JP4726970B2 - 真空断熱材とそれを備える機器 - Google Patents

Description

この発明は、真空断熱材と、それを備える機器に関するものである。

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、保温箱等や、被乾燥対象物に温風を吹きつけて被乾燥対象物を乾燥させる乾燥機等には、従来から、種々の構造や性能を有する断熱材が使用されている。断熱材の中でも真空断熱材は断熱性能に優れているため、断熱を必要とする家庭用冷蔵庫等の機器に広く使用されている。真空断熱材は、一般的に、無機材料からなる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保持することによって得られる。

このような真空断熱材の芯材は、無機材料の中でも、火炎法または遠心法によって製造されたガラス繊維からなるグラスウールを用いて形成される。

たとえば、特開２００５−２６５０３８号公報（特許文献１）に記載の真空断熱材は、無機繊維としてのガラス繊維からなるグラスウールを湿式抄造した無機繊維シートを複数枚積層したものを芯材として用いて構成され、無機繊維中の粒子径３０μｍ以上のショット含有率が０．１質量％以下であり、無機繊維中の平均繊維径が０．２〜６μｍであり、無機繊維がシート面に対して水平方向に配列されている。

また、特開２００６−１７１６９号公報（特許文献２）に記載の真空断熱材では、無機繊維積層材料としてのガラス繊維からなるグラスウールで構成されている芯材が外被材内に減圧密封されており、真空断熱材中の芯材の密度が２００〜２７０ｋｇ／ｍ^３であり、外被材を開包した後の芯材が繊維長１００μｍ以上のガラス繊維を７５％以上含有している。

また、このような真空断熱材の外包材としては、外包材どうしを接触させて熱溶着する熱溶着層として、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）のフィルムが用いられることがある。

たとえば、特開２００４−３６７４９号公報（特許文献３）に記載の真空断熱材では、ピンホールの発生を低減するために、異方性のない材料として、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）のフィルムが熱溶着層として用いられている。

また、特許第３４８２４０８号公報（特許文献４）に記載の真空断熱材では、ピンホールの発生を低減するために、外包材に２層の延伸ナイロンフィルムが用いられている。この真空断熱材においても、熱溶着層には直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）のフィルムが用いられている。

特開２００５−２６５０３８号公報 特開２００６−１７１６９号公報 特開２００４−３６７４９号公報 特許第３４８２４０８号公報

図１２は、従来から真空断熱材の芯材として用いられてきたグラスウールにおけるガラス繊維の分布状態を模式的に示す平面図である。図１３は従来から真空断熱材の芯材として用いられてきたグラスウールにおけるガラス繊維の圧縮される前の分布状態を示す平面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）、図１４は同様の分布状態を示す断面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。

図１２に示すように、グラスウール８００においては、種々の繊維長の多数本のガラス繊維８１０が様々な方向に延びてランダムに分布していることがわかる。また、図１３と図１４に示すように、火炎法または遠心法によって製造されたグラスウールにおいては、主体となる繊維に対して、繊維長が１ｍｍ以下の短い繊維や、繊維径が１μｍ以下の微細な繊維が混入された状態である。このような短い繊維や微細な繊維は、主体となる繊維の間を充填したり、主体となる繊維の間に絡みついたりして、繊維間に熱伝導が発生し、芯材の厚み方向に沿って熱伝導を引き起こすことによって、断熱性能を低下させているものと考えられる。また、このようなグラスウールにおいては、主体となる繊維も、折れ曲がったり、捩れたりした多数の繊維を含むことがわかる。

このようにグラスウールは構成されているので、特開２００５−２６５０３８号公報（特許文献１）に記載されているように、湿式抄造によってシートを形成する際にガラス繊維をシート面に対して水平方向に配列させようとしても、大半のガラス繊維を整列させることは非常に困難である。

また、特開２００６−１７１６９号公報（特許文献２）に記載されているように、繊維長１００μｍ以上のガラス繊維を７５％以上含有する芯材を、芯材の密度が２００〜２７０ｋｇ／ｍ^３になるようにグラスウールを押圧しても、大半のガラス繊維を整列させることは非常に困難である。

したがって、上記のいずれの公報に記載の真空断熱材の芯材においても、繊維間の熱伝導の発生による断熱性能の低下を防止することは困難である。このため、得られた真空断熱材の熱伝導率は２ｍＷ／ｍ・Ｋ程度であり、従来の改善手法では真空断熱材の断熱性能の向上には限界があった。

また、特開２００４−３６７４９号公報（特許文献３）に記載の真空断熱材や、特許第３４８２４０８号公報（特許文献４）に記載の真空断熱材のような、外包材のピンホールの発生を抑えるような従来の改善手法では、真空断熱材の断熱性能の向上には限界があった。

そこで、この発明の目的は、従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能で、優れた断熱性能を有する真空断熱材と、それを備える機器を提供することである。

本発明者らは、従来の真空断熱材の問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、真空断熱材の外包材の熱溶着部が炭化水素を含む材質によって形成される場合には、熱溶着部が、熱溶着されるときに炭化水素ガスを発生させにくい材質によって形成されることによって、上記の目的を達成できることを見出した。この知見に基づいて、本発明に従った真空断熱材は、次のような特徴を備えている。

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、外包材は、外包材同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部を有する。熱溶着部は、熱溶着されるときに炭化水素ガスを発生させにくい材質によって形成される。

本発明者らは、種々の検証実験を行なうことによって、真空断熱材の外包材の熱溶着部が炭化水素を含む材質によって形成される場合には、熱溶着部が熱溶着される際に、真空断熱材の断熱性能に悪影響が及ぼされることを見出した。

真空断熱材は、外包材の熱溶着部が熱溶着されて密封されるので、熱溶着時に熱溶着部から発生する炭化水素ガスは真空断熱材の外部に拡散するだけでなく、真空断熱材の外包材の内部にも拡散する。真空断熱材の外包材の内部に拡散した炭化水素ガスは、そのまま外包材の内部に密封される。

真空断熱材は、減圧状態下で外包材の熱溶着部が熱溶着されて密封されるので、外包材の内部に炭化水素ガスが拡散した状態で密封されると、外包材の内部の真空度が低くなる。外包材の内部の真空度が低くなることによって、真空断熱材の断熱性が低下する。

そこで、熱溶着部を、熱溶着されるときに炭化水素ガスを発生させにくい材質によって形成する。このようにすることによって、炭化水素ガスによって真空度が低下することを防ぐことができる。

熱溶着されるときに炭化水素ガスを発生させにくい材質としては、例えば、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）がある。一方、熱溶着されるときに炭化水素ガスを発生させやすい材質としては、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）がある。

また、本発明者らは、従来の真空断熱材に用いられてきた芯材の問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、真空断熱材の芯材を構成する繊維に、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含ませることにより、上記の目的を達成できることを見出した。ここで、連続フィラメント法とは、溶融ガラスを、ブッシングノズルを通して、連続的に、流下、引伸し、繊維化する操作によって、連続したフィラメントを生成する繊維製法である。この知見に基づいて、本発明に従った真空断熱材の芯材は、次のような特徴を備えている。

この発明に従った真空断熱材の芯材は、複数の不織布を積層することにより構成された真空断熱材の芯材である。不織布は、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含む。不織布においては、複数の無機繊維のうち大半の無機繊維が不織布の表面とほぼ平行な方向に延在している。

連続フィラメント法によれば、繊維径のばらつきが極めて小さい多数本の繊維を大量生産することができる。また、連続フィラメント法によって製造された無機繊維は、各繊維の真直度が極めて高い。このため、連続フィラメント法によって製造された多数本の無機繊維をほぼ一定の長さに切断することによって、繊維径のばらつきが極めて小さい、ほぼ同じ長さの多数本の無機繊維を、真直度が極めて高い状態で得ることができる。

