(57)【要約】      （修正有）【課題】生産性の向上を図り、且つ、断熱性能の低下を抑える断熱材、この断熱材を構成するコア材、この断熱材を備える冷蔵庫、並びに、この断熱材の製造方法を提供する。【解決手段】断熱材１０は、帯状に連続する不織布１３を連続した状態で捲回することにより構成されたコア材１１を備え、不織布１３は、樹脂繊維により構成されている。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、気体の透過性を無くした気密性を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状に連続する不織布を連続した状態で捲回することにより構成されたコア材を備え、
前記不織布は、樹脂繊維により構成されている断熱材。
【請求項２】
前記不織布は、１００層以上の層を形成している請求項１に記載の断熱材。
【請求項３】
前記樹脂繊維は、エレクトロスピニング法により成形されている請求項１または２に記載の断熱材。
【請求項４】
前記樹脂繊維は、熱伝導率が２．２ｍＷ／ｍＫ以下である請求項１から３の何れか１項に記載の断熱材。
【請求項５】
前記コア材を複数備える請求項１から４の何れか１項に記載の断熱材。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載の断熱材に備えられるコア材。
【請求項７】
請求項１から５の何れか１項に記載の断熱材を備える冷蔵庫。
【請求項８】
コア材を備える断熱材を製造する方法であって、
樹脂繊維により、帯状に連続する不織布を形成し、
前記不織布を、連続した状態で捲回することにより前記コア材を形成する断熱材の製造方法。
【請求項９】
前記不織布を、１００回以上捲回することにより前記コア材を形成する請求項８に記載の断熱材の製造方法。
【請求項１０】
前記樹脂繊維を、エレクトロスピニング法により成形する請求項８または９に記載の断熱材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、断熱材、この断熱材を構成するコア材、この断熱材を備える冷蔵庫、並びに、この断熱材の製造方法に関する。
【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、この種の断熱材に係る技術分野において、近年では、繊維により不織布を形成し、多数の不織布を積層することにより断熱材のコア材を構成することが考えられている。しかし、多数の不織布を積層する作業は、手間がかかる。また、１枚１枚の不織布がシート状であることから、その取扱いが困難である。そのため、多数の不織布を積層することによりコア材を構成する断熱材では、その生産性の向上が求められる。また、シート状の不織布では剛性が不足する。そのため、例えばコア材を外包材内に収容して真空化することで真空断熱材を形成する際には、不織布が圧縮されて繊維同士の接触面積が増加し、断熱性能の低下を招いてしまう。
【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、生産性の向上を図ることができ、且つ、断熱性能の低下を抑えることができる断熱材、この断熱材を構成するコア材、この断熱材を備える冷蔵庫、並びに、この断熱材の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係る断熱材は、帯状に連続する不織布を連続した状態で捲回することにより構成されたコア材を備える。前記不織布は、樹脂繊維により構成されている。
本実施形態に係る断熱材の製造方法は、コア材を備える断熱材を製造する方法であって、樹脂繊維により、帯状に連続する不織布を形成し、この不織布を、連続した状態で捲回することにより前記コア材を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係る断熱材の構成例を示す断面図
【図２】コア材の構成例を示す断面図
【図３】不織布の構成例を示す断面図
【図４】断熱材の製造方法の一例を示す図
【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】断熱材の変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に例示する断熱材１０は、その主体部を構成するコア材１１を外包材１２内に収容した構成である。図２に例示するように、コア材１１は、帯状に連続する長尺な不織布１３を捲回することにより構成されている。外包材１２は、断熱材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、気体の透過性を無くした気密性を有する。この場合、外包材１２は、コア材１１を収容可能な袋状に構成されている。コア材１１を収容した外包材１２は、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を収容した外包材１２は、真空断熱材１０として形成される。
