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発明の名称 真空断熱体、冷蔵庫、断熱パネル、及び真空断熱体の製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−217413
公開日 平成10年(1998)8月18日
出願番号 特願平9−20205
出願日 平成9年(1997)2月3日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】滝本 智之 (外1名)
発明者 宮地 法幸 / 谷本 康明 / 天良 智尚
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 外被材中に粉末材料からなる芯材を充填し減圧密封した真空断熱体において、前記粉末材料が少なくとも硬質ウレタンフォーム粉末を有しており、かつ、前記硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水することによって凝集体を形成していることを特徴とする真空断熱体。
【請求項2】 加熱脱水に使用する加熱温度が120℃以上で250℃以下である請求項1記載の真空断熱体。
【請求項3】 外被材中に粉末材料からなる芯材を充填し減圧密封した真空断熱体において、前記粉末材料が少なくとも硬質ウレタンフォーム粉末を有しており、かつ、前記硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水するとともに、加圧成型することによって成型体を形成していることを特徴とする真空断熱体。
【請求項4】 加圧成型に使用する圧力が20kg/cm2 以上で100kg/cm2 以下である請求項3記載の真空断熱体。
【請求項5】 外被材中に粉末材料からなる芯材を充填し減圧密封した真空断熱体において、前記粉末材料が少なくとも硬質ウレタンフォーム粉末と無機粉末を有しており、かつ、前記硬質ウレタンフォーム粉末が前記無機粉末によって表面改質されていることを特徴とする請求項1または請求項3記載の真空断熱体。
【請求項6】 発泡合成樹脂と内箱と外箱と真空断熱体とによって構成された断熱箱体を用いた冷蔵庫において、前記真空断熱体が請求項1または請求項3記載の真空断熱体であることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項7】 発泡合成樹脂と面材と真空断熱体を備え、前記真空断熱体が複数個あり、かつ、それぞれの真空断熱体が発泡合成樹脂によって覆われている断熱パネルにおいて、前記真空断熱体が請求項1または請求項3記載の真空断熱体であることを特徴とする断熱パネル。
【請求項8】 硬質ウレタンフォーム粉末を有する芯材を通気性の中袋に充填し、加熱脱水した後、非通気性の外被材に挿入し、内部を減圧密封した真空断熱体の製造方法。
【請求項9】 加熱脱水に使用する加熱温度が120℃以上で250℃以下である請求項8記載の真空断熱体の製造方法。
【請求項10】 硬質ウレタンフォーム粉末を有する芯材を加熱脱水するとともに加圧成型した後、非通気性の外被材に挿入し、内部を減圧密封した真空断熱体の製造方法。
【請求項11】 加圧成型に使用する圧力が20kg/cm2 以上で100kg/cm2 以下である請求項10記載の真空断熱体の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫または建築物の断熱材として使用可能な真空断熱体及び断熱パネルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、家電製品に対する将来のエネルギー規制などに対し、冷蔵庫の省エネ化は避けられない問題であり断熱性向上が達成すべき大きな課題である。
【0003】また、建築物についても、近年の住宅に対する高気密・高断熱化の高まりから、現在断熱材として主流を占めているグラスウールから、より断熱性能の優れた硬質ウレタンフォームが使われ出している。
【0004】以上の様に、冷蔵庫および建築物の切迫した要求として、省エネルギー化があり、そのため断熱性能の向上が課題となっている。
【0005】この様な課題を解決する一手段として真空断熱体がある。例えば、無機粉末を用いた真空断熱体が特開昭57−173689号公報に記載されている。その内容は、フィルム状プラスチック容器に単粒子径が1μm以下の粉末を充填し内部を減圧後密閉することにより真空断熱体を得るというものである。
【0006】効果としては工業化が容易な0.1〜1mmHgの真空度で製造することができ、シリカ粒子が微粉末であるため、断熱性能の圧力依存性が低いことを示している。
【0007】このような真空断熱体は、一般に硬質ウレタンフォームの3倍以上の断熱性能を有する。
