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技術 真空断熱材、及びこの真空断熱材を備えた断熱箱体

出願人 三菱電機株式会社
発明者 岩田修一野村京子藤森洋輔中野秀明
出願日 2010年2月19日 (10年10ヶ月経過) 出願番号 2010-034414
公開日 2011年9月1日 (9年4ヶ月経過) 公開番号 2011-169414
状態 特許登録済
技術分野 熱絶縁 冷蔵庫の箱体(壁体)2
主要キーワード 配設面積 芯材構造 電力消費量削減 発泡注入 減圧パック 両空調機 巻き枠 巻き回数
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年9月1日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

断熱箱体における真空断熱材配設面積を増加して断熱性能に優れた真空断熱材等を提供すること。

解決手段

ガスバリア性外包材1a、2に芯材3を封入して内部を減圧状態にした真空断熱材4であって、芯材3はシート状の繊維集合体内周から外周に向かって連続して巻き付けられて積層構造とされ、断熱箱体の外殻の一部が芯材3を封入した外包材1a、2の一部を兼ねるようにした。芯材3は、複数枚のシート状の繊維集合体が巻き付けられて積層構造とされたものであり、合わせ目部分12、13を有するシート状の複数繊維集合体100、110によって形成されている。合わせ目部分12、13は、上下のシート状の複数繊維集合体100、110の合わせ目部分と重ならないようにしてある。

概要

背景

近年、地球温暖化防止の観点から、家電製品電力消費量の削減が求められている。特に一般家庭における冷蔵庫が占める電力消費量の割合は大きく、その削減は必要不可欠である。冷蔵庫の電力消費量削減のためには、圧縮機の高効率化と、断熱材の高性能化が重要になっている。

従来、断熱材としてポリウレタンフォーム(以下、PUFと称す)が用いられていたが、近年、PUFよりも断熱性能に優れた真空断熱材がPUFと併用して使用されるようになっている。かかる真空断熱材は冷蔵庫に用いられるほか、保温庫、車両空調機給湯器などの冷熱機器にも用いられている。

真空断熱材は、ガスバリア性空気遮断性)のアルミ箔ラミネートフィルムなどからなる外包材の中に、粉末発泡体繊維体などが芯材として挿入され、内部が数Paの真空度に保持されている。

真空断熱材の芯材としては、シリカなどの粉末、ウレタンなどの発泡体、ガラスなどの繊維体があるが、現在では断熱性能が最も優れた繊維体が主流になっている。

従来の一般的な冷蔵庫箱体は、真空断熱材を例えばホットメルトなどを用いて外箱を構成する鋼板に貼り付け、鋼板を折り曲げ加工したのち内箱と組み合わせ、これらの間にウレタンフォーム発泡注入して製造されている(例えば、特許文献1参照)。

概要

断熱箱体における真空断熱材の配設面積を増加して断熱性能に優れた真空断熱材等を提供すること。ガスバリア性の外包材1a、2に芯材3を封入して内部を減圧状態にした真空断熱材4であって、芯材3はシート状の繊維集合体内周から外周に向かって連続して巻き付けられて積層構造とされ、断熱箱体の外殻の一部が芯材3を封入した外包材1a、2の一部を兼ねるようにした。芯材3は、複数枚のシート状の繊維集合体が巻き付けられて積層構造とされたものであり、合わせ目部分12、13を有するシート状の複数繊維集合体100、110によって形成されている。合わせ目部分12、13は、上下のシート状の複数繊維集合体100、110の合わせ目部分と重ならないようにしてある。

目的

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、断熱箱体において、繊維体を芯材として用いた真空断熱材の配設面積を増加して断熱性能に優れた真空断熱材、及びこの真空断熱材を備えた断熱箱体を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

ガスバリア性外包材芯材封入して内部を減圧状態にした真空断熱材であって、前記芯材は、シート状の繊維集合体内周から外周に向かって連続して巻き付けられて積層構造とされ、断熱箱体外殻の一部が前記芯材を封入した外包材の一部を兼ねることを特徴とする真空断熱材。

請求項2

前記芯材は、複数枚のシート状の繊維集合体が内周から外周に向かって連続して巻き付けられて積層構造とされたものであることを特徴とする請求項1記載の真空断熱材。

請求項3

前記芯材は、シート状の繊維集合体を複数並列して、合わせ目部分を有するシート状の複数繊維集合体によって形成したことを特徴とする請求項1または2記載の真空断熱材。

請求項4

前記シート状の複数繊維集合体の合わせ目部分が、上下のシート状の複数繊維集合体の合わせ目部分と重ならないようにしたことを特徴とする請求項3記載の真空断熱材。

請求項5

前記シート状の複数繊維集合体の合わせ目部分が、前記外包材の一部を兼ねる断熱箱体の外殻の折り曲げ部と重なるように配設したことを特徴とする請求項3または4記載の真空断熱材。

