专利名称：真空隔热材料、使用其的热水供给设备及电动式热水设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及真空隔热材料、使用真空隔热材料的热水供给设备及电动式热水设备。
背景技术：
近年来，从对于地球变暖化的观点出发，在家电设备中正在要求减小耗电量的必要性。例如，电冰箱在家电产品中是消耗耗电量的产品，且减小电冰箱的耗电量成为作为地球变暖化对策不可或缺的状况。此类状况下，采用真空隔热材料的电冰箱被成品化，抑制与外部的无益的热交换并显著提高隔热效率。
作为现有真空隔热材料的主要应用领域，以电冰箱为开端，超低温冷冻器、运输用冷藏箱、冷藏容器等温度带较低的产品成为中心。但是，由于真空隔热材料其隔热性能良好，所以最近开始研究向浴缸和自动售货机等温度带较高的产品应用。
由于向此类温度较高的产品领域应用，所以要求构成真空隔热材料的材料能够足以承受该温度带。真空隔热材料所使用的外包材料的耐热温度也是其一例，作为现有例，有专利文献1(特开平11-309069号公报)和专利文献2(特开2001-8828号公报)所示的产品。
专利文献1所示的真空隔热材料是在电动热水器中使用真空隔热材料的实例，但将配置芯材的耐热性层压薄膜之间真空密封的真空隔热材料的层压薄膜由密封层和气密层及保护层构成，且是将热封部分成为电动热水器外侧地折叠配置的层压薄膜。由于电动热水器的温度上升到100℃，所以一直以来存在氨酯等有机系隔热材料劣化、隔热性变得非常差的问题。专利文献1的真空隔热材料为解决这些问题而在上述构成的外包材料中在密封层使用无延展聚丙烯。通过使用该材料而构成为具有耐热性，且成为使热封部分接近热水器外侧并抑制热封部的劣化的结构。
此外，专利文献2所示的电动热水器的实例是在储水容器外周设置真空隔热材料并使保温电力非常少的实例。这是因为在构成真空隔热材料的层压薄膜中的气密层内，在较高温一侧使用金属箔，在低温一侧使用蒸镀层，所以高温一侧在100℃的温度下可气密性良好地保持真空状态，且可长期保持隔热性。此外，通过在低温一侧使用蒸镀层，而抑制在金属箔中传递并流入的热，且提高真空隔热材料整体的性能，所以降低了耗电量。
专利文献1所示的真空隔热材料为提高气密性和耐热性而分别使用了铝箔和无延展聚丙烯，但在6μm等厚度薄的铝箔上可看到小洞，因而可以理解由此而产生的气密性恶化。此外，对使用无延展聚丙烯所产生的气密性恶化没有提出具体的处理方法，且成为在可靠性方面存在问题的构成。
此外，虽然专利文献2所示的真空隔热材料通过在高温一侧使用金属箔层并在低温一侧使用蒸镀层，而抑制在蒸镀层中传递并流入的热(热桥)，但蒸镀层与金属箔比较气密性较差，所以从低温一侧的蒸镀层的气体进入量变大。即，可靠性方面存在问题。
另外，作为在高温环境下使用的新问题，存在从层压薄膜产生的有机系气体的影响。根据发明者们的实验，使用二液硬化型的氨酯系等粘结剂并层压的薄膜在每次上升到80℃时，可确认有甲醇、乙酸乙酯、甲苯、苯乙烯等溶剂系气体脱离。这样，出现了成分与分解所产生的成分等有机气体成分脱离的现象。在存在铝箔等气密性高的材料的情况下，在内层一侧产生的气体难以穿透外层一侧，所以渗透到作为内层一侧的热熔敷层。在电冰箱等低温环境下，一直以来通常使用的水分及气体吸收剂不能吸附这些有机溶剂系气体，所以不能维持真空隔热材料的真空度。因此，结果将导致隔热性能的变差。
对于吸附剂，专利文献1及2中并无记载，也没有对这些问题进行考虑。
下面通过图9和图10来说明现有真空隔热材料的一个实例。
图9是使用真空隔热材料的产品的真空隔热材料配置部的剖视图，在图中，为了方便而用“高温一侧”和“低温一侧”的表现记载温度差。图10、图11分别表示配置于高温一侧的薄膜12a的结构剖面以及配置于低温一侧的薄膜12b的结构剖面的一个实例。
如图9所示，通常，真空隔热材料10由芯材11和外包材料12构成，用粘结剂(未图示)等粘贴在高温一侧的壁材20上，夹持空间25而与低温一侧的壁材21构成隔热部分。此外，为保持内部的真空度而使用了吸附剂。空间25在硬质氨酯泡沫和其它隔热材料的情况下也存在。
其中，配置于外包材料12的高温一侧的薄膜的结构，如图10所示那样具备表面保护层14和气密层15及16和热熔敷层17而构成，通常为在高温环境下气密性不恶化而在气密层16上使用铝箔的情况较多。
另外，作为配置于外包材料12的低温一侧的薄膜的结构，除了如图11所示那样将树脂薄膜在基材上蒸镀铝来作为气密层18的情况外，为与图10的高温一侧相同的结构。
在高温一侧，考虑了铝箔的小洞的影响，在低温一侧，蒸镀铝层与原来的铝箔相比气密性差，即便在任一结构中气密性也易于下降。此外，虽然通过高温一侧的影响，而从外包材料12的层压部分自粘结剂和溶剂等产生有机气体成分，但没有考虑这些。
发明内容
本发明鉴于此类问题而研制，其目的是提供即使在高温环境下也能维持高隔热性能的真空隔热材料，且提供具有高隔热性能的热水供给设备。
