(57)【要約】【課題】従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能で、優れた断熱性能を有する真空断熱材と、それを備える機器を提供する。【解決手段】真空断熱材１は、外包材２００と、外包材２００の内部に収容される芯材１００と、外包材２００の内部に収容される吸着材４００とを備える。外包材２００は、外包材２００同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部３００を有する。熱溶着部３００は炭化水素を含む材質によって形成される。吸着材４００は炭化水素ガスを吸着する吸着材４００である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外包材と、
前記外包材の内部に収容される芯材と、
前記外包材の内部に収容される吸着材とを備え、
前記外包材は、外包材同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部を有し、
前記熱溶着部は炭化水素を含む材質によって形成され、
前記吸着材は炭化水素ガスを吸着する吸着材である、真空断熱材。
【請求項２】
前記芯材は複数の不織布を積層することにより構成され、
前記不織布は、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含み、前記不織布においては、前記複数の無機繊維のうち大半の無機繊維が前記不織布の表面とほぼ平行な方向に延在している、請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記無機繊維の平均繊維径が３μｍ以上１５μｍ以下、前記無機繊維の平均繊維長が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下である、請求項２に記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記無機繊維はガラス繊維である、請求項２または請求項３に記載の真空断熱材。
【請求項５】
外箱と、
前記外箱の内側に配置される内箱と、
前記外箱と前記内箱との間に配置される真空断熱材とを備え、
前記真空断熱材は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の真空断熱材を含む、機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空断熱材と、それを備える機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種食品を加温、冷却、保温することを目的として使用される冷蔵庫、保冷箱、保温箱等や、被乾燥対象物に温風を吹きつけて被乾燥対象物を乾燥させる乾燥機等には、従来から、種々の構造や性能を有する断熱材が使用されている。断熱材の中でも真空断熱材は断熱性能に優れているため、断熱を必要とする家庭用冷蔵庫等の機器に広く使用されている。真空断熱材は、一般的に、無機材料からなる芯材を外包材に充填した後、外包材を密閉し、外包材の内部を減圧状態に保持することによって得られる。
【０００３】
真空断熱材では、外包材の内部に充填された芯材から水蒸気が発生したり、外包材を透過して外包材の内部にガスが侵入したりすることがある。このような水蒸気やガスによって外包材の内圧が高まると、減圧状態が悪化して断熱性能が低下する。そこで、従来の真空断熱材には、外包材の内圧が高まることを防ぐために、外包材の内部に水分の吸着剤等を備えるものがある。
【０００４】
例えば、特開２００２−１６１９９４号公報（特許文献１）に記載の真空断熱材では、芯材とともに反応型水分吸着剤が外被材によって外包され、密封されている。真空断熱材の作製後、芯材からの水分放出により真空断熱材の内圧が上昇した場合にも、反応型水分吸着剤が水分を吸着除去することによって、断熱性能の劣化を防いでいる。この真空断熱材では、反応型水分吸着剤としては、塩化カルシウム、酸化カルシウム、塩化リチウム、酸化マグネシウムなどの金属酸化物や、シリカゲル、ゼオライト等の物理吸着剤が用いられている。
【０００５】
また、特開２００２−４８４６６号公報（特許文献２）に記載の真空断熱材では、芯材から発生するガスや、外部から透過侵入してくるガスによって真空断熱材の真空度が悪化し、断熱性能が劣化するのを抑制するために、芯材とともに吸着剤が外被材内に装入されている。吸着剤としては、ゼオライトや活性炭、塩化カルシウムや酸化マグネシウム等の金属酸化物、水酸化マグネシウムや水酸化カルシウム等の水酸化物、バリウム‐リチウム合金等の合金等が用いられている。
【０００６】
なお、特開２００６−１７１６９号公報（特許文献３）に記載の真空断熱材では、無機繊維積層材料としてのガラス繊維からなるグラスウールで構成されている芯材が外被材内に減圧密封されており、真空断熱材中の芯材の密度が２００〜２７０ｋｇ／ｍ３であり、外被材を開包した後の芯材が繊維長１００μｍ以上のガラス繊維を７５％以上含有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１６１９９４号公報
【特許文献２】特開２００２−４８４６６号公報
【特許文献３】特開２００６−１７１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特開２００２−１６１９９４号公報（特許文献１）に記載の真空断熱材や、特開２００２−４８４６６号公報（特許文献２）に記載の真空断熱材のような、吸着剤が水を吸着することによって真空断熱材の内圧の上昇を抑えるような従来の改善手法では、真空断熱材の断熱性能の向上には限界があった。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能で、優れた断熱性能を有する真空断熱材と、それを備える機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、従来の真空断熱材の問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、真空断熱材の外包材の熱溶着部が炭化水素を含む材質によって形成される場合には、外包材の内部に、炭化水素ガスを吸着する吸着材が収容されることによって、上記の目的を達成できることを見出した。この知見に基づいて、本発明に従った真空断熱材は、次のような特徴を備えている。
【００１１】
この発明に従った真空断熱材は、外包材と、外包材の内部に収容される芯材と、外包材の内部に収容される吸着材とを備える。外包材は、外包材同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部を有する。熱溶着部は炭化水素を含む材質によって形成される。吸着材は炭化水素ガスを吸着する吸着材である。
【００１２】
本発明者らは種々の検証実験を行ない、真空断熱材の外包材の熱溶着部が炭化水素を含む材質によって形成される場合には、熱溶着部が熱溶着される際に、真空断熱材の断熱性能に悪影響が及ぼされることを見出した。
【００１３】
真空断熱材は、外包材の熱溶着部が熱溶着されて密封されるので、熱溶着時に熱溶着部から発生する炭化水素ガスは真空断熱材の外部に拡散するだけでなく、真空断熱材の外包材の内部にも拡散する。真空断熱材の外包材の内部に拡散した炭化水素ガスは、そのまま外包材の内部に密封される。
【００１４】
真空断熱材は、減圧状態下で外包材の熱溶着部が熱溶着されて密封されるので、外包材の内部に炭化水素ガスが拡散した状態で密封されると、外包材の内部の真空度が低くなる。外包材の内部の真空度が低くなることによって、真空断熱材の断熱性が低下する。
【００１５】
そこで、外包材の内部に、炭化水素ガスを吸着する吸着材を収容し、外包材の内部に拡散する炭化水素ガスを吸着材に吸着させる。炭化水素ガスを吸着材に吸着させることによって、炭化水素ガスによって真空度が低下することを防ぐことができる。
【００１６】
このようにすることにより、従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能で、優れた断熱性能を有する真空断熱材を提供することができる。
【００１７】
本発明者らは、従来の真空断熱材に用いられてきた芯材の問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、真空断熱材用芯材を構成する繊維に、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含ませることにより、上記の目的を達成できることを見出した。ここで、連続フィラメント法とは、溶融ガラスを、ブッシングノズルを通して、連続的に、流下、引伸し、繊維化する操作によって、連続したフィラメントを生成する繊維製法である。この知見に基づいて、本発明に従った真空断熱材は、次のような特徴を備えていることが好ましい。
【００１８】
この発明に従った真空断熱材においては、芯材は複数の不織布を積層することにより構成されることが好ましい。不織布は、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含むことが好ましい。不織布においては、複数の無機繊維のうち大半の無機繊維が不織布の表面とほぼ平行な方向に延在していることが好ましい。
【００１９】
