(57)【要約】  強度を確保しつつも、厚さ方向に対する断熱効果の低下を抑制できる真空断熱材を提供することを目的としている。真空断熱材は、芯材の一面側から他面側へ向かう厚さ方向の熱移動を抑制する。芯材は、第１繊維材層と第２繊維材層とを備える。第１繊維材層は、厚さ方向に積層した複数の短繊維を備える。第２繊維材層は、厚さ方向に積層した複数の長繊維と、厚さ方向に延設してあり、それぞれが複数の長繊維を束ねる複数の厚み繊維束とを備える。複数の長繊維は、複数の短繊維よりも長さが長い。
2017195329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材の一面側から他面側へ向かう厚さ方向の熱移動を抑制する真空断熱材において、
前記芯材は、第１繊維材層と第２繊維材層とを備え、
前記第１繊維材層は、前記厚さ方向に積層した複数の短繊維を備え、
前記第２繊維材層は、
前記厚さ方向に積層した複数の長繊維と、
前記厚さ方向に延設してあり、それぞれが前記複数の長繊維を結束する複数の厚み繊維束とを備え、
前記複数の長繊維は、前記複数の短繊維よりも長さが長い
ことを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
各厚み繊維束は、開口してある繊維孔を第２繊維材層の一面側または他面側に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記第１繊維材層と前記第２繊維材層とは接触しており、
前記複数の短繊維の一部が前記繊維孔に挿設してある
ことを特徴とする請求項２に記載の真空断熱材。
【請求項４】
各厚み繊維束は、前記第２繊維材層から突出する繊維突起を第２繊維材層の一面側または他面側に備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空断熱材。
【請求項５】
前記繊維突起は、前記第１繊維材層の内部に突出する
ことを特徴とする請求項４に記載の真空断熱材。
【請求項６】
前記厚さ方向における各厚み繊維束の長さは、前記厚さ方向における前記芯材の長さよりも短い
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の真空断熱材。
【請求項７】
前記複数の厚み繊維束は、前記厚さ方向とは異なる前記芯材の縦方向および横方向に向けて並設してあり、
前記複数の厚み繊維束における前記縦方向の並設間隔は、前記複数の厚み繊維束における前記横方向の並設間隔よりも小さい
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の真空断熱材。
【請求項８】
前記縦方向および前記横方向に向けて並設してある前記複数の厚み繊維束は、前記第２繊維材層において千鳥配置してある
ことを特徴とする請求項７に記載の真空断熱材。
【請求項９】
前記芯材は、軸短方向の円弧が軸長方向に連なる円弧形状を有し、
前記第１繊維材層は、前記円弧形状の外周側に位置し、
前記第２繊維材層は、前記円弧形状の前記芯材の内周側に位置する
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の真空断熱材。
【請求項１０】
芯材の一面側から他面側へ向かう厚さ方向の熱移動を抑制する真空断熱材を製造する製造方法において、
前記厚さ方向に積層した複数の短繊維を備える第１繊維材層を準備する第１準備工程と、
前記厚さ方向に積層してあり前記複数の短繊維よりも長さが長い複数の長繊維を備える第２繊維材層を準備する第２準備工程と、
前記厚さ方向に延びる複数の厚み繊維束を前記第２繊維材層に成形して前記複数の長繊維を結束する一体化工程とを備える
ことを特徴とする製造方法。
【請求項１１】
前記一体化工程は、
前記厚さ方向とは異なる前記芯材の縦方向および横方向のうちの前記縦方向に縦方向並設間隔を空けて、前記複数の厚み繊維束の一部を成形する縦方向並設工程と、
前記横方向に前記縦方向並設間隔よりも大きい横方向並設間隔を空けて前記複数の厚み繊維束のいくつかを成形する横方向並設工程とを備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材および真空断熱材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱の移動を減少させる断熱材として、真空断熱材が知られている。真空断熱材は、発泡スチロールなどのその他の断熱材と比較して、一般的に高い断熱性能を有する。そのため真空断熱材は、空気調和機、冷蔵庫等の各種冷熱機器に適用されている。【０００３】
真空断熱材は、芯材として、繊維材を厚さ方向に積み重ねた積層体が使用され得る。例えば、積み重ねたガラス繊維ウェブをニードルパンチ加工によって結束した繊維シートを複数作製し、作製した複数の繊維シートを積層して芯材とする真空断熱材が知られている（特許文献１）。また、短繊維のグラスウールを積み重ねた繊維積層体とその繊維積層体の表面に配置した面材とをニードルパンチ加工によって一体化した芯材を有する真空断熱材が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１３７６８８号公報
【特許文献２】特開２０１０−６００４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ニードルパンチ加工を使用した芯材を採用する上述したような真空断熱材においては、芯材の厚み方向に厚み繊維が形成され得る。形成された厚み繊維が熱媒体として作用した場合、厚み方向への熱移動によって真空断熱材の断熱性能が低下する虞がある。一方、厚み繊維を無くした場合には、繊維の結束力不足によって芯材化が困難となる虞がある。【０００６】
本発明は、上記のような事情を鑑みてなされたものであり、強度を維持して信頼性を確保しつつも、真空断熱材の厚さ方向に対する断熱性能低下を抑制し得る真空断熱材およびそのような真空断熱材の製造方法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】
【０００７】
本発明に係る真空断熱材は、芯材の一面側から他面側へ向かう厚さ方向の熱移動を抑制する。芯材は、第１繊維材層と第２繊維材層とを備える。第１繊維材層は、厚さ方向に積層した複数の短繊維を備える。第２繊維材層は、厚さ方向に積層した複数の長繊維と、厚さ方向に延設してあり、それぞれが複数の長繊維を束ねる複数の厚み繊維束とを備える。複数の長繊維は、複数の短繊維よりも長さが長い。【０００８】
