專利名稱：冰箱和真空絕熱板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冰箱和真空絕熱板及其制造方法。
背景技術：
近年，從應對地球溫暖化的觀點出發(fā)，提倡削減家電產(chǎn)品電能消耗的必要性。尤其是，在家電產(chǎn)品中，冰箱是消耗電能多的制品，削減冰箱電能消耗，作為針對地球溫暖化的對策處于必不可少的狀況。如果冰箱內的負荷量一定，冰箱消耗的電能，其大部分由冰箱內冷卻用壓縮機的效率和與從冰箱內的熱泄漏量有關的絕熱材料的絕熱性能來決定，因而，在冰箱的技術開發(fā)中，有必要提高壓縮機的效率和絕熱材料的性能。作為絕熱材料的高性能化的例子，可以使用以由氣密性膜構成的被覆材料覆蓋芯體材料并減壓密封內部后的真空絕熱板。
作為以往的真空絕熱板，有日本特開2002-48466號公報(特許文獻1)所示的真空絕熱板。該真空絕熱板具有芯體材料、至少能夠吸附水分的吸附構件、和收容它們且由氣密性膜構成的被覆材料。而且，吸附劑用含有實施疏水處理的耐水性日本紙層和具有微孔的聚乙烯層的層疊膜構成的包裝材料覆蓋。另外，在日本特開2002-48466號公報中記載了該真空絕熱板使用于冰箱等中的情況。
但是，日本特開2002-48466號公報的真空絕熱板，由于在吸附構件的包裝材料的聚乙烯層內具有微孔，所以，若在真空絕熱板的制造操作時對包裝材料施加局部的力，則日本紙層有可能會破裂。在其包裝材料的日本紙層破裂時，會存在下述問題若破裂部分附著操作者的手或腕上附著的汗和水分或者由裝置等結露產(chǎn)生的水分，則因聚乙烯層的微孔的毛細管作用，水分會浸透到包裝材料內部，從而降低了吸附劑的吸附性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供不損害真空絕熱板制造時的可操作性和生產(chǎn)性的、可以長期維持吸附構件的吸附性能、可以長期維持優(yōu)良的絕熱性能的冰箱和真空絕熱板及其制造方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明的冰箱，在外箱的內側配設真空絕熱板，同時在上述外箱和內箱之間填充發(fā)泡絕熱材料而構成絕熱體，其特征在于，上述真空絕熱板具備芯體材料、吸附構件、和收容上述芯體材料和上述吸附構件且由氣密性膜構成的被覆材料；上述吸附構件具備至少能夠吸附水分的吸附劑、和覆蓋上述吸附劑同時不能通過水滴而能通過水蒸氣的包裝材料。
另外，本發(fā)明的冰箱，在外箱的內側配設真空絕熱板，同時在上述外箱和內箱之間填充發(fā)泡絕熱材料而構成絕熱體，其特征在于，上述真空絕熱板具備具有玻璃短纖維材料及無機粘合劑的芯體材料、吸附構件、和收容上述芯體材料和上述吸附構件且由氣密性膜構成的被覆材料；上述芯體材料由纖維層構成；上述吸附劑用由聚酰胺膜、聚乙烯無紡布及聚丙烯膜的層疊膜構成且沒有微孔的包裝材料覆蓋，同時配置在上述芯體材料的纖維層內的中央部。
另外，本發(fā)明的真空絕熱板，具備芯體材料、吸附構件、和收容上述芯體材料和上述吸附構件且由氣密性膜構成的被覆材料，其特征在于，上述吸附構件具備至少能夠吸附水分的吸附劑、覆蓋上述吸附劑同時不能通過水滴而能通過水蒸氣的包裝材料。
