JP2011038574A - 真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】折り曲げ形状を有する真空断熱材又は当該真空断熱材を備えた冷蔵庫において、外被材の折り曲げ部の損傷を抑制することで、断熱性能の経時劣化を抑制することを目的とする。
【解決手段】上記課題を解決するために、本発明は、柔軟性を有する繊維系材料の芯材と、ガスバリア性を有する外被材とを備えた真空断熱材において、前記芯材は表面層の一部が溶着されて且つ中間層が溶着されず折り曲げ成形されたことを特徴とするものである。
【選択図】 図１Ｂ

Description

本発明は、真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫に関する。

近年、省エネルギー性能の向上を目的として、冷蔵庫等の家電製品を中心に真空断熱材が適用されている。冷蔵庫においては、断熱材が充填されるスペースに限りがあり、断熱を必要とする部分の形状も複雑化している。一方、真空断熱材の寸法が小さくなると、ヒートブリッジ現象の影響が大きくなり、断熱性能が悪化する。そこで、真空断熱材の寸法をなるべく大きくするために、立体成形した真空断熱材が冷蔵庫等に適用され始めている。

真空断熱材の構成は、少なくとも芯材と、該芯材を収納するガスバリア性の外被材とを有しており、外被材中を減圧して封止した構造になっている。ここで、真空断熱材を真空パック後に折り曲げると、外被材は延伸され、ガスバリア層が薄肉化してガスバリア性（特に水蒸気バリア性）が悪化する。

上記前提において、特許３４７８７８０号公報（特許文献１）には、無機繊維からなる芯材をガスバリア性フィルムで覆い、その内部を減圧密封した後、圧縮成型により、真空断熱材の厚み方向に垂直な側面部に溝を少なくとも一本以上形成し、溝部で折り曲げを行うものが記載されている。

また、特開２００６−１１８６３４号公報（特許文献２）には、真空断熱材の芯材を立体構造の展開図を形成するように配置させ、また、外被材における芯材を含まない部分の全面を熱溶着しており、各芯材の間における前記熱溶着部で真空断熱材８を折り曲げることにより、立体構造を形成するものが記載されている。

また、真空パック前、芯材をバインダー等の固定手段によって予め成形し、真空パック時に外被材を追従させることで、外被材のダメージを抑制する構成の一例として、特開２００４−３０８６９１号公報（特許文献３）がある。これは、芯材を平均繊維径３〜５μｍの無機繊維とし、該繊維に対し０.５〜１.５重量％のバインダーを塗布し、熱プレスして形成した成形体又は該成形体を２枚以上積層したものである。

また、特開２００８−２８６２８２号公報（特許文献４）には、芯材をポリエステル短繊維とポリエステルバインダー短繊維とから構成される不織布とし、ポリエステル短繊維同士は、ポリエステルバインダー短繊維のバインダー成分が溶融または軟化することにより熱接着したものが記載されている。

特許３４７８７８０号公報 特開２００６−１１８６３４号公報 特開２００４−３０８６９１号公報 特開２００８−２８６２８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の真空断熱材では、折り曲げ部に溝を設けるため、溝部は板厚が小さくなり、断熱性能が低下する、という課題があった。また、スプリングバック現象を考慮すると、真空パック後に成形するやり方では、実際に所望する曲げ角度以上に真空断熱材を折り曲げなければならず、ガスバリア性が低下する、という課題があった。

また、特許文献２に記載の真空断熱材では、折り曲げ部に芯材が無いので、芯材間の隙間から熱が漏洩し、断熱性能が低下する、という課題があった。

また、特許文献３に記載の真空断熱材では、フェノール等のバインダー成分を用いると、真空下で発ガスの原因となり、真空度が悪化して断熱性能が低下する、という課題があった。

また、特許文献４に記載の真空断熱材では、バインダー短繊維で芯材の主体となるポリエステル短繊維を結合しているため、繊維同士の接触熱抵抗が小さくなり、固体熱伝導が大きくなることで断熱性能が低下する、という課題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決するために、折り曲げ形状を有する真空断熱材又は当該真空断熱材を備えた冷蔵庫において、外被材の折り曲げ部の損傷を抑制することで、断熱性能の経時劣化を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の真空断熱材は、柔軟性を有する繊維系材料の芯材と、ガスバリア性を有する外被材とを備えた真空断熱材において、前記芯材は表面層の一部が溶着されて且つ中間層が溶着されず折り曲げ成形されたことを特徴とする。