因此，本发明将解决此类现有结构所具有的问题和在高温下发生的新问题，采用的真空隔热材料的特征是，其具备至少由无机纤维聚合物构成的芯材、具有表面保护层及气密层与热熔敷层的外包材料、以及将上述芯材和上述外包材料的水分与气体成分吸附的吸附剂，其中，上述外包材料的气密层以至少两层金属层的金属面相对的方式层压，且将熔点150℃以上的树脂薄膜层压来作为热熔敷层，通过构成外包材料的气密层的金属层补偿彼此的小洞所引起的气密性恶化要因的结构和热熔敷层的高熔点化，可在110℃的高温下使用，且可大幅改善使用温度域和气密性。
此外，由于本发明是一种真空隔热材料，是具备至少由无机纤维聚合物构成的芯材、具有表面保护层及气密层与热熔敷层的外包材料、以及将上述芯材和上述外包材料及内包材料的水分与气体成分吸附的吸附剂的真空隔热材料，其特征在于，上述外包材料的气密层具有夹持粘结层且有至少两层金属部的第一及第二气密层，上述第一气密层由在树脂薄膜基材的单面上形成金属膜的薄膜所构成，上述第二气密层为金属箔或在树脂薄膜基材的单面上形成金属膜的薄膜上于金属膜上涂抹气密性树脂的薄膜，且分别以树脂薄膜层/金属膜/粘结层/金属箔、树脂薄膜层/金属膜/气密性树脂涂层/粘结层/金属膜/树脂薄膜层的组合进行层压，因而在成为上述气密层的最内层一侧将熔点150℃以上的树脂薄膜作为热熔敷层，且将在成为上述气密层的外层一侧比上述热熔敷层熔点高的树脂薄膜作为表面保护层并将层压后的制品作为外包材料，且上述芯材不含粘结剂并在厚度方向上有恢复性，上述吸附剂容纳于相对芯材的表面或厚度方向倾斜切入而设置的容纳部中，上述容纳部的开口重合并被压窄，所以可防止来自外部的气体和水分的进入。
另外，由于通过至少使用疏水性吸附剂来作为上述吸附剂，即使在高温环境下也能吸附有机系气体，所以可抑制隔热性能的劣化，并能在长期范围内维持真空度。
此外，由于本发明，在具备上述任一结构的真空隔热材料中，上述外包材料由第一及第二气密层构成，作为上述第一气密层，使用以聚酰胺树脂薄膜(PA)、乙烯-乙烯醇聚合物树脂薄膜(EVOH)、聚乙烯醇树脂薄膜(PVA)、聚对苯二甲酸乙二酯树脂薄膜(PET)中任一种树脂薄膜为基材，并在其单面使铝(AL)、不锈钢(SUS)中任一种金属成膜的制品，作为上述第二气密层，使用铝箔(AL)、不锈钢箔(SUS)、铁箔(Fe)中任一种金属箔，使用以上述第一及第二气密层的金属层之间相对的方式贴合的层压薄膜，以及使用无延展聚丙烯树脂薄膜(CPP)和聚对苯二甲酸丁二酯树脂薄膜(PBT)中任一种来作为热熔敷层，且使表面保护层为比热熔敷层熔点高的树脂薄膜的多层层压结构，而成为金属膜直接封闭金属箔特有的小洞的结构，所以气密性高，可抑制来自外部的气体和水分的进入。
此外，由于本发明，在具备上述任一结构的真空隔热材料中，上述外包材料由第一及第二气密层构成，作为上述第一气密层，使用以聚酰胺树脂薄膜(PA)、乙烯-乙烯醇聚合物树脂薄膜(EVOH)、聚乙烯醇树脂薄膜(PVA)、聚对苯二甲酸乙二酯树脂薄膜(PET)中任一种树脂薄膜为基材，并在其单面使铝(AL)、不锈钢(SUS)中任一种金属成膜的制品，作为上述第二气密层，使用铝箔(AL)、不锈钢箔(SUS)、铁箔(Fe)中任一种金属箔，使用以上述第一及第二气密层的金属层之间相对的方式贴合的层压薄膜，以及使用无延展聚丙烯树脂薄膜(CPP)和聚对苯二甲酸丁二酯树脂薄膜(PBT)中任一种来作为热熔敷层，且使表面保护层为比热熔敷层熔点高的树脂薄膜的多层层压结构，而可减小外包材料的热桥，提高将树脂涂层用两个金属膜夹持的结构所产生的气密性，并可兼顾高性能和长期可靠性。
此外，本发明，在具备上述任一结构的真空隔热材料中，通过使用SiO2/Al2O3比为20以上且为不燃烧性的高硅沸石来作为上述疏水性吸附剂，而可优先吸附甲苯、甲醇等分子直径小且沸点较低的有机溶剂系气体。
另外，本发明的热水供给设备的特征在于，将上述任一真空隔热材料在至少具备储热水箱的电动式、热泵式等热水供给设备中，沿上述储热水箱外周圆弧状地弯曲配置，且上述圆弧端部的隔热至少配置两重，从而通过将提高耐热性和气密性的真空隔热材料无间隙地配置而可减小热泄漏量，并可维持长期隔热性能。
再有，本发明的至少具有热水功能和保温功能，且由外轮廓容器和储水用容器及盖部构成的电动式热水设备中，其特征在于，将上述任一真空隔热材料沿上述储水用容器外周弯曲配置，且上述真空隔热材料的弯曲方向的端部配置两重，从而减小了从储水容器的热泄漏。
根据本发明，可提供即使在高温环境下也能维持高隔热性能的真空隔热材料。此外，由于即使在高温环境下也能使用真空隔热材料，所以可提供具有高隔热性能的热水供给设备。
图1是真空隔热材料的剖视图。
图2是外包材料薄膜的扩大说明图。
图3是外包材料薄膜的扩大说明图。
图4是表示测定导热率的真空隔热材料的剖视图。
图5是具备真空隔热材料的热泵热水供给机的储热水箱部的说明图。
图6是图5的A-A剖视图。
图7是具备真空隔热材料的电水壶的说明图。
图8是图7的B-B剖视图。
图9是现有真空隔热材料适用制品的真空隔热材料配置部的剖视图。
图10是表示图9的高温一侧薄膜的一般结构的剖视图。
图11是表示图9的低温一侧薄膜的一般结构的剖视图。
