(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の繊維集合体が複数積層された芯材と、内部が減圧されて密封されており、該内部に前記芯材が収められた包装材とで構成された真空断熱材において、
前記芯材と共に封入されており、当該芯材の折り曲げの曲率に応じて生じる前記包装材の弛みによるシワを抑制する包装長さ調整体を備えており、
前記包装長さ調整体は、シート状のシート部と、前記シート部と一体的に形成され、前記シート部の幅方向に沿って延びる少なくとも１本の棒状部とからなり、前記芯材と前記包装材との間に設けられていることを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
シート状の繊維集合体が複数積層された芯材と、内部が減圧されて密封されており、該内部に前記芯材が収められた包装材とで構成された折り曲げ自在な真空断熱材において、
折り曲げ部の内側となる前記包装材と前記芯材との間に、シート状のシート部と、前記シート部と一体的に形成され、前記シート部の幅方向に沿って延びる少なくとも１本の棒状部とからなる包装長さ調整体が設けられていることを特徴とする真空断熱材。
【請求項３】
前記包装長さ調整体は、前記芯材の幅とほぼ同じ幅を有し、断面形状が半円弧状の棒状部を少なくとも１つ備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記棒状部の半円弧状の周方向の長さは、前記芯材の折り曲げの曲率に応じて生じる前記包装材の弛みの長さとなるように調整されていることを特徴とする請求項３記載の真空断熱材。
【請求項５】
前記棒状部の両端には、前記包装材の両端より内側に傾斜する傾斜部が形成されていることを特徴とする請求項３又は４記載の真空断熱材。
【請求項６】
前記芯材は、減圧包装後の厚さが３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の真空断熱材。
【請求項７】
前面に開口を有する断熱箱体と、
前記断熱箱体の底壁の後部に設けられた機械室と、
前記断熱箱体のうち前記機械室と庫内とを仕切る断熱箱体の形状に沿って折り曲げられた請求項１〜６の何れか一項に記載の真空断熱材と
を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材およびその真空断熱材を外箱と内箱とで構成される断熱箱体に設けた冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫の断熱箱体には、省エネルギー化や省スペース化を目的として、従来からの硬質ポリウレタンフォームに加え、遙かに断熱性能に優れている真空断熱材が用いられ、冷蔵庫の断熱性能は大きく改善されている。
【０００３】
家電製品への省エネルギー化のニーズがますます高まるにつれ、冷蔵庫の断熱箱体の断熱面積・断熱容積に占める真空断熱材の配設割合も増加されているが、平板状の真空断熱材が配設可能な面積・容積は限られ、大幅に真空断熱材を増量することは困難になってきている。
【０００４】
真空断熱材の面積・容積をさらに拡大していくためには、断熱箱体の端部やコーナー部分まで真空断熱材を配設する必要があり、近年は、真空断熱材を折り曲げるなど、断熱壁の複雑な形状にあわせた三次元加工が検討されている。
【０００５】
例えば、冷蔵庫の機械室には圧縮機があって熱を発しているので、機械室と冷蔵庫内の間の断熱壁は断熱性能が高いことが望ましいが、機械室周りの断熱壁は平面部が少なく複雑な形状であるため、平面状の真空断熱材は配設面積を大きく取ることができない。そこで、真空断熱材を折り曲げて配設する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
真空断熱材は、形状保持と優れた断熱性能を発現することを目的とした、粉体、発泡体、繊維体などの芯材と、真空断熱材の断熱性能の低下要因となるガスや水分を吸着して真空度の劣化を抑制するための吸着剤とを、真空度保持を目的としたプラスチックラミネートフィルムからなる包装材で密封して構成されている。
【０００７】