另外，本發(fā)明的真空絕熱板，具備具有玻璃短纖維材料及無機粘合劑的芯體材料、吸附構件、收容上述芯體材料和上述吸附構件且由氣密性膜構成的被覆材料，其特征在于，上述芯體材料由纖維層構成；上述吸附劑用由聚酰胺膜、聚乙烯無紡布及聚丙烯膜的層疊膜構成且沒有微孔的包裝材料覆蓋，同時配置在上述芯體材料的纖維層內的中央部。
另外，本發(fā)明的真空絕熱板的制造方法，將具有玻璃短纖維材料及無機粘合劑的芯體材料和吸附構件收容在由氣密性膜構成的被覆材料中后，使上述被覆材料內形成真空，其特征在于，用纖維層制作上述芯體材料，用由聚酰胺膜、聚乙烯無紡布及聚丙烯膜的層疊膜構成且沒有微孔的包裝材料覆蓋上述吸附劑，將用上述包裝材料覆蓋后的上述吸附劑夾持在纖維層內后，將上述芯體材料收容在上述被覆材料內。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供不損害真空絕熱板制造時的可操作性和生產(chǎn)性的、可以長期維持吸附劑的吸附性能、可以長期維持優(yōu)良的絕熱性能的冰箱和真空絕熱板及其制造方法。


圖1是表示本發(fā)明的一種實施例的冰箱的立體圖。
圖2是圖1的主要部分的剖面圖。
圖3是圖2所示的真空絕熱板的單獨狀態(tài)的剖面圖。
圖4是圖3所示的吸附材料的單獨狀態(tài)的剖面圖。
1真空絕熱板 2由氣密性膜構成的被覆材料3芯體材料4吸附構件5包裝材料6聚酰胺膜7由聚乙烯無紡布及聚丙烯膜構成的層疊膜9吸附劑 21絕熱箱體22外箱 23內箱24發(fā)泡絕熱材料具體實施方式
以下，用圖1～圖4說明本發(fā)明的一種實施例的冰箱。本發(fā)明中所說的冰箱，除了家庭及業(yè)務用冷藏·冷凍冰箱外，還包括自動售貨機、商品陳列架、商品陳列柜、保冷箱、冷卻箱、冷藏·冷凍車等。
首先，一邊參照圖1及圖2，一邊說明本實施例的冰箱的構成。圖1是表示本發(fā)明的一種實施例的冰箱的立體圖，圖2是圖1的主要部分的剖面圖。
冰箱具備形成絕熱體的絕熱箱體21和形成絕熱體的絕熱門而構成。絕熱箱體21由金屬制的外箱22、合成樹脂制的內箱23、配設在外箱22的內側的多個真空絕熱板1、和填充在外箱22和內箱23之間的發(fā)泡絕熱材料24構成。真空絕熱板1與外箱22的內側的規(guī)定位置密合而設置。具體地說，真空絕熱板1與外箱22的頂面、左右側面、底面、背面的內側密合而設置。通過制成使用該真空絕熱板1的絕熱箱體21，可以提供熱泄漏量和消耗電能少的冰箱。
在絕熱箱體21中，形成使前面開口的多個貯藏室。這些貯藏室從上起順序地形成冷凍室及冷藏室區(qū)域，由配置在冰箱內的冷卻器冷卻到適應各區(qū)域的設定的低溫度。另外，絕熱箱體21的壁厚是20～50mm左右。
絕熱門，雖然未圖示，但設計得可以開關各貯藏室前面的開口。絕熱門與絕熱箱體21同樣，由金屬制的外箱、合成樹脂制的內箱、配設在外箱的內側的多個真空絕熱板、和填充在外箱和內箱之間的發(fā)泡絕熱材料構成。此處，發(fā)泡絕熱材料24例如可以例示出，硬質聚氨酯泡沫塑料、聚酚泡沫塑料和聚苯乙烯泡沫塑料等的硬質樹脂泡沫塑料。
其中，優(yōu)選將環(huán)戊烷及水制成混合發(fā)泡劑的硬質聚氨酯泡沫塑料。以多元醇作為基本原料，在發(fā)泡劑、整泡劑、反應催化劑存在的條件下，使異氰酸酯反應，得到硬質聚氨酯泡沫塑料。
