JP4814684B2 - 真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫並びに車両 - Google Patents

Description

本発明は、真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫並びに車両に関する。

従来の真空断熱材としては、特開平７−６３４６９号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この真空断熱材は、気泡径０．１〜１．０ｍｍ程度の連続気泡からなる硬質ウレタンフォームで構成された芯材を使用することにより軽量で断熱性能に優れた真空断熱材としている。

また、従来の真空断熱材としては、特開２００４−１１７０５号公報（特許文献２）に記載されたものがある。この真空断熱材は、芯材に用いる無機繊維集合体を板状に形成して結合剤で硬化させ、無機繊維径を０．１μｍ以上かつ１０μｍ以下とし、その無機繊維同士が作り出す空隙径が４０μｍ以下で、前記芯材の空隙率が９０％以上となるようにしたことにより、断熱性能が高く、表面性および剛性に優れた真空断熱材としている。

また、従来の真空断熱材としては、特開２００１−２１０９４号公報（特許文献３）に記載されたものがある。この真空断熱材は、フレキシブルシートからなる密封包装袋内に、直径５０μｍ〜５００μｍ程度で繊維長さ１ｍｍ〜１５ｍｍ程度の中空繊維を素材とする密度０．００５〜１ｇ／ｃｍ^３の充填材を有し、かつ直径１ｎｍ〜１ｍｍの微小空隙を有するようにしたことにより、断熱性能が高く、圧縮にも強い真空断熱材としている。

また、従来の自動車としては、特開２００３−３３５１８５号公報（特許文献４）に記載されたものがある。この自動車は、屋根部の外装鉄板と内装天井との間の空間に有機、無機材料からなる芯材を用いた真空断熱材を配置することにより、夏場の駐車時のおける室内の温度上昇を低減することができ、省エネ化を実現できる自動車としていた。

特開平７−６３４６９号公報 特開２００４−１１７０５号公報 特開２００１−２１０９４号公報 特開２００３−３３５１８５号公報

特許文献１では、硬質ウレタンフォームで構成された芯材を用いるため、曲げ加工が困難で、コーナー部や湾曲形状部等の三次元形状部分への設置ができなかった。無理に曲げ加工をした場合には曲げ部が塑性変形して曲げ部分の厚みが減少し、断熱性能が悪化してしまうと共に、曲げ直しが出来ない等の問題があった。

また、特許文献２では、芯材がバインダーにより硬化されているため、芯材の曲げ弾性率が大きく、曲げ加工には不向きであり、コーナー部や湾曲形状部等の三次元形状部への設置が困難であった。

また、特許文献３では、芯材を構成する中空繊維径が５０μｍ〜５００μｍと太いため繊維同士の接触熱抵抗が小さく、断熱性能に課題があった。また、特許文献３には、真空断熱材の熱伝導率及び曲げ弾性率を配慮した繊維径と中空率と芯材密度との関係が述べられていない。

また、特許文献４では、屋根部の外装鉄板と内装天井との間の空間に真空断熱材を配置することにより、夏場の室内温度の上昇を抑えることが可能であるとしているが、自動車の燃費にかかわる軽量化や、屋根部やその他曲面等へ配置するための形状自由度に対しては具体的対処方法の提示が無い。

本発明の目的は、軽量で、高真空度に長期間耐える強度を有し、ハンドリング性及び断熱性能に優れた真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫並びに車両を提供することにある。

前述の目的を達成するための本発明の第１の態様は、中空部を有する繊維の重合体からなる芯材と、この芯材を収納し且つ内部を減圧状態にしたガスバリヤ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、前記中空部を有する繊維の重合体を、ガスバリヤ性を有する合成樹脂フィルムで形成した内袋の中に脱気しながら圧縮して収納した構成とし、前記外被材は、前記芯材を当該外被材より前記内袋ごと離脱可能に収納すると共に、金属層等で気体の透過を防止可能なフィルムから構成し、前記中空部を有する繊維として中空率が５％から５０％で且つ繊維径が５０μｍ未満の有機繊維材料を用い、前記繊維の重合体からなる芯材の密度を１２０ｋｇ／ｍ^３から１８０ｋｇ／ｍ^３の範囲内としたことにある。

係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）当該真空断熱材の曲げ弾性率を２０ＭＰａから１００ＭＰａの範囲内としたこと。
（２）前記中空部を有する繊維としてポリトリメチレンテレフタレートの生分解性材料を用いたこと。
（３）前記中空部を有する繊維として中空率が９％から３６％の範囲内で且つ繊維径が１０μｍから４８μｍの範囲内のポリエチレンテレフタートの有機繊維材料を用い、前記繊維の重合体からなる芯材の密度を１５０ｋｇ／ｍ ^３ から１７０ｋｇ／ｍ ^３ の範囲内とし、前記真空断熱材の曲げ弾性率を５３ＭＰａから８２ＭＰａの範囲内としたこと。