包装材には、少なくとも傷付き等を防止するための保護層、ガス透過を抑制するためのガスバリヤ層、内部を真空にした後、ヒートシールによって封止するためのシール層からなるプラスチックラミネートフィルムが用いられている。前述のガスバリヤ層は、薄い金属箔、アルミニウムなどの金属やアルミナなどの無機材料を蒸着したＰＥＴ、ＥＶＯＨなどのガスバリヤ性樹脂が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２５３２４３号公報（第５頁、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
包装材は、前述したような構造であるため、真空断熱材を折り曲げた場合、外側のプラスチックラミネートフィルムは伸ばされ、内側は弛みの発生による強いシワが生じたりする。ガスバリヤ層に高いガスバリヤ性を付与している金属箔や金属、無機材料の蒸着層は、比較的可とう性に乏しく、伸びやシワに亀裂が生じた場合には、ガスバリヤ層のガス透過が増加し、即ち包装材のガスバリヤ性が低下してしまい、真空断熱材の断熱性能が低下するという課題があった。
【００１０】
また、特許文献１に記載のように、真空断熱材を折り曲げるにあたって、芯材に溝加工を行うようにしているが、包装材のシワの発生は低減され、真空度の悪化は抑制されるものの、溝加工部の芯材が薄くなってしまうため、実質的な断熱性能が目減りしてしまうという課題があった。
【００１１】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、断熱性能が良く、しかも取り扱い性やリサイクル性に優れた真空断熱材および真空断熱材を用いた冷蔵庫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】
【００１２】
本発明に係る真空断熱材は、シート状の繊維集合体が複数積層された芯材と、内部が減圧されて密封されており、その内部に芯材が収められた包装材とで構成された真空断熱材において、芯材と共に封入されており、その芯材の折り曲げの曲率に応じて生じる包装材の弛みによるシワを抑制する包装長さ調整体を備えており、包装長さ調整体は、シート状のシート部と、シート部と一体的に形成され、シート部の幅方向に沿って延びる少なくとも１本の棒状部とからなり、芯材と包装材との間に設けられている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、真空断熱材を折り曲げたときに生じる包装材の弛みによるシワを包装長さ調整体で抑制するようにしたので、包装材のガスバリヤ性の低下を抑制でき、真空断熱材の断熱性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る冷蔵庫の冷却室の一部および機械室を拡大して示す縦断面図である。
【図２】図１の冷蔵庫に用いられた真空断熱材を拡大して示す斜視図である。
【図３】図２の真空断熱材の折り曲げ部を拡大して示す断面図である。
【図４】図２の真空断熱材に用いられる包装長さ調整体を示す斜視図である。
【図５】シート状の繊維集合体を模式的に示す斜視図である。
【図６】減圧包装後の芯材の厚さと折り曲げ力解放後の角度Ｘの関係を示す曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は実施の形態に係る冷蔵庫の冷却室の一部および機械室を拡大して示す縦断面図、図２は図１の冷蔵庫に用いられた真空断熱材を拡大して示す斜視図、図３は図２の真空断熱材の折り曲げ部を拡大して示す断面図である。
【００１６】
本実施の形態の冷蔵庫１を構成する断熱箱体２の底壁は、図１に示すように、後部が階段状に立ち上がる形状とし、この立ち上がる部分の外側には、圧縮機３等の機器が設置された機械室４が設けられている。この機械室４の上方には、冷却器５や送風機（図示せず）等が配置された冷却室６が設けられている。前述の断熱箱体２は、前面が開口しており、鋼板製の外箱２ａと硬質樹脂製の内箱２ｂの間にウレタンフォーム等の断熱材２ｃが充填されて形成されている。
【００１７】
