(57)【要約】【課題】高性能かつ長期信頼性を有し、さらに生産性も向上し、寸法安定性に優れた真空断熱箱体の製造方法を提供する。【解決手段】真空断熱箱体１は、それぞれ気体難透過性樹脂からなる外箱本体２と外箱蓋３と内箱４とにより形成される空間６内に芯材５を備え、空間６が減圧密封されている真空二重壁構造を有する。上面が開口した外箱本体２と、外箱本体２の開口部を塞ぐ外箱蓋３とで、外箱を構成している。外箱本体２の外周接合部７の上面と外箱蓋３の下面とで外周発熱抵抗体８を挟み、内箱４の内周接合部９の上面と外箱蓋３の下面とで内周発熱抵抗体１０を挟み、抵抗発熱体８，１０に電圧を印加して発熱させることにより各接合面を溶かしながら、対向する接合面同士が密着する方向に加圧して、外周接合部７と外箱蓋３とを溶着し、内周接合部１０と外箱蓋３とを溶着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ気体難透過性樹脂からなる外箱と内箱とにより形成される空間内に芯材を備え、前記空間が減圧密封されている真空二重壁構造を有する真空断熱箱体の製造方法であって、前記外箱を複数の部材で構成し、前記外箱同士の対向する接合面の間に抵抗発熱体を挟み込み、前記抵抗発熱体を発熱させることにより前記接合面を溶かしながら、対向する接合面同士が密着する方向に加圧して、前記外箱同士の対向する接合面同士を溶着することを特徴とする真空断熱箱体の製造方法。
【請求項２】
前記外箱同士を溶着する前に前記芯材を前記空間に配置し、前記外箱同士の溶着を、減圧空間内で行うことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱箱体の製造方法。
【請求項３】
前記空間内に、粉末芯材と共に、気体難透過性素材の外被材で芯材を減圧密封してなる真空断熱材を配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空断熱箱体の製造方法。
【請求項４】
前記空間内に、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトからなる気体吸着材を配置したことを特徴とする請求項１から請求項３いずれか一項に記載の真空断熱箱体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外箱と内箱とにより形成される空間内に芯材を備え、前記空間が減圧密封されている真空二重壁構造を有する真空断熱箱体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題である温暖化を防止することの重要性から、省エネルギー化が望まれており、民生用機器に対しても省エネルギーの推進が行われている。
【０００３】
自動車のエンジンの循環系に組み込まれる保温貯液容器では、昇温冷却水を保温し、有効活用することで、エンジン動作初期からの燃焼効率を確保できる。また、ジャーポット等の保温容器においては、保温性能をあげることで、省エネルギーに貢献する。冷凍冷蔵庫や自動販売機などの保冷用途では、熱の進入を遮断し、冷凍システムの稼働率を下げることで、省エネルギーに寄与する。以上のような観点から、高性能な断熱材が求められている。
【０００４】
一般的な断熱材として、グラスウールなどの繊維材やウレタンフォームなどの発泡体が用いられている。しかし、これらの断熱材の断熱性能を向上するためには、断熱材の厚さを増す必要があり、断熱材を充填できる空間に制限があって省スペースや空間の有効利用が必要な場合には適用することができない。
【０００５】
そこで、高性能な断熱材として、真空断熱材が提案されている。
【０００６】
真空断熱材は、発泡樹脂や繊維材、無機粉末等を芯材として外被材内に入れた断熱材で、断熱材内部を真空に保つことにより、気体の熱伝導率を著しく低下させたものであり、その断熱性能を長期に渡って維持するためには、断熱材内部を真空に保ち続ける必要がある。
【０００７】
空気が介在して熱伝導が行われる場合、断熱性能に影響を及ぼす物性として、気体の平均自由行程がある。気体の平均自由行程とは、空気を構成する分子の一つが別の分子と衝突するまでに進む距離のことであり、平均自由行程よりも形成されている空隙が大きい場合は、空隙内において分子同士が衝突し、気体による熱伝導が生じるため、熱伝導率は大きくなる。
【０００８】
真空断熱材の断熱原理は、熱を伝える空気をできる限り排除し、気体による熱伝導を低減することである。
【０００９】
従って、真空断熱体の性能を長期間維持するためには、初期の内部圧力をより低圧とする必要がある。しかしながら、工業的レベルで高真空にすることは困難であり、実用的に達成可能な真空度は１３Ｐａ程度までである。
【００１０】
一方で、芯材の種類が異なると、空隙間距離が変わり、内部圧力が同じでも気体同士の衝突回数が変わり、熱伝導が異なってくる。空隙距離が小さいほど、同じ内部圧力でも気体同士の衝突回数は減少し、それに伴い気体による熱伝導が小さくなる。つまり、空隙間距離が小さい芯材を用いるほど、内部圧力が何らかの影響で上昇しても、気体の熱伝導による熱伝導率の上昇は少なく、断熱性能の低下も少ない。
【００１１】
真空断熱材全体の断熱性能は、芯材等の固体による熱伝導も加わるため、一概に空隙距離が小さいものほど断熱性能が優れるとは限らないが、目的によって、使い分けをすることが可能である。
【００１２】
真空断熱箱体も、原理、構成は、真空断熱材と同じであるが、一般的に真空断熱材が芯材を気体難透過性を有する外被材中に挿入し内部を減圧して封止するため、外被材は、大気圧縮により、スペーサーの役割を持つ芯材の形状に沿った形で密着する。芯材の形状が凹凸や曲げ部などで複雑な場合、外被材中に芯材を挿入することが困難になり、挿入できても、外被材は成形追従性がなく、凹凸や曲げに追従して、減圧封止することは困難である。
【００１３】
成形追従しなければ、芯材に形状を付与する意味がなく、外被材にシワが寄り、芯材と密着せず浮いてしまい、局所的に外被材に応力がかかりやすく、また、芯材と密着していない部分は、わずかな外力により破損しやすくなる。そのため、一般的な真空断熱材は平板状になっている。
【００１４】
ただし、緩やかな凹凸や曲げに対して追従性はあり、また、平板状に作成後、曲げたり、変形を加えたりも可能であるが、やはり、大きな変形を加えると、外被材に破損が生じる。
【００１５】
そのため、外被材を、あらかじめ必要とする凹凸や曲げ、形状に成形し、大気圧縮により大きな変形をしない強度を有した気体難透過性を有する箱体に芯材を挿入し、減圧封止したものを真空断熱材と区別し、真空断熱箱体とする。真空断熱箱体であれば、真空断熱材よりも複雑な凹凸や曲げ、箱体形状を有した真空断熱材（真空断熱箱体）を作製することができる。
【００１６】