【０００８】
図３に例示するように、不織布１３は、第１不織布層１３ａおよび第２不織布層１３ｂを積層した構成である。第１不織布層１３ａは、例えばフェルトなどといった比較的硬質の繊維からなるシート状の不織布層である。第２不織布層１３ｂは、樹脂繊維からなるシート状の不織布層である。この場合、不織布１３は、１枚の第１不織布層１３ａを２枚の第２不織布層１３ｂにより挟んだ構成となっている。第１不織布層１３ａは、第２不織布層１３ｂよりも硬く、剛性を有している。不織布１３は、第１不織布層１３ａを主体とし、その第１不織布層１３ａに第２不織布層１３ｂを付加した構成となっている。
【０００９】
第２不織布層１３ｂは、ランダムに絡み合った樹脂繊維で形成されている。この場合、第２不織布層１３ｂは、エレクトロスピニング法で成形されている。エレクトロスピニング法で生成された樹脂繊維は、その繊維径が０．１ｎｍ〜１０μｍ程度となる細い繊維となり、且つ、長さが外径の例えば１０００倍以上となる長い繊維となる。また、エレクトロスピニング法で生成された樹脂繊維は、全体的に直線状ではなく、ランダムに湾曲した縮れ形状をなす。そのため、樹脂繊維は、繊維同士の絡み合いが多くなる。
【００１０】
この場合、樹脂繊維は、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の軽量化を図ることができる。樹脂繊維は、ポリスチレン、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】
樹脂繊維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】
樹脂繊維をエレクトロスピニング法で形成する場合、繊維同士の絡み合いを多くすることができるから、紡糸すると同時に、不織布状の繊維シート、即ち第２不織布層１３ｂを形成することが可能である。また、樹脂繊維をエレクトロスピニング法で形成することによりマイクロオーダからナノオーダの繊維径を得ることができるから、１枚あたりの第２不織布層１３ｂの厚みを非常に薄くすることが可能である。断熱材１０は、このようなシート状の第２不織布層１３ｂが捲回された構造をコア材１１内に有している。
【００１３】
なお、絡み合った繊維の間の空隙の体積を小さくすることで空隙の数が増加し断熱性がより良くなる。そのため、樹脂繊維の繊維径は約５μｍ以下とすることが好ましく、さらに好ましくは１μｍ以下、つまりナノオーダの繊維径とすることが好ましい。そして、第２不織布層１３ｂの空隙率を、少なくとも６０〜９０パーセントに維持することが好ましい。これにより、断熱性を維持しつつ強度の向上を図ることができる。また、樹脂繊維で形成される断熱パネルの熱伝導率は、２．２ｍＷ／ｍＫ以下、より好ましくは、１．１ｍＷ／ｍＫ以下とすることが好ましい。
【００１４】
また、樹脂繊維は、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。樹脂繊維に無機フィラーを添加することにより、断熱性を維持しつつ強度の向上を図ることができる。添加する無機フィラーとしては、例えば、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が考えられる。
【００１５】
次に、上述した断熱材１０の製造方法の一例について説明する。即ち、図４に例示するように、第１不織布層１３ａおよび第２不織布層１３ｂを備える帯状の長尺な不織布１３を形成する。そして、この不織布１３を端部から捲回すことによりコア材１１を形成する。このとき、不織布１３は、少なくとも１００回以上、より好ましくは、数百回以上、あるいは数千回以上捲回することが好ましい。これにより、不織布１３が少なくとも１００層以上の層を形成したコア材１１を得ることができ、断熱性能の向上を図ることができる。
【００１６】
そして、不織布１３を捲回することにより得られたコア材１１を外包材１２内に収容する。このとき、不織布１３は、その主体部を、ある程度の剛性を有する第１不織布層１３ａにより構成している。そのため、捲回された不織布１３は、ある程度のばね性、即ち円筒状に戻ろうとする性質を有している。従って、捲回された不織布１３は、その自重では平坦に潰れず、中央部に空洞が形成された状態を維持する。
【００１７】
そして、コア材１１を収容した外包材１２内を真空化する。これにより、コア材１１が圧縮され、平坦な断熱材１０が得られる。このとき、上述した通り、コア材１１を構成する不織布１３は、ある程度のばね性を有する。そのため、外包材１２内の真空化は、不織布１３のばね性に抗して進められる。従って、不織布１３が圧縮され過ぎてしまうこと、ひいては、第２不織布層１３ｂが圧縮され過ぎて空隙率が低下してしまうことを回避することができる。
【００１８】
