(57)【要約】【課題】取り扱い性と断熱性能及び生産性に優れた真空断熱材、及びこの真空断熱材を備えた断熱箱を提供すること。【解決手段】ガスバリア性容器２の内部に芯材３を収容して、内部を減圧状態にした真空断熱材１であって、芯材３が、有機繊維５０をシート状に形成し、かつ有機繊維５同士が熱溶着されていない有機繊維集合体５０により構成されている。この有機繊維５は長尺方向に連続している。そして、芯材３は、前記有機繊維集合体５０の積層構造とすることができる。有機繊維集合体５０の有機繊維５は、ポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸、アラミド、および液晶ポリマーのいずれかである。  断熱箱は、外箱１０と、外箱１０の内部に配置された内箱１１とを備え、外箱１０と内箱１１との隙間に上記の真空断熱材１を配設する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスバリア性容器の内部に芯材を収容して、内部を減圧状態にした真空断熱材であって、
前記芯材が、有機繊維をシート状に形成し、かつ前記有機繊維同士が熱溶着されていない有機繊維集合体により構成されていることを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
前記有機繊維は長尺方向に連続していることを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記芯材が、前記有機繊維集合体の積層構造であることを特徴とする請求項１または２記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記有機繊維集合体の有機繊維が、ポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸、アラミド、および液晶ポリマーのいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空断熱材。
【請求項５】
外箱と、前記外箱の内部に配置された内箱とを備え、
前記外箱と内箱との隙間に請求項１〜４のいずれかに記載の真空断熱材を配設したことを特徴とする断熱箱。
【請求項６】
前記外箱と前記真空断熱材との間、および前記内箱と前記真空断熱材との間の、両方またはいずれか一方に、断熱材が充填されたことを特徴とする請求項５記載の断熱箱。
【請求項７】
前記外箱と前記真空断熱材との間にスペーサを配設したことを特徴とする請求項５または６記載の断熱箱。
【請求項８】
温度調整手段によって前記内箱の内部温度を調整することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の断熱箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空断熱材および断熱箱に係り、特に、冷熱機器へ使用して好適な真空断熱材および断熱箱に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、断熱材としてウレタンが用いられていたが、昨今、ウレタンよりも断熱性能に優れた真空断熱材がウレタンと併用して使用されるようになっている。かかる真空断熱材は冷蔵庫に用いられるほか、保温庫、車両空調機、給湯器などの冷熱機器にも用いられている。
【０００３】
真空断熱材は、ガスバリア性（空気遮断性）のアルミ箔でできた外包材の中に、粉末、発泡体、繊維体などが芯材として挿入され、内部が数Ｐａの真空度に保持されている。
斯かる真空断熱材は、外部から侵入する空気、水分の他に、芯材から発生するアウトガス、芯材そのものに存在する水分によって断熱性能が低下するが、これらを吸着するために外包材の中に吸着剤が挿入されている。
真空断熱材の芯材として、シリカなどの粉末、ウレタンなどの発泡体、ガラスなどの繊維体があるが、現在では断熱性能が最も優れた繊維体が主流になっている。
【０００４】
繊維体には、無機繊維、および有機繊維がある。無機繊維には、ガラス繊維、炭素繊維などがあり（例えば、特許文献１、８参照）、有機繊維には、ポリスチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、ＬＣＰ（液晶ポリマー）繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、セルロース繊維などがある（例えば、特許文献２、７、９参照）。
【０００５】
また、繊維体の形状には、綿状のものや、シートを積層したものなどがあり（例えば、特許文献３、４参照）、また、シートを繊維の配向が交互になるようにして積層したものがある（特許文献５、６参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−０２８７７６号公報（第２−３頁）
【特許文献２】特許第３６５６０２８号公報（第５頁）
