JP2008223922A - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱材の内部の真空度が下がった場合にも断熱性能を保つことが可能な真空断熱材を提供する。
【解決手段】真空断熱材１は、外包材２００と、外包材２００の内部に収容される芯材１００とを備え、外包材２００は、内部を減圧状態に保つことが可能であるように構成され、芯材１００は、複数の不織布１１０が積層されて構成され、不織布１１０は、縦繊維層１１１と横繊維層１１２とが積層接合されて形成され、縦繊維層１１１と横繊維層１１２は、縦繊維層１１１と横繊維層１１２の各々の繊維層を構成する繊維１１１ａと繊維１１２ａが分子配向するように、それぞれ一方向に延伸または圧延され、不織布１１０においては、縦繊維層１１１と横繊維層１１２の延伸または圧延の方向が互いに平行にならないように縦繊維層１１１と横繊維層１１２が積層されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、真空断熱材に関するものである。

従来、各種食品を加温、冷却、保温することを目的として使用される冷蔵庫、保冷箱、保温箱等には、種々の構造や性能を有する断熱材が使用されている。その中でも真空断熱材は非常に優れた断熱性を実現することができるため、多くの用途に用いられている。真空断熱材は、一般的に、芯材を外包材に充填した後、外包材を密閉し、外包材の内部を減圧状態に維持することで断熱性能を発揮する。真空断熱材の断熱性能は、芯材の材質や構造によって左右される。

例えば、特開２００６−２９５０５号公報（特許文献１）に記載の真空断熱材においては、ポリエステル繊維集合体をニードルパンチ法によりシート状に加工した芯材が使用されている。
特開２００６−２９５０５号公報

しかしながら、特開２００６−２９５０５号公報（特許文献１）に記載の真空断熱材など従来の真空断熱材は、長期間使用されることによって、外包材を通じてガスが真空断熱材の内部に侵入し、真空断熱材の内部において圧力が上昇すると、真空断熱材の断熱性能が劣化するという問題がある。真空断熱材を冷蔵庫等の機器に搭載する場合には、断熱性能が長期間に亘って保たれる必要がある。

そこで、この発明の目的は、真空断熱材の内部の真空度が下がった場合にも断熱性能を保つことが可能な真空断熱材を提供することである。

この発明に従った真空断熱材は、外包材と、外包材の内部に収容される芯材とを備える。外包材は、内部を減圧状態に保つことが可能であるように構成される。芯材は、複数の不織布が積層されて構成される。不織布は、第一の繊維層と第二の繊維層とが積層接合されて形成される。第一の繊維層と第二の繊維層は、第一と第二の各々の繊維層を構成する繊維が分子配向するように、それぞれ一方向に延伸または圧延されている。不織布においては、第一の繊維層と第二の繊維層の延伸または圧延の方向が互いに平行にならないように第一の繊維層と第二の繊維層が積層されている。

不織布を複数枚積層して芯材にすることで、芯材の厚み方向の全体を貫通する繊維、すなわち、ショートカット繊維を減らすことができるので、繊維による熱伝導を抑えることができる。

繊維が分子配向するように繊維層を延伸または圧延することによって、繊維層内で繊維が密に配列され、また、繊維の硬度が大きくなる。繊維層内で繊維が密に配列されることによって、繊維層内の空隙径が小さくなり、空気による熱伝導を押さえることができる。また、外包材の内部を減圧すると、大気圧によって芯材が圧縮され、第一の繊維層の繊維と第二の繊維層の繊維とが接触するが、繊維の硬度が大きくなることによって、繊維どうしが接触する面積が小さくなり、繊維による熱伝導を抑えることができる。

外包材の内部を減圧して芯材が圧縮されるとき、不織布においては、第一の繊維層と第二の繊維層の延伸または圧延の方向が互いに平行にならないように第一の繊維層と第二の繊維層が積層されていることによって、第一の繊維層の繊維と第二の繊維層の繊維の接触を少なくして、繊維による熱伝導を抑えることができる。