この発明の芯材を構成する不織布は、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含むので、このような複数の無機繊維を用いて、不織布を形成する際に各無機繊維を不織布の表面に対して平行な方向に配列させようとすると、大半の無機繊維が不織布の表面とほぼ平行な方向に延在するように複数の無機繊維を容易に整列させることができる。このとき、大半の複数の無機繊維は、不織布の表面とほぼ平行な方向に延在するが、互いに密着して平行な方向には整列せず、不織布の表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散するように整列する。これにより、芯材を構成する複数の無機繊維の間を充填するような無機繊維の存在を極力なくすことができ、また複数の無機繊維の間に絡みつくような無機繊維の存在を極力なくすことができるので、無機繊維間に熱伝導が発生するのを防止することができる。このため、芯材の厚み方向に沿って熱伝導が生じるのを防止することによって、芯材の熱伝導率を低下させることができる。

以上のように、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、外包材は、外包材同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部を有する。熱溶着部は、熱溶着されるときに炭化水素ガスを発生させにくい材質によって形成される。芯材は、複数の不織布を積層することにより構成された真空断熱材用芯材である。不織布は、連続フィラメント法によって製造された、平均繊維径が３μｍ以上１５μｍ以下、平均繊維長が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であって真直度が極めて高く、かつ、ほぼ円形の断面を有している複数の無機繊維を少なくとも含む。不織布において、不織布内で積層される２層の無機繊維層では、上層を形成する大半の複数の無機繊維と下層を形成する大半の複数の無機繊維とが、不織布の表面とほぼ平行な方向に延在し、かつ、互いに密着して平行な方向には整列せず、隣り合う繊維の間では点で接触し、不織布の上層と下層を形成するそれぞれの平面内でランダムな方向を向いて分散するように配列している。

このようにすることにより、従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能で、優れた断熱性能を有する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、無機繊維の平均繊維径が３μｍ以上１５μｍ以下、無機繊維の平均繊維長が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。この場合、芯材の熱伝導率を最も低下させることができ、最も優れた断熱性能を有する真空断熱材を得ることができる。

この発明に従った真空断熱材においては、無機繊維はガラス繊維であることが好ましい。この場合、ガラス繊維は、他の無機繊維、例えば、セラミック繊維よりも熱伝導率が小さいので、素材自体の熱伝導率を低下させることにより、芯材の断熱性能をより向上させることができる。

この発明に従った機器は、外箱と、外箱の内側に配置される内箱と、外箱と内箱との間に配置される真空断熱材とを備え、真空断熱材は、上記の真空断熱材を含むことが好ましい。

例えば、冷蔵庫は、内箱の内部に収容された食品を効率よく冷却する。また、例えば、洗濯乾燥機は、内箱の内部に収容された衣類等の被乾燥対象物に温風を吹きつけて効率よく乾燥させる。これらの機器では、内箱の内部の温度を外箱の外部よりも低温、あるいは高温の所定の温度に保ったり、内箱の内部を効率よく冷却、または加熱したりするために、内箱の内部を外箱の外部から断熱する必要がある。そのため、外箱と内箱の間に真空断熱材が配置される。外箱と内箱の間に配置される真空断熱材の断熱性能が優れていれば、内箱の内部を外箱の外部よりも低温にしたり、高温にしたりするために必要なエネルギーを低減することができるので、省エネルギーになる。

そこで、外箱と内箱との間に配置される真空断熱材が上記の真空断熱材を含むことにより、断熱性能及び省エネルギーに優れた機器を提供することができる。

以上のように、この発明によれば、熱溶着時に炭化水素ガスが発生しにくいので、真空断熱材の内部の真空度を保つことができる。また、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも用いることによって芯材の熱伝導率を低下させることができる。このようにすることにより、従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能となり、優れた断熱性能を有する真空断熱材と、その真空断熱材を備えた機器を得ることができる。

この発明の第１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。 この発明の一つの実施の形態として、芯材と外包材の配置（Ａ）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（Ｂ）を模式的に示す斜視図である。 本発明の一つの実施の形態として真空断熱材の芯材に用いられる不織布を構成するガラス繊維の分布状態を模式的に示す平面図である。 本発明の一つの実施の形態として真空断熱材の芯材に用いられる不織布を構成するガラス繊維の圧縮される前の分布状態を示す平面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。 本発明の一つの実施の形態として真空断熱材の芯材に用いられる不織布を構成するガラス繊維の圧縮される前の分布状態を示す断面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。 この発明の第２実施形態として、冷蔵庫の全体を示す側断面図（Ａ）と、冷蔵庫の外装を示す正面図（Ｂ）である。 この発明の第３実施形態として、給湯器の全体を示す側断面図である。 この発明の第４実施形態として、炊飯器の全体を示す正面斜視図（Ａ）と、背面斜視図（Ｂ）と、炊飯器の内部に収容される部材を示す図（Ｃ）である。 この発明の第５実施形態として、洗濯乾燥機の全体を示す斜視図である。 実施例１に用いられる真空断熱材の初期の状態を示す正面図（Ａ）と、図１の（Ａ）にＢ−Ｂ線で示す方向から見たときの断面図（Ｂ）と、２回目の熱溶着を行なったときの状態を示す正面図（Ｃ）と、３回目の熱溶着を行なったときの状態を示す正面図（Ｄ）である。 熱溶着部の長さによる真空断熱材の熱伝導率の変化を示す図である。 従来から真空断熱材の芯材として用いられてきたグラスウールにおけるガラス繊維の分布状態を模式的に示す平面図である。 従来から真空断熱材の芯材として用いられてきたグラスウールにおけるガラス繊維の圧縮される前の分布状態を示す平面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。 従来から真空断熱材の芯材として用いられてきたグラスウールにおけるガラス繊維の圧縮される前の分布状態を示す断面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、この発明の第１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、直方体形状の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を外包材２００に充填する前に、外包材２００は、４辺のうち３辺において熱溶着されている。残りの１辺の熱溶着部３００は、後述するように芯材１００の充填後に減圧状態で熱溶着される。

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ている。それぞれの不織布１１０は、無機繊維の一例であるガラス繊維と、少量の有機バインダーを用いて、抄紙法によって作製されている。バインダーについては無機バインダーを使用することも可能であるが、無機バインダーを用いると、繊維集合体、すなわち、不織布１１０の折り曲げの柔軟性が劣ること、また製品として使用する場合のコストが有機バインダーを用いる場合に比べ高価となるため、有機バインダーを使用することが好ましい。また、バインダーの量は、極力、大きくならないように抑える。

具体的な外包材２００の構成の例としては、最外層２１０をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂とし、中間層２２０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２３０に直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（ＬＬＤＰＥ）を用いるガスバリヤフィルムや、最外層２１０にナイロンを用い、中間層２２０にアルミニウム蒸着ＰＥＴ樹脂とアルミニウム箔の２層を用い、最内層２３０に直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（ＬＬＤＰＥ）を用いるガスバリヤフィルム等が挙げられる。熱溶着部３００は、最内層２３０の一部に形成される。

直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（ＬＬＤＰＥ）は、熱溶着時に炭化水素ガスを発生させにくい材質の一例である。

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、ガス吸着材、水分吸着材等の吸着材を使用することが好ましい。

芯材１００を外包材２００内に充填した後、真空チャンバー内に収容する。外包材２００の内部が所定の真空度まで減圧されると、熱溶着部３００において外包材２００どうしを熱溶着する。熱溶着の温度は、シール強度を保持するための熱溶着温度として、１７０〜２２０℃であることが好ましい。熱溶着の方法としては、真鍮や銅製の熱板の中に埋め込まれたニクロム線により熱板を発熱伝導させて熱溶着部３００を過熱溶着させてシールを行なう熱板シール方式や、発熱体であるニクロム線（リボンヒーター）によって直接、熱溶着部３００を加熱溶着させてシールを行なうインパルス溶着方式がある。熱溶着部３００は、どちらの方法によって溶着されてもよい。また、他の方法によって溶着されてもよい。熱溶着部３００が熱溶着されると、外包材２００が密封される。

