JP2014051993A - 真空断熱材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱材を曲げて使用すると、ガラス繊維層などで構成される芯材と芯材を覆う外被材の間に不均一な応力とこの応力によるシワが発生し、芯材の繊維シートの繊維軸方向が真空断熱材の厚さ方向に近づいて断熱性能が低下する場合があった。
【解決手段】この発明に係る真空断熱材は、曲げて使用する真空断熱材の曲げの内側になる芯材の表面に複数の凸型突起を設け、あらかじめ凸型突起を設けておいた芯材を外被材に入れて真空封止される。凸型突起と凸型突起がある面に接する外被材の内側面との接触面積を減らすことよって芯材と外被材との摩擦力を減らすことができ、曲げた場合にも芯材と外被材が局所的に引っかかることなく応力が均一に分散されるので、曲げの内側に局所的に大きなシワが発生することを防止でき、曲げて使用したときに断熱性能の高い真空断熱材を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、非平面を持つ物体を断熱する真空断熱材およびその製造方法に関するものである。

真空断熱材は、従来からのグラスウール断熱材などより熱伝導率を大幅に小さくできるため、省エネ意識の向上とともに断熱材として広く使われるようになってきた。このため、平面形状で使用されるばかりでなく曲面形状においても使用されるようになってきている。その中で、例えば特許文献１に記載されているように、真空断熱材に溝形状または凹凸形状を形成することにより、真空断熱材の立体形状の曲げ成形を容易にしたものがあった。

従来の真空断熱材においては、例えば、コア材を挿入した外包材を真空中で上下から金型にてクランプすることによって、真空断熱材に突起を形成していた（特許文献１）。

特開２００７−２０５５３０号公報（ｐ３〜ｐ７、図４〜図１３）

しかしながら、一般的な真空断熱材においては、グラスウールのような繊維のかたまりでできた芯材が外被材に真空密閉されており、真空断熱材の断熱性能を高くするために、芯材の繊維の向きは真空断熱材の厚さ方向と垂直に近くなるように配置されている。特許文献１に記載された真空断熱材においては、芯材（コア材）を外包材（外被材）で真空密閉しながら突起を形成しているので、突起形成加工により芯材（コア材）の繊維の向きが真空断熱材の厚さ方向に近づく。芯材の繊維の向きが真空断熱材の厚さ方向に近づくと、芯材の繊維を介した熱伝導が増加し、真空断熱材の断熱性能が低下する場合があった。
また、平板形状の真空断熱材を曲げ加工すると、真空断熱材の外側（外周）と内側（内周）との間に周長差が生じ、この周長差を吸収するために曲げの内側の外被材およびこれに隣接する芯材にシワが発生する。芯材に深くて大きなシワが発生すると、曲げる前に真空断熱材の厚さ方向と垂直に向くように配置された芯材の繊維の向きが真空断熱材の厚さ方向に近づき、断熱性能が低下することがあった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、曲げて使用した場合においても断熱性能が高い真空断熱材を得ること、および、曲げて使用しても断熱性能が高い真空断熱材の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の真空断熱材は、繊維シートを有し一方の表面に複数の凸型突起が形成された芯材を外被材で真空密閉して形成されたものである。

また、本発明の真空断熱材の製造方法は、繊維シートの一方の表面上に複数の凸型突起を形成する工程と、凸型突起が表面にくるように繊維シートを配置して芯材を形成する工程と、芯材を真空中で外被材に密閉する工程とを備えたものである。

本発明の真空断熱材によれば、曲げ加工したときにも真空断熱材の曲げの内側に不均一なシワが発生することを防止でき、曲げて使用したときに断熱性能が高い真空断熱材を得ることができる。

さらに、本発明の真空断熱材の製造方法によれば、曲げて使用しても断熱性能が高い真空断熱材を製造することができる。

この発明の実施の形態１における真空断熱材を模式的に表す断面模式図である。 この発明の実施の形態１における真空断熱材の芯材を模式的に表す斜視図である。 この発明の実施の形態１における真空断熱材の繊維シートに凸型突起を形成する方法を示す模式図である。 この発明の実施の形態１における真空断熱材の繊維シートに凸型突起を形成するためのエンボスパターンの一例を示す模式図である。 この発明の実施の形態１における真空断熱材を模式的に表す断面模式図である。 この発明の実施の形態１における真空断熱材の繊維シートに凸型突起を形成する方法を示す模式図である。 この発明の実施の形態１における真空断熱材の製造工程を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態１における真空断熱材の製造工程を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態２における真空断熱材を模式的に表す断面模式図である。 この発明の実施の形態２における真空断熱材を模式的に表す断面模式図である。 この発明の実施の形態２における真空断熱材を模式的に表す断面模式図である。 この発明の実施の形態２における真空断熱材の製造工程を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態３における真空断熱材を模式的に表す断面模式図である。 この発明の実施の形態３における真空断熱材を模式的に表す断面模式図である。 この発明の実施の形態４における真空断熱材を模式的に表す断面模式図である。 この発明の実施の形態４における真空断熱材を模式的に表す断面模式図である。

