(57)【要約】  【課題】複数の芯材を有する真空断熱材において、有効断熱面積が大きい、断熱性能に優れた真空断熱材を得ること。  【解決手段】少なくとも、複数の芯材９と、外被材１０と、外被材の熱溶着層と熱溶着可能な隔離用フィルム１１とからなる真空断熱材８において、複数の芯材９が、隔離用フィルム１１によって独立した２つ以上の真空空間に隔離されている。  隣り合う芯材９ａ、９ｂは隔離用フィルム１１によって隔離されているだけであるので、芯材同士の間隔をフィルム厚み程度の間隔まで狭めることが可能であるために、芯材９ａ、９ｂ同士の隙間からのヒートリークが小さく、かつ、有効断熱面積が広いために、断熱性能に優れた真空断熱材を得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、複数の芯材と、熱溶着層を有するバリア性の外被材と、外被材の熱溶着層と熱溶着可能な隔離用フィルムとからなり、前記熱溶着層同士が対向する前記外被材の間に前記芯材と前記隔離用フィルムとを有し、前記外被材が前記芯材形状に沿うように溶着した真空断熱材であって、前記隔離用フィルムによって前記芯材が独立した２つ以上の真空空間に隔離されていることを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
前記芯材が、前記隔離用フィルムの上または下に互い違いになるように位置することを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記芯材の間隔が、前記隔離用フィルムの厚さと略同一であることを特徴とする請求項１または２に記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記隔離用フィルムが、真空断熱材の端部にないことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項５】
前記隔離用フィルムが、バリア層を有するラミネートフィルムであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の真空断熱材を適用した建築部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空断熱材および真空断熱材を適用した建築部材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の対策として家電製品や産業機器と並んで住宅など建物の省エネルギーを推進する動きが活発となっており、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。
【０００３】
高性能な断熱材として、真空断熱材があるが、これはスペーサーの役割を持つ芯材を、ガスバリア性を有する外被材中に挿入し内部を減圧にして封止したものである。
【０００４】
ここで、真空断熱材が、複数の芯材を有する構成であって、かつ各芯材が独立した真空空間内に位置する構成であると、（１）外被材端面から離れた芯材部分は端面からの侵入ガスの影響が小さいために、真空断熱材全体としての経時断熱性能が維持しやすい、（２）一箇所で真空ブレークが生じてもそれが他の芯材部分に与える影響が小さいために断熱性能の悪化を最小限で抑えることができる、（３）芯材および真空断熱材形状の自由度が高く、アプリケーションに応じた形状設計が可能である、など、１枚の芯材を有する真空断熱材に比べて、様々なメリットを有している。
【０００５】
従来、複数の芯材からなる真空断熱材として、袋状外装体内に複数個の充填体を互いに所定間隔を存して配置するとともに、外装体における充填体の各間に位置した部分にこれを横断する形状のシール部を形成することにより、複数の単位気密部に区分するシール部を備えた構成の真空断熱材が報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、複数の芯材からなる真空断熱材として、充填材が外装材中に封入され、低真空状態である密封体よりなり、該密封体が複数の密閉された部屋に分割された真空断熱材が報告されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
図４は、特許文献１に記載された従来の真空断熱材の斜視図である。図４に示すように、真空断熱材１は、非通気性のフィルムの縁部を接合して形成され内部の空気が排気される袋状外装体２と、この外装体２内に互いに所定間隔を存して配置された複数個の充填体３と、袋状外装体２における充填体３の各間に位置した部分に形成され袋状外装体２内を充填体３を備えた複数の単位気密部に区分するシール部４とを設けたものである。
