(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維シートの積層体構造である芯材と前記芯材を収容している外被材とを有する真空断熱材において、
前記繊維シートは、
第１グループに属する複数の湾曲チョップド繊維と前記第１グループとは異なる第２グループに属する複数の湾曲繊維とを有し、
前記第２グループに属する各湾曲繊維は、
前記第１グループに属する各湾曲チョップド繊維より平均繊維径が小さく、
前記第１グループに属する各湾曲チョップド繊維より伝熱性能が小さく、
前記各湾曲チョップド繊維は、
切断長さをＷとし、前記繊維シートを前記外被材内に収容して前記外被材を封止した状態における前記繊維シートの厚みをｔとしたときに、ｔ／ｓｉｎ１５°≦Ｗである
ことを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
前記繊維シートにおける前記複数の湾曲チョップド繊維の混合比率は６０ｗｔ％以下である
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】
前記繊維シートにおける前記複数の湾曲繊維の混合比率は４０ｗｔ％以上である
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】
前記複数の湾曲繊維は、
マイクロファイバを有する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項５】
前記各第１の湾曲チョップド繊維の切断長さＷと真直ズレ幅Ｙｂの関係が、０．１≦Ｙｂ／Ｗ≦０．２である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項６】
前記繊維シートは、
前記複数の湾曲チョップド繊維と前記複数の湾曲繊維とを結着させる無機、又は有機バインダが、１ｗｔ％以下添加された
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空断熱材。
【請求項７】
前記マイクロファイバは、
火炎法で製造された無機繊維を有している
ことを特徴とする請求項４に記載の真空断熱材。
【請求項８】
前記マイクロファイバは、
遠心法で製造された無機繊維を有している
ことを特徴とする請求項４に記載の真空断熱材。
【請求項９】
加熱源によって加熱もしくは冷却源によって除熱された媒体を貯留する保温タンクにおいて、前記保温タンクの周囲の少なくとも一部に、請求項１〜８のいずれか一項に記載の真空断熱材が設けられている
ことを特徴とする保温タンク。
【請求項１０】
圧縮機、凝縮器として機能する第１熱交換器、減圧手段、及び蒸発器として機能する第２熱交換器を有する冷媒循環回路と、
前記第１熱交換器、及び請求項９に記載の保温タンクを有し、前記第１熱交換器で前記冷媒循環回路を流れる冷媒と熱交換する媒体が流れる媒体循環回路と、
を有する
ことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
【請求項１１】
外箱と、
前記外箱の内側に設けられる内箱と、
前記外箱と前記内箱との間に設けられる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の真空断熱材と、を有する
ことを特徴とする保温体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材、及びそれを備えた保温タンク、保温体、並びにヒートポンプ式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、断熱材輸送時などの収容効率化のための圧縮に対して、復元性を改善させて断熱性能を向上するために、無機繊維及び捲縮繊維を積層したものを有する断熱材が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。なお、復元性とは、断熱材を圧縮した後に、断熱材がもとの形に戻りやすいかどうかということである。【０００３】
また、真空断熱材として、断熱性能の向上を図るために連続フィラメント法によって製造されるガラス繊維などの無機繊維で構成した芯材を有する真空断熱材が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
特許文献２に記載の技術は、この無機繊維の平均繊維径を３μｍ以上１５μｍ以下とし、繊維同士の絡まりによる繊維同士の接触面積の増大などを抑制し、無機繊維間の熱伝導を抑制している。
また、特許文献２に記載の技術は、上述した平均繊維径としているとともに、無機繊維の平均繊維長を３ｍｍ以上１５ｍｍ以下とし、分散剤の添加がなされる湿式抄紙法を採用して無機繊維が分散配置されるようにしている。これにより、無機繊維同士が平行に整列しにくくなる結果、無機繊維同士の接触が点接触となりやすく、無機繊維間の熱伝導を抑制することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１１３７４号公報（たとえば、図１及び要約書参照）
【特許文献２】特開２００９−１６２２６７号公報（たとえば、請求項２、［００４０］、［００４６］及び［００５２］参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術は、断熱材の復元性を高めるため、断熱材に封入された繊維をバネ的な作用が働くように、一部の繊維の軸方向が繊維の積層方向（伝熱方向）に向くようにしている。このため、特許文献１に記載の技術を真空断熱材に適用した場合には、繊維の積層方向に向かって繊維からの固体熱伝導が増加してしまう。
また、断熱材にバネ的な作用が働くようにするには、繊維に対して予め設定された太さが要求されるため、その分、繊維同士の接触面積が増加して熱伝導が増加してしまう。
このように、特許文献１に記載の捲縮繊維構造を、真空断熱材の芯材に適用すると、「一部の繊維の軸方向が繊維の積層方向（伝熱方向）に向く」ことになるとともに、「繊維に対して予め設定された太さが要求される」ために、熱伝導が増加して、真空断熱材の断熱性能が低下してしまうという課題があった。【０００６】
特許文献２に記載の技術は、無機繊維の平均繊維径を３μｍ以上１５μｍ以下としており、その分、無機繊維の真直度を高めたものとなっている。このように、真直度を高くするほど、繊維の積層構造を形成しにくくなることから、真直度を高くした分だけ、無機繊維同士間を結着させるのに利用されるバインダが添加されることとなる。なお、真直度とは、直線から外れている度合いを指す。ここで、バインダを添加すると、無機繊維同士が融着することから、積層構造となっている繊維接触部分の熱伝導を促進してしまう。
すなわち、特許文献２に記載の技術では、無機繊維の真直度を高めている分、真空断熱材に封入される繊維にバインダが添加され、熱伝導が増加し、真空断熱材の断熱性能が低下してしまうという課題があった。【０００７】
なお、バインダを利用して無機繊維を一旦シート化した後に、加熱処理によってバインダを除去し、断熱性能の低下を抑制する方法も考えられるが、余分な設備及びエネルギーが必要となり、製造コストが上昇してしまうという課題があった。【０００８】
