JPH0798091A

JPH0798091A - 真空断熱体

Info

Publication number: JPH0798091A
Application number: JP5244303A
Authority: JP
Inventors: Hideo Sanpei; 秀雄三瓶; Kenichi Hirashiki; 健一平敷; Keimei Asakura; 啓明朝倉
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1995-04-11

Abstract

(57)【要約】【目的】断熱材からなる充填体を収容した容器状の外
装体内を真空排気して形成される真空断熱体において、
その外装体を構成する外郭部材の金属箔を通して外装体
内に空気が侵入することを防止する。【構成】プラスチックフィルム１４の内面にステンレ
ススチール箔１５を張り付けると共に、ステンレススチ
ール箔１５の内面にヒートシール層１６を設けて外郭部
材１３を構成する。そして、２枚の外郭部材１３の周囲
部をヒートシール層１６の熱圧着により接合して外装体
１２を形成する。この外装体１２内には断熱材からなる
充填体１７が収容され、該外装体１２内は真空排気され
ている。ステンレススチール箔１５は熱伝導率が低いの
で、その厚さを厚くしてもステンレススチール箔１５を
介する伝熱量は少ない。このため、ステンレススチール
箔１５を微細孔が生ずるおそれのない厚さの厚いものに
することができ、この結果、ステンレススチール箔１５
（外郭部材１３）から空気が外装体１２内に侵入するこ
とを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、充填体を収容した容器
状の外装体内を真空排気して構成する真空断熱体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の真空断熱体にあっては、例えば
プラスチックフィルムにアルミニューム箔を張り付けて
構成された２枚の外郭部材の周囲部を接合することによ
り構成した容器状の外装体を用意すると共に、紙または
不織布などのような通気性を有する袋内に断熱性を有す
る材料であるパーライト粉末やシリカ微粉末を収容して
所定の形状に成形した充填体、或いは連続気孔率の高い
プラスチックフォームよりなる充填体を用意し、このよ
うな充填体を前記外装体内に収容した状態で、外装体内
の空気を外装体の開口部（２枚の外郭部材の周囲部のう
ち接合から除かれた一辺の開口部）から真空引きにより
排出し、しかる後、その外装体の開口部を接合すること
によって密閉した構成したものが知られている。

【０００３】図５にこの構成の真空断熱体の一例を示
す。同図において、外装体１は、矩形状をなす２枚の外
郭部材２，２を、その周囲部を接合することによって密
閉された偏平な矩形容器状に構成されている。上記外郭
部材２，２は、非通気性のラミネートフィルムからなる
もので、具体的には、基材となるプラスチックフィルム
３の片面に、通気を遮断するためのアルミニューム箔４
を接着して設けると共に、このアルミニューム箔４の表
面に熱可塑性プラスチックよりなるヒートシール層５を
設けた３層構造となっており、当該外郭部材２，２間の
接合はヒートシール層５の熱圧着により行っている。

【０００４】ここで、プラスチックフィルム３として
は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリアク
リロニトリル樹脂などのフィルムが用いられ、またヒー
トシール層５としては、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプ
ロピレン（ＰＰ）などが用いられる。

【０００５】外装体１内には充填体６が収容されてお
り、この充填体６は紙または不織布などのような通気性
を有する袋７内に断熱性を有する材料であるパーライト
粉末やシリカ微粉末などの断熱材８を収容して所定の形
状に成形されたものである。

【０００６】このような構成の真空断熱体９は次のよう
な工程で製造される。すなわち、２枚の外郭部材２，２
を重ね合わせてそれらの３辺部を接合することにより、
外装体１を一辺部に開口部を有した袋状に形成し、その
開口部を通して充填体６を収容する。次いで、外装体１
内の空気を開口部を通じて真空引きにより排出し、この
後、その開口部を接合する。この真空断熱体９は例えば
冷蔵庫の断熱箱体の構成素材として用いられ、一方の面
が庫内側、他方の面が庫外側となるように配置される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
真空断熱体９にあっては、初期の熱伝導率が０．００５
〜０．００６Ｋｃａｌ／ｍｈ℃という優秀なる断熱性を
示すものであり、従来の硬質ポリウレタンフォームを利
用した断熱体と比較した場合、約３倍以上の断熱性能を
有する。

