JP2014077478A - 真空断熱材、およびこの真空断熱材を備えた断熱箱 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱性能を維持したまま、外包材に傷が付くのを防止できるようにする。
【解決手段】ガスバリア性の外包材２の内部に無機繊維で構成される芯材３を収容し、芯材３と外包材２との間に有機繊維の不織布４を設け、外包材２を減圧状態にして封止する。有機繊維の不織布４によって、芯材３が外包材２に傷を付けるのを防止する。また、有機繊維の不織布４によって空隙を確保し、熱伝導率の悪化を防止し、断熱性能を維持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空断熱材およびこの真空断熱材を備えた断熱箱に係り、特に、冷熱機器へ使用して好適な真空断熱材、およびこの真空断熱材を備えた断熱箱に関する。

従来、断熱材としてウレタンが用いられているが、近年は、ウレタンよりも断熱性能が優れた真空断熱材がウレタンと併用して使用されるようになっている。かかる真空断熱材は、冷蔵庫の他に、保温庫、車両空調機、給湯器などの冷熱機器にも用いられている。

真空断熱材とは、ガスバリア性（空気遮断性）のアルミ箔でできた外包材の中に、粉末、発泡体、繊維体などを芯材として挿入し、内部が数Ｐａの真空度に保たれているものである。

冷蔵庫等の断熱箱の断熱材として用いられている従来の真空断熱材としては、芯材に無機繊維を用いた内包材を減圧状態で外包材に収容したものがある。また、従来の真空断熱材としては、芯材と外包材の間に有機コーティング層やフィルム層を設けて、芯材が外包材に傷を付けるのを有機コーティング層やフィルム層によって防止するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１０６３０６号公報（要約、図３）

しかしながら、芯材が外包材に傷を付けるのを有機コーティング層やフィルム層によって防止するようにしたものにあっては、コーティング層やフィルム層の存在によって空隙がなくなり、熱伝導率が悪化するという難点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、断熱性能を維持したまま、外包材に傷が付くのを防止できるようにすることを目的とする。

本発明に係る真空断熱材は、ガスバリア性の外包材の内部に無機繊維で構成される芯材を収容し内部を減圧状態にして封止した真空断熱材であって、芯材と外包材との間に有機繊維の不織布を設けたものである。

本発明によれば、芯材と外包材との間に設けた有機繊維の不織布によって、芯材が外包材に傷を付けるのを防止することができる。また、有機繊維の不織布によって空隙を確保できるので、熱伝導率の悪化を防止でき、断熱性能を維持することができる。

実施形態１に係る真空断熱材の分解斜視図である。 実施形態１に係る真空断熱材の芯材の周りに有機繊維の不織布を配置した状態を示す斜視図である。 実施形態２に係る断熱箱（冷蔵庫）を模式的に示す断面図である。

実施形態１．
図１は実施形態１に係る真空断熱材の分解斜視図である。図２は実施形態１に係る真空断熱材の芯材の周りに有機繊維の不織布を配置した状態を示す斜視図である。
実施形態１に係る真空断熱材１は、図１及び図２のように空気遮断性を有するガスバリア性の外包材２と、外包材２に封入された無機繊維の芯材３と、芯材３と外包材２との間、つまり芯材３の周りに設けた有機繊維の不織布４とを有している。外包材２の内部は１Ｐａ〜３Ｐａに減圧されている。

真空断熱材１の外包材２は、延伸ナイロン（厚さ２５μｍ）、アルミ蒸着ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）（厚さ１２μｍ）、アルミ蒸着ＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール樹脂）（厚さ１２μｍ）、低密度直鎖状ポリエチレン（厚さ５０μｍ）で構成されたガスバリア性のあるプラスチックラミネートフィルムで構成されている。

