JP4997198B2 - 真空断熱材およびそれを用いた断熱箱体並びに冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、保温・保冷機能を向上させることができる真空断熱材およびそれを用いた断熱箱体並びに冷蔵庫等に関する。

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。その中でも冷蔵庫、エアコン等は特に消費電力量の多い製品であり、消費電力量削減が地球温暖化対策として必要な状況にある。冷蔵庫を例に挙げると、冷蔵庫の消費電力は庫内の負荷量が一定であれば、庫内冷却用圧縮機の効率と、庫内からの熱漏洩量に関係する断熱材の断熱性能によってその大部分が決まる。そのため、冷蔵庫の技術開発においては、圧縮機の効率と共に断熱材の性能向上が求められている。

このような課題を解決する断熱材の一つとして真空断熱材がある。真空断熱材はガスバリア性を有する外被材中に断熱性に優れた芯材を入れ、内部を真空にすることで作製される。真空断熱材の芯材には、無機繊維のグラスウールが用いられ、極細繊維（平均繊維径：３〜５μｍ）で製品化されている。一方、有機繊維の芯材としては、下記に示す公知の特許文献に開示されている。

すなわち、特許文献１には、グラスウールと熱可塑性樹脂の繊維とを含有する真空断熱材用コア材で、熱可塑性樹脂繊維がポリプロピレン、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエチレンを加熱溶融および加圧でグラスウールと接着した構成とすることで吸着剤を封入させずに、耐圧性が高い形状維持の優れた断熱性能を有する真空断熱材が記載されている。

また、特許文献２には、ポリエステル繊維を含有する芯材を収容する内包材が減圧状態の外被材に収容した真空断熱材で、ポリエステル繊維の太さが１〜６デニール、内包材がポリエチレンテレフタレート、芯材の密度が１５０〜３００(ｋｇ／ｍ^３)とすることにより、製造時およびリサイクル時において環境負荷が低く、取り扱い性や生産効率に優れ長期にわたり良好な断熱性の真空断熱材が記載されている。

また、特許文献３には、融点の異なる少なくとも２種類のポリエステル繊維を含む繊維集合体をシート状の真空断熱材用芯材で、繊維集合体がサーマルボンド法、ニードルパンチ法でシート状に加工して、低融点ポリエステル繊維が１１０〜１７０℃、高融点ポリエステル繊維がさらに２０℃以上高く、繊維太さが１〜６デニールで配合割合が重量比１０：９０〜３０：７０とすることにより、製造時やリサイクル時環境負荷が低く、作業性に優れる良好な断熱性の真空断熱材が記載されている。

また、特許文献４には、芯材が繊維太さ１〜６デニールのポリエステル繊維を５０重量％以上含有するシート状繊維集合体であり、平均繊維径が９〜２５μｍ、繊維集合体がニードルパンチでシート状に加工され、芯材の密度が１５０〜３００(ｋｇ／ｍ^３)とすることにより、製造時およびリサイクル時の環境負荷が低く、取り扱い性に優れる良好な断熱性の真空断熱材が記載されている。

また、特許文献５には、芯材が有機繊維からなるシート状繊維集合体であり、芯材の真空引き後の真空断熱材厚みが０．１〜５ｍｍ、ガス吸着物質が軟質包袋のポリエステル繊維不織布、その目付けが３０〜２００(ｇ／ｍ^２)、芯材がポリエステル繊維とすることにより、製造時およびリサイクル時における取り扱い性が容易で、真空引き後の曲面加工性や断熱性に優れる真空断熱材が記載されている。
特開２００３-１５５６５１号公報 特開２００６-２８３８１７号公報 特開２００６-５７２１３号公報 特開２００６-２９５０５号公報 特開２００６-１５３１９９号公報

上記の特許文献１に記載された真空断熱材は、グラスウールと熱可塑性樹脂繊維を加熱溶融（約１８０〜２２０℃）および加圧（約１ｋｇ／ｃｍ^２）することで、グラスウールに接着する芯材としたものである。そのため、熱可塑性樹脂の繊維が有機バインダーの機能を有するため、アウトガスの影響で断熱性能が低下する。また、適量のグラスウールと熱可塑性樹脂を満遍なく混合開繊して綿状混合物の積層体を芯材とした場合、熱可塑性樹脂繊維の混合では、繊維同士の接合点面積が増加して熱移動経路が増し、断熱性能が低下する問題がある。即ち、グラスウールと熱可塑性樹脂繊維の場合、芯材が混合の繊維積層体と各々の繊維積層体では熱伝導率が異なり、明細書中に記載される混合繊維積層体では断熱性が大きく劣る。

さらに、真空断熱材の折り曲げは述べられていないが、グラスウールの芯材では被取り付け部の形状に沿う曲げが困難で、無理に曲げるとグラスウールの切断と曲げ部で起こる芯材厚みの減少により断熱性能が劣る。近年では、ガラス繊維のグラスウール含有の芯材では、人体への粉塵影響、ＣＯ_２排出量の低減、循環型エコリサイクルを考慮した環境負荷への課題を有する。

また、上記の特許文献２に記載された真空断熱材においては、環境負荷が小さくリサイクル性が優れるが、芯材がポリエステル繊維では分子中にエステル結合の極性基を有するため、吸水率が０．４〜０.５％と高い値を示す。真空断熱材では減圧後の総ガス量の大部分が水分であり、ポリエステル繊維の芯材を組み立てる間に空気中の水分を徐々に吸着（吸湿）する。芯材の水分量が熱伝導率に大きく影響するため、真空断熱材を組み立てる直前に水分の除去および水分の再吸着を防ぐ管理処理が必要になる。

また、ポリエステル繊維の芯材を用いた真空断熱材では、明細書中に記載されるように熱伝導率がいずれも３(ｍＷ／ｍ・Ｋ)以上と高く断熱性能が劣る。現製品に使用のグラスウールは、平均繊維径が３〜５μｍの極細繊維を用い、熱伝導率が約２(ｍＷ／ｍ・Ｋ)と低い。従って、新たな有機繊維の真空断熱材であっても、グラスウール並みの断熱性能が求められる。その理由として、例えば冷蔵庫等に熱伝導率が劣るポリエステル繊維の真空断熱材を搭載すると、冷蔵庫の熱漏洩量が高く消費電力量の低減が小さい問題が発生する。

さらに、真空断熱材の折り曲げの内容は述べられていないが、ポリエステル繊維の芯材では被取り付け部の形状に沿って曲げが困難で、無理に曲げると繊維が切断され、曲げ部で真空断熱材厚みの減少により断熱性能が劣る課題を有する。

また、上記の特許文献３に記載された真空断熱材においては、環境負荷が小さくリサイクル性が優れるが、芯材が融点の異なる２種類のポリエステル繊維集合体では、分子中にエステル結合の極性基を有するため、吸水率が約０．４〜０．５％と高い値を示す。真空断熱材では減圧後の総ガス量の大部分が水分であり、ポリエステル繊維の芯材を組み立てられるまでの間に空気中の水分を徐々に吸着（吸湿）する。芯材の水分量が熱伝導率に大きく影響するため、真空断熱材を組み立てる直前に水分の除去および水分の再吸着を防ぐ管理処理が必要になる。

