JP2007056972A - 真空断熱材及びそれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱性能を確保しつつ、被取付け部に沿って変形された形状を保持できる真空断熱材を提供すること。
【解決手段】真空断熱材３０は、ガスバリア性を有する外被材３１中に芯材３２を真空封止したものであって、芯材３２を変形可能な繊維重合体で形成すると共に、外被材３１内に芯材３２と共に変形可能で且つ変形後の芯材形状を保持可能な変形保持部材３３を配置して構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空断熱材及びそれを用いた冷蔵庫に関する。

（従来技術１）
従来の真空断熱材としては、特開２００１−３３６６９１号公報（特許文献１）に示されたものがある。この特許文献１に記載の真空断熱材は、平均直径が１μｍ以上５μｍ以下の無機繊維からなるシート状成形体を少なくとも２層以上積層してなる芯材を、ガスバリア性フィルムで覆い、その内部を減圧し、密封したものであって、圧縮成型により、前記真空断熱材の厚み方向に垂直な側面部に少なくとも一本以上の溝を形成して、該真空断熱材の折り曲げを可能にしたものである。
（従来技術２）
また、従来の真空断熱材としては、特開２００４−１９７９５４号公報（特許文献２）に示されたものがある。この特許文献２に記載の真空断熱材は、熱溶着層を有するガスバリア性の外被材と板状の芯材とを有し、芯材の周囲に芯材を間に含まず密着した外被材のみから構成される周辺部が形成された真空断熱材であって、真空断熱材の厚みが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下として、周縁部を芯材形状に合わせることによって、容易に任意形状の真空断熱材を作製できるようにするものである。
（従来技術３）
また、従来の真空断熱材としては、特開２００２−８１５９６号公報（特許文献３）に示されたものがある。特許文献３に記載の真空断熱材は、繊維径分布のピーク値が１μｍ以下０．１μｍ以上である無機繊維芯材と、ガスバリア性を有する外皮材とからなる真空断熱材であって、前記芯材がＳｉＯ２を主成分とし、かつ繊維材料を固形化するための結合材を含まない構成としたことにより、真空断熱材としての可撓性を有するようにしていた。

特開２００１−３３６６９１号公報 特開２００４−１９７９５４号公報 特開２００２−８１５９６号公報

近年、地球温暖化に対する観点から、家電品の消費電力量削減の必要性が望まれている。そして、冷蔵庫は家電品の中で特に消費電力量の多い製品であるため、冷蔵庫の断熱箱体中に真空断熱材を採用して、この断熱箱体の熱漏洩量を低減することが提案されている。この真空断熱材の応用展開を推進するためには、コストアップや断熱性能の低下を招くことなく、被取付け部の形状に沿って真空断熱材を配設できるように変形性及び形状保持性を付与することが重要な課題となっている。

しかしながら、特許文献１の真空断熱材（従来技術１）では、圧縮成型により真空断熱材に厚み方向に垂直な側面部に溝を形成し、厚さ方向に薄くなった溝部で真空断熱材を折り曲げるようにするものであるので、真空断熱材としての厚さが溝部で薄くなり、この溝部での断熱性能が低下してしまう、という問題があった。そして、特許文献１には、真空断熱材を被取付け部の形状に沿って変形させた場合における真空断熱材の形状保持性に関しては開示されていない。

また、特許文献２の真空断熱材（従来技術２）では、芯材と熱溶着部の間には芯材を間に含まない外被材のみから構成される部分が残るため、その部分での断熱性能が低下してしまう、という問題があった。そして、特許文献２には、真空断熱材を被取付け部の形状に沿って変形させた場合における真空断熱材の形状保持性に関しては開示されていない。

また、特許文献３の真空断熱材（従来技術３）では、被取付け部の形状に沿って真空断熱材を変形させた場合に、真空断熱材が元に戻ろうとする力（スプリングバック力）により、被取付け部の取付け面から離れてしまう、という問題があった。なお、特許文献３の真空断熱材では、繊維径分布のピーク値が１μｍ以下０．１μｍ以上の超極細無機繊維を用いるため、単品でも生産性が低く高価であると共に、繊維集合体を重ねて厚みを稼ぐ必要があり、真空断熱材のコストアップを招いていた。

本発明の目的は、断熱性能を確保しつつ、被取付け部に沿って変形された形状を保持できる真空断熱材及びそれを用いた冷蔵庫を提供することにある。

前述の目的を達成するための本発明の第１の態様は、ガスバリア性を有する外被材中に芯材を真空封止した真空断熱材であって、前記芯材を繊維重合体で形成すると共に、前記外被材内に前記芯材と共に変形可能で且つ変形後の芯材形状を保持可能な変形保持部材を配置したものである。

係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記芯材を板状の繊維重合体で形成し、前記変形保持部材をフィルム状に形成して前記芯材の内部に設置したこと。
（２）前記芯材を複数層の繊維重合体で形成し、前記変形保持部材を前記繊維重合体の層間に介在させたこと。
（３）前記フィルム状の変形保持部材の大きさを前記芯材の大きさより小さくしたこと。
（４）結合剤を含まない無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体にて前記芯材を形成したこと。
（５）熱遮蔽性を有するアルミニウムで前記フィルム状の変形保持部材を形成したこと。
（６）前記芯材を脱気圧縮して前記変形保持部材と共に内袋の内部に収納し、この内袋を収納した前記外被材における内袋内を含む内部を減圧し密封してなること。

