(57)【要約】【課題】コア材を樹脂繊維により形成する場合であっても、コア材の表面に所望の凹凸形状を形成する。【解決手段】本実施形態に係る真空断熱パネルは、樹脂繊維からなるコア材を備える真空断熱パネルを製造する方法であって、前記樹脂繊維の原料となる樹脂を溶解した樹脂溶液をノズルから吐出することにより前記コア材を形成するコア材形成行程を有し、前記コア材形成行程では、前記樹脂溶液の吐出態様を調整することにより、前記コア材の表面に凸部および凹部を形成する真空断熱パネルの製造方法により製造される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂繊維からなるコア材を備える真空断熱パネルを製造する方法であって、前記樹脂繊維の原料となる樹脂を溶解した樹脂溶液をノズルから吐出することにより前記コア材を形成するコア材形成行程を有し、前記コア材形成行程では、前記樹脂溶液の吐出態様を調整することにより、前記コア材の表面に凸部および凹部を形成する真空断熱パネルの製造方法により製造される真空断熱パネル。
【請求項２】
請求項１に記載の真空断熱パネルに備えられるコア材。
【請求項３】
請求項１に記載の真空断熱パネルを備える冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、真空断熱パネル、この真空断熱パネルを構成するコア材、並びに、この真空断熱パネルを備える冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、断熱機能を有するコア材を外包材内に収容することで構成される断熱材が考えられている（例えば、特許文献１参照）。そして、この種の断熱材の一例である真空断熱パネルでは、その本体部を構成するコア材を樹脂繊維により形成することが考えられている。ところで、この種の真空断熱パネルを冷蔵庫に備える場合には、例えば放熱パイプを収容するための溝部をコア材の表面に設けることが求められる。即ち、コア材の表面に所望の凹凸形状を形成するための技術が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０５２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本実施形態は、コア材を樹脂繊維により形成する場合であっても、コア材の表面に所望の凹凸形状を形成することができる真空断熱パネル、この真空断熱パネルを構成するコア材、この真空断熱パネルを備える冷蔵庫を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係る真空断熱パネルは、樹脂繊維からなるコア材を備える真空断熱パネルを製造する方法であって、前記樹脂繊維の原料となる樹脂を溶解した樹脂溶液をノズルから吐出することにより前記コア材を形成するコア材形成行程を有し、前記コア材形成行程では、前記樹脂溶液の吐出態様を調整することにより、前記コア材の表面に凸部および凹部を形成する真空断熱パネルの製造方法により製造される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態による真空断熱パネルを示す模式的な断面図
【図２】真空断熱パネルの製造方法の一例を示す図
【図３】真空断熱パネルの凹凸形状の構成例を示す図（その１）
【図４】真空断熱パネルの凹凸形状の構成例を示す図（その２）
【図５】冷蔵庫の断熱箱体を示す模式的な斜視図
【図６】冷蔵庫の真空断熱パネル組を示す模式的な斜視図
【図７】真空断熱パネルが組み込まれた冷蔵庫の壁部の構成例を示す断面図（その１）
【図８】真空断熱パネルが組み込まれた冷蔵庫の壁部の構成例を示す断面図（その２）
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に例示する真空断熱パネル１０は、その主体部を構成するコア材１１を外包材１２内に備える。コア材１１は、樹脂繊維１３により構成されている。外包材１２は、真空断熱パネル１０の表面部を構成する。外包材１２は、例えば１層または２層以上の樹脂フィルムに金属または金属酸化物を蒸着させたいわゆるラミネート材であり、気体の透過性低くし、高い気密性を有する。コア材１１を内蔵する外包材１２は、その内部が真空に近い圧力まで減圧された後、密封される。これにより、コア材１１を内包する外包材１２は、内部が減圧された真空断熱パネル１０として形成される。そして、コア材１１の表面、換言すれば真空断熱パネル１０の表面には、凸部２０および凹部２１が設けられている。
【０００８】