图中50-真空隔热材料，52-外包材料，53-吸附剂，56-第一气密层、56a-树脂薄膜，56b-金属蒸镀层，57、59-第二气密层，58-热熔敷层，59a-树脂薄膜，59b-金属蒸镀层和树脂涂层所构成的层，200-储热水箱，201-换热器，301～304、501、502-真空隔热材料，310-真空隔热材料端部，400-电水壶，401-储水容器，402-盖部具体实施方式
下面使用图1～图3对本发明的多个实施例进行说明。图1是本发明实施例的真空隔热材料的剖视图，图2和图3是用于说明图1的外包材料52的薄膜层压结构的不同的扩大说明图。
在图1、图2中，真空隔热材料50的结构包括由无机纤维聚合物构成的芯材51；将表面保护层55、第一气密层56、第二气密层57及热熔敷层58四层用二液硬化型氨酯系等粘结剂(未图示)层压而构成的外包材料52；吸附剂53；将芯材51和吸附剂53内包的内包材料54。
虽然这里所使用的无机纤维聚合物所构成的芯材51适于使用玻璃纤维(玻璃棉、玻璃丝)、硅纤维、氧化铝纤维、硅铝土纤维、陶瓷纤维等无机纤维聚合物，但并不是特别限定。
此外，虽然将气密层56、57组合来确保外包材料52的气密性，但这里为了强化气密性，而在第一气密层56和第二气密层57两者上设置金属层。这些气密层的金属层使用将金属箔或树脂薄膜在基材上形成金属膜的金属层。金属箔不特定限于不锈钢箔、铁箔、铜箔、钛箔等。
金属膜的形成方法有真空蒸镀、溅射、离子镀等，只要膜厚为300～1000的范围内，就没有特别限制。此外，即使对于粘结剂(未图示)除特定部位外也没有特别限定，也可使用没有粘结剂的挤压层压或热层压等。
对于吸附剂53，真空隔热材料50在高温环境下使用的情况下，通过使用疏水性吸附剂，由于可将从外包材料52的层压薄膜和层压用粘结剂及层压时使用的溶剂系残留物等产生的有机气体成分优先吸附，所以可维持更长时间的隔热性能。
图3是与图2不同的外包材料的结构，且在第二气密层59的金属蒸镀层的蒸镀面上涂抹树脂材料。具体地，对各实施例的记载进行说明。
虽然下面对本发明的实施例详细说明，但各实施例的同一标记表示同一物品或等价物，对于各实施例的说明中所描述的点以外，由于与实施例1基本相同，所以省略重复说明。
表1
表中ONY聚酰胺薄膜A亲水性合成沸石PET聚对苯二甲酸乙二酯薄膜B氧化钙AL铝箔 C疏水性合成沸石CPP无延展聚丙烯薄膜EVOH乙烯-乙烯醇聚合物树脂薄膜PBT聚对苯二甲酸丁二酯薄膜(可热融化的多层品)HDPE高密度聚乙烯薄膜vm铝蒸镀em铝蒸镀+树脂涂层表1表示最初说明的实施例1～6和比较例1～4的概要。在各实例中，对各自的外包材料的薄膜结构及吸附剂，测定初期的导热率及相对于经过5年后的导热率，而且，对外观等的变形状态进行观察。
实施例1第1实施例是在图1所示的真空隔热材料50中如图2所示那样地构成外包材料52的薄膜结构的实施例。芯材51使用平均纤维直径4μm的不含粘结剂的玻璃棉层压体。
表示实施例1的外包材料52的具体结构。作为最外层的表面保护层55使用聚酰胺薄膜(ONY)，比表面保护层55更靠内侧设置的第一气密层56使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)来作为树脂薄膜56a，且以400～500的厚度蒸镀铝来作为金属蒸镀层56b。此外，第二气密层57为厚度6μm的混入铁的铝箔(AL)。而且，成为将第一气密层56的铝蒸镀面和第二气密层57的铝箔相对贴合的结构。金属蒸镀层和金属箔层的贴合使用比热熔敷层58熔点高的粘结剂。热熔敷层58使用无延展聚丙烯薄膜，且提高作为外包材料52整体的耐热温度。
在芯材51的内部容纳的吸附剂53使用平均细孔直径9的亲水性合成沸石。亲水性合成沸石用物理吸附剂来吸附比细孔直径小的分子直径的气体。此外，虽然外包材料52和芯材51之间具备内包材料54，以比外包材料52更靠内侧来包围芯材51，但即使不使用内包材料54也可。外包材料52在将芯材51和吸附剂53内包于内包材料54中的状态下从外侧覆盖。
对于外包材料52的气密性，通过将铝箔所形成的金属箔层和铝蒸镀所产生的金属蒸镀层组合来使用，封闭金属蒸镀层将金属箔所特有的小洞，结果可强化气密性。虽然外包材料52的薄膜各层间的结合使用二液硬化型的聚酯型氨酯系粘结剂，但除了将蒸镀层和箔层所构成的两个金属层间粘结之外，没有特别限定。再有，对于粘结剂将在后面补充说明。
可以如此获得真空隔热材料50将玻璃棉层压体所构成的芯材51以230℃干燥一定时间，并相对于芯材51的厚度方向倾斜切入切口而后放入吸附剂53，将其装入内包材料54，与内包材料54一同在芯材51的厚度方向上压缩并将内部脱气而暂且密封。可将其装入已干燥处理的外包材料52，并在将内包材料54的一端切断而开放的状态下，在真空度2.2Pa以下保持一段时间后，将外包材料52的一端热熔敷。
吸附剂53容纳于在具有恢复性的芯材51上设置的倾斜切口内，所以在真空拉伸后开口重合而变窄，在芯材51内部没有散乱等。此外，芯材51中不使用粘结剂，所以在吸附外包材料52内部的气体成分和水分时芯材51的存在不会成为吸附的阻力。
