JP2007009928A - 真空断熱材及びその製造方法並びに冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱材において、安価で信頼性を有しつつ耳折り作業を削減すること。
【解決手段】真空断熱材１６は、２枚のフィルムの周縁部を溶着して袋状とした外包材１９内に芯材１８が収納されていると共に、外包材１９内が減圧された状態となっている。芯材１８は、弾力性を有する無機繊維重合体２０を備えると共に、外包材１９の内周長に実質的に一致する外周長を有するように外包材１９内に収納されている。
【選択図】図９

Description

本発明は真空断熱材及びその製造方法並びに冷蔵庫に関するものである。

近年、地球温暖化防止の観点から省エネルギーが強く望まれており、家庭用電化製品についても省エネルギー化は緊急の課題となっている。特に、冷蔵庫、冷凍庫では熱を効率的に利用するという観点から、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。

冷蔵庫の一般的な断熱体としては、外箱と内箱との間にウレタンフォームなどの発泡断熱材を充填した断熱体が広く用いられている。係る断熱体において断熱能力を増大するためには、発泡断熱材の厚さを増すことが必要であるが、冷蔵庫では省スペース（外形寸法の縮小）や庫内空間の拡大が強く求められており、発泡断熱材を充填できる空間の厚さを増して発泡断熱材を増大することは困難な状況にある。

そこで、高性能な断熱材である真空断熱材と発泡断熱材とを併用して断熱体とすることが提案されている。ここで用いられる真空断熱材は、スペーサの役割を持つ芯材をガスバリア性を有する外包材中に挿入し、外包材の内部を減圧すると共に外包材の周縁部を溶着して封止した断熱材である。

従来の真空断熱材としては、特開平９−１３８０５８号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この特許文献１の真空断熱材は、グラスウール等の無機繊維重合体を有機系バインダーで固め成形してなる芯材（断熱材）と、活性炭またはゼオライトからなる吸着剤と、芯材及び吸着剤を覆う金属箔の層を積層してなる外包材（ラミネートフィルム）とを備え、この外包材の内部を減圧すると共に外包材の縁部を封止して構成したものである。

また、別の従来の真空断熱材としては、特開平４−３３７１９５号公報（特許文献２）に開示されたものがある。この特許文献２の真空断熱材は、グラスウールマットをプラスチックフィルム製の内袋内に収納し、この内袋の内部を減圧して外包材（収納部材）内とほぼ同じ形まで圧縮させ、その内袋の周縁部を封止したものを芯材（内部材）とし、さらに、芯材を外包材内に収納し、これを真空引きチャンバ内に入れて外包材内を減庄すると共にその外包材の周縁部を封止し、その後にこの真空断熱材を二枚の板で挟んでチャンバ内を大気圧に戻すことで内袋の密封を破壊して内袋内のグラスウールマットも高真空とするものである。

ところで、真空断熱材を冷蔵庫に適用する場合、外箱と内箱とによって形成される発泡断熱材を充填する空間の外箱側か、内箱側か、外箱と内箱との中間位置のいずれかに真空断熱材を配置することができるが、実際は外箱側に配置することが多い。具体的には、外箱内面に真空断熱材を両面テープやホットメルトなどの接着剤を用いて接着することが多い。

このように真空断熱材を内箱側に配置することが少ない理由は、内箱側に配置すれば、真空断熱材の適用面積を小さくすることができるというメリットはあるが、内箱は一般にプラスチック材が用いられて金属製の外箱に比べて変形しやすいと共に、内箱の外面は外箱の内面に比べて凹凸が多くあるため、真空断熱材を強固に内箱の外面に密着して固定することが困難である。このため、発泡断熱材を充填した時に、真空断熱材と内箱との間に空洞が形成されやすく、空洞形成に起因して内箱が変形したり、断熱性能が低下したりするという問題があるからである。

特開平９−１３８０５８号公報 特開平４−３３７１９５号公報

上述した特許文献１の真空断熱材では、無機繊維重合体をバインダーで固め成形してなる芯材を外包材内に収納するため、外包材を芯材より大幅に大きくして芯材の収納時における外包材の損傷を防止する必要があり、外包材の縁部が全周にわたってかなり長い耳部として残ってしまうものであった。このため、外包材の材料費が高くなると共に、この大きな耳部があることより誘発される冷蔵庫組立時の諸問題、例えば発泡断熱材の流れ阻害、或いは作業不良による露付を解消するように全周の耳部の折り曲げ作業が必要となっていた。

従来の一般的な真空断熱材の耳部に関して、図１５〜図１９を用いて具体的に説明する。

真空断熱材５１は、図１５〜図１９に示す如く、外包材５２と芯材５３とから成っている。この外包材５２は、１００μｍ位の厚さを有し、内部の減圧状態を長期間保持するガスバリア層及び熱溶着層等を有する金属箔ラミネートフィルムで作られている。そして、この真空断熱材５１は、外包材５２内に芯材５３を収納した状態で外包材５２内を減圧し、外包材５２の芯材挿入開口部５２ａを熱溶着して作られているものである。

こうして作られた真空断熱材５１は、外包材５２の４周全ての縁部に３０〜５０ｍｍと比較的長い耳部５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆを有している為に、外包材５２が大きくなって高価になってしまうと共に、冷蔵庫の断熱壁に使う場合に４周全ての耳折りをする必要がある。この為、作業工数がその分だけ多くかかりコストアップとなると共に、耳折り作業時に、外包材５２が損傷したり、真空断熱材５１自体が不良品となったりしてしまうという課題があった。

ここで、上述した耳部ができてしまう理由について具体的に説明する。外包材５２は、アルミ箔等より成るガスバリア層と樹脂等より成る熱溶着層とを有しているので、押出成形による内部中空の円筒状筒体を用いることができない。そこで、外包材５２は二枚のフィルムを熱溶着して袋体としたものが一般的に用いられている。尚、符号５４がこの熱溶着部（熱溶着代）を示している。通常この溶着代は８〜１５ｍｍとられている。溶着代を８〜１５ｍｍとしているのは熱溶部の信頼性確保及び溶着治具等の構造に起因している。真空断熱材５１においては、この溶着代５４も耳部５２ｃ〜５２ｆとなる。

