(57)【要約】【課題】耐久性が高く、長期間にわたり使用可能であり、かつ安価な真空断熱材及び断熱箱を提供することを目的とする。【解決手段】真空断熱材１は、真空空間を保持する芯材２と、芯材２を被覆する外包材３と、粉末形状の第１の吸着剤４０及び第１の吸着剤４０を被覆する第１の包材４１を備え、外包材３の内表面に接触して配置される第１の吸着部材４と、第１の吸着剤４０よりも粒径が大きい第２の吸着剤５０を備え、第１の吸着部材４及び芯材２で包囲される第２の吸着部材５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空空間を保持する芯材と、
前記芯材を被覆する外包材と、
粉末形状の第１の吸着剤及び前記第１の吸着剤を被覆する第１の包材を備え、前記外包材の内表面に接触して配置される第１の吸着部材と、
前記第１の吸着剤よりも粒径が大きい第２の吸着剤を備え、前記第１の吸着部材及び前記芯材で包囲される第２の吸着部材と
を備える真空断熱材。
【請求項２】
前記第１の吸着剤の粒径は平均０．１ｍｍ未満であり、前記第２の吸着剤の粒径は平均０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記第２の吸着部材における熱伝導ガスの吸着速度は、前記第１の吸着部材における熱伝導ガスの吸着速度よりも大きい請求項１又は請求項２に記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記第１の包材は、紙、不織布、プラスチックフィルム、及び網目状の布からなる第１の群より選択される通気性を有する部材、又は前記第１の群より選択される２種類以上の部材を積層した通気性を有する積層材からなる請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項５】
前記第２の吸着部材は前記第２の吸着剤を被覆する第２の包材を有しており、前記第２の包材の表面積は前記第１の包材の表面積よりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項６】
前記第２の包材は、紙、不織布、プラスチックフィルム、及び網目状の布からなる第２の群より選択される通気性を有する部材、又は前記第２の群より選択される２種類以上の部材を積層した通気性を有する積層材からなる請求項５に記載の真空断熱材。
【請求項７】
前記第２の吸着部材は前記第２の吸着剤を被覆する包材を有しない請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項８】
前記芯材は繊維集合体である請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項９】
前記繊維集合体はグラスウールである請求項８に記載の真空断熱材。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の真空断熱材を備える断熱箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材及び断熱箱に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫等の断熱材として用いられている従来の真空断熱材としては、「吸着剤と外被材の間に保護シートを設けたもの」（例えば、特許文献１参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１８７４７号公報（請求項１、３〜５、段落［００１５］〜［００１６］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、吸着剤と外包材との間にアルミ箔を含むラミネートフィルム又はアルミ蒸着層を含むラミネートフィルムを保護シートとして、吸着剤及び外包材が直に接触しないように配置し、減圧密封（真空包装）時のピンホール発生を防止している。しかしながら、特許文献１のように保護シートとしてラミネートフィルムを用いると、減圧密封時のピンホール発生を抑制することはできるが、ラミネートフィルムにより吸着剤への通気が阻害されるため、真空断熱材内部に残留するガス及び外包材を通過し真空断熱材に侵入するガス（例えば、水、窒素、酸素、二酸化炭素等。以降、「熱伝導ガス」と称する。）の吸着速度が低下し、長期間にわたって熱伝導率の低い真空断熱材を得られないという課題があった。また、保護シートとしてラミネートフィルムを用いることにより、真空断熱材の部材価格が増加し、安価な真空断熱材を得られないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、耐久性が高く、長期間にわたり使用可能であり、かつ安価な真空断熱材及び断熱箱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】
【０００６】