このようにすることにより、真空断熱材の内部において真空度が下がった場合にも断熱性能を保つことが可能な真空断熱材を提供することができる。

この発明に従った真空断熱材においては、繊維は、有機繊維であることが好ましい。

この発明に従った真空断熱材においては、不織布においては、引っ張り強度が、一の方向とその方向に垂直な方向とについて異なることが好ましい。

不織布の引っ張り強度が一方向とその方向に垂直な方向とについて異なる場合、不織布中において、一方向に沿って配列されている繊維の本数と、その方向に垂直な方向に沿って配列されている繊維の本数とが異なると考えられる。

このようにすることにより、不織布中において、第一の繊維層を構成する繊維と第二の繊維層を構成する繊維の接触を少なくすることができ、不織布の厚み方向の熱伝導率を低下させることができる。

この発明に従った真空断熱材においては、第一と第二の繊維層の各々の厚みは、繊維の厚みとほぼ等しいことが好ましい。

このようにすることにより、一本の繊維は、芯材の厚み方向の全体を貫通しにくくなり、芯材の厚み方向の熱伝導率を低くすることができる。

以上のように、この発明によれば、真空断熱材の内部において真空度が下がった場合にも断熱性能を保つことが可能な真空断熱材を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、この発明の一つの実施の形態として、真空断熱材の構成を模式的に示す断面図である。図１の（Ａ）は、外包材の内部を減圧する前の状態、図１の（Ｂ）は、外包材の内部が減圧されている場合の状態を示す図である。

図１に示すように、真空断熱材１においては、袋状に形成されたガスバリヤ性の外包材２００の内部に芯材１００が収容されている。

芯材１００を減圧状態で格納する外包材２００としては、高いガスバリヤ性、熱融着層、キズ等の保護層を有し長期にわたり外包材２００内を減圧状態に保つことが可能なものを使用する。また、このような特性を持つフィルムを複数枚積層して、外包材２００としてもよい。

具体的な外包材２００の構成の例としては、最外層をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂とし、中間層にはアルミニウム蒸着層を有するエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂を用い、最内層に高密度ポリエチレン樹脂を用いるガスバリヤフィルムや、最外層にナイロンを用い、中間層にアルミ蒸着ＰＥＴ樹脂とアルミ箔の２層を用い、最内層に高密度ポリエチレン樹脂を用いるガスバリヤフィルム等が挙げられる。

また、真空断熱材１の初期断熱性能及び経時断熱性能を保持するために、真空断熱材１内にガス吸着剤、水分吸着剤等のゲッター剤を使用することが好ましい。

図１の（Ａ）に示すように、芯材１００は、複数の不織布１１０が積層されて構成され、それぞれの不織布１１０は、第一の繊維層として縦繊維層１１１と、第二の繊維層として横繊維層１１２とが積層されて形成されている。

図１の（Ｂ）に示すように、外包材２００の内部が減圧されると、外包材２００の外部の大気圧によって芯材１００が圧縮されて、芯材１００を構成する不織布１１０どうしが押し付けられるように接触する。また、それぞれの不織布１１０の縦繊維層１１１と横繊維層１１２も、互いに押し付けられるようにして接触する。

図２は、この発明の一つの実施の形態として、真空断熱材の芯材を構成する繊維層と不織布を模式的に示す図である。図２の（Ａ）と（Ｂ）は、一方向に延伸された繊維層、図２の（Ｃ）は、図２の（Ａ）と（Ｂ）に示す繊維層を積層して構成した不織布、図２の（Ｄ）は、図２の（Ｃ）に示す不織布を図２の（Ｃ）のＤ−Ｄ線の方向から見た図である。

図２の（Ａ）に示すように、第一の繊維層として縦繊維層１１１は、有機繊維の未配向フィラメントを紡糸することによって作製された繊維層を、図中の矢印の方向（紙面の上下方向）に延伸したものである。縦繊維層１１１を構成する繊維１１１ａは、縦繊維層１１１の延伸方向に配向している。繊維１１１ａの繊維径は、約１０μｍである。一方、図２の（Ｂ）に示すように、第二の繊維層として横繊維層１１２は、有機繊維の未配向フィラメントを紡糸することによって作製された繊維層を、図中の矢印の方向（紙面の左右方向）に延伸したものである。横繊維層１１２を構成する繊維１１２ａは、横繊維層１１２の延伸方向に配向している。繊維１１２ａの繊維径は、約１０μｍである。それぞれの繊維層は、延伸される代わりに、圧延されたものであってもよい。

