JPH10300331A - 真空断熱パネル及びその製造方法並びにそれを用いた冷蔵庫 - Google Patents
真空断熱パネル及びその製造方法並びにそれを用いた冷蔵庫Info
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Abstract
的にも優れた真空断熱パネルを得ること。 【解決手段】 包装材12によって内部を真空に保持さ
れ芯材13,13aによって形状を保持されてなる真空
断熱パネルにおいて、芯材を、硬質ポリウレタンフォー
ムの粉砕品6と板状充填材5とを含む混合物から成る多
孔体、あるいは硬質ポリウレタンフォームの粉砕品6と
熱可塑性樹脂の粉砕品5aとを含む混合物から成る多孔
体で構成する。
Description
冷車などの断熱を要する壁面の金属製薄板および樹脂成
形品で構成された間隙に断熱材として用いる真空断熱パ
ネル及びその製造方法並びにこの真空断熱パネルを用い
た冷蔵庫に関するものである。
層破壊速度を抑制するためのクロロフルオロカーボン
類、さらにはそれの1/10以下にまで抑制できるハイ
ドロクロロフルオロカーボン類まで対象となった使用規
制が実施されている。したがって、将来は、発泡剤を用
いないで断熱性を向上させることや、用いた材料を回収
して再利用できる断熱システムが社会的に要求されてい
る。
は、鉄板などの金属製薄板成形品の外郭と樹脂シート形
成品の内装部品で構成された間隙に、硬質ポリウレタン
フォームが注入発泡されて充填されている。
剤には優れた断熱性が得られるハイドロクロロフルオロ
カーボン類である1,1−ジクロロ−1−フルオロエタ
ンが用いられてきたが、近年、オゾン層破壊の原因とな
る塩素を分子中に含まないハイドロフルオロカーボン類
やハイドロカーボン類を用いることが提案されている。
例えば、特開平2−235982号公報では1,1,
1,3,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−245
faと称す)や1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオ
ロブタン(HFC−356mffと称す)などのハイド
ロフルオロカーボン類を、特開平3−152160号公
報ではシクロペンタンなどのハイドロカーボン類を、各
々、発泡剤に適用した硬質ポリウレタンフォームの製造
方法が開示されている。しかし、これら硬質ポリウレタ
ンフォームを冷蔵庫などへ適用した場合の断熱性は、1
7〜20mw/mKである。
層破壊の原因物質を用いないこと、リサイクルなどによ
る資源の有効活用ができること、さらに消費電力の低減
が求められている。しかし、上述したオゾン層を破壊し
ない現有発泡剤を用いた硬質ポリウレタンフォームで
は、その断熱性に限界にあることから、従来の硬質ポリ
ウレタンフォームの2倍以上の断熱性能が得られる真空
断熱パネルを応用する技術が新たに提案されている。
れば、真空断熱パネル(VIP)の断熱性能は、HCF
C141b発泡の硬質ウレタンフォーム(PUF/−1
41b)、シクロペンタン発泡の硬質ポリウレタンフォ
ーム(PUF/C−Pentane)及びハイドロフル
オロカーボン類発泡の硬質ポリウレタンフォーム(PU
F/HFC)を使用したものと比較して、2倍以上であ
ることがわかる。例えば、特開昭60−243471で
は硬質ポリウレタンフォーム(PUF)粉砕品を合成樹
脂袋に投入してボード状に真空パックしたものを壁内に
配設した断熱箱体があり、特開昭60−60483では
側板のフランジ側にPUFが流動する隙間を設けた真空
断熱パネルの設置方法を提案している。
熱パネルの形状は、厚さが10〜20mmの板状であ
り、これらは冷蔵庫の壁に組み込まれる。真空断熱パネ
ルを組み込んだ冷蔵庫の製造は、真空断熱パネルを貼り
つけた外箱に内箱を挿入し、その他の部材とともに箱体
を組み立てる。次に、硬質ポリウレタンフォームを外箱
と内箱の間に注入し、断熱層を形成し、これに内装部品
及び冷媒回路部品を取付けて製品を完成させている。従
って、芯材は、真空状態のパネル形状を保持するために
所定の強度を有すること、芯材を構成する物質を伝わる
熱(熱伝達)と透過する熱(輻射伝熱)の量を抑制する
こと、の基本特性が必要となる。
は、例えば特開昭60−205164では連通気泡の硬
質ウレタンフォームを、特開昭60−71881ではパ
ーライト粉末を、特開平4−218540では熱可塑性
のウレタン樹脂粉体を型内で焼結させた板状成形品を、
さらに特開平7−96580ではガラスの長繊維を無機
微粉末にフィビリル化した樹脂繊維により固化保持した
ボードを、それぞれ真空断熱パネルの芯材として応用し
ている。そして、これら各種材料の中でも、軽量で量産
性に優れ、しかも真空断熱パネルの包装材への挿入など
の製造時の取り扱い性に優れた連通気泡の硬質ポリウレ
タンフォームが、芯材として用いられるようになった。
構成する材料に熱伝導の低い物質を用いること、材料間
の接触面積を少なくして伝熱面積を小さくするとともに
熱伝達を断熱方向(厚さ方向)と直角の面方向に制御す
ることにより断熱方向に物質を伝達する熱量を抑制する
こと、さらに熱反射能力の高い物質を混入させて輻射伝
熱の減少させる断熱機構が有効となる。しかし、従来の
真空断熱パネルは、芯材が依然として充分な断熱作用を
果たしていないため、真空断熱パネルとしての機能が十
分ではなかった。
輻射熱の遮蔽効果に優れる金属箔または金属蒸着フィル
ムを埋設する特開昭62−13979や、ケイ酸カルシ
ウム等の微粉末を混合したPUFを用いる特開昭63−
135694がある。
ルシウム等の粒状物質を混合するには相当量が必要とな
り、重量が増加したり、充填材の熱伝導率が高いことか
ら、十分な断熱性の改善にいたっていない。また、金属
箔を配設した芯材にあっても伝熱が面方向に展開するの
みで減衰することがないから、物質間の伝熱を抑制する
には効果的ではない。
れている硬質ポリウレタンフォームの粉砕物をそのまま
で用いれば、真空断熱パネルへの挿入や包装用袋内を真
空状態にした後の体積減少が大きいなど、取り扱いに困
難が伴う。
なされたもので、従来の真空断熱パネルの芯材に用いら
れたガラスマットや連通硬質ポリウレタンフォームより
も輻射熱の遮蔽効果を向上させ、優れた断熱性能を確保
し、取扱性および強度的にも優れた真空断熱パネルを得
ること、および、その真空断熱パネルを用いて消費電力
が少なく、組立し易い冷蔵庫を得ることを目的とする。
ネルは、包装材によって内部を真空に保持され芯材によ
って形状を保持されてなる真空断熱パネルにおいて、芯
材を、プラスチック発泡体の粉末と、板状充填材とを含
む混合物から成る多孔体で構成したものである。
リウレタンフォームの粉砕品としたものである。
の粉砕品が主成分の層と板状充填材が主成分の層とに分
離された成形品としたものである。
設したものである。
冷蔵庫の断熱材からの回収品としたものである。
属または無機物で構成したものである。
属薄膜を被覆したプラスチックスフィルム、または金属
箔としたものである。
機微粒子を保持したものである。
は、プラスチック発泡体の粉末と板状充填材とを含む混
合物を圧縮成形して芯材を成形し、この芯材を包装材に
挿入して真空中で成形するようにしたものである。
ポリウレタンフォームの粉砕品としたものである。
が、硬質ポリウレタンフォームのガラス転移点以上の温
度で粉砕されてできるようにしたものである。
を、真空雰囲気下で行うようにしたものである。
は、該ポリウレタンフォームのセルサイズ以上でセルサ
イズの3倍以下の大きさとするようにしたものである。
と板状充填材とを、低溶融粘度の粉末状の熱硬化性樹脂
または熱可塑性樹脂の接着剤によって接着するようにし
たものである。
体の半硬化状態であるものを使用するようにしたもので
ある。
ンフォームの粉砕品のセルおよび粉砕品同士の接触によ
り形成される空隙に、断熱方向を短軸とする扁平形状に
する加圧力が付与されるようにしたものである。
kg/cm2 としたものである。
ームのガラス転移点以上の温度で行うようにしたもので
ある。
の粉砕品と板状充填材との混合物を型内に投入した後、
微振動を与えて2層構造体とするようにしたものであ
る。
枚重ね合わせて用いるようにしたものである。
の粉砕品と板状充填材とを含む混合物とを部材の形状に
沿わせた金型内に投入して圧縮成形するようにしたもの
である。
