JP2016173114A

JP2016173114A - 断熱材、コア材、冷蔵庫

Info

Publication number: JP2016173114A
Application number: JP2015052093A
Authority: JP
Inventors: 陽子徳野; Yoko Tokuno; 育生植松; Ikuo Uematsu
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2016-09-29

Abstract

【課題】無機材料からなる繊維により構成される断熱材に関し、その断熱性能の向上を図る。並びに、この断熱材を構成するコア材、この断熱材を備える冷蔵庫を提供する。
【解決手段】断熱材１０は、無機材料からなる繊維１３により構成されるコア材１１を備え、繊維１３は、同じ繊維１３同士で接触する箇所を少なくとも１箇所有する長繊維であり、繊維１３の平均繊維径は、１μｍ以下である細繊維である。外包材１２は、例えば１層または２層以上の樹脂フィルムに金属または金属酸化物を蒸着させたいわゆるラミネート材であり、気体の透過性を無くした気密性を有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、断熱材、この断熱材を構成するコア材、並びに、この断熱材を備える冷蔵庫に関する。

従来より、断熱材のコア材を、ガラス短繊維により構成することが考えられている。例えば特許文献１には、この種のガラス短繊維の平均繊維径を３〜５μｍにすることが開示されている。しかしながら、平均繊維径が３〜５μｍである繊維では、異なる繊維同士が接触する接触面積が多くなり、接触熱抵抗、即ち熱の伝わりにくさが小さくなる。そのため、十分な断熱性能を得ることができない。

特開２００９−２９９７６４号公報

本実施形態は、無機材料からなる繊維により構成される断熱材に関し、その断熱性能の向上を図ること、並びに、この断熱材を構成するコア材、この断熱材を備える冷蔵庫を提供することを目的とする。

本実施形態に係る断熱材は、無機材料からなる繊維により構成されるコア材を備える。前記繊維は、同じ繊維同士で接触する箇所を少なくとも１箇所有する長繊維である。前記繊維の平均繊維径は、１μｍ以下である細繊維である。

本実施形態に係る断熱材の構成例を示す断面図繊維の一部を拡大して示す図冷蔵庫の本体部の構成例を示す縦断側面図冷蔵庫の本体部の構成例を示す縦断正面図

以下、一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に例示する断熱材１０は、その主体部を構成するコア材１１を外包材１２内に収容した構成である。コア材１１は、繊維１３を備える。外包材１２は、断熱材１０の表面部を構成する。外包材１２は、例えば１層または２層以上の樹脂フィルムに金属または金属酸化物を蒸着させたいわゆるラミネート材であり、気体の透過性を無くした気密性を有する。この場合、外包材１２は、コア材１１を収容可能な袋状に構成されている。コア材１１を収容した外包材１２は、内部が真空に近い圧力まで減圧された後、密封される。これにより、コア材１１を収容した外包材１２は、真空断熱材１０として形成される。

繊維１３は、ランダムに絡み合った無機繊維で形成されている。この場合、繊維１３は、エレクトロスピニング法で成形されている。エレクトロスピニング法で生成された繊維１３は、その平均繊維径が１μｍ以下となる細い繊維となり、且つ、長さが外径の例えば１０００倍以上となる長い繊維となる。また、エレクトロスピニング法で生成された繊維１３は、全体的に直線状ではなく、ランダムに湾曲した縮れ形状をなす。これにより、図２に例示するように、繊維１３は、それぞれ、同じ繊維同士で接触する箇所Ｃを少なくとも１箇所有する構成となる。そのため、繊維同士の絡み合いが多くなる。

この場合、繊維１３は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などといった無機系の材料で形成されている。繊維１３は、このような無機系の材料から選択される１種類の材料で形成、または２種類以上の材料の混紡によって形成することができる。

繊維１３をエレクトロスピニング法で形成する場合、繊維同士の絡み合いを多くすることができるから、紡糸すると同時に、不織布状の繊維シートを形成することが可能である。また、繊維１３をエレクトロスピニング法で形成することによりマイクロオーダからナノオーダ、この場合、少なくとも１μｍ以下の平均繊維径を得ることができるから、１枚あたりの繊維シートの厚みを非常に薄くすることが可能である。断熱材１０は、このようにシート状にした繊維層を多数枚積層することによりコア材１１を構成してもよい。

なお、絡み合った繊維の間の空隙の体積を小さくすることで空隙の数が増加し断熱性がより良くなる。そのため、繊維１３の平均繊維径は、１μｍ以下、つまりナノオーダの繊維径とすることが好ましい。また、繊維１３の平均繊維径を６０ｎｍよりも小さくしてしまうと、繊維１３自体の強度や剛性が低下してしまい、コア材、ひいては断熱材１０全体の強度や剛性の低下を招いてしまう。また、繊維１３からなる不織布状の繊維シートを多数枚積層することでコア材１１を構成する場合には、繊維１３の平均繊維径を６０ｎｍよりも小さくしてしまうと、繊維シート１枚当たりの厚さが薄くなり過ぎてしまい、これにより断熱性能の低下を招くおそれがある。そのため、繊維１３の平均繊維径は、小さいほどよいというものではなく、少なくとも６０ｎｍ以上とすることが好ましい。

また、繊維１３は、例えば金属の水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩など各種の無機フィラーを添加してもよい。繊維１３に無機フィラーを添加することにより、断熱性を維持しつつ強度の向上を図ることができる。添加する無機フィラーとしては、例えば、ウォラスナイト、チタン酸カリウム、ゾノトライト、石膏繊維、アルミニウムポレート、ＭＯＳ（塩基性硫酸マグネシウム）、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、タルク、マイカ、ガラスフレークなどが考えられる。

