(57)【要約】      （修正有）【課題】真空断熱材の断熱性能を向上させるために、芯材の減圧工程の効率化、必要時間の短縮を実現させる製造方法を提供する。【解決手段】芯材２と、芯材２を配した外包材３と、を備える真空断熱材１の製造方法であって、外包材３の長辺に沿って設けた開口５を介して、芯材２を減圧させる減圧工程を行うことで、真空断熱材１を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材と、
該芯材を配した外包材と、を備える真空断熱材の製造方法であって、
前記外包材の長辺に沿って設けた開口を介して、前記芯材を減圧させる減圧工程を行うことを特徴とする真空断熱材の製造方法。
【請求項２】
前記開口に対向する前記芯材の面の面積は、前記減圧工程前の前記芯材の側周表面積の３０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材の製造方法。
【請求項３】
芯材と、
該芯材を配した外包材と、を備える真空断熱材であって、
前記外包材の長辺に沿って設けた開口を介して、前記芯材が減圧されたことを特徴とする真空断熱材。
【請求項４】
芯材と、
該芯材を配した外包材と、を備える真空断熱材であって、
前記芯材及び前記外包材の長辺側に耳を有することを特徴とする真空断熱材。
【請求項５】
前記耳側の前記芯材の面の面積が、前記芯材が減圧される前の側周表面積の３０％以上であ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】
前記芯材は、前記芯材の長辺を一辺、該長辺より短い一辺を短辺を有する形状であり、
（長辺長さ）／（短辺長さ）が２以上であることを特徴とする請求項４又は５に記載の真空断熱材。
【請求項７】
請求項１若しくは２に記載の製造方法により製造された真空断熱材又は請求項３乃至６何れか一項に記載の真空断熱材を備える機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材の製造方法、真空断熱材及び真空断熱材を備えた機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、外包材２の短辺に、繊維集合体である芯材１を挿入可能な挿入口５を設ける構成を開示している（図５、段落００１７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７９６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
真空断熱材の断熱性能を向上させるには、繊維集合体である芯材からガスを除去する必要がある。真空断熱材の大きさは大型化してきており、これに伴い、芯材の体積も増加傾向にあるため、芯材の減圧工程の効率化、必要時間の短縮が望まれている。
【０００５】
一般に減圧の容易さは、排気に用いる配管の断面積、配管の長さや排気に用いるポンプの能力等から求められ、配管の長さの逆数に比例する。これを真空断熱材に置換えると、配管長は真空断熱材の芯材長さととらえられる。前述したように、真空断熱材の大型化により芯材の長さが長くなっており、減圧をしづらい状態にある。
【０００６】
真空断熱材の寸法は、適用すべき製品に応じて種々設計される。例えば、長辺と短辺を持つ略長方形状として製造される。外包材に挿入した芯材を減圧する際、ガスは、外包材の開口を介して外包材の外部に流出する。長辺と短辺を持つ芯材を外包材の袋形状内部に設置し、開口から長距離の位置にあるガスを排出するには、ガスを開口まで吸入せねばならないため、開口から近距離の位置にあるガスに比して大きなエネルギーを要する。このため、同一の製造条件下では、開口から遠距離に芯材が位置する真空断熱材は、芯材からのガスの除去量が少なくなり、断熱性能が低くなり易い、すなわち、熱伝導率が高くなり易い。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記事情に鑑みてなされた本発明は、芯材と、該芯材を配した外包材と、を備える真空断熱材の製造方法であって、前記外包材の長辺に沿って設けた開口を介して、前記芯材を減圧させる減圧工程を行うことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の真空断熱材の平面図(図中、上側)および断面模式図(図中、下側)である。
【図２】真空断熱材を用いた冷蔵庫の断面模式図である。
【図３】真空断熱材を用いたヒートポンプ給湯器の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、同様の説明は繰り返さない。なお、本発明は実施例の態様に限定されるものではない。
【００１０】
＜第一の実施形態＞
図１は、本実施形態の真空断熱材の平面図(図中、上側)および断面模式図(図中、下側)である。
真空断熱材１は、芯材２、外包材３及びゲッター剤４を有する。
【００１１】
［芯材２］
芯材２は、例えば、エアロゾル、ヒュームドシリカ等の無機粉体、発泡剤により発泡した樹脂フォームやガラスなどの無機材料または有機樹脂材料を繊維化し集積した繊維集合体を採用できる。
【００１２】