また、前記芯材は熱可塑性樹脂からなる繊維系材料であって、該芯材の前記表面層に通気部が設けられたことを特徴とする。

また、前記熱可塑性樹脂はポリプロピレン，ポリスチレン，ポリエチレンテレフタレートのうち、少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする。

また、前記繊維系材料の軟化温度は前記中間層よりも前記表面層が低いことを特徴とする。

また、本発明の冷蔵庫は、外箱と、内箱と、前記外箱と前記内箱との間に設けられた真空断熱材とを備えた冷蔵庫において、前記真空断熱材は、柔軟性を有する繊維系材料の芯材と、ガスバリア性を有する外被材とを備え、前記芯材は表面層の一部が溶着されて且つ中間層が溶着されず折り曲げ成形されたことを特徴とする。

本発明によれば、折り曲げ形状を有する真空断熱材又は当該真空断熱材を備えた冷蔵庫において、外被材の折り曲げ部の損傷を抑制することで、断熱性能の経時劣化を抑制することができる。

本発明の実施例１における芯材の外観図である。 図１ＡにおけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施例１における真空断熱材の外観図である。 図２ＡにおけるＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施例１における真空断熱材の外観図である。 図３ＡにおけるＣ−Ｃ断面図である。 本発明の実施例における芯材の表面層の溶着厚さと真空断熱材の熱伝導率（指数）との関係を示す。 各実施の形態及び比較例におけるパラメータを示す図である。 本発明の実施例２における芯材の加工時の断面図である。 図６Ａの芯材の真空パック時の断面図である。 本発明の実施例５における芯材の断面図である。 本発明の実施例５における真空断熱材の断面図である。 本発明の実施例７における真空断熱材の外観図である。 図８ＡにおけるＦ−Ｆ断面図である。 本発明の実施例１０における芯材の外観図である。 図９ＡにおけるＥ−Ｅ断面図である。 本発明の実施例１１における芯材の外観図である。 図１０ＡにおけるＤ−Ｄ断面図である。 本発明の実施形態に係る冷凍冷蔵庫の縦断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について説明する。

まず、図１Ａ，図１Ｂ，図２Ａ，図２Ｂ及び図３Ａ，図３Ｂを参照しながら、実施例１に係る真空断熱材の製造方法を説明する。芯材４は、熱可塑性樹脂からなる繊維系材料である。この芯材４の内部に吸着剤５を投入し、芯材４を圧縮しながら芯材４の平面部に熱を加えることで、最表面を熱溶着して溶着層４ａを形成する。これにより、芯材４の全体形状は圧縮保持される。すなわち、熱溶着するのは芯材４の少なくとも平面部の表面であり、両平面部の表面に溶着層４ａが設けられた芯材４の内層は、柔軟性を有する中間層４ｂである。これにより、芯材４全体としては通気性が維持されており、芯材４を立体形状に予め保持できると共に、芯材４の内部を脱気できる。

続いて、三方が溶着された袋状の外被材２へ圧縮成形された芯材４を収納する。そして、外被材２の内部を脱気し、外被材２の開口部を熱溶着によって封止する。これにより、外被材２がガスバリア性を低下させることなく芯材４の形状に追従した真空断熱材１を得ることができる。

また、芯材４を熱溶着すると熱硬化する。すると、図３に示す芯材４の稜線が直行する部分、すなわち芯材４の端部４ｅを熱溶着した場合、外被材２へ収納して圧縮成形するときに、外被材２を損傷するおそれがある。そこで、芯材４の端部４ｅは熱溶着しない構成とする。

次に、芯材４を溶着する方法として、熱板溶着の他、インパルス溶着，非接触熱板溶着，超音波溶着，振動溶着，半導体レーザー溶着，赤外線溶着が利用できる。

芯材４の外表面が溶着された溶着層４ａの厚さは、真空断熱材１の厚さに対して１０〜６０％とするのが好ましい。より好ましくは１０〜３０％である。厚さ１０mmの真空断熱材１の場合、１〜６mmとするのが好ましい。これは、１mm未満では芯材４を立体形状に保持するのが難しくなるためであり、また、６mmを超える場合であっても、真空断熱材１の断熱性能が十分得られないためである。