繊維（１１１ａ、１１２ａ）が分子配向するように繊維層（１１１、１１２）を延伸または圧延することによって、繊維層（１１１、１１２）内で繊維が密に配列される。繊維層（１１１、１１２）内で繊維（１１１ａ、１１２ａ）が密に配列されることによって、繊維層（１１１、１１２）内の空隙径が小さくなり、空気による熱伝導を押さえることができる。

繊維層（１１１、１１２）を構成する繊維（１１１ａ、１１２ａ）の径としては３０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい繊維径である。繊維としては、有機繊維を用いることが好ましい。繊維（１１１ａ、１１２ａ）として使用される有機繊維として、主なものとしてはポリエステル繊維がある。その他の繊維としてはポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリウレタン繊維等の合成繊維等が挙げられる。ポリエステル繊維で構成された具体的な繊維層（１１１、１１２）としては、新日石プラスト製のミライフ（登録商標）縦ウェブがある。

繊維層（１１１、１１２）の厚みは薄い方が好ましい。それぞれの繊維層（１１１、１１２）の厚みは、１０〜１００μｍであることが好ましく、より好ましくは、繊維径に近い厚みの繊維層がよい。このような薄い繊維層（１１１、１１２）を積層することによって、芯材１００において、芯材１００の厚み方向、すなわち、繊維層（１１１、１１２）の積層方向に沿って芯材１００の全体を貫通する繊維をなくすことができるので、芯材１００の厚み方向の熱伝導を抑えることができる。

図２の（Ｃ）に示すように、縦繊維層１１１と横繊維層１１２の二層について積層接合を行い、不織布１１０を形成する。縦繊維層１１１と横繊維層１１２の接合については、両者に含有される接着内容分を用いて、例えば、繊維がポリエステル繊維である場合にはポリエステル繊維自体を用いて、加熱接着を行い、必要に応じて乾燥などの処理を行うことで不織布１１０を形成する。不織布１１０においては、縦繊維層１１１と横繊維層１１２は、それぞれの延伸方向が平行にならないように積層されている。図２の（Ｄ）に示すように、積層した縦繊維層１１１と横繊維層１１２を接合して、一枚の不織布１１０とする。

図３は、一枚の不織布の中で互いに接触している二本の繊維を模式的に示す斜視図（Ａ）と、互いに接触している二本の繊維の断面を模式的に示す断面図（（Ｂ）と（Ｃ））である。

図３の（Ａ）に示すように、図２に示す一枚の不織布１１０の中では、縦繊維層１１１を構成する繊維１１１ａと、横繊維層１１２を構成する繊維１１２ａとが交差して接触している。外包材２００（図１）の内部が減圧されると、繊維１１１ａと繊維１１２ａは、互いに押し付けられるようにして接触する。このとき、繊維１１１ａと繊維１１２ａが分子配向するように、縦繊維層１１１と横繊維層１１２が延伸または圧延されていれば、繊維１１１ａと繊維１１２ａは硬化して変形しにくくなっているために、図３の（Ｂ）に示すように、繊維１１１ａと繊維１１２ａは接触点Ｂでのみ接触する。一方、繊維層１１１と繊維層１１２が延伸または圧延されず繊維１１１ａと繊維１１２ａが分子配向していなければ、図３の（Ｃ）に示すように、外包材２００の内部を減圧して芯材１００（図１）が圧縮されると、繊維１１１ａと繊維１１２ａは硬化していないために変形し、ある程度の幅をもった接触領域Ｃで接触する。

このように、繊維１１１ａと繊維１１２ａが分子配向するように縦繊維層１１１と横繊維層１１２延伸または圧延することによって、繊維１１１ａと繊維１１２ａの硬度が大きくなる。外包材２００の内部を減圧すると、大気圧によって芯材１００が圧縮され、縦繊維層１１１の繊維１１１ａと横繊維層１１２の繊維１１２ａとが接触するが、繊維１１１ａと繊維１１２ａの硬度が大きくなることによって、繊維１１１ａと繊維１１２ａが接触する面積が小さくなり、熱伝導率を低下させることができる。