実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１における真空断熱材の構成を説明する。図１は、この発明の実施の形態１における真空断熱材を示す断面模式図である。図１において、真空断熱材１は、複数枚の繊維シート２を積層した芯材３が外被材４により覆われ真空密閉されて構成されている。真空断熱材１が曲げられる方向の内側の芯材３の表面の繊維シート２には凸型突起５が複数形成されている。

繊維シート２は、約９０％が空間で、残りがガラス繊維で構成されており、また、断熱性能を向上させるために、繊維自体は極力シート面と平行方向になるように配置されている。また、外被材４は、ＡＬ（アルミ）箔を複数の高分子シートで挟持したアルミラミネートシートである。

図２は、本実施の形態における真空断熱材１の曲げられる前の芯材３を示した斜視図である。図２において、図の上側が真空断熱材１を曲げたときの内側に対応する。図２に示すように、芯材３は、繊維シート２が複数枚積層されて構成されており、その最上部には、突起付き繊維シート２ａが配置され、その下部には複数枚の突起無し繊維シート２ｂが配置されている。
例えば１枚の繊維シート２の厚さはおよそ０．５ｍｍである。曲げの内側になる芯材３の一方の表面の繊維シート２に形成されている凸型突起５は、繊維シート２と同じガラス繊維で構成されており、凸型突起５の先端は曲面になっている。凸型突起５の高さは、例えば０．１〜０．５ｍｍ程度で、また、繊維シート表面積に対する凸型突起５の面積比率は１０〜５０％程度である。
また、凸型突起５は、図２に示すように繊維シート２の一方の面上に規則的に配置されている。このように、凸型突起５を規則的に配置することにより、曲げたときに局所的に大きく深いシワが発生することを防止し、曲げ方向に対して細かく浅いシワが入るようにしている。

次に、本実施の形態における真空断熱材１の製造方法について説明する。
まず、抄紙法による繊維シート２の形成方法について説明する。
はじめに、直径が４μｍ〜１３μｍの太径繊維と直径が１μｍ程度の細径繊維とを液体中に分散させる。次に、その液体を用いて自動送り式抄紙機などで抄紙した後に乾燥させ、厚さ０．５μｍ程度のシートロールを作製する。つづいて、必要とする真空断熱材１の面積程度にシートロールを裁断し、繊維シート２とする。このように抄紙して形成された繊維シート２の繊維の方向は、多くが繊維シート２の厚さ方向と垂直方向をなしている。
突起無し繊維シート２ｂとしては、この繊維シート２をそのまま使用するとよい。また、突起付き繊維シート２ａとしては、この繊維シート２に凸型突起５を形成して使用すればよい。

つづいて、繊維シート２の一方の表面に凸型突起５を形成する方法について説明する。
図３は、真空断熱材１に使用する繊維シート２に加圧機構である熱エンボスロール１０と熱ロール１１とで挟み込んで凸型突起５を形成する方法を説明する模式図である。図３に示すように、繊維シート２をローラ２１に載せて進め、所定の間隔に設定された熱ロール１１と熱エンボスロール１０で構成された加圧機構の隙間を通して繊維シート２を加熱させながら加圧する。熱エンボスロール１０と熱ロール１１とで挟み込まれた繊維シート２の表面には凸型突起５が形成され、突起付き繊維シート２ａができる。なお、熱エンボスロール１０を凹型とし熱ロール１１をこれに応じた凸型としても良く、また熱ロール１１は凹凸のないフラットロールでも良い。さらに、熱ロール１１は加熱せずに使用しても良い。

熱エンボスロール１０のエンボスパターンについては、特に決まった形状である必要はないが、例えば、図４に示すような正八角形の形状の掘り込まれたエンボス１２が規則的に配置されたものなどであればよい。図４は、熱エンボスロール１０に設けるエンボスパターンの一例を示す模式図である。図４において、八角形のエンボス１２のパターンが規則的に配置されている。エンボス１２の奥側を曲面加工しておくことにより、熱エンボスロール１０で加工して先端が曲面の凸型突起５を形成した繊維シート２を形成することができる。