また、真空断熱箱体と称しているが、必ずしも箱体形状である必要はなく、外被材が大気圧縮により大きな変形をしない強度を有し、中空二重壁構造を有していることを特徴とすればよく、大きさや形状を問わない。例えば、パイプ形状、平面板に凹凸を有する形状、ボトル形状、球状のようなものも含む。
【００１７】
真空断熱箱体内部の真空度を上げることにより、高性能な断熱性能を得ることができるが、真空断熱箱体内部に存在する気体には、大きく分けて次の３つがある。最初の一つは、真空断熱箱体作製時、排気できずに残存する気体、次の一つは、減圧封止後、芯材や外被材から発生する気体（芯材や外被材に吸着している気体や、芯材の未反応成分が反応することによって発生する反応ガス等）、残りの一つは、外被材を通過して外部から侵入してくる気体である。
【００１８】
また、芯材として、ガラス繊維などの繊維状芯材や、シリカ粉末などの粉末芯材が一般に良く使われる。繊維状芯材は、空間内に配置してから、箱体を溶接等で作り上げる必要があるが、粉末芯材では、箱体成型前後のどちらでも充填できるメリットがある。ただし、二重壁空間への充填や、減圧時の排気抵抗が大きく、作製に時間がかかる。
【００１９】
一方、気体難透過性材料としては、ステンレスなどの金属材料や、気体難透過性樹脂、気体難透過性コーティングをした樹脂などがある。
【００２０】
真空断熱箱体の中空二重壁箱体の二重壁間に粉末を封入する方法として、例えば、特許文献１に開示された方法がある。
【００２１】
特許文献１に開示された方法は、微粒子を空気とともに強制的に導入し、充填する。同時に圧入する空気により容器が変形せず、かつ、圧入しやすいように、封入口とは異なる入り口から、内部を減圧している。また、減圧口には金網や不織布等で粉末が漏れでないようにしている。また、封入圧力は２〜８ｋｇ／ｃｍ2Ｇとしている。特許文献１に開示された方法は、真空断熱箱体化は行っていないが、粉末封入手法としては、真空断熱箱体でも適用でき、封入後、減圧し、封止すれば、真空断熱箱体となる。
【００２２】
また、剛性樹脂製真空断熱容器の作製方法として、例えば、特許文献２に開示された方法がある。特許文献２に開示された方法は、容器内側に金属メッキを施し、排気口封止部分を、超音波溶着もしくは接着剤で接合し、かつ、内方部分が低融点半田にて接合されている。中空部分は真空である。半田により、透過性が高い樹脂接合部分の密閉性を高めている。減圧は真空チャンバー内で減圧し、減圧後、加熱することで封止板部分に設置したホットメルトが溶着され、封止される。
【特許文献１】特開平２−２６９６８１号公報
【特許文献２】特開平４−２７６２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、空隙間距離が小さく、平均自由工程が小さい比較的断熱性能に優れる微粉末では、空気とともに圧入しても、排気抵抗が大きいため、排気口から空気が容易には抜けず、減圧による大気圧縮に耐えるだけの密度を封入するのに時間が掛かるだけでなく、容器が変形する恐れがある。また、残存する空気を脱気するにしても、排気抵抗が大きく、時間がかかる問題がある。
【００２４】
また、特許文献２に開示された方法では、芯材が封入されていない場合や、小型の真空断熱容器であれば、問題は少ないが、例えば、超音波溶着法では密閉性を得るために、加圧しながら均一に溶着する必要があり、真空容器という構成上、密閉性に問題がある。外部を半田で密封しているが、低融点半田のため、樹脂の耐熱性よりも劣り、使用用途が限定される。
【００２５】
また、融点を上げると樹脂や芯材へ影響を及ぼす。また、Ｐｂを含んでいるものも多く、環境への影響や、食物に関連する断熱容器への適応は好ましくない。また、他の溶着法として、振動溶着法では、板厚が厚くなり、壁面からのヒートリークが増加し、かつ、振動により芯材を先に充填している場合、芯材が飛散する問題がある。誘導加熱溶着法では、メッキ層や金属箔で気体難透過性を維持している場合、発熱するなどの影響がある。熱板加熱溶着では、加熱範囲が大きくなるため、芯材に影響を及ぼすという問題がある。
【００２６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高性能かつ長期信頼性を有し、さらに生産性も向上し、寸法安定性に優れた真空断熱箱体の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記目的を達成するために、本発明の真空断熱箱体の製造方法は、それぞれ気体難透過性樹脂からなる外箱と内箱とにより形成される空間内に芯材を備え、前記空間が減圧密封されている真空二重壁構造を有する真空断熱箱体の製造方法であって、前記外箱を複数の部材で構成し、前記外箱同士の対向する接合面の間に抵抗発熱体を挟み込み、前記抵抗発熱体を発熱させることにより前記接合面を溶かしながら、対向する接合面同士が密着する方向に加圧して、前記外箱同士の対向する接合面同士を溶着するのである。
【００２８】
外箱の融着面（外箱同士の対向する接合面）の間にのみ抵抗発熱体を挟み込み、抵抗発熱体に電圧を印加することで抵抗発熱体を発熱させ、抵抗発熱体の周辺部を加熱することで、温度上昇する部分は抵抗発熱体と接触する部分と近接する部分に限られ、他の部分へ熱的に影響しない。特に芯材や難透過性材料に熱に弱い素材を用いていた場合でも、加熱の必要がない部分が溶けたり、変形することなく、問題なく溶着可能である。また、芯材に粉末芯材を用いた場合でも、振動溶着のような動的な要素はなく、静的に溶着するため、粉末が飛沫することなく、溶着が可能となる。また、外箱と内箱とにより形成される空間内に芯材を配置することで、真空断熱箱体の寸法安定性が向上する。
【００２９】
以上のことから、高性能かつ長期信頼性を有し、さらに生産性も向上し、寸法安定性に優れた真空断熱箱体を製造できることとなる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、芯材や難透過性コーティングへ熱的影響を及ぼさずに外箱を溶着することができる。また、粉末芯材のような飛沫しやすい芯材を用いても、静的に溶着するため、飛散することもなく、生産性を向上できる。したがって、高性能かつ長期信頼性を有し、さらに生産性も向上し、寸法安定性に優れた真空断熱箱体を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の請求項１に記載の真空断熱箱体の製造方法の発明は、それぞれ気体難透過性樹脂からなる外箱と内箱とにより形成される空間内に芯材を備え、前記空間が減圧密封されている真空二重壁構造を有する真空断熱箱体の製造方法であって、前記外箱を複数の部材で構成し、前記外箱同士の対向する接合面の間に抵抗発熱体を挟み込み、前記抵抗発熱体を発熱させることにより前記接合面を溶かしながら、対向する接合面同士が密着する方向に加圧して、前記外箱同士の対向する接合面同士を溶着することを特徴とする。
【００３２】
