JP2016089963A - 真空断熱材及びこの真空断熱材を用いた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】外包材に挿入しやすく、しかも断熱性能の低下を抑制して後加工が容易にできる真空断熱材及びこの真空断熱材を用いた冷蔵庫を提供する。
【解決手段】ガスを吸着する吸着剤を内包した無機繊維繊維の集合体からなる芯材４１をガスバリヤ機能を備える外包材４２に収納し、熱プレスによって剛性が必要な領域の繊維密度を大きく形成し、断熱性が必要な領域の繊維密度を小さく形成した。
【選択図】図３

Description

本発明は真空断熱材及びこの真空断熱材を用いた冷蔵庫に関するものである。

地球温暖化を防止する社会の取り組みとして、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出抑制を図るため様々な分野で省エネルギー化が推進されている。近年の電気製品、特に冷熱関連の家電製品である冷蔵庫においても、消費電力量を低減する観点から断熱性能を向上したものが主流になってきている。そのためには、断熱性が高く冷蔵庫内部の冷熱が冷蔵庫の外部に逃げない構造が不可欠である。

一般的には、冷蔵庫は冷蔵庫本体である断熱箱体と、その断熱箱体に設けられる貯蔵室の前面開口部を開閉する貯蔵室扉とで構成されている。そして、冷蔵庫内部の冷熱が冷蔵庫の外部に逃げないようにするためには、断熱箱体と貯蔵室扉の断熱性能を向上させればよく、一般的には真空断熱材と硬質ウレタンフォームを断熱箱体や貯蔵室扉に内装して断熱性能を向上するようにしている。具体的には、断熱箱体の外箱、或いは内箱の内部表面に平板状の真空断熱材を貼り付け、外箱と内箱の間に硬質ウレタンフォームを充填したり、貯蔵室扉の外板内側に平板状の真空断熱材を貼り付け、外板と内板の間に硬質ウレタンフォームを充填したりして冷熱の移動を抑制するようにしている。

ところで、真空断熱材に使用される芯材に用いる材料は繊維状のものと粉末状のものに分けられる。繊維状の芯材としてはガラス繊維のグラスウールや、合成樹脂でできた樹脂繊維等が知られており、また、粉末の芯材としてはシリカ粉末等が知られている。そして、繊維状の芯材であるガラス繊維のグラスウールが断熱性能や取り扱い性が良いことから、多くの産業分野で用いられることが多い。

ただ、ガラス繊維の芯材においては嵩密度が低く、芯材を封止するガスバリヤ機能を有する袋状の外包材へ挿入するには、そのままの形状では挿入しにくく、形状維持機能を有するように芯材を加工する必要がある。

この形状維持機能を有する芯材の加工方法として、1つは、ガラス繊維にバインダを添加してプレスをすることで嵩高を低くすることが行われている。これはガラス繊維に塗布したバインダ成分が、繊維と繊維の間を接着することで、繊維を固定して任意の形状を維持するように加工することができる。しかしながら、バインダ成分を用いると繊維と繊維の間をバインダが接着してしまっていることから、真空断熱材としてみたときに真空断熱材の高温側から低温側まで繊維と繊維が繋がっていることで熱の伝熱が大きくなってしまう課題がある。また、真空包装をするときにバインダ成分は溶液に溶かして繊維に添加され、真空包装前に溶液を十分に乾燥させてバインダ成分のみを繊維に残存させている。このため、バインダの溶液が乾燥しきれていない場合には真空が引けず、断熱性能が安定しないという恐れもあった。

また、他の芯材の加工方法として、芯材を内包材（内袋）に収納した後に外包材に挿入して真空引きする方法が行われている。これによれば確かに内包材を外包材に挿入しやすくなるが、この方法も内包材に芯材を挿入する必要があることから外包材に挿入する場合と同様の課題を有している。更には作業工程が多くなり生産コストが増加する課題がある。

このような課題を解決するために、例えば特開２００６−３４２８３９号公報（特許文献１）には、ガラス材を繊維化してグラスウールとし、このグラスウールを集綿してグラスウールマットを形成すると共に、グラスウールマットの含水率が０．１〜７．０質量％となるよう水を供給し、２５０〜４５０℃に温度を維持しながらプレス成型を行うことが提案されている。この方法によれば芯材にバインダを用いず、また、内包材を使用しないで、熱プレス成形することで芯材の繊維密度(嵩密度)を大きくして芯材を圧縮したままの厚さで外被材に芯材を挿入し易くすることができる。