本実施形態に係る断熱材１０によれば、無機材料からなる繊維１３により構成されるコア材１１を備える。そして、繊維１３は、同じ繊維同士で接触する箇所Ｃを少なくとも１箇所有する長繊維であり、且つ、繊維１３の平均繊維径は、１μｍ以下である細繊維である。即ち、本実施形態に係る断熱材１０は、従来技術に比べ、繊維１３の平均繊維径をより小さくしている。この構成によれば、異なる繊維同士あるいは同じ繊維同士が接触したとしても、その接触面積は少なく、接触熱抵抗の増加が抑えられる。従って、無機材料からなる繊維１３により構成される断熱材１０に関し、その断熱性能の向上を図ることができる。

また、本実施形態に係る断熱材１０によれば、繊維１３の平均繊維径は、６０ｎｍ以上となっている。従って、繊維１３自体の強度や剛性が低下してしまうことを回避することができ、コア材、ひいては断熱材１０全体の強度や剛性の低下を抑えることができる。また、繊維１３からなる不織布状の繊維シートを積層することでコア材１１を構成する場合においては、繊維シート１枚当たりの断熱性能の低下を回避することができる。そのため、１つの断熱材１０に使用する繊維シートの積層枚数を増加しなくとも所望の断熱性能を得ることができ、生産性やコスト面においても有利である。

また、本実施形態に係る断熱材１０によれば、繊維１３の材料として無機系の材料を採用している。このように無機系の材料から構成される繊維１３は、耐熱性を有している。そのため、エレクトロスピニング法の際に使用する無機材料の溶媒、例えば水、酸、アルコールなどを含む溶媒を、繊維１３の成形後に高温乾燥により除去することができる。従って、断熱材１０内に溶媒が残留したり、断熱材１０内の真空度が低下してしまうことを回避することができる。

また、本実施形態に係る断熱材１０によれば、繊維１３は、それぞれ、同じ繊維同士で接触する箇所Ｃを少なくとも１箇所有する。即ち、繊維１３は、従来のガラス短繊維などといった短い繊維とは異なり、１本の繊維長が長く、同じ繊維同士で接触する箇所を有する。そして、このように同じ繊維同士が接触する箇所においては、繊維１３が曲がった部位が形成される。つまり、繊維１３は、その一部に丸みを有した形状となる。そのため、例えば断熱材１０を製造したり解体したりする際に、繊維１３の微粉が飛び散ったとしても、アスベストのような弊害が生じず、従って、安全性の向上も図ることができる。

以上は、断熱材１０の構成の一例および製造方法の一例について説明した。次に、上述した本実施形態に係る思想を冷蔵庫に適用する場合の一実施形態ついて説明する。即ち、図３および図４に例示するように、冷蔵庫１００の外殻を構成する本体部１０１は、外板１０２と内板１０３とを組み合わせた構成であり、天井壁部１０４、底壁部１０５、背壁部１０６、左壁部１０７、右壁部１０８、機械室壁部１０９を備える。外板１０２は例えば金属製であり、内板１０３は例えば樹脂製である。

各壁部１０４〜１０９には、それぞれ断熱材１０が組み込まれている。この場合、断熱材１０は、外包材１２内が真空化された真空断熱パネルとなっている。天井壁部１０４、底壁部１０５、機械室壁部１０９は、外板１０２と内板１０３との間に、断熱材１０のほか、例えば発泡ウレタンなどからなる発泡断熱材１１０を備える。なお、天井壁部１０４、底壁部１０５、機械室壁部１０９は、外板１０２と内板１０３との間に、断熱材１０のみを備える構成としてもよい。一方、背壁部１０６、左壁部１０７、右壁部１０８は、外板１０２と内板１０３との間に、断熱材１０のみを備える。なお、背壁部１０６、左壁部１０７、右壁部１０８は、外板１０２と内板１０３との間に、断熱材１０のほか、発泡断熱材を備える構成としてもよい。機械室壁部１０９の背面側には、機械室１１１が形成され、この機械室１１１には、冷蔵庫１００の動作全般を制御する図示しない制御装置や、冷凍サイクルを構成する図示しない圧縮機などが配置される。冷蔵庫１００の庫内は、図示しない仕切壁により複数の貯蔵室に区画され、各貯蔵室には図示しない扉が取り付けられる。これにより、冷蔵庫１００が構成される。

本実施形態に係る断熱材は、無機材料からなる繊維により構成されるコア材を備える。前記繊維は、同じ繊維同士で接触する箇所を少なくとも１箇所有する長繊維である。前記繊維の平均繊維径は、１μｍ以下である細繊維である。本実施形態によれば、無機材料からなる繊維により構成される断熱材に関し、その断熱性能の向上を図ることができる。
また、本実施形態に係る冷蔵庫によれば、従来技術に比べ断熱性能が向上した本実施形態に係る断熱材を備える。従って、極めて断熱性能の高い冷蔵庫を提供することができる。

本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、本実施形態に係る断熱材は、冷蔵庫以外にも適用可能である。また、断熱材は、真空化していないものであってもよい。

図面中、１０は断熱材、１１はコア材、１３は繊維、１００は冷蔵庫を示す。

Claims

無機材料からなる繊維により構成されるコア材を備え、
前記繊維は、同じ繊維同士で接触する箇所を少なくとも１箇所有し、
前記繊維の平均繊維径は、１μｍ以下である断熱材。
前記繊維の平均繊維径は、６０ｎｍ以上である請求項１に記載の断熱材。
前記繊維は、エレクトロスピニング法により成形されている請求項１または２に記載の断熱材。
請求項１から３の何れか１項に記載の断熱材に備えられるコア材。
請求項１から３の何れか１項に記載の断熱材を備える冷蔵庫。