本発明は、以上のような課題のうちの少なくとも１つを解決するためになされたもので、断熱性能の低下を抑制する真空断熱材、及びそれを備えた保温タンク、保温体、並びにヒートポンプ式給湯機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る真空断熱材は、繊維シートの積層体構造である芯材と芯材を収容している外被材とを有する真空断熱材において、繊維シートは、第１グループに属する複数の湾曲チョップド繊維と第１グループとは異なる第２グループに属する複数の湾曲繊維とを有し、第２グループに属する各湾曲繊維は、第１グループに属する各湾曲チョップド繊維より平均繊維径が小さく、第１グループに属する各湾曲チョップド繊維より伝熱性能が小さく、各湾曲チョップド繊維は、切断長さをＷとし、繊維シートを外被材内に収容して外被材を封止した状態における繊維シートの厚みをｔとしたときに、ｔ／ｓｉｎ１５°≦Ｗである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る真空断熱材によれば、上記構成を有しているため、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】
【００１１】
【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繊維シート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波形状繊維の拡大断面模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る真空断熱材の螺旋状繊維の拡大断面模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る真空断熱材の繊維シートの拡大断面模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る真空断熱材の繊維傾斜角度と熱伝導率の関係を示すモデル計算結果である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る真空断熱材の繊維シートの拡大断面模式図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る真空断熱材の繊維シートの拡大断面模式図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る保温体の断面模式図である。
【図１０】図９とは異なる保温体の断面模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係るヒートポンプ式給湯のシステム構成図である    。
【図１２】図１１とは異なるヒートポンプ式給湯のシステム構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る真空断熱材の繊維シートの拡大断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．  
図１は、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２は、実施の形態１に係る真空断熱材１の繊維シート２の拡大断面模式図である。
本実施の形態１に係る真空断熱材１は、断熱性能の向上が可能となる改良が加えられたものである。
【００１３】
真空断熱材１は、材質がガラスである繊維を有する繊維シート２を積層して構成された芯材３と、たとえば樹脂などで構成される外被シート４ａによって芯材３を密閉する外被材４とを有している。
【００１４】
［芯材３］
芯材３は、図１に示すように、予め設定されたサイズに切断された繊維シート２が、紙面の下側から上側にかけて複数積層されて構成されたものである。そして、芯材３は、外被材４内に封入されている。なお、繊維シート２の積層数及び厚みであるが、たとえば、大気圧と真空の圧力差による圧縮歪を想定して、真空断熱材１が所望の厚みとなるように設定される。
繊維シート２は、材質がたとえばガラスである湾曲チョップド繊維５と、この湾曲チョップド繊維５と同様に材質がたとえばガラスであるマイクロファイバ６とを有し、湾曲チョップド繊維５とマイクロファイバ６とが混合するように構成されたものである。
繊維シート２の製造方法については、たとえば中性水もしくは硫酸水溶液に湾曲チョップド繊維５及びマイクロファイバ６を分散させ、自動送り式抄紙機で抄紙してシート状に形成する。このシート状に形成したものを乾燥させて、厚さ０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度の繊維シート２の原反を得る。そして、必要とする真空断熱材１の面積に合わせて繊維シート２の原反を裁断し、繊維シート２を得る。
なお、繊維シート２は、繊維シート２の繊維の方向が、繊維シート２の厚さ方向と垂直方向をなすように、抄紙して形成される。
また、必要に応じて、繊維溶液中もしくは抄紙後の繊維に無機系バインダ若しくは有機系バインダを添加してもよい。無機系バインダとしては、水ガラス、コロイダルシリカ、有機系バインダとしては、ポリウレタン（ＰＵ）系、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）系などがある。
【００１５】
（湾曲チョップド繊維５）
湾曲チョップド繊維５は、その平均の繊維径が、マイクロファイバ６の平均の繊維径より大きいものである。湾曲チョップド繊維５は、たとえば、次のようにして製造される。
（１）連続フィラメント製法を利用して直径４μｍ〜２０μｍ程度範囲で比較的均一な直径のフィラメント（ガラス繊維）を製造する。
（２）その後に、素材が軟化し、且つ素材の融点よりも低い温度に加熱された２個の歯車の噛み合わせの間を、（１）で製造したフィラメントを通過させる。これにより、（１）で製造したフィラメントが熱変形し、波状に形成された湾曲無機フィラメント８を製造する（図３参照）。
（３）そして、（２）で製造した湾曲無機フィラメント８を長さ４ｍｍ〜１８ｍｍ程度の予め設定されたサイズに切断し、湾曲チョップド繊維５を得ることができる。
【００１６】
ここで、（２）で説明した湾曲無機フィラメント８の製造方法については、これに限定されるものではない。たとえば、押し出された繊維を円筒状の芯に斜めに巻き付けて、コイル状に成形しても良い（図４参照）。
【００１７】
（マイクロファイバ６）
マイクロファイバ６は、単一な湾曲チョップド繊維５だけでは繊維シート２としてのシート化が困難であるので、このシート化に寄与する繊維である。マイクロファイバ６は、その平均の繊維径が、湾曲チョップド繊維５よりも小さいものである。マイクロファイバ６は、図２に示すように、繊維シート２に湾曲チョップド繊維５とともに混合しているものである。
マイクロファイバ６は、一般的に、繊維径がある設定値（たとえば、３μｍ）よりも小さい場合には火炎法を利用して作製され、この設定値よりも大きい場合には遠心法で作製されるものである。なお、本実施の形態１に係る真空断熱材１は、火炎法にて作製した場合を例に説明する。
【００１８】
本実施の形態１では、湾曲チョップド繊維５及びマイクロファイバ６がガラス繊維で構成されているものとして説明するが、これに限定されるものではない。たとえば、湾曲チョップド繊維５及びマイクロファイバ６を、セラミックス繊維、シリカ繊維などで構成してもよい。