連続フィラメント法によれば、繊維径のばらつきが極めて小さい多数本の繊維を大量生産することができる。また、連続フィラメント法によって製造された無機繊維は、各繊維の真直度が極めて高い。このため、連続フィラメント法によって製造された多数本の無機繊維をほぼ一定の長さに切断することによって、繊維径のばらつきが極めて小さい、ほぼ同じ長さの多数本の無機繊維を、真直度が極めて高い状態で得ることができる。
【００２０】
芯材を構成する不織布は、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含むので、このような複数の無機繊維を用いて、不織布を形成する際に各無機繊維を不織布の表面に対して平行な方向に配列させようとすると、大半の無機繊維が不織布の表面とほぼ平行な方向に延在するように複数の無機繊維を容易に整列させることができる。このとき、大半の複数の無機繊維は、不織布の表面とほぼ平行な方向に延在するが、互いに密着して平行な方向には整列せず、不織布の表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散するように整列する。これにより、芯材を構成する複数の無機繊維の間を充填するような無機繊維の存在を極力なくすことができ、また複数の無機繊維の間に絡みつくような無機繊維の存在を極力なくすことができるので、無機繊維間に熱伝導が発生するのを防止することができる。このため、芯材の厚み方向に沿って熱伝導が生じるのを防止することによって、芯材の熱伝導率を低下させることができ、従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能となり、優れた断熱性能を有する真空断熱材を得ることができる。
【００２１】
この発明に従った真空断熱材においては、無機繊維の平均繊維径が３μｍ以上１５μｍ以下、無機繊維の平均繊維長が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。この場合、芯材の熱伝導率を最も低下させることができ、最も優れた断熱性能を有する真空断熱材を得ることができる。
【００２２】
この発明に従った真空断熱材においては、無機繊維はガラス繊維であることが好ましい。この場合、ガラス繊維は、他の無機繊維、例えば、セラミック繊維よりも熱伝導率が小さいので、素材自体の熱伝導率を低下させることにより、芯材の断熱性能をより向上させることができる。
【００２３】
この発明に従った機器は、外箱と、外箱の内側に配置される内箱と、外箱と内箱との間に配置される真空断熱材とを備え、真空断熱材は、上記の真空断熱材を含むことが好ましい。
【００２４】
例えば、冷蔵庫は、内箱の内部に収容された食品を効率よく冷却する。また、例えば、洗濯乾燥機は、内箱の内部に収容された衣類等の被乾燥対象物に温風を吹きつけて効率よく乾燥させる。これらの機器では、内箱の内部の温度を外箱の外部よりも低温、あるいは高温の所定の温度に保ったり、内箱の内部を効率よく冷却、または加熱したりするために、内箱の内部を外箱の外部から断熱する必要がある。そのため、外箱と内箱の間に真空断熱材が配置される。外箱と内箱の間に配置される真空断熱材の断熱性能が優れていれば、内箱の内部を外箱の外部よりも低温にしたり、高温にしたりするために必要なエネルギーを低減することができるので、省エネルギーになる。
【００２５】
そこで、外箱と内箱との間に配置される真空断熱材が上記の真空断熱材を含むことにより、断熱性能及び省エネルギーに優れた機器を提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、この発明によれば、従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能で、優れた断熱性能を有する真空断熱材と、それを備える機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】検証実験１に用いられる真空断熱材の初期の状態を示す正面図（Ａ）と、真空断熱材を図１の（Ａ）にＢ−Ｂ線で示す方向から見たときの断面図（Ｂ）と、２回目の熱溶着を行なったときの状態を示す正面図（Ｃ）と、３回目の熱溶着を行なったときの状態を示す正面図（Ｄ）である。
【図２】熱溶着の回数による真空断熱材の熱伝導率の変化を示す図である。
【図３】熱溶着部の長さによる真空断熱材の熱伝導率の変化を示す図である。
【図４】この発明の第１実施の形態として、真空断熱材の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】この発明の一つの実施の形態として、芯材と外包材の配置（Ａ）と、外包材の内部を減圧したときの真空断熱材の内部の様子（Ｂ）を模式的に示す斜視図である。
【図６】本発明の一つの実施の形態として真空断熱材の芯材に用いられる不織布を構成するガラス繊維の分布状態を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明の一つの実施の形態として真空断熱材の芯材に用いられる不織布を構成するガラス繊維の圧縮される前の分布状態を示す平面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。
【図８】本発明の一つの実施の形態として真空断熱材の芯材に用いられる不織布を構成するガラス繊維の圧縮される前の分布状態を示す断面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。
【図９】この発明の第２実施形態として、冷蔵庫の全体を示す側断面図（Ａ）と、冷蔵庫の外装を示す正面図（Ｂ）である。
【図１０】この発明の第３実施形態として、給湯器の全体を示す側断面図である。
【図１１】この発明の第４実施形態として、炊飯器の全体を示す正面斜視図（Ａ）と、背面斜視図（Ｂ）と、炊飯器の内部に収容される部材を示す図（Ｃ）である。
【図１２】この発明の第５実施形態として、洗濯乾燥機の全体を示す斜視図である。
【図１３】従来から真空断熱材の芯材として用いられてきたグラスウールにおけるガラス繊維の分布状態を模式的に示す平面図である。
【図１４】従来から真空断熱材の芯材として用いられてきたグラスウールにおけるガラス繊維の圧縮される前の分布状態を示す平面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。
【図１５】従来から真空断熱材の芯材として用いられてきたグラスウールにおけるガラス繊維の圧縮される前の分布状態を示す断面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明者らは種々の検証実験を行なうことによって、上述のように、真空断熱材の外包材の熱溶着部が炭化水素を含む材質によって形成される場合には、熱溶着部が熱溶着される際に、真空断熱材の断熱性能に悪影響が及ぼされることを見出した。以下に、本発明者らが行なった検証実験について説明する。
【００２９】
（検証実験１）
外包材の内部の炭化水素ガスの量が増えることによって真空断熱材の断熱性能が低下することを検証するために、外包材の熱溶着を複数回行ったときの真空断熱材の断熱性能の変化を測定した。
【００３０】
図１は、検証実験１に用いられる真空断熱材の初期の状態を示す正面図（Ａ）と、真空断熱材を図１の（Ａ）にＢ−Ｂ線で示す方向から見たときの断面図（Ｂ）と、２回目の熱溶着を行なったときの状態を示す正面図（Ｃ）と、３回目の熱溶着を行なったときの状態を示す正面図（Ｄ）である。
【００３１】
図１の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、検証実験１に用いられた真空断熱材２においては、袋状に形成されたガスバリヤ性の外包材２０の内部に芯材１０が収容され、減圧状態で熱溶着部３０と熱溶着部３１で外包材２０どうしが熱溶着されて密封されている。
【００３２】
外包材２０としては、最外層２１にナイロンを用い、中間層２２にアルミニウム蒸着ＰＥＴ樹脂とアルミニウム箔の２層を用い、最内層２３に２種類のポリエチレン樹脂を用いた。
【００３３】
芯材１０は、複数の不織布１１が積層されて構成されている。それぞれの不織布１１は、無機繊維の一例であるガラス繊維と、少量の有機バインダーを用いて、抄紙法によって作製されている。具体的には、芯材１０は、次のようにして作製された。
【００３４】
平均繊維径１０μｍ、平均繊維長１０ｍｍであるガラスチョップドストランド（オーウェンス・コーニング社（Ｏｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製）をその濃度が０．５質量％となるように水中に投入し、分散剤としてエマノーン（登録商標）３１９９（花王株式会社製）をガラスチョップドストランド１００質量部に対して１質量部となるように添加して、攪拌することにより、ガラスチョップドストランドスラリーを作製した。
【００３５】
得られたガラスチョップドストランドスラリーを用いて湿式抄紙法にて抄造し、ウエブを作製した。得られたウエブに対して、アクリルエマルジョン（大日本インキ化学工業株式会社製  ＧＭ−４）をその固形分濃度が３．０質量％となるように水で希釈した液を含浸させ、ウエブ水分質量がガラス繊維質量に対して０．７質量％となるように水分を吸引して調整した。その後、ウエブを乾燥させることによって、芯材１０に用いられる不織布１１を作製した。得られた芯材１０に用いられる不織布１１は、米坪が１００ｇ／ｍ２であった。不織布１１を複数枚積層して、芯材１０を形成した。芯材１０の大きさは、長辺が４３５ｍｍ、短辺が４００ｍｍ、厚みが９ｍｍであった。