図４は、一枚の不織布における各繊維層の配置を模式的に示す図である。

図４の（Ａ）に示すように、各繊維層の延伸方向、すなわち、繊維１１１ａと繊維１１２ａの配向方向が直交するように、縦繊維層１１１と横繊維層１１２を積層してもよく、図４の（Ｂ）に示すように、繊維１１１ａと繊維１１２ａの配向方向が平行から直交までの間の角度を持つように、縦繊維層１１１と横繊維層１１２を積層してもよい。

繊維１１１ａと繊維１１２ａの配向方向が平行から直交までの間の角度を持つように、すなわち、縦繊維層１１１と横繊維層１１２の延伸または圧延の方向が互いに平行にならないように縦繊維層１１１と横繊維層１１２が積層されていることによって、縦繊維層１１１の繊維１１１ａと横繊維層１１２の繊維１１２ａの接触を少なくして、繊維１１１ａと繊維１１２ａによる熱伝導を抑えることができる。

図５は、一枚の不織布における各繊維層の別の配置を模式的に示す図である。

不織布１１０の引っ張り強度が縦方向（図５の上下方向）と横方向（図５の左右方向）とで等しい場合には、図５の（Ａ）に示すように、不織布１１０において、縦繊維層１１１を構成する、縦方向に配列されている繊維１１１ａの本数と、横繊維層１１２を構成する、横方向に配列されている繊維１１２ａの本数が同じであると考えられる。一方、不織布１１０の引っ張り強度が縦方向と横方向とで異なる場合には、図５の（Ｂ）に示すように、不織布１１０において、縦繊維層１１１を構成する、縦方向に配列されている繊維１１１ａの本数と、横繊維層１１２を構成する、横方向に配列されている繊維１１２ａの本数とが異なっていると考えられる。

図５の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、縦方向と横方向の引っ張り強度に差がある不織布１１０（図５の（Ｂ））においては、縦方向と横方向の引っ張り強度に差がない不織布１１０（図５の（Ａ））よりも、縦方向に配列されている繊維１１１ａと横方向に配列されている繊維１１２ａとが接触する接触点の数が少ない。このように、不織布１１０において、縦方向と横方向の引っ張り強度が異なることによって、縦繊維層１１１を構成する繊維１１１ａと横繊維層１１２を構成する繊維の接触点数を少なくすることができる。繊維同士の接触点数を少なくすることによって、不織布１１０の厚み方向の熱伝導率を低下させることができる。

一枚の不織布１１０において、縦方向と横方向の引っ張り強度の比は、５倍以上であることが好ましい。

以上のように、繊維層を積層して不織布を構成し、不織布を積層して芯材を構成し、芯材を外包材の内部に配置して減圧して真空断熱材を構成する。

図６は、この発明の一つの実施の形態として、縦繊維層と横繊維層の配置（Ａ）と、不織布の構成（Ｂ）と、芯材の構成と外包材の配置（Ｃ）と、外包材の内部を減圧したときの真空断熱材の内部の様子（Ｄ）を模式的に示す斜視図である。各繊維層、不織布、芯材、外包材は、それぞれ、一部のみが示されている。

図６の（Ａ）に示すように、縦繊維層１１１と横繊維層１１２は、それぞれ、図の矢印の方向に延伸されている。各繊維層を構成する繊維は、それぞれの繊維層の延伸方向に配向している。

図６（Ｂ）に示すように、不織布１１０は、縦繊維層１１１と横繊維層１１２を重ねて、接合することによって構成される。

図６（Ｃ）に示すように、不織布１１０を複数枚積層して、芯材１００を形成する。芯材１００は、外包材２００に覆われている。外包材２００はガスバリヤ性で、袋状に形成されており、芯材１００の全体を覆う。

