JP6414381B2 - 断熱材、断熱材の製造方法、及び物品と断熱材の組合体 - Google Patents

Description

本発明は、断熱材、断熱材の製造方法、及び物品と断熱材の組合体に関する。

近年、地球温暖化防止のため温室効果ガスの削減が推進されており、容器、乗り物、建物、設備機器、及び電気製品などの様々な物品に対して省エネルギー化が求められている。そこで、これらの物品の内部の保冷又は保温のために、断熱材が広く用いられている。例えば、省エネルギー化や省スペース大容量化の要請に対して特に有効な断熱材の一つとして、代表的な断熱材であるウレタンフォームと同等の断熱性能をより薄い形状で達成することができる、内部が減圧された断熱材が知られている。

この断熱材の一例は、グラスウールなどの芯材と、その芯材を収納するとともに内部が減圧された袋状の外装材とを備えた構造を有している。その外装材の一例は、アルミニウム箔のガスバリア層とプラスチックの基材層とを備えた不透明な積層構造を有しており、その外装材を断熱材で用いるときは、基材層をガスバリア層よりも断熱材の外面側に配置することによって、ガスバリア層を基材層で保護する。例えば、特許文献１には、このような構成を有した断熱材が開示されている。

国際公開第２０１０／０７３７６２号公報

ところで、上述の断熱材は、断熱材の内部の気体の対流による伝熱を抑制するために減圧されており、断熱材の内部に気体が侵入すると断熱性能が低下する。そのため、油や樹脂ゴミなどの異物が断熱材の内部に製造工程で混入した場合には、その異物の分解や蒸発によって断熱材の内部に気体が発生して、断熱材の断熱性能が低下するおそれがある。あるいは、鋭い金属などの異物が断熱材の内部に製造工程で混入した場合には、その異物によって外装材に傷が付いて、断熱材の断熱性能が低下するおそれがある。したがって、製造工程内や製造後に断熱材の内部を外方から視認して、内部の異物の有無を検査することが望ましい。しかし、従来の断熱材の外装材は不透明であるため、このような検査をおこなうことはできなかった。

また、上述の通り、内部が減圧された断熱材に気体が侵入すると断熱性能が低下するので、気体の侵入の有無やその程度、あるいは断熱性能の状態を簡易かつ容易に確認することができれば、好ましいといえる。しかし、従来の断熱材では、専用の熱伝導率等の測定機器を使って断熱性能の状態を確認する必要があり、費用と手間がかかった。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、減圧された内部を外方から視認することができる断熱材、断熱材の製造方法、及び物品と断熱材の組合体を提供することを目的とする。

発明を解決するための手段

本発明の断熱材は、芯材と、前記芯材を収納するとともに内部が減圧された袋状の外装材とを備え、前記外装材の少なくとも一部が透明であることを特徴とする。

本発明の物品と断熱材の組合体は、物品と、この物品に設けられた断熱材とを備え、前記断熱材は、芯材と、前記芯材を収納するとともに内部が減圧された袋状の外装材とを備え、前記外装材の少なくとも一部が透明であることを特徴とする。

本発明の断熱材の製造方法は、少なくとも一部が透明な外装材を準備する第１工程と、前記外装材を袋状にするステップ、前記外装材の内部に芯材を収納するステップ、前記外装材の内部を減圧するステップ、及び前記外装材を封止するステップをおこなう第２工程と、を備え、前記第２工程の途中及び／又は前記第２工程の後に、異物の有無を外装材を通して視覚的に検査することを特徴とする。

本発明によれば、断熱材の減圧された内部を外方から視認することができる。

図１は、本発明の実施形態による断熱材を示す側断面図。 図２は、本発明の実施形態による断熱材の外装材を示す側断面図。 図３は、本発明の実施形態による断熱材を示す平面図。 図４は、本発明の実施形態による物品と断熱材の組合体を示す側面図。 図５は、本発明の実施形態による物品と断熱材の組合体の変形例を示す側面図。 図６は、本発明の実施形態による物品と断熱材の組合体の変形例を示す正面図。 図７は、本発明の実施形態による断熱材の製造方法を示す工程図。

