JP5517150B2 - 真空断熱パネル用包装材及び真空断熱パネル - Google Patents

Description

この発明は、主として冷蔵庫や電気ポットなどの断熱材として用いられる真空断熱パネルに用いられる高バリヤ性包装材及びこの包装材でコア材を包装した真空断熱パネルに関する。

従来からグラスウールや発泡合成樹脂などの断熱材は、家電製品の断熱材として広く用いられてきたが、近年省エネルギの要請が高まり、さらに高性能の断熱材が求められ、その要請に答えるものとして真空断熱パネルが注目されている。

この真空断熱パネルは、一般にパーライト粉末などの無機質粉体から成る無機質多孔性成型体、発泡合成樹脂から成る有機多孔性成型体、グラスファイバやセラミックファイバなどの繊維質等をコア材として、これをバリヤ性の高いフィルムまたはシートから成る包装材で形成された袋体（容器）に装填し、袋体内を真空引きした後、袋体を密封した構造になっている。そして袋体内部の真空度を高め、かつ維持するために、前記バリヤ性の高い包装材としてアルミニウム箔のような金属箔の積層体を用いることが多く、袋体を形成したとき、袋体の周縁部に包装材を重ね合せたヒートシール部が形成される。ところが金属箔は極めて熱伝導性が高いため、このような合せ目（マージン）を通じて袋体の表面側（一面側）と裏面側（他面側）に熱伝導が起こる。例えば冷蔵庫の壁面に真空断熱パネルを装填した場合、冷蔵庫壁面の外面は外気、壁面の内面は庫内の冷気にさらされる。従って真空断熱パネルの一面は外気の影響で比較的高い温度にさらされ、他面は庫内の冷気の影響で比較的低い温度にさらされることになる。しかるに上述のように真空断熱パネルの表面と裏面（一面と他面）が側面に位置する合せ目（マージン）を介して熱伝導が生じるため、断熱性が大きく阻害される問題が生じる。

そのため、特許文献１、２に開示されているように、包装材の前記合せ目または側面の金属箔を取り除いて断熱帯を形成することが提案されている。しかしながら、バリヤ性を高めるために比較的厚みの大きい金属箔を用いるのが普通であり、この金属箔を除去した断熱帯の部分は包装材が脆弱になる恐れがあり、このような包装材で包装した断熱パネルを冷蔵庫などに装着する場合、断熱パネルの側端面を支持するのが一般的であり、また側端面に荷重がかかり易いため、脆弱な断熱帯の部分が破損する恐れがある。

また、包装材の重ね合せ目（マージン）や側端面は巾が狭いため、充分な巾の断熱帯を設けることができず、さらに自由なパターンで断熱帯を形成することができない問題もある。

また上記の真空断熱パネルの一つの問題は、コア材が包装袋に斜めに傾いた状態で包装されると、側端面から直接他面側の包装材に熱が伝わり、断熱帯が役に立たなくなることである。

そこで、特許文献３には、側端面の金属薄膜を全部取り除いた真空断熱パネルが開示されているが、これでは側端面でバリヤ性、断熱性が低下し、パネル全体としての断熱性能が著しく低下する。

これらの真空断熱パネルに用いる包装材の共通した問題は、真空断熱パネルのサイズが異なるごとに包装材の断熱帯の位置が異なるため、包装材を代えなければならないことである。そこで、特許文献４には、収納材（包装材）の金属層に格子状の切断線を形成することが提案されている。しかしながらこの技術も前述のものよりもさらに切断線（断熱帯）が多くなるだけであって、袋体を形成したときの接合部となる合せ目を脆弱化するばかりかバリヤ性も阻害する問題が生じる。

そのほか、特許文献５には、袋体の合せ目（接合部分）にスペーサを介在させる技術が記載されているが、包装材の端面が接触すると熱橋を形成してしまうため、スペーサには一定以上の厚みが要求され、部材が増えるばかりでなくこれを合せ目の全周に設ける必要があって製造上面倒である。