より具体的に、図４を用いて説明する。図４は、芯材４の表面層の溶着厚さと真空断熱材１の熱伝導率（指数）との関係を示す。ここでは、真空断熱材１の厚さを１０mmとし、溶着厚さ０mmのときの指数を１００として比較している。

これより、溶着厚さが６mmを超える場合、著しく断熱性能が低下することが分かる。なお、芯材４の表面を溶着する厚さは、前述の範囲で用途と厚みに応じて選定できる。また、芯材４の溶着層４ａの厚さについては、芯材４の表面層における目付量の調整により制御が可能である。

外被材２における芯材４に接しない部分である外被材端部２ａは、芯材４と接する部分と接しない部分とを境にして折り曲げる。更に、当該折り曲げ部をテープ，両面テープ若しくは接着剤等で固定してもよい。

また、外被材端部２ａは、４辺全てを折り曲げてもよいが、必要に応じて４辺全てを折り曲げなくてもよい。例えば、三方が溶着された袋状の外被材２の場合、脱気後に封止される開口を形成する外被材開口端部２ｂのみを折り曲げて固定することも可能である（図６Ｂ参照）。

真空断熱材１の形状は、特に限定されず、適用される箇所と作業性に応じて各種形状のものが適用可能である。

次に、各基材の構成，加工条件等について詳細に説明する。

外被材２は、真空断熱材１の内部を減圧状態に保つために芯材４を覆うものである。外被材２は、外層から順に、表面保護層，ガスバリア層，熱溶着層を有する。表面保護層は耐傷付き性，耐衝撃性に対応するためのものである。ガスバリア層はガスバリア性を確保するためのものである。熱溶着層は熱溶着によって真空断熱材１の内部を密閉するためのものである。したがって、これらの目的に適うものであれば、あらゆる公知材料が使用可能である。

外被材２の具体的構成としては、表面保護層としてポリアミド樹脂，ガスバリア層としてアルミニウムを蒸着したポリエチレンテレフタレート樹脂及びアルミニウムを蒸着したエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂，熱溶着層として高密度ポリエチレン樹脂を用いたラミネートフィルムが挙げられる。

このとき、表面保護層とガスバリア層における互いのアルミニウム蒸着面を貼り合わせると、ガスバリア性がより高くなる。また、各層を接着するための接着剤としては、２液硬化型ウレタン系接着剤が用いられるが、特にこれに限定されるものではない。例えば、代わりにアクリル系接着剤，ポリエステル系接着剤，エポキシ系接着剤，シリコン系接着剤等を用いてもよい。そして、この外被材２は熱溶着層同士を貼り合わせた袋として使用される。

また、更に改善する手段として、例えば、表面保護層に金属または無機酸化物を蒸着することで耐衝撃性の他にガスバリア性を付加したり、ガスバリア層に金属蒸着または無機酸化物蒸着を有するフィルムを設けたり、あるいは金属箔を用いてもよい。用いる金属としては、アルミニウムやステンレス等が挙げられ、無機酸化物としては、シリカ蒸着等が挙げられる。

熱溶着層としては、高密度ポリエチレン樹脂の他に、シール性や耐ケミカルアタック性に優れた低密度ポリエチレン樹脂，中密度ポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，ポリブチレンテレフタレート樹脂やポリアクリルニトリル樹脂などを用いてもよい。

また、外被材２の残存有機溶剤等の脱ガスを目的として、芯材４の挿入前に外被材２のエージングを施すことが有効である。このときの条件は、各種有機溶剤の除去が可能であるということから、例えば７０℃以上で３時間以上の真空乾燥を行うことが望ましい。

芯材４は、ポリプロピレン繊維，ポリエチレン繊維，ポリスチレン繊維，ポリエチレンテレフタレート樹脂等の有機繊維からなる繊維系材料を適当なサイズ，形状にカットして用いる。また、ガラス短繊維材等の無機繊維を併用してもよく、有機繊維と無機繊維を積層したり、有機繊維で無機繊維をサンドイッチして積層したりしてもよく、更には異種の有機繊維を積層して用いてもよい。

