(57)【要約】  【課題】本発明の真空断熱箱体は、排気抵抗が高い芯材であっても、速やかに排気することができ、断熱性能、信頼性に優れるとともに、短時間で減圧することを可能とした真空断熱箱体を提供する。  【解決手段】芯材４と排気口６との間に通気性材料８を設置し、通気性材料８が排気口６と芯材４表面の一部を覆っていることで、通気性材料８を通じ、芯材４の表面から芯材４内部の気体が減圧されることで、排気抵抗が高い芯材４であっても、速やかに排気することができ、断熱性能、信頼性に優れるとともに、短時間で減圧することを可能とした真空断熱箱体１を提供することができる。【選択図】図１
2009018826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスバリア性材料からなる外箱及び内箱と、前記外箱と前記内箱とにより構成される空間に減圧密封される芯材と、前記外箱に少なくとも一つ設けられ前記空間を減圧する時に用いる排気口とを備えた真空断熱構造を有する真空断熱箱体であって、前記芯材と前記排気口との間と前記芯材と前記外箱との間とに、前記排気口と前記芯材表面の少なくとも一部を覆う通気性材料を設けたことを特徴とする真空断熱箱体。
【請求項２】
前記通気性材料が不織布であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱箱体。
【請求項３】
前記通気性材料がガラス繊維であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱箱体。
【請求項４】
前記通気性材料が、芯材側に不織布、反芯材側にガラス繊維を用いた複層材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱箱体。
【請求項５】
前記芯材と前記通気性材料の大気圧縮による体積変化率の合計が５０％以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の真空断熱箱体。
【請求項６】
前記芯材が、平均一次粒子径１００ｎｍ以下である乾式シリカに平均繊維径１０μｍ以下の無機繊維材料を含有量が０．５〜４０ｗｔ％となるように混合して加圧成形したものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の真空断熱箱体。
【請求項７】
前記芯材に、導電性材料が１〜３０ｗｔ％混合されていることを特徴とする請求項６に記載の真空断熱箱体。
【請求項８】
前記導電性材料が、カーボンブラックであることを特徴とする請求項７に記載の真空断熱箱体。
【請求項９】
前記ガスバリア性材料が、樹脂材料と金属シートを複層化した複合材料であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の真空断熱箱体。
【請求項１０】
前記ガスバリア性材料が、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群から一つ以上を皮膜形成したものであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の真空断熱箱体。
【請求項１１】
前記樹脂材料が、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンフルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアクリル酸系樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一つの材料からなることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の真空断熱箱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱、保温を必要とするもの、例えば冷蔵庫、保温保冷容器、自動販売機、電気湯沸かし器、車両等の保温容器として使用可能な真空断熱箱体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。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。
【０００３】
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。冷蔵庫など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、断熱性能を向上した真空断熱体が求められている。
【０００４】
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。
【０００５】
真空断熱体の断熱原理は、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。一方、平均自由行程よりも空隙が小さい場合は、熱伝導率は小さくなる。これは空気の衝突による熱伝導がほとんどなくなるためである。
【０００６】
このような課題を解決する一手段として、空間を保持する芯材と、空間と外気を遮断する外被材によって構成される真空断熱体がある。その芯材として、一般に、粉体材料、繊維材料、連通化した発泡体などが用いられているが、近年では、真空断熱体への要求が多岐にわたってきており、一層高性能な真空断熱体が求められている。
【０００７】
