真空断熱箱体
【課題】二重壁構造を有する真空断熱箱体において、箱体の変形、クラックや歪みを抑制し、信頼性と断熱性能の向上を図る。
【解決手段】真空断熱箱体１は、少なくともガスバリア性材料からなる外箱３と内箱５とからなる箱体を有し、外箱３と内箱５の間の断熱空間７に箱体と接する芯材６を設け、断熱空間７を減圧することで真空断熱構造を有する真空断熱箱体１であって、減圧による大気圧縮によって箱体の変形に伴う芯材６の減圧前後の体積変化率が５０％以内であることを特徴とする。これにより、減圧による大気圧縮によって箱体が圧縮されても、芯材６の体積変化が小さいため、箱体の変形も抑制でき、変形およびクラックの抑制といった信頼性を向上させることができる。
【解決手段】真空断熱箱体１は、少なくともガスバリア性材料からなる外箱３と内箱５とからなる箱体を有し、外箱３と内箱５の間の断熱空間７に箱体と接する芯材６を設け、断熱空間７を減圧することで真空断熱構造を有する真空断熱箱体１であって、減圧による大気圧縮によって箱体の変形に伴う芯材６の減圧前後の体積変化率が５０％以内であることを特徴とする。これにより、減圧による大気圧縮によって箱体が圧縮されても、芯材６の体積変化が小さいため、箱体の変形も抑制でき、変形およびクラックの抑制といった信頼性を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱を必要とするもの、例えば冷蔵庫、保温保冷容器、自動販売機、電気湯沸かし器、車両住宅等の真空断熱体として使用可能な真空断熱箱体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題である温暖化を防止することの重要性から、省エネルギー化が望まれており、民生用機器に対しても省エネルギーの推進が行われている。冷蔵庫などでは熱の進入を遮断し、冷凍システムの稼働率を下げることで、省エネルギーに寄与し、自動車のエンジンの循環系に組み込まれる保温貯液容器では、昇温冷却水を保温し、有効活用することで、エンジン動作初期からの燃焼効率を確保できる。以上のような観点から、断熱箱体の断熱性能向上が求められている。
【０００３】
空気が介在して熱伝導が行われる場合、断熱性能に影響を及ぼす物性として気体の平均自由行程がある。気体の平均自由行程とは、空気を構成する分子の一つが別の分子と衝突するまでに進む距離のことであり、平均自由行程よりも形成されている空隙が大きい場合は空隙内において分子同士が衝突し、気体による熱伝導が生じるため、熱伝導率は大きくなる。
【０００４】
真空断熱体の断熱原理は、熱を伝える空気をできる限り排除し、気体による熱伝導を低減することである。一方、平均自由行程よりも空隙が小さい場合は、熱伝導率は小さくなる。これは空気の衝突による熱伝導がほとんどなくなるためである。
【０００５】
このような課題を解決する一手段として、空間を保持する芯材と、空間と外気を遮断する外被材によって構成される真空断熱体がある。その芯材として、一般に、粉体材料、繊維材料、連通化した発泡体などが用いられているが、近年では、真空断熱体への要求が多岐にわたってきており、一層高性能な真空断熱体が求められている。
【０００６】
例えば、真空断熱材の一つである真空断熱パネルの製造方法は、連続気泡からなる硬質ウレタンフォームなどのような連通構造のコア材をガスバリア性の金属―プラスチックラミネートフィルム等で覆い、内部を真空排気した後、パックしてパネルとするものである（特許文献１参照）。これを冷蔵庫などの断熱箱体に用いる場合には、箱体容器材料の内面に貼り付け、さらに発泡ウレタン樹脂を注入発泡成形する二重構造で構成されている。
【０００７】
また、自動車のエンジンの循環系に組み込まれ、冷却水を保温するリザーバータンクでは、金属製の真空二重容器を断熱構造として用いられ、エンジンの動作に伴い循環されながら昇温していく冷却水を断熱容器本体内に隔壁を通じ導入して、エンジン停止後、容器内に停滞する昇温冷却水を保温し、次のエンジン始動時に、昇温冷却水が供給され、燃焼効率を確保できる（特許文献２参照）。
【０００８】
金属製の真空二重容器の断熱構造においては、工業的レベルにおける真空度は１０Ｐａ程度であるが、固体伝導はなく、金属製のため外気の侵入はほとんどない。また、１００℃以下の低温で使用されるため、輻射の影響もほとんどない。
【０００９】
また、軽量化のため食器やコップなどの保温に用いられる樹脂製の真空二重容器の断熱構造においては、ガスバリア性を高めるために、内部空間に接する面に電気メッキや無電解メッキ、蒸着により、金属被膜を形成している。また、形状自由度を出すためにブロー成形やインジェクション成形を行い、内箱と外箱を溶着後、メッキを行っている（特許文献３参照）。
【００１０】
また、低い真空度で断熱性能を確保するために、断熱空間に微粒状シリカなどの断熱材を充填し、また、容器の機械強度を強めるために、内側容器と外側容器の間に支持体を設けた真空断熱容器も提案されている（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平７―２９３７８５号公報
【特許文献２】特開平１０―７１８４０号公報
【特許文献３】特開平６―１１３９６３号公報
【特許文献４】特開２００１―１２８８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１の真空断熱パネルを用いた構成では、真空断熱パネルで断熱箱体全面を覆えない問題があり、断熱性能に限界がある。また、真空断熱パネルでは形状が限定されてしまう問題がある。真空断熱パネルに成形、加工を行うと、金属箔は樹脂材に比べ延びにくい材質のため、加工により引っ張られることで、金属箔に亀裂や穴が生じ、真空度が低下し、断熱性能が低下する。また芯材によっては、応力が加わることで芯材が外皮材を傷つけピンホールを生じ、真空度が低下するといった現象が起こる。
【００１２】
さらに、真空断熱パネルを複数枚使用することで、立方体等の形状を作ることはできるが、曲面、凹凸の成形は難しい。また、小さな真空断熱パネルを使用することで、異型性を向上させることは可能だが、工数が多く、複雑になるとともに、真空断熱パネルと真空断熱パネルの間の部分は断熱材がないため断熱性能が劣り、多数枚使用することで、その面積が増加し、断熱性能が低下する。
【００１３】
また、特許文献２の構成では、金属により構成されているため、金属材を通じた熱リークが大きく、また、重量も重くなる問題がある。また、成形性が樹脂に比べ劣るため、形状自由度が低い。また、重量を軽量化するために、板厚を薄くすると、強度が低下するため、円柱形など強度維持できる形状に限定される問題もある。
【００１４】
また、特許文献３の構成では、成形性、重量、ガスバリア性に問題はないが、成形後、蒸着膜を形成するため、工数が増え、生産性が悪くなる。また複雑な形状の場合、蒸着膜を形成できない部位も生じるため形状上の制限がある。
【００１５】
電解メッキにおいても、樹脂は電気伝導性がないため、導電性を付与するする必要があり、工数が増え、やはり生産性が悪い。また、無電解メッキにおいては、工程が増えるとともに、還元剤にホルムアルデヒド等の環境負荷物質を用いる問題がある。
【００１６】
さらに電解メッキ法、無電解メッキ法ともに液体中で行うため、メッキ膜作製後、洗浄および乾燥工程が必要になり、乾燥が不十分だと真空度が悪化し、断熱性能も悪化する。さらに、樹脂材は金属材に比べ強度が低く、減圧すると、大気による圧縮力が加わり、樹脂材にクラックや変形が生じる問題がある。
【００１７】
また、内部にＸｅ等の不活性低熱伝導ガスを封入する手法もあるが、真空に比し、気体熱伝導率が上昇し、断熱性能は劣る。また、樹脂材の厚さを厚くすることで、強度を向上させることはできるが、厚さが増すため、ヒートリーク量が増えるとともに、材料コストも高く、さらに、壁材のスペースが増えるため、容積効率が悪くなる。
【００１８】
また、特許文献４の構成では、支持体により強度は補強されているが、支持体部分は断熱性がなく、支持体が多いほど支持体を通じて、ヒートリークが増え、断熱性能が低下する。また、支持体の数が少ないと、支持体のない部分の強度が低下し、ひずみが生じるとともに、長期間その状態が続けば、最悪の場合は亀裂、破損が生じる。一方、外皮材を厚くすると、厚さが増すため、ヒートリーク量が増えるとともに、材料コストも高く、さらに、壁材のスペースが増えるため、容積効率が悪くなる。
【００１９】
本発明の目的は、高い断熱性能を有する真空断熱箱体であって、十分なガスバリア性を有し、異型性が高く、大気圧縮に対して、ガスバリア性・強度・断熱性能の信頼性が高く、かつ、軽量で、容積効率の優れた真空断熱箱体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の真空断熱箱体は、少なくともガスバリア性材料からなる外箱及び内箱と、前記外箱と前記内箱とにより構成される空間に減圧密封される芯材とからなる真空断熱構造を有する真空断熱箱体であって、前記芯材の減圧前後の体積変化率が５０％以内であることを特徴とするものである。
【００２１】
芯材の体積変化率とは、例えばラミネートフィルムの袋等のガスバリア性が高い袋に芯材を封入し、減圧することにより大気圧縮され減少した芯材体積が、減圧する前の芯材体積に対して減少した芯材体積の変化率のことである。
【００２２】
芯材の体積変化率が５０％以内であることにより、減圧による大気圧縮によって箱体が圧縮されても、芯材の体積変化が小さいため、箱体の変形も抑制でき、変形およびクラックの抑制といった信頼性を向上させることができる。特に、箱体を構成する材料が薄く、強度が弱いものであれば、その効果は高く、また、箱体材料を薄くできるので、容積効率も向上する。
【００２３】
一方、芯材の体積変化率が５０％より大きいと、箱体の変形も大きくなり、外観が著しく損なわれるとともに、外箱、内箱にクラック、へこみ、ゆがみ等が生じ、外気が流入することで、断熱効果は失われる。クラック等の劣化は減圧時に生じるものだけではなく、長期間応力が加わることで、変形、クラックを生じる現象も含む。
【００２４】
また、本発明の真空断熱箱体は、前記芯材が前記空間の形状に成形した三次元形状であることを特徴とするものである。例えば粉体材料など空間に注入するような場合、複雑な形状を有する空間であれば、未充填部や充填密度にムラが生じ、断熱性能や体積変化率にバラツキが生じる恐れがある。しかし、芯材が三次元形状をしていることにより、未充填部や充填密度のムラをなくし、さらに寸法精度よく芯材を充填することができ、均一な断熱性能および体積変化率を有することができる。
【００２５】
また、無機繊維材の様に、箱体成形後、充填が困難な芯材においても、三次元形状にすることで、芯材を外箱と内箱で挟むことが可能となり、工法の簡便化を図ることができる。
【００２６】
また、本発明の真空断熱箱体は前記ガスバリア性材料が樹脂材と金属箔を複層化したものであることを特徴とするものである。
【００２７】
これにより、樹脂材のガスバリア性を格段に高めることができるとともに、蒸着法やメッキ法のように、設備、工程の負荷を大きくすることなく、インサート成型やインモールド成形のような簡便な手法で複層化が可能である。また樹脂材のみでは温度が高くなるほどガスバリア性が低下するものがあり、一方、金属材料のみではヒートリークが大きくなり断熱性能が低下することから、金属箔と樹脂材の複合化により、幅広い温度領域でガスバリア性を向上させるとともに、ヒートリークも減少でき適用できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の真空断熱箱体は、外箱と内箱とにより構成される空間に減圧密封される芯材の減圧前後の体積変化率が５０％以内であることにより、減圧による大気圧縮によって箱体が圧縮されても、芯材の体積変化が小さいため、箱体の変形も抑制でき、変形およびクラックの抑制といった信頼性を向上させることができる。特に、箱体を構成する材料が薄く、強度が弱いものであれば、その効果は高く、また、箱体材料を薄くできるので、容積効率も向上する。
【００２９】
また、本発明の真空断熱箱体は、芯材が三次元形状をしていることにより、未充填部や充填密度のムラをなくし、さらに寸法精度よく芯材を充填することができ、均一な断熱性能および体積変化率を有することができる。
【００３０】
また、本発明の真空断熱箱体は、前記ガスバリア性材料が樹脂材と金属箔を複層化したものであることを特徴とするものであって、樹脂材のガスバリア性を格段に高めることができるとともに、蒸着法やメッキ法のように、設備、工程の負荷を大きくすることなく、インサート成型やインモールド成形のような簡便な手法で複層化が可能である。
【００３１】
また樹脂材のみでは温度が高くなるほどガスバリア性が低下するものがあり、一方、金属材料のみではヒートリークが大きくなり断熱性能が低下することから、金属箔と樹脂材の複合化により、幅広い温度領域でガスバリア性を向上させるとともに、ヒートリークも減少でき適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の請求項１に記載の真空断熱箱体の発明は、少なくともガスバリア性材料からなる外箱及び内箱と、前記外箱と前記内箱とにより構成される空間に減圧密封される芯材とからなる真空断熱構造を有する真空断熱箱体であって、前記芯材の減圧前後の体積変化率が５０％以内であることを特徴とするものである。
【００３３】
芯材の体積変化率とは、例えばラミネートフィルムの袋等のガスバリア性が高い袋に芯材を封入し、減圧することにより大気圧縮され減少した芯材体積が、減圧する前の芯材体積に対して減少した芯材体積の変化率のことである。