体の粉末と板状充填材とを含む混合物の圧縮成形によっ
て得た芯材を用いた真空断熱パネルを、断熱材として用
いたものである。
ポリウレタンフォームの粉砕品としたものである。
る内箱と外箱の間隙の内箱および外箱のいずれかに貼り
付けて配設し、残った間隙に硬質ポリウレタンフォーム
を充填した冷蔵庫である。
せて賦形し、これを外箱との間隙の内箱部分に貼り付け
て配設し、残った間隙に硬質ポリウレタンフォームを充
填した冷蔵庫である。
曲げ成形品である外箱の内面に配設された冷媒回路のコ
ンデンサーパイプの形状に合わせて賦形し、これを内箱
との間隙の外箱部分に貼り付けて配設し、残った間隙に
硬質ポリウレタンフォームを充填した冷蔵庫である。
材によって内部を真空に保持され芯材によって形状を保
持されてなる真空断熱パネルにおいて、芯材を、プラス
チック発泡体の粉末と熱可塑性樹脂の粉末とを含む混合
物から成る多孔体で構成したものである。
リウレタンフォームの粉砕品とし、熱可塑性樹脂の粉末
をスチレン系樹脂の粉砕品としたものである。
れた冷蔵庫の断熱材を用いたものである。
蔵庫の内箱材を用いたものである。
造方法は、プラスチック発泡体の粉末と熱可塑性樹脂の
粉末とをほぼ均一に混合した後圧縮成形して得た芯材
を、包装材に挿入して真空中で成形するようにしたもの
である。
リウレタンフォームの粉砕品とし、熱可塑性樹脂の粉末
をスチレン系樹脂の粉砕品としたものである。
ームのガラス転移点以上の温度でかつ熱可塑性樹脂の融
点以上の温度で行うようにしたものである。
泡体のセルサイズ以上の大きさでセルサイズの3倍以下
の大きさにしたものである。
ク発泡体のセルサイズ以上の大きさにしたものである。
発泡体の粉末との均一混合を、押し出し混練機を用いて
行うようにしたものである。
うにしたものである。
ながら大気圧以上の加圧力で行うようにしたものであ
る。
ック発泡体の粉末と熱可塑性樹脂の粉末とを含む混合物
からなる多孔体を芯材として有する真空断熱パネルを、
内箱と外箱の間に配設したものである。
リウレタンフォームの粉砕品とし、熱可塑性樹脂の粉末
をスチレン系樹脂の粉砕品とした冷蔵庫である。
貼り付け、残った空間に硬質ポリウレタンフォームを充
填した冷蔵庫である。
び製造方法について説明する。図1は本発明の真空断熱
パネルを示す内面図であり、図2は図1の真空断熱パネ
ルの製造工程を示すフロー図、図3は板状充填物と硬質
ポリウレタンフォーム粉砕品の金型内における分散状態
を示す概念図、図4は真空断熱パネルの熱シール装置の
構造を示す概念図である。
熱反射率に優れる金属またはマイカなどの無機物の板状
充填物5と、硬質ポリウレタンフォームの粉砕物6と
を、接着剤により結合してなる芯材13を包装材12に
挿入して、真空中で成形したものである。なお、硬質ポ
リウレタンフォームの粉砕品に代えて、同様の形状に加
工した他のプラスチック発泡体の粉末を用いることもで
きる。このように、芯材13が包装材12で覆われた多
孔体であり、包装材12の内部は真空で、その形状は芯
材13によって保持されるている。また、芯材13は、
硬質ポリウレタンフォームの粉砕品6が主成分の層と、
板状充填材5が主成分の層とに分離されており、図1は
芯材を3層に構成したものを示している。
イカを配設させてボード状に成形した芯材の作製方法を
説明する。なお、これは、図2の真空断熱パネルの製造
工程フロー図の前半部に相当するもので、図2のフロー
に沿って説明する。
射性に優れていることが重要で、従って、無機物または
金属などの高密度な物質が好ましい。また、板状充填物
を形成することの容易性から反映される価格を鑑みれ
ば、アルミ箔又はマイカを用いることが最も好ましい。
また、低密度物質であるプラスチックのフィルムであっ
ても、表面にアルミニュウムなどの金属薄膜を被覆して
用いれば、同様の効果を得ることができる。また、無機
または有機微粒子を表面に保持させ、伝熱係数の大きな
板状充填材を伝わる熱量を抑制するようにしてもよい。
ここではマイカをフレーク状にして用いた例で説明す
る。マイカは粉砕器によって直径が0.1mm以上、好
ましくは5〜0.5mm、特に好ましくは2mm程度の
大きさに粉砕する。マイカ粉砕品がそれより小さいと、
硬質ポリウレタンフォームのセル内に入り込み、後述の
板状充填材の配列に支障を来すからである。また、この
ときの粉砕にはウオータージェットによる高速水流を応
用すれば、層間の引き剥がしも同時に行われて、より薄
いフレーク状のマイカが得られるので好ましい。
調整 冷蔵庫などの廃棄処理時に回収された断熱材である硬質
ポリウレタンフォームの粉砕物の活用が最適であるが、
それの形状や性状が不適切であったり、入手が困難な場
合には粉砕器で別途に粉砕処理したものを用いる。さら
に、回収粉砕品は独立気泡が残存したままであるから、
その気泡(セル)を構成する気泡膜を破壊する為に微粉
末状にする必要を有する場合もある。硬質ポリウレタン
フォームの微粉末の大きさは、その気泡の大きさとほぼ
同等であればよいが、粉砕時に構成する樹脂のガラス転
移温度以上の温度で、かつ真空状態下での粉砕を行え
ば、セルの大きさの3倍程度の1mmぐらいのものでも
気泡膜を破壊して、気泡内の発泡ガスの排出と連通化を
達成することが可能である。硬質ポリウレタンフォーム
の粉砕物はふるいなどを用いて大きさを選別し、好まし
い範囲である、セルサイズ以上、セルサイズの3倍以下
のものを選別して利用する。
てボード状に成形するために用いる接着剤は、粉体の性
状を維持して原料の混合や板状充填物の配列に支障を来
さないようにすることが必要となる。その為には、ボー
ド状に成形する圧縮成形時にかかる熱によって溶融する
性質を有するものが有効となる。上記性質を有する接着
剤としては、エポキシ樹脂やポリエステル樹脂などの熱
硬化性樹脂を半硬化状態に維持したものを用いる方法
と、ポリオレフィンやナイロンなどの熱可塑性樹脂の粉
末を用いる方法がある。いずれにしても、溶剤を含有せ
ずに樹脂単体で低溶融粘度の粉末を用いることが必要で
ある。ここでは半硬化状態のエポキシ樹脂の微粉末を使
用する。この粉末は、硬質ポリウレタンフォーム粉砕品
や板状充填物の接点に行き渡る数量を有する必要がある
反面、各材料および両材料で構成される空隙を維持する
うえで、可能な限り少量で固化させる能力を有すること
が必要であり、その大きさは、10ミクロン以下が好ま
しく、1ミクロン以下が特に好ましい。
及び接着材を回転羽根式またはドラム式等のミキサー容
器内に投入後、十分に混合する。このとき、輻射伝熱の
抑制効果を得るうえで板状充填物が主成分の層は非常に
薄くても効果が得られる。従って、物質間の伝熱量を抑
制する硬質ポリウレタンフォームが主成分である層の厚
さを多くすることが真空断熱パネルの優れた断熱性を得
るうえで有効となることから、硬質ポリウレタンフォー
ムは90体積%以上が好ましい。また、これら材料の混
合によって各材料間で摩擦が生じ、粉末状の各材料がこ
すれあい、特に接着剤、例えば本実施例にて用いる半硬
化状態のエポキシ樹脂の微粉末が他の硬質ポリウレタン
フォーム粉砕品やマイカなどの板状充填物に、また硬質
ポリウレタンフォーム粉砕品のうち特に微細なものが板
状充填物の表面に、安定な状態で付着するようにするこ
とが好ましい。
要量を投入された後、微振動が与えられる。微振動によ
って比重の重い板状充填材は金型底部面に沈降し、しか
も面方向に配列する。これら一連の作業により、図3に
示す如く、面方向に配列した板状充填物が主成分の層と
硬質ポリウレタンフォームが主成分の層に分層された複
素体構造が得られ、かつ、先の混合によって板状充填物
と硬質ポリウレタンフォームの表面に接着剤が、さらに
板状充填材の表面には硬質ポリウレタンフォームの微粉
末が付着して、板状充填物同士の直接的な接触を抑制し
た状態が得られる。硬質ポリウレタンフォームが主成分
の層は90重量%に近い硬質ポリウレタンフォームで構
成され、板状充填材が主成分の層は100重量%に近い
板状充填材で構成される。
た硬質ポリウレタンフォーム粉砕品および板状充填物
は、大気圧付近の加圧力で圧縮成形によりボード状に成
形される。この場合、樹脂の反応に適した硬化条件、つ
まり温度と時間、さらに熱板の間に挟んでボード状に成
形するときに保持する圧力の設定値が重要となる。この
ときの硬化条件は樹脂組成の種類によって異なるが、一
般的なエポキシ樹脂の場合は120〜180℃で1時間