樹脂繊維１３は、エレクトロスピニング法で形成されている。エレクトロスピニング法で形成された樹脂繊維１３は、その平均繊維径が約１μｍ程度の細繊維であり、長さが外径の１０００倍以上の長繊維である。また、この樹脂繊維１３は、全体的に直線状ではなく、ランダムに湾曲した縮れ状である。そのため、樹脂繊維１３は、互いに絡み合いやすく、容易に不織布を形成する。エレクトロスピニング法を利用することにより、樹脂繊維１３の紡糸と、不織布の形成とを同時に行なうことができる。その結果、コア材１１は、短い工数で容易に形成することができる。
【０００９】
また、樹脂繊維１３は、エレクトロスピニング法を利用することにより、ナノメートルからマイクロメートルの極細い平均繊維径が容易に確保される。従来のガラス繊維の場合、繊維長が短く、繊維同士の絡み合いが少ない。そのため、ガラス繊維を用いると、不織布状に維持することが困難となる。また、ガラス繊維の場合、ガラス繊維の紡糸と不織布の形成とを同時に行なうことは一般に困難である。
【００１０】
コア材１１を形成する樹脂繊維１３は、断面がほぼ均一な円形または楕円形に形成されている。コア材１１を形成する樹脂繊維１３は、ガラスよりも密度の小さな有機系のポリマーで形成されている。樹脂繊維１３をガラスよりも密度の小さなポリマーで形成することにより、樹脂繊維１３の軽量化を図ることができる。コア材１１は、２種類以上の樹脂繊維１３を混紡してもよい。混紡によって形成されるコア材１１の一例として、ポリスチレンの繊維と芳香族ポリアミド系樹脂（登録商標：ケプラー）などが用いられる。他にもコア材１１は、上記に加え、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリオキシメチレン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリサルファン、ポリエーテルサルファン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、変性ポリフェニレンエーテル、シンジオタクチックポリスチレン、液晶ポリマー、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、ポリフェノール、メラミン樹脂、エポキシ樹脂やこれらを含む共重合体などから選択される１種類、または２種類以上のポリマーの混紡によって形成することができる。
【００１１】
繊維材１３をエレクトロスピニング法で形成する場合、上記ポリマーを溶液化する。溶媒としては、例えば、イソプロパノール、エチレングリコール、シクロヘキサノン、ジメチルホルムアミド、アセトン、酢酸エチル、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ヘキサン、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、酢酸ブチル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ピリジンなどの揮発性の有機溶剤や水を用いることができる。また、溶媒としては上記溶媒より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもよい。なお、本実施形態に適用可能な溶媒は、上記溶媒に限定されるものではない。上記溶媒は、あくまでも例示である。
【００１２】
混紡によりコア材１１を構成する場合であっても、樹脂繊維１３は、いずれも外径ｄがｄ＜１μｍとなるように設定されている。このように複数種類の樹脂繊維１３を混紡することにより、コア材１１の断熱性と軽量化および強度の向上を図ることができる。コア材１１は、絡み合った樹脂繊維１３の相互間に形成される空隙の体積が小さくなると、これに反してその空隙の数が増加する。樹脂繊維１３の相互間の空隙の数は、多くなるほど断熱性の向上が図られる。そこで、コア材１１は、これを構成する樹脂繊維１３の繊維の外径ｄをｄ＜１μｍとナノメートルオーダーに小径化することが好ましい。このように樹脂繊維１３の外径ｄを小径化することにより、樹脂繊維１３の相互間に形成される空隙の体積が小さくなりつつ数が増加する。このように小径化することにより、絡み合った樹脂繊維１３の相互間に形成される空隙の体積がより小さくなりその数がより増加し、コア材１１の断熱性の向上が図られる。
【００１３】
樹脂繊維１３は、例えばケイ素酸化物、金属の水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩など各種の無機フィラーを添加してもよい。このように樹脂繊維１３に無機フィラーを添加することにより、コア材１１の断熱性を維持しつつ強度の向上を図ることができる。具体的には、添加する無機フィラーとしては、ウォラスナイト、チタン酸カリウム、ゾノトライト、石膏繊維、アルミニウムポレート、ＭＯＳ（塩基性硫酸マグネシウム）、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、タルク、マイカ、ガラスフレークなども用いることができる。