【００３４】
体積変化率が５０％以内であることにより、減圧による大気圧縮によって箱体が圧縮されても、芯材の体積変化が小さいため、箱体の変形も抑制でき、変形およびクラックの抑制といった信頼性を向上させることができる。特に、箱体を構成する材料が薄く、強度が弱いものであれば、その効果は高く、また、箱体材料を薄くできるので、容積効率も向上する。
【００３５】
また、体積変形率は小さいほど、外箱および内箱の厚さを薄くしたり、伸び性や強度が劣る材料でも使用することができ、省スペース、材料削減の効果が得られる。また、より長期の信頼性を維持するためには、体積変化率は望ましくは２０％以内がよい。
【００３６】
また、表面変形をほぼ完全に防ぎ、外観をより美しくするためには、体積変化率は５％以内にすることがより好ましい。
【００３７】
一方、体積変化率が５０％より大きく、箱体の変形が大きくなると、外観が著しく損なわれるとともに、外箱、内箱にクラック、へこみ、ゆがみ等が生じ、外気が流入することで、断熱効果は失われる。クラック等の劣化は減圧時に生じるものだけではなく、長期間応力が加わることで、変形、クラックを生じる現象も含む。
【００３８】
前記芯材は材料系を特に限定するものではなく、有機あるいは無機繊維、粉末を固形化したもの、発泡樹脂など、特に限定するものではない。
【００３９】
例えば繊維を用いた芯材では、グラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、炭化ケイ素繊維等の無機繊維、あるいは木綿等の天然繊維、ポリエステル、ナイロン等の合成繊維等の有機繊維など、公知の材料を使用することができる。
【００４０】
また、繊維状の芯材で、より高性能な断熱性能を出すためには、芯材が平均繊維径０．１μｍ以上１０μｍ以下の無機繊維からなり、かつ芯材の密度が１００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下であることが望ましい。さらに、無機繊維はグラスウールであることが望ましい。
【００４１】
芯材は繊維状にすることで、芯材同士が点接触し、接触面積が減少することで、芯材を伝わる固体熱伝導率が減少する。また、芯材は、十分乾燥させて、水分等の吸着ガスを除去し、使用することが望ましいが、有機繊維は、無機繊維よりも水分等の吸着ガスが発生しやすく、また、材料や温度によっては分解ガスも発生するため、断熱性能が低下するため、無機繊維が望ましい。
【００４２】
また、芯材繊維の平均繊維径が０．１μｍ未満であれば工業的生産は困難であり実用上不向きである。さらに、１０μｍより大きいと繊維間の空隙が大きくなり、初期性能に優れた真空断熱箱体を得ることができない。
【００４３】
また、密度を１００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下にすることにより繊維間の空隙径を減少させ、上記繊維径に対し初期性能、信頼性の面から最適な空隙径を保持した芯材を得ることができ、断熱性能に優れ、長期信頼性を確保した真空断熱箱体を作製することができる。
【００４４】
一方、粉末を用いた芯材ではシリカ、パーライト、カーボンブラック等の無機粉末、あるいは合成樹脂粉末等の有機粉末などを、繊維バインダーあるいは無機や有機の液状バインダーにて固形化する等、公知の材料を使用することができる。
【００４５】
また、発泡樹脂ではウレタンフォーム、フェノールフォーム、スチレンフォーム等、公知の材料を使用することができる。
【００４６】
また、粉末状の芯材で、より高性能な断熱性能を出すためには、平均一次粒子径が１００μｍ以下の乾式シリカと、平均繊維径１０μｍ以下の無機繊維材料５〜２０ｗｔ％とを混合、加圧成形してなる密度が１００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下であることを特徴とするものである。
【００４７】
平均一次粒子径１００ｎｍ以下の乾式シリカと平均繊維径１０μｍ以下の無機繊維材料を用いて成形体とすることで、乾式シリカの固形化を図れ、さらに真空断熱特性に優れ、気相率高く、体積変化率が大きい乾式シリカの体積変化率を減少させるとともに、乾式シリカの粒子径が１００ｎｍ以下と非常に小さいため、粒子間の空隙間距離が小さく、気体熱伝導の影響が小さくなり、高断熱性能を有する真空断熱材を得ることができる。
【００４８】
固形化する要因としては、粒子径の小さい粉末同士であるため分子間力が働き粉末同士が付着する、あるいは乾式であるため表面官能基が少なく相互反発が少ないため粉末同士が付着しやすい、あるいはシリカと無機繊維という親和性のよい組合せであるため相互に付着しやすい、さらに無機繊維の繊維径が小さいため比表面積が大きくなるすなわち表面エネルギーが大きくなり粉末と結びつきやすくなる、あるいはそれらの相互作用によること等が考えられる。
【００４９】
さらに、粒子径の非常に細かい乾式シリカと繊維径の小さい無機繊維材料を用いることにより、粉立ちのほとんどない成形体を得られる。
【００５０】
この要因は、上記のように粒子径の小さい粉末同士の分子間力、表面官能基が少ないことによる粉末同士の付着、シリカと無機繊維との良好な親和性、細い繊維材料の大きな表面エネルギー等が考えられる。
【００５１】
また、上記組合せにより強固な成形体とともに、弾性も有しているため可撓性をも有する成形体を得ることができる。
【００５２】
この理由は、平均繊維径が１０μｍ以下の繊維を用いているため曲げ弾性が向上し、可とう性を有することができる等が考えられる。
【００５３】
また、密度を５０ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下にすることにより粒子間の空隙径を減少させ、初期性能、信頼性の面から最適な空隙径を保持した芯材を得ることができ、断熱性能に優れ、長期信頼性を確保した真空断熱箱体を作製することができる。
【００５４】
また、前記乾式シリカに対して、カーボンブラック４．５〜１６ｗｔ％を混合することで、さらに断熱性能が向上する。このような乾式シリカに粉末状カーボン材料を混合した芯材を真空断熱箱体に用いることで、断熱性能が格段に向上する。
【００５５】
断熱性能向上のためにシリカに添加する粉末として、例えばカーボンブラックや酸化チタンなどは高温域で輻射防止材として働くことが知られているが、低温域でもカーボンブラック添加により大きな断熱性能向上が見られる。
【００５６】
この理由は定かではないが、シリカ粉末とカーボンブラックとの何らかの作用により固体熱伝導が低減されるためと考える。
【００５７】
請求項２に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項１に記載の発明における前記芯材が三次元形状であることを特徴とするものである。
【００５８】
例えば粉体材料など空間に注入するような場合、複雑な形状を有する空間であれば、未充填部や充填密度にムラが生じ、性能や体積変化率にムラが生じ、断熱性能や体積変化率にバラツキが生じる恐れがある。しかし、芯材が三次元形状をしていることにより、未充填部や充填密度のムラをなくし、さらに寸法精度よく芯材を充填することができ、均一な断熱性能および体積変化率を有することができる。
【００５９】
また、無機繊維材の様に、箱体成形後、充填が困難な芯材においても、三次元形状にすることで、芯材を外箱と内箱で挟むことが可能となり、工法の簡便化を図ることができる。
【００６０】
請求項３に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項２に記載の発明における前記三次元形状をした芯材が、少なくとも２つに分割されていることを特徴とするものである。
【００６１】
三次元形状の芯材を２つ以上に分割することで、複雑な形状を有し、一度の成形では困難な形状なものであっても、簡便に作製することができる。
【００６２】
また、繊維材の様に、熱伝導率に異方性がある材料においては、断熱性能が向上する方向に、芯材方向を揃えることが重要である。
【００６３】
請求項４に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明における前記ガスバリア性材料が、樹脂材と金属箔を複層化したものであることを特徴とするものである。
【００６４】
金属箔は、高ガスバリア性を有する樹脂材料よりもガスバリア性が高く、樹脂材のガスバリア性を格段に高めることができるとともに、蒸着法やメッキ法のように、設備、工程の負荷を大きくすることなく、インサート成型のように成型時に簡便に複層化が可能である。さらに、箔を用いることで、外箱、内箱の回りこみによる熱リークを最小限に抑制することができる。
【００６５】
また、ガスバリア性は金属箔との複層化している面積が大きいほど良好になる。また、金属箔は、温度や湿度への依存性が小さく、環境変化に対しより良好なガスバリア性を有することができる。また、金属箔は金属単体である必要はなく、密着性や取り扱い性を向上させるために、例えばラミネートフィルムの様な樹脂材との複層フィルムを用いてもかまわない。また、樹脂材に金属を蒸着させた蒸着フィルムであっても、同様の効果が得られるため、問題はない。
【００６６】
また、複層フィルムとして、金属箔、金属蒸着膜の表面にピンホール等の防止のための表面保護層を設けてもかまわない。表面保護層としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルムの延伸加工品などが利用でき、さらに外側にナイロンフィルムなどを設けると可撓性が向上する。
【００６７】
また、金属は厚くなりすぎると、金属箔を通じて、熱リークするため、１ｍｍ以下が望ましい。また、薄すぎると成型時に破れる恐れがあり、また、ピンホールも形成しやすいため１μｍ以上が望ましい。
【００６８】
また、金属箔はアルミニウム、ステンレス、鉄、銅等材質は問わないが、加工性、コストの面からアルミニウム箔が最も望ましい。
【００６９】
また、金属箔は全面被覆することが好ましいが、例えば金属箔にしわが寄り、破損しやすいコーナー部分などは被覆しないようにし、必要な部分だけ複層化することで、成形性や外観を向上させる。そのため、ガスバリア性材料と複層化することで、金属箔が被覆できない部分のガスバリア性を補強し、真空断熱箱体の断熱性を長期間維持できる。
【００７０】
また、金属箔は通常、成型の型側に設置し、インサート成型やインモールド成型を行うが、体積減少率が小さい材料を用いた三次元形状芯材を用いれば、芯材側に金属箔を設置することが可能となり、樹脂材料の成型自由度が著しく向上する。さらに、芯材の体積減少率が５０％以内と小さいため、大気圧縮により箱体および芯材が変形しても、金属箔が破損する部分は著しく少なく、ガスバリア性を確保することができる。
【００７１】
また、樹脂材に金属材料を蒸着したフィルムであれば、金属箔と異なり結晶化度が少ないため、伸びやすく、より良好な複層材料を形成することができる。また、樹脂材料にシリカ、アルミナ等の無機酸化物の蒸着膜を形成しガスバリア性を高めてもかまわない。
【００７２】
請求項５に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項４に記載の発明における前記樹脂材が、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン―テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンフルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミドからなる群のうち少なくとも一つを用いることを特徴とするものである。
【００７３】
上記ガスバリア性材料は、特にガスバリア性が高く、より信頼性が高い、真空断熱箱体を形成することができる。
【００７４】
さらに、金属箔との複層化部分を減らすことが可能となり、例えば金属箔を複層化しにくい複雑な形状の真空断熱箱体であっても、同等のガスバリア性を保持することが可能となり、自由性形成を向上させることができる。
【００７５】
また、樹脂材の厚さを薄くしても同等のガスバリア性を有することが可能であり、省スペース化を図ることができる。
【００７６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００７７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の外観斜視図であり、図２は実施の形態１における真空断熱箱体の分解斜視図である。図３は実施の形態１における真空断熱箱体の縦断面図である。
【００７８】
図１に示すように、内部にお湯や水を溜められる貯湯容器構造をした真空断熱箱体１は、上部に内部へ水等を貯蔵するための注入口２を有し、外側の外箱３はガスバリア性材料からなり、断熱空間を減圧にするための排気口４がある。
【００７９】
図２に示すように、注入口２を有するガスバリア性材料からなる内箱５と三次元形状をし、分割された芯材６と、さらに外側を分割した外箱３と外箱３に断熱空間を排気する排気口４から構成されている。
【００８０】
ガスバリア性材料は、空気透過速度が１００［ｃｍ3・１０μｍ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ］以下であり、好ましくは０．５［ｃｍ3・１０μｍ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ］以下であることが望ましい。
