JP2012092870A

JP2012092870A - 真空断熱材及びそれを用いた断熱箱

Info

Publication number: JP2012092870A
Application number: JP2010238912A
Authority: JP
Inventors: Junshi Fukushima; 旬志福嶋; Yoshitsugu Suzaki; 喜継須崎
Original assignee: Maeda Kosen Co Ltd
Current assignee: Maeda Kosen Co Ltd
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2012-05-17

Abstract

【課題】リサイクル性に優れ、且つ断熱性にも優れる真空断熱材を提供すること。
【解決手段】本発明は、有機繊維からなる複数の繊維集合体が積層された芯材１と、ガスバリア性を有し、芯材を収容する外包材２と、を備え、外包材２の内部が真空であり、芯材１の対向する繊維集合体の平均繊維径が異なっている真空断熱材１０である。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空断熱材及び断熱箱に関し、更に詳しくは、リサイクル性に優れ、且つ断熱性にも優れる真空断熱材及びそれを用いた断熱箱に関する。

冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、保冷庫、保温庫、保冷車、車両用空調機、給湯機等の冷熱機器には、断熱箱が設置される。また、かかる断熱箱には、ウレタンフォームを用いた断熱材が用いられる。

近年、省エネ、省スペース大容量化等の市場の要請から、断熱性が優れる真空断熱材を埋設したウレタンフォームが開発されている。なお、真空断熱材は、一般にガスバリア性のアルミ箔ラミネートフィルム等で構成された外包材に、粉末、発泡体、繊維集合体等を芯材として挿入し、内部を数Ｐａの真空にした構造となっている。

かかる真空断熱材においては、芯材の材質、形態によって断熱性が変動する。このため、様々な芯材を用いた真空断熱材が検討されている。
例えば、芯材の材質として、ガラス繊維やセラミック繊維等の無機繊維を用いた真空断熱材（例えば、特許文献１又は２参照）や、芯材の材質として、ポリプロピレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、ＬＣＰ（液晶ポリマー）繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、セルロース繊維等の有機繊維を用いた真空断熱材（例えば、特許文献３又は４参照）が知られている。

また、芯材の形態として、綿状（繊維が不規則に絡み合って一体化されている状態）やシートを積層した形状を用いた真空断熱材（例えば、特許文献５又は６参照）が知られている。

特開平０８−２８７７６号公報特開２００５−３４４８７０号公報特開２００２−１８８７９１号公報特開２００６−２８３８１７号公報特開２００５−３４４８３２号公報特開２００６−３０７９２４号公報

しかしながら、上記特許文献１又は２に記載の真空断熱材は、無機繊維を用いているので、リサイクル性が乏しい。また、上記特許文献３又は４に記載の真空断熱材は、有機繊維を用いているので、繊維の硬度が低い。このため、真空にすると、繊維が潰れ、空隙率が低くなり、その結果、十分な断熱性が得られない欠点がある。
また、上記特許文献５又は６に記載の真空断熱材は、綿状としているので、熱が伝わり易く、十分な断熱性が得られない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、リサイクル性に優れ、且つ断熱性にも優れる真空断熱材を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、有機繊維からなるものとし、且つ平均繊維径が異なる繊維集合体を積層し芯材とすることにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、（１）有機繊維からなる複数の繊維集合体が積層された芯材と、ガスバリア性を有し、芯材を収容する外包材と、を備え、外包材の内部が真空であり、芯材の対向する繊維集合体の平均繊維径が異なっている真空断熱材に存する。

本発明は、（２）繊維集合体の平均繊維径が１μｍ〜１５μｍである上記（１）記載の真空断熱材に存する。

本発明は、（３）対向する繊維集合体が、平均繊維径が細い細繊維集合体と、該細繊維集合体よりも平均繊維径が太い太繊維集合体とからなり、細繊維集合体及び太繊維集合体の密度が０．０８〜０．３であり、且つ細繊維集合体の平均繊維径に対し、太繊維集合体の平均繊維径が、１．５倍以上である上記（１）又は（２）に記載の真空断熱材に存する。

本発明は、（４）太繊維集合体の平均繊維径が９μｍ〜１２μｍであり、細繊維集合体の平均繊維径が１μｍ〜３μｍである上記（３）記載の真空断熱材に存する。

本発明は、（５）繊維集合体が不織布である上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の真空断熱材に存する。