また、本発明の第２の態様は、ガスバリア性を有する外被材中に芯材を真空封止した真空断熱材を外箱と内箱とによって形成される空間に配設すると共に、その真空断熱材の周囲の前記空間に発泡断熱材を充填してなる冷蔵庫において、前記芯材を繊維重合体で形成すると共に、前記外被材内に前記芯材と共に変形し且つ変形後の芯材形状を保持する変形保持部材を配置して前記真空断熱材を構成し、前記真空断熱材を前記外箱または前記内箱の変形部に沿って変形して配置したものである。

係る本発明の第２の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記外箱または前記内箱の２つの面が交差する角部に前記真空断熱材を折り曲げて設置したこと。
（２）前記内箱の角部の曲面半径の大きさが１０ｍｍ以上であること。
（３）前記内箱の角部に沿うように折り曲げて設置した真空断熱材の端部と、前記外箱の平坦面を延びる真空断熱材の端部とを投影面で重合させたこと。

本発明によれば、断熱性能を確保しつつ、被取付け部に沿って変形された形状を保持できる真空断熱材及びそれを用いた冷蔵庫を提供することができる。

以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。なお、本発明は、それぞれの実施形態を必要に応じて適宜に組み合わせることにより、さらに効果的なものとすることを含むものである。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の真空断熱材及びそれを用いた冷蔵庫を図１から図５を用いて説明する。

まず、本実施形態の冷蔵庫の全体に関して図１を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態の真空断熱材及びそれを用いた冷蔵庫を示す縦断面図である。

冷蔵庫は、箱状に形成された冷蔵庫の箱体２０と、冷蔵庫の箱体２０の前面開口を開閉する扉６とを備えて構成されている。冷蔵庫の箱体２０は、外箱２３と、内箱２１と、外箱２３と内箱２１とによって形成される断熱壁中に設置された後述する真空断熱材３０，８０と、前記外箱２３や内箱２１および前記真空断熱材３０，８０と接着可能な、それ自身に接着力を有するウレタン等の発泡断熱材２２とにより構成されている。この断熱壁は、底壁、両側壁、上壁及び背壁から構成されている。最下部の扉６は、外箱と、内箱と、外箱と内箱とによって形成される断熱壁中に設置された後述する真空断熱材８０と、外箱や内箱および前記真空断熱材８０と接着可能な、それ自身に接着力を有するウレタン等の発泡断熱材とにより構成されている。上部の扉６に真空断熱材８０を設置しても良い。

また、冷蔵庫の箱体２０は、温度の異なる貯蔵室１０〜１２を複数形成しており、各貯蔵室１０〜１２間には区画壁（図示せず）が設けられている。貯蔵室１０は、温度の低い貯蔵室（具体的には冷凍室）であり、複数の貯蔵室における最下部に配置されている。貯蔵室１１は、温度の低い貯蔵室１０より温度が高い貯蔵室（具体的には野菜室）であり、複数の貯蔵室における中間部に配置されている。貯蔵室１２は、温度の低い貯蔵室１０より温度が高い貯蔵室（具体的には冷蔵室）であり、複数の貯蔵室における最上部に配置されている。貯蔵室１０〜１２は、圧縮機１３、凝縮器１４、減圧装置及び冷却器などからなる冷凍サイクル及び冷却ファンなどを用いて冷却される。

内箱２１は、貯蔵室１０〜１２を形成する壁面を構成するものであり、底面、両側面、上面及び背面からなっている。外箱２３は、冷蔵庫の箱体２０の外観を形成する壁面を構成するものであり、底面、両側面、上面及び背面からなっている。なお、冷蔵庫の箱体２０の底壁の背面側には、圧縮機を収納する機械室を形成するための段部を有しており、内箱２１及び外箱２３の底面はこれに伴う段部を有している。

真空断熱材３０は、断熱壁の曲げ部２４に沿って配設した真空断熱材であり、曲げ部２４の内箱２１側に設置する場合は、内箱２１の形状に沿って内箱２１に密着するように設置してある。また、真空断熱材３０は、曲げ部２４の外箱２３側に設置する場合は、外箱２３の形状に沿って設置してある。

前記断熱壁の曲げ部２４は断熱壁の変形部を構成する部分である。そして、断熱壁の変形部は、内箱２１または外箱２３における二つの面が交差する角部である曲げ部２４の他に、内箱２１または外箱２３における凹凸部などである変形部が含まれる。

真空断熱材８０は、断熱壁の平面部に配設した真空断熱材であり、図３にて後述するように、真空断熱材３０を折り曲げることをしないで、平面形状のままで、断熱壁内に配設した真空断熱材である。外箱２３の一面（背面）に沿って設置された真空断熱材８０の端部は、内箱２１の一面（上面）から曲げ部２４を経て他の面（背面）に沿って延びる真空断熱材３０の端部と投影面で重合している。係る構成によって、発泡断熱材２２の充填性を確保しつつ、真空断熱材８０、３０の設置面積を増大することができ、断熱性能を向上することができる。

