(57)【要約】【課題】製造時エネルギーや廃棄時の再生加工等の地球環境負荷を少なくし、さらに穴加工や折り曲げ加工等の形状自由度を高めた真空断熱材を提供すること。【解決手段】ガスバリア層と熱溶着層をもつ外被材１１と、高分子樹脂を紡糸した繊維を積層した芯材２０と、芯材を内包する内袋１２と、を有する真空断熱材であって、外被材の熱溶着層、内袋、芯材は同一の材質からなり、外被材、内袋および芯材を熱プレス成形することにより、外被材と内袋と芯材を溶着して融着領域２２を形成し、一つの真空断熱材を融着領域２２を挟んで複数の真空断熱部に分割すること。外被材と内袋と芯材の溶着は、加圧溶着することによる平面凹部分を形成するとともに芯材２０のみを溶融する第一の溶着工程と、平面凹部分の適宜部位に対して外被材１１並びに内袋１２を溶融して融着領域２２を形成する第二の溶着行程と、によってなされるものである。【選択図】図３
2010053978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともガスバリア層と熱溶着層をもつ外被材と、高分子樹脂を紡糸した繊維を積層した芯材と、前記芯材を内包する内袋と、を有する真空断熱材であって、
前記外被材の熱溶着層、前記内袋、前記芯材は同一の材質からなり、
前記外被材、前記内袋および前記芯材を熱プレス成形することにより、前記外被材と前記内袋と前記芯材を溶着して融着領域を形成し、
一つの真空断熱材を前記形成した融着領域を挟んで複数の真空断熱部に分割する
ことを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
請求項１において、
前記外被材と前記内袋と前記芯材の溶着は、加圧溶着することによる平面凹部分を形成するとともに前記芯材のみを溶融する第一の溶着工程と、前記平面凹部分の適宜部位に対して前記外被材並びに前記内袋を溶融して前記融着領域を形成する第二の溶着行程と、によってなされるものである
ことを特徴とする真空断熱材。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記外被材及び前記内袋と、前記芯材は、その溶融温度が異なるものであり、且つ、前記外被材及び前記内袋の溶融温度の方が、前記芯材の溶融温度を超えるものであることを特徴とする真空断熱材。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記内袋がない場合に、前記芯材の溶融温度は、前記外被材の溶融温度と同温度未満であることを特徴とする真空断熱材。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つの請求項において、
前記形成した融着領域に対して、穴あけ加工又は折り曲げ加工を実施可能とすることを特徴とする真空断熱材。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の真空断熱材を発泡断熱材と併用して断熱体として用いる冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫に係わり、特に折り曲げ加工や穴加工等を施して使用分野を拡大可能とする形状自由度の高い真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点から省エネルギーが強く望まれており、家庭用電化製品についても省エネルギー化は緊急の課題となっている。特に、冷蔵庫では熱を効率的に利用するという観点から、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。
【０００３】
冷蔵庫の一般的な断熱体としては、外箱と内箱との間にポリウレタンフォームなどの発泡断熱材を充填した断熱体が広く用いられている。かかる断熱体において断熱能力を増大するためには、発泡断熱材の厚さを増すことが必要であるが、冷蔵庫では省スペースや空間の有効利用が強く求められており、発泡断熱材を充填できる空間を増大することが困難であった。
【０００４】
そこで、高性能な断熱材である真空断熱材と発泡断熱材とを併用して断熱体とすることが提案されている。ここで用いられる真空断熱材は、スペーサの役割を持つ芯材を、ガスバリア性を有する外被材中に挿入し、外被材の内部を減圧すると共に外被材の周縁部を封止した断熱材である。
【０００５】
最近の真空断熱材においては、その熱伝導率を大幅に低減すべく、繊維系を極細にしたグラスウール等の無機繊維集合体を用いることが主流となっている。例えば、特許文献１に開示されたものがある。また、芯材同士を固着するバインダーを用いずにグラスウールを積層した真空断熱材の成形方法も，例えば、特許文献２で提案されている。