真空断熱体は、主として真空断熱パネルとしての用途が多く、パネルを箱体に貼り付ける手法が多いが、形態の多様化により、容器状の真空断熱箱体も求められている。
【０００８】
例えば、自動車のエンジンの循環系に組み込まれ、冷却水を保温する保温蓄熱タンクでは、金属製の真空二重壁容器を断熱構造として用いられ、エンジンの動作に伴い循環されながら昇温していく冷却水を真空断熱箱体本体内に隔壁を通じ導入して、エンジン停止後、容器内に停滞する昇温冷却水を保温し、次のエンジン始動時に、昇温冷却水が供給され、燃焼効率を確保できる（特許文献１参照）。
【０００９】
金属製の真空二重容器の断熱構造においては、工業的レベルにおける真空度は１０Ｐａ程度であるが、固体伝導はなく、金属製のため外気の侵入はほとんどない。また、１００℃以下の低温で使用されるため、輻射の影響もほとんどない。
【００１０】
また、特許文献２においては、冷蔵庫等の断熱箱体においては、外箱と内箱の間に発泡断熱材を充填して成る断熱箱体において、発泡断熱材に連続気泡硬質ポリウレタンフォームを用い、外箱に断熱壁内部と連通した真空インジケータと開閉バルブを設け、開閉バルブを介して真空脱気して構成した真空断熱箱体がある。
【００１１】
断熱壁内部と連通した真空インジケータにより内部の真空度がモニターできるため、外部から侵入した気体や内部に残留したガスにより真空度が劣化した場合でも、開閉バルブを介して真空脱気することにより、初期の断熱性能を回復することができる。
【００１２】
また、特許文献３においては、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリプロピレン等の合成樹脂性を外容器、内容器の材料に用いた真空断熱容器であって、芯材としてパーライトや合成シリカ、珪藻土等を０．１〜０．４ｇ／ｃｍ３の密度で充填し、内部を減圧（０．１Ｔｏｒｒ以下）にする断熱容器で、これにより減圧において加熱ベーキングを行う際、芯材が支持材になり変形を防ぐとともに、必要な断熱性能を得ることができる。
【特許文献１】特開平１０−７１８４０号公報
【特許文献２】特開平７−１４８７５２号公報
【特許文献３】特開平２−２６５５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、特許文献１の構成では、魔法瓶構造を有しているため、形状自由度が低く、また、強度の点から大型化が難しい。また、箱体の材料も断熱性能維持のためにはガスバリア性に有利な金属材料に限定され、金属は高熱伝導率を有するため、壁材を通じてのヒートリークが大きくなる問題もある。
【００１４】
また、リークすると、真空空間が大きいため、高真空にする必要があるとともに、わずかの内圧上昇で断熱性能が低下する。さらに、魔法瓶構造では、吸着した水分や気体を取り除くために、封止時に２００℃以上に加熱し、その温度で作動する吸着材を用いるが、樹脂材料には適用できず、さらにリークや内部に吸着した気体の脱離といった、継時的な内圧上昇には対応していない。
【００１５】
また、特許文献２の構成では、真空断熱箱体において、外部から侵入したガスや内部から発生したガスを、バルブを通じ再減圧しているが、開閉バルブから箱体内部を減圧するには、排気抵抗が大きく、減圧するために非常に時間がかかる。
【００１６】
また、特許文献３の構成では、特許文献２同様に、排気抵抗が高く、減圧するために時間がかかる問題がある。
【００１７】
真空断熱材に用いられる芯材は、一般的に多孔質材料が用いられる。その理由として、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。
【００１８】
真空断熱体の断熱原理は、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。一方、平均自由行程よりも空隙が小さい場合は、熱伝導率は小さくなる。これは空気の衝突による熱伝導がほとんどなくなるためである。
【００１９】
また、芯材自体の熱伝導率を低減する必要もある。このような条件を満たす芯材として、多孔質材料が用いられるが、このような材料を減圧する際には大きな排気抵抗が生じ、減圧に時間がかかる。
【００２０】
板状の真空断熱材の場合、芯材を外被材にいれ、外被材全体を減圧し、開口部をシールするため、開口部は大きく、かつ、芯材と外被材は接触していても密着はしていないため、芯材の重力方向に対して上面および側面からも、芯材内奥部の減圧が可能であり、比較的短時間で減圧ができる。
【００２１】
それに対し、特に、容器形状や箱体形状をした真空断熱体の場合、減圧のための開口部は数箇所であり、さらに、開口部は封止やバルブの取り付けにより、小さく作られる。また、芯材と外被材は密着しているため、芯材内奥部の残留ガスを減圧するためには時間がかかる問題がある。
【００２２】
また、開口部を多数設けたり、大きくすることは可能であるが、多数設けることで容器として使用することが困難になったり、開口部の突起や部品が邪魔になったり、箱体として熱伝導率を低下させる要因になる。また、開口部が大きいと、封止が困難になり、ガスバリア性が低下する問題も生じる。
【００２３】