下記に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
ここで図１〜図６は、本発明の実施形態による断熱材、及び、物品と断熱材の組合体を示す図である。なお、本明細書では、物品と断熱材の組合体の用語は、物品と断熱材の組合体、及び物品と断熱材モジュールの組合体の両方の意味で用いている。

＜断熱材＞
図１に示すように、本実施形態の断熱材１０は、芯材１２と、芯材１２を収納するとともに内部が減圧された袋状の外装材１１とを備えており、外装材１１の少なくとも一部が透明である。

芯材１２は、多孔質体が好ましく、例えば、シリカなどの粉体、ウレタンポリマーなどの発泡体、又はグラスウールなどの繊維体などが挙げられ、断熱性能に優れるグラスウールが好適である。

芯材１２には、外部から浸透する微量の水分や酸素などを吸着するため、気体吸着剤が含まれていることが好ましい。気体吸着剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、ゼオライト、又は活性炭などが挙げられる。

外装材１１は、可とう性があるフィルム又はシートであり、その少なくとも一部が透明である。そのため、断熱材１１の内部に収納された、異物、芯材、又は検知剤などの物体を透かして見ることが可能である。外装材１１の５５０ｎｍで測定された可視光透過率は２０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることが特に好ましい。内部の異物の有無を検査するには、内部の隅々まで確認できるので、外装材１１の全部が透明であることが好ましい。また、検知剤の変化を視認するときも、外装材１１の全部が透明であれば検知剤の位置を調節しなくてもよいため、簡易である。一方で、芯材や検知剤などが外光によって影響を受けることを抑制するために、外装材１１の一部を透明として、その他の部分を不透明とすることも可能である。

外装材１１としては、少なくとも、基材層、ガスバリア層、及びヒートシール層が、断熱材の外面側からこの順番で積層された積層体が好適に用いられる。このとき、外装材１１の少なくとも一部を透明にするためには、全ての層の少なくとも一部を透明とし、かつ各層の透明な部位の少なくとも一部が全て重なるようにすればよい。

外装材１１の基材層は、他の層を保持しガスバリア層を保護する機能を有する。基材層は複数あってもよい。特性が異なる基材層を組み合わせて用いることで、保護機能を高めることができる。例えばナイロン（Ｎｙ）とポリエステル（Ｐｅｓ）の基材層どうしの組み合わせが好ましい。基材層の材料としては、取り扱いが容易なのでプラスチックを主成分とすることが好ましく、例えば、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル、ポリオレフィン、アクリル、又はセルロースが挙げられる。

外装材１１のガスバリア層は、水、酸素、窒素などのガスの侵入を遮断して、断熱材の減圧状態を保持する機能を有する。ガスバリア層のガスバリア性は、酸素透過率（２３℃６５％ＲＨ）が０．５ｃｃ・ｍ^−２・ｄａｙ^−１・ａｔｍ^−１以下であることが好ましく、また、水蒸気透過率（２３℃６５％ＲＨ）が０．５ｃｃ・ｍ^−２・ｄａｙ^−１・ａｔｍ^−１以下であることが好ましい。ガスバリア層の材料としては、金属や金属酸化物を主成分とすることが好ましく、例えば、アルミニウム、アルミナ、又はシリカが挙げられ、これらの材料を延伸、蒸着、又は塗布することで、ガスバリア層を形成することができる。ガスバリア層の透明な部位には、厚さ１ｎｍ〜１μｍのアルミナ層又は／及びシリカ層を用いることが好ましい。

外装材１１のヒートシール層は、対向する外装材どうしを封止する機能を有する。ヒートシール層の材料としては、ガラス転移温度又は熱溶融温度が８０℃〜３００℃のポリマーを主成分とすることが好ましく、例えば、ポリエチレンや未延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）などのポリオレフィン、ウレタン、又はアクリルが好ましい。