特開２００６−３４２８３９号公報

ところで、特許文献１の記載の真空断熱材においては、芯材の全体に亘って熱プレスすることで、繊維と繊維の接触部分が融着して圧縮した状態を維持したまま芯材が完成されるものである。このため、芯材の全体に亘って熱プレスして繊維同士を融着させることから、真空断熱材の高温側から低温側まで繊維と繊維が繋がっていることで熱の伝熱が大きくなって断熱性能が低下するという新たな課題を生じる。また、芯材を外包材に封入して真空引きしたときに繊維の融着部が外からの圧力により潰され、繊維が折れてしまって繊維が短くなり断熱方向への熱伝導率を大きくして断熱性能が低下するという新たな課題も生じる。

更には、芯材の繊維同士が融着していることから、真空断熱材としたときに硬くなり真空断熱材を曲げたりする後加工がしにくくなるという新たな課題も生じる。特に、冷蔵庫に使用する場合、真空断熱材を組み込む空間が狭く、また、配置空間の形態に沿った形状に加工できることが必要であり、後加工できる融通性も求められている。

本発明の目的は、外包材に挿入しやすく、しかも断熱性能の低下を抑制して後加工が容易にできる真空断熱材及びこの真空断熱材を用いた冷蔵庫を提供することにある。

本発明の特徴は、繊維集合体からなる芯材に、熱プレスによって剛性が必要な領域の繊維密度を大きく形成し、断熱性が必要な領域の繊維密度を小さく形成した、ところにある。

本発明によれば、繊維密度が大きい領域（剛性が大きい領域）を利用して芯材を容易に外包材に挿入することができ、また繊維密度が小さい領域（断熱性が高い領域）によって断熱性能の低下を抑制すると共に後加工が容易となる。

本発明が適用される冷蔵庫の正面図である。 図１に示す冷蔵庫のＡ−Ａ断面を示す冷蔵庫の縦断面図である。 本発明の実施形態になる真空断熱材の概略断面図である。 図３に示す実施例の変形例になる芯材の概略断面図である。 真空断熱材に使用される芯材を製造する製造方法を説明するもので、熱プレスする前の説明図である。 真空断熱材に使用される芯材を製造する製造方法を説明するもので、熱プレスした後の説明図である。 図４、図５に示す製造方法によって作られた芯材の断面図である。 本発明の他の実施形態になる芯材の斜視図である。 本発明の更に他の実施形態になる芯材の斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

まず、本発明の実施形態を説明する前に本発明が適用される冷蔵庫の具体的な構成について説明する。

図１及び図２において、冷蔵庫１０は上から冷蔵室１１、貯氷室１２a、上段冷凍室１２ｂ、冷凍室１３、野菜室１４等の貯蔵室を有している。図１にあるように各貯蔵室の前面開口部は扉によって開閉可能に構成されており、上からヒンジ１５等を中心に回動する冷蔵室扉１６ａ、１６ｂ、貯氷室扉１７ａと上段冷凍室扉１７ｂ、下段冷凍室扉１８、野菜室扉１９が配置されている。尚、冷蔵室扉１６ａ、１６ｂ以外は全て引き出し式の扉であり、これらの引き出し式の扉１７乃至扉１９は扉を引き出すと、各貯蔵室を構成する容器が扉と共に引き出されてくる構成である。

各扉１７乃至扉１９の貯蔵室側の面には冷蔵庫本体１０を密閉するため、内部に永久磁石を埋設したパッキン２０を備え、このパッキン２０は各扉１７乃至扉１９の貯蔵室側の外周縁付近に取り付けられている。

また、冷蔵室１１と製氷室１２ａ及び上段冷凍室１２ｂとの間を区画、断熱するために仕切断熱壁２１を配置している。この仕切断熱壁２１は厚さ３０〜５０mm程度の断熱壁で、スチロフォーム、発泡断熱材(硬質ウレタンフォーム)、真空断熱材２７ｃ等をそれぞれ単独使用又は複数の断熱材を組み合わせて作られている。

製氷室１２ａ及び上段冷凍室１２ｂと下段冷凍室１３の間は、制御温度帯が同じであるため区画、断熱する仕切り断熱壁ではなく、パッキン２０の受面を形成した仕切り部材２２を設けている。

