专利名称：冰箱和真空绝热板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及冰箱和真空绝热板及其制造方法。
背景技术：
近年，从应对地球温暖化的观点出发，提倡削减家电产品电能消耗的必要性。尤其是，在家电产品中，冰箱是消耗电能多的制品，削减冰箱电能消耗，作为针对地球温暖化的对策处于必不可少的状况。如果冰箱内的负荷量一定，冰箱消耗的电能，其大部分由冰箱内冷却用压缩机的效率和与从冰箱内的热泄漏量有关的绝热材料的绝热性能来决定，因而，在冰箱的技术开发中，有必要提高压缩机的效率和绝热材料的性能。作为绝热材料的高性能化的例子，可以使用以由气密性膜构成的被覆材料覆盖芯体材料并减压密封内部后的真空绝热板。
作为以往的真空绝热板，有日本特开2002-48466号公报(特许文献1)所示的真空绝热板。该真空绝热板具有芯体材料、至少能够吸附水分的吸附构件、和收容它们且由气密性膜构成的被覆材料。而且，吸附剂用含有实施疏水处理的耐水性日本纸层和具有微孔的聚乙烯层的层叠膜构成的包装材料覆盖。另外，在日本特开2002-48466号公报中记载了该真空绝热板使用于冰箱等中的情况。
但是，日本特开2002-48466号公报的真空绝热板，由于在吸附构件的包装材料的聚乙烯层内具有微孔，所以，若在真空绝热板的制造操作时对包装材料施加局部的力，则日本纸层有可能会破裂。在其包装材料的日本纸层破裂时，会存在下述问题若破裂部分附着操作者的手或腕上附着的汗和水分或者由装置等结露产生的水分，则因聚乙烯层的微孔的毛细管作用，水分会浸透到包装材料内部，从而降低了吸附剂的吸附性能。
发明内容
本发明的目的在于，提供不损害真空绝热板制造时的可操作性和生产性的、可以长期维持吸附构件的吸附性能、可以长期维持优良的绝热性能的冰箱和真空绝热板及其制造方法。
为了达到上述目的，本发明的冰箱，在外箱的内侧配设真空绝热板，同时在上述外箱和内箱之间填充发泡绝热材料而构成绝热体，其特征在于，上述真空绝热板具备芯体材料、吸附构件、和收容上述芯体材料和上述吸附构件且由气密性膜构成的被覆材料；上述吸附构件具备至少能够吸附水分的吸附剂、和覆盖上述吸附剂同时不能通过水滴而能通过水蒸气的包装材料。
另外，本发明的冰箱，在外箱的内侧配设真空绝热板，同时在上述外箱和内箱之间填充发泡绝热材料而构成绝热体，其特征在于，上述真空绝热板具备具有玻璃短纤维材料及无机粘合剂的芯体材料、吸附构件、和收容上述芯体材料和上述吸附构件且由气密性膜构成的被覆材料；上述芯体材料由纤维层构成；上述吸附剂用由聚酰胺膜、聚乙烯无纺布及聚丙烯膜的层叠膜构成且没有微孔的包装材料覆盖，同时配置在上述芯体材料的纤维层内的中央部。
另外，本发明的真空绝热板，具备芯体材料、吸附构件、和收容上述芯体材料和上述吸附构件且由气密性膜构成的被覆材料，其特征在于，上述吸附构件具备至少能够吸附水分的吸附剂、覆盖上述吸附剂同时不能通过水滴而能通过水蒸气的包装材料。
另外，本发明的真空绝热板，具备具有玻璃短纤维材料及无机粘合剂的芯体材料、吸附构件、收容上述芯体材料和上述吸附构件且由气密性膜构成的被覆材料，其特征在于，上述芯体材料由纤维层构成；上述吸附剂用由聚酰胺膜、聚乙烯无纺布及聚丙烯膜的层叠膜构成且没有微孔的包装材料覆盖，同时配置在上述芯体材料的纤维层内的中央部。
另外，本发明的真空绝热板的制造方法，将具有玻璃短纤维材料及无机粘合剂的芯体材料和吸附构件收容在由气密性膜构成的被覆材料中后，使上述被覆材料内形成真空，其特征在于，用纤维层制作上述芯体材料，用由聚酰胺膜、聚乙烯无纺布及聚丙烯膜的层叠膜构成且没有微孔的包装材料覆盖上述吸附剂，将用上述包装材料覆盖后的上述吸附剂夹持在纤维层内后，将上述芯体材料收容在上述被覆材料内。
根据本发明，能够提供不损害真空绝热板制造时的可操作性和生产性的、可以长期维持吸附剂的吸附性能、可以长期维持优良的绝热性能的冰箱和真空绝热板及其制造方法。