繊維化する有機樹脂としては、ポリスチレン，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリアミド，ポリエチレンテレフタレート，ポリエステル，ポリ乳酸，ＡＢＳ等の断熱性と加工性を両立でき、熱溶着が可能な熱可塑性樹脂であれば何でもよく、特に限定されるものではない。特に好ましくはポリスチレン，ポリプロピレン，ポリエチレンテレフタレートである。これらは熱溶着が可能であり、真空断熱材１にしたときの断熱性能が高い。その理由は曲げ弾性率が高いため、真空パック後に大気圧で圧縮されても比較的潰れにくく、繊維同士の接触熱抵抗が大きくなるからである。

また、樹脂繊維は熱伝導率が低いため、数秒から数分の間であれば軟化温度に設定された熱板で芯材４の表面を熱溶着しても、表面層４ｃが溶けるだけで芯材４の内部は通気性を保持することができる。

また、有機樹脂を繊維化する方法は特に限定されるものではないが、例えばメルトブローン紡糸法がある。これは、押出機で溶融した樹脂を極細のノズル孔から押出しながら、高速のガス流体で延伸することで樹脂を繊維化し、積層するものである。その他の繊維化手段として、スパンボンド紡糸法等を用いてもよい。

有機樹脂繊維の繊維径は１〜５０μｍであることが好ましく、更には１〜１０μｍであることが好ましい。これは、平均繊維径が５０μｍより大きくなったとき、繊維の接触面積が大きくなって接触熱抵抗が小さくなるので、熱伝導率が大きく劣ってしまうからである。一方、平均繊維径を１μｍ未満とすると、繊維の接触が小さくなることで接触熱抵抗は大きくなるが、１枚当たりの厚みが薄くなってしまうため、シート状の有機繊維集合体を重ねて厚みを稼ぐことで熱伝導率を低減しなければならず、生産性が劣ると共にコストも高騰するからである。

有機繊維の繊維方向については、真空断熱材１の厚み方向に対し水平方向に並んで配列するものが断熱性能の点で好ましい。これは垂直方向の熱伝導を低減するのに有効なためである。

また、芯材４の脱水，脱ガスを目的として、外被材２への挿入前に芯材４を乾燥処理することは有効である。このときの加熱温度は最低限表面に付着した水分の除去が可能であるということから、１００℃以上であることが望ましい。樹脂の軟化点がこの温度より低いときは、軟化点を超えない範囲の温度で乾燥してもよい。また、真空乾燥を併用してもよい。

吸着剤５は、アルミノ・シリケートの含水金属塩を主成分とした親水性の合成ゼオライト，揮発性又は疎水性の有機系ガスの吸着能力を高めた疎水性合成ゼオライト，ドーソナイト，ハイドロサルタイト，カーボンナノチューブ，カーボンナノホーン，カーボンナノファイバー，グラファイトナノファイバー等の炭素繊維体等といった、被吸着分子と吸着剤とが物理化学的な親和力で吸着を実現する物理吸着剤や、生石灰をはじめとしたアルカリ土類金属の酸化物，アルカリ金属の酸化物，金属酸化物等のガス吸着剤やバリウム−リチウム合金等の合金といった、吸着性能に優れた化学反応型吸着剤を用いる。

また、公知の吸着剤５を単独あるいは併用して適用してもよく、これらの吸着剤５が公知の包装材に覆われていてもよい。また、形状はペレット，ビーズ，パウダー等、特に限定されるものではない。なお、吸着剤５は必ずしも必要ではなく、場合によっては無くてもよい。

ここで、化学反応型吸着剤とは、主に化学反応によって被吸着分子と吸着剤とが化学結合することにより吸着を実現する吸着剤５を指す。ここでいう化学結合とは、共有結合，イオン結合，金属結合，水素結合等の簡単には解離しない強い結合のことである。化学反応型吸着剤の例として、酸化カルシウム，酸化バリウム，酸化ストロンチウム等が挙げられる。

これらの吸着剤５を用いることで、真空断熱材１において真空排気し切れなかった水蒸気をはじめとするガスを吸着し、更に真空断熱材１内部の真空度を高めることができ、真空断熱材１を高性能化する。また、芯材４から放出される水蒸気や、外被材２を通して外部より進入するガス及び外被材２自身から発生するガスを吸着し、真空断熱材１の経時劣化を低く抑えることができる。

吸着剤５は、芯材４の繊維の積層間に挿入される。この挿入により、吸着剤５が真空断熱材１の表面に突出しないため、吸着剤５の粒によって外被材２を傷つけたり破断したりすることがなく、真空断熱材１の断熱性能に対する信頼性を損なうことがない。また、吸着剤５は複数箇所に設置してもよい。