下段冷凍室１３と野菜室１４の間には区画、断熱するための仕切断熱壁２３を設けており、仕切断熱壁２１と同様に３０〜５０mm程度の断熱壁で、スチロフォーム、或いは発泡断熱材(硬質ウレタンフォーム)、真空断熱材２７ｃ等で作られている。

基本的に冷蔵、冷凍等の貯蔵温度帯の異なる部屋の仕切りには仕切断熱壁２１、２３を設置している。尚、冷蔵庫１０の本体を構成する断熱箱体２４内には上から冷蔵室１１、製氷室１２ａ及び上段冷凍室１２ｂ、下段冷凍室１３、野菜室１４の貯蔵室をそれぞれ区画形成しているが、各貯蔵室の配置については特にこれに限定するものではない。また、冷蔵室扉１６ａ、１６ｂ、製氷室扉１７ａ、上段冷凍室扉１７ｂ、下段冷凍室扉１８、野菜室扉１９に関しても回転による開閉、引き出しによる開閉及び扉の分割数等、特に限定するものではない。

冷蔵庫本体１０を構成する断熱箱体２４は外箱２５と内箱２６とを備え、外箱２５と内箱２６とによって形成される空間に断熱部を設けて断熱箱体２４内の各貯蔵室と外部とを断熱している。具体的には外箱２５と内箱２６の間の空間に真空断熱材２７ａ、２７ｂ、２７ｄを配置し、真空断熱材２７ａ、２７ｂ、２７ｄ以外の空間には硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材２４ａを充填してある。真空断熱材２７ａは断熱箱体２４の天面側に配置され、真空断熱材２７ｂは断熱箱体２４の背面側に配置され、真空断熱材２７ｄは断熱箱体２４の底面側に配置されている。

また、冷蔵庫の冷蔵室１１、冷凍室１２a、１２ｂ、下段冷凍室１３、野菜室１４等の各室を所定の温度に冷却するために下段冷凍室１３の背側には冷却器２８が備えられており、この冷却器２８は圧縮機２９と凝縮機３０、図示しないキャピラリーチューブとが接続されて冷凍サイクルを構成している。

冷却器２８の上方にはこの冷却器２８にて冷却された冷気を冷蔵庫内に循環して所定の低温温度を保持する送風機３１が配設されている。

また、冷蔵庫の冷蔵室１１と製氷室１２ａ及び上段冷凍室１２ｂ、及び冷凍室１３と野菜室１４を区画する断熱材として夫々仕切断熱壁２１、２２が配置されている。仕切断熱壁２１、２２は発泡ポリスチレン３２と真空断熱材２７Ｃで構成されており、この仕切断熱壁２１、２２については硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材を充填しても良く、特に発泡ポリスチレンと真空断熱材に限定するものではない。

また、断熱箱体２４の天面後方部には冷蔵庫１０の運転を制御するための基板や電源基板等の電気部品３３を収納するための収納凹部３４が形成されており、これに電気部品３３を覆うカバー３５が設けられている。

カバー３５の高さは外観意匠性と内容積確保を考慮して、外箱２５の天面とほぼ同じ高さになるように配置している。特に限定するものではないが、カバー３５の高さが外箱の天面よりも突き出る場合は１０ｍｍ以内の範囲に収めることが望ましい。

これに伴って、収納凹部３４は断熱材２４ａ側に電気部品３３を収納する空間だけ窪んだ状態で配置されるので断熱厚さを確保するため必然的に内容積が犠牲になってしまう。逆に内容積をより大きくとると収納凹部３４と内箱２６間の断熱材２４ａの厚さが薄くなってしまうので、収納凹部３４の断熱材２４ａ中に真空断熱材２７ａを配置して断熱性能を確保、強化している。

本実施例では、真空断熱材２７ａを前述の庫内灯のケースと電気部品３３に跨るように略Ｚ形状に成形した１枚の真空断熱材２７ａとしている。尚、カバー３５は耐熱性を考慮し鋼板製としている。また、断熱箱体２４の背面下部に配置された圧縮機２９や凝縮機３０は発熱量の大きい部品であるため、庫内への熱侵入を防止するため、内箱２６側への投影面に真空断熱材２７ｄを配置している。