【0008】また、特開昭57−133870号公報で述べられている連続気泡構造の硬質ウレタンフォームを用いた真空断熱体は、粉末真空断熱体に比べて軽量であり、かつ、真空包装工程での取り扱いが良好であるとしている。
【0009】また、WO9614207公報がある。その内容は、硬質プラスチック発泡体を粉砕し、接着剤を用いて加圧成型した芯材を用いており、粉末の作業性を改善したものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公知の技術では次のような問題がある。
【0011】特開昭57−173689号公報に記載されている真空断熱体では、微粉末であるため、比表面積に対する自重が軽く飛散し易い。そのため、作業性が悪化する問題があった。また、球状の粒子形状であるため、高密度化が避けられず、真空断熱体自体の重量が重くなる。
【0012】冷蔵庫においては、廃棄処理時に箱体をクラッシュするため、真空断熱体が破袋し粉塵飛散を引き起こし、処理作業の効率が悪化する。
【0013】建築物では、現場施工による断熱パネル切断時に、粉末が飛散することによって、粉塵の処理や切断間のテープ貼りなどが必要となり、施工期間の長期化といった問題がある。
【0014】また、特開昭57−133870号公報で述べられている真空断熱体では、連続気泡構造の硬質ウレタンフォーム製造時の歩留まりが悪く、コストが掛かり過ぎる問題があった。
【0015】さらに、WO9614207公報では、接着剤を粉末上に均一分散するのが困難であり、また、接着剤の未反応物や溶存ガスを除去するのに大がかりな設備導入を必要とする。また、粉末間に接着剤が結合するため、固体熱伝導を悪化し、真空断熱体の本来の性能が得られない。
【0016】本発明は上記課題を鑑み、硬質ウレタンフォーム粉末を凝集体化することによって、安価で軽量な粉末飛散のない真空断熱体を得ようとするものであり、また、冷蔵庫廃棄処理の効率化や、住宅の高断熱化や施工性の改善を図ろうとするものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため本発明の真空断熱体は、粉末材料が少なくとも硬質ウレタンフォーム粉末を有しており、かつ、硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水することによって凝集体を形成している。
【0018】したがって、粉末の飛散がなくなり、製造時の作業環境の悪化がなく、作業性も向上する。また、針状構造の硬質ウレタンフォーム粉末が立体障害を有するため、低密度を維持することができる。
【0019】また、硬質ウレタンフォーム粉末が、工業的に大量に生産されている独立気泡の硬質ウレタンフォームや、冷蔵庫、建材等の廃棄によって不要となった硬質ウレタンフォームからでも容易に製造が可能であるので、安価に入手することができる。
【0020】また、本発明の真空断熱体は、加熱脱水時の温度が120℃以上であるため、粉末表面の吸着水が脱離するときのエネルギーによって、強固な凝集体を形成する。また、脱水されているため、水分の拡散による真空断熱体の経時的悪化がない。また、250℃以下であるため、粉末の機械物性を維持することができ、安定的に優れた断熱性能を得ることができる。
【0021】また、本発明の真空断熱体は、粉末材料を加熱脱水するとともに加圧成型することによって成型体を形成している。
【0022】したがって、粉末の製造過程において形状が一定に保たれ、作業効率が飛躍的に向上する。また、真空包装前後の形状変化が僅かであるため、外被材に皺が発生せず、製品の外観品位を確保することができる。
【0023】さらに、成型体でない粉末を用いた場合に一般的に使用される通気性の袋を必要としないため、材料コストを低減することができる。
【0024】また、本発明の真空断熱体は、加圧成型時のプレス圧が20kg/cm2 以上であるため、安定的に成型体を得ることができる。また、100kg/cm2 以下であるため、大きな密度増加が無く、軽量に保つことができ、断熱性能も悪化しない。
【0025】また、本発明の真空断熱体は、硬質ウレタンフォーム粉末表面が無機粉末によって改質されているため、硬質ウレタンフォーム粉末のみを使用した場合より、燃焼性を低減することができ、建築物などの断熱材料として使用した場合においても、火災などに対する安全性を付与することができる。
【0026】また、本発明の冷蔵庫は、硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水して凝集体を形成、もしくは硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水するとともに、加圧成型した成型体を形成している真空断熱体を有している。
