(57)【要約】  真空断熱材は、繊維集合体からなる芯材と、芯材を被覆する外包材と、を備え、外包材の内部が減圧密封され、断熱方向に対して熱を遮る真空断熱材であって、芯材は、連続フィラメント法によって製造され、芯材の平均繊維長は、外包材に物理的に収納できる範囲内で７ｃｍ以上であり、芯材の繊維が延びる向きと断熱方向に直交な面との成す角度の平均値は、０°以上１０°以下であり、外包材の内部における芯材の密度は、芯材が外包材の内部に真空空間を物理的に構成できる範囲内で２８０ｋｇ／ｍ３以上である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維集合体からなる芯材と、
前記芯材を被覆する外包材と、
を備え、
前記外包材の内部が減圧密封され、断熱方向に対して熱を遮る真空断熱材であって、
前記芯材は、連続フィラメント法によって製造され、
前記芯材の平均繊維長は、前記外包材に物理的に収納できる範囲内で７ｃｍ以上であり、
前記芯材の繊維が延びる向きと断熱方向に直交な面との成す角度の平均値は、０°以上１０°以下であり、
前記外包材の内部における前記芯材の密度は、前記芯材が前記外包材の内部に繊維間に空隙を有した真空空間を物理的に構成できる範囲内で２８０ｋｇ／ｍ３以上である真空断熱材。
【請求項２】
前記芯材の平均繊維長は、８ｃｍ以上９．５ｃｍ以下である請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記芯材は、複数の繊維薄板を断熱方向に積層して板状に構成される請求項１又は２に記載の真空断熱材。
【請求項４】
外箱と、前記外箱の内部に配置された内箱と、を備え、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空断熱材は、前記外箱と前記内箱との間に断熱方向に直交な表裏面を挟んで配置される断熱箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外包材の内部が減圧密封され、断熱方向に対して熱を遮る真空断熱材及び断熱箱に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷蔵庫などの断熱材として用いる真空断熱材は、内部を真空にした容器と、容器内に入れられた断熱部材と、で構成される。断熱部材は、無アルカリ長繊維グラスウールを重ね合わせた後、重ね合わせたグラスウールにニードルパンチング加工を施すものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に記載の断熱部材である芯材は、ニードルパンチング加工を施した無アルカリ長繊維グラスウールである。繊維長さは、３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。繊維径は、６μｍ以上２５μｍ以下である。芯材の繊維が集合した密度は、１００ｋｇ／ｍ３以上２３０ｋｇ／ｍ３以下である。真空引き後の密度は、２５０ｋｇ／ｍ３以上４５０ｋｇ／ｍ３以下である。【０００４】
特許文献１によれば、上記のように構成したことにより、容器内に入れて真空引きされた断熱部材は、無アルカリ長繊維グラスウールを重ね合わせてニードルパンチング加工を施して形成している。これにより、真空引き前のグラスウールの密度が高められ、真空引きによる体積の収縮が小さくされている。【０００５】