本発明に係る製造方法は、芯材の一面側から他面側へ向かう厚さ方向の熱移動を抑制する真空断熱材を製造するものであり、第１準備工程と第２準備工程と一体化工程とを備える。第１準備工程では、厚さ方向に積層した複数の短繊維を備える第１繊維材層を準備する。第２準備工程では、厚さ方向に積層してあり複数の短繊維よりも長い複数の長繊維を備える第２繊維材層を準備する。一体化工程では、厚さ方向に延びる複数の厚み繊維束を第２繊維材層に成形して複数の長繊維を束ねる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る真空断熱材によれば、厚さ方向に積層した複数の短繊維を含む第１繊維材層と厚さ方向に積層した複数の長繊維および厚さ方向に延設してある厚み繊維束を含む第２繊維材層とを用いて芯材が構成される。また、本発明に係る製造方法によれば、厚さ方向に積層した複数の短繊維を含む第１繊維材層と厚さ方向に積層した複数の長繊維および厚さ方向に延設してある厚み繊維束を含む第２繊維材層とを用いた芯材を備える真空断熱材が製造される。厚さ方向に積層した複数の短繊維および複数の長繊維によって、厚み方向への熱の移動を抑制し得るだけでなく、厚さ方向に延びる複数の厚み繊維束によって、複数の短繊維および複数の長繊維を束ねて強度を維持し得る。そのため、強度を維持して信頼性を確保しつつも、真空断熱材の厚さ方向に対する断熱性能低下を抑制し得る真空断熱材およびそのような真空断熱材の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る真空断熱材を示す断面模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る真空断熱材の第１繊維材層の拡大断面模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る真空断熱材の第２繊維材層の拡大断面模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る厚み繊維束の配置を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る第１繊維材層と第２繊維材層との積層断面模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る第１繊維材層と第２繊維材層との積層面を示す拡大模式図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る真空断熱材の製造方法を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２に係る第１繊維材層と第２繊維材層との積層断面模式図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る第１繊維材層と第２繊維材層との積層断面模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る第１繊維材層と第２繊維材層との積層断面模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る第１繊維材層と第２繊維材層との積層断面模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に係る第２繊維材層の厚み繊維束の配置を示す模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態７に係る曲げ成形した真空断熱材の断面模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態７に係る真空断熱材の芯材が有する繊維孔間隔を説明する説明図である。
【図１５】実施の形態８に係る真空断熱材の第２繊維材層を製作する方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本願が開示する真空断熱材の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る真空断熱材１を示す断面模式図である。図１に示すように、真空断熱材１は、断熱効果に大きく寄与する芯材３と、芯材３を覆う外被材４とを備える。芯材３は、積層された複数の繊維材層２を備える。各繊維材層２は、後述する第１繊維材層５と第２繊維材層７とを含む。外被材４は、芯材３を覆うように四辺を貼りあわせた２枚の外被材シート４ａ、４ｂを備える。つまり真空断熱材１では、２枚の外被材シート４ａ、４ｂの四辺を貼りあわせた外被材４の内部に、第１繊維材層５と第２繊維材層７とを含む繊維材層２を複数積層した芯材３が収納してある。
【００１３】
図２は、本発明の実施の形態１に係る真空断熱材１の第１繊維材層５の拡大断面模式図である。各繊維材層２に含まれている第１繊維材層５は、積層された複数の短繊維６を含む。各短繊維６は捲縮性を有している。そのため第１繊維材層５は、複数の短繊維６が互いに適度に絡み合ったウェブ状構造を有している。捲縮性に起因するウェブ状構造は、第１繊維材層５の強度維持に貢献し得る。ここで、複数の短繊維６に対する積層とは、平面状に敷き詰めた短繊維６が層状に積み重なる状態を意味する。
【００１４】
第１繊維材層５は、例えば、溶融されたガラス素材に対してスピナを用いた遠心法で繊維化した直径φ３μｍ〜φ６μｍのガラス短繊維（グラスウール）の積層体である。グラスウールは、通常数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の長さを有し、具体的には概ね長さが２０ｍｍ程度以下の長さを有し、繊維自体に捲縮性を有する。第１繊維材層５は、スピナから排出されたグラスウールをコンベヤ等で集綿し、ローラ等で圧縮し、基本的にウェブ状のままシート化することによって作製される。
【００１５】
上述した一例の第１繊維材層５では、遠心法によって作製されたグラスウールの短繊維６が使用してある。しかしながら、溶融したガラス素材をガスバーナーで引き延ばしながら吹き飛ばして繊維を形成する火炎法を用いて短繊維６を作製しても良い。火炎法を用いた場合、遠心法で作製した短繊維６と同様に捲縮性を有するだけでなく、更に非常に径の小さい、例えば、約φ１．０μｍまたはそれ以下の平均径を有する短繊維６を作製することが可能となる。
【００１６】
図３は、本発明の実施の形態１に係る真空断熱材１の第２繊維材層７の拡大断面模式図である。各繊維材層２に含まれている第２繊維材層７は、層の長さ方向（図３の紙面横方向）に延びる長繊維８が層の厚さ方向（図３の紙面縦方向）に複数積層された積層構造を備える。各長繊維８は、真直性が高く、繊維同士の絡み付きがない。そのため第２繊維材層７は、積層された複数の長繊維８を含んだ面全体に広く分布する積層構造を有する。ここで、複数の長繊維８に対する積層とは、平面状に敷き詰めた長繊維８が層状に積み重なる状態を意味する。
【００１７】
第２繊維材層７は更に、各長繊維８が延びる方向（層の長さ方向、つまり図３の紙面横方向）に対して概ね直角方向（層の厚さ方向、つまり図３の紙面縦方向）に延びる複数の厚み繊維束９を備える。各厚み繊維束９は、各長繊維８に対して概ね直角方向に延設してあり、複数の長繊維８を結束させる機能を有する。各厚み繊維束９は、第２繊維材層７の厚さ方向（図３の紙面縦方向）の一面側に開口した繊維孔１０を備える。ここで、厚み繊維束９に対する延設とは、厚み繊維束９の軸長方向を第２繊維材層７の厚さ方向に沿うように配置する状況を意味する。