对于粘结剂，可以进一步进行补充。在本实施例中，通过热熔敷层58熔敷而保持外包材料52内部的真空度，热熔敷层58的熔点当然比真空隔热材料所使用的温度(例如，在热水供给器中为110℃)高。此外，用于将热熔敷层58熔敷的热源的温度当然比热熔敷层58的熔点高。
用于将金属层间贴合的粘结剂，不但如上述那样比热熔敷层58的熔点高，而且必须使用比熔敷温度高的物质。此时，在制造工序中将热熔敷层58热熔敷时金属层间的结合不会脱离，且可保持高气密性。
在本实施例中，金属箔层和金属蒸镀层之间的结合使用热固性树脂构成的粘结剂。热固性树脂是在加热时固化的树脂，热固性的材料一旦固化则即使再加热也不会变软，适于在高温度环境下使用的情况。具体地，为聚酯多元醇系/聚异氰酸盐的氨酯系粘结剂。该粘结剂通过使聚酯多元醇和聚异氰酸盐反应而生成氨酯氨酯键来进行粘结。即，所生成的粘结膜形成了氨酯键。因此，可称为聚氨酯氨酯系粘结剂型聚酯系粘结剂。
此类粘结剂存在在某温度下中断氨酯键的情况。本实施例的粘结剂，微观上从200℃左右开始，部分氨酯键开始断裂，但粘接几乎没有剥离。实际的热熔覆所需时间为1～2秒左右，而且，热熔敷层的熔点为160℃，所以即使使外包材料52热熔敷粘结也不会剥离。
实际上，热熔敷时的热源的温度为180～200℃，且即使在使外包材料52热熔敷的情况下粘结也不会剥离。再有，对于200℃以上的热源温度，即使在一分钟内实施热熔敷动作，也不会在粘结层观测到劣化。
此外，所谓的热桥，即使在外包材料52的各结构中也特别地是由金属层所具有的高导热率所引起的。即，在实际使用状态中，金属层(实施例1中为铝箔和铝蒸镀膜)的温度具有易于升高的倾向。因此，两金属层间的粘结与其它层的粘结比较易于脱离。
在本实施例中，由于使用上述热固性树脂所构成的粘结剂，所以即使在长期使用中也能保持高气密性。此外，即使不使用热硬化性树脂所构成的粘结剂，使用具有比热熔敷层的熔点及热熔敷温度(热源温度)高的熔点的粘结剂也可期待同样的效果。
表示如此得到的真空隔热材料50的隔热性能的导热率是由英弘精机(株)制的导热率测定装置AUTO-Λ在平均温度24℃下测定的。使用图4来说明测定对象的真空隔热材料50。图4是表示测定导热率的真空隔热材料50的剖视图。与图1所示的实例同样，用外包材料52覆盖芯材51，在减压的状态下将内部密封。用虚线包围的部分是外包材料52的耳部52a。这样，外包材料52的周缘部上存在耳部52a，虽然在实际的使用状态下，多弯折使用(参照图1)，但如图4所示那样在不弯折耳部52a的状态下测定导热率。
测定导热率时，在初期值中表示为0.0022(W/m·K)这样良好的值。此外，对于在高温环境下使用的隔热性能的劣化，使最高使用温度为110℃，用考虑一定使用条件的相当于经过5年后的导热率值进行比较。本实施例的相当于经过5年后的导热率值为0.0064(W/m·K)，可确认保持足够的隔热性能。此外，真空隔热材料50的外观没有特别变化。
实施例2第2实施例，除使吸附剂53为氧化钙以外用与实施例1相同的条件制作真空隔热材料50。氧化钙是亲水性的化学吸附剂，吸附水分而成为氢氧化钙。
将表示如此得到的真空隔热材料50的隔热性能的导热率与实施例1同样地测定时，初期值为0.0021(W/m·K)，本实施例的相当于经过5年后的导热率值为0.0068(W/m·K)，可确认保持足够的隔热性能。此外，真空隔热材料50的外观没有特别变化。
实施例3第3实施例除并用平均细孔直径6以上的疏水性合成沸石和平均细孔直径9的亲水性合成沸石来作为吸附剂53以外，在与实施例1相同的条件下制作真空隔热材料50。疏水性合成沸石是物理吸附剂，SiO2/Al2O3比是20以上，且是作为不燃烧性的高硅沸石。
将表示如此得到的真空隔热材料50的隔热性能的导热率与实施例1同样地测定时，初期值为0.0022(W/m·K)，本实施例的相对于经过5年后的导热率值为0.0059(W/m·K)。此外，真空隔热材料50的外观没有特别变化。
实施例3，通过并用亲水性吸附剂和疏水性吸附剂，在亲水性吸附剂优先吸附水分的同时，疏水性吸附剂优先吸附外包材料52的层压薄膜和层压用粘结剂及层压时所使用的溶剂系的残留物等所产生的有机气体成分，所以被看作与实施例1比较可较高地维持长时间的隔热性能。特别地，在易于产生有机气体的高温环境下，可知并用两吸附剂是有效的。
实施例4第4实施例除并用平均细孔直径6以上的疏水性合成沸石和氧化钙来作为吸附剂53以外用与实施例1相同的条件制作真空隔热材料50。
将表示如此得到的真空隔热材料50的隔热性能的导热率与实施例1同样地测定时，初期值为0.0020(W/m·K)，本实施例的相当于经过5年后的导热率值为0.0059(W/m·K)。此外，真空隔热材料50的外观变化没有特别。
实施例4表示与实施例3同样地并用亲水性吸附剂和疏水性吸附剂是有效的。该效果可知即使亲水性吸附剂是化学吸附剂也是有效的。再有，氧化钙是仅吸附水分的化学吸附剂，如果吸附了水分，在通常环境下不会放出。
