(57)【要約】【課題】缶飲料用自動販売機等に使用される真空断熱体において、稼働時間の経過により生じる、真空断熱体の断熱性能の低下を防止する手段を提供する。【解決手段】真空断熱体の外被材を構成するヒートシール層として、密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上、または融点が１２５℃以上であるポリエチレンフィルムを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の層から構成された外被材により密閉された空間に、断熱材料からなる芯材が充填され、前記空間が真空状態である真空断熱体において、前記外被材の最内層を構成するヒートシール層が、密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上であるポリエチレンフィルムであることを特徴とする真空断熱体。
【請求項２】
複数の層から構成された外被材により密閉された空間に、断熱材料からなる芯材が充填され、前記空間が真空状態である真空断熱体において、前記外被材の最内層を構成するヒートシール層が、融点が１２５℃以上であるポリエチレンフィルムであることを特徴とする真空断熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、缶飲料用自動販売機などに使用される真空断熱体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫用の断熱材、住宅断熱壁用の断熱パネルなどに使用される断熱体として、外被材により密閉された空間に、断熱材料からなる芯材が充填され、前記空間を真空状態とした真空断熱体がある（特許文献１）。図１は特許文献１に開示された真空断熱体１の構成を示す断面図である。外被材２は、積層された３種のフィルムから成り、その最外層が表面保護層２１、中間層がガスバリア層２２、最内層がヒートシール層２３である。表面保護層２１として、ポリエステルフィルムなどが、ガスバリア層２２として、金属薄膜が形成されたポリビニルアルコール樹脂などのフィルムが、ヒートシール層２３には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのフィルムがそれぞれ使用される。積層された表面保護層２１、ガスバリア層２２、ヒートシール層２３の各フィルムは、接着剤を用いたドライラミネート法により、相互に接着される。対向するヒートシール層２３同士を接合部２４において、ヒートシールにより接合して、ヒートシール層２３が最内層となる袋を作製する。
【０００３】
作製した袋にグラスウールなどの断熱材料からなる芯材３を充填したのち、袋内を排気して真空状態とし、袋の開口部分をヒートシールして閉じ、真空断熱体１を作製する。３層フィルムからなる外被材２により密閉された空間を真空状態とすることにより、断熱体の熱伝導度を減少し、断熱性能を向上させるものである。かかる真空断熱体１は、ガスバリア性、耐ピンホール性にも優れ、保温用、保冷用の断熱体として適するとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１０３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、かかる真空断熱体１を、缶飲料用自動販売機などの断熱体に使用した場合、自動販売機の稼働時間の経過により、断熱体の断熱性能が低下する問題を生じることがある。特にヒートシール層２３として、ポリエチレンフィルムを用いた場合に、断熱性能の低下を生じることがあった。断熱材の断熱性能が低下すると、自動販売機内部を高温に保持するためのエネルギー消費が大となる問題が生じる。
【０００６】
そこで本発明は、かかる自動販売機に使用された真空断熱体１の断熱性能が低下する問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、真空断熱体１の外被材２を構成するヒートシール層２３として、密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上であるポリエチレンフィルムを用いることにより解決できる。また、ヒートシール層２３として、融点が１２５℃以上であるポリエチレンフィルムを用いることによっても上記課題を解決できる。