【００１８】
繊維孔１０は、例えば、第２繊維材層７にニードルを打ち込むことによって形成される。具体的には、第２繊維材層７の一面側から他面側にニードルを打ち込むことによって複数の繊維孔１０が形成される。第２繊維材層７の一面側から他面側にニードルを打ち込んだ場合、他面側に突出した凸部を有する各厚み繊維束９が形成される。つまり、ニードルを打ち込むことによって、一方が突出した凸部と他方が開口した繊維孔１０とを有する厚み繊維束９が形成される。繊維孔１０の開口サイズは、打ち込まれたニードルの大きさに依存する。
【００１９】
繊維孔１０と凸部とを含んだ厚み繊維束９が複数形成された第２繊維材層７の一面側と第１繊維材層５とを積層させることによって各繊維材層２が形成される。
【００２０】
図４は、本発明の実施の形態１に係る厚み繊維束９の配置を示す模式図である。具体的には、第２繊維材層７の平面に設けられた複数の厚み繊維束９の配置例を示す平面模式図である。図４に示す一例では、横幅Ｒ（第２繊維材層７の長辺方向、つまり図４の紙面縦方向における幅）および縦幅Ｐ（第２繊維材層７の短辺方向、つまり図４の紙面横方向における幅）の間隔を空けて複数の厚み繊維束９が並設してある。
【００２１】
第２繊維材層７の各長繊維８は、溶融したガラス素材を引き抜き法にて作製した連続繊維を概ね２０ｍｍを超える長さ（例えば、約５０ｍｍ）に切断したグラスファイバーである。各長繊維８は、各短繊維６よりも長さが長い。各長繊維８の繊維直径は、φ６μｍ〜φ２４μｍ程度の範囲で比較的任意に設定することが可能であり、第２繊維材層７は均一な繊維直径を有する複数の長繊維８の積層構造を含むことになる。第２繊維材層７では、開繊して平面状に分散しながら積層した複数の長繊維８の積層構造に対し、第２繊維材層７の平面縦方向（縦幅Ｐの方向、第２繊維材層７の短辺方向、つまり図４の紙面横方向）および第２繊維材層７の平面横方向（横幅Ｒの方向、第２繊維材層７の長辺方向、つまり図４の紙面縦方向）に間隔を設けて並設した複数の厚み繊維束９による結束を施してある。
【００２２】
芯材３は、上述した第１繊維材層５と上述した第２繊維材層７とを重ねた繊維材層２を複数枚積層した積層体構造を備える。芯材３が真空断熱材１の内部に真空封止された場合、第１繊維材層５の厚みは、真空封止前と比較し、約１／１０に圧縮される。また芯材３が真空断熱材１の内部に真空封止された場合、第２繊維材層７の厚みは、真空封止前と比較し、約１／２．６に圧縮される。
【００２３】
外被材４は、２枚の外被材シート４ａ、４ｂを含み、芯材３を積層方向の両側から挟み込むように配置してある。２枚の外被材シート４ａ、４ｂは共に、多層構造をなすラミネートフィルムを用いて構成してある。ラミネートフィルムとしては、例えば、延伸ナイロン（ＯＮｙ）、アルミニウム蒸着ポリエチレンテレフタレート（ＡＬ蒸着ＰＥＴ）、アルミニウム箔（ＡＬ箔）、および、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）を積層させたアルミラミネートシートを使用しても良い。ラミネートフィルムは、例えば、膜厚２５μｍのＯＮｙ層、膜厚１２μｍのＡＬ蒸着ＰＥＴ層、膜厚７μｍのＡＬ箔層、膜厚３０μｍのＣＰＰ層を有するように成膜してある。
【００２４】
芯材３の構成について更に詳細に説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る第１繊維材層５と第２繊維材層７との積層断面模式図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る第１繊維材層５と第２繊維材層７との積層面を示す拡大模式図である。芯材３に含まれる各繊維材層２では、第１繊維材層５と第２繊維材層７とが積層面で接している。第２繊維材層７に含まれる複数の厚み繊維束９は、複数の長繊維８と概ね直角の方向（積層方向、つまり繊維層平面と直角をなす直角方向）に向けて設けてある。つまり複数の厚み繊維束９は、第２繊維材層７の厚さ方向（図５および図６の紙面縦方向）に対して概ね平行となっている。そのため複数の厚み繊維束９は、真直性が高く第２繊維材層７の主構成となっている複数の長繊維８を結束することができる。
【００２５】
複数の厚み繊維束９は、例えば、第２繊維材層７の繊維層平面と直角をなす直角方向（第２繊維材層７の厚さ方向、つまり図５および図６の紙面縦方向）に向けてニードルを打ち込むニードルパンチ加工によって形成される。
【００２６】
芯材３は、厚み繊維束９が形成されていない第１繊維材層５と厚み繊維束９が形成されている第２繊維材層７とを有する繊維材層２を少なくとも１つ備える。そのため、芯材３の厚さ方向において、第２繊維材層７に形成された厚み繊維束９の長さは、芯材３の厚みよりも短い。したがって、厚み繊維束９が芯材３の一面側から他面側まで延設されることがなく、芯材３の一面側から他面側に向けた熱移動を抑制することが可能となる。
【００２７】
図５および図６で示した一例の真空断熱材１において、各厚み繊維束９は、第２繊維材層７の一平面側に複数の繊維孔１０を有する。具体的には、各繊維材層２における第１繊維材層５と第２繊維材層７との積層面側に複数の繊維孔１０を有する。
【００２８】
実施の形態１における真空断熱材１においては、図６に例示してあるように、第１繊維材層５を構成する短繊維６の一部が第２繊維材層７の繊維孔１０に潜り込み、挿入されるように挿設した構成になっている。捲縮性を有する短繊維６が繊維孔１０に潜り込むことによって、各繊維材層２における第１繊維材層５と第２繊維材層７との相対移動が抑制される。そのため、長繊維８が延びる方向（層の長さ方向、図５および図６の紙面横方向、横幅Ｒの方向、第２繊維材層７の長辺方向、つまり図４の紙面縦方向）において、繊維材層２に対する引張強度を高めることができる。
【００２９】
繊維材層２の作製において、第１繊維材層５と第２繊維材層７とを積層させた後に長辺方向となる横幅方向に引っ張る処理を伴う場合、第２繊維材層７には、長辺方向となる横幅方向に大きな引張応力が働き得るが、短辺方向となる縦幅方向に働き得る引張応力は比較的小さい。そのため、隣接する複数の厚み繊維束９における縦幅Ｐの間隔と横幅Ｒの間隔とを比較した場合、縦幅Ｐの間隔を横幅Ｒの間隔よりも広げることが可能になる。つまり、実施の形態１における真空断熱材１においては、縦幅方向の単位面積当たりの厚み繊維束９の数量を減少させることが可能となる。
【００３０】
各繊維材層２において厚み繊維束９の数が増加した場合、複数の長繊維８に対する結束力が高まり、各繊維材層２の強度が増加する。しかしながら、長繊維８の延びる方向に概ね垂直な厚み繊維束９は、繊維材層２の一面側と他面側との間の熱移動（繊維材層２の厚み方向への熱移動）を促し得る。そのため、各繊維材層２において厚み繊維束９の数が増加した場合、真空断熱材１の断熱性能が低下する虞がある。単純に厚み繊維束９の数を減少させるだけでは、複数の長繊維８に対する結束力が弱まることから、各繊維材層２の強度が維持できなくなり、真空断熱材１の製造プロセス困難になる虞がある。