一方、この外包材５２内に収納される無機繊維積層体等より成る芯材５３は、熱溶着してない外包材の芯材挿入開口部５２ａ間口周長より小さくなければならない。特に、バインダー等を使用して芯材５３を固めたものにあっては、芯材５３の端面がエッジとなっているので、芯材５３を外包材５２内へ収納する時に損傷しないように図１５の破線で示す如く芯材５３を大巾に小さく作っておかなければならない。換言すると、外包材５２の芯材挿入開口部５２ａ間口周長より芯材５３の挿入方向周長を小さくした分も耳部（図１６のＬ８寸法部）となって現われる。従って、外包材の芯材挿入開口部５２ａを除く３辺にできる耳部は、溶着部５４の溶着代＋Ｌ８寸法（図１６、図１７参照）となり、３０〜５０ｍｍとかなり長い耳部となる。

この３０〜５０ｍｍの耳部をもった真空断熱材５１をそのまま外箱５６と内箱５７等から成る冷蔵庫５８の断熱材として従来の如く発泡断熱材（ウレタンフォーム）５５と併用して使った場合、耳部５２ｃ、５２ｅが図１８に示す如く発泡断熱材の流れを阻害し未充填部５９を作ってしまう為に、真空断熱材５１同士を近接して設置することができないと言う問題があった。また、図１９に示す如く発泡断熱材（ウレタンフォーム）の流れを作業不良の耳部（外包材５２との間に隙間６０のある耳部）５２ｃが邪魔してしまい、これまた未充填部を作って断熱性能を低下させてしまうと言う問題があった。

更に、耳部５２ｃ〜５２ｆを真空断熱材の一面（図１９では上面）に耳折りした真空断熱材５１の場合には、この耳部５２ｃ〜５２ｆの耳折り作業工数が必要となると共に、折り曲げた耳部５２ｃが発泡圧（矢印Ｐ）で図１９の破線の如く起き上って発泡断熱材５５の流れ通路を遮断してしまう、或いは、図１９の一点鎖線のように耳部５２ｃが外箱５６に触ってガスバリア層であるアルミ箔が伝導体となり外箱５６を冷却して結露現象を起してしまう、等の問題があった。

一方、上述した特許文献２の真空断熱材は、グラスウールマットが圧縮された状態で外包材内を減圧すると共に封止した後に大気圧の環境に置かれるであるため、外包材の内周長に比較して芯材の外周長が小さい状態を保っており、その分だけ長い耳部が全周に残ってしまうものであった。このため、特許文献２でも耳部の全周の折り曲げ作業を必要とし、上述したような問題を有するものであった。

本発明の第１の目的は、安価に信頼性を有しつつ耳折り作業を削減できる真空断熱材及びその製造方法を提供することにある。

本発明の第２の目的は、安価に信頼性を有しつつ断熱性能に優れた冷蔵庫を提供することにある。

前述の第１の目的を達成するための本発明の第１の態様は、２枚のフィルムの周縁部を溶着して袋状とした外包材内に芯材が収納されていると共に前記外包材内が減圧された状態となっている真空断熱材において、前記芯材は、弾力性を有する無機繊維重合体を備えると共に、前記外包材の内周長に実質的に一致する外周長を有するように前記外包材内に収納されているものである。

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）前記芯材は前記外包材の内周長よりも大きな外周長に復元しようとする復元力を有した状態で前記外包材内に収納されていること。
（２）前記芯材の外周長が芯材挿入開口部の開口周長と実質的に同一となる状態に前記芯材が復元されて前記外包材内に収納されていること。
（３）前記芯材は、バインダーで固形化されていない前記無機繊維重合体とこの無機繊維重合体を包む柔軟な内袋とを備えると共に、前記内袋の一部にその内外を連通する連通部が設けられていること。
（４）前記外包材および前記芯材はそれぞれ矩形に形成されており、前記外包材は、前記芯材の挿入口である１辺の溶接部より他の３辺の溶接部の方が前記芯材の側面に近接して位置されていると共に、前記芯材の挿入口である１辺の溶接部のみが芯材の外形に沿って折り曲げられていること。

また、前述の第１の目的を達成するための本発明の第２の態様は、外包材内に芯材を収納した真空断熱材の製造方法において、２枚のフィルムの周縁部を芯材挿入開口部とする部分を除いて溶着して袋状の前記外包材を成形し、弾力性を有する無機繊維重合体を備えた前記芯材を、圧縮した状態で、前記外包材内に前記芯材の挿入口を通して収納し、前記外包材内を減圧すると共に前記芯材の外周長を前記外包材の内周長に実質的に一致した状態で前記芯材挿入開口部を溶着して封止することにある。

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）前記芯材の外周長が前記芯材挿入開口部の開口周長より小さくなる状態に前記芯材を圧縮して前記外包材内に収納した後、前記芯材の外周長が前記芯材挿入開口部の開口周長と実質的に同一となる状態に前記芯材を復元すること。
（２）柔軟な内袋内にバインダーで固形化されていない前記無機繊維重合体を収納すると共に前記無機繊維重合体を圧縮した状態で前記内袋内を減圧して薄い芯材を成形し、この芯材を前記外包材内に収納すると共に前記内袋の一部を開封した状態で前記外包材内を減圧すること。

また、前述の第２の目的を達成するための本発明の第３の態様は、外箱と内箱とによって形成される空間に真空断熱材を配設すると共に、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、真空断熱材は、２枚のフィルムの周縁部を溶着して袋状とした外包材内に芯材が収納されていると共に前記外包材内が減圧された状態となっており、前記芯材は、弾力性を有する無機繊維重合体で構成されると共に、前記外包材を内側から広げる復元力を有した状態で前記外包材内に収納されているものである。

係る本発明の第３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）前記真空断熱材は、前記外包材および前記芯材がそれぞれ矩形に形成されており、前記外包材が、前記芯材の挿入口である１辺の溶接部より他の３辺の溶接部の方が前記芯材の側面に近接されていると共に、前記芯材の挿入口である１辺の溶接部のみを芯材の外形に沿って折り曲げられて形成されていること。