本発明の真空断熱箱体の製造方法であれば、外箱の融着面（外箱同士の対向する接合面）の間にのみ抵抗発熱体を挟み込み、抵抗発熱体に電圧を印加することで抵抗発熱体を発熱させ、抵抗発熱体の周辺部を加熱することで、温度上昇する部分は抵抗発熱体と接触する部分と近接する部分に限られ、他の部分へ熱的に影響しない。
【００３３】
特に芯材や難透過性材料に熱に弱い素材を用いていた場合でも、加熱の必要がない部分が溶けたり、変形することなく、問題なく溶着可能である。溶けたり変形することで、リークすると真空断熱箱体の性能は発揮されず、致命的なため、有効である。
【００３４】
特に本発明の真空断熱箱体では、外箱と内箱とにより形成される空間内に芯材を配置するが、芯材に粉末芯材を用いた場合でも、振動溶着のような動的な要素はなく、静的に溶着するため、粉末が飛沫することなく、溶着が可能となる。飛散すると、溶着面に粉体がはさまりリークの原因にもなるため、静的溶着は効果的である。また、ガラス繊維のような繊維状芯材でも、振動溶着等では振動により毛羽立ち等が起こるが、その問題もない。また、溶着部分を比較的薄くできるため、有効体積量も増加する。
【００３５】
外箱と内箱とにより形成される空間内に芯材を配置する用いる理由は、外箱と内箱の間の空間を減圧すると、圧縮方向の外力（大気圧）が加わるため、内部に大気圧による圧縮に耐えられる芯材を存在させることで、寸法安定性が向上する。
【００３６】
さらに粉末芯材を用いれば、難透過性材料をゆっくりとながら外気が通過し、進入して内圧が上昇しても、空隙間距離が小さいため、内圧上昇による熱伝導率上昇は抑制されるため、信頼性は向上する。
【００３７】
芯材の種類としては、繊維状芯材は、高断熱性能であるが、内部圧力の上昇に対し、断熱性能が低下しやすい。また、繊維がかさばるため、平面部には問題ないが、細かな凹凸や、角の部分への形状追従性が少ないため、充填することが難しい問題がある。一方、粉末芯材を用いれば、初期の断熱性能は繊維状芯材に劣るが、内部圧力の上昇に対し、断熱性能の低下が小さく、長期信頼性は高い。ただし、粉末が飛散しやすいため、取り扱いが難しい。気体難透過性樹脂とはいえ、大気と圧力差があるため、非常にゆっくりとではあるが、外気侵入があり、また、空間や芯材の部材に吸着した空気成分が脱離したりして、内部圧力は上昇する。従って、どのような芯材を使うかは、使用用途によるが、本発明の真空断熱材の作製方法であれば、飛散や溶解なく、製造可能である。
【００３８】
また、気体難透過性樹脂としては、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ＭＸナイロン、ポリビニルアルコール、結晶性ポリエチレンテレフタレート、結晶性シンジオタクチックポリスチレン等の樹脂を用いる以外にも、樹脂材料に、金属、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ダイヤモンドライクカーボンからなる気体難透過性の皮膜を形成することで、気体難透過性樹脂となる。
【００３９】
また、樹脂材料にＡＬ箔ラミネートフィルム、ＡＬ蒸着ラミネートフィルム等の金属箔ラミネートフィルムをインサート成形したものも、気体難透過性樹脂となる。
【００４０】
これらの気体難透過性樹脂は、加熱により変形し、気体難透過性が低下する恐れがあるが、本発明の溶着法を用いた真空断熱箱体の製造方法であれば、その問題はない。
【００４１】
また、請求項２に記載の真空断熱箱体の製造方法の発明は、請求項１に記載の発明において、前記外箱同士を溶着する前に前記芯材を前記空間に配置し、前記外箱同士の溶着を、減圧空間内で行うことを特徴とする。
【００４２】
上記方法では、外箱の溶着と、外箱と内箱とにより形成される空間の減圧を同時に行えるため、行程が削減でき、時間短縮を図ることができるとともに、減圧空間内で芯材を外箱と内箱とにより形成される空間に配置するため、排気抵抗が小さく、減圧時間も短縮できる。減圧空間内で行わずに、溶着後に排気口から、空間内の空気を減圧する場合は、排気口の溶着・封止を考慮すると、排気口の口径は小さく、排気抵抗が大きくなり、時間も長くなる。特に粉末芯材の場合、著しく排気時間が長くなるため、効果はさらに大きくなる。
【００４３】
また、本発明の溶着法であれば、減圧中でも、静的に溶着は可能である。従って、排気口がなくても問題はない。
【００４４】
また、請求項３に記載の真空断熱箱体の製造方法の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記空間内に、粉末芯材と共に、気体難透過性素材の外被材で芯材を減圧密封してなる真空断熱材を配置したことを特徴とする。
【００４５】
外箱と内箱とにより形成される空間内に、粉末芯材と共に、気体難透過性素材の外被材で芯材を減圧密封してなる真空断熱材を配置することで、繊維状芯材を用いた真空断熱材による高断熱性能と、粉末芯材による熱伝導率上昇の抑制効果が合わさり、高性能、高信頼性を有することができる。
【００４６】
真空断熱箱体の内箱と外箱の間の空間に空気や水蒸気などが侵入してくる理由は、外気と空間との間に大気圧による圧力差があるため、真空断熱箱体が樹脂材料で構成される場合、箱体部分及び熱溶着した樹脂層を透過するためである。しかし、空間内に配置された繊維状芯材を用いた真空断熱材は、ラミネートフィルムで密閉した構成なら熱溶着層から、空気や水蒸気等が真空断熱材内部に侵入するが、真空断熱材と真空断熱箱体の外箱と内箱の空間との圧力差は微小であるため、空気や水蒸気はほとんど侵入しない。従って、複合化した真空断熱箱体としては、高性能、高信頼性を有した真空断熱箱体として提供することができる。
【００４７】
また、繊維状芯材を用いた真空断熱材を、真空断熱箱体の空間内に、粉末芯材と共に、挿入（配置）するため、粉末芯材の封入量を、真空断熱材が空間内に無い場合よりも、大幅に少なくすることが可能となり、粉末芯材封入や減圧にかかる時間も短くて済み、生産性を向上することができる。
【００４８】
また、事前に大気圧縮されている真空断熱材を芯材に用いることで、真空断熱箱体内部を減圧しても、真空断熱材は、ほとんど変形しないため、大気圧縮による箱体の変形が抑制され、寸法安定性に優れた真空断熱箱体を提供することができる。
【００４９】
また、真空断熱材の気体難透過性素材には、樹脂フィルムにアルミニウム等の金属箔をラミネートしたラミネートフィルムを用いることが好ましい。金属箔は気体難透過性が非常に高く、信頼性が高い。また、箔ではなく蒸着層でも優れたバリア性を生じる。また、金属ではなくシリカやアルミナ、ダイヤモンドライクカーボン等の無機材料の蒸着でも高い気体難透過性を有する。また、真空断熱箱体の気体難透過性素材同様、ステンレスや鉄などの金属材料や、また、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ＭＸナイロン、ポリビニルアルコール、結晶性ポリエチレンテレフタレート、結晶性シンジオタクチックポリスチレン等の気体難透過性樹脂を用いても良い。また、樹脂材料に、金属、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ダイヤモンドライクカーボンからなる皮膜を形成することで、さらなる気体難透過性を付与し、信頼性を向上させることができる。