【特許文献３】特開２００５−３４４８３２号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献４】特開２００６−３０７９２１号公報（第５−６頁、図２）
【特許文献５】特開２００６−０１７１５１号公報（第３頁、図１）
【特許文献６】特公平７−１０３９５５号公報（第２頁、図２）
【特許文献７】特開２００６−２８３８１７号公報（第７−８頁）
【特許文献８】特開２００５−３４４８７０号公報（第７頁、図２）
【特許文献９】特許第４０１２９０３号公報（第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１〜９では、真空断熱材に、ガラス繊維やポリエステル繊維などが芯材として使用されている。
ガラス繊維は断熱性能に優れるが、硬くて脆いため、真空断熱材の製造時に粉塵が飛び散り、作業者の皮膚、粘膜などに付着すると刺激を受けるおそれがあり、その取り扱い性、作業性が問題となる。また、リサイクルを考えた場合、例えば、冷蔵庫ではリサイクル工場で製品ごとに粉砕され、ガラス繊維はウレタン屑などに混じってサーマルリサイクルに供されるが、燃焼効率を落としたり、残渣となったりするなどリサイクル性が良くない。
【０００８】
一方、ポリエステルなどの有機繊維は、取り扱い性、リサイクル性に優れるが、断熱性能を表す指標である熱伝導率が、０．００３０Ｗ／ｍＫ（特許文献７参照）であり、ガラス繊維の０．００１３Ｗ／ｍＫ（特許文献８参照）と比べて、断熱性能に劣る。
【０００９】
このため、有機繊維の層を薄くし繊維の配向を伝熱方向と垂直にし断熱性能を向上させることもできるが、それでは積層枚数が数百枚以上になり、生産性が悪い。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、取り扱い性と断熱性能及び生産性に優れた真空断熱材、およびこの真空断熱材を備えた断熱箱を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る真空断熱材は、ガスバリア性容器の内部に芯材を収容して、内部を減圧状態にした真空断熱材であって、芯材が、有機繊維をシート状に形成し、かつ有機繊維同士が熱溶着されていない有機繊維集合体により構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、芯材が、熱溶着されていないシート状の有機繊維集合体で構成されているので、取り扱い性およびリサイクル性に優れ、かつ断熱性能に優れた真空断熱部材及びこれを使用した断熱箱を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［実施の形態１：真空断熱材］
図１は本発明の実施形態１に係る真空断熱材の分解斜視図、図２は図１の真空断熱材のシート１枚における繊維の配向を示す側面図である。
図１において、真空断熱材１は、空気遮断性を有するガスバリア性容器２（以下、「外包材」という）、外包材２の内部に封入された芯材３、ガス吸着剤４を有しており、外包材２の内部は所定の真空度に減圧されている。
【００１４】
（芯材の構成）
図２において、真空断熱材１の芯材３は、ポリエステルからなる有機繊維５（５ａ、５ｂ）をシート状に形成した集合体５０（以下、有機繊維集合体、またはシート状集合体ともいう）から形成されている。芯材２は、複数のシートを積層してもよいし、シート１枚で構成してもよい。
【００１５】
（有機繊維集合体）
図２において、有機繊維集合体５０は、所定の間隔を隔てて配置された複数本の有機繊維５ａと、有機繊維５ａと直交する方向で所定の間隔を設けて配置された複数本の有機繊維５ｂとから構成されている。このとき、有機繊維５ａと有機繊維５ｂとは、点接触している。なお、図には有機繊維５ａと有機繊維５ｂとが互いに直交する場合を示してあるが、これに限定するものではない。
そして、有機繊維集合体５０を構成する有機繊維５ａ、５ｂ同士は、断熱性を向上させるために、加熱溶着を施していない。これは、熱溶着部があると余計な伝熱のパスができ、断熱性能が悪くなるためである。
よって、本願発明は、熱溶着されていない有機繊維５から形成されたシート状の有機繊維集合体５０である。なお、矢印はそれぞれ伝熱方向を示し、６は有機繊維５ａ、５ｂ間の空隙を示す。
【００１６】
（有機繊維の繊維長）
有機繊維集合体５０の有機繊維５は、断熱性能上、短繊維よりも長繊維であることが好ましい。従って、本願発明は、長尺方向に連続した有機繊維５から形成されたシート状の有機繊維集合体５０である。
【００１７】
（有機繊維の材料）