次に、芯材３を形成する方法について説明する。
凸型突起５を形成した突起付き繊維シート２ａと突起無し繊維シート２ｂとを積層し、凸型突起５が一方の表面にくるように配置して、芯材３とする。芯材３は、図２にその芯材３の例を示したように、１枚の突起付き繊維シート２ａと１枚または複数枚の突起無し繊維シート２ｂとを積層して形成してもよいし、図５の真空断熱材１の断面模式図に示すように、複数枚の突起付き繊維シート２ａと１枚または複数枚の突起無し繊維シート２ｂとを積層して形成してもよい。ここで、図５は、本実施の形態の真空断熱材１の一例を示す断面模式図である。

複数枚の突起付き繊維シート２ａを積層する場合には、隣接する繊維シート２の凸型突起５どうしが互いに重ならないように積層した方よい。凸型突起５どうしが重ならない方が、繊維シート２間の接触点が減り、断熱性能を高くでき、さらに積層された繊維シート２どうしが固定されないことから曲げ加工が容易になる。

つづいて、芯材３を外被材４に挿入して真空断熱材１を製造する方法について説明する。
前述の方法などにより準備した芯材３を外被材４となる２枚の外被材シート（図示せず）で上下を覆い、真空チャンバ内に配置する。次に、真空チャンバ内を減圧にして、所定の圧力、例えば０．１〜３Ｐａ程度の真空圧にする。この状態で、外被材４になる外被材シートの外周部をヒートシールにより密閉する。真空チャンバ内を大気圧に戻し、不要な部分の外被材シートを切断することにより、本実施の形態の真空断熱材１を得ることができる。

なお、予め製袋化した外被材４を作製しておき、芯材３を挿入した後に真空チャンバ内で残りの開口部を密閉するようにしてもよい。また、必要に応じて、外被材４で覆われた空間にガス吸着剤を挿入してもよい。
このようにして製造された真空断熱材１の内部空間は、真空に保持されている。

次に、このようにして作製した本発明の本実施の形態の真空断熱材１の断熱性能を評価した。
断熱性能を評価した真空断熱材１は、平均繊維直径が５μｍと１μｍとのガラス繊維を抄紙して作製した厚さが約０．５ｍｍの２５枚の繊維シート２を積層して芯材３とし、この芯材３をアルミラミネートシート［１５μｍ−ＯＮｙ（延伸ナイロン）／１２μｍ−ＡＬ蒸着ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）／６μｍ−ＡＬ箔／５０μｍＰＥ（無延伸ポリエチレン）］の外被材４で真空密閉したものとした。

断熱性能は、芯材３の表面（曲げる方向の内側）から８枚を突起付き繊維シート２ａとし、残り１７枚を突起無し繊維シート２ｂとした真空断熱材Ａ（本発明の真空断熱材）の断熱性能を、芯材３を全て突起無し繊維シート２ｂとした真空断熱材Ｅの断熱性能と比較して評価した。ここで、真空断熱材Ａの突起付き繊維シート２ａは、繊維シート２に外接円直径が８ｍｍの正六角形のエンボス１２が２７％の面積率で凹型に形成された熱エンボスロール１０を材料の軟化点となる温度で押し当てて凸型突起５を形成したものである。また、突起付き繊維シート２ａは、凸型突起５が全て同じ向きになる様に積層した。

曲げがない平面状態の熱伝導率は、真空断熱材Ａ、真空断熱材Ｅでそれぞれ０．００１８Ｗ／ｍＫ、０．００１７Ｗ／ｍＫであったが、３軸ロールベンダにて曲率半径２５０ｍｍの円筒形状に曲げた状態の熱伝導率は、真空断熱材Ａ、真空断熱材Ｅでそれぞれ０．００２０Ｗ／ｍＫ、０．００２５Ｗ／ｍＫであった。
このように、突起付き繊維シート２ａを積層した芯材３を真空密閉して作製した真空断熱材１を、凸型突起５が内側になる様に曲げ加工した場合に、断熱性能の高い真空断熱材１を得ることができた。