【０００８】
各単位気密部においては、互いにシール部を介して隣接した状態となるため、単位気密部を構成するフィルム接合部のうち外気と接する部分の長さが、一つの袋状外装体に一つの充填体を減圧密封した真空断熱材と比べて相対的に短くなるため、各単位気密部において外部からのガス侵入を受けにくくなり、内部圧力の増大を抑制し、長期にわたって断熱効果を維持することができる。
【０００９】
また、図５は、特許文献２に記載された従来の真空断熱材の断面図である。図５に示すように、真空断熱材５は、充填材６が外装材中７に封入され、低真空状態である密封体よりなり、該密封体が複数の密閉された部屋に分割されている。
【００１０】
真空断熱材５は多数のセルで構成されることにより、一箇所の真空がリークしても、そのリークは他の箇所に及ばないため、耐久性が向上し、また真空断熱材５を釘等の簡便で安価な方法により固定することができる。
【特許文献１】特開平７−９８０９０号公報
【特許文献２】特開平７−１３９６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、充填体の間にシール部を形成するためには、充填体の間には一定の間隔を設ける必要がある。充填体同士の間は断熱性能を有さない外装体のみから形成されるために、有効断熱面積が小さく、また間隔を設けることによってヒートリークが増大するために真空断熱材全体として優れた断熱性能が得られないという課題があった。
【００１２】
また、上記特許文献２の構成でも、充填材の間を熱溶着するためには、充填材の間に一定の間隔を設ける必要がある。実施例では充填材間を約２ｍｍ熱溶着しているが、そのためには、充填材同士の間に５ｍｍ以上の間隔を設ける必要がある。充填材同士の間は断熱性能を有さない外装材のみから形成されるために、有効断熱面積が小さく、また、間隔を設けることによってヒートリークが増大するために真空断熱材全体として優れた断熱性能が得られないという課題があった。実施例にて２枚の真空断熱材を図６のように凹と凸に組み合わせることによって前記の課題を解決しているが、コストＵＰになる、施工性が悪化するなどの課題があった。
【００１３】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、複数の芯材で構成される真空断熱材であって、有効断熱面積が大きい、断熱性能に優れた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】
【００１４】
上記従来の課題を解決するために、本発明の真空断熱材は、少なくとも、複数の芯材と、熱溶着層を有するガスバリア性の外被材と、外被材の熱溶着層と熱溶着可能な隔離用フィルムとからなり、前記熱溶着層同士が対向する前記外被材の間に前記芯材と前記隔離用フィルムとを有し、前記外被材が前記芯材形状に沿うように熱溶着した真空断熱材であって、前記隔離用フィルムによって前記芯材が独立した２つ以上の真空空間に隔離されていることを特徴とするものである。
【００１５】
隣り合う芯材は隔離用フィルムによって隔離されているため、芯材の間隔を自由に変更できる。よって、芯材の間隔を隔離フィルム厚み程度の間隔まで狭めることが可能であるために、ヒートリークを抑制でき、有効断熱面積を広げることが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の真空断熱材は、複数の芯材を有する構成であっても、芯材同士の間隔を小さくすることができるために、ヒートリークが小さく、有効断熱面積が広いために優れた断熱性能を有する。さらに、複数の芯材が独立した真空空間に存在することによって、各独立空間へのガス侵入が起こりにくくなることから、長期に渡って断熱性能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
請求項１に記載の真空断熱材は、少なくとも、複数の芯材と、熱溶着層を有するガスバリア性の外被材と、外被材の熱溶着層と熱溶着可能な隔離用フィルムとからなり、熱溶着層同士が対向する外被材の間に芯材と隔離用フィルムとを有し、外被材が芯材形状に沿うように熱溶着した真空断熱材であって、隔離用フィルムによって芯材が独立した２つ以上の真空空間に隔離されていることにより、複数の芯材の間隔を自由に変更できるために、芯材の間隔を隔離用フィルムの厚み程度まで狭めることが可能となるため、ヒートリークが少なく、広い有効断熱面積が確保できることにより、優れた断熱性能が得られる。