本発明に係る真空断熱材は、真空空間を保持する芯材と、前記芯材を被覆する外包材と、粉末形状の第１の吸着剤及び前記第１の吸着剤を被覆する第１の包材を備え、前記外包材の内表面に接触して配置される第１の吸着部材と、前記第１の吸着剤よりも粒径が大きい第２の吸着剤を備え、前記第１の吸着部材及び前記芯材で包囲される第２の吸着部材とを備える。
【０００７】
また、本発明に係る断熱箱は上述の真空断熱材を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、粉末形状の第１の吸着剤よりも粒径が大きい第２の吸着剤を備える第２の吸着部材を第１の吸着部材及び芯材で包囲することによって、外包材におけるピンホール発生を防止することができる。また、本発明によれば、第２の吸着部材が第１の吸着部材及び芯材で包囲されているため、第２の吸着剤への通気が阻害されることがない。更に、本発明によれば、第２の吸着部材を第１の吸着部材及び芯材で包囲するという簡易な方法で真空断熱材が構成される。したがって、耐久性が高く、長期間にわたり使用可能であり、かつ安価な真空断熱材及び断熱箱を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る真空断熱材１の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る真空断熱材１の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る真空断熱材１の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る断熱箱１００の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る真空断熱材１について説明する。図１は、本実施の形態１に係る真空断熱材１の概略構成を示す断面図である。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。各構成部材の具体的な寸法等は、以下の説明を参酌した上で判断すべきものである。
【００１１】
図１に示すように、真空断熱材１は、真空空間を保持する芯材２と、ガスバリア性を有し、芯材２を被覆する外包材３と、芯材２と外包材３との間に挿入され、外包材３の内表面に接触して配置される第１の吸着部材４と、第１の吸着部材４及び芯材２で包囲される第２の吸着部材５とを備えている。外包材３で規定される内部空間は、１〜３Ｐａ程度の真空度に減圧された状態で開口部が密封されることにより減圧密封されている。開口部の密封は、ヒートシール等によって外包材３の周縁部を溶着することにより行われる。真空断熱材１は、全体として概略長方形平板状の形状を有している。
【００１２】
芯材２は、グラスウールなどの繊維集合体が積層された構成を有している。繊維集合体は、グラスウールであれば遠心法により製造され、樹脂繊維であればスパンボンド法により製造されることが一般的であるが、繊維集合体の製造方法は、特に限定されるものではない。また、芯材２を構成する繊維集合体は加熱加圧成形したものであっても、内包材を用いて密閉封止したものであっても、結合剤により結着したものであってもよい。
【００１３】
外包材３は、既存の真空断熱材に使用されている外包材であり、多層構造をなすラミネートフィルムである。この多層構造は、例えば、内表面側（芯材２側）から順にポリエチレン層、アルミ蒸着エチレン−ビニルアルコール層、アルミ蒸着ポリエチレンテレフタレート層、及び最外層にナイロン層が積層された構成を有する。外包材３の構成は、上述の構成に限定されず、ポリプロピレン層が含まれていてもよい。また蒸着層はアルミ蒸着層に限定されず、アルミナ蒸着層やシリカ蒸着層を用いてもよい。
【００１４】
外包材３は、ガスバリア性を有するものであれば特に構成が限定されるものではない。例えば、外包材３を構成する各層の厚みは１０〜３０μｍ程度にできるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
第１の吸着部材４は、水分を少なくとも吸着することができる粉末形状の第１の吸着剤４０と、第１の吸着剤４０を被覆する第１の包材４１とを備える。本実施の形態１においては、第１の吸着剤４０の粒径は平均０．１ｍｍ未満にしてもよい。
【００１６】
第２の吸着部材５は、水分を少なくとも吸着することができる第２の吸着剤５０と、第２の吸着剤５０を被覆する第２の包材５１とを備える。本実施の形態１においては、第２の吸着剤５０の粒径は第１の吸着剤４０の粒径よりも大きくなるように構成される。第２の吸着剤５０の粒径は平均０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下にしてもよい。
【００１７】
本実施の形態１の真空断熱材１においては、第２の吸着部材５における熱伝導ガスの吸着速度は第１の吸着部材４の熱伝導ガスの吸着速度よりも高くなるように構成しても良い。
【００１８】