以内で成形が完了する。この工程で最も重要なのは圧縮
力であり、0.7〜2.0kg/cm2 が好ましく、
1.4〜2.0kg/cm2 が特に好ましい。この圧力
は、後述の包装材内の真空雰囲気に放置下時にかかる大
気圧相当以上の圧縮力である。ここでは半硬化状態のエ
ポキシ樹脂を例に説明したが、熱可塑性樹脂を接着剤に
用いた場合では、当然、硬化時間は必要なく、金型の冷
却による成形品温度が接着剤の熱変形温度以下になれ
ば、脱型が可能となる。芯材成形後は、所定の寸法に外
周を切断する。
た芯材は、アルミニウムをラミネートした自己融着層を
有する多層シートの包装材内に挿入し、次いで真空雰囲
気下で挿入口を熱溶着する。なお、この真空断熱パネル
の作製方法は、図2の真空断熱パネルの製造工程フロー
図の後半部に相当するもので、ここでも図2のフローの
沿って説明する。
の大きさに裁断して調整したものを用い、それを複数枚
を重ね合わせることによって厚さを確保するとともに、
複数の板状充填物の層により輻射断熱の効率を向上させ
る。断熱性を中心とした各種評価に用いる試料は、この
芯材を予め3方向が熱シールされた包装材内に挿入した
後、図4に示すような熱シール装置に装填して所定の真
空度の雰囲気を確保し、その中で残った1方向を熱シー
ルした。真空度は100 〜10-3Torrの間の任意の
値とした。用いた包装材は、シール面が熱溶着の可能な
熱可塑性樹脂、中間層が外気の侵入を完全に遮断するた
めのアルミ箔などの金属箔、更に最外層が傷等に耐性の
ある樹脂を各々用いた多層シートである。真空断熱パネ
ルは、芯材厚さが20mm、面の大きさが180×18
0mmのものを用いた。また、芯材と包装材は100℃
以上の温度で乾燥を行った後に使用することとした。
ネルは、輻射熱の遮蔽効果に優れた板状充填物を硬質ポ
リウレタンフォーム上に積層にすることにより、たとえ
板状充填材が硬質ポリウレタンフォームの伝熱係数より
大きくとも、断熱方向に連続して接触して配設すること
がないうえ、板状充填材の層が非常に薄いため、厚さ方
向に板状物質を熱が伝わることによる影響もほとんどな
い。
使っているので横方向に連続した形態を有しておらず、
熱が面方向に容易に広がることもない。さらに、圧縮成
形時にガラス転移点以上の温度で加圧するので、粉砕品
が有する本来のセル径よりも、押しつぶされて断熱方向
である厚さ方向の見かけのセル径が小さくなり、これに
よって輻射断熱の向上効果が達成できる。従って、従来
の硬質ポリウレタンフォームのみを芯材に用いた場合に
比較して固体の伝熱量の増加も無視できる程度であるこ
とに加え、輻射伝熱量の低下がそれを上回ることによ
り、真空断熱パネルの断熱性能の向上が達成できる。
状充填材を配設した複素体である芯材が、真空下で受け
る大気圧を上回る圧力で予め圧縮し接着剤で固化させた
ので、真空断熱パネルにおける芯材が包装材内を真空に
したときに受ける大気圧で変形を来たすこともない。
熱性能の向上を確認する。まず、本発明の実施例1〜実
施例4の真空断熱パネルに用いた芯材の組成を表1に示
す。
5℃の真空下で粉砕を行い、気泡内の発泡ガスの排出と
連通化を行った後、ふるいなどを用いて大きさを選別
し、好ましい大きさのものを選別した。接着剤には溶剤
を含有せずに樹脂単体で低溶融粘度を呈するエポキシ樹
脂の半硬化状態の微粉末を用い、硬質ポリウレタンフォ
ーム粉砕品やフレーク状のマイカを回転羽根式のミキサ
ー容器内に投入後、十分に混合した。均一化された混合
物は、金型内に必要量を投入して微振動を与え、比重の
重い板状充填材を金型底部面に沈降させ面方向に配列さ
せた後、1.2kg/cm2 の圧縮力で130℃×30
分の圧縮成形を行った。このようにして得られた芯材
は、3枚を重ね合わせて20mmの厚さにしたものを用
いた。
れる連通気泡の硬質ポリウレタンフォーム、および特開
昭62−13979で示された輻射熱の遮蔽効果に優れ
るアルミ箔を硬質ポリウレタンフォームの間に配設した
ものを、各々芯材に用いた従来の断熱真空パネルを比較
例として使用する。
ンフォームで、密度が45kg/m3 、セルサイズが3
00μmのものを用いた。また、比較例2には、比較例
1の連通気泡の硬質ポリウレタンフォームを中央部分で
切断したものに厚さが10μmのアルミ箔を挟み込んだ
ものを用いた。
0×180mmに調整し、120℃×1時間程度の乾燥
を行った後に使用した。試料とする真空断熱パネルは、
110℃×30分の乾燥をしたプラスチック多層シート
で作った包装材内に、その芯材を挿入後、10-2Tor
rの任意の真空雰囲気中で熱シールすることによって得
た。
-3Torrの任意の真空度で調整した真空断熱パネルの
同様試料を、実施例1と実施例2および比較例1と比較
例2について作製、断熱性能の真空度依存性に関する評
価結果を比較例1について図5に示した。そして、実施
例1と実施例2および比較例2も、ほぼ同じ傾向を示
す。図5からわかるように、断熱性能は真空度によって
変化するが、真空度による熱伝導率依存性が安定する1
0-2Torrに相当する熱伝導率を、評価のために採用
することとする。
整した真空断熱パネルに関し、断熱性能とその経時変化
および形状の経時変化の評価結果を示した。断熱性能の
評価は熱伝導率で行い、その測定には栄弘精機(株)社
製の「オートラムダ」を用いた。また、断熱性能の経時
変化は、真空断熱パネルを50℃の雰囲気中に任意の時
間、放置した後の熱伝導率を求め、その試料作成直後と
の変化量にて評価した。形状の経時変化は、上記試料に
おける厚さの変化により評価するとともに、特に収縮が
判別し易い横面の変形についても、30日後の真空断熱
パネルについて、目視観察を行った。なお、比較例にお
ける芯材の乾燥条件は、変形を来さないようにするため
に、120℃×1時間とした。
に配向させた層を設けた芯材を用いた本発明による真空
断熱パネルの断熱性能は、従来の連通気泡の硬質ポリウ
レタンフォームを用いたのに比べて、約0.0015K
cal/mhK以上の熱伝導率低減を達成でき、セル径
の小さな硬質ポリウレタンフォームを用いたものは特に
効果的であった。また、本発明品は熱伝導率および寸法
変化の何れの時経変化についても、従来の連通気泡の硬
質ポリウレタンフォームを芯材に用いた真空断熱パネル
よりも安定している。
芯材の粉砕条件と粉砕品の大きさの影響について確認し
た。冷蔵庫の断熱材として用いられていた硬質ポリウレ
タンフォームの粉砕条件が異なる各粉砕品に、充填材と
してフレーク状のマイカを混合して、実施の形態1と同
様の方法によって作製した芯材を、10-2Torr相当
の真空雰囲気下で包装材内に封入させた真空断熱パネル
を試料として断熱性能を評価した。用いた硬質ポリウレ
タンフォームの平均セルサイズは150μm、マイカフ
レークの平均直径は2.5mmである。
ウレタンフォームの樹脂が急激に軟化を示す温度である
「ガラス転移点」は、体膨張率の温度依存性から求めた
変曲点から96℃となる。粉砕時の加温は、この温度よ
りも十分に高い135℃とした。表3で示す如く、各々
の粉砕条件は実施例3および実施例5、実施例6と比較
例9が135℃の加温雰囲気の真空中で行ったのに対し
て、比較例3と比較例4が常温常圧下であり、比較例5
と比較例6が常温で真空雰囲気下であり、比較例7と比
較例8が135℃の加温雰囲気の常圧下である。なお、
表3において○印は表に示す雰囲気で実施した場合を示
し、×印は表に示す雰囲気で実施しなかった場合を示
す。また、粉砕品の大きさは、表4で示す如く、セルと
同一の150μmから約5倍の700μmまで、ふるい
を用いて選別した。
リウレタンフォームの粉砕品を用いた芯材を使った真空
断熱パネルの断熱性能(熱伝導率)とその経時変化を表
5に示す。
よび真空雰囲気下(比較例5〜6)での粉砕による熱伝
導率の経時変化の抑制効果は、常温常圧下(比較例3〜
4)での粉砕品との比較において抑制効果があるもの
の、実用にて支障を来す大きな値であり、十分といえな
い。これに対し、本発明による真空と加温の両条件を付
与し、粉砕品の大きさが150〜400μmである実施
例3、実施例5、および実施例6の粉砕品を用いた真空
断熱パネルは、50℃の加速劣化雰囲気下で0.000
1〜0.0002Kcal/mhKと、非常に小さな劣
化に止まった。また、比較例9のように、セル径の約5
倍に相当する大きな粉砕品を用いれば、断熱性能に劣る
上、たとえ真空と加温の条件下で粉砕を行っても、0.