なお、外装材１１の各層は、直接接触して積層してもよいし、接着剤を介して積層してもよい。

断熱材１０の内部（換言すれば、袋状の外装材１１の内部）は、芯材１２が収納されており、かつ断熱材の内部の気体の対流による伝熱を抑制するために減圧されている。５Ｐａ以下の真空状態まで減圧することが好ましい。断熱材１０の好ましい熱伝導率（２３℃６５％ＲＨ）は１０×１０^−３Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以下である。

断熱材１０は、芯材１２を減圧して収納するために、芯材１２の外縁部に沿って縁部１３が形成されている。縁部１３では、芯材１２の外周縁をヒートシールすることで対向する２枚の外装材１１を互いに溶着させている。外装材１１と芯材１２との間にはわずかな空間１４が形成されている。

断熱材を使用する際に、断熱材１０の縁部１３は、断熱材の中央に向かって折り返した状態にしてもよいし、また、図４に示すように、断熱材１０の縁部１３は、隣接する他の断熱材１０の縁部１３と接合することもできる。

次に、図２及び図３に、断熱材１０の外装材１１の一例を示す。外装材１１は外側から順に配置された、第１基材層としての透明なＮｙ層１１ａ、第２基材層としての透明なＰＥＴ層１１ｂ、ガスバリア層としての透明な蒸着シリカ層１１ｃ、及びヒートシール層としての透明なＣＰＰ層１１ｄを含む透明な積層体である（図２参照）。なお、図示しないが、Ｎｙ層１１ａ及びＰＥＴ層１１ｂ、並びに蒸着シリカ層１１ｃ及びＣＰＰ層１１ｄの各層間には透明な接着剤が存在している。そしてＣＰＰ層１１ｄが互いに向き合うように一対の外装材１１が重ね合わされて、内部に収納された芯材の外周縁全域のＣＰＰ層１１ｄがヒートシールされて縁部１３を形成し、このようにして全辺が封止された袋状の透明な外装材１１が得られる（図３参照）。なお、縁部１３は、外装材１１の外縁をなすヒートシール部１３ａを有し、ヒートシール部１３ａと芯材１２との間にわずかな空間１４が形成されている。上述のように、外装材１１は透明であるため、断熱材の減圧された内部を外方から視認することができる。

外装材１１の内部には、変化が視覚的に識別可能な検知剤１５が配置されていることが好ましい。外装材の透明な部位から検知剤を視認することができるからである。このような検知剤１５としては、気体を検知することによって視覚的に識別可能な変化が起こる検知剤や、温度を検知することによって視覚的に識別可能な変化が起こる検知剤が挙げられる。また、視覚的に識別可能な変化としては、色の変化や形状の変化が挙げられる。

例えば、市販されている酸素検知剤や水分検知剤には、酸素や水分などの気体を検知することによって、その色が変化するものがある。このような気体検知剤を断熱材の内部に配置することで、内部への気体の侵入の有無やその程度を外装材の透明な部位を通して簡単かつ容易に目視で確認することができる。さらに、このような気体検知剤が気体吸着剤を兼ねることで、気体の侵入を検知しつつ内部の減圧環境を保持することができる。

また、例えば、市販されている示温剤には、温度の変化を検知することによって、その色が変化するものがある。このような温度検知剤を断熱材の内部に配置することで、断熱材の断熱性能が劣化して異常な温度になっていないかを外装材の透明な部位を通して簡単かつ容易に目視で確認することができる。

また、例えば、市販されているシリカゲルなどの吸湿剤には、水分によって表面融解して形状が変化するものがある。このような気体検知剤を断熱材の内部に配置することで、内部への気体の侵入の有無やその程度を外装材の透明な部位を通して簡単かつ容易に目視で確認することができる。さらに、このような気体検知剤が芯材を兼ねることで、気体の侵入を検知しつつ内部の減圧環境を保持することができる。