图1是表示本发明的一种实施例的冰箱的立体图。
图2是图1的主要部分的剖面图。
图3是图2所示的真空绝热板的单独状态的剖面图。
图4是图3所示的吸附材料的单独状态的剖面图。
1真空绝热板 2由气密性膜构成的被覆材料3芯体材料4吸附构件5包装材料6聚酰胺膜7由聚乙烯无纺布及聚丙烯膜构成的层叠膜9吸附剂 21绝热箱体22外箱 23内箱24发泡绝热材料具体实施方式
以下，用图1～图4说明本发明的一种实施例的冰箱。本发明中所说的冰箱，除了家庭及业务用冷藏·冷冻冰箱外，还包括自动售货机、商品陈列架、商品陈列柜、保冷箱、冷却箱、冷藏·冷冻车等。
首先，一边参照图1及图2，一边说明本实施例的冰箱的构成。图1是表示本发明的一种实施例的冰箱的立体图，图2是图1的主要部分的剖面图。
冰箱具备形成绝热体的绝热箱体21和形成绝热体的绝热门而构成。绝热箱体21由金属制的外箱22、合成树脂制的内箱23、配设在外箱22的内侧的多个真空绝热板1、和填充在外箱22和内箱23之间的发泡绝热材料24构成。真空绝热板1与外箱22的内侧的规定位置密合而设置。具体地说，真空绝热板1与外箱22的顶面、左右侧面、底面、背面的内侧密合而设置。通过制成使用该真空绝热板1的绝热箱体21，可以提供热泄漏量和消耗电能少的冰箱。
在绝热箱体21中，形成使前面开口的多个贮藏室。这些贮藏室从上起顺序地形成冷冻室及冷藏室区域，由配置在冰箱内的冷却器冷却到适应各区域的设定的低温度。另外，绝热箱体21的壁厚是20～50mm左右。
绝热门，虽然未图示，但设计得可以开关各贮藏室前面的开口。绝热门与绝热箱体21同样，由金属制的外箱、合成树脂制的内箱、配设在外箱的内侧的多个真空绝热板、和填充在外箱和内箱之间的发泡绝热材料构成。此处，发泡绝热材料24例如可以例示出，硬质聚氨酯泡沫塑料、聚酚泡沫塑料和聚苯乙烯泡沫塑料等的硬质树脂泡沫塑料。
其中，优选将环戊烷及水制成混合发泡剂的硬质聚氨酯泡沫塑料。以多元醇作为基本原料，在发泡剂、整泡剂、反应催化剂存在的条件下，使异氰酸酯反应，得到硬质聚氨酯泡沫塑料。
多元醇主要使用将由间甲苯二胺(2，4-甲苯二胺、2，6-甲苯二胺)及邻甲苯二胺(2，3-甲苯二胺、3，4-甲苯二胺)构成的引发剂制成环氧丙烷的添加剂。其它引发剂使用，将二元醇的丙二醇、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、二亚乙基三胺、脂肪族醇胺的一乙醇胺、二乙醇胺、异丙醇胺、其它的二氨基二苯基甲烷、双酚A、聚亚甲基聚苯基聚胺，以各种烯基氧化物的形式制成添加剂的多元醇。
异氰酸酯主要使用二苯基甲烷二异氰酸酯多核体。由于用二苯基甲烷二异氰酸酯多核体的异氰酸酯与聚醚多元醇溶液的粘度的差别小，所以可以提高与聚醚多元醇的相溶性。通过使用二苯基甲烷二异氰酸酯多核体，由于初期反应变得比较快，凝胶化或硬化变慢，所以脱模时的泡沫膨胀量变小。如果是少量，当然可以使用亚苄基二异氰酸酯异构体混合物，2，4-异构体100份、2，4-异构体/2，6-异构体＝80/20，65/35(重量比)，也可以使用商品名三井コスモネ-トTRC、武田药品的タケネ-ト4040预聚合物的尿烷改性亚苄基二异氰酸酯、脲基甲酸酯改性亚苄基二异氰酸酯、双缩脲性亚苄基二异氰酸酯、异氰尿酸酯改性亚苄基二异氰酸酯等。作为4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，作为主成分的纯品以外，可以使用含有3核体或3核体以上的多核体商品名三井コスモネ-トM-200，武田药品制的ミリオネ-トMR的二苯基甲烷二异氰酸酯多核体。
另外，作为发泡剂，优选使用烃系发泡剂的环戊烷及水。相对于100重量份的多元醇混合物，配合12～18重量份的环戊烷和不到1.8重量份的水。通常，如果多用环戊烷和水，可以容易地低密度化，但是，水多时，气泡单元内的二氧化碳气的分压增加，膨胀量变大，环戊烷多时，抗压强度和尺寸的稳定性变差。