なお、曲げ弾性率については、真空断熱材の芯材のサイズを、８０ｍｍ×２５０ｍｍ×１０ｍｍとし、支点間距離２１０ｍｍとした場合の値を示してある。

また、本発明の第２の態様は、外箱と内箱との空間に真空断熱材を設置して発泡断熱材を充填した断熱箱体を備える冷蔵庫において、前記断熱箱体の真空断熱材として上述の本発明の第１の態様の真空断熱材を用いたことにある。

また、本発明の第３の態様は、外板と内板との空間に真空断熱材を設置して発泡断熱材を充填した断熱扉体を備える冷蔵庫において、前記断熱扉体の真空断熱材として上述の本発明の第１の態様の真空断熱材を用いたことにある。

また、本発明の第４の態様は、ボディを構成する外装材と内装材との間に真空断熱材を有する車両において、前記ボディの彎曲した天井部に上述の本発明の第１の態様の真空断熱材を彎曲して設置したことにある。

本発明によれば、軽量で、高真空度に長期間耐える強度を有し、ハンドリング性及び断熱性能に優れた真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫並びに車両を提供することができる。

以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
[第１実施形態]
本発明の第１実施形態に係る真空断熱材を図１から図６を参照しながら説明する。

まず、本実施形態の真空断熱材３０を図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る真空断熱材３０の断面図であり、図２は図１における要部の拡大断面図である。

真空断熱材３０は、ガスバリヤ性を有する外被材３１の内部と、芯材４０を圧縮して収納した内袋３２の内部とを所定の真空度に減圧封止して、真空断熱としての断熱性能を具備するように構成されている。

芯材４０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）等の有機繊維材料、或いは、飼料用とうもろこし等から製造されたポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）等の生分解性の原料等を使用して製作された、数μｍから数十μｍの外径を有し且つ中空部を有する繊維４１の集合体からなっている。

この芯材４０は、その内部圧力が例えば２０Ｐａ以下の高真空度に長期間保持されても、冷蔵庫等の外板等に感圧性接着剤等によって貼付した場合に押し付け荷重が加わっても、或いは、発泡ウレタン等を断熱材中に充填する場合に加わる圧縮荷重等に長期間晒されても、芯材４０及び後述する中空部を有する繊維４１が潰れないように、その密度を１２０ｋｇ／ｍ^３から１８０ｋｇ／ｍ^３としてある。

換言すれば、真空断熱材３０が高断熱性能を長期間保持できるように、繊維４１が有する所定の中空部及び繊維４１の集合体が有する所定の空隙率が、長期間の間、設定どおりに保持できるように、芯材４０の密度を１２０ｋｇ／ｍ^３から１８０ｋｇ／ｍ^３としてある。

なお、実験によると、上記密度が１２０ｋｇ／ｍ^３未満の場合は、高真空度にした場合に芯材４０の潰れによる変形が大きくなり、また、上記密度が１８０ｋｇ／ｍ^３超では断熱性能が不十分となった。

また、中空部を有する繊維４１の外力に対する弾力性を利用して、真空断熱材３０自身が使い易い腰の強さを保持できるように、真空断熱材３０の曲げ弾性率が２０ＭＰａから１００ＭＰａとなるように設定してある。

また、内袋３２は、芯材４０を脱気しながら圧縮して収納してあり、ガスバリヤ性を有し、且つ、熱溶着可能な合成樹脂フィルム、例えば、高密度ポリエチレン樹脂等で形成されているので、内袋３２内には、外部よりの水分やガス成分が浸入しない。換言すれば、中空部を有する繊維４１の集合体からなる芯材４０は、大気中に含まれる水分やガス成分を吸着し易いものであるので、製造工程上で必要とされる芯材４０の組み込み作業時間や、仕掛品の芯材４０の保管期間中にも、芯材４０が外部の水分やガス成分を吸着しないように、ガスバリヤ性を有する内袋で封止する構成にしてある。

また、内袋３２は、製造工程上のハンドリング時に、万一発生した真空度不良等の部品不良の場合、芯材４０を内包した内袋３２ごと外被材３１より離脱可能な構造に構成してある。