【００３１】
上述した実施の形態１に係る真空断熱材１では、縦幅Ｐ方向の単位面積当たりの厚み繊維束９の数量を減少させ得る。そのため実施の形態１では、複数の長繊維８に対する結束力を維持することによって強度を維持して信頼を確保しつつも、繊維材層２の一面側と他面側との間の熱移動（繊維材層２の厚み方向への熱移動）を可及的に防ぎ、真空断熱材１の断熱性能低下を抑制することができる。
【００３２】
実施の形態１における真空断熱材１においては、図２に例示してあるように、第１繊維材層５が複数の短繊維６を含む。複数の短繊維６から構成される第１繊維材層５においては、複数の長繊維８から構成される第２繊維材層７と比較し、所定の距離を熱が移動するためにより多くの繊維間を移動する必要がある。そのため、複数の短繊維６から構成される第１繊維材層５においては、複数の長繊維８から構成される第２繊維材層７と比較し、熱移動の抑制効果が比較的高いと考えられる。しかしながら、複数の短繊維６から構成される第１繊維材層５を採用した場合、繊維層内で短繊維６の一部が繊維層内の厚み方向に配置される虞がある。繊維層内の厚み方向に配置された短繊維６の数が増加した場合、上述した厚み繊維束９の場合と同様に、繊維材層２の一面側と他面側との間の熱移動（繊維材層２の厚み方向への熱移動）を促して、真空断熱材１の断熱性能が低下する虞がある。
【００３３】
上述した実施の形態１に係る真空断熱材１では、複数の短繊維６が互いに適度に絡み合ったウェブ状構造を有している第１繊維材層５が、層の長さ方向（図５および図６の紙面横方向、横幅Ｒの方向、第２繊維材層７の長辺方向、つまり図４の紙面縦方向）に延びる真直な複数の長繊維８を有する繊維材層２によって押さえつけられる。そのため、第１繊維材層５中の複数の短繊維６は、可及的に層の長さ方向（図５および図６の紙面横方向、横幅Ｒの方向、第２繊維材層７の長辺方向、つまり図４の紙面縦方向）に沿って配列される。したがって、第１繊維材層における厚さ方向に向けた熱移動抑制効果が向上し、真空断熱材１の断熱性能の向上を更に図ることが可能となる。
【００３４】
上述した実施の形態１に係る真空断熱材１では、第２繊維材層７において、長繊維８にニードルを打ち込むことによって厚み繊維束９を形成する一例を説明していた。しかしながら本発明は、この一例に限定されるものではない。例えば、ミシンで縫ったように、長繊維８とは異なる繊維を用いて厚み繊維束９を縫製してもよい。このように縫製する場合であっても、厚み繊維束９の打ち込み部分に繊維孔１０を形成することができる。
【００３５】
＜真空断熱材１の製造方法＞
実施の形態１における真空断熱材１の製造方法について説明する。図７は、本発明の実施の形態１に係る真空断熱材の製造方法を説明するフローチャートである。
【００３６】
複数の短繊維６を含んだウェブ状構造を有する第１繊維材層５と複数の長繊維８が積層された第２繊維材層７とを準備する（ステップＳ１）。つまり、実施の形態１における真空断熱材１の製造方法は、芯材３の厚さ方向に積層した複数の短繊維６を備える第１繊維材層５を準備する第１準備工程と芯材３の厚さ方向に積層した複数の長繊維８を備える第２繊維材層７を準備する第２準備工程とを含む。
【００３７】
準備した第２繊維材層７を横幅方向（横幅Ｒで図示してある方向）に移動させつつ、第２繊維材層７の一面側から他面側にニードルを打ち込むニードル加工を行い、第２繊維材層７の横幅Ｒよりも縦幅Ｐの間隔が広くなるように複数の厚み繊維束９を成形する（ステップＳ２）。具体的には、上述した工程を介し、厚み繊維束９を成形した第２繊維材層７が連続した状態のシート材を作製し、作製したシート材を所望の横幅で切断することによって、厚み繊維束９を成形した第２繊維材層７を複数製造する。
【００３８】
成形した厚み繊維束９は、第２繊維材層７の一面側に繊維孔１０を有し、第２繊維材層７の他面側に凸部を有する。このような厚み繊維束９を複数成形することによって、第２繊維材層７にある複数の長繊維８が結束される。つまり、実施の形態１における真空断熱材１の製造方法は、芯材３の厚さ方向に延びる複数の厚み繊維束９を第２繊維材層７に成形して複数の長繊維８を結束する一体化工程を含む。
【００３９】
上記の製造方法を用いる場合、第２繊維材層７の移動に伴い、第２繊維材層７の横幅方向に縦幅方向（縦幅Ｐで図示してある方向）よりも大きな引張応力が働き得る。しかしながら実施の形態１における真空断熱材１は、縦幅Ｐよりも横幅Ｒの間隔が狭くなるように配置してある複数の厚み繊維束９を備える。そのため、縦幅方向よりも大きな横幅方向の引張応力に対しても適度な強度を有しつつ、厚み繊維束９の全体数を減少させることが可能となる。
【００４０】
複数の厚み繊維束９を成形する際、芯材３の縦方向に縦方向並設間隔を空けていくつかの厚み繊維束９を成形し、また芯材３の横方向に横方向並設間隔を空けていくつかの厚み繊維束９を成形する。縦方向並設間隔は、横方向並設間隔よりも小さい。つまり、実施の形態１における真空断熱材１の製造方法は、厚さ方向とは異なる芯材３の縦方向および横方向のうちの縦方向に縦方向並設間隔を空けて複数の厚み繊維束９の一部を成形する縦方向並設工程と、横方向に縦方向並設間隔よりも大きい横方向並設間隔を空けて複数の厚み繊維束のいくつかを成形する横方向並設工程とを備える。このような成形方法によって、芯材３の強度および信頼性を確保しつつも、厚み方向における断熱性能低下を抑制した真空断熱材１を提供することが可能となる。
【００４１】
複数の短繊維６の一部を繊維孔１０に潜り込ませるべく、複数の厚み繊維束９が形成された第２繊維材層７の一面側と準備した第１繊維材層５とが接触するように積層し、繊維材層２を作製する（ステップＳ３）。第２繊維材層７と第１繊維材層５とを積層した繊維材層２を複数作製し、作製した複数の繊維材層２を更に積層して芯材３を形成する（ステップＳ４）。形成した芯材３を別途準備した外被材４で挟み、外被材４内での真空封止を行い、真空断熱材１を作製する（ステップＳ５）。
【００４２】
上述した真空断熱材１の製造方法においては、芯材３および外被材４によって真空断熱材１が製作される。芯材３は、上で述べたように作製された複数の繊維材層２を所望の厚さになる様に積層し、積層した複数の繊維材層２を裁断することによって作製される。芯材３を作製する場合、真空封止に依存した大気圧と真空との圧力差により生じる歪を考慮した上で、芯材３が所望の寸法になるように複数の繊維材層２を裁断することが望ましい。真空封止後に歪が生じることによって、真空断熱材１における所望の断熱性能獲得を妨げる虞があるからである。
【００４３】
