JP3563729B2 - Vacuum insulation material, and refrigeration equipment and cooling / heating equipment using vacuum insulation material - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断熱を必要とするもの、例えば冷凍冷蔵庫、保温保冷容器、自動販売機、電気湯沸かし器、車両、及び住宅等の断熱材として使用可能な真空断熱材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球温暖化防止の観点から省エネルギーが強く望まれており、家庭用電化製品についても省エネルギー化は緊急の課題となっている。特に、冷凍冷蔵庫、自動販売機等の保温保冷機器では熱を効率的に利用するという観点から、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。
【０００３】
一般的な断熱材として、グラスウールなどの繊維材やウレタンフォームなどの発泡体が用いられている。しかし、これらの断熱材の断熱性を向上するためには断熱材の厚さを増す必要があり、断熱材を充填できる空間に制限があって省スペースや空間の有効利用が必要な場合には適用することができない。
【０００４】
そこで、高性能な断熱材として真空断熱材が提案されている。これは、スペーサの役割を持つ芯材を、ガスバリア性を有する外被材の中に挿入し内部を減圧して封止した断熱材である。
【０００５】
芯材としては一般的に多孔体が用いられ、大きく分類すると、連通フォーム、繊維系、粉末系等に分類される。
【０００６】
これらの芯材を外被材に封入した際、真空断熱材の周縁部には封止のための熱溶着部及び芯材挿入のための余裕代が、芯材が間に存在しない、外被材のみから構成されるひれ部として生じる。
【０００７】
ひれ部には断熱効果がないため有効断熱面積が減少するだけでなく、例えば冷凍冷蔵庫の断熱壁に真空断熱材を適用し、更に発泡断熱材を充填した場合には、真空断熱材のひれ部により発泡断熱材の発泡や流動が妨げられ、発泡断熱材が充填されないキャビティーが生じ易くなり、これによって熱漏洩や壁面の変形等が生じる。
【０００８】
そこで、ひれ部の悪影響をなくすために、特許第１５１９８７１号公報にはひれ部を折り曲げて固定する技術が記載されている。
【０００９】
しかし、ひれ部を折り曲げて固定することは工数やコストの増加につながるとともに、折り曲げたひれ部と真空断熱材の芯材部との間に空間が生じると断熱性能の低下につながる。
【００１０】
また、ひれ部を減少させた真空断熱材として、特開平７−２６９７８１号公報に記載の真空断熱材がある。
【００１１】
これは、外被材のひれ部がない辺を有する袋形態を規定してひれ部を減少させることにより、例えば冷蔵庫に真空断熱材および発泡断熱材を適用した場合にも発泡断熱材の発泡や流動を容易にしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、どのような袋形態においても、芯材外寸より外被材内寸を大きく取る必要があり、その差の余裕代部分が、外被材内部を減圧したときに間に芯材を含まないひれ部となってしまう。
【００１３】
また、芯材外寸と外被材内寸との差を小さくし、外被材中に芯材を隙間なく挿入しようとしても、例えば芯材に粉末を内袋に入れたものを用いた場合など芯材に剛性がないと挿入が困難となり、外被材と芯材との間に隙間を大きく設ける必要がある。
【００１４】
本発明は、芯材の曲げ弾性率により芯材に必要な剛性を明らかにして、外被材のひれ部をより少なくするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明の真空断熱材は、ボード状の芯材を外被材の一辺の開口部から外被材中に挿入して前記外被材内を減圧し前記開口部を封止してなる真空断熱材であって、前記芯材は、平均繊維径０．１μｍ以上１０μｍ以下の無機繊維にバインダーを付着させてボード状に圧縮成形してなり、前記芯材の減圧前の密度が１００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下で、前記芯材の減圧前の曲げ弾性率が０．５ＭＰａ以上であり、前記外被材は、熱融着層とガスバリア層と保護層と熱融着層とを積層してなるリボン状フィルムで、熱融着層とガスバリア層と保護層とを積層してなる１枚のラミネートフィルムの両端を溶着して製袋したものであることを特徴とするものである。
【００１６】
曲げ弾性率が０．５ＭＰａ以上の芯材を用いることにより、芯材を外被材に挿入する際に芯材がたわんだり、あるいは割れたりすることもないため、芯材と外被材との隙間を小さくしてもスムーズに芯材を挿入することができ、ひれ部の少ない真空断熱材を得ることが可能となる。
【００１７】
芯材の曲げ弾性率が０．５ＭＰａ未満になるとたわみ等が発生し、芯材と外被材の隙間を大きくしなければ挿入は容易ではない。
【００１８】
無機繊維を主成分とし、バインダーを用いて成形したボード状の芯材とすることにより剛性が確保でき、芯材と外被材との隙間が小さくても外被材のへりで芯材が削られることを抑制することが可能となる。
【００１９】
これに伴い、外被材のへりで芯材が削られて結局芯材と外被材の隙間が大きくなったり、削られた芯材が粉体となって外被材に付着して、減圧後にシール不良を引き起こす可能性も大幅に減少する。
【００２０】
ここで、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、１０μｍより大きいと繊維間の空隙が大きくなり、初期断熱性能に優れた真空断熱材を得ることができない。
【００２１】
また、密度を１００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下にすることにより繊維間の空隙径を減少させ、さらに無機繊維に対して２０ｗｔ％以下のバインダーを添加して上記密度を保持することにより、所定の繊維径に対し初期断熱性能、及び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る。
【００２２】
ここで、密度が１００ｋｇ／ｍ3未満であればボードの剛性を維持することが困難であり、芯材と外被材の隙間が小さい場合はうまく芯材を挿入することができず、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断熱性能が悪化する。
【００２３】
芯材を外被材中に挿入する際、開口部の内周長が芯材外周長に対して大きすぎるとひれ部が増大し、小さすぎると芯材をスムーズに挿入できない。ここで、曲げ弾性率が所定の値以上の芯材であれば、開口部の内周長と芯材外周長との差が３０ｍｍ以下という余裕代が小さい状態でもスムーズに挿入できるものである。
【００２４】
また、外被材は、熱融着層とガスバリア層と保護層と熱融着層とを積層してなるリボン状フィルムで、熱融着層とガスバリア層と保護層とを積層してなる１枚のラミネートフィルムの両端を溶着して製袋したことにより、真空断熱材のひれ部を２側面及び上部において削減できる。
【００２５】
このようにして作製した真空断熱材は、真空断熱材のひれ部を２側面及び上部において削減でき、芯材まわりにできるひれ部の面積を低減でき、有効断熱面積が向上し、冷凍機器及び冷温機器に適用する際にひれ部を処理する工程が削減できる。
【００２６】
また、本発明の真空断熱材は、ボード状の芯材を外被材の一辺の開口部から外被材中に挿入して前記外被材内を減圧し前記開口部を封止してなる真空断熱材であって、前記芯材は、平均繊維径０．１μｍ以上１０μｍ以下の無機繊維にバインダーを付着させてボード状に圧縮成形してなり、減圧後、大気圧下で前記外被材内における前記芯材の密度が１１０ｋｇ／ｍ3以上４１３ｋｇ／ｍ3以下で、減圧後、大気圧下で外被材より取り出した時の前記芯材の曲げ弾性率が０．２ＭＰａ以上であり、前記外被材は、熱融着層とガスバリア層と保護層と熱融着層とを積層してなるリボン状フィルムで、熱融着層とガスバリア層と保護層とを積層してなる１枚のラミネートフィルムの両端を溶着して製袋したものであることを特徴とするものである。
【００２７】
繊維材をバインダーを使用して成形した芯材は弾性があるために、外被材に挿入して減圧し、大気圧により圧縮されると僅かではあるが縮小変形する傾向がある。この変形によりバインダーによる繊維同士の固着が破壊され、曲げ弾性率は低下する。
【００２８】
この点に配慮したもので、減圧後、大気圧下で前記外被材より取り出した時の前記芯材の曲げ弾性率が０．２ＭＰａ以上の芯材を用いれば、芯材を外被材に挿入する際に芯材がたわんだり、あるいは割れたりすることもないため、芯材と外被材との隙間を小さくしてもスムーズに芯材を挿入することができ、ひれ部の少ない真空断熱材を得ることが可能となる。
【００２９】
上述したとおり、芯材を減圧すると大気圧縮により縮小変形する傾向があり、外被材内における芯材の密度は減圧封止前より増加する。
【００３０】