本発明は、（６）上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の真空断熱材を用いた断熱箱に存する。

本発明の真空断熱材においては、繊維集合体として有機繊維を用いているので、リサイクル性が優れる。
また、対向する繊維集合体を、平均繊維径の異なるものとすることにより、繊維集合体同士が空隙を埋めることなく、高い空隙率を保持できるようになる。このため、本発明の真空断熱材は、断熱性が極めて向上する。このとき、繊維集合体の平均繊維径は、１μｍ〜１５μｍとすることが好ましい。この場合、空隙率を保ち易くなるので、熱が繊維集合体を伝達しにくくなる。
したがって、上記真空断熱材は、リサイクル性が優れると共に、断熱性にも優れる。

本発明の真空断熱材において、細繊維集合体及び太繊維集合体の密度が０．０８〜０．３であることに加え、細繊維集合体の平均繊維径に対し、太繊維集合体の平均繊維径が、１．５倍以上であると、太繊維集合体の凹み部分に細繊維集合体が追従しないため、より高い空隙率を保持できるようになる。なお、この場合、太繊維集合体の平均繊維径が９μｍ〜１２μｍであり、細繊維集合体の平均繊維径が１μｍ〜３μｍであると、より効果的である。

本発明の真空断熱材は、繊維集合体が不織布であることが好ましい。この場合、繊維集合体を積層する際の取り扱い性が優れる。

本発明の断熱箱は、上述した真空断熱材を用いているので、リサイクル性が優れ、断熱性も極めて向上する。

図１は、本発明に係る真空断熱材の一実施形態を示す断面図である。図２の（ａ）は、本実施形態に係る真空断熱材における細繊維集合体の走査型電子顕微鏡の写真であり、（ｂ）は、太繊維集合体の走査型電子顕微鏡の写真である。図３は、本実施形態に係る真空断熱材における細繊維集合体又は太繊維集合体を模式的に示す斜視図である。図４の（ａ）〜（ｃ）は、図３に示す細繊維集合体又は太繊維集合体のエンボス加工された部分の上面の走査型電子顕微鏡の写真であり、（ｄ）及び（ｅ）は、図３に示す細繊維集合体又は太繊維集合体のエンボス加工された部分の断面の走査型電子顕微鏡の写真である。図５は、本発明に係る断熱箱の一実施形態を示す断面図である。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

図１は、本発明に係る真空断熱材の一実施形態を示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る真空断熱材１０は、芯材１と、芯材１を収容する外包材２と、を備える。

真空断熱材１０においては、芯材１が外包材２に収容された状態で、外包材２の内部が真空になっている。

芯材１は、外包材の内部を真空にした場合の空隙率が８０％以上であることが好ましい。空隙率が８０％未満であると、空隙率が上記範囲内にある場合と比較して、熱が伝わり易くなるので断熱性が低下することになる。

真空断熱材１０において、芯材１は密度の異なる繊維集合体を複数積層した構造となっている。具体的には、芯材１は、平均繊維径が細い繊維集合体（以下便宜的に「細繊維集合体」という。）１１と、細繊維集合体１１よりも平均繊維径が太い繊維集合体（以下便宜的に「太繊維集合体」という。）１２とが交互に積層された構造となっている。

細繊維集合体１１と太繊維集合体１２の密度は、共に０．０８〜０．３ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。細繊維集合体１１及び太繊維集合体１２の密度が０．０８ｇ／ｃｍ^３未満であると、密度が上記範囲にある場合と比較して、積層する際の作業性が悪くなる欠点があり、細繊維集合体１１及び太繊維集合体１２の密度が０．３ｇ／ｃｍ^３を超えると、密度が上記範囲にある場合と比較して、繊維の直行性が損なわれ、断熱性能が低下するという欠点がある。

図２の（ａ）は、本実施形態に係る真空断熱材における細繊維集合体の走査型電子顕微鏡の写真であり、（ｂ）は、太繊維集合体の走査型電子顕微鏡の写真である。
図２の（ａ）に示すように、真空断熱材１０は、対向する細繊維集合体１１及び太繊維集合体が密度０．０８〜０．３ｇ／ｃｍ^３の範囲で平均繊維径が異なるものであるので、外包材２の内部を真空にした場合、細繊維集合体１１の凹み部分に太繊維集合体１２が追従しない。このため、真空断熱材１０は、細繊維集合体１１と太繊維集合体１２との間の空隙が埋まることなく、より高い空隙率を保持できるようになる。
ちなみに、対向する繊維集合体の繊維の平均繊維径が略同じであると、一方の繊維集合体の凹み部分に他方の繊維集合体が追従し、その結果、空隙１５が埋まり、空隙率が小さくなる。