作为反应催化剂，合并使用四甲基己亚甲基二胺、五甲基二亚乙基三胺、3量化催化剂，可以使高速反应化和固化性提高。反应催化剂的配合量，相对于100重量份多元醇成分，优选2～5重量份。除此以外，只要反应性相一致，可以使用叔胺的三甲基氨基乙基胡椒嗪、三亚乙基二胺、四甲基亚乙基二胺、3量化催化剂的三(3-二甲基氨基丙基)六氢化-S-三嗪、迟效性催化剂的二丙二醇、醋酸钾二甘醇等。
作为整泡剂，由于低表面张力的方法使气泡单元的大小相一致，所以泡沫膨胀一样，具有一样的强度。整泡剂的配合量是每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、信越化学制的X-20-1614、X-20-1634、日本ユニカ制的SZ-1127、SZ-1671。
用上述材料，使硬质聚氨酯泡沫塑料发泡。发泡机，例如可以使用プロマ-ト社制的PU-30型发泡机。发泡条件根据发泡机的种类多少有所不同，但是通常优选的条件是液温18～30℃，排出压力80～150kg/cm2、排出量15～30kg/min、型箱的温度35～45℃。
以下，对于本实施例的真空绝热板1，一边参照图2及图3一边说明。图3是图2所示的真空绝热板1的单独状态的剖面图。
真空绝热板1具备芯体材料3、吸附构件4、收容芯体材料3和吸附构件4而且由气密性膜构成的被覆材料2而构成。在将芯体材料3和用包装材料5覆盖的吸附构件4插入被覆材料2中的状态下，使被覆材料2的内部减压，通过由热熔融粘结被覆材料2的周边部进行密封，藉此，制作该真空绝热板1。真空绝热板1的形状不作特别的限定，根据适用的地方和操作性，各种形状及厚度是可以适用的。
将平均纤维直径4μm的玻璃短纤维材料用硼酸粘合剂粘结、成形成板状后，在200℃下进行1小时的老化处理，藉此，制作芯体材料3。用该处理，可以除去附着在芯体材料3中的微量的水分。另外，也可以用水玻璃固定平均纤维直径4μm的玻璃短纤维材料、成形成板状后，在200℃下进行1小时的老化处理，藉此，可以制作芯体材料3。
以芯体材料3的脱水、脱气作为目的，在向被覆材料2中插入前实施芯体材料的老化是有效的。这是由于此时的加热温度可以最低限度地除去附着水，优选在110℃或110℃以上，更优选在180℃或110℃以上。关于最佳老化处理的温度，进行含水率和吸水率等的研究的结果可以判明，用180℃、1小时的老化处理，板状的芯体材料的含水率与不进行处理的芯体材料相比，可以减少到70分之一，吸水率也比110℃、1小时老化处理小。因此，芯体材料的老化温度更优选在180℃或180℃以上实施。
作为玻璃短纤维材料，优选平均纤维直径是3～5μm。玻璃短纤维材料由其平均纤维直径对热传导特性和成本有大的影响。作为玻璃纤维材料的主流能被使用的平均纤维直径在5μm或5μm以上的玻璃棉等，从成本这点出发，因廉价而实用化，是易得的原材料，但是，其热传导率及老化性很差。其理由认为是，纤维以同一方向排列，纤维的接触以线状接近，纤维彼此由上胶材料或粘合剂双重粘结，接触热阻变小，热传导率升高，老化也急剧进行。另一方面，由于平均纤维直径低于2μm时，每一枚的厚度薄，绝热性能差，所以在重叠片状的无机纤维集合体、得到厚度的情况下，可以降低热传导率和老化。可是，在重叠片状的无机纤维集合体、得到厚度的情况下，芯体材料所用的枚数增加，生产性差，同时成本也大大提高。另外，也可以判明，在平均纤维直径低于2μm制作真空绝热板时，密封前后芯体材料的厚度的减少率变大。
这样，由于纤维直径成为5μm或5μm以上时热传导率变高，所以可以选择在传热方向上不连续的能够充分利用原材料之间的接触阻抗的纤维材料。另外，除接触热阻以外，可以从热流路曲折、热阻增大而热传导率降低的多种纤维材料中，选择平均纤维直径在3～5μm的玻璃短纤维材料，藉此，可以兼顾热传导率和老化的降低、厚度减少率的降低及低成本化。