上述した真空断熱材１の製造方法においては、準備した第２繊維材層７を横幅方向に移動させつつ厚み繊維束９を形成した後、第２繊維材層７と第１繊維材層５とを積層する一例が説明されていた。しかしながら、準備した第２繊維材層７に厚み繊維束９を形成した直後に、準備した第２繊維材層７と第１繊維材層５とを積層とを積層して積層物を構築してもよい。第２繊維材層７の一面側から他面側にニードルを打ち込むニードル加工を行いながら、連続的に積層物を構築し、前記積層物を横幅方向に移動させる。このとき、第２繊維材層７の横幅Ｒよりも縦幅Ｐの間隔が広くなるように複数の厚み繊維束９を成形してもよい。この製造方法の場合、積層された第１繊維材層５が第２繊維材層７の縦幅方向引張応力に対する補助部材となり得るため、更なる芯材３の強度および信頼性の確保が容易となり得る。
【００４４】
芯材３に対して真空封止を行う場合、芯材３は、真空封止直前まで乾燥させる方がよい。真空封止後の内部ガスによる真空度低下を抑制するためである。
【００４５】
外被材４の準備に際しては、ロール状の外被材シートを所望の幅で切断して２枚の外被材シート４ａ、４ｂを作製し、作製した２枚の外被材シート４ａ、４ｂを重ね合せる。重ね合わせた２枚の外被材シート４ａ、４ｂの横幅Ｒ方向２辺をヒートシール接合し、さらに縦幅Ｐ方向の１辺をヒートシール接合して、所望の奥行寸法で切断することによって、製袋化された外被材４を準備する。つまり、製袋化された外被材４は、ヒートシール接合された縦幅方向の１辺に対向する縦幅方向の他の１辺が未接合状態となっている。
【００４６】
真空封止に際しては、芯材３を外被材４に挿入し、真空チャンバ内に配置する。挿入された芯材３を有する外被材４が配置された真空チャンバに対して減圧処理を施す。減圧処理では、例えば０．１〜３Ｐａ程度の真空圧となるように減圧を行う。減圧処理が施されている外被材４に対し、未接合状態である縦幅Ｐ方向の他の１辺をヒートシール接合する。他の１辺をヒートシール接合後に真空チャンバ内を大気圧に戻し、芯材３が挿入されて真空封止された外被材４を真空チャンバ内から取り出し、真空断熱材１として使用する。減圧処理の際、必要に応じて吸着剤（酸化カルシウム、ゼオライト、バリウムリチウム合金などの単体もしくは複合物）を挿入してもよい。吸着剤が水分および空気を吸着することによって、真空状態を向上し得るからである。
【００４７】
上述した製造方法を用いて製造された真空断熱材１は、芯材３の体積比約１０％にガラス繊維が存在し、残りの体積比約９０％が真空の空間として確保される。体積比約９０％が真空の空間として確保されるため、実施の形態１に係る真空断熱材１は、高い断熱性能を示すことができる。
【００４８】
上述した製造方法を用いて製造された真空断熱材１では、芯材３に含まれる第２繊維材層７の長繊維８だけでなく、第１繊維材層５の短繊維６も真空断熱材１の厚み方向と概ね直角な直角方向に配向して積層されることになる。このような短繊維６と長繊維８との配向積層特性によって、実施の形態１に係る真空断熱材１は、高い断熱性能を示す。
【００４９】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る真空断熱材１について説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る第１繊維材層５と第２繊維材層７との積層断面模式図である。第２繊維材層７には、繊維孔１０の形成された面と反対側の面に繊維突起１１が形成されている。実施の形態２に係る真空断熱材１では、第２繊維材層７における繊維突起１１が形成された面と第１繊維材層５とが接する様に積層されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５０】
実施の形態１で示した様に、ニードル等を打ち込んで厚み繊維束９を形成する場合、ニードルを打ち込む打ち込み長さ等の調整によって、厚み繊維束９の打ち込み面と反対側の面に逆Ｕ字形をした繊維突起１１を形成することができる。つまり、第２繊維材層７の厚みよりも厚み繊維束９の高さ（繊維孔１０のある面から繊維突起１１先端までの長さ）が高い。このように繊維突起１１が形成された第２繊維材層７の面と第１繊維材層５とが接する様に積層することによって、厚み繊維束９は、第１繊維材層５に入り込んだ状態を形成することができる。そのため、第１繊維材層５と第２繊維材層７とが積層面の一部で拘束されることになる。
【００５１】
上述した実施の形態２に係る真空断熱材１では、第２繊維材層７の厚みよりも厚み繊維束９の高さ（繊維孔１０のある面から繊維突起１１先端までの長さ）が高い構成を採用していた。しかしながら、本発明はこの一例に限定されない。第２繊維材層７の厚みよりも厚み繊維束９の高さ（繊維孔１０のある面から繊維突起１１先端までの長さ）が低い構成であってもよい。この構成により、ニードルを打ち込む距離を短くできるため、ニードル加工の作業効率の向上が期待できる。
【００５２】
第２繊維材層７の厚みよりも厚み繊維束９の高さが低い構成場合、事前に繊維材層２を別途内袋に挿入して予備真空封止を行い、第２繊維材層７を圧縮する。この圧縮処理によって、空隙率が９５％以上ある第２繊維材層７の厚みが半分以下となる。圧縮処理に関する尤度を考慮した場合、厚み繊維束９の高さは、第２繊維材層７の厚さの１／２倍以上であることが好ましい。圧縮処理の作業手間を考慮した場合、厚み繊維束９の高さは、第２繊維材層７の厚さの１倍以上であることが好ましい。
【００５３】
実施の形態２に係る真空断熱材１では、第２繊維材層７を構成する厚み繊維束９の少なくとも一部が第１繊維材層５の内部に突出する構成になっている。第１繊維材層５の中に、第２繊維材層７が突出して入り込むことによって、第２繊維材層７が拘束される。そのため、繊維材層２の引張強度を高めることができる。したがって、実施の形態１と同様、厚み繊維束９の縦幅Ｐ方向の間隔を広げることが可能になり、単位面積当たりの厚み繊維束９数量を減少させて、真空断熱材１の厚さ方向における熱移動を抑制可能となる。また、第１繊維材層５と第２繊維材層７との積層面では、第２繊維材層７を構成する真直な長繊維８が、第１繊維材層５の表面を押さえつけることによって、複数の短繊維６が積層方向と直角方向に向き、第１繊維材層と第２繊維材層７との間の熱移動を抑制することが可能になる。これらよって、真空断熱材１の断熱性能の向上を図ることができる。
【００５４】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る真空断熱材１について説明する。図９は、本発明の実施の形態３に係る第１繊維材層５と第２繊維材層７との積層断面模式図である。芯材３を構成する第１繊維材層５ａ、第２繊維材層７ａ、第２繊維材層７ａとは異なる他の第２繊維材層７ｂ、第１繊維材層５ａとは異なる他の第１繊維材層５ｂがこの順番で積層してある。第１繊維材層５ａと他の第１繊維材層５ｂとで第２繊維材層７ａと他の第２繊維材層７ｂとを挟むように積層してある。
【００５５】