また、マイクロファイバ６は、有機繊維でも良い。たとえば、ポリエステル繊維及びポリプロピレン繊維などは、メルトブローン製法で平均径数μｍの繊維を作製することができる。但し、この場合には、乾燥条件を、真空断熱材１を適用する対象を有機繊維が分解、溶融（一部軟化を含む）しない温度領域にすることが必要である。
さらに、本実施の形態１では、湾曲チョップド繊維５とマイクロファイバ６とは、同じガラス繊維である場合を例に説明するが、それに限定されるものではなく、異なる繊維であってもよい。
【００１９】
［外被材４］
外被材４は、２枚の外被シート４ａ内に、湾曲チョップド繊維５及びマイクロファイバ６を有する繊維シート２が複数積層された芯材３を収納しているものである。外被材４は、ラミネート構造体であり、たとえば外側からＯＮ（延伸ナイロン）２５μｍ／ＰＥＴ（ポリエステル）１２μｍ／ＡＬ（アルミ）箔７μｍ／ＣＰＰ（未延伸ポリプロピレン）３０μｍからなるものである。次に、芯材３を外被材４に挿入して真空断熱材１を製造する方法について説明する。
【００２０】
（１）まず、２枚の外被シート４ａで予め製袋化した外被材４を作製しておき、芯材３を乾燥させてから外被材４にガス吸着剤とともに挿入する。
（２）その後に、（１）で得られたものを真空チャンバ内に配置する。
（３）真空チャンバ内を減圧にして、予め設定される圧力、たとえば０．１Ｐａ〜３Ｐａ程度の真空圧にする。そして、この状態で、外被材４の残りの開口部をヒートシールにより密閉する。
（４）真空チャンバ内を大気圧に戻し、真空チャンバ内から取り出して真空断熱材１を得ることができる。
【００２１】
なお、２枚の外被シート４ａによって芯材３を挟み込む様に真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内で減圧した後に、上下の外被シート４ａの周囲をヒートシールにより密閉するようにしてもよい。
また、繊維シート２に含有される水分については、抄紙時の乾燥工程とは別に、裁断前後などに繊維シート２を加熱する工程を設けてもよい。また、真空過程で加熱する工程を設けてこの水分を除去してもよい。さらに、ガス吸着剤としては、たとえば酸化カルシウム（ＣａＯ）、ゼオライト、鉄粉、またリチウムやバリウムからなる材料のものを、単独もしくは複数組み合わせて用いてもよい。
【００２２】
［真空断熱材１の熱伝導率について］
図３は、実施の形態１に係る真空断熱材１の波形状繊維の拡大断面模式図である。図４は、実施の形態１に係る真空断熱材１の螺旋状繊維の拡大断面模式図である。図５は、実施の形態１に係る真空断熱材１の繊維シート２の拡大断面模式図である。図６は、実施の形態１に係る真空断熱材１の繊維傾斜角度θと熱伝導率の関係を示すモデル計算結果である。図３〜図６を参照して、真空断熱材１の熱伝導率について説明する。
なお、図において、Ｗは湾曲無機フィラメント８の切断長さを表したものであり、湾曲チョップド繊維５の両端を結ぶ線分の長さを示す。また、Ｙｂは、真直ズレ幅を示している。すなわち、Ｙｂは、湾曲チョップド繊維５の両端を結ぶ直線を基準線Ｙ０としたとき、この基準線Ｙ０に平行であって基準線Ｙ０から一番離れている部分で湾曲チョップド繊維５と接する接線（後述の第１の接線Ｙ１及び第２の接線Ｙ２に対応）の位置に基づいて決定される。たとえば、図３の例では、第１の接線Ｙ１と第２の接線Ｙ２との間の間隔がＹｂである。また、図４の例では、接線は１本しか引けないので基準線Ｙ０と接線Ｙ３との間の間隔がＹｂとなる。このように、Ｙｂは、湾曲チョップド繊維５の延びる方向とは交差する方向における最大距離に対応している。θは繊維積層面と繊維との傾斜角を表したものであり、ｔは真空封止後の繊維シート２の厚さを表したものである。
【００２３】
本実施の形態１に係る真空断熱材１は、次に説明するように、湾曲チョップド繊維５及びマイクロファイバ６を有しており、バインダを添加せずに繊維シート２を構成することができ、断熱性能の低下を抑制することができるようになっている。すなわち、上述したように必要に応じて無機系バインダ若しくは有機系バインダを添加してもよいのであるが、本実施の形態１では、バインダを添加せずに、繊維シート２を構成している。
そこで、湾曲チョップド繊維５及びマイクロファイバ６の繊維径、長さ及び混合比率などの詳細構成について説明する。また、真空断熱材１が断熱性能を向上することを説明するため、「比較例１」及び「比較例２」の説明をするとともに、「切断長さＷ」及び「繊維傾斜角度θ」についても併せて説明する。
【００２４】
（実施の形態１に係る真空断熱材１の詳細構成）
連続フィラメント製法によって製作された繊維直径の平均値がφ＝約６μｍの真直な無機フィラメントを製造する。次に、例えば約６００℃に加熱させた歯車の間に通過させることによって無機フィラメントを波形状に湾曲加工させて湾曲無機フィラメント８を製造する。そして、湾曲無機フィラメント８を、切断長さＷ＝約６ｍｍに切断した湾曲チョップド繊維５を製造する。このとき、真直ズレ幅Ｙｂ＝約０．９ｍｍとなった。
一方、火炎法を利用して繊維直径の平均値がφ＝約１μｍであって、平均繊維長さが約１ｍｍ程度のマイクロファイバ６を製造する。
【００２５】
そして、「『φ＝約６μｍ』、『Ｗ＝約６ｍｍ』、『Ｙｂ＝約０．９ｍｍ』である湾曲加工された湾曲チョップド繊維５」と、「『φ＝約１μｍ』、『平均繊維長さ約１ｍｍ』のマイクロファイバ６」とを混合比率が６０／４０ｗｔ％となるように混合させ、繊維シート２を製造する。
なお、繊維シート２の製造において、抄紙、乾燥させた後の繊維シート２の厚みｔが、約１ｍｍとなるように、上述の自動送り式抄紙機を利用する抄紙方法で繊維シート２を製造する。
【００２６】
ここで、湾曲チョップド繊維５の混合比率が、６０ｗｔ％より小さい場合の繊維シート２の作製をも実施しているが、湾曲チョップド繊維５の混合比率を６０ｗｔ％とした場合においても、バインダを用いずに、繊維シート２のシート化をすることができた。ここで、混合比率とは、全体の繊維重量に占める割合を指している。すなわち、湾曲チョップド繊維５の混合比率が６０ｗｔ％であるというのは、湾曲チョップド繊維５及びマイクロファイバ６を合わせた繊維シート２の全重量のうち湾曲チョップド繊維５が６０％を占めているということである。
以降で詳しく述べるが、ある条件下においては、湾曲チョップド繊維５の混合比率が高い方が、断熱性能が向上するので、ここでの説明では、湾曲チョップド繊維５の混合比率が、上限である６０ｗｔ％の場合の熱伝導率について述べる。
【００２７】
このように製造された繊維シート２には、繊維の大きな結束が観察されなかった。そして、繊維シート２を用いて、後述の比較例１と同じ条件で真空断熱材１を製造し、熱伝導率を測定した結果、０．００１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）が得られた。
【００２８】
（比較例１：真直チョップド繊維）
以下の説明において、本実施の形態１に係る真空断熱材１及び真空断熱材１の有する各種構成（繊維シート２など）と、比較例のものとを区別するため、符号に「’」を付している。
本実施の形態１に係る真空断熱材１との比較をするために、湾曲チョップド繊維５の代わりに、湾曲加工を施していない真直チョップド繊維を用いて真空断熱材１’を製造した。
なお、真直チョップド繊維とマイクロファイバ６’との混合比率であるが、湾曲チョップド繊維５とは異なり、繊維の絡まりが小さくなっている分、シート化が難しく、真直チョップド繊維の混合比率の上限が４０ｗｔ％であった。すなわち、真直チョップド繊維の混合比率がこれより増えると繊維がまとまらずにシートにできなかった。そこで、本比較例１では、真直チョップド繊維とマイクロファイバ６’との混合比率が、４０／６０ｗｔ％としている。