第１の吸着剤４０及び第２の吸着剤５０は、例えば酸化カルシウム（ＣａＯ）等の水分吸着性のある材料で構成されるが、これに限定されない。例えば、第１の吸着剤４０及び第２の吸着剤５０はシリカゲルやゼオライトで構成してもよい。また、第１の吸着剤４０及び第２の吸着剤５０は２以上の材料を組み合わせて構成してもよい。また、第１の吸着剤４０及び第２の吸着剤５０の構成成分は同じであっても異なっていてもよい。
【００１９】
第１の包材４１及び第２の包材５１は、紙、不織布、プラスチックフィルム（例えば、ポリエチレンフィルム）、又は網目状の布等の通気性のある部材で構成されている。第１の包材４１及び第２の包材５１は、通気性を有するものであれば特に構成が限定されるものではない。例えば、第１の包材４１及び第２の包材５１は、紙、不織布、プラスチックフィルム、及び網目状の布からなる群より選択される通気性を有する部材であっても、２種類以上の部材を積層した通気性のある積層材（例えば、積層フィルム）として構成してもよい。また、第１の包材４１及び第２の包材５１の構成は同じであっても異なっていてもよい。
【００２０】
次に、本実施の形態１に係る真空断熱材１の製造工程について説明する。
【００２１】
本実施の形態１に係る真空断熱材１の製造工程においては、まず、芯材２及び外包材３の乾燥が行われる。外包材３で被覆した芯材２を１００℃で２時間加熱処理を行うことによって、水分が芯材２及び外包材３から除去される。
【００２２】
次に、第１の吸着部材４が外包材３の内表面と接触するように配置され、第２の吸着部材５は第１の吸着部材４と芯材２とで包囲されるように、第１の吸着部材４と芯材２との間に配置される。第１の吸着部材４及び第２の吸着部材５はあらかじめ重ねた状態で配置してもよい。
【００２３】
次に、外包材３の内部を１〜３Ｐａ程度の真空度に減圧し、その減圧状態で開口部をヒートシール等で溶着し、外包材３の内部を減圧密封する。以上の工程を経て、真空断熱材１が得られる。
【００２４】
次に、本実施の形態１の効果について説明する。
【００２５】
本実施の形態１の真空断熱材１は、粉末形状の第１の吸着剤４０を備える第１の吸着部材４が外包材３の内表面に接触して配置され、第１の吸着剤４０よりも粒径が大きい第２の吸着剤５０を備える第２の吸着部材５が、第１の吸着部材４及び前記芯材２で包囲されている。よって、粒径が大きい第２の吸着剤５０が外包材３に直接接触することがないため、減圧密封時の外包材３におけるピンホールの発生を抑制することができる。したがって、本実施の形態１では耐久性の高い真空断熱材１を提供できる。
【００２６】
また、本実施の形態１の真空断熱材１では、第２の吸着部材５が、第１の吸着部材４及び芯材２で包囲されているため、第２の吸着部材５の通気を阻害されることがない。したがって、本実施の形態１の真空断熱材１では熱伝導ガスの吸着速度が低下しないため、長期間にわたって熱伝導率を低く維持できる真空断熱材１を提供できる。また、本実施の形態１においては、保護シートを用いないことによって安価な真空断熱材１を提供できる。
【００２７】
また、本実施の形態１の真空断熱材１は、第２の吸着部材５における熱伝導ガスの吸着速度を第１の吸着部材４における熱伝導ガスの吸着速度よりも高くすることで、熱伝導率が長期間にわたって更に低くなる真空断熱材１を得ることができる。
【００２８】
また、本実施の形態１では、第１の吸着部材４を外包材３の内表面と接触するように配置し、第２の吸着部材５が第１の吸着部材４と芯材２とで包囲されるように、第２の吸着部材５を第１の吸着部材４と芯材２との間に配置するという簡易な方法で製造することができる。したがって、本実施の形態１の真空断熱材１では、保護シート等の部材を用いることなく真空断熱材１を製造することができるため、製造工程におけるエネルギーを削減でき、生産工程での環境負荷を低減できる安価な真空断熱材１を得ることができる。
【００２９】
以下、例１〜３を用いて、本実施の形態１の効果について具体的に説明する。
【００３０】
〈例１〉
例１は、本実施の形態１の真空断熱材１のピンホールの発生について試験したものである。
【００３１】
本実施の形態１の真空断熱材１において、芯材２はグラスウールで構成した。外包材３はポリエチレン層、アルミ蒸着エチレン−ビニルアルコール層、アルミ蒸着ポリエチレンテレフタレート層、及びナイロン層が積層されたラミネートフィルムで構成した。第１の吸着剤４０は平均０．１ｍｍ未満の粉末形状の酸化カルシウムで構成した。第１の包材４１は、通気性を有する紙とポリエチレンフィルムとの積層フィルムで構成した。第２の吸着剤５０は粒径が平均３ｍｍの酸化カルシウムで構成した。第２の包材５１は紙とポリエチレンフィルムとの積層フィルムで構成した。
【００３２】
比較例の真空断熱材は、粒径が平均３ｍｍの酸化カルシウムが外包材に直接接触する構成とした。
【００３３】