【００５０】
また、真空断熱材の気体難透過性素材にラミネートフィルムを用いた場合、熱溶着層にポリエチレンを用いると、ポリエチレンは比較的低い温度で溶着できるので、追加加熱による溶着が容易で、より低コストで真空断熱箱体を提供することができる。また、ラミネートフィルムの最外層に保護層を有する場合は、最外層に表面保護を目的とした材料を配設することで、より確実な耐傷付き性や耐突き刺し性を発揮させてピンホール等の発生を抑制する作用を有し、長期信頼性を有する真空断熱材を提供することができる。その中でポリエチレンテレフタレートは安価な材料であり、より低コストで本発明の真空断熱箱体を提供することができる。
【００５１】
ポリエチレン等の低融点樹脂を用いた場合、請求項１に記載の発明における外箱の溶着方法は、熱的影響を及ぼさず、これにより変形や、溶けることによるリークが起こらないため真空断熱材の真空度は落ちず、効果的である。
【００５２】
また、繊維状芯材は、特に限定するものではないが、ガラス繊維、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、炭化ケイ素繊維等が好ましく、特にガラス繊維は、安価で高性能な真空断熱材を形成するため、最も望ましい。ガラス繊維は１μｍ〜２０μｍの範囲のものが好ましく、２μｍ〜１０μｍのものが芯材としての剛性を備え、かつ生産性と熱伝導率の面でより好ましい。
【００５３】
また、粉末芯材も、特に限定するものではないが、無機粉末材料の方が、もともと粉末保持し、減圧時に粉末から発生する気体（アウトガス）が少なく、好ましい。
【００５４】
また、芯材材料は、空隙間距離が短くなる粉体材料の方が、圧力依存性に優れるため、長期信頼性を得るためには繊維系材料よりも優れている。また、固体熱伝導率が低く、粉体芯材としては、シリカ系材料が真空断熱材用芯材として優れている。また、粒径も平均一次粒子径が１００ｎｍ以下であることで、内部圧力に対する断熱性能の低下が小さく、優れており、このようなシリカ粉末は、乾式法で作られる乾式シリカが該当する。
【００５５】
また、乾式シリカにカーボンブラック１〜３０ｗｔ％を混合することで、従来の乾式シリカ粉末を用いた真空断熱箱体よりも断熱性能は向上する。断熱性能向上のために乾式シリカに添加する粉末として、例えばカーボンブラックや酸化チタンなどは高温域で輻射防止材として働くことが知られているが、低温域でもカーボンブラック添加により大きな断熱性能向上が見られる。この理由は定かではないが、シリカ粉末とカーボンブラックとの何らかの作用により固体熱伝導が低減されるためと考える。
【００５６】
また、真空断熱材に用いる繊維状芯材は、一般的に、配向性を有しており、真空断熱箱体の伝熱方向に対し、繊維状芯材の配向方向が略垂直になるように真空断熱材を配置することが望ましい。
【００５７】
繊維状芯材は、ランダムな方向に向いていた繊維が一方向加圧すると加圧方向と垂直な方向に配向する。通常は、密度を調整するために、バインダーを加えたり、加熱しながら加圧することで成形体となる。
【００５８】
繊維状芯材は繊維方向に固体熱伝導が起こるため、従って、加圧等による配向方向と平行な向きに、固体熱伝導が伝わりやすい。反対に配向方向とは垂直な方向では繊維と繊維は点接触となり、固体熱伝導は大きく減少する。
【００５９】
従って、断熱性能は配向方向と垂直な方向の方が高い。従って、真空断熱箱体の伝熱方向に対し、繊維状芯材の配向方向と略垂直な方向に真空断熱材を配置することで、効果的な断熱性能を発現することができる。
【００６０】
実際には、繊維状芯材の配向方向を真空断熱箱体の伝熱方向に対し完全な垂直にすることは、伝熱方向が一様でないこと、繊維状芯材が完全に配向しているわけではないこと等から困難なため、略垂直方向とする。本発明で、略垂直方向とは、主となる伝熱方向に対し、７０〜１１０度の角度内にあることとする。
【００６１】
また、請求項４に記載の真空断熱箱体の製造方法の発明は、請求項１から請求項３いずれか一項に記載の発明において、前記空間内に、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトからなる気体吸着材を配置したことを特徴とする。
【００６２】
銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトは、常温における単位重量あたりの空気吸着量が他のゼオライトや、金属系吸着材と比べても高く、少量で大量の空気を吸着でき、長期信頼性を向上させ、さらに、省スペース化を行える。
【００６３】
以下、本発明の真空断熱箱体の製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００６４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における外箱溶着前の真空断熱箱体の断面図であり、図２は本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の外箱の上面図であり、図３は本発明の実施の形態１における外箱溶着後の真空断熱箱体の断面図である。
【００６５】
図１から図３に示すように、真空断熱箱体１は、それぞれ気体難透過性樹脂からなる外箱本体２と外箱蓋３と内箱４とにより形成される空間６内に芯材５を備え、空間６が減圧密封されている真空二重壁構造を有する。本実施の形態では、外箱を、上面が開口した外箱本体２と、外箱本体２の開口部を塞ぐ外箱蓋３とで構成している。
【００６６】
外箱本体２の上部から外周方向に突き出たフランジ（リブ）状の外周接合部７の上面には外周発熱抵抗体８が設置されている。また、内箱４の上部の開口部の外周面から外周方向に突き出たフランジ（リブ）状の内周接合部９の上面には内周発熱抵抗体１０が設置されている。また、芯材５の内部には気体吸着材１１が配置されている。また、外周接合部７と内周接合部９の両方に接合する外箱蓋３には、外箱本体２と外箱蓋３と内箱４とにより形成される空間６内の空気を排出するための排気口１２が設置されている。
【００６７】
外箱蓋３を上面からみると、溶着部に沿って外周発熱抵抗体８と内周発熱抵抗体１０が設置されている。また、外周接合部７の上面と外箱蓋３の下面とで外周発熱抵抗体８を挟んだ状態で外周接合部７の上面と外箱蓋３の下面とが溶着されており、内周接合部９の上面と外箱蓋３の下面とで内周発熱抵抗体１０を挟んだ状態で内周接合部１０の上面と外箱蓋３の下面とが溶着されている。また、外周発熱抵抗体８と内周発熱抵抗体１０は一つの面に対して、２本の発熱抵抗体で構成されており、電極つかみ口１３で合流し、電圧を印加できるようにしている。