階段状に形成された底壁の断熱箱体２のうち、最も低い部分から上方に折り曲げられた部分の断熱箱体２内には、その形状に沿って形成されたＬ字状の真空断熱材１０が埋め込まれている。その真空断熱材１０の折り曲げ部の内側には、図１乃至図３に示すように、包装長さ調整体２０により凹凸が形成されている。この凹凸により、真空断熱材１０を折り曲げた際に、折り曲げ部の内側にできる包装材１１の弛みによるシワが抑えられている。なお、断熱箱体２のうち左右の両側および背面の断熱箱体２には、真空断熱材１０とは異なる平板状の真空断熱材が埋め込まれている。
【００１８】
前述の真空断熱材１０は、後述するが、シート状の繊維集合体を複数積層して形成された芯材１２と包装長さ調整体２０を袋状の包装材１１に収めて減圧し、その包装材１１を密封して平板状に形成されている。
包装材１１には、前述したように、傷付き等を防止するための保護層、ガス（空気）透過を抑制するためのガスバリヤ層、内部を真空にした後にヒートシールによって封止するためのシール層からなるプラスチックラミネートフィルムが使用されている。包装材１１は、シール層どうしが向かい合うように、２枚のプラスチックラミネートフィルムを重ね、四辺のうち一辺を開口部として、他の三辺のシール層がヒートシールにより閉じられて袋状になっている。ガスバリヤ層は、薄い金属箔や、アルミニウムなどの金属やアルミナなどの無機材料を蒸着したＰＥＴ、ＥＶＯＨなどのガスバリヤ性樹脂が用いられている。
【００１９】
芯材１２には、例えばポリスチレン繊維を材料とする繊維集合体が使用されている。なお、芯材１２の材料として、ポリスチレン繊維の他に、ガラスやセラミックスなどの無機繊維や、ポリプロピレン繊維、ポリスチレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、ＬＣＰ（液晶ポリマー）繊維、ポリフェニレンスルファイド繊維などがあるが、それぞれの特性に応じて何れかを用いるようにしても良い。
【００２０】
（繊維集合体の製造方法）
次に、芯材１２を形成する繊維集合体の製造方法について、図５を用いて説明する。図５はシート状の繊維集合体を模式的に示す斜視図である。なお、図中の（ａ）は繊維集合体の斜視図、（ｂ）は繊維集合体の断面図である。
【００２１】
まず、ポリスチレン樹脂のペレットを、押出機で２５０〜３００℃に加熱・混練溶融し、異物除去のためのポリマーフィルターを通した後、ギアポンプで直径０．２〜０．６ｍｍの多数の孔の開いたノズルから連続的に押し出す。
押出されたポリスチレン樹脂を、冷風で冷却しながら、圧縮エアで２０００ｍ／ｍｉｎ〜６０００ｍ／ｍｉｎの糸速度で延伸させて所望の繊維径の連続繊維とし、メッシュコンベアの上に捕集する。
【００２２】
以上のように、樹脂ペレットから加熱溶融紡糸し、コンベア上で捕集された繊維は、繊維のかたまりである繊維ウェブとして捕集されている。その繊維ウェブの状態では、繊維がそのままの状態でばらばらであり、包装材１１に収める作業においては、芯材１２として取り扱いづらい。
【００２３】
そこで、ウェブ状の繊維を不織布としてまとめ、その繊維のばらけを防止するために、５０〜１００℃に加熱した、複数の円柱状の突起を持つエンボスローラーで、繊維の両面を加圧して熱エンボス加工部１２ｂを施し、繊維同士を熱溶着させてシート状の繊維集合体１２ａに加工する（図５（ａ）、（ｂ）参照）。
【００２４】
繊維集合体１２ａの両面に施された熱エンボス加工部１２ｂは、図５（ａ）に示すように、最小限の面積で、かつほぼ等間隔で熱溶着されて形成された円形状の凹部となっている。その熱エンボス加工部１２ｂにより、繊維のばらけを防止できる。熱エンボス加工部１２ｂが施されたシート状の繊維集合体１２ａをロール状に巻き取り、原反ロールを得る。この原反ロールから必要な長さに切断し、切断した繊維集合体１２ａを複数積層して芯材１２が形成される。
【００２５】
（真空断熱材の製造方法）  
次に、本実施の形態の真空断熱材１０の製造方法について、図１、図２および図４を用いて説明する。図４は図２の真空断熱材に用いられる包装長さ調整体を示す斜視図である。
【００２６】
真空断熱材１０は、三辺がヒートシールにて閉じられた袋状の包装材１１内に、芯材１２および包装長さ調整体２０と、水分やガスを吸着する吸着剤（図示せず）とを入れ、包装材１１の内部を所定の真空度に減圧した後、開口部の一辺をヒートシールにより閉じて製造される。真空断熱材１０を製造する際、包装長さ調整体２０が芯材１２の折り曲げ部に位置するように、包装材１１の片面と芯材１２との間に配置されている。