【００１８】
隔離用フィルムがない構成であると、芯材を独立した空間に配置するためには外被材の熱溶着層同士を溶着する必要があるので、芯材の間隔は少なくとも５ｍｍ程度は開ける必要がある。よって、隔離用フィルムの厚さをそれよりも薄くすれば、この間隔を狭めることが可能になる。
【００１９】
また、従来の構成では芯材間は外被材のみから形成されるため断熱性能が望めないが、隔離用フィルムに断熱性能に優れた材料を使用すれば、性能は芯材には及ばないまでも、隔離用フィルムにより断熱が可能となるため、従来断熱性能を持たなかった芯材間にも断熱性能を付与できる。
【００２０】
本発明の芯材は、繊維、粉体、発泡樹脂、多孔質体、薄膜積層体など、高い空隙率を有するものであれば特に指定するものではない。例えば繊維系では、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、炭化ケイ素繊維などが使用可能であり、粉体系ではシリカ、パーライト、カーボンブラック、発泡樹脂ではウレタンフォーム、フェノールフォーム、スチレンフォームなどが使用可能である。また、これらの混合体や成形体を使用することも可能である。初期断熱性能を要求する場合は、繊維を伝熱方向に対して垂直に積層した繊維またはその成形体を、経時断熱性能を要求する場合は粉体や粉体の成形体を使用することが望ましい。
【００２１】
また、本発明における外被材は、少なくとも熱溶着層とバリア層を有する構成であればよく、その構成は特に指定するものではない。
【００２２】
熱溶着層には、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、無延伸ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、無延伸ポリエチレンテレフタレート、無延伸ナイロン、無延伸エチレン−ポリビニルアルコール共重合体樹脂などが使用可能であり、特に指定するものではない。
【００２３】
また、外部からのガス侵入を抑制するために、バリア層として、金属箔、蒸着フィルム、コーティングフィルム、プラスチックフィルムなどが使用可能である。その種類や積層数は特に指定するものではない。金属箔は、アルミニウム、ステンレス、鉄やその混合物など、特に指定するものではない。また、蒸着やコーティングの基材となるプラスチックフィルムの材料は、ポリエチレンテレフタレート、エチレン−ポリビニルアルコール共重合体樹脂、ポリエチレンナフタレート、ナイロン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミドなど特に指定するものではない。また、蒸着の材料としては、アルミニウム、コバルト、ニッケル、亜鉛、銅、銀、シリカ、アルミナ、ダイヤモンドライクカーボンやそれらの混合物など、特に指定するものではない。また、コーティングの材料としては、ＰＶＡ、ポリアクリル酸系樹脂やその混合物など特に指定するものではない。
【００２４】
また、耐ピンホール性や耐摩耗性の向上、難燃性の付与、さらなるバリア性の向上などを目的としてさらに外層や中間層にフィルムを設けることも可能である。
【００２５】
ここで、外層や中間層に設けるフィルムは、ナイロン、エチレン・４フッ化エチレン共重合体樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、エチレン−ポリビニルアルコール共重合体樹脂など、その種類や積層数は、特に指定するものではない。
【００２６】
また、本発明の隔離用フィルムは、外被材の熱溶着層と溶着可能であれば特に指定するものではなく、単層のフィルムでも、ラミネートフィルムでもよい。その材料も特に指定するものではなく、前記外被材の材料と同様のものが使用可能である。なお、芯材同士の間隔を狭めるためには、隔離用フィルムの厚さは薄いほうが望ましいため、２ｍｍ以下が望ましい。また、隔離用フィルムは芯材や真空断熱材の形状に合わせて複数枚使用してもよい。
【００２７】
また、真空断熱材の初期断熱性能や経時断熱性能をより一層向上させるために、水分吸着剤やガス吸着剤を使用することも可能である。吸着剤の種類は特に指定するものではなく、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化バリウム、ゼオライト、シリカゲル、ハイドロタルサイトなどが使用可能であり、これらを単独で使用しても、２種類以上組み合わせて使用してもよい。