次に、本実施形態における曲げ部２４への真空断熱材の設置例を図２により説明する。図２は図１のＣ部を拡大した断面図である。図２では真空断熱材３０の理解を容易にするため、真空断熱材３０を図１より強調して示してある。

図２において、真空断熱材３０は断熱壁の曲げ部２４の内箱面２１ａの形状に沿って該内箱面２１ａに密着するように配設された真空断熱材であり、ガスバリア性を有する外被材３１中に、結合剤を含まない無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体にて形成された芯材を３２及びガスを吸着するゲッタ剤と共に収納し、所定の真空度にて真空封止して構成してある。無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体は、平均繊維径３μｍから５μｍの汎用性の高いものが用いられており、従来技術３の真空断熱材に用いられる繊維径分布のピーク値が１μｍ以下、０.１μｍ以上の超極細無機繊維と比較して安価なものとすることができる。

真空断熱材３０は、その製造時は、真空断熱材３０自身の生産性の向上が図れるように、図３にて後述するように略平面形状として製造される。そして、略平面形状として製造された真空断熱材３０を冷蔵庫の箱体２０に組み込む際には、前述したように、曲げ部２４の内箱面２１ａの形状に沿って密着するように、真空断熱材３０を曲げた状態で設置する。

従って、本実施形態においては、略平面形状として製造された真空断熱材を、図２に示すように、所定の曲面半径Ｒ１で、所定の角度Θ１に曲げられるように、且つ、曲げた形状を保持できるように、無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体にて形成された芯材３２中に、例えば、アルミニウム等の金属製或いは、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリアミド樹脂等の合成樹脂製の変形保持部材であるフィルム３３を介在させてある。

変形保持部材であるフィルム３３を心材３２内に有する構成としたことによって、このフィルム３３が、いわば骨材として機能し、真空断熱材３０の形状が保持される。

フィルム３３を芯材３２中に介在させる方式例としては、図２に示すように、所定の厚さｔ１寸法を有する芯材３２中に、該ｔ１寸法より厚さの小さいｔ２寸法若しくはｔ３寸法の複数の層３２ａ、３２ｂを作り、該複数の層３２ａと３２ｂとの間に、フィルム３３を設置することにより、真空断熱材３０を所定の曲面半径Ｒ１で、所定の角度Θ１に曲げても、芯材３２の層３２ａ、３２ｂを構成する無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体が破壊する程度が少なく、且つ、該無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体による外被材３１の損傷が少なくなるように構成されている。

つまり、図２において、前述したフィルム３３を設置しない場合は、厚さｔ１寸法を有する芯材３２を曲げた場合、その内面半径Ｒ１と、外面半径Ｒ３とが成す曲面の長さＬ１寸法（Ｌ１＝２π×Ｒ１×Θ１／３６０）と、Ｌ３寸法（Ｌ３＝２π×（Ｒ１＋ｔ１）×Θ１／３６０）との差ΔＬ３寸法（ΔＬ３＝Ｌ３−Ｌ１）分が、その内面半径Ｒ１の部分において強制的に圧縮されるか、或いは、その外面半径Ｒ３の部分において強制的に引っ張り力を受けるので、芯材３２を形成する無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体が有る程度の割合で破壊してしまう恐れがある。

そこで、本実施形態においては、所定の厚さｔ１寸法を有する芯材３２が、該ｔ１寸法より厚さの小さいｔ２寸法若しくはｔ３寸法の複数の層３２ａと３２ｂとに、フィルム３３により分離されているので、芯材３２を曲げた場合には、前記複数の層３２ａ或いは３２ｂがそれぞれ単独に曲がるので、層３２ａにおいては、その内面半径Ｒ１と、外面半径Ｒ２とが成す曲面の長さＬ１寸法（Ｌ１＝２π×Ｒ１×Θ１／３６０）と、Ｌ２寸法（Ｌ２＝２π×（Ｒ１＋ｔ２）×Θ１／３６０）との差ΔＬ１寸法（ΔＬ１＝Ｌ２−Ｌ１）分が、前述したΔＬ３寸法より小さく成り、また、層３２ｂにおいては、その内面半径Ｒ２と外面半径Ｒ３とが成す曲面の長さＬ２寸法（Ｌ２＝２π×Ｒ２×Θ１／３６０）と、Ｌ３寸法（Ｌ３＝２π×（Ｒ２＋ｔ３）×Θ１／３６０）との差ΔＬ２寸法（ΔＬ２＝Ｌ３−Ｌ２）分が、前述したΔＬ３寸法より小さく成る。これによって、夫々の内面半径Ｒ１の部分或いは外面半径Ｒ２の部分において強制的に圧縮される圧縮量が、前述したΔＬ３寸法時より小さくなるので、或いは、その内面半径Ｒ２の部分或いは外面半径Ｒ３の部分において強制的に引っ張られる量が、前述したΔＬ３寸法時より少なくなるので、層３２ａや層３２ｂを形成する無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体が破壊する程度が少なくなり、該無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体による外被材３１の損傷が少なくなるように構成されている。