外包材２に封入された無機繊維の芯材３は、平均繊維径４μｍの乾式ガラスで構成されている。

芯材３の周りに設けた有機繊維の不織布４は、スパンボンド法によって連続した繊維に形成されたポリエチレンテレフタレート繊維（目付１７．５（ｇ／ｍ^２）、平均繊維径１３μｍ）で構成され、芯材３の両側に１枚ずつ配置されている。これら有機繊維の不織布４は、いずれもサイズを２８０×３５５ｍｍとし、外包材２の真空引き時に、芯材３を包み込めるようにした。なお、有機繊維の不織布４の材料としては、他の有機繊維、例えばポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ乳酸繊維でもよい。

以上の構成を有する真空断熱材１は、次の工程によって製作される。先ず、外包材２は、４辺のうち３辺をシール包装機によってヒートシールする。次いで、袋である外包材２には、乾燥させた芯材３を挿入する。次に、芯材３の周り、つまり芯材３と外包材２との間には、有機繊維の不織布４を挿入し、不織布４にて芯材３を挟み、真空引き後、残りの１辺をシールする。なお、有機繊維の不織布４を袋状にしてガラス芯材を入れたり、有機繊維の不織布４でガラス芯材を包んだりしてもよい。

このようにして製作された真空断熱材１は、熱伝導率が、０．００２１（Ｗ／ｍＫ）であった。この真空断熱材１の熱伝導率は、英弘精機社製ＨＣ０７／３０４を使用し、真空断熱材１の作製翌日に測定したものである。また、この真空断熱材１は、芯材３の周りに設けた有機繊維の不織布４によって、芯材が外包材に傷を付けるのを防止することができた。

比較例１．
比較例１として、平均繊維径４μｍの乾式ガラスを芯材として用い、実施形態１と同様に真空断熱材を作製し、熱伝導率を測定した。この比較例１では、芯材と外包材との間になにも設けていない。
この比較例１の真空断熱材は、熱伝導率が０．００２１（Ｗ／ｍＫ）であり、実施形態１の真空断熱材１のものと同等の熱伝導率であったが、芯材が外包材に傷を付けるのを防止できず、実施形態１の真空断熱材１のものと比較して信頼性に劣るものであった。

比較例２．
比較例２として、表面に有機材層をコーティングした平均繊維径４μｍの乾式ガラスを芯材として用い、実施形態１と同様に真空断熱材を作製し、熱伝導率を測定した。この比較例２では、コーティング剤として、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）の０．１％水溶液を使用した。
この比較例２の真空断熱材は、芯材が外包材に傷を付けるのを、芯材表面のコーティング層によって防止できるが、熱伝導率が０．００２２（Ｗ／ｍＫ）であり、実施形態１の真空断熱材１のものと比較して熱伝導率の点で劣るものであった。

比較例３．
比較例３として、平均繊維径４μｍの乾式ガラスを芯材として用い、また芯材の両側に厚み３０μｍのＬＬ-ＤＰＥ（linear low-density polyethylene）フィルムを配置し、実施形態１と同様に真空断熱材を作製し、熱伝導率を測定した。
この比較例３の真空断熱材は、芯材が外包材に傷を付けるのを芯材の両側に配置したＬＬ-ＤＰＥフィルムによって防止できるが、熱伝導率が０．００２２（Ｗ／ｍＫ）であり、実施形態１の真空断熱材１のものと比較して熱伝導率の点で劣るものであった。

以上をふまえ、実施形態１の真空断熱材１は、断熱性能と外包材２の破袋防止の両方の点でみて性能的に一番優れることが分かった。これは、芯材３の周りに設けた有機繊維の不織布４によって芯材３が外包材２に傷を付けるのを防止することができることと、有機繊維の不織布４によって空隙を確保でき、熱伝導率の悪化を防止できたためと思われる。

また、実施形態１の真空断熱材１は、不織布４を構成する有機繊維の材料として、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸繊維などを用いている。これらの有機繊維は、もともと熱伝導率が低いので、断熱性能を向上させることができる。さらに、ポリ乳酸の場合は、生分解性があるので、製品の使用後に解体、分別された繊維を埋め立て処理することもできる。