本発明の目的は、高い断熱性能を有する真空断熱箱体構造を有した真空断熱箱体であって、真空領域を減圧するために、短時間で減圧できるとともに、長期信頼性を有した高性能真空断熱箱体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するために、本発明の真空断熱箱体は、ガスバリア性材料からなる外箱及び内箱と、前記外箱と前記内箱とにより構成される空間に減圧密封される芯材と、前記外箱に少なくとも一つ設けられ前記空間を減圧する時に用いる排気口とを備えた真空断熱構造を有する真空断熱箱体であって、前記芯材と前記排気口との間と前記芯材と前記外箱との間とに、前記排気口と前記芯材表面の少なくとも一部を覆う通気性材料を設けたことを特徴とするものである。
【００２５】
真空断熱箱体の芯材には、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ために多孔質材料が用いられため、通常は、減圧時の排気抵抗が大きくなり、減圧に時間がかかるが、本発明では、芯材と排気口との間と芯材と外箱との間とに、排気口と芯材表面の少なくとも一部を覆う通気性材料を設けたことで、排気口の断面積からしか減圧できなかった状態が、通気性材料を通じて、芯材の表面から減圧・排気可能となるため、均一かつ迅速に減圧することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の真空断熱箱体は、芯材と排気口との間と芯材と外箱との間とに、排気口と芯材表面の少なくとも一部を覆う通気性材料を設けたことで、通気性材料を通じ、芯材の表面から芯材内部の気体が減圧されることで、排気抵抗が高い芯材であっても、速やかに排気することができ、断熱性能、信頼性に優れるとともに、短時間で減圧することを可能とした真空断熱箱体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の請求項１に記載の真空断熱箱体の発明は、ガスバリア性材料からなる外箱及び内箱と、前記外箱と前記内箱とにより構成される空間に減圧密封される芯材と、前記外箱に少なくとも一つ設けられ前記空間を減圧する時に用いる排気口とを備えた真空断熱構造を有する真空断熱箱体であって、前記芯材と前記排気口との間と前記芯材と前記外箱との間とに、前記排気口と前記芯材表面の少なくとも一部を覆う通気性材料を設けたことを特徴とする真空断熱箱体であって、通気性材料で排気口と芯材の表面を被覆することで、排気口の断面積からしか減圧できなかった状態が、通気性材料を通じて、芯材の表面から減圧・排気可能となるため、均一かつ迅速に減圧を図ることができる。
【００２８】
なお、通気性材料は、芯材表面のできるだけ多くの面積を被覆することが好ましく、芯材の外箱側および内箱側まで全て覆う形状が好ましい。
【００２９】
また、通気性材料は、特に材料や構成を限定するものではないが、フラジール通気度が０．５ｃｍ３／ｃｍ２／秒以上であることが望ましく、さらに、フラジール通気度が５ｃｍ３／ｃｍ２／秒以上であることがより好ましい。フラジール通気度が０．５ｃｍ３／ｃｍ２／秒より小さいと、排気速度は大きく変わらず、効率は変わらない。
【００３０】
また、通気性材料と芯材の厚さの比率は、大きい程、排気速度は速くなるが、大きくなる程、通気性材料の特性が断熱性能に影響してくるため、１：１以下が好ましい。ただし、芯材および通気性材料の組合せにより、断熱性能への影響度は異なるので、必要性能により、その比率は変化する。
【００３１】
また、通気性材料の空隙は、芯材のサイズよりも小さい方が、排気系に別途、フィルターを用いる必要がなく、望ましい。
【００３２】
また、芯材は材料系を特に限定するものではなく、有機あるいは無機繊維、粉末、粉末を固形化したもの、発泡樹脂など、特に限定するものではない。
【００３３】
例えば繊維を用いた芯材では、グラスウール、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、炭化ケイ素繊維等の無機繊維、あるいは木綿等の天然繊維、ポリエステル、ナイロン等の合成繊維等の有機繊維など、公知の材料を使用することができる。
【００３４】
繊維を使用するには、繊維を圧縮もしくは加熱圧縮、水やバインダーを用いての圧縮もしくは加熱圧縮、ニードリング、スパンレース、抄造等の方法がある。
【００３５】
一方、粉末を用いた芯材では、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。
【００３６】
また、発泡樹脂ではウレタンフォーム、フェノールフォーム、スチレンフォーム等を使用することができる。
【００３７】
通気性材料による排気速度の向上効果は、空隙が比較的小さくなる粉末系芯材において最も効果が大きく、ついで発泡樹脂で効果が大きい。
【００３８】
また、請求項２に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項１に記載の発明において、前記通気性材料が不織布であることを特徴とする真空断熱箱体であって、不織布を用いることで通気性を確保できるとともに、安価で、空隙の調節が容易であるため、芯材が非常に微細なナノサイズの粉体であっても、フィルター効果を有しながら、かつ、排気速度の迅速化を図ることができる。
【００３９】
また、請求項３に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項１に記載の発明において、前記通気性材料がガラス繊維であることを特徴とする真空断熱箱体であって、ガラス繊維は通気性、強度に優れるだけでなく、減圧した際に優れた断熱性能を示すため、断熱体として性能が低下しない。
【００４０】