有機繊維集合体５０の繊維材料は本実施の形態においてはポリエステルであるが、その他に、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸、アラミド、ＬＣＰ（液晶ポリマー）であってもよい。ポリプロピレンは吸湿性が低いため、乾燥時間や真空引き時間を短縮でき生産性の向上が可能であり、固体熱伝導が小さいので真空断熱材の断熱性能が向上する。また、ポリ乳酸には生分解性があるので、製品の使用後に解体、分別された芯材は埋め立て処理を行うこともできる。さらに、ポリスチレン、アラミドやＬＣＰは剛性が高いので、真空包装されて大気圧を受けたときの形状保持性が良く、空隙率を高めることができ断熱性能の向上が期待できる。特に、ポリスチレンは固体熱伝導が小さいので、さらに真空断熱材の断熱性能の向上が期待できる。
【００１８】
（外包材料）
真空断熱材１の外包材２は、ナイロン（例えば６μｍ）、アルミ蒸着ＰＥＴ（例えば１０μｍ）、アルミ箔（例えば６μｍ）、高密度ポリエチレン（例えば５０μｍ）で構成されるガスバリア性のあるプラスチックラミネートフイルムからなる。その他に、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリプロピレンなどのアルミ箔を含まないラミネートフイルムを用いることができ、ヒートブリッジによる断熱性能の低下を抑制することができる。なお、外包材５は、４辺のうち３辺がシール包装機によってヒートシールされている。
【００１９】
（製造方法）
上記のように構成した真空断熱材１の製造方法について説明する。
有機繊維集合体５０は、製造したい幅に対して横一列に並んだいくつものノズルから加熱溶融したポリエステル樹脂を、コンベア上に自由落下させ、コンベアを任意の速度で動かしながら巻き取って製造する。
有機繊維集合体５０の嵩密度は溶融樹脂の吐出量とコンベアの速度により調整し、厚さの異なる有機繊維集合体５０を得ることができる。
【００２０】
なお、従来は取り扱い性の問題から、有機繊維集合体５０のシートを形成した後に、有機繊維５ａ、５ｂ同士を熱ローラーなどで加熱溶融をする場合が多いが、本発明に係る有機繊維集合体５０は、伝熱パスを減らすため、上述したように、加熱溶着をしていない。
【００２１】
そして、得られた有機繊維集合体５０を、例えばＡ４サイズに裁断し、芯材３を形成する。積層する枚数は、得られた有機繊維集合体５０の厚さと製造したい真空断熱材１の厚さをもとに任意に設定する。有機繊維５は断熱性能上は繊維径がより細い方が良く、理論的に繊維径は１０μｍ以下が望ましい。
なお、要求される芯材３の厚さによっては、有機繊維集合体５０を積層しなくてもよい。
【００２２】
上記のようにして形成した芯材３を、袋である外包材２に挿入し、残りの一辺の口が閉まらないように固定して、恒温槽にて例えば１００℃の温度下で半日（約１２時間）乾燥する。次に、真空包装後の残存ガスや経時的に放出される芯材３からのアウトガス、外包材２のシール層を通して侵入する透過ガスを吸着するためのガス吸着剤４を、フイルム袋内に挿入し、例えば柏木式真空包装機（ＮＰＣ社製；ＫＴ−６５０）により真空引きを行う。真空引きは、チャンバー内真空度が例えば１Ｐａ〜１０Ｐａ程度になるまで行い、そのままチャンバー内でフイルム袋の開口部をヒートシールして、板状の真空断熱材１を得る。
【００２３】
（断熱性能）
次に、有機繊維集合体５０の熱溶着の有無による断熱性能への影響を、本発明の有機繊維集合体５０としての実施例１、２と、比較のための比較例１とについて説明する。なお、有機繊維５は約１０μｍの径のポリエステルを用いた。
実施の形態１の製造方法に従って真空断熱材１を製造した。
この際、実施例１、２では、製造工程において熱溶着を施さず、長尺方向に連続した有機繊維から形成されたシート状の有機繊維集合体５０からなる真空断熱材１を製造し、比較例１では、製造工程において熱溶着処理を施し、長尺方向に連続した有機繊維から形成されたシート状の有機繊維集合体からなる真空断熱材を製造した。なお、芯材３は、有機繊維集合体５０を裁断せずに、長尺方向に連続したシート状のまま形成した。
そして、製作した実施例１、２及び比較例１の有機繊維集合体は、熱伝導率計「ＡｕｔｏΛ ＨＣ−０７３（英弘精機（株）製）」を用いて、上温度３７．７℃、下温度１０．０℃の温度差における熱伝導率を測定した。なお、測定は真空引き工程から１日経過後に行った。
ここで、平均繊維径はマイクロスコープを用いて測定した１０箇所の測定値の平均値とした。
【００２４】
図３は実施例１、２及び比較例１の真空断熱材の断熱性能の関係を示す線図である。横軸が単位面積当たりの重量（目付）、縦軸が断熱性能比を示す。なお、実施例１、２の断熱性能比は、比較例１の熱伝導率を実施例１、２の熱伝導率で、それぞれ割った数値（実施例１、２の熱伝導率の逆数を比較例１の熱伝導率の逆数で割った値に同じ）である。この場合、比較例２の断熱性能比は１となる。
【００２５】
実施例１、２では、比較例１とは異なり、有機繊維集合体５０の有機繊維５同士の熱溶着がないが、その分、熱のパスが短くなっている。そのため、図３に示すように、実施例１、２では、断熱性能がより向上する。また、実施例２からわかるように、目付が高くても断熱性能が向上しているので、積層枚数を減らすことができ、生産性に優れる。