この点に配慮したもので、大気圧下で外被材内における前記芯材の密度が１１０ｋｇ／ｍ3以上４１３ｋｇ／ｍ3以下の芯材を用いれば、芯材と外被材との隙間が小さくても外被材のへりで芯材が削られることを抑制することが可能で、所定の繊維径に対し初期断熱性能、及び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る。
【００３１】
また、外被材は、熱融着層とガスバリア層と保護層と熱融着層とを積層してなるリボン状フィルムで、熱融着層とガスバリア層と保護層とを積層してなる１枚のラミネートフィルムの両端を溶着して製袋したことにより、真空断熱材のひれ部を２側面及び上部において削減できる。このようにして作製した真空断熱材は、真空断熱材のひれ部を２側面及び上部において削減でき、芯材まわりにできるひれ部の面積を低減でき、有効断熱面積が向上し、冷凍機器及び冷温機器に適用する際にひれ部を処理する工程が削減できる。
【００３２】
また、本発明の真空断熱材を用いた冷凍機器及び冷温機器は、外箱と、内箱と、前記外箱と前記内箱によって形成される空間に上記本発明の真空断熱材を有することを特徴とするものである。
【００３３】
外箱と内箱とによって形成される空間に、本発明のひれ部を減少させた真空断熱材を配置し、残りの空間に発泡断熱材を充填する場合に、真空断熱材のひれ部により発泡断熱材の発泡や流動が妨げられることもなく、発泡断熱材が均一に充填された、断熱性能に優れた冷凍機器および冷温機器を得ることができる。
【００３４】
また、本発明の真空断熱材を用いた冷凍機器及び冷温機器は、圧縮機と、凝縮器と、キャピラリチューブと、蒸発器とを環状に接続した冷凍サイクルを備え、前記冷凍サイクル内に可燃性を有する冷媒を封入し、外箱と、内箱と、外箱と内箱とによって形成される空間に、上記本発明の真空断熱材を有することを特徴とするものである。
【００３５】
例えば、冷凍冷蔵庫の断熱壁にひれ部を減少させた真空断熱材と発泡断熱材を用いることにより、発泡断熱材が均一に充填された、断熱性能に優れた冷凍冷蔵庫を得ることができるとともに、可燃性冷媒を封入した冷凍冷蔵庫に、特に無機繊維を使用した真空断熱材を配設することにより、何らかの条件により外部から冷凍冷蔵庫に類焼した場合でも、可燃性冷媒への類焼を減少させることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の真空断熱材、並びに真空断熱材を用いた冷凍機器及び冷温機器について実施の形態を説明する。
【００３７】
本発明の真空断熱材は、ボード状の芯材と、前記芯材を覆い内部を減圧した外被材とを備えたものである。
【００３８】
また、本発明の真空断熱材は、前記芯材が平均繊維径０．１μｍ以上１０μｍ以下の無機繊維とバインダーとからなるものである。
【００３９】
無機繊維は、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，炭化ケイ素繊維等を使用できる。
【００４０】
芯材の作製方法としては、平均繊維径０．１μｍ以上１０μｍ以下の所定量の無機繊維を集綿し、その集綿した無機繊維に、バインダーあるいはその希釈液を塗布したり、あるいはバインダーあるいはその希釈液中に無機繊維を浸漬したりすることにより、無機繊維に対しバインダーの固形分が２０ｗｔ％以下となるようにバインダーを付着させる。その後、バインダーが希釈液であればその溶媒を必要に応じて乾燥した後、圧縮あるいは加熱圧縮することによりボード状に成形する。このとき、ボードの密度が１００ｋｇ／ｍ 3 以上４００ｋｇ／ｍ 3 以下となるように加圧する。前記ボードは所定の大きさに切断して芯材とし、外被材へ挿入する前に、水分乾燥を行ってもよい。
【００４１】
前記バインダーは、無機あるいは有機バインダー等が使用可能であり、具体的には、コロイダルシリカ，アルミナゾル，水ガラス，セッコウ，低融点ガラス，ケイ酸ナトリウム等の無機バインダー、あるいはフェノール樹脂，尿素樹脂，メラミン樹脂，キシレン樹脂，フラン樹脂，エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは酢酸ビニル，アクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂、あるいは天然物接着剤等の有機バインダーであり、これらを混合して使用したり、あるいはこれらを水あるいは公知の有機溶媒で希釈して使用することも可能である。
【００４２】
本発明の真空断熱材の外被材とは、各種フィルムを積層したラミネートフィルムにより構成され、少なくともガスバリア層および熱融着層を有するものであり、必要に応じて表面保護層等を設けてもよい。
【００４３】
前記ガスバリア層としては、金属箔、あるいは金属や無機酸化物、又はダイヤモンドライクカーボンを蒸着したプラスチックフィルム等を用いることができるが、気体透過を低減する目的で用いるものであれば、特に指定するものではない。
【００４４】
上記金属箔としては、アルミニウム，ステンレス，鉄等の箔を用いることができるが、特に指定するものではない。
【００４５】
また、前記金属等の蒸着を行う基材となるプラスチックフィルムの材料は特に指定するものではないが、ポリエチレンテレフタレート，エチレン−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，ポリアミド，ポリイミドなどへの蒸着が好ましい。
【００４６】
前記プラスチックフィルム上への金属蒸着の材料は、アルミニウム，コバルト，ニッケル，亜鉛，銅，銀、あるいはそれらの混合物等特に指定するものではない。
【００４７】
また、前記プラスチックフィルム上への無機酸化物蒸着の材料は、シリカ，アルミナ等特に指定するものではない。
【００４８】
熱溶着層としては、低密度ポリエチレンフィルム，鎖状低密度ポリエチレンフィルム，高密度ポリエチレンフィルム，ポリプロピレンフィルム，ポリアクリロニトリルフィルム，無延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム，エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム、あるいはそれらの混合体等を用いることができるが、特に指定するものではない。
【００４９】
また、ガスバリア層の外面に表面保護層を設けることも可能である。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とう性が向上し、耐折り曲げ性などが向上する。
【００５０】
以上のようなフィルムをラミネートして用いる。
【００５１】
さらに真空断熱材の信頼性を向上させる場合は、ガス吸着剤や水分吸着剤等のゲッター物質を使用することも可能である。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。
【００５２】
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等の物理吸着剤の他、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。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。
【００５３】
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。
【００５４】
更には、このようなゲッター物質を少なくとも窒素，酸素，水分，二酸化炭素を吸着除去するため、種々混合して適用することも可能である。
【００５５】
真空断熱材の製造方法は、１枚又は２枚のラミネートフィルムを使用して袋状の外被材を作製し、その外被材中に開口部から芯材を挿入する挿入ステップを経て内部を減圧する減圧ステップ、その後開口部を封止する封止ステップとして作製する方法が一般的であるが、減圧槽中に芯材とロール状あるいはシート状のラミネートフィルムからなる外被材を設置し、ロール状あるいはシート状の外被材を芯材に沿わせた状態にしてから外被材を熱融着することにより真空断熱材を作製する方法もある。
【００５６】
なお、芯材の密度や曲げ弾性率等の確認は、真空断熱材を作製する前に測定する場合と、真空断熱材作製後、外被材から芯材を取り出して測定する場合がある。本発明では後者を基準とし、この時、密度は真空断熱材での芯材サイズを測定し、その後外被材から芯材を取り出して重量を測定することにより芯材密度を算出するものとするが、大気圧縮により減圧封止前より僅かに増加する傾向がある。また、曲げ弾性率は、外被材から芯材を取り出して測定した時には同等か、低下する傾向がある。
【００５７】
また、ボード状の芯材を外被材に挿入する際、外被材の開口部の内周長とその開口部を通過する芯材外周長の最大部との差が０ｍｍより大きく３０ｍｍ以下であるように余裕代をとって芯材と外被材を作製しておけば、芯材を外被材中に挿入するとき、芯材が所定の曲げ弾性率以上であるため、芯材と外被材との隙間が小さくても容易に挿入できる。
【００５８】
また、外被材の開口部と平行方向における少なくとも一断面において、減圧封止後の芯材の外周長と外被材の外周長との差が０ｍｍより大きく７０ｍｍ以下であるように芯材と外被材を作製しておく。
【００５９】