多元醇主要使用將由間甲苯二胺(2，4-甲苯二胺、2，6-甲苯二胺)及鄰甲苯二胺(2，3-甲苯二胺、3，4-甲苯二胺)構成的引發(fā)劑制成環(huán)氧丙烷的添加劑。其它引發(fā)劑使用，將二元醇的丙二醇、二丙二醇、三元醇的丙三醇、三甲醇丙烷、多元醇的二丙三醇、甲基葡萄糖苷、山梨醇、蔗糖、烯化聚胺的乙二胺、二亞乙基三胺、脂肪族醇胺的一乙醇胺、二乙醇胺、異丙醇胺、其它的二氨基二苯基甲烷、雙酚A、聚亞甲基聚苯基聚胺，以各種烯基氧化物的形式制成添加劑的多元醇。
異氰酸酯主要使用二苯基甲烷二異氰酸酯多核體。由于用二苯基甲烷二異氰酸酯多核體的異氰酸酯與聚醚多元醇溶液的粘度的差別小，所以可以提高與聚醚多元醇的相溶性。通過使用二苯基甲烷二異氰酸酯多核體，由于初期反應變得比較快，凝膠化或硬化變慢，所以脫模時的泡沫膨脹量變小。如果是少量，當然可以使用亞芐基二異氰酸酯異構體混合物，2，4-異構體100份、2，4-異構體/2，6-異構體＝80/20，65/35(重量比)，也可以使用商品名三井コスモネ-トTRC、武田藥品的タケネ-ト4040預聚合物的尿烷改性亞芐基二異氰酸酯、脲基甲酸酯改性亞芐基二異氰酸酯、雙縮脲性亞芐基二異氰酸酯、異氰尿酸酯改性亞芐基二異氰酸酯等。作為4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯，作為主成分的純品以外，可以使用含有3核體或3核體以上的多核體商品名三井コスモネ-トM-200，武田藥品制的ミリオネ-トMR的二苯基甲烷二異氰酸酯多核體。
另外，作為發(fā)泡劑，優(yōu)選使用烴系發(fā)泡劑的環(huán)戊烷及水。相對于100重量份的多元醇混合物，配合12～18重量份的環(huán)戊烷和不到1.8重量份的水。通常，如果多用環(huán)戊烷和水，可以容易地低密度化，但是，水多時，氣泡單元內的二氧化碳氣的分壓增加，膨脹量變大，環(huán)戊烷多時，抗壓強度和尺寸的穩(wěn)定性變差。
作為反應催化劑，合并使用四甲基己亞甲基二胺、五甲基二亞乙基三胺、3量化催化劑，可以使高速反應化和固化性提高。反應催化劑的配合量，相對于100重量份多元醇成分，優(yōu)選2～5重量份。除此以外，只要反應性相一致，可以使用叔胺的三甲基氨基乙基胡椒嗪、三亞乙基二胺、四甲基亞乙基二胺、3量化催化劑的三(3-二甲基氨基丙基)六氫化-S-三嗪、遲效性催化劑的二丙二醇、醋酸鉀二甘醇等。
作為整泡劑，由于低表面張力的方法使氣泡單元的大小相一致，所以泡沫膨脹一樣，具有一樣的強度。整泡劑的配合量是每100重量份的多元醇成分配1.5～4重量份。例如可以使用ゴ-ルドシュミット制的B-8461、B-8462、信越化學制的X-20-1614、X-20-1634、日本ユニカ制的SZ-1127、SZ-1671。
用上述材料，使硬質聚氨酯泡沫塑料發(fā)泡。發(fā)泡機，例如可以使用プロマ-ト社制的PU-30型發(fā)泡機。發(fā)泡條件根據(jù)發(fā)泡機的種類多少有所不同，但是通常優(yōu)選的條件是液溫18～30℃，排出壓力80～150kg/cm2、排出量15～30kg/min、型箱的溫度35～45℃。
以下，對于本實施例的真空絕熱板1，一邊參照圖2及圖3一邊說明。圖3是圖2所示的真空絕熱板1的單獨狀態(tài)的剖面圖。
真空絕熱板1具備芯體材料3、吸附構件4、收容芯體材料3和吸附構件4而且由氣密性膜構成的被覆材料2而構成。在將芯體材料3和用包裝材料5覆蓋的吸附構件4插入被覆材料2中的狀態(tài)下，使被覆材料2的內部減壓，通過由熱熔融粘結被覆材料2的周邊部進行密封，藉此，制作該真空絕熱板1。真空絕熱板1的形狀不作特別的限定，根據(jù)適用的地方和操作性，各種形狀及厚度是可以適用的。