【００２６】
次に、有機繊維集合体の繊維長の差による断熱性能への影響について、本発明の有機繊維集合体５０としての実施例３と、比較のための比較例２とについて説明する。
この際、実施例３では、熱溶着を施さず、長尺方向に連続した有機繊維５から形成されたシート状の有機繊維集合体５０からなる真空断熱材１を製造し、比較例２では、熱溶着を施さず、短繊維である有機繊維集合体からなる真空断熱材を製造した。
熱伝導率の測定方法は、実施の形態１で示した場合と同様である。
【００２７】
実施例３の真空断熱材１の断熱性能は、比較例２の真空断熱材の断熱性能の１．９倍であった。
これは、有機繊維集合体５０の繊維長が長いことによって有機繊維５が断熱方向と直角方向である面方向に配向しやすく、すなわち断熱方向への真空断熱材１内の固体伝熱のパスが長くできるので、断熱性能が向上するためである。
よって、短繊維ではなく、長尺方向に連続した有機繊維から形成された有機繊維集合体５０を芯材３に用いた真空断熱材１のほうが、断熱性能に優れる。
【００２８】
［実施の形態２：冷蔵庫］
図４は、本発明の実施形態２に係る冷蔵庫（断熱箱）の断面図である。
図４において、断熱箱である冷蔵庫は、外箱１０と、外箱１０の内部に配置された内箱１１と、外箱１０と内箱１１との隙間に配置された真空断熱材１およびポリウレタンフォーム１２と、内箱１１内に冷熱を供給する冷凍ユニット（図示しない）とを有している。なお、外箱１０および内箱１１は、共通する面にそれぞれ開口部（図示せず）が形成されており、この開口部に開閉扉（図示せず）が設けられている。
【００２９】
上記の冷蔵庫において、真空断熱材１の外包材２はアルミ箔を含んでいるため（図１参照）、このアルミ箔を通って熱が回り込むヒートブリッジが生じるおそれがある。このため、ヒートブリッジの影響を抑制するため、真空断熱材１は樹脂成形品であるスペーサ１３を用いて、外箱１０の塗装鋼板から離して配設されている。
なお、スペーサ１３は後工程で断熱壁内に注入されるポリウレタンフォーム１２にボイドが残らないように、流動を阻害しないための孔が、適宜設けられている。
すなわち、冷蔵庫は、真空断熱材１、スペーサ１３およびポリウレタンフォーム１２によって形成された断熱壁１４を有している。なお、断熱壁１４が配置される範囲は限定するものではなく、外箱１０と内箱１１との間に形成される隙間の全範囲であっても、あるいは一部であってもよく、また、前記開閉扉の内部に配置されてもよい。
【００３０】
上記のように構成した冷蔵庫は、使用済みとなった場合、家電リサイクル法に基づき、各地のリサイクルセンターで解体、リサイクルされる。
この際、従来のように冷蔵庫の真空断熱材の芯材が無機粉末である場合は、破砕処理を行う際、粉末が飛散して、箱体のまま破砕処理を行うことはできず、冷蔵庫箱体から真空断熱材を取り外すに際して非常に手間がかかる。
また、従来のように冷蔵庫の真空断熱材の芯材がガラス繊維である場合は、箱体のまま破砕処理することができ、破砕後のガラス繊維はポリウレタンフォームの粉砕物に混じってサーマルリサイクルに供されるが、この際、燃焼効率を低下させたり、燃焼後の残渣になったりするなどリサイクル性に難点がある。
これに対して、本発明では、冷蔵庫は、有機繊維集合体５０によって形成された芯材３が配設された真空断熱材１を有するため、真空断熱材１を取り外すことなく破砕処理を行うことができ、サーマルリサイクルに際して燃焼効率を下げたり、残渣となったりすることがなく、リサイクル性が良い。
【００３１】
なお、以上の説明では、断熱箱が冷蔵庫である場合を示したが、本発明はこれに限定するものではなく、保温庫、車両空調機、給湯器などの冷熱機器あるいは温熱機器、さらには、所定の形状を具備する箱に替えて、変形自在な外袋および内袋を具備する断熱袋（断熱容器）であってもよい。
これらの場合に、断熱箱では、温度調整手段を設けて、内箱の内部の温度を調整するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態１に係る真空断熱材の分解斜視図である。
【図２】図１の真空断熱材のシート１枚における繊維の配向を示す側面図である。
【図３】真空断熱材の目付と断熱性能比の関係を示す線図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る冷蔵庫の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  真空断熱材、２  外包材（ガスバリア性容器）、３  芯材、４  ガス吸着剤、５（５ａ、５ｂ）  有機繊維、１０  外箱、１１  内箱、 １３  スペーサ、５０  有機繊維集合体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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