JP6870985B2 - 真空断熱材 - Google Patents

Description

本発明は、真空断熱材に関する。

近年、地球温暖化防止等の観点から省エネルギー化、省資源化が強く望まれている。特に、冷蔵庫、冷凍庫、断熱ボックス、ジャー炊飯器、給湯器、自動販売機等の家庭用、業務用電化製品、自動車、複写機、床暖房、住宅等の分野では、熱エネルギーを効率的に利用するという観点から、真空断熱材が用いられるようになっている。

断熱ボックスや住宅の屋内の保温性能を一定に保つために、従来、断熱材と組み合わせて蓄熱材が用いられている。特許文献１は、蓄熱体と断熱体とを積層した蓄熱断熱体に関し、蓄熱断熱体を断熱ボックスの内側に配置することを開示している。特許文献２は、真空断熱材と、真空断熱材の所定箇所を覆った潜熱蓄熱材と、潜熱蓄熱材及び真空断熱材を覆った断熱材とを備えた建築物用断熱パネルを開示している。特許文献２においては、真空断熱材の所定箇所を蓄熱材で覆うことにより、真空断熱材における熱漏れ量を蓄熱材の潜熱量によって緩和している。

特開２００６−０４５４９２号公報 国際公開第２０１１／１０４８７３号パンフレット

特許文献１の断熱ボックスにおいて、蓄熱断熱体をボックス内に入れると、ボックス内のスペースが狭くなるという問題が生じる。また、特許文献２の建築物用断熱パネルにおいて、潜熱蓄熱材は真空断熱材の外側の所定箇所を覆っているため、パネルの外側から伝わる熱によって、蓄熱材の潜熱量がすぐに飽和してしまうという問題がある。

これらの問題を解決するために、蓄熱材を真空断熱材内部に含めることを試みた。しかしながら、蓄熱材は、単体で取り扱うと、潜熱温度以上で固体から液体、液体から気体への相変化が引き起こされ、ガス化する。従って、蓄熱材をそのまま真空断熱材内部に含めると、蓄熱材のガス化により真空断熱材の真空度が低下するという問題が生じた。

本発明の課題は、簡易に製造できる、改善された取扱い性及び蓄熱能力を備えた真空断熱材を提供することである。

上記課題は、密封した蓄熱材を芯材及び吸着剤と共にガスバリア性フィルム内に減圧密封して、真空断熱材内部に蓄熱材を含めることにより解決できることが見出された。すなわち、本発明は下記〔１〕〜〔１８〕に関するものである。

〔１〕芯材、吸着剤、蓄熱材及びガスバリア性フィルムを含む真空断熱材であって、
前記蓄熱材が、密封されており、
前記芯材、前記吸着剤及び前記密封された蓄熱材が、前記ガスバリア性フィルム内に減圧密封されている、
ことを特徴とする、真空断熱材。

〔２〕前記蓄熱材が、カプセル、フィルム又はバインダーによって密封されている、前記〔１〕に記載の真空断熱材。

〔３〕前記蓄熱材が、カプセルによって密封されており、前記カプセルが、無機カプセル又はメラミンカプセルからなる、前記〔２〕に記載の真空断熱材。

〔４〕前記蓄熱材が、フィルムによって密封されており、前記フィルムが、金属箔層を含むフィルム又は金属蒸着層を含むフィルムからなる、前記〔２〕に記載の真空断熱材。

〔５〕前記蓄熱材が、バインダーによって密封されており、前記バインダーが、樹脂又は無機化合物からなる、前記〔２〕に記載の真空断熱材。

〔６〕前記ガスバリア性フィルム内において、前記芯材と前記蓄熱材とがそれぞれ層状であり、前記芯材の層と前記蓄熱材の層とが積層されている、前記〔１〕〜〔５〕のいずれか１項に記載の真空断熱材。

〔７〕前記ガスバリア性フィルム内において、前記芯材の層と、前記蓄熱材の層とからなる二層構造を有する、前記〔６〕に記載の真空断熱材。

〔８〕前記ガスバリア性フィルム内において、２つの前記芯材の層と、前記２つの芯材の層の間に挟まれた前記蓄熱材の層とからなる三層構造を有する、前記〔６〕に記載の真空断熱材。