【００３６】
外包材２０は、次のようにして密封された。まず、外包材２０の３辺を、熱溶着部３０において熱溶着した後、内部に芯材１０を充填した。次に、芯材１０を充填された外包材２０の熱溶着部３１を真空チャンバー内において、減圧状態下で熱溶着した。このようにして、芯材１０が外包材２０内に密封されて、真空断熱材２が作製された。熱溶着部３１は、真空チャンバー内に設置されたピラニゲージ指示値が０．００９Ｔｏｒｒに到達したときに、１７０〜２２０℃の温度で熱溶着された。このようにして作製された真空断熱材２の熱伝導率を測定した。
【００３７】
次に、熱溶着部３１の内側の熱溶着部３２において熱溶着を行い、同様に熱伝導率を測定した。その後、熱溶着部３２の内側の熱溶着部３３において、さらに熱溶着を行い、熱伝導率を測定した。熱溶着部３２，３３の熱溶着は、熱溶着部３１と同様に１７０〜２２０℃の温度で行なわれた。
【００３８】
なお、熱伝導率の測定は、外包材２０の最内層２３のポリエチレン樹脂として、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）を熱溶着層として用いた外包材を備える真空断熱材と、ＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）を熱溶着層として用いた外包材を備える真空断熱材の２種類について、行なった。熱伝導率は、熱伝導率測定装置（英弘精機株式会社製  ＨＣ−０７４／６００）を用いて測定した。測定時の真空断熱材の平均温度は２４℃であった。
【００３９】
図２は、熱溶着の回数による真空断熱材の熱伝導率の変化を示す図である。
【００４０】
図２に示すように、図１に示す外包材２０の最内層２３のポリエチレン樹脂としてＨＤＰＥを用いた真空断熱材２では、真空断熱材の作成時、すなわち、熱溶着部３１で熱溶着されたときの熱伝導率は、１．５であった。熱溶着部３２にも熱溶着を行なうことによって、熱伝導率は１．７に上昇し、断熱性能が低下した。熱溶着部３３にも熱溶着を行なうと、熱伝導率は１．７のままであった。
【００４１】
一方、外包材２０の最内層２３のポリエチレン樹脂としてＬＬＤＰＥを用いた真空断熱材では、真空断熱材２の作成時、すなわち、熱溶着部３１で熱溶着されたときの熱伝導率は、１．２であった。熱溶着部３２にも熱溶着を行なうことによって、熱伝導率は１．３に上昇し、断熱性能が低下した。熱溶着部３３にも熱溶着を行なうと、熱伝導率は１．３のままであった。
【００４２】
熱溶着部３１において熱溶着を行なった後、さらに、熱溶着部３１の内側の熱溶着部３２、熱溶着部３３の熱溶着を行なうことによって、外包材２０のポリエチレン樹脂が熱分解されて発生した炭化水素ガスが外包材２０の内部に拡散したと考えられる。最も外側の熱溶着部３１が熱溶着されて外包材２０が密封されているので、炭化水素ガスは外包材２０の内部に閉じ込められる。そのため、真空断熱材２の真空度が低下して、熱伝導率が低下したと考えられる。
【００４３】
（検証実験２）
熱溶着部の熱溶着時に発生する炭化水素ガスによって真空断熱材の断熱性能が低下することをさらに検証するために、外包材の熱溶着の長さを変化させたときの真空断熱材の断熱性能の変化を測定した。
【００４４】
真空断熱材としては、上述の検証実験１に用いた、図１の（Ａ）と（Ｂ）に示す真空断熱材２を用いた。外包材２０の最内層２３のポリエチレン樹脂としてＨＤＰＥが用いられているものを用いた。
【００４５】
検証実験２では、図１の（Ａ）に示す真空断熱材２の熱溶着部３１の全長を、一旦、熱溶着した。このときの真空断熱材２の熱伝導率を測定した。その後、熱溶着部３１の全長の１／５を開いて真空断熱材２の内部を大気圧に戻した。次に、熱溶着部３１において開かれた１／５の部分を再び、減圧状態下で熱溶着した。このときの真空断熱材２の熱伝導率を測定した。このようにして外包材２０どうしが熱溶着されて密封された真空断熱材について、検証実験１と同様にして熱伝導率を測定した。熱溶着部３１の全長は、４７０ｍｍであった。
【００４６】
この２つの真空断熱材２の熱伝導率を測定することによって、熱溶着部３１の全長の１／５の長さだけを熱溶着したときに発生する炭化水素ガスの影響を、熱溶着部３１の全長を熱溶着したときに発生する炭化水素ガスの影響と比較して調べることができる。
【００４７】
図３は、熱溶着部の長さによる真空断熱材の熱伝導率の変化を示す図である。
【００４８】
図３に示すように、熱溶着部３１の全長で一旦熱溶着されたときの熱伝導率は、１．５であった。一方、熱溶着部３１の全長の１／５を開放後、再び熱溶着されたときの熱伝導率は、１．３であった。
【００４９】
以上の検証実験１と検証実験２の結果から、炭化水素を含む材質によって形成される熱溶着部を熱溶着して外包材を密封するとき、真空断熱材の熱伝導率は、熱溶着の回数が多ければ大きくなり、また、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さが長ければ大きくなることがわかった。
【００５０】
このことから、炭化水素を含む材質によって形成される熱溶着部を熱溶着するときに発生する炭化水素ガスが外包材の内部に拡散することによって、外包材の内部の真空度が低くなり、真空断熱材の断熱性が低下するものと考えられる。
【００５１】
そこで、外包材の内部に、炭化水素ガスを吸着する吸着材を収容し、外包材の内部に拡散する炭化水素ガスを吸着材に吸着させる。炭化水素ガスを吸着材に吸着させることによって、炭化水素ガスによって真空度が低下することを防ぐことができる。
【００５２】
以上のように、本発明者らは、真空断熱材の外包材の熱溶着部が炭化水素を含む材質によって形成される場合には、外包材の内部に、炭化水素ガスを吸着する吸着材が収容されることによって、優れた断熱性能を有する真空断熱材を得ることができることを見出した。この知見に基づいて、本発明に従った真空断熱材は、次のような特徴を備えている。
【００５３】
この発明に従った真空断熱材は、外包材と、外包材の内部に収容される芯材と、外包材の内部に収容される吸着材とを備える。外包材は、外包材同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部を有する。熱溶着部は炭化水素を含む材質によって形成される。吸着材は炭化水素ガスを吸着する吸着材である。
【００５４】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００５５】
（第１実施形態）
図４は、この発明の第１実施の形態として、真空断熱材の構成を模式的に示す断面図である。図４の（Ａ）は、外包材の内部を減圧する前の状態、図４の（Ｂ）は、外包材の内部が減圧されている場合の状態を示す図である。
【００５６】
図４に示すように、真空断熱材１においては、直方体形状の袋状に形成されたガスバリヤ性の外包材２００の内部に芯材１００と吸着材４００が収容されている。芯材１００と吸着材４００を外包材２００に充填する前に、外包材２００は、４辺のうち３辺において熱溶着されている。残りの１辺の熱溶着部３００は、後述するように芯材１００と吸着材４００の充填後に減圧状態で熱溶着される。吸着材４００は、減圧状態にされてから熱溶着される熱溶着部３００の近傍に配置されている。吸着材４００は、外包材２００の内部の他の位置に配置されてもよい。
【００５７】
図４の（Ａ）に示すように、芯材１００は、複数の不織布１１０が積層されて構成されている。それぞれの不織布１１０は、無機繊維の一例であるガラス繊維と、少量の有機バインダーを用いて、抄紙法によって作製されている。バインダーについては無機バインダーを使用することも可能であるが、無機バインダーを用いると、繊維集合体、すなわち、不織布１１０の折り曲げの柔軟性が劣ること、また製品として使用する場合のコストが有機バインダーを用いる場合に比べ高価となるため、有機バインダーを使用することが好ましい。また、バインダーの量は、極力、大きくならないように抑える。
【００５８】
吸着材４００としては、例えば、過マンガン酸カリウムを活性アルミナやゼオライトなどの多孔質の基材に担持したもの、あるいは、臭素を活性炭などの多孔質の部材に添着したものが用いられる。吸着材４００は、炭化水素ガスを吸着するものであればよく、これらに限られるものではない。
【００５９】
具体的な外包材２００の構成の例としては、最外層２１０をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂とし、中間層２２０にはアルミニウム蒸着層を有するエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂を用い、最内層２３０に高密度ポリエチレン樹脂や、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂のような低密度ポリエチレン樹脂を用いるガスバリヤフィルムや、最外層２１０にナイロンを用い、中間層２２０にアルミニウム蒸着ＰＥＴ樹脂とアルミニウム箔の２層を用い、最内層２３０に高密度ポリエチレン樹脂や、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂などの低密度ポリエチレン樹脂を用いるガスバリヤフィルム等が挙げられる。熱溶着部３００は、最内層２３０の一部に形成される。