請求項6

前記シート状の複数繊維集合体の合わせ目部分のずれ量が、10mm〜5mmであることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の真空断熱材。

請求項7

前記断熱箱体の外殻の内壁熱可塑性樹脂ラミネート加工してガスバリア性の外包材を形成し、該ガスバリア性の外包材に前記芯材を封入したことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の真空断熱材。

請求項8

外箱と、該外箱の内部に配置された内箱とを備えた断熱箱体であって、前記断熱箱体の外箱の一部が請求項1〜7のいずれかに記載の真空断熱材の外包材の一部を兼ねることを特徴とする断熱箱体。

請求項9

前記外箱と内箱との間にウレタンフォーム充填されていることを特徴とする請求項8記載の断熱箱体。

技術分野

0001

本発明は、真空断熱材及びこの真空断熱材を備えた断熱箱体係り、特に、冷熱機器へ使用して好適な真空断熱材、及びこの真空断熱材を備えた断熱箱体に関する。

背景技術

0002

近年、地球温暖化防止の観点から、家電製品電力消費量の削減が求められている。特に一般家庭における冷蔵庫が占める電力消費量の割合は大きく、その削減は必要不可欠である。冷蔵庫の電力消費量削減のためには、圧縮機の高効率化と、断熱材の高性能化が重要になっている。

0003

従来、断熱材としてポリウレタンフォーム(以下、PUFと称す)が用いられていたが、近年、PUFよりも断熱性能に優れた真空断熱材がPUFと併用して使用されるようになっている。かかる真空断熱材は冷蔵庫に用いられるほか、保温庫、車両空調機給湯器などの冷熱機器にも用いられている。

0004

真空断熱材は、ガスバリア性空気遮断性)のアルミ箔ラミネートフィルムなどからなる外包材の中に、粉末発泡体繊維体などが芯材として挿入され、内部が数Paの真空度に保持されている。

0005

真空断熱材の芯材としては、シリカなどの粉末、ウレタンなどの発泡体、ガラスなどの繊維体があるが、現在では断熱性能が最も優れた繊維体が主流になっている。

0006

従来の一般的な冷蔵庫箱体は、真空断熱材を例えばホットメルトなどを用いて外箱を構成する鋼板に貼り付け、鋼板を折り曲げ加工したのち内箱と組み合わせ、これらの間にウレタンフォーム発泡注入して製造されている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0007

特開平4−160298号公報(第1頁−第2頁、第3図)

発明が解決しようとする課題

0008

特許文献1の真空断熱材は、冷蔵庫箱体の各平面ごとに1枚ずつ別々の真空断熱材を配設している。冷蔵庫の断熱性能を向上させるためには、真空断熱材の配設面積を増加させることが好ましいが、冷蔵庫箱体のコーナー部まで真空断熱材を配設すると、冷蔵庫箱体内にウレタンフォームを注入する際に流路確保が困難となり、箱体強度を確保することができなくなるという問題があった。

0009

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、断熱箱体において、繊維体を芯材として用いた真空断熱材の配設面積を増加して断熱性能に優れた真空断熱材、及びこの真空断熱材を備えた断熱箱体を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明に係る真空断熱材は、ガスバリア性の外包材に芯材を封入して内部を減圧状態にした真空断熱材であって、
芯材は、シート状の繊維集合体内周から外周に向かって連続して巻き付けられて積層構造とされ、断熱箱体の外殻の一部が芯材を封入した外包材の一部を兼ねるようにしたものである。

0011

また、本発明に係る断熱箱体は、外箱と、外箱の内部に配置された内箱とを備えた断熱箱体であって、断熱箱体の外箱の一部が上記の真空断熱材の外包材の一部を兼ねるようにしたものである。

発明の効果

0012

断熱箱体の外郭の一部が芯材を封入した外包材の一部を兼ねるようにして、断熱箱体のコーナー部にも真空断熱材を配設するようにしたので、取り扱い性断熱性生産性に優れた真空断熱材、及びこの真空断熱材を備えた断熱箱体を得ることができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の一実施の形態に係る断熱箱体の要部の縦断面図である。
本発明に係る真空断熱材の芯材構造の一部を断面で示した斜視図である。
図2の芯材の製造方法を示す説明図である。
図2の芯材の合わせ目間のラップ面積が小さい場合と大きい場合の真空断熱材の斜視図である。
本発明に係る真空断熱材と一体となった外箱の展開図である。
鋼板とラミネートフィルムとで構成される真空断熱材の外包材に芯材を挿入する際の模式図である。