本実施形態に係る断熱材１０によれば、帯状に連続する長尺な不織布１３を、切断することなく連続したままの状態で捲回することによりコア材を構成している。そして、このように捲回される不織布１３は、樹脂繊維を含んでいる。即ち、断熱材１０によれば、不織布１３を捲回することでコア材１１を構成する。そのため、多数の不織布を積層する構成とは異なり、生産性の向上を図ることができる。また、不織布１３を捲回することで構成したコア材１１は、ある程度のばね性を有している。そのため、不織布１３の過圧縮による断熱性能の低下を抑えることができる。
【００１９】
また、断熱材１０によれば、不織布１３を１００回以上捲回すことで、換言すれば１００層以上の層を形成してコア材１１を構成することで、断熱性能のさらなる向上を図ることができる。また、断熱材１０によれば、不織布１３を構成する樹脂繊維は、エレクトロスピニング法により成形されている。従って、極めて断熱性能の高い不織布１３を実現することができ、ひいては、断熱材１０の断熱性能のさらなる向上を図ることができる。
【００２０】
また、断熱材１０によれば、不織布１３を構成する樹脂繊維で形成される断熱パネルであり、熱伝導率が２．２ｍＷ／ｍＫ以下とすることで、断熱性能のさらなる向上を図ることができる。
【００２１】
次に、上記の断熱材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。
【００２２】
真空断熱パネル組５０は、冷蔵庫の断熱箱体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、いずれも上述の断熱材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。
【００２３】
このように、冷蔵庫は、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、上述の断熱材１０で構成されている。したがって、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。
【００２４】
本実施形態に係る断熱材は、帯状に連続する不織布を連続した状態で捲回することにより構成されたコア材を備える。そして、前記不織布は、樹脂繊維により構成されている。本実施形態によれば、多数の不織布を積層する構成に比べ、生産性の向上を図ることができ、且つ、断熱性能の低下を抑えることができる。
【００２５】
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。
【００２６】
例えば、断熱材は、複数のコア材を備える構成としてもよい。図７に例示する断熱材２０は、１つの外袋材２２内に、同じ形状および大きさの４つのコア材２１ａ〜２１ｄを備える構成である。これらコア材２１ａ〜２１ｄは、何れも、上述したコア材１１と同様の構成である。このように、１つの外袋材２２内に偶数個のコア材を備えることにより、全体としては矩形状の１つのまとまった断熱材２０を得ることができる。
【００２７】
また、図７に例示する断熱材３０は、１つの外袋材３２内に、同じ形状および大きさの３つのコア材３１ａ〜３１ｃを備える構成である。これらコア材３１ａ〜３１ｄは、何れも、上述したコア材１１と同様の構成である。このように、１つの外袋材３２内に奇数個のコア材を備えることにより、断熱材３０全体としての形状を矩形状以外の形状とすることができる。そのため、例えば断熱材の取付対象部位の形状に合わせて、断熱材全体の形状を適宜変更することができる。
【００２８】
また、図７に例示する断熱材４０は、１つの外袋材４２内に、異なる形状および大きさの複数のコア材４１ａ〜４１ｃを備える構成である。これらコア材４１ａ〜４１ｃは、何れも、上述したコア材１１と同様の構成である。ここで、本実施形態に係るコア材は、上述した通りばね性を有するものであるが、そのばね性の強さは、コア材が大きいほど小さく、コア材が小さいほど大きい傾向が見られる。即ち、大きいコア材ほど潰れやすく、小さいコア材ほど潰れにくい傾向がある。そのため、断熱材４０によれば、各コア材４１ａ〜４１ｃが配置されている部位によって、潰れにくさあるいは潰れやすさが異なり、従って、真空化の際の各部位における圧縮率を異ならせることができる。そのため、断熱材４０の厚さを、部位によって異ならせることができる。
【００２９】
また、本実施形態に係る断熱材は、冷蔵庫以外にも適用可能である。また、不織布を構成する繊維は、樹脂繊維ではなく、ガラス繊維であってもよい。また、断熱材は、真空化していないものであってもよい。
【符号の説明】
【００３０】
図面中、１０，２０，３０，４０は断熱材、１３は不織布、１１，２１ａ〜２１ｂ，３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃはコア材、１００は冷蔵庫を示す。
【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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