エアロゾルは金属にアルキル基を結合した金属アルコキシドを原料とし、アルコール等の溶媒中で水と触媒を用いた重合反応により高分子量化した後、超臨界法等により溶媒を除去して作製される。
【００１３】
ヒュームドシリカはケイ素塩化物を原料とし、気化したケイ素塩化物を高温の雰囲気で気相反応させ作製できる。
【００１４】
発泡樹脂フォームはポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メラミン樹脂等を材料とし、二酸化炭素、シクロペンタンなどの発泡剤で発泡して作製できる。
【００１５】
無機材料を繊維化したものとしては、ソーダライムガラス等のガラスを原料とし、溶融したガラス材料を延伸法や火炎法などにより繊維化することで作製でき、繊維化後は吸引機能を持ったコンベア等で集積される。
【００１６】
樹脂材料を繊維化したものとしては、ポリプロピレン、ポリチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド等の樹脂材料と原料として採用でき、メルトブローン法、スパンボンド法等の溶融延伸により繊維化される。これらの材料は単体として芯材とすることもできるが、部分的に異なる材料を組み合わせて用いることもできる。
【００１７】
［外包材３］
外包材３は開口辺５を持つ袋形状であり、芯材２を包んでいる。ガスバリア性を有する外包材３は表面保護層、ガスバリア層、および熱溶着層の１種類以上を積層した積層フィルムを採用できる。
【００１８】
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、ポリアミドフィルム、ポリプロピレンフィルム等の延伸加工品を用いることができる。
【００１９】
ガスバリア層としては、金属蒸着フィルム、無機質蒸着フィルム、金属箔等を用いることができる。
【００２０】
熱溶着層としては、低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、無延伸ポリエチレンレテレフタレートフィルム、直鎖状低密度ポリエチレンフィルム等を用いることができる。
【００２１】
［ゲッター剤４］
また、芯材２とともに、ガスを吸着するゲッター剤４を外包材３内に同包できる。ゲッター剤４は減圧封止後の残存ガスおよび水分を吸着する。ゲッター剤４としては、モレキュラーシーブス、シリカゲル、酸化カルシウム、合成ゼオライト、活性炭、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等を用いることができる。
【実施例１】
【００２２】
芯材２はソーダライムガラスを溶融し、延伸により繊維化し集積したグラスウールマットを用いた。芯材２のサイズは、（長辺長さ）／（短辺長さ）の値が２．５以上となる寸法とした。具体的には、長辺×短辺×厚さ＝１６００ｍｍ×６００ｍｍ×４０ｍｍを用いた。
【００２３】
芯材２の目付は４２００ｇ／ｍ2のものを用いた。目付とは単位からわかるようにマット状の芯材２の１ｍ2あたりの重量である。
【００２４】
外包材３は、保護層にナイロンフィルム（厚さ２５×１０-6ｍ）、ガスバリア層にアルミの蒸着層を形成したポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ１２×１０-6ｍ）およびアルミ蒸着層を形成したエチレンビニルアルコール共重合体フィルム（厚さ１５×１０-6ｍ）を用いた。熱溶着層に高密度ポリエチレンフィルム（厚さ５０×１０-6ｍ）を用いた。
【００２５】
外包材３は、次の様にして作成した。略矩形状の積層フィルムを２枚用意し、熱溶着層同士が接触するように重ねて長辺方向の一辺を開口５として残し、三方をヒートシールにより接着して袋状（長辺×短辺＝１６３０ｍｍ×７５０ｍｍ）とした。
【００２６】
ゲッター剤４は合成ゼオライトを１０ｇ用いた。乾燥により水分を除去した芯材２とゲッター剤４を一緒に袋状の外包材３中に入れた。
【００２７】
芯材２の長辺及び短辺が、外包材３の長辺及び短辺に対向する向きで、開口５を介して、芯材２を外包材３の内部に配した。
【００２８】
その後、減圧用のチャンバー内にセットし減圧工程を行った。減圧工程は油回転ポンプで５分間行い、続いて油拡散ポンプで５分間行った。減圧工程では、開口５を介して、芯材２内部のガスを含む外包材３内部のガスが除去される。減圧工程が終了した後、開口５を熱溶着により封止する封止工程を行った。開口５の封止の方法は熱溶着に限られず、種々公知の方法を採用できる。なお、開口５に近接した芯材２の側周の表面積（長辺×厚さ）は、芯材２の側周面の表面積全体（２×（長辺＋短辺）×厚さ）に対して３６％であった。
【００２９】
作製した真空断熱材１の厚さは１５ｍｍであった。作製した真空断熱材１の熱伝導率を英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて平均温度１０℃で測定した結果、９０（後述する比較例の真空断熱材を１００とした場合の指数）であった。
【００３０】