根据即使在此类化学吸附剂的情况下，在相当于经过5年后也保持与实施例3相同程度的隔热性能的结果，可知，(1)在确保长期可靠性时需要有机气体的吸附；(2)在长期吸附有机气体时，不仅是可吸附有机气体的亲水性吸附剂，使用可吸附有机气体的疏水性吸附剂也是有效的。
实施例5第5实施例，由于在图1所示的真空隔热材料50由如图3所示那样结构的外包材料52的薄膜构成，所以将第二气密层59以乙烯-乙烯醇聚合物树脂薄膜59a为基材，并以400～500厚度蒸镀铝而形成蒸镀层，并在其蒸镀面上涂抹树脂材料(金属蒸镀层和树脂涂层所构成的层59b)。吸附剂53与实施例3同样地使用平均细孔直径6以上的疏水性合成沸石和平均细孔直径9的亲水性合成沸石。其它条件是与实施例1相同的条件。
外包材料52的第二气密层59进行铝蒸镀是为了减小铝箔所产生的热桥，而且，为实现应补偿气密性的铝箔附近的气密性而涂抹树脂材料。该树脂材料的涂层所使用的材料可以具有柔软性，例如，可举出聚丙烯酸系、环氧系等，但并不限于此。
将表示如此得到的真空隔热材料50的隔热性能的导热率与实施例1同样地测定时，初期值为0.0022(W/m·K)，本实施例的相当于经过5年后的导热率值为0.0079(W/m·K)。此外，真空隔热材料50的外观没有特别变化。
实施例6第6实施例在图2所示的外包材料薄膜结构中以提高耐热性和强化气密性而用聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)来作为热熔敷层58。聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)其熔点比无延展聚丙烯树脂薄膜(CPP)高，实现耐热性的提高。此外，与其一致，表面保护层55也使用比聚酰胺薄膜(ONY)熔点高的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。
聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)为确保热熔敷部的熔敷强度而需要加热到200～220℃程度，使表面保护层55为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，使第一气密层56为在聚酰胺薄膜(ONY)上蒸镀400～500的厚度的铝的结构。此外，吸附剂53与实施例3同样地使用平均细孔直径6以上的疏水性合成沸石和平均细孔直径9的亲水性合成沸石。其它条件是与实施例1相同的条件。
将表示如此得到的真空隔热材料50的隔热性能的导热率与实施例1同样地测定时，初期值为0.0023(W/m·K)，本实施例的相当于经过5年后的导热率值为0.0053(W/m·K)。此外，真空隔热材料50的外观没有特别变化。
比较例1为比较性能而用与实施例1同样的方法制作真空隔热材料50。在图1所示的真空隔热材料50中，使外包材料52的薄膜采用通常在电冰箱用途所使用的结构并比较。在图2中，使表面保护层55为聚酰胺薄膜(ONY)，使第一气密层56为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，使第二气密层57为厚度6μm的混入铁的铝箔(AL)，作为热熔敷层58使用高密度聚乙烯而构成外包材料52，吸附剂53使用亲水性合成沸石。其它条件与实施例1相同。
将表示如此得到的真空隔热材料50的隔热性能的导热率与实施例1同样地测定时，初期值为0.0020(W/m·K)，本实施例的相当于经过5年后的导热率值为0.0098(W/m·K)，成为劣化程度较大的结果。此外，真空隔热材料50的外观变化，观察到成为热熔敷层58热熔敷的状态。
比较例2作为比较例2，用与比较例1同样的方法制作真空隔热材料50。在图1所示的真空隔热材料50中，采用强化外包材料52的气密性且减小热桥的薄膜并比较通常在电冰箱用途中使用的结构。在图2中，使表面保护层55为聚酰胺薄膜(ONY)，使第一气密层56以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为基材并以400～500厚度蒸镀铝，使第二气密层57以聚对苯二甲酸丁二酯聚合物树脂薄膜为基材并以400～500厚度蒸镀铝，作为热熔敷层58使用高密度聚乙烯。吸附剂53使用亲水性合成沸石。其它条件与实施例1相同。
将表示如此得到的真空隔热材料50的隔热性能的导热率与实施例1同样地测定时，初期值为0.0018(W/m·K)，本实施例的相当于经过5年后的导热率值为0.0152(W/m·K)，成为劣化程度较大的结果。此外，真空隔热材料50的外观变化，与比较例1同样，观察到成为热熔敷层58热熔敷的状态。
比较例3作为比较例3，在图1所示的真空隔热材料50中，除使外包材料52的热熔敷层58为无延展聚丙烯薄膜以外与比较例1相同。
将表示如此得到的真空隔热材料50的隔热性能的导热率与实施例1同样地测定时，初期值为0.0026(W/m·K)，本实施例的相当于经过5年后的导热率值为0.0109(W/m·K)，成为劣化程度较大的结果。此外，没有特别观察到真空隔热材料50的外观变化。