【００６０】
また、真空断熱材１の初期断熱性能及び経時断熱性能を保持するために、真空断熱材１内に、吸着材４００の他に、ガス吸着材、水分吸着材等の吸着材を使用することが好ましい。
【００６１】
芯材１００と吸着材４００を外包材２００内に充填した後、真空チャンバー内に収容する。外包材２００の内部が所定の真空度まで減圧されると、熱溶着部３００において外包材２００どうしを熱溶着する。熱溶着の温度は、シール強度を保持するための熱溶着温度として、１７０〜２２０℃であることが好ましい。熱溶着の方法としては、真鍮や銅製の熱板の中に埋め込まれたニクロム線により熱板を発熱伝導させて熱溶着部３００を過熱溶着させてシールを行なう熱板シール方式や、発熱体であるニクロム線（リボンヒーター）によって直接、熱溶着部３００を加熱溶着させてシールを行なうインパルス溶着方式がある。熱溶着部３００は、どちらの方法によって溶着されてもよい。また、他の方法によって溶着されてもよい。熱溶着部３００が熱溶着されると、外包材２００が密封される。
【００６２】
図４の（Ｂ）に示すように、外包材２００の内部が減圧されると、外包材２００の外部の大気圧によって芯材１００が圧縮されて、芯材１００を構成する不織布１１０同士が押し付けられるように接触する。外包材２００の内部を減圧した状態での芯材１００の密度は、１００〜４００ｋｇ／ｍ３の範囲内に含まれる。
【００６３】
以上のように不織布１１０を構成し、不織布１１０を積層して芯材１００を構成し、芯材１００と吸着材４００を外包材２００の内部に配置して減圧して密封して、真空断熱材１を構成する。
【００６４】
図５は、この発明の一つの実施の形態として、芯材と外包材の配置（Ａ）と、外包材の内部を減圧したときの真空断熱材の内部の様子（Ｂ）を模式的に示す斜視図である。各不織布、芯材、外包材は、それぞれ、一部のみが示されている。
【００６５】
図５の（Ａ）に示すように、不織布１１０を複数枚積層して、芯材１００を形成する。芯材１００は、外包材２００に覆われている。外包材２００はガスバリヤ性で、袋状に形成されており、芯材１００の全体を覆う。
【００６６】
図５の（Ｂ）に示すように、袋状の外包材２００の内部を減圧すると、芯材１００が圧縮される。芯材１００が圧縮されると、不織布１１０同士が互いに押し付けられるようにして接触する。
【００６７】
芯材１００の不織布１１０としては、連続フィラメント法によって製造されたガラス繊維によって形成されるものや、グラスウールによって形成されるものを用いることができる。
【００６８】
本発明者らは、上述のようにして構成される真空断熱材の断熱性能を向上させるために、鋭意検討を行った結果、特定条件の無機繊維を含むように構成される不織布を芯材として使用することによって、真空断熱材の断熱性能が著しく向上することを見出した。
【００６９】
そこで、この実施の形態においては、図４に示すように本発明の真空断熱材１に用いられる芯材１００を構成する不織布１１０が、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含むように構成される。
【００７０】
無機繊維としてはガラス繊維、セラミック繊維、ロックウール繊維等が挙げられるが、本発明の芯材を構成するために必要な細径の繊維が大量生産により比較的低価格で流通している点、素材自体の熱伝導率が小さい点から、無機繊維としてガラス繊維を使用するのが好ましい。
【００７１】
本発明の好ましい一つの実施の形態では、一定の長さに切断したガラス繊維を用いて、湿式抄紙法によって製造した不織布を真空断熱材の芯材として使用する。ここで、一定の長さに切断したガラス繊維とは、連続フィラメント法によって溶融ガラスを多数のノズルから引き出すことによって成形された、太さが均一な糸状の連続フィラメントであるガラス繊維を数百〜数千本束ねて巻き取ってストランドとし、このストランドをギロチンカッター等により所定の長さに定寸切断したものをいう。このようにしてガラス繊維のストランドを定寸切断したものを、ガラスチョップドストランドという。
【００７２】
このようにして得られたガラス繊維は、連続フィラメントを一定の寸法で切断して所定の長さにしたものであるので、真直度が極めて高く、剛性が高い繊維であって、ほぼ均一な繊維径を有し、ほぼ円形の断面を有する。すなわち、連続フィラメント法によれば、繊維径のばらつきが極めて小さい多数本の繊維を大量生産することができる。また、連続フィラメント法によって製造された無機繊維は、各繊維の真直度が極めて高い。このため、連続フィラメント法によって製造された多数本の無機繊維をほぼ一定の長さに切断することによって、繊維径のばらつきが極めて小さい、ほぼ同じ長さの多数本の無機繊維を、真直度が極めて高い状態で得ることができる。
【００７３】
このため、このガラス繊維を用いて湿式抄紙法によって不織布を製造した場合、繊維が不織布の表面とほぼ平行な方向に延在するが、不織布の表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散するように整列された不織布を得ることができる。
【００７４】
図６は、本発明の一つの実施の形態として真空断熱材の芯材に用いられる不織布を構成するガラス繊維の分布状態を模式的に示す平面図である。図６では、２層のガラス繊維層からなる不織布が示されている。図７は本発明の一つの実施の形態として真空断熱材の芯材に用いられる不織布を構成するガラス繊維の圧縮される前の分布状態を示す平面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）、図８は同様の分布状態を示す断面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。
【００７５】
図６に示すように、上層を形成する複数のガラス繊維１１１と下層を形成するガラス繊維１１２は、不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に延在するが、互いに密着して平行な方向には整列せず、不織布１１０の表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散するように整列している。また、図７と図８に示すように、各繊維の真直度が極めて高いことがわかる。また、大半の繊維が不織布の表面とほぼ平行な方向に延在するが、不織布の表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散するように整列していることがわかる。
【００７６】
このように本発明の芯材を構成する不織布１１０は、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維の一例であるガラス繊維を少なくとも含むので、このような複数のガラス繊維を用いて、不織布１１０を形成する際に各ガラス繊維を不織布１１０の表面に対して平行な方向に配列させようとすると、大半のガラス繊維１１１、１１２が不織布の表面とほぼ平行な方向に延在するように複数のガラス繊維を容易に整列させることができる。このとき、大半の複数のガラス繊維１１１、１１２は、不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に延在するが、互いに密着して平行な方向には整列せず、不織布１１０の表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散するように整列する。これにより、芯材を構成する複数のガラス繊維の間を充填するようなガラス繊維の存在を極力なくすことができ、また複数のガラス繊維の間に絡みつくようなガラス繊維の存在を極力なくすことができるので、ガラス繊維間に熱伝導が発生するのを防止することができる。このため、芯材の厚み方向に沿って熱伝導が生じるのを防止することによって、芯材の熱伝導率を低下させることができ、従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能となり、優れた断熱性能を有する真空断熱材用芯材とその芯材を備えた真空断熱材を得ることができる。
【００７７】
ガラス繊維の組成としては特に限定せず、Ｃガラス、Ｄガラス、Ｅガラス等が使用できるが、入手の容易さからＥガラス（アルミノホウケイ酸ガラス）を採用するのが好ましい。
【００７８】
上述したように、この実施形態の芯材として不織布１１０を形成する無機繊維は、連続フィラメントを定寸切断して所定の長さとしたガラス繊維であり、真直度が極めて高く、かつ、ほぼ円形の断面を有している。このため、ランダムな方向を向いて分散した複数のガラス繊維が平行に整列して並ばない限り、ガラス繊維同士は点で接触するので、ガラス繊維間の熱伝導が著しく抑制される。
【００７９】
ガラス繊維の代わりに他の素材を用いることも考えられるが、一般に、アルミナ繊維を使用したアルミナチョップドストランド等の無機繊維材は、ガラス繊維よりも高価であり、かつ熱伝導率が高いために好ましくない。
【００８０】
また、有機材料は、一般に無機材料よりも熱伝導率は低いが、剛性を有しない。このため、有機繊維材は、繊維が交差する箇所で外圧によって繊維が変形し、繊維同士の面接触や真空空間比率の減少を引き起こす。その結果、有機繊維を芯材に用いた真空断熱材は、熱伝導率が高くなるので、好ましくない。
【００８１】
