JP2006118639A - 真空断熱材と冷蔵庫と保温保冷容器と電気湯沸かし器 - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱材に貫通孔を有し、貫通孔外周部に沿ってガスバリア性外被材同士をシールしたものでは、外被材をシールする際、外被材のフィルムの過剰な伸びのために外被材にピンホールやクラックが発生してしまい、外被材のガスバリア性の低下による真空断熱材の品質低下が問題点となっており、その課題を解決する。
【解決手段】芯材と、芯材を覆い内部を減圧した外被材とからなり、芯材貫通孔と、芯材貫通孔と相似形の芯材貫通孔最外径より小さい熱溶着部と、熱溶着部より小さい所定の孔を有し、芯材貫通孔の最外径９から芯材貫通孔と相似形の熱溶着部最外径１０を差し引いた値が、減圧後の芯材厚みの３．５倍以上とすることにより、外被材の伸びによるピンホールやクラック発生を抑制し、優れた品質を確保することができる真空断熱材１を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、家電製品、住宅等の断熱材に適用可能な真空断熱材と、その真空断熱材を適用した冷蔵庫と保温保冷容器と電気湯沸かし器に関するものである。

近年、地球環境保護の視点から省エネルギーや省資源に対して、様々な取り組みがなされている。

省エネルギーの観点では、多孔質構造の芯材をアルミ箔ラミネートフィルム製の外被材で覆って内部を減圧封止する真空断熱材が提案され、近年、工業的に使用され始めている（例えば、特許文献１参照）。この真空断熱材は、従来硬質ウレタンフォームの３倍の断熱性能である０．００５Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有し、省エネルギー向け断熱材として寄与している。

従来、真空断熱材は製品の断熱したい部分、つまり部品の壁面等に設置され使用されることが多い。冷蔵庫を例に挙げてみると、鋼板製の外箱と硬質樹脂製の内箱間に発泡断熱材と共に埋設させ、断熱性能の向上に貢献している。

しかし、例えば冷媒配管や排水管や配線、その他機器・部品等が設置されている部分について、真空断熱材は使用されていなかった。なぜなら、従来使用されている平板状の真空断熱材は後加工ができないため、設置する部分に制約があり、配管や配線、その他機器等が設置されている部分については使用できないなどの問題点があった。

このような配管や配線、その他機器等が設置されている部分については、孔あけ加工等後加工が出来る従来からの断熱材（例えば発泡ポリウレタン成型品や珪酸カルシウム成型品等）を使用することが考えられるが、真空断熱材と比較すると断熱性能が劣り、その断熱性能の差より発生する経済的損失は長期間使用される冷蔵庫にとっては膨大なものとなる。

また、別の解決法として、大小さまざまな真空断熱材を組み合わせて配管や配線、その他機器等が設置されている部分に配置することも考えられるが、組み合わせた接合面に隙間が生じ必要としている断熱性能が得られない、また貼り付け工数増加、コスト高の原因となる。

また、上記問題点を解決すべく、真空断熱材に貫通孔を有しているものも開示されている。真空断熱材が貫通孔を有し、貫通孔の外周部に沿ってガスバリアー性外被材同士をシールしたものである（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。

また、稜線およびコーナー部にテーパー（面取り）加工をすることにより、外被材の皺の発生を抑制しガスバリアー性の低下を防ぐ真空断熱材がある。（例えば、特許文献４参照）。
特公平２−５４４７９号公報 特開昭５８−７８０８２号公報 特開平８−３０３６８６号公報 特開昭６１−１１６２７５号公報

しかしながら、上記従来の真空断熱材に貫通孔を有し、貫通孔外周部に沿ってガスバリアー性外被材同士をシールしたものでは、外被材をシールする際、外被材のフィルムの過剰な伸びのために外被材にピンホールやクラックが発生してしまい、外被材のガスバリア性の低下による真空断熱材の品質低下が問題点となっていた。

また、このとき外被材の過剰な伸びのために貫通孔稜線付近に皺が発生してしまい、皺部分のこすれや衝撃、衝突での外被材ガスバリア性の低下による真空断熱材の品質低下が問題点となっていた。