また、芯材３２の厚さｔ１寸法より厚さの小さい層３２ａと３２ｂとを形成し、該層間に、これらの層を形成する無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体との間で、曲げたときの圧縮応力或いは引っ張り応力により、ずれを生じることのできるフィルム状部材、例えば、アルミニウム等の金属製或いはポリエチレンテレフタレート樹脂やポリアミド樹脂等の合成樹脂製のフィルム３３を介在させることにより、前述した所定の曲面半径Ｒ１で、所定の角度Θ１に曲げるときに、芯材３２の層３２ａ、３２ｂと、フィルム３３とが互いにずれることにより、所定の曲げ荷重に対する、芯材３２の弾性変形量が大きくなるように構成されている。

なお、フィルム３３と層３２ａ或いは３２ｂとのずれを抑制しないためには、図２に示す曲面部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３より、フィルム３３のはみ出す寸法Ｌ４、Ｌ５を零より大きく設定する事が望ましい。

次に、曲げる前の真空断熱材３０を図３により説明する。図３は図２の真空断熱材３０の曲げる前の状態を示す断面図である。

図３において、真空断熱材３０は、真空断熱材３０自身の生産性の向上を図れるように、所定の面３０ａを略平面形状として製造される。図中のＷ３寸法は、前述したフィルム３３の大きさを示すものであり、該フィルム３３の大きさ寸法Ｗ３を、芯材３２の大きさ寸法Ｗ１より小さくすることにより、フィルム３３と外被材３１との間にヒートブリッジが生じ難いように構成してある。つまり、真空断熱材３０の外被材３１は、ガスバリア性を向上するために、通常はアルミニウム等の金属箔或いは金属蒸着層を中間層として、その表裏に合成樹脂等のフィルムをラミネートした複合ラミネートフィルムを使用してあるので、外被材３１とフィルム３３との離間距離が小さいと、金属箔或いは金属蒸着層の熱伝導性により該部でヒートブリッジが生じる恐れがある。従って、本実施形態においては、前記フィルム３３と前記外被材３１との間に、前記ヒートブリッジが生じ難い寸法Ｗ２、Ｗ４を形成するように構成してある。

なお、フィルム３３に、熱反射性を有するアルミニウム等の金属フィルムを使用する場合は、フィルム３３の大きさ寸法Ｗ３が大きいほど熱反射効果が大きいので、その場合は、上記Ｗ２、Ｗ４寸法を確保しつつ、Ｗ３寸法を出来るだけ大きく設定することが望ましい。

次に、真空断熱材の変形量と曲げ荷重との関係について図４により説明する。図４は本実施形態及び比較例の真空断熱材の曲げ特性説明図であり、例えば、前述した図３の略平面形状を成す真空断熱材を、図２に示したように曲げた場合における特性説明図である。図４において、縦軸は真空断熱材を曲げるために付加する曲げ荷重を示し、横軸はその変形量を、例えば、図２にて前述したΔＬ３寸法（図２の内面半径Ｒ１と外面半径Ｒ３とが成す曲面の長さの差）相当を示す。

図４中の点線にて示す曲線Ａはフィルムを有しない比較例の真空断熱材を曲げた場合の特性であり、初期荷重下においては、曲げ荷重と変形量がほぼ比例する比例曲線Ａ１を描き、ある荷重Ｎ２を超えると、芯材を形成する無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体の一部に破壊が生じて変形量が急増する曲線Ａ２を描く。そして、それ以上の曲げ荷重を加えると、繊維がほとんど破壊するため、微荷重の増加により変形量が増大する曲線Ａ３を描く。

一方、図４中の実線にて示す曲線Ｂは本実施形態の真空断熱材３０を曲げた場合の特性であり、例えば、図２にて前述したように、芯材３２中に複数の層を形成し、該層間に前述したフィルム３３を介在させた場合である。図４に示すように、初期荷重下においては、曲げ荷重と変形量がほぼ比例する比例曲線Ｂ１を描くが、その勾配は前述した曲線Ａ１よりなだらかに成る。つまり、所定の曲げ荷重に対する変形量が大きく成る。これは、前述したフィルム３３により、芯材の厚さが、芯材の厚さより薄い複数層に分割された効果であり、その変形量（δ２）は、発明者らの実験によれば、従来の変形量（δ１）より約２割程度増加した。

なお、本実施形態の真空断熱材３０においても、曲げ荷重を増加して、ある荷重Ｎ１を超えると、芯材３２を形成する無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体の一部に破壊が生じて変形量が急増する曲線Ｂ２を描く。そして、それ以上の曲げ荷重を加えると、繊維がほとんど破壊するため、微荷重の増加により変形量が増大する曲線Ｂ３を描く。このように、芯材３２を形成する無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体に破壊が生じると、該繊維が形成していた真空空間も破壊されて、繊維同士の接触が増加するので、断熱性能の低下を招く恐れがあるのは、従来の真空断熱材と同様である。