また、粉末系芯材と比較して、ガラス繊維は空隙が大きく、圧力依存性が悪い（内圧が高くなるにつれて、断熱性能の悪化率が大きい）が、芯材が粉末系芯材のように圧力依存性に優れるものであれば、圧力依存性に大きな影響はない。
【００４１】
また、ガラス繊維は平均繊維径が０．１μｍ以上１０μｍ以下のものがよく、芯材の密度が１００ｋｇ／ｍ３以上２４０ｋｇ／ｍ３以下であることが望ましい。
【００４２】
芯材に用いる無機繊維の平均繊維径が０．１μｍ未満であれば、工業的生産は困難で実用上不向きであり、平均繊維径が１０μｍより大きいと、繊維間の空隙が大きくなり、初期性能に優れた真空断熱材を得ることができない。
【００４３】
また、密度が１００ｋｇ／ｍ３未満であれば、大気圧縮による変形が大きくなり、また４００ｋｇ／ｍ３より大きいと固体熱伝導の影響が大きくなり初期性能が悪化する。
【００４４】
また、請求項４に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項１に記載の発明において、前記通気性材料が、芯材側に不織布、反芯材側にガラス繊維を用いた複層材料を含むことを特徴とする真空断熱箱体であって、特に粉体芯材を用いる場合、不織布の方が、空隙が小さいため、排気により、粉体が流出することを遮断する。一方、不織布のみで通気性材料の厚みを得ると、断熱性が低下するとともに、複数枚重ねていかねばならず、工数がかかる。ガラス繊維を外箱側に用いれば、容易に厚みを得ることができるとともに、初期断熱性能に優れる真空断熱体を得ることができる。
【００４５】
また、請求項５に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記芯材と前記通気性材料の大気圧縮による体積変化率の合計が５０％以下であることを特徴とする真空断熱箱体である。
【００４６】
芯材と通気性材料の体積変化率の合計が５０％以内であることにより、減圧による大気圧縮によって箱体が圧縮されても、芯材と通気性材料の体積変化が小さいため、箱体の変形も抑制でき、変形およびクラックの抑制といった信頼性を向上させることができる。特に、箱体を構成する材料が薄く、強度が弱いものであれば、その効果は高く、また、箱体材料を薄くできるので、容積効率も向上する。
【００４７】
ここで、体積変化率とは、例えばラミネートフィルムの袋等のガスバリア性が高い袋に芯材あるいは通気性材料もしくはその両方を封入し、減圧することにより大気圧縮され減少した芯材体積が、減圧する前の芯材体積に対して減少した芯材体積の変化率のことである。
【００４８】
芯材と通気性材料の体積変化率が５０％より大きいと、箱体の変形も大きくなり、外観が著しく損なわれるとともに、外箱、内箱にクラック、へこみ、ゆがみ等が生じ、外気が流入することで、断熱効果は失われる。クラック等の劣化は減圧時に生じるものだけではなく、長期間応力が加わることで、変形、クラックを生じる現象も含む。
【００４９】
また、請求項６に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記芯材が、平均一次粒子径１００ｎｍ以下である乾式シリカに平均繊維径１０μｍ以下の無機繊維材料を含有量が０．５〜４０ｗｔ％となるように混合して加圧成形したものであることを特徴とする真空断熱箱体である。
【００５０】
平均一次粒子径１００ｎｍ以下の乾式シリカと平均繊維径１０μｍ以下の無機繊維材料を用いて成形体とすることで、乾式シリカの固形化を図れ、取り扱い性を向上させ、さらに気相率が高いため真空断熱特性に優れ、さらに乾式シリカの粒子径が１００ｎｍ以下と非常に小さいため、粒子間の空隙間距離が小さく、気体熱伝導の影響が非常に小さくなり、圧力依存性に優れた真空断熱材を得ることができる。
【００５１】
乾式シリカが固形化する要因としては、粒子径の小さい粉末同士であるため分子間力が働き粉末同士が付着する、あるいは乾式であるため表面官能基が少なく相互反発が少ないため粉末同士が付着しやすい、あるいはシリカと無機繊維という親和性のよい組合せであるため相互に付着しやすい、さらに無機繊維の繊維径が小さいため比表面積が大きくなるすなわち表面エネルギーが大きくなり粉末と結びつきやすくなる、あるいはそれらの相互作用によること等が考えられる。
【００５２】
さらに、粒子径の非常に細かい乾式シリカと繊維径の小さい無機繊維材料を用いることにより、粉立ちのほとんどない成形体を得られる。
【００５３】
この要因は、上記のように粒子径の小さい粉末同士の分子間力、表面官能基が少ないことによる粉末同士の付着、シリカと無機繊維との良好な親和性、細い繊維材料の大きな表面エネルギー等が考えられる。
【００５４】
また、上記組合せにより強固な成形体とともに、弾性も有しているため可撓性をも有する成形体を得ることができる。
【００５５】
この理由は、平均繊維径が１０μｍ以下の繊維を用いているため曲げ弾性が向上し、可とう性を有することができる等が考えられる。
【００５６】
また、密度は５０ｋｇ／ｍ３以上４００ｋｇ／ｍ３以下にすることにより粒子間の空隙径を減少させ、初期性能、信頼性の面から最適な空隙径を保持した芯材を得ることができ、断熱性能に優れ、長期信頼性を確保した真空断熱箱体を作製することができる。
【００５７】
また、請求項７に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項６に記載の発明において、前記芯材に、導電性材料が１〜３０ｗｔ％混合されていることを特徴とする真空断熱箱体であって、導電性材料を添加することで固体熱伝導率が低減し、真空断熱性能が向上する。