【０００８】しかしながら、外郭部材２の基材として使
用されているプラスチックフィルム３には完全なる空気
遮断性はないので、これを補うべくアルミニューム箔４
が張り付けられているが、アルミニューム箔４は８μｍ
程度の極薄いものであるため、微視的に見ると無数の微
細孔が存在している。このため、外装体１内は初期段階
では高い真空度が維持され、優れた断熱性を呈するが、
気体分子が徐々に外郭部材２を通過して外装体１内に侵
入し、この結果、外装体１内の真空度が低下し、断熱性
能が低下するようになる。

【０００９】このような外郭部材２を介する気体分子の
侵入を防止するためには、アルミニューム箔４に表裏両
面間を貫通するような微細孔が存在しないように、アル
ミニューム箔４の厚さを厚くすればよいが、このように
すると、アルミニュームは熱伝導率が高いため、アルミ
ニューム箔４を介して高温側から低温側に伝わる熱量が
多くなり、断熱性能の低下を招く。

【００１０】また、２枚の外郭部材２，２のアルミニュ
ーム箔４，４どうしはヒートシール層５，５を介して接
合されているため、空気はそのヒートシール層５，５か
らも外装体１内に侵入する。これを防止するには、アル
ミニューム箔４，４どうしを直接溶接などにより接合す
ればよいが、このようにすると、アルミニューム箔４，
４を熱的に遮断する機能を有するヒートシール層５が無
くなるため、やはりアルミニューム箔４を通過する伝熱
量が多くなり、断熱性能の低下を招く。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、空気が外郭部材を通過して外装体内に
侵入したり、外郭部材の接合部を通じて外装体内に侵入
したりすることを防止でき、外装体内を長期にわたり高
真空度に維持できる真空断熱体を提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の真空断熱体は、
少なくとも金属箔により構成された外郭部材を接合して
密閉された容器状に形成され、内部の空気を排出して真
空状態にされた外装体と、この外装体内に収容された断
熱性を有する充填体とからなり、前記金属箔をステンレ
ススチール箔としたことを特徴とするものである。

【００１３】また、前記金属箔のうち、少なくとも容器
状外装体の厚さ方向両側の片側の周囲部分をステンレス
スチール箔により形成し、残る部分をアルミニューム箔
により形成する構成としても良い。

【００１４】ステンレススチール箔の厚さは、微細孔を
無くすことと、外装体を形成する場合の作業性とを考慮
して、１０〜５０μｍにすると良い。また、ステンレス
スチール箔は、熱伝導率のより低い、Ｎｉ１９〜２２重
量％、Ｃr ２４〜２６重量％のステンレススチールから
形成することが好ましい。

【００１５】更に、外郭部材の接合を、金属箔どうしを
溶接により接合し、または金属箔どうしを低融点金属或
いは低融点セラミックスにより接合することにより行う
ようにしても良い。

【００１６】

【作用】ステンレススチールの熱伝導率はアルミニュー
ムの１／１０程度であるので、ステンレススチール箔を
厚くして微細孔のないものにすることができ、且つこの
ようにしても金属箔を介する伝熱量を少なくすることが
できる。

【００１７】また、外郭部材を金属箔どうしを直接接合
することにより、該接合部から外装体への空気の侵入を
防止でき、且つこのようにしても金属箔を介して高温側
から低温側に伝わる熱量を少なくすることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１に基づい
て説明する。同図には完成状態でのパネル状の真空断熱
体１１が示されており、内部が真空排気された密閉容器
状の外装体１２は、矩形状に形成された２枚の外郭部材
１３，１３をその周辺部で接合することにより構成され
ている。この場合、上記外郭部材１３は非通気性のラミ
ネートフィルムよりなるもので、具体的には、プラスチ
ックフィルム１４の片面に通気を遮断するためのステン
レススチール箔１５を接着すると共に、そのステンレス
スチール箔１５の内側に熱可塑性プラスチックからなる
ヒートシール層１６を設けた３層構造となっており、当
該外郭部材１３，１３間の接合はヒートシール層１６の
熱圧着により行われている。