次に、中空部を有する繊維４１の構成を図３を参照しながら説明する。図３は中空部を有する繊維４１の構成を説明する図である。なお、中空部を有する繊維４１の断面形状は、種々な形状（角形状や円形状）をしているが、図３では説明の簡明上、真円として説明する。

中空部を有する繊維４１は、上述したように、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）等の有機繊維材料、或いは、飼料用とうもろこし等から製造されたポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）等の生分解性の原料を使用できるが、その形状や寸法大きさを任意に設定できるようにするため及び廃棄時のリサイクル性を向上させるためには、ＰＥＴ等の有機繊維材料を使用することが望ましい。また、廃棄時に地球環境をできるだけ汚さないようにするためには、廃棄後比較的短時間で水と二酸化炭素とに分解可能なＰＴＴ等の生分解性の原料を使用することが望ましい。

繊維４１に設けた中空部４５は、繊維４１が２０Ｐａ以下の高真空度中に長期間保持されても、冷蔵庫等の外板等に感圧性接着剤等によって貼付した場合に押し付け荷重が加わっても、或いは、発泡ウレタン等を断熱材中に充填する場合に加わる圧縮荷重等に長期間晒されても、中空部４５を有する繊維４１が潰れないように、その中空率（ｋ６）を５％から５０％に設定してある。これにより、軽量で且つ高真空度に長期間耐える強度を有することができる。

中空率（ｋ６）とは、図３に示す中空繊維４１の外径４２をＤ，内径４３をｄとした場合、次の（１）式で表される。

中空率（ｋ６）＝｛（π／４）×（ｄ×ｄ）｝／｛（π／４）×（Ｄ×Ｄ）｝×１００・・・・（１）
そして、実験によると、中空率（ｋ６）が５０％を超える中空繊維４１を高真空度中に放置した場合に、比較的短時間の間に中空繊維４１に潰れが生じる確率が増加した。

また、繊維４１に設けた中空部４５の内部に付着している水分やガス成分を、その製造過程の乾燥工程や真空引き工程等において容易に除去出来やすいように、中空率（ｋ６）を５％以上に設定してある。なお、実験によると、中空率（ｋ６）が５％未満であると、該繊維の乾燥工程時間や真空引き工程時間が長くなり製造コスト上不利となった。

次に、多角形状の中空繊維４１を通しての熱移動について図４を参照しながら説明する。図４は多角形状の中空繊維４１を用いた真空断熱材３０における固体熱伝導部の熱移動を説明する図である。

図４に示す中空繊維４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、多角形状の中空部４５ａ、４５ｂ、４５ｃを有する多角形状の繊維４１の例で表したものである。熱流の伝達経路を図４中の点線矢印で模擬的に示してある。

外部からの熱流Ｔｘ１は、外被材３１、内袋３２を伝導して繊維４１ａに達すると、繊維４１ａ内を伝導してから、繊維４１ｂへ伝導し、次の繊維４１ｃへと順次伝導するものである。ここで、繊維４１ａ内には中空部４５ａがあるので、その熱流は中空部４５ａの周囲に形成された薄肉部分を通って、熱流Ｔｘ２と熱流Ｔｘ３とに分流して伝導する。そして、該繊維４１ａから次の繊維４１ｂに伝導する時には、その熱流はＴｘ４とＴｘ５のように合流してＴｘ６となり、繊維同士の接触抵抗Ｒｂ１の抵抗を受けながら伝導して、次の繊維４１ｂに伝導する。そして、繊維４１ｂ内には中空部４５ｂがあるので、その熱流は中空部４５ｂの周囲に形成された薄肉部分を通って、熱流Ｔｘ７と熱流Ｔｘ８とに分流して伝導する。そして、繊維４１ｂから次の繊維４１ｃに伝導する時には、その熱流はＴｘ９とＴｘ１０のように合流してＴｘ１１となり、繊維同士の接触抵抗Ｒｂ２の抵抗を受けながら伝導して、次の繊維４１ｃに伝導する。そして該繊維４１ｃ内には中空部４５ｃがあるので、その熱流は再び分流と合流を繰り返しながら順次伝導する。

以上のように、中空部４５を有する繊維４１内を伝導する熱流は、中空部４５の周囲に形成された肉厚の薄い部分を通って、分流と合流を繰り返しながら、且つ、繊維同士の接触抵抗を受けながら伝導する。しかも、上述した分流と合流は、繊維４１ａ、４１ｂ、４１ｃ・・・・の数だけ繰り返されるので、その熱流抵抗は、中空部の無い繊維内を伝導する場合に比較して格段に増加する。従って、中空部を有する繊維からなる芯材は、中空部の無い繊維からなる芯材に比較して、その断熱性能がより一層向上する。