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同士が押し付けられるように接触する。外包材２００の内部を減圧した状態での芯材１００の密度は、１００〜４００ｋｇ／ｍ^３の範囲内に含まれる。

以上のように不織布１１０を構成し、不織布１１０を積層して芯材１００を構成し、芯材１００を外包材２００の内部に配置して減圧して密封して、真空断熱材１を構成する。

図２は、この発明の一つの実施の形態として、芯材と外包材の配置（Ａ）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（Ｂ）を模式的に示す斜視図である。各不織布、芯材、外包材は、それぞれ、一部のみが示されている。

図２の（Ａ）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２の（Ｂ）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１１０同士が互いに押し付けられるようにして接触する。

芯材１００の不織布１１０としては、連続フィラメント法によって製造されたガラス繊維によって形成されるものや、グラスウールによって形成されるものを用いることができる。

本発明者らは、上述のようにして構成される真空断熱材の断熱性能を向上させるために、鋭意検討を行った結果、特定条件の無機繊維を含むように構成される不織布を芯材として使用することによって、真空断熱材の断熱性能が著しく向上することを見出した。

そこで、この実施の形態においては、図１に示すように本発明の真空断熱材１に用いられる芯材１００を構成する不織布１１０が、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含むように構成される。

無機繊維としてはガラス繊維、セラミック繊維、ロックウール繊維等が挙げられるが、本発明の芯材を構成するために必要な細径の繊維が大量生産により比較的低価格で流通している点、素材自体の熱伝導率が小さい点から、無機繊維としてガラス繊維を使用するのが好ましい。

本発明の一つの実施の形態では、一定の長さに切断したガラス繊維を用いて、湿式抄紙法によって製造した不織布を真空断熱材の芯材として使用する。ここで、一定の長さに切断したガラス繊維とは、連続フィラメント法によって溶融ガラスを多数のノズルから引き出すことによって成形された、太さが均一な糸状の連続フィラメントであるガラス繊維を数百〜数千本束ねて巻き取ってストランドとし、このストランドをギロチンカッター等により所定の長さに定寸切断したものをいう。このようにしてガラス繊維のストランドを定寸切断したものを、ガラスチョップドストランドという。

このようにして得られたガラス繊維は、連続フィラメントを一定の寸法で切断して所定の長さにしたものであるので、真直度が極めて高く、剛性が高い繊維であって、ほぼ均一な繊維径を有し、ほぼ円形の断面を有する。すなわち、連続フィラメント法によれば、繊維径のばらつきが極めて小さい多数本の繊維を大量生産することができる。また、連続フィラメント法によって製造された無機繊維は、各繊維の真直度が極めて高い。このため、連続フィラメント法によって製造された多数本の無機繊維をほぼ一定の長さに切断することによって、繊維径のばらつきが極めて小さい、ほぼ同じ長さの多数本の無機繊維を、真直度が極めて高い状態で得ることができる。

このため、このガラス繊維を用いて湿式抄紙法によって不織布を製造した場合、繊維が不織布の表面とほぼ平行な方向に延在するが、不織布の表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散するように整列された不織布を得ることができる。

図３は、本発明の一つの実施の形態として真空断熱材の芯材に用いられる不織布を構成するガラス繊維の分布状態を模式的に示す平面図である。図３では、２層のガラス繊維層からなる不織布が示されている。図４は本発明の一つの実施の形態として真空断熱材の芯材に用いられる不織布を構成するガラス繊維の圧縮される前の分布状態を示す平面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）、図５は同様の分布状態を示す断面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。

図３に示すように、上層を形成する複数のガラス繊維１１１と下層を形成するガラス繊維１１２は、不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に延在するが、互いに密着して平行な方向には整列せず、不織布１１０の表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散するように整列している。また、図４と図５に示すように、各繊維の真直度が極めて高いことがわかる。また、大半の繊維が不織布の表面とほぼ平行な方向に延在するが、不織布の表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散するように整列していることがわかる。

このように本発明の芯材を構成する不織布１１０は、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維の一例であるガラス繊維を少なくとも含むので、このような複数のガラス繊維を用いて、不織布１１０を形成する際に各ガラス繊維を不織布１１０の表面に対して平行な方向に配列させようとすると、大半のガラス繊維１１１、１１２が不織布の表面とほぼ平行な方向に延在するように複数のガラス繊維を容易に整列させることができる。このとき、大半の複数のガラス繊維１１１、１１２は、不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に延在するが、互いに密着して平行な方向には整列せず、不織布１１０の表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散するように整列する。これにより、芯材を構成する複数のガラス繊維の間を充填するようなガラス繊維の存在を極力なくすことができ、また複数のガラス繊維の間に絡みつくようなガラス繊維の存在を極力なくすことができるので、ガラス繊維間に熱伝導が発生するのを防止することができる。このため、芯材の厚み方向に沿って熱伝導が生じるのを防止することによって、芯材の熱伝導率を低下させることができ、従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能となり、優れた断熱性能を有する真空断熱材の芯材とその芯材を備えた真空断熱材を得ることができる。

ガラス繊維の組成としては特に限定せず、Ｃガラス、Ｄガラス、Ｅガラス等が使用できるが、入手の容易さからＥガラス（アルミノホウケイ酸ガラス）を採用するのが好ましい。

上述したように、この実施形態の芯材として不織布１１０を形成する無機繊維は、連続フィラメントを定寸切断して所定の長さとしたガラス繊維であり、真直度が極めて高く、かつ、ほぼ円形の断面を有している。このため、ランダムな方向を向いて分散した複数のガラス繊維が平行に整列して並ばない限り、ガラス繊維同士は点で接触するので、ガラス繊維間の熱伝導が著しく抑制される。

ガラス繊維の代わりに他の素材を用いることも考えられるが、一般に、アルミナ繊維を使用したアルミナチョップドストランド等の無機繊維材は、ガラス繊維よりも高価であり、かつ熱伝導率が高いために好ましくない。

また、有機材料は、一般に無機材料よりも熱伝導率は低いが、剛性を有しない。このため、有機繊維材は、繊維が交差する箇所で外圧によって繊維が変形し、繊維同士の面接触や真空空間比率の減少を引き起こす。その結果、有機繊維を芯材に用いた真空断熱材は、熱伝導率が高くなるので、好ましくない。

芯材１００の製造方法としては、まず、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維の一例であるガラス繊維を少なくとも用いて、湿式抄紙法によって不織布１１０を製造する。これにより、製造された不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に、複数のガラス繊維のうち大半のガラス繊維１１１、１１２を延在させる。さらに、複数の不織布１１０を積層する。

また、本発明の真空断熱材１の製造方法の一つの実施の形態では、まず、連続フィラメント法によって製造された複数のガラス繊維を少なくとも用いて、湿式抄紙法によって不織布１１０を製造する。これにより、製造された不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に、複数のガラス繊維のうち大半のガラス繊維１１１、１１２を延在させる。さらに、複数の不織布１１０を積層する。その後、積層された複数の不織布１１０を外包材２００の内部に収容し、外包材２００の内部を減圧状態に保つ。

真空断熱材１の製造方法の一つの実施の形態では、連続フィラメント法によって製造された複数のガラス繊維を少なくとも用いる。このような複数のガラス繊維を用いて、湿式抄紙法によって不織布１１０を製造する際に各ガラス繊維を不織布１１０の表面に対して平行な方向に配列させようとすると、大半のガラス繊維１１１、１１２が不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に延在するように複数のガラス繊維を容易に整列させることができる。このとき、大半の複数のガラス繊維１１１、１１２は、不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に延在するが、互いに密着して平行な方向には整列せず、不織布１１０の表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散するように整列する。これにより、芯材１００を構成するために複数の不織布１１０を積層しても、複数のガラス繊維の間を充填するようなガラス繊維の存在を極力なくすことができ、また複数のガラス繊維の間に絡みつくようなガラス繊維の存在を極力なくすことができるので、ガラス繊維間に熱伝導が発生するのを防止することができる。そして、積層された複数の不織布１１０を外包材２００の内部に収容し、外包材２００の内部を減圧状態に保つことにより、真空断熱材１を製造することができる。このようにして、芯材１００の厚み方向に沿って熱伝導が生じるのを防止することによって、芯材１００の熱伝導率を低下させることができ、従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能となり、優れた断熱性能を有する芯材１００とその芯材１００を備えた真空断熱材１を得ることができる。