【００８１】
空気透過速度が１００［ｃｍ3・１０μｍ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ］より大きくなると、外部からの空気浸入量が増大し、長期信頼性が劣る。また、吸着材による空気吸着で対応しても、吸着材の必要量が増大し、吸着材の固体熱伝導率が増加し、断熱性能が低下する。
【００８２】
また、成型方法も限定するものではないが、ブロー成形、射出成型、真空成型、圧空成型が最も成型しやすく、いずれの成型方法でも構わない。また、これらの成型方法を組み合わせても構わない。
【００８３】
そして、外箱３は一体で成型する場合は半分に切断し、分割して成型する場合はそのままで使用する。内箱５と外箱３の間の空間と同じ三次元形状に固形化し、さらに分割した芯材６と内箱５とを内部に挿入し、外箱３と内箱５の注入口２の首部分をそれぞれ溶着させる。その後、半分に切断した外箱３を切断部分で溶着し、密閉した後、排気口４から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【００８４】
芯材６は内箱５に挿入するためには２つ以上に分割した方が挿入しやすい。また、複雑な形状になるほど、分割して挿入するほうが箱体形成が行いやすい。芯材と芯材の接合部は、密着していれば、断熱性能や箱体の強度に大きく影響は及ぼさない。
【００８５】
外箱３の溶着は端面同士を溶着しても構わないが、事前にフランジ部分を形成しておけば、容易に溶着ができる。
【００８６】
また、溶着方法は特に限定するものではないが、振動溶着、超音波溶着、レーザー溶着、ＩＲＡＭ、ＤＳＩ、溶接、ホットメルト、電磁誘導、熱風溶着、インパルス溶着、熱風溶着、近赤溶着、拡散結合等が用いられる。また、これらの複合しても構わない。
【００８７】
図３に示すように、真空断熱箱体１は上部に外箱３と内箱５とからなり、外箱３と内箱５の間には断熱空間７が存在する。断熱空間の内部は芯材６で満たされており、気体吸着材８と水分吸着材９を有している。
【００８８】
断熱空間７は排気口４から排気され、減圧空間となり、その後、排気口４を封止することで密封する。
【００８９】
気体吸着材は、箱体を構成する材料から浸入してくる気体や内部に残留していた吸着ガス等を吸着し、長期信頼性を確保することができる。
【００９０】
また、気体吸着材は酸素、窒素、水、二酸化炭素、水素の吸着材を単独または複合化して使用できる。
【００９１】
芯材６は減圧前の体積が減圧下の大気圧縮により減少した体積の割合を示す体積減少率が５０％以下であり、真空断熱箱体１は断熱空間７を減圧しても、芯材の体積減少以上には変形しないため、内箱および外箱材料へ負荷が小さくなるため、大気圧縮による割れやひび、変形が起こりにくく、また、箱体強度が強く信頼性が高い真空断熱箱体を構成できる。
【００９２】
特に、内箱および外箱材料が大気圧縮よりも剛性が低い場合や、材料厚が薄い場合、その効果は大きい。また、長期的に応力が掛かることで疲労破壊したり、また、外環境により内箱および外箱材料が劣化し剛性が低下することで、割れやひびが起こるが、芯材の体積減少率が５０％以下であれば、芯材の体積減少以上には変形しないため、やはり信頼性向上の効果がある。
【００９３】
また、体積減少率は小さいほどその効果は高く、寸法精度や外観の美観は向上するため、望ましくは１０％以下がよく、より正確な寸法精度をだすためには３％以下が望ましい。
【００９４】
体積減少率が５０％より大きいと、外観や寸法精度も大きく低下する。また、内箱および外箱材料へ大気圧縮の負荷や変形率が大きくなり、内箱および外箱材料が短期もしくは長期的に割れやひびがおこりやすくなる。また、内箱および外箱材料を厚くして強度を増し、対応することは可能だが、容積効率が減少し、また、コストも高くなる。さらに、内箱および外箱材料の断面積が大きくなることで、内箱および外箱材料から回り込む熱量が増加し、断熱性能も低下する。
【００９５】
（実施例１）
内箱は厚さ１ｍｍのポリプロピレンと厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、ポリプロピレンが内側となり、成形はブロー成形で行う。また、ポリプロピレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【００９６】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１００μｍのＥＶＯＨとからなる多層材料で、高密度ポリエチレンが外側になり、内箱同様、ブロー成形によって作製し、高密度ポリエチレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【００９７】
ブロー成形によって成形した外箱を半分に切断し、内箱と外箱の間の空間と同じ三次元形状に固形化した芯材を挿入する。芯材は平均繊維径５μｍのガラス繊維を５００℃で加圧成型し、２５０ｋｇ／ｍ3の密度に調整して作製し、２分割して挿入する。
【００９８】
そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、半分に切断した外箱を切断部分で溶着し、密閉した後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【００９９】
挿入した芯材と同条件で作製した芯材の体積を測定し、その後、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定した結果、体積減少率は３．３％であった。作製した真空断熱箱体は、目だった外観の変化もなく、比較例１に比べ良好であった。また、熱伝導率は０．００３５Ｗ／ｍＫであり、比較例１に比べ、高断熱性能を有する。
【０１００】
また、４０℃で３ヶ月放置したが、やはり比較例１に比べ、外観、性能の変化は見られなかった。
【０１０１】
（実施例２）
内箱は厚さ０．３ｍｍのＡＢＳ樹脂と厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、ポリプロピレンが内側となり、成形はブロー成形で行う。また、ＡＢＳ樹脂とＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【０１０２】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１００μｍのＥＶＯＨとからなる多層材料で、高密度ポリエチレンが外側になり、二重射出成形によって作製し、高密度ポリエチレンにはＥＶＯＨとの接合材が混入されている。射出成形によって成型する際、半分にして成型し、内箱と外箱の間の空間と同じ三次元形状に固形化した芯材を挿入する。また、接合しやすいようにフランジ部を設ける。
【０１０３】
芯材は、平均一次粒子径が８０μｍの乾式シリカと乾式シリカに対して、１０ｗｔ％のカーボンブラックと、１０ｗｔ％の平均繊維径５μｍのガラス繊維とを混合し、空間形状に加圧成型し、密度が２６０ｋｇ／ｍ3に固形化した。また、挿入できるようにあらかじめ半分づつ成型し、挿入する。
【０１０４】
そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、半分に切断した外箱を切断部分で溶着し、密閉した後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【０１０５】
挿入した芯材と同条件で作製した芯材の体積を測定し、その後、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定した結果、体積減少率は８．５％であった。作製した真空断熱箱体は、目だった外観の変化もなく、比較例１に比べ良好であった。また、熱伝導率は０．００５５Ｗ／ｍＫであり、比較例１に比べ高断熱性能を有する。
【０１０６】
また、４０℃で３ヶ月放置したが、やはり比較例１に比べ外観、性能の変化は見られなかった。
【０１０７】
（実施例３）
内箱は厚さ０．３ｍｍのＡＢＳ樹脂と厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、ＡＢＳ樹脂が内側となり、成形はブロー成形で行う。また、ＡＢＳ樹脂とＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【０１０８】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１００μｍのＥＶＯＨとからなる多層材料で、高密度ポリエチレンが外側になり、二重射出成形によって作製し、高密度ポリエチレンにはＥＶＯＨとの接合材が混入されている。射出成形によって成型する際、半分にして成型し、内箱を挿入する。また、接合しやすいようにフランジ部を設ける。
【０１０９】
そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、半分に切断した外箱を切断部分で溶着し、密閉する。その後、排気口から粉末状芯材を封入する。
【０１１０】
芯材は、平均一次粒子径が８０μｍの乾式シリカと乾式シリカに対して、１０ｗｔ％のカーボンブラックとを混合したものを用いた。空間容積と封入量から、密度は９０ｋｇ／ｍ3となった。その後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【０１１１】
挿入した芯材を、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定し、また、封入密度から減圧前の体積を求め、計算した結果、体積減少率は２４．５％であった。これは、気相率が高い粉末を細口から封入したため、芯材が十分に封入し切れなかったためと考えられる。作製した真空断熱箱体は、若干のへこみが見られたが比較例１に比べ良好であった。また、熱伝導率は０．００６５Ｗ／ｍＫであり、比較例１に比べ高断熱性能を有する。
【０１１２】
また、４０℃で３ヶ月放置したが、変形が拡大したり、性能の変化は見られず、比較例１に比べ良好であった。
【０１１３】
（実施例４）
内箱は厚さ１ｍｍのポリプロピレンと厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、ポリプロピレンが内側となり、成形はブロー成形で行う。また、ポリプロピレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【０１１４】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１００μｍのＥＶＯＨとからなる多層材料で、高密度ポリエチレンが外側になり、内箱同様、ブロー成形によって作製し、高密度ポリエチレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。ブロー成形によって成形した外箱を半分に切断し、内箱と外箱の間の空間と同じ三次元形状に固形化した芯材を挿入する。
【０１１５】
芯材は平均繊維径５μｍのガラス繊維に、バインダーとして水ガラス水溶液を塗布し、乾燥、５００℃で加圧成型し、２７０ｋｇ／ｍ3の密度に調整して作製した。水ガラスは重量比３ｗｔ％である。また、挿入しやすいように２分割して成型した。
【０１１６】
そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、半分に切断した外箱を切断部分で溶着し、密閉した後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【０１１７】
挿入した芯材と同条件で作製した芯材の体積を測定し、その後、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定した結果、体積減少率は１．３％であった。作製した真空断熱箱体は、目だった外観の変化もなく、比較例１に比べ良好であった。また、熱伝導率は０．００４５Ｗ／ｍＫであり、比較例１に比べ高断熱性能を有する。
【０１１８】
また、４０℃で３ヶ月放置したが、やはり外観、性能の変化は見られず、比較例１に比べ良好であった。
【０１１９】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における真空断熱箱体の縦断面図である。
【０１２０】
図４に示すように、真空断熱箱体１０は外箱１１と内箱１２とからなり、外箱１１と内箱１２の間には断熱空間７が存在する。また外箱１１の内側と内箱１２の外側に金属箔１３がインサート成型されている。断熱空間７の内部は芯材１４で満たされており、気体吸着材８と水分吸着９を有している。断熱空間７は排気口４から排気され、減圧空間となり、その後、排気口４を封止することで密閉空間とする。
【０１２１】
（実施例５）
内箱は厚さ０．５ｍｍのポリプロピレン２枚で厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）を挟んだ構造からなる多層材料で、成形はブロー成形で行う。また、ポリプロピレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【０１２２】
そしてナイロン（１０μｍ）とアルミニウム箔（２０μｍ）とポリプロピレン（７μｍ）の複層材からなる金属箔を、ブロー成形時に金型内面の平面部に設置しておき、成型と同時に内箱に一体化するインサート成型を行う。金属箔のナイロンとアルミニウム、アルミニウムとポリプロピレンはそれぞれ接合材（５μｍ）で接合されている。また、金属箔はポリプロピレン側を内箱と接合させる。