また、特許文献１によれば、無アルカリ長繊維グラスウールを水ガラスなどの無機材料のバインダーによってプレス加工しながら固めて断熱部材が形成されている。これにより、真空引きした後のグラスウールの体積の収縮が抑えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−９６５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術では、繊維長さが３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、真空引き後の密度が２５０ｋｇ／ｍ３以上４５０ｋｇ／ｍ３以下と規定されている。しかし、繊維長さが短く、真空引き後の密度が小さい場合には、断熱方向に対して直交方向に延びる熱伝達経路の成分が短くなる。それにより、断熱方向に沿って直線状に近い熱伝達経路ができてしまう。このため、真空断熱材の熱伝導率が高くなり、断熱性能が悪化する。【０００８】
また、特許文献１には、繊維が延びる方向の断熱方向に直交な面に対する角度である配向角に関しての記述がない。しかし、配向角が大きいと、断熱方向に沿って繊維が延びる方向を配向する確率が高くなり、熱伝達経路が短くなる。このため、熱伝導率が高くなり、断熱性能が低下する。【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、断熱方向にわたる熱伝達経路が長くなり、熱伝導率が低く、断熱性能が向上できる真空断熱材及び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】
【００１０】
本発明に係る真空断熱材は、繊維集合体からなる芯材と、前記芯材を被覆する外包材と、を備え、前記外包材の内部が減圧密封され、断熱方向に対して熱を遮る真空断熱材であって、前記芯材は、連続フィラメント法によって製造され、前記芯材の平均繊維長は、前記外包材に物理的に収納できる範囲内で７ｃｍ以上であり、前記芯材の繊維が延びる向きと断熱方向に直交な面との成す角度の平均値は、０°以上１０°以下であり、前記外包材の内部における前記芯材の密度は、前記芯材が前記外包材の内部に繊維間に空隙を有した真空空間を物理的に構成できる範囲内で２８０ｋｇ／ｍ３以上であるものである。【００１１】
本発明に係る断熱箱は、外箱と、前記外箱の内部に配置された内箱と、を備え、上記の真空断熱材は、前記外箱と前記内箱との間に断熱方向に直交な表裏面を挟んで配置されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る真空断熱材及び断熱箱によれば、芯材の平均繊維長は、外包材に物理的に収納できる範囲内で７ｃｍ以上である。芯材の繊維が延びる向きと断熱方向に直交な面との成す角度の平均値は、０°以上１０°以下である。外包材の内部における芯材の密度は、芯材が外包材の内部に繊維間に空隙を有した真空空間を物理的に構成できる範囲内で２８０ｋｇ／ｍ３以上である。これにより、断熱方向に対して直交方向に延びる熱伝達経路の成分が長くなる。したがって、断熱方向にわたる熱伝達経路が長くなり、熱伝導率が低く、断熱性能が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る平均繊維本数の測定用試料を示す走査型電子顕微鏡の二次電子像図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る真空断熱材を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る芯材の平均繊維長と熱伝導率との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る配向角と熱伝導率との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る芯材の密度と熱伝導率との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る実施例１、２の芯材の熱伝達経路を示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る比較例１〜４の芯材の熱伝達経路を示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る断熱箱を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、断面図の図面においては、視認性に鑑みて適宜ハッチングを省略している。さらに、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