本実施の形態１の真空断熱材１と比較例の真空断熱材とを１００枚ずつ製造した。比較例の真空断熱材は、外包材のピンホール発生による真空不良が１８枚発生した。これに対して、本実施の形態１の真空断熱材１は、外包材３のピンホール発生による真空不良が発生しなかった。したがって、本実施の形態１の真空断熱材１によれば、粒径が大きい第２の吸着剤５０が外包材３に直接接触することがないため、減圧密封時のピンホールの発生を抑制することができる。
【００３４】
〈例２〉
例２は、本実施の形態１の真空断熱材１の吸着速度について試験したものである。
【００３５】
本実施の形態１の真空断熱材１の構成は例１のものと同一の構成とした。比較例の真空断熱材の構成は、本実施の形態１の真空断熱材１における外包材３と第１の吸着部材４との間に、保護シートとして外包材３と同一構成のラミネートフィルムを有する構成とし、第１の吸着部材４及び第２の吸着部材５と外包材３とが直に接触しないようにした。
【００３６】
本実施の形態１の真空断熱材１及び比較例の真空断熱材を作製した直後における真空断熱材の熱伝導率はいずれも１．８ｍＷ／（ｍ・Ｋ）と同値であった。その後、これらの真空断熱材を気温２５℃、相対湿度６０％の環境下で３０日保管した場合の熱伝導率の増加量は、比較例の真空断熱材で０．４ｍＷ／（ｍ・Ｋ）であったのに対し、本実施の形態１の真空断熱材１では０．２ｍＷ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００３７】
本実施の形態１の真空断熱材１では、比較例の真空断熱材で用いられている保護シートとしてのラミネートフィルムを有しておらず、第２の吸着部材５が、第１の吸着部材４及び前記芯材２で包囲されている。よって、第２の吸着部材５の通気が阻害されることはない。したがって、本実施の形態１においては、真空断熱材１内の熱伝導ガスの吸着速度が低下しないため、長期間にわたって熱伝導率を低く維持できる真空断熱材１を得ることができる。
【００３８】
〈例３〉
例３は、本実施の形態１の真空断熱材１において、第２の吸着剤５０の水分の吸着速度を第１の吸着剤４０の４倍にした場合の吸着速度を試験したものである。
【００３９】
本実施の形態１の真空断熱材１では、第２の吸着剤５０を、粒径が平均３ｍｍであり、水分の吸着速度が第１の吸着剤４０の４倍である生石灰（酸化カルシウム）として構成したこと以外は例１〜２と同一の構成である。本実施の形態１の真空断熱材１を作製した直後の真空断熱材１の熱伝導率は１．８ｍＷ／（ｍ・Ｋ）であった。その後、本実施の形態１の真空断熱材１を、気温２５℃、相対湿度６０％の環境下に３０日保管した場合の熱伝導率の増加量は０．１ｍＷ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４０】
したがって、本実施の形態１の真空断熱材１によれば、第２の吸着剤５０の熱伝導ガスの吸着速度を第１の吸着剤４０の吸着速度よりも高くすることによって、長期間にわたって熱伝導率を更に低く維持できる真空断熱材１を得ることができる。
【００４１】
実施の形態２．
以下に、本発明の実施の形態２に係る真空断熱材１について説明する。図２は、本発明の実施の形態２に係る真空断熱材１の概略構成を示す断面図である。
【００４２】
本実施の形態２の真空断熱材１では、第２の包材５１の表面積を第１の包材４１の表面積よりも大きくした場合（例えば、真空断熱材１の厚み方向に直交する面内で、第２の包材５１の縦横の長さを第１の包材４１よりも１０ｍｍずつ大きくした場合）を考える。本実施の形態２では、第２の包材５１の表面積を大きくすることで、第２の包材５１を通過する熱伝導ガスの量が増加する。したがって、上述の実施の形態１の例３と同様に、第２の吸着剤５０の熱伝導ガスの吸着速度を第１の吸着剤４０の熱伝導ガスの吸着速度よりも高くできる。また、本実施の形態２においては、減圧密封時に外包材３の外部から第２の包材５１の形状が確認できるため、第２の吸着部材５の挿入忘れを確認することができる。
【００４３】
実施の形態３．
以下に、本発明の実施の形態３に係る真空断熱材１について説明する。図３は、本発明の実施の形態３に係る真空断熱材１の概略構成を示す断面図である。
【００４４】
本実施の形態３の真空断熱材１では、第２の吸着部材５において第２の包材５１を有しない、すなわち第２の吸着剤５０が剥き出しの状態で、第１の吸着部材４及び芯材２で包囲されている場合を考える。本実施の形態３では、第２の吸着部材５が第２の包材５１を有しないことにより、第２の吸着剤５０での熱伝導ガス（例えば、水、窒素、酸素、二酸化炭素等）の吸着速度は、第２の包材５１で被覆されている場合と比較して増加する。したがって、上述の実施の形態１の例３と同様に、第２の吸着剤５０の熱伝導ガスの吸着速度を第１の吸着剤４０の熱伝導ガスの吸着速度よりも高くできる。
【００４５】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る断熱箱１００について説明する。本実施の形態４においては、上述の実施の形態１に係る真空断熱材１を断熱箱１００に使用することで、耐久性が高く、長期間にわたり使用可能であり、かつ安価な断熱箱１００を得ることができる。図４は、本実施の形態４に係る断熱箱１００の概略構成を示す断面図である。本実施の形態４では、冷蔵庫の断熱箱１００を例に挙げて説明する。