【０００６】
このように、断熱性能と価格から重宝されてきたグラスウールであるが、ガラスはリサイクル性に乏しく、廃棄に問題がある。リサイクル性を重視した繊維としては高分子樹脂を繊維化したものが考えられ、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂繊維を芯材とした真空断熱材が、例えば特許文献３で提案されている。
【０００７】
また、冷蔵庫は家電品の中で消費電力量の多い製品であることから、冷蔵庫の断熱箱体中に真空断熱材を積極的に採用し、断熱箱体の熱漏洩量低減を試みているが、現在汎用的に用いられているグラスウール等の無機繊維集合体を芯材とした真空断熱材では、真空断熱材自体の形状自由度に乏しく、長期信頼性についても耐傷付き等課題があって、これらを改善するために、例えば特許文献４に示すように外被材の熱溶着部から所定の大きさに切断可能とする方式が提案されている。
【特許文献１】特開平９−１３８０５８号公報
【特許文献２】特開２００６−１１２４３８号公報
【特許文献３】特開２００７−２３９７６４号公報
【特許文献４】特開２００４−２３９３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１，２，４に開示された真空断熱材ではグラスウール等の無機繊維集合体を用いており、このグラスウールはリサイクル性に乏しく、廃棄時にその廃棄方法が課題として残る。すなわち、グラスウールを再度ガラスに戻すには高温化での再生加工が必要となり、地球温暖化対策のために投入した真空断熱材が原因で、環境に対して多大に熱負荷を与えるのでは本末転倒である。
【０００９】
さらに、上記の特許文献４は真空断熱材自体の形状自由度を高めるために、外被材の熱溶着部から所定の大きさに切断可能とする方式であるが、それぞれが外被材単独部分を挟んで独立しているため熱の移動が大きく、平均して高い熱伝導率は望めないという課題があった。
【００１０】
そこで、グラスウール代替材としては、高分子樹脂を繊維化したものが考えられ、ポリエチレンテレフタレート樹脂繊維等が上記の特許文献３で提案されている。高分子樹脂といえば、冷蔵庫・エアコン・テレビ・洗濯機等の家電品では、ポリプロピレンやポリスチレン等の汎用的な樹脂が多く使われている。これらの樹脂は再利用可能であり、環境負荷軽減のためにも同一製品に再び戻すクローズドリサイクルが注目されていることからも、これらの汎用リサイクル樹脂を用いて繊維化し芯材を得ることが望まれていた。特に、昨今は原油価格の高騰からこれらの樹脂はバージン材料の価格も上昇しており、リサイクル材の適用によりコストダウンが見込みやすい状況にあるため、なおさらである。
【００１１】
上述したように、真空断熱材は非常に高性能であり断熱分野への使用は有効であるが、真空断熱材は取り扱いが難しく、表面に傷が付くことによりリーク（真空破壊）を引き起こす課題があった。例えば、建材用の断熱パネル内に真空断熱材を採用する際は、釘を打つ位置に制約が有った。
【００１２】
本発明の目的は、製造時エネルギーや廃棄時の再生加工等の地球環境負荷を少なくし、さらに穴加工や折り曲げ加工等の形状自由度を高めた真空断熱材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。  
少なくともガスバリア層と熱溶着層をもつ外被材と、高分子樹脂を紡糸した繊維を積層した芯材と、前記芯材を内包する内袋と、を有する真空断熱材であって、前記外被材の熱溶着層、前記内袋、前記芯材は同一の材質からなり、前記外被材、前記内袋および前記芯材を熱プレス成形することにより、前記外被材と前記内袋と前記芯材を溶着して融着領域を形成し、一つの真空断熱材を前記形成した融着領域を挟んで複数の真空断熱部に分割する構成とする。
【００１４】
また、前記真空断熱材において、前記外被材と前記内袋と前記芯材の溶着は、加圧溶着することによる平面凹部分を形成するとともに前記芯材のみを溶融する第一の溶着工程と、前記平面凹部分の適宜部位に対して前記外被材並びに前記内袋を溶融して前記融着領域を形成する第二の溶着行程と、によってなされるものである。さらに、前記外被材及び前記内袋と、前記芯材は、その溶融温度が異なるものであり、且つ、前記外被材及び前記内袋の溶融温度の方が、前記芯材の溶融温度を超えるものである。さらに、前記形成した融着領域に対して、穴あけ加工又は折り曲げ加工を実施可能とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、外被材・内袋・芯材に同一の高分子樹脂を用いて、それらを温度条件を変化させて逐次融着させることにより、すべてを纏めて溶着することが可能となり、その溶着部内に加工を施すことにより、従来の真空断熱材では困難であった穴加工への対応や、立体形状への加工が容易となり、真空断熱材の使用分野を広くすることができる。