比较例4作为比较例4，在实施例1的构成中，除了第一气密层56的树脂薄膜56a和金属蒸镀层56b相反且使金属蒸镀层56b为表面保护层55一侧以外，与实施例1相同。
将表示如此得到的真空隔热材料50的隔热性能的导热率与实施例1同样地测定时，初期值为0.0021(W/m·K)，本实施例的相当于经过5年后的导热率值为0.0074(W/m·K)，成为比实施例1劣化程度较大的结果。此外，没有特别观察到真空隔热材料50的外观变化。
这里，对实施例5和比较例4的关系进行考察。如上所述，两实例的导热率各初期值为0.0022(W/m·K)、0.0021(W/m·K)，相当于经过5年后的导热率值为0.0079(W/m·K)、0.0074(W/m·K)。即，成为比实施例5和比较例4在导热率上差的结果。
但是，真空隔热材料的导热的形态已知大体具有两种方式。第一方式是经外包材料52内部的芯材51的导热，第二方式是经过外包材料52为主的金属层的导热。该第二形态称为热桥。在真空隔热材料的导热的整体中，可知热桥的影响大。因此，通过减小热桥，而实现真空隔热材料整体的隔热性能的提高。
此外，热桥的影响，在其性质上为外包材料52内的金属层越厚则越大，在外包材料52的耳部如图1中虚线所示那样弯折时，在该部分上易于具有热，且热桥的影响变大。
在实施例1～6及比较例1～4中，导热率的测量如图4所示那样不将耳部52a弯折地进行。在将实施例5和比较例4的结构对比时，相对于具有铝箔所形成的金属层的比较例4，实施例5为在铝的蒸镀层间存在树脂层的结构。即，作为测量值，成为大体相同程度的导热率，但可以认为在其中热桥的影响(上述第二方式)的比例大不相同。
通常，相对于金属箔层厚度为微米级，在金属蒸镀层中，厚度为埃，热桥所产生的导热的影响大不相同。从这些观察到，在弯折耳部52a并使用实施例5所举的结构的真空隔热材料的情况下，比含有比较例4的各比较例的结构有利。
因此，在实际的使用方式中，在弯折耳部并使用的情况下，例如，电冰箱的隔热箱体所使用的情况及在后述的热水供给设备(热泵热水供给器和电水壶)使用的情况下，实施例5的构成比比较例4的构成有利。
以上，在将所说明的实施例1～6和比较例1～4时，如果使用将金属蒸镀层和金属箔层贴合的外包材料，则可知能提供长期可靠性优良的真空隔热材料。此外，可知使用在金属蒸镀层之间实施树脂涂层的外包材料的情况下，弯折耳部并使用时可确保高隔热性能。此外，通过并用疏水性合成沸石来作为吸附剂，判断出实现了真空隔热材料的长期可靠性的提高。另外，即使对于将金属层间贴合的粘结剂，也没有观察到劣化。
其次，对使用真空隔热材料的热水供给设备进行说明。
表2
表中ONY聚酰胺薄膜A亲水性合成沸石PET聚对苯二甲酸乙二酯薄膜C疏水性合成沸石AL铝箔CPP无延展聚丙烯薄膜vm铝蒸镀表2表示在热泵热水供给器中适用的真空隔热材料的实施例7～9。在各实例中使用相同构成的真空隔热材料，测量热泄漏量，并分别进行比较、研究。下面详细描述。
实施例7作为真空隔热材料在热泵热水供给机中适用的研究例，使用图5、图6来说明。图5表示热泵热水供给机的储热水箱200和冷媒对换热器201。此外，图6表示图5的截面A-A部。
第7实施例是在图5所示的储热水箱200的外周和凝结器201a与供水导热管201b所构成的冷媒对换热器201的外周具备真空隔热材料301、302的实施例。真空隔热材料301、302使用与实施例3同样规格的真空隔热材料。
在实施例7中，如图6(a)所示，将真空隔热材料301沿储热水箱200外周的圆弧弯曲粘贴，将真空隔热材料301的弯曲方向长度的端部310之间重叠配置。此外，将真空隔热材料302沿冷媒对换热器201外周的圆弧弯曲粘贴，将真空隔热材料301的弯曲方向长度的端部之间重叠配置。此时，端部310的形状如图6(d)所示那样在板厚方向上为具有台阶形状，且端部310之间的重叠部的厚度可以不突出。
将本实施例的储热水箱部的热泄漏量与住宅等建筑材料中通常使用的隔热材料(单独玻璃棉，或酚醛泡沫等，以下称为“现有隔热材料”)相比较。其结果，得到了29％的热泄漏量减小效果。
实施例8本发明第8实施例，是在图5所示的储热水箱200的外周和由凝结器201a与供水导热管201b所构成的冷媒对换热器201外周，配置与实施例3同样规格的真空隔热材料301～304，如图6(b)所示，将真空隔热材料301沿储热水箱200外周的圆弧弯曲粘贴，上述真空隔热材料301的弯曲方向长度的端部之间重叠配置。在该真空隔热材料301上以与真空隔热材料301在圆周方向上转动180°的状态用同样方法粘贴其它真空隔热材料303。
此外，将真空隔热材料302沿冷媒对换热器201外周的圆弧弯曲粘贴，使上述真空隔热材料301的弯曲方向长度的端部之间重叠配置。在该真空隔热材料302上以与真空隔热材料302在圆周方向上转动180°的状态用同样方法粘贴其它真空隔热材料304。此时，各真空隔热材料的端部310的形状如图6(d)所示那样在板厚方向上为具有台阶形状，且端部310之间的重叠部的厚度可以不突出。