【００１４】
次に、上記の真空断熱パネル１０の製造方法について説明する。図２に示すように、真空断熱パネル１０の製造装置は、複数のノズル１０１と複数の対極板１０２を備える。ノズル１０１と対極板１０２は、相互に対向している。ノズル１０１と対極板１０２との間には、例えば数ｋＶ以上の高電圧が印加される。即ち、ノズル１０１と対極板１０２との間には、印加される高電圧により電場が形成される。そして、製造装置は、ノズル１０１と対極板１０２との間に載置部１０３を備える。この載置部１０３には、外包材１２を形成するシート材１２ｓが載置される。複数のノズル１０１は、載置部１０３の上方においてマトリクス状に配置されている。そして、各ノズル１０１は、揺動可能に構成されており、樹脂溶液の吐出方向を調整可能となっている。また、複数の対極板１０２は、載置部１０３の下方においてマトリクス状あるいは複数の長尺な対極板１０２が並行するように配置されている。なお、載置部１０３は、例えば搬送ベルトにより構成してもよい。また、製造装置の構成は、この構成に限られず、種々の構成を採用することができる。
【００１５】
樹脂繊維１３の原料となる樹脂は、その樹脂に対し相溶性を有する溶媒に溶解され、それぞれのノズル１０１に供給される。各ノズル１０１へ供給された樹脂の溶液は、それぞれのノズル１０１から高圧でシート材１２ｓに向けて噴射される。このとき、上述のようにノズル１０１と対極板１０２との間には、高電圧による電場が形成されている。ノズル１０１から噴射された樹脂の溶液は、高電圧の印加によって微細化し、また電荷を帯びていることから、ゆらぎを含みながらランダムにノズル１０１から対極板１０２へ静電的な作用によって引き付けられる。また、高圧で噴射された樹脂の溶液は、ノズル１０１から噴射されると、溶媒が気化する。そのため、微細な繊維状となってランダムな形状でシート材１２ｓに付着する。その結果、シート材１２ｓのノズル１０１側の面には、微細な樹脂繊維１３がランダムに絡み合ったコア材１１が形成される。
【００１６】
また、樹脂繊維１３は、ランダムかつ乱雑、つまり不規則な状態でノズル１０１から噴射される。そのため、樹脂繊維１３は、ノズル１０１から噴射されると不規則に転回し、全体的にストレート状でないランダムな縮れ状に形成される。その結果、樹脂繊維１３は、互いに不規則かつ強固に絡み合ってコア材１１を構成する。また、樹脂繊維１３は、ノズル１０１から噴射された際に渦巻き形状を呈する場合がある。この渦巻き形状の樹脂繊維１３は、他の樹脂繊維１３と強固に絡み合い、コア材１１の強度の向上に寄与する。さらに、樹脂繊維１３は、ノズル１０１から連続して噴射される。そのため、形成される樹脂繊維１３は、ノズル１０１からの噴射が終了するまでほぼ連続した一本の繊維となる。その結果、樹脂繊維１３は、繊維の外径に対する繊維長が１０００倍以上と非常に大きな長繊維となる。
【００１７】
エレクトロスピニング法で樹脂繊維１３を形成すると、繊維が途切れることなく連続した十分な長さを有する。そのため、エレクトロスピニング法による樹脂繊維１３は、その長さおよび形成時の転回による不規則な形状によって、他の繊維との絡み合いだけでなく、自身が連続して絡み合う。その結果、エレクトロスピニング法による樹脂繊維１３は、一本の繊維自身の強固な絡み合いによってもコア材１１を形成する。これにより、より安定した形状のコア材１１を形成することができる。
【００１８】
なお、コア材１１の形成に際しては、コア材１１を成膜する前に、シート材１２ｓの端部を、例えば、図示しないマスキングテープにより予めマスキングしておくとよい。これにより、シート材１２ｓの端部にコア材１１が形成されてしまうことを回避することができる。シート材１２ｓの端部は、当該シート材１２ｓを外包材１２として形成する際に密封される部分である。そのため、この部分に樹脂繊維１３が存在すると、その密封度が損なわれ、真空断熱パネル１０の真空度を維持できないからである。また、シート材１２ｓは、導電性を有する金属層を含んでおり、電界の作用を受けやすくなっている。従って、シート材１２ｓの表面に、コア材１１を効率良く形成することができる。
【００１９】
図２の最上段に示すコア材形成行程では、製造装置は、ノズル１０１からの樹脂溶液の吐出態様を調整することにより、コア材１１の表面に凸部２０および凹部２１を形成する。この場合、製造装置は、ノズル１０１からの樹脂溶液の吐出態様として、樹脂溶液の吐出量、樹脂溶液の吐出角度、樹脂溶液に作用させる電界の強さ、のうち少なくとも何れか１つを調整可能に構成されている。樹脂溶液の吐出量の調整は、例えば、ノズル１０１からの樹脂溶液の吐出の際に当該樹脂溶液に加える圧力を調整することで行うことができる。即ち、凸部を形成したい部位に対応するノズル１０１からの樹脂溶液の吐出量を多くし、凹部を形成したい部位に対応するノズル１０１からの樹脂溶液の吐出量を少なくすることで、コア材１１の表面に所望の凹凸形状を形成することができる。