【００１６】
また、外被材・内袋・芯材に高分子樹脂を用いることにより、廃棄時に外被材や内袋、吸着剤と同時に破砕でき再生可能となり、また、リサイクル樹脂を用いて繊維を成形することも可能となり、環境負荷を大幅に軽減することが可能で且つ、材料費も低減可能な真空断熱材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態に係る真空断熱材について、図１〜図４を参照しながら以下詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る真空断熱材の基本的な構成を示す断面図である。図２は本実施形態に係る真空断熱材における芯材を含めた拡大図である。図３は本実施形態に係る真空断熱材における融着部分を示す断面図である。図４は本実施形態に係る真空断熱材における多点融着後の断面図である。
【００１８】
図面において、１０は真空断熱材、１１は外被材、１２は内袋、２０は芯材、２１は高分子樹脂繊維、２２は融着領域、をそれぞれ表す。
【００１９】
本発明の実施形態に係る真空断熱材１０は、ガスバリア性を有する外被材１１の内部と、芯材２０を圧縮して収納した内袋１２の内部とを所定の真空度に減圧封止して、真空断熱としての断熱性能を具備するように構成されている。
【００２０】
芯材２０は繊維材料を使用して作製された、数μｍから数十μｍの外径を有する繊維２１の集合体からなっている（図２を参照）。この際、外被材１１、内袋１２、芯材２０はいずれも同一の樹脂により構成されている。高分子樹脂材料としては、ポリプロピレン樹脂やポリスチレン樹脂等の汎用樹脂から、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等のエンジニアリングプラスチック系まで広範囲に考えられる。
【００２１】
これらの樹脂の繊維化技術としては、当該分野の公知な技術を応用できる。例えば不織布製造時に用いられるスパンボンド方式やメルトブローン方式が挙げられ、吐出量や風量、コレクター速度を調整して、３〜３０μｍの範囲内で繊維径を調整した樹脂繊維を使用する。使用する樹脂は、ペレット形状でも粉砕品からのダイレクト成形でも問題は無い。また、廃家電等からのリサイクル樹脂も使用できる。リサイクル樹脂を使用する際は、物性改善のために高分子添加剤を併用しても良い。
【００２２】
次に、本実施形態に係る真空断熱材の構造並びに作製方法について、図３を参照しながら説明する。図３は図１に示す真空断熱材１０の中央部分を外被材・内袋・芯材全てを纏めて熱融着し、一つの真空断熱材の断熱空間を融着領域２２を挟んで２つに分断した構成例である。
【００２３】
真空断熱材の作製方法、特にその融着方法を説明する。ところで、圧力と温度を加えて単純に外被材・内袋・芯材全てを融着した場合、線膨張係数の違いから応力が加わる部分にシワが入りやすくなり、実際には上手く融着することはできない。
【００２４】
したがって、本実施形態では、まず、第１の溶着工程として加圧溶着することにより平面凹部分を作る（図３の例で、融着領域２２の形成されていない凹んだ平面部分の作製）。その際の溶融温度は外被材１１並びに内袋１２が溶融せず、芯材２０だけが溶融する温度とする。その温度設定において次の第２の溶着工程まで融着する。
【００２５】
第２の溶着工程では、第１の溶着工程の温度設定よりも上昇させ、外被材１１並びに内袋１２も溶融する温度設定とする。その際、芯材２０は既に溶融しており、この段階では繊維状態ではなく、融着体となっている。なお、外被材１１、内袋１２、芯材２０はいずれも同一の樹脂であるが、それらのグレードによって、溶融温度や線膨張係数は若干の差異を有していることを前提としている。
【００２６】
これにより、第１から第２の溶着工程を経た融着領域２２では、全て同一種の樹脂体となっており、その領域内であるならば、穴あき加工や折り曲げ加工を施しても真空破壊を引き起こす可能性がないのである。本実施形態による作製方式によれば、図４に示す通り、大きな真空断熱材に対して前述の溶着手法を施すことにより、同一種の樹脂体で構成される複数個の融着領域２２と、その他の複数個の真空を維持した空間と、を存在させることができる。