〔９〕前記芯材が層を形成しており、前記蓄熱材が前記芯材の層の一方の面の面積の７０％以上を被覆している、前記〔１〕〜〔５〕のいずれか１項に記載の真空断熱材。

〔１０〕真空断熱材の総質量に対して、８０質量％未満の前記蓄熱材を含む、前記〔１〕〜〔９〕のいずれか１項に記載の真空断熱材。

〔１１〕前記蓄熱材の潜熱温度が、−６０〜１００℃である、前記〔１〕〜〔１０〕のいずれか１項に記載の真空断熱材。

〔１２〕前記蓄熱材の潜熱量が、６０〜３５０Ｊ／ｇである、前記〔１〕〜〔１１〕のいずれか１項に記載の真空断熱材。

〔１３〕前記蓄熱材が、塩化カルシウム水和物、硫酸ナトリウム水和物、チオ硫酸ナトリウム水和物、酢酸ナトリウム水和物、酸化バナジウム、パラフィン、エリスリトール及びこれらの混合物からなる群から選択される、前記〔１〕〜〔１２〕のいずれか１項に記載の真空断熱材。

〔１４〕前記〔１〕〜〔１３〕のいずれか１項に記載の真空断熱材を含む、断熱ボックス。

〔１５〕ボックス内部を外部よりも低温に保つための、前記〔７〕に記載の真空断熱材を含む断熱ボックスであって、前記蓄熱材の層が、ボックス内部側に配置されている、前記断熱ボックス。

〔１６〕ボックス内部を外部よりも低温に保つための、前記〔８〕に記載の真空断熱材を含む断熱ボックスであって、前記蓄熱材の層が、前記真空断熱材の厚み方向の中心に配置されているか、又は中心よりもボックス内部側に配置されている、前記断熱ボックス。

〔１７〕ボックス内部を外部よりも高温に保つための、前記〔７〕に記載の真空断熱材を含む断熱ボックスであって、前記蓄熱材の層が、ボックス外部側に配置されている、前記断熱ボックス。

〔１８〕ボックス内部を外部よりも高温に保つための、前記〔８〕に記載の真空断熱材を含む断熱ボックスであって、前記蓄熱材の層が、前記真空断熱材の厚み方向の中心に配置されているか、又は中心よりもボックス外部側に配置されている、前記断熱ボックス。

本発明により、簡易に製造できる、改善された取扱い性及び蓄熱能力を備えた真空断熱材が提供される。

図１は、熱伝導率チェッカーの校正結果を示す。 図２は、箱内部温度上昇テストの結果を示す。

本発明は、芯材、吸着剤、蓄熱材及びガスバリア性フィルムを含む真空断熱材であって、前記蓄熱材が、密封されており、前記芯材、前記吸着剤及び前記密封された蓄熱材が、前記ガスバリア性フィルム内に減圧密封されていることを特徴とする、真空断熱材である。

本発明に用いられる芯材としては、真空断熱材分野で用いられているものを特に制限なく用いることができる。例えば、無機繊維、無機繊維と有機繊維が混合された繊維、シリカ粒子を主成分とする粉末芯材、発泡断熱材等を芯材として使用することができる。芯材の主成分は、ＳｉＯ₂を含むガラス繊維若しくはシリカ粒子であることが好ましい。
芯材は公知であり、市場において容易に入手できるか、又は調製可能である。
本発明の真空断熱材は、芯材を、真空断熱材の総質量に対して、好ましくは２０〜９５質量％、より好ましくは４０〜８０質量％含む。芯材の量が上記範囲内であれば、断熱材としての機能を損なう事なく蓄熱効果を効果的に発揮する事ができるである。

本発明に用いられるガスバリア性フィルムは、ガスバリア性を有するフィルムであれば特に制限はないが、シール層及びガスバリア層を積層したものが好ましく、芯材に接する側から順にシール層、ガスバリア層及び樹脂フィルム層を積層したものがより好ましい。ガスバリア性フィルムの厚さは、特に制限はないが、通常５〜６０μｍであり、好ましくは６〜３０μｍである。ガスバリア層は、ガスを透過しない層であり、真空断熱材の真空度の低下を防ぐ観点から用いられる。

