(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷蔵庫の壁内面に密着させて配置される真空断熱材であって、
圧縮率１５〜６０％で加圧圧縮された連続気泡の合成樹脂発泡体と、２枚のシートを貼り合わせてなり前記合成樹脂発泡体を収容した内部空間が真空状態で密封されている可撓性収容材と、を備え、
前記壁内面との密着面側に、前記可撓性収容材の一部からなり、可撓性収容材の一面外周に面に沿って外側に延び、可撓性収容材の弛みが折り畳まれてなる、前記２枚のシートの貼り合わせ部とは別の張出縁部を備える、
ことを特徴とする、真空断熱材。
【請求項２】
冷蔵庫の壁内面に密着させて配置される真空断熱材の製造方法であって、
２枚のシートを貼り合わせてなり通気遮断性を有する可撓性収容材に連続気泡の合成樹脂発泡体を収容する工程(a) と、前工程(a) により合成樹脂発泡体が収容された可撓性収容材の内部空間を、脱気し密封して真空状態にする工程(b) と、前工程(b) により合成樹脂発泡体が真空状態で密封された可撓性収容材を、加圧圧縮する工程(c) と、を含み、
前記壁内面との密着面側に、前記可撓性収容材の一部からなり、可撓性収容材の一面外周に面に沿って外側に延び、可撓性収容材の弛みが折り畳まれてなる、前記２枚のシートの貼り合わせ部とは別の張出縁部を備える、
ことを特徴とする、真空断熱材の製造方法。
【請求項３】
前記工程(c) では圧縮率１５〜６０％で加圧圧縮する、請求項２に記載の真空断熱材の製造方法。
【請求項４】
少なくとも前記工程(b) の前に、合成樹脂発泡体を乾燥する工程(m) をさらに含む、請求項２または３に記載の真空断熱材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空断熱材およびその製造方法に関し、冷蔵庫やクーラーボックスなどの断熱材として利用される真空断熱材とその製造方法を対象にしている。
【０００２】
【従来の技術】
冷蔵庫の壁体に使用される断熱材として、アルミ箔がラミネートされたプラスチックシートなどで作製された袋に、硬質ウレタン発泡ボードを収容し、袋の内部を脱気して真空にしたあと、袋の開口を熱融着などの手段で密封したものがあり、真空パック断熱材などと呼ばれている。
【０００３】
この真空パック断熱材は、発泡体の内部に存在する真空空間によって優れた断熱性能が発揮できるとともに、軽量であり、ボード状をなしているので取扱いも容易であり、前記した電気冷蔵庫のほか、携帯用のクーラーボックスの断熱壁を構成するのにも適したものとして広く利用されている。
真空パック断熱材の性能向上を図る技術として、特開平６−２１３５６１号公報には、真空パック断熱材に使用する発泡体を、高圧プレスで圧縮して発泡体内の気泡を偏平状に押しつぶしておくことが提案されている。このような発泡体を使用することで、真空パック断熱材の熱伝導率がさらに小さくなり、断熱性が向上すると説明されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記先行技術のように発泡体を加圧圧縮しても、加圧圧縮していない発泡体を用いた場合に比べて、期待されたほどの断熱性能の向上が認められないという問題があった。
その理由として、発泡体を加圧圧縮しても、真空パックするまでの間に発泡体が有する復元性によって元の形状に戻ってしまい、加圧圧縮したことの効果が失われてしまうのであると考えられる。
【０００５】
前記した先行技術で使用されている連続気泡のウレタン発泡体は、真空断熱材に使用したときの断熱機能は優れているのであるが、復元性が大きいために、断熱性が低下してしまう。
従来、真空パック処理の前に、発泡体を乾燥処理しておくことで、真空断熱材の熱伝導率を低くできることが知られている。この乾燥処理を行うと、余計に発泡体の復元が進行してしまうので、断熱性の向上効果が減じてしまう。