【００５８】
導電性材料の添加量は、１〜３０ｗｔ％がよい。これは、添加量が少なすぎると断熱性能向上の効果がなく、多すぎると断熱性能が導電性材料に依存するようになり断熱性能が悪化することや、減圧下でガス発生が多くなり経時的に断熱性能が悪化するからである。
【００５９】
また、請求項８に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項７に記載の発明において、前記導電性材料が、カーボンブラックであることを特徴とする真空断熱箱体であって、乾式シリカに対して、カーボンブラックを混合することで、さらに断熱性能が向上する。
【００６０】
導電性材料によっては、密度が高い材料も有り、密度が向上することで、熱伝導率の向上が小さい材料も存在するが、このような乾式シリカに粉末状カーボン材料を混合した場合、密度には影響はなく、芯材を真空断熱箱体に用いることで、断熱性能が格段に向上する。
【００６１】
カーボンブラックの混合量は、乾式シリカに対して、４．５〜１６ｗｔ％の添加量が性能向上効果が大きく、好ましい。
【００６２】
断熱性能向上のために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。
【００６３】
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。
【００６４】
また、請求項９に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発明において、前記ガスバリア性材料が、樹脂材料と金属シートを複層化した複合材料であることを特徴とする真空断熱箱体であって、金属箔はガスバリア性が高く、樹脂材のガスバリア性を格段に高めることができるとともに、インサート成型のように成型時に簡便に複層化が可能である。
【００６５】
また、ガスバリア性は、金属箔との複層化している面積が大きいほど良好になる。また、金属箔は温度や湿度への依存性が小さく、良好なガスバリア性を有することができる。
【００６６】
また、金属箔は金属単体である必要はなく、密着性や取り扱い性を向上させるために、例えばラミネートフィルムの様な樹脂材との複層フィルムを用いてもかまわない。また、樹脂材に金属を蒸着させた蒸着フィルムであっても、同様の効果が得られるため、問題はない。
【００６７】
また、複層フィルムとして、金属箔、金属蒸着膜の表面にピンホール等の防止のための表面保護層を設けてもかまわない。表面保護層としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルムの延伸加工品などが利用でき、さらに外側にナイロンフィルムなどを設けると可撓性が向上する。
【００６８】
また、金属は、厚くなりすぎると、金属箔を通じて熱リークするため、１ｍｍ以下が望ましい。また、薄すぎると成型時に破れる恐れがあり、また、ピンホールも形成しやすいため１μｍ以上が望ましい。
【００６９】
また、金属箔は、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅等材質は問わないが、加工性、コストの面からアルミニウム箔が最も望ましい。
【００７０】
また、金属箔は、全面被覆することが好ましいが、例えば金属箔にしわが寄り、破損しやすいコーナー部分などは被覆しないようにし、必要な部分だけ複層化することで、成形性や外観を向上させる。そのため、ガスバリア性材料と複層化することで、金属箔が被覆できない部分のガスバリア性を補強し、真空断熱箱体の断熱性を長期間維持できる。
【００７１】
また、請求項１０に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発明において、前記ガスバリア性材料が、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群から一つ以上を皮膜形成したものであることを特徴とする真空断熱箱体であって、気体成分の侵入を抑制することができる。特に水分のバリア性、高温バリア性が著しく向上する。
【００７２】
また、皮膜面は、箱体の内側、外側どちらでもよく、もちろん両面に被覆してもよい。また、皮膜形成は蒸着、メッキ、塗布、噴霧等限定するものではない。
【００７３】
金属皮膜の場合、金属の熱伝導率が高いため表面熱伝導が大きくなることから、断熱体外側に蒸着する際は、不連続な構成にし、熱的な障壁を設けることがよい。
【００７４】
また、請求項１１に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項９または請求項１０に記載の発明において、前記樹脂材料が、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンフルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアクリル酸系樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一つの材料からなることを特徴とする真空断熱箱体であって、高ガスバリア性を有する樹脂材料を用いることで、さらにガスバリア性を向上させることができる。
【００７５】
これらの材料は、高ガスバリア性樹脂の中でも特にガスバリア性が高い材料であり、断熱体の性能が長期間維持でき、断熱性能が高く、保温・保冷性能に優れる。
【００７６】
