることができる。

以下、本発明の複数の実施例について図を用いて説明する。本発明でいう冷蔵庫には、家庭用及び業務用の冷蔵・冷凍庫の他に、自動販売機、商品陳列棚、商品陳列ケース、保冷庫、クーラボックス、冷蔵・冷凍車等が含まれる。

本発明の第１実施例に係る冷蔵庫及び真空断熱材について図１から図７を用いて説明する。

本実施例の冷蔵庫の全体構成及びその製造方法に関して、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施例に係る冷蔵庫の斜視図、図２は図１の要部断面模式図である。

本実施例の冷蔵庫は、真空断熱材５０を有する断熱体を構成する断熱箱体２１と、真空断熱材を有する断熱体を構成する断熱扉とを備えて構成されている。断熱箱体２１は、金属製の外箱２２と、合成樹脂製の内箱２３と、外箱２２の内側に配設した複数の真空断熱材５０と、外箱２２と内箱２３との間に充填された発泡断熱材２４とからなっている。真空断熱材５０は外箱２２の内側の所定位置に密着してそれぞれ設置されている。具体的には、真空断熱材５０は、外箱２２の天井、左右側面、底面、背面の内側に密着して設置さ
れている。係る真空断熱材５０を用いた断熱箱体２１とすることによって、発泡断熱材２４単独で断熱体を構成する場合と比較して、熱漏洩量や消費電力量の少ない冷蔵庫を提供することができる。発泡断熱材２４は、例えば硬質ウレタンフォームが用いられる。

かかる冷蔵庫は、真空断熱材５０を外箱２２の内側に配設した後、外箱２２と内箱２３との間の空間に発泡断熱材を充填することにより製作される。

なお、断熱箱体２１には、前面を開口した複数の貯蔵室が形成されている。これらの貯蔵室は、上から冷凍室及び冷蔵室の順に区画形成され、庫内に配置された冷却器によりそれぞれに適した所定の低温度に冷却される。なお、断熱箱体２１の壁厚は、２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。

断熱扉は、図示していないが、各貯蔵室の前面開口を開閉するように設けられている。断熱扉は、断熱箱体２１と同様に、金属製の外箱と、合成樹脂製の内箱と、外箱の内側に配設した複数の真空断熱材と、外箱と内箱との間に充填された発泡断熱材とからなっている。この真空断熱材は、断熱箱体２１側の真空断熱材５０と同じ製造方法で製作される。

次に、本実施例の真空断熱パネル１の基本的な構成に関して、図２及び図３を参照しながら説明する。図３は図２に示す真空断熱パネル１の単独状態の断面模式図である。

真空断熱材５０は、コア材２と、吸着部材３と、コア材２及び吸着部材３を収納し且つガスバリヤ性フィルムからなる外被材１とを備えて構成されている。この真空断熱材５０は、コア材２と包装材で覆われた吸着部材３とを外被材１に収納した状態で、外被材１の内部を減圧し、外被材１の周縁部を熱融着して封止することにより作製されている。真空断熱材５０の形状は、特に限定されず、適用される箇所と作業性に応じて各種形状及び厚さのものが適用可能である。

コア材２は、廃コア材を用いたシート状の廃材無機繊維集合体６と、シート状の新材無機繊維集合体７とが積層され、これらの積層された無機繊維集合体６、７が熱プレスされて結合材で結合された積層体で構成されている。

外被材１の片側は、最外層であるナイロン層の内側にアルミニウム等の金属を蒸着した金属蒸着膜を介在させてガスバリヤ性を良好としたポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）やガスバリヤ性の良好なアルミニウム等の金属箔を有し、高密度ポリエチレン樹脂やポリアクリロニトリル樹脂等の熱溶着可能な内層フィルムとを一体にして構成されている。外被材１の反対側は、アルミニウム等の金属を蒸着した金属蒸着膜を介在させてガスバリヤ性を良好としたポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）を有し、更にその内側によりガスバリヤ性の良好なエチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム（ＥＶＯＨ）、高密度ポリエチレン樹脂及びポリアクリロニトリル樹脂等の熱溶着可能な内層フィルムを一体に構成している。以上の２種類のラミネートされたフィルムを最内層である高密度ポリエチレン樹脂やポリアクリロニトリル樹脂等の熱溶着層で溶着し、コア材を封止する袋もしくは容器として外被材１が成形されている。