本实施例的储热水箱部的热泄漏量与使用现有隔热材料的情况比较，得到了35％的热泄漏量减小效果。
实施例9作为第9实施例，是在图5所示的储热水箱200的外周和由凝结器201a与供水导热管201b所构成的冷媒对换热器201外周配置与实施例3同样规格的真空隔热材料301、302，如图6(c)所示，将真空隔热材料301沿储热水箱200外周的圆弧弯曲粘贴，上述真空隔热材料301的弯曲方向长度的端部之间重叠配置。而且，将真空隔热材料302沿冷媒对换热器201外周的圆弧弯曲粘贴，上述真空隔热材料301的弯曲方向长度的端部之间重叠配置。
本实施例的储热水箱部的热泄漏量与使用现有隔热材料的情况比较，得到了22％的热泄漏量减小效果。
在考察上述实施例7～9时，皆可确认到即使在高温环境下也能发挥足够的隔热性能的效果。此外，与实施例7、8相比，实施例9成为热泄漏量减小效果低的结果。从这些结果可知(1)本实施例的真空隔热材料即使在到达80℃以上的高温环境下也能充分地经受使用(实施例7～9)；(2)在较厚地形成隔热层时隔热性能提高(实施例8和实施例9的比较)；(3)在将所使用的真空隔热材料的端部之间重叠配置时隔热性能提高(实施例7和实施例9的比较)；(4)使用带有台阶形状的真空隔热材料也有效(实施例8)。
接着，对使用真空隔热材料的热水供给设备的又一实例进行说明。
表3
表中ONY聚酰胺薄膜 A亲水性合成沸石PET聚对苯二甲酸乙二酯薄膜 C疏水性合成沸石EVOH乙烯-乙烯醇聚合物树脂薄膜CPP无延展聚丙烯薄膜vm铝蒸镀em铝蒸镀+树脂涂层表3表示在电水壶中适用的真空隔热材料的实施例10、11的概要。在各实例中使用相同结构的真空隔热材料，测量热泄漏量，并分别进行比较、研究。下面详细描述。
实施例10作为本发明的真空隔热材料在电水壶中使用的研究例，使用图7、图8来说明。图7表示电水壶400，具备储水容器401和盖部402。此外，图8表示图7中截面B-B部。本发明的第10实施例在图7中在储水容器401外周将与实施例5相同规格的真空隔热材料501如图8(a)所示那样粘贴，在热水沸腾后切断电源，然后以热水温度冷却至80℃时间来比较保温时间。将真空隔热材料501沿储水容器401外周的圆弧弯曲粘贴，且上述真空隔热材料501的弯曲方向长度的端部之间重叠配置。此外，作为盖部402的隔热强化，可使用的真空隔热材料503的尺寸小，所以外包材料的热桥影响变大，因而将耳部不折叠地配置。
在将没有真空隔热材料情况设为100的情况下，本实施例的保温时间为217，可确认到隔热性能变化。
实施例11作为第11实施例，在图7中在储水容器401外周将与实施例5相同规格的真空隔热材料501如图8(b)所示那样配置，将真空隔热材料501沿储水容器401外周的圆弧弯曲粘贴，且上述真空隔热材料501的弯曲方向长度的端部之间不重叠地配置。
在将没有真空隔热材料情况设为100的情况下，本实施例的保温时间为193，由于真空隔热材料端部的热桥影响，成为其效果比实施例10低约11％的结果。
如上所述，本发明的真空隔热材料即使在80℃以上的高温区域也能抑制隔热性能的劣化，且能在长期内维持其隔热性能。从上述各实施例，可确认到至少在110℃的高温区域的使用没有问题。
其结果，作为可发挥隔热效果的适用领域至少以上述温度带为上限，且并不限于实施例中所述的热水供给设备，电冰箱、冷藏箱当然也可适用，浴缸、汽车和电车等车辆、住宅、住宅设备机器等需要隔热的机器、设备等也可广泛适用。
此外，作为第一气密层，使用以聚酰胺树脂薄膜(PA)、乙烯-乙烯醇聚合物树脂薄膜(EVOH)、聚乙烯醇树脂薄膜(PVA)、聚对苯二甲酸乙二酯树脂薄膜(PET)中任一种树脂薄膜为基材，并在其单面使铝(AL)、不锈钢(SUS)中任一种金属成膜的制品，作为第二气密层，使用铝箔(AL)、不锈钢箔(SUS)、铁箔(Fe)中任一种金属箔，使用以上述第一及第二气密层的金属层之间相对的方式贴合的层压薄膜，以及使用无延展聚丙烯树脂薄膜(CPP)和聚对苯二甲酸丁二酯树脂薄膜(PBT)中任一种来作为热熔敷层，且使表面保护层为比热熔敷层熔点高的树脂薄膜的多层层压构成，而成为金属膜直接封闭金属箔特有的小洞的构成，所以气密性高，可抑制来自外部的气体和水分的进入。
该效果也可通过将树脂涂层用两个金属蒸镀层夹持的构成来保持，特别是在将耳部弯折使用的真空隔热材料中，可长期保持气密性的提高和热桥的降低所产生的高隔热性能。
权利要求
1.一种真空隔热材料，具备由无机纤维聚合物构成的芯材、具有表面保护层及气密层与热熔敷层的外包材料、以及吸附上述芯材和上述外包材料的水分与气体成分的吸附剂，其特征在于上述外包材料的气密层为第一气密层、第二气密层，以至少两层金属层的金属面相对的方式层压，使用熔点150℃以上的树脂薄膜来作为热熔敷层。