さらに、これらの高ガスバリア性樹脂材料は多層化し、表面はオレフィン系樹脂を多層化することが望ましい。理由として、オレフィン系樹脂は耐水性に富み、かつ安価であるため、樹脂材料の耐久性が向上するためである。
【００７７】
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この発明が限定されるものではない。
【００７８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の縦断面図である。
【００７９】
図１において、真空断熱箱体１はガスバリア性材料からなる外箱２と内箱３と芯材４とからなり、外箱２と内箱３の間からなる空間５に芯材４を設置し、外箱２と内箱３を接合することで空間５を密閉し、外箱２に設置し、空間５に連通する排気口６から、空間５の空気を排気し、減圧後、排気口６を封止することで、真空断熱箱体１を構成する。また、内箱３には内部にお湯や冷水等を出し入れするための開口部７があり、通気性材料８は外箱２と芯材４の間および内箱３と芯材４の間に設置し、気体吸着材９および水分吸着材１０は空間５内に設置する。
【００８０】
排気口６から空間５の空気が排気される際、芯材４内部を通って排気される空気は排気抵抗が高く、排気口６排気時間が長くなるが、芯材４周囲に通気性材料８が存在するため、排気時には、芯材４の表面から通気性材料８へ残存空気を排気でき、その後、通気性材料８内を通って、排気口６から空気が排出されるため、排気速度を向上させることができる。
【００８１】
また、封止後、内部に残存している吸着ガスや外部から微量であるが侵入してくる空気成分を継続的に吸着するために、気体吸着材９および水分吸着材１０を空間５内に設置しておくことで、初期性能の向上および長期的に性能を維持することが可能である。
【００８２】
また、芯材４の設置方法であるが、繊維系芯材や発泡材料であれば、先に空間５に設置し、その後、外箱２と内箱３とを接合し、減圧すればよい。芯材４が粉体系であれば、圧縮成形やバインダー、加熱等の手段で固形化し、空間５に設置後、外箱２と内箱３とを接合し、減圧するか、粉体に流動性があるのであれば、外箱２と内箱３とを接合し、先に箱体を形成した後、排気口６もしくは、排気口６とは別に外箱２に空間５と連通した封入口を設け、排気口６もしくは封入口（図示せず）から芯材４を圧入するか、空間５を減圧にしながら芯材４を封入していくことで充填が可能である。封入口は芯材４の充填後、封止する。
【００８３】
通気性材料８の設置方法は、外箱２および内箱３にあらかじめ取り付けておき、芯材４を挟みこんで外箱２と内箱３を接合すればよい。粉体系芯材を封入する際も、あらかじめ通気性材料８を設置しておけば、問題なく封入が可能である。ただし、排気口６から芯材４を封入する際は、通気性材料に穴を開けなければ封入できないため、封入後、排気口６の部分だけ通気性材料８を補完する必要がある。また、前記封入口から芯材４を封入する際は、穴を開ける必要があるが、排気口６とは異なり、通気性材料８を必ずしも補完する必要はない。
【００８４】
通気性材料８は特に接着等しなくても芯材４で押され、固定化されるが、物理的に取り付ける、接着、溶着等の手段で固定しても構わない。
【００８５】
さらに、通気性材料８は芯材４が固形化し、成形された形状であれば、外箱２や内箱３の側に取り付けて、設置しても、かまわない。また、材料の相互作用があるのであれば、芯材４と通気性材料８を一体成形しても構わない。
【００８６】
また、通気性材料８は厚すぎると、減圧の際、大気圧縮により箱体とともに変形し、外箱２や内箱３にクラック等を生じさせる恐れがあるため、芯材との比率を１：１以下に抑える必要がある。
【００８７】
また、箱体の成形方法は特に限定するものではないが、金属材料であれば、折り曲げ、絞り加工、プレス、溶接、接着等の手段を用い、形成するとよい。内箱２と外箱３を接合する際は、溶接あるいはろう付けが強度、ガスバリア性が優れる。また、接着剤等を用いても問題ない。
【００８８】
また、箱体が樹脂材料の場合、成形方法は限定するものではないが、ブロー成形、インジェクション成形、真空成形、圧空成形、プレス成形のどれでもよく、これらを複合させたものでも構わない。また外箱２と内箱３を接合する場合は、溶接法が優れており、溶接方法は特に限定するものではなく、工数、設備の差はあるが接合には十分であり、振動溶着、超音波溶着、レーザー溶着、ＩＲＡＭ、ＤＳＩ、溶接、ホットメルト、電磁誘導、熱風溶着、インパルス溶着、熱風溶着、近赤溶着、拡散結合等が用いられる。また、これらを複合しても構わない。また、溶接部はあらかじめフランジ部を設けていると溶接シロができるため、溶接が容易になる。
【００８９】
また、箱体を形成するガスバリア性材料は金属材料でもよいが、樹脂材料の方が熱伝導率が低く、かつ成形性が高い。樹脂材料であるならばガスバリア性が高い、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキサイドからなる樹脂材料群から一つ以上を用いることが望ましい。
【００９０】
さらに、これらの高ガスバリア性樹脂材料は多層化し、表面はオレフィン系樹脂を多層化することが望ましい。理由として、オレフィン系樹脂は耐水性に富み、かつ安価で、衝撃性に強いため、樹脂材料の耐久性が向上するためである。
【００９１】
また、気体吸着剤９および水分吸着剤１０の種類は特に限定するものではなく、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。