次に、図５を用いて更に詳細に実施例について説明する。図５は、各実施例及び比較例の各パラメータを示す。

真空断熱材１は芯材４，吸着剤５と、芯材４及び吸着剤５を収納し且つガスバリア性フィルムからなる外被材２とを備えて構成されている。この真空断熱材１は、芯材４と吸着剤５とを三辺が熱溶着された外被材２に挿入した状態で、外被材２の内部を減圧し、外被材２の開口部を熱溶着して封止することによって作製される。

芯材４は、ポリスチレン（ＧＰＰＳ−６７９：ＰＳジャパン株式会社の商品名）の樹脂固形物をメルトブローン法で紡糸して繊維化したポリスチレン繊維（平均繊維径１０μｍ）を、吸着剤５は合成ゼオライトを、外被材２は表面保護層，ガスバリア層、及び熱溶着層で構成され、各層間が２液硬化型エステル型ウレタン系接着剤で接着されたラミネートフィルムを用いている。また、芯材４のサイズは幅４５０mm，長さ５００mmとして、真空排気後の厚さが１０mmとなるようにした。外被材２のサイズは幅５２０mm，長さ６５０mmとした。

外被材２のラミネート構成は、外層より表面保護層としてポリアミドフィルム（１５μｍ），アルミニウム蒸着を有するポリエチレンテレフタレートフィルム（１２μｍ），ガスバリア層としてアルミニウム蒸着を有するエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂フィルム（１２μｍ），熱溶着層として高密度ポリエチレンフィルム（５０μｍ）とした。

以上のように構成される真空断熱材１の作製手順について、図６Ａ，図６Ｂを用いて説明する。まず、芯材４に吸着剤５を挿入し、発熱体１１を用いて上下から加圧して圧縮及び成形を行い、その状態で数十秒間、芯材４の表面を芯材４の軟化温度以上で加熱して熱溶着し、芯材４の立体形状を保持する（図６Ａ）。発熱体の溝１２は、芯材４に通気部６となる未溶着部を形成するために設けている。これにより、芯材４の表面は、溶着層４ａの間に通気部６となる複数の未溶着部分が設けられる。

続いて、三方が熱溶着された袋状の外被材２へ立体形状に保持された芯材４を収納し、これを真空チャンバ内にセットして１Ｐａまで真空排気による減圧を行い（図６Ｂ）、外被材２の開口を熱溶着によって封止して、立体形状をした真空断熱材１が得られる。

実施例３は（図５参照）、上記実施の形態で述べた材料構成，作製方法による真空断熱材１の芯材４として、メルトブローン法により溶融紡糸したポリスチレン繊維（略号ＰＳ、軟化温度約７０℃）を用いた。芯材の表面層４ｃの溶着厚さは片面で約１mmに調整した（真空断熱材１の厚さの２０％）。ポリスチレン繊維の目付量は２０００ｇ／ｍ²としたものを芯材４として用いた。加熱温度は約８０℃である。得られた真空断熱材１の熱伝導率は０.００２４Ｗ／ｍ・Ｋであった。これを５５℃の高温槽内で５０日間放置した後に熱伝導率を測定した結果、０.００４２Ｗ／ｍ・Ｋであり、初期性能との差は０.００１８Ｗ／ｍ・Ｋであった。

実施例４は（図５参照）、上記実施の形態で述べた材料構成，作製方法による真空断熱材１の芯材４として、ポリエチレンテレフタレート繊維（略号ＰＥＴ、軟化温度約７０℃）を用いた。芯材の表面層４ｃの溶着厚さは片面で約１mmに調整した（真空断熱材１の厚さの２０％）。ポリスチレン繊維の目付量は２０００ｇ／ｍ²としたものを芯材４として用いた。加熱温度は約８０℃である。得られた真空断熱材１の熱伝導率は０.００２６Ｗ／ｍ・Ｋであった。これを５５℃の高温槽内で５０日間放置した後に熱伝導率を測定した結果、０.００４４Ｗ／ｍ・Ｋであり、初期性能との差は０.００１８Ｗ／ｍ・Ｋであった。