また、稜線およびコーナー部にテーパー（面取り）加工をした場合、外被材の皺の発生を抑制しガスバリアー性の低下を防ぐことができるが、芯材にテーパー加工するための手間がかかり、コスト高の原因となっていた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、貫通孔を有し低コストで品質を確保することができる真空断熱材と、その真空断熱材を適用した冷蔵庫と保温保冷容器と電気湯沸かし器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の真空断熱材は、芯材と、前記芯材を覆い内部を減圧した外被材とからなり、芯材貫通孔と、芯材貫通孔と相似形の芯材貫通孔最外径より小さい熱溶着部と、前記熱溶着部より小さい所定の孔を有し、芯材貫通孔の最外径から芯材貫通孔と相似形の熱溶着部最外径を差し引いた値を、減圧後の芯材厚みの３．５倍以上にしたのである。

これによって、外被材の伸びによるピンホールやクラック発生を効果的に抑制し、外被材のガスバリア性の低下による真空断熱材の品質低下を効果的に抑えることができる。

また、本発明の冷蔵庫は、本発明の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内に内箱と外箱間の発泡断熱材の充填空間に入り込む部品が位置するように、前記内箱と前記外箱との間に配置し、前記内箱と前記外箱との間における前記真空断熱材の周囲の空間に発泡断熱材を充填したのである。

これによって、配管や配線、その他機器・部品等が設置されている部分についても、真空断熱材を適応することができ、断熱性能の向上、しいては優れた経済性を備えた冷蔵庫を提供できる。

また、本発明の保温保冷容器は、本発明の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内に内箱と外箱との間に入り込む部品が位置するように、前記内箱と前記外箱との間に配置したのである。

これによって、水抜き部・部品等が設置されている部分についても、真空断熱材を適応することができ、優れた断熱性能を備えた保温保冷容器を提供することができる。

また、本発明の電気湯沸かし器は、本発明の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内に部品が位置するように、上面を開口した貯水用容器の外側面もしくは、前記貯水用容器の開口部を開閉する蓋部に配置したのである。

これによって、真空断熱材を配線や出湯経路、または蓋部についても適応することができ、優れた断熱性能を備えた電気湯沸かし器を提供することができる。

本発明の真空断熱材は、外被材の伸びによるピンホールやクラック発生を効果的に抑制し、外被材のガスバリア性の低下による真空断熱材の品質低下を効果的に抑えることができる。

本発明の冷蔵庫は、配管や配線、その他機器・部品等が設置されている部分についても、真空断熱材を適応することができ、断熱性能の向上、しいては優れた経済性を備えた冷蔵庫を提供できる。

本発明の保温保冷容器は、水抜き部・部品等が設置されている部分についても、真空断熱材を適応することができ、優れた断熱性能を備えた保温保冷容器を提供することができる。

本発明の電気湯沸かし器は、真空断熱材を配線や出湯経路、または蓋部についても、適応することができ、優れた断熱性能を備えた電気湯沸かし器を提供することができる。

本発明の請求項１に記載の真空断熱材の発明は、芯材と、前記芯材を覆い内部を減圧した外被材とからなり、芯材貫通孔と、芯材貫通孔と相似形の芯材貫通孔最外径より小さい熱溶着部と、前記熱溶着部より小さい所定の孔を有し、芯材貫通孔の最外径から芯材貫通孔と相似形の熱溶着部最外径を差し引いた値を、減圧後の芯材厚みの３．５倍以上にしてものであり、芯材貫通孔の最外径は芯材貫通孔と相似形の熱溶着部最外径を差し引いた値と、芯材厚みは芯材厚みの３．５倍以上とすることにより、外被材の伸びによるピンホールやクラック発生を効果的に抑制し、外被材のガスバリア性の低下による真空断熱材の品質低下を効果的に抑えることができる。

請求項２に記載の真空断熱材の発明は、請求項１に記載の発明における芯材に、無機繊維集合体を成型したものを使用するものであり、芯材に円孔を設けた後の型くずれがないため優れた生産性を確保すると同時に、優れた断熱性能を維持することができる。

請求項３に記載の冷蔵庫の発明は、請求項１または２に記載の発明の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内に内箱と外箱間の発泡断熱材の充填空間に入り込む部品が位置するように、前記内箱と前記外箱との間に配置し、前記内箱と前記外箱との間における前記真空断熱材の周囲の空間に発泡断熱材を充填したものであり、配管や配線、その他機器・部品等が設置されている部分についても、真空断熱材を適応することができ、断熱性能の向上、しいては優れた経済性を備えた冷蔵庫を提供できる。

