(57)【要約】      （修正有）【課題】真空断熱材を折り曲げて角部を形成しても、断熱特性を良好にする構造を提供する。【解決手段】無機質の繊維状集合体である芯材２と、外被材からなり、外被材は最外にある樹脂層６と、その内側の輻射防止層５とを有し、輻射防止層５は長手方向に波状を有し、一つの波の山の高さまたは谷の深さは波の幅の０．９倍から４倍とすることにより、真空断熱材に角部を設けるために曲げたとしても、外殻材のフィルムは伸ばされる。延性の小さな輻射効果のある輻射防止層５は、波状構造の山や谷が低くなり外力方向に伸びるので、輻射防止効果を確保でき、また、信頼性を低下させることなく角部を形成することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質の繊維状集合体を含む芯材と、前記芯材の少なくとも一方の面を覆う外被材と、を含み、内部を減圧封止した真空断熱材であって、
前記外被材は、前記芯材と接触して配置される樹脂層と、前記樹脂層の外側に輻射防止層とを有し、前記輻射防止層は長手方向に波状を為し、一つの波の山の高さまたは谷の深さは、該波の幅の０．９倍から４倍であること、
を特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
前記樹脂層は平滑である、請求項１記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記輻射防止層の山あるいは谷は、前記外被材の面内で格子状に存在する、請求項１又は２に記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記樹脂層は、２００％以上の伸びが可能な材料である、請求項１〜３の何れか一項に記載の真空断熱材。
【請求項５】
前記輻射防止層は金属層を含み、前記金属層の厚さは４０ｎｍ以上である、請求項１〜４の何れか一項に記載の真空断熱材。
【請求項６】
前記金属層は、アルミニウムである、請求項５記載の真空断熱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫や保冷車などに用いる真空断熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の真空断熱材は、ガラスウールなどから成る芯材をガスバリア性フィルムからなる外被材で覆って内部を減圧封止することで作製される。
【０００３】
この真空断熱材は、主に作製方法や信頼性の都合から、その多くが厚さ３ｍｍから２０ｍｍの平板状をしており、その形状のまま冷蔵庫などの製品に適用されることが大半である。また、真空断熱材の断熱特性の向上には、熱の伝導や輻射を抑制するために、構成する材料に熱が伝達し難い物質を用いること、材料間の接触面積を小さくすること、熱伝達を断熱方向と直角の面方向に制御すること、が重要となる。
【０００４】
真空断熱材の適用例としては、断熱方向と直角に繊維を配置して熱伝導量を抑制したもの（例えば、特許文献１参照）や、輻射熱の遮蔽効果に優れる金属箔または金属蒸着フィルムを埋設したもの（例えば、特許文献２参照）、輻射熱の遮蔽効果に優れるマイカなどの板状物質をグラスマット等の芯材と樹脂で一体化して面内に積層させたもの（例えば、特許文献３参照）がある。
【０００５】
このうち、特許文献３の真空断熱材は、輻射熱の遮蔽効果に優れるマイカなどの板状物質を分散させたスラリー液をグラスマット上に均一分散させて、板状物質が両方向に積層した複合材で形成される。
【０００６】
また、断熱されるべき部位は、必ずしも平面形状であるとは限らない。
【０００７】
具体的には、断熱部位に角部、突起や段差がある場合には、真空断熱材に曲げ、穴明け等の加工を施したり、予め外装材の形状を成形したりすることで、真空断熱材の形状を断熱部位の形状に対応させる方法が知られる。
【０００８】
成形する方法としては、袋状外殻材に粉状、或いは、粒状の充填物を収納し、凸部を持った型を用いて外殻材の上下を圧縮して、外殻材内部を真空排気することで表面に凹部を形成するもの（例えば、特許文献４参照）がある。その他、断熱材が充填されたフィルム容器内部を減圧し、ヒートシールによって密封して作製される板状の真空断熱材を真空容器に入れて減圧した状態で型によって成形し、これを保持した状態で常圧に戻すもの（例えば、特許文献５参照）も知られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−２０８６９６号公報
【特許文献２】特開昭６２−０１３９７９号公報
【特許文献３】特開平１０−２３８９３８号公報
【特許文献４】特開昭６１−１６８７７２号公報
【特許文献５】特開昭６３−１６３７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、金属箔や金属蒸着フィルムを単に埋設するだけでは、これらの有限の長さに由来する不連続部で、電磁波が漏れて輻射が大きくなる。板状物質を積層した樹脂を芯材と一体化すると、伝導伝熱が大きくなり、断熱特性が低下する。また、断熱される部位には角部を有することがある。
【００１１】