【００２８】
なお、本発明における芯材および真空断熱材の形状は、断熱を必要とする箇所に応じて三角形、四角形、多角形、Ｌ型あるいはそれらの組み合わせからなる任意形状が使用できる。なお、より芯材同士の間隔を狭めるためには、芯材形状として、敷き詰めが可能な形状を選択することが望ましい。
【００２９】
また、真空断熱材の作製方法は、減圧下において芯材のある部分を含めて外被材の全面を加熱加圧して溶着する方法や、減圧下において外被材の外周部のみを熱溶着して内部を減圧密封した後に高温雰囲気において外被材内部を溶着する方法などがあるが、特に指定するものではない。
【００３０】
請求項２に記載の真空断熱材は、請求項１に記載の真空断熱材において、芯材が、隔離用フィルムの上または下に互い違いになるように位置することにより、より簡単に真空断熱材を作製できる。
【００３１】
芯材を互い違いに配置する方法としては、熱溶着層を上に向けた外被材の上に芯材を置き、さらにその上に隔離用フィルムを置き、さらにその上に芯材を置き、熱溶着層を下に向けた外被材で覆う方法や、隔離用フィルムの上または下に互い違いになるように芯材を予め接着したものを２枚の外被材で挟む方法などがあるが、特に指定するものではない。
【００３２】
請求項３に記載の真空断熱材は、請求項１または２に記載の真空断熱材において、芯材の間隔が、隔離用フィルムの厚さと略同一であることにより、複数の芯材間は隔離用フィルムの厚み程度の間隔しかないために、ヒートリークが少なく、広い有効断熱面積が確保できるために優れた断熱性能が得られる。
【００３３】
なお、芯材の間隔は隔離用フィルムの厚みと同一になることが望ましいが、略同一とは、できるだけ芯材同士に間隔が生じないように敷き詰めるように芯材を並べた場合にでも自然に生じてしまう隙間を含む。
【００３４】
請求項４に記載の真空断熱材は、請求項１から３のいずれか一項に記載の真空断熱材において、隔離用フィルムが真空断熱材の端部にないことにより、ガス侵入経路の一つである端面の断面積が増大することがないために経時断熱性能を確保できる。
【００３５】
なお、隔離用フィルムが端部にあるか否かの確認は、端部の熱溶着層の厚みを測定することで可能である。
【００３６】
請求項５に記載の真空断熱材は、請求項１から４のいずれか一項に記載の真空断熱材において、隔離用フィルムが、外被材の熱溶着層と溶着可能なフィルムを外層に有するラミネートフィルムであることにより、内層にバリア性の高い材料を使用することで、独立した空間同士のガス透過をより抑制することができるために、釘打ちなどにより、一箇所の芯材部分が真空ブレークしても、そこからの侵入ガスが他の芯材部分へ侵入することを抑制できる。
【００３７】
本発明の隔離用フィルムの構成は、熱溶着層、バリア層、熱溶着層などの構成が考えられるが、外被材と溶着可能な構成であれば特に指定するものではない。また、材料についても特に指定するものではなく、外被材に使用するのと同様の材料が使用可能である。なお、隔離用フィルムができるだけ熱架橋にならないようにするために、金属箔の使用を避けることが望ましい。
【００３８】
請求項６に記載の建築部材は、請求項１から５のいずれか一項に記載の真空断熱材を適用した建築部材であり、断熱性能に優れた真空断熱材を適用することによって、省エネ効果が維持できる。
【００３９】
芯材が独立した空間に存在することから、一箇所が釘打ちなどにより真空ブレークしてもその影響が他へ伝播しないため、施工性に優れる。また、複数の芯材を有する真空断熱材であると、施工においても、一枚の芯材を有する真空断熱材を複数枚貼り付けるのに比べて、作業の効率が向上する。
【００４０】
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、従来例または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。
【００４１】
（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平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。図１、図２において、真空断熱材８は、複数の芯材９と、ガスバリア性の外被材１０と隔離用フィルム１１とから構成されている。