繊維シート２は、その体積の９０％程度が空間で、残りが繊維であるため、空隙率（体積当たりの空間の割合）が高く、伸縮性がある。一方、外被材４は、伸縮性がほとんどない。真空断熱材１を曲げたとき、真空断熱材１の外側（外周）と内側（内周）との間に周長差が生じるが、曲げの外側の外被材４に伸張性がほとんどないため、曲げの内側にシワが発生する。
本発明の本実施の形態の真空断熱材１によれば、曲げの内側の芯材３の表面と、外被材４の内側面との接触面積を小さくすることができ、その結果、芯材３と外被材４との間の摩擦によるひっかかりを少なくすることができる。したがって、真空断熱材１を曲げたときの芯材３の内側で一箇所または少数箇所に大きく深いシワがかたまって発生することを防止でき、全体に均一に小さく浅いシワが発生させることができる。そして、芯材３のガラス繊維の真空断熱材１の厚さ方向に対する角度が小さくならず、真空断熱材１の断熱性能を向上させることができる。さらに、真空断熱材１の曲げの内側に深く大きなシワが発生しないことから、真空断熱材１の曲げの内側に配置される断熱対象物と真空断熱材１の外被材４との密着性を高くでき、断熱対象物に対する断熱効果をさらに高めることができる。

また、本発明の本実施の形態の真空断熱材１によれば、外被材４に局所的な応力が発生することを防ぐことができ、薄い外被材４が深い凹凸を有した芯材３のシワによって局部的な応力を受けて損傷を受け、外被材４に穴または空気の隔絶に対して弱い箇所ができることを防止できる。したがって、真空断熱材１の外被材４の破損による急激な真空度低下による断熱性能の低下や、外被材４やヒートシール部を介した空気のスローリークによる真空度低下によって断熱寿命が短くなることを抑制できる。

このように、本実施の形態の真空断熱材によれば、曲げて使用した場合においても断熱性能が高く、また、信頼性の高い真空断熱材を得ることができる。また、本実施の形態の真空断熱材の製造方法によれば、断熱性能が高く信頼性の高い真空断熱材を容易に製造することができる。

なお、本実施の形態においては、繊維シート２の繊維がガラス繊維である例を説明したが、繊維シート２の繊維は必ずしもガラス繊維である必要はなく、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの高分子材料の繊維であってもよい。
繊維シート２の繊維がこのような高分子材料である場合は、例えばスパンボンド製法を用い、樹脂ペレットを溶融させノズルから押出した後、冷却しながらエジェクタ等を利用して延伸させて紡糸すればよい。紡糸された繊維は、ベルトコンベアに集積して、低目付シート（薄肉シート）にする。その後熱エンボスロール１０にて一部熱融着させてシートロールを形成する。また、この熱エンボスロール１０のエンボス１２形状を所定の形状にしておくことにより、突起付き繊維シート２ａを形成することができる。このように、繊維が高分子材料であっても、繊維シート２を薄肉シート化して、これを積層することによって、繊維シート２の繊維の向きの大部分を繊維シート２の厚さ方向に垂直な方向に向けることができる。

また、本実施の形態においては、外被材４がアルミラミネートシートである例で説明したが、外被材４は、アルミラミネートシートに限るものではなく、バリア性が維持されるのであれば、他の材料であってもよい。また、その厚さも先に説明したものに限るものでない。本実施の形態のアルミラミネートシート［１５μｍ−ＯＮｙ（延伸ナイロン）／１２μｍ−ＡＬ蒸着ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）／６μｍ−ＡＬ箔／５０μｍＰＥ（無延伸ポリエチレン）のＡＬ箔やＡＬ蒸着フィルムを、例えばアルミナ蒸着フィルムやシリカ蒸着フィルムなどに置き換えてもよい。さらに、別のフィルムを積み増してもよいし、逆に積層するフィルム種を減らしてもよい。

なお、突起付き繊維シート２ａは、次のような方法で形成することもできる。
図６は、真空断熱材１に使用する繊維シート２に凸型突起５を形成する別の方法を説明する模式図である。図６に示すように、繊維シート２を開口率が５〜３０％程度のメッシュ１３に載せて熱風送風機１４で熱風を吹き付ける。そうすると、メッシュ１３のない部分に載った繊維シート２が軟化し、自重により下方に垂れ下がる。自重により垂れ下がった部分が曲面形状を持つ凸型突起５になり、このようにして、繊維シート２に凸型突起５を形成することができる。このとき、熱風の温度や流速を変えることにより、凸型突起５の高さを調節することができる。メッシュ１３のパターンについては、例えば、図４に示したようなエンボスパターンと同じようなものであればよい。

また、突起無し繊維シート２ｂおよび突起付き繊維シート２ａは、次のような方法で形成することもできる。
図７は、突起付き繊維シート２ａを形成する別の方法を説明する模式図である。図７において、ベルトコンベア１５を進むベルト上に設けられた繊維供給部１６からガラス繊維が供給され、これらのガラス繊維が堆積し、シート状のプレス前繊維シート１８となる。ここで、繊維供給部１６からは、例えば溶融したガラスがノズルから遠心力で吐出され、その直後に燃焼ガスによって延伸される（遠心法など）ことによって製造されたガラス繊維が供給される。プレス前繊維シート１８が完全に固化する前にプレロール（図示せず）で一旦予備加圧し、その後段でプレスロール１７により圧力を印加してシートロール１９ができる。