減圧封止後の芯材の外周長とは、相当する外周長の長さを外被材の上から直接測定する、あるいは相当する外周長のある２辺は外被材の上から直接測定し、他の２辺はその厚みの近辺を外被材の上からシックネスゲージで測定し、それらの和を芯材外周長とする等、測定方法は特に指定するものではない。
【００６０】
また、外被材の外周長とは、ひれ部となる部分も含むものである。
【００６１】
本発明の真空断熱材を、例えば冷凍冷蔵庫の断熱壁に適用した場合、冷凍冷蔵庫の外箱と内箱とによって形成される空間の外箱側または内箱側に真空断熱材を貼付しその他の空間に樹脂発泡体を充填する、あるいは真空断熱材と発泡樹脂体とを一体発泡した断熱体を冷凍冷蔵庫の外箱と内箱とによって形成される空間に配設する、あるいはドア部に同様に使用する、あるいは仕切り板に使用する等、特に指定するものではないが、機械室と庫内を仕切る壁、あるいは冷凍室の周囲に前記真空断熱材を用いることは、特に断熱効率に優れ、低電力量で冷凍冷蔵庫を運転できるものである。
【００６２】
また、樹脂発泡体とは、例えば硬質ウレタンフォーム，フェノールフォームやスチレンフォームなどを使用することができるが、特に指定するものではない。
【００６３】
更に、これらのウレタンフォーム、例えば硬質ウレタンフォームを発泡する際に用いる発泡剤としては、特に指定するものではないが、オゾン層保護、地球温暖化防止の観点から、シクロペンタン，イソペンタン，ｎ−ペンタン，イソブタン，ｎ−ブタン，水（炭酸ガス発泡），アゾ化合物，アルゴン等が望ましく、特に断熱性能の点からはシクロペンタンが望ましい。
【００６４】
また、本発明の真空断熱材はひれ部の面積が少ないので直接冷凍機器及び冷温機器の断熱壁に適用してもよいが、外被材中に芯材を挿入して減圧後にシールをした部分等についてはひれ部が残っていることもあるので、必要に応じてひれ部を折り曲げて使用してもよい。
【００６５】
また、冷凍サイクルを有する冷凍機器及び冷温機器に使用する冷媒は、フロン１３４ａ，イソブタン，ｎ−ブタン，プロパン，アンモニア，二酸化炭素，水等、特に指定するものではない。
【００６６】
なお、冷凍機器及び冷温機器とは、動作温度帯である−３０℃から常温、あるいは１００℃程度までで断熱を必要とする機器の代表として示したものであり、一般的な冷凍冷蔵庫に加え、電子冷却を利用した冷蔵庫や保冷車等があり、あるいは自動販売機，ジャーポット，炊飯器等の、より高温までの範囲で温冷熱を利用した冷温機器を指す。
【００６７】
また、ガス機器、あるいはクーラーボックス等動力を必要としない機器も含むものである。
【００６８】
さらには、パソコンの内部発熱の断熱に対して使用することも可能である。
【００６９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
【００７０】
（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斜視図であり、図２は図１のＣ−Ｃ断面図、図３は外被材の斜視図で真空断熱材の芯材を挿入する前の状態である。
【００７１】
図１から図３において、１Ｂは真空断熱材であり、２Ｂは外被材、３Ｂはボード状の芯材である。外被材２Ｂは、１枚のラミネートフィルム２Ｃ及び幅４００ｍｍのリボン状フィルム２Ｄ（図２、図３斜線部）を用いてセンターテープシール袋として製袋し、芯材３ＢをＣ−Ｃ断面と垂直な方向にある開口部４Ｂから挿入したのち、内部を減圧して開口部４Ｂを熱溶着により密封されている。
【００７２】
７ＢはＣ−Ｃ断面における芯材外周長であり、８Ｂは外被材外周長である。Ｃ−Ｃ断面の位置は、外被材２Ｂの開口部４Ｂと平行方向の一断面における芯材外周長７Ｂの最大部とするが、本実施の形態では芯材３Ｂはほぼ直方体であり、したがってＣ−Ｃ断面の位置は任意である。
【００７３】
外被材２Ｂにおいて、ラミネートフィルム２Ｃは熱融着層として鎖状低密度ポリエチレン（以下ＬＬＤＰＥと称す）フィルムが５０μｍ、ガスバリア層として厚み６μｍのアルミ箔、さらに保護層として厚み１２μｍのＰＥＴにより構成されており、リボン状フィルム２Ｄは、ラミネートフィルム２ＣのＰＥＴの上にさらにＬＬＤＰＥをラミネートしており、図３に示すように製袋している。
【００７４】
芯材３Ｂは平均繊維径４．５μｍのグラスウールの集綿材に対し、バインダーとしてコロイダルシリカ水溶液の固形分が１０ｗｔ％となるように噴霧装置にて均一に塗布し、その後４００℃のホットプレスにて密度が２５０ｋｇ／ｍ3となるように１０分間プレスしてボード状に成形した。
【００７５】
このように作製した芯材３Ｂの曲げ弾性率をＪ I Ｓ規格Ｋ７１７１に準拠して測定すると、３ＭＰａであった。
【００７６】
このボード状の芯材３Ｂを３００ｍｍ×３００ｍｍ×１５ｍｍに切断した。
【００７７】
本実施の形態１における、外被材へ挿入する前の芯材外周長７Ｂは６３０ｍｍであり、これに対して外被材２Ｂの開口部４Ｂの内周長は余裕代を２０ｍｍとって６５０ｍｍとし、外被材外周長８Ｂもひれ部が存在しないので６５０ｍｍとなるようにリボン状フィルム２Ｄで両端を溶着して外被材２Ｂを袋状に作製した。
【００７８】
こうして作製した外被材２Ｂの中に、芯材３Ｂを１４０℃の乾燥炉で１時間乾燥したのち吸着剤９とともに挿入し、内部を１０Ｐａまで減圧しして開口部４Ｂを熱溶着により封止した。
【００７９】
吸着剤９は、酸化カルシウムからなる水分吸着剤であり、通気性のある袋に封入されている。
【００８０】
以上のような真空断熱材１Ｂの熱伝導率は、平均温度２４℃にて０．００２５Ｗ／ｍＫであった。
【００８１】
また、芯材３Ｂは減圧封止後、大気圧縮により厚みは１４ｍｍとなり、芯材外周長は６２８ｍｍとなった。この時の芯材３Ｂの密度は２６７ｋｇ／ｍ3となる。
【００８２】
また、経時信頼性を確認するため加速試験による断熱材の劣化を評価したが、１０年経過条件での熱伝導率は平均温度２４℃にて０．００６Ｗ／ｍＫであった。更に、真空断熱材を解体して芯材を取り出し、曲げ弾性率を測定すると１ＭＰａであった。
【００８３】
すなわち、芯材３Ｂを外被材２Ｂに挿入するときの問題もなく、４方シールの真空断熱材と比較して、シール部を減少させ、吸着剤を適用したことにより経時信頼性が向上した。
【００８４】
また、芯材外周長と外被材の開口部の内周長及び外被材外周長の関係を適正化してセンターテープシール袋としたことにより真空断熱材のひれ部を２側面及び上部において削減したことにより、有効断熱面積が向上したとともに、冷凍機器及び冷温機器に適用する際にひれ部を処理する工程が削減できた。
【００８５】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫の縦断面図である。
【００８６】
冷凍冷蔵庫１０は、鋼板からなる外箱１１と、ＡＢＳ樹脂からなる内箱１２とによって形成される空間に実施の形態１に示した真空断熱材１Ｂを配設し、真空断熱材１Ｂ以外の残りの空間に硬質ウレタンフォーム１３を発泡充填している。
【００８７】
また、１４は機械室で、１５は圧縮機である。圧縮機１５は、凝縮器（図示せず）、キャピラリチューブ（図示せず）、蒸発器（図示せず）とを環状に接続して冷凍サイクルを形成しており、冷媒はイソブタンを使用している。また、機械室１４と冷蔵室１６を仕切る断熱壁にも真空断熱材１Ｂを配設している。
【００８８】
このように構成された冷凍冷蔵庫の消費電力量を測定したところ、真空断熱材を装着しない冷凍冷蔵庫よりも２０％低下しており、断熱性能向上の効果を確認できた。
【００８９】
また、真空断熱材１Ｂの２側面にひれ部がないことから、ウレタンフォームを充填する際に真空断熱材のひれ部により充填が阻害されることもなく、均一にウレタンフォームが充填されていることも確認できた。
【００９０】
（比較例１）
図５は比較例１における真空断熱材の断面図である。
【００９１】
図５において、２１は真空断熱材であり、２２は外被材、２３はボード状の芯材である。外被材２２を構成する２枚のラミネートフィルムのうち、１枚は熱融着層として高密度ポリエチレン（以下ＨＤＰＥと称する）フィルムが５０μｍ、ガスバリア層として厚み１５μｍのＥＶＯＨに膜厚５００Åのアルミ蒸着を形成したフィルムと、厚み１２μｍのＰＥＴに５００Åのアルミ蒸着を形成したフィルムをアルミ蒸着面同士貼り合わせたフィルムからなり、熱融着層のＨＤＰＥとガスバリア層のＥＶＯＨをドライラミネートしている。他の１枚は、熱融着層は厚み５０μｍのＨＤＰＥ、その上にガスバリア層として厚み６μｍのアルミ箔、さらに保護層として厚み１２μｍのＰＥＴ，最外層として厚み１２μｍのナイロンにより構成されている。外被材２２を三方シールにて製袋し、芯材２３を挿入したのち内部を減圧して密封されている。
【００９２】
芯材２３は、平均繊維径１２μｍのグラスウールの集綿材に対し、バインダーとしてフェノール樹脂水溶液の固形分が１ｗｔ％となるように噴霧装置にて均一に塗布し、その後２７０℃の熱風循環炉の中で密度が６０ｋｇ／ｍ3となるように１０分間プレスしてボード状に成形した。
【００９３】
このように作製した芯材２３の曲げ弾性率をＪ I Ｓ規格Ｋ７１７１に準拠して測定したところ、０．０５ＭＰａであった。
【００９４】