0005Kcal/mhKの経時劣化を来たし、実用に
支障を来す可能性が示唆された。従って、粉砕品の大き
さは、セルサイズ以上でセルサイズの3倍以下が好まし
い結果となった。
と充填材であるフレーク状のマイカの混合物に微振動を
付与して、それらを分別するとともにマイカを面方向に
配列させることによって得た多層構造の効果について説
明する。硬質ポリウレタンフォームの粉砕品とフレーク
状のマイカの同重量混合物に、マイカが下層に沈むまで
衝撃的な微振動を付与して複素構造体となるよう、実施
の形態1と同様組成で作製した芯材を任意の真空雰囲気
下で包装材内に封入させた真空断熱パネルを試料として
断熱性能を評価した。用いた硬質ポリウレタンフォーム
は平均セルサイズが150μmのものであり、これを1
35℃の加温雰囲気の真空中で粉砕を行った粉砕品を採
用した。また、マイカフレークは平均直径が2.5mm
のものを用いた。
積層して同一厚さとした芯材と、比較例10の微振動を
与えないで単なる混合物のまま成形をした実施例7〜9
と同一厚さの芯材について、真空断熱パネルを作製し、
断熱性能(熱伝導率)とその経時変化を測定した。その
結果は表6に示した。
状のマイカを単に混合したものと比較して、微振動を与
えて面方向に配向させた本発明による実施例7〜9の熱
伝導率は約0.0020Kcal/mhKもの向上が確
認できた。
とフレーク状のマイカの複素構造体の圧縮成形の条件が
およぼす真空断熱パネルの収縮挙動、つまり大気中放置
下での厚みの安定性について説明する。複素構造体の圧
縮成形における荷重の異なる試料(芯材)を作成し、そ
れを10-2Torrの真空度下で包装材に封入させて得
た厚さが20mm(±0.5mm)の真空断熱パネル
を、オートクレーブの0.3Kg/cm2 加圧下で50
℃の加温雰囲気中に放置して、寸法変化を調べた。ここ
で用いた硬質ポリウレタンフォームは、平均セルサイズ
が150μmのもので、これを135℃の加温雰囲気の
真空中で粉砕したものを採用した。また、マイカフレー
クは平均直径が2.5mmのものを用いて、実施の形態
1と同様の組成および同様の方法にて作製した。
ある圧縮成形の荷重を変えて得た5枚の複素構造体を積
層した芯材と、比較例11、12である同様芯材につい
て、真空断熱パネルとしての寸法変化と断熱性能(熱伝
導率)を示した。
の荷重が低い比較例11の場合、真空断熱パネルは収縮
量が多く、冷蔵庫などへの適用時における外観意匠に悪
影響を及ぼすと推察される。一方、大気圧以上の荷重で
圧縮成形した芯材を用いた真空断熱パネルでは寸法変化
が非常に小さい。しかし、比較例12で示すように、余
りにも高い荷重で圧縮成形した芯材を用いても、断熱性
能に本来の性能が発揮できずに悪化の傾向が観測され
る。したがって、圧縮成形の圧力は0.7〜2.0kg
/cm2 、特に1.4〜2.0kg/cm2 が望まし
い。また、圧縮成形における加圧力を増すことによる断
熱性能の向上も確認できた。真空断熱パネルの軽量化も
考慮すれば、実施例12の2.0kg/cm2 、さらに
はそれと同等の性能が保有できる実施例11の1.4k
g/cm2 の間の加圧力が、より有効であると考えられ
る。
を用いた冷蔵庫の運転性能を測定し、その効果を確認し
た。ここでは、8μm厚さのアルミ箔を中間層に有する
包装材を用いて実施の形態1と同様の方法にて作製した
真空断熱パネルを用いた。まず、薄板鋼板の折り曲げ加
工によって得られた外箱1にABS樹脂の真空成形によ
って得られた内箱2を勘合することにより形成される間
隙に、真空断熱パネル3を図8、図9に示す如く外箱側
に貼り付けて冷蔵庫の断熱箱体を形成した。さらに、残
りの空隙には、硬質ウレタンフォーム4を注入・発泡し
て充填させることで完全固定させた。
し、400Lクラス(内容積が400リットル)の冷蔵
庫を組み立て、これを実施例13とした。一方、連通気
泡の硬質ウレタンフォームで作った芯材を使った真空断
熱パネルを用いて同様に作製した断熱箱体による冷蔵庫
を比較例13、さらに内箱と外箱の間隙のすべてを硬質
ウレタンフォームのみで充填した断熱箱体を比較例14
とし、これらすべての冷蔵庫をJIS−C9607にお
ける消費電力B法測定法に準拠して消費電力を求め、表
8に併記した。
真空断熱パネルを用いた冷蔵庫である実施例13の消費
電力量は、従来の硬質ウレタンフォームのみを断熱材に
用いた箱体仕様の冷蔵庫である比較例14に比較して、
少ない電力使用量で同一冷却温度の運転が可能であるこ
とから、断熱性能が優れていると言える。また、芯材が
従来仕様である連通気泡の硬質ウレタンフォームの真空
断熱パネルを用いた比較例13の冷蔵庫と比較しても、
消費電力量が少なく優れた断熱性能を確保できることが
わかる。
を外箱に取付けた後に、冷媒回路などを配設したが、真
空断熱パネルを、内箱形状に賦型させこれを内箱部分に
貼り付けて配設し、残った間隙に硬質ポリウレタンフォ
ームを充填してもよい。また、真空断熱パネルを薄板鋼
板の折り曲げ成型品である外箱の内面に配設された冷媒
回路のコンデンサーパイプと同一形状に賦型させ、これ
を内箱との間隙の外箱部分に貼り付けて配設し、残った
間隙に硬質ポリウレタンフォームを充填してもよい。
は、ここで示した実施例の冷蔵庫用に限定されるもので
はなく、例えば車載用小型冷蔵庫やプレハブ式簡易冷蔵
庫、保冷車やパイプや建築物の保温材など、保温および
保冷用製品の断熱用部品としての応用も可能であり、そ
の要旨を脱し得ない範囲で種々変形して適用することが
できる。
パネルは、冷蔵庫の廃棄処理の分別化工程で粉砕した特
定の大きさの硬質ポリウレタンフォームの粉砕品と、内
箱材の粉砕品又は粉末を混合して使用するか、または、
これらを押し出し混練機などを用いて粉砕し混合したも
のを使用するものである。そして、上記材料を高温真空
雰囲気下で圧縮成形して得たボード状成形品を芯材とし
て包装材に挿入後、真空状態下で挿入口を熱シールする
ことにより真空断熱パネルを得るものである。なお、硬
質ポリウレタンフォームの粉砕品に代えて、同様の形状
に加工した他のプラスチック発泡体の粉末を用いること
もできる。
リスチレンやABS樹脂などのスチレン系樹脂の内箱材
と、断熱材として用いられている硬質ポリウレタンフォ
ームを冷蔵庫の廃棄時に分別回収し、これらの粉砕品を
材料として使用することができる。しかも、この分別回
収工程における硬質ポリウレタンフォームの粉砕はセル
膜の破壊を伴って行われるので連通化を容易に達成で
き、真空断熱に好ましいセル構造を得ることができる。
内箱材の溶融温度以上で圧縮成形を行えば、硬質ポリウ
レタンフォーム粉砕品同士を内箱材の粉砕品が溶着して
接合固化でき、このときの成形圧力に大気圧相当以上の
荷重を与えることで、包装用の袋内を真空に維持しても
変形が生じずに任意の形状を保持できることになる。
用いて硬質ポリウレタンフォームの粉砕と内箱材の混合
および溶着を同時に行うことによっても、同様に固体状
材料であるペレット状混合物が得られ、これによればさ
らに容易に圧縮成形を行うことができる。
製造工程フロー図である。図6に示すように、まず、廃
棄冷蔵庫の解体と断熱材の粉砕によって得られた硬質ポ
リウレタンフォーム粉砕物と、冷蔵庫廃棄物の解体と内
箱材の粉砕によって得られた内箱粉砕品とを混合し、こ
れらを金型へ投入し成形を行う。次いで、成形品の外周
を切断して、これを包装材に挿入し、真空パネル成形機
によって、真空引きおよび端片溶着をして真空断熱パネ
ルを取り出す。このような真空断熱パネルの製造工程
を、芯材の作成と、それを利用した真空断熱パネルの作
成とに分けて詳述する。
内箱と、断熱材である硬質ポリウレタンフォームを引き
剥がし、これを回転羽式の刃を有する粉砕機を用いて別