実施例

0014

本発明の一実施の形態を示す図1において、断熱箱体(例えば冷蔵庫の箱体)の外箱1は鋼板により構成されており(以下、鋼板1aともいう)、その内壁熱可塑性樹脂1bをラミネート加工などによってコーティングしてある。そして、コーティングされた熱可塑性樹脂1bの上(鋼板1aの内側)には、アルミ箔金属蒸着無機蒸着などによりガスバリア性を有するプラスチックラミネートフィルム2(以下、ラミネートフィルムという)が設けられ、鋼板1aとラミネートフィルム2の間には、ガスや水分を吸着する吸着剤5とともに、芯材3が封入されて所定の真空度に減圧されており、鋼板1aと一体となった真空断熱材4を構成している。すなわち、断熱箱体の外殻の一部が真空断熱材4の外包材の一部を兼ねるようにしたものである。そして、芯材3の合わせ目部分(後述)を鋼板1aの折り曲げ部分に合わせて配設し、断熱箱体のコーナー部にも真空断熱材4を配設できるようにしてある。
鋼板1a(外箱1)と一体となった真空断熱材4の内側には所定の間隔を隔てて内箱6が配設されており、これらの空隙部には硬質ウレタンフォーム7が発泡注入されている。

0015

鋼板1aの内壁に設けた熱可塑性樹脂1bはポリエチレンからなり、ラミネートフィルム2は、ナイロンアルミ蒸着PET、アルミ箔、ポリエチレンによって構成されている。また、吸着剤5はCaOからなり、シール層を通過して侵入する水分、および芯材3を構成する有機繊維集合体飽和吸水量を吸収することができる量としてある。

0016

芯材3は、図2に示すように、シート状(帯状)の有機繊維集合体、例えば第1の複数繊維集合体100(例えば4個の個別繊維集合体10a〜10dからなる複数繊維集合体)、第2の複数繊維集合体110(例えば4個の繊維集合体11a〜11dからなる複数繊維集合体)を内周から外周に向かって連続して巻き付けて積層した樹脂長繊維不織布であり、例えば熱エンボス加工が施されたポリエステルの長繊維不織布である。

0017

以下に、芯材3の構成について、製造方法も含め、さらに詳述する。
図3に示すように、まず、所望の真空断熱材4の幅寸法よりも小さい寸法Aの長繊維不織布のロール10(図3(a))を、例えば4個並列させ、第1の長繊維不織布ロール集合体100aを得る(図3(b))。同様にして、第2の長繊維不織布のロールを、例えば4個並列させ、第2の長繊維不織布ロール集合体110aを得る(図3(c))。そして、それぞれの第1、第2の合わせ目部分12、13が重ならないように、幅方向イにずらして配置し、折り曲げ巻枠200に巻き取って積層する(図3(d))。
こうして、第1の複数繊維集合体100(10a〜10d)、及び第2の複数繊維集合体110(11a〜11d)が、内周から外周に向かって連続して巻き付けられて積層される(図2)。

0018

なお、各長繊維不織布のロール10の幅は同一でなくてもよい。また、長繊維不織布ロール集合体を2組(第1、第2の長繊維不織布ロール集合体100a、110a)でなく3組以上使用すれば、所望の真空断熱材4の厚さを得るための巻き回数を削減することができ、生産性を向上することができる。さらに、所望の幅寸法の長繊維不織布のロール10を加えると、積層後、巻き枠200を取り外して得られた芯材3の取り扱い性をさらに向上することができる。

0019

こうして、内周から外周に向かって連続して巻き付けられて積層され、巻き枠200を取り外して得られた芯材3は、図2に示すように、第1の複数繊維集合体100(10a〜10d)の第1の合わせ目部分12と、第2の複数繊維集合体110(11a〜11d)の第2の合わせ目部分13とは、それぞれにおいて、上下の同じ位置にある。しかしながら、第1の合わせ目部分12と第2の合わせ目部分13とは重ならないようにずらしており、このため第1、第2の複数繊維集合体100、110が交互に重なるので、第1、第2の合わせ目部分12、13は交互にずれた構造となっている。