実開昭６０−１４２９２８号公報 特開昭６０−２５６７００号公報 特開平５−２７２８６４号公報 特開２００６−７０９５１号公報 特開平１０−１８５４１７号公報

そこでこの発明の課題は、真空断熱パネルの袋体の合せ目を脆弱化することなく包装材に自由なパターンで断熱帯を形成し、かつコア材に対する包装材の自由度を大きくすることである。

上記の課題を解決するため、この発明は、アルミニウム箔の一面に基材フィルム、他面に表面保護フィルムを設け、前記アルミニウム箔の一部を帯状に除去した断熱帯を形成した積層体より成る真空断熱パネル用包装材において、前記断熱帯は連続した規則的波形、規則的な円形、楕円形、多角形のいずれかの曲線を画くように形成され、前記包装材によって袋体を形成するために袋体周縁部に設けられるヒートシール部よりも内側でかつ全体としてループ状に連続するように形成したのである。前記断熱帯は、包装材によって真空包装されるコア材の一面と側端面との角部であるエッヂラインよりも断熱帯が所定距離だけ内側に位置するようにしておくのが好ましい。

前記断熱帯の巾は０．０５ｍｍ〜１００ｍｍが好ましい。

上述のような包装材を用いて袋体を形成し、コア材を真空包装して真空断熱パネルを形成する。その際、前記断熱帯がコア材の角部のエッヂラインをまたがって位置するようにするのがよい。

この発明によれば、以上のように、断熱帯を包装材のヒートシール部より内側、好ましくはコア材のエッヂラインよりも内側に配置することによって、取り扱い時や取り付けの際に負荷のかかる側端面にアルミニウム箔が除去された脆弱部が存在せず強度の優れた真空断熱パネルが得られる。

また、断熱帯の線形状を適当に選択すれば、真空包装するコア材の位置が多少ずれても包装の際に突条や皺が生じることがなく強度も低下することがない。従って単一の包装材で異なるサイズのコア材を包装する数種類の袋体を形成することも可能となる。

この発明の包装材の一例を示す断面図 この発明の包装材の他の例を示す断面図 包装材のアルミニウム箔の一例を示す平面図 包装材のアルミニウム箔の他の例を示す平面図 包装材のアルミニウム箔の別の例を示す平面図 包装材のアルミニウム箔のさらに別の例を示す平面図 真空断熱パネルの一部拡大断面図 アルミニウム箔に設けた断熱帯の種々の例を示す模式図 真空断熱パネルの一部拡大斜視図

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。真空断熱パネル用包装材は、アルミニウム箔（以下アルミニウム合金箔を含む）を介在させた積層構造であればいずれでもよいが、例えば図１に示すように、バリア層としてのアルミニウム箔１０の一面に基材フィルム１１、他面に表面保護フィルム１２を積層し、基材フィルム１１の外面にヒートシール層１３を設けた包装材１があげられる。その他、図２に示すように、アルミニウム箔１０と表面保護フィルム１２との間に金属またはセラミック蒸着層１４ａを設けた蒸着フィルム１４を挿入した包装材１でもよい。また、フィルム１１、１２は、単層に限らず共押出しやラミネーションによる複合フィルムであってもよい。これらのフィルムや層の積層方法は、ドライラミネーション、ウェットラミネーション、塗工など公知の手段を採用することができる。

上記フィルム１１、１２、１４の材料は、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂フィルムが用いられる。またヒートシール層１３としても同様の材料が用いられるが、ポリエチレン、中でも高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が好ましい。

図３に示すように、前記包装材１のバリア層であるアルミニウム箔１０には、アルミニウム箔１０を線状または帯状に除去した断熱帯１０ａが設けられている。この断熱帯１０ａは、前記基材フィルム１２にアルミニウム箔１０を積層した後、アルミニウム箔１０を常法に従ってエッチングし、アルミニウム箔を線状または帯状に除去したものである。断熱帯１０ａの巾Ｗは、０．０５ｍｍ〜１００ｍｍ程度が好ましい。この巾Ｗは主として真空断熱パネルの大きさに依存する。