將平均纖維直徑4μm的玻璃短纖維材料用硼酸粘合劑粘結、成形成板狀后，在200℃下進行1小時的老化處理，藉此，制作芯體材料3。用該處理，可以除去附著在芯體材料3中的微量的水分。另外，也可以用水玻璃固定平均纖維直徑4μm的玻璃短纖維材料、成形成板狀后，在200℃下進行1小時的老化處理，藉此，可以制作芯體材料3。
以芯體材料3的脫水、脫氣作為目的，在向被覆材料2中插入前實施芯體材料的老化是有效的。這是由于此時的加熱溫度可以最低限度地除去附著水，優(yōu)選在110℃或110℃以上，更優(yōu)選在180℃或110℃以上。關于最佳老化處理的溫度，進行含水率和吸水率等的研究的結果可以判明，用180℃、1小時的老化處理，板狀的芯體材料的含水率與不進行處理的芯體材料相比，可以減少到70分之一，吸水率也比110℃、1小時老化處理小。因此，芯體材料的老化溫度更優(yōu)選在180℃或180℃以上實施。
作為玻璃短纖維材料，優(yōu)選平均纖維直徑是3～5μm。玻璃短纖維材料由其平均纖維直徑對熱傳導特性和成本有大的影響。作為玻璃纖維材料的主流能被使用的平均纖維直徑在5μm或5μm以上的玻璃棉等，從成本這點出發(fā)，因廉價而實用化，是易得的原材料，但是，其熱傳導率及老化性很差。其理由認為是，纖維以同一方向排列，纖維的接觸以線狀接近，纖維彼此由上膠材料或粘合劑雙重粘結，接觸熱阻變小，熱傳導率升高，老化也急劇進行。另一方面，由于平均纖維直徑低于2μm時，每一枚的厚度薄，絕熱性能差，所以在重疊片狀的無機纖維集合體、得到厚度的情況下，可以降低熱傳導率和老化?？墒?，在重疊片狀的無機纖維集合體、得到厚度的情況下，芯體材料所用的枚數(shù)增加，生產(chǎn)性差，同時成本也大大提高。另外，也可以判明，在平均纖維直徑低于2μm制作真空絕熱板時，密封前后芯體材料的厚度的減少率變大。
這樣，由于纖維直徑成為5μm或5μm以上時熱傳導率變高，所以可以選擇在傳熱方向上不連續(xù)的能夠充分利用原材料之間的接觸阻抗的纖維材料。另外，除接觸熱阻以外，可以從熱流路曲折、熱阻增大而熱傳導率降低的多種纖維材料中，選擇平均纖維直徑在3～5μm的玻璃短纖維材料，藉此，可以兼顧熱傳導率和老化的降低、厚度減少率的降低及低成本化。
另外，關于玻璃短纖維材料的纖維方向，從絕熱性能的觀點出發(fā)，優(yōu)選相對于真空絕熱板的厚度方向在水平方向上并列排列的方向。
作為無機粘合劑，可以例示出硼酸、水玻璃、鋁螯合物、膠態(tài)氧化硅、氧化鋁溶膠等。其中，更優(yōu)選對于熱傳導率的老化優(yōu)良、使用于芯體材料的玻璃短纖維材料不賦予化學作用的硼酸。
被覆材料2由使用了作為更外層的表面保護層的鋁真空鍍膜的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(12μm)、作為氣密層的鋁箔(6μm)、作為熱熔融粘結層的高密度聚乙烯膜(50μm)、為進一步提高抗損傷性在最外層作為表面保護層的聚酰胺膜(15μm)的層疊膜構成。而且，該被覆材料2用作使熱熔融粘結層之間貼合在端面上的袋。
對于被覆材料2，最外層是為了應對沖擊等，中間層是為了確保氣密性，最內層是為了通過熱熔融粘結密封。因此，只要適合于這些目的，可以使用全部的公知材料。另外，作為進一步改善的方法，也可以在最外層賦予表面保護層以提高抗刺透性，或者在中間層設2層具有鋁真空鍍膜層的膜。作為熱熔融粘結層的最內層，也可以使用聚丙烯樹脂或聚丙烯腈樹脂等。