本発明の真空断熱材及びその製造方法によれば、安価で信頼性を有しつつ耳折り作業を削減できる。

また、本発明の冷蔵庫によれば、安価で信頼性を有しつつ断熱性能が優れたものとすることができる。

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。
（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の製造方法並びに冷蔵庫を図１から図１１を用いて説明する。

まず、第１実施形態の冷蔵庫の全体に関して図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態の冷蔵庫の縦断面図、図２は図１の冷蔵庫の要部拡大図である。

冷蔵庫は、冷蔵庫本体１、冷凍サイクル、及び制御装置などを備えて構成されている。冷蔵庫本体１は、異なる温度の複数の貯蔵室２、３、４（４ａ、４ｂ）を有すると共に、各貯蔵室２、３、４（４ａ、４ｂ）の前面開口部を開閉する複数の扉５〜８を備えている。複数の貯蔵室２、３、４（４ａ、４ｂ）は、上から冷蔵室２、野菜室３、第１の冷凍室４ａ、第２の冷凍室４ｂの順に配列されている。符号４は図示していないが、第１の冷凍室４ａと第２の冷凍室４ｂとを区別しない場合に、何れかまたは両方に対して用いる。複数の扉５〜８は、冷蔵室２、野菜室３、第１の冷凍室４ａ、第２の冷凍室４ｂに対応して、上から冷蔵室扉５、野菜室扉６、第１の冷凍室扉７、第２の冷凍室扉８の順に配列されている。而して、野菜室扉６、第１の冷凍室扉７、第２の冷凍室扉８は、引き出し式の扉であり、各々の部屋を構成する容器を扉引き出し時に扉と共に手前側に引き出すように構成されている。

冷凍サイクルは、冷蔵庫本体１の背面側の底部に配置された圧縮機９と、冷凍室４の背面側に配置された冷却器１０と、凝縮器（図示せず）と、キャピラリチューブなどの減圧装置（図示せず）とを備えて構成されている。冷却器１０の上方には冷気ファン１１が配設されている。この冷気ファン１１は、冷却器１０で冷却された冷気を各貯蔵室２〜４へと送り、庫内を所定温度に冷却する。また、温度の異なる複数の貯蔵室に対応するように複数の冷却器及び冷気ファンを設け、各冷却器及び冷気ファンにより温度の異なる各貯蔵室を独立して冷却するようにしてもよい。

冷蔵庫本体１の外郭を形成するのは断熱箱体１２である。この断熱箱体１２は、金属製の外板で構成する外箱１３と、合成樹脂製の内板で構成する内箱１４と、この両者１３、１４間に設けられた断熱壁１５とを備えて構成されている。この断熱壁１５は複数の真空断熱材１６と発泡断熱材１７とを備えて構成されている。外箱１３の各面は概略平板状に形成され、内箱１４の各面は凹凸を有したり付属品が装着されたりしているので、真空断熱材１６は、外箱１３の平板状部分に密着するように設置される。複数の真空断熱材１６は、外箱１３の両側面、背面、及び上面に設置されている。尚、第１実施形態の真空断熱材１６は、後述するように、可撓性を有して変形可能であるため、外箱１３の角部または内箱１４側に設置することが可能である。

真空断熱材１６は発泡断熱材１７より高い断熱性能を有するものである。例えば、発泡断熱材１７の熱伝導率は０．０１６Ｗ／ｍＫ程度であるのに対し、真空断熱材１６の熱伝導率は発泡断熱材１７の熱伝導率に比較して格段に低い０．００２Ｗ／ｍＫ程度である。従って、真空断熱材１６のみで断熱壁１５を構成すれば、ウレタン等の発泡断熱材１７のみで形成した断熱壁１５と比較して、その厚さ寸法を約１／５から１／９程度の厚さ寸法とすることができる。しかし、真空断熱材１６のみで断熱壁１５を構成した断熱箱体１２にあっては、外箱１３と内箱１４とが一体化されないため、断熱箱体１２の強度が設計値を満足しないという問題が発生する。そこで、真空断熱材１６が設置された外箱１３と内箱１４との間に、それ自身に接着力を有するウレタン等の発泡断熱材１７を発泡充填し、発泡断熱材１７を外箱１３と内箱１４とに接着し、外箱１３と内箱１４とを発泡断熱材１７を介して一体化して断熱箱体１２の強度を確保している。尚、発泡断熱材１７の壁厚さ寸法を５ｍｍから２０ｍｍ程度、つまり、その平均厚さ寸法を１５ｍｍ程度とし、局部的な薄いところでもウレタン等の発泡断熱材１７が充填できる５ｍｍ以上を確保して、断熱箱体１２の強度が低下するのを防止している。

また、真空断熱材１６は、冷蔵庫の熱漏洩量の大きいところを重点的にカバーできる位置に配置して、断熱箱体１２の強度と断熱壁１５の断熱性能の両方に効果的な構成としている。そして、冷蔵庫の断熱空間における真空断熱材１６の割合は、６０％以下に設定されている。係る構成によって、強度、断熱性能、及び信頼性を確保することができる。具体的には、真空断熱材１６は冷蔵庫の両側壁内部と背面壁内部と上面壁内部と扉内部とにそれぞれ設けられると共に、真空断熱材の合計体積が外箱１３と内箱１４とによって形成される断熱空間体積の６０％以下に設定されている。

尚、真空断熱材１６の合計体積を外箱１３と内箱１４とによって形成される空間体積の６０％以上にすると、ウレタン等の発泡断熱材１７が均一に充填できなくなり、発泡断熱材１７中にボイドが発生して、その強度及び断熱性能を劣化させてしまうと共に、冷却器１０の配管や冷気ファン１１の配線が真空断熱材１６に当接して真空断熱材１６を傷つける恐れが出てくる等の問題が生ずる。

冷蔵庫本体１の前面に備えられた各扉５〜８は、金属製の外板と、合成樹脂製の内板と、合成樹脂製の化粧枠と、これらの間に設けられた断熱壁とを備えている。この断熱壁は、外板に密着して設置された真空断熱材と、外板、内板、及び化粧枠で形成される空間に充填された発泡断熱材とを備えて構成されている。この真空断熱材は、断熱箱体１２側に設けられる真空断熱材１６と同一構造であるので、重複する説明を省略する。