【０１２３】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、二重射出成型で分割して作製する。ポリエチレンには接合材を配合し、ＥＶＯＨとの密着性を上げる。
【０１２４】
金属箔はナイロン（１０μｍ）とアルミニウム箔（２０μｍ）とポリエチレン（７μｍ）の複層材を用い、射出成型時に金型平面部に設置し、インサート成型する。金属箔のナイロンとアルミニウム、アルミニウムとポリエチレンはそれぞれ接合材（５μｍ）で接合されている。また、金属箔はポリエチレン側を外箱と接合させる。
【０１２５】
外箱はあらかじめ、中に内箱、芯材を挿入し、接合できるように、二つに分割して成型し、さらに接合部にフランジを設ける。
【０１２６】
また、金属箔による被覆率は全表面積の８０％であった。
【０１２７】
そして、内箱と外箱の間の空間と同じ三次元形状に固形化した芯材を挿入する。芯材は平均繊維径７μｍのガラス繊維を４５０℃で加圧成型し、２７０ｋｇ／ｍ3の密度に調整して作製し、２分割して挿入する。そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、外箱をフランジで溶着し、密閉した後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【０１２８】
挿入した芯材と同条件で作製した芯材の体積を測定し、その後、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定した結果、体積減少率は２．７％であった。作製した真空断熱箱体は、目だった外観の変化もなく、比較例１に比べ良好であった。また、熱伝導率は０．００３５Ｗ／ｍＫであり、比較例１に比べ高断熱性能を有する。
【０１２９】
また、４０℃で３ヶ月放置したが、外観、性能の変化は見られなかった。さらに、９０℃で３ヶ月放置したが、金属箔をインサートしていない実施例１の断熱箱体では性能の低下が見られたが、本実施例５の真空断熱箱体は性能変化もなく良好であった。これは、ＥＶＯＨが９０℃においてガスバリア性が低下するためである。
【０１３０】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における真空断熱箱体の縦断面図である。
【０１３１】
図５に示すように、真空断熱箱体１５は外箱１６と内箱１７とからなり、外箱１６と内箱１７の間には断熱空間７が存在する。また外箱１６の内側と内箱１７の外側に金属蒸着膜１８を有した樹脂シートが挿入されている。
【０１３２】
断熱空間７の内部は芯材１９で満たされており、気体吸着材８と水分吸着９を有している。断熱空間７は排気口４から排気され、減圧空間となり、その後、排気口４を封止することで密閉空間とする。
【０１３３】
（実施例６）
内箱は厚さ１．０ｍｍのポリプロピレンと厚さ１μｍのアルミニウム蒸着膜を有する厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、成形はブロー成形で行う。また、ポリプロピレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【０１３４】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１μｍのアルミニウム蒸着膜を有する厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、二重射出成型で半分に分割して作製する。ポリエチレンには接合材を配合し、ＥＶＯＨとの密着性を上げる。そして、射出成型時に金型平面部にアルミニウム蒸着を有するＥＶＯＨを設置し、インサート成型する。ＥＶＯＨはＥＶＯＨ側を高密度ポリエチレンと接合させる。
【０１３５】
外箱はあらかじめ、中に内箱、芯材を挿入し、接合できるように、二つに分割して成型し、さらに接合部にフランジを設ける。
【０１３６】
また、アルミニウム蒸着膜による被覆率は全表面積の８０％であった。
【０１３７】
そして、内箱と外箱の間の空間と同じ三次元形状に固形化した芯材を挿入する。芯材は平均繊維径５μｍのガラス繊維を５００℃で加圧成型し、２５０ｋｇ／ｍ3の密度に調整して作製し、２分割して挿入する。
【０１３８】
そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、外箱をフランジで溶着し、密閉した後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【０１３９】
挿入した芯材と同条件で作製した芯材の体積を測定し、その後、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定した結果、体積減少率は３．４％であった。作製した真空断熱箱体は、目だった外観の変化もなく、比較例１に比べ良好であった。また、熱伝導率は０．００３９Ｗ／ｍＫであり、高断熱性能を有する。
【０１４０】
また、４０℃で３ヶ月放置したが、外観、性能の変化は見られなかった。さらに、９０℃で３ヶ月放置したが、金属箔をインサートしていない実施例１の断熱箱体では性能の低下が見られたが、本実施例６の真空断熱箱体は性能変化もなく良好であった。これは、ＥＶＯＨが９０℃においてガスバリア性が低下するためである。
【０１４１】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４による真空断熱箱体を適用した自動車の蓄熱式暖気装置を示す。
【０１４２】
図６に示すように、蓄熱式暖気装置２０は、冷却水回路２１を通じて、エンジン２２で温められた冷却水がラジエーター２３で冷却され、再びエンジン２２に戻る循環経路である。また、エンジン始動時の冷却水が温まってない場合は、サーモスタット２４が全閉されており、冷却水は放熱作用のあるラジエーター２３を介さず、バイパス流路２５を通り循環し冷却水の昇温を早める。
【０１４３】
また、自動車連続走行中、冷却水回路２１の温まっている冷却水を、流量制御弁２６を切り替え入口パイプ２７からリザーバータンクと称する真空断熱容器２９に流入させ保温しておく。その後エンジン始動時に流動制御弁２６を切り替え出口パイプ２８から、冷却水回路に流出させ、冷却水に混合し冷却水の昇温を早める。従ってエンジン始動時の車の燃費を向上させることができる。
【０１４４】
リザーバータンクはいわゆる魔法瓶のように、金属性の内側容器と外側容器との間に真空の断熱空間を設けた構造で、強度の面から形状に制約があり、円筒形状等の単純な形状が一般的である。しかし、本発明の真空断熱容器であれば、成型自由度が高く、複雑な形状のリザーバータンクを形成できるとともに、ヒートリークが小さく、断熱性能に優れ、長期信頼性を有し、保温効率が向上する。
【０１４５】
また、蓄熱式暖気装置に用いられる真空断熱箱体の内箱の内面が耐水性樹脂であることが望ましい。前記内箱の内面が耐水性樹脂で覆うことによって、タンク内に冷却水を保温しても、水分が浸透することを抑制できるとともに、耐久性も向上させることができる。
【０１４６】
また、耐水性樹脂は耐水性があれば、限定するものではないが、ポリプロピレン、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂であれば、に耐水性に優れるとともに、汎用樹脂であるため、安価でもある。
【０１４７】
（実施の形態５）
図７は本発明の実施の形態５による真空断熱箱体を適用した冷蔵庫の縦断面図である。
【０１４８】
冷蔵庫３０は真空断熱箱体構造を有しており冷蔵庫内を構成する内箱３１と外壁構成する外箱３２とからなり、内箱３１と外箱３２の間には断熱層３３が存在する。また外箱３２はＰＣＭ鋼板で構成され、内箱３１はアルミニウム箔をインサート成形したＡＢＳ樹脂とからなり、断熱層側にアルミニウム箔がある。断熱層３３の内部は芯材３４が充填され、気体吸着材３５と水分吸着材３６を有している。また、冷蔵庫３０は、背面に排気口３７、背面下部に機械室３８を有し、機械室３８には圧縮機３９が搭載されている。冷媒はイソブタンを使用している。
【０１４９】
（実施例７）
芯材は平均繊維径５μｍのガラス繊維を用い、バインダーとしてケイ酸ナトリウム３ｗｔ％溶液を塗布し、断熱層の形状に４５０℃加圧成型しながら溶媒を乾燥させ、固形化したものからなる。
【０１５０】
内箱は厚さ３ｍｍのＡＢＳ樹脂と厚さ２０μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）にアルミニウム箔（１０μｍ）をインサート成形した多層材料で、ＡＢＳ樹脂が庫内側となり、成形は真空圧空成形で行う。
【０１５１】
外箱は厚さ１ｍｍのＰＣＭ鋼板で、プレス成型にて成型する。外箱と内箱とで芯材を挟みこむ形で挿入し、外箱と内箱を接触部分で接合する。
【０１５２】
断熱層は、冷蔵庫外の真空ポンプで排気口から減圧し、真空度が３０Ｐａ程度になったところで排気口部分を封止する。
【０１５３】
また、芯材の体積変化率は１％と小さいため、へこみ、ゆがみもなく高い信頼性を有した真空断熱箱体冷蔵庫を形成する。
【０１５４】
次に本発明の吸着材に対する比較例を示す。
【０１５５】
（比較例１）
内箱は厚さ１ｍｍのポリプロピレンと厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、ポリプロピレンが内側となり、成形はブロー成形で行う。また、ポリプロピレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【０１５６】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１００μｍのＥＶＯＨとからなる多層材料で、高密度ポリエチレンが外側になり、内箱同様、ブロー成形によって作製し、高密度ポリエチレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。ブロー成形によって成形した外箱を半分に切断し、内箱と外箱の間に芯材を挿入する。
【０１５７】
芯材は平均繊維径５μｍのガラス繊維を挿入する。そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、半分に切断した外箱を切断部分で溶着し、密閉した後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【０１５８】
挿入した芯材と同条件で作製した芯材の体積を測定し、その後、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定した結果、体積減少率は５６％であった。作製した真空断熱箱体は、大きく変形し、また、熱伝導率は０．０１２５Ｗ／ｍＫであった。
【０１５９】
また、４０℃で１ヶ月放置した時点で、クッラクが生じた。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
以上のように、本発明にかかる真空断熱箱体は、減圧により箱体にかかる負荷を低減し、長期信頼性、外観に優れた真空断熱箱体を構成でき、優れた断熱性能を発現可能なものであり、自動車用の蓄熱式暖気装置や冷凍冷蔵庫および冷凍機器をはじめとした温冷熱機器や、熱や寒さから保護したい物象などのあらゆる断熱用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の外観斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の分解斜視図
【図３】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の縦断面図
【図４】本発明の実施の形態２における真空断熱箱体の縦断面図
【図５】本発明の実施の形態３における真空断熱箱体の縦断面図
【図６】本発明の実施の形態４による真空断熱箱体を適用した自動車の蓄熱式暖気装置の概略図
【図７】本発明の実施の形態５による真空断熱箱体を適用した冷蔵庫の縦断面図
【符号の説明】
【０１６２】
１ 真空断熱箱体
３ 外箱
５ 内箱
６ 芯材
７ 断熱空間
１０ 真空断熱箱体
１１ 外箱
１２ 内箱
１３ 金属箔
１４ 芯材
１５ 真空断熱箱体
１６ 外箱
１７ 内箱
１９ 芯材
２９ 真空断熱容器
３０ 冷蔵庫
３１ 内箱
３２ 外箱
３３ 断熱層
３４ 芯材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱を必要とするもの、例えば冷蔵庫、保温保冷容器、自動販売機、電気湯沸かし器、車両住宅等の真空断熱体として使用可能な真空断熱箱体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題である温暖化を防止することの重要性から、省エネルギー化が望まれており、民生用機器に対しても省エネルギーの推進が行われている。冷蔵庫などでは熱の進入を遮断し、冷凍システムの稼働率を下げることで、省エネルギーに寄与し、自動車のエンジンの循環系に組み込まれる保温貯液容器では、昇温冷却水を保温し、有効活用することで、エンジン動作初期からの燃焼効率を確保できる。以上のような観点から、断熱箱体の断熱性能向上が求められている。
【０００３】
空気が介在して熱伝導が行われる場合、断熱性能に影響を及ぼす物性として気体の平均自由行程がある。気体の平均自由行程とは、空気を構成する分子の一つが別の分子と衝突するまでに進む距離のことであり、平均自由行程よりも形成されている空隙が大きい場合は空隙内において分子同士が衝突し、気体による熱伝導が生じるため、熱伝導率は大きくなる。