進一步具體地說明被覆材料2。所謂被覆材料是為了在內部設計氣密部而覆蓋芯體材料的的材料，作為材料的構成不作特別的限定?？梢岳境鰧⒗缬勺钔鈱拥木蹖Ρ蕉姿嵋叶减渲⒅虚g層的鋁箔、最內層的高密度聚乙烯樹脂構成的塑料層疊膜，例如由最外層的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、中間層的具有鋁真空鍍膜層的乙烯-乙烯醇共聚體樹脂(商品名エバ-ル、クラレ(株)制)、最內層的高密度聚乙烯樹脂構成的塑料層疊膜制成袋狀的被覆材料等。被覆材料的各層，最外層是為了應對沖擊等，中間層是為了確保氣密性，最內層是為了通過熱熔融粘結密封。因此，只要適合于這些目的，可以使用全部的公知材料。
作為進一步改善的方法，也可以在最外層賦予聚酰胺樹脂等以提高抗刺透性，或者在中間層設2層具有鋁真空鍍膜層的乙烯-乙烯醇共聚物樹脂。作為熱熔融粘結層的最內層，從密封性和化學腐蝕性等出發(fā)，優(yōu)選高密度聚乙烯樹脂，但除此以外，也可以使用聚丙烯樹脂或聚丙烯腈樹脂等。作為被覆材料的具體構成，例如可以是由最外層的聚酰胺、第2層的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、第3層的鋁箔、最內層的高密度聚乙烯樹脂構成的鋁層疊膜。
以下，參照圖4，同時說明吸附構件4。圖4是圖3所示的吸附構件4的單獨狀態(tài)的剖面圖。
吸附構件4具備至少能夠吸附水分的吸附劑9、和覆蓋該吸附劑9同時不能通過水滴而能夠通過水蒸氣的包裝材料5而構成。
吸附劑9是含有93％或93％以上的氧化鈣的生石灰，使用2mm的篩孔，使用由其篩選的2mm或2mm以下的粒狀物質。換句話說，作為密封在包裝材料5內的吸附劑9優(yōu)選生石灰，優(yōu)選可以吸濕從芯體材料3放出的水蒸氣及通過被覆材料2由外部侵入的水蒸氣、較低抑制真空絕熱板1的老化的吸附劑。優(yōu)選使用氧化鈣成分的含有量在93％或93％以上、初期含水率在1.5％或1.5％以下、吸濕率在40％或40％以上的吸附劑。另外，生石灰9的形狀可以是粉末、細粒、顆粒、錠劑、固體形狀等，不作特別的限定。
另外，在本實施例中，作為吸附劑的成分使用生石灰，但是，為了提高真空絕熱板的可靠性，根據(jù)需要使用片鈉鋁石(ドソナイト)、水白鉛礦(タルサイト)、金屬氫氧化物等的氣體吸附劑或鋇-鋰合金等的合金也是有效的。
包裝材料5用由聚酰胺膜6、聚乙烯無紡布及聚丙烯膜構成的沒有微孔的層疊膜7構成。該包裝材料5，即使由外部的力施加到局部地方也難以斷裂，因而在制造真空絕熱板1時的吸附構件4的插入操作中，誤操作而使包裝材料5內部的生石灰9的水分吸附性能下降的情況就少。另外，由于最外層使用聚酰胺膜6，所以附著在芯體材料3中的水蒸氣和透過被覆材料2而侵入到真空絕熱板1的內部的水蒸氣可以透過、由內部的生石灰9吸附。因此，就可以實現(xiàn)真空絕熱板1長期的絕熱性能的可靠性的提高。
另外，在真空絕熱板1的制造時，可以將吸附構件4插入到芯體材料3的纖維層內。通過該插入，在制造真空絕熱板1后，雖然在被覆材料2上施加與大氣壓相當?shù)耐饬?，但不會因吸附構?的顆粒使被覆材料2損傷或斷裂，對真空絕熱板1的絕熱性能的可靠性就沒有損害。
