JP5665562B2 - 真空断熱材の製造方法、真空断熱材の製造装置、真空断熱材、真空断熱材を用いた断熱箱、及び真空断熱材を用いた機器 - Google Patents

Description

本発明は、真空断熱材及びこの真空断熱材を用いた断熱箱、特に冷熱機器への使用に好適な真空断熱材及び断熱箱、機器などに関する。

従来、例えば冷蔵庫などの断熱箱に使用される断熱材としては、ウレタンフォームが用いられてきた。近年は、省エネや省スペース大容量化に対する市場要請から、ウレタンフォームよりも断熱性能がよい真空断熱材をウレタンフォーム中に埋設して併用する形態が用いられるようになってきている。かかる真空断熱材は、冷蔵庫などにも使用されるものである。

真空断熱材は、ガスバリア層にアルミ箔を使用したプラスチックラミネートフィルムなどでできた外包材の中に、粉末、発泡体、繊維体などを芯材として挿入して構成される。真空断熱材の内部は、数Ｐａ（パスカル）以下の真空度に保たれている。

また、真空断熱材の断熱性能の低下要因となる真空度劣化を抑制するために、ガスや水分を吸着する吸着剤が外包材の中に配置されている。真空断熱材の芯材としては、シリカなどの粉末、ウレタンなどの発泡体、繊維体などが用いられる。現状は、断熱性能に優れる繊維状のものが真空断熱材の芯材の主流になっている。

繊維の素材としては、ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維がある（例えば、特許文献１及び特許文献８参照）。

また、その他の繊維の素材としては、ポリプロピレン繊維、ポリ乳酸繊維、アラミド繊維、ＬＣＰ（液晶ポリマー）繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、セルロース繊維などの有機繊維がある（例えば、特許文献２及び特許文献７参照）。

繊維体の形状には、綿状のもの、シートを積層したものがある（例えば、特許文献３及び特許文献４参照）。また、その他の繊維体の形状には、シートを繊維配向が交互になるように積層したものがある（例えば、特許文献５、特許文献６、及び特許文献１０参照）。

また、シートの積層方法としては、所望の製品寸法に切断したものを１枚ずつ重ねていって必要な積層枚数にする方法や、連続した帯状のシート状部材を交互に異なった方向に折り返すことによって重ね合わせるように積層するものがある（例えば、特許文献９参照）。

また、繊維の層を薄くし繊維の配向を伝熱方向と垂直にすると断熱性能は向上するが、積層枚数が増加する傾向にあるため生産効率が悪くなる。また、多数の薄いシートの積層体はばらけやすく、取り扱いが困難であり、取り扱い性、断熱性、生産性に優れた真空断熱材の芯材が望まれている。

ところで、取り扱い性、断熱性能、生産性に優れた芯材の製造方法としては、連続した帯状の繊維集合体の不織布を連続して巻枠にコイル状に巻き取り、それを巻枠から取り外して左右に引っ張り平板状にすることによって、積層構造をもつ芯材を製造する方法が考えられるが、設備で自動化するにあたりいくつかの課題がある。

一般に、繊維集合体の不織布は、ロール状に巻かれており、そこから必要な長さを巻き出して使用する。巻枠側に繊維集合体の不織布の端部を取り付けて巻き取りを行った場合、巻枠の駆動を滑らかに加速から一定速度の運動へと変えていけば、一定の張力を維持しながら巻き取りができる。しかし、減速時は繊維集合体（以下、原反ロールという）が保有する惰性によって張力が減少するものであり、たるみを起こしてシワが生じる問題がある。

これに対して、減速時に原反ロールの直径に応じた適切なブレーキ制動力をかけることによって、張力を一定に保つことが可能である。例えば、輪転印刷機において、インフィードローラーの走行速度と、原反ロールの回転数から原反ロールの直径を演算して、その直径と走行速度に応じて緊急停止時のブレーキ制動力を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１１参照）。