【００２７】
したがって、建材分野だけでなく、穴を開ける加工が必要とされる分野への真空断熱材の応用が可能となる。加えて、融着領域２２においてはフレキシブルに曲げることが可能となることから、複雑な立体形状も実現可能となり、広範囲な領域で使用可能な真空断熱材が実現できる。
【００２８】
以上説明したように、本発明の実施形態の概要は、次のような課題を解決し、構成を備えることを特徴とするものである。すなわち、真空断熱材は取り扱いが難しく、表面に傷が付くことによりリーク（真空破壊）を引き起こす課題があるため、穴加工等を施すのが非常に困難であった。また、従来のグラスウール繊維ではその繊維製造時エネルギーや廃棄時の問題から、地球環境負荷が大きな材料であった。そこで本実施形態では、外被材の熱溶着層（外被材はガスバリア層と熱溶着層を含む多層構造であって、多層の内の内袋に接する層が熱溶着層である）、内袋、芯材が同一の材質であり、加圧し平面凹部分を作る第一の溶着工程と、前記平面部分の適宜の部位（図３の例では中央部位）における対向する部分（図３の例では上下部分）の熱溶着層を溶着する第二の溶着工程からなり、外被材１１並びに内袋１２と、それらの内部で保持される芯材２０の溶融温度が異なり、且つ外被材１１並びに内袋１２の溶融温度の方が、芯材２０の溶融温度を超えるという条件で熱融着することにより、外被材と内袋と芯材を一括に溶着し、単一の真空断熱パネルを融着領域２２を挟んで複数個の部屋（真空断熱部）に分割するものである。なお、内袋１２のない場合には、芯材２０である樹脂繊維の溶融温度が、外被材１１の溶融温度と同温度未満であることを条件とする。
【００２９】
さらにより具体的に本実施形態の特徴を繰り返して述べると、芯材を従来のグラスウールに代表される無機繊維集合体に代わり高分子樹脂繊維材料とし、加えて、外被材、内袋の材質も芯材の材質と統一化するものであり、特に、高分子樹脂繊維を作製するための樹脂材料としては、バージン品のペレットだけでなく、製造コストや地球環境を考慮した上で、リサイクル樹脂を使用可能とするものである。高分子樹脂を紡糸し繊維化するには曲げ弾性率が重要なファクタであり、曲げ弾性率が３０００ＭＰａ以上であることが望ましく、繊維の種類は問わないがとりわけポリスチレン樹脂繊維が好ましい。
【００３０】
本実施形態の好ましい具体的な構成例は次の通りである。（１）少なくともガスバリア層と熱溶着層をもつ外被材と、高分子樹脂を紡糸した繊維を積層した芯材と、芯材を含有する内袋と、ガス成分と水分を吸収する吸着剤と、から構成される真空断熱材において、外被材の溶着層、内袋、芯材が同一の材質であり、熱プレス成形することにより、外被材と内袋と芯材を一括して溶着し、単一の真空断熱パネルを複数個の真空断熱部屋（真空断熱部）に分割したものである。（２）溶着工程が、加圧し平面部分を作る第一の溶着工程と、加圧平面部分の適宜部位（例、中央部位）に対向する熱溶着層を溶着する第二の溶着工程と、からなること。（３）外被材並びに内袋と、それらの内部で保持される芯材の溶融温度が異なり、且つ外被材並びに内袋の溶融温度の方が芯材の溶融温度を超えるものであること（内袋がない場合、芯材である樹脂繊維の溶融温度が、外被材の溶融温度と同温度未満であること）。（４）複数の溶着した融着領域を起点として複数回の折り曲げ加工が可能であること。このような構成例によって、真空断熱材の使用分野を拡大させ、環境負荷を低減させる真空断熱材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る真空断熱材の基本的な構成を示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る真空断熱材における芯材を含めた拡大図である。
【図３】本実施形態に係る真空断熱材における融着部分を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る真空断熱材における多点融着後の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  真空断熱材
１１  外被材
１２  内袋
２０  芯材
２１  高分子樹脂繊維
２２  融着領域
【図１】
2010053978.tif 000003
【図２】
2010053978.tif 000004
【図３】
2010053978.tif 000005
【図４】
2010053978.tif 000006