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、後述する実験により見いだされた「ポリエチレンフィルムの加熱によるガス発生量は、密度０．９４ｇ／ｃｍ３または融点１２５℃を境界として、急激に減少すること」をもとに完成されたものであり、従来技術には見られなかったポリエチレンフィルムの新たな適用を可能とするものである。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、複数の層から構成された外被材により密閉された空間に、断熱材料からなる芯材が充填され、前記空間が真空状態である真空断熱体において、前記外被材の最内層を構成するヒートシール層が、密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上であるポリエチレンフィルムであることを特徴とする真空断熱体に係るものである。また、請求項２に記載の発明は、複数の層から構成された外被材により密閉された空間に、断熱材料からなる芯材が充填され、前記空間が真空状態である真空断熱体において、前記外被材の最内層を構成するヒートシール層が、融点が１２５℃以上であるポリエチレンフィルムであることを特徴とする真空断熱体に係るものである。
【００１０】
請求項１または請求項２に記載の発明により、すなわち、ヒートシール層２３に、密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上であるポリエチレンフィルムを用いること、または融点が１２５℃以上であるポリエチレンフィルムを用いることによって、本発明の課題が解決されることを、以下に説明する。
【００１１】
本発明の発明者は、缶飲料用自動販売機に使用された真空断熱体１の断熱性能が低下するのは、真空断熱体１の外被材２により密閉された空間の真空度が低下し、真空断熱体１の熱伝導率が増大するためと考察した。密閉空間の真空度が低下する原因として、外被材２のピンホールなどにより、空気が透過する洩れが生じることのほか、外被材２の最内層のヒートシール層２３からガスが発生することが考えられる。
【００１２】
缶飲料を販売する自動販売機において、暖めた飲料を提供する場合、自動販売機内部は５０℃以上の温度に保持される。このため、自動販売機に使用された真空断熱体１は、５０℃以上の温度に接することとなり、真空断熱体１のヒートシール層２３も加熱される。この加熱により、ヒートシール層２３のフィルムからガスが発生することが、高真空であった密閉空間の真空度が低下する原因の一つとなりうる。
【００１３】
そこで、ヒートシール層２３として使用するポリエチレンフィルムについて、加熱により発生するガス量を測定するため、以下の実験を行った。
密度の異なる３種のポリエチレンフィルムを試料とした。各試料の密度および融点を表１に示す。密度は浮沈法（ＪＩＳ  Ｋ  ７１１２）により測定し、融点は示差走査熱量計（セイコーインスツルメンツ(株)製ＤＳＣ６２００Ｒ）を用いて測定した吸熱ピークから求めた。
【００１４】
【表１】
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試料加熱装置として、Ｓｏｌｉｄ  Ｓａｍｐｌｅｒ  ＨＭ―０４（島津製作所(株)製）を用いた。試料を５５℃に加熱保持し、発生するガスを、キャリアガス（ヘリウムガス、５０ｍｌ／ｍｉｎ．）により搬送した。搬送された発生ガスを、コールドトラップ（―４０℃）に捕捉し、ガスクロマトグラフ質量分析計（島津製作所(株)製ＧＣ−ＭＳ  ＱＰ５０５０Ａ）を用いて、発生したガス量を測定した。コールドトラップによる捕捉は、試料加熱装置から排出したキャリアガスを３時間、トラップに流通して行い、加熱開始から５００時間経過までに、捕捉を８回繰り返して、各回の発生ガス量を測定した。
【００１５】