従って、本実施形態においては、図２にて説明したΔＬ１寸法（ΔＬ１＝Ｌ２−Ｌ１）やΔＬ２寸法（ΔＬ２＝Ｌ３−Ｌ２）を上記した変形量（δ２）以下に設定するのが望ましい。

上述した実施形態によれば、ガスバリア性を有する外被材３１中に、芯材３２を真空封止した真空断熱材３０を曲げ部２４に沿って配設し、芯材３２を無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体にて形成し、フィルム３３を芯材３２の厚みの中で、しかも、曲げ部２４に対向するように介在させたので、真空断熱材３０を曲げるときに、所定の曲げ荷重に対する、芯材３２の弾性変形量が大きくなり、且つ、芯材３２を構成する無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体が破壊する程度が少ないので、該無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体による外被材３１の損傷が少なくなり、優れた断熱性能を保持したまま、形状折り曲げ性を有する真空断熱材３０を提供できる。なお、真空断熱材３０を曲げたときに、該曲げ部の、芯材３２とフィルム３３とが互いにずれるようになるので、曲げた状態を保持する形状保持性を有する真空断熱材３０を提供できる。

また、芯材３２を複数層３２ａ、３２ｂの無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体にて構成し、その層間にフィルム３３を介在させたので、真空断熱材３０を曲げるときに、該曲げ部の、無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体で構成された層３２ａ、３２ｂと、フィルム３３とが互いにずれるようになるので、形状折り曲げ性と形状保持性を有する真空断熱材３０を提供できる。

また、芯材３２を複数層３２ａ、３２ｂで構成し、その層間にフィルム３３を介在させると共に、フィルム３３の大きさを、芯材３２の大きさより小さくしたので、ガスバリア性を有する外被材３１中に設けられた熱伝導性の良い部分と、フィルム３３との間にヒートブリッジが発生し難いので、優れた断熱性能を保持したまま、形状折り曲げ性と形状保持性を有する真空断熱材を提供できる。

また、芯材３２を、結合剤を含まない無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体にて形成したので、真空断熱材を曲げるときに、芯材が弾性変形する変形量が大きいので、形状折り曲げ性と形状保持性に優れた真空断熱材を提供できる。

また、フィルム３３を、熱遮蔽性を有するアルミニウムとしたので、該アルミニウムフィルムが熱遮断と熱反射を行うこととなり、優れた断熱性能を保持したまま、形状折り曲げ性と形状保持性を有する真空断熱材３０を提供できる。

また、ガスバリア性を有する外被材３１中に芯材３２を真空封止した真空断熱材３０を曲げ部に沿って配設した冷蔵庫において、曲げ部の曲面半径の大きさを１０ｍｍ以上としたので、真空断熱材３０を曲げるときに、芯材３２を構成する無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体が破壊する程度が少ないので、該無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体による外被材３１の損傷が少ないので、長期間優れた断熱性能を保持する冷蔵庫を提供できる。

また、ガスバリア性を有する外被材３１中に芯材３２を真空封止した真空断熱材３０を曲げ部に沿って配設した冷蔵庫において、芯材３２を無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体で形成し、フィルム３３を芯材３２の厚みの中で、しかも、曲げ部に対向するように介在させたので、優れた断熱性能を保持したまま、曲げ部にも効率よく真空断熱材３０を設置できるので、省エネ上優れた冷蔵庫を提供できる。

次に、表１及び図５を参照しながら説明する。表１は本実施形態の真空断熱材の実験例１〜３及びその比較例１の各種試験データ説明表であり、図５は表１に示す真空断熱材の熱漏洩量を測定した断熱壁の説明図である。

図５において、５０は冷蔵庫等の箱体の一部としてモデル的に作製した略逆Ｌ字状に形成した断熱壁であり、曲げ角度Θ２をほぼ直角にした曲げ部５１ａの曲げ半径Ｒ４を有する内箱５１と、外箱５３と、該外箱５３と内箱５１とによって形成される断熱壁中に設けた硬質ウレタン５２と、後述する真空断熱材パネル４０と、により構成してある。真空断熱材パネル４０は、ガスバリア性を有する外被材４１中に、平均繊維径３μｍから５μｍのグラスウール｛ＪＩＳＡ９５０４の「人造鉱物繊維保温材」｝から成る芯材４２を所定の真空度にて真空封止して構成してあり、芯材４２中に、表１で後述するフィルム４３を挟んで形成してある。５４は前記断熱壁５０を設置して、前記断熱壁５０の熱漏洩量を測定できるように構成された測定冶具である。

図５における真空断熱材パネル４０内に介在させたフィルム４３を変化した場合の実験例１〜３及びフィルムのない比較例１について表１により説明する。なお、表１に示す数値は、何れも、図５中のＬ６寸法を１４０ｍｍ、ｔ６寸法を５０ｍｍとし、真空断熱材４０の大きさを２５０ｍｍ×２５０ｍｍとし、該真空断熱材の厚さを８ｍｍから１０ｍｍとした時の実験データ値である。

