(57)【要約】【課題】コア材を樹脂繊維で構成する場合であっても真空度の低下を抑える。【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と、前記コア材に添加され、前記樹脂繊維由来の低分子を吸着する低分子吸着材と、を備える。【選択図】図１
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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と、
前記コア材に添加され、前記樹脂繊維由来の低分子を吸着する低分子吸着材と、
を備える真空断熱パネル。
【請求項２】
前記低分子吸着材は、ゼオライトである請求項１に記載の真空断熱パネル。
【請求項３】
前記コア材に添加され、水分を吸着する水分吸着材をさらに備え、
前記低分子吸着材の添加量を前記水分吸着材の添加量よりも多くした請求項１または２に記載の真空断熱パネル。
【請求項４】
前記低分子吸着材の吸着方式と前記水分吸着材の吸着方式が異なる請求項１から３の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
【請求項５】
前記樹脂繊維は、ポリスチレンからなる請求項１から４の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
【請求項６】
前記樹脂繊維の平均繊維径は、１μｍよりも小さい請求項１から５の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
【請求項７】
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から６の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
【請求項８】
前記樹脂繊維は、溶融紡糸法により成形されている請求項１から６の何れか１項に記載の真空断熱パネル。
【請求項９】
請求項１から８の何れか１項に記載の真空断熱パネルに備えられるコア材。
【請求項１０】
請求項１から８の何れか１項に記載の真空断熱パネルを備える冷蔵庫。
【請求項１１】
前記低分子吸着材は、前記真空断熱パネルの庫外側よりも庫内側に多く添加されている請求項１０に記載の冷蔵庫。
【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】
例えば冷蔵庫などといった各種の機器や設備に、断熱材として真空断熱パネルを用いることが考えられている。この種の真空断熱パネルでは、内部を減圧した後にガスが発生するという課題がある。例えば特許文献１には、減圧後の総ガス量の大部分が水分であることに着目し、このようなガスや水蒸気を吸着する吸着剤を備えることが開示されている。ところで、近年では、真空断熱パネルのコア材を樹脂繊維で構成することが考えらえている。そして、このような樹脂繊維を備える場合、減圧後に、樹脂繊維から低分子が発生する。そのため、水分を吸着する吸着剤だけでは、このような樹脂繊維由来の低分子に対応することができない。そのため、真空断熱パネルの真空度が損なわれてしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−５３９８０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、コア材を樹脂繊維で構成する場合であっても真空度の低下を抑え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、並びに、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と、前記コア材に添加され、前記樹脂繊維由来の低分子を吸着する低分子吸着材と、を備える。
【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のコア材および不織布を示す模式図
【図２】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３】実施形態による真空断熱パネルのコア材を示す模式図であって、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は側面視を示す概略図
【図４】実施形態による真空断熱パネルのコア材の側面視を示す模式図
【図５】コア材に低分子吸着材および水分吸着材を添加する状態を示す図
【図６】実施形態による冷蔵庫の断熱箱体を示す模式的な斜視図
【図７】実施形態による冷蔵庫の真空断熱パネル組を示す模式的な斜視図
【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に示すようにコア材１０は、不織布１１が複数層に積層されている。この不織布１１は、ランダムに絡み合った樹脂繊維１２で形成されている。樹脂繊維１２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１２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１２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１２は、互いに絡み合いやすく、容易に複数の層が形成される。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１２の紡糸と、不織布１１の形成とを同時に行なうことができる。その結果、コア材１０は、短い工数で容易に形成することができる。
【０００８】
また、不織布１１を構成する樹脂繊維１２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外径が容易に確保される。そのため、不織布１１は１枚あたりの厚さが非常に薄くなり、コア材１０の厚さも薄くなる。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、不織布の形状の維持が困難となる。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。従来のガラス繊維を用いる場合、ガラス繊維を水に分散させた状態で紙漉の要領で不織布が形成される。仮にガラス繊維の紡糸と不織布の形成とを同時に行なうと、厚さの大きな綿状の不織布が形成され、厚さの小さな薄い不織布の形成は困難である。
【０００９】
このように、本実施形態の場合、コア材１０は、積層された複数の層からなる不織布１１で形成されている。コア材１０は、例えば数百層から数千層以上の不織布１１が積層される。本実施形態の不織布１１を形成する樹脂繊維１２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。
【００１０】
不織布１１を形成する樹脂繊維１２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１２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１２の軽量化を図ることができる。不織布１１は、２種類以上の樹脂繊維１２を混紡してもよい。混紡によって形成される不織布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。他にも不織布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】
樹脂繊維１２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】