図２に測定結果を示す。発生したガスは、脂肪族炭化水素が主であり、ポリエチレンフィルムから生じたものである。図２では、試料１ｍｇについて、単位時間（１ｈ）に発生したガスの重量（ｎｇ）をガス発生速度として、各回について表示した。試料Ａ、Ｂ、Ｃのいずれも加熱開始直後の発生速度は大であるが、１４４時間経過（５回目）後は、ほぼ一定となった。５〜８回（１４４〜５００時間経過）において、３試料の発生速度を比較すると、試料Ａが最も大であり、試料Ｃが最も小で、試料Ａの１／１０以下である。
【００１６】
さらに、図２の結果をもとに、加熱時間に対するガス発生量の累積を求めた結果（累積ガス発生量とする。）を図３に示す。ここで、累積する量は、たとえば試料Ａの６回目（１９２時間経過）については、５回目（１４４時間経過）のガス発生速度（０．０６ｎｇ／（ｍｇ・ｈ））により、５回〜６回の間、ガスが発生するとして求めた。
【００１７】
８回目（５００時間経過）において、試料Ａの累積ガス発生量は、７８ｎｇ／ｍｇであるのに対し、試料Ｂでは１５ｎｇ／ｍｇ、試料Ｃでは２ｎｇ／ｍｇであり、試料Ａより少ない。図４は、これらの値を試料の密度に対して表したものである。累積ガス発生量（加熱５００時間経過時）は、密度０．９３ｇ／ｃｍ３（試料Ａ）では多いが、密度０．９４ｇ／ｃｍ３（試料Ｂ）、０．９５ｇ／ｃｍ３（試料Ｃ）では大きく減少する。
【００１８】
次に、累積ガス発生量が５年間で、どれほどとなるかを試算した。各試料について、図２の８回目（５００時間経過）のガス発生速度にて、５年間、ガスが発生するとして、５年間の累積ガス発生量を求めた結果を図５に示す。５年間の累積ガス発生量は、密度０．９４ｇ／ｃｍ３以上（試料Ｂ、Ｃ）では、密度０．９３ｇ／ｃｍ３（試料Ａ）の１／１０以下となり、密度０．９４ｇ／ｃｍ３以上において、急激に減少する。
【００１９】
以上の結果において、図４の累積ガス発生量（５００時間）は、密度０．９４ｇ／ｃｍ３以上の試料Ｂ、Ｃと密度０．９３ｇ／ｃｍ３の試料Ａとの違いは明らかであり、密度０．９４ｇ／ｃｍ３を境にして、大きく異なった。また、図５の累積ガス発生量（５年間の発生量を試算）では、密度０．９４ｇ／ｃｍ３以上（試料Ｂ、Ｃ）では、密度０．９３ｇ／ｃｍ３（試料Ａ）の１／１０以下となる。従って、密度を指標として、密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上であるポリエチレンフィルムを外被材２のヒートシール層２３に使用すれば、ガス発生量が少なく、ヒートシール層２３からのガスの発生を抑制できることとなる。
【００２０】
ヒートシール層２３に使用したポリエチレンフィルムからのガスの発生量が多い場合、外被材２により密閉された空間の真空度は大きく低下し、ガス発生量が少ない場合には、真空度の変化は小となる。密閉空間の真空度の変化が少ない場合、真空断熱体１の熱伝導率の変化は少なく、断熱性能は保持される。
【００２１】
そこで、ガス発生量が異なる試料Ａ、Ｂ、Ｃをヒートシール層２３にそれぞれ使用した真空断熱体１を作製し、その熱伝導率を測定した。（この熱伝導率測定については、後述の実施例において詳述する。）真空断熱体１を、５５℃に保持加熱し、その熱伝導率の経時変化を測定した結果を図６に示す。試料Ｂ、Ｃをそれぞれ用いて作製した真空断熱体１（断熱体Ｂ、Ｃ）の熱伝導率の変化は小であったが、試料Ａを用いた真空断熱体１（断熱体Ａ）の熱伝導率は増大した。
【００２２】
図６の結果（熱伝導率）は、図４、５の結果（ガス発生量）と対応している。ガス発生量が多い試料Ａを用いた断熱体Ａの熱伝導率は増大するのに対し、ガス発生量が少ない試料Ｂ、Ｃを用いて作製した断熱体Ｂ、Ｃの熱伝導率の変化は小である。ガス発生量が少ないため、密閉空間の真空度の変化が少ないことによると考えられる。
【００２３】
このように、密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上である試料Ｂ、Ｃを用いることにより、ガス発生量を抑制し、真空断熱体１の熱伝導率の増大による断熱性能の低下を防止できる。また、以上ではポリエチレンフィルムの密度を指標としたが、その融点を指標とすることもできる。試料Ｂの融点１２５℃を境として、ガス発生量は急激に減少するため、融点が１２５℃以上のポリエチレンフィルムを使用することにより、真空断熱体１の断熱性能の低下を防止できる。
【００２４】
以上述べたように、本発明によれば、真空断熱体１の断熱性能の低下を抑止できることとなり、本発明の解決課題は解決される。