另外，关于玻璃短纤维材料的纤维方向，从绝热性能的观点出发，优选相对于真空绝热板的厚度方向在水平方向上并列排列的方向。
作为无机粘合剂，可以例示出硼酸、水玻璃、铝螯合物、胶态氧化硅、氧化铝溶胶等。其中，更优选对于热传导率的老化优良、使用于芯体材料的玻璃短纤维材料不赋予化学作用的硼酸。
被覆材料2由使用了作为更外层的表面保护层的铝真空镀膜的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(12μm)、作为气密层的铝箔(6μm)、作为热熔融粘结层的高密度聚乙烯膜(50μm)、为进一步提高抗损伤性在最外层作为表面保护层的聚酰胺膜(15μm)的层叠膜构成。而且，该被覆材料2用作使热熔融粘结层之间贴合在端面上的袋。
对于被覆材料2，最外层是为了应对冲击等，中间层是为了确保气密性，最内层是为了通过热熔融粘结密封。因此，只要适合于这些目的，可以使用全部的公知材料。另外，作为进一步改善的方法，也可以在最外层赋予表面保护层以提高抗刺透性，或者在中间层设2层具有铝真空镀膜层的膜。作为热熔融粘结层的最内层，也可以使用聚丙烯树脂或聚丙烯腈树脂等。
进一步具体地说明被覆材料2。所谓被覆材料是为了在内部设计气密部而覆盖芯体材料的的材料，作为材料的构成不作特别的限定。可以例示出将例如由最外层的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、中间层的铝箔、最内层的高密度聚乙烯树脂构成的塑料层叠膜，例如由最外层的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、中间层的具有铝真空镀膜层的乙烯-乙烯醇共聚体树脂(商品名エバ-ル、クラレ(株)制)、最内层的高密度聚乙烯树脂构成的塑料层叠膜制成袋状的被覆材料等。被覆材料的各层，最外层是为了应对冲击等，中间层是为了确保气密性，最内层是为了通过热熔融粘结密封。因此，只要适合于这些目的，可以使用全部的公知材料。
作为进一步改善的方法，也可以在最外层赋予聚酰胺树脂等以提高抗刺透性，或者在中间层设2层具有铝真空镀膜层的乙烯-乙烯醇共聚物树脂。作为热熔融粘结层的最内层，从密封性和化学腐蚀性等出发，优选高密度聚乙烯树脂，但除此以外，也可以使用聚丙烯树脂或聚丙烯腈树脂等。作为被覆材料的具体构成，例如可以是由最外层的聚酰胺、第2层的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、第3层的铝箔、最内层的高密度聚乙烯树脂构成的铝层叠膜。
以下，参照图4，同时说明吸附构件4。图4是图3所示的吸附构件4的单独状态的剖面图。
吸附构件4具备至少能够吸附水分的吸附剂9、和覆盖该吸附剂9同时不能通过水滴而能够通过水蒸气的包装材料5而构成。
吸附剂9是含有93％或93％以上的氧化钙的生石灰，使用2mm的筛孔，使用由其筛选的2mm或2mm以下的粒状物质。换句话说，作为密封在包装材料5内的吸附剂9优选生石灰，优选可以吸湿从芯体材料3放出的水蒸气及通过被覆材料2由外部侵入的水蒸气、较低抑制真空绝热板1的老化的吸附剂。优选使用氧化钙成分的含有量在93％或93％以上、初期含水率在1.5％或1.5％以下、吸湿率在40％或40％以上的吸附剂。另外，生石灰9的形状可以是粉末、细粒、颗粒、锭剂、固体形状等，不作特别的限定。
另外，在本实施例中，作为吸附剂的成分使用生石灰，但是，为了提高真空绝热板的可靠性，根据需要使用片钠铝石(ドソナイト)、水白铅矿(タルサイト)、金属氢氧化物等的气体吸附剂或钡-锂合金等的合金也是有效的。