（実験例１）
実験例１では、真空断熱材４０の芯材として、平均繊維径３μｍから５μｍの結合剤を含まないグラスウール中に、大きさ２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚さ３０μｍのアルミニウム製フィルムを挟み、更に１８０℃で１時間のエージング処理を行って作製した。その後、ガスバリア性を有する外被材４１中にガスを吸着するゲッタ剤（モレキュラ−シ−ブス１３Ｘ／活性炭）を詰め、真空包装機のロータリーポンプで１０分、拡散ポンプで１０分、真空断熱材の内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気した後、外被材４１の端部をヒートシールで封止した。なお、実験例１〜３は、第１実施形態に適用する具体的な形態である。

このようにして得られた真空断熱材４０の熱伝導率について、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定した。また、形状折り曲げ性は、図５に示した曲げ部の曲げ半径Ｒ４を１０ｍｍになるように、曲げ試験機を用いて、試験条件（速度：１０ｍｍ／ｍｉｎ、支点間距離：１００ｍｍ（支持台及び圧子はΦ２０ｍｍの丸棒）、変位量：８０ｍｍ）での最大曲げ荷重（Ｎ）を測定し評価した。更に、形状保持性は４ｈ経過後の保持状態を見た。その結果、形状折り曲げ性は９６Ｎで、形状保持性は良好であった。また、熱伝導率が２．６ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、真空断熱材４０を挿入しなかった場合と比べて、熱漏洩量で２８％低減できるデータを得た。

このことから、実験例１の形態の真空断熱材は、形状折り曲げ性と形状保持性と熱伝導率の向上の併立化が図れ、冷蔵庫の箱体に実験例１の形態の真空断熱材を挿入することにより熱漏洩量の低減及び省エネ化が期待できる。
（実験例２）
実験例２の真空断熱材４０を実験例１と同様に作製した。実験例２の真空断熱材４０の芯材として、平均繊維径３μｍから５μｍの結合剤を含まないグラスウール中に、大きさ２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート製フィルムを挟み、更に１８０℃で１時間のエージング処理を行って作製した。その後、ガスバリア性を有する外被材４１中にガスを吸着するゲッタ剤（モレキュラ−シ−ブス１３Ｘ／活性炭）を詰め、真空包装機のロータリーポンプで１０分、拡散ポンプで１０分、真空断熱材の内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気した後、外被材４１の端部をヒートシールで封止した。

このようにして得られた実験例２の真空断熱材４０について、実験例１と同様の条件で測定した。その結果、形状折り曲げ性は９５Ｎで、形状保持性は良好であった。また、熱伝導率が２．８ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、真空断熱材４０を挿入しなかった場合と比べて、熱漏洩量で２６％低減できるデータを得た。

このことから、実験例２の真空断熱材は形状折り曲げ性と形状保持性と熱伝導率の向上の併立化が図れ、冷蔵庫の箱体に実験例２の真空断熱材を挿入することにより熱漏洩量の低減及び省エネ化が期待できる。
（実験例３）
実験例３の真空断熱材４０を実験例１と同様に作製した。実験例３の真空断熱材４０の芯材として、平均繊維径３μｍから５μｍの結合剤を含まないグラスウール中に、大きさ２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚さ５０μｍのポリアミド樹脂製フィルムを挟み、更に１８０℃で１時間のエージング処理を行って作製した。その後、ガスバリア性を有する外被材４１中にガスを吸着するゲッタ剤（モレキュラ−シ−ブス１３Ｘ／活性炭）を詰め、真空包装機のロータリーポンプで１０分、拡散ポンプで１０分、真空断熱材の内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気した後、外被材４１の端部をヒートシールで封止した。

このようにして得られた実験例３の真空断熱材４０について、実験例１と同様の条件で測定した。その結果、形状折り曲げ性は９４Ｎで、形状保持性は良好であった。また、熱伝導率が２．８ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、真空断熱材４０を挿入しなかった場合と比べて、熱漏洩量で２６％低減できるデータを得た。

このことから、実験例３の真空断熱材は形状折り曲げ性と形状保持性と熱伝導率の向上併立化が図れ、冷蔵庫の箱体に実験例３の真空断熱材を挿入することにより熱漏洩量の低減及び省エネ化が期待できる。
（比較例１）
比較例１の真空断熱材４０の芯材として、平均繊維径３μｍから５μｍの結合剤を含まないグラスウールを使用して、該芯材中にフィルム等を挟まない状態で、１８０℃で１時間のエージング処理を行って作製した。その後、ガスバリア性を有する外被材４１中にガスを吸着するゲッタ剤（モレキュラ−シ−ブス１３Ｘ／活性炭）を詰め、真空包装機のロータリーポンプで１０分、拡散ポンプで１０分、真空断熱材の内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気した後、外被材４１の端部をヒートシールで封止した。

このようにして得られた真空断熱材４０について、実験例１と同様の条件で測定した。その結果、形状折り曲げ性は１２５Ｎと大きくなり、更に、形状保持性はやや不良であった。また、熱伝導率が３．５ｍＷ／ｍ・Ｋを示し、曲げる前の熱伝導率に対し約４０％高い値となった。