＜本発明の概要＞
本発明に係る真空断熱材の芯材では、芯材の平均繊維長は、外包材に物理的に収納できる範囲内で７ｃｍ以上である。芯材の繊維が延びる向きと断熱方向に直交な面Ｃとの成す角度の平均値は、０°以上１０°以下である。外包材の内部における真空排気後の芯材の密度は、芯材が外包材の内部に繊維間に空隙を有した真空空間を物理的に構成できる範囲内で２８０ｋｇ／ｍ３以上である。
【００１６】
ここで、芯材の平均繊維長と、芯材の繊維が延びる向きにおける断熱方向に直交な面Ｃに対する角度である配向角と、外包材の内部における真空排気後の芯材の密度と、は、それぞれ次の方法で測定された測定値を意味する。
【００１７】
＜芯材の平均繊維長の測定方法＞
測定者は、芯材を折らないようにほぐした。測定者は、定規を用いて芯材の繊維の長さを１ｍｍ単位まで測定した。測定者は、合計１００本の繊維の長さを測定した。合計１００本の繊維の長さの平均値が平均繊維長と規定された。
【００１８】
＜配向角φの測定方法＞
配向角φとは、芯材の繊維が延びる向きにおける断熱方向に直交な面Ｃに対する角度である。測定者は、真空断熱材の状態での厚みを保持するため、真空断熱材の外側をエポキシ樹脂で固め、元の真空断熱材の厚みを保持させた。その後、測定者は、真空断熱材の外包材を開封し、内部にエポキシ樹脂を流し込み、硬化させた。硬化後、測定者は、真空断熱材の中央部を断熱方向に沿った幅方向にわたる面で切断し、切断面を研磨し、平均繊維角度測定用の試料を作製した。測定者は、作製した試料の切断面について、走査型電子顕微鏡を用いて二次電子像撮影を倍率５００倍で実施し、撮影した二次電子像について画像解析を行った。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態１に係る平均繊維本数の測定用試料を示す走査型電子顕微鏡の二次電子像図である。図１に走査型電子顕微鏡での写真を示した。写真上で白く映っている楕円形状のもの１つ１つが繊維の断面である。断熱方向に対して直交な面Ｃが水平の０°と定義される。測定者は、繊維断面を全て楕円であると仮定し、その長軸の長さａ［μｍ］を０．０１μｍ単位、短軸の長さｂ［μｍ］を０．０１μｍ単位及び長軸と水平面のなす角θ［°］を０．０１°単位までそれぞれ測定した。測定者は、測定結果を下式に代入して配向角φ［°］を算出した。測定者は、配向角φの算出を断熱方向に直交な方向での任意の位置における、断熱方向の図示上端から図示下端までの断面において、画面上の繊維全てについて行い、断熱方向に対して直交な面Ｃに対する角度である配向角φの平均値を算出した。
【００２０】
【数１】
2019150478.tif 000003
【００２１】
＜真空断熱材の構成＞
図２は、本発明の実施の形態１に係る真空断熱材１を示す断面図である。図２に示すように、真空断熱材１は、繊維集合体からなる芯材２と、芯材２を被覆するガスバリア性の外包材３と、外包材３の内部の水分を吸着して経時劣化を抑制する水分吸着剤４と、を備える。外包材３の内部は、１Ｐａ〜３Ｐａの真空度に減圧された状態で開口部をヒートシールなどの溶着シール部５によって密封されている。
【００２２】
外包材３は、少なくともガスバリア層及び熱溶着層を有する。外包材３は、必要に応じて表面保護層などを設けてもよい。
【００２３】