包装材料5用由聚酰胺膜6、聚乙烯无纺布及聚丙烯膜构成的没有微孔的层叠膜7构成。该包装材料5，即使由外部的力施加到局部地方也难以断裂，因而在制造真空绝热板1时的吸附构件4的插入操作中，误操作而使包装材料5内部的生石灰9的水分吸附性能下降的情况就少。另外，由于最外层使用聚酰胺膜6，所以附着在芯体材料3中的水蒸气和透过被覆材料2而侵入到真空绝热板1的内部的水蒸气可以透过、由内部的生石灰9吸附。因此，就可以实现真空绝热板1长期的绝热性能的可靠性的提高。
另外，在真空绝热板1的制造时，可以将吸附构件4插入到芯体材料3的纤维层内。通过该插入，在制造真空绝热板1后，虽然在被覆材料2上施加与大气压相当的外力，但不会因吸附构件4的颗粒使被覆材料2损伤或断裂，对真空绝热板1的绝热性能的可靠性就没有损害。
综上所述，不会恶化在真空绝热板1制造时的可操作性和生产性，另外，可以维持吸附构件4的水分吸附性能，因此，可以提供长期的、绝热性能优良的真空绝热板。
权利要求
1.一种冰箱，在外箱的内侧配设真空绝热板，同时在上述外箱和内箱之间填充发泡绝热材料而构成绝热体，其特征在于，上述真空绝热板具备芯体材料、吸附构件、和收容上述芯体材料和上述吸附构件而且由气密性膜构成的被覆材料，上述吸附构件具备至少能够吸附水分的吸附剂、和覆盖上述吸附剂同时不能通过水滴而能够通过水蒸气的包装材料。
2.一种冰箱，在外箱的内侧配设真空绝热板，同时在上述外箱和内箱之间填充发泡绝热材料而构成绝热体，其特征在于，上述真空绝热板具备具有玻璃短纤维材料及无机粘合剂的芯体材料、吸附构件、和收容上述芯体材料和上述吸附构件而且由气密性膜构成的被覆材料，上述芯体材料由纤维层构成，上述吸附构件用由聚酰胺膜、聚乙烯无纺布及聚丙烯膜的层叠膜构成、而且没有微孔的包装材料覆盖，同时配置在上述芯体材料的纤维层内。
3.一种真空绝热板，具备芯体材料、吸附构件、和收容上述芯体材料和上述吸附构件而且由气密性膜构成的被覆材料，其特征在于，上述吸附构件具备至少能够吸附水分的吸附剂、和覆盖上述吸附剂同时不能通过水滴而能够通过水蒸气的包装材料。
4.根据权利要求3所述的真空绝热板，其特征在于，上述吸附剂用由聚酰胺膜、聚乙烯无纺布及聚丙烯膜的层叠膜构成、而且没有微孔的包装材料覆盖。
5.一种真空绝热板，具备具有玻璃短纤维材料及无机粘合剂的芯体材料、吸附构件、和收容上述芯体材料和上述吸附构件而且由气密性膜构成的被覆材料，其特征在于，上述芯体材料由纤维层构成，上述吸附构件用由聚酰胺膜、聚乙烯无纺布及聚丙烯膜的层叠膜构成、而且没有微孔的包装材料覆盖，同时配置在上述芯体材料的纤维层内。
6.根据权利要求3～5任一项所述的真空绝热板，其特征在于，上述吸附剂是生石灰。
7.一种真空绝热板的制造方法，将具有玻璃短纤维材料及无机粘合剂的芯体材料和吸附构件收容在由气密性膜构成的被覆材料中后，使上述被覆材料内形成真空，其特征在于，用纤维层制作上述芯体材料，用由聚酰胺膜、聚乙烯无纺布及聚丙烯膜的层叠膜构成而且没有微孔的包装材料覆盖吸附剂，将用上述包装材料覆盖的上述吸附剂夹持在纤维层内，然后将上述芯体材料收容在上述被覆材料内。
全文摘要
本发明提供了一种冰箱和真空绝热板及其制造方法。本发明的冰箱，在外箱(22)的内侧配设真空绝热板(1)，同时在外箱(22)和内箱(23)之间填充发泡绝热材料(24)而构成绝热体。真空绝热板(1)具备芯体材料(3)、吸附构件(4)、和收容芯体材料(3)和吸附构件(4)而且由气密性膜构成的被覆材料(2)。吸附构件(4)具备至少能够吸附水分的吸附剂(9)、覆盖吸附剂(9)同时不能通过水滴而能够通过水蒸气的包装材料(5)。本发明的冰箱，不损害在真空绝热板制造时的可操作性和生产性、可以长期维持吸附剂的吸附性能、可以长期维持优良的绝热性能。
文档编号F25D23/06GK1603730SQ20041007083
公开日2005年4月6日 申请日期2004年7月20日 优先权日2003年9月29日
发明者冈本晋哉, 荒木邦成, 越后屋恒 申请人:日立家用电器公司