【0027】したがって、発泡合成樹脂とともに冷蔵庫の断熱壁に使用すれば、真空断熱体の断熱性能が優れているため、コンプレッサーの運転率を低減することができ、電力消費量を低減することができる。
【0028】また、廃棄処理時に粉塵飛散がなく、粉塵公害をもたらすことがない。また、真空断熱体内に有する粉末は、可逆的に粉体から凝集体または成型体、凝集体または成型体から粉体と状態を変えることができるため、容易にリサイクルすることができる。
【0029】また、本発明の断熱パネルは、硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水して凝集体を形成、もしくは硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水するとともに、加圧成型した成型体を形成している真空断熱体が発泡合成樹脂によって覆われている。
【0030】したがって、真空断熱体の断熱性能が非常に優れているため、硬質ウレタンフォームなどの発泡合成樹脂と併用した場合、断熱パネル全体の断熱性能が硬質ウレタンフォームなどを単独で使用した場合よりも優れたものとなる。
【0031】また、真空断熱体が発泡合成樹脂で覆われているため、真空断熱体に直接衝撃が加わることが無く、破袋などによって真空断熱体の断熱性能が著しく悪化するといった問題がない。
【0032】さらに、現場施工によって断熱パネルを切断する場合なども、複数個の真空断熱体を有するため、破袋する真空断熱体は一部にすぎず断熱性能を大きく悪化することがない。特に、真空断熱体には凝集体または成型体が充填されているため、切断面から粉末が飛び散ることが無く、施工現場での作業性を損なうことが無い。
【0033】また、本発明による真空断熱体の製造方法は、硬質ウレタンフォーム粉末を有する芯材を通気性の中袋に充填し、加熱脱水した後、非通気性の外被材に挿入し、内部を減圧密封している。
【0034】したがって、粉末の飛散がなくなり、製造時の作業環境の悪化がなく、作業性も向上できる。また、針状構造の硬質ウレタンフォーム粉末が立体障害を有するため、低密度を維持することが可能な真空断熱体を得ることができる。
【0035】また、本発明による真空断熱体の製造方法は、加熱脱水に使用する加熱温度が120℃以上250℃以下である。加熱脱水時の温度が120℃以上であるため、粉末表面の吸着水が脱離するときのエネルギーによって、強固な凝集体を形成する。また、脱水されているため、水分の拡散による真空断熱体の経時的悪化がない。また、250℃以下であるため、粉末の機械物性を維持することができ、安定的に優れた断熱性能を有する真空断熱体を得ることができる。
【0036】また、本発明による真空断熱体の製造方法は、硬質ウレタンフォーム粉末を有する芯材を加熱脱水するとともに加圧成型した後、非通気性の外被材に挿入し、内部を減圧密封している。
【0037】したがって、粉末の製造過程において形状が一定に保たれ、作業効率が飛躍的に向上する。また、真空包装前後の形状変化が僅かであるため、外被材に皺が発生せず、製品の外観品位を確保することが可能な真空断熱体を得ることができる。
【0038】また、本発明による真空断熱体の製造方法は、加圧成型に使用する圧力が20kg/cm2 以上で100kg/cm2 以下である。加圧成型時のプレス圧が20kg/cm2 以上であるため、安定的に成型体を得ることができる。また、100kg/cm2 以下であるため、大きな密度増加が無く、軽量に保つことができ、断熱性能も悪化しない真空断熱体を得ることができる。
【0039】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明は、粉末材料が少なくとも硬質ウレタンフォーム粉末を有しており、かつ、硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水することによって凝集体を形成している真空断熱体である。
【0040】以上のような真空断熱体では、粉末の飛散がなくなり、製造時の作業環境の悪化がなく、作業性も向上する。また、針状構造の硬質ウレタンフォーム粉末が立体障害を有するため、低密度を維持することがてきる。
【0041】また、本発明の請求項2に記載の発明は、加熱脱水時の温度が120℃以上であるため、粉末表面の吸着水が脱離するときのエネルギーによって、強固な凝集体を形成する。また、脱水されているため、水分の拡散による真空断熱体の経時的悪化がない。また、250℃以下であるため、粉末の機械物性を維持することができ、安定的に優れた断熱性能を得ることができる。
【0042】また、本発明の請求項3に記載の発明は、加熱脱水するとともに、加圧成型することによって成型体を形成している。