芯材１００の製造方法としては、まず、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維の一例であるガラス繊維を少なくとも用いて、湿式抄紙法によって不織布１１０を製造する。これにより、製造された不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に、複数のガラス繊維のうち大半のガラス繊維１１１、１１２を延在させる。さらに、複数の不織布１１０を積層する。
【００８２】
また、本発明の真空断熱材１の製造方法の一つの実施の形態では、まず、連続フィラメント法によって製造された複数のガラス繊維を少なくとも用いて、湿式抄紙法によって不織布１１０を製造する。これにより、製造された不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に、複数のガラス繊維のうち大半のガラス繊維１１１、１１２を延在させる。さらに、複数の不織布１１０を積層する。その後、積層された複数の不織布１１０を外包材２００の内部に収容し、外包材２００の内部を減圧状態に保つ。
【００８３】
真空断熱材１の製造方法の一つの実施の形態では、連続フィラメント法によって製造された複数のガラス繊維を少なくとも用いる。このような複数のガラス繊維を用いて、湿式抄紙法によって不織布１１０を製造する際に各ガラス繊維を不織布１１０の表面に対して平行な方向に配列させようとすると、大半のガラス繊維１１１、１１２が不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に延在するように複数のガラス繊維を容易に整列させることができる。このとき、大半の複数のガラス繊維１１１、１１２は、不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に延在するが、互いに密着して平行な方向には整列せず、不織布１１０の表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散するように整列する。これにより、芯材１００を構成するために複数の不織布１１０を積層しても、複数のガラス繊維の間を充填するようなガラス繊維の存在を極力なくすことができ、また複数のガラス繊維の間に絡みつくようなガラス繊維の存在を極力なくすことができるので、ガラス繊維間に熱伝導が発生するのを防止することができる。そして、積層された複数の不織布１１０を外包材２００の内部に収容し、外包材２００の内部を減圧状態に保つことにより、真空断熱材１を製造することができる。このようにして、芯材１００の厚み方向に沿って熱伝導が生じるのを防止することによって、芯材１００の熱伝導率を低下させることができ、従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能となり、優れた断熱性能を有する芯材１００とその芯材１００を備えた真空断熱材１を得ることができる。
【００８４】
本発明に用いられるガラス繊維からなる不織布１１０は、湿式抄紙法によって製造される。湿式抄紙法では、適切な分散剤を添加することによって、ガラス繊維を一定の長さに切断したガラスチョップドストランドがモノフィラメント化して層状に分散配置され、結束の非常に少ないガラス繊維からなる不織布１１０を得ることができる。このため、平行して並んだガラス繊維の数が非常に少なく、大半のガラス繊維１１１、１１２は隣り合う繊維の間では点で接触する。このようにして、厚み方向において、高い圧縮強度を有しながら熱伝導率が極めて低い不織布１１０を製造することができるので、このような不織布１１０は真空断熱材１の芯材１００として好適である。
【００８５】
真空断熱材１の製造方法で採用される湿式抄紙法による不織布１１０の抄造は、長網抄紙機、短網抄紙機、傾斜ワイヤー型抄紙機等、既知の抄紙機を用いることによって可能である。
【００８６】
通常、ガラス繊維からなる不織布は、耐熱性を有する断熱材、耐火性を有する断熱材、または、電気絶縁体として用いられる。このため、不織布には引き裂きや突き破りなどに耐える布強度が求められ、繊維同士の絡み合いが必要とされることが多い。このような用途に使用されるガラス繊維からなる不織布は、長網抄紙機、短網抄紙機を使用した抄紙法によって製造されることが多い。
【００８７】
これに対して、真空断熱材１に用いられるガラス繊維からなる不織布１１０は、芯材１００として外包材２００内に収容されるので、布としての強度はさほど要求されない。また、繊維方向が揃いやすい抄紙法は、繊維同士の接触面積を増加させるので、本発明に用いられるガラス繊維からなる不織布１１０を製造するには好ましくない。一方、厚み方向の断熱性能を高めるためには、繊維同士の絡み合いは少ない方が望ましい。
【００８８】
そのため、真空断熱材１に用いられるガラス繊維からなる不織布１１０を抄造する抄紙機としては、低いインレット濃度で抄紙することができる傾斜ワイヤー型抄紙機が適しているが、これに限定されるものではない。
【００８９】
真空断熱剤１に用いられる無機繊維の一例であるガラスチョップドストランドは、繊維径３〜１５μｍ、繊維長３〜１５ｍｍのガラス繊維の構成比率が９９％以上であることが好ましい。
【００９０】
繊維径が３μｍ未満または繊維長が３ｍｍ未満のガラスチョップドストランドは、以下に述べるように、真空断熱材１の芯材１００を構成する不織布１１０に使用するのには適さないと予測される。
【００９１】
繊維径が３μｍ未満のガラス繊維は、繊維の剛性が低いため、湿式抄紙法によって不織布を製造する際に、繊維が湾曲して、繊維同士の絡み合いが発生し、繊維同士の接触面積が増加する。これにより、熱伝導が大きくなり、芯材の断熱性能を劣化させることから、繊維径が３μｍ未満のガラス繊維は好ましくない。
【００９２】
繊維長が３ｍｍ未満のガラス繊維は、湿式抄紙法によって不織布を製造する際に、既に分散している下層に位置する繊維の上に上層に位置する繊維を分散させたとき、上層の繊維が下層の繊維を橋渡しすることができず、上層の繊維が下層の繊維の上で一点で支持される可能性が高くなり、たとえば、上層の繊維の一端が下層に垂下して、他方が厚み方向に突出するような形態で位置づけられることが予想される。このように、ある繊維が複数の繊維の間で厚み方向に橋渡しをするような形態になった場合、繊維の長さ方向への熱伝導が発生し、繊維同士の接触面積が増加する。これにより、熱伝導が大きくなり、芯材の断熱性能を劣化させることから、繊維長が３ｍｍ未満のガラス繊維は好ましくない。
【００９３】
繊維径が１５μｍ以上のガラス繊維を用いて、不織布を構成し、複数の不織布を積層して芯材を形成すると、芯材の厚み方向の繊維層の数が減少し、厚み方向の熱伝達経路が短くなり、かつ、不織布の形成時に空孔径が大きくなる。これにより、気体の熱伝導率による影響を受け、芯材の断熱性能を低下させることから、繊維径が１５μｍ以上のガラス繊維は好ましくない。
【００９４】
繊維長が１５ｍｍ以上のガラス繊維を用いると、繊維径に対して繊維長が大きくなることから、繊維の剛性が低下して撓みやすくなり、繊維同士の絡み合いが発生し、繊維同士の接触面積が増加する。これにより、熱伝導が大きくなり、芯材の断熱性能を劣化させることから、繊維長が１５ｍｍ以上のガラス繊維は好ましくない。
【００９５】
本発明の真空断熱材の芯材として用いられるガラス繊維からなる不織布には、繊維同士の結合力が存在しない。このため、不織布の製造工程におけるガラス繊維の脱落を防止するとともに、後工程の加工工程における型くずれを防止するために、抄紙工程において有機バインダーを使用する必要がある。しかし、不織布は最終的に真空断熱材の芯材として外包材に内包されるため、有機バインダーの使用量は最低限にとどめる必要がある。ガラス繊維からなる不織布におけるバインダー含有量は１５質量％以下であるのが好ましい。
【００９６】
有機バインダーとしては、樹脂エマルジョン、樹脂水溶液等の液状バインダーをスプレーなどにより噴霧し、ガラス繊維に添加することが一般的である。
【００９７】
本発明の真空断熱材の芯材として用いられるガラス繊維からなる不織布の米坪は３０〜６００ｇ／ｍ２であることが好ましい。不織布の米坪が３０ｇ／ｍ２未満では、不織布内に存在する空隙の径が大きくなることによって気体の熱伝導率の影響が大きくなる。これにより、芯材の断熱性能が低下し、また、芯材の強度が弱くなるため、不織布の米坪が３０ｇ／ｍ２未満では好ましくない。一方、不織布の米坪が６００ｇ／ｍ２を超えると、ガラス繊維から不織布を製造する際の乾燥効率が低下し、生産性が低下するので、好ましくない。
【００９８】
ここで、米坪とは、一般に、紙の厚みの計量単位であって、平方メートルあたりの紙の質量を表し、メートル坪量ともいう。ここでは、湿式抄紙法で製造したガラス繊維からなる不織布の厚みを計量する単位として米坪を使用している。
【００９９】
ところで、たとえば、特開２００６−１７１６９号公報（特許文献３）には、真空断熱材の芯材を構成するグラスウール等の無機繊維の平均径は１〜５μｍであることが好ましいと記載されている。そして、その無機繊維の平均径が５μｍを超えると、最終的に得られる真空断熱材自体の断熱性能が低下すると記載されている。確かに真空断熱材の断熱性能は、芯材を構成する無機繊維の径が小さい方が高まる。一方、細い無機繊維は、価格が高く、また、湿式抄紙法によって不織布を製造する際には脱水効率を低下させ、生産性を低下させるという欠点を有する。これに対して、無機繊維の繊維径、繊維長などの繊維パラメータおよび繊維間の接着状況について、断熱性能を向上させるための最適条件を選定することによって、無機繊維の一例として、比較的繊維径の大きいガラスチョップドストランドを使用しても、従来の真空断熱材よりもはるかに高い断熱性能が得られる真空断熱材を実現することができる。