【００４６】
図４に示すように、断熱箱１００は、内箱１１０と外箱１２０とを有している。内箱１１０と外箱１２０との間の空間には、真空断熱材１が配置されている。真空断熱材１は、例えば内箱１１０の外壁面に密着して配置されている。内箱１１０と外箱１２０との間の空間において真空断熱材１以外の部分には、発泡ウレタン断熱材１３０が充填されている。断熱箱１００のその他の部分は、一般的な冷蔵庫の断熱箱と同様であるため、図示及び説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態４では、耐久性が高く、長期間にわたり使用可能であり、かつ安価な真空断熱材１が用いられているため、耐久性が高く、長期間にわたり使用可能であり、かつ安価な断熱箱１００を得ることができる。また、本実施の形態４では、発泡ウレタン断熱材１３０等と比較して高い断熱性能を有する真空断熱材１が用いられているため、断熱材として発泡ウレタン断熱材のみが用いられた断熱箱と比較して、断熱性能の高い断熱箱１００を得ることができる。したがって、断熱箱１００を備えた冷蔵庫において消費電力を削減することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態４の断熱箱１００では、真空断熱材１が内箱１１０の外壁面に密着しているが、真空断熱材１は外箱１２０の内壁面に密着していてもよい。また、真空断熱材１は、スペーサなどを用いることにより、内箱１１０と外箱１２０との間の空間に、内箱１１０及び外箱１２０のいずれにも密着しないように配置されていてもよい。
【００４９】
その他の実施の形態．
本発明は、上述の実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
【００５０】
例えば、上述の実施の形態１に係る真空断熱材１の製造工程においては、芯材２及び外包材３の乾燥は１００℃で２時間の加熱処理により行われているが、加熱処理の温度及び時間は、芯材２及び外包材３の水分が除去できる温度及び時間であればこれに限定されない。
【００５１】
また、芯材２及び外包材３の乾燥は芯材２を外包材３で被覆した状態で行っているが、芯材２と外包材３の乾燥を別々に行った後に、芯材２を外包材３で被覆してもよい。
【００５２】
また、上述の実施の形態１に係る真空断熱材１の製造工程においては、芯材２及び外包材３を乾燥した後に第１の吸着部材４及び第２の吸着部材５を芯材２と外包材３との間に配置しているが、芯材２及び外包材３を乾燥する前に第１の吸着部材４及び第２の吸着部材５を配置してもよい。
【００５３】
また、上述の実施の形態１の例１〜３では、第１の包材４１及び第２の包材５１は紙とポリエチレンフィルムとの積層材（積層フィルム）で構成するものとしたが、不織布、ポリエチレンフィルム以外のプラスチックフィルム、又は網目状の布といった他の通気性のある部材を用いて構成してもよい。紙又はポリエチレンフィルムよりも通気性の良い部材を用いて第１の包材４１及び第２の包材５１を構成することで、上述の実施の形態１の例３と同様に、第２の吸着剤５０の熱伝導ガスの吸着速度を第１の吸着剤４０の熱伝導ガスの吸着速度よりも高くできる。
【００５４】
また、上述の実施の形態４では、冷熱源を備える冷蔵庫の断熱箱１００に真空断熱材１が用いられた構成を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。真空断熱材１は、温熱源を備える保温庫の断熱箱や、冷熱源及び温熱源を備えない断熱箱（例えば、クーラーボックス等）に用いることもできる。
【００５５】
また、真空断熱材１は、断熱箱１００だけでなく、空調機、車両用空調機、給湯機などの冷熱機器又は温熱機器の断熱部材として用いることもできる。また、真空断熱材１は、断熱箱のように所定の形状を備えた箱体だけでなく、変形自在な外袋及び内袋を備えた断熱袋や、その他の断熱容器にも用いることができる。
【００５６】
また、上述の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１  真空断熱材、２  芯材、３  外包材、４  第１の吸着部材、５  第２の吸着部材、４０  第１の吸着剤、４１  第１の包材、５０  第２の吸着剤、５１  第２の包材、１００  断熱箱、１１０  内箱、１２０  外箱、１３０  発泡ウレタン断熱材。
【図１】
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【図２】
2016084833.tif 000004
【図３】
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【図４】
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