【００２９】
その他の条件は、真空断熱材１の製造のものと同様である。
すなわち、連続フィラメント製法を利用して真直チョップド繊維を製造し、そのφ及びＷは湾曲チョップド繊維５のものと同様である。また、マイクロファイバ６’も火炎法によって製造し、そのφ及び繊維長さはマイクロファイバ６と同様である。また、バインダも用いていない。さらに、繊維シート２’の製造において、抄紙、乾燥させた後の繊維シート２’の厚みｔが、１ｍｍとなるように、上述の自動送り式抄紙機を利用する抄紙方法で繊維シート２’を製造した。
【００３０】
このように得られた真直チョップド繊維を用いた真空断熱材１’は、熱伝導率を測定した結果、０．００１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
なお、真空断熱材１及び真空断熱材１’とした時のシート厚みは、抄紙後で約１ｍｍであったものが、真空封止後は、大気圧によって約０．６５ｍｍになった。
【００３１】
（比較例２：真直ズレ幅Ｙｂ）
比較例２として、湾曲チョップド繊維５の真直ズレ幅Ｙｂについて検討した。比較例２では、真直ズレ幅Ｙｂ以外の条件については、真空断熱材１と同一である。
すなわち、湾曲チョップド繊維５’とマイクロファイバ６’との混合比率は４０／６０ｗｔ％としている。また、連続フィラメント製法を利用して湾曲チョップド繊維５’を製造し、湾曲チョップド繊維５’のφ、Ｗは湾曲チョップド繊維５と同様である。一方、Ｙｂは２ｍｍとした。
また、マイクロファイバ６’も火炎法によって製造し、そのφ及び繊維長さはマイクロファイバ６と同様である。また、バインダも用いていない。さらに、繊維シート２’の製造において、抄紙、乾燥させた後の繊維シート２’の厚みｔが、１ｍｍとなるように、上述の自動送り式抄紙機を利用する抄紙方法で繊維シート２’を製造した。
【００３２】
その結果、繊維シート２’を得ることはできたが、この繊維シート２’を用いて真空断熱材１’を製造した結果、熱伝導率は０．００２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）となり、真空断熱材１よりも断熱性能の悪化が認められた。
【００３３】
（繊維傾斜角度θと熱伝導率の関係などについて）
ところで、湾曲無機フィラメント８の切断長さＷが逆に短いと、図５に示すように、抄紙時に繊維が積層面に対する傾斜角度が大きくなる可能性がある。そこで、繊維傾斜角度θと熱伝導率の関係についてモデル計算を行った。その解析結果が図６である。
図６に示したθ＝１５°基準の計算結果より、繊維傾斜角度θの増加に対して熱伝導率の増加割合が大きくなることが分かる。したがって、繊維傾斜角度θは極力ゼロに近づける方が熱伝導率を小さくすることができることがわかる。
ここで、真空封止後の繊維シート２の厚みｔと、湾曲チョップド繊維５の切断長さＷと繊維傾斜角度θの関係は、図５に示したように、ｓｉｎθ＝ｔ／Ｗの関係となる。真空断熱材１の熱伝導率低減を図るには、繊維の傾斜角度が１５°以下、できれば１０°以下までに抑制するのが望ましい。その理由については後述する。
また、比較例２で実施した真空断熱材１’のＹｂは２ｍｍと大きくしたため、繊維の湾曲が図５中上方向に向いて繊維が配置された場合には、湾曲チョップド繊維５’の実質的な傾斜角度（図５のθに対応）が大きくなり、上方向に熱移動が促進されたためだと考えられる。この湾曲チョップド繊維５’の傾斜角度と湾曲度合いを考慮すると、Ｙｂ／Ｗが０．２以下であることが望ましい。
【００３４】
また、Ｙｂは繊維シート２の厚みｔよりも小さい値であることが望ましい。湾曲チョップド繊維５はおおよそ円弧状に湾曲している場合が多いが、その円弧を含む平面が繊維シート２の厚み方向に揃っている場合には、Ｙｂがｔ以上となると（上記例ではｔ＝１ｍｍに対してＹｂ＝２ｍｍ）１本の湾曲チョップド繊維５で繊維シート２の上下面を繋ぐことになり熱移動が大きくなるからである。また、真空封止の際に繊維の滑り、移動、傾斜角の変化、繊維自体の折れ、及び変形などが生じやすくもなる。
Ｙｂがｔ未満（上記例ではｔ＝１ｍｍに対してＹｂ＝０．９ｍｍ）であれば、１本の湾曲チョップド繊維５で繊維シート２の上下面を繋ぐ可能性が低くなり、熱移動が大きくなることを抑制し、真空封止の際に繊維の滑り、移動、傾斜角の変化、繊維自体の折れ、及び変形なども抑制される。
【００３５】
真空断熱材１の芯材３を構成するガラス繊維について、繊維の積層断面を観察し、長径、短径および断面傾斜角に関して、合計１００点のサンプルデータから繊維傾斜角を算出すると、サンプルの値は２０°〜３０°の範囲であった。これらの平均値を求めると約２７°であった。
そこで、マイクロファイバ６に相当する不規則に傾斜分布した繊維の平均傾斜角度を４５°とし、残りの湾曲チョップド繊維５に相当する繊維の傾斜角をＸ°として、前者を４０％、後者を６０％だけ混合させた場合に、その平均角度が２７°になるようなＸを求めると、Ｘ＝１５°となった。
したがって、より真空断熱材１の断熱性能の高性能化を図るには、湾曲チョップド繊維５の傾斜角度は１５°以下になることが望ましい。
すなわち、切断長さＷは、Ｗ≧ｔ／ｓｉｎ１５°、望ましくは、Ｗ≧ｔ／ｓｉｎ１０°にすることが有効である。一例として、ｔ＝０．６５、θ＝１０°となる繊維シート２を考えると、Ｗ≧３．７４ｍｍであり、切断長さは約３．７ｍｍ以上にすることがよいとわかる。
【００３６】
次に、湾曲チョップド繊維５の切断長さＷを３．７ｍｍ≦Ｗ≦２０ｍｍの範囲で、Ｙｂ以外は上記比較例２に示した同一条件として、Ｙｂの下限値を調べてみると、Ｙｂ／Ｗが０．１より小さくなると、作製した繊維シート２の引張強度が弱くなり、ロール巻取り等ハンドリングが困難になった。
したがって、湾曲チョップド繊維５について、Ｗは３．７ｍｍ以上、Ｙｂ／Ｗは、０．１以上０．２以下にするとよい。これにより、繊維シート化が容易になるとともに、この繊維シート２を芯材とする真空断熱材１の断熱性能を向上させることができる。
【００３７】
（湾曲チョップド繊維５の繊維径と熱伝導率の関係について）
さらに、湾曲チョップド繊維５の繊維径の適正範囲を調べるために、湾曲チョップド繊維５とマイクロファイバ６の混合比率６０／４０ｗｔ％の繊維を芯材３とする真空断熱材１のモデル解析計算を実施した。
湾曲チョップド繊維５の繊維径と熱伝導率の関係を調べると、湾曲チョップド繊維５の軸方向は、繊維シート２の積層面と平行になりやすい分だけ繊維傾斜角度θが小さい。このように、繊維傾斜角度θが小さい分、湾曲チョップド繊維５の熱伝導率は低くなるが、湾曲チョップド繊維５の繊維径が大きくなるほど熱伝導率は上昇する。
【００３８】
一方、マイクロファイバ６が１００％の繊維シート２を芯材３とする真空断熱材１は、繊維軸方向がランダムに分布していることから平均的にθが大きく、むしろ湾曲チョップド繊維５とマイクロファイバ６とを混合させた場合よりも、熱伝導率が高くなった。
【００３９】
ここで、湾曲チョップド繊維５の繊維径が約２０μｍの真空断熱材１と、マイクロファイバ６が１００％の真空断熱材１とを比較したところ、熱伝導率が一致することが分かった。
したがって、湾曲チョップド繊維５の繊維径は、繊維径は２０μｍ以下であることが望ましく、小さいほど熱伝導率を低減できるという効果を得ることができる。