ガスバリア層としては、金属箔や、樹脂フィルム上に蒸着を行った積層フィルム（蒸着膜フィルム）等が挙げられる。金属箔の金属としては、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄等が挙げられる。好ましくは、アルミニウムが用いられる。蒸着膜は、蒸着法、スパッタ法等により、アルミニウム、ステンレス、コバルト、ニッケル等の金属等又はシリカ、アルミナ、若しくはこれらの組み合わせを蒸着させて形成する。蒸着膜フィルムの基材となる樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の芳香族ポリエステル系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン共重合体等のポリオレフィン系樹脂；ポリ塩化ビニル、塩化ビニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂；ナイロン６、ナイロン６６、メタキシリレンジアミン・アジピン酸縮合体等のポリアミド樹脂；ポリビニルアルコール、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂；ポリメチルメタクリレート、アクリル酸エステルとメチルメタクリル酸エステル共重合体等のアクリル系樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール及びこれを部分ケン化した物等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂から製造されるフィルムが用いられる。ガスバリア層は、好ましくはアルミ箔である。ガスバリア層の厚さは特に制限はないが、通常５〜６０μｍであり、好ましくは６〜３０μｍである。ガスバリア層に用いられる金属箔や蒸着膜フィルムは公知であり、市場において容易に入手することができるか、又は調製可能である。

シール層は、加熱により融着可能な樹脂である。熱融着可能な樹脂であれば、特に制限はない。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリアクリロニトリル、ＰＥＴ、エチレン−ビニルアルコール共重合体、又はそれらの混合体からなるフィルム等を用いることができる。好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体が用いられる。ポリエチレンは、０．９０〜０．９８ｇ／ｃｍ³の密度のものが好ましい。ポリプロピレンは、０．８５〜０．９５ｇ／ｃｍ³の密度のものが好ましい。シール層の厚さは特に制限はないが、通常１０〜１００μｍであり、好ましくは２５〜６０μｍである。シール層に用いられる樹脂は公知であり、市場において容易に入手することができるか、又は調製可能である。

樹脂フィルム層は、ガスバリア層を保護する目的で、ガスバリア層上に任意に設けられる層である。樹脂フィルム層としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の芳香族ポリエステル系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン共重合体等のポリオレフィン系樹脂；ポリ塩化ビニル、塩化ビニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂；ナイロン６、ナイロン６６、メタキシリレンジアミン・アジピン酸縮合体等のポリアミド樹脂；ポリビニルアルコール、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂；ポリメチルメタクリレート、アクリル酸エステルとメチルメタクリル酸エステル共重合体等のアクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂から製造されるフィルムが用いられる。好ましくは、ＰＥＴ、ナイロン６又はナイロン６６である。これらの樹脂フィルムには、有機質、無機質のフィラーを添加することもできる。これらの樹脂は単独で又は２種以上を混合して用いることができる。樹脂フィルム層には、ガスバリア性フィルムのガスバリア性能を更に向上させるために、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、ビニルアルコール等のビニルモノマーを重合、共重合させて得られるガスバリア性樹脂を塗布したり、積層したり、それらの粒子を樹脂フィルム層中に混合分散させることもできる。樹脂フィルム層の厚さは特に制限はないが、通常５〜４０μｍであり、好ましくは１０〜３０μｍである。樹脂フィルム層に用いられる樹脂は公知であり、市場において容易に入手することができるか、又は調製可能である。

本発明に用いられる吸着剤は、ガスを吸着する物質であれば特に制限はないが、例えば、窒素、酸素、二酸化炭素等のガス、及び／又は水分を吸着する物質である。吸着剤としては、酸化カルシウム、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、酸化バリウム、バリウム−リチウム合金、多孔性配位高分子、金属有機構造体又はこれらの混合物等が挙げられる。ガス吸着性能及び生産性の観点から、酸化カルシウムが好ましい。吸着剤は公知であり、市場において容易に入手することができるか、又は調製可能である。

本発明の真空断熱材は、蓄熱材を含む。「蓄熱材」とは、熱容量の大きな材料、若しくは潜熱蓄熱材を表す。潜熱蓄熱材とは、相変化する際に消費若しくは蓄えられる熱エネルギーをもって蓄熱効果を発揮する物質である。
蓄熱材としては、例えば、塩化カルシウム水和物、硫酸ナトリウム水和物、チオ硫酸ナトリウム水和物、酢酸ナトリウム水和物、酸化バナジウム、パラフィン、エリスリトール等が挙げられる。これらの蓄熱材は単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。

蓄熱材の種類は、真空断熱材の用途に応じて設定することができるが、潜熱温度が−６０〜１００℃であることが好ましく、０℃〜５０℃であることがより好ましい。「潜熱温度」とは、蓄熱材が相変化する際の温度の事である。潜熱温度が上記範囲内であれば、目的に応じた蓄熱性能を発揮する事ができる。