このとき、プレスロール１７に図４に例示したような形状のエンボス１２パターンを形成しておくと、プレスロール１７により成形された後に凸型突起５が形成されたシートロール１９を得ることができる。凸型突起５を備えたシートロール１９を所定の大きさに裁断することにより、突起付き繊維シート２ａを得ることができる。

また、この方法において、プレスロール１７をエンボスパターンのないものに取り替えることにより、同じ方法で凸型突起のないシートロール１９を形成することができ、これを所定の大きさに裁断することにより、突起無し繊維シート２ｂを得ることができる。

なお、このとき、シートロール１９のシート引張強度を確保し、さらに凸型突起５の形状を維持することを目的として、例えば遠心法での繊維作製時やプレス前繊維シート１８の段階で、断熱性能に大きな悪影響を与えない範囲でガラス繊維を結着させるためのバインダを添加させてもよい。但しこの場合は、シートロール１９作製後に、バインダを固着させるための乾燥工程を設ける。
また、凸型突起５の先端は必ずしも曲面でなく先端に平面部分があってもよい。さらに、１枚の繊維シート２の厚さとして０．５ｍｍ程度の例を示したが、繊維シート２の厚さはこれに限るものでなく、用途、要求性能に応じて適宜選択すればよい。

また、本実施の形態の真空断熱材１の製造方法においては、繊維シート２に凸型突起５を形成する工程が繊維シート２の形成工程とは別と説明したが、繊維シート２の形成工程の乾燥工程の中で凸型突起５を形成してもよい。

図８は、繊維シート２を形成する他の製造方法を模式的に示したものである。
図８に示すように、遠心法で作製されたガラス繊維を供給する繊維供給部１６から吐出されるガラス繊維が、プレス前繊維シート１８となってメッシュコンベア２０で運ばれ、プレス前繊維シート１８がプレスロール１７により所定の厚さに成形される。次に、プレスロール１７により所定の厚さに成形されたシートロール１９に、メッシュコンベア２０の上方から熱風送風機１４により熱風を吹き付けることにより、突起付き繊維シート２ａを通常の突起無し繊維シート２ｂとほぼ同じ工程で作製することができる。

図８に示した繊維シート２の製造に際しても、シートロール１９のシート引張強度を確保し、さらに凸型突起５の形状を維持することを目的として、例えば遠心法での繊維作製した時やプレス前繊維シート１８の段階にガラス繊維を結着させるためのバインダを添加させる場合がある。また、シートロール１９を構成するガラス繊維軸方向がコンベア方向と平行にさせることを目的に、予めプレス前繊維シート１８に水分（水蒸気噴霧を含む）を付加する工程を設けることもある。この場合、バインダを固着させるためや、付加水分を蒸発させために乾燥工程が必要である。
また遠心法とは別に、抄紙法によって繊維シート２を作製する製造方法の場合にも、乾燥工程が必要となる。このような場合、上記で示した熱風送風が乾燥工程を兼ね備えており、特に余分な設備を設けなくても突起付き繊維シート２ａが容易に成形できる。

なお、突起付き繊維シート２ａの凸型突起５の配置については、芯材３のコーナー部に凸型突起５が他の部分より細かく配置されるようにすると、芯材３のコーナー部で芯材３と外被材４とがひっかかることを防止でき、さらに断熱性能が高く、信頼性の高い真空断熱材１を得ることができる。
また、エンボス１２の平面形状は、六角形や八角形のような円に近い平面形状の例を示したが、必ずしも円のような形状である必要はなく、例えば菱形などであってもよい。

実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２の真空断熱材１の断面模式図を示したものである。図９において、芯材３の曲げ方向の内側と外側の両表面（表面と裏面）に突起付き繊維シート２ａを設け、芯材３の内部に突起無し繊維シート２ｂを設けている。その他の点については実施の形態１と同様であるので、詳しい説明は省略する。ここで、芯材３の曲げ方向の内側と外側の両表面に配置する突起付き繊維シート２ａは、複数枚であってもよい。