本実施の形態に係る真空断熱材１では、湾曲チョップド繊維５の繊維径の平均値φ＝約６μｍと設定しているため、この効果を得ることができるようになっている。
【００４０】
［本実施の形態１に係る真空断熱材１の効果］
本実施の形態１に係る真空断熱材１について、熱伝導率を抑制することができた理由について述べる。
湾曲無機フィラメント８を湾曲成形させたことによって、湾曲チョップド繊維５とマイクロファイバ６との絡みつきが向上されて、マイクロファイバ６の混合比率を低くした繊維シート２が製造することができた。
つまり、湾曲チョップド繊維５は積層方向へ立体的に傾斜せずに積層面と平行に近い方向に分布し、一方で、積層方向に繊維軸方向が向きやすいマイクロファイバ６を低減させたことで、繊維からの固体熱伝導が抑制される効果が得られていると考えられる。
また、真空断熱材１は、バインダを用いていないことから、バインダ自体からのガス化による真空度低下の問題もなく長期的な信頼性を確保しており、バインダに起因する繊維接触部の熱抵抗低下による熱伝導率の増加の問題もない。
このように、本実施の形態１に係る真空断熱材１は、製造コストが上昇することを抑制しながら、断熱性能の低下を抑制することができる。
【００４１】
本実施の形態１に係る真空断熱材１は、連続フィラメント製法で作製された真直なフィラメントを湾曲させ切断した湾曲チョップド繊維５を基材とし、これに繊維径が細く伝熱が少ないマイクロファイバ６によって繊維同士を絡ませることによってシート化するものである。
これにより、真直チョップド繊維と比較して、湾曲チョップド繊維５の方がマイクロファイバ６との混合比率を高めることができることから、全体的に繊維シート２の積層面と繊維軸方向との傾斜角度を小さくすることができる。
また逆に、湾曲チョップド繊維５が、マイクロファイバ６と絡みつき易くなることで、添加するバインダを無くして繊維シート２を製造することができる。
したがって、製造コストが上昇することを抑制しながら、断熱性能の低下を抑制している真空断熱材１を得ることができる。
【００４２】
実施の形態２．
本実施の形態２では、実施の形態１と同一部分には同一符号とし、実施の形態１との相違点を中心に説明するものとする。本実施の形態２では、「真直チョップ繊維或いは湾曲チョップド繊維５」と「マイクロファイバ６」との混合比率に応じて熱伝導率が異なることについて説明したものである。
【００４３】
（実施の形態２に係る真空断熱材１の詳細構成）
本実施の形態２に係る真空断熱材１の構成について説明する。
本実施の形態２に係る真空断熱材１は、実施の形態１で説明した湾曲チョップド繊維５と、マイクロファイバ６との混合比率を８０／２０ｗｔ％とする繊維を抄紙したものである。すなわち、実施の形態２では、実施の形態１と比較すると湾曲チョップド繊維５の混合比率が大きくなっている。
これは、予め設定された範囲内であれば、湾曲チョップド繊維５の混合比率が大きいほどに熱伝導率を抑制することができることを考慮したものである。ただし、湾曲チョップド繊維５の混合比率を増加させると、繊維シート２を形成することは困難になりやすくなる。そこで、本実施の形態２では、バインダ添加を約０．５％添加して湾曲チョップド繊維５及びマイクロファイバ６を繊維シート２としている。
【００４４】
このように、本実施の形態２に係る真空断熱材１は、湾曲チョップド繊維５と、マイクロファイバ６との混合比率を８０／２０ｗｔ％として熱伝導率を抑制するとともに、繊維同士の結着を促進するのに利用されるバインダが添加されたものとなっている。そして、熱伝導率を測定した結果、０．００１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４５】
平均繊維径が８μｍ以下のマイクロファイバ６は、一般に製法上の特徴から縮れた短繊維となる。短繊維は、繊維シート２に形成するときに、繊維自体が繊維シート２内で積層方向に傾斜し易く、繊維自体からの固体熱伝導が大きくなる。
また、繊維の縮れも、不規則な三次元的な構造になることから、繊維自体が積層方向に傾斜する傾向が強くなる。
一方、湾曲チョップド繊維５は、比較的真直度が高いことから、適切な繊維シート２の厚みの範囲であれば、積層方向と繊維軸方向とが概ね直角に近くなる。
したがって、適切な繊維径と湾曲度合いと繊維長さであれば、湾曲チョップド繊維５の含有量の多い方が、無機繊維の固体熱伝導を抑制することができる。
このように、本実施の形態２に係る真空断熱材１は、湾曲チョップド繊維５の比率を実施の形態１よりも大きくし、且つ、バインダの添加をするものの、その添加量については抑制することができており、真空断熱材１の断熱性能が低減してしまうことを抑制することができるようになっている。
【００４６】
（実施の形態２に係る真空断熱材１の変形例の詳細構成）
図１３は、実施の形態２に係る他の実施例を示す真空断熱材１の詳細構成図である。図１３に示すように、変形例では、繊維シート２が第１の湾曲チョップド繊維５ｂ及び第２の湾曲チョップド繊維５ａを有している。すなわち、実施の形態１では、繊維シート２が湾曲チョップド繊維５と、湾曲繊維としてのマイクロファイバ６とを有しているものであったが、実施の形態２に係る変形例では、繊維シート２が第１の湾曲チョップド繊維５ｂと、湾曲繊維としての第２の湾曲チョップド繊維５ａとを有しているものである。
【００４７】
第１の湾曲チョップド繊維５ｂは、実施の形態１と同じように連続フィラメント製法によって製作されたものである。なお、実施の形態１では、繊維直径の平均値がφ＝約６μｍのフィラメントを湾曲加工した湾曲無機フィラメント８を利用した場合を例に説明したが、本変形例では、繊維直径の平均値がφ＝約９μｍのフィラメントを湾曲加工して湾曲無機フィラメント８としている。すなわち、本変形例に係る第１の湾曲チョップド繊維５ｂは、φ＝約９μｍの湾曲無機フィラメント８を切断長さＷが約６ｍｍとなるように切断することで得たものであって、φ＝約９μｍである。
第２の湾曲チョップド繊維５ａも、第１の湾曲チョップド繊維５ｂと同一の製法（連続フィラメント製法）によって製作されたものである。なお、第２の湾曲チョップド繊維５ａは、繊維直径の平均値がφ＝約４μｍのフィラメントを湾曲加工した湾曲無機フィラメント８を切断長さＷが約６ｍｍとなるように切断して得られたものである。すなわち、第２の湾曲チョップド繊維５ａは、第１の湾曲チョップド繊維５ｂとは切断長さＷ（繊維長さ）が同様であり、Ｙｂと関連する湾曲度合いも同様であるが、繊維直径の平均値φが異なっており、φ＝約４μｍである。
【００４８】
本変形例では、第１の湾曲チョップド繊維５ｂと第２の湾曲チョップド繊維５ａの比率を８０／２０ｗｔ％となるように混合させて、繊維シート２を作製した。真空断熱材１を
作製する手順は実施の形態１に示したものと同様である。但しこの場合、繊維シート２の作製にはバインダが必要であった。すなわち、抄紙時にガラス繊維重量比で１ｗｔ％のポリウレタン系バインダを添加して加熱することによってガラス繊維を溶着させることで、安定な繊維シート化が可能となった。そして、繊維シート２を実施の形態１と同様に積層し、これを芯材とする真空断熱材１を作製して熱伝導率を測定した結果、０．００１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４９】