蓄熱材の潜熱量は、好ましくは６０〜３５０Ｊ／ｇ、より好ましくは８０〜３５０Ｊ／ｇである。潜熱量が上記範囲内であれば、断熱材と組み合わせた際に高い保温効果が期待できる。「潜熱量」とは、潜熱蓄熱材が蓄熱できる熱量を表す。蓄熱材がカプセル等に密封されている場合には、「潜熱量」は、その中身の潜熱材自体の潜熱量を示す。
蓄熱材は公知であり、市場において容易に入手することができるか、又は調製可能である。
本発明の真空断熱材は、蓄熱材を、真空断熱材の総質量に対して、好ましくは８０質量％未満、より好ましくは２０〜６０質量％含む。蓄熱材の量が上記範囲内であれば、断熱性能を維持しながら、真空断熱材に蓄熱性能を付与することができるである。

本発明において、蓄熱材は密封されている。蓄熱材を密封することにより、蓄熱材のガス化を防止し、真空断熱材の真空度を高い状態に保つことができる。

蓄熱材は、好ましくは、カプセル、フィルム、バインダー等によって密封されている。カプセルとしては、無機カプセル、メラミンカプセル、金属カプセル等が挙げられる。無機カプセルは、主にシリカ（ＳｉＯ₂）又はアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）からなるカプセル等を含んでもよい。金属カプセルは、アルミニウム、銅、ステンレス等を含んでもよい。フィルムとしては、金属箔層を含むフィルム、金属蒸着層を含むフィルム等が挙げられる。金属箔層は、たとえばアルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔等を含んでもよい。金属蒸着層は、たとえばアルミニウム蒸着層、酸化アルミニウム蒸着層、シリカ蒸着層等を含んでもよい。バインダーとしては、樹脂、無機化合物等が挙げられる。樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリプロピレンポリスチレン等を用いることをできる。無機化合物としては、例えば、アルカリ金属ケイ酸塩系、リン酸塩系、シリカゾル系、アルミナ等を用いることができる。

蓄熱材をカプセルにより密封する場合、蓄熱材を含む複数のカプセルを保持材に入れ、形状を整えても良い。保持材に入れる複数のカプセルは、同じ蓄熱材を含む１種類のカプセルであってもよく、互いに異なる蓄熱材を含む２種類以上のカプセルの混合物であってもよい。保持材としては、真空下でガスを発生する材料でなければ特に制限なく用いることができる。保持材は、不織布や織布等であってもよい。織布の材料となる繊維としては有機ガスを発生させるものでなければ特に制限なく用いる事が可能であり、植物繊維、動物繊維などの天然繊維や、アラミド繊維、ガラス繊維、セルロース繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリオレフィン繊維、レーヨン繊維等といった合成繊維を用いることができる。不織布の材料となる繊維としては真空下で有機ガスを発生させるものでなければ特に制限なく用いる事が可能であり、例えばアラミド繊維、ガラス繊維、セルロース繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリオレフィン繊維、レーヨン繊維等の合成繊維が挙げられる。

蓄熱材をバインダーにより密封する場合、蓄熱材をバインダーと混合して、例えば、板状に成形してもよい。成形方法によっては成形物の表面に蓄熱材の一部が露出する場合があるが、この場合には、表面に露出した蓄熱材を、真空断熱材の製造前にガス化させることで、最終製品としての真空断熱材に含まれる蓄熱材は、全てバインダーにより密封された状態となる。例えば、バインダーの硬化温度が１００℃以上である場合、バインダーを硬化させるための加熱処理によって表面に露出している蓄熱材は揮発し、バインダー内部に取り込まれた蓄熱材は揮発しない。また、バインダーの硬化温度が１００℃未満の場合は、真空断熱材製造の前処理として、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１５０℃以上で１時間程度加熱する事で、表面に露出している蓄熱材を揮発させ、真空断熱材内部での蓄熱材に由来するガスの発生を防ぐことができる。

本発明の真空断熱材において、芯材、吸着剤及び密封された蓄熱材は、ガスバリア性フィルム内に減圧密封されている。本発明の真空断熱材は蓄熱材と一体化されているため、取扱い性に優れている。真空断熱材の内部圧力は、例えば、０．５〜２０Ｐａ、好ましくは０．５〜１０Ｐａである。内部圧力が上記範囲内であれば、ガス熱伝導率をほぼ無視できる為、高い断熱性を確保できる。