2.一种真空隔热材料，具备由无机纤维聚合物构成的芯材、具有表面保护层及气密层与热熔敷层的外包材料、将上述芯材在厚度方向上以压缩状态保持的内包材料、以及吸附上述芯材、外包材料及内包材料的水分与气体成分的吸附剂，其特征在于，上述外包材料的气密层具有夹持粘结层且有至少两层金属层的第一及第二气密层，上述第一气密层由在树脂薄膜基材的单面上形成金属膜的薄膜构成，上述第二气密层为金属箔，或在树脂薄膜基材的单面上形成金属膜且在形成的金属膜上涂抹气密性树脂的薄膜中任意之一，上述外包材料的气密层以树脂薄膜层/金属膜/粘结层/金属箔、或者树脂薄膜层/金属膜/树脂涂层/粘结层/金属膜/树脂薄膜层的组合进行层压，使用熔点150℃以上的树脂薄膜来作为比上述气密层的最内层一侧位于更靠上述芯材一侧的热熔敷层，且使用比上述热熔敷层熔点高的树脂薄膜来作为位于比上述气密层的最外层一侧更靠外侧之处的表面保护层，上述芯材不含粘结剂并在厚度方向上有恢复性，上述吸附剂容纳于相对芯材的表面或厚度方向倾斜切入而设置的容纳部中，上述容纳部的开口重合并被压窄。
3.根据权利要求1所述的真空隔热材料，其特征在于至少含有疏水性吸附剂来作为上述吸附剂。
4.根据权利要求2所述的真空隔热材料，其特征在于至少含有疏水性吸附剂来作为上述吸附剂。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的真空隔热材料，其特征在于所使用的外包材料由如下的多层层压薄膜所构成使用以聚酰胺树脂薄膜(PA)、乙烯-乙烯醇聚合物树脂薄膜(EVOH)、聚乙烯醇树脂薄膜(PVA)、聚对苯二甲酸乙二酯树脂薄膜(PET)中任一种树脂薄膜为基材，并在其单面使铝(AL)、不锈钢(SUS)中任一种金属成膜的制品来作为上述第一气密层，使用铝箔(AL)、不锈钢箔(SUS)、铁箔(Fe)中任一种金属箔作为上述第二气密层，将上述第一及第二气密层的金属层之间以相对的方式贴合的层压薄膜来作为上述气密层，使用无延展聚丙烯树脂薄膜(CPP)和聚对苯二甲酸丁二酯树脂薄膜(PBT)中任一种来作为在上述气密层上组合的热熔敷层，且上述表面保护层为比热熔敷层熔点高的树脂薄膜。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的真空隔热材料，其特征在于所使用的外包材料由如下的多层层压薄膜构成使用以聚酰胺树脂薄膜(PA)、乙烯-乙烯醇聚合物树脂薄膜(EVOH)、聚乙烯醇树脂薄膜(PVA)、聚对苯二甲酸乙二酯树脂薄膜(PET)中任一种树脂薄膜为基材，并在其单面使铝(AL)、不锈钢(SUS)中任一种金属成膜的制品来作为上述第一气密层，使用以乙烯-乙烯醇聚合物树脂薄膜(EVOH)、聚乙烯醇树脂薄膜(PVA)、聚对苯二甲酸乙二酯树脂薄膜(PET)中任一种树脂薄膜为基材，并在其单面上的使铝(AL)、不锈钢(SUS)中任一种金属成膜之上设置了气密性树脂涂抹层的制品来作为上述第二气密层，上述气密层由第一和第二气密层构成，为由上述第一及第二气密层的金属层之间以相对的方式贴合的层压薄膜，使用无延展聚丙烯树脂薄膜(CPP)和聚对苯二甲酸丁二酯树脂薄膜(PBT)中任一种来作为在上述气密层上组合的热熔敷层，且上述表面保护层为比热熔敷层熔点高的树脂薄膜。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的真空隔热材料，其特征在于作为粘结上述第一气密层和上述第二气密层之间的粘结剂，使用热固性树脂或者具有比上述热熔敷层熔点高的粘结剂。
8.根据权利要求5所述的真空隔热材料，其特征在于作为粘结上述第一气密层和上述第二气密层之间的粘结剂，使用热固性树脂或者具有比上述热熔敷层熔点高的粘结剂。
9.根据权利要求6所述的真空隔热材料，其特征在于作为粘结上述第一气密层和上述第二气密层之间的粘结剂，使用热固性树脂或者具有比上述热熔敷层熔点高的粘着剂。
10.根据权利要求3或4所述的真空隔热材料，其特征在于上述疏水性吸附剂是SiO2/Al2O3比为20以上且为不燃烧性的高硅沸石。
11.一种热水供给设备，在至少具备储热水箱的热泵式等热水供给设备中，其特征在于将权利要求1～10任一项所述的真空隔热材料沿上述储热水箱外周圆弧状地弯曲配置，且上述圆弧端部的隔热至少配置两重。
12.一种电动式热水设备，其为至少具有将水烧开的功能和保温功能，且由外轮廓容器和储水用容器及盖部构成的电动式热水设备，其特征在于将权利要求1～10任一项所述的真空隔热材料沿上述储水用容器外周弯曲配置，且上述真空隔热材料的弯曲方向的端部配置两重。
全文摘要
本发明提供即使在高温环境下也能维持高隔热性能的真空隔热材料，且提供具有高隔热性能的热水供给设备。在具备由无机纤维聚合物构成的芯材(51)、具有表面保护层及气密层与热熔敷层的外包材料(52)、以及将芯材(51)和外包材料(52)的水分与气体成分吸附的吸附剂(53)的真空隔热材料中，通过外包材料(52)的气密层为第一气密层、第二气密层以至少两层金属层的金属面相对的方式层压，且使用熔点150℃以上的树脂薄膜来作作为热熔敷层，使得在高温环境下也能在长期内维持隔热性能。
文档编号F16L59/06GK101046271SQ20071007880
公开日2007年10月3日 申请日期2007年2月15日 优先权日2006年3月30日
发明者越后屋恒, 荒木邦成, 福田克美, 鹤贺俊光, 嘉本大五郎 申请人:日立空调·家用电器株式会社