【0043】上記の真空断熱体では、粉末の製造過程において形状が一定に保たれ、作業効率が飛躍的に向上する。また、真空包装前後の形状変化が僅かであるため、外被材に皺が発生せず、製品の外観品位を確保することができる。
【0044】さらに、凝集性を有しない粉末を用いた場合に一般的に使用される通気性の袋を必要としないため、材料コストを低減することができる。
【0045】また、本発明の請求項4に記載の発明は、加圧成型時のプレス圧が20kg/cm2 以上であるため、安定的に成型体を得ることができる。また、100kg/cm2 以下であるため、大きな密度増加が無く、軽量に保つことができ、断熱性能も悪化しない。
【0046】また、本発明の請求項5に記載の発明は、硬質ウレタンフォーム粉末表面が無機粉末によって改質されているため、硬質ウレタンフォーム粉末のみを使用した場合より、燃焼性を低減することができ、建築物などの断熱材料として使用した場合においても、火災などに対する安全性を付与することができる。
【0047】また、本発明の請求項6に記載の発明は、硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水して凝集体を形成、もしくは硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水するとともに、加圧成型した成型体を形成している真空断熱体を有している。
【0048】したがって、発泡合成樹脂とともに冷蔵庫の断熱壁に使用すれば、真空断熱体の断熱性能が優れているため、コンプレッサーの運転率を低減することができ、電力消費量を低減することができる。
【0049】また、廃棄処理時に粉塵飛散がなく、粉塵公害をもたらすことがない。また、真空断熱体内に有する粉末は、可逆的に粉体から凝集体または成型体、凝集体または成型体から粉体と状態を変えることができるため、容易にリサイクルすることができる。
【0050】また、本発明の請求項7に記載の発明は、硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水して凝集体を形成、もしくは硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水するとともに、加圧成型した成型体を形成している真空断熱体が発泡合成樹脂によって覆われている。
【0051】したがって、真空断熱体の断熱性能が非常に優れているため、硬質ウレタンフォームなどの発泡合成樹脂と併用した場合、断熱パネル全体の断熱性能が硬質ウレタンフォームなどを単独で使用した場合よりも優れたものとなる。
【0052】また、真空断熱体が発泡合成樹脂で覆われているため、真空断熱体に直接衝撃が加わることが無く、破袋などによって真空断熱体の断熱性能が著しく悪化するといった問題がない。
【0053】さらに、現場施工によって断熱パネルを切断する場合なども、複数個の真空断熱体を有するため、破袋する真空断熱体は一部にすぎず断熱性能を大きく悪化することがない。特に、真空断熱体には凝集体または成型体が充填されているため、切断面から粉末が飛び散ることが無く、施工現場での作業性を損なうことが無い。
【0054】また、本発明の請求項8に記載の発明は、硬質ウレタンフォーム粉末を有する芯材を通気性の中袋に充填し、加熱脱水した後、非通気性の外被材に挿入し、内部を減圧密封している。
【0055】したがって、粉末の飛散がなくなり、製造時の作業環境の悪化がなく、作業性も向上できる。また、針状構造の硬質ウレタンフォーム粉末が立体障害を有するため、低密度を維持することが可能な真空断熱体を得ることができる。
【0056】また、本発明の請求項9に記載の発明は、加熱脱水に使用する加熱温度が120℃以上で250℃以下である。加熱脱水時の温度が120℃以上であるため、粉末表面の吸着水が脱離するときのエネルギーによって、強固な凝集体を形成する。また、脱水されているため、水分の拡散による真空断熱体の経時的悪化がない。また、250℃以下であるため、粉末の機械物性を維持することができ、安定的に優れた断熱性能を有する真空断熱体を得ることができる。
【0057】また、本発明の請求項10に記載の発明は、硬質ウレタンフォーム粉末を有する芯材を加熱脱水するとともに加圧成型した後、非通気性の外被材に挿入し、内部を減圧密封している。
【0058】したがって、粉末の製造過程において形状が一定に保たれ、作業効率が飛躍的に向上する。また、真空包装前後の形状変化が僅かであるため、外被材に皺が発生せず、製品の外観品位を確保することが可能な真空断熱体を得ることができる。
【0059】また、本発明の請求項11に記載の発明は、加圧成型に使用する圧力が20kg/cm2 以上で100kg/cm2 以下である。加圧成型時のプレス圧が20kg/cm2 以上であるため、安定的に成型体を得ることができる。また、100kg/cm2 以下であるため、大きな密度増加が無く、軽量に保つことができ、断熱性能も悪化しない真空断熱体を得ることができる。