【００２０】
また、樹脂溶液の吐出角度の調整は、例えば、各ノズル１０１を揺動させることにより各ノズル１０１の角度を調整することで行うことができる。即ち、凸部を形成したい部位に向けて各ノズル１０１を揺動させ、凹部を形成したい部位に向かうノズル１０１を減らす、あるいは、無くすことで、コア材１１の表面に所望の凹凸形状を形成することができる。また、樹脂溶液に作用させる電界の強さの調整は、各ノズル１０１と各対極板１０２との間に印加する電圧の大きさを調整することで行うことができる。即ち、凸部を形成したい部位に対応するノズル１０１／対極板１０２間に印加する電圧の大きさを大きくし、凹部を形成したい部位に対応するノズル１０１／対極板１０２間に印加する電圧の大きさを小さくすることで、コア材１１の表面に所望の凹凸形状を形成することができる。なお、製造装置は、樹脂溶液の吐出量の調整、樹脂溶液の吐出角度の調整、電界の調整を適宜組み合わせることにより、凹凸形状の形成を高精度で行うことが可能である。
【００２１】
図２の中段に示す真空化行程では、コア材形成行程により凹凸形状が形成されたコア材１１を袋状の外包材１２内に収容する。そして、コア材１１を収容した外包材１２の内部を減圧して密封する。これにより、内部が減圧された真空断熱パネル１０が得られる。なお、図７の最上段に示すコア材形成行程だけでは、コア材１１の表面に明確に分かれた凸部および凹部を形成することは困難である。即ち、コア材形成行程では、凸部を形成したい部位における樹脂繊維１３の量が相対的に多くなり、凹部を形成したい部位における樹脂繊維１３の量が相対的に少なくなった樹脂繊維１３の塊が形成される。そして、この樹脂繊維１３の塊を外包材１２内に収容して内部を減圧することで、コア材１１、ひいては真空断熱パネル１０の表面に明確に分かれた凸部２０および凹部２１が現れる。即ち、樹脂繊維１３の量が相対的に多い部位が真空化に伴い凸部２０を形成し、樹脂繊維１３の量が相対的に少ない部位が真空化に伴い凹部２１を形成する。
【００２２】
本実施形態に係る真空断熱パネル１０の製造方法によれば、樹脂繊維１３の原料となる樹脂を溶解した樹脂溶液を製造装置のノズル１０１から吐出することによりコア材１１を形成するコア材形成行程において、樹脂溶液の吐出態様を調整することにより、コア材１１の表面に凸部２０のおよび凹部２１を形成する。この製造方法によれば、コア材１１を樹脂繊維１３により形成する場合であっても、コア材１１の表面に所望の凹凸形状を形成することができる。
【００２３】
なお、樹脂繊維１３は、例えば、溶融紡糸法により成形してもよい。溶融紡糸法は、樹脂繊維１３の原料を加熱溶融し、それをノズルから空気中あるいは水中に押し出して冷却することにより樹脂繊維１３を得る製法である。
【００２４】
次に、上述の製造方法により製造される真空断熱パネル１０の構成例について説明する。図３に例示する真空断熱パネル１０は、凸部２０および凹部２１を、当該真空断熱パネル１４の長手方向あるいは短手方向に沿って直線状に形成している。そして、凹部２１の幅Ｄ２を凸部２０の幅Ｄ１よりも狭くしている。また、図４に例示する真空断熱パネル１０は、凹部２１として、第１凹部２１ａおよび第２凹部２１ｂを有する。第１凹部２１ａは、図３に例示した真空断熱パネル１０における凹部２１に相当するものである。第２凹部２１ｂは、凸部２０に付加的に設けられたものである。即ち、図４に例示する真空断熱パネル１０は、図３に例示する真空断熱パネル１０の凸部２０に第２凹部２１ｂを付加したものである。これら第１凹部２１ａおよび第２凹部２１ｂは、それぞれの幅Ｄ２と幅Ｄ３とが異なっている。この場合、第２凹部２１ｂの幅Ｄ３は、第１凹部２１ａの幅Ｄ２よりも狭い。そして、第２凹部２１ｂの深さは、第１凹部２１ａの深さよりも深くなっている。なお、これら第１凹部２１ａおよび第２凹部２１ｂも、真空断熱パネル１０の長手方向あるいは短手方向に沿って直線状に形成されている。これら図３および図４に例示した真空断熱パネル１０は、詳しくは後述するようにして冷蔵庫に備えられる。
【００２５】
次に、上記の真空断熱パネル１０を用いた冷蔵庫について図５および図６に基づいて説明する。
冷蔵庫４０は、図５に示すように前面が開口した断熱箱体４１を備えている。冷蔵庫４０は、この断熱箱体４１に図示しない冷凍サイクルが取り付けられている。また、冷蔵庫４０は、断熱箱体４１を複数の貯蔵室に仕切る図示しない仕切板、貯蔵室の前面を覆う図示しない断熱扉、および貯蔵室の内部を前後へ移動する図示しない引き出しなどを備えている。冷蔵庫４０の断熱箱体４１は、外箱４２、内箱４３、およびこれら外箱４２と内箱４３との間に挟まれた真空断熱パネル組５０を有している。外箱４２は鋼板で形成され、内箱４３は合成樹脂で形成されている。