このことから、芯材中にフィルム等を挟まない状態では、曲げる時に、芯材全体の厚さ（約８ｍｍから１０ｍｍ）を一度に曲げることになるため、その剛性により、曲げ荷重が大きくなり、且つ、曲げた時に、芯材中にフィルム等を挟まない状態では、グラスウールで構成された芯材の一部が曲げ応力により破壊し、該破壊によりグラスウール繊維で構成されていた真空空間が破壊されて熱伝導率が上昇するものと思われる。

そして、比較例１の真空断熱材４０を図５の断熱壁５０内に設置して、熱漏洩量を測定した結果、真空断熱材４０を挿入しなかった場合と比べて、熱漏洩量で１６％低減できるデータを得たが、前述したように、曲げ部において、グラスウール繊維が破壊し該破壊によりグラスウール繊維が保持していた真空空間が減少したことにより、その効果が減少したものと思われる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６を用いて説明する。図６は本発明の第２実施形態の真空断熱材及びそれを用いた冷蔵庫の要部断面図である。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。

図６において、真空断熱材６０は冷蔵庫等の断熱壁の曲げ部２４の内箱面２１ａの形状に沿って内箱面２１ａに密着するように配設されており、ガスバリア性を有する外被材６１中に、後述する芯材６２を所定の真空度にて真空封止して構成してある。

芯材６２は、真空断熱材６０自身を曲げやすいように、芯材６２の全体厚さｔ７より薄い複数の層６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅに分割されており、その層間に、例えば、アルミニウム等の金属製フィルム或いは、ポリエチレンテレフタレート樹脂等の合成樹脂製のフィルム６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄを複数介在させてある。

芯材６２を厚さ方向に分割した層の内、最外層の６２ａと６２ｅは、結合剤を含んだ無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体にて構成することにより、真空断熱材６０の表面剛性を確保し、それ以外の層６２ｂ、６２ｃ，６２ｄは、結合剤を含まない無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体にて構成することにより、該真空断熱材６０の製造時における真空引き時間の短縮化を図れるように構成してある。

なお、結合剤を含んだ無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体にて構成した層６２ａ或いは６２ｅは、結合剤で結合された繊維によりある程度硬化してしまい、真空断熱材６０を曲げるときの曲げ応力が増加するので、その場合は該層６２ａや６２ｅの厚さをより薄く構成するか、或いは、曲げ曲面の半径Ｒ６をより大きく設定することが望ましい。

また、図６は、芯材６２を５層に分割した例を示したが、真空断熱材の用途により、芯材の厚さｔ７寸法が大きい場合、或いは、曲げ部２４の曲げ曲面の半径Ｒ６が小さい場合は、芯材６２を６層以上に分割し、夫々の層間に前記フィルムを介在させると共に、夫々の層を構成する無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体に、結合剤を添加するか、否かを、生産性と剛性とのからみにより設定することが望ましい。

また、真空断熱材６０は、その製造時は、該真空断熱材６０自身の生産性の向上を図れるように、図３にて前述したように略平面形状として製造されることが望ましいが、図６に示す曲げ部２４の曲げ角度Θ３の角度や曲げ曲面の半径Ｒ６或いは芯材の全体厚さｔ７寸法の大きさによって、該真空断熱材６０の製造時における状態を所定の角度に予め曲げて製造しても良い。

以上のように構成されているので、第２実施形態は、芯材６２を複数層の無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体にて構成し、その層間にフィルムを介在させたので、真空断熱材を曲げるときに、該曲げ部の、無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体で構成された層６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅと、フィルム６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄとが互いにずれるようになるので、優れた断熱性能を保持したまま、形状折り曲げ性と形状保持性を有する真空断熱材及び真空断熱材を用いた冷蔵庫を提供できる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７を用いて説明する。図７は本発明の第３実施形態の真空断熱材及びそれを用いた冷蔵庫の要部断面図である。この第３実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。

図７において、真空断熱材７０は冷蔵庫等の断熱壁の曲げ部２４の内箱面２１ａの形状に沿って該内箱面２１ａに密着するように配設された真空断熱材であり、ガスバリア性を有する外被材７１中に、後述する複数の内袋７４ａ、７４ｂを設置して、該外被材７１中を所定の真空度にて真空封止して構成してある。

内袋７４ａ、７４ｂは、夫々、金属製フィルム或いは合成樹脂製フィルム７３ａ、７３ｂを挟んだ芯材７２ａ、７２ｂを脱気圧縮して収納するように構成されている。また、内袋７４ａ、７４ｂは、真空断熱材７０を曲げたときに、曲げ応力により、外被材７１との間で互いにずれることが出来るように、例えば、高密度ポリエチレン樹脂等の表面が滑らかな合成樹脂フィルムにより形成されている。

なお、図７は、外被材７１中に、２個の内袋７４ａ、７４ｂを設けて、内袋７４ａ、７４ｂと外被材７１とのずれを利用して曲げ易くしているが、真空断熱材の用途によっては、１個の内袋として、内袋内に、例えば、図６に例示したように複数枚のフィルムを介在しても良く、或いは、外被材７１中に３個以上の内袋を設けても良い。