一態様では、芯材と蓄熱材とは、それぞれが層状であり、芯材の層と蓄熱材の層とが積層されていてもよい。真空断熱材は、ガスバリア性フィルム内において、芯材の層と蓄熱材の層とからなる二層構造を有してもよい。あるいは、真空断熱材は、ガスバリア性フィルム内において、２つの芯材の層と、２つの芯材の層の間に挟まれた蓄熱材の層とからなる三層構造を有してもよい。

別の態様では、芯材が層を形成しており、蓄熱材が芯材の層の一方の面の面積の好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上を被覆していてもよい。蓄熱材による被覆割合が上記範囲内であれば、高温側からの熱を効果的に蓄熱する事ができる。蓄熱材による被覆部位には特に限定は無いが、蓄熱材が芯材の層の一方の面の縁を被覆するように配置されていると、ヒートブリッジにより漏れてくる熱を効率よく潜熱することができる。

本発明の真空断熱材は、断熱ボックスに好適に用いられる。本発明の真空断熱材は蓄熱材と一体化されているため、別途ボックス内に蓄熱材を配置する必要が無く、ボックス内のスペースを有効に利用することができる。断熱ボックスは、ボックス内部を外部よりも低温に保つためのものであってもよく、ボックス内部を外部よりも高温に保つためのものであってもよい。

断熱ボックスに用いられる真空断熱材においては、蓄熱材の層が、低温側に配置されているのが好ましい。例えば、芯材の層と蓄熱材の層とからなる二層構造を有する真空断熱材を用いる断熱ボックスにおいて、ボックス内部を外部よりも低温に保つ場合には、蓄熱材の層をボックス内部側に配置することが好ましく、ボックス内部を外部よりも高温に保つ場合には、蓄熱材の層をボックス外部側に配置することが好ましい。また、２つの芯材の層と、２つの芯材の層の間に挟まれた蓄熱材の層とからなる三層構造を有する真空断熱材を用いる断熱ボックスにおいては、ボックス内部を外部よりも低温に保つ場合には、蓄熱材の層を、真空断熱材の厚み方向の中心か又は中心よりもボックス内部側に配置することが好ましく、ボックス内部を外部よりも高温に保つ場合には、蓄熱材の層を、真空断熱材の厚み方向の中心か又は中心よりもボックス外部側に配置することが好ましい。蓄熱材の位置は、蓄熱材の層の厚み方向の中心の位置により特定することができる。例えば、蓄熱材の層の厚み方向の中心の位置が真空断熱材の厚み方向の中心に一致する場合、蓄熱材の層は真空断熱材の厚み方向の中心に配置されている。

蓄熱材の種類は、断熱ボックスにおいて蓄熱材を配置する位置の温度に応じて設定してもよい。蓄熱材を配置する位置の温度Ｔは、以下の式（Ｉ）により表すことができる。

Ｔ＝Ｔ１−｛（Ｔ１−Ｔ２）／Ｌ｝＊ｄ （Ｉ）

Ｔ：蓄熱材を配置する位置の温度
Ｔ１：高温側の温度
Ｔ２：低温側の温度
ｄ：真空断熱材の高温側の面から蓄熱材を配置する位置までの距離
Ｌ：真空断熱材の厚さ

蓄熱材としては、蓄熱材を配置する位置の温度に近い潜熱温度を有する蓄熱材を用いることが好ましい。具体的には、蓄熱材の層を、真空断熱材の厚み方向の中心か又は中心よりも低温側に配置する場合には、蓄熱材の潜熱温度Ｔ’は、低温側の温度以上かつ中心温度＋１０℃以下（Ｔ２≦Ｔ’≦（Ｔ１＋Ｔ２）／２＋１０℃）であることが好ましい。例えばディープフリーザーのような内部を−８０℃に維持するための断熱容器の場合、外気温が２０℃であれば、断熱材の中心温度は−３０℃になるため、−８０℃以上−２０℃以下で潜熱するような蓄熱材を選定することが好ましい。また、例えば内部を０℃で保冷する断熱容器の場合、外気温が３０℃であれば、断熱材の中心温度が１５℃になるため、０℃以上２５℃以下で潜熱できる蓄熱材を選定することが好ましい。潜熱温度が上記範囲内であれば、蓄熱材の潜熱効果がより効率的に発揮され、断熱ボックスの保温性能が向上する。