図１上図に示すように、製造した真空断熱材１は、芯材２の開口５に対向する端面（厚み方向に平行な面であり、寸法は長辺×厚さ。）から開口５（封止工程により封止されている。）までの外包材３の領域（耳６という。）の長さが、芯材２の他の端面から、これら端面のそれぞれに対向し、予め封止されていた外包材３の三方の辺までの領域の長さより長い。すなわち、真空断熱材１は、芯材２及び外包材３の長辺側に耳を有する。これは、開口部５の封止を行う際に、芯材２を挟み込んでシールしてしまうことを抑制するためおよび封止する際に皺等が発生しないように余裕代を持たせる必要があることから生じる。すなわち、耳６に対向する外包材３の辺が開口５であり、この開口５を介して減圧工程が行われ、その後、開口５が封止工程により封止されたと考えられる。
【実施例２】
【００３１】
実施例２について説明する。本実施例の構成は、次の点を除き、実施例１と同様にできる。本実施例では、種々の大きさの真空断熱材１を作製し、これを用いて冷蔵庫７を作製した。真空断熱材１を有する機器の一例である冷蔵庫７の断面模式図を図２に示す。真空断熱材１は、冷蔵庫外箱８及び冷蔵庫内箱９の間、冷蔵室扉１１内部などに配することができる。冷蔵庫外箱８と冷蔵庫内箱９を組み合わせ、形成された隙間に発泡ウレタン１０を注入し冷蔵庫箱体を作製した。
【実施例３】
【００３２】
実施例３について説明する。本実施例の構成は、次の点を除き、実施例１と同様にできる。芯材２はソーダライムガラスを溶融し、延伸により繊維化し集積したグラスウールマットを用いた。芯材２のサイズは、（長辺長さ）／（短辺長さ）の値が２である長辺×短辺×厚さ＝１４００ｍｍ×７００ｍｍ×４０ｍｍを用いた。グラスウールマットの目付は４２００ｇ／ｍ2のものを用いた。
【００３３】
積層フィルム２枚を用意し、溶着層同士が接触するように重ね長辺方向の一辺を残し、三方をヒートシールにより接着して袋状（長辺×短辺＝１８５０ｍｍ×８５０ｍｍ）としたものを準備した。実施例１と同様にして減圧工程及び封止工程を行った。開口５に近接した芯材２の表面積は、芯材２の側周の表面積に対して３３％であった。作製した真空断熱材１の厚さは１５ｍｍであった。作製した真空断熱材１の熱伝導率を英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて平均温度１０℃で測定した結果、９１（比較例に記載の従来の真空断熱材を１００とした場合の指数）であった。
【００３４】
同様の方法で複数枚の真空断熱材１を作製し、これを用いてヒートポンプ給湯器１３を作製した。断面模式図を図３に示す。ヒートポンプ給湯器の貯湯タンク１０にはヒートポンプユニットで暖められたお湯が貯められており、お湯を使用しない場合にタンク内の湯温が低下すると沸かし直しを行う必要があるため、給湯器の成績係数（ＣＯＰ：Coefficient of Performance）が低下してしまう。真空断熱材１を適用した場合と、比較例の真空断熱材を用いた場合のＣＯＰを比較した所、本実施例の真空断熱材１の性能が約１０％優れていることが確認された。
（比較例１）
外包材の短辺側に開口を設けたこと以外は、実施例１と同様の方法で真空断熱材を製造し、これを比較例とした。
【００３５】
積層フィルム２枚用意し、熱溶着層同士が接触するように重ね短辺方向の一辺を残し、三方をヒートシールにより接着して袋状にした外包材のサイズは、長辺×短辺＝１７５０ｍｍ×６３０ｍｍとなった。短辺側に設けた開口を利用して、減圧工程及び封止工程を行った。
【００３６】
なお、開口に近接した芯材の表面積は、芯材の側周の表面積に対して１４％であった。作製した真空断熱材の厚さは１５ｍｍであった。作製した真空断熱材の熱伝導率を英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて平均温度１０℃で測定した結果、１００（指数）となった。
【００３７】
＜その他＞
各実施例及び比較例で製造した真空断熱材に関連する主な数値を表１に示す。各実施例では、開口５に対向する芯材２の表面積が、減圧工程前の芯材２の側周の表面積全体に対して３０％以上又は３５％以上であり、効果的に減圧を行うことができる。また、（長辺長さ）／（短辺長さ）の値が大きい、例えば２以上又は２．５以上の芯材２を、外包材３の長辺に沿って設けた開口５を介して配している。外包材３の長辺側から芯材２を配せるため、芯材２の設置を容易に行える。真空断熱材１の形状は任意に設計し得るが、例えば、長辺及び短辺を有する略矩形状にできる。
【００３８】
【表１】
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【符号の説明】
【００３９】
１…真空断熱材
２…芯材
３…外包材
４…ゲッター剤
５…開口
６…耳
７…冷蔵庫
８…冷蔵庫外箱
９…冷蔵庫内箱
１０…発泡ウレタン
１１…冷蔵庫扉
１２…コンプレッサー
１３…ヒートポンプ給湯器
１４…貯湯タンク
１５…逃し弁
１６…漏電遮断器
１７…逃し弁操作バルブ
１８…排水操作バルブ
１９…排水管
２０…元栓
２１…給水管
２２…止水バルブ
２３…給湯配管
２４…ヒートポンプユニット
２５…貯湯タンクユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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