また、繊維集合集合体がサーマルボンド法でシート状に加工され、低融点ポリエステル繊維が１１０〜１７０℃の加温と高融点ポリエステル繊維がさらに２０℃以上高い加温処理を行う。２種のポリエステル繊維の真空断熱材では、明細書中に記載されているように熱伝導率がいずれも４(ｍＷ／ｍ・Ｋ)以上と高く断熱性能が劣る。現製品に使用のグラスウールでは、平均繊維径が３〜５μｍの極細繊維で熱伝導率が約２(ｍＷ／ｍ・Ｋ)と低い。従って、新たな有機繊維の真空断熱材であっても、グラスウール並みの断熱性能が求められる。その理由として、例えば冷蔵庫等に熱伝導率が劣るポリエステル繊維の真空断熱材を搭載すると、冷蔵庫の熱漏洩量が高く消費電力量の低減が小さい問題がおこる。

さらに、真空断熱材の折り曲げの内容は述べられていないが、ポリエステル繊維芯材では被取り付け部の形状に沿って曲げが困難で、無理に曲げると繊維が切断され、曲げ部で厚みの減少により真空断熱材の断熱性能が劣る課題を有する。

また、上記の特許文献４に記載された真空断熱材においては、環境負荷が小さくリサイクル性が優れるが、芯材の繊維太さが１〜６デニールのポリエステル繊維を５０重量％以上含有するシート状繊維集合体では分子中にエステル結合の極性基を有するため、吸水率が０．４〜０．５％と高い値を示す。真空断熱材では減圧後の総ガス量の大部分が水分であり、ポリエステル繊維の芯材を組み立てられるまでの間に空気中の水分を徐々に吸着（吸湿）する。芯材の水分量が熱伝導率に大きく影響するため、真空断熱材を組み立てる直前に水分の除去および水分の再吸着を防ぐ管理処理が必要になる。

また、ポリエステル繊維集合体に含有される他の繊維はポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、アラミド、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリウレタンの合成繊維や無機繊維や天然繊維等があり、この芯材を用いた真空断熱材では明細書中に記載されるように、熱伝導率がいずれも３(ｍＷ／ｍ・Ｋ)以上で断熱性能が劣る。現製品に使用のグラスウールでは、平均繊維径が３〜５μｍの極細繊維では熱伝導率が約２(ｍＷ／ｍ・Ｋ)と低い。従って、新たな有機繊維の真空断熱材であってもグラスウール並みの断熱性能が求められる。その理由として、例えば冷蔵庫等に熱伝導率が劣るポリエステル繊維の真空断熱材を搭載すると、冷蔵庫の熱漏洩量が高く消費電力量の低減が小さい問題がおこる。

さらに、真空断熱材の折り曲げの内容は述べられていないが、ポリエステルの繊維芯材では被取り付け部の形状に沿って曲げが困難で、無理に曲げると繊維が切断され、曲げ部で厚みの減少により真空断熱材の断熱性能が劣る課題を有する。

また、上記の特許文献５に記載された真空断熱材においては、環境負荷が小さくリサイクル性が優れるが、芯材が有機繊維からなるシート状繊維集合体であり、芯材の真空引き後の厚みが０．１〜５ｍｍでガス吸着材の包袋がポリエステル繊維製不織布、芯材がポリエステル繊維であり分子中にエステル結合の極性基を有するため、吸水率が０．４〜０．５％と高い値を示す。真空断熱材では減圧後の総ガス量の大部分が水分であり、ポリエステル繊維の包袋および芯材は組み立てられるまでの間に空気中の水分を徐々に吸着（吸湿）する。芯材の水分量が熱伝導率に大きく影響するため、真空断熱材を組み立てる直前に水分の除去および水分の再吸着を防ぐ管理処理が必要になる。

また、真空断熱材の真空引き後の厚みが０．１〜５ｍｍでは非常に薄く断熱性が不十分で、明細書中に記載されているように熱伝導率がいずれも４(ｍＷ／ｍ・Ｋ)以上と高い値を示す。現製品に使用のグラスウールでは、平均繊維径が３〜５μｍの極細繊維では熱伝導率が約２(ｍＷ／ｍ・Ｋ)と低い。従って、新たな有機繊維の真空断熱材であっても、グラスウール並みの断熱性能が求められる。その理由として、冷蔵庫等に厚さが薄いポリエステル繊維の真空断熱材を搭載すると、断熱性が不十分な問題がおこる。グラスウールの真空断熱材では消費電力量の観点から、通常の場合には真空引き後の厚みが約１０ｍｍである。薄い真空断熱材では折り曲げ性は優れるが、冷蔵庫の断熱材に用いた場合、消費電力量を低減させる効果が小さい課題を有する。

本発明の目的は、アモルファスからなる吸湿性の低い非晶質素材の長繊維ウェブを、真空断熱材の芯材とすることにより、グラスウールを用いた場合と同等の熱伝導率（２(ｍＷ／ｍ・Ｋ)）を示す高性能な真空断熱材を提供することにある。これによって、グラスウールやポリエステル繊維で課題であった環境負荷と断熱性の両立が図れる真空断熱材として、減圧時での圧縮応力後も繊維相互間で高空隙を有し熱伝導率の低減が可能で、折り曲げ性、水分除去、粉塵度合、ＣＯ₂排出量が改良される循環型エコリサイクルの真空断熱材、それを用いた断熱箱体並びに冷蔵庫を提供することができる。

前記課題を解決するために，本発明は主として次のような構成を採用する。
有機繊維集合体からなる芯材と、ガス及び／又は水蒸気を吸着する吸着剤と、前記芯材および前記吸着剤を収納するガスバリア性の外被材と、を備えて前記外被材の内部を真空封止した真空断熱材であって、前記芯材は、アモルファスからなる非晶質素材を溶融紡糸で直接形成した長繊維ウェブを有する構成とする。また、前記真空断熱材において、前記アモルファスからなる非晶質素材は、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミドの樹脂の少なくとも１種からなるものである。さらに、前記非晶質素材は、熱可塑性樹脂であってメルトブローンおよび／またはスパンボンドの溶融紡糸により形成するものである。さらに、前記芯材の長繊維ウェブは、その平均繊維径が４μｍ〜２０μｍであってその密度が１５０〜３００(ｋｇ／ｍ^３)であるものである。

また、外箱と内箱とで形成される空間に、真空断熱材を設けるとともに発泡断熱材を充填した断熱箱体を備えた冷蔵庫において、前記真空断熱材は、アモルファスからなる非晶質素材を溶融紡糸で直接形成した長繊維ウェブを有する芯材と、ガス及び／又は水蒸気を吸着する吸着剤と、前記芯材および前記吸着剤を内包し内部を減圧して封止したガスバリア性の外被材と、を有し、前記外箱上または前記内箱上に前記発泡断熱材と当接して前記真空断熱材を設置する構成とする。また、前記冷蔵庫において、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するものである。