次に、本実施例の真空断熱材５０の製造方法に関して、図４から図７を参照しながら説明する。図４は本実施例におけるコア素材からコア材２と端材４とを分離した状態を示す斜視図、図５は本実施例における端材４から廃材無機繊維集合体６を作製する工程を説明する図、図６は本実施例におけるコア素材２Ａの作製方法の説明図、図７は本実施例のコア材２及び吸着剤３を外被材１内に収納した状態の断面図である。

新材無機繊維集合体７を平均繊維径３〜４μｍのガラス短繊維材を集合してシート状に
作製する。この新材無機繊維集合体７は、廃コア材を用いることなく、新たな無機繊維集合体として作製される。

一方、その稜線が揃っていない等の理由で、先に作製したコア素材の端部を切断し、図４に示すように端材４を除去する。端材４を除去された部分がコア材２となる。端材４が除去されるコア素材は無機繊維集合体を積層して構成されているので、端材４も無機繊維集合体で構成されている。本実施例で用いられる端材４は、本実施例で製作されたコア素材２Ａ（図６（ｂ）参照）から切断されたものであるが、他の方法で製作された無機繊維集合体からなるコア素材から切断されたものであってもよい。

これらの端材４を図５（ａ）に示すように集めて粗粉砕機に投入し、この粗粉砕機により端材４を粗粉砕して図５（ｂ）に示す粉砕物５とする。この粉砕物５は、繊維長さがある程度残る状態に粗粉砕された粗粉砕繊維物であり、本実施例のコア材は後述するように新材無機繊維集合体７よりも平均繊維長の短い廃材無機繊維集合体６の層を有することとなる。
る。

これらの粉砕物５を熱プレスして図５（ｃ）に示すようにシート状の廃材無機繊維集合体６とする。即ち、粉砕物５は、所定の幅、厚さに揃えられ、必要に応じてホウ酸水溶液を適量含浸させて脱水して繊維がほぼ水平になるように圧縮加工が行なわれる。これによって、図５（ｄ）の拡大図に模式的に示すように廃材無機繊維集合体６の繊維６ａがほぼ水平に揃うので、廃材無機繊維集合体６の強度アップを図りつつ断熱性能を向上することができる。また、予めシート状の廃材無機繊維集合体６とすることにより、その取扱いが極めて容易になる。

次いで、廃材無機繊維集合体６と新材無機繊維集合体７とを図６（ａ）に示すようにして積層する。即ち、２枚の新材無機繊維集合体７の間に廃材無機繊維集合体６を挟むように積層する。なお、廃材無機繊維集合体６を複数枚用意して新材無機繊維集合体７の間に挟むようにしてもよく、廃材無機繊維集合体６の厚さを厚くする必要がある場合に、より一層の省資源を図る上で効果的である。本実施例では、廃材無機繊維集合体６を１層とし、その使用量割合はコア材全体の１／３になる量とし、同じく１／３ずつの量の新材無機繊維集合体７で廃材無機繊維集合体６を挟んでいる。廃材無機繊維集合体６及び新材無機繊維集合体７は何れもシート状であるので、その積層作業を容易に行なうことができる。