【０００４】
真空断熱体の断熱原理は、熱を伝える空気をできる限り排除し、気体による熱伝導を低減することである。一方、平均自由行程よりも空隙が小さい場合は、熱伝導率は小さくなる。これは空気の衝突による熱伝導がほとんどなくなるためである。
【０００５】
このような課題を解決する一手段として、空間を保持する芯材と、空間と外気を遮断する外被材によって構成される真空断熱体がある。その芯材として、一般に、粉体材料、繊維材料、連通化した発泡体などが用いられているが、近年では、真空断熱体への要求が多岐にわたってきており、一層高性能な真空断熱体が求められている。
【０００６】
例えば、真空断熱材の一つである真空断熱パネルの製造方法は、連続気泡からなる硬質ウレタンフォームなどのような連通構造のコア材をガスバリア性の金属―プラスチックラミネートフィルム等で覆い、内部を真空排気した後、パックしてパネルとするものである（特許文献１参照）。これを冷蔵庫などの断熱箱体に用いる場合には、箱体容器材料の内面に貼り付け、さらに発泡ウレタン樹脂を注入発泡成形する二重構造で構成されている。
【０００７】
また、自動車のエンジンの循環系に組み込まれ、冷却水を保温するリザーバータンクでは、金属製の真空二重容器を断熱構造として用いられ、エンジンの動作に伴い循環されながら昇温していく冷却水を断熱容器本体内に隔壁を通じ導入して、エンジン停止後、容器内に停滞する昇温冷却水を保温し、次のエンジン始動時に、昇温冷却水が供給され、燃焼効率を確保できる（特許文献２参照）。
【０００８】
金属製の真空二重容器の断熱構造においては、工業的レベルにおける真空度は１０Ｐａ程度であるが、固体伝導はなく、金属製のため外気の侵入はほとんどない。また、１００℃以下の低温で使用されるため、輻射の影響もほとんどない。
【０００９】
また、軽量化のため食器やコップなどの保温に用いられる樹脂製の真空二重容器の断熱構造においては、ガスバリア性を高めるために、内部空間に接する面に電気メッキや無電解メッキ、蒸着により、金属被膜を形成している。また、形状自由度を出すためにブロー成形やインジェクション成形を行い、内箱と外箱を溶着後、メッキを行っている（特許文献３参照）。
【００１０】
また、低い真空度で断熱性能を確保するために、断熱空間に微粒状シリカなどの断熱材を充填し、また、容器の機械強度を強めるために、内側容器と外側容器の間に支持体を設けた真空断熱容器も提案されている（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平７―２９３７８５号公報
【特許文献２】特開平１０―７１８４０号公報
【特許文献３】特開平６―１１３９６３号公報
【特許文献４】特開２００１―１２８８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１の真空断熱パネルを用いた構成では、真空断熱パネルで断熱箱体全面を覆えない問題があり、断熱性能に限界がある。また、真空断熱パネルでは形状が限定されてしまう問題がある。真空断熱パネルに成形、加工を行うと、金属箔は樹脂材に比べ延びにくい材質のため、加工により引っ張られることで、金属箔に亀裂や穴が生じ、真空度が低下し、断熱性能が低下する。また芯材によっては、応力が加わることで芯材が外皮材を傷つけピンホールを生じ、真空度が低下するといった現象が起こる。
【００１２】
さらに、真空断熱パネルを複数枚使用することで、立方体等の形状を作ることはできるが、曲面、凹凸の成形は難しい。また、小さな真空断熱パネルを使用することで、異型性を向上させることは可能だが、工数が多く、複雑になるとともに、真空断熱パネルと真空断熱パネルの間の部分は断熱材がないため断熱性能が劣り、多数枚使用することで、その面積が増加し、断熱性能が低下する。
【００１３】
また、特許文献２の構成では、金属により構成されているため、金属材を通じた熱リークが大きく、また、重量も重くなる問題がある。また、成形性が樹脂に比べ劣るため、形状自由度が低い。また、重量を軽量化するために、板厚を薄くすると、強度が低下するため、円柱形など強度維持できる形状に限定される問題もある。
【００１４】
また、特許文献３の構成では、成形性、重量、ガスバリア性に問題はないが、成形後、蒸着膜を形成するため、工数が増え、生産性が悪くなる。また複雑な形状の場合、蒸着膜を形成できない部位も生じるため形状上の制限がある。
【００１５】
電解メッキにおいても、樹脂は電気伝導性がないため、導電性を付与するする必要があり、工数が増え、やはり生産性が悪い。また、無電解メッキにおいては、工程が増えるとともに、還元剤にホルムアルデヒド等の環境負荷物質を用いる問題がある。
【００１６】
さらに電解メッキ法、無電解メッキ法ともに液体中で行うため、メッキ膜作製後、洗浄および乾燥工程が必要になり、乾燥が不十分だと真空度が悪化し、断熱性能も悪化する。さらに、樹脂材は金属材に比べ強度が低く、減圧すると、大気による圧縮力が加わり、樹脂材にクラックや変形が生じる問題がある。
【００１７】
また、内部にＸｅ等の不活性低熱伝導ガスを封入する手法もあるが、真空に比し、気体熱伝導率が上昇し、断熱性能は劣る。また、樹脂材の厚さを厚くすることで、強度を向上させることはできるが、厚さが増すため、ヒートリーク量が増えるとともに、材料コストも高く、さらに、壁材のスペースが増えるため、容積効率が悪くなる。
【００１８】
また、特許文献４の構成では、支持体により強度は補強されているが、支持体部分は断熱性がなく、支持体が多いほど支持体を通じて、ヒートリークが増え、断熱性能が低下する。また、支持体の数が少ないと、支持体のない部分の強度が低下し、ひずみが生じるとともに、長期間その状態が続けば、最悪の場合は亀裂、破損が生じる。一方、外皮材を厚くすると、厚さが増すため、ヒートリーク量が増えるとともに、材料コストも高く、さらに、壁材のスペースが増えるため、容積効率が悪くなる。
【００１９】
本発明の目的は、高い断熱性能を有する真空断熱箱体であって、十分なガスバリア性を有し、異型性が高く、大気圧縮に対して、ガスバリア性・強度・断熱性能の信頼性が高く、かつ、軽量で、容積効率の優れた真空断熱箱体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の真空断熱箱体は、少なくともガスバリア性材料からなる外箱及び内箱と、前記外箱と前記内箱とにより構成される空間に減圧密封される芯材とからなる真空断熱構造を有する真空断熱箱体であって、前記芯材の減圧前後の体積変化率が５０％以内であることを特徴とするものである。
【００２１】
芯材の体積変化率とは、例えばラミネートフィルムの袋等のガスバリア性が高い袋に芯材を封入し、減圧することにより大気圧縮され減少した芯材体積が、減圧する前の芯材体積に対して減少した芯材体積の変化率のことである。
【００２２】
芯材の体積変化率が５０％以内であることにより、減圧による大気圧縮によって箱体が圧縮されても、芯材の体積変化が小さいため、箱体の変形も抑制でき、変形およびクラックの抑制といった信頼性を向上させることができる。特に、箱体を構成する材料が薄く、強度が弱いものであれば、その効果は高く、また、箱体材料を薄くできるので、容積効率も向上する。
【００２３】
一方、芯材の体積変化率が５０％より大きいと、箱体の変形も大きくなり、外観が著しく損なわれるとともに、外箱、内箱にクラック、へこみ、ゆがみ等が生じ、外気が流入することで、断熱効果は失われる。クラック等の劣化は減圧時に生じるものだけではなく、長期間応力が加わることで、変形、クラックを生じる現象も含む。
【００２４】
また、本発明の真空断熱箱体は、前記芯材が前記空間の形状に成形した三次元形状であることを特徴とするものである。例えば粉体材料など空間に注入するような場合、複雑な形状を有する空間であれば、未充填部や充填密度にムラが生じ、断熱性能や体積変化率にバラツキが生じる恐れがある。しかし、芯材が三次元形状をしていることにより、未充填部や充填密度のムラをなくし、さらに寸法精度よく芯材を充填することができ、均一な断熱性能および体積変化率を有することができる。
【００２５】
また、無機繊維材の様に、箱体成形後、充填が困難な芯材においても、三次元形状にすることで、芯材を外箱と内箱で挟むことが可能となり、工法の簡便化を図ることができる。
【００２６】
また、本発明の真空断熱箱体は前記ガスバリア性材料が樹脂材と金属箔を複層化したものであることを特徴とするものである。
【００２７】
これにより、樹脂材のガスバリア性を格段に高めることができるとともに、蒸着法やメッキ法のように、設備、工程の負荷を大きくすることなく、インサート成型やインモールド成形のような簡便な手法で複層化が可能である。また樹脂材のみでは温度が高くなるほどガスバリア性が低下するものがあり、一方、金属材料のみではヒートリークが大きくなり断熱性能が低下することから、金属箔と樹脂材の複合化により、幅広い温度領域でガスバリア性を向上させるとともに、ヒートリークも減少でき適用できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の真空断熱箱体は、外箱と内箱とにより構成される空間に減圧密封される芯材の減圧前後の体積変化率が５０％以内であることにより、減圧による大気圧縮によって箱体が圧縮されても、芯材の体積変化が小さいため、箱体の変形も抑制でき、変形およびクラックの抑制といった信頼性を向上させることができる。特に、箱体を構成する材料が薄く、強度が弱いものであれば、その効果は高く、また、箱体材料を薄くできるので、容積効率も向上する。
【００２９】
また、本発明の真空断熱箱体は、芯材が三次元形状をしていることにより、未充填部や充填密度のムラをなくし、さらに寸法精度よく芯材を充填することができ、均一な断熱性能および体積変化率を有することができる。
【００３０】
また、本発明の真空断熱箱体は、前記ガスバリア性材料が樹脂材と金属箔を複層化したものであることを特徴とするものであって、樹脂材のガスバリア性を格段に高めることができるとともに、蒸着法やメッキ法のように、設備、工程の負荷を大きくすることなく、インサート成型やインモールド成形のような簡便な手法で複層化が可能である。
【００３１】
また樹脂材のみでは温度が高くなるほどガスバリア性が低下するものがあり、一方、金属材料のみではヒートリークが大きくなり断熱性能が低下することから、金属箔と樹脂材の複合化により、幅広い温度領域でガスバリア性を向上させるとともに、ヒートリークも減少でき適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の請求項１に記載の真空断熱箱体の発明は、少なくともガスバリア性材料からなる外箱及び内箱と、前記外箱と前記内箱とにより構成される空間に減圧密封される芯材とからなる真空断熱構造を有する真空断熱箱体であって、前記芯材の減圧前後の体積変化率が５０％以内であることを特徴とするものである。
【００３３】
芯材の体積変化率とは、例えばラミネートフィルムの袋等のガスバリア性が高い袋に芯材を封入し、減圧することにより大気圧縮され減少した芯材体積が、減圧する前の芯材体積に対して減少した芯材体積の変化率のことである。
【００３４】
体積変化率が５０％以内であることにより、減圧による大気圧縮によって箱体が圧縮されても、芯材の体積変化が小さいため、箱体の変形も抑制でき、変形およびクラックの抑制といった信頼性を向上させることができる。特に、箱体を構成する材料が薄く、強度が弱いものであれば、その効果は高く、また、箱体材料を薄くできるので、容積効率も向上する。
【００３５】
また、体積変形率は小さいほど、外箱および内箱の厚さを薄くしたり、伸び性や強度が劣る材料でも使用することができ、省スペース、材料削減の効果が得られる。また、より長期の信頼性を維持するためには、体積変化率は望ましくは２０％以内がよい。
【００３６】
また、表面変形をほぼ完全に防ぎ、外観をより美しくするためには、体積変化率は５％以内にすることがより好ましい。
【００３７】
一方、体積変化率が５０％より大きく、箱体の変形が大きくなると、外観が著しく損なわれるとともに、外箱、内箱にクラック、へこみ、ゆがみ等が生じ、外気が流入することで、断熱効果は失われる。クラック等の劣化は減圧時に生じるものだけではなく、長期間応力が加わることで、変形、クラックを生じる現象も含む。
【００３８】
前記芯材は材料系を特に限定するものではなく、有機あるいは無機繊維、粉末を固形化したもの、発泡樹脂など、特に限定するものではない。
【００３９】
例えば繊維を用いた芯材では、グラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、炭化ケイ素繊維等の無機繊維、あるいは木綿等の天然繊維、ポリエステル、ナイロン等の合成繊維等の有機繊維など、公知の材料を使用することができる。
【００４０】
また、繊維状の芯材で、より高性能な断熱性能を出すためには、芯材が平均繊維径０．１μｍ以上１０μｍ以下の無機繊維からなり、かつ芯材の密度が１００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下であることが望ましい。さらに、無機繊維はグラスウールであることが望ましい。
【００４１】