外包材３のガスバリア層としては、金属、金属酸化物、ダイヤモンドライクカーボンを蒸着したプラスチックフィルム、あるいは、金属箔などを用いることができる。なお、ガスバリア層は、ガス透過を低減する目的で用いるものであれば特に指定されるものではない。また、ガスバリア層において、プラスチックフィルム上への金属酸化物蒸着の材料は、シリカ又はアルミナなどを用いることができる。しかし、金属酸化物蒸着の材料は、特に指定されるものではない。
【００２４】
外包材３の熱溶着層は、外包材３を構成するフィルムの中で最もガス透過度が大きい部分である。熱溶着層の性質は、真空断熱材１の経時断熱性能に大きく影響する。熱溶着層の厚さは、減圧封止工程における封止品質の安定性、熱溶着部端面からのガス侵入の抑制、及び、ガスバリア層として金属箔を使用した場合における熱伝導による表面からのヒートリークを考慮すると、２５μｍ〜６０μｍが適している。熱溶着層の材料としては、無延伸ポリプロピレンフィルム、高密度ポリエチレンフィルム、又は、直鎖状低密度ポリエチレンフィルムなどを用いることができる。しかし、熱溶着層の材料は、特に指定されるものではない。
【００２５】
また、外包材３のガスバリア層の外側には、更に表面保護層を設けることもできる。表面保護層としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、又は、ナイロンフィルムの延伸加工品などが利用できる。さらに、これらの表面保護層は、外側をナイロンフィルムなどで覆われると、耐折り曲げ性及び耐突き刺し性などが向上する。
【００２６】
また、外包材３の袋形状は、四方シール袋、ガゼット袋、三方シール袋、ピロー袋、又は、センターテープシール袋などを用いることができる。しかし、外包材３の袋形状は、特に指定されるものではない。
【００２７】
芯材２は、断面真円で細長い円柱状のグラスウールなどの繊維をまとめた繊維集合体からなる。芯材２は、連続フィラメント法によって製造されている。これにより、芯材２は、断面真円で細長い円柱状の繊維から構成されている。芯材２は、複数の繊維薄板２ａを断熱方向に積層して板状の繊維集合体に構成されている。図２では、芯材２は、４枚の繊維薄板２ａを積層している。しかし、芯材２は、１以上の板状体によって構成されてもよい。また、芯材２は、繊維同士に隙間を有して膨らんだ繊維体の塊でもよい。さらに、芯材２は、上記の複数の塊を接合して繊維集合体を構成してもよい。
【００２８】
水分吸着剤４は、通気性の良い袋に挿入された酸化カルシウム（ＣａＯ）などである。水分吸着剤４は、ＣａＯのみに限定されない。水分吸着剤４は、ゼオライトなどを用いてもよく、水分吸着性を有するものであれば、特に限定されるものではない。
【００２９】
＜真空断熱材１の製造方法＞
芯材２が外包材３内に挿入され、真空断熱材１が水分除去のための乾燥工程を経る。その後、水分吸着剤４が外包材３内に挿入される。そして、外包材３の内部が１Ｐａ〜３Ｐａの真空度に減圧された状態で外包材３の開口部がヒートシールなどにより密封される。これにより、真空断熱材１が得られる。
【００３０】
なお、乾燥工程は、芯材２と芯材２を被覆する外包材３との水分を除去できる工程を実施すればよい。乾燥工程は、たとえば１１０℃で２時間の加熱を行えばよい。しかし、乾燥工程の加熱条件は、これに限定されず、芯材２と芯材２を被覆する外包材３との水分を除去できる条件であればよい。
【００３１】
また、水分吸着剤４は、乾燥工程を経た後に挿入されることに限定されない。水分吸着剤４は、乾燥工程の前、あるいは、加工装置によって芯材２と芯材２を被覆する外包材３とを加圧圧縮する前に挿入されてもよい。
【００３２】
＜測定結果＞
以下では、上記方法で測定した実施例１、２及び比較例１〜４の測定結果について説明する。表１には、実施例１、２及び比較例１〜４の測定値が示されている。
【００３３】
＜実施例１＞
芯材２の平均繊維長を上記の方法で測定したところ、７．９ｃｍであった。また、上記の方法で、繊維の断熱方向に直交な面Ｃに対する平均の配向角φを測定したところ、８．９°であった。