次に、図３から図５を参照しながら、第１実施形態の真空断熱材１６について具体的に説明する。図３は第１実施形態の真空断熱材１６の耳折り前の状態の平面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図、図５は図３のＢ−Ｂ断面図である。

この真空断熱材１６は、有機系バインダーを含まない無機繊維重合体２０をプラスチックフィルムからなる内袋２１内に収納した芯材１８と、この芯材１８を収納して内部を減圧し周縁部を溶着して封止したラミネートフィルムからなる外包材１９とを備えて構成されている。尚、この第１実施形態の真空断熱材１６は平板状の矩形パネルで構成されているが、必要に応じて矩形と異なる形状であってもよく、例えば矩形の１辺が円弧または複数の直線の組合せの形状であってもよい。

この芯材１８は、無機繊維重合体２０を内袋２１内に収納しているので、無機繊維重合体２０を有機系バインダーで固める必要がなく、有機系バインダーバインダーで固形化されていない弾力性を有する無機繊維重合体２０とすることができる。このような無機繊維重合体２０を用いることにより、有機系バインダーを含む無機繊維重合体を用いる場合に比較して、ガスの発生を大幅に少なくすることができ、真空断熱材１６の経時的な断熱性能の劣化を大幅に抑制することができる。また、無機繊維重合体２０を内袋２１内に収納した芯材１８としたことにより、芯材１８を外包材１９に収納する際に傷つけるおそれがなく、信頼性に優れた真空断熱材１６とすることができる。

無機繊維重合体２０は無機繊維の積層体から成っている。具体的には、無機繊維重合体２０は原綿の天然繊維の積層体が用いられている。尚、無機繊維重合体２０として、グラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維等の積層体を用いることが可能である。

内袋２１は熱溶着可能な肉厚２０μｍ前後のポリエチレンフィルム等の合成樹脂フィルムで作られている。内袋２１は矩形の２枚のフィルムの周縁部を溶着することにより袋状に形成されている。また、内袋２１の肉厚を２０μｍ前後とすると、内袋２１の柔軟性が確保されると共に、内袋２１内に芯材を入れて圧縮減圧した後、内袋２１の芯材挿入開口部を熱溶着するのに都合が良く、熱溶着治具も作り易い。但し、本発明は、内袋２１の肉厚が２０μｍ前後に限定されるものではなく、本発明の機能を奏する範囲内で必要に応じて変更することは可能である。

外包材１９は、気体の透過を防止するガスバリア層と、その内側に設けられた熱溶着用プラスチック層とを備えたラミネートフィルムで構成されている。具体的には、外包材１９は、熱溶着用プラスチック層として直鎖状低密度ポリエチレンフィルムと、ガスバリア層としてアルミ蒸着フィルムとを有し、全体で約１００μｍのアルミ箔フィルムである。尚、必要に応じて、このアルミ箔フィルムの代わりに、その他の金属箔フィルムでガスバリア層を構成してもよい。尚、外包材１９は内袋２１を構成するフィルムと相似形状のフィルムで形成される。

このように、外包材１９は異種層が積層されるものであるから、押出し成形等で形成することができない。そのため、芯材１８を収納する外包材１９を袋状に形成する場合には、図３及び図４に示す如く２枚の積層フィルムの３辺を熱溶着して溶着部１９ａを構成している。この溶着部１９ａが耳部１９ａとなるので、その符号１９ａをその両者に共用することとする。この耳部１９ａの溶着代Ｗ１０の寸法は通常８〜１５ｍｍである。この溶着代寸法は、冷蔵庫に組込む場合に耳折りする必要がない寸法であると共に、熱溶着の信頼性を確保すると同時に、溶着治具の作り易さ等より決められている。

芯材１８は、図４に示す如く外包材１９に対し隙間なく配設され、外包材１９の内周長に実質的に一致する外周長を有するように外包材１９内に収納されている。換言すると、外包材１９の３辺に作られている耳部１９ａは、芯材１８の側面に近接しており、従来例で説明した３０〜５０ｍｍの長さよりも大幅に短く、実質的に溶着代寸法８〜１５ｍｍと同じ寸法となっている。これにより、耳部１９ａの耳折りを行なわなくても、従来のような大きな耳部があることより誘発される冷蔵庫組立時の諸問題を解消できるので、耳折り作業を不用とすることができ、コストダウンを図ることができる。本発明において、外包材１９の内周長は芯材１８の挿入方向を取り巻く外包材１９の周方向における内面の長さであり、また、芯材１８の外周長は外包材１９内に収納した際の外包材１９の内周長に対応する長さである。

ここで、芯材１８は外包材１９の内周長よりも大きな外周長に復元しようとする復元力を有した状態で外包材１９内に収納されているので、上述の耳部１９ａを短くすることを、作業工数を増やすことなく、容易に達成することができる。尚、芯材１８の復元力は無機繊維重合体２０の復元力に基づくものであり、無機繊維重合体２０に対する内袋２１の拘束力を解除することにより、無機繊維重合体２０は圧縮された状態から外包材１９を変形して外包材１９の内方寸法まで広げる強さの復元力が得られるように構成されている。また、芯材１８の外周長が芯材挿入開口部１９ｃの開口周長と実質的に同一となる状態に芯材１８が復元されて外包材１９内に収納されているので、芯材１８を外包材１９内に容易に挿入することと、耳部１９ａを短くすることとを両立することができる。

外包材１９の残りの１辺は、芯材１８を外包材１９内に挿入する為の芯材挿入開口部１９ｂとなっている。この芯材挿入開口部１９ｂは、未溶着部１９ｃと、熱溶着された溶着部１９ｄとから構成されている。溶着部１９ｄは、溶着代寸法がＷ１１であり、芯材挿入開口部１９ｂの端部に設けられている。この芯材挿入開口部１９ｂが耳部１９ｂとなるので、その符号１９ｂをその両者に共用することとする。そして、芯材１８からこの溶着部１９ｄの先端までの寸法（芯材挿入開口部１９ｂ寸法）Ｗ１２は、約５０〜１００ｍｍである。これは、熱溶着時、外包材１９が芯材１８の端部Ｈ（図５参照）に当り外包材１９が損傷するのを防止する意味もあり大きくとられているものである。但し、この第１実施形態の真空断熱材１６では、端部Ｈが丸くなっているので、端部Ｈによる損傷の可能性が低く、その分だけ従来より耳部１９ｂの長さを短くすることができる。

