JPH11193897A - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耳をなくして、しかも、熱伝導率の低下を招
くことなく、運搬、取扱い性の向上を図る。 【解決手段】 合成樹脂で作られた枠体３の開口部９
に、コア材５を嵌め込み、前記枠体３とヒートシール可
能なプラスチックフィルムを有するバリアフィルム７で
前記枠体３の開口部９を蓋をして、外方へ突出する耳を
なくす。そして、内部を減圧した減圧後の枠体３とバリ
アフィルム７とをヒートシールする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷蔵庫等に好適
な真空断熱材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷蔵庫はプラスチック成形品の内
箱と金属板の外箱とを組み合わせてできる空間部に発泡
ウレタン樹脂材を充填させて断熱箱体を構成している。
さらに、近年では冷蔵庫庫内空間の確保や初期及び経時
的な断熱性能の向上を図るため、断熱性能の良いパネル
状の真空断熱材を外箱と内箱の間に入れて、残りの隙間
に発泡ウレタン樹脂材を充填させて冷蔵庫の断熱箱体を
構成している。

【０００３】真空断熱材は、図２２に示す如く、ガスバ
リア容器１０１はラミネートフィルムで構成され、予め
３辺がヒートシールされたガスバリア容器１０１内に無
機粉末、ガラス繊維のマット、又は連続気泡構造の有機
フォーム等のコア材１０３を挿入する。この状態を真空
チャンバー内に置き、所定の真空度に達した時点でガス
バリア容器１０１の挿入口１０５に位置する一辺をヒー
トシールした後、チャンバー内を大気圧の状態に戻すこ
とで、図２３に示す如く真空断熱材が作製される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記真
空断熱材のガスバリア容器１０１は、ヒートシールされ
る外周縁はフランジ状の突起（以下、耳という）が形成
される。そのため、真空断熱材を大気圧の状態に戻す作
製過程において、ガスバリア容器１０１の耳１０７のフ
ランジ形状は、位置が偏位したり波打った状態となる。

【０００５】そして、運搬時や冷蔵庫へ組み込む際に、
フランジ状の耳１０７をぶつけたり引っかけたりして損
傷を受け易い。

【０００６】また、真空断熱材のガスバリア容器１０１
を構成するラミネートフィルムは平面シートで板状のコ
ア材１０３を包むので、コア材１０３の稜線部分でラミ
ネートフィルムが無理して折れ曲がるとその部分におい
てクラック等の孔があき、ガスリークが生じてガスバリ
ア容器１０１の内部圧力が上昇し、断熱性能が低下して
しまう。

【０００７】一方、冷蔵庫の外箱と内箱との間に真空断
熱材を組み込み、残りの隙間に発泡ウレタンを充填して
断熱箱体を構成する場合に、フランジ状の耳１０７が、
充填時における発泡ウレタンの流れを阻害して、断熱箱
体に末充填部分やボイド等が発生する。その結果、冷蔵
庫としての断熱性能が低下し、また、発泡ウレタンの末
充填部分がへこんで外観形状を損なう虞がある。

【０００８】そこで、本発明は、取扱いが容易であり、
しかも、安定した断熱性能を得る真空断熱材を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、合成樹脂で作られた枠体の開口部に、
コア材を嵌め込み、前記枠体とヒートシール可能なプラ
スチックフィルムを有するバリアフィルムで前記枠体の
開口部を蓋する構成とし、内部を減圧した減圧後に、枠
体とバリアフィルムとをヒートシールする。

【００１０】また、この発明にあっては、枠体の構造を
簡単にするために、コア材に、連通構造を持つ熱可塑性
樹脂を使用し、コア材の周縁部を、加熱により融解、緻
密化することにより、コア材の周縁部を枠体とし、枠体
とコア材を一体化する。

【００１１】これにより、耳のない真空断熱材が得られ
るため、取扱いが容易になる。また、四隅を合わせて冷
蔵庫本体内へ組込むことが可能となり、発泡ポリウレタ
ンの未充填部分及びボイド等の発生を小さく抑えられ
る。