【0060】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0061】(実施例1)図1は本発明の一実施例における真空断熱体の断面図であり、1は真空断熱体、2は粉末材料からなる芯材、3は金属箔または金属蒸着層を有するプラスチックラミネートフィルムからなる外被材である。
【0062】芯材2は、硬質ウレタンフォーム粉末であり、加熱脱水により凝集体を形成している。硬質ウレタンフォーム粉末は、ポリイソシアネートとポリオールに添加剤を充填して発泡したものであり、現在工業的に広範囲で使用されている硬質ウレタンフォームを粉砕したものである。添加剤とは、発泡剤、整泡剤等の発泡の調整や強度を確保するためのものである。また、粉末の粉径は、発泡体の気泡径を下回るものであれば、凝集体を形成するのに問題ないが、断熱性を考慮すると粉末同士が形成する細孔径が150μm以下となるものが望ましい。
【0063】硬質ウレタンフォーム粉末は、100μm〜300μmの気泡径を有する発泡体を粉砕しているため、気泡骨格と気泡膜の一部を有する複雑な針状構造となる。したがって、隣り合う粉末同士が立体障害を持つため、真空断熱体を低密度に保つことができる。
【0064】また、硬質ウレタンフォーム粉末は、粉末であるため比表面積が大きく、表面吸着水を有している。我々は、加熱乾燥によって乾燥が達成されると同時に、粉末の接触面が接合して凝集体を形成することを見いだした。この形成機構は明確ではないが、現時点で吸着水が脱離除去される時のエネルギー交換によって、硬質ウレタンフォーム粉末の表面でファンデルワールス力が働き、凝集体を形成するものと考えている。また、加熱脱水する前に、少量の水を添加しておけば、さらに強固な凝集体を形成することが判った。
【0065】次に、種々の加熱条件下で、凝集の効果を確認した。加熱時間は、生産効率も考慮に入れて、30分で行ったが、それ以上の時間であれば問題ない。その結果、120℃以下では凝集体を形成しにくく、また、120℃以上では残存水分が真空断熱体の断熱性能に影響を及ぼさないことも確認した。また、250℃以上では、粉末が変色し、真空断熱体の断熱性能も悪化するものが多く現れた。
【0066】以上のように、凝集体を形成している芯材を用いた真空断熱体は、粉末の飛散がなくなり、製造時の作業環境の悪化がなく、作業性も向上する。また、硬質ウレタンフォーム粉末が立体障害を有するため、低密度に維持することができる。
【0067】また、硬質ウレタンフォーム粉末が、工業的に大量に生産されている独立気泡の硬質ウレタンフォームや、冷蔵庫、建材等の廃棄によって不要となった硬質ウレタンフォームからでも容易に製造が可能であるので、安価に入手することができる。
【0068】また、芯材2は、硬質ウレタンフォーム粉末の凝集特性を利用して、成型体を製造することも可能であることが判った。
【0069】まず、硬質ウレタンフォーム粉末を、所望の形状に作製した成型冶具内に充填し、20kg/cm2 以上のプレス圧でプレスする。このとき、プレス冶具の温度を硬質ウレタンフォーム粉末が凝集体を形成する120℃〜250℃に加熱しておく。この状態で30分以上放置すると、成型体が形成された。また、硬質ウレタンフォーム粉末に水を添加しておけば、さらに成型性は良くなった。
【0070】尚、加圧成型し脱型した後、加熱脱水しても同様の効果が得られた。以上によって形成された成型体は、真空断熱体製造時の排気や作業等では崩壊しない程度に、形状を保持することが可能である。20kg/cm2 より小さいプレス圧で成型した成型体は、製造時の充填工程で崩壊してしまった。さらに、プレス圧を100kg/cm2 より大きな圧力にすると、密度が大きくなることにより、固体の接触面積が大きくなり、固体熱伝導の増加に起因して、断熱性能が悪化した。
【0071】本発明による真空断熱体では、プレス圧を20kg/cm2 以上にしているので、粉末の製造過程において形状が一定に保たれ、作業効率が飛躍的に向上する。また、真空包装前後の形状変化が僅かであるため、外被材に皺が発生せず、製品の外観品位を確保することができる。
【0072】さらに、凝集性を有しない粉末を用いた場合に一般的に使用される通気性の袋を必要としないため、材料コストを低減することができる。
【0073】また、プレス圧が100kg/cm2 以下であるため、大きな密度増加が無く、軽量に保つことができ、断熱性能も悪化しない。
【0074】本発明の芯材2は、無機粉末をも有している。無機粉末は、有機粉末表面を改質し燃焼性を低減する効果があれば適用可能であるが、好ましくは親水性基を有する粉末であり、具体的には、表面に水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、アミノ基、ケトン基などを有するものが良い。親水性基を有する粉末は、有機粉末表面に分散しやすく、解離しにくいためである。