【００２６】
真空断熱パネル組５０は、冷蔵庫４０の断熱箱体４１の各壁部に対応して分割されている。具体的には、真空断熱パネル組５０は、図６に示すように左壁パネル５１、右壁パネル５２、天井パネル５３、後壁パネル５４および底壁パネル５５に分割されている。これら左壁パネル５１、右壁パネル５２、天井パネル５３、後壁パネル５４および底壁パネル５５は、いずれも上述の真空断熱パネル１０で構成されている。左壁パネル５１、右壁パネル５２、天井パネル５３、後壁パネル５４および底壁パネル５５は、真空断熱パネル組５０として組み立てられ、外箱４２と内箱４３との間に挟み込まれる。外箱４２と内箱４３との間において真空断熱パネル組５０を構成する左壁パネル５１、右壁パネル５２、天井パネル５３、後壁パネル５４および底壁パネル５５の相互間に形成される隙間は、図示しない断熱性のシール部材で封止される。シール部材は、例えば発泡性の樹脂などで形成される。
【００２７】
このように、冷蔵庫４０は、断熱箱体４１を構成する真空断熱パネル組５０を有している。真空断熱パネル組５０は、上述の真空断熱パネル１０で構成されている。従って、厚みや重量をさらに軽減しつつ、高い断熱性能を確保することができる。
【００２８】
図７は、外箱４２と内箱４３との間に、図３に例示した真空断熱パネル１０を組み込んだ状態を示している。即ち、真空断熱パネル１０の凹部２１には、放熱パイプ３０が備えられる。この放熱パイプ３０は、冷蔵庫が備える冷凍サイクルの一部を構成するものであり、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒が流れることにより熱を放出する。この放熱パイプ３０からの放熱を利用することにより結露などの不具合を回避することができる。なお、この場合、真空断熱パネル１０と内箱４３との間に例えばウレタンなどからなる発泡断熱材６０を備えている。但し、発泡断熱材６０を備えない構成としてもよい。
【００２９】
図８は、外箱４２と内箱４３との間に、図４に例示した真空断熱パネル１０を組み込んだ状態を示している。即ち、この場合、放熱パイプ３０は、真空断熱パネル１０が備える複数の凹部のうち、より幅が狭く、且つ、より深さが深い第２凹部２１ｂに備えられている。本実施形態では、放熱パイプ３０は、真空断熱パネル１０が備える複数の凹部のうち、最も幅が狭く、且つ、最も深さが深い第２凹部２１ｂに備えられている。また、この場合、外箱４２は、当該外箱４２の強度を向上するためのビード部７０を有する。これにより、外箱４２も、凸部４２ａと凹部４２ｂを有している。
【００３０】
そして、真空断熱パネル１０の凸部２０は外箱４２の凸部４２ａに対向している。また、真空断熱パネル１０の凹部２１は外箱４２の凹部４２ｂに対向している。この構成によれば、ビード部７０により外箱４２の強度の向上を図ることができる。また、凸部同士の嵌合と凹部同士の嵌合により、外箱４２に対する真空断熱パネル１０の位置決めを正確に行うことができる。また、真空断熱パネル１０の表面と外箱４２の内面との密着性が向上し、断熱性能の向上を図ることができる。なお、この場合も、発泡断熱材６０を備えない構成としてもよい。
【００３１】
本実施形態に係る真空断熱パネルの製造方法は、樹脂繊維からなるコア材を備える真空断熱パネルを製造する方法であって、前記樹脂繊維の原料となる樹脂を溶解した樹脂溶液をノズルから吐出することにより前記コア材を形成するコア材形成行程を有する。そして、前記コア材形成行程では、前記樹脂溶液の吐出態様を調整することにより、前記コア材の表面に凸部および凹部を形成する。この製造方法によれば、コア材を樹脂繊維により形成する場合であっても、コア材の表面に所望の凹凸形状を形成することができる。
【００３２】
本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００３３】
例えば、コア材１１は、樹脂繊維１３からなる不織布状の繊維層を複数積層した構成としてもよい。この場合、コア材１１は、例えば数百層から数千層以上の繊維層を積層するとよい。
【符号の説明】
【００３４】
図面中、１０は真空断熱パネル、１１はコア材、１２は外包材、１３は樹脂繊維、２０は凸部、２１は凹部、２１ａは第１凹部、２１ｂは第２凹部、４０は冷蔵庫、１０１はノズルを示す。
【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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