次に、真空断熱材のおおよその構成について図３に基づき説明する。この図３においては本発明を採用した構成を示しているが、説明の便宜上この部分については後述する。

さて、図２に示してある真空断熱材２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄについて説明するが、以下これらを代表して真空断熱材４０と表記して説明する。図３において、真空断熱材４０は、芯材４１とこの芯材４１を被覆するガスバリヤ層を有する外包材４２から構成してある。尚、芯材４１の内部にはガス吸着材４３が収納されている。従来では芯材４１を更に内包材に収納していたが、ここでは省略している。

外包材４２は真空断熱材４０の両面を形成するように同じ大きさのラミネートフィルムの稜線から一定の幅の部分を熱溶着により貼り合わせた袋状に形成されている。本実施例において、芯材４１についてはバインダ等で接着や結着していない無機繊維集合体の積層体として平均繊維径４μｍのグラスウールを用いている。

芯材４１については、無機系繊維材料の積層体を使用することによりアウトガスの発生を少なくできて断熱性能的に有利である。ただ、特にこれに限定するものではなく、例えばセラミック繊維やロックウール、グラスウール以外のガラス繊維等の無機繊維集合体等でもよい。芯材４１は繊維同士が結合していないため、真空断熱材４０の形状を成型するために曲げ加工をしても、真空断熱材内で繊維が移動しやすくなり、曲げ加工での応力も少なく容易に任意の形状を成型することが可能である。

外包材４２のラミネート構成についてはガスバリヤ性を有し、熱溶着可能であれば特に限定するものではないが、本実施形態においては、表面保護層、第１ガスバリヤ層、第２ガスバリヤ層、熱溶着層の４層構成からなるラミネートフィルムとしている。

表面層は保護材の役割を持つ樹脂フィルムとし、第１ガスバリヤ層は樹脂フィルムに金属蒸着層を設け、第２ガスバリヤ層は酸素バリヤ性の高い樹脂フィルムに金属蒸着層を設け、第１ガスバリヤ層と第２ガスバリヤ層は金属蒸着層同士が向かい合うように貼り合わせている。

熱溶着層については表面層と同様に吸湿性の低いフィルムを用いた。具体的には、表面層を二軸延伸タイプのポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等の各フィルムとし、第１ガスバリヤ層をアルミニウム蒸着付きの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムとし、第２ガスバリヤ層をアルミニウム蒸着付きの二軸延伸エチレンビニルアルコール共重合体樹脂フィルム又はアルミニウム蒸着付きの二軸延伸ポリビニルアルコール樹脂フィルム、或いはアルミ箔とし、熱溶着層を未延伸タイプのポリエチレン、ポリプロピレン等の各フィルムとした。

これらの４層構成のラミネートフィルムの層構成や材料については特にこれらに限定するものではない。例えば第１、第２ガスバリヤ層として、金属箔、或いは樹脂系のフィルムに無機層状化合物、ポリアクリル酸等の樹脂系ガスバリヤコート材、ＤＬＣ(ダイヤモンドライクカーボン)等によるガスバリヤ膜を設けたものを用いても良い。

また、熱溶着層には例えば酸素バリヤ性の高いポリブチレンテレフタレートフィルム等を用いても良い。

更に、表面層については第１ガスバリヤ層の保護材であるが、真空断熱材の製造工程における真空排気効率を良くするためにも、好ましくは吸湿性の低い樹脂を配置するのが良い。

また、第２ガスバリヤ層に使用する金属箔以外の樹脂系フィルムは、吸湿することによってガスバリヤ性が悪化してしまうため、熱溶着層についても吸湿性の低い樹脂を配置することで、ガスバリヤ性の悪化を抑制すると共に、ラミネートフィルム全体の吸湿量を抑制できるようになる。これにより、先に述べた真空断熱材４１の真空排気工程においても、外包材４５が持ち込む水分量を小さくできるため、真空排気効率が大幅に向上し、断熱性能の高性能化につながっている。

尚、各フィルムのラミネート(貼り合せ)は、二液硬化型ウレタン接着剤を介してドライラミネート法によって貼り合わせるのが一般的であるが、接着剤の種類や貼り合わせ方法には特にこれに限定するものではなく、ウェットラミネート法、サーマルラミネート法等の他の方法によるものでも何ら構わないものである。

そして、図３にある通り、真空断熱材４０は芯材４１を形成する無機繊維集合体のグラスウール繊維と、芯材４１の中間に配置された吸着剤４３と、これらを包む気密性の外包材４２から成っている。このような真空断熱材４０を真空包装機によって芯材４１を真空引きした状態のままで、外包材４２をヒートシールすることで真空断熱材４０を製作することができる。