第１繊維材層５ａと第２繊維材層７ａとからなる下側繊維材層２ａは、第２繊維材層７ａの繊維孔１０が形成された一面側と第１繊維材層５ａとが接するように積層してあり、実施の形態１で示した繊維材層２と同様の構造である。また、他の第１繊維材層５ｂと他の第２繊維材層７ｂとからなる上側繊維材層２ｂは、他の第２繊維材層７ｂの繊維突起１１が形成された一面側と他の第１繊維材層５ｂとが接するように積層してあり、実施の形態２で示した繊維材層２と同様の構造である。実施の形態３に係る真空断熱材１では、このように構成された下側繊維材層２ａと上側繊維材２ｂとが積層してあり、第２繊維材層７ａの繊維突起１１が形成された一面側と他の第２繊維材層７ｂの繊維孔１０が形成された一面側とが接するように積層してある。そのため、第２繊維材層７ａが有する厚み繊維束９の少なくとも一部が他の第２繊維材層７ｂの繊維孔１０中に突出するように構成してある。また、他の第２繊維材層７ｂの一表面にある繊維孔１０には、第１繊維材層５ａを構成する短繊維６の一部も入り込むように構成してある。
【００５６】
実施の形態３に係る真空断熱材１では、上述したように、下側繊維材層２ａの繊維突起１１が上側繊維材層２ｂにおける他の第２繊維材層７ｂに入り込む。そのため、上側繊維材層２ｂにおける他の第２繊維材層７ｂが拘束され、下側繊維材層２ａと上側繊維材層２ｂとを含む芯材３の引張強度を高めることができる。したがって、実施の形態１および実施の形態２と同様に、厚み繊維束９の縦幅Ｐ方向の間隔を広げることが可能になり、単位面積当たりの厚み繊維束９数量を減少させて、真空断熱材１の厚さ方向における熱移動を抑制可能となる。また、第１繊維材層５ａと第２繊維材層７ａとの積層面では、第２繊維材層７ａを構成する真直な長繊維８が、第１繊維材層５ａの表面を押さえつけることによって、複数の短繊維６が積層方向と直角方向に向き、第１繊維材層５ａと第２繊維材層７ａとの間の熱移動を抑制することが可能になり、他の第１繊維材層５ｂと他の第２繊維材層７ｂとの積層面では、他の第２繊維材層７ｂを構成する真直な長繊維８が、他の第１繊維材層５ｂの表面を押さえつけることによって、複数の短繊維６が積層方向と直角方向に向き、第１繊維材層ｂと第２繊維材層７ｂとの間の熱移動を抑制することが可能になる。これらよって、真空断熱材１の断熱性能の向上を図ることができる。
【００５７】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る真空断熱材１について説明する。図１０は、本発明の実施の形態４に係る第１繊維材層５と第２繊維材層７との積層断面模式図である。図８で示した実施の形態３に係る真空断熱材１の第２繊維材層７ａと他の第２繊維材層７ｂとの間に、別個の第２繊維材層７ｃを挿入してある。本発明の実施の形態４に係る真空断熱材１のその他の構成は、実施の形態３に係る真空断熱材１の構成と同様である。
【００５８】
挿入した別個の第２繊維材層７ｃでは、厚み繊維束９の少なくとも一部が他の第２繊維材層７ｂに入り込んでいる。また、挿入した別個の第２繊維材層７ｃでは、第２繊維材層７ａの厚み繊維束９の少なくとも一部が内部に入り込んでいる。このような構成によって、芯材３の引張強度を高めることができる。厚み繊維束９の縦幅Ｐ方向の間隔を広げることが可能になり、単位面積当たりの厚み繊維束９数量を減少させて、真空断熱材１の厚さ方向における熱移動の抑制が可能となる。
【００５９】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る真空断熱材１について説明する。図１１は、本発明の実施の形態５に係る第１繊維材層５ｃと第２繊維材層７ｄとの積層断面模式図である。真空断熱材１の芯材３は、２つの第１繊維材層５ｃとその２つの第１繊維材層５ｃに挟まれる１つの第２繊維材層７ｄとからなる繊維材層２を含む。第２繊維材層７ｄは、複数の繊維孔１０と複数の繊維突起１１とを両面側に備える。言い換えると、実施の形態５に係る真空断熱材１では、第２繊維材層７ｄの両側に第１繊維材層５ｃが隣接された構成になっている。
【００６０】
実施の形態５では、第２繊維材層７ｄの平面形状の両側から同じように厚み繊維束９が形成してあり、第２繊維材層７ｄの両側に複数の繊維孔１０と複数の繊維突起１１とが存在する。そのため、第２繊維材層７ｄの一面側にある厚み繊維束９の少なくとも一部が一方の第１繊維材層５ｃ内に突出され、第２繊維材層７ｄの他面側にある繊維孔１０の一部に他方の第１繊維材層５ｃの短繊維６が入り込む構成になっており、第２繊維材層７ｄの他面側にある厚み繊維束９の少なくとも一部が他方の第１繊維材層５ｃ内に突出され、第２繊維材層７ｄの一面側にある繊維孔１０の一部に一方の第１繊維材層５ｃの短繊維６が入り込む構成になっている。このように、第２繊維材層７ｄの両面側に存在する厚み繊維束９が作用することによって、第２繊維材層７ｄが強く拘束できる。そのため、芯材３の引張強度を高めることができる。したがって、実施の形態１〜４と同様に、厚み繊維束９の縦幅Ｐ方向の間隔を広げることが可能になり、単位面積当たりの厚み繊維束９数量を減少させて、真空断熱材１の厚さ方向における熱移動を抑制可能となる。また、２つの第１繊維材層５ｃとその２つの第１繊維材層５ｃに挟まれる１つの第２繊維材層７ｄとの積層面では、第２繊維材層７ｄを構成する真直な長繊維８が、２つの第１繊維材層５ｃの表面を押さえつけることによって、複数の短繊維６が積層方向と直角方向に向き、２つの第１繊維材層５ｃと第２繊維材層７ｄとの間の熱移動を抑制することが可能になる。これらよって、真空断熱材１の断熱性能の更なる向上を図ることができる。
【００６１】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係る真空断熱材１について説明する。図１２は、本発明の実施の形態６に係る第２繊維材層７の厚み繊維束９の配置を示す模式図である。具体的には、第２繊維材層７が有する繊維孔１０の平面方向分布を示す分布図である。第２繊維材層７は、図１２に示してあるように、千鳥状に配置された複数の繊維孔１０を備える。実施の形態６に係る真空断熱材１が備えるその他の構成は、図４に示した第２繊維材層７を有する実施の形態１に係る真空断熱材１と同様である。
【００６２】
実施の形態６に係る真空断熱材１では、繊維孔１０の配置が、つまり厚み繊維束９の配置が千鳥形状としてある。実施の形態６に係る真空断熱材１は、実施の形態１〜５と同様に、厚み繊維束９の横幅Ｒ方向の間隔と比較して縦幅Ｐ方向の間隔を広げた上で千鳥形状に配置された複数の厚み繊維束９を備える。そのため、繊維材層２平面における縦方向または横方向だけでなく、斜め方向からの引張応力に対しても、繊維強度を高めることができる。したがって、厚み繊維束数量の減少によって断熱性能が向上するだけでなく、高まった強度を備え信頼性の高い真空断熱材を提供することが可能になる。
【００６３】
実施の形態６では、千鳥状に配置された複数の繊維孔１０が第２繊維材層７の一面側に設けてある一例を説明した。しかしながら本発明は、この一例に限定されるものではない。千鳥状に配置された複数の繊維孔１０が第２繊維材層７の一面側と他面側との両面側に設けてある両面構成を採用してもよい。第２繊維材層７ｄの一面側にある繊維孔１０の一部に一方の第１繊維材層５ｃの短繊維６が入り込むだけでなく、第２繊維材層７ｄの他面側にある繊維孔１０の一部に他方の第１繊維材層５ｃの短繊維６が入り込むことによって、第２繊維材層７を強く拘束でき、芯材３の引張強度を更に高めることができるからである。