本発明の真空断熱材の製造方法に特に制限はない。例えば、製造方法は、ガスバリア性フィルムを袋状に形成する工程、袋状のガスバリア性フィルム内に芯材、吸着剤及び蓄熱材を配置する工程、ガスバリア性フィルムで芯材、吸着剤及び蓄熱材を減圧密封する工程を含んでもよい。本発明の真空断熱材は、蓄熱材を含まない従来の真空断熱材の製造方法において、ガスバリア性フィルム内に芯材及び吸着剤を配置する際に、蓄熱材を共に配置することにより製造することができる。すなわち、本発明の真空断熱材は、従来の真空断熱材と同様に簡易に製造でき、製造コストを抑えることができる。

本発明の真空断熱材を用いて断熱ボックスを製造する方法には、特に制限はない。例えば、６枚の真空断熱材を、テープ等を用いて箱状に固定することにより断熱ボックスを製造することができる。或いは、外箱及び内箱を有する箱体において、外箱と内箱の間に本発明の真空断熱材を入れ、ウレタン注入発泡等によって保持する事で、断熱ボックスを製造する事ができる。

本発明の真空断熱材は、従来の真空断熱材と同様の用途、特に、内部温度を保持する製品への適用が可能である。例えば、断熱ボックス、冷蔵庫、冷凍庫、ジャー炊飯器、給湯器、自動販売機等の家庭用、業務用電化製品、自動車、複写機、床暖房、住宅、保冷コンテナ、冷凍倉庫等に用いることができる。

実施例１
蓄熱材入り真空断熱材
（１）蓄熱材入り真空断熱材の製造
潜熱温度２５℃のパラフィン（潜熱量２４２Ｊ／ｇ）をメラミンカプセルに密封した。蓄熱材入りのカプセル１００ｇをポリエステル繊維の不織布に入れて熱シールし、層状にした。蓄熱材の層をガラス繊維芯材の層の上に積層又は２つの芯材の層の間に挟み、水分吸着剤（酸化カルシウム）とともにガスバリア性フィルム（ガスバリア層としてアルミ箔を含む多層ラミネートフィルム）内に減圧密封して、ガスバリア性フィルム内において二層構造又は三層構造を有する、蓄熱材入り真空断熱材（長さ３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）を製造した。

（２）熱伝導率測定装置の校正
蓄熱材を含まない１．２２ｍＷ／ｍＫ、２．１８ｍＷ／ｍＫ及び３．３０ｍＷの熱伝導率を有する真空断熱材において、英弘精機製熱伝導率チェッカー（ＨＣ−１２０）の出力値を測定した。結果を表１及び図１に示す。

（３）蓄熱材入り真空断熱材の熱伝導率測定
図１において直線で示される熱伝導率と出力値との関係に基づき、ガスバリア性フィルム内において二層構造を有する蓄熱材入り真空断熱材（５サンプル）について、ＨＣ−１２０のセンサーヘッドを真空断熱材の芯材層側の面に接触させて、熱伝導率を測定した。熱伝導率が３ｍＷ／ｍＫ以下である場合に、良好な断熱性能を有する（○）と判定した。結果を表２に示す。

同様に、ガスバリア性フィルム内において三層構造を有する蓄熱材入り真空断熱材（５サンプル）について、ＨＣ−１２０のセンサーヘッドを真空断熱材の一方の面に接触させて、熱伝導率を測定した。結果を表３に示す。

測定の結果、いずれの蓄熱材入り真空断熱材も、良好な断熱性能を有していることが確認された。従って、蓄熱材は真空断熱材内でガス化していないと考えられる。

実施例２
蓄熱材入り真空断熱材からなる断熱ボックス
（１）蓄熱材の選択
外部温度６０℃、内部温度２０℃で使用される断熱ボックスを想定し、使用する潜熱材の種類を決定した。潜熱材の層を、真空断熱材の厚み方向の中心か又は中心よりも低温側配置する場合、潜熱材の潜熱温度Ｔ’は、低温側の温度以上かつ中心温度＋１０℃以下、すなわち２０℃〜５０℃であることが好ましい。従って、２５℃の潜熱温度を有するパラフィン（蓄熱材２５）（潜熱量２４２Ｊ／ｇ）及び３２℃の潜熱温度を有するパラフィン（蓄熱材３２）（潜熱量２４７Ｊ／ｇ）を、真空断熱材内部に含める蓄熱材として選択した。パラフィンは熱を吸収する際、液体又は気体へ相変化する為、ＳｉＯ₂を主成分とする無機カプセルで密封し、ガス化しないようにした。

