(57)【要約】【課題】剛性が高く、取り扱い性、断熱性能及びリサイクル性に優れた真空断熱パネル及びこれを備えた断熱箱体を提供する。【解決手段】ガスバリア性の外包材１０内に芯材２を収容して密封し、外包材１０内を減圧状態にした真空断熱パネル１であって、芯材２を、厚み方向に凹凸部を有する有機繊維体３で構成し、又はこの有機繊維体３を積層して構成した。  また、断熱箱体の外箱と内箱との間に上記の真空断熱パネル１を配設した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスバリア性の外包材内に芯材を収容して密封し、該外包材内を減圧状態にした真空断熱パネルであって、
前記芯材を、厚み方向に凹凸部を有する有機繊維体で構成したことを特徴とする真空断熱パネル。
【請求項２】
ガスバリア性の外包材内に芯材を収容して密封し、該外包材内を減圧状態にした真空断熱パネルであって、
前記芯材を、厚み方向に凹凸部を有するシート状の複数の有機繊維体を積層して構成したことを特徴とする真空断熱パネル。
【請求項３】
前記芯材を構成する有機繊維体を、凹凸部によって形成された空間部を介して積層し、又は前記有機繊維体を凹凸部を交差するように積層したことを特徴とする請求項２記載の真空断熱パネル。
【請求項４】
前記芯材を構成する有機繊維体の凹凸部が、波形形状、三角形形状又は台形形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空断熱パネル。
【請求項５】
前記芯材を構成する有機繊維体の凹凸部を、縫製、接着剤による接着、熱融着又は熱加工によって形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の真空断熱パネル。
【請求項６】
前記芯材を構成する有機繊維体の凹凸部の高さが、真空断熱パネルの内部圧力における気体の平均自由行程以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の真空断熱パネル。
【請求項７】
前記芯材を構成する有機繊維体は、有機繊維による不織布を素材としたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の真空断熱パネル。
【請求項８】
外箱と、該外箱の内側に空間部を介して配置された内箱とを有し、前記空間部の一部又は全域にわたり請求項１〜７のいずれかの真空断熱パネルを配設したことを特徴とする断熱箱体。
【請求項９】
前記外箱と内箱との間に形成された空間部の一部に前記真空断熱パネルを配設し、残りの空間部に充填材を充填したことを特徴とする請求項８記載の断熱箱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱パネル及びこれを備えた断熱箱体に係り、特に、冷熱機器に適用して好適な真空断熱パネル及び断熱箱体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、断熱材として一般にウレタンが用いられていたが、昨今、ウレタンよりも断熱性能が優れた真空断熱パネルが、ウレタンと併用して使用されるようになった。このような真空断熱パネルは、冷蔵庫の他に、保温庫、車輌空調機、給湯器などの冷熱機器にも使用されている。
【０００３】
真空断熱パネルは、ガスバリア性（空気遮断性と同じ）のアルミニウム箔からなる外包材の中に、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。
このような真空断熱パネルの断熱性能が低下する原因の一つとして、外部から侵入する空気・水の他に、芯材から発生するアウトガス、芯材そのものに存在する水分があるが、これらを吸着するために、外包材の中に吸着剤が挿入されている。
【０００４】
真空断熱パネルの芯材として、シリカなどの粉末、ウレタンなどの発泡体、ガラスなどの繊維体などがあるが、現状では断熱性の最も優れた繊維体が主流になっている。
繊維体には、大別して無機繊維と有機繊維の２種類があり、無機繊維には、ガラス繊維、炭素繊維などがある（例えば、特許文献１，８参照）。また有機繊維には、ポリプロピレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、ＬＣＰ（液晶ポリマー）繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、セルローズ繊維などがある（例えば、特許文献２，７参照）。