【００３４】
実施例１の真空断熱材１について、３００ｍｍ×３００ｍｍ×１６ｍｍサイズで熱伝導率を測定したところ、熱伝導率は１．２４ｍＷ／ｍ・Ｋと良好な値となった。測定条件は、高温側３７．７℃、低温側１０℃、平均温度２３．８５℃で実施した。実施例１の真空断熱材１について、真空排気後の密度を測定したところ、２９８ｋｇ／ｍ３となった。
【００３５】
＜実施例２＞
芯材２の平均繊維長を上記の方法で測定したところ、９．５ｃｍであった。また、上記の方法で、繊維の断熱方向に直交な面Ｃに対する平均の配向角φを測定したところ、７．２°であった。
【００３６】
実施例２の真空断熱材１について、３００ｍｍ×３００ｍｍ×１６ｍｍサイズで実施例１と同条件で熱伝導率を測定したところ、熱伝導率は１．１６ｍＷ／ｍ・Ｋと良好な値となった。実施例２の真空断熱材１について、真空排気後の密度を測定したところ、３００ｋｇ／ｍ３となった。
【００３７】
＜比較例１＞
芯材２の平均繊維長を上記の方法で測定したところ、５．２ｃｍであった。また、上記の方法で、繊維の断熱方向に直交な面Ｃに対する平均の配向角φを測定したところ、１０．２°であった。
【００３８】
比較例１の真空断熱材１について、３００ｍｍ×３００ｍｍ×１６ｍｍサイズで実施例１と同条件で熱伝導率を測定したところ、熱伝導率は１．５１ｍＷ／ｍ・Ｋと高くなった。比較例１の真空断熱材１について、真空排気後の密度を測定したところ、２８２ｋｇ／ｍ３となった。
【００３９】
比較例１の真空断熱材１の熱伝導率は、実施例１、２の真空断熱材１の熱伝導率１．１６ｍＷ／ｍ・Ｋ〜１．２４ｍＷ／ｍ・Ｋと比較し、悪い値となった。すなわち、比較例１の真空断熱材１は、実施例１、２の真空断熱材１より熱伝導率が高いため、真空断熱材１の断熱性能が劣る。
【００４０】
＜比較例２＞
芯材２の平均繊維長を上記の方法で測定したところ、６．４ｃｍであった。また、上記の方法で、繊維の断熱方向に直交な面Ｃに対する平均の配向角φを測定したところ、１１．０°であった。
【００４１】
比較例２の真空断熱材１について、３００ｍｍ×３００ｍｍ×１６ｍｍサイズで実施例１と同条件で熱伝導率を測定したところ、熱伝導率は１．５４ｍＷ／ｍ・Ｋと高くなった。比較例２の真空断熱材１について、真空排気後の密度を測定したところ、２７１ｋｇ／ｍ３となった。
【００４２】
比較例２の真空断熱材１の熱伝導率は、実施例１、２の真空断熱材１の熱伝導率１．１６ｍＷ／ｍ・Ｋ〜１．２４ｍＷ／ｍ・Ｋと比較し、悪い値となった。すなわち、比較例２の真空断熱材１は、実施例１、２の真空断熱材１より熱伝導率が高いため、真空断熱材１の断熱性能が劣る。
【００４３】
＜比較例３＞
芯材２の平均繊維長を上記の方法で測定したところ、２．０ｃｍであった。また、上記の方法で、繊維の断熱方向に直交な面Ｃに対する平均の配向角φを測定したところ、１３．６°であった。
【００４４】
比較例３の真空断熱材１について、３００ｍｍ×３００ｍｍ×１６ｍｍサイズで実施例１と同条件で熱伝導率を測定したところ、熱伝導率は１．５８ｍＷ／ｍ・Ｋと高くなった。比較例３の真空断熱材１について、真空排気後の密度を測定したところ、２４１ｋｇ／ｍ３となった。
【００４５】
比較例３の真空断熱材１の熱伝導率は、実施例１、２の真空断熱材１の熱伝導率１．１６ｍＷ／ｍ・Ｋ〜１．２４ｍＷ／ｍ・Ｋと比較し、悪い値となった。すなわち、比較例３の真空断熱材１は、実施例１、２の真空断熱材１より熱伝導率が高いため、真空断熱材１の断熱性能が劣る。
【００４６】
＜比較例４＞
芯材２の平均繊維長を上記の方法で測定したところ、３．１ｃｍであった。また、上記の方法で、繊維の断熱方向に直交な面Ｃに対する平均の配向角φを測定したところ、１５．３°であった。
【００４７】