図６の（Ｄ）に示すように、袋状の外包材２００の内部を減圧すると、芯材１００が圧縮される。芯材１００が圧縮されると、不織布１００どうしが互いに押し付けられるようにして接触し、不織布１００を構成する縦繊維層１１１と横繊維層１１２を構成する繊維どうしも互いに押し付けられるようにして接触する。

真空断熱材の芯材の嵩密度は、減圧状態で３００〜６００ｋｇ／ｍ^３であることが好ましい。芯材の嵩密度が小さい場合、芯材としての強度が低下するとともに、断熱性が低下する。一方、嵩密度が大きい場合、芯材としての強度は大きくなるが、芯材の重量の増加と、芯材のシート状繊維集合体自体の熱伝導影響による断熱性低下が起こる。減圧時の芯材密度については、用途に応じて、強度を重視するのか、重量を重視するのか、熱伝導率性能を重視するのかで選定することが好ましい。

このように、真空断熱材１は、外包材２００と、外包材２００の内部に収容される芯材１００とを備える。外包材２００は、内部を減圧状態に保つことが可能であるように構成されている。芯材１００は、複数の不織布１１０が積層されて構成されている。不織布１１０は、縦繊維層１１１と横繊維層１１２とが積層接合されて形成されている。縦繊維層１１１と横繊維層１１２は、縦繊維層１１１と横繊維層１１２の各々の繊維層を構成する繊維１１１ａと繊維１１２ａが分子配向するように、それぞれ一方向に延伸または圧延されている。不織布１１０においては、縦繊維層１１１と横繊維層１１２の延伸または圧延の方向が互いに平行にならないように縦繊維層１１１と横繊維層１１２が積層されている。

不織布１１０を複数枚積層して芯材１００にすることで、芯材１００の厚み方向の全体を貫通する繊維、すなわちショートカット繊維を減らすことができるので、繊維１１１ａと繊維１１２ｂによる熱伝導を抑えることができる。

繊維（１１１ａ、１１２ａ）が分子配向するように延伸または圧延することによって、繊維層（１１１、１１２）内で繊維（１１１ａ、１１２ａ）が密に配列され、また、繊維（１１１ａ、１１２ａ）の硬度が大きくなる。繊維層（１１１、１１２）内で繊維（１１１ａ、１１２ａ）が密に配列されることによって、繊維層（１１１、１１２）内の空隙径が小さくなり、空気による熱伝導を押さえることができる。また、外包材２００の内部を減圧すると、大気圧によって芯材１００が圧縮され、縦繊維層１１１の繊維１１１ａと横繊維層１１２の繊維１１２ａとが接触するが、繊維（１１１ａ、１１２ａ）の硬度が大きくなることによって、繊維（１１１ａ、１１２ａ）どうしが接触する面積が小さくなり、繊維（１１１ａ、１１２ａ）による熱伝導を抑えることができる。

外包材２００の内部を減圧して芯材１００が圧縮されるとき、不織布１１０においては、縦繊維層１１１と横繊維層１１２の延伸または圧延の方向が互いに平行にならないように縦繊維層１１１と横繊維層１１２が積層されていることによって、縦繊維層１１１の繊維１１１ａと横繊維層１１２の繊維１１２ａの接触を少なくして、繊維（１１１ａ、１１２ａ）による熱伝導を抑えることができる。

このようにすることにより、真空断熱材１の内部において真空度が下がった場合にも断熱性能を保つことが可能な真空断熱材１を提供することができる。

また、真空断熱材１においては、不織布１１０においては、引っ張り強度が、一の方向とその方向に垂直な方向とについて異なる。

不織布１１０の引っ張り強度が一方向とその方向に垂直な方向とについて異なる場合、不織布１１０中において、一方向に沿って配列されている繊維１１１ａの本数と、その方向に垂直な方向に沿って配列されている繊維１１２ａの本数とが異なると考えられる。

このようにすることにより、不織布１１０中において、縦繊維層１１１を構成する繊維１１１ａと横繊維層１１２を構成する繊維１１２ａの接触を少なくすることができ、不織布１１０の厚み方向の熱伝導率を低下させることができる。