【０００５】
また、繊維体の形状（形態）には、綿状のもの、シートを積層したもの（例えば、特許文献３，４参照）や、シートを繊維の配向が交互になるように積層したものなどがある（例えば、特許文献５，６参照）。
【０００６】
ところで、真空断熱パネルは、内部が数Ｐａ程度に減圧されているので、常に厚み方向に大気圧とほぼ等しい圧力を受け続けることになり、この圧力に耐えうるだけの強度を確保しなければならない。また、真空断熱パネルを断熱箱体へ適用する場合、通常その周囲に発泡ポリウレタン樹脂などの断熱材を充填する。これにより、真空断熱パネルは大気圧に加えて、充填材の発泡圧力を受けることになる。
【０００７】
このように、真空断熱パネルは常に外部から圧力を受けるため、その圧力に耐え得るだけの強度が必要となる。芯材が繊維体の場合、繊維の強度に応じて外部から受ける圧力により芯材が押し潰される。その結果、真空包装後の芯材の充填率は、ガラス繊維では１０％弱（特許文献１参照）であるのに対し、ポリエステル繊維では２０％弱（特許文献７参照）となる。
【０００８】
真空断熱パネルの強度は、主として外包材の中に挿入された芯材によって形成されるため、芯材の素材と共に芯材の構造も重要である。厚み方向の応力に強い芯材構造として、例えば、段ボールを厚み方向からみたときに、長方形が一方向に連続して接続された形状、段ボールを厚み方向からみたときに六角形に接続した形状、あるいは、段ボールによりコルゲート構造に形成したものがある（例えば、特許文献９参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−０２８７７６号公報（第２−３頁）
【特許文献２】特開２００２−１８８７９１号公報（第４−６頁、図１）
【特許文献３】特開２００５−３４４８３２号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献４】特開２００６−３０７９２４号公報（第５−６頁、図２）
【特許文献５】特開２００６−０１７１５１号公報（第３頁、図１）
【特許文献６】特公平７−１０３９５５号公報（第２頁、図２）
【特許文献７】特開２００６−２８３８１７号公報（第７−８頁）
【特許文献８】特開２００５−３４４８７０号公報（第７頁、図２）
【特許文献９】特開平１１−２０１３７６（第５−６頁、図１、図５、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の真空断熱パネルは、一般にガラス繊維やポリエステル繊維が芯材して用いられているが、ガラス繊維は硬くて脆いため、真空断熱パネルの製造時に粉塵が飛び散って、作業者の皮膚や粘膜などに付着すると刺激を受けるおそれがあり、その取扱性、作業性が問題になっている。また、リサイクルの場面を考えた場合、例えば、冷蔵庫ではリサイクル工場で製品ごとに粉砕され、ガラス繊維はウレタン屑などに混ってサーマルリサイクルに供されるが、燃焼効率が低下したり、残渣となったりするなど、リサイクル性が良くないという問題があった。
【００１１】
また、ポリエステルなどの有機繊維は、ガラス繊維に比べて強度が低いため、大気圧や周囲に充填される断熱材の発泡圧力で圧縮されやすく、真空断熱パネル内の芯材の充填率がガラス繊維より大きくなり、これが断熱性能に劣る要因にもなっていた。
【００１２】
このようなことから、真空断熱パネルの芯材の強度を向上させるための対策として、特許文献９に記載されているように、厚み方向からみて長方形や六角形をなす構造や、コルゲート形状をなす構造があるが、いずれの場合も、断熱方向である厚み方向に芯材が連続的に繋がっているため、芯材を介して伝熱し易くなり、断熱性を十分に改善できなかった。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、剛性が高く、取り扱い性、断熱性能及びリサイクル性に優れた真空断熱パネル及びこれを使えた断熱箱体を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ガスバリア性の外包材内に芯材を収容して密封し、該外包材内を減圧状態にした真空断熱パネルであって、前記芯材を、厚み方向に凹凸部を有する有機繊維体で構成したものである。