本発明に用いられるガラス繊維からなる不織布１１０は、湿式抄紙法によって製造される。湿式抄紙法では、適切な分散剤を添加することによって、ガラス繊維を一定の長さに切断したガラスチョップドストランドがモノフィラメント化して層状に分散配置され、結束の非常に少ないガラス繊維からなる不織布１１０を得ることができる。このため、平行して並んだガラス繊維の数が非常に少なく、大半のガラス繊維１１１、１１２は隣り合う繊維の間では点で接触する。このようにして、厚み方向において、高い圧縮強度を有しながら熱伝導率が極めて低い不織布１１０を製造することができるので、このような不織布１１０は真空断熱材１の芯材１００として好適である。

本発明の製造方法で採用される湿式抄紙法による不織布１１０の抄造は、長網抄紙機、短網抄紙機、傾斜ワイヤー型抄紙機等、既知の抄紙機を用いることによって可能である。

通常、ガラス繊維からなる不織布は、耐熱性を有する断熱材、耐火性を有する断熱材、または、電気絶縁体として用いられる。このため、不織布には引き裂きや突き破りなどに耐える布強度が求められ、繊維同士の絡み合いが必要とされることが多い。このような用途に使用されるガラス繊維からなる不織布は、長網抄紙機、短網抄紙機を使用した抄紙法によって製造されることが多い。

これに対して、本発明に用いられるガラス繊維からなる不織布１１０は、芯材１００として外包材２００内に収容されるので、布としての強度はさほど要求されない。また、繊維方向が揃いやすい抄紙法は、繊維同士の接触面積を増加させるので、本発明に用いられるガラス繊維からなる不織布１１０を製造するには好ましくない。一方、厚み方向の断熱性能を高めるためには、繊維同士の絡み合いは少ない方が望ましい。

そのため、本発明に用いられるガラス繊維からなる不織布１１０を抄造する抄紙機としては、低いインレット濃度で抄紙することができる傾斜ワイヤー型抄紙機が適しているが、これに限定されるものではない。

本発明に用いられる無機繊維の一例であるガラスチョップドストランドは、繊維径３〜１５μｍ、繊維長３〜１５ｍｍのガラス繊維の構成比率が９９％以上であることが好ましい。

繊維径が３μｍ未満または繊維長が３ｍｍ未満のガラスチョップドストランドは、以下に述べるように、本発明の芯材１００を構成する不織布１１０に使用するのには適さないと予測される。

繊維径が３μｍ未満のガラス繊維は、繊維の剛性が低いため、湿式抄紙法によって不織布を製造する際に、繊維が湾曲して、繊維同士の絡み合いが発生し、繊維同士の接触面積が増加する。これにより、熱伝導が大きくなり、芯材の断熱性能を劣化させることから、繊維径が３μｍ未満のガラス繊維は好ましくない。

繊維長が３ｍｍ未満のガラス繊維は、湿式抄紙法によって不織布を製造する際に、既に分散している下層に位置する繊維の上に上層に位置する繊維を分散させたとき、上層の繊維が下層の繊維を橋渡しすることができず、上層の繊維が下層の繊維の上で一点で支持される可能性が高くなり、たとえば、上層の繊維の一端が下層に垂下して、他方が厚み方向に突出するような形態で位置づけられることが予想される。このように、ある繊維が複数の繊維の間で厚み方向に橋渡しをするような形態になった場合、繊維の長さ方向への熱伝導が発生し、繊維同士の接触面積が増加する。これにより、熱伝導が大きくなり、芯材の断熱性能を劣化させることから、繊維長が３ｍｍ未満のガラス繊維は好ましくない。

繊維径が１５μｍ以上のガラス繊維を用いて、不織布を構成し、複数の不織布を積層して芯材を形成すると、芯材の厚み方向の繊維層の数が減少し、厚み方向の熱伝達経路が短くなり、かつ、不織布の形成時に空孔径が大きくなる。これにより、気体の熱伝導率による影響を受け、芯材の断熱性能を低下させることから、繊維径が１５μｍ以上のガラス繊維は好ましくない。

繊維長が１５ｍｍ以上のガラス繊維を用いると、繊維径に対して繊維長が大きくなることから、繊維の剛性が低下して撓みやすくなり、繊維同士の絡み合いが発生し、繊維同士の接触面積が増加する。これにより、熱伝導が大きくなり、芯材の断熱性能を劣化させることから、繊維長が１５ｍｍ以上のガラス繊維は好ましくない。

本発明の真空断熱材の芯材として用いられるガラス繊維からなる不織布には、繊維同士の結合力が存在しない。このため、不織布の製造工程におけるガラス繊維の脱落を防止するとともに、後工程の加工工程における型くずれを防止するために、抄紙工程において有機バインダーを使用する必要がある。しかし、不織布は最終的に真空断熱材の芯材として外包材に内包されるため、有機バインダーの使用量は最低限にとどめる必要がある。ガラス繊維からなる不織布におけるバインダー含有量は１５質量％以下であるのが好ましい。

有機バインダーとしては、樹脂エマルジョン、樹脂水溶液等の液状バインダーをスプレーなどにより噴霧し、ガラス繊維に添加することが一般的である。

本発明の真空断熱材の芯材として用いられるガラス繊維からなる不織布の米坪は３０〜６００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。不織布の米坪が３０ｇ／ｍ^２未満では、不織布内に存在する空隙の径が大きくなることによって気体の熱伝導率の影響が大きくなる。これにより、芯材の断熱性能が低下し、また、芯材の強度が弱くなるため、不織布の米坪が３０ｇ／ｍ^２未満では好ましくない。一方、不織布の米坪が６００ｇ／ｍ^２を超えると、ガラス繊維から不織布を製造する際の乾燥効率が低下し、生産性が低下するので、好ましくない。

ここで、米坪とは、一般に、紙の厚みの計量単位であって、平方メートルあたりの紙の質量を表し、メートル坪量ともいう。ここでは、湿式抄紙法で製造したガラス繊維からなる不織布の厚みを計量する単位として米坪を使用している。

ところで、たとえば、特開２００６−１７１６９号公報（特許文献２）には、真空断熱材の芯材を構成するグラスウール等の無機繊維の平均径は１〜５μｍであることが好ましいと記載されている。そして、その無機繊維の平均径が５μｍを超えると、最終的に得られる真空断熱材自体の断熱性能が低下すると記載されている。確かに真空断熱材の断熱性能は、芯材を構成する無機繊維の径が小さい方が高まる。一方、細い無機繊維は、価格が高く、また、湿式抄紙法によって不織布を製造する際には脱水効率を低下させ、生産性を低下させるという欠点を有する。これに対して、無機繊維の繊維径、繊維長などの繊維パラメータおよび繊維間の接着状況について、断熱性能を向上させるための最適条件を選定することによって、無機繊維の一例として、比較的繊維径の大きいガラスチョップドストランドを使用しても、従来の真空断熱材よりもはるかに高い断熱性能が得られる真空断熱材を実現することができる。

また、繊維径が６μｍより細いガラスチョップドストランドを使用しても、最終的に得られる真空断熱材の断熱性能の向上幅は、繊維径が１０μｍのガラスチョップドストランドを使用した場合に比べて、ほとんど無視可能な程度である。従って、生産性・価格・性能の面を考慮するならば、好適なガラスチョップドストランドの繊維径は６〜１５μｍである。この範囲のガラス繊維を使用した場合には、従来の真空断熱材よりも高い断熱性能を有する真空断熱材を、適切な製造コストで得ることができる。