以上は本発明が適用される冷蔵庫、及び真空断熱材の説明であるが、この冷蔵庫及び真空断熱材はよく知られた構成であるのでこれ以上の説明は省略する。

次に、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図３は本発明の第１の実施形態になる真空断熱材４０の横断面を示しており、図面奥方向に延びる矩形の縦長の形状を備えている。真空断熱材４０の構成は、上述したように、芯材４１を形成する無機繊維集合体であるグラスウール繊維と、芯材４１の中間に配置された吸着剤４３を外包材４２に収納された構成となっている。このような構成の真空断熱材４０を真空包装機によって真空引きした状態のままで、外包材４３をヒートシールすることで真空断熱材４０とすることができる。

そして本実施例の特徴は、芯材４１の外周囲に所定の幅Ｌ１を有する高繊維密度領域４１Ｈと、こう繊維密度領域に囲まれた低繊維密度領域４１Ｌを形成したものである。ここで、低繊維密度領域４１Ｌは高繊維密度領域４１Ｈとの対比で示したものであり、実際の低繊維密度領域４１Ｌの繊維密度は従来の真空断熱材の芯材と度程度の繊維密度に設定してある。したがって、この低繊維密度領域４１Ｌにおいては、繊維同士の結合が弱く真空断熱材４０の形状を成型するために曲げ加工をしても、真空断熱材内で繊維が移動しやすくなり、曲げ加工での応力も少なく容易に任意の形状に成型することが可能である。もちろん、繊維と繊維の接触部分が融着していないので、熱の伝熱を抑制することが可能となり、また、真空引きした時に繊維が折れる割合が少なくて済むので断熱性能の低下を抑制することが可能となる。

一方、高繊維密度領域４１Ｈは剛性が大きくなることから形状維持機能が高くなり、容易に曲がったり、変形したりしないようになる。したがって、本実施例では芯材４１の外周囲にこの高繊維密度領域４１Ｈを形成しているため、あたかも強度を有する板状の芯材４１として取り扱いができるものである。したがって、芯材４１を外包材４２に挿入するときも容易に挿入することができ、作業効率を向上することができるようになる。

本実施例になる芯材４１の形成方法は次の実施例で詳細に説明するが、例えば、低繊維密度領域４５１Ｌに比べて高繊維密度領域４１Ｈの無機繊維集合体の目付量を多くし、この状態で平面状に形成された熱プレス治具で挟み込んで同じ圧力で圧縮することによって平面状の芯材４１を形成することができる。したがって、目付量が多い領域は高繊維密度領域４１Ｈが形成され、目付量が少ない領域は低繊維密度領域４１Ｌが形成されるものである。ここで、本実施例では芯材４１の４辺の外周囲に高繊維密度領域４１Ｈを形成しているが、対向する２辺に高繊維密度領域４１Ｈを形成することも可能である。

図４は本実施形態の変形例を示している。図４において、芯材４１を外包材４２に封入して真空断熱材４０とした後に曲げ加工した例を示しており、真空断熱材４０の芯材４１の両端部に高繊維密度領域４１Ｈを形成して取り扱い性を改善している。つまり、真空断熱材４０を曲げ加工するときに、芯材４１の両端部の高繊維密度領域４１Ｈは剛性が高く、低繊維密度領域４１Ｌの剛性が低いため、低繊維密度領域４１Ｌを曲げることにより、真空断熱材４０を容易に曲げることができる。このように、曲げ加工する場合は、曲げられる辺には高繊維密度領域４１Ｈは形成されていないことが重要である。

熱プレスを行った高繊維密度領域４１Ｈにおいては、芯材４１を曲げると無機繊維が砕けてしまい、熱伝導率が低下してしまう恐れが大きい。このため、低繊維密度領域４１Ｌを曲げることにより繊維が砕けるのを低減することができる。

また、真空断熱材４０を再利用する場合においては、高繊維密度領域４１Ｈを曲げると繊維が砕けることから断熱性能が損なわれるが、低繊維密度領域４１Ｌを曲げることにより無機繊維の損壊がなくなるので断熱性能の低下を少なくできる。更に、無機繊維そのものを再利用もすることが可能であり、リサイクル性に優れた真空断熱材とすることができる。