芯材は繊維状にすることで、芯材同士が点接触し、接触面積が減少することで、芯材を伝わる固体熱伝導率が減少する。また、芯材は、十分乾燥させて、水分等の吸着ガスを除去し、使用することが望ましいが、有機繊維は、無機繊維よりも水分等の吸着ガスが発生しやすく、また、材料や温度によっては分解ガスも発生するため、断熱性能が低下するため、無機繊維が望ましい。
【００４２】
また、芯材繊維の平均繊維径が０．１μｍ未満であれば工業的生産は困難であり実用上不向きである。さらに、１０μｍより大きいと繊維間の空隙が大きくなり、初期性能に優れた真空断熱箱体を得ることができない。
【００４３】
また、密度を１００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下にすることにより繊維間の空隙径を減少させ、上記繊維径に対し初期性能、信頼性の面から最適な空隙径を保持した芯材を得ることができ、断熱性能に優れ、長期信頼性を確保した真空断熱箱体を作製することができる。
【００４４】
一方、粉末を用いた芯材ではシリカ、パーライト、カーボンブラック等の無機粉末、あるいは合成樹脂粉末等の有機粉末などを、繊維バインダーあるいは無機や有機の液状バインダーにて固形化する等、公知の材料を使用することができる。
【００４５】
また、発泡樹脂ではウレタンフォーム、フェノールフォーム、スチレンフォーム等、公知の材料を使用することができる。
【００４６】
また、粉末状の芯材で、より高性能な断熱性能を出すためには、平均一次粒子径が１００μｍ以下の乾式シリカと、平均繊維径１０μｍ以下の無機繊維材料５〜２０ｗｔ％とを混合、加圧成形してなる密度が１００ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下であることを特徴とするものである。
【００４７】
平均一次粒子径１００ｎｍ以下の乾式シリカと平均繊維径１０μｍ以下の無機繊維材料を用いて成形体とすることで、乾式シリカの固形化を図れ、さらに真空断熱特性に優れ、気相率高く、体積変化率が大きい乾式シリカの体積変化率を減少させるとともに、乾式シリカの粒子径が１００ｎｍ以下と非常に小さいため、粒子間の空隙間距離が小さく、気体熱伝導の影響が小さくなり、高断熱性能を有する真空断熱材を得ることができる。
【００４８】
固形化する要因としては、粒子径の小さい粉末同士であるため分子間力が働き粉末同士が付着する、あるいは乾式であるため表面官能基が少なく相互反発が少ないため粉末同士が付着しやすい、あるいはシリカと無機繊維という親和性のよい組合せであるため相互に付着しやすい、さらに無機繊維の繊維径が小さいため比表面積が大きくなるすなわち表面エネルギーが大きくなり粉末と結びつきやすくなる、あるいはそれらの相互作用によること等が考えられる。
【００４９】
さらに、粒子径の非常に細かい乾式シリカと繊維径の小さい無機繊維材料を用いることにより、粉立ちのほとんどない成形体を得られる。
【００５０】
この要因は、上記のように粒子径の小さい粉末同士の分子間力、表面官能基が少ないことによる粉末同士の付着、シリカと無機繊維との良好な親和性、細い繊維材料の大きな表面エネルギー等が考えられる。
【００５１】
また、上記組合せにより強固な成形体とともに、弾性も有しているため可撓性をも有する成形体を得ることができる。
【００５２】
この理由は、平均繊維径が１０μｍ以下の繊維を用いているため曲げ弾性が向上し、可とう性を有することができる等が考えられる。
【００５３】
また、密度を５０ｋｇ／ｍ3以上４００ｋｇ／ｍ3以下にすることにより粒子間の空隙径を減少させ、初期性能、信頼性の面から最適な空隙径を保持した芯材を得ることができ、断熱性能に優れ、長期信頼性を確保した真空断熱箱体を作製することができる。
【００５４】
また、前記乾式シリカに対して、カーボンブラック４．５〜１６ｗｔ％を混合することで、さらに断熱性能が向上する。このような乾式シリカに粉末状カーボン材料を混合した芯材を真空断熱箱体に用いることで、断熱性能が格段に向上する。
【００５５】
断熱性能向上のためにシリカに添加する粉末として、例えばカーボンブラックや酸化チタンなどは高温域で輻射防止材として働くことが知られているが、低温域でもカーボンブラック添加により大きな断熱性能向上が見られる。
【００５６】
この理由は定かではないが、シリカ粉末とカーボンブラックとの何らかの作用により固体熱伝導が低減されるためと考える。
【００５７】
請求項２に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項１に記載の発明における前記芯材が三次元形状であることを特徴とするものである。
【００５８】
例えば粉体材料など空間に注入するような場合、複雑な形状を有する空間であれば、未充填部や充填密度にムラが生じ、性能や体積変化率にムラが生じ、断熱性能や体積変化率にバラツキが生じる恐れがある。しかし、芯材が三次元形状をしていることにより、未充填部や充填密度のムラをなくし、さらに寸法精度よく芯材を充填することができ、均一な断熱性能および体積変化率を有することができる。
【００５９】
また、無機繊維材の様に、箱体成形後、充填が困難な芯材においても、三次元形状にすることで、芯材を外箱と内箱で挟むことが可能となり、工法の簡便化を図ることができる。
【００６０】
請求項３に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項２に記載の発明における前記三次元形状をした芯材が、少なくとも２つに分割されていることを特徴とするものである。
【００６１】
三次元形状の芯材を２つ以上に分割することで、複雑な形状を有し、一度の成形では困難な形状なものであっても、簡便に作製することができる。
【００６２】
また、繊維材の様に、熱伝導率に異方性がある材料においては、断熱性能が向上する方向に、芯材方向を揃えることが重要である。
【００６３】
請求項４に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明における前記ガスバリア性材料が、樹脂材と金属箔を複層化したものであることを特徴とするものである。
【００６４】
金属箔は、高ガスバリア性を有する樹脂材料よりもガスバリア性が高く、樹脂材のガスバリア性を格段に高めることができるとともに、蒸着法やメッキ法のように、設備、工程の負荷を大きくすることなく、インサート成型のように成型時に簡便に複層化が可能である。さらに、箔を用いることで、外箱、内箱の回りこみによる熱リークを最小限に抑制することができる。
【００６５】
また、ガスバリア性は金属箔との複層化している面積が大きいほど良好になる。また、金属箔は、温度や湿度への依存性が小さく、環境変化に対しより良好なガスバリア性を有することができる。また、金属箔は金属単体である必要はなく、密着性や取り扱い性を向上させるために、例えばラミネートフィルムの様な樹脂材との複層フィルムを用いてもかまわない。また、樹脂材に金属を蒸着させた蒸着フィルムであっても、同様の効果が得られるため、問題はない。
【００６６】
また、複層フィルムとして、金属箔、金属蒸着膜の表面にピンホール等の防止のための表面保護層を設けてもかまわない。表面保護層としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルムの延伸加工品などが利用でき、さらに外側にナイロンフィルムなどを設けると可撓性が向上する。
【００６７】
また、金属は厚くなりすぎると、金属箔を通じて、熱リークするため、１ｍｍ以下が望ましい。また、薄すぎると成型時に破れる恐れがあり、また、ピンホールも形成しやすいため１μｍ以上が望ましい。
【００６８】
また、金属箔はアルミニウム、ステンレス、鉄、銅等材質は問わないが、加工性、コストの面からアルミニウム箔が最も望ましい。
【００６９】
また、金属箔は全面被覆することが好ましいが、例えば金属箔にしわが寄り、破損しやすいコーナー部分などは被覆しないようにし、必要な部分だけ複層化することで、成形性や外観を向上させる。そのため、ガスバリア性材料と複層化することで、金属箔が被覆できない部分のガスバリア性を補強し、真空断熱箱体の断熱性を長期間維持できる。
【００７０】
また、金属箔は通常、成型の型側に設置し、インサート成型やインモールド成型を行うが、体積減少率が小さい材料を用いた三次元形状芯材を用いれば、芯材側に金属箔を設置することが可能となり、樹脂材料の成型自由度が著しく向上する。さらに、芯材の体積減少率が５０％以内と小さいため、大気圧縮により箱体および芯材が変形しても、金属箔が破損する部分は著しく少なく、ガスバリア性を確保することができる。
【００７１】
また、樹脂材に金属材料を蒸着したフィルムであれば、金属箔と異なり結晶化度が少ないため、伸びやすく、より良好な複層材料を形成することができる。また、樹脂材料にシリカ、アルミナ等の無機酸化物の蒸着膜を形成しガスバリア性を高めてもかまわない。
【００７２】
請求項５に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項４に記載の発明における前記樹脂材が、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン―テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンフルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミドからなる群のうち少なくとも一つを用いることを特徴とするものである。
【００７３】
上記ガスバリア性材料は、特にガスバリア性が高く、より信頼性が高い、真空断熱箱体を形成することができる。
【００７４】
さらに、金属箔との複層化部分を減らすことが可能となり、例えば金属箔を複層化しにくい複雑な形状の真空断熱箱体であっても、同等のガスバリア性を保持することが可能となり、自由性形成を向上させることができる。
【００７５】
また、樹脂材の厚さを薄くしても同等のガスバリア性を有することが可能であり、省スペース化を図ることができる。
【００７６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００７７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の外観斜視図であり、図２は実施の形態１における真空断熱箱体の分解斜視図である。図３は実施の形態１における真空断熱箱体の縦断面図である。
【００７８】
図１に示すように、内部にお湯や水を溜められる貯湯容器構造をした真空断熱箱体１は、上部に内部へ水等を貯蔵するための注入口２を有し、外側の外箱３はガスバリア性材料からなり、断熱空間を減圧にするための排気口４がある。
【００７９】
図２に示すように、注入口２を有するガスバリア性材料からなる内箱５と三次元形状をし、分割された芯材６と、さらに外側を分割した外箱３と外箱３に断熱空間を排気する排気口４から構成されている。
【００８０】
ガスバリア性材料は、空気透過速度が１００［ｃｍ3・１０μｍ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ］以下であり、好ましくは０．５［ｃｍ3・１０μｍ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ］以下であることが望ましい。
【００８１】
空気透過速度が１００［ｃｍ3・１０μｍ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ］より大きくなると、外部からの空気浸入量が増大し、長期信頼性が劣る。また、吸着材による空気吸着で対応しても、吸着材の必要量が増大し、吸着材の固体熱伝導率が増加し、断熱性能が低下する。
【００８２】
また、成型方法も限定するものではないが、ブロー成形、射出成型、真空成型、圧空成型が最も成型しやすく、いずれの成型方法でも構わない。また、これらの成型方法を組み合わせても構わない。
【００８３】
そして、外箱３は一体で成型する場合は半分に切断し、分割して成型する場合はそのままで使用する。内箱５と外箱３の間の空間と同じ三次元形状に固形化し、さらに分割した芯材６と内箱５とを内部に挿入し、外箱３と内箱５の注入口２の首部分をそれぞれ溶着させる。その後、半分に切断した外箱３を切断部分で溶着し、密閉した後、排気口４から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【００８４】
芯材６は内箱５に挿入するためには２つ以上に分割した方が挿入しやすい。また、複雑な形状になるほど、分割して挿入するほうが箱体形成が行いやすい。芯材と芯材の接合部は、密着していれば、断熱性能や箱体の強度に大きく影響は及ぼさない。
【００８５】
外箱３の溶着は端面同士を溶着しても構わないが、事前にフランジ部分を形成しておけば、容易に溶着ができる。
【００８６】
また、溶着方法は特に限定するものではないが、振動溶着、超音波溶着、レーザー溶着、ＩＲＡＭ、ＤＳＩ、溶接、ホットメルト、電磁誘導、熱風溶着、インパルス溶着、熱風溶着、近赤溶着、拡散結合等が用いられる。また、これらの複合しても構わない。
【００８７】
図３に示すように、真空断熱箱体１は上部に外箱３と内箱５とからなり、外箱３と内箱５の間には断熱空間７が存在する。断熱空間の内部は芯材６で満たされており、気体吸着材８と水分吸着材９を有している。
【００８８】
断熱空間７は排気口４から排気され、減圧空間となり、その後、排気口４を封止することで密封する。
【００８９】
気体吸着材は、箱体を構成する材料から浸入してくる気体や内部に残留していた吸着ガス等を吸着し、長期信頼性を確保することができる。
【００９０】