また、真空断熱材７０は、その製造時は、該真空断熱材７０自身の生産性の向上を図れるように、図３にて前述したように略平面形状として製造されることが望ましいが、図７に示す曲げ部２４の曲げ角度Θ４の角度や曲げ曲面の半径Ｒ７或いは芯材の全体厚さｔ８寸法の大きさによっては、該真空断熱材７０の製造時における状態を所定の角度に予め曲げて製造しても良い。

以上のように構成されているので、この第３実施形態は、フィルム７３ａ、７３ｂを挟んだ芯材７２ａ、７２ｂを脱気圧縮して収納する内袋７４ａ、７４ｂと、この内袋７４ａ、７４ｂを収納し、該内袋７４ａ、７４ｂとの間でずれが生じる外被材７１とから構成したので、真空断熱材７０を曲げるときに、内袋７４ａ、７４ｂと外被材７１とのずれが生じ易いので、優れた断熱性能を保持したまま、形状折り曲げ性と形状保持性を有する真空断熱材及び真空断熱材を用いた冷蔵庫を提供できる。

本発明の第１実施形態の真空断熱材及びそれを用いた冷蔵庫を示す縦断面図である。 図１のＣ部を拡大した断面図である。 図２の真空断熱材の曲げる前の状態を示す断面図である。 第１実施形態及び比較例の真空断熱材の曲げ特性説明図である。 表１に示す真空断熱材の熱漏洩量を測定した断熱壁の説明図である。 本発明の第２実施形態の真空断熱材及びそれを用いた冷蔵庫の要部断面図である。 本発明の第３実施形態の真空断熱材及びそれを用いた冷蔵庫の要部断面図である。

符号の説明

２０…冷蔵庫の箱体、２１…内箱、２２…発泡断熱材、２３…外箱、２４…曲げ部（変形部）、３０、４０、６０、７０…真空断熱材、３１、４１、６１、７１…外被材、３２、４２、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ、７２ａ、７２ｂ…芯材、３３、４３、６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、７３ａ、７３ｂ…フィルム（変形保持部材）、５０…断熱壁、５４…測定冶具、７４ａ、７４ｂ…内袋。

Claims (11)

1. ガスバリア性を有する外被材中に芯材を真空封止した真空断熱材であって、
   前記芯材を繊維重合体で形成すると共に、
   前記外被材内に前記芯材と共に変形可能で且つ変形後の芯材形状を保持可能な変形保持部材を配置した
   ことを特徴とする真空断熱材。
2. 請求項１に記載の真空断熱材において、前記芯材を板状の繊維重合体で形成し、前記変形保持部材をフィルム状に形成して前記芯材の内部に設置したことを特徴とする真空断熱材。
3. 請求項１または２に記載の真空断熱材において、前記芯材を複数層の繊維重合体で形成し、前記変形保持部材を前記繊維重合体の層間に介在させたことを特徴とする真空断熱材。
4. 請求項２に記載の真空断熱材において、前記フィルム状の変形保持部材の大きさを前記芯材の大きさより小さくしたことを特徴とする真空断熱材。
5. 請求項１または２に記載の真空断熱材において、結合剤を含まない無機繊維重合体もしくは有機繊維重合体にて前記芯材を形成したことを特徴とする真空断熱材。
6. 請求項２に記載の真空断熱材において、熱遮蔽性を有するアルミニウムで前記フィルム状の変形保持部材を形成したことを特徴とする真空断熱材。
7. 請求項１または２に記載の真空断熱材において、前記芯材を脱気圧縮して前記変形保持部材と共に内袋の内部に収納し、この内袋を収納した前記外被材における内袋内を含む内部を減圧し密封してなることを特徴とする真空断熱材。
8. ガスバリア性を有する外被材中に芯材を真空封止した真空断熱材を外箱と内箱とによって形成される空間に配設すると共に、その真空断熱材の周囲の前記空間に発泡断熱材を充填してなる冷蔵庫において、
   前記芯材を繊維重合体で形成すると共に、前記外被材内に前記芯材と共に変形し且つ変形後の芯材形状を保持する変形保持部材を配置して前記真空断熱材を構成し、
   前記真空断熱材を前記外箱または前記内箱の変形部に沿って変形して配置した
   ことを特徴とする冷蔵庫。
9. 請求項８に記載の冷蔵庫において、前記外箱または前記内箱の２つの面が交差する角部に前記真空断熱材を折り曲げて設置したことを特徴とする冷蔵庫。
10. 請求項９に記載の冷蔵庫において、前記内箱の角部の曲面半径の大きさが１０ｍｍ以上であることを特徴とする冷蔵庫。
11. 請求項９に記載の冷蔵庫において、前記内箱の角部に沿うように折り曲げて設置した真空断熱材の端部と、前記外箱の平坦面を延びる真空断熱材の端部とを投影面で重合させたことを特徴とする冷蔵庫。
    

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