【００６４】
上述したような両面構成の場合、図１０の繊維孔の半分を規則的な順序で入れ替える変更をおこなってもよい。また、一方または他方の表面側の繊維孔１０と繊維突起１１との比率を意図的に変更してもよい。例えば、複数の繊維孔１０について、第１列目は第２繊維材層７の一面側に設け、第２列目は第２繊維材層７の他面側に設け、第３列目は第２繊維材層７の一面側に設け、この様式を繰り返しても良い。また、第１列目と第２列目とは一面側に設け、第３列目と第４列目とは他面側に設け、第５列目と第６列目とは一面側に設け、この様式を繰り返しても良い。また、複数の繊維孔１０について、一行目は第２繊維材層７の一面側に設け、第２行目は第２繊維材層７の他面側に設け、第３行目は第２繊維材層７の一面側に設け、この様式を繰り返しても良い。また、第１行目と第２行目とは一面側に設け、第３行目と第４行目とは他面側に設け、第５行目と第６行目とは一面側に設け、この様式を繰り返しても良い。このような変更によって、芯材３に対する所望の引張強度を柔軟に実現できるようになる。
【００６５】
実施の形態７．
本発明の実施の形態７に係る真空断熱材１について説明する。図１３は、本発明の実施の形態７に係る曲げ成形した真空断熱材１の断面模式図である。図１４は、本発明の実施の形態７に係る真空断熱材１の芯材３が有する繊維孔１０間隔を説明する説明図である。具体的には、第１繊維材層５と第２繊維材層７とを含む芯材３を備え、曲げ成形された真空断熱材１の積層断面図である。曲げ成形によって、芯材３は、軸短方向の円弧が軸長方向に連なる円弧形状を有する。図１３に示す一例では、下部側の第２繊維材層７と上部側の第１繊維材層５とが積層してある。第２繊維材層７が位置する下部側が内周側となり、第１繊維材層５が位置する上部側が外周側となる様に、真空断熱材１は円弧形状に成形されている。つまり、第１繊維材層５は円弧形状の外周側に位置し、第２繊維材層７は円弧形状の内周側に位置する。実施の形態７に係る真空断熱材１におけるその他の構成は、実施の形態２に係る真空断熱材１と同様である。
【００６６】
真空断熱材を円弧形状に成形した場合、真空断熱材１の外側（外周側）と内側（内周側）との間に周長差が生じる。この周長差を吸収するために、外周側には引張応力が作用し、内周側には圧縮応力が作用する。外周側においては、捲縮性のある短繊維６で構成された第１繊維材層が配置してある。そのため、発生した引張応力を利用して短繊維６を引き延ばす方向に作用させ、単繊維の捲縮性を緩和させることができる。一方、内周側においては、円弧形状の径方向に延設された厚み繊維束９を備える第２繊維材層７が配置してある。そのため、発生した圧縮応力について厚み繊維束９を基点として周方向に作用させ、芯材３を曲げやすくすることができる。
【００６７】
圧縮応力の作用によって芯材３に深いシワが発生した場合、多数の短繊維６が真空断熱材１の厚さ方向に向く虞がある。多数の短繊維６が真空断熱材１の厚さ方向に向いた場合、厚さ方向に向いた多数の短繊維６を介して熱が真空断熱材１の厚さ方向に伝達されやすくなり、真空断熱材１の断熱性能が低下し得る。実施の形態７に係る真空断熱材１では、外周側に第１繊維材層を設けて内周側に第２繊維材層を設けることによって、芯材３における深いシワ発生を抑制することができ、深いシワ発生に伴う断熱性能低下を回避することができる。また、繊維孔１０が内周側に位置する構成となるため、繊維孔１０を用いて圧縮応力を更に吸収することができる。したがって、実施の形態７に係る真空断熱材１では、曲げ加工等の成形に対しても、高い断熱性能と信頼性とを備えた真空断熱材１を提供することが可能となる。
【００６８】
本発明の実施の形態７に係る真空断熱材１では、円弧形状の横幅Ｒよりも縦幅Ｐの間隔が広くなるように複数の繊維孔１０が配置してある。また、間隔の狭い横幅Ｒの横幅方向が円弧形状の周方向に沿うように配置してある。つまり、円弧形状の軸長方向と比較し、周方向により多くの厚み繊維束９が配置してある。そのため、実施の形態７に係る真空断熱材１では、円弧形状の曲率半径を小さくした場合においても、多くの厚み繊維束９が曲げの基点として機能し得る。したがって、より多くの厚み繊維束９が円弧形状の軸長方向に配置してある真空断熱材と比較し、より曲線に近い円弧が実現できることから、曲げ成形が容易になる。さらに、加工精度が向上することから、より高い断熱性能が実現できる。
【００６９】
実施の形態８．
本発明の実施の形態８に係る真空断熱材１について説明する。より具体的には、実施の形態８に係る真空断熱材１の製造方法について説明する。実施の形態８に係る真空断熱材１は、図５に示した第２繊維材層７を有しており、図４で示すように厚み繊維束９の縦方向間隔をＲｍｍ、横方向間隔をＰｍｍとしてある。その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００７０】
図１５は、実施の形態８に係る真空断熱材１の第２繊維材層７を製作する方法を説明する説明図である。第２繊維材層７は、例えばコンベヤ１２による連続設備を用いて、第２繊維材層７の結束処理等の工程が施される。図１５において、ＭＤはコンベヤ進行方向を示しており、ＴＤはコンベヤ進行直角方向を示している。また図１５において、ＭＤが付された両矢印は、コンベヤ進行方向における厚み繊維束９の間隔Ｒ（ｍｍ）を示しており、ＴＤが付された両矢印は、コンベヤ進行直角方向における厚み繊維束９の間隔Ｐ（ｍｍ）を示している。
【００７１】
厚み繊維束９を設けるに際して、コンベヤ等の連続設備を用い第２繊維材層７を連続的に移動させるためには、第２繊維材層７自体に十分な引張強度が求められる。実施の形態８に係る真空断熱材１では、Ｒ＜Ｐとしてある。そのため、コンベヤ等の連続設備に対する最低限の引張強度を確保しつつ、厚み繊維束９の全体数を可及的に削減することができる。したがって、第２繊維材層を構成する厚み繊維束９の単位面積当たりの数量を減少させることが可能となり、真空断熱材の高性能化を図り得る。
【００７２】
＜真空断熱材の解析および性能評価＞
厚み繊維束９が多い場合、厚み繊維束９を通じて伝熱が促進されることによって断熱性能が悪化する虞がある。そこで、実施の形態８に係る真空断熱材１を用い、厚み繊維束９と断熱性能との関係を考慮し、モデル解析によって真空断熱材の性能予測計算を試みた。ＭＤの間隔はＲ＝３ｍｍとして、Ｐをパラメータとして調べ、第２繊維材層の厚みｔ（ｍｍ）との関係で整理した結果、Ｐ／ｔ≧０．４とすることで、熱伝導率性能の悪化が半減し、０．７以上で厚み繊維束９による熱伝導率への悪化影響が５％程度と、殆ど見られなくなった。さらに、試作によって、繊維結束の範囲について確認試験を実施した結果、Ｒ／ｔが約３を超えた場合、繊維がバラバラになり、結束できなかった。モデル解析の結果を考慮した場合、第２繊維材層におけるＲ／ｔを０．４≦Ｒ／ｔ≦３とする構成が好ましい。また、Ｒ／ｔを０．７≦Ｒ／ｔ≦３とする構成が更に好ましい。