この芯材２３を３００ｍｍ×３００ｍｍ×１５ｍｍに切断し、１４０℃の乾燥炉で１時間乾燥した後、開口部の内周長２４を６５０ｍｍとし外被材外周長２５を６９０ｍｍとなるように作製して製袋した外被材２２中に挿入しようとしたところ、芯材の２３の曲げ弾性率が小さく剛性が小さいためにたわみが発生し、外被材２２中に芯材２３をうまく挿入できなかったため、外被材の開口部の内周長２４、及び外被材外周長２５をさらに大きくして真空断熱材を作製することとなった。
【００９５】
（比較例２）
図６は比較例２における真空断熱材の断面図である。
【００９６】
図６において、３１は真空断熱材であり、３２は外被材、３３は芯材である。芯材３３は、平均２次粒子径７μｍのシリカ粉末を、不織布を四方シールにて製袋した内袋３４中に充填したものである。
【００９７】
外被材３２の材料構成は比較例１にて使用した外被材２２と同一であり、三方シールにて製袋し、芯材３３を挿入して内部を減圧したのち開口部を密封されている。
【００９８】
ここで、内袋３４の外周長、すなわち芯材外周長３５は６３０ｍｍであり、これに対して外被材３２の開口部の内周長は余裕代を８０ｍｍとって７１０ｍｍ、外被材外周長３６は７７０ｍｍとなるように外被材３２を作製した。
【００９９】
芯材３３は、外被材３２に挿入する前に１４０℃の乾燥炉で１時間乾燥した。
【０１００】
以上のようにして作製した真空断熱材３１の熱伝導率は、平均温度２４℃にて０．００６５Ｗ／ｍＫであった。
【０１０１】
また、経時信頼性を確認するため加速試験による断熱材の劣化を評価したが、１０年経過条件での熱伝導率は平均温度２４℃にて０．００９Ｗ／ｍＫであった。
【０１０２】
すなわち、芯材がボード状でないために剛性がなく、芯材外周長に対して外被材内周長を大きくしなければ外被材中に芯材を挿入できなかった。
【０１０３】
したがって、芯材外周長と外被材内周長との差が大きいためにひれ部面積が増大し、冷凍冷蔵庫の断熱壁等に本比較例２の真空断熱材を適用し、ウレタンフォームを充填する場合には、前記ひれ部がウレタンフォームの流動を阻害し、ウレタンフォームが充填されないキャビティーが生じ、熱漏洩や壁面の変形等が生じる恐れがある。
【０１０４】
（比較例３）
比較例２で示した真空断熱材３１を、実施の形態２に示した冷蔵庫に適用した。
【０１０５】
実施の形態２記載の冷凍冷蔵庫１０と比較して、適用した真空断熱材３１のひれ部の面積が増大しているため、ウレタンフォームを充填する際に真空断熱材３１のひれ部により充填が阻害され、一部にキャビティーの発生が確認された。
【０１０６】
したがって、実施の形態２と同様の方法で真空断熱材を貼付しても、実施の形態２にて示した消費電力量を達成することができなかっただけでなく、一部壁面の変形も確認できた。
【０１０７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の真空断熱材は、ボード状の芯材を外被材の一辺の開口部から外被材中に挿入して前記外被材内を減圧し前記開口部を封止してなる真空断熱材であって、前記芯材は、平均繊維径０．１μｍ以上１０μｍ以下の無機繊維にバインダーを付着させてボード状に圧縮成形してなり、前記芯材の減圧前の密度が１００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下で、前記芯材の減圧前の曲げ弾性率が０．５ＭＰａ以上であり、前記外被材は、熱融着層とガスバリア層と保護層と熱融着層とを積層してなるリボン状フィルムで、熱融着層とガスバリア層と保護層とを積層してなる１枚のラミネートフィルムの両端を溶着して製袋したものであることを特徴とするものであり、芯材の減圧前の曲げ弾性率を０．５ＭＰａ以上としたので、芯材を外被材に挿入する際に芯材がたわんだり、あるいは割れたりすることもないため、芯材と外被材との隙間を小さくしてもスムーズに芯材を挿入することができ、ひれ部の少ない真空断熱材を得ることができる。
【０１０８】
また、芯材は、平均繊維径０．１μｍ以上１０μｍ以下の無機繊維にバインダーを付着させてボード状に圧縮成形してなり、前記芯材の減圧前の密度が１００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下であるので、芯材と外被材との隙間が小さくても外被材のへりで芯材が削られることを抑制することが可能となるとともに、削られた芯材が粉体となって外被材に付着して、減圧後にシール不良を引き起こす可能性も大幅に減少する。また、初期断熱性能、及び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る。
【０１０９】
また、外被材は、熱融着層とガスバリア層と保護層と熱融着層とを積層してなるリボン状フィルムで、熱融着層とガスバリア層と保護層とを積層してなる１枚のラミネートフィルムの両端を溶着して製袋したことにより、真空断熱材のひれ部を２側面及び上部において削減でき、芯材まわりにできるひれ部の面積を低減でき、有効断熱面積が向上し、冷凍機器及び冷温機器に適用する際にひれ部を処理する工程が削減できる。
【０１１０】
また、本発明の真空断熱材は、ボード状の芯材を外被材の一辺の開口部から外被材中に挿入して前記外被材内を減圧し前記開口部を封止してなる真空断熱材であって、前記芯材は、平均繊維径０．１μｍ以上１０μｍ以下の無機繊維にバインダーを付着させてボード状に圧縮成形してなり、減圧後、大気圧下で前記外被材内における前記芯材の密度が１１０ｋｇ／ｍ3以上４１３ｋｇ／ｍ3以下で、減圧後、大気圧下で外被材より取り出した時の前記芯材の曲げ弾性率が０．２ＭＰａ以上であり、前記外被材は、熱融着層とガスバリア層と保護層と熱融着層とを積層してなるリボン状フィルムで、熱融着層とガスバリア層と保護層とを積層してなる１枚のラミネートフィルムの両端を溶着して製袋したものであることを特徴とするものであり、減圧後、大気圧下で外被材より取り出した時の芯材の曲げ弾性率を０．２ＭＰａ以上としたので、芯材を外被材に挿入する際に芯材がたわんだり、あるいは割れたりすることもないため、芯材と外被材との隙間を小さくしてもスムーズに芯材を挿入することができ、ひれ部の少ない真空断熱材を得ることができる。
【０１１１】
また、芯材は、平均繊維径０．１μｍ以上１０μｍ以下の無機繊維にバインダーを付着させてボード状に圧縮成形してなり、減圧後、大気圧下で前記外被材内における前記芯材の密度が１１０ｋｇ／ｍ3以上４１３ｋｇ／ｍ3以下であるので、芯材と外被材との隙間が小さくても外被材のへりで芯材が削られることを抑制することが可能となるとともに、削られた芯材が粉体となって外被材に付着して、減圧後にシール不良を引き起こす可能性も大幅に減少する。また、初期断熱性能、及び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る。
【０１１２】
また、外被材は、熱融着層とガスバリア層と保護層と熱融着層とを積層してなるリボン状フィルムで、熱融着層とガスバリア層と保護層とを積層してなる１枚のラミネートフィルムの両端を溶着して製袋したことにより、真空断熱材のひれ部を２側面及び上部において削減でき、芯材まわりにできるひれ部の面積を低減でき、有効断熱面積が向上し、冷凍 機器及び冷温機器に適用する際にひれ部を処理する工程が削減できる。
【０１１３】
また、本発明の真空断熱材を用いた冷凍機器及び冷温機器は、外箱と、内箱と、前記外箱と前記内箱によって形成される空間に、本発明のひれ部を減少させた真空断熱材を配置することにより、真空断熱材のひれ部により発泡断熱材の発泡や流動が妨げられることもなく、発泡断熱材を均一に充填させることができる。
【０１１４】
また、本発明の真空断熱材を用いた冷凍機器及び冷温機器は、圧縮機と、凝縮器と、キャピラリチューブと、蒸発器とを環状に接続した冷凍サイクルを備え、前記冷凍サイクル内に可燃性を有する冷媒を封入し、外箱と、内箱と、外箱と内箱とによって形成される空間に、ひれ部を減少させた真空断熱材と発泡断熱材を用いることにより、発泡断熱材が均一に充填された、断熱性能に優れた冷凍冷蔵庫を得ることができるとともに、可燃性冷媒を封入した冷凍冷蔵庫に、特に無機繊維を使用した真空断熱材を配設することにより、何らかの条件により外部から冷凍冷蔵庫に類焼した場合でも、可燃性冷媒への類焼を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における真空断熱材の斜視図
【図２】図１のＣ−Ｃ断面図
【図３】本発明の実施の形態１における外被材の斜視図
【図４】本発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫の縦断面図
【図５】比較例１における真空断熱材の断面図
【図６】比較例２における真空断熱材の断面図
【符号の説明】
１Ｂ 真空断熱材
２Ｂ 外被材
３Ｂ 芯材
４Ｂ 開口部
７Ｂ 芯材外周長
８Ｂ 外被材外周長
１１ 外箱
１２ 内箱
１５ 圧縮機[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vacuum heat insulator that can be used as a heat insulator, such as a refrigerator, a refrigerator, a vending machine, an electric water heater, a vehicle, and a house.