【0075】この場合、硬質ウレタンフォーム粉末表面が無機粉末によって改質されているため、硬質ウレタンフォーム粉末のみを使用した場合より、燃焼性を低減することができ、建築物などの断熱材料として使用した場合においても、火災などに対する安全性を付与することができる。
【0076】(実施例2)図2は、本発明の一実施例における冷蔵庫の断面図であり、4は冷蔵庫であり、1は真空断熱体、5は発泡合成樹脂、6はコンプレッサーである。
【0077】真空断熱体1は、冷蔵庫側面に2枚、天面に1枚、背面に1枚、合計4枚埋設している。適用枚数については特に指定はなく、箱体吸熱量を低減するのに効果がでるよう設計し枚数を決定するのが好ましい。真空断熱体1に用いた芯材は、硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水して凝集体を形成、もしくは硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水するとともに、加圧成型した成型体を形成している。したがって、冷蔵庫廃棄処理時の粉塵飛散がほとんど無く、粉塵公害をもたらすことがない。外被材としては、片面に、表面保護層がポリエチレンテレフタレート(12μm)、中間層がアルミ箔(6μm)、熱溶着層が高密度ポリエチレン(50μm)、もう片面に、表面保護層がポリエチレンテレフタレート(12μm)、中間層がアルミ蒸着ポリエチレン・ビニルアルコール共重合体(15μm)、熱溶着層が高密度ポリエチレン(50μm)をラミネートした積層フィルムを用いている。両面とも、ガスバリヤ性を有するアルミを中間層に有しているため、外被材から侵入してくるガス量を小さくし、真空断熱体1の経時的断熱性能の悪化を抑制している。また、片面はアルミの層が非常に薄い蒸着層を形成したバリヤフィルムであるため、アルミを伝わる熱が小さく外被材を伝わる熱による断熱性能の悪化をもたらすことがない。前記構成は、一例であり、表面保護層には、突き刺し強度、曲げ強度等に優れた二軸延伸ナイロン等も適用可能である。また、熱溶着層には、熱溶着性に優れたポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、低密度ポリエチレン等も適用可能である。
【0078】また、発泡合成樹脂5は、シクロペンタンを発泡剤とする硬質ウレタンフォームであり、冷蔵庫の断熱壁の中に真空断熱体1を覆うように充填され一体に発泡されている。コンプレッサー6は、冷蔵庫の分割された各部屋の温度をそれぞれ一定に保つのに必要な運転率で運転するよう制御されている。
【0079】したがって、発泡合成樹脂とともに冷蔵庫の断熱壁に使用すれば、真空断熱体の断熱性能が優れているため、コンプレッサーの運転率を低減することができ、電力消費量を低減することができる。
【0080】また、廃棄処理時に粉塵飛散がなく、粉塵公害をもたらすことがない。また、真空断熱体内に有する粉末は、可逆的に粉体から凝集体または成型体、凝集体または成型体から粉体と状態を変えることができるため、容易にリサイクルすることができる。
【0081】(実施例3)図3は、本発明の一実施例における断熱パネルの断面図であり、7は断熱パネルであり、1は真空断熱体、4は硬質ウレタンフォームからなる発泡合成樹脂、8は石膏ボードからなる面材である。
【0082】真空断熱体1は、凝集体または成型体を形成した硬質ウレタンフォーム粉末からなる芯材を有している。
【0083】以上のような構成からなる断熱パネル7は、発泡合成樹脂5と真空断熱体1を併用しているため、従来の硬質ウレタンフォームからなる断熱パネルに比べ優れた断熱性能を有する。
【0084】その結果、断熱パネルの壁厚を低減でき、施工性が著しく改善できる。また、真空断熱体1が発泡合成樹脂5によって覆われているため、外的衝撃が真空断熱体1に直接加わることがない。この結果、施工時などの衝撃において真空断熱体が破袋し、断熱パネルの性能を悪化することが原因で、結露が生じるといった問題が解決される。さらに、真空断熱体には凝集体または成型体が充填されているため、切断面から粉末が飛び散ることが無く、施工現場での作業性を損なうことが無い。
【0085】(実施例4)図3は、本発明の一実施例における真空断熱体の減圧密封前の断面図である。図において、9は真空包装機で、10は真空チャンバー11内に設けたヒートシール機で、外被材3の開口部端面12をはさんで熱溶着するものである。13はヒートシール機10の溶着板であり、14は真空包装機9の真空ポンプである。