ここで、細繊維集合体１１及び太繊維集合体１２は、有機繊維からなる。このため、真空断熱材１０は、リサイクル性が優れる。
具体的には、細繊維集合体１１としては、ポリプロピレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、ＬＣＰ（液晶ポリマー）繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、セルロース繊維等が挙げられる。これらは、単独で用いても、複数を混合して用いてもよい。これらの中でも、細繊維集合体１１としては、汎用性の観点から、ポリエステル繊維を用いることが好ましい。
一方、太繊維集合体１２としては、ポリプロピレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、ＬＣＰ（液晶ポリマー）繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、セルロース繊維等が挙げられる。これらは、単独で用いても、複数を混合して用いてもよい。これらの中でも、太繊維集合体１２としては、汎用性の観点から、ポリエステル繊維を用いることが好ましい。

細繊維集合体１１の形態は、特に限定されないが、織物、編物、組物、不織布等が挙げられ、これらの中でも、不織布であることが好ましい。この場合、積層する際の取り扱い作業性が優れる。なお、不織布の製造方式は、接着湿式・乾式不織布法、スパンボンド法、メルトブローン法、ニードルパンチ法等のいずれであってもよい。
一方、太繊維集合体１２の形態は、特に限定されないが、織物、編物、組物、不織布等が挙げられ、これらの中でも、不織布であることが好ましい。この場合、積層する際の取り扱い作業性が優れる。なお、不織布の製造方式は、接着湿式・乾式不織布法、スパンボンド法、メルトブローン法、ニードルパンチ法等のいずれであってもよい。

細繊維集合体１１及び太繊維集合体１２の平均繊維径は、１μｍ〜１５μｍであることが好ましい。細繊維集合体１１及び太繊維集合体１２の平均繊維径が１μｍ未満であると、細繊維集合体１１及び太繊維集合体１２の平均繊維径が上記範囲内にある場合と比較して、積層する際の作業性が悪くなる欠点があり、細繊維集合体１１及び太繊維集合体１２の平均繊維径が１５μｍを超えると、細繊維集合体１１及び太繊維集合体１２の平均繊維径が上記範囲内にある場合と比較して、繊維集合体を伝達する熱量が多くなり、その結果、断熱性が低下する欠点がある。

ここで、細繊維集合体１１の平均繊維径に対する太繊維集合体１２の平均繊維径は、１．５倍以上であることが好ましい。この場合、細繊維集合体１１と太繊維集合体１２との平均繊維径の差が確実に大きくなり、細繊維集合体１１と太繊維集合体１２との間の空隙がより大きくなる。

具体的には、細繊維集合体１１の平均繊維径が１μｍ〜３μｍであり、太繊維集合体１２の平均繊維径が９μｍ〜１２μｍであることが好ましい。
細繊維集合体１１の平均繊維径が１μｍ未満であると、細繊維集合体１１の平均繊維径が上記範囲内にある場合と比較して、積層する際の作業性が悪くなる欠点があり、細繊維集合体１１の平均繊維径が３μｍを超えると、細繊維集合体１１の平均繊維径が上記範囲内にある場合と比較して、対向する繊維集合体の平均繊維径が差が小さくなって、一方の繊維集合体の凹み部分に他方の繊維集合体が追従し、その結果、空隙率１５が埋まり、空隙率が小さくなる欠点がある。
また、太繊維集合体１２の平均繊維径が９μｍ未満であると、太繊維集合体１２の平均繊維径が上記範囲内にある場合と比較して、対向する繊維集合体の平均繊維径の差が小さくなって、一方の繊維集合体の凹み部分に他方の繊維集合体が追従し、その結果、空隙率１５が埋まり、空隙率が小さくなる欠点があり、太繊維集合体１２の平均繊維径が１２μｍを超えると、太繊維集合体１２の平均繊維径が上記範囲内にある場合と比較して、繊維集合体を伝達する熱量が多くなり、断熱性が低下する欠点がある。

図３は、本実施形態に係る真空断熱材における細繊維集合体又は太繊維集合体を模式的に示す斜視図であり、図４の（ａ）〜（ｃ）は、図３に示す細繊維集合体又は太繊維集合体のエンボス加工された部分の上面の走査型電子顕微鏡の写真であり、（ｄ）及び（ｅ）は、図３に示す細繊維集合体又は太繊維集合体のエンボス加工された部分の断面の走査型電子顕微鏡の写真である。なお、図４中、（ａ）は２５倍、（ｂ）は１００倍、（ｃ）は１７５倍、（ｄ）は１００倍、（ｅ）は１７５倍に拡大した写真である。
図３及び図４に示すように、細繊維集合体１１及び太繊維集合体１２は、エンボス加工が施されている。これにより、作業性が向上する。
このとき、エンボス加工される面１８の面積は、０．１５〜２．５ｃｍ^２であることが好ましい。エンボス加工される面１８の面積が０．１５ｃｍ^２未満であると、エンボス加工される面１８の面積が上記範囲内にある場合と比較して、繊維のまとまりがなくなり、積層する際の作業性が悪くなる欠点があり、エンボス加工される面１８の面積が２．５ｃｍ^２を超えると、エンボス加工される面１８の面積が上記範囲内にある場合と比較して、真空断熱材の空隙率が低くなり、断熱性が低下する欠点がある。