また、真空断熱材１においては、縦繊維層１１１と横繊維層１１２の各々の厚みは、繊維１１１ａと繊維１１２ａの厚みとほぼ等しいことが好ましい。

このようにすることにより、一本の繊維（１１１ａ、１１２ａ）は、芯材１００の厚み方向の全体を貫通しにくくなり、芯材１００の厚み方向の熱伝導率を低くすることができる。

本発明の一つの実施の形態の真空断熱材を用いて得られた断熱効果について説明する。

本発明の真空断熱材の芯材として、繊維層の積層枚数の異なる２種類の芯材について様々な真空度で熱伝導率を測定した。比較例として、ポリエステル繊維をニードルパンチ法によってシート状に加工した芯材と、ガラスウール繊維を用いた芯材とについて、同様に、様々な真空度で熱伝導率を測定した。それぞれの芯材について、真空度を０．０２５Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒまで次第に変化させて、それぞれの真空度における熱伝導率を測定した。熱伝導率は、芯材の両表面に熱流計と熱電対を直接設置し、真空断熱材の上下に定常的な熱の流れを作り、熱流量と温度を測定することによって求めた。芯材の平均温度は２４℃であった。

（芯材Ａ）
この発明の真空断熱材に用いる芯材を構成する繊維層として、新日石プラスト製のミライフ（登録商標）縦ウェブＴ１０を１５４枚用いた。繊維径は１０μｍであった。ミライフ（登録商標）縦ウェブＴ１０を一層の繊維層として、繊維層を積層して不織布を作製し、この不織布を積層して芯材Ａとした。０．１Ｔｏｒｒの圧力で真空引きをしたときの芯材の嵩密度は、３７１（ｋｇ／ｍ^３）であった。芯材Ａについて、一枚の不織布の一部を顕微鏡で観察したところ、一枚の不織布内で繊維と繊維が交差する角度は、約９５％以上の割合で１°〜８９°であった。

真空度を０．０２５Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒまで変化させながら芯材の熱伝導率を測定したところ、熱伝導率は、０．０２５Ｔｏｒｒでは２．６（ｍＷ／ｍＫ）、０．０３Ｔｏｒｒでは２．６（ｍＷ／ｍＫ）、０．０５Ｔｏｒｒでは２．９（ｍＷ／ｍＫ）、０．１Ｔｏｒｒでは３．４（ｍＷ／ｍＫ）、０．５Ｔｏｒｒでは５．８（ｍＷ／ｍＫ）、１Ｔｏｒｒでは８．０（ｍＷ／ｍＫ）であった。

（芯材Ｂ）
この発明の真空断熱材に用いる芯材を構成する繊維層として、新日石プラスト製のミライフ（登録商標）縦ウェブＴ１０を２０８枚用いた。繊維径は１０μｍであった。ミライフ（登録商標）縦ウェブＴ１０を一層の繊維層として、繊維層を積層して不織布を作製し、この不織布を積層して芯材Ｂとした。０．１Ｔｏｒｒの圧力で真空引きしたときの芯材の嵩密度は、５０２（ｋｇ／ｍ^３）であった。芯材Ｂについて、一枚の不織布の一部を顕微鏡で観察したところ、一枚の不織布内で繊維と繊維が交差する角度は、約９５％以上の割合で１°〜８９°であった。

真空度を０．０２５Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒまで変化させながら芯材の熱伝導率を測定したところ、熱伝導率は、０．０２５Ｔｏｒｒでは３．０（ｍＷ／ｍＫ）、０．０３Ｔｏｒｒでは３．１（ｍＷ／ｍＫ）、０．０５Ｔｏｒｒでは３．３（ｍＷ／ｍＫ）、０．１Ｔｏｒｒでは３．５（ｍＷ／ｍＫ）、０．５Ｔｏｒｒでは５．４（ｍＷ／ｍＫ）、１Ｔｏｒｒでは７．３（ｍＷ／ｍＫ）であった。