【0086】図1の構成において、まず三辺に隣接する端面を熱溶着により袋状にした外被材3に、加熱脱水し凝集体を形成した硬質ウレタンフォーム粉末を有する芯材2を挿入し、真空包装機9のチャンバー11内に入れ、かつ、外被材2の開口部端面12をヒートシール機10の上下の溶着板13間に設置する。次に、真空チャンバー11内が10-2torrに減圧された状態で5分間維持した後、ヒートシール機10が作動し、外被材2の開口部端面12は密封される。
【0087】凝集体を形成させるため、まず、硬質ウレタンフォーム粉末をポリプロピレンとポリエチレンテレフタレートの繊維によって構成される通気性の不織袋に充填し、端面を熱溶着し板状にする。このとき、補助的に水を添加しておくとさらに良い。次に、板状の不織袋の厚みが均一になるよう、手ならしによって表面を均す。このとき、鋼板等の道具を使えばなお効果的に表面を均すことができる。この状態で、高温炉内で150℃の熱を30分間加え、硬質ウレタンフォーム粉末の表面に付着あるいは結合した水分を脱離させる。尚、加熱温度は、120℃〜250℃が好ましい。
【0088】上記によって、得られた板状の不織袋は平板を形成する。このとき、充填した硬質ウレタンフォームは、凝集体を形成している。これは、粉末表面の吸着水が脱離するときのエネルギーによるものと考える。
【0089】尚、板状の不織布の厚みを均一にする時、加圧すれば凝集体はさらに強固なものとなる。
【0090】したがって、粉末が凝集した状態で外被材に挿入されるので、粉末の飛散がなくなり、製造時の作業環境の悪化がなく、作業性も向上する。また、針状構造の硬質ウレタンフォーム粉末が立体障害を有するため低密度に維持することができる。
【0091】また、加熱脱水時の温度が120℃以上であるため、粉末表面の吸着水が脱離するときのエネルギーによって、強固な凝集体を形成する。また、脱水されているため、水分の拡散による真空断熱体の経時的悪化がない。また、250℃以下であるため、粉末の機械物性を維持することができ、安定的に優れた断熱性能を得ることができる。
【0092】また、凝集体を形成させる工程を以下のようにすると成型体が得られた。まず、硬質ウレタンフォーム粉末を有する芯材を、平板型に設計した成型冶具内に充填する。このとき、硬質ウレタンフォーム粉末に水を添加し混練しておくと、一層の効果がある。次に、成型冶具を油圧式プレス機によって50kg/cm2 のプレス圧で加圧成型する。その後、高温炉内で熱を加え、硬質ウレタンフォーム粉末の表面に付着あるいは結合した水分を脱離させる。加熱温度は、120℃〜250℃にする。
【0093】尚、プレス圧は20kg/cm2 以上で成型体が得られ、100kg/cm2以上では断熱性能を悪化することが判った。
【0094】したがって、粉末の製造過程において形状が一定に保たれ、作業効率が飛躍的に向上する。また、真空包装前後の形状変化が僅かであるため、外被材に皺が発生せず、製品の外観品位を確保することができる。
【0095】さらに、凝集性を有しない粉末を用いた場合に一般的に使用される通気性の袋を必要としないため、材料コストを低減することができる。
【0096】また、加圧成型時のプレス圧が20kg/cm2 以上であるため、安定的に成型体を得ることができる。また、100kg/cm2 以下であるため、大きな密度増加が無く、軽量に保つことができ、断熱性能も悪化しない。
【0097】
【発明の効果】以上のように、本発明の真空断熱体は、粉末材料が少なくとも硬質ウレタンフォーム粉末を有しており、かつ、硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水することによって凝集体を形成している。
【0098】したがって、粉末の飛散がなくなり、製造時の作業環境の悪化がなく、作業性も向上する。また、針状構造の硬質ウレタンフォーム粉末が立体障害を有するため、低密度を維持することができる。
【0099】また、硬質ウレタンフォーム粉末が、工業的に大量に生産されている独立気泡の硬質ウレタンフォームや、冷蔵庫、建材等の廃棄によって不要となった硬質ウレタンフォームからでも容易に製造が可能であるので、安価に入手することができる。
【0100】また、本発明の真空断熱体は、加熱脱水時の温度が120℃以上であるため、粉末表面の吸着水が脱離するときのエネルギーによって、強固な凝集体を形成する。また、脱水されているため、水分の拡散による真空断熱体の経時的悪化がない。また、250℃以下であるため、粉末の機械物性を維持することができ、安定的に優れた断熱性能を得ることができる。
【0101】また、本発明の真空断熱体は、粉末材料を加熱脱水するとともに加圧成型することによって成型体を形成している。
【0102】したがって、粉末の製造過程において形状が一定に保たれ、作業効率が飛躍的に向上する。また、真空包装前後の形状変化が僅かであるため、外被材に皺が発生せず、製品の外観品位を確保することができる。