【００１９】この場合、プラスチックフィルム１４に
は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリアク
リロニトリル樹脂などにより形成された厚さ２５μｍの
フィルムが用いられ、ヒートシール層１６としては、ポ
リエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などが用
いられ、その層厚は６０μｍに定められている。また、
ステンレススチール箔１５は、Ｎｉ１９〜２２重量％、
Ｃr ２４〜２６重量％のステンレススチールにより形成
され、その厚さは１０〜５０μｍに設定されている。

【００２０】外装体１２内には充填体１７が収容されて
いる。この充填体１７は紙または不織布などにより形成
された通気性を有する袋１８内にパーライト粉末やシリ
カ微粉末などよりなる気体吸着性の低い断熱材１９を収
容して所定の形状に形成されたものである。

【００２１】このような構成の真空断熱体１１は次のよ
うな工程で製造される。すなわち、２枚の矩形状外郭体
１２，１２の３辺部を熱圧着して接合することにより、
外装体１２を一辺部に開口部を有した状態の袋状に形成
し、その内部に上記開口部から充填体１７を収容する。
次いで、外装体１２内の空気を排気口として機能する上
記開口部から真空排気して０．０１ｔｏｏｒ程度まで減
圧する。そして、外装体１２の残る一辺部（開口部）を
熱圧着して接合する。このようにして構成された真空断
熱体１１は例えば冷蔵庫の断熱箱体の構成素材として用
いられ、一方の面が庫外側、他方の面が庫内側となるよ
うに配置される。

【００２２】上記構成の真空断熱体１１によれば、外装
体１２を構成する外郭部材１３の金属箔としてステンレ
ススチール箔１５を用いたので、該ステンレススチール
箔１５を厚くしても真空断熱体１１としての断熱性能が
低下するおそれはない。その理由は、従来、外郭部材の
金属箔として用いられていたアルミニュームの熱伝導率
は２００Ｋｃａｌ／ｍｈ℃程度であるが、ステンレスス
チールのそれは９〜２０Ｋｃａｌ／ｍｈ℃程度で、アル
ミニュームの略１／１０である。このため、ステンレス
スチール箔１５を１０〜５０μｍと厚くしても、該ステ
ンレススチール箔１５を介して庫外側とされる一方の面
（例えば下面）から庫内側とされる他方の面（上面）へ
伝わる熱量は少ないからである。

【００２３】そして、このようにステンレススチール箔
１５を厚くできることから、ステンレススチール板を展
延して箔を製造する過程で、ステンレススチール箔１５
にその表裏両面を貫通するような微細孔が生ずるおそれ
はなく、外郭部材１３を完全な非通気性のものとするこ
とができる。従って、気体分子が外郭部材１３を通じて
外装体１２内に侵入するおそれはなく、外装体１２内を
長期にわたって高真空度に維持でき、真空断熱体１１の
断熱性能の低下を防止できる。

【００２４】ここで、本出願の発明者は、金属箔として
ステンレススチール箔を用いた本実施例の真空断熱体と
アルミニューム箔を用いた従来の真空断熱体との断熱性
能の違いを評価するために、図４に示すような経時変化
特性を得た。すなわち、プラスチックフィルム１４とし
て厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム、金属箔として厚さ１
２μｍのステンレススチール箔１５、ヒートシール層１
６として厚さ６０μｍのＰＥから外装体１２を構成する
と共に、充填体１７としてウレタンフォームを用いた本
発明による真空断熱体のサンプルＡと、このサンプルＡ
に対しステンレススチール箔１５の厚さを２０μｍに変
えたところだけが異なる同じく本発明による真空断熱体
のサンプルＢと、サンプルＡに対し金属箔として厚さ８
μｍのアルミニューム箔を用いたところだけが異なる従
来構成の真空断熱体のサンプルＣとを用意し、これらサ
ンプルＡ，ＢとＣの熱伝導率の経時変化を測定した。