（比較例１）
従来の真空断熱材に用いる芯材として、通常のポリエステル繊維を用いた芯材を作成した。繊維径については中心構成１０μｍである。このポリエステル繊維の繊維維集合体は、ニードルパンチ法によりシート状に成形して芯材とした。得られた芯材から内部に含まれる水分等を除去するために、１１０℃で１時間乾燥させた。０．１Ｔｏｒｒの圧力で真空引きしたときのシート状繊維集合体の嵩密度は、１９８（ｋｇ／ｍ^３）であった。

真空度を０．０２５Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒまで変化させながら芯材の熱伝導率を測定したところ、熱伝導率は、０．０２Ｔｏｒｒでは３．２（ｍＷ／ｍＫ）、０．０３Ｔｏｒｒでは３．４（ｍＷ／ｍＫ）、０．０５Ｔｏｒｒでは３．９（ｍＷ／ｍＫ）、０．１Ｔｏｒｒでは４．９（ｍＷ／ｍＫ）、０．５Ｔｏｒｒでは９．４（ｍＷ／ｍＫ）、１Ｔｏｒｒでは１３．３（ｍＷ／ｍＫ）であった。

（比較例２）
従来の真空断熱材に用いる芯材として、ガラスウール繊維を用いた芯材を作成した。ガラスウール繊維の繊維集合体をシート状に成形した。得られた芯材の内部に含まれる水分等を除去するために、１１０℃で１時間乾燥させた。０．１Ｔｏｒｒの圧力で真空引きをしたときのシート状繊維集合体の嵩密度は、２１９（ｋｇ／ｍ^３）であった。

真空度を０．０２５Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒまで変化させながら芯材の熱伝導率を測定したところ、熱伝導率は、０．０２５Ｔｏｒｒでは２．９（ｍＷ／ｍＫ）、０．０３Ｔｏｒｒでは３．０（ｍＷ／ｍＫ）、０．０５Ｔｏｒｒでは３．３（ｍＷ／ｍＫ）、０．１Ｔｏｒｒでは４．０（ｍＷ／ｍＫ）、０．５Ｔｏｒｒでは８．６（ｍＷ/ ｍＫ）、１Ｔｏｒｒでは１２．３（ｍＷ／ｍＫ）の測定データとなった。

図７は、芯材Ａと、芯材Ｂと、比較例１と比較例２の芯材について、真空度と熱伝導率との関係を示す図である。

図７に示すように、０．０２５Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒまでの真空度について計測した熱伝導率に基づいて、真空断熱材で主に使用される外包材内の真空度である０．０１Ｔｏｒｒ付近での熱伝導率を予測すると、芯材Ａ、芯材Ｂ、比較例１の芯材、比較例２の芯材のいずれも２．５〜３．１（ｍＷ／ｍＫ）の範囲内になると予測される。最も熱伝導率が高い芯材と、最も熱伝導率が低い芯材との熱伝導率の差は、０．６（ｍＷ／ｍＫ）の範囲内になると予測される。

真空度が低くなるにつれて、それぞれの芯材の熱伝導率が高くなったが、比較例１と比較例２の芯材に比べて、芯材Ａと芯材Ｂの熱伝導率は上昇しにくかった。例えば、０．５Ｔｏｒｒの真空度においては、比較例１と比較例２の芯材の熱伝導率と、芯材Ａと芯材Ｂの熱伝導率との差は、３（ｍＷ／ｍＫ）以上であった。また、１Ｔｏｒｒの真空度においては、比較例１と比較例２の芯材の熱伝導率と、芯材Ａと芯材Ｂの熱伝導率との差は、４（ｍＷ／ｍＫ）以上であった。

このように、高真空度においては、比較例の芯材でも、芯材Ａ、芯材Ｂでも、熱伝導率が低いが、真空度が低くなると、芯材Ａと芯材Ｂは、比較例１と比較例２の芯材よりも、熱伝導率を低く抑えることができることがわかった。

芯材Ａと芯材Ｂでは、繊維層の延伸によって繊維が密に配列し、芯材内の空隙径が小さい。そのため、０．５〜１Ｔｏｒｒのような真空度が比較的低い状態でも、空気分子の平均自由行程よりも空隙径の方が小さいと予想される。空気分子の平均自由行程よりも空隙径の方が小さいことによって、空気分子同士の衝突が妨げられて、空気による熱伝導を抑制することができる。