溶着部１９ｄの幅寸法Ｗ１１は、他の３辺の溶着部１９ａの幅寸法Ｗ１０と同じ８〜１５ｍｍとなっている。従って、未溶着部１９ｃ及び溶着部１９ｄからなる耳部１９ｂ（外包材１９の１辺）のみは図５の破線に示す如く耳折りが必要である。

次に、第１実施形態の真空断熱材１６の製造方法について図６から図１０を参照しながら説明する。図６は第１実施形態の真空断熱材１６の製造工程を示すフローチャート図、図７は図６における原綿切断から仮圧縮袋詰めまでの工程を説明する模式図、図８は図６における袋詰め工程を説明する斜視図、図９は図６の製造工程における真空包装の工程を終了した状態を説明する断面図、図１０は図６の袋詰めから耳折りまでの工程を説明する断面図である。

先ず、図６のステップ３２「原綿切断」工程において、図７（ａ）に示す如くロール状原綿の無機繊維重合体２０Ａから所定寸法に切断してパネル状原綿の無機繊維重合体２０Ｂを作製する。このロール状原綿の無機繊維重合体２０Ａは、厚さ１００ｍｍ〜１５０ｍｍに作られたバインダーで固形化されていない弾力性を有する無機繊維の積層体で構成されている。従って、パネル状原綿の無機繊維重合体２０Ｂもバインダーで固形化されていない弾力性を有する無機繊維重合体であり、芯材として２つ折りにして用いられる大きさである。尚、無機繊維重合体２０Ｂを折り曲げないで用いられる場合、或いは３つ折り以上にして用いられる場合に、それに合った大きさに切断される。

次いで、図６のステップ３３「原綿乾燥」工程において、無機繊維重合体２０Ｂを２３０℃程度の乾燥炉に入れて乾燥する。これによって、無機繊維重合体２０Ｂに含まれる水分が除去されるので、真空断熱材１６として用いられた際の断熱性能の経時劣化を抑制することができる。

次いで、図６のステップ３４「仮圧縮袋詰め」工程において、乾燥された無機繊維重合体２０Ｂを内袋２１内に仮圧縮した状態で袋詰めすることにより、芯材１８を作製する。この「仮圧縮袋詰め」工程は、具体的には次の工程よりなっている。

まず、無機繊維重合体２０Ｂを２つ折りにして、図７（ｂ）に示す如く内袋２１内に収納し、芯材１８を構成するための無機繊維重合体２０とする。このように、無機繊維重合体２０Ｂを折り曲げて無機繊維重合体２０とすることにより、必要な弾性力（復元力）を容易に得ることができる。尚、無機繊維重合体２０Ｂを３つ折り以上にして内袋２１内に収納するようにしてもよい。

この無機繊維重合体２０Ｂを内袋２１内に収納する際に、吸着剤２８（図７（ｃ）参照）も内袋２１内に収納する。この吸着剤２８には例えば合成ゼオライトであるモレキュラーシーブ１３ｘ等が使われる。そして、この吸着剤２８は、無機繊維重合体２０中から出る水分及びガス成分を吸着する。即ち、外包材１９に収納する前に無機繊維重合体２０は十分乾燥されるものであるが、ガス及び水分を完全に取りきることは多大な乾燥時間を必要とし、コストアップを招く為、吸着剤２８を入れて置くものである。而して、吸着剤２８は、無機繊維重合体２０に設けられた吸着剤収納部内に充填されている。内袋２１はこの吸着剤２８が吸着剤収納部内より飛び出すのを防止する役目をも果たしている。従って、吸着剤２８は内袋の圧縮−減圧−溶着前に吸着剤収納部内に入れておくものである。

この無機繊維重合体２０及び吸着剤２８を収納した内袋２１をプレス機２２の上下プレス型の間に配置し、図７（ｃ）に示す如くプレス機２２により無機繊維重合体２０を所定の厚さに過圧縮する。この過圧縮した状態で内袋２１内を減圧する。この減圧は、真空断熱材１６が完成した状態の外包材１９内の減圧よりも弱い状態であってもよく、無機繊維重合体２０の厚さを所望の厚さに維持できる圧力状態にすればよい。この減圧工程で、肉厚３０μｍ前後の内袋は無機繊維重合体２０を外周より圧縮する形になる。換言すると、内袋２１は、無機繊維重合体２０の側面から突出するテント張りをなくすことができる薄さ、強度を持つものである。

この内袋２１内を減圧した状態で、熱溶着機２３を使って内袋２１の芯材挿入開口部を熱溶着して内袋２１内を密封することにより芯材１８を作製する。こうして作製された芯材１８は、従来のようなバインダーを使用していないにも係わらず圧縮−減圧−溶着密封工程を経ることにより真空断熱材１６の芯材となるものである。即ち、芯材１８は、バインダーを使用していないが、作製しようとする真空断熱材１６の厚み形状に形成されており、芯材の使命であるスペーサの役目は十分果たし得るものである。その上、この芯材１８は、ある程度の柔軟性があり且つ復元力を有するものであるので、取付部である例えば冷蔵庫の外箱になじんで取り付けが容易なものである。尚、この内袋２１は周囲に耳部２１ａを有している。

係る状態の芯材１８は、その外周長が外包材１９の芯材挿入開口部１９ｂの内周長より２〜３割短くなるように、過圧縮して作製されている。このように過圧縮した芯材１８を用いることにより、一次保管のスペースを少なくすることができると共に、外包材１９内に挿入する作業性を格段に向上することができる。更に詳説するならば、無機繊維重合体２０は、圧縮工程、或いは減圧工程前の状態では例えば２００〜３００ｍｍあったものが、圧縮−減圧工程で５〜１０ｍｍとなり、２０〜３０分の１の厚さに圧縮される。これは外包材１９の芯材挿入開口部１９ｂの内周長より２〜３割小さい寸法である。無機繊維重合体２０はこの圧縮時に内袋２１の隙間を埋めるよう外周方向に広がる。