【０００６】
さらに別の問題として、アルミ箔ラミネートフィルムなどの袋に発泡体を収容して袋の内部を真空にすると、発泡体に密着する袋の表面に、発泡体が有する凹凸形状がそのまま表れてしまい、表面の平滑性に劣るものとなる。
表面の平滑性に劣る真空パック断熱材は、例えば、電気冷蔵庫の壁面に埋め込み、真空パック断熱材の周囲にさらにウレタン樹脂を流し込んで発泡させたときに、ウレタン樹脂の流れが悪くなり、真空パック断熱材の表面に空隙や隙間があいてしまって性能が低下するという問題が発生する。また、真空パック断熱材を別の部材と貼り合わせて使用するときにも、貼り合わせ面に隙間や空隙が生じ易い。
【０００７】
本発明の課題は、前記した発泡体を加圧圧縮しておく先行技術の欠点を解消し、断熱性が高く、表面の平滑性にも優れた真空断熱材を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる真空断熱材は、冷蔵庫の壁内面に密着させて配置される真空断熱材であって、圧縮率１５〜６０％で加圧圧縮された連続気泡の合成樹脂発泡体と、２枚のシートを貼り合わせてなり合成樹脂発泡体を収容した内部空間が真空状態で密封されている可撓性収容材と、を備え、前記壁内面との密着面側に、前記可撓性収容材の一部からなり、可撓性収容材の一面外周に面に沿って外側に延び、可撓性収容材の弛みが折り畳まれてなる、前記２枚のシートの貼り合わせ部とは別の張出縁部を備える、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明にかかる真空断熱材の製造方法は、冷蔵庫の壁内面に密着させて配置される真空断熱材の製造方法であって、２枚のシートを貼り合わせてなり通気遮断性を有する可撓性収容材に連続気泡の合成樹脂発泡体を収容する工程(a) と、前工程(a) により合成樹脂発泡体が収容された可撓性収容材の内部空間を、脱気し密封して真空状態にする工程(b) と、前工程(b) により合成樹脂発泡体が真空状態で密封された可撓性収容材を、加圧圧縮する工程(c) と、を含み、前記壁内面との密着面側に、前記可撓性収容材の一部からなり、可撓性収容材の一面外周に面に沿って外側に延び、可撓性収容材の弛みが折り畳まれてなる、前記２枚のシートの貼り合わせ部とは別の張出縁部を備える、ことを特徴とする。
〔可撓性収容材〕
内部空間を脱気したときに真空状態を維持できる程度の通気遮断性を有し、加圧圧縮に耐える機械的特性を有していれば、通常の真空断熱材などに利用されているシート材が使用できる。
【００１０】
具体的には、通気遮断性の高いアルミニウムその他の金属層を積層した合成樹脂シートあるいはフィルムが使用できる。合成樹脂シートとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなどの通常のシート材料が用いられる。可撓性収容材の密封を熱融着で行う場合には、密封面に熱融着性のある樹脂層を積層しておくことが好ましい。
【００１１】
可撓性収容材の厚みは、真空維持性能や機械的強度、加圧圧縮時の変形性などを考慮して設定され、通常は５０〜１５０μｍ程度のものが好ましい。
可撓性収容材は、予め袋状あるいは容器状など、合成樹脂発泡体を収容し易い形態に加工されたものであってもよいし、平坦なシート状のままで用意され、合成樹脂発泡体を収容する際に、合成樹脂発泡体を包んで使用するようにしてもよい。
〔合成樹脂発泡体〕
通常の真空断熱材と同様の合成樹脂発泡体が用いられる。発泡体の内部空間を真空化し易く、断熱性に優れた連続気泡の発泡体が好ましい。内部空間を真空にしても気泡が崩れない形状維持性を有しているものが好ましい。
【００１２】
具体的には、連続気泡の硬質ポリウレタン発泡体が好ましい材料となる。
合成樹脂発泡体の密度は４０〜１００kg/m3 程度が好ましく、平均気泡径は１００μｍ程度以下のものが好ましい。