比較例４の真空断熱材１について、３００ｍｍ×３００ｍｍ×１６ｍｍサイズで実施例１と同条件で熱伝導率を測定したところ、熱伝導率は１．５５ｍＷ／ｍ・Ｋと高くなった。比較例４の真空断熱材１について、真空排気後の密度を測定したところ、２２７ｋｇ／ｍ３となった。
【００４８】
比較例４の真空断熱材１の熱伝導率は、実施例１、２の真空断熱材１の熱伝導率１．１６ｍＷ／ｍ・Ｋ〜１．２４ｍＷ／ｍ・Ｋと比較し、悪い値となった。すなわち、比較例４の真空断熱材１は、実施例１、２の真空断熱材１より熱伝導率が高いため、真空断熱材１の断熱性能が劣る。
【００４９】
【表１】
2019150478.tif 000004
【００５０】
＜比較結果＞
以上の実施例１、２及び比較例１〜４の結果をグラフにプロットした。
【００５１】
＜芯材２の平均繊維長についての考察＞
図３は、本発明の実施の形態１に係る芯材２の平均繊維長と熱伝導率との関係を示す図である。芯材２の平均繊維長が７ｃｍ未満の範囲において熱伝導率は１．５ｍＷ／ｍ・Ｋ以上であるのに対し、芯材２の平均繊維長が７ｃｍ以上の範囲においては１．３ｍＷ／ｍ・Ｋ以下となる。これにより、芯材２の平均繊維長が７ｃｍの付近に変曲点があることが分った。
【００５２】
＜配向角φについての考察＞
図４は、本発明の実施の形態１に係る配向角φと熱伝導率との関係を示す図である。配向角φが１０°を超える範囲において熱伝導率は１．５ｍＷ／ｍ・Ｋ以上であるのに対し、配向角φが１０°以下の範囲においては１．３ｍＷ／ｍ・Ｋ以下となる。これにより、配向角φが１０°の付近に変曲点があることが分った。
【００５３】
＜芯材２の密度についての考察＞
図５は、本発明の実施の形態１に係る芯材２の密度と熱伝導率との関係を示す図である。芯材２の密度が２８０ｋｇ／ｍ３未満の範囲において熱伝導率は１．５ｍＷ／ｍ・Ｋ以上であるのに対し、芯材２の密度が２８０ｋｇ／ｍ３以上の範囲においては１．３ｍＷ／ｍ・Ｋ以下となる。これにより、芯材２の密度が２８０ｋｇ／ｍ３の付近に変曲点があることが分った。
【００５４】
＜比較結果からの知見＞
配向角φと熱伝導率との関係において、変曲点を有することに関しては、変曲点から離れたところで相互の関係が緩やかに変化し、変曲点付近で相互の関係が急激に変化するパーコレーション理論によって説明できる。図６は、本発明の実施の形態１に係る実施例１、２の芯材２の熱伝達経路を示す模式図である。図６に示すように、配向角φが小さくなればなるほど、真空断熱材１の断熱方向に繊維が配向する確率が低くなり、熱伝達経路が断熱方向に直交な方向に振れて長くなる。このため、熱伝導率が低く、断熱性能が高くなる。
【００５５】
図７は、本発明の実施の形態１に係る比較例１〜４の芯材の熱伝達経路を示す模式図である。図７に示すように、配向角φが大きくなると、断熱方向に繊維が配向する確率が高くなり、断熱方向に直交な成分が短く熱伝達経路が短くなる。このため、熱伝導率が高く、断熱性能が低くなる。
【００５６】
実験結果より、配向角φが１０°付近であると、断熱方向への熱伝達経路が急に変化する点であることを示唆している。以上の理由から、配向角φと熱伝導率との関係において変曲点を有すると考えられる。
【００５７】
また、芯材２の平均繊維長についても、同様にパーコレーション理論によって説明できる。
【００５８】
上記の考察のように、芯材２の平均繊維長、配向角φ及び芯材２の密度の３つのパラメータは、それぞれ熱伝導率と相関関係がある。そして、芯材２の平均繊維長、配向角φ及び芯材２の密度の３つのパラメータは、相互に強い相関関係も有する。
【００５９】
すなわち、配向角φが１０°以下に設定されると、芯材２の平均繊維長が長くなければ断熱方向に厚みを有する真空空間を構成する支持体に成り難くなる。また、同様に、配向角φが１０°以下に設定されると、繊維の断熱方向成分が短くなり、断熱方向に厚みを有する真空空間を構成する支持体に成るときに、繊維を幾重にも重ねる必要が生じ、芯材２の密度が高まる。