【００６８】
次に、真空断熱箱体１の製造方法について説明する。外箱本体２と外箱蓋３と内箱４は結晶性シンジオタクチックポリスチレンを用い、射出成型によりそれぞれ成形した。内箱４も蓋部と本体とを別々に射出成型し、溶着するが、他の部分のように発熱抵抗体を用いた溶着技術である必要はなく、ここでは熱板溶着し、内箱４を形成する。また、外周接合部７および内周接合部９は溶着しやすいようにリブを設け、さらに外周発熱抵抗体８と内周発熱抵抗体１０がガイドできる溝を設ける。
【００６９】
その後、各部品に無電解メッキを施し、気体難透過性機能を付与する。無電解メッキはＣｕ３μｍ／Ｎｉ５μｍとし、外周接合部７および内周接合部９にはマスキングテープでメッキがつかないようにする。
【００７０】
無電解メッキ完了後、外周接合部７および内周接合部９に外周発熱抵抗体８と内周発熱抵抗体１０をそれぞれ設置する。
【００７１】
次に、芯材５には平均一次粒径が１００ｎｍ以下の乾式シリカ９５ｗｔ％とカーボンブラック５ｗｔ％を混合した粉末芯材を用いる。外箱本体２の底部に気体吸着材１１として、酸化カルシウムで包含した銅イオン交換したＺＳＭ−５型ゼオライトと芯材５を配置し、その上に内箱４を配置する。そして、側面部および上面部に芯材５を充填する。
【００７２】
また、排気口１２の芯材側に不織布を貼っておくことで、溶着後、減圧する際、芯材５がもれないようにする。
【００７３】
芯材５を充填後、外箱蓋３を配置し、治具等（図示せず）で上下から圧力をかけることで、外周接合部７及び内周接合部８に外箱蓋３を密着させ、電極つかみ口１３から外周発熱抵抗体８と内周発熱抵抗体１０それぞれに電圧を印加する。
【００７４】
発熱抵抗体８，１０にはステンレスワイヤーを用いる。電圧を印加することでジュール熱により発熱する。電圧条件は箱体の材質や形状により都度、条件は異なるが、樹脂材料が溶解する温度以上になるように、また温度が上昇しすぎて変形しすぎないように電圧のＯＮ／ＯＦＦを調整することで発熱温度を調整することで溶着をする。
【００７５】
図３に溶着完了後の図を示す。排気口１２から真空ポンプにて空間６を１３Ｐａ以下になるまで減圧し、排気口１２をピンチして封止し、真空断熱箱体１が完成する。
【００７６】
以上のようにして作製した真空断熱箱体１の開口部から９５℃のお湯をいれ、開口部をふさぎ、２４ｈ放置したところ、湯温は７５℃であり、良好な保温特性を有する。また、同様の評価を３０回繰り返しても保温特性に差は見られなかった。
【００７７】
次に、真空断熱箱体１の内部圧力が上昇し、断熱性能が低下する機構について説明する。
【００７８】
外気からの空気や水蒸気は、外箱本体２と外箱蓋３もしくは内箱４の材料もしくは溶着箇所を通じ、真空断熱箱体１の内に空間６内に侵入する。空気や水蒸気の侵入量に影響する因子として、外部と内部との圧力差、外気と内部をつなぐ熱溶着層の長さ・面積、構成材料の気体透過性、気体の種類、温度、湿度等が影響するが、製造工程が同一であれば、外部と内部との圧力差による影響が大きい。
【００７９】
従って、真空断熱箱体１の空間６内と、外気との圧力差は１気圧あり、外箱本体２と外箱蓋３もしくは内箱４の気体透過性に応じ、空気成分は空間６内に侵入してくるが、メッキ処理を施すことでその量は微量となり、空間容積、気体透過性、温度等の条件により増減するが、１年間経過しても数Ｐａ〜数十Ｐａ程度の内圧上昇となる。
【００８０】
この内圧上昇に対する真空断熱箱体１の断熱性能への影響は、芯材５の種類によるところが大きい。例えば、繊維状芯材であれば１００Ｐａ前後で、断熱性能は急激に悪化するが、粉末芯材であれば、１００００Ｐａ前後で急激に悪化する。この違いは芯材５による空隙間距離の違いによるもので、粉末芯材の方が空隙間距離が小さいため、内圧上昇による気体熱伝導率の上昇が小さく、長期信頼性に優れる。一方、繊維状芯材のほうは芯材同士の接点が小さいため、固体熱伝導率が小さく、初期断熱性能は粉末芯材よりも優れる。
【００８１】
これら芯材５は用途により使い分けるのがよく、例えば、室温程度であれば高性能な繊維状芯材がよく、お湯などを保温するような高温状態で使用する場合には、温度が高くなると、外箱本体２と外箱蓋３もしくは内箱４の材料もしくは溶着箇所等から侵入してくる外気量が増加するため、信頼性が高い粉末芯材を用いる方がよい。
【００８２】
また、溶着時の芯材５の影響は、繊維状芯材の場合、ポリエステル繊維のような有機繊維であれば、毛羽立ちも少なく、超音波溶着法や振動溶着法でも溶着は可能であるが、ガラス繊維のように毛羽立ちやすい材料であれば、溶着部分に繊維くずが混じり、歩留まりが悪化する。しかし、本発明の溶着方法であれば、問題ない。
【００８３】
また、粉末芯材であれば、振動等による飛沫の影響は大きく、超音波溶着法や振動溶着法では、溶着部分に粉末芯材が混じり、歩留まりが悪化する。特に断熱性能に優れる乾式シリカ粉末等は非常に飛散しやすい。しかし、本発明の溶着方法であれば、問題なく溶着可能であり、繊維状芯材よりも粉末芯材に対しての方が飛散対応の効果は大きい。
【００８４】
粉末芯材の種類は特に限定するものではないが、シリカ、パーライト、カーボンブラック等の無機粉末、あるいは合成樹脂粉末等の有機粉末、あるいはそれらの混合物などを、粉末そのままで充填、あるいは通気性のある袋に充填して用いる、あるいは繊維バインダーあるいは無機や有機の液状バインダーにて固形化する等の方法がある。
【００８５】
特に、粒径も平均一次粒子径が１００ｎｍ以下であることで、内部圧力に対する断熱性能の低下が小さく、優れており、このようなシリカ粉末は乾式法で作られる乾式シリカが該当し、最も好ましい。
【００８６】
また、気体吸着材１１は、酸化カルシウムで包含した銅イオン交換したＺＳＭ−５型ゼオライトからなる構成であるが、酸化カルシウムは水分吸着材として、各構成材料に吸着した水分を除去するため、さらには外気から侵入する水蒸気の吸着を行うことで、内部圧力の上昇を抑制することができ、備えることが望ましい。
【００８７】
また、銅イオン交換したＺＳＭ−５型ゼオライトは、気体吸着材として、減圧しきれずに残存した酸素や窒素といった空気成分や、さらには外気から侵入する空気成分の吸着を行うことで、内部圧力の上昇を抑制することができ、長期信頼性を向上させる。
【００８８】
また、酸化カルシウムで銅イオン交換したＺＳＭ−５型ゼオライトを包含する形態にしているのは、銅イオン交換したＺＳＭ−５型ゼオライトは水分も吸着するため、水分を吸着することで酸素や窒素を吸着する能力が減少してしまうため、先に酸化カルシウムにて水分を吸着させることで銅イオン交換したＺＳＭ−５型ゼオライトの空気吸着能を維持するためである。