本発明の真空断熱材は、上述した特徴を備えた芯材を用いて、既知の方法にて製造することができる。代表的な方法として、図１に示される真空断熱材１の構成において、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を収容する。芯材１００を減圧状態で格納する外包材２００としては、高いガスバリヤ性を有するとともに、熱融着層、キズ等に対する保護層を有し、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。

上記の真空密封前に芯材の有機バインダーを除去または低減することにより、さらに断熱性能を向上させることができる。バインダーにアクリル樹脂等の熱硬化性樹脂バインダーを使用した場合は、熱分解による方法を用いることによってバインダーを除去することができる。

すなわち、芯材を外包材に封入する前に、バインダーの熱分解温度より高く、かつガラス繊維の融点より低い温度で処理することにより、バインダーのみを熱分解により除去することができる。また、バインダーにＰＶＡ等の水溶性樹脂バインダーを用いた場合は、上記の方法のほかに、温水等で洗浄することによりバインダーを除去または低減することができる。

以上のように、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、外包材２００は、外包材２００同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部３００を有する。熱溶着部３００は、熱溶着されるときＬＬＤＰＥによって形成される。芯材１００は、複数の不織布１１０を積層することにより構成された真空断熱材１の芯材１００である。不織布１１０は、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含む。不織布１１０においては、複数の無機繊維のうち大半の無機繊維が不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に延在している。

真空断熱材１の外包材２００の熱溶着部３００が炭化水素を含む材質によって形成される場合には、熱溶着部３００が熱溶着されることによって、炭化水素ガスが発生する。

真空断熱材１は、外包材２００の熱溶着部３００が熱溶着されて密封されるので、熱溶着時に熱溶着部３００から発生する炭化水素ガスは真空断熱材１の外部に拡散するだけでなく、真空断熱材１の外包材２００の内部にも拡散する。真空断熱材１の外包材２００の内部に拡散した炭化水素ガスは、そのまま外包材２００の内部に密封される。

真空断熱材１は、減圧状態下で外包材２００の熱溶着部３００が熱溶着されて密封されるので、外包材２００の内部に炭化水素ガスが拡散した状態で密封されると、外包材２００の内部の真空度が低くなる。外包材２００の内部の真空度が低くなることによって、真空断熱材１の断熱性が低下する。

そこで、熱溶着部３００を、熱溶着されるときに炭化水素ガスを発生させにくい材質としてＬＬＤＰＥによって形成する。このようにすることによって、炭化水素ガスによって真空度が低下することを防ぐことができる。

また、真空断熱材１の芯材１００は、複数の不織布１１０を積層することにより構成された真空断熱材１の芯材１００である。不織布１１０は、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含む。不織布１１０においては、複数の無機繊維のうち大半の無機繊維が不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に延在している。

この発明の芯材１００を構成する不織布１１０は、連続フィラメント法によって製造された複数の無機繊維を少なくとも含むので、このような複数の無機繊維を用いて、不織布１１０を形成する際に各無機繊維を不織布１１０の表面に対して平行な方向に配列させようとすると、大半の無機繊維が不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に延在するように複数の無機繊維を容易に整列させることができる。このとき、大半の複数の無機繊維は、不織布１１０の表面とほぼ平行な方向に延在するが、互いに密着して平行な方向には整列せず、不織布１１０の表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散するように整列する。これにより、芯材１００を構成する複数の無機繊維の間を充填するような無機繊維の存在を極力なくすことができ、また複数の無機繊維の間に絡みつくような無機繊維の存在を極力なくすことができるので、無機繊維間に熱伝導が発生するのを防止することができる。このため、芯材１００の厚み方向に沿って熱伝導が生じるのを防止することによって、芯材１００の熱伝導率を低下させることができる。

このようにすることにより、従来の断熱性能の改善限界を超えることが可能で、優れた断熱性能を有する真空断熱材１を提供することができる。

（第２実施形態）
図６は、この発明の第２実施形態として、冷蔵庫の全体を示す側断面図（Ａ）と、冷蔵庫の外装を示す正面図（Ｂ）である。

図６の（Ａ）に示すように、冷蔵庫３は、外箱３０１と、内箱３０２と、扉３０３と、仕切板３０４と、圧縮機３０５が配置される機械室３０６と、冷却部３０７と、真空断熱材３２０を備える。外箱３０１と内箱３０２は、冷蔵庫３の外装３０８を形成する。外装３０８は、一面が開口した略直方体形状に形成されている。外装３０８の開口部は、扉３０３によって開閉される。外装３０８の内部は、仕切板３０４によって複数の室に区切られる。この実施形態においては、外装３０８の内部は、例えば、冷蔵室３１１、製氷室３１２、貯氷室３１３、冷凍室３１４、野菜室３１５に区切られている。

外箱３０１と内箱３０２との間には、真空断熱材３２０が配置される。また、扉３０３の内部にも、真空断熱材３２０が配置されている。図６に示す真空断熱材３２０のうちの少なくとも一部は、第１実施形態の真空断熱材によって形成されている。

従来の冷蔵庫では、断熱材として硬質発泡ウレタンが用いられているものがある。このような従来の冷蔵庫では、内箱と外箱により形成された空間に発泡ウレタンの材料を注入し、化学反応によって発泡させることにより断熱材を充填している。

従来の冷蔵庫において、断熱材として硬質発泡ウレタンが用いられていた部分の少なくとも一部を、断熱性能のよい第１実施形態の真空断熱材に置き換えることによって、断熱効果に比例して、断熱材の厚みを薄くすることができる。断熱材の厚みを薄くすることができれば、冷蔵庫を大きくすることなく、内容積を拡大することができる。また、省エネルギーを図ることができる。さらに、硬質発泡ウレタンの使用量を少なくすることができるので、冷蔵庫の廃棄時のリサイクルも容易になる。

図６に示す真空断熱材３２０の配置位置は一例である。真空断熱材３２０は、他の位置に配置されてもよい。

以上のように、この発明に従った冷蔵庫３は、外箱３０１と、外箱３０１の内側に配置される内箱３０２と、外箱３０１と内箱３０２との間に配置される真空断熱材３２０とを備え、真空断熱材３２０は、第１実施形態の真空断熱材を含む。

冷蔵庫３では、内箱３０２の内部に収容された食品を冷却する。そのため、冷蔵庫３では、内箱３０２の内部の温度を外箱３０１の外部よりも低温に保ったり、内箱３０２の内部を効率よく冷却したりする必要がある。そのため、外箱３０１と内箱３０２の間に真空断熱材３２０が配置される。外箱３０１と内箱３０２の間に配置される真空断熱材３２０の断熱性能が優れていれば、内箱３０２の内部を外箱３０１の外部よりも低温にしたり、高温にしたりするために必要なエネルギーを低減することができるので、省エネルギーになる。

そこで、外箱３０１と内箱３０２との間に配置される真空断熱材３２０が第１実施形態の真空断熱材を含むことにより、断熱性能及び省エネルギーに優れた冷蔵庫３を提供することができる。

（第３実施形態）
図７は、この発明の第３実施形態として、給湯器の全体を示す側断面図である。

図７に示すように、給湯器（ポット）４の蓋体４１０の内部と、貯湯容器４２２と外容器４２１との間に真空断熱材４３０が配置されている。真空断熱材４３０は、第１実施形態の真空断熱材である。蓋体４１０の上面４１１を形成する部材と外容器４２１は外箱の一例であり、蓋体４１０の下面４１２を形成する部材と貯湯容器４２２は内箱の一例である。また、真空断熱材４３０の配置位置は一例である。真空断熱材４３０は、他の位置に配置されてもよい。