次に本発明の第２の実施形態について図５乃至図６を用いて説明するが、本実施形態は芯材４１の全面の目付量をほぼ均一な状態とし、外周囲に高繊維密度領域４１Ｈを形成するものである。尚、この実施例を用いて具体的な製造方法も併せ説明する。

芯材４１は無機繊維集合体から成っていることから、熱プレスする前の芯材の嵩高は高くなっている。このため、真空断熱材４０の外装となるバリアフィルム機能を備える外包材４２で包み込んで真空断熱材４０を製作するためには、芯材４１の寸法を外包材４２の幅、長さ寸法に加えて厚み方向の寸法も考慮して決めなければならない。芯材４１の嵩寸法が高いと外包材４２に挿入することが困難となり、芯材４１の嵩寸法を小さくすることが求められる。例えば、本実施例に用いる熱プレス前の芯材４１の寸法は、幅寸法が２５０ｍｍ、長さ寸法が２５０ｍｍ、嵩高寸法が１１０ｍｍ、目付量が２３００ｇ／ｍ^２の平板状のものであり、芯材４１の平均密度は２１ｇ/ｍ³である。したがって、芯材４１は綿状で嵩高寸法が高く密度が低いことから柔らかい形状をしており、芯材４１の取り扱い性が悪く真空断熱材４０の外包材４２に挿入するのは困難で、作業性が悪いものであった。

そこで、本実施例では図５及び図６に示すような熱プレス機を用いて熱プレス加工を行うことで、芯材４１の高さ寸法を所定寸法に形成し、更に、取り扱い性を改善するために高繊維密度領域を形成する構成としているものである。

図５は真空断熱材４０に使用される芯材４１を熱プレスする前の状態を示しており、熱プレス機は上側プレス治具５０Ｕと下側プレス治具５０Ｂとより構成されている。上側プレス治具５０Ｕと下側プレス治具５０Ｂの所定位置には高繊維密度領域４１Ｈを形成するための高密度形成凸部５０Ｐを備えている。したがって高密度形成凸部５０Ｐ以外の領域は低密度形成凹部５０Ｇを備えることになる。この上側プレス治具５０Ｕと下側プレス治具５０Ｂの間に上述した仕様の芯材４１を載置して挟み込み熱プレスを実施する。

図６は、熱プレス機によって熱プレスを行った状態を示しており、上側プレス治具５０Ｕと下側プレス治具５０Ｂの高密度形成凸部５０Ｐによって高繊維密度領域４１Ｈが形成され、上側プレス治具５０Ｕと下側プレス治具５０Ｂの低密度形成凹部５０Ｇによって低繊維密度領域４１Ｌが形成されるものである。この結果、本実施例では高繊維密度領域４１Ｈの密度が１１５ｇ/ｍ³となり、低繊維密度領域４１Ｌの密度が５８ｇ/ｍ³なった。

図７に示す芯材４１が熱プレスによって形成された本実施例になる芯材４１であり、芯材４１の外周囲に高繊維密度領域４１Ｈが形成され、その内側に低繊維密度領域４１Ｌが形成されることになる。熱プレスされる前の芯材４１は同じ嵩高であったが、熱プレスされることで、高繊維密度領域４１Ｈの嵩高は低繊維密度領域４１Ｌの嵩高より短くなっている。

ここで、高繊維密度領域４１Ｈと低繊維密度領域４１Ｌの接続部と、これから延びて低繊維密度領域４１Ｌの外表面に至る部分は外側に出張る丸みを形成しており、これによって外包材４２に挿入するときに、外包材４２が傷つくのを防止している。仮に、この丸み部分が直角に近いと外包材４２を傷つける恐れがある。また、この丸みを形成するためにはプレス治具の形状を丸みが形成される形状にしておけばよいものである。

このように実施例１と同様に、低繊維密度領域４１Ｌにおいては、繊維同士の結合が弱く真空断熱材４０の形状を成型するために曲げ加工をしても、真空断熱材内で繊維が移動しやすくなり、曲げ加工での応力も少なく容易に任意の形状を成型することが可能である。もちろん、繊維と繊維の接触部分が融着していないので、熱の伝熱を抑制することが可能となり、また、真空引きした時に繊維が折れる割合が少なくなくて済むので断熱性能の低下を抑制することが可能となる。