上記断熱帯１０ａは、図３に示すように、全体として連続した一つのループ（連続環）を形成している。そして、包装材１によって真空断熱パネルのコア材を包装する袋体を形成するためのヒートシール部に対応する部分１０ｃ（以下マージン１０ｃという）よりも所定距離だけ（後述する）内側になるように断熱帯１０ａを形成する。

前記断熱帯１０ａの全体形状は、通常長方形または正方形のアルミニウム箔１０とほぼ相似形であるが、図４に示すように、二重のループを形成するように設けてもよい。勿論二重以上でもよい。また、図５に示すように、断熱帯１０ａが二個の独立したループを形成するように設けてもよい。この場合も鎖線で示すようにループを二重にすることができる。さらに、図６に示すように、三個の独立したループを設けることができる。図５、図６に示すような断熱帯１０ａを設けた場合、例えば冷凍室と冷蔵室が分けられた冷蔵庫の真空断熱パネルに用いると、バリア層（アルミニウム箔１０）による冷蔵室から冷凍室への伝熱を遮断することができる。なお、断熱帯１０ａのコーナ部は、図示のようにアール状にしておくのが好ましく、それ以外の部分はほぼ直線状になっている。

上述のようにして断熱帯１０ａを設けたアルミニウム箔１０を用いて包装材１を形成し、この包装材１を２枚重ね合せ、前記したマージン１０ｃに対応する部分を三方シールし一方を開口として残し、この開口から長方形板状コア材を挿入し、真空引きした後開口をさらにヒートシールして真空断熱パネルを形成する。出来上った真空断熱パネルを図７に示す。図示のように、コア材２０の一面２１ａ、他面２１ｂ及び側面（端面）２１ｃに包装材１は真空引きによって密着している。そして断熱帯１０ａを、マージン１０ｃ（ヒートシール部）から所定距離、即ちコア材２０の一面２１ａまたは他面２１ｂの側端面２１ｃから距離Ｗ₁だけ離れた個所に位置するように予め設けておくことによって、図から明らかなように、板状真空断熱パネルのコア材２０の一面２１ａを被覆するアルミニウム箔１０と他面２１ｂを被覆するアルミニウム箔１０は完全に熱的に断絶する。そして包装材１は真空引きの際にぴったりとコア材２０の一面（表面）２１ａと他面（裏面）２１ｂに吸着されて密着し、隙間の生じ易い側面（端面）２１及びマージン１０ｃの部位には、アルミニウム箔１０の除去された部分がないため、取り扱い時や取り付け時に負荷のかかり易い袋体の側面（端面）部を損傷することがない。なお距離Ｗ₁は、５ｍｍ〜１００ｍｍ程度であり、主として真空断熱パネルの大きさに依存して定められる。

前記断熱帯１０ａの各辺はほぼ直線状に形成されていたが、図８に示すように規則的な曲線を画くように形成することができる。図８（ａ）は規則的な波形状断熱帯１０ｂを示す。波形の振巾及びサイクル長さは適宜選択可能であるが、例えば振巾１０ｍｍ〜１００ｍｍ、長さも同様に１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度がよい。勿論断熱帯１０ｂの巾は断熱帯１０ａと同様０．０５ｍｍ〜１００ｍｍで全体として図３乃至図６に示すような長方形または正方形のループを形成し、マージン１０ｃの内側に設けられている。また波形は、図示のような滑らかな曲線に限らず、三角形、四角形等の多角形でもよい。図８（ｂ）（ｃ）に示すように、一方にのみ突出する規則的な波形であってもよい。波形の高さ及び巾は１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度である。図８（ｄ）に示すように、円形または楕円形を連続させて断熱帯１０ｂを形成してもよい。この場合隣接するものと鎖状に連結してもよく、また円形に代えて多角形を用いることもできる。これらの最大径は１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度である。なお、ここで規則的とは、隣接する例えば波形状が同一のものに限らず、大波形から次第に小波形になり、次いでまた大波形から小波形に変化するような循環的な規則性も含む。