外装材１１の一部が透明である場合には、断熱材１０の内部の検知剤１５は、外装材１１の透明な部位を通して視認可能な位置に配置される。検知剤１５を外装材１１または芯材１２に接合して配置することによって、検知剤の位置を固定することができる。なお、外装材１１の全部が透明である場合であっても、外方から見やすい位置に検知剤を配置するために、検知剤１５を外装材１１または芯材１２に接合して配置することが好ましい。

なお、少なくともニ以上の断熱材１０どうしを接合することによって、断熱材モジュールを得ることができる。断熱材１０どうしは、例えば、縁部１３どうしを、剥離可能な接着剤や、テープやステーブルなどの固定具を使って取り外し可能に接合することが好ましい。さらに、外装材１１の内部に変化が視覚的に識別可能な検知剤１５を配置することによって、少なくともいずれか一つの断熱材１０の外装材１１の内部に配置された検知剤１５の変化を識別したときに、その断熱材を断熱材モジュールから取り外して、断熱材を交換して、断熱性能が劣化した断熱材モジュールを容易に修理することができる。なお、本明細書では、取り外し可能とは、断熱材の内部の減圧状態を維持したままで取り外り外すことができることを意味する。

＜物品と断熱材の組合体＞
上述の断熱材１０は、例えば壁材２０のような建物の建材と一緒に用いられる。

例えば図４に示すように、壁材２０の表面に接着剤２２を介して複数の断熱材１０が上下方向及び左右方向に並んで配置されている。この場合、各断熱材１０は上下方向及び左右方向に隣接する断熱材１０と密接して配置され、壁材２０の断熱機能を高めている。なお、各断熱材１０は壁材２０の表面に接着剤２２を介して取外し可能に設けられ、各断熱材１０は縁部１３どうしが取り外し可能に接合されている。このようにして、壁材２０と断熱材１０とにより、物品と断熱材の組合体２０Ａが構成される。

あるいは、図５及び図６に示すように、壁材２０の表面に取付治具２３を介して複数の断熱材１０を上下方向及び左右方向に並んで配置してもよい。この場合、各断熱材１０は上下方向及び左右方向に隣接する断熱材１０と接近して配置され、壁材２０の断熱機能を高めている。図５及び図６において、壁材２０の表面に、断熱材１０を取付けるための取付治具２３が取付けられている。そして各断熱材１０はこの取付治具２３内に取外し可能に設けられ、壁材２０と断熱材１０により、物品と断熱材の組合体２０Ａが構成される。

なお、壁材２０を一例として説明したが、上述した内容は、容器、乗り物、建物、設備機器、及び電気製品などの様々な物品に対して同様に適用可能である。

物品と断熱材の組合体２０Ａでは、断熱材１０は物品に取り外し可能に設けられていることが好ましい。また、断熱材１１どうしも互いに取り外し可能に接合されていることが好ましい。使用中の劣化に起因して、少なくともいずれか１つの断熱材の断熱特性が低下したときに、その断熱材を取り外して交換することで、物品と断熱材の組合体を容易に修理できるからである。

また、物品と断熱材の組合体２０Ａでは、断熱材１０の内部に、変化が視覚的に識別可能な検知剤１５が配置されていることが好ましい。

例えば、断熱材１０を長時間使用すると、酸素や水分などの気体が、外装材１１のヒートシールされている箇所より断熱材１０の内部に侵入することがある。このように、断熱材１０の内部に気体が侵入すると、気体検知剤１５が侵入したガスと反応し、気体検知剤１５の色が変化したり、又は気体検知剤１５の形状が変化する。

作業者Ｐは、壁材２０に取付けられた断熱材１０の内部を外装材１１の透明な部位を通して目視により観察し、気体検知剤１５の色の変化又は形状の変化に基づいて断熱材１０の断熱性能が低下したと判断する。次に、作業者Ｐは断熱性能が低下したと判断した断熱材１０を壁材２０から取外し、新しい断熱材１０を壁材２０に取付けることができる。