【００２５】この測定結果を示す図４から明らかなよう
に、従来構成のサンプルＣでは徐々に断熱性能が低下
（熱伝導率が上昇）するが、本発明構成のサンプルＡ，
Ｂでは１２月経過後も初期の優れた断熱性能を保ち、本
発明による真空断熱体が高断熱性能の長期維持に優れて
いることが理解される。これは、厚さ８μｍのアルミニ
ューム箔では微細孔が存在するため、外郭部材から外装
体内に空気が侵入するため、該外装体の真空度が時間の
経過と共に低下してくるが、厚さ１２μｍ或いは２０μ
ｍのステンレススチール箔では微細孔が存在せず、外装
体の初期の真空度が長期にわたり維持できるためと考え
られる。

【００２６】また、本発明者はサンプルＣに対し厚さ１
２μｍのアルミニューム箔（サンプルＡのステンレスス
チール箔と同じ厚さ）に変えたところだけが異なるサン
プルＤを用意し同様の測定をした。これを図４に示す
が、このサンプルＤでは断熱特性の経時的変化は少ない
が、しかし初期断熱特性は低く、本発明による真空断熱
体の方が初期断熱特性に優れている。これは、アルミニ
ューム箔も１２μｍの厚さがあれば微細孔がなくなり、
非通気性が高まるものの、アルミニュームは熱伝導率が
ステンレススチールよりも高いため、アルミニューム箔
を介する伝熱量が多なくなり、初期断熱特性の低下を招
くものと考えられる。

【００２７】一方、本発明者はサンプルＡに対しステン
レススチール箔の厚さを８μｍに変えただけのサンプル
Ｅを用意し、同様の測定を行った。これを図４に示す
が、このサンプルＥでは、初期断熱性能はサンプルＡよ
りも良好なる断熱特性を示すが、時間の経過に伴って伝
熱特性が低下し、１２月経過後ではサンプルＡよりも断
熱性能に劣るものとなる。これは、ステンレススチール
箔の厚さを８μｍとしたのでは、微細孔が生じ、気体分
子が外郭部材１３から外装体１２内に侵入してその真空
度が低下するためと思われる。従って、非通気性を確保
するためには、ステンレススチール箔の厚さは１０μｍ
以上必要であると考えられる。

【００２８】また、本発明者はステンレススチール箔の
厚さを６０μｍとした外郭部材により外装体を作成した
が、この外郭部材ではステンレススチール箔が厚いた
め、外装体の製造作業がし難く、整った形の外装体を作
り得なかった。従って、作業性の面から、ステンレスス
チール箔の厚さは５０μｍ以下とすることが好ましいと
考えられる。

【００２９】以上のことから、ステンレススチール箔１
５の厚さを１０〜５０μｍに定めた本実施例は外郭部材
１３から外装体１２内への空気の侵入を防止しながら、
外装体１２を製造する場合の作業性を良好ならしめるこ
とができるものである。

【００３０】なお、ステンレススチール箔１５の厚さを
５０μｍ近くに設定した場合には、該ステンレススチー
ル箔１５だけで比較的高い剛性が得られるので、基材と
してのプラスチックフィルム１４は特に設けなくとも良
い。

【００３１】ここで、ステンレススチールの熱伝導率は
Ｎｉ、Ｃｒの含有量によって異なるが、Ｎｉの含有量１
９〜２２重量％、Ｃｒの含有量２４〜２６重量％のもの
がより低い熱伝導率を呈する。そして、本実施例では、
Ｎｉの含有量１９〜２２重量％、Ｃｒの含有量２４〜２
６重量％のステンレススチール箔１５を使用しているの
で、より一層真空断熱体１１の断熱性能を高めることが
できるものである。