個に粉砕する。硬質ポリウレタンフォームの粉砕品は、
ふるいを用いてフォームのセル径の1〜5倍、好ましく
は2〜3倍に相当する100〜1000μmの大きさ、
特に好ましくは300〜600μmの大きさの粒子を選
択する。
ム粉砕品の外周に静電付着するように細かな粉末にする
ことが望ましく、50μm以下、好ましくは20μm以
下の粉砕品を選別して用いる。内箱の粉砕品は、10重
量%以上であることが硬質ポリウレタンフォーム粉末を
凝結するうえで必要であり、また、圧縮成形品における
空隙を十分に残存させるうえで、50重量%以下の固化
が可能なできるだけ少ない重量比が含有されていること
が好ましい。
用いて混合することが好ましく、これによれば粒子同士
がこすれあって帯電し、硬質ポリウレタンフォームの外
周に内箱の小さな粒子を付着させる好ましい状態を確保
できる。混合としては他にドラム式のものを用いること
もできる。
作製 冷蔵庫の解体品から断熱材である硬質ポリウレタンフォ
ームを引き剥がし、これを投入可能な大きさで押し出し
混練機に投入する。押し出し混練機は、投入口付近のピ
ッチが大きく、出口に近づくほどにピッチが小さくなる
スクリューを有する。そして、そのスクリューの回転に
よる粉砕品の押し出しに伴う流動が、ピッチの縮小およ
び部分的な反転に伴う剪断力の上昇によって十分な混練
を生じさせ、そのとき発生する摩擦熱で内箱材が溶融す
る。このため、硬質ポリウレタンフォームが過剰に粉砕
せず、排出された樹脂は5mm以下のペレット状混合物
として得られる。
との同時粉砕の過程で溶融するが、硬質ポリウレタンフ
ォームのセル内に入り込んで空隙を減少させることも少
なく、外周に適度な付着状況を生むので真空断熱パネル
の芯材として必要なセルの連通化を損なうこともない。
一方、内箱材と硬質ポリウレタンフォームが完全に溶融
混合して連続的に出てくるものは、セルを内箱材が覆っ
ている状態なので好ましくない。
フォーム粉砕品に対する内箱粉砕品の好ましい比は10
重量%以上であることが硬質ポリウレタンフォーム粉末
を凝結するうえで必要であり、また十分な気孔を確保す
るうえでの添加量は50重量%以下が好ましく、30重
量%以下が特に好ましい。
物のいずれかを、極端な差異がないように均一な厚みに
投入する。これを金型が内箱材の溶融温度以上に昇温し
た後、10-1〜100 Torr程度の真空状態に保持し
ながら圧縮成形する。この工程で最も重要なのは圧縮力
であり、それは金型重量を含めて0.1〜1.2kg/
cm2 が好ましく、0.2〜0.5kg/cm2 が特に
好ましい。
は、予め3方向を熱シールした包装材内に芯材を挿入
後、図4に示す真空パネル成形機1に収容して所定の真
空度の雰囲気を確保し、この中で残った1方向を熱シー
ルすることによって得る。
入したものを上下融着ヒータ10,10の間に装着した
後、真空パネル成形機9内を所定の真空度になるよう真
空調整用バルブ11によって調整する。その後、シール
用加圧装置8,8を用いて挿入口を固定し、熱シールし
た後にヒータを切り、冷却後に真空を解放して取り出せ
ば、真空断熱パネルが得られる。図7は、このようにし
て得られた本発明の真空断熱パネル3aの構造を示す断
面図である。
可能な熱可塑性樹脂、中間層が外気の侵入を完全に遮断
するためのアルミ箔などの金属箔、更に最外層が傷付き
などに耐性のある樹脂を用いた多層シートである。この
ように、包装材12には単一のフィルムではなく、3層
以上で構成された多層シートを用いている。
を用いて、断熱性能と形状の経時変化を含む特性確認を
行った。試料とする真空断熱パネル(実施例21〜2
4、比較例21)は、芯材の厚さが20mm、面の大き
さが180×180mmのものを用いた。包装材には、
外面から、ナイロン、アルミ箔、ポリエチレン、さらに
アルミ箔の上下面がポリエステル系の接着剤の介在で構
成された5層シートを用いた。また、真空度は10-2T
orrとした。断熱性能の評価は熱伝導率で行い、その
測定には栄光精機(株)社製の「オートラムダ」を用い
た。
する。まず、試料の組成を表9に示す。
(ABS樹脂)粉砕品を表9の配合に従って混合した粉
末状混合物を、180×180mmの大きさの平板成形
用の金型内に投入し、260℃で15分間の加熱後、1
0-1Torrの真空度を確保して10分間放置し、室温
付近まで降温させた後に取り出した。このときに、粉末
状混合物にかかる荷重は、金型の重量を含めて0.3k
g/cm2 とした。
入し、その挿入口を10-2Torrの真空度の雰囲気で
溶着した真空断熱パネルを作成し、50℃の雰囲気下で
7日間の放置後の熱伝導率を表10に示した。一方、大
気圧による変形に対しては目視によって確認した。ま
た、従来品であるガラスマット及び連通硬質ポリウレタ
ンフォームを芯材に用いた真空断熱パネルの評価結果
を、比較例22及び比較例23として示した。このう
ち、比較例22の連通硬質ポリウレタンフォームは、2
00μmの平均セル径を有し、このセルを形成する膜に
穴が開いており、この穴から内部に残存する空気を容易
に排出できる構造になっている。
24の真空断熱パネルは、比較例22のガラスマットや
比較例23の連通硬質ポリウレタンフォームを利用した
ものに比較して、熱伝導率で示される断熱性能が改善さ
れ、再生利用品であっても断熱性能が劣ることはなかっ
た。また、粉砕品の大きさがセル系の3倍を越える硬質
ポリウレタンフォームを用いた比較例21は、断熱性能
が大幅に悪化した。これは、圧縮成形時に真空引きを行
ったとしても、セル膜の破壊が十分に行われずに、独立
した気泡内に残存したガスが真空パネルの系内に徐々に
排出されて真空度が低下し、熱伝導率が悪化したためと
考えられる。
質ポリウレタンフォームは、ほぼ同一のセル径であった
が、各実施例21〜24の熱伝導率は比較例23に比べ
て低かった。これは、圧縮成形によって厚さ方向、つま
り、断熱方向にセルが押しつぶされて見掛けのセル径が
小さくなり、輻射断熱効果が向上したためと考えられ
る。
芯材の真空断熱パネルへの適用について述べる。押し出
し機に投入するために、50mm以下の大きさに硬質ポ
リウレタンフォームおよび内箱を裁断した後、加熱を行
わずに混練し、押し出しを行った。このときに混合した
硬質ポリウレタンフォームと内箱との混合比を表3に示
す。ここで、比較例24は、内箱の混入率を推奨値より
低い8%としたもの、比較例25は逆に過剰の70%と
したものである。
砕品を表11の配合に従って混練して得たペレット状混
合物を、180×180mmの大きさの平板成形用の金
型内に投入し、260℃で15分間の加熱後、室温付近
まで降温して取り出した。このとき、ペレット状混合物
にかかる荷重は、金型の重量の含めて0.3kg/cm
2 とした。
材をシールする際の真空度を10-2Torrとした真空
断熱パネルを作成し、50℃の雰囲気下で7日間の放置
後、熱伝導率を測定した結果を表12に示す。なお、大
気圧による変形に対しては目視によって確認した。
ルは内箱材の配合量の少ない比較例24では硬質ポリウ
レタンフォームが粉末状のままで、内箱材が溶融しても
十分に凝結せず、圧縮成形によるボード状試料が得られ
なかった。また、比較例25では硬質ポリウレタンフォ
ームの破壊時に粉砕品表面を内箱材の溶融物が覆うこと
によって、十分な連通化が達成できなかったためと思わ
れる熱伝導率の悪化が確認できた。これに対し、本発明
の芯材を用いた実施例25〜27の真空断熱パネルの熱
伝導率は、表10に示した比較例22、23の真空断熱
パネルより優れた断熱性能を有しており、再生利用品で
あっても断熱性能が劣らないことが確認できた。
の効果を調査した。押し出し機を用いて作製したペレッ
ト状混合物を、180×180mmの大きさの平板成形