なお、内部が高真空度となる真空断熱材３０の芯材４０においては、芯材４０を構成する繊維４１内の中空部４５や複数の繊維４１間に存在する間隙部を通過する熱流は、中空部４５内や間隙部内で熱流を対流等により伝導する空気分子の数が非常に少ないことにより、繊維材料内を伝導する固体熱伝導量よりはるかに小さい。従って、繊維４１の中空部４５内や間隙部内での気体熱伝導量よりはるかに大きい繊維部分の固体熱伝導量を、上述したように小さくすることにより、芯材４０全体としての断熱性能の向上が図れる。

本実施形態では、芯材４０が中空部４５を有する繊維４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃを含む）の集合体からなり、芯材４０の密度を１２０ｋｇ／ｍ^３から１８０ｋｇ／ｍ^３としたので、芯材４０が高真空度に長期間耐える強度を有し、長期間にわたって断熱性能の良好な真空断熱材３０を提供できる。

また、芯材４０が中空部４５を有する繊維４１からなるので、断熱性能が良好で、且つ、軽量化の図れる真空断熱材３０を提供できる。また、芯材４０を構成する繊維４１に中空部４５があるので、固体熱伝導部の熱が移動する面積が小さくなり、熱抵抗が増加して断熱性能の良い真空断熱材３０を提供できる。そして、芯材４０が中空部４５を有する繊維４１の中空率が５％から５０％であるので、中空部４５を有する繊維４１が高真空度に長期間耐える強度を有し、長期間にわたって断熱性能の良い真空断熱材３０を提供できる。なお、繊維４１の中空率を５％以上としているので、中空部４５の内部に付着している水分やガス成分をその製造過程において、容易に除去することができ、中空部４１の内部を容易に高真空度にできる真空断熱材３０を提供できる。

次に、芯材材質、繊維断面形状、中空率、芯材密度を変化させた各種実験例の真空断熱材における熱伝導率及び曲げ弾性率について、表１を参照しながら説明する。

（比較例１）
表１の比較例１の真空断熱材３０は、次のようにして製作されて構成されている。芯材４０として、バインダーを含まないグラスウールからなる平均繊維径約４μｍ、中実で中空部が無い繊維４１の重合体を用いる。この繊維４１の重合体を所定の形状に切断した後、高密度ポリエチレンフィルムからなる内袋３２内に挿入し、圧縮して内部を脱気して密封する。この状態のものを、表面保護層がポリアミドフィルム、第一のガスバリヤ層をアルミ蒸着したポリエチレンテレフタレートフィルム、第二のガスバリヤ層をアルミ箔、熱溶着層を高密度ポリエチレンフィルムとした４層ラミネートフィルムからなる外被材３１に入れ、内袋３２の一端を開放して密封を解除した後、外被材３１内部を真空度２．２Ｐａとなるように真空引きして密封する。この真空断熱材３０では、芯材密度を従来の冷蔵庫に一般的に用いられている約２５０ｋｇ／ｍ^３となるようにしている。

この比較例１の真空断熱材３０は、熱伝導率が０．００１５〜０．００２５Ｗ／ｍ・Ｋと低いものの、曲げ弾性率が約１５０ＭＰａと非常に大きい結果であった。
（比較例２）
表１の比較例２の真空断熱材３０は、芯材材質をポリエチレンテレフタレートとし、平均繊維径を約２５μｍとし、芯材密度を約２１０ｋｇ／ｍ^３とした点で、比較例１と相違し、その他の点は比較例１と同じである。

この比較例２の真空断熱材３０は、熱伝導率が０．００４３〜０．００５６Ｗ／ｍ・Ｋと高く、曲げ弾性率が約１３０ＭＰａと大きい結果であった。
（比較例３）
表１の比較例３の真空断熱材３０は、繊維断面形状を中空部を有するポリエチレンテレフタレートとし、中空率を約５６％とし、芯材密度を約２０５ｋｇ／ｍ^３とした点で、比較例２と相違し、その他の点は比較例２と同じである。

この比較例３の真空断熱材３０は、熱伝導率が０．００９４〜０．０１２５Ｗ／ｍ・Ｋと非常に高く、曲げ弾性率が約１２０ＭＰａと大きい結果であった。
（実施例１）
表１の実施例１の真空断熱材３０は、平均繊維径を約２５μｍとし、中空率を約１６％とし、芯材密度を約１５０ｋｇ／ｍ^３とした点で、比較例３と相違し、その他の点は比較例３と同じである。