【００７３】
上述したように、また、モデル解析および実験で示したように、本発明に係る真空断熱材１は、真空断熱材１の信頼性を維持しつつも、第２繊維材層を構成する厚み繊維束９の単位面積当たりの数量を減少させることが可能である。したがって、真空断熱材１の高性能化を図ることが可能となる。
【００７４】
本発明は、以上のように説明し且つ記述した特定の詳細、および代表的な実施の形態に限定されるものではない。当業者によって容易に導き出すことのできる変形例、および効果も発明に含まれる。したがって、特許請求項の範囲、およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１  真空断熱材、２  繊維材層、３  芯材、４  外被材、４ａ  外被材シート、４ｂ  外被材シート、５  第１繊維材層、５ａ  第１繊維材層、５ｂ  第１繊維材層、５ｃ  第１繊維材層、６  短繊維、７  第２繊維材層、７ａ  第２繊維材層、７ｂ  第２繊維材層、７ｃ  第２繊維材層、７ｄ  第２繊維材層、８  長繊維、９  厚み繊維束、１０  繊維孔、１１  繊維突起
【図１】
2017195329.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月13日(2016.10.13)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る真空断熱材は、芯材の一面側から他面側へ向かう厚さ方向の熱移動を抑制する。芯材は、第１繊維材層と第２繊維材層とを備える。第１繊維材層は、厚さ方向に積層したガラス繊維の複数の短繊維を備える。第２繊維材層は、厚さ方向に積層したガラス繊維の複数の長繊維と、厚さ方向に延設してあり、それぞれが複数の長繊維を結束する複数の厚み繊維束とを備える。複数の長繊維は、複数の短繊維よりも長さが長い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る真空断熱材の製造方法は、芯材の一面側から他面側へ向かう厚さ方向の熱移動を抑制する真空断熱材を製造するものであり、第１準備工程と第２準備工程と一体化工程とを備える。第１準備工程では、厚さ方向に積層したガラス繊維の複数の短繊維を備える第１繊維材層を準備する。第２準備工程では、厚さ方向に積層してあり複数の短繊維よりも長さが長いガラス繊維の複数の長繊維を備える第２繊維材層を準備する。一体化工程では、厚さ方向に延びる複数の厚み繊維束を第２繊維材層に成形して複数の長繊維を束ねる。
【手続補正４】
【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】
芯材の一面側から他面側へ向かう厚さ方向の熱移動を抑制する真空断熱材において、
前記芯材は、第１繊維材層と第２繊維材層とを備え、
前記第１繊維材層は、前記厚さ方向に積層したガラス繊維の複数の短繊維を備え、
前記第２繊維材層は、
前記厚さ方向に積層したガラス繊維の複数の長繊維と、
前記厚さ方向に延設してあり、それぞれが前記複数の長繊維を結束する複数の厚み繊維束とを備え、
前記複数の長繊維は、前記複数の短繊維よりも長さが長い
ことを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
前記複数の長繊維と前記複数の厚み繊維束とは同材である
ことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項３】
各厚み繊維束は、開口してある繊維孔を第２繊維材層の一面側又は他面側に備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記第１繊維材層と前記第２繊維材層とは接触しており、
前記複数の短繊維の一部が前記繊維孔に挿設してある
ことを特徴とする請求項３に記載の真空断熱材。
【請求項５】
各厚み繊維束は、前記第２繊維材層から突出する繊維突起を前記第２繊維材層の一面側または他面側に備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空断熱材。
【請求項６】
前記繊維突起は、前記第１繊維材層の内部に突出する
ことを特徴とする請求項５に記載の真空断熱材。
【請求項７】
前記厚さ方向における各厚み繊維束の長さは、前記厚さ方向における前記芯材の長さよりも短い
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の真空断熱材。
【請求項８】
前記芯材は前記第１繊維材層および前記第２繊維材層を積層した繊維材層体を複数積層した
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の真空断熱材。
【請求項９】
前記複数の厚み繊維束は、前記厚み方向とは異なる前記芯材の縦方向および横方向に向けて並設してあり、
前記複数の厚み繊維束における前記縦方向の並設間隔は、前記複数の厚み繊維束における前記横方向の並設間隔よりも小さい
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の真空断熱材。
【請求項１０】
前記縦方向および前記横方向に向けて並設してある前記複数の厚み繊維束は、前記第２繊維材層において千鳥配置してある
ことを特徴とする請求項９に記載の真空断熱材。
【請求項１１】
前記芯材は、軸短方向の円弧が軸長方向に連なる円弧形状を有し、
前記第１繊維材層は、前記円弧形状の外周側に位置し、
前記第２繊維材層は、前記円弧形状の前記芯材の内周側に位置する
ことを特徴とする請求項１０に記載の真空断熱材。
【請求項１２】
芯材の一面側から他面側へ向かう厚さ方向の熱移動を抑制する真空断熱材を製造する方法において、
前記厚さ方向に積層したガラス繊維の複数の短繊維を備える第１繊維材層を準備する第１準備工程と、
前記厚さ方向に積層してあり前記複数の短繊維よりも長さが長いガラス繊維の複数の長繊維を備える第２繊維材層を準備する第２準備工程と、
前記厚さ方向に延びる複数の厚み繊維束を前記第２繊維材層に成形して前記複数の長繊維を結束する一体化工程とを備える
ことを特徴とする真空断熱材の製造方法。
【請求項１３】
前記第１準備工程で作製された第１繊維材層と前記一体化工程で成形された前記第２繊維材層を積層する積層工程を備える
ことを特徴とする請求項１２に記載の真空断熱材の製造方法。
【請求項１４】
前記一体化工程は、
前記厚さ方向とは異なる前記芯材の縦方向および横方向のうちの前記縦方向に縦方向並設間隔を空けて、前記複数の厚み繊維束の一部を成形する縦方向並設工程と、
前記横方向に前記縦方向並設間隔よりも大きい横方向並設間隔を空けて前記複数の厚み繊維束のいくつかを成形する横方向並設工程とを備える
ことを特徴とする請求項１３に記載の真空断熱材の製造方法。
【国際調査報告】
2017195329.tif 000018
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