このように、断熱材１０の減圧された内部を外方から視認することができるため、断熱材１０の断熱性能を目視にて判断することができる。

なお、断熱材１０の外方から外装材１１を通して気体検知剤を目視にて観察し、断熱性能の低下を判断する例を示したが、これに限らず、気体検知剤の代わりに、温度検知剤を用いてもよい。

あるいは、断熱材１０の外方から外装材１１の透明な部位を通して芯材１２の状態を観察し、芯材１２に例えばカビが発生するなどの異常が発生していないか観察することもできる。外装材１１の透明な部位を通して断熱材１０の内部に異物が混入していないか観察することもできる。

＜製造方法＞
本発明の実施形態の断熱材１０の製造方法は、少なくとも一部が透明な外装材１１を準備する第１工程と、外装材１１を袋状にするステップ、外装材１１の内部に芯材１２を収納するステップ、外装材１１の内部を減圧するステップ、及び外装材１１を封止するステップをおこなう第２工程と、を備える。このとき、第２工程の途中及び／又は第２工程の後に、異物の有無を外装材１１を通して視覚的に検査することで、品質が良い断熱材１０を製造することができる。

下記に、製造方法の一例として、図７に示すように、外装材準備工程Ｓ１と、芯材収納工程Ｓ２と、真空封止工程Ｓ３とによる例を説明する。

外装材準備工程Ｓ１では、少なくとも１辺がヒートシールなどによって封止されて開口が形成された袋状の透明な外装材１１を準備する。外装材１１は、後述する芯材収納工程Ｓ２や真空封止工程Ｓ３での作業性を考慮すれば、３辺を封止した袋状に形成することが好適である。

芯材収納工程Ｓ２では、工程Ｓ１において準備された袋状の透明な外装材１１の内部に芯材１２を収納する。具体的には、芯材１２は袋状の外装材１１の開口から外装材１１の内部に収納される。

真空封止工程Ｓ３では、工程Ｓ２において芯材１２が収納された袋状の透明な外装材１１の内部を減圧するとともに、外装材１１の開口をヒートシールなどによって封止する。この工程によって、減圧されて真空状態の外装材１１の内部に芯材１２が収納される。

このようにして矩形状の全辺が封止され、内部が減圧された、透明な断熱材１０が得られる。

次に、本発明の実施形態の物品と断熱材の組合体２０Ａの製造方法は、上述した製造方法で得られた断熱材１０を、例えば接着剤２２や取付治具２３を介して、物品に固定するものである。

１０ 断熱材
１１ 外装材
１２ 芯材
１３ 縁部
１５ 検知材
２０ 壁材
２０Ａ 物品と断熱材の組合体
２２ 接着剤
２３ 取付治具

Claims (3)

1. 物品と、
   前記物品に設けられた複数の断熱材とを備え、
   各断熱材は、
   芯材と、
   前記芯材を収納するとともに内部が減圧された袋状の外装材とを備え、
   前記外装材の少なくとも一部が透明であり、前記物品は壁材からなり、この壁材に格子状の取付治具が設けられ、各断熱材は前記格子状の取付治具が前記各断熱材と当接しながら、前記取付冶具内に、取り外し可能に嵌込まれることを特徴とする、物品と断熱材の組合体。
2. 物品と、
   前記物品に設けられた複数の断熱材とを備え、
   各断熱材は、
   芯材と、
   前記芯材を収納するとともに内部が減圧された袋状の外装材とを備え、
   前記外装材の少なくとも一部が透明であり、前記物品は壁材からなり、この壁材に複数の断熱材が接着剤を介して取り外し可能に設けられ、各断熱材同士は各々の縁部を介して互いに取り外し可能に接合することを特徴とする、物品と断熱材の組合体。
3. 請求項１または２に記載の物品と断熱材の組合体において、前記外装材の内部に変化が視覚的に識別可能な検知剤が配置され、
   少なくともいずれか一つの断熱材の外装材の内部に配置された検知剤の変化を識別したときに、その断熱材を前記壁材から取り外して交換することを特徴とする、物品と断熱材の組合体の修理方法。
   

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