用の金型内に投入して260℃で15分間の加熱後、室
温付近まで降温することによって芯材を得た。この圧縮
成形の際に、ペレット状混合物にかかる荷重を変えるこ
とによって、仕上がった芯材の真空断熱パネルに対する
適応性を評価した。なお、内箱との混合に用いた硬質ポ
リウレタンフォームのセル径は100μmであり、その
配合比を表13に示す。
重量を含む成形加重が、0.1〜1.2kg/cm2 の
範囲で成形した芯材を使った真空断熱パネルを実施例2
8〜実施例33とし、その範囲を外れて成形した芯材を
使った真空断熱パネルを比較例26〜比較例29として
評価に用いた。表14に、包装材の内部を10-2Tor
rの真空度とした真空断熱パネルを作成し、50℃の雰
囲気下で7日間の放置後の熱伝導率と外観変形を測定し
た結果を示す。
材を圧縮成形する際の加圧力が、実施例28〜30およ
び実施例31〜33で示す範囲内では安定して良好な熱
伝導率値が得られ、しかも芯材の変形も少ないことが確
認された。これに対し、この範囲外の加圧力で成形した
芯材を用いた場合には、芯材の変形および熱伝導率が悪
化することが確認された。
芯材の表面が十分に固化した状態を示さず、特に内箱材
の添加量の少ない比較例26では取り扱いに困難を伴っ
た。しかも、それらは脆くて崩れやすい性状であるう
え、大気圧による変形によって収縮を示し、十分な形状
の保持もできない状態にあることも確認された。また、
加圧力が高すぎても熱伝導率が悪化した。それは、内箱
材添加量が多い比較例29で顕著に現れた。これは、連
通部分のセルが閉塞されたり、内箱粉砕品の粒子同士が
十分に溶着して、内部に独立した空間が生まれるなどし
て空気などのガスが残存し、それがリークして真空度を
低下させるものと考えられる。
を確認した。押し出し機を用いて作製したペレット状混
合物を、180×180mmの大きさの平板成形用の金
型内に投入し、10-1Torrの真空雰囲気下、260
℃で15分間の加熱状態で圧縮成形を行い、その後室温
付近まで降温することによって芯材を取り出した。この
ときに用いたペレット状混合物の組成は表13に示した
配合比と同じで、圧縮成形時の金型重量および大気圧の
付加を含む成形荷重は約1.2〜1.5kg/cm2 で
あった。
包装材の内部が10-2Torrの真空度である真空断熱
パネルを作製し、50℃の雰囲気下で7日間の放置後の
熱伝導率と外観変形を測定した結果を、表15に示す。
ここでは、真空引きを行った芯材を用いた真空断熱パネ
ルの結果を実施例34、実施例35として示し、真空引
きを行わずに成形した芯材を用いた真空断熱パネルであ
る実施例33と比較例29とを併記した。
圧縮成形する際に真空引きを行うことによって、実施例
34〜35で示す加圧範囲内では安定して良好な熱伝導
率値が維持でき、しかも芯材の変形も少ないことが確認
できた。たとえば、真空引きを行わない芯材では樹脂が
セルの連通部分を閉塞して熱伝導率の大幅な悪化を招い
ているのに対し、実施例35では良好な値が維持でき
た。これは、たとえセルの連通部分が閉塞されていて
も、内部が真空状態を維持したままで、空気などのガス
が残存することなく、従って真空度を低下させる要素が
排除されたものと考えられる。
明した本発明の真空断熱材を用いた冷蔵庫の運転性能を
測定し、その結果を確認した。ここで、真空断熱パネル
には、8μm厚さのアルミ箔を中間層に有する包装材
と、実施例23で使用した芯材からなる真空断熱パネル
を用いた。薄板鋼板の折り曲げ加工によって得られた外
箱1とABS樹脂の真空成形によって得られた内箱2を
嵌合して形成された間隙に、図8、図9に示すごとく、
この真空断熱パネル3aを外箱側に貼り付けて配設し
た。そして残りの空隙に硬質ポリウレタンフォーム4を
注入・発泡して充填させて完全固定した。
て冷媒回路などを配設し、400Lクラスの冷蔵庫を組
み立て、これを実施例34とした。一方、連通気泡の硬
質ポリウレタンフォームで作った芯材を使ったを真空断
熱パネルを用いて同様に作製した断熱箱体による冷蔵庫
を比較例30とし、さらに内箱と外箱の間隙の全てを硬
質ポリウレタンフォームのみで充填した断熱箱体を比較
例31とし、これら全ての冷蔵庫を、JIS9607に
おける消費電力B法測定法に準拠して消費電力を求め
た。
熱パネルを用いた実施例34の冷蔵庫の消費電力量は、
従来の硬質ポリウレタンフォームのみを断熱材に用いた
箱体仕様の冷蔵庫である比較例31に比較し、少ない消
費電力で同一冷却温度の運転ができ、断熱箱体としての
性能が優れているといえる。また、連通気泡の硬質ポリ
ウレタンフォームで作った芯材を利用した真空断熱パネ
ルを用いた比較例30の冷蔵庫と比較しても、ほぼ同等
の消費電力量であり、優れた断熱性能を確保できるてい
ることが確認できた。
に関しても、ここで示した実施例の冷蔵庫用に限定され
るものではなく、例えば車載用小型冷蔵庫やプレハブ式
簡易冷蔵庫、保冷車やパイプや建築物の保温材など、保
温および保冷用製品の断熱用部品としての応用が可能で
あり、その要旨を脱し得ない範囲で種々変形して適用す
ることができる。
に示すような効果を奏する。
射による伝熱を抑制する上で好ましい形態が得られ、優
れた断熱特性を達成することができる。
硬質ポリウレタンフォームの粉砕品が主成分の層と板状
充填材が主成分の層に分離された成形品としたので、そ
の断熱性能が向上する。
填材を断熱方向と直角に配設したので、その断熱性能が
向上する。
チック発泡体を廃棄冷蔵庫の断熱材からの回収品とした
ので、環境保護上のリサイクルが可能になる。
填材を熱反射率に優れる金属または無機物で構成したの
で、その断熱性能が向上する。
填材をマイカフレーク、金属薄膜を被覆したプラスチッ
クスフィルム、または金属箔としたので、その断熱性能
が向上する。
填材の表面に無機または有機微粒子を保持するようにし
たので、伝熱係数の大きな板状充填物を伝わる熱量を抑
制することができる。
特性及び強度特性の優れた真空断熱パネルを得ることが
できる。
ウレタンフォーム粉砕品が、硬質ポリウレタンフォーム
のガラス転移点以上の温度で粉砕されたものであるの
で、独立気泡の連通化が容易に達成でき、残存ガスによ
る真空断熱パネルの真空度低下による断熱性能悪化を防
止することができる。
ウレタンフォームの粉砕を、真空雰囲気下で行うので、
独立気泡の連通化が容易に達成でき、残存ガスによる真
空断熱パネルの真空度低下による断熱性能悪化の防止を
することができる。
ウレタンフォームの粉砕品は、セルサイズ以上でセルサ
イズの3倍以下の大きさとしたので、独立気泡の連通化
が容易に達成でき、残存ガスによる真空断熱パネルの真
空度低下による断熱性能悪化を防止することができる。
ウレタンフォームの粉砕品と板状充填材を、低溶融粘度
の粉末状の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の接着剤に
よって接着するので、少ない接着剤で容易に行えるとと
もに、連通したセルを閉塞することなく粉砕品同志を溶
着することができる。
樹脂の接着剤は、常温で固体の半硬化状態としたので、
少ない接着剤で容易に行えるとともに、連通したセルを
閉塞することなく粉砕品同志を溶着することができる。
において、硬質ポリウレタンフォームの粉砕品のセルお
よび粉砕品同士の接触により形成される空隙に、断熱方
向を短軸とする扁平形状にする加圧力が付与されるよう
にしたので、伝熱方向の見掛けのセルサイズを小さくす
ることによって、断熱性能に優れた硬質ポリウレタンフ
ォームが主成分の層を形成することができる。
の圧力を0.7〜2.0Kg/cm2 としたので、大気
圧による真空断熱パネルの変形に十分に耐えうる強度を
得ることができる。