【００４２】
真空断熱材８は、芯材９がそれぞれ所定の間隔で配置され、外被材１０により減圧密封されている。また、芯材９はそれぞれが独立した真空空間内に位置するように隔離用フィルム１１が設けられている。なお、外被材１０は、少なくとも熱溶着層１２を有する構成であり、隔離用フィルム１１は熱溶着層１３を外層に有する構成のラミネートフィルムであり、熱溶着層１３の材料は外被材１０の熱溶着層１２と溶着が可能な材料である。
【００４３】
まず、真空断熱材８の作製方法について説明する。まず、一枚の外被材１０の熱溶着層１２を上に向け、複数の芯材９ａを配置する。次に、隔離用フィルム１１を載せ、さらに複数の芯材９ｂを配置する。さらにこれを熱溶着層１２同士が対向するようにもう１枚の外被材１０で覆う。これを減圧下で外被材１０と隔離用フィルム１１を溶着し、芯材９ａ、９ｂを独立した真空空間に隔離した真空断熱材５を得る。
【００４４】
隔離用フィルムを使用することにより、芯材同士の間隔を狭めることができるため、ヒートリークが小さく、有効断熱面積が広いために真空断熱材全体としての断熱性能が向上した。また、芯材が隔離用フィルムによって独立した真空空間に配置されているために、一箇所の芯材部分で釘打ちなどにより真空ブレークが発生した場合でも、他の芯材部では真空ブレークが起こらない。また隔離用フィルムが真空ブレーク部からのガス侵入を抑制する。
【００４５】
なお、本実施の形態では、隔離用フィルムが外被材の端部までない構成であるが、端部まであってもかまわない。ただし、端部まであると端部のガス侵入面積を広げることになるので、経時断熱性能確保の観点からは、端部までないほうが望ましい。
【００４６】
また、本実施の形態では隔離用フィルムがラミネートフィルムであるが、単層のフィルムであってもかまわない。ただし、ラミネートフィルムのほうが真空ブレーク部からの侵入ガスが他の芯材部分へ侵入しにくいため、釘打ちなど真空ブレークが起こる可能性のある用途に使用する場合には、バリア性が高いラミネートフィルムのほうが望ましい。
【００４７】
また、本実施の形態では、芯材が隔離用フィルムの上下に互い違いになるように配置された構成であるが、隔離用フィルムによって芯材が独立した空間に配置されている構成であれば他の構成であってもかまわない。ただし、互い違いになるように配置するほうが使用する隔離用フィルムの枚数が少なくて済み、また、作製が簡単である。
【００４８】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における建物の断面図である。
【００４９】
本発明の建物１４には外壁１５と内壁１６との間や、床板１７に接する床下や、屋根材１８に接した屋根裏に、実施の形態１の真空断熱材８が配置されている。
【００５０】
このように構成された建物１４は、優れた断熱性能を有する真空断熱材８を適用したことにより、優れた保温、および、省エネルギー効果を示した。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように本発明にかかる真空断熱材は、複数の芯材を有する構成であり、かつ、優れた断熱性能を有する。このため、施工性とともに断熱性能が要求される建物への使用が可能である。また、冷蔵庫のような保冷機器や、電気湯沸かし器、炊飯器、保温調理器、給湯器などの保温機器に使用しても優れた省エネ効果を示す。また、省スペースで高い断熱性能が要求されるようなノート型コンピューター、コピー機、プリンター、プロジェクターなどの事務機器への適用も可能である。また、コンテナボックスやクーラーボックスなどの保冷が必要な用途への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１における真空断熱材の平面図
【図２】本発明の実施の形態１における真空断熱材のＡ−Ａ線断面図
【図３】本発明の実施の形態２における建物の断面図
【図４】従来の真空断熱材の斜視図
【図５】従来の真空断熱材の断面図
【図６】従来の真空断熱材の断面図
【符号の説明】
【００５３】
８    真空断熱材
９，９ａ，９ｂ  芯材
１０  外被材
１２  熱溶着層
１１  隔離用フィルム
１４  建物
【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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