（２）真空断熱材の製造
（１）の蓄熱材入りカプセルをポリエステル繊維の不織布に入れて熱シールし、蓄熱材層を作製した。蓄熱材層としては、蓄熱材２５入りカプセルのみを含む層（蓄熱材２５層）、蓄熱材３２入りカプセルのみを含む層（蓄熱材３２層）及び蓄熱材２５入りカプセルと蓄熱材３２入りカプセルとを質量比１：１で含む層（ＭＩＸ層）の３種類の蓄熱材層を作製した。また、真空断熱材の材料として、芯材（ガラス繊維マット）、ガスバリア性フィルム（バリア層としてアルミ箔を含む多層ラミネートフィルム）及び吸着剤（酸化カルシウム）を用意した。
（ａ）蓄熱材を含まない真空断熱材（比較ＶＩＰ）の製造
芯材を２００℃で１時間乾燥し、表面に付着する水分を除いた。ガスバリア性フィルムについては、内側のシール層が溶融しないように８０℃で２時間乾燥した。乾燥したガスバリア性フィルムの内側に芯材及び吸着剤を挿入し、真空チャンバーを用いて最終到達圧０．５Ｐａにて減圧密封を行った。
（ｂ）ガスバリア性フィルム内において二層構造を有する真空断熱材の製造
乾燥したガスバリア性フィルムの内側に芯材及び吸着剤を挿入する際に、蓄熱材２５層、蓄熱材３２層又はＭＩＸ層を芯材の上に積層した以外は比較ＶＩＰと同様にして、ガスバリア性フィルム内において二層構造を有する真空断熱材を製造した。得られた真空断熱材における蓄熱材の含有量は、４０質量％であった。
（ｃ）ガスバリア性フィルム内において三層構造を有する真空断熱材の製造
乾燥したガスバリア性フィルムの内側に芯材及び吸着剤を挿入する際に、２つの芯材の層の間に蓄熱材２５層又は蓄熱材３２層を、蓄熱材２５層又は蓄熱材３２層の厚み方向の中心が積層体の厚み方向の中心に位置するように挟んだ以外は比較ＶＩＰと同様にして、ガスバリア性フィルム内において三層構造を有する真空断熱材を製造した。得られた真空断熱材における蓄熱材の含有量は、４０質量％であった。

（３）断熱ボックスの製造
（２）（ａ）で製造した比較ＶＩＰ６枚を、ポリプロピレンテープを用いて箱状に固定し、比較ボックスを製造した。
（２）（ｂ）で製造したガスバリア性フィルム内において二層構造を有する各真空断熱材６枚を、ポリプロピレンテープを用いて箱状に固定し、蓄熱材２５層が内部側に配置されている断熱ボックス（蓄熱材２５内側）、蓄熱材３２層が内部側に配置されている断熱ボックス（蓄熱材３２内側）及びＭＩＸ層が内部側に配置されている断熱ボックス（ＭＩＸ内側）を製造した。
（２）（ｃ）で製造したガスバリア性フィルム内において三層構造を有する各真空断熱材６枚を、ポリプロピレンテープを用いて箱状に固定し、蓄熱材２５層が真空断熱材の真ん中に配置されている断熱ボックス（蓄熱材２５真ん中）及び蓄熱材３２層が真空断熱材の真ん中に配置されている断熱ボックス（蓄熱材３２真ん中）を製造した。

（４）箱内部温度上昇テスト
下記試験条件において、（３）で製造した各断熱ボックスの内部温度上昇について測定を行った。ＧＲＡＰＨＴＥＣ社のＧＬ２４０をデータロガーとして用いた。

（ｉ）断熱ボックスを、蓋を開けた状態で２０℃に余熱した。
（ｉｉ）ボックス内部（中央）及びボックス外側壁面の２か所に熱電対を取り付けて、蓋を閉めた。
（ｉｉｉ）２０℃で１時間保温し、その後、２０℃から６０℃まで２０分かけて昇温した。昇温開始時を、測定開始時（０分）とした。
（ｉｖ）６０℃の温度を維持した。