また、本実施の形態の真空断熱材１の製造方法についても、実施の形態１の真空断熱材１の製造方法と同様であるので、これについても詳しい説明は省略する。

次に、本実施の形態の真空断熱材１の断熱性能を評価した。
断熱性能を評価した真空断熱材１は、実施の形態１の場合と同様に、平均繊維直径が５μｍと１μｍのガラス繊維を抄紙して作製した２５枚の繊維シート２を積層し、アルミラミネートシート［１５μｍ−ＯＮｙ（延伸ナイロン）／１２μｍ−ＡＬ蒸着ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）／６μｍ−ＡＬ箔／５０μｍＰＥ（無延伸ポリエチレン）］の外被材４で密閉したものである。

芯材３の両表面から５枚ずつを突起付き繊維シート２ａとし残り１５枚を突起無し繊維シート２ｂとした真空断熱材Ｂ（本実施の形態の真空断熱材）の断熱性能を評価した。突起付き繊維シート２ａおよび突起無し繊維シート２ｂについては、実施の形態１と同じ仕様のものを使用した。

曲げがない平面状態の熱伝導率は、真空断熱材Ｂで０．００１９Ｗ／ｍＫであった。また、曲率半径２５０ｍｍの円筒形状に曲げた状態の熱伝導率は、０．００１９Ｗ／ｍＫであった。

このように、凸型突起５を内側および外側に設けた芯材３を外被材４に入れて形成した本発明の真空断熱材１によれば、芯材３の内側にのみ凸型突起５を設けた実施の形態１の真空断熱材１より、曲げた状態で断熱性能の高い真空断熱材１を得ることができた。凸型突起５を芯材３の外側にも形成することにより、芯材３と外被材４との拘束が緩和され、従来、芯材３にも強く加わっていた引張と曲げの応力が弱められたことにより、ガラス繊維の軸方向が積層方向に向かないように作用し、曲げた状態で断熱性能の高い真空断熱材１を得ることができたと推定される。さらに、本実施の形態の真空断熱材１によれば、外被材４の信頼性が向上する効果もある。

なお、本実施の形態の真空断熱材１は、図１０にその断面模式図を示すように、突起付き繊維シート２ａの半数を内向き、半数を外向きに積層して、突起付き繊維シート２ａだけで芯材３を形成してもよい。
さらに、図１１にその断面模式図を示すように、２枚の突起付き繊維シート２ａを、１枚を内向きに、また、もう１枚を外向きに凸型突起５が向くように積層して、芯材３を形成してもよい。

図１１に示す真空断熱材１の場合には、１枚の繊維シート２の厚さが厚くなることが多いので、図１２にその製造工程の模式図を示すように、遠心法で作製したガラス繊維を多段の繊維供給によってシートロール１９を製造する方法などがある。
図１２は、本実施の形態の真空断熱材１の製造方法の、シートロール１９を形成する方法を示した模式図である。図１２において、繊維供給部１６が、ベルトコンベア１５のベルトの進行方向に対して複数箇所に設けられており、複数の繊維シートが積層されたような特性のシートロール１９を製造することができる。
また、このような方法により製造したシートロール１９は、各段の境界部分で真空断熱材１の厚み方向に対して繊維が垂直方向になり、断熱性能を高めることができる。

図１２に示した多段の繊維供給によるシートロール形成方法によれば、ガラス繊維の吐出部（繊維供給部１６）の多段配置によって、見かけ上は１枚の繊維シート２であっても実質的に複数枚の繊維シート２を積層したような繊維構成になり、曲げ形状に対して繊維シート２を積層した場合と同等の性能および信頼性が得られるとともに、繊維シート２の部品点数を削減することができる。

このように、図１０および図１１に示したような本実施の形態の真空断熱材１によれば、同じ仕様の突起付き繊維シート２ａを向きを変えて積層するだけで芯材３を製造することができるので、部品点数を低減して容易に製造でき、製造コストを低減できる。

なお、本実施の形態においては、曲げの内側に配置する突起付き繊維シート２ａに形成する凸型突起５と曲げの外側に配置する突起付き繊維シート２ａに形成する凸型突起５とは、同じ仕様で同じ配置であるように説明したが、内側に設ける凸型突起５と外側に設ける凸型突起５は必ずしも同じ仕様、配置である必要はなく、内側用と外側用に適した仕様、配置の凸型突起５をそれぞれ設けてもよい。

また、この多段の繊維供給方法は、図８に示したように、バインダ適用シートや水分（水蒸気噴霧を含む）を付加する工程を設け，乾燥工程においてメッシュコンベア２０上で熱風を吹付けることによって凸型突起５を設けてもよい。