【００１２】また、この発明にあっては、ガスリークを
小さく抑えるために、バリアフィルムを、ラミネートフ
ィルムで構成する。

【００１３】あるいは、枠体を、ガス侵入方向に対して
ガス透過性の異なる２種類以上の材質で構成する。

【００１４】あるいは、枠体に、金属箔又は金属蒸着膜
を積層する。

【００１５】あるいは、枠体の外周壁面を、バリアフィ
ルムで覆い、枠体全周を覆うようにする。

【００１６】また、この発明にあっては、枠体領域のヒ
ートリークを小さく抑えるために、枠体に、外側へ屈曲
する屈曲部を設ける。

【００１７】あるいは、枠体の開口部内壁面を、切り込
みを入れた不連続面とする。

【００１８】また、この発明にあっては、折れ曲りが起
きないように、コア材の厚みを、枠体の厚みより大きく
し、真空時の吸引圧により枠体とコア材との間にバリア
フィルムが引き込まれ溝ができないようにする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図４の図面を参照
しながらこの発明の第１の実施形態について具体的に説
明する。

【００２０】図１において、１は真空断熱材を示してお
り、真空断熱材１は、枠体３とコア材５と上下一対のバ
リアフィルム７とで構成されている。

【００２１】枠体３は、ポリプロピレン等の合成樹脂材
からなる成形品で、開口部９が上下に開放された矩形の
形状となっている。尚、枠体３の形状は、必ずしも矩形
の形状に特定されない。例えば、図４に示す如く左右の
両辺３ａが直線で、上辺３ｂと下辺３ｂがそれぞれ上方
へ向かって湾曲する形状であってもよい。あるいは、図
示していないが、実施場所の形状に対応させて多角形等
の形状であってもよい。

【００２２】コア材５は、連続気泡構造の硬質ウレタン
フォームを用いて枠体３の開口部９内に正しく収まるよ
う縦・横の寸法に設定されている。

【００２３】バリアフィルム７は、枠体３とほぼ同一形
状に作られ、図３に示す如く外側から内側へ向ってポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アルミ箔（Ａ
Ｉ）、ポリプロピレン（ＰＰ）の３層構造を持つラミネ
ートフィルムで構成されている。一番内側となるポリプ
ロピレン（ＰＰ）は枠体３の上下の表面と接触し、ヒー
トシール可能となっている。

【００２４】次に、真空断熱材１の作り方について説明
する。まず、枠体３の開口部９内にコア材５を挿入す
る。コア材５を挿入した枠体３の上下面にバリアフィル
ム７を挟みつけるようセットし、この状態を、真空チャ
ンバー（図示していない）内に置き、真空排気する。排
気が、例えば、所定の真空度（１０^-4ｔｏｒｒ以下）に
達した時点で枠体３とバリアフィルム７とを全周に亘っ
てヒートシールし、大気圧に戻すことで真空断熱材１が
作製される。

【００２５】ところで、ヒートシールする方法として
は、排気口用として一辺を残して予め枠体３とバリアフ
ィルム７とをヒートシールしておき、真空チャンバー内
が所定の真空度に達した時に、残りの一辺をヒートシー
ルする方法もある。

【００２６】このように製造された真空断熱材１の断熱
性能を示す熱伝導率の測定結果を図５及び図６に示す。

【００２７】なお、図５は真空断熱材のほぼ中央部位に
おける熱伝導率を測定した値、図６はヒートリークの影
響をみる目的で枠体３も含む全領域にわたって測定した
熱伝導率の値を示す。

【００２８】また、初期値とは、製造直後の測定値であ
り、１２ケ月後とは、１２ケ月常温放置した測定値を示
す。

【００２９】この測定結果によれば、実施形態１は、従
来の比較例１に比べて、初期熱伝導率及び１２ケ月後の
熱伝導率はほぼ同一であり、同等の断熱性能が得られる
ことがわかる。

【００３０】しかも、真空断熱材１には、フランジ状の
耳がないため、運搬、取扱いが容易になると共に、衝突
等によるクラックの発生がなくなる。また、真空断熱材
１の四隅が合せられるため冷蔵庫への組込みが有利とな
り、ウレタンの充填性が大幅に改善されるようになる。
場所によっては、ウレタンの注入が不要となる。

【００３１】図７，図８はヒートシール部におけるガス
バリア性の向上を図った第２の実施形態を示したもので
ある。

【００３２】即ち、枠体３を、開口部９が上下に開放さ
れた矩形の形状に作るものであるが、枠体３の外側をポ
リプロピレン（ＰＰ）で、内側をポリアクリロニトリル
（ＰＡＮ）でできた成形体を積層した２層構造とする。