【００９２】
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、金属錯体等の物理吸着剤である。
【００９３】
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、水酸化バリウムが効果的に作用する。
【００９４】
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。
【００９５】
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がより効果的である。
【００９６】
これらは気体吸着剤９、水分吸着剤１０として用いられるが、気体吸着剤９としてはバリウム、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、合成ゼオライトがよく用いられ、水分吸着剤１０としては酸化カルシウム、塩化カルシウムがよく用いられる。
【００９７】
通気性材料の種類を変えた真空断熱箱体における断熱性能の評価結果を実施例１から実施例３に示す。
【００９８】
（実施例１）
箱体（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×２５０ｍｍの立方体形状で、一面に排気口が２つとお湯等を注ぐ注ぎ口がある））は外箱、内箱とも厚さ２ｍｍの架橋ポリエチレンと厚さ２５μｍの接着層と厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）からなる多層材料で、ＥＶＯＨ層が芯材側となり、成形はブロー成形で行う。外箱と内箱の間の空間は厚さ１０ｍｍである。外箱および内箱の表面に、ポリプロピレンとポリエチレンからなる厚さ１ｍｍの不織布を取り付ける。
【００９９】
芯材には、平均一次粒子径７ｎｍの乾式シリカ８５．５ｗｔ％と、平均粒子径４２ｎｍのカーボンブラック４．５ｗｔ％を混合した粉末、および繊維材料として平均繊維径０．８μｍのグラスウール１０ｗｔ％とを混合して成形したものである。
【０１００】
粉末をカッターミルで混合した後、さらに繊維材料を加えて混合した。このようにして作製した芯材を１１０℃の乾燥炉で１時間乾燥し、加圧成形に供する。密度は１９０ｋｇ／ｃｍ３となるように成形する。
【０１０１】
加圧成形後、芯材の成形体を箱体形状にカットし、外箱の底部および側面部表面に設置する。また、水分吸着剤として不織布に封止した酸化カルシウムを芯材とともに設置する。内箱を内部に挿入後、箱体上部の芯材を設置し、外箱上部で密閉し、接合部分を超音波溶着で接合する。
【０１０２】
接合後、排気口から真空ポンプ（排気速度２００Ｌ／ｍｉｎ）で減圧を行ったところ５０Ｐａ到達まで、約５分であった。また、箱体側面の熱伝導率は、０．００８０Ｗ／ｍＫであった。
【０１０３】
（実施例２）
芯材、外箱・内箱、水分吸着剤の構成は実施例１と同様のものを用い、工法も同様の方法で作製した。通気性材料として加熱圧縮成形した厚さ３ｍｍのグラスウール（ＧＷ）を用いた。
【０１０４】
以上のような真空断熱箱体を減圧したところ、５０Ｐａ到達まで、約３分であった。また、箱体側面の熱伝導率は、０．００６４Ｗ／ｍＫであった。
【０１０５】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における真空断熱箱体の縦断面図である。
【０１０６】
図２の縦断面図では、ガスバリア層１１を外箱２および内箱３の芯材側に設けている。これにより、ガスバリア性がさらに向上し、長期信頼性を得ることができる。
【０１０７】
なお、ガスバリア層は外箱２および内箱３の表側、裏側どちらに設けても問題なく、両面に設けても問題はない。
【０１０８】
なお、ガスバリア層としては金属ラミネートフィルムを用いるか、金属、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ダイヤモンドライクカーボンの一つ以上からなる皮膜を形成することが望ましい。
【０１０９】
金属ラミネートフィルムを用いる場合、成形方法として、インジェクション成形、ブロー成形、真空成型、圧空成型、プレス成形等の成形手段を用い、金属ラミネート箔をインサート成形することが望ましい。インサート成形であれば成形とガスバリア層の設置が同時に行える。また、金属種は特に限定しないが、ＡＬ、Ｃｕ、Ｆｅが汎用的で、特にＡＬはコストも、成形性も優れる。また、金属は蒸着シートよりも箔の方がピンホールが少なく、ガスバリア性に優れ、また厚さは６μｍ以上であれば、ほとんどピンホールが存在せず、ガスバリア性に優れる。
【０１１０】
金属、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ダイヤモンドライクカーボンの皮膜を形成する手段として、蒸着法あるいはＰｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（プラズマ化学気相成長法：以下プラズマＣＶＤ法と言う）、が好ましい。
【０１１１】
金属はメッキ法でも皮膜形成が可能であり、厚膜かさせやすい利点がある。厚さは６μｍ以上が好ましい。
【０１１２】