本発明によれば、アモルファスからなる非晶質素材の長繊維ウェブを芯材とすることで、グラスウールの真空断熱材と同等な熱伝導率（２(ｍＷ／ｍ・Ｋ)）を示す高性能な真空断熱材を提供することができる。

さらに、グラスウールやポリエステル繊維で課題であった断熱性能と環境負荷の両立が図れる真空断熱材として、減圧時での圧縮応力後も繊維相互間で高空隙を有し熱伝導率の低減が可能で、折り曲げ性、水分除去、粉塵度合、ＣＯ_２排出量が改良される循環型エコリサイクルの真空断熱材、それを用いた断熱箱体並びに冷蔵庫を提供することができる。

本発明の実施形態に係る真空断熱材及びこれを用いた断熱箱体並びに冷蔵庫について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。まず、本発明の特徴について、その構成と機能乃至作用を説明する。図１は本発明の実施形態に係る真空断熱材の断面図である。図２は従来の真空断熱材の断面図である。図面において、１，６は真空断熱材、２は外被材、３は非晶質素材の長繊維芯材、４は吸着剤、５はグラスウール又はポリエステル繊維、をそれぞれ表す。

本発明の特徴は、端的に言えば、有機繊維、吸着剤、外被材を有し、外被材が減圧封止される真空断熱材において、有機繊維がアモルファスからなる非晶質素材の長繊維ウェブを配したことにある。真空断熱材の芯材は、大気圧からその形状を保持するスペーサの機能を持ち、減圧時の圧縮応力を受けても高空隙を有する繊維が必要になる。また、断熱性能の指標である熱伝導率が芯材の種類で大きく異なるため、吸湿性が低く高剛性の繊維体として、アモルファスからなる非晶質素材が好ましく、熱伝導から推察するとミクロ的には周期的に分子が並び易い秩序性の高い結晶質より、溶融状態で分子がランダムになり、その状態から冷却される繊維等がランダム状態で固化されるアモルファス構造の方が熱伝導率の低減には有効で、例えば、樹脂の場合にはポリエステルで熱伝導率が約２４０(ｍＷ／ｍ・Ｋ)を示すのに対し、アモルファスのポリスチレンでは熱伝導率が約１５０(ｍＷ／ｍ・Ｋ)と低くなるため、非晶質素材の長繊維を用い検討して新たな芯材を選定した。

本発明の非晶質素材として、汎用品で大量に使用されるポリスチレン等を例にして説明すると、側鎖のベンゼン環が嵩高く分子鎖が剛直で絡み難くて脆く、曲げ弾性率が約３０００(ＭＰａ)程の汎用ポリスチレンが好ましい。ポリスチレンは、疎水性の非極性基を有し吸湿性が低く、分子量は繊維化されれば制限はなく約６万〜２８万が好ましい。

一方、ポリスチレン繊維の代りに結晶質素材のポリエチレンやポリプロピレンの繊維を用いると、吸湿性は低いが曲げ弾性率も低くクリープ現象も大きいため、減圧時の圧縮応力では高空隙を得ることが難しく、熱伝導率が５(ｍＷ／ｍ・Ｋ)以上と高く断熱性能が劣る。また、繊維の状態としては、短繊維のようにポイント繊維集合体で長さが短いと熱伝導率が高くなるため、連続した長繊維（連続した不定の長さの繊維）で平均繊維径が約２０μｍ以下、特に４〜２０μｍが熱伝導率の観点から好ましい。例えば、繊維の剛さは繊維直径の４乗とヤング率の積に比例し、長径を１／２にした際に剛さが１／１６まで小さくて柔らかくなり約４μｍ以上が好ましい。

逆に、繊維径が大きすぎると繊維の接触が線に近く接触熱抵抗の低減で熱伝導率が高くなるため、約２０μｍ以下が好ましい。なお、平均繊維径は走査式電子顕微鏡を用い、約１０本の繊維を含む視野の繊維直径を測定した。

さらに、芯材の密度が１５０(ｋｇ／ｍ³)以下では、芯材の強度が低下して熱伝導率が高くなる。逆に、３００(ｋｇ／ｍ³)以上では、重く空隙率等の観点から熱伝導率が高い。即ち、芯材の密度は軽すぎても重すぎても、断熱性が低下する傾向にあり、前記平均繊維径で好ましい密度が１５０〜３００(ｋｇ／ｍ³)である。なお、芯材の密度は外被材に収容した真空引き後の密度で、真空断熱材を作製した重量から外被材と吸着剤の重量を差し引き、芯材重量と真空断熱材の体積から密度を算出した。

また、有機繊維集合体の形成は、ポリスチレンを溶融紡糸でノズルから押し出し延伸して直接形成する長繊維ウェブである。例えば、ポリスチレンのＧＰＰＳ（メーカー：ＰＳジャパン、商品名：ＰＳＪ−ポリスチレン）で、樹脂の溶融粘度（メルトフローレート：ＭＦＲ）が良流動から高流動の素材を用いる。ポリスチレン繊維は、押出し温度が約２００〜３００℃で紡糸され、温度が低いと押し出しトルクが増大し、温度が高いとゲル化しやすく繊維化しにくい。長繊維集合体は、サーマルボンドやニードルパンチ等で接着結合されていない芯材が好ましく、配向したウェブが生ずるように形成捕集される。

即ち、繊維間の結合部位を設けることで、伝熱方向への熱橋を作ることになり熱伝導が生じるためである。具体的には、メルトブローンでポリスチレンをノズル先端から押出し、空気の噴射で繊維を延伸してコレクター上に付着させてウェブを形成する。スパンボンドでは、複数の紡糸ノズル先端から連続的に押出し、空気の噴射でエジェクターから繊維をコレクター上に付着させて、同様にウェブを形成する。

なお、繊維形状（断面）としては円形に限らず、略円形状、略Y形状、略楕円形状、略星形状、略多角形状等であってもよく、ポリスチレンは成形収縮率が小さいため、繊維径のバラツキが比較的少ない繊維集合体が提供できる。当然ながら、リサイクル材のポリスチレン樹脂を用い、上記と同様な長繊維ウェブを単独もしくは併用させて真空断熱材に使用できる。

また、ポリスチレン長繊維の真空断熱材の熱変形温度を高くするには、ポリスチレンに強化材の短繊維ガラスを少量含有させることも可能である。例えば、チョップドストランド等（繊維長：１ｍｍ〜６ｍｍ）を約２０重量％以下、含有させることで長繊維ウェブの強度を高め、減圧での圧縮応力後も繊維相互間で高空隙を有する傾向が見られる。また、目的を損なわない範囲で相溶化剤、酸化防止剤、難燃剤、帯電防止剤、無機充填剤の補助成分を添加することも可能である。