このように作製された芯材１８は、直ぐに次の工程に移行されるようにしてもよいが、内袋２１内に無機繊維重合体２０が減圧されて収納されているので、その状態の外形が保たれることとなり、一次保管した後に次の工程に移行することが可能である。従って、真空断熱材１６の製造に余裕を持たせることができる。

次いで、図６のステップ３５「袋詰め」工程において、芯材１８を外包材１９内に収納すると共に、内袋２１を破って芯材１８を自身の持つ復元力を利用して外包材１９のほぼ内寸まで膨らませる。この「袋詰め」工程は、具体的には次の工程よりなっている。

仮圧縮袋詰めされた芯材１８を図８及び図１０（ａ）に示す如く外包材１９のｈ１９ｂより外包材１９内に挿入して収納する。この挿入時に、内袋２１が外包材１９の内面に触れることがあっても、内袋２１が樹脂製フィルムであることより、外包材１９に損傷等を与える心配がないので、作業性、信頼性は一段と向上するものである。尚、この内袋２１の挿入をよりスムーズにする為に、内袋２１側或いは外包材１９側にすべりを促進するワックス等を塗っておけば、作業性、信頼性はさらに向上するものである。

芯材１８を外包材１９内に配置した所で、先ず内袋２１内の減圧を解除するため、図１０（ｂ）に示す如く内袋２１の一部を開封して内外に連通する部分を設ける。この連通部は、開口や穴などが形成されることにより構成される。この内袋２１内の減圧を解除することにより、内袋２１内の無機繊維重合体２０は自身のもつ復元力が発揮されることとなり、図９に示す如く外包材１９の内方寸法一杯（隙間なく）の大きさにほぼ復元する。この時、内袋２１の耳部２１ａが無機繊維重合体２０の拡大を許容するものである。若し、この内袋２１の耳部２１ａが余ったとしても図９に示す如く折り込まれるものである。換言すると、内袋２１は外包材１９の内方寸法と同等以上に作られており、芯材１８の過圧縮時、耳部２１ａに過圧縮分溜めておくものである。このように無機繊維重合体２０の復元力を利用するだけで、芯材１８として機能させることができる。

次いで、ステップ３６の「真空包装」工程において、外包材１９内を減圧し、その芯材挿入開口部１９ｂを溶着して密封し、真空包装する。具体的には、内袋２１内を含め、外包材１９内の減圧を行ない、図１０（ｃ）及び図３〜図５に示す如く芯材挿入開口部１９ｂを溶着密封する。この時の溶着部１９ｄの寸法Ｗ１１は、先にも記述した如く８〜１２ｍｍである。溶着部１９ｄと未溶着部１９ｃとで構成される部分が耳部１９ｂとなり、この耳部１９ｂの寸法Ｗ１２は、先にも記述した如く約５０〜１００ｍｍである。

次いで、ステップ３７の「耳折り」工程において、真空断熱材１６の芯材挿入開口部１９ｂにできる耳部１９ｂのみを図１０（ｃ）に示す如く一面側（例えば上面側）に折り曲げ、その耳部１９ｂをテープなどで固定する。なお、先にも記述した如く耳部１９ｂ以外の３辺の耳部１９ａは折り曲げる必要がない。

この耳部１９ｂの折り曲げでは、芯材１８の端部が従来の如く尖った角部でなく丸みをおびていることより、耳部１９ｂがその丸みに沿って折り込まれ、耳部１９ｃと外包材１９との間に従来の如く対流空間を作ることなく折り込めるものである。換言すると、溶着部１９ｄを含む耳部１９ｂの折り曲げ時に、従来の如き破損を心配することなく容易に耳部１９ｂの折り曲げができるものである。このことにより、真空断熱材１６の外包材１９のもつ金属部（バリア層）を通して伝導される熱移動に従来プラスされていた熱の対流空間による熱移動を最小限に押えることができるものである。

次いで、ステップ３８の「検査」工程において、真空断熱材１６を熱伝導率チェッカー等を用いて良品、不良品の検査を行ない真空断熱材１６を完成させる。

次に、図１１を参照しながら、従来及び第１実施形態の真空断熱材５１、１６のヒートブリッジ及び真空断熱材に発生する隙間２７ａ、２７ｂによって外箱側から内箱側に熱が伝導されるメカニズムに付いて説明する。図１１は従来及び第１実施形態の真空断熱材５１、１６を冷蔵庫に組み込んで発泡断熱材５５、１７を充填した状態の要部断面図であり、図１１（ａ）は従来の真空断熱材を冷蔵庫の断熱材中に組み込んだ状態を示す図、図１１（ｂ）は第１実施形態の真空断熱材を冷蔵庫の断熱材中に組み込んだ状態を示す図である。

これらの冷蔵庫は、真空断熱材５１、１６を何れも外箱１３にホットメルト或いは２面テープ等を利用して貼り付け、その周囲に発泡断熱材１７を充填したものである。これらの真空断熱材５１、１６は何れも耳部５２ｃ〜５２ｆ、１９ｂが内箱側に向けて折り込まれている。第１実施形態の真空断熱材１６にあっては、３辺の耳部１９ａは折り曲げる必要がなく、１辺の耳部１９ｂのみが折り曲げられている。

真空断熱材１６自体は発泡断熱材５５、１７の数倍の断熱性能を持っているが、外包材１９のガスバリア層である金属層は断熱効果が小さい。通常、この金属層を通して熱が伝導されることをヒートブリッジと言っている。即ち、外包材１９の表面側の金属層は従来及び第１実施形態の真空断熱材５１、１６の何れにおいても外箱１３に接触して配設されているので、外箱１３の熱は金属層を通して外箱側の面から内箱側の面に伝導され、この内箱側の面に伝導された熱が発泡断熱材５５、１７を通して内箱５７、１４に伝導されて庫内を加熱する。