【００１５】
また、本発明に係る断熱箱体は、外箱と、この外筐の内側に空間部を介して配置された内箱とを有し、前記空間部の一部又は全域にわたって上記の真空断熱パネルを配設したものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、剛性が高く、取扱い性、断熱性能及びリサイクル性に優れた真空断熱パネルを得ることができる。
また、本発明に係る断熱箱体は、上記のような真空断熱パネルを備えたので、低伝熱性能を保持すると共に断熱箱体の強度を高めることができ、その上断熱箱体の経時的な変形を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る真空断熱パネルの斜視図、図２は図１の分解斜視図である。
真空断熱パネル１は、厚み方向に凹凸を有する複数の有機繊維体３を積層した芯材２を、空気遮断性を有するガスバリア性容器１０（以下、外包材という）内に収容し、外包材１０を密封して内部を所定の真空度に減圧したものである。なお、９は芯材２内に配置又は埋設されてガスや水分を吸着する吸着剤である。
【００１８】
芯材２を構成する有機繊維体３は、図３（ａ）に示すような、例えばポリエステル繊維からなるシート状の不織布４を素材とし、図３（ｂ）に示すように、厚み方向に形成された凹凸部である円弧部５が連続する波形形状に折り曲げ（しわ寄せ）られ、ミシンで縫製８してその形状を形成し保持したものである。
【００１９】
このように、凹凸部が波形形状に形成された有機繊維体３は、図４に示すように、下層の有機繊維体３ａの円弧部５の頂部に、その上層の有機繊維体３ｂの円弧部５の下端部６（以下、底部という）が接するように、順次空間部７を介して厚み方向に複数段（図には、６段の場合が示してある）積層され、厚みのある芯材２が形成される。
このように構成した芯材２は、吸着剤９が取付けられて外包材１０内に収容され、開口部が閉じられて内部が所定の真空度に減圧され、真空断熱パネル１が構成される。
【００２０】
図５は芯材２の他の例を示すもので、本例においては、有機繊維体３の縦・横方向の長さをほぼ等しく形成し、下層の有機繊維体３ａの上に、９０°回転した上層の有機繊維体３ｂを、波形形状の延伸方向が交差するように載置し、以下、交互に９０°回転させて積層したものである。
【００２１】
上記の説明では、芯材２を構成する有機繊維体３を、ポリエステル繊維からなるシート状の不織布を素材とした場合を示したが、これに限定するものではなく、ポリプロピレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、ＬＣＰ（液晶ポリマー）繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレン繊維、セルローズ繊維、ポリスチレン繊維などの有機繊維も使用することができる。
【００２２】
また、上記の説明では、有機繊維体３の凹凸部を円弧部５が連続する波形形状に形成した場合を示したが、例えば、図６に示すように三角形部５ａが連続する凹凸部、あるいは台形部５ｂが連続する凹凸部など、他の形状の凹凸部で形成し、これを図４又は図５のように積層してもよい。
さらに、上記の説明では、凹凸部を有する複数の有機繊維体３を積層して芯材２を形成した場合を示したが、厚い板厚で波形形状等の凹凸部を有する単層の有機繊維体３を芯材としてもよい。
【００２３】
また、上記の説明では、有機繊維体３の波形形状等の凹凸部を形成する手段として、縫製８による場合を示したが、縫製８に代えて、凹凸部の底部６を接着剤や熱融着によって固定し、形状を保持するようにしてもよい。なお、接着剤を用いる場合は、真空下においてガスの発生の少ないホットメルト接着剤を用いることが望ましい。さらに、例えば図６（ｂ）の台形部５ｂが連続して凹凸部を形成する場合は、台形部５ｂが連続する金型を用い、シート状の有機繊維を熱加工することにより、凹凸状を形成することができる。
【００２４】