【０１００】
また、繊維径が６μｍより細いガラスチョップドストランドを使用しても、最終的に得られる真空断熱材の断熱性能の向上幅は、繊維径が１０μｍのガラスチョップドストランドを使用した場合に比べて、ほとんど無視可能な程度である。従って、生産性・価格・性能の面を考慮するならば、好適なガラスチョップドストランドの繊維径は６〜１５μｍである。この範囲のガラス繊維を使用した場合には、従来の真空断熱材よりも高い断熱性能を有する真空断熱材を、適切な製造コストで得ることができる。
【０１０１】
本発明の真空断熱材は、上述した特徴を備えた芯材を用いて、既知の方法にて製造することができる。代表的な方法として、図４に示される真空断熱材１の構成において、袋状に形成されたガスバリヤ性の外包材２００の内部に芯材１００と吸着材４００を収容する。芯材１００を減圧状態で格納する外包材２００としては、高いガスバリヤ性を有するとともに、熱融着層、キズ等に対する保護層を有し、長期にわたり外包材２００内を減圧状態に保つことが可能なものを使用する。また、このような特性を持つフィルムを複数枚積層して、外包材２００としてもよい。
【０１０２】
上記の真空密封前に芯材の有機バインダーを除去または低減することにより、さらに断熱性能を向上させることができる。バインダーにアクリル樹脂等の熱硬化性樹脂バインダーを使用した場合は、熱分解による方法を用いることによってバインダーを除去することができる。
【０１０３】
すなわち、芯材を外包材に封入する前に、バインダーの熱分解温度より高く、かつガラス繊維の融点より低い温度で処理することにより、バインダーのみを熱分解により除去することができる。また、バインダーにＰＶＡ等の水溶性樹脂バインダーを用いた場合は、上記の方法のほかに、温水等で洗浄することによりバインダーを除去または低減することができる。
【０１０４】
以上のように、この発明に従った真空断熱材１は、外包材２００と、外包材２００の内部に収容される芯材１００と、外包材２００の内部に収容される吸着材４００とを備える。外包材２００は、外包材２００同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部３００を有する。熱溶着部３００は炭化水素を含む材質によって形成される。吸着材４００は炭化水素ガスを吸着する吸着材４００である。
【０１０５】
真空断熱材１の外包材２００の熱溶着部３００が炭化水素を含む材質によって形成される場合には、熱溶着部３００の熱溶着時に炭化水素ガスが発生する。真空断熱材１は、外包材２００の熱溶着部３００が熱溶着されて密封されるので、熱溶着時に熱溶着部３００から発生する炭化水素ガスは真空断熱材１の外部に拡散するだけでなく、真空断熱材１の外包材２００の内部にも拡散する。真空断熱材１の外包材２００の内部に拡散した炭化水素ガスは、そのまま外包材２００の内部に密封される。
【０１０６】
真空断熱材１は減圧状態下で、外包材２００の熱溶着部３００が熱溶着されて密封されるので、外包材２００の内部に炭化水素ガスが拡散した状態で密封されると、外包材２００の内部の真空度が低くなる。外包材２００の内部の真空度が低くなることによって、真空断熱材１の断熱性が低下する。
【０１０７】
そこで、外包材２００の内部に、炭化水素ガスを吸着する吸着材４００を収容し、外包材２００の内部に拡散する炭化水素ガスを吸着材４００に吸着させる。炭化水素ガスを吸着材４００に吸着させることによって、炭化水素ガスによって真空度が低下することを防ぐことができる。
【０１０８】
このようにすることにより、従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能で、優れた断熱性能を有する真空断熱材１を提供することができる。
【０１０９】
（第２実施形態）
図９は、この発明の第２実施形態として、冷蔵庫の全体を示す側断面図（Ａ）と、冷蔵庫の外装を示す正面図（Ｂ）である。
【０１１０】
図９の（Ａ）に示すように、冷蔵庫３は、外箱３０１と、内箱３０２と、扉３０３と、仕切板３０４と、圧縮機３０５が配置される機械室３０６と、冷却部３０７と、真空断熱材３２０を備える。外箱３０１と内箱３０２は、冷蔵庫３の外装３０８を形成する。外装３０８は、一面が開口した略直方体形状に形成されている。外装３０８の開口部は、扉３０３によって開閉される。外装３０８の内部は、仕切板３０４によって複数の室に区切られる。この実施形態においては、外装３０８の内部は、例えば、冷蔵室３１１、製氷室３１２、貯氷室３１３、冷凍室３１４、野菜室３１５に区切られている。
【０１１１】
外箱３０１と内箱３０２との間には、真空断熱材３２０が配置される。また、扉３０３の内部にも、真空断熱材３２０が配置されている。図９に示す真空断熱材３２０のうちの少なくとも一部は、第１実施形態の真空断熱材によって形成されている。
【０１１２】
従来の冷蔵庫では、断熱材として硬質発泡ウレタンが用いられているものがある。このような従来の冷蔵庫では、内箱と外箱により形成された空間に発泡ウレタンの材料を注入し、化学反応によって発泡させることにより断熱材を充填している。
【０１１３】
従来の冷蔵庫において、断熱材として硬質発泡ウレタンが用いられていた部分の少なくとも一部を、断熱性能のよい第１実施形態の真空断熱材に置き換えることによって、断熱効果に比例して、断熱材の厚みを薄くすることができる。断熱材の厚みを薄くすることができれば、冷蔵庫を大きくすることなく、内容積を拡大することができる。また、省エネルギーを図ることができる。さらに、硬質発泡ウレタンの使用量を少なくすることができるので、冷蔵庫の廃棄時のリサイクルも容易になる。
【０１１４】
図９に示す真空断熱材３２０の配置位置は一例である。真空断熱材３２０は、他の位置に配置されてもよい。
【０１１５】
以上のように、この発明に従った冷蔵庫３は、外箱３０１と、外箱３０１の内側に配置される内箱３０２と、外箱３０１と内箱３０２との間に配置される真空断熱材３２０とを備え、真空断熱材３２０は、第１実施形態の真空断熱材を含む。
【０１１６】
冷蔵庫３では、内箱３０２の内部に収容された食品を冷却する。そのため、冷蔵庫３では、内箱３０２の内部の温度を外箱３０１の外部よりも低温に保ったり、内箱３０２の内部を効率よく冷却したりする必要がある。そのため、外箱３０１と内箱３０２の間に真空断熱材３２０が配置される。外箱３０１と内箱３０２の間に配置される真空断熱材３２０の断熱性能が優れていれば、内箱３０２の内部を外箱３０１の外部よりも低温にしたり、高温にしたりするために必要なエネルギーを低減することができるので、省エネルギーになる。
【０１１７】
そこで、外箱３０１と内箱３０２との間に配置される真空断熱材３２０が第１実施形態の真空断熱材を含むことにより、断熱性能及び省エネルギーに優れた冷蔵庫３を提供することができる。
【０１１８】
（第３実施形態）
図１０は、この発明の第３実施形態として、給湯器の全体を示す側断面図である。
【０１１９】
図１０に示すように、給湯器（ポット）４の蓋体４１０の内部と、貯湯容器４２２と外容器４２１との間に真空断熱材４３０が配置されている。真空断熱材４３０は、第１実施形態の真空断熱材である。蓋体４１０の上面４１１を形成する部材と外容器４２１は外箱の一例であり、蓋体４１０の下面４１２を形成する部材と貯湯容器４２２は内箱の一例である。また、真空断熱材４３０の配置位置は一例であり、真空断熱材４３０は他の位置に配置されてもよい。
【０１２０】
この給湯器４では、貯湯容器４２２の内部に水が貯められ、この水が抵抗発熱式ヒータ４４０等で温められる。また、貯湯容器４２２の内部に貯められた水を保温することができる。
【０１２１】
このように、抵抗発熱式ヒータ４４０などで水を温めるための貯湯容器４２２の外側に第１実施形態の真空断熱材を使用することにより、断熱材の厚みを従来よりも薄くすることができるので、給湯器４の内容積の拡大を可能にしつつ、省スペースになる。また、給湯器４の保温性能を向上させつつ、省エネルギーを図ることができる。また、例えば断熱材として発泡ウレタンを用いる場合と比較して、断熱材のリサイクルが容易になる。
【０１２２】
（実施形態４）
図１１は、この発明の第４実施形態として、炊飯器の全体を示す正面斜視図（Ａ）と、背面斜視図（Ｂ）と、炊飯器の内部に収容される部材を示す図（Ｃ）である。
【０１２３】
図１１に示すように、炊飯器５は、筐体５０１と、筐体５０１の上部の開口部を開閉するための上蓋５０２とから構成されている。筐体５０１の内部には、図１１の（Ｃ）に示すように、内釜５０４と、内釜５０４の底部に配置されるヒータ５０５と、内釜５０４とヒータ５０５を覆う外釜５０３とが配置される。炊飯器５の上蓋５０２の内部と、外釜５０３と筐体５０１の間に真空断熱材５１０が配置されている。真空断熱材５１０は、外釜５０３の外周面を覆うように、外釜５０３の外周面に巻かれるようにして配置されている。真空断熱材５１０は、第１実施形態の真空断熱材である。
【０１２４】
筐体５０１は外箱の一例であり、外釜５０３は内箱の一例である。また、上蓋５０２の上面は外箱の一例であり、上蓋５０２の下面は内箱の一例である。また、真空断熱材５１０の配置位置は一例であり、真空断熱材５１０は他の位置に配置されてもよい。