この積層体に結合材を含浸させて熱プレスすることによりこの積層体を結合材を介して結合すると共に所定の厚さに圧縮してコア素材２Ａを作製する。具体的には、結合材として無機系或いは天然有機系結合材の水溶液を用い、これを積層体全体に適量含浸させ、熱プレスによって結合材中の水分を除去して積層体を構成する無機繊維を結合材を介して結合し、コア素材２Ａを作製する。廃材無機繊維集合体６は予めシート状に形成されているため、このコア素材２Ａの強度は、新材無機繊維集合体７間に粉砕物を単に介在させたものと比較して、廃材無機繊維集合体６の量を多くしても強いものとすることができる。

次いで、コア素材２Ａから端材４を図４と同様な方法で除去し、コア材２を製作する。次いで、このコア材２を図７に示すように吸着剤３と共に外被材１内に収納し、真空包装機を用いて２．０Ｐａ以下に一定時間保持した後、封止することにより図３に示すように真空断熱材５０を作製する。

このようにして作製された真空断熱材は、外被材１の表面平滑性が従来の新材無機繊維集合体のみによる真空断熱材と同等なレベルであることが確認できた。また、この真空断熱材の熱伝導率を英弘精機社製熱伝導率測定機オートλＨＣ−０７１で測定したところ、
初期値で２．８ｍＷ／ｍ・Ｋという低い値が得られた。

本実施例によれば、資源の有効利用を図りつつ断熱性能に優れ且つ強度的に強い真空断熱材を用いた冷蔵庫並びに真空断熱材及びその製造方法を得ることができる。

次に、本発明の第２実施例について図８及び図９を用いて説明する。図８は本発明の第２実施例におけるコア素材から端材を分割した状態の斜視図、図９は第２実施例におけるコア素材の作製方法を説明する斜視図である。この第２実施例は、以下に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。

第２実施例では、図８に示すように、コア素材から分離された端材４を上下２つにさらに分離して分離端材４ａとする。この分離端材４ａを平面上に水平方向に隙間が無いように複数並べて１層目の端材集合体４ｂをつくり、該端材集合体４ｂの上に端材同士の合わせ目或いは合わせ目に生じた隙間を塞ぐように別の端材４ａを１層目の端材とほぼ平行になるように重ねて２層目の端材集合体４ｃをつくる。４ｂ、４ｃ等の端材集合体はコア材の強度を形成する意味から２層以上になるように積層することが好ましい。

更に、２層に積層した端材集合体４ｄを新材無機繊維集合体７で挟み、この積層体を熱プレスで加熱圧縮して水分を除去しコア素材２Ａを作製する。ここで使用した新材無機繊維集合体７は通常使用目付量の半分の量にしたものを使用した。このコア素材２Ａを図８に示すように、コア材２と端材４とに分離する。

この製法により得られたコア材２は、ハンドリング強度としては問題ない程度の強度を有し、十分に量産適用可能なレベルが得られた。また、この第２実施例によれば、端材４を２つに分離して並べるのみで端材集合体４ｄを容易に作ることができる。

このコア材２を吸着剤３と共にガスバリヤ性の外被材１で構成された袋に挿入し、真空包装機を用いて２．０Ｐａ以下に一定時間保持した後に封止して得られた真空断熱材は、外皮材１の表面に端材６ａ同士の合わせ目が若干線状に現れるが、表面平滑性に従来の製法による真空断熱材と大差ないものとなった。この真空断熱材の熱伝導率を英弘精機社製熱伝導率測定機オートλＨＣ−０７１で測定したところ、初期値で２．４ｍＷ／ｍ・Ｋという低い値が得られた。

次に、本発明の第３実施例について図１０を用いて説明する。図１０は本発明の第３実施例におけるコア素材の作製工程を説明する斜視図である。この第３実施例は、以下に述べる点で第２実施例と相違するものであり、その他の点については第２実施例と基本的には同一である。