【００２７】
芯材１２を包装材１１に収めて、開口部を確実にヒートシールするための包装材１１の余裕代が、真空断熱材１０の製造後にミミ部として残るが、これは、断熱箱体２への配設後、隙間に発泡ウレタンフォームを注入する際の障害となるので、真空断熱材１０側に折り曲げてテープにより固定する。
【００２８】
なお、この後に行う真空断熱材１０の折り曲げ加工による折り曲げ部の内側には、包装材２に弛みができ、これがシワとなってしまう。特にミミ部は、既に真空断熱材１０側へ折り曲げられて、少なからずシワが生じており、さらに、真空断熱材１０の折り曲げによってシワが生じるので、強いシワが生じやすく、包装材１１の蒸着層が受けるダメージも大きくなるため、ガスバリヤ性が低下してしまう。
【００２９】
そこで、本実施の形態においては、真空断熱材１０を折り曲げた際にできる包装材１１の弛みが強いシワにならないように、包装長さ調整体２０を包装材１１内に収めている。包装長さ調整体２０は、図５に示すように、芯材１２の幅とほぼ同じ幅を有するシート部１と、シート部２１に設置され、シート部２１の幅方向に延びる例えば３本の棒状部２２とで構成されている。棒状部２２は、例えば合成樹脂よりなり、断面形状が半円弧状に形成され、両端には互いに内側に傾斜する半円弧状の傾斜部２２ａが形成されている。この傾斜部２２ａは、真空断熱材１０を折り曲げた際に、棒状部２２の両端が包装材１１を突き破らないようにするためである。
【００３０】
棒状部２２の半円弧状の大きさや本数は、断熱箱体２の配設位置によって調整を行うが、棒状部２２の突出高さが高すぎると、断熱箱体２内への配設時に隙間に充填するウレタンフォームの流動を阻害するので低い方が望ましい。また、真空断熱材１０の折り曲げ部の内側には、理論上、折り曲げ部の角度Ｘ°の範囲で、包装材１１に、曲率ｒと曲率ｒ＋ｔ／２の円弧の差分の弛みができるが、実際には、高い空隙率を持つ芯材１２が変形することなどによって、計算よりも多く弛みが生じるので、棒状部２２の半円弧の周方向の長さの合計長は、理論計算より大きく取っている。
【００３１】
シート部２１の材質は、真空断熱材１０内でのガスの放出が少なく吸水性が低く、残存低分子分の少ない材質が望ましい。また、断熱性の観点では、繊維体や多孔質体であればなお望ましいが、本実施の形態ではポリプロピレンを用いている。このポリプロピレンの厚みは、真空断熱材１０を折り曲げるときに抵抗とならないように薄いほうがよく、本実施の形態では例えば０．５ｍｍとしている。
【００３２】
（真空断熱材の折り曲げ加工）
次に、真空断熱材１０の折り曲げ加工について、図３を用いて説明する。
真空断熱材１０の折り曲げ加工は、真空断熱材１０の折り曲げ部、即ち包装材１１から突出する３本の棒状部２２をよける溝加工が施してある当て冶具を当てて、その両端を保持して所望の半径ｒの円弧形状となるように折り曲げる。
【００３３】
この時、芯材１２には反発力があるため、図２に示す所望の曲げ角度Ｙを得るためには、角度Ｙよりも小さい角度まで曲げて、一定時間保持した後に折り曲げ力を解放する。バインダやニードルパンチなどで１枚のシート状に形成した芯材１２は、折り曲げるにあたって、その反発力によって折り曲げ形状が保持し難い。そこで、本実施の形態では、折り曲げ力を解放した後も折り曲げ形状を保持しやすくするために、繊維集合体１２ａ間のズレにより反発力を低減できるように複数積層している。なお、この構造は、断熱したい方向である厚さ方向への繊維の配向を抑制できるので、断熱性能の向上にも適している。
【００３４】
真空断熱材１０の折り曲げ後の形状保持性を評価した。評価に用いた真空断熱材１０の芯材１２は、仕上がり寸法で幅２９０ｍｍ、長さ６００ｍｍ、厚さ２０ｍｍとし、包装材１１には外側からナイロン、アルミ蒸着ＰＥＴ、アルミ蒸着ＥＶＯＨ、ポリエチレンの４層構造のプラスチックラミネートフィルムを使用し、吸着剤として酸化カルシウムを用いた。芯材１２は、シート状の繊維集合体１２ａを複数枚積層した構造とし、減圧包装後の芯材１２の厚さを変えて評価を行った。また、包装長さ調整体２０には、半円弧の半径を３．３ｍｍとする棒状部２２をシート部２１に３本配置したものを用いた。また、芯材１２の曲げ半径ｒを２５ｍｍ、目標の折り曲げ角度Ｙを９０°とし、折り曲げ加工時には４５°まで折り曲げて例えば１０秒間折り曲げ力を保持した。その結果を表１および図６に示す。