ここで、従来の真空断熱材５１は、４辺の耳部５２ｃ〜５２ｆが全て内箱側に折り曲げられているので、その分だけヒートブリッジが大きくなるのに対し、第１実施形態の真空断熱材１６は１辺の耳部１９ｂのみを折り曲げているので、ヒートブリッジを低減することができる。

そして、従来の真空断熱材５５では、芯材５１がバインダーにより硬化されてボード化されていることより、その側面が図１１（ａ）に示すような垂直な切断面となる。これによって、外包材５１内を減圧しても、芯材５１の側面に隙間２７ａが発生しやすい。この隙間２７ａの熱伝導率は外包材５１内の真空度が高い間は無視できるものであるが、長年の使用でこの隙間２７ａが水分或いは芯材より出るガスで充満されると、この隙間２７ａを通して伝えられる熱は大幅に増大してしまう。

また、従来の真空断熱材５５では、芯材５３の側面角部Ｂに切断時にバリ等が発生しやすく、耳部４０を折り曲げる際に外包材２６が芯材２５の端面角部Ｂに当りバリ等で損傷するのを避ける為に、あまり張力をかけることなく折り曲げてしまう。この結果、耳折り部に隙間２７ｂができてしまう。この隙間２７ｂは当初より減圧されていないものであるから、最初から熱を対流により運ぶ空間となり、断熱性能を低下させてしまっていた。

これに対して、第１実施形態の真空断熱材１６では、図１１（ｂ）に示す如く芯材１８の側面角部が丸く形成されていると共に弾性力を有しているので、従来例のような隙間２７ａの発生を抑えることができ、隙間２７ａを通しての熱移動を防止することができる。また、第１実施形態の真空断熱材１６では、その３辺の耳部１９ａが折り曲げる必要がないと共に、残り１辺の耳部１９の折り曲げも外包材１９に沿って隙間を生ずることなく折り曲げることが可能であるので、隙間２７ｂを通しての熱移動を防止することができる。従って、第１実施形態の真空断熱材１６を用いた冷蔵庫は、従来の真空断熱材５１を用いた冷蔵庫に比較して、断熱性能を一段と向上することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は本発明の第２実施形態の真空断熱材１６における外包材１９に芯材１８を挿入する状態の斜視図、図１３は第２実施形態における真空断熱材１６の断面図である。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。

この第２実施形態では、内袋２１を省略して無機繊維重合体２０単独で芯材１８を構成し、この芯材１８を外包材１９に収納するに当り、治具（図示せず）を使用して芯材１８を芯材挿入開口部１９ｂの間口周長より２〜３割程度、過圧縮状態とし、この小さくしたことによりできる隙間を利用して芯材１８を外包材１９内に収納し、その後に治具を抜き取り、芯材１８を外包材１９の内方寸法まで復元させ、外包材１９内を減圧し、芯材挿入開口部１９ｂを熱溶着して密封し、真空断熱材１６を作りあげたものである。

こうすることにより外包材１９内に芯材１８を隙間なく充填できると共に、最終形状の外包材１９（特に耳部１９ａ）を得ることができる。従って、内袋２１がない点を除いて、第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、第２実施形態では、内袋２１を削減したことによるコストダウンが図れる。
（第３及び第４実施形態）
次に、本発明の第３及び第４実施形態について図１４を用いて説明する。図１４は本発明の第３及び第４実施形態の真空断熱材１６における外包材１９に芯材１８を挿入した状態の断面図であり、図１４（ａ）は第３実施形態の真空断熱材１６における外包材１９に芯材１８を挿入した状態の断面図、図１４（ｂ）は第４実施形態の真空断熱材１６における外包材１９に芯材１８を挿入した状態の断面図である。この第３及び第４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。

第３実施形態では、図１４（ａ）に示す如く内袋２１に入った芯材１８の両端を折り曲げ、外包材１９に対して芯材１８の挿入方向に余裕を持たせて挿入するものであり、第４実施形態では、図１４（ｂ）に示す如く内袋２１に入った芯材１８の両端を中央に向かって圧縮し、外包材１９に対して芯材１８の挿入方向に余裕を持たせて挿入するものである。

この第３及び第４実施形態のようにすることにより、芯材１８は外包材１９に容易に収納できるものである。勿論、この圧縮も外包材１９内に収納した後、内袋２１を破れば外包材１９の内方寸法まで自身のもつ復元力により、復元するものである。

次に図１４において、図１４に示した芯材１８は過圧縮された芯材１８を部分的に更に圧縮し、外包材１９の開口間口に対し、余裕をもって挿入しやすくした例を示したものである。

第１から第４実施形態によれば、繊維の積層体から成る芯材と、この芯材を収納し、金属箔ラミネートフィルム等から成り気体の透過を防止する外包材とを備え、該外包材内に芯材を配置し、且つ前記外包材内部を減圧し、溶着密封した真空断熱材において、上記芯材に復元力を持たせると共に、芯材の挿入方向周長を外包材の開口間口周長にほぼ合わせたものであるから、従来の如く芯材を配置する為に大きくしていた外包材を小さくできるので、減圧時にできる耳部分を除去できるものである。従って３辺の耳折り作業をなくすことができることは勿論、この耳部があることにより誘発されていた冷蔵庫組込時の諸問題、例えば発泡断熱材の流れ阻害、或いは露付も解消できるものである。

また、芯材の挿入方向周長を外包材の開口間口周長より小さく形成し、芯材を外包材内に配置した後、自身の持つ復元力にて復元させ、外包材の開口間口周長にほぼ合わせたものであるから、特別な手段を用いることなく、外包材の減圧時にできる耳部を除去でき、先に説明した如き効果が得られるものである。

また、芯材を治工具等をもって外包材の開口間口周長より小さく成形しておき、外包材内に配置した後、芯材を外包材の開口間口周長までにほぼ復元させるようにしたものであるから、外包材の減圧時にできる耳部を除去でき、先に説明した如き効果が得られるものである。

また、芯材を内袋を使って外包材の開口間口周長より小さく成形しておき、外包材内に配置した後、内袋による圧縮、減圧を破り芯材を外包材の開口間口周長までほぼ復元させるようにしたものであるから、芯材の外包材内への配設に当り、芯材のエッジが外包材に直接当り、外包材を損傷する等と言うことがないものである。