[0002]
[Prior art]
In recent years, energy saving has been strongly demanded from the viewpoint of prevention of global warming, and energy saving has become an urgent issue for household electric appliances. In particular, a heat insulating material having excellent heat insulating performance is demanded from a viewpoint of efficiently using heat in a heat insulating and cooling device such as a refrigerator and a vending machine.
[0003]
As a general heat insulating material, a fiber material such as glass wool or a foam such as urethane foam is used. However, in order to improve the heat insulating properties of these heat insulating materials, it is necessary to increase the thickness of the heat insulating material, and when there is a limit to the space in which the heat insulating material can be filled and space saving or effective use of the space is required. Cannot be applied.
[0004]
Therefore, a vacuum heat insulating material has been proposed as a high-performance heat insulating material. This is a heat insulating material in which a core material having a role of a spacer is inserted into a sheath material having gas barrier properties, and the inside thereof is depressurized and sealed.
[0005]
Generally, a porous material is used as the core material, and when roughly classified, it is classified into a communication foam, a fiber type, a powder type, and the like.
[0006]
When these core materials are sealed in the outer cover material, there is a heat-sealed portion for sealing and a margin for inserting the core material at the peripheral portion of the vacuum heat insulating material. It occurs as a fin composed only of material.
[0007]
The fin has no thermal insulation effect, which not only reduces the effective thermal insulation area, but also applies vacuum thermal insulation to the insulation wall of the refrigerator, for example, and further fills the foam insulation with fins of the vacuum thermal insulation. As a result, foaming and flow of the foamed heat insulating material are hindered, and a cavity in which the foamed heat insulating material is not filled is likely to be generated, thereby causing heat leakage, deformation of the wall surface, and the like.
[0008]
Therefore, in order to eliminate the adverse effect of the fin, Japanese Patent No. 1519871 discloses a technique for bending and fixing the fin.
[0009]
However, bending and fixing the fins leads to an increase in man-hours and cost, and a space between the bent fins and the core material of the vacuum heat insulating material leads to a decrease in heat insulation performance.
[0010]
Further, as a vacuum heat insulating material having a reduced fin portion, there is a vacuum heat insulating material described in JP-A-7-269781.
[0011]
This is because, by defining a bag form having sides without fins of the jacket material and reducing the fins, foaming of the foamed heat insulating material even when applying vacuum heat insulating material and foam heat insulating material to a refrigerator, for example, It facilitates flow.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in any bag form, it is necessary to make the inner size of the outer cover material larger than the outer size of the core material, and the margin of the difference includes the inner core material when the inside of the outer cover material is depressurized. There is no fin.
[0013]
In addition, even if the difference between the core outer dimensions and the inner dimensions of the outer shell is reduced and the core is inserted into the outer shell without any gaps, for example, a core in which powder is put in an inner bag is used. If the core material does not have rigidity, insertion becomes difficult, and it is necessary to provide a large gap between the jacket material and the core material.
[0014]
The present invention clarifies the rigidity required for the core material based on the bending elastic modulus of the core material, and further reduces the fins of the jacket material.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the vacuum heat insulating material of the present invention inserts a board-shaped core material into an outer jacket material through an opening on one side of the outer jacket material, and decompresses the inside of the outer jacket material to reduce the opening. A vacuum heat insulating material obtained by sealing, wherein the core material is formed by compressing into a board shape by attaching a binder to inorganic fibers having an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 10 μm or less. Of 100kg / mThreeMore than 400kg / mThreeBelow, the bending elastic modulus of the core material before decompression is 0.5 MPa or more,The covering material is a ribbon-shaped film formed by laminating a heat-sealing layer, a gas barrier layer, a protective layer, and a heat-sealing layer. A bag made by welding both ends of a laminated filmIt is characterized by being.
[0016]
By using a core material having a flexural modulus of 0.5 MPa or more, the core material does not bend or break when the core material is inserted into the jacket material. Even if the gap is made small, the core material can be inserted smoothly, and a vacuum heat insulating material with few fins can be obtained.
[0017]
If the bending elastic modulus of the core material is less than 0.5 MPa, deflection or the like occurs, and insertion is not easy unless the gap between the core material and the jacket material is increased.
[0018]
The rigidity can be secured by using a board-shaped core made of inorganic fiber as the main component and molded using a binder, and even if the gap between the core and the jacket is small, the core is cut by the edge of the jacket. Can be suppressed.
[0019]
Along with this, the core material is shaved off by the edge of the jacket material, eventually increasing the gap between the core material and the jacket material, or the shaved core material becomes powder and adheres to the jacket material, and the pressure is reduced. The likelihood of later seal failures is greatly reduced.
[0020]
Here, if the average fiber diameter of the inorganic fibers used for the core material is less than 0.1 μm, industrial production is difficult and unsuitable for practical use. If the average fiber diameter is more than 10 μm, the gap between the fibers becomes large, and the initial heat insulating performance is excellent. Vacuum insulation cannot be obtained.
[0021]
In addition, the density is 100 kg / mThreeMore than 400kg / mThreeBy reducing the void diameter between the fibers by setting the content to be less than or equal to the above, and maintaining the above density by adding a binder of 20 wt% or less to the inorganic fibers, the initial heat insulating performance and the reliability for a predetermined fiber diameter are obtained. Thus, it is possible to obtain a core material having an optimum gap diameter from the viewpoint of (1).
[0022]
Here, the density is 100 kg / mThreeIf it is less than this, it is difficult to maintain the rigidity of the board, and if the gap between the core material and the jacket material is small, the core material cannot be inserted properly, and 400 kg / mThreeIf it is larger, the influence of solid heat conduction becomes large, and the initial heat insulation performance deteriorates.
[0023]
When inserting the core material into the outer cover material, if the inner peripheral length of the opening is too large relative to the outer peripheral length of the core material, the fins increase, and if it is too small, the core material cannot be inserted smoothly.Here, if the core material has a flexural modulus of elasticity equal to or greater than a predetermined value, it can be smoothly inserted even when the margin between the inner peripheral length of the opening and the outer peripheral length of the core material is 30 mm or less and the margin is small.