【００３５】
【表１】
0005968004.tif 000002
【００３６】
表１および図６に示すように、減圧包装後の芯材１２の厚さが３ｍｍで、折り曲げ力解放後の角度Ｙが所望の９０°となっている。芯材１２の厚さが３ｍｍ未満では角度Ｙが９０°より小さくなっているが、これは、折り曲げ加工時の角度Ｙを大きくしたり、保持時間を短くすることで所望の角度に調整することができる。一方、芯材１２の厚さが３ｍｍを超えると、折り曲げ力解放後の角度Ｙは９０°を大きく上回る。そこで、折り曲げ加工時の角度Ｙを小さくしてみたが、１０°以下では包装材１１が破袋してしまった。次に、折り曲げ加工時の角度Ｙを１５°で保持時間を３０分まで延ばしてみたが、折り曲げ力解放後の角度Ｙは９０°より大きくなった。以上より、生産性も考慮すると、減圧包装後の芯材１２の厚さは３ｍｍ以下が望ましい。
【００３７】
（断熱性能の評価）
表１の条件３で製造した真空断熱材１０の断熱性能を熱伝導率で評価した。熱伝導率は、曲げ加工を行わない平板状の状態で行うため、測定に十分な平板部を確保できるよう折り曲げ位置を調整した。包装長さ調整体２０を用いないものを比較例として、製造した真空断熱材１０の熱伝導率の経時変化で評価した。熱伝導率は、折り曲げ前、折り曲げ後、４０℃で加速劣化させた後に測定した。その結果の熱伝導率を表２に示す。結果は測定を１０回行ったときの平均値である。
【００３８】
【表２】
0005968004.tif 000003
【００３９】
その結果から、折り曲げ前後では本実施の形態における実施例と比較例のいずれも熱伝導率の増加はないが、４０℃を２週間継続した後の熱伝導率は比較例の方が大きくなっており、包装長さ調整体２０により、折り曲げ部の包装材１１のシワを抑制でき、包装材１１のガスバリア性の悪化を抑制できたことが分かる。
【００４０】
以上のように本実施の形態においては、真空断熱材１０を折り曲げたときに生じる包装材１１の弛みによるシワを包装長さ調整体２０で抑制するようにしたので、真空断熱材１０を包装材１１のガスバリア性を悪化させることなく折り曲げることができる。そのため、断熱箱体２の複雑形状部への配設が容易になり、真空断熱材１０の配設面積・容積を拡大でき、断熱性能の高い断熱箱体２を製造でき、高断熱性能を有する、省エネルギーの冷蔵庫１を提供できる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、真空断熱材１０を断熱箱体２の形状に沿ってＬ字形状としたが、真空断熱材１０をＳ字形状にしても良い。その場合、折り曲げ部が２カ所となるが、その部分にそれぞれ包装長さ調整体２０を配置して、折り曲げ加工時に生じる包装材１１の弛みによるシワを抑える。
【００４２】
また、本実施の形態では、包装長さ調整体２０を有する真空断熱材１０を冷蔵庫１に用いたことを述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、自動販売機、保冷庫、給湯器、空調装置等にも、包装長さ調整体２０を有する真空断熱材１０を用いるようにしても良い。
【符号の説明】
【００４３】
１  冷蔵庫、２  断熱箱体、２ａ  外箱、２ｂ  内箱、２ｃ  断熱材、３  圧縮機、４  機械室、５  冷却器、６  冷却室、１０  真空断熱材、１１  包装材、１２  芯材、１２ａ  繊維集合体、１２ｂ  熱エンボス加工部、２０  包装長さ調整体、２１  シート部、２２  棒状部、２２ａ  傾斜部。
【図１】
0005968004.tif 000004
【図２】
0005968004.tif 000005
【図３】
0005968004.tif 000006
【図４】
0005968004.tif 000007
【図５】
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【図６】
0005968004.tif 000009