上記のような断熱帯１０ｂを採用した場合次のような利点がある。先に示した図３乃至図６に示す断熱帯１０ａの場合、図７に示すように包装材１によって形成した袋体でコア材２０を包装する際、コア材２０が袋体内の正常な位置に装填されず、断熱帯１０ａとコア材２０の他面２１ｂ（一面２１ａでもよい）と側面（端面）２１ｃとの角部（エッヂライン）２１ｄに近接するか或は交わるようなことが生じる。このような状態で真空引きされると、包装材１がコア材２０に吸着されてエッヂライン２１ｄに沿って折れ曲る前に、先に断熱帯１０ａに沿って包装材１が折れ曲り、包装材１に突条ができたり皺が生じる場合がある。

一方、図８に示すような断熱帯１０ｂを採用すると、コア材２０のエッヂライン２１ｄに近接したり交差しても断熱帯１０ｂに沿って折れ曲ることはない。これを利用すると、断熱帯１０ｂに、図７のようなエッヂライン２１ｄより内側の位置から、図９のようにエッヂライン２１ｄにまたがる（重なる）位置までの自由度を持たせることができる。即ち同じサイズの断熱帯１０ｂを有する包装材１で予め数種類のサイズの袋体を作成し用意しておくことによって、外周長（一面２１ａ＋他面２１ｂ＋両側面２１ｃの合計長さ）の異なる数種類のコア材２０を包装することができる。例えば図９に示すように、断熱帯１０ｂがエッヂライン２１ｄをまたがって形成されていても何ら支障なく、真空包装時に包装材１に突条や皺が生じることもない。このとき断熱帯１０ｂの一部がコア材２０の側面（端面）２１ｃに位置する個所においても、アルミニウム箔１０は表面側と連続しておりかつ側面２１ｃにおける除去部分が少ないため、包装材１を脆弱化することはほとんどない。

１ 包装材
１０ アルミニウム箔
１０ａ、１０ｂ 断熱帯
１０ｃ マージン
１１ 基材フィルム
１２ 表面保護フィルム
１３ ヒートシール層
１４ 蒸着フィルム
１４ａ 蒸着層
２０ コア材
２１ａ コア材の一面
２１ｂ コア材の他面
２１ｃ コア材の側面（端面）
Ｗ 断熱帯の巾
Ｗ₁ 断熱帯のコア材のエッヂからの距離

Claims (5)

1. アルミニウム箔の一面に基材フィルム、他面に表面保護フィルムを設け、前記アルミニウム箔の一部を帯状に除去した断熱帯を形成した積層体より成る包装材において、前記断熱帯は連続した規則的波形、規則的な円形、楕円形、多角形のいずれかの曲線を画くように形成され、前記包装材によって袋体を形成するために袋体周縁部に設けられるヒートシール部よりも内側でかつ全体としてループ状に連続するように形成されたことを特徴とする真空断熱パネル用包装材。
2. 前記断熱帯が、包装材によって真空包装されるコア材の一面と側端面との角部であるエッヂラインよりも内側に位置するようにした請求項１に記載の真空断熱パネル用包装材。
3. 前記断熱帯の巾が０．０５ｍｍ〜１００ｍｍである請求項１または２に記載の真空断熱パネル用包装材。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の真空断熱パネル用包装材を用いてコア材を真空包装した真空断熱パネル。
5. 請求項１に記載の真空断熱パネル用包装材を用いてコア材を真空包装した真空断熱パネルにおいて、前記断熱帯が、コア材の一面と側端面との角部であるエッヂラインにまたがって位置することを特徴とする真空断熱パネル。

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