尚、曲げ加工する場合は、曲げられる辺には高繊維密度領域４１Ｈは形成されていないことが重要である。したがって、例えば芯材４１が矩形であれば対向する１対の辺は高繊維密度領域４１Ｈが形成され、他方の対向する１対の辺は高繊維密度領域４１Ｈが形成されず、低繊維密度領域４１Ｌであることが必要である。

一方、高繊維密度領域４１Ｈは剛性が大きくなることから形状維持機能が高くなり、容易に曲がったり、変形したりしないようになる。したがって、本実施例では芯材４１の外周囲にこの高繊維密度領域４１Ｈを形成しているため、あたかも板状の芯材４１として取り扱いができるものである。したがって、芯材４１を外包材４２に挿入するときも容易に挿入することができ、作業効率を向上することができるようになる。

ここで本実施例においては、熱プレス加工機の上側プレス治具５０Ｕと下側プレス治具プレス５０Ｂによる芯材４１の加熱温度は４５０℃に設定し、高密度形成突部５０Ｐのプレス荷重は３００Ｎをかけているが、加熱温度とプレス荷重においてはこれに限定するものではなく、無機繊維集合体の繊維径、目付量、プレス前の密度によって適切に調整することも必要である。

ただ、熱プレス機による加熱温度が高すぎる場合においては、芯材４１の繊維同士が融着してしまい、真空断熱材４０として作成したとき、熱が融着部から伝わり真空断熱材４０としての断熱性能が低下してしまうことから好ましくない。また、プレス荷重においても、荷重が大きすぎる場合においては、芯材４１の無機繊維が砕けてしまい、短い繊維となってしまう。このため、短い繊維では真空断熱材４０の断熱空間となる空隙を保持することが困難になくなることや、繊維の配置方向が縦方向に向いてしまうと、熱が伝わりやすくなり真空断熱材４０の断熱性能が低下して好ましくない。

したがって、熱プレス機における加熱温度は３５０℃〜５００℃の範囲が好ましく、また、プレス荷重を２００Ｎ〜１０００Ｎの範囲が好ましく、加熱プレス後に得られる芯材４１の高繊維密度領域４１Ｈの繊維密度を１００〜２３０ｇ/ｍ³の範囲にすることが好ましい。

尚、本実施例では熱プレス加工によって高繊維密度領域４１Ｈと低繊維密度領域４１Ｌの両方を加熱、加圧しているが、低繊維密度領域４１Ｌを熱プレス加工しないことも可能であり、この場合は高繊維密度領域４１Ｈにだけ加熱、加圧を行えば良いものである。

そして、図７に示す芯材４１を用いて真空断熱材４０を作製し、真空断熱材４０の断熱性能である熱伝導率を測定した。芯材４１の無加工状態で外被材５２に挿入して得られた真空断熱材５１の性能を１００とすると、本実施例の芯材４１の真空断熱材４０の熱伝導率は９６となった。これにより、芯材４１の取り扱い性が良く、しかも断熱性能を損なうことない真空断熱材４０を得ることができる。尚、本実施例では芯材４１の４辺の外周囲に高繊維密度領域４１Ｈを形成しているが、実施例１と同様に対向する２辺に高繊維密度領域４１Ｈを形成することも可能である。

次に本発明の第３の実施形態について説明するが、本実施形態は芯材４１の全面の目付量をほぼ均一な状態とし、１つの辺にだけ所定幅の高繊維密度領域４１Ｈを形成するものである。

図８において、芯材４１は縦長の矩形に形成されており、その端部の１辺を所定幅に亘って熱プレス機によって熱プレスすることで高繊維密度領域４１Ｈを形成している。これは、外包材４２に芯材４１を挿入し易くするために、挿入する方向の先端の１辺の所定幅にのみ熱プレス加工を施し、この領域に高繊維密度領域４１Ｈを形成しているものである。

この構成によれば、外包材４２に芯材４１の先端である高繊維密度領域４１Ｈを挿入する際に曲がったり変形したりせず、芯材５１を容易に挿入ことができる。また、端部１辺のみの加工であることから、熱やプレス荷重を端部に集中させることで熱量の低減を図ることも可能である。これ以外の効果は実施例１と同様である。

次に本発明の第４の実施形態について説明するが、本実施形態は芯材４１の全面の目付量をほぼ均一な状態とし、芯材４１に複数条の高繊維密度領域４１Ｈと低繊維密度領域４１Ｌを形成するものである。