ポリスチレン長繊維等の芯材を用いた真空断熱材では、従来のグラスウールやポリエステル繊維の芯材に比べ、折り曲げ部を外被材の溶着温度以下で加温（約６０〜８０℃）しながら、変形させることが可能な真空断熱材が得られる。即ち、ポリスチレン繊維が非晶質であり、ガラス転移温度付近で軟化し易くなる性質を有する。

一方、グラスウールは折り曲げ難く、ポリエステル繊維は結晶質でガラス転移温度付近でも、非晶領域の鎖状分子が結晶領域に連結して拘束されることから加温での軟化が難しい。非晶質のポリスチレンはガラス転移温度付近で軟化し易く、結晶質のポリエステルはガラス転移温度付近で結晶が融解する温度まで軟化しにくい。有機繊維は温度上昇により、ガラス転移温度付近でヤング率や強さが低下し伸度が増加するため、加温による形状曲げが容易になると推察する。

また、グラスウールやポリエステル繊維の芯材では、吸水性が高く熱伝導率への影響が顕著で、例えば、外被材へ挿入する前にグラスウールでは約３００℃の乾燥処理、ポリエステル繊維では約１２０℃の乾燥処理が不可欠であり、それに対し、本発明の非晶質素材のポリスチレン長繊維等では、吸湿性が低く乾燥処理が特に必要なものではない。

また、ポリスチレン以外の素材としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（メーカー：旭化成、商品名：デルペット、曲げ弾性率：約３２００ＭＰａ等）、ポリカーボネート（メーカー：帝人化成、商品名：パンライト、曲げ弾性率：約２８００ＭＰａ等）、ポリフェニレンエーテル（メーカー：旭化成工業、商品名：ザイロン、曲げ弾性率：約２４５０ＭＰａ等）、ポリエーテルイミド（メーカー：日本ジーイープラスチックス、商品名：ウルテム、曲げ弾性率：約３３００ＭＰａ等）を用いた。

外被材は内部に気密部を設ける芯材を覆う材料構成であり、減圧封止で芯材形状を反映する材質が好ましい。例えば、外被材に剛性の高いものを用いると折り曲げが困難になり、曲げ加工後にピンホールが発生する原因となる。従って、外被材としてはラミネートフィルムを袋状とするものが用いられる。衝撃対応の最外層とガスバリア性確保の中間層と、熱融着によって密閉できる最内層が好ましい。

最外層にポリアミドフィルムを用いることで耐突き刺し性を向上させ、中間層にアルミニウム蒸着層を有するエチレンービニルアルコール共重合体フィルムを設け、最内層は高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリプロピレンが挙げられ、シール性やケミカルアタック性から高密度ポリエチレンが好ましい。例えば、具体的には、最外層にポリエチレンテレフタレート、中間層にアルミニウム箔、最内層に高密度ポリエチレンからなるプラスチックラミネートフィルムや最外層にポリエチレンテレフタレート、中間層にアルミニウム蒸着層を有するエチレンービニルアルコール共重合体、最内層に高密度ポリエチレンからなるプラスチックラミネートフィルム等である。

真空断熱材の信頼性向上に吸着剤を用いる。吸着剤は、二酸化炭素、酸素、窒素等のガスおよび／または水蒸気を吸収するものであればよく、ドーソナイト、ハイドロタルサイト、金属水酸化物の吸着剤、あるいはモレキュラーシーブス、シリカゲル、酸化カルシウム、ゼオライト、疎水性ゼオライト、活性炭、水酸化カリウム、水酸化リチウムの吸収剤を使用する。その際、吸着剤の突起による突き刺しで外被材にピンホールが発生し易いため、ポリスチレン長繊維に挟めて用いることが外被材にピンホールが発生することを防止する点で好ましい。

以上、説明した真空断熱材は、断熱箱体を有する冷蔵庫等に使用できる。冷蔵庫等は外箱と内箱とで空間を作製し、その空間内に発泡樹脂フォームを充填されているものであり、発泡樹脂フォームを充填する空間に真空断熱材を挿入できる。真空断熱材と発泡樹脂の挿入方法は、あらかじめ内箱と外箱とで形成した空間に真空断熱材を設置しておき、その後、発泡樹脂フォームを注入して一体成型する方法、あるいは真空断熱材と発泡樹脂フォームをあらかじめ一体成型した真空断熱材を作製しておき、その真空断熱材を内箱あるいは外箱に貼り付けまたは両者で挟持する方法がある。これらの方法は、断熱性能を必要とする物品に応じて適宜使用される。

本実施形態に係る真空断熱材は保温・保冷の必要な各製品に適用できる。例示すれば、冷蔵庫、車両、建築物建材、自動車、医療用機器等である。特に、熱交換部を含み断熱が必要な製品全般に有効である。冷蔵庫へ本発明の真空断熱材を適用することにより保温・保冷機能を向上させ、熱漏洩量の低減および省エネルギー化が期待できる。冷蔵庫等には、家庭用や業務用の冷蔵・冷凍庫の他に、自動販売機、商品陳列棚、保冷庫、クーラーボックス等が含まれる。また、車両に適用することにより、省スペース化の真空断熱材の設置により車内空間が拡大され、十分な断熱効果を持たせ結露等の問題解決が期待できる。

次に、本発明の実施形態に係る真空断熱材およびこれを挿入した冷蔵庫の構造と作製について、図面を参照して説明する。図１には本発明の真空断熱材１の断面模式図を示す。本実施形態に係る真空断熱材１は、非晶質素材の長繊維芯材３に吸着剤４と共に外被材２で減圧封止される構成のものである。本実施形態によれば、非晶質素材の芯材３を用いて、断熱性能と環境負荷が両立できる熱伝導率の低い平面形状の真空断熱材が得られる。また、真空断熱材１を、外被材の溶着温度以下の約６０〜８０℃で加温しながら曲げることにより、外被材への歪みが少なく熱伝導率が低い曲げ形状の真空断熱材も作製可能である。その結果、平板形状や曲げ形状の真空断熱材を組み合わせた断熱箱体並びに冷蔵庫に使用できる優れた真空断熱材を提供することができる。

一方、図２には従来の真空断熱材６の断面模式図を示す。グラスウールの芯材やポリエステル繊維の芯材５を吸着剤４と共に外被材２で減圧封止する構成の真空断熱材である。従来の真空断熱材６は、グラスウールでは断熱性が良いものの環境負荷が劣り、ポリエステル繊維では環境負荷が良いものの断熱性が劣り、断熱性能と環境負荷を両立される芯材が得られず、芯材５の折り曲げ性もグラスウールやポリエステル繊維では難しく、無理に曲げると繊維の切断や曲げ部で厚み減少や外被材２の外側部分の薄膜化で起こるピンホールが生じ易くなり、真空断熱材への断熱性能を悪化させる。