【００６０】
そのため、本発明に係る真空断熱材１の芯材２では、芯材２の平均繊維長は、外包材３に物理的に収納できる範囲内で７ｃｍ以上である。芯材２の繊維が延びる向きにおける断熱方向に直交な面Ｃに対する配向角φの平均値は、０°以上１０°以下である。外包材３の内部における真空排気後の芯材２の密度は、芯材２が外包材３の内部に繊維間に空隙を有した真空空間を物理的に構成できる範囲内で２８０ｋｇ／ｍ３以上である。このように、これら３つの数値限定が強い相関関係に基づき相乗効果を発揮する。
【００６１】
なお、一般的に、繊維長が短い場合には、断熱方向に平行に近い断熱方向に沿った直線的な熱伝達経路ができてしまう。このため、熱伝導率が高くなり、断熱性能が悪化する。しかしながら、表１に示すように、芯材２の平均繊維長が８ｃｍ〜９．５ｃｍの範囲であれば、配向角φを１０°以下とすることによって、断熱性能の悪化が防止できる。
【００６２】
＜実施の形態１の効果＞
実施の形態１によれば、真空断熱材１は、繊維集合体からなる芯材２を備える。真空断熱材１は、芯材２を被覆する外包材３を備える。真空断熱材１は、外包材３の内部が減圧密封され、断熱方向に対して熱を遮る。芯材２は、連続フィラメント法によって製造される。芯材２の平均繊維長は、外包材３に物理的に収納できる範囲内で７ｃｍ以上である。芯材２の繊維が延びる向きと断熱方向に直交な面Ｃとの成す角度である配向角φの平均値は、０°以上１０°以下である。外包材３の内部における真空排気後の芯材２の密度は、芯材２が外包材３の内部に繊維間に空隙を有した真空空間を物理的に構成できる範囲内で２８０ｋｇ／ｍ３以上である。
【００６３】
この構成によれば、芯材２が断熱方向に対して直交方向に延びる長さが増し、断熱方向に対して直交方向に延びる熱伝達経路の成分が長くなる。したがって、断熱方向にわたる熱伝達経路が長くなり、熱伝導率が低く、断熱性能が向上できる。
【００６４】
実施の形態１によれば、芯材２の平均繊維長は、８ｃｍ以上９．５ｃｍ以下である。
【００６５】
この構成によれば、芯材２の平均繊維長が８ｃｍ以上であることにより、芯材２が断熱方向に対して直交方向に延びる長さがより増し、断熱方向に対して直交方向に延びる熱伝達経路の成分がより長くなる。また、芯材２の平均繊維長は、９．５ｃｍ以下であることにより、芯材２の繊維が長くなり過ぎず製造し易く、取り扱い易い。そして、芯材２の平均繊維長が８ｃｍ以上９．５ｃｍ以下であることにより、低コストで製造できつつ、断熱性能が顕著に向上し易い。
【００６６】
実施の形態１によれば、芯材２は、複数の繊維薄板２ａを断熱方向に積層して板状に構成される。
【００６７】
この構成によれば、１枚の繊維薄板２ａにて繊維が延びる向きにおける断熱方向に直交な面Ｃに対する配向角φの平均値が０°以上１０°以下に構成し易い。これは、１枚の繊維薄板２ａにて繊維が延びる向きが繊維薄板２ａの平板面に沿って寝て、繊維が繊維薄板２ａの平板面から立ち上がらないからである。また、複数の繊維薄板２ａを断熱方向に積層するので、外包材３の内部における真空排気後の芯材２の密度が芯材の外包材３の内部に繊維間に空隙を有した真空空間を物理的に構成できる範囲内で２８０ｋｇ／ｍ３以上に構成し易い。
【００６８】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、真空断熱材１について説明した。この真空断熱材１を搭載することにより、消費電力の小さな冷蔵庫の断熱箱６を提供することができる。ここでは、その特徴部分のみを説明する。その他の冷蔵庫の部分については、一般的な冷蔵庫に用いられている部分と違いがないため、説明を省略する。真空断熱材１についても、上記実施の形態１と同様な構成であるので、説明を省略する。
【００６９】