【００８９】
このように、気体吸着材１１には空気成分だけでなく、水蒸気も吸着する材料も少なくなく、好ましくは、気体吸着材１１を水分吸着材で包み込む構造や、水分吸着材を通過して気体吸着材１１へ空気成分および水蒸気が到達する構造をとることが、気体吸着材１１の吸着能力を長期間維持でき、より好ましい。
【００９０】
また、気体吸着材１１の配置場所は、芯材５のそれぞれに接するように配置することで、最も効率よく効果を発揮するため好ましい。
【００９１】
また、水分吸着材の種類は、特に限定するものではないが、物理吸着材としては、具体的には、合成ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、ドーソナイト、ハイドロタルサイト、金属錯体等が望ましく、化学吸着剤としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物や、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物等が利用でき、特に、酸化リチウム，水酸化リチウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化バリウム、水酸化バリウム、塩化カルシウム、五酸化リンが効果的に作用する。経済的には酸化カルシウムが最もよく使用されるため、安価で好ましい。
【００９２】
また、気体吸着材として、その吸着機構は、物理吸着、化学吸着、および吸蔵、収着等のいずれでもよいが、非蒸発型ゲッターとして作用する物質が良好である。
【００９３】
具体的には、合成ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、ドーソナイト、ハイドロタルサイト等の物理吸着材である。
【００９４】
化学吸着材としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物や、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物等が利用でき、特に、酸化リチウム，水酸化リチウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化バリウム、水酸化バリウムが効果的に作用する。
【００９５】
また、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化カルシウム、炭酸リチウム、不飽和脂肪酸、鉄化合物等も効果的に作用する。
【００９６】
また、二酸化炭素を吸着するためであれば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ性化合物が好ましい。
【００９７】
また、バリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、リチウム等の物質を単独、もしくは合金化したゲッター物質を適用するのもより効果的である。
【００９８】
さらには、このような前記ゲッター物質を少なくとも窒素、酸素、水分、二酸化炭素を吸着除去するため、種々混合して適用することも可能である。
【００９９】
しかし、特に銅イオン交換したＺＳＭ−５型ゼオライトは、常温における単位重量あたりの気体吸着量が他のゼオライトや、金属系吸着材と比べても高く、少量の気体吸着材で大量の空気を吸着でき、真空断熱材として断熱性能を発揮する１０Ｐａ程度の低真空でも、その吸着能を発揮し、さらには、約９４０ｋＪ／ｍｏｌという大きい結合エネルギーを有する非極性分子で、吸着困難な窒素をも吸着可能であり、高性能かつ効果的で、省スペース化も行え、最も好ましい気体吸着材である。
【０１００】
また、外箱本体２、内箱３を構成する気体難透過性材料としては、ステンレスや鉄などの金属材料、ガラス材料が好ましい。ガラス材料は割れやすいため、金属材料がより好ましい。
【０１０１】
また、固体熱伝導率が金属よりも小さく断熱性能の向上を図れ、比重も小さく軽量化が可能な樹脂材料を用いる場合は、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ＭＸナイロン、ポリビニルアルコール、結晶性ポリエチレンテレフタレート、結晶性シンジオタクチックポリスチレン等の気体難透過性樹脂を用いることが好ましい。
【０１０２】
さらに、ＡＬ箔ラミネートフィルム、ＡＬ蒸着ラミネートフィルムのインサート成形を行った樹脂や、表面にシリカ、ダイヤモンドライクカーボン、アルミナ等の無機材料を蒸着・コーティングを施したり、メッキを施すことで、気体難透過性を向上させ、信頼性も向上し、より好ましい。
【０１０３】
また、発熱抵抗体８，１０にはステンレスワイヤーを用いたが、溶着に必要な熱量を発熱する導体であれば、特に限定するものではない。
【０１０４】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における真空断熱箱体の真空チャンバー内における外箱溶着を示す模式図である。なお、実施の形態１と同じ名称・作用のものは説明を省略する。
【０１０５】
図４において、真空チャンバー１４は内圧を１３Ｐａ以下にまで減圧でき、真空断熱箱体１を内部に設置できる構造である。
【０１０６】
次に、真空チャンバー１４内における真空断熱箱体１の作製方法について説明する。
【０１０７】
芯材５を配置するところまでは実施の形態１と同じであるので省略する。ただし、外箱蓋３に排気口１２は設置されていない。
【０１０８】
外箱本体２と内箱４の間の空間６に芯材５および気体吸着材１１を配置した後、外箱本体２と外箱蓋３を真空チャンバー１４内に設置する。そして、真空チャンバー１４内を減圧し、真空度が１３Ｐａ以下で安定したことを確認後、真空チャンバー１４内で、外箱本体２と外箱蓋３を治具等（図示せず）で上下から圧力をかけることで、外周接合部７と内周接合部８に外箱蓋３を密着させ、電極つかみ口１３から外周発熱抵抗体８と内周発熱抵抗体１０それぞれに電圧を印加することで、外箱本体２および内箱４をと外箱蓋３と溶着する。これらの作業は真空チャンバー１４内を減圧したまま、外部もしくは遠隔操作で行う。溶着後、真空チャンバー１４内を常圧にし、真空断熱箱体１を取り出す。
【０１０９】
以上のようにして作製した真空断熱箱体１は、外箱本体２の上面開口部から減圧するため、実施の形態１のように排気口１２から減圧することに比べ、排気抵抗が小さくなるため、減圧時間の短縮を図ることができる。特に、粉末芯材の場合、空隙間距離が小さいため、排気抵抗が大きく、減圧時間短縮の効果は大きい。排気口１２の数を増やすという手段はあるが、その場合、ピンチ箇所が増えるため、ピンチ封止による工数が増えるため、トータルとして時間短縮の効果は低減する。また、リークのリスクが増加する。反対に、真空チャンバー１４内で溶着すれば、排気口１２のピンチ工程が不用になる。