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ダイヤモンドライクカーボンは無機材料のため、熱伝導率が低く、金属のように熱の回り込みが起こりにくい利点がある。また、密着力も高く、緻密で硬度もあることから、厚さは２０ｎｍ以上であればよい。また、ダイヤモンドライクカーボン等はフッ素元素等の原子半径が基本元素（ダイヤモンドライクカーボンの場合は炭素）よりも元素半径が大きな、元素と同時に、皮膜形成することで、より緻密性がまし、より高性能名ガスバリア層を形成することができる。
【０１１３】
ガスバリア層を設けた真空断熱箱体における排気速度および断熱性能の評価結果を実施例３および実施例４に示す。
【０１１４】
（実施例３）
芯材、通気性材料、水分吸着剤の構成は実施例２と同様のものを用い、工法も同様の方法で作製した。
【０１１５】
外箱および内箱はノリル樹脂を用い、インジェクション成形で、表面にＮｙ／ＡＬ箔／ＰＥのＡＬラミネートフィルムをインサート成形した。被覆率は約７０％である。
【０１１６】
以上のような真空断熱箱体を減圧したところ、５０Ｐａ到達まで、約３分であった。また、箱体側面の熱伝導率は、０．００６２Ｗ／ｍＫであった。
【０１１７】
（実施例４）
芯材、通気性材料、水分吸着剤の構成は実施例２と同様のものを用い、工法も同様の方法で作製した。
【０１１８】
外箱および内箱はノリル樹脂をインジェクション成型で形成後、真空チャンバーに入れ、ダイヤモンドライクカーボンで被覆した。
【０１１９】
以上のような真空断熱箱体を減圧したところ、５０Ｐａ到達まで、約３分であった。また、箱体側面の熱伝導率は、０．００６０Ｗ／ｍＫであった。
【０１２０】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における真空断熱箱体を適用した自動車の蓄熱式暖気装置の構成図を示す。
【０１２１】
図３において蓄熱式暖気装置１２は、冷却水回路１３を通じて、エンジン１４で温められた冷却水がラジエーター１５で冷却され、再びエンジン１４に戻る循環経路である。また、エンジン始動時の冷却水が温まってない場合は、サーモスタット１６が全閉されており、冷却水は放熱作用のあるラジエーター１５を介さず、バイパス流路１７を通り循環し冷却水の昇温を早める。また、自動車連続走行中、冷却水回路１３の温まっている冷却水を、流量制御弁１８を切り替え入口パイプ１９から真空断熱箱体２０に流入させ保温しておく。その後エンジン始動時に流動制御弁１８を切り替え出口パイプ２１から、冷却水回路に流出させ、冷却水に混合し冷却水の昇温を早める。従ってエンジン始動時の車の燃費を向上させることができる。
【０１２２】
真空断熱箱体２０は、本実施の形態１あるいは本実施の形態２の真空断熱箱体を用いており、保温特性、信頼性の高い蓄熱式暖気装置を構成することができる。
【０１２３】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における真空断熱箱体を適用した冷蔵庫の縦断面図である。
【０１２４】
冷蔵庫２１は真空断熱箱体構造を有しており冷蔵庫内を構成する内箱２２と外壁構成する外箱２３とからなり、内箱２２と外箱２３の間には断熱層２４が存在する。また外箱２３はＰＣＭ鋼板で構成され、内箱２２はアルミニウムシートをインサート成形したノリル樹脂とからなり、断熱層側にアルミニウムシートがある。断熱層２４の内部は芯材２５が充填され、気体吸着材２６と水分吸着材２７を有している。また、２８は排気口で、２９は機械室で、３０は圧縮機である。通気性材料３１は内箱２２および外箱２３と芯材の間に設けられ、排気口２８と連通するように設けられている。冷媒はイソブタンを使用しており、断熱性能、信頼性に優れるとともに、減圧工程時間の短縮を図ることができる。
【０１２５】
次に本発明の真空断熱箱体に対する比較例を示す。
【０１２６】
（比較例１）
外箱・内箱、芯材、水分吸着材は実施例１と同様のものを用い、構成、工法もほぼ同じ真空断熱箱体を作製した。通気性材料は設置しなかった。
【０１２７】
以上のような真空断熱箱体を封止後、減圧したところ、５０Ｐａ到達まで約２０分を要し、また、熱伝導率は、０．００８３Ｗ／ｍＫであった。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
以上のように、本発明にかかる真空断熱箱体は、芯材と排気口との間に通気性材料を設置し、通気性材料が排気口と芯材表面の一部を覆っていることで、芯材の減圧速度を向上させることができるとともに、断熱性能、信頼性ともに優れた真空断熱箱体を構成できるものであり、自動車用の蓄熱式暖気装置やヒートポンプ用保温タンク、さらに冷凍冷蔵庫および冷凍機器をはじめとした温冷熱機器や、熱や冷気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】
【０１２９】
【図１】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態２における真空断熱箱体の縦断面図
【図３】本発明の実施の形態３における真空断熱箱体を適用した自動車の蓄熱式暖気装置の構成図
【図４】本発明の実施の形態４における真空断熱箱体を適用した冷蔵庫の縦断面図
【符号の説明】
【０１３０】
１  真空断熱箱体
２  外箱
３  内箱
４  芯材
５  空間
６  排気口
８  通気性材料
【図１】
2009018826.tif 000003
【図３】
2009018826.tif 000004
【図４】
2009018826.tif 000005
【図２】
2009018826.tif 000006