【００３３】バリアフィルム７は、外側から内側へ向っ
てポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アルミ箔
（ＡＩ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリアクリロニト
リル（ＰＡＮ）の４層構造のラミネートフィルムとなっ
ている。図８に示すように、バリアフィルム７のポリプ
ロピレン（ＰＰ）は、同じ材質となる枠体３の外側のポ
リプロピレン（ＰＰ）と、ポリアクリロニトリル（ＰＡ
Ｎ）は、同じ材質となる枠体３の内側のポリアクリロニ
トリルＰＡＮとそれぞれ接しするようなサイズに設定す
れば、確実なヒートシールが確保できる。

【００３４】なお、真空断熱材１の他の構成は、第１の
実施形態と同一のため同一符号を付して詳細な説明を省
略する。

【００３５】したがって、この第２の実施形態によれ
ば、第１の実施形態の効果に加えて、特に、枠体３はガ
ス侵入方向（矢印）に対して２層構造となっているた
め、水や空気の透過に対し、ガス透過性の異なる２つの
層が夫々有効に働き、ガスリークを小さく抑えることが
できる。

【００３６】この結果、熱伝導率は、図５に示す如く、
実施形態１と比べても長期間（１２ケ月後）でのガスバ
リア性が向上し、長期間に亘り安定した断熱性能が確保
される。

【００３７】図９は、枠体３でのガスリークを小さく抑
えた第３の実施形態を示したものである。

【００３８】即ち、枠体３の外周壁面に、アルミ製の金
属層１１を箔又は金属蒸着膜により形成したものであ
る。この場合、金属層１１をバリアフィルム７の領域に
及んで形成するとガスバリア性がさらに良くなる。

【００３９】なお、他の構成要素は、図１〜図４に示す
第１の実施形態と同一のため同一符号を付して詳細な説
明を省略する。

【００４０】したがって、この第３の実施形態によれ
ば、枠体３は、その外周壁面にガス侵入方向（矢印）に
対して金属層１１が形成されているため、ガスリークを
小さく抑えることができる。

【００４１】この結果、熱伝導率は、図５に示す如く、
実施例１に比べても１２ケ月後のガスバリア性が向上
し、長期間に亘り安定した断熱性能が確保される。

【００４２】図１０は、枠体３及びヒートシール部での
ガスリークを小さく抑えた第４の実施形態を示したもの
である。

【００４３】即ち、枠体３の外側をポリプロピレン（Ｐ
Ｐ）で、内側をポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）ででき
た成形体との間にアルミ製の金属箔（ＡＩ）を設けた３
層構造とする。

【００４４】バリアフィルム７は、外側から内側へ向っ
てポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アルミ箔
（ＡＩ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアクリロニト
リル（ＰＡＮ）の４層構造のラミネートフィルムとなっ
ている。

【００４５】バリアフィルム７のポリプロピレン（Ｐ
Ｐ）は、同一の材質となる枠体３のポリプロピレン（Ｐ
Ｐ）と、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）は、同一の材
質となる枠体３のポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）とそ
れぞれ接するようなサイズに設定すれば、確実にヒート
シールができる。

【００４６】なお、真空断熱材１の他の構成は、第１の
実施形態と同一のため、同一符号を付して詳細な説明を
省略する。

【００４７】したがって、この第４の実施形態によれ
ば、枠体３はガス侵入方向（矢印）に対して３層構造
し、中間に金属箔層を設けているので、ガスバリア性を
高めて、ガスリークを小さく抑えることができる。この
結果、熱伝導率は、図５に示す如く、実施形態１と比べ
ても、１２ケ月後のガスバリア性が向上し、長期間に亘
り安定した断熱性能が確保される。

【００４８】図１１，図１２は枠体３をガスバリアフィ
ルムで覆ってガスリークを小さく抑えた第５の実施形態
を示したものである。

【００４９】即ち、上下２枚のバリアフィルム７で枠体
３の内側開口部９を蓋する時に、上位側のバリアフィル
ム７にあっては、左右に折れ線１３，１３を設けて、上
下の開口部を９を蓋する時に、折れ線１３から外側の領
域面１５，１５で、枠体３の左右両壁面１７，１７を同
時に覆い、ヒートシールする。

【００５０】また、下位側のバリアフィルム７にあって
は、上下に折れ線１９，１９を設けて、下方の開口部９
を蓋する時に折れ線１９から外側の領域面２１，２１
で、枠体３の上下両壁面２３，２３を同時に覆い、ヒー
トシールすることで、枠体３の全周面をバリアフィルム
７で覆う構造としたものである。