合成樹脂発泡体は、予めブロック状あるいは板状に発泡成形されたものを、可撓性収容材に収容可能な寸法形状に裁断して使用することができる。
【００１３】
合成樹脂発泡体の形状は、真空断熱材として一般的な矩形状のもののほか、用途に合わせて、円板状その他の異形状、部分的に凹凸のある形状などでもよい。合成樹脂発泡体の寸法は、１５〜７０mm程度のものが好ましい。合成樹脂発泡体の厚みは、最終的に必要とされる真空断熱材における合成樹脂発泡体の厚みに対して、加圧圧縮による目減り分を考慮した厚みに設定しておく。
〔脱気密封〕
可撓性収容材への合成樹脂発泡体の収容、内部空間の脱気による真空化、および、可撓性収容材の密封は、通常の真空断熱材の製造技術と同様に行われる。
【００１４】
具体的には、合成樹脂発泡体を真空吸引口となる部分を除いて可撓性収容材で覆い、真空吸引口から可撓性収容材の内部空間の空気を排出する。可撓性収容材の内部空間を脱気すると、可撓性収容材が合成樹脂発泡体の外形に密着するまで内部空間が狭くなったあと、合成樹脂発泡体に可撓性収容材が密着した状態で合成樹脂発泡体の内部の空気が排出されて真空状態になる。所定の真空度が達成されれば、真空吸引口を封鎖して、可撓性収容材を密封する。
【００１５】
内部空間の真空度は、要求される断熱性能によっても異なるが、通常０．１〜１．０Torrに設定される。
可撓性収容材の密封は、熱融着、接着剤による接着などが採用される。
なお、脱気密封に先立ち、可撓性収容材に吸着剤やガス吸収剤等を収容しておくこともできる。
〔加圧圧縮〕
合成樹脂発泡体が収容された可撓性収容材を加圧して圧縮する。
【００１６】
加圧装置は、通常のプレス装置が使用できる。加圧装置には、可撓性収容材の形状に対応する加圧型を備えておくことができる。加圧圧力は、５kg/cm2程度が好ましい。加圧と同時に加熱することもできる。
加圧によって、可撓性収容材に収容された合成樹脂発泡体は、主に厚み方向に圧縮される。合成樹脂発泡体が永久変形を起こすまで圧縮する必要がある。可撓性収容材の内部空間は、実質的に空気が存在しない真空状態なので、密封されていても、合成樹脂発泡体の変形に合わせて容易に圧縮される。
【００１７】
可撓性収容材すなわち合成樹脂発泡体の圧縮率を１５〜６０％に設定するのが好ましく、より望ましくは３０〜６０％に設定する。
なお、この明細書において、圧縮率は、下式で算出する。
圧縮率％＝（圧縮前体積−圧縮後体積）／圧縮前体積    …（１）
但し、実質的に厚み方向のみに圧縮して、厚みと直交する方向の変形を無視できる場合には、下式が適用できる。
【００１８】
圧縮率％＝（圧縮前厚み−圧縮後厚み）／圧縮前厚み    …（２）
〔乾燥〕
合成樹脂発泡体を可撓性収容材に収容する前、あるいは、合成樹脂発泡体を可撓性収容材に収容した後で可撓性収容材を脱気密封するまでの間に、合成樹脂発泡体を乾燥させておくことができる。乾燥によって、真空断熱材の断熱性が向上する。
【００１９】
乾燥は、加熱乾燥炉など通常の合成樹脂発泡体に対する乾燥手段が採用できる。熱風、ヒータ、赤外線などの加熱乾燥が一般的である。
加熱乾燥の場合に、乾燥温度は１１０〜１５０℃が好ましく、乾燥時間は４０分以上が好ましい。
乾燥された合成樹脂発泡体は、放置しておくと吸湿するので、乾燥後は出来るだけ迅速に、可撓性収容材への収容から脱気、密封までの処理を行うことが好ましい。
〔真空断熱材〕
本発明の製造方法で得られた真空断熱材は、基本的には加圧圧縮したときの加圧型の型面形状に対応する形状をなしている。
【００２０】
但し、合成樹脂発泡体は加圧圧縮によって体積が縮小するが、可撓性収容材の面積は変わらない。そのため、合成樹脂発泡体の体積縮小で余った可撓性収容材の一部が弛みを生じる。