【０１１０】
また、本発明の実施の形態２の溶着手段を用いれば、減圧された真空チャンバー１４内においても、超音波溶着や振動溶着に比べても、静的に溶着でき、芯材５の飛沫といった問題も少ない。
【０１１１】
また、外箱本体２と外箱蓋３を密着させる治具および電圧を印加する電極があればよいので、真空チャンバー１４内においても、大掛かりな設備も必要なく、容易に実現可能である。
【０１１２】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における真空断熱箱体の断面図であり、図６は本発明の実施の形態３の真空断熱箱体に用いた真空断熱材の断面図である。なお、実施の形態１と同じ名称・作用のものは説明を省略する。
【０１１３】
図５に示すように、本実施の形態では、空間６に、粉末芯材１６と気体吸着材１１の他に、真空断熱材１５を配置する。
【０１１４】
図６に示すように、真空断熱材１５は２枚の気体難透過性材料からなる外被材１７で、ガラス短繊維を加圧成型してなる繊維状芯材１８を覆い、繊維状芯材１８に接するように気体吸着材１１を配置し、そして内部を減圧し、外被材１７の対向する熱溶着層１９を熱溶着して真空を維持している。
【０１１５】
次に、真空断熱箱体１の製造方法について実施の形態１と異なる点について説明する。
【０１１６】
真空断熱材１５を内箱４の外側の表面にエポキシ樹脂で貼り付ける。このとき、繊維状芯材１５の配向性が熱源からの伝熱方向に対し、ほぼ垂直になるように貼り付ける。
【０１１７】
次に、真空断熱材１５を貼り付けた内箱４を外箱本体２の本体内に配置し、側面部および上面部に均一次粒径が１００ｎｍ以下の乾式シリカ９５ｗｔ％とカーボンブラック５ｗｔ％を混合した粉末芯材１６を充填する。同時に気体吸着材１１として、酸化カルシウムで包含した銅イオン交換したＺＳＭ−５型ゼオライトも隙間部分に配置する。気体吸着材１１は密封し、加熱により軟化して開封する仕組みのデバイス化をしている。また、排気口１２の芯材側に不織布を貼っておくことで、溶着後、減圧する際、粉末芯材１６がもれないようにする。
【０１１８】
次に、外箱蓋３を設置し、治具等（図示せず）で上下から圧力をかけることで、外周接合部７と内周接合部８に外箱蓋３を密着させ、電極つかみ口１３から外周発熱抵抗体８と内周発熱抵抗体１０のそれぞれに電圧を印加する。発熱抵抗体８，１０にはステンレスワイヤーを用いる。電圧を印加することでジュール熱により外周発熱抵抗体８と内周発熱抵抗体１０が発熱する。電圧条件は箱体の材質や形状により都度、条件は異なるが、樹脂材料が溶解する温度以上になるように、また温度が上昇しすぎて変形しすぎないように電圧のＯＮ／ＯＦＦを調整することで発熱温度を調整することで溶着をする。
【０１１９】
次に、不織布を貼った排気口１２から真空ポンプにて空間６を１３Ｐａ以下になるまで減圧し、排気口１２をピンチして封止し、真空断熱箱体１が完成する。
【０１２０】
次に真空断熱材１５の作製方法について説明する。繊維状芯材１８にはガラス繊維を用い、平均繊維径３．５μｍのガラス繊維集合体を加圧した状態で加熱し、密度が２００ｋｇ／ｍ3程度の形状を維持しているボード状のものを用いる。平均繊維径はＮ＝５０を顕微鏡で測定した平均値で評価しているが、平均繊維径が、１μｍ〜２０μｍの範囲のものが好ましく、２μｍ〜１０μｍのものが芯材としての剛性を備え、かつ生産性と熱伝導率の面でより好ましい。
【０１２１】
そして、繊維状芯材１８を１４０℃の乾燥炉で３０分間乾燥した後、ラミネートフィルムの三方を熱溶着層１９を熱溶着にてシールして袋状に成形した外被材１７に、気体吸着材１１であるラミネートフィルムに真空封止した酸化カルシウムで包含したＣｕ置換したＺＳＭ−５型ゼオライトを挿入し、減圧チャンバー内で、外被材１７内部が１０Ｐａ以下になるように減圧し、開口部を熱溶着層１９を熱溶着することにより密閉封止している。このとき、密閉封止されたとき、真空断熱材１５は大気圧縮されるが、この大気圧縮の力を用い、気体吸着材１１の入ったラミネートフィルムを針状のもので突き刺し、開封される構成にし、密閉封止後に気体吸着能が発現するようにする。
【０１２２】
このとき、外被材１７は、表面保護層としてポリエチレンテレフタレートフィルム（１２μｍ）、中間層には気体難透過性を持つアルミ箔（６μｍ）、熱溶着層１９として直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（５０μｍ）からなるラミネートフィルムにより構成している。密封後、大気圧縮により、繊維状芯材１８の密度は若干増加する。
【０１２３】
断熱性能及び取扱い性の面で密封後のガラス繊維からなる繊維状芯材１８の密度は２１０〜２８０ｋｇ／ｍ３の範囲がより好ましく、２４０ｋｇ／ｍ３となるように作製した。ここではバインダーを用いることなく芯材成形を行っているが、バインダーを用いてより低温で芯材を成形しても良い。
【０１２４】
また、表面性が問題とならない場合には、ガラス繊維の集合体をそのまま密閉封止しても構わない。その場合には、製造工数が削減するために、生産性が向上する。
【０１２５】
このようにして形成した真空断熱材１５の熱伝導率を英弘精機製のオートラムダにて測定した。結果、熱伝導率は、平均温度２４℃にて０．００１１〜０．００１７Ｗ／ｍＫであり、汎用的な硬質ウレタンフォームの１０倍以上の断熱性能を有していた。
【０１２６】
以上のようにして作製した真空断熱箱体１の開口部から９５℃のお湯をいれ、開口部をふさぎ、２４ｈ放置したところ、湯温は７５℃であり、良好な保温特性を有する。また、同様の評価を３０回繰り返しても保温特性に差は見られなかった。
【０１２７】
このような構成の真空断熱箱体１は、空間６内に侵入した空気や水蒸気が、熱溶着層１９を通じ、真空断熱材１５内に侵入する。ここで、空気や水蒸気の侵入量に影響する因子として、外部と内部との圧力差、外気と内部をつなぐ熱溶着層の長さ・面積、気体の種類、温度、湿度等が影響するが、製造工程が同一であれば、外部と内部との圧力差による影響が大きい。
【０１２８】
従って、真空断熱箱体１の空間６内と、外気との圧力差は１気圧あるが、空間６と真空断熱材１５の圧力差は小さく、それにより、熱溶着層１９を通じ、真空断熱材１５内に侵入する空気成分は極微小であり、真空断熱材１５の断熱性能はほとんど低下せず、長期信頼性を有する。従って、繊維状芯材１８がもつ高い断熱性能と、粉末芯材１６がもつ高い信頼性の双方の特徴を有する真空断熱箱体１を形成することができる。
【０１２９】
真空断熱箱体１の真空断熱材１５と粉末芯材１６の占める割合は特に限定するものではないが、真空断熱材１５の割合が多く、粉末芯材１６の割合が少ないと、断熱性能は向上するが、長期信頼性が低下する。また、反対に、真空断熱材１５の割合が少なく、粉末芯材１６の割合が多いと、断熱性能は低下するが、長期信頼性は向上する。用途や使用条件、真空断熱材１５の大きさ等により必要な性能、長期信頼性が異なってくるため、一概に最適な仕様は限定できないが、真空断熱材１５と粉末芯材１６のそれぞれの特徴を生かすため、１：９〜９：１の範囲で用いることが望ましい。