つまり、本実施の形態に係る真空断熱材１は、第１の湾曲チョップド繊維５ｂに繊維直径の平均値φが異なる第２の湾曲チョップド繊維５ａを混合することで、バインダの低減が図れることから、コスト低減が図ることができる。また、バインダ低減による熱移動が抑制されることから断熱性能の向上が図ることができる。
なお、本変形例において、第２の湾曲チョップド繊維５ａとして、第１の湾曲チョップド繊維５ｂとは繊維直径の平均値φが異なるものを一例として説明したが、それに限定されるものではない。たとえば、切断長さＷ（繊維長さ）又は湾曲度合いが異なっていてもよい。さらに、繊維直径の平均値φ、切断長さＷ及び湾曲度合いのうちの複数の条件が異なっていてもよい。なお、湾曲度合いを表す指標としては、たとえばＹｂ／Ｗを採用することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態２に係る変形例では、繊維シート２が、マイクロファイバ６の代わりに第２の湾曲チョップド繊維５ａを有する場合について説明したが、実施の形態１で説明した各種の関係は同様に成立する。
具体的には、実施の形態１では、（１）真直ズレ率と切断長さとの関係であるＹｂ／Ｗは、０．１以上０．２以下にするとよいこと、（２）繊維シート２の厚みｔ、湾曲チョップド繊維５の切断長さＷ、及び繊維傾斜角度θの関係はｓｉｎθ＝ｔ／Ｗであり、θが１５°以下がよく、できれば１０°以下にするとよいこと、について説明した。これらは、マイクロファイバ６の代わりに第２の湾曲チョップド繊維５ａを採用した場合においても成立する。すなわち、第１の湾曲チョップド繊維５ｂ及び第２の湾曲チョップド繊維５ａの両方について、上記（１）（２）の関係性を持たせることで、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
（比較例３）
比較例３として、真直チョップド繊維（平均径φ＝約６μｍ）を１００％としたガラス繊維シートを作製した。
実施の形態１で説明したように、湾曲チョップド繊維５が１００％である繊維シート２’を得ることは困難なので、抄紙時にポリウレタン系バインダを付着させ、加熱することでガラス繊維を溶着させた。
その結果、バインダ量としては、約２ｗｔ％以上添加することで、繊維のシート化を図ることができた。このバインダ量が約２ｗｔ％の繊維シート２’を実施の形態１と同様に積層し、これを芯材３’とする真空断熱材１’を作製した。
熱伝導率を測定した結果、０．００１７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００５２】
（比較例４）
また、比較例４として、湾曲チョップド繊維５’が１００％である繊維シート２’を製造した。このときのバインダ量は、比較例３と同様に約２％であった。そして、熱伝導率を測定した結果、０．００１７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、比較例３の真直チョップド繊維のものと同じであった。
このように、真直チョップド繊維が１００％の真空断熱材１’と、湾曲チョップド繊維５’が１００％の真空断熱材１とでは、熱伝導率についての差異は見られなかった。
【００５３】
比較例４では直径６μｍのほぼ単一の太さの繊維を用いたため、バインダ量が比較的多く必要であった。一方、変形例では、太い湾曲チョップド繊維（第１の湾曲チョップド繊維５ｂ）と細い湾曲チョップド繊維（第２の湾曲チョップド繊維５ａ）とを混合したことにより、細い湾曲チョップド繊維は太い湾曲チョップド繊維の隙間に入って、太い湾曲チョップド繊維どうしを固定する媒体として働き、少ないバインダでも固定できるようになっている。
【００５４】
（比較例５）
さらに、比較例５として、真直チョップド繊維とマイクロファイバ６’の混合比率を８０／２０ｗｔ％とする繊維を抄紙したところ、バインダ添加は約１％で繊維シート２’を得ることができた。
この得られた繊維シート２’を芯材３とする真空断熱材１’を製造して熱伝導率を測定した結果、０．００１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００５５】
このように、本実施の形態２に係る真空断熱材１の方が、比較例３〜５の真空断熱材１’よりも断熱性能が高いことが分かる。
【００５６】
［本実施の形態２に係る真空断熱材１の効果］
本実施の形態２に係る真空断熱材１は、本実施の形態１に係る真空断熱材１の有する効果に加えて次の効果を有する。
本実施の形態２に係る真空断熱材１は、湾曲チョップド繊維５と湾曲繊維としてのマイクロファイバ６との混合比率を８０／２０ｗｔ％とした。また、変形例では、第１の湾曲チョップド繊維５ｂと、湾曲繊維としての第２の湾曲チョップド繊維５ａとの混同比率を８０／２０ｗｔ％とした。すなわち、実施の形態２に係る真空断熱材１及びその変形例では、実施の形態１と比較すると湾曲チョップド繊維５の混合比率を増大させた。これにより、繊維シート２の繊維軸方向が、繊維シート２の積層方向に傾斜することが抑制され、真空断熱材１の熱伝導率を低減することができる。
【００５７】
なお、変形例では、湾曲繊維として第２の湾曲チョップド繊維５ａを採用した場合を例に説明したが、それに限定されるものではない。たとえば、湾曲繊維として、第２の湾曲チョップド繊維５ａとマイクロファイバ６とを組み合わせた繊維を採用してもよく、たとえば、第１の湾曲チョップド繊維５ｂを８０ｗｔ％、第２の湾曲チョップド繊維５ａを１０ｗｔ％、マイクロファイバ６を１０ｗｔ％などとしてもよい。これによっても、本実施の形態２に係る真空断熱材１の変形例と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
本実施の形態２に係る真空断熱材１は、実施の形態１と比較すると湾曲チョップド繊維５の混合比率を増大させたため、バインダを添加している。バインダが添加されると、その分、繊維同士の融着が発生するため熱伝導率が上昇してしまうが、湾曲チョップド繊維５の混合比率を増大させたことによる熱伝導率の低減の効果の方が優っており、結果として真空断熱材１の熱伝導率が増大することを抑制することができるようになっている。
【００５９】
また、繊維質のほとんど（９０％以上など）が湾曲繊維であるなら少量（たとえば１０％以下）の真直チョップド繊維が混ざっていてもよい。また、その場合は、チョップド繊維のうち湾曲した湾曲チョップド繊維５が多くを占め、真直チョップド繊維が少なくなるようにすればよい。このように、真直チョップド繊維が少量混ざっていても、本実施の形態２に係る真空断熱材１及びその変形例と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
さらに、湾曲チョップド繊維５が、湾曲度合いとして主に０．１≦Ｙｂ／Ｗ≦０．２のもので構成されていれば、Ｙｂ／Ｗが０．１よりも小さい、又はＹｂ／Ｗが０．２よりも大きいものが少量含まれていてもよい。この態様であっても、本実施の形態２に係る真空断熱材１及びその変形例と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
実施の形態３．
本実施の形態３では、実施の形態１、２と同一部分には同一符号とし、実施の形態１、２との相違点を中心に説明するものとする。実施の形態１、２では、火炎法を利用して作製したマイクロファイバ６が用いられているが、本実施の形態３では、遠心法を利用して作製したマイクロファイバ７を用いている点で異なっている。
【００６２】
（実施の形態３に係る真空断熱材１の詳細構成）