【００５１】なお、他の構成要素は、第１の実施形態と
同一のため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００５２】したがって、この第５の実施形態によれ
ば、枠体３の全周面がバリアフィルム７で覆われている
ため、熱伝導率は、図５に示す如く、ガスバリア性が向
上し、安定した断熱性能が得られる。

【００５３】図１３，図１４は、第６の実施形態を示し
たものである。前記した第５の実施形態にあっては、枠
体３の全周面をバリアフィルム７を蓋する時に、２枚の
バリアフィルム７を用いていたのに対し、一枚のバリア
フィルム７で枠体３の全周面を覆うようにしたものであ
る。

【００５４】即ち、バリアフィルム７を折れ線２５を介
して六面に展開した一枚物に形成するものである。これ
により、バリアフィルム７の１面７ａは枠体３の下側開
口部９と、２面７ｂは上側開口部９と、３面７ｃは枠体
３の上方壁面２７と、４面７ｄは下方壁面２９と、５面
７ｅは左側壁面３１と、６面７ｆは右側壁面３３とそれ
ぞれ対応し、バリアフィルム７の６面７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆによって枠体３の全周面を覆うこ
とが可能となる。

【００５５】なお、他の構成要素は第１の実施形態と同
一のため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００５６】したがって、この第６の実施形態によれ
ば、枠体３の全周面を一枚のバリアフィルム７で覆うこ
とができる。その熱伝導率を、図５に示す如く、前記し
た第５の実施形態と同様の効果が得られる点に加えて、
バリアフィルム７は一枚で済むため、組付性、管理工数
の面で大変好ましいものとなる。

【００５７】図１５と図１６は、枠体３領域のヒートリ
ークを小さく抑えた第７と第８の実施形態をそれぞれ示
したものである。

【００５８】即ち、図１５の第７の実施形態にあって
は、枠体３に、外側へ突出し、かつ断面形状がく字状に
屈曲する屈曲部３５を設ける構造とするものである。

【００５９】図１６の第８の実施形態にあっては、枠体
３の開口部９の内側に切り込み３７を入れた不連続面と
する構造とするものである。

【００６０】なお、他の構成要素は、第１の実施形態と
同一のため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００６１】したがって、この第７，第８の実施形態に
よれば、矢印で示す如く、枠体３領域の厚み方向に対す
るヒートリークを小さく抑えることができる。この結
果、枠体３も含む全領域の熱伝導率初期値は、図６に示
す如く、比較例１に比べて小さくて済み、安定した断熱
性能が得られる。

【００６２】図１７，図１８は、バリアフィルム７の一
部分が折れるのを防いだ第９の実施形態を示したもので
ある。

【００６３】即ち、コア材５の厚みＨを枠体３の厚みｈ
より僅かに大きくする構造としたものである。

【００６４】なお、他の構成要素は、第１の実施形態と
同一のため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００６５】したがって、この第９の実施形態によれ
ば、真空時の吸引圧により、バリアフィルム７は、コア
材５と枠体３との間Ｐに引き込まれようとするが、枠体
３に比べて軟らかなコア材５の厚みＨが小さくなって、
溝又は段差ができるのを阻止すると共に、枠体３からコ
ア材５の全領域にわたり、ほぼ平らな面が得られる。こ
の結果、バリアフィルム７の折れによるガスリークを防
ぐことができる。しかも、測定結果を示す図５の実施例
９に示す如く安定した断熱性能が得られることがわか
る。

【００６６】図１９と図２０は、枠体３とコア材５とを
一体形状とした第１０の実施形態を示したものである。

【００６７】即ち、コア材５を連通構造を持つポリプロ
ピレンで形成し、コア材５の周縁部を、加熱により融
解、緻密化させることで、一体に連続し合う枠体領域Ｄ
とするものである。

【００６８】なお、他の構成要素は、第１の実施形態の
同一のため同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００６９】したがって、第１０の実施形態の真空断熱
材１によれば、枠体３とコア材５を一体構成として、フ
ランジ状の耳をなくすことができる。

【００７０】この真空断熱材１を冷蔵庫の外側パネルと
内側パネルとの間に配置した後、発泡ウレタンを充填し
た場合における冷蔵庫の消費電力量の測定結果を図２１
に示す。

【００７１】なお、図２１において比較例２とは、従来
の耳つき真空断熱材を用いた場合である。

【００７２】この消費電力量の測定結果によれば、比較
例２に比べ性能が良い結果が得られた。実施形態１０と
比較例１とは、図５に示す如く真空断熱材単体の初期性
能はほぼ同じである所から、この消費電力の差は、要因
として、比較例２は、発泡ウレタンの未充填部分が発生
しているのに対し、実施形態１０はほぼ均一に発泡ウレ
タンが充填され、安定した断熱性能が確保されているも
のと考えられる。