この第３実施例では、分離端材４ａを平面上に水平方向に隙間が無いように複数並べて１層目の端材集合体４ｂをつくり、端材集合体４ｂの上に同様な端材集合体４ｃを、端材集合体４ｂとは平行にならないように水平方向に回転させた状態、好ましくは９０°の向きでお互いの端材同士の合わせ目或いは合わせ目に生じた隙間を塞ぐように重ね合わせる。コア材の強度を形成する意味から端材集合体４ｂ、４ｃは井桁状に２層以上になるように積層することが好ましい。この第３実施例では、１層目の端材集合体４ｂと２層目の端材集合体４ｃが概略９０°になる略井桁状に積層し、新材無機繊維集合体７で挟み、この積層体を熱プレスで加熱圧縮して水分を除去しコア素材２Ａを作製する。ここで使用した新材無機繊維集合体７は通常使用目付量の半分の量にしたものを使用した。このコア素材２Ａを第２実施例と同様にコア材２と端材４とに分離する。

この製法により得られたコア材２は、ハンドリング強度としては第２実施例より強い強度を有する。

このコア材９を吸着剤３と共にガスバリヤ性の外被材１で構成された袋に挿入し、真空包装機を用いて２．０Ｐａ以下に一定時間保持した後封止して得られた真空断熱材は、実施例１と同様に、外皮材１の表面に端材４ａ同士の合わせ目が若干線状に現れるが、表面平滑性は従来の製法による真空断熱材と大差ないものとなった。この真空断熱材の熱伝導率を英弘精機社製熱伝導率測定機オートλＨＣ−０７１で測定したところ、初期値で２．２ｍＷ／ｍ・Ｋという低い値が得られた。

本発明の第１実施例に係る冷蔵庫の斜視図である。 図１の要部断面模式図である。 図２に示す真空断熱パネルの単独状態の断面模式図である。 第１実施例におけるコア素材からコア材と端材とを分離した状態を示す斜視図である。 第１実施例における端材から廃材無機繊維集合体を作製する工程を説明する図である。 第１実施例におけるコア素材の作製方法の説明図である。 第１実施例のコア材２及び吸着剤３を外被材１内に収納した状態の断面図である。 本発明の第２実施例に係る冷蔵庫の製造方法におけるコア素材から端材を分割した状態の斜視図である。 第２実施例におけるコア素材の作製方法を説明する斜視図である。 本発明の第３実施例におけるコア素材の作製工程を説明する斜視図である。

符号の説明

１…外被材、２…コア材、２Ａ…コア素材、３…吸着剤、４…端材、４ａ…分割端材、４ｂ、４ｃ、４ｄ…端材集合体、５…粉砕物、６…廃材無機繊維集合体、６ａ…繊維、７…新材無機繊維集合体、２１…断熱箱体、２２…外箱、２３…内箱、５０…真空断熱材。

Claims (3)

1. 外被材内にコア材を収納して減圧封止した真空断熱材において、
   前記コア材は、
   複数のシート状の新材無機繊維集合体の間に、無機繊維集合体からなる廃コア材を粉砕した粉砕物が結合材と共に熱プレスされて繊維の方向が揃えられ且つシート状にされた廃材無機繊維集合体を挟持して積層されていると共に、
   これらの積層された無機繊維集合体が熱プレスされ結合材で結合された積層体で構成されている
   ことを特徴とする真空断熱材。
2. 外被材内にコア材を収納して減圧封止した真空断熱材において、
   前記コア材は、
   複数枚のシート状新材無機繊維集合体と、コア材から切断された短冊状の廃材を前記複数枚のシート状新材無機繊維集合体の間に平面状に並べた廃材無機繊維集合体とが積層されていると共に、
   これらの積層された無機繊維集合体が熱プレスされ結合材で結合された積層体で構成されている
   ことを特徴とする真空断熱材。
3. 請求項２に記載された真空断熱材において、廃材無機繊維集合体は、少なくとも上下２層に重ねられると共に、上下の層で短冊状の廃材の延びる方向を交差させて設置されたものであることを特徴とする真空断熱材。

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