図７は、実施の形態３に係る真空断熱材１の繊維シート２の拡大断面模式図である。図７において、繊維シート２は、湾曲チョップド繊維５とマイクロファイバ７で構成されている。
マイクロファイバ７は、遠心法で作製された直径が約φ＝４μｍで、繊維長さが約１０ｍｍ程度の縮れた繊維である。遠心法で作製された繊維は、火炎法で作製される繊維よりも繊維径が大きく長いので、空間的にランダムに縮れている。また、繊維径が大きいので繊維が絡まりにくくなる。
【００６３】
湾曲チョップド繊維５とマイクロファイバ７の混合比率を８０／２０ｗｔ％として繊維シート２を製造したところ、バインダの添加量は約１ｗｔ％であった。なお、湾曲チョップド繊維５については、実施の形態１、２のものと同様のものである。
そして、実施の形態１、２と同様の手順で真空断熱材１を製造し、熱伝導率を測定したところ、０．００１６Ｗ／ｍＫであった。これは、実施の形態２における比較例５と同等の数値である。
すなわち、本実施の形態３に係る真空断熱材１は、実施の形態２の真空断熱材１と比較すると、約０．５％程度だけバインダの添加量は増加してしまっている。しかし、遠心法で製造したマイクロファイバ７であっても、熱伝導率を０．００１６Ｗ／ｍＫ程度まで抑制することができる上に、遠心法は、火炎法よりも生産性が高いため、マイクロファイバ６よりも低コストでマイクロファイバ７を製造することができる分、真空断熱材１の製造コストを抑制することができる。
【００６４】
（比較例６）
比較例６として、実施の形態１と同様の湾曲チョップド繊維５と、遠心法で作製した平均直径が約φ６μｍで繊維長さが約１０ｍｍ程度のマイクロファイバ７’とを混合比率が８０／２０ｗｔ％となるように構成した繊維シート２’を製造した。このときバインダ添加量は約２ｗｔ％弱で、実施の形態２の比較例３の真直チョップド繊維の場合よりもやや少なかった。この比較例６の真空断熱材１’について、熱伝導率を測定すると、０．００１７Ｗ／ｍＫであり、比較例３の真空断熱材１’と同等であった。
このように、比較例６では、バインダの添加量が比較例３よりも減少しているにもかかわらず、熱伝導率が同等であることから、マイクロファイバ７’の平均直径を増大させた分、熱移動が多くなっていることを示唆している。
【００６５】
マイクロファイバ６が太くなると剛性が高くなり、湾曲チョップド繊維５の配列はランダムに曲がったマイクロファイバ６に大きく影響されることで、湾曲チョップド繊維５の繊維傾斜角度θの平均が大きくなったこと、ならびに、太いマイクロファイバ自体が、繊維積層方向に伝熱媒体となって、熱を伝え易くなったことで、特性が低下したと考えられる。したがって、マイクロファイバ６の太さは湾曲チョップド繊維５よりも細いことが望ましい。そして、湾曲チョップド繊維５がシート面に概ね平行となるように配列し、その間に細く柔軟なマイクロファイバ６がある状態が望ましい。
【００６６】
このことから、マイクロファイバ７の平均繊維径は、湾曲チョップド繊維５の平均径よりも小さくした方が、真空断熱材１の熱伝導率が増大することを抑制することができる。
これについては、実施の形態１、２に係る真空断熱材１についても言えることである。
すなわち、マイクロファイバ６の平均繊維径は、湾曲チョップド繊維５の平均繊維径よりも小さくした方が、真空断熱材１の熱伝導率が増大することを抑制することができる。
【００６７】
［本実施の形態３に係る真空断熱材１の効果］
本実施の形態３に係る真空断熱材１は、湾曲チョップド繊維５と、火炎法よりも生産性の高い遠心法を利用して得られるマイクロファイバ７とを用いて繊維シート２が形成されるので、製造コストが上昇することを抑制しながら、断熱性能の低下を抑制することができる。
【００６８】
実施の形態４．
本実施の形態４では、実施の形態１〜３と同一部分には同一符号とし、実施の形態１〜３との相違点を中心に説明するものとする。実施の形態１〜３では、火炎法を利用して製造したマイクロファイバ６、或いは遠心法を利用して製造されたマイクロファイバ７が用いられているが、本実施の形態３では、マイクロファイバ６及びマイクロファイバ７の両方を用いている点で異なっている。
【００６９】
図８は、実施の形態４に係る真空断熱材１の繊維シート２の拡大断面模式図である。図８において、繊維シート２は、「実施の形態１〜３と同様の湾曲チョップド繊維５」と、「実施の形態１、２の火炎法を利用して得られたマイクロファイバ６、及び実施の形態３の遠心法を利用して得られたマイクロファイバ７」とを有している。
【００７０】
［本実施の形態４に係る真空断熱材１の効果］
本実施の形態４に係る真空断熱材１は、この繊維シート２を有しているので、実施の形態１及び実施の形態２に係る真空断熱材１と、実施の形態３に係る真空断熱材１との中間の機能を果たすことができる。
すなわち、本実施の形態４に係る真空断熱材１は、製造コスト及び断熱性能の効果が、実施の形態１、２と実施の形態３との中間となることから、真空断熱材１を適用する先のコストパフォーマンスを考慮して、適切な選定をすれば、コストと断熱性能の両立をより図ることができる。
【００７１】
実施の形態５．
図９は、実施の形態５に係る保温体（保温タンク２２）の断面模式図である。
図９において、保温タンク２２の周囲の少なくとも一部に真空断熱材１が設けられている。すなわち、円筒形状の保温タンク２２の胴部２４ａの約２／３に円筒形状の真空断熱材１を巻き付けている。また、胴部２４ａの残り約１／３と上下の鑑板部２４ｂは非真空断熱材２３で被覆してある。
【００７２】
真空断熱材１は、実施の形態１で示したものと同じ仕様であり、また作製は、実施の形態１で示した手順で行っている。さらに、真空断熱材１は、保温タンク２２が円筒状であることに対応するように、円筒形状に曲げ加工がなされている。
非真空断熱材２３は、ＥＰＳ（ビーズ法発泡ポリスチレン）断熱材で、保温タンク２２の上下の部分は、鑑板部２４ｂの形状に合わせて成形している。
タンク内部には水が満たされており、加熱源（図示せず）により沸き上げたものである。加熱源としては、タンク内部に設けた電気ヒータから直接加熱する場合、また、他の加熱源であるたとえば燃料電池発電システムなどの排熱回収回路からの循環水による間接加熱などの手法がある。
【００７３】
胴径６００ｍｍで容量３７０Ｌの保温タンク２２を用いて、電気ヒータにてタンク内部を９０℃の温水で満たし、外気を４℃に設定した環境にて放熱評価を実施した。
まず、厚み８ｍｍの真空断熱材１と厚み５０ｍｍの非真空断熱材２３を用いて、８時間経過した前後で放熱量を測定した。
次に、比較例１として示した真空断熱材１’を用いたタンクと比較したところ、実施の形態１の真空断熱材１を適用した保温タンク２２の方が、約４％の放熱量が低減できていることが確認された。これにより、実施の形態１に係る真空断熱材１を適用することによって、外気との高い断熱性を有する円筒形状保温タンクが実現できる。
【００７４】
また、本実施の形態５では、加熱源を例に説明したが、これが冷熱源であってもよい。
たとえば、冷凍機などによって冷却された水、若しくはアイスシャーベットなどが直接もしくは間接的に保温タンク２２内部を除熱し、保温タンク２２内部を周囲温度より低温に維持するものである。このように、冷熱源であっても、真空断熱材１を適用することでより熱遮性を向上させた保温タンク２２を実現できる。
【００７５】
［実施の形態５の変形例］
図１０は、図９とは異なる保温体２００の断面模式図である。