【０１２５】
米の炊飯部である内釜５０４を収納する外釜５０３の外周に真空断熱材５１０を配置することにより、従来の断熱材と同等の断熱性能を得ながら、従来のよりも断熱材の厚みを薄くすることができる。このようにして、省スペース、省エネルギーを達成することが可能であって、大容量の炊飯器５を得ることができる。
【０１２６】
また、外釜５０３の外周に真空断熱材５１０を配置することにより、内釜５０４の温度は、ヒータ５０５の配置されている底部から高さ方向に沿って等温分布になるので、内釜５０４内において均等に対流を発生させることができる。
【０１２７】
（第５実施形態）
図１２は、この発明の第５実施形態として、洗濯乾燥機の全体を示す斜視図である。
【０１２８】
図１２に示すように、洗濯乾燥機６は、外装６０１と、外装６０１の開口部を開閉するための蓋６０２と、外装６０１の内部に収容される洗濯乾燥槽収納部６０３と、洗濯乾燥槽収納部６０３の内部に収容される洗濯乾燥槽（図示しない）とを備える。外装６０１と洗濯乾燥槽収納部６０３との間には真空断熱材６１０が配置されている。真空断熱材６１０は、第１実施形態の真空断熱材である。洗濯乾燥機６は、乾燥機能付き洗濯機である。真空断熱材６１０の配置位置は一例であり、真空断熱材６１０は他の位置に配置されてもよい。
【０１２９】
洗濯乾燥槽は、洗濯乾燥槽収納部６０３の内部において、回転可能であるように支持されている。使用者は、洗濯乾燥槽の内部に衣類などの被対象物を入れて、蓋６０２上に配置される操作部を操作することによって、被対象物の洗濯や乾燥を行う。被対象物の洗濯時には、洗濯乾燥槽の内部に水が貯められ、洗剤が投入されて、洗濯乾燥槽が回転されることによって被乾燥物が洗浄される。被対象物の乾燥時には、洗濯乾燥槽の内部に温風を循環供給することによって、被対象物を乾燥させる。
【０１３０】
洗濯乾燥槽収納部６０３の外周面に真空断熱材６１０を巻きつけることによって、洗濯乾燥槽内に循環させる温風の温度を下がりにくくすることができるので、効率よく乾燥することができる。
【実施例】
【０１３１】
本発明の真空断熱材の効果の一つとして、優れた断熱性能を得られるという効果がある。外包材、芯材、吸着材の種類を変えて作製した真空断熱材の熱伝導率を測定し、断熱性能を比較した。
【０１３２】
この実施例に用いられた真空断熱材においては、第１実施形態の真空断熱材と同様に、袋状に形成されたガスバリヤ性の外包材の内部に芯材と吸着材が収容された。略直方体形状の外包材の３辺を、熱溶着部において熱溶着した後、内部に芯材と吸着材を充填した。芯材と吸着材を充填された外包材の熱溶着部を真空チャンバー内において、減圧状態下で熱溶着した。このようにして、芯材が外包材内に密封されて、真空断熱材が作製された。熱溶着部は、真空チャンバー内に設置されたピラニゲージ指示値が０．００９Ｔｏｒｒに到達したときに、１７０〜２２０℃の温度で熱溶着された。
【０１３３】
外包材としては、最外層にナイロンを用い、中間層にアルミニウム蒸着ＰＥＴ樹脂とアルミニウム箔の２層を用い、最内層にポリエチレン樹脂を用いるガスバリヤフィルムを用いた。外包材の最内層としては、ＬＬＤＰＥ、または、ＨＤＰＥを用いた。
【０１３４】
芯材は、複数の不織布が積層されて構成されている。芯材としては、湿式抄紙芯材、または、グラスウール芯材を用いた。具体的には、湿式抄紙芯材とグラスウール芯材は、それぞれ、次のようにして作製された。
【０１３５】
（１）湿式抄紙芯材
湿式抄紙芯材においては、それぞれの不織布は、無機繊維の一例であるガラス繊維と、少量の有機バインダーを用いて、抄紙法によって作製されている。
【０１３６】
平均繊維径１０μｍ、平均繊維長１０ｍｍであるガラスチョップドストランド（オーウェンス・コーニング社（Ｏｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製）をその濃度が０．５質量％となるように水中に投入し、分散剤としてエマノーン（登録商標）３１９９（花王株式会社製）をガラスチョップドストランド１００質量部に対して１質量部となるように添加して、攪拌することにより、ガラスチョップドストランドスラリーを作製した。
【０１３７】
得られたガラスチョップドストランドスラリーを用いて湿式抄紙法にて抄造し、ウエブを作製した。得られたウエブに対して、アクリルエマルジョン（大日本インキ化学工業株式会社製  ＧＭ−４）をその固形分濃度が３．０質量％となるように水で希釈した液を含浸させ、ウエブ水分質量がガラス繊維質量に対して０．７質量％となるように水分を吸引して調整した。その後、ウエブを乾燥させることによって、湿式抄紙芯材に用いられる不織布を作製した。得られた湿式抄紙芯材に用いられる不織布は、米坪が１００ｇ／ｍ２であった。不織布を複数枚積層して、湿式抄紙芯材を形成した。湿式抄紙芯材の大きさは、長辺が４３５ｍｍ、短辺が４００ｍｍ、厚みが９ｍｍであった。
【０１３８】
（２）グラスウール芯材
ガラス繊維の集合体として平均繊維径３．５μｍのグラスウールを積層し、熱プレスすることによって所定の密度に成形を行い、ボード状にして芯材を作製した。グラスウール芯材の大きさは、長辺が４３５ｍｍ、短辺が４００ｍｍ、厚みが８ｍｍであった。
【０１３９】
図１３は、従来から真空断熱材の芯材として用いられてきたグラスウールにおけるガラス繊維の分布状態を模式的に示す平面図である。図１４は従来から真空断熱材の芯材として用いられてきたグラスウールにおけるガラス繊維の圧縮される前の分布状態を示す平面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）、図１５は同様の分布状態を示す断面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。
【０１４０】
図１３に示すように、グラスウール８００においては、種々の繊維長の多数本のガラス繊維８１０が様々な方向に延びてランダムに分布していることがわかる。また、図１４と図１５に示すように、火炎法または遠心法によって製造されたグラスウールにおいては、主体となる繊維に対して、繊維長が１ｍｍ以下の短い繊維や、繊維径が１μｍ以下の微細な繊維が混入された状態である。このような短い繊維や微細な繊維は、主体となる繊維の間を充填したり、主体となる繊維の間に絡みついたりして、繊維間に熱伝導が発生し、芯材の厚み方向に沿って熱伝導を引き起こすことによって、断熱性能を低下させているものと考えられる。また、このようなグラスウールにおいては、主体となる繊維も、折れ曲がったり、捩れたりした多数の繊維を含むことがわかる。
【０１４１】
吸着材としては、次の３種類を単独で、または、組み合わせて用いた。
【０１４２】
（１）酸化カルシウム（ＣａＯ）、１０ｇ
（２）炭化水素ガス吸着材Ａとして、アルミナと過マンガン酸カリウムを主要成分とするＰｕｒａｆｉｌ  Ｓｅｌｅｃｔ（株式会社ジェイエムエス製）、２．５ｇ
（３）炭化水素ガス吸着材Ｂとして、サエスゲッター（Ｓａｅｓ  ｇｅｔｔｅｒｓ社製  ＳＧ-ＣＯＮＢＯ３）、１０ｇ。炭化水素ガス吸着材Ｂは、酸化カルシウム（５０〜１００％）、酸化コバルト（１０〜２５％）、バリウム（２．５％以下）、リチウム（２．５％以下）を含む。
【０１４３】
炭化水素ガス吸着材Ａの過マンガン酸カリウムは、炭化水素ガスであるエチレンを吸着する。また、炭化水素ガス吸着材Ｂの酸化コバルトは、炭化水素ガスを吸着する。一方、酸化カルシウムは、炭化水素ガスを吸着せず、水を吸着する。
【０１４４】
以上の外包材と、芯材と、吸着材を、次の（１）〜（８）のように組み合わせて、８種類の真空断熱材を作製した。
【０１４５】
（１）最内層がＬＬＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いた。
【０１４６】
（２）最内層がＬＬＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）と、炭化水素ガス吸着材Ａとを用いた。
【０１４７】
（３）最内層がＬＬＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた。吸着材としては、炭化水素ガス吸着材Ｂを用いた。
【０１４８】
（４）最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いた。
【０１４９】
（５）最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）と炭化水素ガス吸着材Ａとを用いた。
【０１５０】
（６）最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた。吸着材としては炭化水素ガス吸着材Ｂを用いた。
【０１５１】
（７）最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、グラスウール芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いた。
【０１５２】
（８）最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、グラスウール芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）と炭化水素ガス吸着材Ａとを用いた。
【０１５３】