[0024]
The jacket material is a ribbon-shaped film formed by laminating a heat sealing layer, a gas barrier layer, a protective layer, and a heat sealing layer, and is formed by stacking a heat sealing layer, a gas barrier layer, and a protection layer. By forming the bag by welding both ends of the laminated film, the fins of the vacuum heat insulating material can be reduced on two sides and the upper part.
[0025]
The vacuum insulation material made in this way isFins of vacuum insulation material can be reduced on two sides and upper part,The area of the fin around the core can be reducedIn addition, the effective heat insulating area is improved, and the number of steps for treating the fins when applied to refrigeration equipment and cooling / heating equipment can be reduced.
[0026]
Further, the vacuum heat insulating material of the present invention is obtained by inserting a board-shaped core material into an outer covering material from an opening on one side of the outer covering material, and depressurizing the inside of the outer covering material to seal the opening. A vacuum heat insulating material, wherein the core material is formed by compressing into a board shape by attaching a binder to inorganic fibers having an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 10 μm or less. The density of the core material in the inside is 110 kg / mThreeMore than 413kg / mThreeBelow, after decompression, the flexural modulus of the core material when taken out of the jacket material under atmospheric pressure is 0.2 MPa or more,The covering material is a ribbon-shaped film formed by laminating a heat-sealing layer, a gas barrier layer, a protective layer, and a heat-sealing layer. A bag made by welding both ends of a laminated filmIt is characterized by being.
[0027]
Since a core material obtained by molding a fibrous material using a binder has elasticity, it is liable to be slightly reduced in deformation when inserted into an outer cover material, decompressed, and compressed by atmospheric pressure. Due to this deformation, the adhesion between the fibers by the binder is broken, and the flexural modulus is reduced.
[0028]
Considering this point, after decompression, if the core material has a flexural modulus of 0.2 MPa or more when taken out from the jacket material under atmospheric pressure, the core material is used as the jacket material. Since the core material does not bend or break when inserted, the core material can be inserted smoothly even if the gap between the core material and the jacket material is small, and vacuum insulation with few fins Material can be obtained.
[0029]
As described above, when the core material is depressurized, the core material tends to be reduced and deformed due to the atmospheric compression, and the density of the core material in the outer cover material increases from before the pressure reduction sealing.
[0030]
Considering this point, the density of the core material in the jacket material under atmospheric pressure is 110 kg / mThreeMore than 413kg / mThreeBy using the following core material, even if the gap between the core material and the jacket material is small, it is possible to prevent the core material from being cut by the edge of the jacket material, and the initial heat insulating performance for a predetermined fiber diameter is obtained. A core material having an optimum gap diameter can be obtained from the viewpoints of reliability and reliability.
[0031]
The jacket material is a ribbon-shaped film formed by laminating a heat sealing layer, a gas barrier layer, a protective layer, and a heat sealing layer, and is formed by stacking a heat sealing layer, a gas barrier layer, and a protection layer. By forming the bag by welding both ends of the laminated film, the fins of the vacuum heat insulating material can be reduced on two sides and the upper part. In the vacuum heat insulating material thus manufactured, the fins of the vacuum heat insulating material can be reduced on two sides and the upper portion, the area of the fin formed around the core material can be reduced, the effective heat insulating area can be improved, The step of processing the fins when applied to equipment can be reduced.
[0032]
In addition, a refrigerator and a cooling / heating device using the vacuum heat insulating material of the present invention include an outer box, an inner box, and the vacuum heat insulating material of the present invention in a space formed by the outer box and the inner box. It is a feature.
[0033]
When the vacuum heat insulating material of the present invention with reduced fins is arranged in the space formed by the outer case and the inner case, and the remaining space is filled with foamed heat insulating material, foaming is performed by the fins of the vacuum heat insulating material. It is possible to obtain a refrigeration equipment and a cooling / heating equipment excellent in heat insulation performance in which the foaming heat insulating material is uniformly filled without hindering foaming and flow of the heat insulating material.
[0034]
In addition, a refrigeration apparatus and a cooling / heating apparatus using the vacuum heat insulating material of the present invention include a refrigeration cycle in which a compressor, a condenser, a capillary tube, and an evaporator are connected in a ring shape, and a flammable cycle is provided in the refrigeration cycle. And a space formed by the outer case, the inner case, the outer case and the inner case, and the vacuum heat insulating material of the present invention.
[0035]
For example, by using a vacuum insulation material and a foam insulation material with reduced fins on the insulation wall of the refrigerator, a foam insulation material is uniformly filled, and a refrigerator with excellent heat insulation performance can be obtained. By arranging a vacuum insulation material using inorganic fibers in the refrigerator, in which the flammable refrigerant is enclosed, it is possible to reduce the flammability of the flammable refrigerant, even if the refrigerator is ignited from the outside due to some conditions. it can.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the vacuum heat insulating material of the present invention and refrigeration equipment and cooling / heating equipment using the vacuum heat insulating material will be described.
[0037]
The vacuum heat insulating material of the present invention includes a board-shaped core material and a jacket material that covers the core material and depressurizes the inside.
[0038]
Further, in the vacuum heat insulating material of the present invention, the core material is composed of an inorganic fiber having an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 10 μm or less and a binder.
[0039]
As the inorganic fiber, glass wool, glass fiber, alumina fiber, silica-alumina fiber, silica fiber, rock wool, silicon carbide fiber and the like can be used.
[0040]
As a method of manufacturing the core material, a predetermined amount of inorganic fibers having an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 10 μm or less is collected, and the collected inorganic fibers are coated with a binder or a diluent thereof, or the binder or the binder. By immersing the inorganic fibers in the diluent, the binder is attached to the inorganic fibers so that the solid content of the binder is 20 wt% or less. Thereafter, if the binder is a diluting liquid, the solvent is dried as required, and then compressed or heated to form a board. At this time, the density of the board is 100 kg / m Three More than 400kg / m Three Pressure is applied as follows. The board may be cut into a predetermined size to form a core material, and may be subjected to moisture drying before being inserted into the jacket material.
[0041]
As the binder, an inorganic or organic binder or the like can be used. Specifically, an inorganic binder such as colloidal silica, alumina sol, water glass, gypsum, low melting point glass, sodium silicate, or a phenol resin, a urea resin, or melamine Thermosetting resin such as resin, xylene resin, furan resin, epoxy resin, or thermoplastic resin such as vinyl acetate or acrylic resin, or organic binder such as natural product adhesive. Alternatively, these can be used after being diluted with water or a known organic solvent.
[0042]
The jacket material of the vacuum heat insulating material of the present invention is constituted by a laminated film in which various films are laminated, and has at least a gas barrier layer and a heat fusion layer, and may be provided with a surface protective layer and the like as necessary. Good.
[0043]
As the gas barrier layer, a metal foil, or a metal or inorganic oxide, or a plastic film on which diamond-like carbon is deposited can be used, but if it is used for the purpose of reducing gas permeation, it is particularly specified. is not.
[0044]
As the metal foil, foils of aluminum, stainless steel, iron and the like can be used, but are not particularly specified.
[0045]
The material of the plastic film serving as a base material on which the metal or the like is deposited is not particularly specified, but may be a material such as polyethylene terephthalate, ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, polyethylene naphthalate, nylon, polyamide, or polyimide. Evaporation is preferred.
[0046]
The material for metal deposition on the plastic film is not particularly specified, such as aluminum, cobalt, nickel, zinc, copper, silver, or a mixture thereof.
[0047]
The material of the inorganic oxide deposited on the plastic film is not particularly specified, such as silica and alumina.
[0048]
As the heat welding layer, a low density polyethylene film, a chain low density polyethylene film, a high density polyethylene film, a polypropylene film, a polyacrylonitrile film, an undrawn polyethylene terephthalate film, an ethylene-vinyl alcohol copolymer film, or a mixture thereof Can be used, but it is not specified.
[0049]
It is also possible to provide a surface protection layer on the outer surface of the gas barrier layer. As the surface protective layer, a stretched product of a polyethylene terephthalate film or a polypropylene film or the like can be used. Further, if a nylon film or the like is provided on the outside, flexibility is improved, and bending resistance and the like are improved.
[0050]
The above films are laminated and used.