実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３の真空断熱材１の断面模式図を示したものである。図１３において、本実施の形態の真空断熱材１は、複数枚の突起無し繊維シート２ｂの表面に１枚の突起付き繊維シート２ａが積層されて芯材３が構成されており、芯材３が外被材４によって真空密閉されている。突起付き繊維シート２ａと曲げの内側の外被材４との間に挟持されて、滑りフィルム６が配置されている。芯材３と外被材４との間に滑りフィルム６を配置した点以外は、実施の形態１の真空断熱材１と同様であるので、詳しい説明は省略する。
また、本実施の形態の真空断熱材１の製造方法については、滑りフィルム６を入れて真空密閉すること以外は実施の形態１の真空断熱材１の製造方法と同様であるので、これについても詳しい説明は省略する。

この滑りフィルム６は、曲げの内側の繊維シート２と外被材４との間に設けられ、曲げ加工時において、空隙率が高く伸縮性のある積層された繊維シート２と伸縮性のほとんどない外被材４とが互いに拘束され難くするために配置されたものである。

滑りフィルム６は、ＰＥＴフィルムなどの小摩擦係数のフィルム単膜７を複数枚積層したもので構成される。１枚のフィルム単膜７の厚さは１００μｍ以下などであればよい。フィルム単膜７どうしが滑ることにより、滑りフィルム６の表側と裏側にずれが発生した場合にも、表側と裏側との間で応力の発生を抑えることができる。また、真空断熱材１を曲げて発生したシワの折れ目で繊維シート２の繊維が立ち上がる場合があるが、繊維シート２と外被材４との間に滑りフィルム６を配置することにより、繊維シート２の繊維の立ち上がりを防止できる。

このようにして作製した本実施の形態の真空断熱材１の断熱性能を、実施の形態１と同様に評価した。
実施の形態１で説明した真空断熱材Ａに厚さ７５μｍのＰＥＴフィルム（フィルム単膜７）を４枚積層した滑りフィルム６を追加した真空断熱材Ｃを作製した。
この真空断熱材Ｃの曲げがない平面状態の熱伝導率は０．００１７Ｗ／ｍＫであった。また、曲率半径２５０ｍｍの円筒形状に曲げた状態の熱伝導率は０．００１８Ｗ／ｍＫであった。

このように、本実施の形態の真空断熱材１によれば、芯材３の内周面と外被材４との間に小摩擦係数の滑りフィルム６を挿入しているので、曲げて使用した場合にも断熱性能がほとんど低下しない真空断熱材１を得ることができた。
また、円筒形状に曲げた真空断熱材１の内側を観察したところ、シワが発生していたがその凹凸は小さかった。

さらに、実施の形態の真空断熱材１によれば、真空断熱材１を曲げた内側に滑りフィルム６を備えているため、滑りフィルム６が外被材４の保護シートの役割を果たし、外被材４の破損を防止し、信頼性を向上できる。

なお、本実施の形態の真空断熱材１は、図１３にその断面模式図を示したものに限らず、例えば、図１４にその断面模式図を示すように、芯材３を構成する繊維シート２は、突起付き繊維シート２ａが１枚と突起無し繊維シート２ｂが１枚の計２枚で構成されているものであってもよい。図１４は、本発明の実施の形態３の真空断熱材１の断面模式図を示したものであり、図１４に断面図を示した真空断熱材１によれば、部品数を少なくでき、その製造を容易にすることができる。
また、滑りフィルム６は、積層構造のものでなくても、同じ機能のものであれば、必ずしも積層構造である必要はない。

実施の形態４．
図１５は、本発明の実施の形態４の真空断熱材１の断面模式図を示したものである。図１５において、真空断熱材１の芯材３が、２枚の突起付き繊維シート２ａで構成されており、２枚の突起付き繊維シート２ａは凸型突起５が形成されていない面どうしが密着するように積層されている。さらに、曲げ方向の内側の外被材４の内側面に、滑りフィルム６が設けられている。これ以外の点は、実施の形態３の真空断熱材１と同様であるので、詳しい説明は省略する。
また、本実施の形態の真空断熱材１の製造方法については、実施の形態１〜３の真空断熱材１の製造方法と同様であるので、これについても詳しい説明は省略する。

このようにして作製した本実施の形態の真空断熱材１の断熱性能を、実施の形態１と同様に評価した。
厚さ６ｍｍの突起付き繊維シート２ａを図１２で説明した多段の繊維供給の遠心法で形成し、この突起付き繊維シート２ａと厚さ７５μｍのＰＥＴフィルムが４枚積層された滑りフィルム６とを外被材４に真空密閉して、図１５に示すように構成した真空断熱材Ｄの断熱性能を評価した。