【００３２】図２は本発明の第２の実施例を示すもの
で、図１と同一部分に同一符号を付して異なる部分のみ
説明する。この実施例の外郭部材２０はヒートシール層
１６は設けられておらず、プラスチックフィルム１４に
ステンレススチール箔１５を張り付けた２層構造のもの
が使用されている。そして、２枚の外郭部材２０の接合
は、それらのステンレススチール箔１５を低融点金属例
えば半田、或いは低融点セラミックス例えばガラスによ
り行っている。なお、接合のための半田或いはガラスを
図２に符号２１で示した。

【００３３】上記構成の本実施例では、２枚の外郭部材
２０のステンレススチール箔１５どうしを半田、或いは
ガラスにより接合しているため、熱可塑性プラスチック
からなるヒートシール層１６により接着するものとは異
なり、接合部分から空気が侵入することを防止できる。
従って、真空断熱体１１の優れた初期断熱特性をより一
層長期にわたって維持することができる。

【００３４】本発明者は、ステンレススチール箔１５の
厚さを５０μｍとすると共に、ヒートシール層１６を省
略してステンレススチール箔１５どうしを半田により接
合したサンプルＦ（他はサンプルＡと同じ）を用意し、
前述したと同様の測定を行った。その結果を図４に示す
が、同図から明らかなように、サンプルＦでは熱伝導率
の経時的変化がまったくなく、断熱性能に優れているこ
とが理解される。また、本測定では結果として出ていな
いが、２枚の外郭部材１４の接合部からの空気侵入をよ
り確実に防止できることから、更に長期にわたって優れ
た初期断熱性能を維持できると考えられる。なお、２枚
の外郭部材２０のステンレススチール箔１５どうしは直
接溶接により接合するようにしても良い。

【００３５】図３は本発明の第３の実施例を示すもの
で、図１と同一部分に同一符号を付して異なる部分を説
明する。すなわち、図１の第１の実施例と異なるところ
は、外郭部材２２の金属箔の構成にあり、同金属箔は両
外郭部材２２の周囲部分が厚さ１０〜５０μｍのステン
レススチール箔２３により構成され、その他の部分、従
ってこのステンレススチール箔２３により囲まれた部分
が同じく厚さ１０〜５０μｍのアルミニューム箔２４に
より構成されている。そして、ステンレススチール箔２
３とアルミニューム箔２４とは半田２５により接合され
ている。

【００３６】ところで、ステンレススチールはアルミニ
ュームに比較して非常に高価である。このため、金属箔
をステンレススチール箔のみから構成すると、外郭部材
としては非常に高価になる。しかるに、本実施例によれ
ば、金属箔の一部を安価なアルミニューム箔２４とした
ので、価格の低減化を図ることができる。

【００３７】しかも、金属箔の一部にアルミニューム箔
２４を用いても、外装体１２の周囲部分は熱伝導率の低
いステンレススチール箔２３により構成されているの
で、そのステンレススチール箔２３が断熱機能を呈する
ようになり、金属箔を介する伝熱量を少なくすることが
できる。

【００３８】本発明者は、この第３の実施例のように構
成した真空断熱体として、ステンレススチール箔２３お
よびアルミニューム箔２４の厚さを２０μｍとしたサン
プルＧ（他はサンプルＡと同じ）を用意し、前述したと
同様の測定を行った。その結果を図４に示すが、同図か
ら明らかなように、熱伝導率はサンプルＡ，Ｂよりも若
干高いものの、同熱伝導率の経時的変化はまったくな
く、断熱性能に優れていることが理解される。