この給湯器４では、貯湯容器４２２の内部に水が貯められ、この水が抵抗発熱式ヒータ４４０等で温められる。また、貯湯容器４２２の内部に貯められた水を保温することができる。

このように、抵抗発熱式ヒータ４４０などで水を温めるための貯湯容器４２２の外側に第１実施形態の真空断熱材を使用することにより、断熱材の厚みを従来よりも薄くすることができるので、給湯器４の内容積の拡大を可能にしつつ、省スペースになる。また、給湯器４の保温性能を向上させつつ、省エネルギーを図ることができる。また、例えば断熱材として発泡ウレタンを用いる場合と比較して、断熱材のリサイクルが容易になる。

（実施形態４）
図８は、この発明の第４実施形態として、炊飯器の全体を示す正面斜視図（Ａ）と、背面斜視図（Ｂ）と、炊飯器の内部に収容される部材を示す図（Ｃ）である。

図８に示すように、炊飯器５は、筐体５０１と、筐体５０１の上部の開口部を開閉するための上蓋５０２とから構成されている。筐体５０１の内部には、図８の（Ｃ）に示すように、内釜５０４と、内釜５０４の底部に配置されるヒータ５０５と、内釜５０４とヒータ５０５を覆う外釜５０３とが配置される。炊飯器５の上蓋５０２の内部と、外釜５０３と筐体５０１の間に真空断熱材５１０が配置されている。真空断熱材５１０は、外釜５０３の外周面を覆うように、外釜５０３の外周面に巻かれるようにして配置されている。真空断熱材５１０は、第１実施形態の真空断熱材である。

筐体５１０は外箱の一例であり、外釜５０３は内箱の一例である。また、上蓋５０２の上面は外箱の一例であり、上蓋５０２の下面は内箱の一例である。また、真空断熱材５１０の配置位置は一例である。真空断熱材５１０は、他の位置に配置されてもよい。

米の炊飯部である内釜５０４を収納する外釜５０３の外周に真空断熱材５１０を配置することにより、従来の断熱材と同等の断熱性能を得ながら、従来のよりも断熱材の厚みを薄くすることができる。このようにして、省スペース、省エネルギーを達成することが可能であって、大容量の炊飯器５を得ることができる。

また、外釜５０３の外周に真空断熱材５１０を配置することにより、内釜５０４の温度は、ヒータ５０５の配置されている底部から高さ方向に沿って等温分布になるので、内釜５０４内において均等に対流を発生させることができる。

（第５実施形態）
図９は、この発明の第５実施形態として、洗濯乾燥機の全体を示す斜視図である。

図９に示すように、洗濯乾燥機６は、外装６０１と、外装６０１の開口部を開閉するための蓋６０２と、外装６０１の内部に収容される洗濯乾燥槽収納部６０３と、洗濯乾燥槽収納部６０３の内部に収容される洗濯乾燥槽（図示しない）とを備える。外装６０１と洗濯乾燥槽収納部６０３との間には真空断熱材６１０が配置されている。真空断熱材６１０は、第１実施形態の真空断熱材である。洗濯乾燥機６は、乾燥機能付き洗濯機である。真空断熱材６１０の配置位置は一例である。真空断熱材６１０は、他の位置に配置されてもよい。

洗濯乾燥槽は、洗濯乾燥槽収納部６０３の内部において、回転可能であるように支持されている。使用者は、洗濯乾燥槽の内部に衣類などの被対象物を入れて、蓋６０２上に配置される操作部を操作することによって、被対象物の洗濯や乾燥を行う。被対象物の洗濯時には、洗濯乾燥槽の内部に水が貯められ、洗剤が投入されて、洗濯乾燥槽が回転されることによって被乾燥物が洗浄される。被対象物の乾燥時には、洗濯乾燥槽の内部に温風を循環供給することによって、被対象物を乾燥させる。

洗濯乾燥槽収納部６０３の外周面に真空断熱材６１０を巻きつけることによって、洗濯乾燥槽内に循環させる温風の温度を下がりにくくすることができるので、効率よく乾燥することができる。

本発明の真空断熱材の効果の一つとして、優れた断熱性能を得られるという効果がある。

（実施例１）
まず、外包材の種類を変えて作製した真空断熱材の熱伝導率を測定し、断熱性能を比較した。外包材の内部の炭化水素ガスの量が増えることによって真空断熱材の断熱性能が低下することを検証するために、外包材の熱溶着部の長さを変化させたときの真空断熱材の断熱性能の変化を測定した。

図１０は、実施例１に用いられる真空断熱材の初期の状態を示す正面図（Ａ）と、真空断熱材を図１０の（Ａ）にＢ−Ｂ線で示す方向から見たときの断面図（Ｂ）と、２回目の熱溶着を行なったときの状態を示す正面図（Ｃ）と、３回目の熱溶着を行なったときの状態を示す正面図（Ｄ）である。

図１０の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、実施例１に用いられた真空断熱材２においては、袋状に形成されたガスバリヤ性の外包材２０の内部に芯材１０と吸着材４０とが収容され、減圧状態で熱溶着部３０と熱溶着部３１で外包材２０どうしが熱溶着されて密封されている。

外包材２０としては、最外層２１にナイロンを用い、中間層２２にアルミニウム蒸着ＰＥＴ樹脂とアルミニウム箔の２層を用い、最内層２３に２種類のポリエチレン樹脂を用いた。

芯材１０は、複数の不織布１１が積層されて構成されている。それぞれの不織布１１は、無機繊維の一例であるガラス繊維と、少量の有機バインダーを用いて、抄紙法によって作製されている。具体的には、芯材１０は、次のようにして作製された。

平均繊維径１０μｍ、平均繊維長１０ｍｍであるガラスチョップドストランド（オーウェンス・コーニング社（Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製）をその濃度が０．５質量％となるように水中に投入し、分散剤としてエマノーン（登録商標）３１９９（花王株式会社製）をガラスチョップドストランド１００質量部に対して１質量部となるように添加して、攪拌することにより、ガラスチョップドストランドスラリーを作製した。

得られたガラスチョップドストランドスラリーを用いて湿式抄紙法にて抄造し、ウエブを作製した。得られたウエブに対して、アクリルエマルジョン（大日本インキ化学工業株式会社製 ＧＭ−４）をその固形分濃度が３．０質量％となるように水で希釈した液を含浸させ、ウエブ水分質量がガラス繊維質量に対して０．７質量％となるように水分を吸引して調整した。その後、ウエブを乾燥させることによって、芯材１０に用いられる不織布１１を作製した。得られた芯材１０に用いられる不織布１１は、米坪が１００ｇ／ｍ^２であった。不織布１１を複数枚積層して、芯材１０を形成した。芯材１０の大きさは、長辺が４３５ｍｍ、短辺が４００ｍｍ、厚みが９ｍｍであった。

外包材２０は、次のようにして密封された。まず、外包材２０の３辺を、熱溶着部３０において熱溶着した後、内部に芯材１０と吸着材４０とを充填した。吸着材４０としては、ＣａＯ１０ｇを用いた。次に、芯材１０と吸着材４０とを充填された外包材２０の熱溶着部３１を真空チャンバー内において、減圧状態下で熱溶着した。このようにして、芯材１０と吸着材４０とが外包材２０内に密封されて、真空断熱材２が作製された。熱溶着部３１は、真空チャンバー内に設置されたピラニゲージ指示値が０．００９Ｔｏｒｒに到達したときに、１７０〜２２０℃の温度で熱溶着された。このようにして作製された真空断熱材２の熱伝導率を測定した。