この真空断熱材Ｄの曲げがない平面状態の熱伝導率は０．００１８Ｗ／ｍＫであった。また、曲率半径２５０ｍｍの円筒形状に曲げた状態の熱伝導率は０．００１８Ｗ／ｍＫであった。

このように、本実施の形態によれば、曲げて使用した場合においても、曲げないで使用した場合と同等の断熱性能を示し、また、繊維シート２の部品点数を減らした真空断熱材１を容易に製造することができる。

なお、本実施の形態の真空断熱材１は、図１５にその断面模式図を示したものに限らず、複数枚の突起付き繊維シート２ａを表向きと裏向きに半分ずつ向けて積層して形成してよい。また、例えば、図１６に断面模式図を示すように、芯材３を構成する繊維シート２が、表と裏に複数の凸型突起５を備えた１枚の表裏突起付き繊維シート２ｃであり、これと滑りフィルム６とが外被材４に真空密閉されているものであってもよい。図１６は、本発明の実施の形態４の真空断熱材１の断面模式図を示したものである。

図１６に説明したような、１枚の表裏突起付き繊維シート２ｃは、例えば、以下の方法で形成できる。図８で説明したような方法でシートロール１９を作製し、乾燥工程においてベルトコンベヤ１５でシートロール１９が進むときに、上下から同じ開口のコンベアベルトで押さえ込みながら乾燥させる。図１６に示した表裏突起付き繊維シート２ｃのように厚さの厚い１枚ものの繊維シート２を作成する場合には、繊維の方向が真空断熱材１の厚さ方向に垂直に向くように留意することが断熱性能を確保するためには重要である。このため、図１２で示したような繊維供給部１６を進行方向に対して多段に配置した装置を用いて、１枚の繊維シート２が実質的に複数枚の繊維シート２を積層したような繊維の構成の繊維シート２を形成するとよい。

なお、実施の形態１〜４において説明した真空断熱材１は、曲げて使用することが前提の真空断熱材１であるが、本発明の実施の形態１〜４の真空断熱材１は、必ずしも曲げて使用する必要はなく、製造されたままの平板状で使用されてもよい。例えば、平面と曲面で囲まれた構造物を真空断熱する場合などには、曲面部分に使用するのと同様に平面部分に本発明の真空断熱材１を使用してもよい。

また、上記実施の形態では、プレスロール１７にエンボスパターンを形成しておき、凸型突起５形状の成形方法を例に示したが、これに限定されるものではなく、バッチ式の平板熱プレス等のプレス板にエンボスパターンを形成させておいて、圧力を印加させて凸型突起５を成形させてもよい。

１ 真空断熱材、２ 繊維シート、２ａ 突起付き繊維シート、２ｂ 突起無し繊維シート、２ｃ 表裏突起付き繊維シート、３ 芯材、４ 外被材、５ 凸型突起、６ 滑りフィルム、７ フィルム単膜、１０ 熱エンボスロール、１１ 熱ロール、１２ エンボス、１３ メッシュ、１４ 熱風送風機、１５ ベルトコンベア、１６ 繊維供給部、１７ プレスロール、１８ プレス前繊維シート、１９ シートロール、２０ メッシュコンベア、２１ ローラ。

Claims (10)

1. 繊維シートを有し一方の表面に複数の凸型突起が形成された芯材を外被材で真空密閉して形成されたことを特徴とする真空断熱材。
2. 一方の表面を内側にして曲げて使用することを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
3. 一方の表面と反対側の芯材の裏面に複数の凸型突起が形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空断熱材。
4. 芯材の一方の表面と外被材との間に滑りフィルムを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空断熱材。
5. 滑りフィルムは、フィルム単膜を積層して構成されたことを特徴とする請求項４に記載の真空断熱材。
6. 芯材は、複数の繊維シートを積層して構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の真空断熱材。
7. 繊維シートのそれぞれに凸型突起が形成されたことを特徴とする請求項６に記載の真空断熱材。
8. 繊維シートの一方の表面上に複数の凸型突起を形成する工程と、
   前記凸型突起が表面にくるように前記繊維シートを配置して芯材を形成する工程と、
   前記芯材を外被材で真空密閉する工程とを備えたことを特徴とする真空断熱材の製造方法。
9. 繊維シートの一方の表面上に複数の凸型突起を形成する工程は、
   前記繊維シートに加圧機構で圧力を印加する工程を備えたことを特徴とする請求項８に記載の真空断熱材の製造方法。
10. 繊維シートの一方の表面上に複数の凸型突起を形成する工程は、
    前記繊維シートをメッシュに載せて熱風を吹き付ける工程を備えたことを特徴とする請求項８に記載の真空断熱材の製造方法。

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