また、芯材Ａと芯材Ｂでは、一枚の不織布内で繊維と繊維が交差する角度が約９５％以上の割合で１°〜８９°であることによって、繊維と繊維の交差角度が約９０°となる場合に比べて、不織布内での繊維層間における繊維同士の接触点数を小さくすることができ、繊維による熱伝導を抑えることができた。

また、芯材Ａと芯材Ｂでは、分子配向するように延伸しているため、繊維の強度が大きくなり、繊維同士の接触面積が小さくなっている。このようにすることにより、積層された繊維層間の繊維同士の接触抵抗が大きくなることにより、比較例の芯材に比べて熱伝導率値を小さく抑えることができたと考えられる。

このように、芯材Ａ、芯材Ｂを真空断熱材の芯材として使用することによって、これまで主に真空断熱材の芯材として使用されてきた比較例１、比較例２の芯材を使用した場合と比べて、なんらかの外部原因で真空断熱材内の真空度が下がった場合でも、従来使用されてきた真空断熱材と比較して断熱性の低下を抑えることができる。

真空断熱材の内部を減圧してから１０年経過後の真空断熱材内部真空度は、１Ｔｏｒｒ程度となっていることが予測される。芯材Ａ、芯材Ｂでは、このような真空度においての熱伝導率が従来使用される芯材（コア材）のガラスウール繊維、ポリエステル繊維に比べて小さい値となっており、断熱性能の長期信頼性を保証することができる真空断熱材を提供することが可能になるとともに、断熱性能及び省エネルギーに優れた冷蔵庫等の機器を提供することが可能になる。

以上に開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態と実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。

この発明の一つの実施の形態として、真空断熱材の構成を模式的に示す断面図である。図１の（Ａ）は、外包材の内部を減圧する前の状態、図１の（Ｂ）は、外包材の内部が減圧されている場合の状態を示す図である。 この発明の一つの実施の形態として、真空断熱材の芯材を構成する繊維層と不織布を模式的に示す図である。 一枚の不織布の中で互いに接触している二本の繊維を模式的に示す斜視図（Ａ）と、互いに接触している二本の繊維の断面を模式的に示す断面図（（Ｂ）と（Ｃ））である。 一枚の不織布における各繊維層の配置を模式的に示す図である。 一枚の不織布における各繊維層の別の配置を模式的に示す図である。 この発明の一つの実施の形態として、縦繊維層と横繊維層の配置（Ａ）と、不織布の構成（Ｂ）と、芯材の構成と外包材の配置（Ｃ）と、外包材の内部を減圧したときの真空断熱材の内部の様子（Ｄ）を模式的に示す斜視図である。 芯材Ａと、芯材Ｂと、比較例１と比較例２の芯材について、真空度と熱伝導率との関係を示す図である。

符号の説明

１：真空断熱材、１００：芯材、２００：外包材、１１０：不織布、１１１：縦繊維層、１１１ａ：繊維、１１２：横繊維層、１１２ａ：繊維。

Claims (4)

1. 外包材と、
   前記外包材の内部に収容される芯材とを備え、
   前記外包材は、内部を減圧状態に保つことが可能であるように構成され、
   前記芯材は、複数の不織布が積層されて構成され、
   前記不織布は、第一の繊維層と第二の繊維層とが積層接合されて形成され、
   前記第一の繊維層と前記第二の繊維層は、前記第一と第二の各々の繊維層を構成する繊維が分子配向するように、それぞれ一方向に延伸または圧延され、
   前記不織布においては、前記第一の繊維層と前記第二の繊維層の延伸または圧延の方向が互いに平行にならないように前記第一の繊維層と前記第二の繊維層が積層されている、真空断熱材。
2. 前記繊維は、有機繊維である、請求項１に記載の真空断熱材。
3. 前記不織布においては、引っ張り強度が、一の方向とその方向に垂直な方向とについて異なる、請求項１または請求項２に記載の真空断熱材。
4. 前記第一と第二の繊維層の各々の厚みは、前記繊維の厚みとほぼ等しい、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の真空断熱材。

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