次に、図１０の（Ｃ）に示すように、熱溶着部３１の内側の熱溶着部３２において熱溶着を行い、同様に熱伝導率を測定した。熱溶着部３２の熱溶着は、熱溶着部３１と同様に１７０〜２２０℃の温度で行なわれた。その後、内側の熱溶着部である熱溶着部３２の端部３２ａを切り開いて、１００ｍｍの長さの開口部を形成し、真空断熱材２の内部を、一度大気圧状態に戻した。ここで、吸着材４０を、新たなＣａＯ１０ｇと入れ替えた。次に、図１０の（Ｄ）に示すように、熱溶着部３２の端部３２ａを再び熱溶着するように、熱溶着部３３において減圧状態下で熱溶着を行い、同様に熱伝導率を測定した。熱溶着部３３は、真空チャンバー内に設置されたピラニゲージ指示値が０．００９Ｔｏｒｒに到達したときに、１７０〜２２０℃の温度で熱溶着された。

上述のようにして熱溶着部３１で熱溶着されたときには、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さ、すなわち、熱溶着部３１の全長は、５００ｍｍであった。また、熱溶着部３２で熱溶着されたときには、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さ、すなわち、熱溶着部３１の全長と熱溶着部３２の全長との合計は、１０００ｍｍであった。熱溶着部３３で熱溶着されたときには、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さ、すなわち、熱溶着部３２の端部３２ａに形成された開口部の全長は、１００ｍｍであった。

なお、熱伝導率の測定は、外包材２０の最内層２３のポリエチレン樹脂として、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）を熱溶着層として用いた外包材を備える真空断熱材２と、ＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）を熱溶着層として用いた外包材を備える真空断熱材２の２種類について、行なった。熱伝導率は、熱伝導率測定装置（英弘精機株式会社製 ＨＣ−０７４／６００）を用いて測定した。測定時の真空断熱材の平均温度は２４℃であった。ＨＤＰＥは炭化水素ガスを発生させやすい材質であり、ＬＬＤＰＥは炭化水素ガスを発生しにくい材質である。

図１１は、熱溶着部の長さによる真空断熱材の熱伝導率の変化を示す図である。図１１において、「熱溶着部の長さ」は、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さを表している。

図１１に示すように、図１０に示す外包材２０の最内層２３のポリエチレン樹脂としてＨＤＰＥを用いた真空断熱材２においては、熱溶着部３３で熱溶着されたとき、すなわち、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さが１００ｍｍであるときに熱伝導率が最も小さく、１．３であった。熱溶着部３１で熱溶着されたとき、すなわち、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さが５００ｍｍであるときには、熱溶着部３３で熱溶着された場合と比較して断熱性が低下し、熱伝導率は１．５２であった。熱溶着部３２で熱溶着されたとき、すなわち、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さが１０００ｍｍであるときには、熱溶着部３１で熱溶着された場合と比較して断熱性がさらに低下し、熱伝導率は１．６６であった。

一方、外包材２０の最内層２３のポリエチレン樹脂としてＬＬＤＰＥを用いた真空断熱材２においては、熱溶着部３３で熱溶着されたとき、すなわち、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さが１００ｍｍであるときに熱伝導率が最も小さく、１．２であった。熱溶着部３１で熱溶着されたとき、すなわち、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さが５００ｍｍであるときには、熱溶着部３３で熱溶着された場合と比較して断熱性が低下し、熱伝導率は１．２２であった。熱溶着部３２で熱溶着されたとき、すなわち、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さが１０００ｍｍであるときには、熱溶着部３１で熱溶着された場合と比較して断熱性がさらに低下し、熱伝導率は１．２４２であった。

このように、外包材２０の最内層２３のポリエチレン樹脂としてＨＤＰＥを用いても、ＬＬＤＰＥを用いても、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さが長いほど、真空断熱材の断熱性が低下することがわかった。しかしながら、ＬＬＤＰＥを用いた場合には、ＨＤＰＥを用いた場合と比較して、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さを長くしても断熱性が低下しにくかった。

熱溶着部３１において熱溶着を行なった後、さらに、熱溶着部３１の内側の熱溶着部３２の熱溶着を行なうことによって、外包材２０のポリエチレン樹脂が熱分解されて発生した炭化水素ガスが外包材２０の内部に拡散したと考えられる。最も外側の熱溶着部３１が熱溶着されて外包材２０が密封されているので、炭化水素ガスは外包材２０の内部に閉じ込められる。そのため、真空断熱材２の真空度が低下して、熱伝導率が低下したと考えられる。

以上の結果から、炭化水素を含む材質によって形成される熱溶着部を熱溶着して外包材を密封するとき、熱溶着部がＬＬＤＰＥで形成されていても、ＨＤＰＥで形成されていても、真空断熱材の熱伝導率は、熱溶着の回数が多ければ大きくなり、また、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さが長ければ大きくなることがわかった。

このことから、炭化水素を含む材質によって形成される熱溶着部を熱溶着するときに発生する炭化水素ガスが外包材の内部に拡散することによって、外包材の内部の真空度が低くなり、真空断熱材の断熱性が低下するものと考えられる。

しかしながら、熱溶着部がＬＬＤＰＥで形成されている場合には、熱溶着の回数や、最終的に外包材が密封されるときに熱溶着される熱溶着部の長さがいずれであっても、熱溶着部がＨＤＰＥで形成されている場合よりも、熱伝導率が低く抑えられていた。

そこで、真空断熱材の外包材の熱溶着部が炭化水素を含む材質によって形成される場合には、熱溶着部が、熱溶着されるときに炭化水素ガスを発生させにくい材質によって形成されることによって、炭化水素ガスによって真空度が低下することを防ぐことができる。

以上のように、真空断熱材の外包材の熱溶着部が炭化水素を含む材質によって形成される場合には、熱溶着部が、熱溶着されるときに炭化水素ガスを発生させにくい材質によって形成されることによって、優れた断熱性能を有する真空断熱材を得ることができることがわかった。

（実施例２）
次に、外包材と芯材の種類を変えて作製した真空断熱材の熱伝導率を測定し、断熱性能を比較した。

この実施例に用いられた真空断熱材においては、第１実施形態の真空断熱材と同様に、袋状に形成されたガスバリヤ性の外包材の内部に芯材と吸着材が収容された。略直方体形状の外包材の３辺を、熱溶着部において熱溶着した後、内部に芯材と吸着材を充填した。芯材と吸着材を充填された外包材の熱溶着部を真空チャンバー内において、減圧状態下で熱溶着した。このようにして、芯材が外包材内に密封されて、真空断熱材が作製された。熱溶着部は、真空チャンバー内に設置されたピラニゲージ指示値が０．００９Ｔｏｒｒに到達したときに、１７０〜２２０℃の温度で熱溶着された。

外包材としては、最外層にナイロンを用い、中間層にアルミニウム蒸着ＰＥＴ樹脂とアルミニウム箔の２層を用い、最内層にポリエチレン樹脂を用いるガスバリヤフィルムを用いた。外包材の最内層としては、ＬＬＤＰＥ、または、ＨＤＰＥを用いた。

芯材は、複数の不織布が積層されて構成されている。芯材としては、湿式抄紙芯材、または、グラスウール芯材を用いた。具体的には、湿式抄紙芯材とグラスウール芯材は、それぞれ、次のようにして作製された。

（１）湿式抄紙芯材
湿式抄紙芯材においては、それぞれの不織布は、無機繊維の一例であるガラス繊維と、少量の有機バインダーを用いて、抄紙法によって作製されている。

平均繊維径１０μｍ、平均繊維長１０ｍｍであるガラスチョップドストランド（オーウェンス・コーニング社（Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製）をその濃度が０．５質量％となるように水中に投入し、分散剤としてエマノーン（登録商標）３１９９（花王株式会社製）をガラスチョップドストランド１００質量部に対して１質量部となるように添加して、攪拌することにより、ガラスチョップドストランドスラリーを作製した。