【００７３】また、冷蔵庫への組込時の真空断熱材の破
損率（２０枚中破損した数）を比較しても、実施形態１
０のものは耳のある比較例２に対して破損率が少ないこ
とが証明された。

【００７４】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明の真空
断熱材によれば、運搬、取扱い性の大幅な向上が図れ、
しかも、熱伝導率の低下を招くこともない。

【００７５】また、冷蔵庫への組込みが容易になると共
に、安定した断熱性能を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる真空断熱材の第１の実施形態
を示す分解斜視図。

【図２】真空断熱材の概要断面図。

【図３】バリアフィルムの一部分の拡大断面図。

【図４】枠体の別の実施形態を示した斜視図。

【図５】各実施形態の熱伝導率の測定結果を示す説明
図。

【図６】実施形態１，７，８の枠体も含む熱伝導率初期
値の測定結果を示す説明図。

【図７】第２の実施形態を示した図２相当の断面図。

【図８】図７のＡ部の拡大断面図。

【図９】第３の実施形態を示した一部分の断面図。

【図１０】第４の実施形態を示した図８と同様の拡大断
面図。

【図１１】第５の実施形態を示し、二枚のバリアフィル
ムで枠体の外周壁面まで覆った図２相当の断面図。

【図１２】図１１の分解斜視図。

【図１３】第６の実施形態を示し、一枚のバリアフィル
ムで枠体の外周壁面まで覆った図２相当の断面図。

【図１４】図１３の分解斜視図。

【図１５】第７の実施形態を示し、枠体のヒートリーク
を小さく抑えた拡大断面図。

【図１６】第８の実施形態を示し、枠体のヒートリーク
を小さく抑えた拡大断面図。

【図１７】第９の実施形態を示し、枠体よりコア材の厚
みを大きくした実施形態を示す分解斜視図。

【図１８】図１７によって作製された真空断熱材の一部
分を示した拡大断面図。

【図１９】第１０の実施形態を示し、枠体とコア材とを
一体構造とした斜視図。

【図２０】図１９の一部分の拡大断面図。

【図２１】消費電力量と破損率を示した説明図。

【図２２】従来例を示したコア材とバリアフィルムの説
明図。

【図２３】従来例の真空断熱材を示す概要断面図。

【符号の説明】

１ 真空断熱材 ３ 枠体 ５ コア材 ７ バリアフィルム ９ 開口部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂で作られた枠体の開口部に、コ
   ア材を嵌め込み、前記枠体とヒートシール可能なプラス
   チックフィルムを有するバリアフィルムで前記枠体の開
   口部を蓋する構成とし、内部を減圧した減圧後に、枠体
   とバリアフィルムとをヒートシールすることを特徴とす
   る真空断熱材。
2. 【請求項２】 コア材に、連通構造を持つ熱可塑性樹脂
   を使用し、コア材の周縁部を、加熱により融解、緻密化
   することにより、コア材の周縁部を枠体とし、枠体とコ
   ア材を一体化することを特徴とする請求項１記載の真空
   断熱材。
3. 【請求項３】 バリアフィルムを、ラミネートフィルム
   で構成することを特徴とする請求項１又は２記載の真空
   断熱材。
4. 【請求項４】 枠体を、ガス侵入方向に対してガス透過
   性の異なる２種類以上の材質で構成することを特徴とす
   る請求項１又は２記載の真空断熱材。
5. 【請求項５】 枠体に、金属箔又は金属蒸着膜を積層す
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の真空断熱材。
6. 【請求項６】 枠体の外周壁面を、バリアフィルムで覆
   うことを特徴とする請求項１又は２記載の真空断熱材。
7. 【請求項７】 枠体に、外側へ屈曲する屈曲部を設ける
   ことを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。
8. 【請求項８】 枠体の開口部内壁面を、切り込みを入れ
   た不連続面とすることを特徴とする請求項１記載の真空
   断熱材。
9. 【請求項９】 コア材の厚みを、枠体の厚みより大きく
   することを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。
10. 【請求項１０】 冷蔵庫本体の外側パネルと内側パネル
    の間に設けることを特徴とする請求項１乃至９のいずれ
    かに記載の真空断熱材。