可撓性収容材の弛みで、可撓性収容材の一部に、可撓性収容材の一面外周に配置され、この面に沿って外側に延びる張出縁部が形成される。この張出縁部は、加圧圧縮時の加圧方向の端面に形成され、可撓性収容材が折り畳まれた構造になっている。張出縁部の幅は、合成樹脂発泡体の圧縮率で変わる。通常、張出縁部の幅は０．５mm以上程度に設定される。張出縁部は、可撓性収容材の一面外周の全周にわたって形成されていてもよいし、一面外周のうち一部の辺のみに形成されていてもよい。
〔用途〕
製造された真空断熱材の用途としては、冷蔵庫の壁面断熱材のほか、クーラーボックスなどの保温保冷機器の断熱材、建築部材の断熱材として利用することができる。
【００２１】
前記張出縁部を有する真空断熱材を、冷蔵庫の壁内空間に設置し、さらに壁内空間にウレタン樹脂を注入して発泡充填することができる。この場合、張出縁部を壁内面に密着させるように設置しておけば、真空断熱材と壁内面との密着性が良好になり、注入されたウレタン樹脂が真空断熱材と壁内面との間に入り込むことが防げる。
【００２２】
【発明の実施形態】
図１に示す実施形態は、真空断熱材の製造工程を順次段階的に示している。
図１(a) に示すように、連続気泡の硬質発泡ポリウレタンからなり、矩形の厚板状をなす発泡体１０を準備する。発泡体１０は、乾燥炉で充分に乾燥された状態である。
【００２３】
図１(b) に示すように、２枚のアルミ箔ラミネートシートを貼り合わせて作製された袋状の可撓性収容体２０を用いる。収容体２０の外周には、貼り合わせ部２２が形成されるが、外周の一辺は貼り合わせずに開口として残されている。
収容材２０に発泡体１０を収容し、収容材２０の内部空間を脱気して真空化したあと、収容材２０の開口部分を密封する。連続気泡の発泡体１０は、気泡内部までが充分に真空化された状態になる。直方体状をなす収容材２０の外形に側面に沿って貼り合わせ部２２が張り出した形状になる。
【００２４】
図１(c) に示すように、発泡体１０が真空状態で封入された収容材２０を、上下一対の加圧型３０、３０の間に配置し、加圧型３０、３０で収容材２０を上下方向から加圧する。収容材２０および発泡材１０は厚み方向に圧縮される。
図１(d) に示すように、発泡体１０が真空密封された収容材２０からなる真空断熱材Ｔは、図１(b) の段階に比べて、厚みが薄くなっている。収容材２０の外形のうち、一面（図では上面）の外周に、上面に沿って連続して外側に延びる張出縁部２４を有する。
【００２５】
張出縁部２４は、収容材２０を加圧圧縮したときに、発泡体１０の体積が縮小したために余った収容材２０の弛みが折り畳まれてできたものである。
なお、真空断熱材Ｔのうち、加圧型３０、３０が当接して加圧された表面は、平滑な加圧型３０の表面が押圧されることで平滑になる。真空断熱材Ｔの表面には、発泡体１０の気泡による凹凸や収容材２０のシワなどがほとんど表れない。
【００２６】
図２に拡大して示すように、真空断熱材Ｔは、厚板状をなす収容材２０の外形に対して、片面の外周には張出縁部２４が配置され、貼り合わせ部２２は、収容材２０の外形の側面のうち、厚みの約半分よりも張出縁部２４に近い側に配置されている。
〔真空断熱材の使用形態〕
図２に示す実施形態は、真空断熱材Ｔを冷蔵庫の壁面に用いた場合を示す。
【００２７】
冷蔵庫の壁面は、一対の壁面材４０、４０が間隔をあけて対向して配置されている。壁面材４０、４０の中央空間に、真空断熱材Ｔのうち、張出縁部２４を有する側の表面を、片側の壁面材４０の内面に密着させて配置する。真空断熱材Ｔは高い断熱性を要求される部位あるいは面に配置される。
この状態で、壁面材４０、４０の中央空間に、ウレタン樹脂などの断熱剤４４を注入する。ウレタン樹脂からなる断熱剤４４は発泡して空間を隙間なく埋めることで壁面の断熱性を向上させる。
【００２８】
このとき、断熱剤４４の流れあるいは圧力で、真空断熱材Ｔと壁面材４０との間に断熱剤４４が侵入すると、真空断熱材Ｔによる断熱機能が損なわれる。