図１０において、保温体２００は、外箱２０１と、外箱２０１の内部に配置された内箱２０２と、外箱２０１と内箱２０２との隙間に配置された真空断熱材１とを有している。
また、保温体２００は、内箱２０２と外箱２０１で形成された空間のうち真空断熱材１が配置されていない空間には、ポリウレタンフォームで構成される断熱材２０３で充填されている。保温体２００に、実施の形態１〜４に係る真空断熱材１を適用することで、断熱性能が高く、しかも長期信頼性のある保温体２００を得ることができる。
【００７６】
実施の形態６．
図１１は、実施の形態６に係るヒートポンプ式給湯５００のシステム構成図である。
このヒートポンプ式給湯５００は、実施の形態５に係る保温タンク２２を有しているものである。
図１１において、ヒートポンプユニット３１は、循環媒体が循環する冷媒循環回路３６と、これが流通する複数の機器で構成されている。すなわち、ヒートポンプユニット３１は、大気から熱を授受し循環冷媒に授与する空気熱交換器３５と、循環媒体を加圧する圧縮機２５と、循環冷媒から熱を除去する熱交換器２９と、循環媒体を体積膨張させる膨張弁２６とを有している。冷媒循環回路３６において、第１熱交換器としての熱交換器２９は凝縮器として機能し、第２熱交換器としての空気熱交換器３５は蒸発器として機能している。
【００７７】
熱交換器２９で加熱された他の媒体は、三方弁２８を経由して保温タンク２２の上部と接続されている。また、保温タンク２２の下部と熱交換器２９との間には水ポンプ３４ａが設けられている。このように、媒体循環回路３７は、熱交換器２９、三方弁２８、保温タンク２２及び水ポンプ３４ａなどを有している。
また、保温タンク２２に上部には温水を取り出して市水３２と混合弁２７ａで混合して給湯に用いる給湯回路３８と、混合弁２７ｂにて市水３２と混合して浴槽３３に供給する回路が設けられている。
さらに、浴槽３３からは、水ポンプ３４ｂと風呂熱交換器３０に接続する回路が設けられている。また、市水３２は保温タンク２２の下部に接続されている。
【００７８】
次に、保温タンク２２の内部の水を加熱する動作について説明する。
ヒートポンプユニット３１は、たとえばＣＯ２ を冷媒として用い、冷媒循環回路３６にて循環される。まず、ＣＯ２ 冷媒は、空気熱交換器３５で大気中の熱を吸収する。次に、圧縮機２５で圧縮されて百数十℃まで温度が上昇する。そして、熱交換器２９で媒体循環回路３７を流通する、たとえば水と熱交換が行われる。
熱を奪われたＣＯ２ 冷媒は、膨張弁２６にてさらに温度が低下されて、再度、空気熱交換器３５に供給されて循環される。熱交換器２９にて加熱された水は、たとえば９０℃強まで加熱され、保温タンク２２の上部に供給される。また、保温タンク２２の下部からは温度の低い冷水が取り出され、水ポンプ３４ａにて熱交換器２９に、この冷水が供給される。
【００７９】
この様にヒートポンプユニット３１を加熱源として用いて、保温タンク２２内部の水を加熱させる。
加熱された温水は、用途に応じて使用されるが、たとえば、保温タンク２２の上部から取り出した温水（保温タンク２２の下部に市水３２を供給することで水圧にて押し上げる）は、混合弁２７ａにて市水３２と混合させて適切な温度になる様に調整された後、給湯用として給湯回路３８に供給される。
また、同様に混合弁２７ｂにて市水３２と混合された温水が浴槽３３に供給される。
一方、浴槽３３の追い焚きには、風呂熱交換器３０にて、浴槽３３内の温水と、保温タンク２２内の温水を熱交換させて利用する。
【００８０】
実施の形態５で示した保温タンク２２に、真空断熱材１を適用し、家庭用の給湯機システムの性能を評価した。ＪＩＳ  Ｃ  ９２２０に基づいて、給湯機システムの効率を評価した結果、年間給湯効率が約０．５％向上することが確認された。
これにより、実施の形態１〜４の真空断熱材１を適用した保温タンク２２を用いた給湯機システムは、より省エネ性に優れた給湯機システムを提供することができる。
【００８１】
［実施の形態６の変形例］
図１２は、図１１とは異なるヒートポンプ式給湯機５０１のシステム構成図である。
図１２において、媒体循環回路３７は、三方弁２８ｂによって、保温タンク２２を循環する回路と、これと分岐してラジエータ３９に接続する回路が設けられている。また、保温タンク２２を流通する循環回路は、保温タンク２２内部の水とは幾何学的に分離されている。冷媒循環回路３６の冷媒にはＲ４１０Ａを用いている。その他の構成は、図１１と同じである。
【００８２】
ヒートポンプユニット３１を構成する熱交換器２９で加熱された媒体循環回路３７を流通する約７０℃弱の温水は、通常はラジエータ３９に供給されて、部屋の暖房に用いられる。ラジエータ３９で大気に熱を与えて温度が低下した水は、水ポンプ３４ａによって熱交換器２９に戻ることによって、媒体循環回路３７を形成している。一方で、三方弁２８ｂの切り替えにより、ラジエータ３９への温水の供給を停止し、保温タンク２２に設けられた螺旋形状の管を通過させることによって、保温タンク２２に満たされた水を加温し、温水として貯える。保温タンク２２の貯えられた温水は、シャワーなどの給湯として利用される。
【００８３】
図１２に示すものは、暖房を主目的とした給湯システムであるため、暖房負荷の小さい時間帯に保温タンク２２に温水を貯え保温しておくことが必要である。ヒートポンプ式給湯機５０１は、保温タンク２２が真空断熱材１を有しているため、保温タンク２２からの放熱が低減され、より省エネ性に優れた給湯機システムを提供することができる。
【００８４】
なお、上記にて保温タンク２２の加熱方法や浴槽３３の追い焚きや給湯の一例を示したが、何もこれに限定されるものではなく、ヒートポンプの原理を利用してタンク内部の水を直接加熱するものや、媒体循環回路３７を流通させる媒体とタンク内部の水を幾何学的に分離して間接加熱するものであってもよい。
【００８５】
また、冷媒循環回路３６を循環する冷媒には、ＣＯ２ 冷媒、Ｒ４０１Ａ冷媒を利用した例を示したが、これに限定されるものではなく、たとえば、使用条件などによってはイソブタンなどであっても良い。
【符号の説明】
【００８６】
１  真空断熱材、２  繊維シート、３  芯材、４  外被材、４ａ  外被シート、５  湾曲チョップド繊維、５ａ  第２の湾曲チョップド繊維、５ｂ  第１の湾曲チョップド繊維、６、７  マイクロファイバ、８  湾曲無機フィラメント、２２  保温タンク、２３  非真空断熱材、２４ａ  胴部、２４ｂ  鑑板部、２５  圧縮機、２６  膨張弁、２７ａ、２７ｂ  混合弁、２８、２８ｂ  三方弁、２９  熱交換器、３０  風呂熱交換器、３１  ヒートポンプユニット、３２  市水、３３  浴槽、３４ａ、３４ｂ  水ポンプ、３５  空気熱交換器、３６  冷媒循環回路、３７  媒体循環回路、３８  給湯回路、３９  ラジエータ、２００  保温体、２０１  外箱、２０２  内箱、２０３  断熱材、５００  ヒートポンプ式給湯、５０１  ヒートポンプ式給湯機。
【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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【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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