また、引き取りモーターによって駆動されるピンチローラーの回転数から換算した巻き出し速度を、ブレーキを取り付けた巻き出し軸の回転数で除して、ロール状物の直径を算出する割り算回路と、割り算回路からの出力を受けてロール状物の直径の３乗に比例する値の惰性トルクに相応したトルク指令を出すトルク設定回路とを、巻き出しブレーキの制動トルク制御系に関連させて設け、割り算回路の出力を、惰性トルクを設定するための張力設定器にベース電圧として加える構成の巻き出し機の張力調整装置が提案されている（例えば、特許文献１２参照）。

特開平８−０２８７７６号公報（段落[0005][0006]） 特開２００２−１８８７９１号公報（要約） 特開２００５−３４４８３２号公報（段落[0007]） 特開２００６−３０７９２１号公報（請求項１） 特開２００６−０１７１５１号公報（要約） 特公平７−１０３９５５号公報（請求項１） 特開２００６−２８３８１７号公報（請求項１，３，６） 特開２００５−３４４８７０号公報（要約） 特開昭６２−２０４０９３号公報（特許請求の範囲） 特開２００８−２２３９２２号公報（要約） 特開平６−４８６３０号公報（段落[0007]〜[0010]） 特開昭５８−２６７５３号公報（特許請求の範囲）

しかしながら、インフィードローラーやピンチローラーといった、２本のローラーで一般ウェブ、ロール紙等を挟み込んで巻き出し、その巻き出し速度を計測する方式をとっているものにあっては、真空断熱材の芯材として用いる繊維集合体の不織布を同様の方式で巻き取ろうとすると、一般ウェブ、ロール紙等に比べて表面が不均一であり、また強度的に劣るため、ローラーとの密着度合いによってはローラーの回転に対して滑りが発生したり、繊維集合体内でのズレが生じる等、正確な巻き出し速度を計測できないという問題がある。ローラー間の隙間を狭めて繊維集合体の不織布に、より密着するようにした場合には、繊維がローラーに絡まってしまう恐れがあった。

また、太巻きの原反ロールから巻き出しながら小巻きのロール状物に巻き替える巻出機では、定長での切断の前後に減速、加速が成されて、しかもこれが頻繁に行われるために、張力の変動が生じる。このため、小巻製品の品質に悪影響が及ぶのを避けられない。したがって、巻出機の張力を定常運転時はもとより、加減速運転のときにも一定に保持することができる装置の出現が望まれており、種々の提案がなされてはいるが、一定長さで切断する工程や、巻き終わったロール状物を外して、次のものに巻き替える機構についてまで考慮されたものはない。

また、原反ロールを小巻きのロール状物に巻き取る際、一般的に芯になるものに対して巻き付けその芯と一緒に巻き取り用の軸から抜き取るが、抜き取ったロール状物を真空断熱材の芯材として使用するためには芯は不要であり、芯を取り除く工程が必要となる。加えて、ロール状物を巻き付けた芯から抜き取る場合、繰り返し巻き取っていくため、ロール内に内部応力の発生により芯から抜き難い状態となっており、作業性に問題があった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、シート状繊維集合体の不織布ロールを芯材として用い、生産性、取り扱い性、断熱性能に優れた真空断熱材の製造方法、真空断熱材の製造装置、真空断熱材、真空断熱材を用いた断熱箱、及び真空断熱材を用いた機器を提供することを目的とする。

本発明に係る真空断熱材の製造方法は、不織布原反ロールより、シート状繊維集合体を巻枠で所定長さコイル状に巻き取り、巻枠に巻き取られたシート状繊維集合体を、巻き終わり端部とその対向する側の２箇所でクランプして巻枠より抜き取り、引っ張って平板状を有する積層構造の芯材を形成し、この平板状を有する積層構造の芯材を、その平板状の長手両端部のうち、最終折り返し完了部となる端部側より外包材内に封入した後、外包材内部を真空引きすることを特徴としている。