本実施の形態によれば、凹凸形状を備えたシート状の有機繊維体３を空間部７を介して積層し、又は凹凸部の延伸方向を交差させて積層して真空断熱パネル１の芯材２としたので、芯材２の剛性が高まり、真空下においても芯材２の潰れが少なく、芯材２の充填率が高まることなく低熱伝導率を保持することができる。また、芯材２は積層構造としているので、断熱方向である厚み方向に対して連続した形状となっておらず空間部７が存在するため、熱伝導を悪化することなく剛性を高めることができる。
【００２５】
また、芯材２の剛性が高まることにより、真空断熱パネル１そのものも剛性が高くなるため、例えば、冷蔵庫の断熱箱体にこの真空断熱パネル１を埋設した場合、その強度を向上させることができる。さらに、真空断熱パネル１の耐クリープ性を向上させることができるので、断熱箱体の経時的な変形を抑制することができる。
【００２６】
本実施の形態に係る芯材２において、有機繊維体３の波形形状等の凹凸部の高さが高い場合、真空断熱パネル１内の気体分子の衝突が増加するため気体の熱伝導が増加し、その結果、真空断熱パネル１に熱伝導率が悪化する。気体分子の衝突確率を低下させるためには、芯材２の凹凸部の高さを、真空断熱パネル１の内部圧力における気体の平均自由行程以下にすればよく、これにより、気体の熱伝導を無視できるレベルに抑制することができる。
【００２７】
［実施の形態２］
図７は本発明の実施の形態２に係る断熱箱体の模式的説明図で、図には冷蔵庫を構成する断熱箱体を示す。
断熱箱体２０は、例えば薄板鋼板からなる外箱２１と、その内側に空間部Ｇを隔てて設けられた例えばＡＢＳ樹脂の真空成形によって形成された内箱２２とからなり、前面側の開口部には開閉自在の扉２３が設けられている。
【００２８】
外箱２１と内箱２２との間に形成された空間部Ｇ内には、外箱２１（又は内箱２２）に沿って、実施の形態１に係る真空断熱パネル１が配設され、両面テープあるいは接着剤などにより外箱２１（又は内箱２２）に貼り付けられている。そして、外箱２１と内箱２２の間の残りの空間部Ｇ内には、充填材２４である例えば硬質ウレタンフォームが注入され、発泡させて充填されている。
【００２９】
上記の説明では、真空断熱パネル１を外箱２１と内箱２２との間に形成された空間部Ｇ内に配設し、外箱２１（又は内箱２２）に貼り付けて残りの空間部Ｇに充填材２４を充填した場合を示したが、真空断熱パネル１を上記空間部Ｇ内に浮かせて配置し、真空断熱パネル１と外箱２１及び内箱２２との間又は何れか一方に充填材２４を充填してもよい。
【００３０】
また、上記の説明では、外箱２１と内箱２２との間に形成された空間部の一部に真空断熱パネル１を配設し、残りの空間部Ｇに充填材２４を充填した場合を示したが、上記空間部Ｇの全領域に真空断熱パネル１を配設し、充填材２４の充填を省略してもよい。
【００３１】
本実施の形態によれば、断熱箱体２０の外箱２１と内箱２２との間に形成された空間部Ｇ内に、断熱性能に優れ、剛性及び耐クリープ性の高い真空断熱パネル１を配設したので、低熱伝導率を保持すると共に断熱箱体２０の強度を高めることができ、その上、断熱箱体２０の経時的な変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る真空断熱パネルの斜視図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】図２の有機繊維体の素材の説明図及び有機繊維体の説明図である。
【図４】図３の有機繊維体の積層状態を示す斜視図である。
【図５】図３の有機繊維体の他の積層状態を示す斜視図である。
【図６】有機繊維体の凹凸部の他の形状を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る断熱箱体の模式的説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  真空断熱パネル、２  芯材、３  有機繊維体、５  円弧部（凹凸部）、８  縫製、９  吸着剤、１０  外包材、２０  断熱箱体、２１  外箱、２２  内箱、２４  充填材、Ｇ  空間部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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