図１に戻り、外包材２は、ガスバリア性を有するものであれば、特に限定されない。すなわち、外包材２は、内部を減圧状態に維持できるものであれば、特に限定されない。
例えば、外包材２としては、例えば、金属箔の内側にプラスチックフィルムがラミネートされたものが用いられる。
この場合、金属箔としては、厚みが４〜８μｍのアルミニウム箔等が挙げられ、プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等が挙げられる。

本実施形態に係る真空断熱材は、外包材２に芯材を収容させ、外包材２内部を真空にすることにより製造される。

以上より、本実施形態に係る真空断熱材１０は、芯材１を構成する繊維集合体として有機繊維を用い、且つ、対向する繊維集合体を、平均繊維径の異なるものとすることにより、リサイクル性が優れると共に、断熱性にも優れるものとなる。

次に、本実施形態に係る断熱箱について説明する。
図５は、本発明に係る断熱箱の一実施形態を示す断面図である。
図５に示すように、本実施形態に係る断熱箱２０は、本体部２１と、該本体部２１を封止する蓋部２２とからなる。

本体部２１は、底に真空断熱材１０を配置し、側壁にも真空断熱材１０を配置し、この状態を保持したまま、例えば、ウレタン発泡樹脂を流し込んで、全ての真空断熱材１０を埋め込むことにより得られる。
蓋部２２は、サイズの異なる２つの真空断熱材１０を積層し、本体部２１と同様にして、例えば、ウレタン発泡樹脂を流し込んで、全ての真空断熱材１０を埋め込むことにより得られる。

このように、断熱箱２０は、本体部２１及び蓋部２２に上述した真空断熱材１０が用いられるので、リサイクル性に優れ、断熱性にも優れる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、本実施形態に係る真空断熱材１０は、芯材１と、芯材１を収容する外包材２と、を備えているが、外包材２の内部に吸着剤を備えていてもよい。
吸着剤は、真空断熱材１０の内部の水分を吸着し、真空断熱材１０の内部における真空度の経時劣化を抑制するためのものである。かかる吸着剤としては、例えば、酸化カルシウムを不織布に入れたものが挙げられる。

本実施形態に係る真空断熱材１０においては、細繊維集合体１１及び太繊維集合体１２が交互に積層されているが、一部に太繊維集合体、細繊維集合体の順序で積層してあればよい。例えば、太繊維集合体、細繊維集合体、太繊維集合体の順序で積層されていてもよく、太繊維集合体、太繊維集合体、細繊維集合体の順序で積層されていてもよい。

本実施形態に係る真空断熱材１０においては、細繊維集合体１１及び太繊維集合体１２にエンボス加工が施されているが、必須の加工ではない。

本発明に係る真空断熱材は、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、保冷庫、保温庫、保冷車、車両用空調機、給湯機等の冷熱機器の断熱材として好適に用いられる。また、本発明に係る真空断熱材によれば、リサイクル性に優れ、且つ断熱性にも優れる。

１・・・芯材
２・・・外包材
１０・・・真空断熱材
１１・・・細繊維集合体
１２・・・太繊維集合体
１８・・・面
２０・・・断熱箱
２１・・・本体部
２２・・・蓋部

Claims

有機繊維からなる複数の繊維集合体が積層された芯材と、
ガスバリア性を有し、前記芯材を収容する外包材と、
を備え、
前記外包材の内部が真空であり、
前記芯材の対向する前記繊維集合体の平均繊維径が異なっている真空断熱材。
前記繊維集合体の平均繊維径が１μｍ〜１５μｍである請求項１記載の真空断熱材。
対向する前記繊維集合体が、平均繊維径が細い細繊維集合体と、該細繊維集合体よりも平均繊維径が太い太繊維集合体とからなり、
前記細繊維集合体及び前記太繊維集合体の密度が０．０８〜０．３であり、且つ
前記細繊維集合体の平均繊維径に対し、前記太繊維集合体の平均繊維径が、１．５倍以上である請求項１又は２に記載の真空断熱材。
前記太繊維集合体の平均繊維径が９μｍ〜１２μｍであり、前記細繊維集合体の平均繊維径が１μｍ〜３μｍである請求項３記載の真空断熱材。
前記繊維集合体が不織布である請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空断熱材。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空断熱材を用いた断熱箱。