【0103】さらに、成型体でない粉末を用いた場合に一般的に使用される通気性の袋を必要としないため、材料コストを低減することができる。
【0104】また、本発明の真空断熱体は、加圧成型時のプレス圧が20kg/cm2 以上であるため、安定的に成型体を得ることができる。また、100kg/cm2 以下であるため、大きな密度増加が無く、軽量に保つことができ、断熱性能も悪化しない。
【0105】また、本発明の真空断熱体は、硬質ウレタンフォーム粉末表面が無機粉末によって改質されているため、硬質ウレタンフォーム粉末のみを使用した場合より、燃焼性を低減することができ、建築物などの断熱材料として使用した場合においても、火災などに対する安全性を付与することができる。
【0106】また、本発明の冷蔵庫は、硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水して凝集体を形成、もしくは硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水するとともに、加圧成型した成型体を形成している真空断熱体を有している。
【0107】したがって、発泡合成樹脂とともに冷蔵庫の断熱壁に使用すれば、真空断熱体の断熱性能が優れているため、コンプレッサーの運転率を低減することができ、電力消費量を低減することができる。
【0108】また、廃棄処理時に粉塵飛散がなく、粉塵公害をもたらすことがない。また、真空断熱体内に有する粉末は、可逆的に粉体から凝集体または成型体、凝集体または成型体から粉体と状態を変えることができるため、容易にリサイクルすることができる。
【0109】また、本発明の断熱パネルは、硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水して凝集体を形成、もしくは硬質ウレタンフォーム粉末を加熱脱水するとともに、加圧成型した成型体を形成している真空断熱体が発泡合成樹脂によって覆われている。
【0110】したがって、真空断熱体の断熱性能が非常に優れているため、硬質ウレタンフォームなどの発泡合成樹脂と併用した場合、断熱パネル全体の断熱性能が硬質ウレタンフォームなどを単独で使用した場合よりも優れたものとなる。
【0111】また、真空断熱体が発泡合成樹脂で覆われているため、真空断熱体に直接衝撃が加わることが無く、破袋などによって真空断熱体の断熱性能が著しく悪化するといった問題がない。
【0112】さらに、現場施工によって断熱パネルを切断する場合なども、複数個の真空断熱体を有するため、破袋する真空断熱体は一部にすぎず断熱性能を大きく悪化することがない。特に、真空断熱体には凝集体または成型体が充填されているため、切断面から粉末が飛び散ることが無く、施工現場での作業性を損なうことが無い。
【0113】また、本発明による真空断熱体の製造方法は、硬質ウレタンフォーム粉末を有する芯材を通気性の中袋に充填し、加熱脱水した後、非通気性の外被材に挿入し、内部を減圧密封している。
【0114】したがって、粉末の飛散がなくなり、製造時の作業環境の悪化がなく、作業性も向上できる。また、針状構造の硬質ウレタンフォーム粉末が立体障害を有するため、低密度を維持することが可能な真空断熱体を得ることができる。
【0115】また、本発明による真空断熱体の製造方法は、加熱脱水に使用する加熱温度が120℃以上250℃以下である。加熱脱水時の温度が120℃以上であるため、粉末表面の吸着水が脱離するときのエネルギーによって、強固な凝集体を形成する。また、脱水されているため、水分の拡散による真空断熱体の経時的悪化がない。また、250℃以下であるため、粉末の機械物性を維持することができ、安定的に優れた断熱性能を有する真空断熱体を得ることができる。
【0116】また、本発明による真空断熱体の製造方法は、硬質ウレタンフォーム粉末を有する芯材を加熱脱水するとともに加圧成型した後、非通気性の外被材に挿入し、内部を減圧密封している。
【0117】したがって、粉末の製造過程において形状が一定に保たれ、作業効率が飛躍的に向上する。また、真空包装前後の形状変化が僅かであるため、外被材に皺が発生せず、製品の外観品位を確保することが可能な真空断熱体を得ることができる。
【0118】また、本発明による真空断熱体の製造方法は、加圧成型に使用する圧力が20kg/cm2 以上で100kg/cm2 以下である。加圧成型時のプレス圧が20kg/cm2 以上であるため、安定的に成型体を得ることができる。また、100kg/cm2 以下であるため、大きな密度増加が無く、軽量に保つことができ、断熱性能も悪化しない真空断熱体を得ることができる。




 

 


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