また、実施形態１の真空断熱材１は、不織布４を構成する有機繊維が、連続した繊維であるため、不織布４の作成が容易である。

また、有機繊維は、無機繊維に比べ引張弾性率が低く、可撓性に優れる。実施形態１の真空断熱材１は、無機繊維の芯材３の周りに有機繊維の不織布４を設けているので、折り曲げて使用する必要がある場合に、加工性が良く、有利である。

実施形態２．
図３は実施形態２に係る断熱箱（本実施形態では冷蔵庫を示す）を模式的に示す正面視の断面図である。なお、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図３において、断熱箱である冷蔵庫１００は、外箱９と、外箱９の内部に配置された内箱１０と、外箱９と内箱１０との間に配置された真空断熱材１およびポリウレタンフォーム（断熱材）１１と、内箱１０内に冷熱を供給する冷凍ユニット（図示しない）とを備えている。なお、外箱９および内箱１０は、共通する面にそれぞれ開口部が形成され、当該開口部に開閉扉（図示せず）が設置されており、内箱１０の内部温度は温度調整手段により調整される。

実施形態２の断熱箱である冷蔵庫１００において、真空断熱材１の外包材２はアルミ蒸着層を含んでいるため、このアルミ蒸着層を通って熱が回り込むヒートブリッジが生じるおそれがある。このヒートブリッジの影響を抑制するため、真空断熱材１は樹脂成形品であるスペーサ８を用いて、外箱９の塗装鋼板から離して配設されている。なお、スペーサ８には、後工程で断熱壁内に注入されるポリウレタンフォーム１１にボイドが残らないように、流動を阻害しないための孔が、設けられている。

すなわち、冷蔵庫１００は、真空断熱材１、スペーサ８およびポリウレタンフォーム１１によって形成された断熱壁１２を有している。なお、断熱壁１２が配置される範囲は、限定されるものではなく、天井壁１３と底壁１４を含む外箱９と内箱１０との間に形成される隙間の全範囲であっても一部であってもよく、また、開閉扉の内部に配置されてもよい。

なお、以上は、断熱箱が冷蔵庫１００である場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、保温庫、車両空調機、給湯器などの冷熱機器あるいは温熱機器、さらには、所定の形状を具備する箱に替えて、変形自在な外袋および内袋を具備する断熱袋（断熱容器）であってもよい。

１ 真空断熱材、２ 外包材、３ 芯材、４ 有機繊維の不織布、８ スペーサ、９ 外箱、１０ 内箱、１１ ポリウレタンフォーム（断熱材）、１２ 断熱壁、１３ 天井壁、１４ 底壁、１００ 冷蔵庫（断熱箱）。

Claims (11)

1. ガスバリア性を有する外包材の内部に無機繊維で構成される芯材を収容し内部を減圧状態にして封止した真空断熱材であって、
   前記芯材と外包材との間に有機繊維の不織布を設けたことを特徴とする真空断熱材。
2. 前記有機繊維の不織布で前記芯材を挟んだことを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。
3. 前記有機繊維の不織布を袋状にして前記芯材を入れたことを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。
4. 前記有機繊維の不織布で前記芯材を包んだことを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。
5. 前記有機繊維の不織布の材料が、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸繊維のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の真空断熱材。
6. 前記有機繊維が、連続した繊維であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の真空断熱材。
7. 可撓性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の真空断熱材。
8. 外箱と、前記外箱の内部に配置された内箱とを備え、前記外箱と前記内箱との間に請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の真空断熱材を配置したことを特徴とする断熱箱。
9. 前記外箱と前記真空断熱材との間、および前記内箱と前記真空断熱材との間の両方またはいずれか一方に、断熱材が充填されていることを特徴とする請求項８記載の断熱箱。
10. 前記外箱と前記真空断熱材との間にスペーサを配設したことを特徴とする請求項８又は請求項９記載の断熱箱。
11. 前記内箱の内部の温度を調整する温度調整手段を具備することを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の断熱箱。

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