請求項４に記載の保温保冷容器の発明は、請求項１または２に記載の発明の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内に内箱と外箱との間に入り込む部品が位置するように、前記内箱と前記外箱との間に配置したものであり、水抜き部・部品等が設置されている部分についても、真空断熱材を適応することができ、優れた断熱性能を備えた保温保冷容器を提供することができる。

請求項５に記載の電気湯沸かし器の発明は、請求項１または２に記載の発明の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内に部品が位置するように、上面を開口した貯水用容器の外側面もしくは、前記貯水用容器の開口部を開閉する蓋部に配置した電気湯沸かし器とすることにより、真空断熱材を配線や出湯経路、または蓋部についても適応することができ、優れた断熱性能を備えた電気湯沸かし器を提供することができる。

（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。真空断熱材１は、無機繊維集合体を成型した、対向する２平面を有する板状の芯材２と、ガスバリア性のラミネートフィルムからなる外被材３とから構成されている。１ａは芯材に孔加工が施され芯材厚みが存在しない部分を示している。

図２は、同実施の形態における真空断熱材の平面図である。袋体開口部の熱溶着部４と芯材厚みが存在する部分５と芯材２に孔加工が施され芯材厚みが存在しない部分６とその内側の円形の熱溶着部７と更にその内側のフィルムを切り抜いた孔部分８とから構成されている。

この真空断熱材１の作製の一例を説明する。厚さ５ｍｍのシート状無機繊維成形体を４枚積層してなる芯材２に貫通孔を成形した後、１４０℃で１時間乾燥する。

その後、ガスバリア性のラミネートフィルムからなる袋体の外被材３中に貫通孔を成形し乾燥させた芯材２を挿入し、内部を１０Ｐａまで減圧し、図２の袋体開口部の熱溶着部４を熱溶着封止する。その後貫通孔より内側の円形熱溶着部７を熱溶着し、更にその内側の所定の貫通孔８を設けることにより成形している。

図３には芯材の貫通孔の直径９と円形熱溶着部の直径１０を示している。

以上のように構成された真空断熱材について、以下その動作、作用を説明する。

まず、（表１）に減圧後の芯材厚みを一定として、芯材貫通孔の最外径９から芯材貫通孔より小さい熱溶着部の最外径（一定）１０を差し引いた値を変化させた時の真空断熱材の経時的な内圧上昇量を示す。

（表１）から判るように、芯材貫通孔の最外径９から芯材貫通孔より小さい熱溶着部の最外径（一定）１０を差し引いた値が、減圧後の芯材厚みの３．５倍以上になると、真空断熱材の経時的な内圧上昇量を抑えることができている。

従って、芯材貫通孔の最外径９から芯材貫通孔より小さい熱溶着部の最外径（一定）１０を差し引いた値が、減圧後の芯材厚みの３．５倍以上にすると外被材の伸びによるピンホールやクラック発生を抑制し、外被材のガスバリア性の低下による真空断熱材の品質低下を抑えることができる。

また、芯材２が無機繊維成形体であるので、孔加工後の型くずれがないため優れた生産性を確保すると同時に優れた断熱性能を維持することもできる。

以上のように、本実施の形態においては、芯材２と、芯材２を覆い内部を減圧した外被材３とからなり、芯材貫通孔と、芯材貫通孔と相似形の芯材貫通孔最外径より小さい熱溶着部７と、熱溶着部７より小さい所定の孔を有し、芯材貫通孔の最外径から芯材貫通孔と相似形の熱溶着部最外径を差し引いた値が、減圧後の芯材厚みの３．５倍以上とし、芯材２に無機繊維成形体を使用することにより、外被材３の伸びによるピンホールやクラック発生を抑制し、芯材孔加工後の型くずれも抑制するため、優れた品質を保持し、尚且つ、優れた生産性およびコストメリットを確保することができる真空断熱材１を提供することができる。