図３は本実施形態に係る真空断熱材を有する断熱箱体の断面図である。この断熱箱体７は、鉄板をプレス成型した箱体９の内面側の一部に、非晶質素材の長繊維を入れた真空断熱材１を挿入し、さらに、空隙部分に硬質ポリウレタンフォーム８を発泡充填した構成のものである。真空断熱材１を作製する際には、コの字形の変形部の芯材３の一部を加温部３’で折り曲げた曲げ形状の真空断熱材を使用している。

本発明の実施形態に係る真空断熱材について、非晶質素材の長繊維条件等を種々変更して作製し、熱伝導率および熱伝導率の経時劣化、折り曲げ性、水分除去、粉塵度合、ＣＯ_２排出量、エコリサイクルを実験して確認した。また、非晶質素材の長繊維以外の芯材を用いたものを比較例１〜４として作製し同様に確認した。その条件並びに実験確認の結果を図５に纏めて示す。図５は本実施形態に係る真空断熱材の具体的構成である実施例における種々条件と実験結果を、比較例と対比して表示する図である。次に、本実施形態の種々の実施例を比較例とともに説明する。

「実施例１」
本実施形態の平板形状の真空断熱材は、以下のように作製した。非晶質素材として、汎用のポリスチレン樹脂（ＰＳジャパン、商品名：ＰＳＪ−ポリスチレン、曲げ弾性率：約３０００ＭＰａ）を用い、スパンボンド紡糸でポリスチレンを複数のノズル先端を通しながら、約２９０℃の温度で連続的に押出し、空気噴射で制御されたエジェクターから繊維をコレクター上に付着させて、略円形状の長繊維ウェブを形成した。その平均繊維径が約１５．６μｍで密度が約２３０(ｋｇ／ｍ³)である。

さらに、ガスバリア性フィルムからなる外被材の中に形成した長繊維ウェブの芯材を重ねて入れ、ガス吸着の吸着剤（モレキュラーシーブス１３Ｘ）を挟めて、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、真空チャンバー内に入れチャンバーの内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールで真空封止した。

得られた真空断熱材（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）の熱伝導率は、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定した。熱伝導率が２．０(ｍＷ／ｍ・Ｋ)、さらに、真空断熱材を６０℃の恒温槽中に３０日間放置後、熱伝導率を再測定した結果３．２(ｍＷ／ｍ・Ｋ)であった。

このことから、ポリスチレンの長繊維ウェブを有した真空断熱材では、環境負荷に優れ吸湿性が低く、ガスバリア性および内部の真空度が維持される高性能な真空断熱材が提供できる。

「比較例１」
上記の実施例１の非晶質素材の代りに、ポリエステル繊維集合体（平均繊維径：約１６．５μｍ、密度：約１８０Ｋｇ/ｍ³）を用いた比較例１（図５の８段目に表示）では、このポリエステル繊維集合体は吸湿性が高いために、水分除去（１２０℃／１ｈ乾燥）の処理をした芯材を用い、ガスバリア性の外被材にガス吸着の吸着剤（モレキュラーシーブス１３Ｘ）と共に入れ、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、真空チャンバー内に入れ、チャンバーの内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールして真空封止により真空断熱材（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。

このようにして得られた実施例１と同様の真空断熱材は熱伝導率が４．２(ｍＷ／ｍ・Ｋ)、真空断熱材を６０℃の恒温槽中に３０日間放置後の熱伝導率を再測定した結果、８．２(ｍＷ／ｍ・Ｋ)であった。このことから、ポリエステル繊維を用いた芯材では環境負荷に対する問題（粉塵度合、ＣＯ_２排出量、エコリサイクル）は見られないが、吸湿性が高くてガスバリア性および内部の真空度が低下する真空断熱材では、熱伝導率が高く断熱性能の低下が見られる。

「実施例２」
本実施形態の真空断熱材は、平均繊維径を４μｍとした以外は全て実施例１と同様に作製した。熱伝導率を測定した結果、２．３(ｍＷ／ｍ・Ｋ)を示した。また、この真空断熱材を６０℃の恒温槽中に３０日間放置後の熱伝導率を再測定した結果、３．９(ｍＷ／ｍ・Ｋ)であった。

「比較例２」
実施例１において、平均繊維径を２μｍとした以外は全て実施例１と同様に作製した。熱伝導率を測定した結果、３．４(ｍＷ／ｍ・Ｋ)を示した。また、比較例の真空断熱材を６０℃の恒温槽中に３０日間放置後の熱伝導率を再測定した結果、５．２(ｍＷ／ｍ・Ｋ)であり、実施例１及び実施例２と比較すると、初期及び６０℃３０日後の熱伝導率が高めになった。

「実施例３」
本実施形態の曲げ形状の真空断熱材は、以下のように作製した。冷蔵庫のトレー等からリサイクル材にした非晶質素材のポリスチレン樹脂（曲げ弾性率：約３２００ＭＰａ）をメルトブローン紡糸でポリスチレンをノズル先端から通しながら約２９０℃の温度で連続的に押出し、空気の噴射で繊維を延伸して、コレクター上に付着させた略Ｙ形状の長繊維ウェブを形成した。平均繊維径は約８.０μｍで密度が約１５０(ｋｇ／ｍ³)である。

さらに、ガスバリア性の外被材に形成した長繊維ウェブの芯材を重ねて入れ、ガス吸着の吸着剤（疎水性ゼオライトＨｉＳｉｖ−３０００）を挟め、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、真空チャンバー内に入れ、チャンバーの内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールして真空封止で真空断熱材（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）を得た。その後、曲げ試験機の支持台圧子に真空断熱材を挟み、約６０〜８０℃の温度で加温しながら曲げ形状の真空断熱材を作製した。

熱伝導率を測定した結果、２．５(ｍＷ／ｍ・Ｋ)を示した。また、折り曲げ性を評価するため、曲げ試験機を用い試験条件（速度が１０ｍｍ／ｍｉｎ、支点間距離が１００ｍｍで支持台および圧子がφ２０ｍｍの丸棒を加温）、変位量４０ｍｍでの最大曲げ荷重（Ｎ）を測定した。その結果、折り曲げ性は７０．５Ｎと低く、さらに、その真空断熱材を６０℃の恒温槽中に３０日間放置後の熱伝導率を再測定した結果、４．１(ｍＷ／ｍ・Ｋ)であった。

このことから、リサイクル材のポリスチレン長繊維を用いた真空断熱材では、折り曲げても熱伝導率の劣化が抑制されている。曲げ形状の真空断熱材は、加温される芯材を反映して曲げても外被材に過度の応力が加わることなく、熱伝導率が優れる高性能な真空断熱材を提供できる。