実施例５は（図５参照）、実施例３の真空断熱材１に対し、表面層４ｃをポリスチレン繊維（略号ＰＳ、軟化温度約７０℃）とし、中間層４ｂをＡＢＳ（アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）繊維（軟化温度約９０℃）とした。その構成を図７Ａに示す。芯材４の中間層４ｂとして用いたＡＢＳ繊維の目付量は１６００ｇ／ｍ²とした。また、表面層４ｃとして用いたポリスチレン繊維の目付量は上下各層２００ｇ／ｍ²で、これを中間層４ｂの上下に各１層積層した（芯材厚さ約２mm分）。加熱温度は約８０℃である。得られた真空断熱材１（図７Ｂ）の熱伝導率は０.００２５Ｗ／ｍ・Ｋであった。これを５５℃の高温槽内で５０日間放置した後に熱伝導率を測定した結果、０.００４３Ｗ／ｍ・Ｋであり、初期性能との差は０.００１８Ｗ／ｍ・Ｋであった。

実施例６は（図５参照）、実施例５の真空断熱材１に対し、表面層４ｃをポリエチレン繊維（略号ＰＥ、軟化温度約１１０℃）とし、中間層４ｂをポリプロピレン繊維（略号ＰＰ、軟化温度約１３０℃）とした。芯材の中間層４ｂとして用いたポリプロピレン繊維の目付量は１６００ｇ／ｍ²とした。また、表面層４ｃとして用いたポリエチレン繊維の目付量は２００ｇ／ｍ²で、これを中間層４ｂの上下に各１層積層した（芯材厚さ約２mm分）。加熱温度は約１２０℃である。得られた真空断熱材１の熱伝導率は０.００２７Ｗ／ｍ・Ｋであった。これを５５℃の高温槽内で５０日間放置した後に熱伝導率を測定した結果、０.００４５Ｗ／ｍ・Ｋであり、初期性能との差は０.００１８Ｗ／ｍ・Ｋであった。

実施例７は（図５参照）、上記実施の形態で述べた材料構成，作製方法による真空断熱材１の芯材４として、メルトブローン法により溶融紡糸したポリスチレン繊維（略号ＰＳ、軟化温度約７０℃）を用いた。図８に示すように、芯材４の表面は成形部のみを溶着し、芯材の表面層４ｃの溶着厚さは片面で約１mmに調整した（真空断熱材１の厚さの２０％）。ポリスチレン繊維の目付量は２０００ｇ／ｍ²としたものを芯材４として用いた。加熱温度は約８０℃である。得られた真空断熱材１の熱伝導率は０.００２３Ｗ／ｍ・Ｋであった。これを５５℃の高温槽内で５０日間放置した後に熱伝導率を測定した結果、０.００４１Ｗ／ｍ・Ｋであり、初期性能との差は０.００１８Ｗ／ｍ・Ｋであった。

（比較例１）
上記実施の形態で述べた材料構成，作製方法による真空断熱材１に対し、芯材４を曲げ成形せずに、真空パックして平板状の真空断熱材１を作製した。これをプレス機等を用いて、図２の形状に立体成形した。得られた真空断熱材１の熱伝導率は０.００２９Ｗ／ｍ・Ｋであった。これを５５℃の高温槽内で５０日間放置した後に熱伝導率を測定した結果、０.００６２Ｗ／ｍ・Ｋであった。初期性能との差は０.００３３Ｗ／ｍ・Ｋであり、本実施例１に対し、断熱性能が低下していた。

（比較例２）
上記実施の形態で述べた材料構成，作製方法による真空断熱材１に対し、水等の溶媒で１重量％の濃度とした有機バインダー（フェノール樹脂）を芯材４にスプレーすることで塗布し、芯材４をプレス機で加圧加熱してバインダーを固め、図１の形状に成形した。この方法で作製した真空断熱材１の熱伝導率は０.００３５Ｗ／ｍ・Ｋであり、本実施例に対し、断熱性能が低下していた。

（比較例３）
上記実施の形態で述べた材料構成，作製方法による真空断熱材１に対し、芯材の表面層４ｃの溶着厚さを片面で約３.５mmに調整した（真空断熱材１の厚さの７０％）。この方法で作製した真空断熱材１の熱伝導率は０.００８７Ｗ／ｍ・Ｋであり、本実施例に対し、断熱性能が低下していた。

図５に実施例１〜５及び比較例１〜３の結果をまとめたものを示す。これより、本発明によって立体成形された真空断熱材１は従来のものと比べ、優れた断熱性能を発揮できるといえる。