また、気体吸着材は酸素、窒素、水、二酸化炭素、水素の吸着材を単独または複合化して使用できる。
【００９１】
芯材６は減圧前の体積が減圧下の大気圧縮により減少した体積の割合を示す体積減少率が５０％以下であり、真空断熱箱体１は断熱空間７を減圧しても、芯材の体積減少以上には変形しないため、内箱および外箱材料へ負荷が小さくなるため、大気圧縮による割れやひび、変形が起こりにくく、また、箱体強度が強く信頼性が高い真空断熱箱体を構成できる。
【００９２】
特に、内箱および外箱材料が大気圧縮よりも剛性が低い場合や、材料厚が薄い場合、その効果は大きい。また、長期的に応力が掛かることで疲労破壊したり、また、外環境により内箱および外箱材料が劣化し剛性が低下することで、割れやひびが起こるが、芯材の体積減少率が５０％以下であれば、芯材の体積減少以上には変形しないため、やはり信頼性向上の効果がある。
【００９３】
また、体積減少率は小さいほどその効果は高く、寸法精度や外観の美観は向上するため、望ましくは１０％以下がよく、より正確な寸法精度をだすためには３％以下が望ましい。
【００９４】
体積減少率が５０％より大きいと、外観や寸法精度も大きく低下する。また、内箱および外箱材料へ大気圧縮の負荷や変形率が大きくなり、内箱および外箱材料が短期もしくは長期的に割れやひびがおこりやすくなる。また、内箱および外箱材料を厚くして強度を増し、対応することは可能だが、容積効率が減少し、また、コストも高くなる。さらに、内箱および外箱材料の断面積が大きくなることで、内箱および外箱材料から回り込む熱量が増加し、断熱性能も低下する。
【００９５】
（実施例１）
内箱は厚さ１ｍｍのポリプロピレンと厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、ポリプロピレンが内側となり、成形はブロー成形で行う。また、ポリプロピレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【００９６】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１００μｍのＥＶＯＨとからなる多層材料で、高密度ポリエチレンが外側になり、内箱同様、ブロー成形によって作製し、高密度ポリエチレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【００９７】
ブロー成形によって成形した外箱を半分に切断し、内箱と外箱の間の空間と同じ三次元形状に固形化した芯材を挿入する。芯材は平均繊維径５μｍのガラス繊維を５００℃で加圧成型し、２５０ｋｇ／ｍ3の密度に調整して作製し、２分割して挿入する。
【００９８】
そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、半分に切断した外箱を切断部分で溶着し、密閉した後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【００９９】
挿入した芯材と同条件で作製した芯材の体積を測定し、その後、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定した結果、体積減少率は３．３％であった。作製した真空断熱箱体は、目だった外観の変化もなく、比較例１に比べ良好であった。また、熱伝導率は０．００３５Ｗ／ｍＫであり、比較例１に比べ、高断熱性能を有する。
【０１００】
また、４０℃で３ヶ月放置したが、やはり比較例１に比べ、外観、性能の変化は見られなかった。
【０１０１】
（実施例２）
内箱は厚さ０．３ｍｍのＡＢＳ樹脂と厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、ポリプロピレンが内側となり、成形はブロー成形で行う。また、ＡＢＳ樹脂とＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【０１０２】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１００μｍのＥＶＯＨとからなる多層材料で、高密度ポリエチレンが外側になり、二重射出成形によって作製し、高密度ポリエチレンにはＥＶＯＨとの接合材が混入されている。射出成形によって成型する際、半分にして成型し、内箱と外箱の間の空間と同じ三次元形状に固形化した芯材を挿入する。また、接合しやすいようにフランジ部を設ける。
【０１０３】
芯材は、平均一次粒子径が８０μｍの乾式シリカと乾式シリカに対して、１０ｗｔ％のカーボンブラックと、１０ｗｔ％の平均繊維径５μｍのガラス繊維とを混合し、空間形状に加圧成型し、密度が２６０ｋｇ／ｍ3に固形化した。また、挿入できるようにあらかじめ半分づつ成型し、挿入する。
【０１０４】
そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、半分に切断した外箱を切断部分で溶着し、密閉した後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【０１０５】
挿入した芯材と同条件で作製した芯材の体積を測定し、その後、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定した結果、体積減少率は８．５％であった。作製した真空断熱箱体は、目だった外観の変化もなく、比較例１に比べ良好であった。また、熱伝導率は０．００５５Ｗ／ｍＫであり、比較例１に比べ高断熱性能を有する。
【０１０６】
また、４０℃で３ヶ月放置したが、やはり比較例１に比べ外観、性能の変化は見られなかった。
【０１０７】
（実施例３）
内箱は厚さ０．３ｍｍのＡＢＳ樹脂と厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、ＡＢＳ樹脂が内側となり、成形はブロー成形で行う。また、ＡＢＳ樹脂とＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【０１０８】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１００μｍのＥＶＯＨとからなる多層材料で、高密度ポリエチレンが外側になり、二重射出成形によって作製し、高密度ポリエチレンにはＥＶＯＨとの接合材が混入されている。射出成形によって成型する際、半分にして成型し、内箱を挿入する。また、接合しやすいようにフランジ部を設ける。
【０１０９】
そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、半分に切断した外箱を切断部分で溶着し、密閉する。その後、排気口から粉末状芯材を封入する。
【０１１０】
芯材は、平均一次粒子径が８０μｍの乾式シリカと乾式シリカに対して、１０ｗｔ％のカーボンブラックとを混合したものを用いた。空間容積と封入量から、密度は９０ｋｇ／ｍ3となった。その後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【０１１１】
挿入した芯材を、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定し、また、封入密度から減圧前の体積を求め、計算した結果、体積減少率は２４．５％であった。これは、気相率が高い粉末を細口から封入したため、芯材が十分に封入し切れなかったためと考えられる。作製した真空断熱箱体は、若干のへこみが見られたが比較例１に比べ良好であった。また、熱伝導率は０．００６５Ｗ／ｍＫであり、比較例１に比べ高断熱性能を有する。
【０１１２】
また、４０℃で３ヶ月放置したが、変形が拡大したり、性能の変化は見られず、比較例１に比べ良好であった。
【０１１３】
（実施例４）
内箱は厚さ１ｍｍのポリプロピレンと厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、ポリプロピレンが内側となり、成形はブロー成形で行う。また、ポリプロピレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【０１１４】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１００μｍのＥＶＯＨとからなる多層材料で、高密度ポリエチレンが外側になり、内箱同様、ブロー成形によって作製し、高密度ポリエチレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。ブロー成形によって成形した外箱を半分に切断し、内箱と外箱の間の空間と同じ三次元形状に固形化した芯材を挿入する。
【０１１５】
芯材は平均繊維径５μｍのガラス繊維に、バインダーとして水ガラス水溶液を塗布し、乾燥、５００℃で加圧成型し、２７０ｋｇ／ｍ3の密度に調整して作製した。水ガラスは重量比３ｗｔ％である。また、挿入しやすいように２分割して成型した。
【０１１６】
そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、半分に切断した外箱を切断部分で溶着し、密閉した後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【０１１７】
挿入した芯材と同条件で作製した芯材の体積を測定し、その後、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定した結果、体積減少率は１．３％であった。作製した真空断熱箱体は、目だった外観の変化もなく、比較例１に比べ良好であった。また、熱伝導率は０．００４５Ｗ／ｍＫであり、比較例１に比べ高断熱性能を有する。
【０１１８】
また、４０℃で３ヶ月放置したが、やはり外観、性能の変化は見られず、比較例１に比べ良好であった。
【０１１９】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における真空断熱箱体の縦断面図である。
【０１２０】
図４に示すように、真空断熱箱体１０は外箱１１と内箱１２とからなり、外箱１１と内箱１２の間には断熱空間７が存在する。また外箱１１の内側と内箱１２の外側に金属箔１３がインサート成型されている。断熱空間７の内部は芯材１４で満たされており、気体吸着材８と水分吸着９を有している。断熱空間７は排気口４から排気され、減圧空間となり、その後、排気口４を封止することで密閉空間とする。
【０１２１】
（実施例５）
内箱は厚さ０．５ｍｍのポリプロピレン２枚で厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）を挟んだ構造からなる多層材料で、成形はブロー成形で行う。また、ポリプロピレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【０１２２】
そしてナイロン（１０μｍ）とアルミニウム箔（２０μｍ）とポリプロピレン（７μｍ）の複層材からなる金属箔を、ブロー成形時に金型内面の平面部に設置しておき、成型と同時に内箱に一体化するインサート成型を行う。金属箔のナイロンとアルミニウム、アルミニウムとポリプロピレンはそれぞれ接合材（５μｍ）で接合されている。また、金属箔はポリプロピレン側を内箱と接合させる。
【０１２３】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、二重射出成型で分割して作製する。ポリエチレンには接合材を配合し、ＥＶＯＨとの密着性を上げる。
【０１２４】
金属箔はナイロン（１０μｍ）とアルミニウム箔（２０μｍ）とポリエチレン（７μｍ）の複層材を用い、射出成型時に金型平面部に設置し、インサート成型する。金属箔のナイロンとアルミニウム、アルミニウムとポリエチレンはそれぞれ接合材（５μｍ）で接合されている。また、金属箔はポリエチレン側を外箱と接合させる。
【０１２５】
外箱はあらかじめ、中に内箱、芯材を挿入し、接合できるように、二つに分割して成型し、さらに接合部にフランジを設ける。
【０１２６】
また、金属箔による被覆率は全表面積の８０％であった。
【０１２７】
そして、内箱と外箱の間の空間と同じ三次元形状に固形化した芯材を挿入する。芯材は平均繊維径７μｍのガラス繊維を４５０℃で加圧成型し、２７０ｋｇ／ｍ3の密度に調整して作製し、２分割して挿入する。そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、外箱をフランジで溶着し、密閉した後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【０１２８】
挿入した芯材と同条件で作製した芯材の体積を測定し、その後、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定した結果、体積減少率は２．７％であった。作製した真空断熱箱体は、目だった外観の変化もなく、比較例１に比べ良好であった。また、熱伝導率は０．００３５Ｗ／ｍＫであり、比較例１に比べ高断熱性能を有する。
【０１２９】
また、４０℃で３ヶ月放置したが、外観、性能の変化は見られなかった。さらに、９０℃で３ヶ月放置したが、金属箔をインサートしていない実施例１の断熱箱体では性能の低下が見られたが、本実施例５の真空断熱箱体は性能変化もなく良好であった。これは、ＥＶＯＨが９０℃においてガスバリア性が低下するためである。
【０１３０】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における真空断熱箱体の縦断面図である。
【０１３１】