「比較例３」
上記の実施例１の非晶質素材の代りに、ポリエステル繊維集合体（平均繊維径：約１７．２μｍ、密度：約２１０(ｋｇ／ｍ³)）を用いた比較例３（図５の１０段目に表示）では、このポリエステル繊維集合体は吸湿性が高いために、水分除去（１２０℃／１ｈ乾燥）の処理をした芯材を用い、ガスバリア性の外被材にガス吸着の吸着剤（疎水性ゼオライトＨｉＳｉｖ−３０００）と共に入れて、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、真空チャンバー内に入れ、チャンバーの内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールで真空封止して、真空断熱材（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）を得た。

その後、実施例２と同様に曲げ試験機で加温しながら、曲げ形状の真空断熱材を形成したが曲げ難い。また、実施例２と同様に最大曲げ荷重（Ｎ）を測定した結果、折り曲げ性が１２０Ｎで、熱伝導率が５．２(ｍＷ／ｍ・Ｋ)を示した。その後、真空断熱材を６０℃の恒温槽中に３０日間放置後に熱伝導率を再測定した結果、９．５(ｍＷ／ｍ・Ｋ)まで高くなった。

このことから、ポリエステル繊維の芯材では曲げにくいため、真空断熱材の芯材および外被材に応力が加わりガスバリア性および内部の真空度低下により、熱伝導率の経時劣化が高く断熱性能の低下が見られる。

「実施例４」
本実施形態の平板形状の真空断熱材は以下のように作製した。非晶質素材のポリカーボネート（メーカー：帝人化成、商品名：パンライト、曲げ弾性率：約２８００ＭＰａ等）を用い、スパンボンド紡糸で形成した略円形状の平均繊維径が約２０μｍの長繊維ウェブを芯材に用いた。密度は約３００(ｋｇ／ｍ³)である。まず、薄いポリエチレン等の内袋を用いて、スパンボンド紡糸で形成した長繊維ウェブをガス吸着の吸着剤（モレキュラーシーブス１３Ｘ）と共に入れて仮真空封止後、さらに、ガスバリア性の外被材に挿入して内袋を開封後、直ちに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、真空チャンバー内に入れチャンバーの内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールにより真空封止して真空断熱材（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。

なお、実施例４では外被材に芯材を挿入する際に非常に入れ易い方法として、熱伝導率に影響を与えない内袋を用いたものである。熱伝導率を測定した結果、２．７(ｍＷ／ｍ・Ｋ)、さらに、真空断熱材を６０℃の恒温槽中に入れ３０日間放置後に熱伝導率を再測定した結果、４．６(ｍＷ／ｍ・Ｋ)であった。

このことから、ポリカーボネートの長繊維を用いた真空断熱材でも、吸湿性が低くてガスバリア性および内部の真空度が維持され高性能な真空断熱材を提供できる。

「実施例５」
本実施形態の曲げ形状の真空断熱材は、以下のように作製した。非晶質素材のポリメチルメタクリレート（メーカー：旭化成、商品名：デルペット、曲げ弾性率：約３２００ＭＰａ等）をスパンボンド紡糸でノズル先端から通しながら約２６０℃の温度で連続的に押出し、空気の噴射で繊維を延伸して、コレクター上に付着させた略Ｙ形状の長繊維ウェブを形成した。平均繊維径は約１７．８μｍで密度が約２５０(ｋｇ／ｍ³)である。

さらに、ガスバリア性の外被材に形成した長繊維ウェブの芯材を重ねて入れ、ガス吸着の吸着剤（疎水性ゼオライトＨｉＳｉｖ−３０００）を挟め、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、真空チャンバー内に入れ、チャンバーの内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールして真空封止で真空断熱材（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）を得た。

その後、曲げ試験機の支持台圧子に真空断熱材を挟み、約６０〜８０℃の温度で加温しながら曲げ形状の真空断熱材を作製した。熱伝導率を測定した結果、２．９ｍＷ／ｍ・Ｋを示した。また、折り曲げ性を曲げ試験機を用い、試験条件（速度が１０ｍｍ／ｍｉｎ、支点間距離が１００ｍｍで支持台および圧子がφ２０ｍｍの丸棒を加温）、変位量４０ｍｍでの最大曲げ荷重（Ｎ）を測定した。その結果、折り曲げ性は７２.４Ｎと低く、さらに、その真空断熱材を６０℃の恒温槽中に３０日間放置後の熱伝導率を再測定した結果、４．８(ｍＷ／ｍ・Ｋ)であった。

このことから、ポリメチルメタクリレートの長繊維を用いた真空断熱材では、折り曲げても熱伝導率の劣化が抑制されている。曲げ形状の真空断熱材は、加温される芯材を反映して外被材に過度の応力が加わることなく、熱伝導率が優れる高性能な真空断熱材を提供できる。

「実施例６」
本実施形態の平板形状の真空断熱材は、以下のように作製した。非晶質素材のポリフェニレンエーテル（メーカー：旭化成工業、商品名：ザイロン、曲げ弾性率：約２４５０ＭＰａ等）をメルトブローン紡糸により、ノズル先端を通しながら約３５０℃の温度で連続的に押出し、空気噴射で制御されたエジェクターから繊維をコレクター上に付着させて、略円形状の平均繊維径が約９.５μｍの長繊維ウェブを用いた。芯材の密度は約１８０(ｋｇ／ｍ³)である。

さらに、ガスバリア性の外被材中に形成した長繊維ウェブの芯材を重ねて入れ、ガス吸着の吸着剤（モレキュラーシーブス１３Ｘ）を挟め、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、真空チャンバー内に入れ、チャンバー内部の圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールにより真空封止した。得られた真空断熱材（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）の熱伝導率は、２．４(ｍＷ／ｍ・Ｋ)、さらに、真空断熱材を６０℃の恒温槽中に３０日間放置後に熱伝導率を再測定した結果、４．５(ｍＷ／ｍ・Ｋ)であった。

このことから、ポリフェニレンエーテルの非晶質長繊維を用いた真空断熱材では、吸湿性が低くガスバリア性および内部の真空度が維持されることで、熱伝導率が優れる高性能な真空断熱材を提供できる。

「実施例７」
本実施形態の平板形状の真空断熱材は、以下のように作製した。非晶質素材のポリエーテルイミド（メーカー：日本ジーイープラスチックス、商品名：ウルテム、曲げ弾性率：約３３００ＭＰａ等）をスパンボンド紡糸により、複数のノズル先端を通しながら約３５０℃の温度で連続的に押出し、空気噴射で制御されたエジェクターから繊維をコレクター上に付着させて、略円形状の平均繊維径が約１４.２μｍの長繊維ウェブを用いた。芯材の密度は約２２０(ｋｇ／ｍ³)である。

さらに、ガスバリア性の外被材中に形成した長繊維ウェブの芯材を重ねて入れ、ガス吸着の吸着剤（モレキュラーシーブス１３Ｘ）を挟め、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、真空チャンバー内に入れ、チャンバー内部の圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールにより真空封止した。得られた真空断熱材（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）の熱伝導率は、２．８(ｍＷ／ｍ・Ｋ)、さらに、真空断熱材を６０℃の恒温槽中に３０日間放置後に熱伝導率を再測定した結果、４．９(ｍＷ／ｍ・Ｋ)であった。