（１）〜（８）の８種類の真空断熱材の熱伝導率を測定した。熱伝導率は、熱伝導率測定装置（英弘精機株式会社製  ＨＣ−０７４／６００）を用いて測定した。測定時の真空断熱材の平均温度は２４℃であった。
【０１５４】
得られた熱伝導率を表１に示す。
【０１５５】
【表１】
2010242867.tif 000003
【０１５６】
表１に示すように、最内層がＬＬＤＰＥによって形成された外包材を用い、芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた真空断熱材（１）〜（３）を比較すると、吸着材として酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いた（１）と比べて、酸化カルシウムと炭化水素ガス吸着材Ａを用いた（２）と、炭化水素ガス吸着材Ｂを用いた（３）の熱伝導率が低くなっていた。
【０１５７】
また、最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用い、芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた真空断熱材（４）〜（６）を比較すると、吸着材として酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いた（４）と比べて、酸化カルシウムと炭化水素ガス吸着材Ａを用いた（５）と、炭化水素ガス吸着材Ｂを用いた（６）の熱伝導率が低くなっていた。
【０１５８】
また、最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用い、芯材としては、グラスウール芯材を用いた真空断熱材（７）と（８）を比較すると、吸着材として酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いた（７）と比べて、酸化カルシウムと炭化水素ガス吸着材Ａを用いた（８）の熱伝導率が低くなっていた。
【０１５９】
このように、炭化水素ガスを吸着する炭化水素ガス吸着材Ａと炭化水素ガス吸着材Ｂを備える真空断熱材（２）（３）（５）（６）（８）は、炭化水素ガスを吸着する吸着材を備えない真空断熱材（１）（４）（７）に比べて小さい熱伝導率を示し、従来の断熱性能の改善限界を超える優れた断熱性能を有することがわかる。
【０１６０】
したがって、本発明による真空断熱材を使用することによって、断熱性能及び省エネルギーに優れた冷蔵庫等の機器を提供することが可能になる。
【０１６１】
なお、最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用い、吸着材として酸化カルシウムと炭化水素ガス吸着材Ａを用いた（５）と（８）とを比較すると、芯材としてグラスウール芯材を用いた（８）と比べて、湿式抄紙芯材を用いた（５）の熱伝導率が低くなっていた。このように、第１実施形態の真空断熱材の芯材のような湿式抄紙芯材を用いることによって、より断熱性能を高めることができる。
【０１６２】
以上に開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態と実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。
【符号の説明】
【０１６３】
１：真空断熱材、１００：芯材、１１０：不織布、２００：外包材、２３０：最内層、３００：熱溶着部、４００：吸着材、３：冷蔵庫、３０１：外箱、３０２：内箱、３２０：真空断熱材、４：給湯器、４１１：上面、４１２：下面、４２１：外容器、４２２：貯湯容器、４３０：真空断熱材、５：炊飯器、５０１：筐体、５０３：外釜、５１０：真空断熱材、６：洗濯乾燥機、６０１：外装、６０３：洗濯乾燥槽収納部、６１０：真空断熱材。
【図１】
2010242867.tif 000004
【図２】
2010242867.tif 000005
【図３】
2010242867.tif 000006
【図４】
2010242867.tif 000007
【図５】
2010242867.tif 000008
【図６】
2010242867.tif 000009
【図９】
2010242867.tif 000010
【図１０】
2010242867.tif 000011
【図１１】
2010242867.tif 000012
【図１２】
2010242867.tif 000013
【図１３】
2010242867.tif 000014
【図７】
2010242867.tif 000015
【図８】
2010242867.tif 000016
【図１４】
2010242867.tif 000017
【図１５】
2010242867.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月9日(2010.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外包材と、
複数の不織布を積層することにより構成され、前記外包材の内部に収容される芯材と、
前記外包材の内部に収容される吸着材と、を備え、
前記不織布は、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含み、前記不織布においては、前記複数の無機繊維のうち大半の無機繊維が前記不織布の表面とほぼ平行な方向に延在し、
前記外包材は、外包材同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部を有し、
前記熱溶着部は、炭化水素を含む材質によって形成され、
前記吸着材は、前記熱溶着部から発生する炭化水素ガスを吸着する物質を多孔質の基材に担持したものである、
真空断熱材。
【請求項２】
前記無機繊維の平均繊維径が３μｍ以上１５μｍ以下、前記無機繊維の平均繊維長が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下である、
請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記無機繊維はガラス繊維であり、
前記吸着材は、水を吸着する物質を含む、
請求項１または請求項２に記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記吸着材は、過マンガン酸カリウムを多孔質の基材に担持したものである、
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の真空断熱材。
【請求項５】
外箱と、
前記外箱の内側に配置される内箱と、
前記外箱と前記内箱との間に配置される真空断熱材と、を備え、
前記真空断熱材は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の真空断熱材を含む、機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明に従った真空断熱材は、外包材と、外包材の内部に収容される芯材と、外包材の内部に収容される吸着材と、を備える。外包材は、外包材同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部を有する。熱溶着部は、炭化水素を含む材質によって形成される。吸着材は、熱溶着部から発生する炭化水素ガスを吸着する物質を多孔質の基材に担持したものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明者らは、従来の真空断熱材に用いられてきた芯材の問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、真空断熱材用芯材を構成する繊維に、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含ませることにより、上記の目的を達成できることを見出した。ここで、連続フィラメント法とは、溶融ガラスを、ブッシングノズルを通して、連続的に、流下、引伸し、繊維化する操作によって、連続したフィラメントを生成する繊維製法である。この知見に基づいて、本発明に従った真空断熱材は、次のような特徴を備えている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
この発明に従った真空断熱材においては、芯材は複数の不織布を積層することにより構成されている。不織布は、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含んでいる。不織布においては、複数の無機繊維のうち大半の無機繊維が不織布の表面とほぼ平行な方向に延在している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
この発明に従った真空断熱材においては、無機繊維はガラス繊維であることが好ましい。この場合、ガラス繊維は、他の無機繊維、例えば、セラミック繊維よりも熱伝導率が小さいので、素材自体の熱伝導率を低下させることにより、芯材の断熱性能をより向上させることができる。吸着材は、水を吸着する物質を含んでいることが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
真空断熱材１に用いられる無機繊維の一例であるガラスチョップドストランドは、繊維径３〜１５μｍ、繊維長３〜１５ｍｍのガラス繊維の構成比率が９９％以上であることが好ましい。