この実施例１の真空断熱材３０は、熱伝導率が０．００２７〜０．００３１Ｗ／ｍ・Ｋと低く、曲げ弾性率が約７５ＭＰａと小さく、良好な結果が得られた。

なお、内袋３２は高密度ポリエチレンに限定されるものではなく、熱溶着可能なフィルムであればよい。また、外被材３１についても前述の４層構成に限定されるものではない。
（実施例２）
表１の実施例２の真空断熱材３０は、平均繊維径を約１８μｍとし、中空率を約３１％とし、芯材密度を約１６２ｋｇ／ｍ^３とした点で、実施例１と相違し、その他の点は実施例１と同じである。

この実施例２の真空断熱材３０は、熱伝導率が０．００２５〜０．００２９Ｗ／ｍ・Ｋと低く、曲げ弾性率が約６８ＭＰａと小さく、良好な結果が得られた。
（実施例３）
表１の実施例３の真空断熱材３０は、平均繊維径を約１０μｍとし、中空率を約３６％とし、芯材密度を約１７０ｋｇ／ｍ^３とした点で、実施例１、２と相違し、その他の点は実施例１、２と同じである。

この実施例３の真空断熱材３０は、熱伝導率が０．００２２〜０．００２６Ｗ／ｍ・Ｋと低く、曲げ弾性率が約５３ＭＰａと小さく、良好な結果が得られた。
（実施例４）
表１の実施例４の真空断熱材３０は、平均繊維径を約４８μｍとし、中空率を約９％とし、芯材密度を約１６８ｋｇ／ｍ^３とした点で、実施例１〜３と相違し、その他の点は実施例１〜３と同じである。

この実施例４の真空断熱材３０は、熱伝導率が０．００２２〜０．００２６Ｗ／ｍ・Ｋと低く、曲げ弾性率が約８２ＭＰａと小さく、良好な結果が得られた。

次に、楕円形状とした中空繊維４６の例について図５を参照しながら説明する。図５は楕円形状の中空繊維４６を用いた真空断熱材３０における固体熱伝導部の熱移動を説明する図である。

芯材４０を構成する中空繊維４６ａ、４６ｂ、４６ｃの断面形状をほぼ楕円形とすることにより、熱流の伝達する経路を長くして熱抵抗を増加すると共に、繊維と繊維の接触する面積を小さくして繊維同士の接触抵抗を大きくし、断熱性能の良い真空断熱材を提供することも可能である。この場合、大気圧により繊維が潰れない強度を持っていることが前提となる。図５に於いて、中空繊維４６ａ、４６ｂ、４６ｃは、中空部４７ａ、４７ｂ、４７ｃを有するほぼ楕円形状断面の繊維であり、熱流の伝達経路を図５中の点線矢印で模擬的に示してある。

外部からの熱流Ｔｙ１は、外被材３１、内袋３２を伝導して繊維４６ａに達すると、該繊維４６ａ内には中空部４７ａがあるので、その熱流は中空部４７ａの周囲に形成された肉厚の薄い部分を通って、熱流Ｔｙ２と熱流Ｔｙ３とに分流して伝導する。そして、繊維４６ａから次の繊維４６ｂに伝導する時には、その熱流はＴｙ４のように合流して、繊維同士の接触抵抗Ｒｃ１の抵抗を受けながら伝導して、次の繊維４６ｂに伝導する。そして繊維４６ｂ内には中空部４７ｂがあるので、その熱流は中空部４７ｂの周囲に形成された肉厚の薄い部分を通って、熱流Ｔｙ５と熱流Ｔｙ６とに分流して伝導する。そして、繊維４６ｂから次の繊維４６ｃに伝導する時には、その熱流はＴｙ７のように合流して、繊維同士の接触抵抗Ｒｃ２の抵抗を受けながら伝導して、次の繊維４６ｃに伝導する。そして、繊維４６ｃ内には中空部４７ｃがあるので、その熱流は再び分流と合流を繰り返しながら順次伝導する。

以上のように、中空部４７を有する繊維４６内を伝導する熱流は、中空部の周囲に形成された肉厚の薄い部分を通って、分流と合流を繰り返しながら、且つ、繊維同士の接触抵抗を受けながら伝導する。この時、繊維４６ａ、４６ｂ、４６ｃ（以下４６ａ、４６ｂ、４６ｃを代表して表示するときは４６と表記する）の断面形状がほぼ楕円形、つまり、図中に示す繊維４６の幅寸法ｗ１を高さ寸法ｈ１より大きく設定してある（ｗ１＞ｈ１）ので、熱流Ｔｙ２、Ｔｙ３、Ｔｙ５、Ｔｙ６が伝導する伝導経路Ｌｙ２、Ｌｙ３、Ｌｙ５、Ｌｙ６が、円形状断面より長くなる。従って、その分熱流抵抗が増加するので、断熱性能が向上する。更に、楕円形同士の繊維が接触するので、その接触面積は、例えば、図４にて前述した多角形状同士の接触面積より小さくなる。これによって、その接触抵抗Ｒｃ１、Ｒｃ２は、図４にて説明したＲｂ１、Ｒｂ２より大きくなる。従って、前記熱流に対する抵抗が増加するので、断熱性能が向上する。