また、本実施の形態では芯材貫通孔とその内側の熱溶着部７を円形としたが、特に円形に限らず、四角形や三角形等、他の形にしても良い。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における冷蔵庫の断面図である。本実施の形態の冷蔵庫１１は、冷蔵庫本体を構成する断熱箱体１１ａと断熱箱体１１ａの前面開口部を開閉する断熱扉１１ｂとからなり、実施の形態１の真空断熱材１を、真空断熱材１の貫通孔内に、断熱箱体１１ａのＡＢＳ樹脂からなる内箱１２と鉄板製の外箱１３との間の発泡断熱材１４の充填空間に入り込む排水管１５等の部品が位置するように、内箱１２と外箱１３との間に配置し、内箱１２と外箱１３との間における真空断熱材１の周囲の空間にシクロペンタンを発泡剤とする発泡断熱材１４を充填したものである。

また、冷蔵庫１１は、断熱箱体１１ａと断熱扉１１ｂとで貯蔵室１６を構成しており、貯蔵室１６の奥には冷却器１７が配置され、断熱箱体１１ａの背面下部に設けられる機械室１８に圧縮機１９が配置され、圧縮機１９と冷却器１７等から構成される冷凍システムにより貯蔵室１６が冷却される。

以上のような構成からなる冷蔵庫１１は、一般的に外箱１３と内箱１２によって形成される空間に、冷媒配管や排水管、配線、その他機器・部品等が設置されているが、真空断熱材１を適用させ得ることにより、冷蔵庫１１の真空断熱材１による被覆率を上げ、断熱箱体１１ａとしての断熱性能を向上させることができる。

しかるに、庫内を所定の温度に維持しようとする冷凍システムの負荷が減り、省エネルギー化を達成した冷蔵庫を提供することができる。

更に、本実施の形態の真空断熱材１は、優れた断熱性能を有するため、省エネルギーを追求しない場合には、断熱壁の薄壁化が可能となるため、冷蔵庫の省スペース化、あるいは冷蔵庫の庫内容積向上が達成できる。

以上のように本実施の形態の冷蔵庫１１は、実施の形態１の真空断熱材１を、真空断熱材１の貫通孔１ａ内に内箱１２と外箱１３との間の発泡断熱材１４の充填空間に入り込む排水管１６などの部品が位置するように、内箱１２と外箱１３との間に配置し、内箱１２と外箱１３との間における真空断熱材１の周囲の空間に発泡断熱材１４を充填するものであり、配管や配線、その他機器・部品等が設置されている部分についても真空断熱材１を適応することができ、断熱性能の向上、しいては優れた経済性を備えた冷蔵庫を提供できる。

更に、真空断熱材１の芯材は無機繊維であることから、芯材は不燃性であるため、冷蔵庫安全性の面からも優れており、冷媒として炭化水素系化合物を適用した場合は、特に、効果的である。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における保温保冷容器の断面図である。

本実施の形態の保温保冷容器は、外箱として外容器２０と、内箱として内容器２１と、内容器２１を封止するための蓋２２と、外部に水を出水する水排出部２３と、運搬用の取手部２４からなり、外容器２０と内容器２１との間に実施の形態１の真空断熱材１を適応することにより、従来使用されている平板状の真空断熱材が適応できなかった外部に水を出水する水排出部２３や、運搬用の取手部２４に適応することができる。

しいては、保温保冷容器の真空断熱材１による被覆率を上げ、断熱箱体としての断熱性能を向上させることができる。

更に、本実施の形態の真空断熱材１は、優れた断熱性能を有するため、省エネルギーを追求しない場合には、断熱壁の薄壁化が可能となるため、保温保冷容器のコンパクト化、あるいは保温保冷容器の容器容積向上が達成できる。

以上のように本実施の形態の保温保冷容器は、実施の形態１の真空断熱材１を、真空断熱材１の貫通孔１ａ内に水排出部２３（内箱として内容器２１と外箱として外容器２０との間に入り込む部品）が位置し、真空断熱材１の貫通孔１ａ内に取手部２４（内箱として内容器２１と外箱として外容器２０との間に入り込む部品）が位置するように、内箱として内容器２１と外箱として外容器２０との間に配置するものであり、水抜き部（水排出部２３）・部品（取手部２４）等が設置されている部分についても真空断熱材１を適応することができ、優れた断熱性能を備えた保温保冷容器を提供することができる。