[0051]
In order to further improve the reliability of the vacuum heat insulating material, a getter substance such as a gas adsorbent or a moisture adsorbent can be used. The adsorption mechanism may be any of physical adsorption, chemical adsorption, occlusion, sorption, and the like, but a substance acting as a non-evaporable getter is preferable.
[0052]
Specifically, in addition to physical adsorbents such as synthetic zeolite, activated carbon, activated alumina, silica gel, dawsonite, and hydrotalcite, chemical adsorbents include alkali metal or alkaline earth metal oxides, alkali metals and alkalis. Earth metal hydroxides and the like can be used. In particular, lithium oxide, lithium hydroxide, calcium oxide, calcium hydroxide, magnesium oxide, magnesium hydroxide, barium oxide, and barium hydroxide are effective. Calcium sulfate, magnesium sulfate, sodium sulfate, sodium carbonate, potassium carbonate, calcium chloride, lithium carbonate, unsaturated fatty acids, iron compounds, etc. also act effectively.
[0053]
Further, it is more effective to use a getter material made of a material such as barium, magnesium, calcium, strontium, titanium, zirconium, vanadium, or the like alone or alloyed.
[0054]
Further, such a getter substance can be applied in various kinds of mixtures in order to adsorb and remove at least nitrogen, oxygen, moisture and carbon dioxide.
[0055]
The manufacturing method of the vacuum heat insulating material is to form a bag-shaped outer cover material using one or two laminated films, and to insert the core into the outer cover material through an opening through the opening, and to wrap the inside. Depressurizing step to reduce the pressure, the method is generally produced as a sealing step to seal the opening, but a core material and a jacket material made of a roll-shaped or sheet-like laminated film in a vacuum tank, There is also a method in which a vacuum heat insulating material is produced by heat-sealing a jacket material in a state in which a jacket material in the form of a roll or a sheet is arranged along a core material.
[0056]
The density and flexural modulus of the core may be checked before manufacturing the vacuum heat insulating material, or may be measured after the vacuum heat insulating material is manufactured by removing the core material from the jacket material. In the present invention, the latter is used as a reference, and at this time, the density is measured by measuring the size of the core material in the vacuum heat insulating material, then taking out the core material from the jacket material and measuring the weight to calculate the core material density. However, there is a tendency for the pressure to slightly increase due to atmospheric compression as compared to before the decompression sealing. Further, the flexural modulus tends to be equal or lower when the core material is taken out of the jacket material and measured.
[0057]
Also,When the board-shaped core material is inserted into the outer cover material, the difference between the inner peripheral length of the opening of the outer cover material and the maximum portion of the outer peripheral length of the core material passing through the opening is larger than 0 mm and 30 mm or less. Make room for the core material and outer materialIf you do,When the core material is inserted into the jacket material, the core material has a predetermined flexural modulus or more, and therefore can be easily inserted even if the gap between the core material and the jacket material is small.
[0058]
Also,In at least one cross section in a direction parallel to the opening of the jacket material, the core material and the jacket are so arranged that the difference between the outer peripheral length of the core material after decompression sealing and the outer peripheral length of the jacket material is greater than 0 mm and 70 mm or less. Prepare the material.
[0059]
The outer peripheral length of the core material after decompression sealing is to measure the corresponding outer peripheral length directly from above the outer jacket material, or to measure two sides with the corresponding outer peripheral length directly from above the outer jacket material. For the other two sides, the thickness is measured by using a thickness gauge from the top of the jacket material, and the sum is used as the core material outer peripheral length.
[0060]
In addition, the outer peripheral length of the jacket material includes a part to be a fin.
[0061]
When the vacuum heat insulating material of the present invention is applied to a heat insulating wall of a refrigerator, for example, the vacuum heat insulating material is attached to the outer box side or the inner box side of the space formed by the outer box and the inner box of the refrigerator, and Filling the space with a resin foam, or disposing a heat insulator integrally foamed with a vacuum heat insulating material and a foamed resin body in the space formed by the outer box and the inner box of the refrigerator or refrigerator, or similarly in the door portion Although it is not particularly specified to use, or to use as a partition plate, the use of the vacuum heat insulating material around a wall separating a machine room and a refrigerator or around a freezing room is particularly excellent in heat insulating efficiency and low. The refrigerator can be operated with electric energy.
[0062]
The resin foam may be, for example, a rigid urethane foam, a phenol foam or a styrene foam, but is not particularly specified.
[0063]
Further, as a foaming agent used for foaming these urethane foams, for example, rigid urethane foams, although not particularly specified, cyclopentane, isopentane, and n-pentane are preferable from the viewpoint of protection of the ozone layer and prevention of global warming. , Isobutane, n-butane, water (foamed with carbon dioxide), an azo compound, argon, etc., and cyclopentane is particularly desirable from the viewpoint of heat insulation performance.
[0064]
Further, the vacuum heat insulating material of the present invention may be applied directly to heat insulating walls of refrigeration equipment and cooling / heating equipment because the area of the fin is small, but a part in which a core material is inserted into a jacket material and sealed after decompression is applied. In some cases, the fins may remain, so that the fins may be bent and used as necessary.
[0065]
Further, the refrigerant used for the refrigeration equipment having the refrigeration cycle and the cooling / heating equipment is not particularly specified, such as Freon 134a, isobutane, n-butane, propane, ammonia, carbon dioxide, and water.
[0066]
In addition, refrigeration equipment and cold temperature equipment are shown as a representative of equipment that requires heat insulation at an operating temperature range of −30 ° C. to normal temperature, or about 100 ° C. In addition to a general refrigerator and refrigerator, There are refrigerators and insulated trucks that use electronic cooling, or cold / hot appliances that use hot / cold heat in a higher temperature range, such as vending machines, jars, and rice cookers.
[0067]
In addition, it also includes equipment that does not require power, such as gas equipment or a cooler box.
[0068]
Further, it can be used for heat insulation of heat generated inside a personal computer.
[0069]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0070]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.1FIG. 2 is a perspective view of a vacuum heat insulating material in FIG.CCFIG. 3 is a cross-sectional view, and FIG. 3 is a perspective view of a jacket material, showing a state before a core material of a vacuum heat insulating material is inserted.
[0071]
Figure1From figure3, 1B is a vacuum heat insulating material, 2B is a jacket material, and 3B is a board-shaped core material. The
[0072]
7B is a core material outer peripheral length in a CC section, and 8B is a jacket material outer peripheral length. The position of the CC section is the maximum portion of the core material outer
[0073]
In the
[0074]
The
[0075]
The bending elastic modulus of the
[0076]
This board-shaped
[0077]
This embodiment1In the above, the core material outer
[0078]
After the
[0079]
The
[0080]
The thermal conductivity of the vacuum
[0081]
After the
[0082]
In order to confirm the reliability over time, deterioration of the heat insulating material was evaluated by an accelerated test. The thermal conductivity under the condition of elapse of 10 years was 0.006 W / mK at an average temperature of 24 ° C. Further, the vacuum heat insulating material was disassembled, the core material was taken out, and the flexural modulus was measured to be 1 MPa.
[0083]
That is, there is no problem when the
[0084]
In addition, the relationship between the core material outer peripheral length and the inner peripheral length of the opening of the outer cover material and the outer peripheral length of the outer cover material have been optimized to form a center tape seal bag, so that the fins of the vacuum heat insulating material are reduced on two sides and the upper part. As a result, the effective heat insulation area was improved, and the number of steps for treating the fins when applied to refrigeration equipment and cooling / heating equipment could be reduced.
[0085]
(Embodiment2)
Figure4Is an embodiment of the present invention.2It is a longitudinal cross-sectional view of the refrigerator-freezer in FIG.
[0086]
The refrigerator-
[0087]
14 is a machine room, and 15 is a compressor. The
[0088]
When the power consumption of the refrigerator-freezer thus configured was measured, it was 20% lower than that of the refrigerator-freezer without the vacuum insulation material, and the effect of improving the heat insulation performance was confirmed.
[0089]
Further, since there are no fins on the two side surfaces of the vacuum
[0090]
(Comparative Example 1)
Figure5 isIt is sectional drawing of the vacuum heat insulating material in the comparative example 1.