更に別の構成の一例として、軟化温度の低い樹脂繊維を表面層４ｃに配設し、２層目に配設する樹脂繊維として、表面層４ｃに配設した樹脂繊維の軟化温度より高い樹脂繊維を配設し、更に３層目に配設する樹脂繊維として、表面層４ｃに配設した樹脂繊維の軟化温度より高い２層目とは別の樹脂繊維を配設することが挙げられる。

また、図８Ａ，図８Ｂで示すとおり、芯材４は成形されている部分のみを熱溶着して形状保持を行ってもよい。成形されていない部分については熱溶着されていないので、芯材４の表面部においても通気性を確保でき、真空排気がしやすくなる。

また、図９Ａ，図９Ｂで示すように、芯材４の厚さ方向の表面の一部が溶着して固定されていてもよい。その際は、真空排気しやすくするために、通気部６を設けるのがよい。これにより、取り扱い性が向上する。

また、更に脱気しやすくするために、図１０Ａ，図１０Ｂに示すような芯材４の表面に通気部６を設けてもよい。通気部６とは、表面のすべてを溶着せずに、一部溶着しない部分を残しておく等することで、芯材４に設けられた通気可能な芯材４の未溶着部である。通気部６の形状や方向，数は問わない。

また、芯材４の構成の一例として、図７Ａ，図７Ｂに示す真空断熱材において、軟化温度の低い樹脂繊維を表面層４ｃに配設し、２層目に配設する樹脂繊維としては、表面層４ｃに配設した樹脂繊維の軟化温度より高い樹脂繊維を配設することが挙げられる。その際、熱溶着温度は最表面層４ｃに配設した樹脂繊維の軟化温度以上で且つ、２層目に配設した樹脂繊維の軟化温度以下とする。これにより、表面層４ｃを熱溶着しても、２層目以下は熱溶着されないので、芯材４内部の通気性を保つことができる。なお、芯材４が立体形状を保持しやすくするため（アンカーする）、それぞれの樹脂繊維は相溶性が高いものを用いることが望ましい。

また、芯材４の表面層４ｃには星型，クローバー型，楕円型等の表面積の大きい異型断面形状を持った繊維系材料や、表面に窪み，溝，穴等を設けることによって表面積を大きくした繊維系材料を配設してもよい。これら表面積の大きい繊維を表面層４ｃに用いることで、熱が熱板から伝わりやすくなり、熱溶着しやすくなると共に表面性が向上する。

なお、本実施例に示した製法，形態，立体形状に限ることはなく、同等の効果を奏する製法，形態等であればよい。

次に、外箱と内箱とを有する冷蔵庫本体において、該外箱と該内箱との間に発泡断熱材と共に、又は単独で上記実施例で示した真空断熱材をその形状に合わせて設けることで、断熱性能を向上でき、消費電力量を低減できる。

具体的に、真空断熱材を冷蔵庫に搭載する場合について、図１１を参照しながら説明する。図１１は本発明の実施形態に係る冷凍冷蔵庫の縦断面図である。

冷蔵庫の箱体３０は、その外箱３０ａと内箱３０ｂとからなり、該外箱３０ａと内箱３０ｂとの間にウレタン等の発泡断熱材３１と真空断熱材３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅとを設けて構成されている。箱体３０内は、上から順に、冷蔵室３４，冷凍室３５，３６，野菜室３７にそれぞれ区画形成されている。該各貯蔵室の前面開口を開閉可能に閉塞するように、冷蔵室扉３４ａ，冷凍室扉３５ａ，３６ａ，野菜室扉３７ａがそれぞれ設けられている。

上述の通り、真空断熱材３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅは、外箱３０ａと内箱３０ｂとの間に配置し、その周囲を発泡断熱材３１で覆われる。

また、箱体３０の下部後方には、圧縮機３８等を設ける機械室３９が配置される。該機械室３９は高温になるため、この高温からの影響を抑制するために、各貯蔵室と断熱的に区画することを要する。そこで、真空断熱材３２ｃ，３２ｄは、上記各実施例で説明したように、機械室３９及び該機械室３９と隣接する野菜室３７の形状に沿って折り曲げた形状としている。これにより、熱影響を低減して、省エネルギー性能を向上できる。