【発明の効果】
【００２５】
上記に述べたように、ヒートシール層２３に、密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上であるポリエチレンフィルムを用いること、または融点が１２５℃以上であるポリエチレンフィルムを用いることによって、真空断熱体１の断熱性能が低下する問題を解決できる。
【００２６】
密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上であるポリエチレンフィルム、または融点が１２５℃以上であるポリエチレンフィルムは、加熱によるガス発生量が少ない。このため、これらのガス発生量の少ないフィルムをヒートシール層２３に用いることにより、真空断熱体１の熱伝導率の増大が抑制され、その断熱性能の低下が抑えられる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来技術および本発明実施例に係る真空断熱体の構成を表す図である。
【図２】ポリエステルフィルムのガス発生速度を表す図である。
【図３】ポリエステルフィルムの累積ガス発生量を表す図である。
【図４】ポリエステルフィルムの密度に対する累積ガス発生量を表す図である。
【図５】ポリエステルフィルムの累積ガス発生量（５年間）を表す図である。
【図６】実施例１の真空断熱体の熱伝導率変化を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明を適用して、真空断熱体１を作製した実施例１について、以下に説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１と同様な構成の真空断熱体１を、以下の工程により作製した。外被材２を構成する表面保護層２１として二軸延伸ポリアミドフィルム（厚み１５μｍ）を、ガスバリア層２２としてアルミニウム薄膜を形成したポリエステルフィルム（厚み２０μｍ）をそれぞれ用いた。ヒートシール層２３については、ガス発生量を試験した試料Ａ、Ｂ、Ｃのポリエチレンフィルム（厚み５０μｍ）を使用した。
【００３０】
表面保護層２１、ガスバリア層２２、ヒートシール層２３の各フィルムを、ウレタン系ドライラミネート用接着剤（大日本インキ(株)製ＬＸ−７０３ＶＬ／ＫＲ−９０）を用い、相互に接着した。
【００３１】
対向するヒートシール層２３同士を接合部２４において、ヒートシールにより接合して、ヒートシール層２３が最内層となる袋を作製した。作製した袋にガラス繊維（直径３μｍ）の集合体からなる芯材３を充填したのち、柏木式真空包装機（エヌ・ピー・シー（株）製Ｆ７８−ＡＮ）を用い、真空下（真空度１〜１０Ｐａ）にて、袋の開口部分をヒートシールして閉じ、真空断熱体１を作製した。作製した、ヒートシール層２３のみが異なる３種類の真空断熱体１について、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃをそれぞれ用いた真空断熱体１を断熱体Ａ、断熱体Ｂ、断熱体Ｃとする。
【００３２】
断熱体Ａ、Ｂ、Ｃについて、図１に示すＸ―Ｙ方向の熱伝導率を、熱伝導率測定機（英弘精機（株）製Ａｕｔｏλ  ＨＣ−０７４）を用いて測定した。測定後、断熱体Ａ、Ｂ、Ｃを恒温恒湿槽内（５５℃、８０％ＲＨ）に放置し、１４日（３３２時間）、３０日（７２０時間）および９０日（２１６０時間）経過時に取り出して、その熱伝導率を測定した。測定した熱伝導率の変化を図６に示す。断熱体Ａの熱伝導率は増大し、１４日経過で０．０１Ｗ／（ｍＫ）以上となり、以後さらに増すため、断熱体Ａの断熱性能の低下は著しいものとなる。一方、断熱体Ｂ、断熱体Ｃでは、熱伝導率の変化は僅かであり、その当初の断熱性能は保持される結果である。
【符号の説明】
【００３３】
１    真空断熱体
２    外被体
２１  表面保護層
２２  ガスバリア層
２３  ヒートシール層
２４  接合部
３    芯材
【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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