次に、さらに異なる形状とした中空繊維６１を例について図６を参照しながら説明する。図６は複数の中空部を有する中空繊維４１の端面図である。

図６の中空繊維４１は、芯材４０を構成する中空繊維６１の中空部６５ａを複数として、中空繊維６１自身の耐圧力性が向上するように構成したものである。

図６（ａ）は中空繊維６１自身の外形を略円形状とすると共に、その内部に複数の中空部６５ａを設け、該中空部６５ａを略円形状にして、その耐圧力性を向上したものである。換言すれば、圧縮強度に対しての支え軸となる骨材部６６ａを全て連結し、且つ、該骨材６６ａ側壁に丸みをつけて、骨材６６ａの局部に集中応力が発生しないように構成したものである。

また、図６（ｂ）は中空繊維６１自身の外形を多角形とすると共に、複数の中空部６５ｂを分割すると共に、圧縮強度に対しての支え軸となるリブ６６を車輪状に設けて、その耐圧力性を向上したものである。

図６に示す中空繊維６１を用いた真空断熱材３０では、中空部６５ａ、６５ｂを有する繊維６１が高真空度条件下でも潰れ難いという利点を有する。
[第２実施形態]
本発明の第２実施形態に係る冷蔵庫を図７を参照しながら説明する。図７は本発明の第２実施形態に係る冷蔵庫の縦断面図である。

冷蔵庫の箱体８０は、その外箱８０ａと内箱８０ｂとからなる断熱壁８０ｃ内にウレタン等の発泡断熱材８１と真空断熱材８２、８３とを設けて構成されている。箱体８０内は、上から順に、冷蔵室８４、野菜室８５、製氷室８６、冷凍室８７にそれぞれ区画形成されている。各室８４〜８７の前面開口を開閉可能に閉塞するように、冷蔵室扉８４ａ、野菜室扉８５ａ、製氷室扉８６ａ、冷凍室扉８７ａがそれぞれ設けられている。

そして、冷蔵庫の重心位置（図７の星印参照）の高さより上方に位置する断熱壁内には、発泡断熱材８１と、第１実施形態に記載の真空断熱材８２とを設けて、該部の熱漏洩量を低減すると共に、冷蔵庫の重心位置の高さより上に位置する断熱壁の軽量化を図る構成としてある。例えば、冷蔵庫の重心位置の高さを図に示すＨ８寸法とすると、Ｈ８寸法より上方の箱体８０内若しくは冷蔵室扉８４ａ内には、第１実施形態に記載の真空断熱材８２を設けて、該部の軽量化と断熱性能の向上を図ってある。

なお、上記冷蔵庫の重心位置の高さより下方に位置する断熱壁内に設ける真空断熱材８３は、従来方式の真空断熱材を使用しても良いが、冷蔵庫全体の軽量化のために、第１実施形態に記載の真空断熱材を使用してもよい。

以上の構成としたことにより、本発明の第２実施形態の冷蔵庫は、冷蔵庫自体の軽量化ができると共に、上部が軽い冷蔵庫を提供できるので、万一、地震や運搬時に横揺れが発生しても転倒し難い冷蔵庫を提供できる。
[第３実施形態]
本発明の第３実施形態に係る冷蔵庫を図８を参照しながら説明する。図８は本発明の第３実施形態に係る冷蔵庫の縦断面図である。

冷蔵庫の箱体９０は、その外箱９０ａと内箱９０ｂとからなる断熱壁９０ｃ内にウレタン等の発泡断熱材９１と後述する真空断熱材９３とを設けて構成されている。箱体９０内は、上から順に、冷蔵室９４、野菜室９５、製氷室９６、冷凍室９７にそれぞれ区画形成されている。各室９４〜９７の前面開口を開閉可能に閉塞するように、冷蔵室扉９４ａ、野菜室扉９５ａ、製氷室扉９６ａ、冷凍室扉９７ａがそれぞれ設けられている。