また、内袋に入った芯材の挿入方向周長を外包材の開口間口周長とほぼ同等に形成し外包材内への配設に当っては該芯材の形態を変形させると共に圧縮し、外包材内に配置した後、自身の持つ復元力にて復元させるようにしたものであるから、特別な手段を用いることなく、耳部を小さくした真空断熱材が得られ先に記述した効果が得られるものである。

本発明の第１実施形態の冷蔵庫の縦断面図である。 図１の冷蔵庫の要部拡大図である。 第１実施形態の真空断熱材の耳折り前の状態の平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 第１実施形態の真空断熱材の製造工程を示すフローチャート図である。 図６における原綿切断から仮圧縮袋詰めまでの工程を説明する模式図である。 図６における袋詰め工程を説明する斜視図である。 図６の製造工程における真空包装の工程を終了した状態を説明する断面図である。 図６の袋詰めから耳折りまでの工程を説明する断面図である。 従来及び第１実施形態の真空断熱材を冷蔵庫に組み込んで発泡断熱材を充填した状態の要部断面図である。 本発明の第２実施形態の真空断熱材における外包材に芯材を挿入する状態の斜視図である。 第２実施形態における真空断熱材の断面図である。 本発明の第３及び第４実施形態の真空断熱材における外包材に芯材を挿入した状態の断面図である。 従来の真空断熱材の正面図である。 図１５のＣ−Ｃ断面図である。 図１５のＤ−Ｄ断面図である。 図１６の真空断熱材を冷蔵庫に組み込んだ状態を説明する要部断面図である。 図１６の真空断熱材を耳折りして冷蔵庫に組み込んだ状態を説明する要部断面図である。

符号の説明

１…冷蔵庫本体、２…冷蔵室、３…野菜室、４ａ…第１の冷凍室、４ｂ…第２の冷凍室、５…冷蔵室扉、６…野菜室扉、７…第１冷凍室の扉、８…第２冷凍室の扉、９…圧縮機、１０…冷却器、１１…冷気ファン、１２…箱体、１３…外箱、１４…内箱、１５…断熱壁、１６…真空断熱材、１７…発泡断熱材、１８…芯材、１９…外包材、１９ａ…耳部（溶着部）、１９ｂ…芯材挿入開口部（耳部）、１９ｃ…未溶着部、１９ｄ…溶着部、２０…無機繊維重合体、２１…内袋、２１ａ…耳部、２１ｂ…無機繊維重合体挿入開口部、２２…プレス機、２３…熱溶着機、２７…隙間、２８…吸着剤。

Claims (10)

1. ２枚のフィルムの周縁部を溶着して袋状とした外包材内に芯材が収納されていると共に前記外包材内が減圧された状態となっている真空断熱材において、
   前記芯材は、弾力性を有する無機繊維重合体を備えると共に、前記外包材の内周長に実質的に一致する外周長を有するように前記外包材内に収納されている
   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、前記芯材は前記外包材の内周長よりも大きな外周長に復元しようとする復元力を有した状態で前記外包材内に収納されている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、前記芯材の外周長が芯材挿入開口部の開口周長と実質的に同一となる状態に前記芯材が復元されて前記外包材内に収納されていることを特徴とする真空断熱材。
4. 請求項１または２に記載の真空断熱材において、前記芯材は、バインダーで固形化されていない前記無機繊維重合体とこの無機繊維重合体を包む柔軟な内袋とを備えると共に、前記内袋の一部にその内外を連通する連通部が設けられている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、前記外包材および前記芯材はそれぞれ矩形に形成されており、前記外包材は、前記芯材の挿入口である１辺の溶接部より他の３辺の溶接部の方が前記芯材の側面に近接して位置されていると共に、前記芯材の挿入口である１辺の溶接部のみが芯材の外形に沿って折り曲げられていることを特徴とする真空断熱材。
6. 外包材内に芯材を収納した真空断熱材の製造方法において、
   ２枚のフィルムの周縁部を芯材挿入開口部とする部分を除いて溶着して袋状の前記外包材を成形し、
   弾力性を有する無機繊維重合体を備えた前記芯材を、圧縮した状態で、前記外包材内に前記芯材の挿入口を通して収納し、
   前記外包材内を減圧すると共に前記芯材の外周長を前記外包材の内周長に実質的に一致した状態で前記芯材挿入開口部を溶着して封止する
   ことを特徴とする真空断熱材の製造方法。
7. 請求項６に記載された真空断熱材の製造方法において、前記芯材の外周長が前記芯材挿入開口部の開口周長より小さくなる状態に前記芯材を圧縮して前記外包材内に収納した後、前記芯材の外周長が前記芯材挿入開口部の開口周長と実質的に同一となる状態に前記芯材を復元することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
8. 請求項６に記載された真空断熱材の製造方法において、柔軟な内袋内にバインダーで固形化されていない前記無機繊維重合体を収納すると共に前記無機繊維重合体を圧縮した状態で前記内袋内を減圧して薄い芯材を成形し、この芯材を前記外包材内に収納すると共に前記内袋の一部を開封した状態で前記外包材内を減圧することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
9. 外箱と内箱とによって形成される空間に真空断熱材を配設すると共に、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、
   真空断熱材は、２枚のフィルムの周縁部を溶着して袋状とした外包材内に芯材が収納されていると共に前記外包材内が減圧された状態となっており、
   前記芯材は、弾力性を有する無機繊維重合体で構成されると共に、前記外包材を内側から広げる復元力を有した状態で前記外包材内に収納されている
   ことを特徴とする冷蔵庫。
10. 請求項９に記載された冷蔵庫において、前記真空断熱材は、前記外包材および前記芯材がそれぞれ矩形に形成されており、前記外包材が、前記芯材の挿入口である１辺の溶接部より他の３辺の溶接部の方が前記芯材の側面に近接されていると共に、前記芯材の挿入口である１辺の溶接部のみを芯材の外形に沿って折り曲げられて形成されていることを特徴とする冷蔵庫。
    

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