【００３９】なお、第３の実施例では、２枚の外郭部材
２２の双方共に、周囲部分の金属箔をステンレススチー
ル箔２３としたが、これは片側の外郭部材２２の周囲部
分のみをステンレススチール箔２３とする構成であって
も良い。このようにしても、片側の外郭部材２２のステ
ンレススチール箔２３の断熱作用によって金属箔を介す
る伝熱量を少なくすることができるからである。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
ような効果を得ることができる。請求項１記載の真空断
熱体によれば、外郭部材の金属箔をステンレススチール
箔としたことにより、熱伝導率の上昇を招くことなく、
ステンレススチール箔を厚くして微細孔のないものにす
ることができる。このため、外装体の高い真空度を長期
にわたり維持できて、優れた初期断熱特性を長期にわた
り維持できる。

【００４１】請求項２記載の真空断熱体によれば、外郭
部材の金属箔のうち、少なくとも外装体の厚さ方向片側
の周囲部分をステンレススチール箔により形成し、残る
部分をアルミニューム箔により形成する構成としたこと
により、金属箔を介する伝熱量の増加を防止しながら、
外郭部材を安価に構成できる。

【００４２】請求項３記載の真空断熱体によれば、ステ
ンレススチール箔の厚さを１０〜５０μｍに設定したこ
とにより、ステンレススチール箔に微細孔が生ずること
を厚さの増加により防止しながらも、外郭部材から外装
体を製作する作業を良好ならしめることができる。

【００４３】請求項４記載の真空断熱体によれば、ステ
ンレススチール箔を、Ｎｉ１９〜２２重量％、Ｃr ２４
〜２６重量％のステンレススチールから形成する構成し
たことにより、ステンレススチール箔の熱伝導率をより
小さなものとすることができる。

【００４４】請求項５記載の真空断熱体によれば、外郭
部材の接合を、金属箔どうしを溶接することにより接合
し、または低融点金属或いは低融点セラミックスにより
接合することにより接合することにより、接合部から外
装体内に空気が侵入することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す真空断熱体の縦断
面図

【図２】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図３】本発明の第３の実施例を示す図１相当図

【図４】真空断熱体の熱伝導率の経時変化特性図

【図５】従来の真空断熱体を示す図１相当図

【符号の説明】

１２は外装体、１３は外郭部材、１４はプラスチックフ
ィルム、１５はステンレススチール箔、１６はヒートシ
ール層、１７は充填体、１９は断熱材、２０は外郭部
材、２１は半田（低融点金属）またはガラス（低融点セ
ラミックス）、２２は外郭部材、２３はステンレススチ
ール箔、２４はアルミニューム箔である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者朝倉啓明大阪府茨木市太田東芝町１番６号東芝エー・ブイ・イー株式会社大阪事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも金属箔により構成された外郭
部材を接合することにより密閉された容器状に形成さ
れ、内部の空気を排出して真空状態にされた外装体と、
この外装体内に収容された断熱性を有する充填体とから
なり、前記金属箔をステンレススチール箔としたことを
特徴とする真空断熱体。
【請求項２】少なくとも金属箔により構成された外郭
部材を接合することにより密閉された容器状に形成さ
れ、内部の空気を排出して真空状態にされた外装体と、
この外装体内に収容された断熱性を有する充填体とから
なり、前記金属箔のうち、少なくとも外装体の厚さ方向
片側の周囲部分をステンレススチール箔により形成し、
残る部分をアルミニューム箔により形成したことを特徴
とする真空断熱体。
【請求項３】ステンレススチール箔の厚さは、１０〜
５０μｍであることを特徴とする請求項１または２記載
の真空断熱体。
【請求項４】ステンレススチール箔は、Ｎｉ１９〜２
２重量％、Ｃr ２４〜２６重量％のステンレススチール
から形成されていることを特徴とする請求項１ないし３
のいずれかに記載の真空断熱体。
【請求項５】外郭部材の接合は、金属箔どうしを溶接
により接合し、または金属箔どうしを低融点金属或いは
低融点セラミックスにより接合することにより行われて
いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
載の真空断熱体。