図８は、本発明の実施の形態２に係る断熱箱６を示す模式図である。図８に示すように、冷蔵庫の断熱箱６は、ＡＢＳ樹脂からなる内箱７と、鋼板からなる外箱８と、で構成される。外箱８と内箱７との間の空間には、断熱方向に直交な表裏面を挟んで真空断熱材１を配置している。真空断熱材１は、内箱７に片面を貼り付けて配置されている。外箱８と内箱７との間の空間における真空断熱材１以外の空間には、発泡ウレタン断熱材９が発泡充填されている。
【００７０】
＜実施の形態２の効果＞
実施の形態２によれば、断熱箱６は、外箱８を備える。断熱箱６は、外箱８の内部に配置された内箱７を備える。上記実施の形態１の真空断熱材１は、外箱８と内箱７との間に断熱方向に直交な表裏面を挟んで配置される。
【００７１】
この構成によれば、実施の形態１の真空断熱材１が外箱８と内箱７との間に断熱方向に直交な表裏面を挟んで配置される。これにより、外箱８と内箱７との間の断熱方向に対して直交方向に延びる熱伝達経路の成分が長くなる。したがって、外箱８と内箱７との間の断熱方向にわたる熱伝達経路が長くなり、熱伝導率が低く、断熱性能が向上できる。
【符号の説明】
【００７２】
１  真空断熱材、２  芯材、２ａ  繊維薄板、３  外包材、４  水分吸着剤、５  溶着シール部、６  断熱箱、７  内箱、８  外箱、９  発泡ウレタン断熱材。
【図１】
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【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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【手続補正書】
【提出日】令和2年5月7日(2020.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る真空断熱材は、繊維集合体からなる芯材と、前記芯材を被覆する外包材と、を備え、前記外包材の内部が減圧密封され、断熱方向に対して熱を遮る真空断熱材であって、前記芯材は、連続フィラメント法によって製造され、前記芯材の平均繊維長は、８ｃｍ以上９．５ｃｍ以下であり、前記芯材の繊維が延びる向きと断熱方向に直交な面との成す角度の平均値は、０°以上１０°以下であり、前記外包材の内部における前記芯材の密度は、前記芯材が前記外包材の内部に繊維間に空隙を有した真空空間を物理的に構成できる範囲内で２８０ｋｇ／ｍ３以上であるものである。
【手続補正２】
【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】
繊維集合体からなる芯材と、
前記芯材を被覆する外包材と、
を備え、
前記外包材の内部が減圧密封され、断熱方向に対して熱を遮る真空断熱材であって、
前記芯材は、連続フィラメント法によって製造され、
前記芯材の平均繊維長は、８ｃｍ以上９．５ｃｍ以下であり、
前記芯材の繊維が延びる向きと断熱方向に直交な面との成す角度の平均値は、０°以上１０°以下であり、
前記外包材の内部における前記芯材の密度は、前記芯材が前記外包材の内部に繊維間に空隙を有した真空空間を物理的に構成できる範囲内で２８０ｋｇ／ｍ３以上である真空断熱材。
【請求項２】
熱伝導率が、１．１６ｍＷ／ｍ・Ｋ以上１．２４ｍＷ／ｍ・Ｋ以下である請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記芯材は、複数の繊維薄板を断熱方向に積層して板状に構成される請求項１又は２に記載の真空断熱材。
【請求項４】
外箱と、前記外箱の内部に配置された内箱と、を備え、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空断熱材は、前記外箱と前記内箱との間に断熱方向に直交な表裏面を挟んで配置される断熱箱。
【国際調査報告】
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