結果を表４及び図２に示す。

比較ボックスの場合、内部温度は、外表面温度まで約１時間で到達した。蓄熱材２５内側の場合、２５℃付近で蓄熱の状態が確認された。約２時間後に温度上昇率が増加したが、比較ボックスよりも温度上昇は抑えられていた。蓄熱材３２内側の場合、３２℃付近より蓄熱の状態が確認された。４時間後の内部温度は蓄熱材２５内側と同程度であった。一方、蓄熱材２５真ん中及び蓄熱材３２真ん中については、蓄熱材３２真ん中の方が蓄熱材２５真ん中よりも６０分〜１８０分の間の温度上昇が緩やかであった。これは、内部温度２０℃／外表面温度６０℃の場合、中心温度は４０℃であり、蓄熱材３２真ん中の方が中心温度と蓄熱材の潜熱温度の差が小さいため、より効果的に潜熱できたためであると考えられる。

本発明の真空断熱材は、保冷・保温を目的としたボックスに使用する事によってボックスの保温性能が向上するため、内部温度を維持する為に必要な電力・保冷剤・保温剤等の削減が可能となる。また、本発明の真空断熱材は、ボックス内に保存する対象物の品質を一定に保つ為の手段として有用である。

Claims (17)

1. 芯材、吸着剤、蓄熱材及びガスバリア性フィルムを含む真空断熱材であって、
   前記蓄熱材が、無機カプセル、メラミンカプセル及び金属カプセルからなる群から選択されるカプセル、フィルム又はバインダーによって密封されており、
   前記芯材、前記吸着剤及び前記密封された蓄熱材が、前記ガスバリア性フィルム内に減圧密封されている、
   ことを特徴とする、真空断熱材。
2. 前記蓄熱材が、カプセルによって密封されており、前記カプセルが、無機カプセル又はメラミンカプセルからなる、請求項１に記載の真空断熱材。
3. 前記蓄熱材が、フィルムによって密封されており、前記フィルムが、金属箔層を含むフィルム又は金属蒸着層を含むフィルムからなる、請求項１に記載の真空断熱材。
4. 前記蓄熱材が、バインダーによって密封されており、前記バインダーが、樹脂又は無機化合物からなる、請求項１に記載の真空断熱材。
5. 前記ガスバリア性フィルム内において、前記芯材と前記蓄熱材とがそれぞれ層状であり、前記芯材の層と前記蓄熱材の層とが積層されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空断熱材。
6. 前記ガスバリア性フィルム内において、前記芯材の層と、前記蓄熱材の層とからなる二層構造を有する、請求項５に記載の真空断熱材。
7. 前記ガスバリア性フィルム内において、２つの前記芯材の層と、前記２つの芯材の層の間に挟まれた前記蓄熱材の層とからなる三層構造を有する、請求項５に記載の真空断熱材。
8. 前記芯材が層を形成しており、前記蓄熱材が前記芯材の層の一方の面の面積の７０％以上を被覆している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空断熱材。
9. 真空断熱材の総質量に対して、８０質量％未満の前記蓄熱材を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の真空断熱材。
10. 前記蓄熱材の潜熱温度が、−６０〜１００℃である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の真空断熱材。
11. 前記蓄熱材の潜熱量が、６０〜３５０Ｊ／ｇである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の真空断熱材。
12. 前記蓄熱材が、塩化カルシウム水和物、硫酸ナトリウム水和物、チオ硫酸ナトリウム水和物、酢酸ナトリウム水和物、酸化バナジウム、パラフィン、エリスリトール及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の真空断熱材。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の真空断熱材を含む、断熱ボックス。
14. ボックス内部を外部よりも低温に保つための、請求項６に記載の真空断熱材を含む断熱ボックスであって、前記蓄熱材の層が、ボックス内部側に配置されている、前記断熱ボックス。
15. ボックス内部を外部よりも低温に保つための、請求項７に記載の真空断熱材を含む断熱ボックスであって、前記蓄熱材の層が、前記真空断熱材の厚み方向の中心に配置されているか、又は中心よりもボックス内部側に配置されている、前記断熱ボックス。
16. ボックス内部を外部よりも高温に保つための、請求項６に記載の真空断熱材を含む断熱ボックスであって、前記蓄熱材の層が、ボックス外部側に配置されている、前記断熱ボックス。
17. ボックス内部を外部よりも高温に保つための、請求項７に記載の真空断熱材を含む断熱ボックスであって、前記蓄熱材の層が、前記真空断熱材の厚み方向の中心に配置されているか、又は中心よりもボックス外部側に配置されている、前記断熱ボックス。

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