図９において、芯材４１の寸法が大きくなって面積が増えるほど曲りや変形を生じやすくなって芯材４１の取り扱い性が困難になることから、本実施例では図８に示す通り、芯材４１の表面に高繊維密度領域４１Ｈと低繊維密度領域４１Ｌを交互に複数条設けているものである。芯材４１の表面に高繊維密度領域４１Ｈと低繊維密度領域４１Ｌを交互に設けることにより、芯材４１の面積が大きくなった場合においても、芯材４１が曲がったり変形したりする恐れが少なく取り扱い性を向上することができる。また、これ以外の効果は実施例１と同様である。

上記した実施例においては芯材として無機繊維を利用したが、これに限らず断熱機能を備えた繊維素材であれば使用することは可能である。例えば、有機系樹脂繊維材料とすることも可能である。有機系樹脂繊維の場合、耐熱温度等をクリヤーしていれば特に使用に際しては制約されるものではない。具体的には、ポリスチレンやポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等をメルトブロー法やスパンボンド法等で１〜３０μｍ程度の繊維径になるように繊維化するのが一般的であるが、繊維化できる有機系樹脂や繊維化方法であれば特に問うものではない。

以上述べたように、本発明は無機繊維の集合体からなる芯材に、熱プレスによって剛性が必要な領域の繊維密度を大きく形成し、断熱性が必要な領域の繊維密度を小さく形成した。これによれば、繊維密度が大きい領域（剛性が大きい領域）を利用して芯材を容易に外包材に挿入することができ、また繊維密度が小さい領域（断熱性が高い領域）によって断熱性能の低下を抑制すると共に後加工が容易となるものである。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０…冷蔵庫、１１…冷蔵室、１２ａ…製氷室、１２ｂ…上段冷凍室、１３…下段冷凍室、１４…野菜室、１５…扉用ヒンジ、１６ａ…冷蔵室扉、１６ｂ…冷蔵室扉、１７ａ…製氷室扉、１７ｂ…上段冷凍室扉、１８…下段冷凍室扉、１９…野菜室扉、２０…パッキン、２１、２３…仕切断熱壁、２２…仕切り部材、２４…箱体、２４ａ…断熱材、２５…外箱、２６…内箱、２８…冷却器、２９…圧縮機、３０…凝縮機、３１…送風機、４０…真空断熱材、４１…芯材、４１Ｈ…高繊維密度領域(剛性が高い領域)、４１Ｌ…低繊維密度領域(断熱性が高い領域)、４２…外包材、５０Ｕ…上側プレス治具、５０Ｂ…下側プレス治具、５０Ｇ…低密度形成凹部、５０…高密度形成凸部。

Claims (5)

1. ガスを吸着する吸着剤を内包した繊維集合体からなる芯材をガスバリヤ機能を備える外包材に収納した真空断熱材において、
   前記芯材には、剛性が必要な領域の繊維密度を大きくした高繊維密度領域が形成されていると共に、断熱性が必要な領域の繊維密度を小さくした低繊維密度領域が形成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、
   前記芯材の外周囲の所定幅の領域に前記高繊維密度領域が形成され、残りの領域に前記低繊維密度領域が形成されていることを特徴とする真空断熱材。
3. 請求項１に記載の真空断熱材において、
   前記芯材は矩形に形成され、前記矩形の少なくとも１辺の所定幅の領域に前記高繊維密度領域が形成されているか、或いは対向する１対の辺の所定幅の領域に前記高繊維密度領域が形成されているか、或いはすべての辺の所定幅の領域に前記高繊維密度領域が形成され、残りの領域に前記低繊維密度領域が形成されていることを特徴とする真空断熱材。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の真空断熱材において、
   少なくとも前記芯材の前記高繊維密度領域は熱プレスによって圧縮されているか、或いは前記高繊維密度領域及び前記低繊維密度領域の両方が熱プレスによって圧縮されていることを特徴とする真空断熱材。
5. 外箱と内箱とによって形成される断熱箱体、或いは外板と内板によって形成される貯蔵室扉に真空断熱材を配設した冷蔵庫において、
   前記真空断熱材は、ガスを吸着する吸着剤を内包した繊維集合体からなる芯材をガスバリヤ機能を備える外包材に収納した真空断熱材であって、前記芯材には、剛性が必要な領域の繊維密度を大きくした高繊維密度領域が形成されていると共に、断熱性が必要な領域の繊維密度を小さくした低繊維密度領域が形成されていることを特徴とする冷蔵庫。

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