このことから、ポリエーテルイミドの非晶質長繊維を用いた真空断熱材では、吸湿性が低くガスバリア性および内部の真空度が維持されることで、熱伝導率が優れる高性能な真空断熱材を提供できる。

「実施例８」
本実施形態の実施例８は、図４に示すように、本実施形態に係る真空断熱材を冷蔵庫に用いた例である。図４は本発明の実施形態に係る真空断熱材を冷蔵庫に適用した構成例を示すである。冷蔵庫は、真空断熱材およびその他の断熱材により断熱されている。冷蔵庫１０において、外気温との温度差が特に大きいのは、コンプレッサー周辺部と、冷蔵庫背面の内箱１１の外面側である。これらの部位に本実施例の真空断熱材１を使用することが有効である。真空断熱材１には非晶質素材の長繊維芯材を設け、変形部と平面部を組み合わせて作製したものを用いた。

真空断熱材１は、断熱壁の曲げ部に沿って配設した真空断熱材である。真空断熱材１を曲げ部の内箱側に設置する場合は、内箱１１の形状に沿って内箱１１に密着するように設置してある。また、真空断熱材は、曲げ部の外箱側に設置する場合は、外箱１２の形状に沿って設置してある。断熱壁の曲げ部は断熱壁の変形部を構成する部分である。なお、外箱の背面部および冷蔵庫扉の１つには、やはり真空断熱材１を配置してある。

箱体にポリオールとイソシアネートとを、高圧発泡機を用い注入充填して冷蔵庫の断熱材を作製した。発泡断熱材の硬質ポリウレタンフォームは、ポリオールとして、平均水酸基価が４５０のｍ−トリレンジアミンにプロピレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを４０重量部、平均水酸基価が４７０のオルト‐トリレンジアミンにプロピレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを３０重量部、平均水酸基価が３８０のｏ−トリレンジアミンにプロピレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを３０重量部の混合ポリオール成分１００重量部に、シクロペンタン１５重量部に水１.５部および反応触媒としてテトラメチルヘキサメチレンジアミン１．２重量部とトリメチルアミノエチルピペラジン２部、整泡剤として有機シリコーン化合物Ｘ−２０−１６１４を２重量部、イソシアネート成分としてミリオネートＭＲのジフェニルメタンイソシアネート多核体を１２５部用いて発泡充填した。

この断熱後の冷蔵庫の熱漏洩量および消費電力量を測定した。冷蔵庫の熱漏洩量は、冷蔵庫の動作状態と反対の温度条件を設定し庫内からの熱漏洩量として測定を行った。具体的には、−１０℃の恒温室内に冷蔵庫を設置し、庫内温度を所定の測定条件（温度差）になるようにヒータにそれぞれ通電し冷蔵庫の消費電力と冷却性能を比較する温度条件で測定した。冷蔵庫の消費電力量はＪＩＳ測定基準で行った。

その結果、真空断熱材を挿入しなかった冷蔵庫に比べて、熱漏洩量で約８.５％、消費電力量で約１２％低減可能な冷蔵庫を提供できた。なお、上述した硬質ポリウレタンフォームは、本実施例の真空断熱材１と共に、冷蔵庫および断熱箱体に使用することが可能であり、硬質ポリウレタンフォーム以外にフェノールフォームやスチレンフォーム等が例示されるが、シクロペンタンおよび水を混合発泡剤とする硬質ポリウレタンフォームが好ましい。

「実施例９」
本実施形態の実施例９は、真空断熱材をダブルスキン構造材の車両の断熱材として使用する例である。ダブルスキン構造を有する車両においては、軽量化と耐圧性向上を図るため、その側面および屋根構造体が曲面を有する構造となっており、従来の真空断熱材では貼り付けが困難である。また、貼り付けると外被材に歪みが生じ、内部の真空度が低下して断熱性能が劣る。

本実施例では、真空断熱材は非晶質素材の芯材を有し、平板形状と曲げ形状を組み合わせて作製したものを用いた。本実施形態の真空断熱材を用いた場合は、構造体の曲面に沿って貼り付けることが可能となり、車両の断熱効果を有し、車両内の結露等の問題も発生しなかった。また、断熱特性に優れる真空断熱材であり、断熱材の厚さを低減することにより車両の室内空間が広くなる効果も見られ、本実施形態の真空断熱材は車両用断熱材としても有効である。

「実施例１０」
本実施形態の実施例１０は、真空断熱材を自動販売機の断熱材として使用する例である。自動販売機においても省エネ化と空間容積向上を図るため、その側面に平板形状真空断熱材を有し、その下面に曲げ形状真空断熱材を有する構造となっており、従来の真空断熱材では曲げ難く、無理に曲げると外被材に歪みが生じ、内部の真空度が低下して断熱性能が悪化する。

そこで、本実施例１０においては、真空断熱材１は非晶質素材の長繊維ウェブを用いた芯材を有し、平板形状と曲げ形状を組み合わせて作製したものを用いた。真空断熱材１を用いることにより、構造体の曲面に沿っても貼り付けることが可能で、冷蔵庫と同様に硬質ポリウレタンフォームを箱体に充填する。真空断熱材は、平板および曲げ形状共に、内部の真空度が低下せず断熱特性に優れるため、省エネ化と空間容積が向上して本実施形態の真空断熱材は、自動販売機用断熱材としても有効である。

「比較例４」
上記の実施例の非晶質素材の代りに、極細繊維で平均繊維径が４.１μｍのグラスウール集合体（密度：２５０(ｋｇ／ｍ³)）を用いた比較例４（図５の１１段目に表示）では、このグラスウール集合体は吸湿性が高いために、水分除去（約３００℃／１ｈ乾燥）の処理をした芯材を用い、ガスバリア性の外被材にガス吸着の吸着剤４（モレキュラーシーブス１３Ｘ）と共に入れ、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、真空チャンバー内に入れ、チャンバーの内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールして真空封止により真空断熱材（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。

このようにして得られた平板状の真空断熱材は、熱伝導率が２．０(ｍＷ／ｍ・Ｋ)を示し、６０℃の恒温槽中で３０日間放置後に熱伝導率を再測定した結果、３．２(ｍＷ／ｍ・Ｋ)と優れていた。しかし、曲げ形状の真空断熱材を形成したが曲げ難く、折り曲げ性を実施例４等と同様に測定をした結果、最大曲げ荷重が１３４Ｎと高い値を示した。

このことから、グラスウールを用いた芯材では、水分除去の乾燥工程を取り入れることで熱伝導率は低く断熱性能が優れる。しかし、形状曲げ性や環境負荷（粉塵度合、ＣＯ₂排出量、エコリサイクル）が劣る問題を有する。