そして、各扉９４ａ〜９７ａの断熱壁内には、ウレタン等の発泡断熱材９１と、第１実施形態に記載の真空断熱材９２とを設けて、該部の熱漏洩量を低減すると共に、該扉の軽量化を図る構成としてある。なお、上記冷蔵庫の箱体９０内の断熱壁内に設ける真空断熱材９３は、従来方式の真空断熱材を使用しても良いが、冷蔵庫全体の軽量化のためには、本発明の真空断熱材を使用しても良い。

以上の構成としたことにより、本発明の第３実施形態の冷蔵庫は、冷蔵庫自体の軽量化ができると共に、扉重量の比較的軽い冷蔵庫を提供できるので、扉開放時に、万一、該扉に子供がぶらさがる等の過重が加わった場合にも転倒し難い冷蔵庫を提供できる。
[第４実施形態]
本発明の第４実施形態に係る車両を図９及び図１０を参照しながら説明する。図９は本発明の第４実施形態に係る車両の側面図、図１０は図９のＡ部の断面拡大図である。図示例では、自動車の例である。

自動車１００の天井部分において、外装鉄板１０１と内装部品１０２とからなる屋根部１０３内の補強部材１０４を除いた空間部１０５に、吸音材１０６と真空断熱材１０７とを設けてある。ここで用いた真空断熱材１０５は、融点２６０℃のポリエチレンテレフタレート樹脂からなる中空繊維重合体を用い、外被材は融点が１５０℃以上からなるフィルムを用いることにより、夏場の直射日光照射による温度上昇に耐えるものとした。そして、この真空断熱材１０５の芯材密度を１５０ｋｇ／ｍ^３になるよう設定し、自動車１００の天井空間部１０５に配置した真空断熱材１０５の面積を約２ｍ^２とした。

この第４実施形態の自動車によれば、従来の一般的なグラスウールを芯材とした芯材密度２５０ｋｇ／ｍ^３の真空断熱材と比較し、約２ｋｇの軽量化に成功し、燃費を向上することができた。

上述した実施形態の真空断熱材における構成と効果を纏めると、次の通りである。
（１）少なくとも外被材と芯材とからなる真空断熱材に於いて、芯材が中空部を有する繊維の集合体からなり、前記芯材の密度を１２０ｋｇ／ｍ^３から１８０ｋｇ／ｍ^３としたので、芯材が高真空度に長期間耐える強度を有すると共に比較的軽量な真空断熱材を提供できる。
（２）芯材が中空部を有する繊維からなるので、繊維の中空部で固体熱伝導部の熱が移動する面積が小さくなり、熱抵抗が増加するので、断熱性能の良い真空断熱材を提供できる。
（３）芯材が中空部を有する繊維であり、その繊維は、１個以上の中空部を有し、中空率が５％から５０％であるので、軽量で且つ高真空度に長期間耐える強度を有する。すなわち、繊維の中空率が５％以上あるので、該中空部内部に付着している水分やガス成分をその製造過程において、容易に除去しやすく、中空部内部を容易に高真空度にできる真空断熱材を提供できる。中空率が５％未満の場合、中空部内に付着している水分やガス成分が除去しにくい。また、中空率５０％を超えると大気圧により繊維の中空部分が潰れて、芯材密度と固体熱伝導部の熱移動面積が共に大きくなり、断熱性能が著しく悪化してしまう。軽量化の実現と断熱性能の向上の観点から、中空率は１０〜４０％がより好ましい。
（４）中空部を有する繊維からなる芯材を設けた真空断熱材の曲げ弾性率を、２０ＭＰａから１００ＭＰａとすることにより、真空断熱材としての使い易い腰の強さと曲げ易さを有し、ハンドリング性の良い真空断熱材を提供できる。
（５）芯材を構成する中空繊維が、有機繊維材料からなるので、形状や大きさを任意に製造し易い真空断熱材を提供できる。また、有機繊維材料なので、廃棄時のリサイクル性が向上する真空断熱材を提供できる。
（６）芯材を構成する中空繊維が、生分解性の原料からなるので、該製品の廃棄後比較的短時間で水と二酸化炭素に分解可能なので、廃棄時に地球環境にやさしい真空断熱材を提供できる。
（７）真空断熱材を、中空部を有する繊維からなる芯材を脱気圧縮して収納する内袋と、前記内袋を離脱可能に被覆する外被材とから構成し、前記内袋を、熱溶着可能で、且つ、大気中の水分やガス成分が透過しない合成樹脂フィルムで形成したので、前記芯材に、外部よりの水分やガス成分が付着し難い真空断熱材を提供できる。また、芯材を内包した内袋ごと保管でき、製造工程中の仕掛品の保管ができるので、作業工程上の自由度が上がり、全体としての効率アップができる真空断熱材を提供できる。また、前記芯材に、外部よりの水分やガス成分が微量しか付着しないため、該芯材内を高真空度にするときの真空排気時間を短く出来るので、製造コスト上有利な真空断熱材を提供できる。
（８）前記内袋が芯材と共に、外被材より離脱可能にしたので、製造工程上のハンドリング時に、万一発生した真空度不良等の部品不良の場合、芯材を内包した内袋ごと取り出して、再利用できるので、原材料のリサイクル率が向上する真空断熱材を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る真空断熱材３０の断面図である。 図１における要部の拡大断面図である。 図１の真空断熱材における中空部を有する繊維の構成を説明する図である。 第１実施形態における真空断熱材の固体熱伝導部の熱移動を説明する図である。 第１実施形態における真空断熱材の繊維が楕円形状の場合の固体熱伝導部の熱移動を説明する図である。 第１実施形態における真空断熱材の繊維の変形例を示す端面図である。 本発明の第２実施形態に係る冷蔵庫の縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る冷蔵庫の縦断面図である。 本発明の第４実施形態に係る車両の側面図である。 図９のＡ部の断面拡大図である。