角部を有する製品に真空断熱材を適用する場合、上記従来の成形する方法の構成では、真空チャンバー内に成形型を設置するか、成形型そのものを真空排気装置とするため、装置が大掛かりなものとなると言った課題があった。また、外殻材のフィルムや輻射効果のある板状物質が成形時に伸ばされ真空断熱材の信頼性が低下するという問題点もあった。
【００１２】
本願発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、断熱特性が良好で、かつ信頼性の高い角部を容易に形成できる真空断熱材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の真空断熱材は、無機質の繊維状集合体である芯材と、外被材からなり、外被材は芯材と接する樹脂層と、その外側の輻射防止層とを有し、輻射防止層は長手方向に波状を有し、一つの波の山の高さまたは谷の深さは波の幅の０．９倍から４倍という構成を有するものである。
【００１４】
本構成によって、真空断熱材に角部を設けるために曲げたとしても、外殻材のフィルムは伸ばされ、延性の小さな輻射効果のある輻射防止層は波状構造の山や谷が低くなり外力方向に伸びるので、熱特性が良好で、かつ信頼性を低下させることなく角部を形成できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本願の真空断熱材によれば、輻射防止効果が低下しないため断熱特性が良好で、かつ信頼性の高い角部を容易に形成できる真空断熱材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における輻射防止層に波状形状を付与する工程の拡大図
【図３】本発明の実施の形態１における真空断熱材の外被材の断面拡大図
【図４】本発明の実施の形態１における真空断熱材を金型で曲げる工程の概念図
【図５】本発明の実施の形態１における真空断熱材の直角に曲げられた断面概念図
【図６】本発明の実施の形態１における樹脂層の伸びと輻射防止層の変形の模式図
【図７】本発明の実施の形態１における真空断熱材の曲げ加工後の外被材の断面拡大図
【図８】本発明の実施の形態２における真空断熱材の外被材の断面拡大図
【図９】本発明の実施の形態３における真空断熱材の外被材の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図である。図１において、１は真空断熱材、２は芯材、３は外被材である。芯材２はガラスウールである。
【００１９】
図２は、輻射防止層５に波状形状を付与する工程の拡大図である。図２において、４は芯材２と接する内側の樹脂層、５は輻射防止層である。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、波状を有する前の状態において、箔帯である輻射防止層５を樹脂層４の上部に設置する。
【００２１】
次に、図２（ｂ）に示すように、樹脂層４と輻射防止層５の積層物に所定の形状を有する歯車７を回転させ、押し込みながら移動させると、図２（ｃ）に示すように、波形状が残る。このとき、輻射防止層５の継ぎ目で複数の輻射防止層５が重なっている場合には、そのまま波状形状を形成すれば良い。また、波状が形成された後には、樹脂層を塗布などにより形成しても良い。
【００２２】
図３は、外被材３の断面拡大図で、６は最外層の樹脂層の積層構造である。
【００２３】
輻射防止層５は、アルミニウム箔（板厚は０．１ｍｍ）で高さＨ、幅Ｗで波状を有している。物体中の熱の移動機構を大別すると、伝導伝熱、気体伝熱、対流伝熱、輻射伝熱およびこれらの組合せとなる。
【００２４】
真空断熱材１では、真空度が十分高いため、対流、気体伝熱の影響をほとんど無視でき、伝導伝熱と輻射伝熱のみとなる。伝導伝熱は、芯材２と外被材３との接触面積を小さくしたり、芯材２との接触面に熱伝導性の悪い樹脂材料などを配置したりすれば良い。輻射伝熱については、電磁波を途中で遮蔽する物質を設ければ、温度が高い側からの伝熱を防ぐことが出来る。
【００２５】
このため、内側の樹脂層４の外側にアルミニウム箔を輻射防止層５として設置している。アルミニウムは延性と加工性に優れた金属である。物質では吸収長と呼ばれる、それ以上の深さでは電磁波の透過が小さい厚さがある。波長：１μｍの近赤外線や波長：１０μｍの遠赤外線に対して、アルミニウムでは厚さが１５ｎｍ以上、他の実用金属材料で最も吸収長の深いニッケルでも厚さ４０ｎｍ以上あれば、電磁波はほとんど透過しない。
【００２６】
輻射防止層５は、アルミニウム以外の金属や、他の同様に輻射防止機能を有する材料であれば良い。最外層の樹脂層６は、外気からの熱伝導を防ぐことと、輻射防止層５の固定の役割を持っている。
【００２７】
図４は、真空断熱材１を製品の角部に適用するため、金型で曲げる工程の概念図である。雌型８の上に真空断熱材１を設置し、雄型９を押し下げて折り曲げる。
【００２８】
図５は、直角に曲げられた真空断熱材１の断面概念図で、Ｒは曲げ半径、Ｔは真空断熱材の板厚である。
【００２９】