0020

折り曲げ加工を要する部分では、第1、第2の合わせ目部分12、13のずれ量(間隔)を、10mm以下に狭く設定すると、上下の層の合わせ目間のラップ面積が小さくなり(図4(a)参照)、この間の幅方向イに作用する摩擦力が小さくなる。このため、図5に示すように、10mm以下に近接した2本の溝の部分(折り曲げ部分14)で、真空断熱材4を容易に折り曲げることができ、折り曲げ部分14の包装材には無理な負荷がかからないため破損しにくい。しかしながら、第1、第2の複数繊維集合体100、110の第1、第2の合わせ目部分12、13は、重なってしまうと、この合わせ目部分12、13で芯材3が分離してしまい、取り扱い性が悪くなってしまうので、加工バラツキ等を考慮し、第1、第2の合わせ目部分12、13のずれ量(間隔)は5mm以上であることが望ましい。

0021

一方、折り曲げを要しない部分では、第1、第2の合わせ目部分12、13のずれ量(間隔)を20mm以上に広く設定すると、上下の層の合わせ目間のラップ面積が大きくなり(図4(b)参照)、この間の幅方向イに作用する摩擦力が大きくなる。このため、真空包装時の取り扱いや減圧パック時のずれなどが小さくなるので、真空断熱材4の表面に現れる合わせ目は僅かとなり、強度的に、合わせ目のないシート状のものを積層して作成した真空断熱材と比較して、同等の真空断熱材4を得ることができる。

0022

上記のように構成した芯材3は、図6に示すように、折り曲げ加工する前の、平板状の鋼板1a上に、ラミネートフィルム2の3辺2aをあらかじめヒートシールしておき、ヒートシールした中に、水分吸着剤として通気性の袋に入ったCaO(吸着剤5)とともに入れる。そして、シートヒール内の全体を真空チャンバー中で真空引きして、所望の真空度に到達後、開口部2bをヒートシールして、鋼板1aを外殻の一部とした真空断熱材4を得る。この際、芯材3のずれ量を5mm〜10mmとした合わせ目部分(折り曲げ部分14)が、鋼板1aの折り曲げ加工位置1cにくるように、ロール幅および合わせ目部分のずらし量を調整しておくようにする。

0023

上記のようにして得られた真空断熱材4は、ラミネートフィルム2の表面に、第1、第2の複数繊維集合体100、110同士の合わせ目部分12、13が若干線状に現れるが、表面平滑性は、所望する真空断熱材の寸法にあわせた有機繊維集合体を積層して得られる真空断熱材と比べて大差ないものであった。
また、この真空断熱材4の断熱性能を熱伝導率で評価した。熱伝導率は、英弘精機社製熱伝導率測定機で測定を行った。従来の所望する真空断熱材の幅寸法にあわせた有機繊維集合体を積層して得られる真空断熱材の熱伝導率2.26mW/m・Kと比較して、2.28mW/m・Kとほぼ同等の値が得られた。

0024

次に、鋼板1aは、断熱箱体の外箱1として必要な箇所に折り曲げ加工を施すが、前述の通り、鋼板1aと一体となった真空断熱材4は、芯材3の折り曲げ加工に適したずれ量の合わせ目部分12、13(折り曲げ部分14)が鋼板1aの折り曲げ加工位置1cに合わせてあるので、容易に折り曲げ加工することができる。
このようにして得られた真空断熱材4と一体となった外箱1を内箱6と組み合わせ、これらの間にウレタンフォーム7を注入発泡して断熱箱体を形成する。

0025

従来の断熱箱体は、本発明のように断熱箱体の外殻の一部が芯材を封入した外包材の一部を兼ねるのではなく、各面ごとに真空断熱材を配設していたので、断熱箱体のコーナー部まで真空断熱材を大きくすると、ウレタンフォームの流路が狭くなって、未充填部分が生じるなど、箱体強度が低下するおそれがあったが、本発明に係る断熱箱体のコーナー部は、真空断熱材4が分離せずに連続して存在するので、ウレタンフォームの未充填がなくなり、箱体強度を低下させることがない。こうして、従来は真空断熱材の配設が困難であった断熱箱体のコーナー部にも真空断熱材4を配設することができ、断熱箱体への真空断熱材4の配設面積を増加させて、断熱箱体の断熱性能を向上させることができる。
また、鋼板1a(外箱1)の曲げ加工と同時に芯材3を容易に折り曲げ加工することができ、さらに、長繊維不織布のロールを無駄なく使用することができるので、生産性を向上することができる。

0026

1外箱、1a鋼板(ガスバリア性の外包材)、1b 外箱の内壁、1c 鋼板の折り曲げ加工位置(折り曲げ部)、2ラミネートフィルム(ガスバリア性の外包材)、3芯材、4真空断熱材、6内箱、7ウレタンフォーム、10a〜10d、11a〜11d 個別繊維集合体(シート状の繊維集合体)、12、13 第1、第2の合わせ目部分、100、110 第1、第2の複数繊維集合体(シート状の繊維集合体)。

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