綜上所述，不會惡化在真空絕熱板1制造時的可操作性和生產(chǎn)性，另外，可以維持吸附構件4的水分吸附性能，因此，可以提供長期的、絕熱性能優(yōu)良的真空絕熱板。
權利要求
1.一種冰箱，在外箱的內側配設真空絕熱板，同時在上述外箱和內箱之間填充發(fā)泡絕熱材料而構成絕熱體，其特征在于，上述真空絕熱板具備芯體材料、吸附構件、和收容上述芯體材料和上述吸附構件而且由氣密性膜構成的被覆材料，上述吸附構件具備至少能夠吸附水分的吸附劑、和覆蓋上述吸附劑同時不能通過水滴而能夠通過水蒸氣的包裝材料。
2.一種冰箱，在外箱的內側配設真空絕熱板，同時在上述外箱和內箱之間填充發(fā)泡絕熱材料而構成絕熱體，其特征在于，上述真空絕熱板具備具有玻璃短纖維材料及無機粘合劑的芯體材料、吸附構件、和收容上述芯體材料和上述吸附構件而且由氣密性膜構成的被覆材料，上述芯體材料由纖維層構成，上述吸附構件用由聚酰胺膜、聚乙烯無紡布及聚丙烯膜的層疊膜構成、而且沒有微孔的包裝材料覆蓋，同時配置在上述芯體材料的纖維層內。
3.一種真空絕熱板，具備芯體材料、吸附構件、和收容上述芯體材料和上述吸附構件而且由氣密性膜構成的被覆材料，其特征在于，上述吸附構件具備至少能夠吸附水分的吸附劑、和覆蓋上述吸附劑同時不能通過水滴而能夠通過水蒸氣的包裝材料。
4.根據(jù)權利要求3所述的真空絕熱板，其特征在于，上述吸附劑用由聚酰胺膜、聚乙烯無紡布及聚丙烯膜的層疊膜構成、而且沒有微孔的包裝材料覆蓋。
5.一種真空絕熱板，具備具有玻璃短纖維材料及無機粘合劑的芯體材料、吸附構件、和收容上述芯體材料和上述吸附構件而且由氣密性膜構成的被覆材料，其特征在于，上述芯體材料由纖維層構成，上述吸附構件用由聚酰胺膜、聚乙烯無紡布及聚丙烯膜的層疊膜構成、而且沒有微孔的包裝材料覆蓋，同時配置在上述芯體材料的纖維層內。
6.根據(jù)權利要求3～5任一項所述的真空絕熱板，其特征在于，上述吸附劑是生石灰。
7.一種真空絕熱板的制造方法，將具有玻璃短纖維材料及無機粘合劑的芯體材料和吸附構件收容在由氣密性膜構成的被覆材料中后，使上述被覆材料內形成真空，其特征在于，用纖維層制作上述芯體材料，用由聚酰胺膜、聚乙烯無紡布及聚丙烯膜的層疊膜構成而且沒有微孔的包裝材料覆蓋吸附劑，將用上述包裝材料覆蓋的上述吸附劑夾持在纖維層內，然后將上述芯體材料收容在上述被覆材料內。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種冰箱和真空絕熱板及其制造方法。本發(fā)明的冰箱，在外箱(22)的內側配設真空絕熱板(1)，同時在外箱(22)和內箱(23)之間填充發(fā)泡絕熱材料(24)而構成絕熱體。真空絕熱板(1)具備芯體材料(3)、吸附構件(4)、和收容芯體材料(3)和吸附構件(4)而且由氣密性膜構成的被覆材料(2)。吸附構件(4)具備至少能夠吸附水分的吸附劑(9)、覆蓋吸附劑(9)同時不能通過水滴而能夠通過水蒸氣的包裝材料(5)。本發(fā)明的冰箱，不損害在真空絕熱板制造時的可操作性和生產(chǎn)性、可以長期維持吸附劑的吸附性能、可以長期維持優(yōu)良的絕熱性能。
文檔編號F25D23/06GK1603730SQ20041007083
公開日2005年4月6日 申請日期2004年7月20日 優(yōu)先權日2003年9月29日
發(fā)明者岡本晉哉, 荒木邦成, 越后屋恒 申請人:日立家用電器公司