符号の説明

３０…真空断熱材、３１…外被材、３２…内袋、４０…芯材、４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ…中空部を有する繊維、４２…外径、４３…内径、４５、４５ａ、４５ｂ、４５ｃ…中空部、４６、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ…中空部を有する繊維、４７ａ、４７ｂ、４７ｃ…中空部、８０…冷蔵庫の箱体、８０ａ…外箱、８０ｂ…内箱、８０ｃ…断熱壁、８１…発泡断熱材、８２…真空断熱材、８４ａ…冷蔵室扉、８５ａ…野菜室扉、８７ａ…冷凍室扉、９０…冷蔵庫の箱体、９０ａ…外箱、９０ｂ…内箱、９０ｃ…断熱壁、９１…発泡断熱材、９２…真空断熱材、９４ａ…冷蔵室扉、９５ａ…野菜室扉、９７ａ…冷凍室扉。

Claims (7)

1. 中空部を有する繊維の重合体からなる芯材と、この芯材を収納し且つ内部を減圧状態にしたガスバリヤ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、前記中空部を有する繊維の重合体を、ガスバリヤ性を有する合成樹脂フィルムで形成した内袋の中に脱気しながら圧縮して収納した構成とし、
   前記外被材は、前記芯材を当該外被材より前記内袋ごと離脱可能に収納すると共に、金属層等で気体の透過を防止可能なフィルムから構成し、
   前記中空部を有する繊維として中空率が５％から５０％で且つ繊維径が５０μｍ未満の有機繊維材料を用い、
   前記繊維の重合体からなる芯材の密度を１２０ｋｇ／ｍ^３から１８０ｋｇ／ｍ^３の範囲内とした
   ことを特徴とする真空断熱材。
2. 請求項１において、当該真空断熱材の曲げ弾性率を２０ＭＰａから１００ＭＰａの範囲内としたことを特徴とする真空断熱材。
3. 請求項１において、前記中空部を有する繊維としてポリトリメチレンテレフタレートの生分解性材料を用いたことを特徴とする真空断熱材。
4. 請求項１において、前記中空部を有する繊維として中空率が９％から３６％の範囲内で且つ繊維径が１０μｍから４８μｍの範囲内のポリエチレンテレフタートの有機繊維材料を用い、前記繊維の重合体からなる芯材の密度を１５０ｋｇ／ｍ ^３ から１７０ｋｇ／ｍ ^３ の範囲内とし、前記真空断熱材の曲げ弾性率を５３ＭＰａから８２ＭＰａの範囲内としたことを特徴とする真空断熱材。
5. 外箱と内箱との空間に真空断熱材を設置して発泡断熱材を充填した断熱箱体を備える冷蔵庫において、前記断熱箱体の真空断熱材として請求項１から４の何れかに記載の真空断熱材を用いたことを特徴とする冷蔵庫。
6. 外板と内板との空間に真空断熱材を設置して発泡断熱材を充填した断熱扉体を備える冷蔵庫において、前記断熱扉体の真空断熱材として請求項１から４の何れかに記載の真空断熱材を用いたことを特徴とする冷蔵庫。
7. ボディを構成する外装材と内装材との間に真空断熱材を有する車両において、前記ボディの彎曲した天井部に請求項１から４の何れかに記載の真空断熱材を彎曲して設置したことを特徴とする車両。

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