を硬質ポリウレタンフォームのガラス転移点以上の温度
で行うので、セルの変形と独立気泡の連通を達成するこ
とができる。
硬質ポリウレタンフォームの粉砕品と板状充填材の混合
物とを型内に投入した後、微振動を与えて2層構造体と
するので、硬質ポリウレタンフォームと板状充填物との
混合物を分別して各々が主成分の層の形成が容易に行え
る上、板状充填物の面方向への配向も容易に達成するこ
とができる。
2層構造体の成型品を複数枚重ね合わせて用いるので、
輻射による伝熱を抑制する上で好ましい形態が得られ、
従って、優れた断熱特性が得られる。
硬質ポリウレタンフォームの粉砕品と板状充填材とを含
む混合物を、部材の形状に沿わせた金型内に投入して圧
縮成形するので、立体的な形状を容易に得ることができ
る。
熱パネルの断熱性向上により、消費電力が低減できる。
ルを、内箱と外箱の間隙の内箱および外箱のいずれかに
貼り付けて配設し、残った間隙に硬質ポリウレタンフォ
ームを充填したので、真空断熱パネルを確実に固定する
ことができる。
ルを内箱形状に合わせて賦形し、これを外箱との間隙の
内箱部分に貼り付けて配設し、残った間隙に硬質ポリウ
レタンフォームを充填したので、取付が容易となり部材
を削減することができる。
ルを薄板鋼板の折り曲げ成形品である外箱の内面に配設
された冷媒回路のコンデンサーパイプの形状に合わせて
賦形し、これを内箱との間隙の外箱部分に貼り付けて配
設し、残った間隙に硬質ポリウレタンフォームを充填し
たので、取付が容易となり部材を削減することができ
る。
を、プラスチック発泡体の粉末と熱可塑性樹脂の粉末と
を含む混合物からなる多孔体で構成したので、優れた断
熱性能が得られる。
スチック発泡体の粉末として硬質ポリウレタンフォーム
の粉砕品を、熱可塑性樹脂の粉砕品としてスチレン系樹
脂の粉砕品を用いたことで、優れた断熱性能が得られ
る。
スチック発泡体として廃棄された冷蔵庫の断熱材を用い
たので、廃棄物を効率的に再利用して資源を有効に活用
することができる。
塑性樹脂に廃棄された冷蔵庫の内箱材を用いたので、廃
棄物を効率的に再利用して資源を有効に活用することが
できる。
ラスチック発泡体の粉末と熱可塑性樹脂の粉末とをほぼ
均一に混合した後、圧縮成形して芯材を得るようにした
ので、真空断熱パネルの芯材を効率よく簡易に得ること
ができる。
を、硬質ポリウレタンフォームのガラス転移点以上の温
度および熱可塑性樹脂の融点以上の温度で行うようにし
たので、真空断熱パネルの芯材を効率よく簡易に得るこ
とができ、また、硬質ポリウレタンフォームを主成分と
する層にある空隙を十分に確保することができる。
ック発泡体の粉末を、セルサイズ以上でセルサイズの3
倍以下の大きさにしたので、本来、独立した気泡を有す
る硬質ポリウレタンフォームを用いても独立気泡のない
成形品を得ることができる。
樹脂の粉末を、プラスチック発泡体のセルサイズ以上の
大きさにしたので、連通したセルを閉塞することなく粉
砕品同士を溶着することができ、真空断熱パネル内で残
存ガスのリークに伴う断熱性能の悪化を防止できる。
樹脂の粉末とプラスチック発泡体の粉末との均一混合
を、押し出し混練機を用いて行うようにしたので、効率
よく、簡易に真空断熱パネル用の芯材を得ることができ
る。
を真空雰囲気下で行うようにしたので、効率よく、簡易
に真空断熱パネルの芯材を得ることができる。そして、
空隙を十分に維持確保でき、内部に残存ガスも残らない
ので、断熱性能の悪化も防止できる。
を真空雰囲気下で加熱しながら大気圧以上の加圧力で行
うようにしたので、効率よく、簡易に真空断熱パネルの
芯材を得ることができる。そして、空隙を十分に維持確
保でき、内部に残存ガスも残らないので、断熱性能が悪
化も防止できる。また、芯材の変形を来たすこともな
い。
チック発泡体の粉末と熱可塑性樹脂の粉末とを含む混合
物からなる多孔体を芯材とした真空断熱パネルを、内箱
と外箱の間に配設したので断熱性が優れ、消費電力を低
減することができる。
ルを内箱または外箱に貼り付け、残った空間に硬質ポリ
ウレタンフォームを充填したので、真空断熱パネルを強
固に固定することができる。
る。
ある。
ポリウレタンフォーム粉砕物の金型内における分散状態
を示す概念図である。
概念図である。
である。
フロー図である。
内面図である。
の斜視図である。
程フロー図である。
熱パネル、4 硬質ポリウレタンフォーム、5 板状充
填物、5a ABS樹脂の粉砕物、6 硬質ポリウレタ
ンフォーム粉砕物、7 半硬化エポキシ樹脂の微粉末、
12 包装材、13,13a 芯材。
Claims (41)
- 【請求項1】 包装材によって内部を真空に保持され芯
材によって形状を保持されてなる真空断熱パネルにおい
て、 前記芯材を、プラスチック発泡体の粉末と板状充填材と
を含む混合物から成る多孔体で構成したことを特徴とす
る真空断熱パネル。 - 【請求項2】 前記プラスチック発泡体の粉末を、硬質
ポリウレタンフォームの粉砕品としたことを特徴とする
請求項1記載の真空断熱パネル。 - 【請求項3】 前記芯材を、硬質ポリウレタンフォーム
の粉砕品が主成分の層と板状充填材が主成分の層とに分
離されて成形された成形品としたことを特徴とする請求
項2記載の真空断熱パネル。 - 【請求項4】 前記板状充填材を、断熱方向と直角に配
設したことを特徴とする請求項3記載の真空断熱パネ
ル。 - 【請求項5】 前記プラスチック発泡体が、廃棄冷蔵庫
の断熱材からの回収品であることを特徴とする請求項1
に記載の真空断熱パネル。 - 【請求項6】 前記板状充填材が、熱反射率に優れる金
属または無機物で構成されていることを特徴とする請求
項1記載の真空断熱パネル。 - 【請求項7】 前記板状充填材が、マイカフレーク、金
属薄膜を被覆したプラスチックスフィルム、または金属
箔であることを特徴とする請求項1記載の真空断熱パネ
ル。 - 【請求項8】 前記板状充填材が、無機または有機微粒
子を表面に保持して成ることを特徴とする請求項3、
4、6又は7の何れかに記載の真空断熱パネル。 - 【請求項9】 プラスチック発泡体の粉末と板状充填材
とを含む混合物を圧縮成形して得た芯材を、包装材に挿
入して真空中で成形することを特徴とする真空断熱パネ
ルの製造方法。 - 【請求項10】 プラスチック発泡体の粉末が硬質ポリ
ウレタンフォームの粉砕品であることを特徴とする請求
項9記載の真空断熱パネルの製造方法。 - 【請求項11】 前記硬質ポリウレタンフォームの粉砕
品が、硬質ポリウレタンフォームのガラス転移点以上の
温度で粉砕されてできるようにしたことを特徴とする請
求項10記載の真空断熱パネルの製造方法。 - 【請求項12】 前記硬質ポリウレタンフォームの粉砕
を、真空雰囲気下で行うことを特徴とする請求項10記
載の真空断熱パネルの製造方法。 - 【請求項13】 前記硬質ポリウレタンフォームの粉砕
品を、該ポリウレタンフォームのセルサイズ以上でセル
サイズの3倍以下の大きさとすることを特徴とする請求
項10記載の真空断熱パネルの製造方法。 - 【請求項14】 前記硬質ポリウレタンフォームの粉砕
品と前記板状充填材とを、低溶融粘度の粉末状の熱硬化
性樹脂または熱可塑性樹脂の接着剤によって接着するこ
とを特徴とする請求項10記載の真空断熱パネルの製造
方法。 - 【請求項15】 前記熱硬化性樹脂の接着剤が、常温で
固体の半硬化状態であることを特徴とする請求項14記
載の真空断熱パネルの製造方法。 - 【請求項16】 前記圧縮成形において、硬質ポリウレ
タンフォームの粉砕品のセルおよび粉砕品同士の接触に
より形成される空隙に、断熱方向を短軸とする扁平形状
にする加圧力が付与されることを特徴とする請求項10
記載の真空断熱パネルの製造方法。 - 【請求項17】 前記圧縮成形の圧力が、0.7〜2.