「比較例５」
上記の実施例の非晶質素材の代りに、ポリプロピレン繊維集合体（平均繊維径：１６.５μｍ、密度：１８０(ｋｇ／ｍ³)）の芯材を用い、ガスバリア性の外被材にガス吸着の吸着剤４（モレキュラーシーブス１３Ｘ）と共に入れ、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、真空チャンバー内に入れチャンバーの内部圧力が１．３Ｐａになるまで排気後、外被材の端部をヒートシールで真空封止により真空断熱材（大きさ：５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。

このようにして得られた真空断熱材は、熱伝導率が５．８(ｍＷ／ｍ・Ｋ)で、さらに、６０℃の恒温槽中に３０日間放置後の熱伝導率を再測定した結果、１０．５(ｍＷ／ｍ・Ｋ)であった。また、曲げ形状の真空断熱材を形成したが曲げ難く、折り曲げ性を実施例４等と同様に測定をした結果、最大曲げ荷重が１２４Ｎと高い。

このことから、ポリプロピレン繊維を用いた芯材では環境負荷に対する問題（粉塵度合、ＣＯ₂排出量、エコリサイクル）は見られないが、ポリプロピレン繊維の芯材では柔らかくて空隙率が低く、内部の真空度低下により熱伝導率が高く断熱性能が劣る問題を有する。

以上説明したように、本発明の実施形態では、アモルファスからなる非晶質素材の長繊維ウェブを新たな芯材とすることで、従来のグラスウールの真空断熱材と同等の熱伝導率（２(ｍＷ／ｍ・Ｋ)）を示す高性能な真空断熱材を見出した。さらに、グラスウールやポリエステル繊維で課題であった断熱性能と環境負荷の両立が図れる真空断熱材を得ることができた。

また、本実施形態に係る真空断熱材を冷蔵庫に搭載して、硬質ポリウレタンフォームを発泡充填することにより、熱漏洩量および消費電力量が低減できる。特に、非晶質素材の長繊維からなる真空断熱材は、保温・保冷等の熱交換部を含む断熱箱体や冷蔵庫等に有効である。

以上説明したように、本発明の実施形態は次のような構成を備えることを特徴とするものである。すなわち、本発明の第１の実施形態は、有機繊維集合体からなる芯材と、ガス及び／又は水蒸気を吸収する吸着剤と、前記芯材および前記吸着剤を収納するガスバリア性の外被材と、を備え、外被材の内部を真空封止した真空断熱材において、芯材がアモルファスからなる非晶質素材を溶融紡糸で直接形成した長繊維ウェブを有することにある。

そして、本発明の第１の実施形態における具体的構成例として次のものを挙げることができる。（１）アモルファスからなる非晶質素材として、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミド等の樹脂を少なくとも１種を用いたこと。（２）非晶質素材が熱可塑性樹脂でメルトブローン及び／又はスパンボンドの溶融紡糸により形成してなること。（３）芯材の平均繊維径が４μｍ〜２０μｍおよび密度が１５０〜３００(ｋｇ／ｍ³)であること。（４）芯材の長繊維ウェブを内袋内部に収納し、この内袋を収納した外被材における内袋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の実施形態では、外箱と内箱とで形成される空間に真空断熱材を設置し発泡断熱材を充填してなる断熱箱体であって、前記真空断熱材は芯材に少なくとも非晶質素材の長繊維ウェブを有し、この芯材と吸着剤を内包し、内部を減圧して封止したガスバリア性の外被材を有することにある。

そして、本発明の第２の実施態様における具体的構成例として次のものを挙げることができる。（１）外箱または内箱に真空断熱材を設置したことにある。（２）外箱または内箱の２つの面が交差する角部に真空断熱材を折り曲げて設置したことにある。さらに、上述した断熱箱体を冷蔵庫の背面部、底面部、及び天井部に適用することで、断熱性能と環境負荷の両立を図り、折り曲げ自在性も図ることができる。

本発明の実施形態に係る真空断熱材の断面図である。 従来の真空断熱材の断面図である。 本実施形態に係る真空断熱材を有する断熱箱体の断面図である。 本発明の実施形態に係る真空断熱材を冷蔵庫に適用した構成例を示すである。 本実施形態に係る真空断熱材の具体的構成である実施例における種々条件と実験結果を、比較例と対比して表示する図である。

符号の説明

１ 真空断熱材
２ 外被材
３ 非晶質素材の長繊維芯材
３’ 芯材曲げ部
４ 吸着剤
５ グラスウール又はポリエステル繊維
６ 従来真空断熱材
７ 断熱箱体
８ 硬質ポリウレタンフォーム
９ 箱体
１０ 冷蔵庫
１１ 冷蔵庫内箱
１２ 冷蔵庫外箱

Claims (8)

1. 有機繊維集合体からなる芯材と、ガス及び／又は水蒸気を吸着する吸着剤と、前記芯材および前記吸着剤を収納するガスバリア性の外被材と、を備えて前記外被材の内部を真空封止した真空断熱材であって、
   前記芯材は、アモルファスからなる非晶質素材を溶融紡糸で直接形成した長繊維ウェブを有する
   ことを特徴とする真空断熱材。
2. 請求項１において、
   前記アモルファスからなる非晶質素材は、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミドの樹脂の少なくとも１種からなることを特徴とする真空断熱材。
3. 請求項１または２において、
   前記非晶質素材は、熱可塑性樹脂であってメルトブローンおよび／またはスパンボンドの溶融紡糸により形成することを特徴とする真空断熱材。
4. 請求項１、２または３において、
   前記芯材の長繊維ウェブは、その平均繊維径が４μｍ〜２０μｍであってその密度が１５０〜３００(ｋｇ／ｍ^３)であることを特徴とする真空断熱材。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つの請求項において、
   前記芯材の長繊維ウェブを内部に収納する内袋をさらに備え、
   前記内袋を収納した前記外被材における前記内袋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。
6. 外箱と内箱とで形成される空間に、真空断熱材を設けるとともに発泡断熱材を充填した断熱箱体であって、
   前記真空断熱材は、アモルファスからなる非晶質素材を溶融紡糸で直接形成した長繊維ウェブを有する芯材と、ガス及び／又は水蒸気を吸着する吸着剤と、前記芯材および前記吸着剤を内包し内部を減圧して封止したガスバリア性の外被材と、を有する
   ことを特徴とする断熱箱体。
7. 外箱と内箱とで形成される空間に、真空断熱材を設けるとともに発泡断熱材を充填した断熱箱体を備えた冷蔵庫において、
   前記真空断熱材は、アモルファスからなる非晶質素材を溶融紡糸で直接形成した長繊維ウェブを有する芯材と、ガス及び／又は水蒸気を吸着する吸着剤と、前記芯材および前記吸着剤を内包し内部を減圧して封止したガスバリア性の外被材と、を有し、
   前記外箱上または前記内箱上に前記発泡断熱材と当接して前記真空断熱材を設置する
   ことを特徴とする冷蔵庫。
8. 請求項７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することを特徴とする冷蔵庫。

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