ここでは、板厚Ｔが実用的に最大に近い２０ｍｍの真空断熱材１を、実用的に最も小さい曲げ半径Ｒ５ｍｍで直角に曲げた場合を想定している。この加工により、外被材の外周側３ａの伸びは、外被材の内側３ｂの５倍になる。また、板厚Ｔが５ｍｍであれば、外被材の外周側３ａの伸びは、外被材の内側３ｂの２倍になる。このとき、樹脂層４や樹脂層６には２００％の伸びが発生するので、これ以上の伸びが可能な材料でなければならない。
【００３０】
伸びが３倍程度までであれば、ポリアミド、フッ素樹脂や塩化ビニル樹脂で対応でき、８倍までなら伸びが８００％あるポリプロピレンやポリエチレンで対応できる。また、角部が円弧の場合、内径と外径の差から生じる伸びは、曲げ半径Ｒの７倍までは樹脂層４や６は破損しないが、これ以上の伸びを与えると、芯材２を曲げることができても、外被材３の樹脂層６が破れ、真空性を保てなくなる。
【００３１】
輻射防止層５については、樹脂層４や６の伸びに対応して、波状形状が伸ばされることになる。
【００３２】
図６は、樹脂層の伸びと輻射防止層の変形の関係を示す模式図である。図６（ａ）は、樹脂層の伸びが生じる前、図６（ｂ）は、樹脂層の伸びが生じた後の状態を示す。
【００３３】
輻射防止層５は直線とし、波は一辺の長さがＬの三角形としている。樹脂層４や６に２倍の伸びが生じる場合、波の幅Ｗの半分が２倍に伸びる。すなわち、Ｌ＞（Ｗ／２）×２、の関係を満足すれば、輻射防止層５が樹脂層４や樹脂層６の伸びによって引きちぎられることはない。
【００３４】
この関係が満足されるとき、伸びが発生する前の図６（ａ）の状態では、三平方の定理より、波の高さＨ＞平方根（Ｌ2−（Ｗ／２）2）＝０．８７Ｗ、となる。すなわち、波の高さＨを幅Ｗの０．９倍以上にすれば、輻射防止層５は２倍の伸びが生じても破断はしない。波の形が上または下に凸の場合には、Ｌの長さがより長くなるので、破断に対して一層の余裕がある。
【００３５】
谷に対しても、山と同様の関係が適用できる。伸びが２倍より小さい場合は、高さＨは幅Ｗの０．９倍より小さくても良い。樹脂層にとって最大となる８倍の伸びが生じる場合、同様に、Ｌ＞（Ｗ／２）×８、の関係を満足すれば、波の高さＨ＞平方根（Ｌ2−（Ｗ／２）2）＝４．０Ｗ、となる。すなわち、高さＨを幅Ｗの４倍以上にすれば、輻射防止層５は８倍の伸びが生じても、破断はしない。ただし、高さＨを大きくすれば外被材３が厚くなる。
【００３６】
図７は、曲げにより伸ばされた外被材３の断面拡大図である。樹脂層４と樹脂層６は伸びにより薄くなり、輻射防止層５の波状の山の高さや谷の深さは小さくなり、伸びきった状態では線状になる。なお、本実施の形態において、輻射防止層５はアルミニウム箔としたが、他の金属や、アルミニウム蒸着フィルムとしても良い。
【００３７】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２の真空断熱材の外被材の断面拡大図である。
【００３８】
図８において、１０と１１は樹脂層、１２は輻射防止層である。図８において、図２と異なる点は、輻射防止層１２の波状構造が一部に限られることである。真空断熱材１が曲げを受ける場所が分かっておれば、その場所に輻射防止層１２の波状部位を該当させれば、曲げによって輻射防止層１２が伸びて破断することはない。また、高価な輻射防止層１２の全長が短くなるので使用量が少なくなるという利点もある。
【００３９】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３の真空断熱材の外被材の拡大図である。
【００４０】
図９において、図９（ａ）は、輻射防止層１３を上面から見た状態を示し、図９（ｂ）は、図９（ａ）の上面図におけるＭ−Ｎ線の断面方向の拡大図である。
【００４１】
図９において、実施の形態１，２と異なる点は、波状の山１４と谷１５が平面内で格子状に形成され、樹脂層１６と１７が上下にそれぞれ形成されている点である。
【００４２】
輻射防止層１３の平面内に波状構造を形成することで、１次元の曲げだけでなく、筐体の頂点部のような２次元の曲げにも輻射防止層１３が破断することはない。図９では波の山と谷が等間隔であり、また平滑部１８が存在する構造であるが、山と谷が非等間隔であることでも、平滑部１８が存在しなくても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の真空断熱材は、輻射防止効果が低下しないため断熱特性が良好で、かつ信頼性の高い角部を容易に形成することができるもので、建築等の断熱壁の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１  真空断熱材
２  芯材
３  外被材
４  樹脂層
５  輻射防止層
６  樹脂層
７  歯車
８  雌型
９  雄型
１２  輻射防止層
１３  輻射防止層
１４  山
１５  谷
１６  樹脂層
１８  平滑部
【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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【図８】
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【図９】
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