しかし、真空断熱材Ｔに張出縁部２４を有していると、断熱剤４４の流れは、張出縁部２４を壁面材４０の側に押しつけるような作用が生じる。図２の矢印が断熱剤４４の流れを示す。その結果、真空断熱材Ｔと壁面材４０との間に隙間が生じ難く、断熱機能の低下を防ぐことができる。
〔真空断熱材の製造例〕
本発明の真空断熱材を製造し、その性能を評価した。
【００２９】
＜使用材料＞
可撓性収容材：アルミ蒸着層を有する合成樹脂フィルム
合成樹脂発泡体：硬質ポリウレタンフォームからなる連続気泡発泡体
＜製造工程＞
前記合成樹脂フィルムを２枚重ねて、矩形の３方向を熱シールし、１方向のみが開口した袋状の可撓性収容材を作製した。
【００３０】
合成樹脂発泡体を、２００×２００×３０mmの厚板状に裁断した。発泡体に乾燥処理（１２０℃、１時間）を行った。収容材に発泡体を収容した。収容材の内部空間を脱気したあと、可撓性収容材の開口部分を熱融着によって密封した。封止圧力は０．０５Torrであった。
プレス加圧装置を用いて、発泡体が収容された収容材すなわち真空断熱材を加圧圧縮した。上記装置の加圧圧力は７０ton （約１５０kgf/cm2 ）である。
【００３１】
得られた真空断熱材の熱伝導率を、JIS-A-9511に規定される平板熱流計法
（ AUTO-λ  HC-072）で測定した。測定は、加圧圧縮前と加圧圧縮後との両方で行った。また、真空断熱材の表面状態を目視観察して評価した。
なお、比較例１は、加圧圧縮を全く行わなかった場合である。比較例２は、圧縮率を過大にした場合である。比較例３は、発泡体を加圧圧縮してから乾燥処理を行い、その後で発泡体を収容体に収容して脱気および密封を行った。
【００３２】
【表１】
0004390022.tif 000002
上記測定の結果、発泡体が真空状態で密封された収容体を加圧圧縮してなる実施例の真空断熱材は、圧縮前に比べて熱伝導率が大きく低下しており、断熱性が向上することが確認された。加圧圧縮によって断熱性が向上する理由は詳細には不明であるが、加圧圧縮によって、発泡体の気泡空間が狭くなって熱対流が生じ難くなるために断熱性が向上するものと推定できる。但し、比較例２では、圧縮率が大きすぎたために、発泡体の気泡空間が潰れてしまって、気泡壁の接近あるいは接触による伝導で熱が移動し易くなるものと推定できる。
【００３３】
また、各実施例の真空断熱材は、表面が平滑でシワや凹凸が目立つことはなかった。これは、加圧型に押圧されて真空断熱材の表面が平滑化されたためであると推定できる。
各実施例の真空断熱材は、圧縮後に時間が経過しても、厚みが復元することはなかった。これは、発泡体の気泡内が真空状態になっていて、外部から気泡内に空気が流入することもないので、気泡が膨れて復元するという現象は生じ難いのである。比較例３では、収容体に密封する前の発泡体のままで圧縮しているため、収容体に密封するまでの段階で、発泡体の内部に自由に空気が流入でき、発泡体が復元してしまっている。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の真空断熱材とその製造方法では、合成樹脂発泡体が真空状態で密封された可撓性収容体を、加圧圧縮することで、真空断熱材の熱伝導率が大幅に向上するとともに真空断熱材の表面状態が平滑になる。その結果、冷蔵庫の壁面断熱材などとして使用し易く断熱性能に優れた真空断熱材となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態を表し、製造工程を段階的に表す模式図
【図２】  真空断熱材の使用形態を表す断面図
【符号の説明】
１０  合成樹脂発泡体
２０  可撓性収容材
２２  貼り合わせ部
２４  張出縁部
３０  加圧型
Ｔ    真空断熱材
【図１】
0004390022.tif 000003
【図２】
0004390022.tif 000004