得られたガラスチョップドストランドスラリーを用いて湿式抄紙法にて抄造し、ウエブを作製した。得られたウエブに対して、アクリルエマルジョン（大日本インキ化学工業株式会社製 ＧＭ−４）をその固形分濃度が３．０質量％となるように水で希釈した液を含浸させ、ウエブ水分質量がガラス繊維質量に対して０．７質量％となるように水分を吸引して調整した。その後、ウエブを乾燥させることによって、湿式抄紙芯材に用いられる不織布を作製した。得られた湿式抄紙芯材に用いられる不織布は、米坪が１００ｇ／ｍ^２であった。不織布を複数枚積層して、湿式抄紙芯材を形成した。湿式抄紙芯材の大きさは、長辺が４３５ｍｍ、短辺が４００ｍｍ、厚みが９ｍｍであった。

（２）グラスウール芯材
ガラス繊維の集合体として平均繊維径３．５μｍのグラスウールを積層し、熱プレスすることによって所定の密度に成形を行い、ボード状にして芯材を作製した。グラスウール芯材の大きさは、長辺が４３５ｍｍ、短辺が４００ｍｍ、厚みが８ｍｍであった。

図１２は、従来から真空断熱材の芯材として用いられてきたグラスウールにおけるガラス繊維の分布状態を模式的に示す平面図である。図１３は従来から真空断熱材の芯材として用いられてきたグラスウールにおけるガラス繊維の圧縮される前の分布状態を示す平面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）、図１４は同様の分布状態を示す断面の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。

図１２に示すように、グラスウール８００においては、種々の繊維長の多数本のガラス繊維８１０が様々な方向に延びてランダムに分布していることがわかる。また、図１３と図１４に示すように、火炎法または遠心法によって製造されたグラスウールにおいては、主体となる繊維に対して、繊維長が１ｍｍ以下の短い繊維や、繊維径が１μｍ以下の微細な繊維が混入された状態である。このような短い繊維や微細な繊維は、主体となる繊維の間を充填したり、主体となる繊維の間に絡みついたりして、繊維間に熱伝導が発生し、芯材の厚み方向に沿って熱伝導を引き起こすことによって、断熱性能を低下させているものと考えられる。また、このようなグラスウールにおいては、主体となる繊維も、折れ曲がったり、捩れたりした多数の繊維を含むことがわかる。

吸着材としては、次の３種類を単独で、または、組み合わせて用いた。

（１）酸化カルシウム（ＣａＯ）、１０ｇ
（２）炭化水素ガス吸着材Ａとして、アルミナと過マンガン酸カリウムを主要成分とするＰｕｒａｆｉｌ Ｓｅｌｅｃｔ（株式会社ジェイエムエス製）、２．５ｇ
（３）炭化水素ガス吸着材Ｂとして、サエスゲッター（Ｓａｅｓ ｇｅｔｔｅｒｓ社製 ＳＧ-ＣＯＮＢＯ３）、１０ｇ。炭化水素ガス吸着材Ｂは、酸化カルシウム（５０〜１００％）、酸化コバルト（１０〜２５％）、バリウム（２．５％以下）、リチウム（２．５％以下）を含む。

炭化水素ガス吸着材Ａの過マンガン酸カリウムは、炭化水素ガスであるエチレンを吸着する。また、炭化水素ガス吸着材Ｂの酸化コバルトは、炭化水素ガスを吸着する。一方、酸化カルシウムは、炭化水素ガスを吸着せず、水を吸着する。

以上の外包材と、芯材と、吸着材を、次の（１）〜（１０）のように組み合わせて、１０種類の真空断熱材を作製した。

（１）最内層がＬＬＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いた。

（２）最内層がＬＬＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、グラスウール芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いた。

（３）最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いた。

（４）最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、グラスウール芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いた。

（５）最内層がＬＬＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）と、炭化水素ガス吸着材Ａとを用いた。

（６）最内層がＬＬＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、グラスウール芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）と、炭化水素ガス吸着材Ａとを用いた。

（７）最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）と炭化水素ガス吸着材Ａとを用いた。

（８）最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、グラスウール芯材を用いた。吸着材としては酸化カルシウム（ＣａＯ）と炭化水素ガス吸着材Ａとを用いた。

（９）最内層がＬＬＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた。吸着材としては、炭化水素ガス吸着材Ｂを用いた。

（１０）最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用いた。芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた。吸着材としては炭化水素ガス吸着材Ｂを用いた。

（１）〜（１０）の１０種類の真空断熱材の熱伝導率を測定した。熱伝導率は、熱伝導率測定装置（英弘精機株式会社製 ＨＣ−０７４／６００）を用いて測定した。測定時の真空断熱材の平均温度は２４℃であった。

得られた熱伝導率を表１に示す。

表１に示すように、最内層がＬＬＤＰＥによって形成された外包材を用い、芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた真空断熱材（１）と、最内層がＬＬＤＰＥによって形成された外包材を用い、芯材としてグラスウール芯材を用いた真空断熱材（２）、最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用い、芯材として湿式抄紙芯材を用いた真空断熱材（３）、最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用い、芯材としてグラスウール芯材を用いた真空断熱材（４）とを比較すると、（１）の真空断熱材の熱伝導率が低かった。（１）〜（４）の真空断熱材は、いずれも、吸着材としてＣａＯが用いられている。

また、最内層がＬＬＤＰＥによって形成された外包材を用い、芯材としては、湿式抄紙芯材を用いた真空断熱材（５）と、最内層がＬＬＤＰＥによって形成された外包材を用い、芯材としてグラスウール芯材を用いた真空断熱材（６）、最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用い、芯材として湿式抄紙芯材を用いた真空断熱材（７）、最内層がＨＤＰＥによって形成された外包材を用い、芯材としてグラスウール芯材を用いた真空断熱材（８）とを比較すると、（５）の真空断熱材の熱伝導率が低かった。（５）〜（８）の真空断熱材は、いずれも、吸着材としてＣａＯと炭化水素ガス吸着材Ａが用いられている。

このように、外包材の最内層がＬＬＤＰＥによって形成され、芯材として湿式抄紙芯材を備える真空断熱材（１）と（５）は、他の真空断熱材に比べて小さい熱伝導率を示し、従来の断熱性能の改善限界を超える優れた断熱性能を有することがわかる。

したがって、本発明による真空断熱材を使用することによって、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。

１：真空断熱材、１００：芯材、１１０：不織布、２００：外包材、２３０：最内層、３００：熱溶着部、３：冷蔵庫、３０１：外箱、３０２：内箱、３２０：真空断熱材、４：給湯器、４１１：上面、４１２：下面、４２１：外容器、４２２：貯湯容器、４３０：真空断熱材、５：炊飯器、５０１：筐体、５０３：外釜、５１０：真空断熱材、６：洗濯乾燥機、６０１：外装、６０３：洗濯乾燥槽収納部、６１０：真空断熱材。

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、
   前記芯材は、複数の不織布を積層することにより構成された真空断熱材用芯材であって、
   前記不織布は、連続フィラメント法によって製造された、平均繊維径が３μｍ以上１５μｍ以下、平均繊維長が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であって真直度が極めて高く、かつ、ほぼ円形の断面を有している複数の無機繊維を少なくとも含み、
   前記不織布において、前記不織布内で積層される２層の無機繊維層では、上層を形成する大半の複数の無機繊維と下層を形成する大半の複数の無機繊維とが、前記不織布の表面とほぼ平行な方向に延在し、かつ、互いに密着して平行な方向には整列せず、隣り合う繊維の間では点で接触し、不織布の上層と下層を形成するそれぞれの平面内でランダムな方向を向いて分散するように配列し、
   前記外包材は、外包材同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部を有し、
   前記熱溶着部は、熱溶着されるときに炭化水素ガスを発生させにくい材質によって形成されている、真空断熱材。
2. 前記熱溶着部は、直鎖状低密度ポリエチレンによって形成されている、
   請求項１に記載の真空断熱材。
3. 前記無機繊維はガラス繊維である、請求項１または請求項２に記載の真空断熱材。
4. 外箱と、
   前記外箱の内側に配置される内箱と、
   前記外箱と前記内箱との間に配置される真空断熱材とを備え、
   前記真空断熱材は、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を含む、機器。