図５に示すように、真空断熱箱体１５は外箱１６と内箱１７とからなり、外箱１６と内箱１７の間には断熱空間７が存在する。また外箱１６の内側と内箱１７の外側に金属蒸着膜１８を有した樹脂シートが挿入されている。
【０１３２】
断熱空間７の内部は芯材１９で満たされており、気体吸着材８と水分吸着９を有している。断熱空間７は排気口４から排気され、減圧空間となり、その後、排気口４を封止することで密閉空間とする。
【０１３３】
（実施例６）
内箱は厚さ１．０ｍｍのポリプロピレンと厚さ１μｍのアルミニウム蒸着膜を有する厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、成形はブロー成形で行う。また、ポリプロピレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【０１３４】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１μｍのアルミニウム蒸着膜を有する厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、二重射出成型で半分に分割して作製する。ポリエチレンには接合材を配合し、ＥＶＯＨとの密着性を上げる。そして、射出成型時に金型平面部にアルミニウム蒸着を有するＥＶＯＨを設置し、インサート成型する。ＥＶＯＨはＥＶＯＨ側を高密度ポリエチレンと接合させる。
【０１３５】
外箱はあらかじめ、中に内箱、芯材を挿入し、接合できるように、二つに分割して成型し、さらに接合部にフランジを設ける。
【０１３６】
また、アルミニウム蒸着膜による被覆率は全表面積の８０％であった。
【０１３７】
そして、内箱と外箱の間の空間と同じ三次元形状に固形化した芯材を挿入する。芯材は平均繊維径５μｍのガラス繊維を５００℃で加圧成型し、２５０ｋｇ／ｍ3の密度に調整して作製し、２分割して挿入する。
【０１３８】
そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、外箱をフランジで溶着し、密閉した後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【０１３９】
挿入した芯材と同条件で作製した芯材の体積を測定し、その後、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定した結果、体積減少率は３．４％であった。作製した真空断熱箱体は、目だった外観の変化もなく、比較例１に比べ良好であった。また、熱伝導率は０．００３９Ｗ／ｍＫであり、高断熱性能を有する。
【０１４０】
また、４０℃で３ヶ月放置したが、外観、性能の変化は見られなかった。さらに、９０℃で３ヶ月放置したが、金属箔をインサートしていない実施例１の断熱箱体では性能の低下が見られたが、本実施例６の真空断熱箱体は性能変化もなく良好であった。これは、ＥＶＯＨが９０℃においてガスバリア性が低下するためである。
【０１４１】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４による真空断熱箱体を適用した自動車の蓄熱式暖気装置を示す。
【０１４２】
図６に示すように、蓄熱式暖気装置２０は、冷却水回路２１を通じて、エンジン２２で温められた冷却水がラジエーター２３で冷却され、再びエンジン２２に戻る循環経路である。また、エンジン始動時の冷却水が温まってない場合は、サーモスタット２４が全閉されており、冷却水は放熱作用のあるラジエーター２３を介さず、バイパス流路２５を通り循環し冷却水の昇温を早める。
【０１４３】
また、自動車連続走行中、冷却水回路２１の温まっている冷却水を、流量制御弁２６を切り替え入口パイプ２７からリザーバータンクと称する真空断熱容器２９に流入させ保温しておく。その後エンジン始動時に流動制御弁２６を切り替え出口パイプ２８から、冷却水回路に流出させ、冷却水に混合し冷却水の昇温を早める。従ってエンジン始動時の車の燃費を向上させることができる。
【０１４４】
リザーバータンクはいわゆる魔法瓶のように、金属性の内側容器と外側容器との間に真空の断熱空間を設けた構造で、強度の面から形状に制約があり、円筒形状等の単純な形状が一般的である。しかし、本発明の真空断熱容器であれば、成型自由度が高く、複雑な形状のリザーバータンクを形成できるとともに、ヒートリークが小さく、断熱性能に優れ、長期信頼性を有し、保温効率が向上する。
【０１４５】
また、蓄熱式暖気装置に用いられる真空断熱箱体の内箱の内面が耐水性樹脂であることが望ましい。前記内箱の内面が耐水性樹脂で覆うことによって、タンク内に冷却水を保温しても、水分が浸透することを抑制できるとともに、耐久性も向上させることができる。
【０１４６】
また、耐水性樹脂は耐水性があれば、限定するものではないが、ポリプロピレン、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂であれば、に耐水性に優れるとともに、汎用樹脂であるため、安価でもある。
【０１４７】
（実施の形態５）
図７は本発明の実施の形態５による真空断熱箱体を適用した冷蔵庫の縦断面図である。
【０１４８】
冷蔵庫３０は真空断熱箱体構造を有しており冷蔵庫内を構成する内箱３１と外壁構成する外箱３２とからなり、内箱３１と外箱３２の間には断熱層３３が存在する。また外箱３２はＰＣＭ鋼板で構成され、内箱３１はアルミニウム箔をインサート成形したＡＢＳ樹脂とからなり、断熱層側にアルミニウム箔がある。断熱層３３の内部は芯材３４が充填され、気体吸着材３５と水分吸着材３６を有している。また、冷蔵庫３０は、背面に排気口３７、背面下部に機械室３８を有し、機械室３８には圧縮機３９が搭載されている。冷媒はイソブタンを使用している。
【０１４９】
（実施例７）
芯材は平均繊維径５μｍのガラス繊維を用い、バインダーとしてケイ酸ナトリウム３ｗｔ％溶液を塗布し、断熱層の形状に４５０℃加圧成型しながら溶媒を乾燥させ、固形化したものからなる。
【０１５０】
内箱は厚さ３ｍｍのＡＢＳ樹脂と厚さ２０μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）にアルミニウム箔（１０μｍ）をインサート成形した多層材料で、ＡＢＳ樹脂が庫内側となり、成形は真空圧空成形で行う。
【０１５１】
外箱は厚さ１ｍｍのＰＣＭ鋼板で、プレス成型にて成型する。外箱と内箱とで芯材を挟みこむ形で挿入し、外箱と内箱を接触部分で接合する。
【０１５２】
断熱層は、冷蔵庫外の真空ポンプで排気口から減圧し、真空度が３０Ｐａ程度になったところで排気口部分を封止する。
【０１５３】
また、芯材の体積変化率は１％と小さいため、へこみ、ゆがみもなく高い信頼性を有した真空断熱箱体冷蔵庫を形成する。
【０１５４】
次に本発明の吸着材に対する比較例を示す。
【０１５５】
（比較例１）
内箱は厚さ１ｍｍのポリプロピレンと厚さ１００μｍのエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと称す）からなる多層材料で、ポリプロピレンが内側となり、成形はブロー成形で行う。また、ポリプロピレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。
【０１５６】
外箱は厚さ１ｍｍの高密度ポリエチレンと厚さ１００μｍのＥＶＯＨとからなる多層材料で、高密度ポリエチレンが外側になり、内箱同様、ブロー成形によって作製し、高密度ポリエチレンとＥＶＯＨは接合材（１０μｍ）で接合されている。ブロー成形によって成形した外箱を半分に切断し、内箱と外箱の間に芯材を挿入する。
【０１５７】
芯材は平均繊維径５μｍのガラス繊維を挿入する。そして、内箱を内部に挿入し、さらに気体吸着材と水分吸着材を挿入する。気体吸着材はゼオライトを、水分吸着材は酸化カルシウムを用いた。外箱と内箱は注入口の首部分で溶着させ、半分に切断した外箱を切断部分で溶着し、密閉した後、排気口から減圧し、真空断熱箱体を作製する。
【０１５８】
挿入した芯材と同条件で作製した芯材の体積を測定し、その後、ラミネートフィルムに入れ、減圧後の体積を測定した結果、体積減少率は５６％であった。作製した真空断熱箱体は、大きく変形し、また、熱伝導率は０．０１２５Ｗ／ｍＫであった。
【０１５９】
また、４０℃で１ヶ月放置した時点で、クッラクが生じた。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
以上のように、本発明にかかる真空断熱箱体は、減圧により箱体にかかる負荷を低減し、長期信頼性、外観に優れた真空断熱箱体を構成でき、優れた断熱性能を発現可能なものであり、自動車用の蓄熱式暖気装置や冷凍冷蔵庫および冷凍機器をはじめとした温冷熱機器や、熱や寒さから保護したい物象などのあらゆる断熱用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の外観斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の分解斜視図
【図３】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の縦断面図
【図４】本発明の実施の形態２における真空断熱箱体の縦断面図
【図５】本発明の実施の形態３における真空断熱箱体の縦断面図
【図６】本発明の実施の形態４による真空断熱箱体を適用した自動車の蓄熱式暖気装置の概略図
【図７】本発明の実施の形態５による真空断熱箱体を適用した冷蔵庫の縦断面図
【符号の説明】
【０１６２】
１ 真空断熱箱体
３ 外箱
５ 内箱
６ 芯材
７ 断熱空間
１０ 真空断熱箱体
１１ 外箱
１２ 内箱
１３ 金属箔
１４ 芯材
１５ 真空断熱箱体
１６ 外箱
１７ 内箱
１９ 芯材
２９ 真空断熱容器
３０ 冷蔵庫
３１ 内箱
３２ 外箱
３３ 断熱層
３４ 芯材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともガスバリア性材料からなる外箱及び内箱と、前記外箱と前記内箱とにより構成される空間に減圧密封される芯材とからなる真空断熱構造を有する真空断熱箱体であって、前記芯材の減圧前後の体積変化率が５０％以内であることを特徴とする真空断熱箱体。
【請求項２】
前記芯材が三次元形状であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱箱体。
【請求項３】
前記三次元形状をした芯材が少なくとも２つに分割されていることを特徴とする請求項２に記載の真空断熱箱体。
【請求項４】
前記ガスバリア性材料が樹脂材と金属箔を複層化したものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の真空断熱箱体。
【請求項５】
前記樹脂材がエチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン―テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンフルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミドからなる群のうち少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項４に記載の真空断熱箱体。
【請求項１】
少なくともガスバリア性材料からなる外箱及び内箱と、前記外箱と前記内箱とにより構成される空間に減圧密封される芯材とからなる真空断熱構造を有する真空断熱箱体であって、前記芯材の減圧前後の体積変化率が５０％以内であることを特徴とする真空断熱箱体。
【請求項２】
前記芯材が三次元形状であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱箱体。
【請求項３】
前記三次元形状をした芯材が少なくとも２つに分割されていることを特徴とする請求項２に記載の真空断熱箱体。
【請求項４】
前記ガスバリア性材料が樹脂材と金属箔を複層化したものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の真空断熱箱体。
【請求項５】
前記樹脂材がエチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン―テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンフルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミドからなる群のうち少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項４に記載の真空断熱箱体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−８５６９６（Ｐ２００７−８５６９６Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７７７６５（Ｐ２００５−２７７７６５）
【出願日】平成１７年９月２６日（２００５．９．２６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２６日（２００５．９．２６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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