また、箱体２０の上部には、制御基板等の電気品が配置される（図示なし）。よって、当該電気品が冷蔵室３４に与える熱影響を低減するために、冷蔵室３４の上方に配置される真空断熱材３２ａは、上記同様に折り曲げ形状とする。これにより、熱影響を低減して、省エネルギー性能を向上できる。

また、冷蔵庫に限らず、断熱箱体，給湯器の貯湯タンク，車両等、断熱性を要する製品にその形状に合った形で適用することで、高い断熱性能を得ることができる。

以上のとおり、通気性を有する繊維系材料からなる芯材と、ガスバリア性を有する外被材とで構成される真空断熱材において、前記芯材は表面の一部が溶着されることで立体形状に成形保持されていることを特徴とするものである。

また、芯材の表面の一部を溶着等によって固め、芯材の立体形状を保持するものである。よって、真空パック時に外被材を追従させられるようになるため、外被材のガスバリア性を損なうことがなく、断熱性能に優れた真空断熱材が得られる。

また、前記芯材は熱可塑性樹脂からなる繊維材料であり、前記芯材は表面の一部が熱溶着されることで立体形状に成形保持され、且つ前記芯材には通気部が設けられていることを特徴とするものである。

また、樹脂材料である芯材の表面の一部を熱溶着によって固めることで、芯材の立体形状を保持するものである。また、芯材の一部に通気部が設けられており、通気部からの真空排気を可能としている。

また、前記熱可塑性樹脂はポリプロピレン，ポリスチレン，ポリエチレンテレフタレートのうち、いずれか一つ又は複数を含むことを特徴とするものである。

また、熱溶着が可能な曲げ弾性率の高い樹脂を繊維化したものを芯材として用いることで、繊維同士の接触熱抵抗が高くなり、断熱性能に優れた立体成形真空断熱材が得られる。

また、前記芯材は複数の積層で構成され、前記芯材の表面層に配設する繊維系材料の軟化温度が中間層に配設した繊維系材料の軟化温度よりも低いことを特徴とするものである。

また、芯材の表面に熱をかけたときに、芯材内部の連通部までもが溶着されないようにするためのものであり、これにより、芯材表面の溶着厚さがコントロールできるようになる。

また、前記芯材は稜線が直行する部分が未溶着であることを特徴とするものである。

また、芯材の角（稜線が直行する部分）で外被材を傷つけないようにするため、その部分は未溶着にするものである。

また、前記芯材は成形されている部分のみが溶着されていることを特徴とするものである。

また、芯材は成形されていない部分については溶着されていないので、芯材の溶着による真空断熱材の断熱性能の低下を少なくできるものである。

また、前記芯材の表面層を溶着する厚さは、真空断熱材１としたときの厚さに対して１０〜６０％であることを特徴とするものである。

また、成形性と断熱性能を両立可能な芯材表面層の溶着厚さを規定したものである。

これにより、折り曲げ形状を有する真空断熱材又は当該真空断熱材を備えた冷蔵庫において、外被材の折り曲げ部の損傷を抑制することで、断熱性能の経時劣化を抑制することができる。

１ 真空断熱材
２ 外被材
２ａ 外被材端部
２ｂ 外被材開口端部
４ 芯材
４ａ 溶着層
４ｂ 中間層
４ｃ，４ｄ 表面層
４ｅ 端部
５ 吸着剤
６ 通気部
１１ 発熱体
１２ 溝
１３ 支持台

Claims (5)

1. 柔軟性を有する繊維系材料の芯材と、ガスバリア性を有する外被材とを備えた真空断熱材において、
   前記芯材は表面層の一部が溶着されて且つ中間層が溶着されず折り曲げ成形されたことを特徴とする真空断熱材。
2. 前記芯材は熱可塑性樹脂からなる繊維系材料であって、該芯材の前記表面層に通気部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
3. 前記熱可塑性樹脂はポリプロピレン，ポリスチレン，ポリエチレンテレフタレートのうち、少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項２に記載の真空断熱材。
4. 前記繊維系材料の軟化温度は前記中間層よりも前記表面層が低いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空断熱材。
5. 外箱と、内箱と、前記外箱と前記内箱との間に設けられた真空断熱材とを備えた冷蔵庫において、
   前記真空断熱材は、柔軟性を有する繊維系材料の芯材と、ガスバリア性を有する外被材とを備え、前記芯材は表面層の一部が溶着されて且つ中間層が溶着されず折り曲げ成形されたことを特徴とする冷蔵庫。

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