0kg/cm2 であることを特徴とする請求項9乃至1
6の何れかに記載の真空断熱パネルの製造方法。 - 【請求項18】 前記圧縮成形を、硬質ポリウレタンフ
ォームのガラス転移点以上の温度で行うことを特徴とす
る請求項10乃至17の何れかに記載の真空断熱パネル
の製造方法。 - 【請求項19】 前記芯材を、硬質ポリウレタンフォー
ムの粉砕品と板状充填材の混合物を型内に投入した後、
微振動を与えて2層構造体とすることを特徴とする請求
項10乃至18の何れかに記載の真空断熱パネルの製造
方法。 - 【請求項20】 前記芯材を、2層構造体の成形品を複
数枚重ね合わせて用いることを特徴とする請求項10乃
至18の何れかに記載の真空断熱パネルの製造方法。 - 【請求項21】 前記芯材を、硬質ポリウレタンフォー
ムの粉砕品と板状充填材を含む混合物とを部材の形状に
沿わせた金型内に投入して圧縮成形することを特徴とす
る請求項10乃至18の何れかに記載の真空断熱パネル
の製造方法。 - 【請求項22】 プラスチック発泡体の粉末と板状充填
材とを含む混合物の圧縮成形によって得た芯材を用いた
真空断熱パネルを、断熱材として用いた冷蔵庫。 - 【請求項23】 前記プラスチック発泡体の粉末が、硬
質ポリウレタンフォームの粉砕品であることを特徴とす
る請求項22に記載の冷蔵庫。 - 【請求項24】 前記真空断熱パネルを、冷蔵庫を構成
する内箱と外箱の間隙の内箱又は外箱のいずれかに貼り
付けて配設し、残った間隙に硬質ポリウレタンフォーム
を充填したことを特徴とする請求項22又は23の何れ
かに記載の冷蔵庫。 - 【請求項25】 前記真空断熱パネルを、内箱形状に合
わせて賦形し、これを外箱との間隙の内箱部分に貼り付
けて配設し、残った間隙に硬質ポリウレタンフォームを
充填したことを特徴とする請求項22又は23の何れか
に記載の冷蔵庫。 - 【請求項26】 前記真空断熱パネルを、薄板鋼板の折
り曲げ成形品である外箱の内面に配設された冷媒回路の
コンデンサーパイプの形状に合わせて賦形し、これを内
箱との間隙の外箱部分に貼り付けて配設し、残った間隙
に硬質ポリウレタンフォームを充填したことを特徴とす
る請求項22又は23の何れかに記載の冷蔵庫。 - 【請求項27】 包装材によって内部を真空に保持され
芯材によって形状を保持されてなる真空断熱パネルにお
いて、 前記芯材を、プラスチック発泡体の粉末と熱可塑性樹脂
の粉末とを含む混合物から成る多孔体で構成したことを
特徴とする真空断熱パネル。 - 【請求項28】 前記プラスチック発泡体の粉末を硬質
ポリウレタンフォームの粉砕品とし、前記熱可塑性樹脂
の粉末をスチレン系樹脂の粉砕品としたことを特徴とす
る請求項27記載の真空断熱パネル。 - 【請求項29】 前記プラスチック発泡体として、廃棄
された冷蔵庫の断熱材を用いたことを特徴とする請求項
27又は28の何れかに記載の真空断熱パネル。 - 【請求項30】 前記熱可塑性樹脂として、廃棄された
冷蔵庫の内箱材を用いたことを特徴とする請求項27又
は28の何れかに記載の真空断熱パネル。 - 【請求項31】 プラスチック発泡体の粉末と熱可塑性
樹脂の粉末とをほぼ均一に混合した後圧縮成形して得た
芯材を、包装材に挿入して真空中で成形することを特徴
とする真空断熱パネルの製造方法。 - 【請求項32】 前記プラスチック発泡体の粉末を硬質
ポリウレタンフォームの粉砕品とし、前記熱可塑性樹脂
の粉末をスチレン系樹脂の粉砕品としたことを特徴とす
る請求項31記載の真空断熱パネルの製造方法。 - 【請求項33】 前記圧縮成形を、硬質ポリウレタンフ
ォームのガラス転移点以上の温度でかつ熱可塑性樹脂の
融点以上の温度で行うようにしたことを特徴とする請求
項32記載の真空断熱パネルの製造方法。 - 【請求項34】 前記プラスチック発泡体の粉末を、該
発泡体のセルサイズ以上の大きさでセルサイズの3倍以
下の大きさにしたことを特徴とする請求項31乃至33
の何れかに記載の真空断熱パネルの製造方法。 - 【請求項35】 前記熱可塑性樹脂の粉末を、前記プラ
スチック発泡体のセルサイズ以上の大きさにしたことを
特徴とする請求項31乃至33の何れかに記載の真空断
熱パネルの製造方法。 - 【請求項36】 前記熱可塑性樹脂の粉末と前記プラス
チック発泡体の粉末との均一混合を、押し出し混練機を
用いて行うことを特徴とする請求項31記載の真空断熱
パネルの製造方法。 - 【請求項37】 前記圧縮成形を、真空雰囲気下で行う
ことを特徴とする請求項31乃至36の何れかに記載の
真空断熱パネルの製造方法。 - 【請求項38】 前記圧縮成形を、真空雰囲気下で加熱
しながら大気圧以上の加圧力で行うようにしたことを特
徴とする請求項31乃至36の何れかに記載の真空断熱
パネルの製造方法。 - 【請求項39】 プラスチック発泡体の粉末と熱可塑性
樹脂の粉末とを含む混合物からなる多孔体を芯材とする
真空断熱パネルを、内箱と外箱の間に配設したことを特
徴とする冷蔵庫。 - 【請求項40】 前記プラスチック発泡体の粉末を硬質
ポリウレタンフォームの粉砕品とし、前記熱可塑性樹脂
の粉末を可塑性樹脂の粉砕品としたことを特徴とする請
求項39記載の冷蔵庫。 - 【請求項41】 前記真空断熱パネルを内箱または外箱
に貼り付け、残った空間に硬質ポリウレタンフォームを
充填したことを特徴とする請求項39又は40の何れか
に記載の冷蔵庫。
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