更に、真空断熱材１の芯材２は無機繊維であることから、芯材は不燃性であるため、安全性の面からも優れている。

（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における電気湯沸かし器の断面図である。本実施の形態の電気湯沸かし器は、外箱としての外容器２５と、貯水用容器２６と、貯水用容器２６の水を加熱するヒータ２７と、外部に水を出水する出湯経路２８と、蓋部２９と、蓋部２９に設置されている水蒸気抜き孔部３０と、蓋部２９、もしくは貯水用容器２６底部に設けた実施の形態１に記載の真空断熱材１とから構成されるものである。

貯水用容器２６外周に配置した平板状の真空断熱材は、予め、円筒状の貯水用容器２６の形状に添わすようにロール加工を行い適用している。

以上のような構成からなる電気湯沸かし器において、真空断熱材１を適応することにより、従来真空断熱材が適応できなかった外部に水を出水する出湯経路部２８や、蓋部２９に設置されている水蒸気抜き孔部３０等に適応することができる。

しいては、電気湯沸し器の真空断熱材による被覆率を上げ、断熱容器としての断熱性能を向上させることができる。そのため、貯水用容器２６の水の温度低下を防止し、貯水用容器２６の水を加熱するヒータ２７の運転時間を短縮することができ、消費電力量の低減を達成した電気湯沸し器を提供することができる。

更に、真空断熱材は、優れた断熱性能を有するため、省エネルギーを追求しない場合には、断熱壁の薄壁化が可能となるため、電気湯沸し器のコンパクト化、あるいは電気湯沸し器の貯水用容器容積向上が達成できる。

本実施の形態の電気湯沸かし器は、実施の形態１の真空断熱材１を、真空断熱材１の貫通孔１ａ内に出湯経路部２８や水蒸気抜き孔部３０の部品が位置するように、上面を開口した貯水用容器２６の外側面（底面）と貯水用容器２６の開口部を開閉する蓋部２８に配置するものであり、配線や出湯経路部２８、または蓋部２９についても適応することができ、優れた断熱性能を備えた電気湯沸かし器を提供することができる。

更に、真空断熱材１の芯材２は無機繊維であることから、芯材は不燃性であるため、電気湯沸し器安全性の面からも優れている。

以上のように、本発明にかかる真空断熱材は、経時的な劣化を抑えて孔あけ加工等後加工を施すことができるため、配管や配線、その他突起部が存在する様々な家電製品や住宅用の断熱材等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図 本発明の実施の形態１における真空断熱材の平面図 本発明の実施の形態１における真空断熱材の平面図 本発明の実施の形態２における冷蔵庫の概略断面図 本発明の実施の形態３における保温保冷容器の概略断面図 本発明の実施の形態４における電気湯沸し器の概略断面図

符号の説明

１ 真空断熱材
２ 芯材
３ 外被材
７ 熱溶着部
１１ 冷蔵庫
１２ 内箱
１３ 外箱
１４ 発泡断熱材
２６ 貯水用容器
２９ 蓋部

Claims (5)

1. 芯材と、前記芯材を覆い内部を減圧した外被材とからなり、芯材貫通孔と、芯材貫通孔と相似形の芯材貫通孔最外径より小さい熱溶着部と、前記熱溶着部より小さい所定の孔を有し、芯材貫通孔の最外径から芯材貫通孔と相似形の熱溶着部最外径を差し引いた値が、減圧後の芯材厚みの３．５倍以上であることを特徴とした真空断熱材。
2. 芯材が、無機繊維集合体を成形したものである請求項１に記載の真空断熱材。
3. 請求項１または２に記載の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内に内箱と外箱間の発泡断熱材の充填空間に入り込む部品が位置するように、前記内箱と前記外箱との間に配置し、前記内箱と前記外箱との間における前記真空断熱材の周囲の空間に発泡断熱材を充填した冷蔵庫。
4. 請求項１または２に記載の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内に内箱と外箱との間に入り込む部品が位置するように、前記内箱と前記外箱との間に配置した保温保冷容器。
5. 請求項１または２に記載の真空断熱材を、前記真空断熱材の貫通孔内に部品が位置するように、上面を開口した貯水用容器の外側面もしくは、前記貯水用容器の開口部を開閉する蓋部に配置した電気湯沸かし器。

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