この場合、混紡される樹脂繊維１２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１２を混紡することにより、不織布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。不織布１１は、絡み合った樹脂繊維１２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１２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、不織布１１は、これを構成する樹脂繊維１２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１２の外径ｄを小径化することにより、樹脂繊維１２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１２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、不織布１１の断熱性の向上が図られる。
【００１３】
樹脂繊維１２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１２に無機フィラーを添加することにより、不織布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】
不織布１１で形成されたコア材１０は、図２に示すように袋状の外包材１３に収容される。外包材１３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ることにより、気体の透過性を無くした気密性のシート材からなる。コア材１０を収容した外包材１３は、コア材１０とともに内部を真空に近い圧力まで減圧した後、密封される。これにより、コア材１０を収容した外包材１３は、真空断熱パネル１４として形成される。この場合、真空断熱パネル１４は、形成した真空断熱パネル１４の潰れを低減するために、外包材１３の内側に骨格となる骨格部材を収容していてもよい。
【００１５】
コア材１０は、図３に示すように積層された一方の面側にアルミニウム箔１５を備えてもよい。上述のように不織布１１で形成したコア材１０は、外包材１３へ収容した後、外包材１３の内部を減圧することにより真空断熱パネル１４として形成される。そのため、真空断熱パネル１４は、外包材１３の内部の減圧によって潰れや変形を生じるおそれがある。不織布１１の一方の面側にアルミニウム箔１５を備えることにより、コア材１０は強度が向上する。これにより、減圧による潰れや変形を低減することができる。また、コア材１０は、図４に示すように不織布１１とともに積層されるガラス繊維層１６を備えていてもよい。ガラス繊維層１６は、微細な樹脂繊維１２で形成された不織布１１よりも強度が高い。そのため、不織布１１とガラス繊維層１６とを積層することにより、不織布１１のみでコア材１０を形成する場合よりも厚みや重量は増すものの、減圧による潰れや変形を低減することができる。なお、ガラス繊維層１６は、図４に示す２層に限らず、１層または３層以上でもよい。
【００１６】
そして、図５に示すように、本実施形態に係る真空断熱パネル１４のコア材１０には、低分子吸着材１００と水分吸着材２００が添加されている。この場合、低分子吸着材１００および水分吸着材２００は、樹脂繊維１２からなる不織布１１の間に撒き散らされている。低分子吸着材１００は、樹脂繊維１２から発生する低分子を吸着する。この場合、低分子吸着材１００は、合成ゼオライトで構成されており、低分子を物理的に吸着する。このような物理的な吸着方式による吸着作用は可逆的であり、低分子吸着材１００に吸着された低分子は、例えば、ある程度の熱が加わることで低分子吸着材１００から離れやすくなる。なお、低分子吸着材１００は、ゼオライトに限られるものではない。一方、水分吸着材２００は、水分を吸着する。この場合、水分吸着材２００は、酸化カルシウムで構成されており、水分を化学的に吸着する。このような化学的な吸着方式による吸着作用は不可逆的であり、水分吸着材２００に吸着された水分は、ある程度の熱が加わった程度では、水分吸着材２００から離れにくい。なお、水分吸着材２００は、酸化カルシウムに限られるものではない。
【００１７】
特に、コア材１０を収容した外包材１３内部を減圧した後においては、樹脂繊維１２から低分子が発生しやすくなる。本実施形態に係る真空断熱パネル１４によれば、このような樹脂繊維１２由来の低分子が低分子吸着材１００により吸着される。従って、コア材１０を樹脂繊維１２で構成する場合であっても、真空断熱パネル１４内の真空度の低下を抑えることができる。さらに、真空断熱パネル１４によれば、水分吸着材２００により内部の水分も吸着される。従って、真空断熱パネル１４内の真空度の低下を一層抑えることができる。
【００１８】
また、特に、コア材１０を収容した外包材１３内部を減圧した後においては、外包材１３を構成する樹脂フィルムからも低分子が発生しやすくなる。真空断熱パネル１４によれば、このような外包材１３由来の低分子も低分子吸着材１００により吸着される。従って、真空断熱パネル１４内の真空度の低下を抑えることができる。
【００１９】
この場合、低分子吸着材１００の添加量は、水分吸着材２００の添加量よりも多くなっている。即ち、本実施形態に係るコア材１０は、その全体あるいは殆どの部分が樹脂繊維１２からなる。そのため、樹脂繊維１２由来の低分子の量も多くなる傾向がある。そのため、低分子吸着材１００の添加量を多くすることにより、より多くの樹脂繊維１２由来の低分子を吸着することができる。なお、低分子吸着材１００の添加量および水分吸着材２００の添加量は適宜調整して実施することができ、例えば、両者の添加量を同じにしてもよいし、低分子吸着材１００の添加量を水分吸着材２００の添加量よりも少なくしてもよい。
【００２０】
なお、樹脂繊維１２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１２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１２を得る製法である。
【００２１】
次に、上記の真空断熱パネル１４を用いた冷蔵庫について図６および図７に基づいて説明する。
冷蔵庫４０は、図６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。
【００２２】
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７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１４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１４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。
【００２４】
また、真空断熱パネル１４を冷蔵庫４０に適用する場合には、低分子吸着材１００は、真空断熱パネル１４の庫内側の添加量を、真空断熱パネル１４の庫外側の添加量よりも多くするとよい。即ち、真空断熱パネル１４は、庫外側よりも庫内側の方が低温となる傾向がある。そして、上述したように、低分子吸着材１００による吸着作用は可逆的である。そのため、熱的に安定な庫内側に存在する低分子吸着材１００を多くすることにより、一旦吸着された低分子が再放出されてしまうことを抑えることができる。
【００２５】
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と、前記コア材に添加され、前記樹脂繊維由来の低分子を吸着する低分子吸着材と、を備える。この構成によれば、樹脂繊維１２から発生する低分子が真空断熱パネル１４内に遊離することなく吸着されるので、コア材１０を樹脂繊維１２で構成する場合であっても真空度の低下を抑えることができる。
【００２６】
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。
【符号の説明】
【００２７】
図面中、１０はコア材、１２は樹脂繊維、１４は真空断熱パネル、４０は冷蔵庫、１００は低分子吸着材、２００は水分吸着材を示す。
【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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