[0091]
Figure5, 21 is a vacuum heat insulating material, 22 is a jacket material, and 23 is a board-shaped core material. Jacket materialOf the two laminated films constituting 22, one was formed by depositing a high-density polyethylene (hereinafter referred to as HDPE) film as a heat-sealing layer with a thickness of 50 μm and EVOH with a thickness of 15 μm as a gas barrier layer by vapor deposition of aluminum with a thickness of 500 °. It is composed of a film and a film in which a 500 μm aluminum vapor-deposited film is formed on a PET film having a thickness of 12 μm and the aluminum vapor-deposited surfaces are adhered to each other, and HDPE as a heat sealing layer and EVOH as a gas barrier layer are dry-laminated. In the other one, the heat sealing layer is made of HDPE having a thickness of 50 μm, an aluminum foil having a thickness of 6 μm as a gas barrier layer, PET having a thickness of 12 μm as a protective layer, and nylon having a thickness of 12 μm as an outermost layer. Outer covering material 22The bag is made with a three-way seal, and after inserting the
[0092]
The
[0093]
The bending elastic modulus of the
[0094]
This core material 23After cutting into 300 mm × 300 mm × 15 mm and drying in a drying oven at 140 ° C. for one hour, the inner
[0095]
(Comparative Example 2)
Figure6 isIt is sectional drawing of the vacuum heat insulating material in the comparative example 2.
[0096]
Figure6, 31 is a vacuum heat insulating material, 32 is a jacket material, and 33 is a core material. The
[0097]
The material composition of the
[0098]
Here, the outer peripheral length of the
[0099]
The
[0100]
The thermal conductivity of the vacuum
[0101]
In order to confirm the reliability over time, deterioration of the heat insulating material was evaluated by an accelerated test. The thermal conductivity under the condition of 10 years passed was 0.009 W / mK at an average temperature of 24 ° C.
[0102]
Ie, Core materialHowever, the core material was not rigid because it was not in a board shape, and the core material could not be inserted into the jacket material unless the inner peripheral length of the outer material was larger than the outer peripheral length of the core material.
[0103]
Therefore, the fin area is increased due to a large difference between the outer peripheral length of the core material and the inner peripheral length of the outer cover material, and the vacuum heat insulating material of Comparative Example 2 is applied to a heat insulating wall of a refrigerator and the like and filled with urethane foam. In such a case, the fins hinder the flow of the urethane foam, a cavity in which the urethane foam is not filled may be generated, and heat leakage or deformation of the wall surface may occur.
[0104]
(Comparative Example 3)
The vacuum
[0105]
Embodiment2Since the area of the fins of the applied vacuum
[0106]
Therefore, the embodiment2Even if the vacuum insulation material is attached in the same manner as in2In addition to not being able to achieve the power consumption shown in, deformation of some wall surfaces was also confirmed.
[0107]
【The invention's effect】
As described above, in the vacuum heat insulating material of the present invention, the board-shaped core material is inserted into the jacket material from the opening on one side of the jacket material, and the inside of the jacket material is decompressed to seal the opening. The core material is obtained by compressing and molding into a board shape by attaching a binder to inorganic fibers having an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 10 μm or less, and forming a density of the core material before decompression. Is 100kg / mThreeMore than 400kg / mThreeBelow, the bending elastic modulus of the core material before decompression is 0.5 MPa or more,The covering material is a ribbon-shaped film formed by laminating a heat-sealing layer, a gas barrier layer, a protective layer, and a heat-sealing layer. A bag made by welding both ends of a laminated filmSince the bending elastic modulus before decompression of the core material is 0.5 MPa or more, the core material bends or breaks when the core material is inserted into the jacket material. Therefore, even if the gap between the core material and the jacket material is reduced, the core material can be inserted smoothly, and a vacuum heat insulating material with few fins can be obtained.
[0108]
Further, the core material is obtained by attaching a binder to inorganic fibers having an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 10 μm or less and compression-molding the core material into a board, and the density of the core material before decompression is 100 kg / m 2.ThreeMore than 400kg / mThreeTherefore, even if the gap between the core material and the jacket material is small, it is possible to prevent the core material from being shaved by the edge of the jacket material, and the shaved core material becomes powder. The possibility of sticking to the outer cover material and causing poor sealing after decompression is greatly reduced. In addition, a core material having an optimum void diameter can be obtained from the viewpoint of initial heat insulation performance and reliability.
[0109]
Also,The jacket material is a ribbon-shaped film formed by laminating a heat-sealing layer, a gas barrier layer, a protective layer, and a heat-sealing layer. By welding both ends of the laminated film and making the bag, the fins of the vacuum insulation material can be reduced on two sides and the upper part,The area of the fin around the core can be reducedIn addition, the effective heat insulating area is improved, and the number of steps for treating the fins when applied to refrigeration equipment and cooling / heating equipment can be reduced.
[0110]
Further, the vacuum heat insulating material of the present invention is obtained by inserting a board-shaped core material into an outer covering material from an opening on one side of the outer covering material, and depressurizing the inside of the outer covering material to seal the opening. A vacuum heat insulating material, wherein the core material is formed by compressing into a board shape by attaching a binder to inorganic fibers having an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 10 μm or less. The density of the core material in the inside is 110 kg / mThreeMore than 413kg / mThreeBelow, after decompression, the flexural modulus of the core material when taken out of the jacket material under atmospheric pressure is 0.2 MPa or more,The covering material is a ribbon-shaped film formed by laminating a heat-sealing layer, a gas barrier layer, a protective layer, and a heat-sealing layer. A bag made by welding both ends of a laminated filmAfter decompression, the core material has a flexural modulus of elasticity of 0.2 MPa or more when taken out of the jacket material under atmospheric pressure, so that the core material is inserted into the jacket material. Since the core material does not bend or break at the time, the core material can be inserted smoothly even if the gap between the core material and the jacket material is small, and a vacuum insulation material with few fins Obtainable.
[0111]
Further, the core material is formed by compressing into a board shape by attaching a binder to an inorganic fiber having an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 10 μm or less, and after reducing the pressure, the core material in the jacket material under atmospheric pressure. Density is 110kg / mThreeMore than 413kg / mThreeTherefore, even if the gap between the core material and the jacket material is small, it is possible to prevent the core material from being shaved by the edge of the jacket material, and the shaved core material becomes powder. The possibility of sticking to the outer cover material and causing poor sealing after decompression is greatly reduced. In addition, a core material having an optimum void diameter can be obtained from the viewpoint of initial heat insulation performance and reliability.
[0112]
Also,The jacket material is a ribbon-like film formed by laminating a heat-sealing layer, a gas barrier layer, a protective layer, and a heat-sealing layer. Welding both ends of the laminated film to make a bag allows the fins of the vacuum heat insulating material to be reduced on two sides and the upper part, reducing the area of the fin around the core material, improving the effective heat insulating area, and freezing. The step of processing the fins when applied to equipment and cold / hot equipment can be reduced.
[0113]
In addition, a refrigeration equipment and a cooling / heating equipment using the vacuum heat insulating material of the present invention include an outer box, an inner box, and a vacuum formed with a reduced fin of the present invention in a space formed by the outer box and the inner box. By arranging the heat insulating material, the foam heat insulating material can be uniformly filled without hindering the foaming and flow of the foam heat insulating material by the fins of the vacuum heat insulating material.
[0114]
In addition, a refrigeration apparatus and a cooling / heating apparatus using the vacuum heat insulating material of the present invention include a refrigeration cycle in which a compressor, a condenser, a capillary tube, and an evaporator are connected in a ring shape, and a flammable cycle is provided in the refrigeration cycle. By enclosing the refrigerant having the outer box, the inner box, and the space formed by the outer box and the inner box, by using a vacuum heat insulating material and a foam heat insulating material with reduced fins, the foam heat insulating material is A uniformly filled, refrigerator-freezer with excellent heat insulation performance can be obtained.In addition, by installing a vacuum insulation material using inorganic fibers in a refrigerator containing a flammable refrigerant, it is possible to obtain external refrigerators under certain conditions. Therefore, even if the product is burned to a refrigerator, the burning to a flammable refrigerant can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.1Perspective view of vacuum insulation material in
FIG. 2 of FIG.CCSectional view
FIG. 3 is an embodiment of the present invention.1Perspective view of the jacket material in
FIG. 4 is an embodiment of the present invention.2InLongitudinal sectional view of a refrigerator
FIG. 5Sectional view of the vacuum heat insulating material in Comparative Example 1
FIG. 6Sectional view of the vacuum heat insulating material in Comparative Example 2
[Explanation of symbols]
1B Vacuum insulation
2B Jacket material
3B Core material
4B Aperture
7B Core material perimeter
8B Outer circumference of jacket material
11 Outer box
12 inner box
15 Compressor
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