【０１３０】
また、通常、真空断熱箱体１は空間６を排気口１２から減圧することで、大気圧により外箱本体２と内箱４が圧縮される。外箱本体２と内箱４に大気圧に耐えうる強度がなかったり、空間６に大気圧に耐えられる圧縮強度を持つ芯材がなければ、外箱本体２あるいは内箱４は変形する。変形の程度にもよるが、断熱層の厚さが減少することで断熱性能が低下したり、クラック等が生じ、空間６へ外気が侵入する恐れがある。
【０１３１】
しかし、真空断熱材１５は、最初から大気圧縮されており、空間６を減圧しても、初期の厚さから変形することはなく、真空断熱材１５を空間６に配置することでスペーサーとしての効果も発揮する。金属や樹脂をスペーサーとして用いると、それがヒートリークを起こすが、真空断熱材１５は断熱性能も優れており、ヒートリークの問題もない。
【０１３２】
また、真空断熱材１５は空間６の厚さと同程度の方が、変形も少なく、断熱性能にも優れ、好ましい。
【０１３３】
また、実際には、繊維状芯材１８の配向方向を真空断熱箱体１の伝熱方向に対し完全な垂直にすることは、伝熱方向が一様でないこと、繊維状芯材１８が完全に配向しているわけではないこと等から困難なため、略垂直方向とする。本発明では、略垂直方向とは、主となる伝熱方向に対し、７０〜１１０度の角度内にあることを意味する。
【０１３４】
また、粉末芯材１６は、空隙間距離が短くなるため、圧力依存性に優れ、長期信頼性を得るためには繊維系材料よりも優れている。また、固体熱伝導率が低く、粉体芯材としてはシリカ系材料が真空断熱材用芯材として優れている。
【０１３５】
また、真空断熱材１５を、真空断熱箱体１の空間６内に芯材として挿入するため、粉末芯材１６の封入量が空間全体に封入するよりも、大幅に少なくなり、粉末芯材１６封入や減圧にかかる時間も少なくて済み、生産性を向上することができる。
【０１３６】
粉末芯材１６の種類は、特に限定するものではないが、シリカ、パーライト、カーボンブラック等の無機粉末、あるいは合成樹脂粉末等の有機粉末、あるいはそれらの混合物などを、粉末そのままで充填、あるいは通気性のある袋に充填して用いる、あるいは繊維バインダーあるいは無機や有機の液状バインダーにて固形化する等の方法がある。
【０１３７】
特に、粒径も平均一次粒子径が１００ｎｍ以下であることで、内部圧力に対する断熱性能の低下が小さく、優れており、このようなシリカ粉末は乾式法で作られる乾式シリカが該当し、最も好ましい。
【０１３８】
外被材１７はＡＬ箔ラミネートフィルム、ＡＬ蒸着ラミネートフィルムが気体難透過性に優れ好ましく、またＡＬ以外の金属箔であっても効果は変らない。また、シリカ、ダイヤモンドライクカーボン、アルミナ等の無機材料を蒸着・コーティングしたフィルム材でも構わない。
【０１３９】
また、金属箔や無機材料コーティングよりも気体難透過性は劣るが、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ＭＸナイロン、ポリビニルアルコール等の気体難透過性樹脂でも構わず、さらに、シリカ、ダイヤモンドライクカーボン、アルミナ等の無機材料を蒸着・コーティングし、気体難透過性を向上させるとさらに好ましい。
【０１４０】
また、ステンレス等の金属材料を外被材に用い、溶接しても構わない。
【０１４１】
また、熱溶着層１９にポリエチレンを用いると、ポリエチレンは比較的低い温度で溶着できるので、追加加熱による溶着が容易で、より低コストで真空断熱材１５を提供することができる。
【０１４２】
また、外被材１７の最外層にポリエチレンテレフタレートからなる保護層を設けてもよい。このように外被材１７の最外層に表面保護を目的とした材料を配設することで、より確実な耐傷付き性や耐突き刺し性を発揮させてピンホール等の発生を抑制する作用を有し、長期信頼性を有する真空断熱材１５を提供することができ、さらには長期信頼性を有する真空断熱箱体１を提供することができる。また。ポリエチレンテレフタレートは安価な材料であり、より低コストで真空断熱材１５を提供することができる。
【０１４３】
また、繊維状芯材１８としては、汎用的な工業材料としては、ガラス短繊維が好適である。より望ましくは、ガラス短繊維のウェブの積層体からなり、前記ウェブ間は積層体の一体性が保持できる必要最低限の繊維の交絡により結合され、厚み方向に均質に積層配列された繊維集合体が好適である。
【０１４４】
また、繊維径は、特に指定するものではないが、繊維径が微細なものは、より優れた断熱性能が得られる。しかし、経済性の観点からは、平均繊維径が３〜５μｍのものを使用するのが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本発明にかかる真空断熱箱体は、長期に渡って断熱性能を維持できる。このため、冷蔵庫のような保冷機器や、電気湯沸かし器、炊飯器、保温調理器、給湯器等の保温機器に使用すれば長期に渡って優れた省エネ効果を示す。また、コンテナボックスやクーラーボックス等の保冷が必要な用途への適用も可能である。また、自動車用の蓄熱式暖気装置の効率向上や同様の技術を用いることでヒートポンプ用保温タンク等の温熱機器や、熱や寒さから保護したい物象などのあらゆる断熱用途に適用できる
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の実施の形態１における外箱溶着前の真空断熱箱体の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の外箱の上面図
【図３】本発明の実施の形態１における外箱溶着後の真空断熱箱体の断面図
【図４】本発明の実施の形態２における真空断熱箱体の真空チャンバー内における外箱溶着を示す模式図
【図５】本発明の実施の形態３における真空断熱箱体の断面図
【図６】本発明の実施の形態３の真空断熱箱体に用いた真空断熱材の断面図
【符号の説明】
【０１４７】
１    真空断熱箱体
２    外箱本体
３    外箱蓋
４    内箱
５    芯材
６    空間
７    外周接合部
８    外周発熱抵抗体
９    内周接合部
１０  内周発熱抵抗体
１１  気体吸着材
１４  真空チャンバー
１５  真空断熱材
１６  粉末芯材
１７  外被材
１８  繊維状芯材
【図１】
2010096291.tif 000003
【図２】
2010096291.tif 000004
【図３】
2010096291.tif 000005
【図４】
2010096291.tif 000006
【図５】
2010096291.tif 000007
【図６】
2010096291.tif 000008