本発明に係る真空断熱材の製造方法においては、巻枠に巻き取られたシート状繊維集合体を、巻き終わり端部とその対向する側の２箇所でクランプして巻枠より抜き取り、引っ張って平板状を有する積層構造の芯材を形成し、この平板状を有する積層構造の芯材を、その平板状の長手両端部のうち、最終折り返し完了部となる端部側より外包材内に封入するようにしているので、取り扱い性、断熱性能、生産性に優れた真空断熱材を得ることができる。

本発明の実施形態１に係る真空断熱材を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材の分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材の芯材の積層状態の説明図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材を形成する芯材の積層状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造装置を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造装置の原反ロールのブレーキ制御回路図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造装置の巻枠への布送り部の詳細を拡大して示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造装置の巻枠への布送り部の変形例を示す側面図である。 本発明の実施形態２に係る真空断熱材を用いた断熱箱を模式的に示す断面図である。

実施形態１．
以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明の実施形態１に係る真空断熱材を示す斜視図、図２はその真空断熱材の分解斜視図、図３は芯材の積層状態の説明図である。本発明の実施形態１に係る真空断熱材５は、図１及び図２のように空気遮断性を有するガスバリア性容器２（以下、外包材という）と、外包材２に封入された芯材４及びガス吸着剤３とを有しており、外包材２の内部は数Ｐａに減圧されている。

真空断熱材５の外包材２は、ナイロン、アルミ蒸着ＰＥＴ、アルミ箔、高密度ポリエチレンで構成されたガスバリア性のあるプラスチックラミネートフィルムで構成されている。

また、外包材２に封入された芯材４は、図３のように複数のシート状繊維集合体（不織布）１を積層したものである。

さらにガス吸着剤３は、真空包装後の残存ガスや経時的に放出される芯材４からのアウトガス、外包材２のシール層を通して浸入する透過ガスを吸着するためのガス吸着剤や水分吸着剤などである。

図４は本発明の実施形態１に係る真空断熱材を形成する芯材の積層状態を模式的に示す斜視図である。図５は本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造装置を模式的に示す斜視図である。図６は本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造装置の原反ロールのブレーキ制御回路図である。図７は本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造装置の巻枠への布送り部の詳細を拡大して示す斜視図である。図８乃至図１４は本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造工程を示す図であり、不織布セットから積層、切断、抜き取り、そして外包材挿入工程までを示している。

（繊維集合体の積層構造）
図４において、連続したシート状繊維集合体１Ｊ（例えば、厚さは３０μｍ程度以上５００μｍ程度以下、好ましくは８０μｍ以上３００μｍ以下）が巻き取り途中で切断されたり、切断されないまでも伸びきって繊維として必要な特性が不足しないような所定の張力で巻枠１６にコイル状に巻き取られた後（巻枠１６に連続して巻回された後）に平板状に成形されて芯材４が製造される。すなわち、芯材４は、長さ方向（巻き方向）に連続したシート状繊維集合体１Ｊが内側から外側に向かって連続して巻きつけられた繊維集合体の積層構造で構成されている。

芯材４は、例えば略円筒状の原反ロール１Ｈにコイル状に巻かれた所定の幅を有し長さ方向に連続したシート状繊維集合体１Ｊを巻枠１６に連続してコイル状に複数回巻いた状態（連続して所定回数だけ巻き取った状態）で巻枠１６の軸心方向（巻き取り方向に対して直交する回転軸の軸心方向）に抜き取って略円筒状に巻かれた連続したシート状繊維集合体１Ｊを平板状（シート状）につぶすようにして成形される。この平板状の芯材４は、連続したシート状繊維集合体１Ｊが複数積層されて平板状（平滑状）を形成する平板部（平滑部）４ｇと、この平板部４ｇの長さ方向に対する両端部（連続したシート状繊維集合体１Ｊが巻き取り方向に連続した状態で巻かれているため平板状の巻き取り方向両端側で連続したシート状繊維集合体１Ｊが折り返されて巻かれた状態になっている部分）で連続したシート状繊維集合体１Ｊが折り返された状態に形成された折り返し端部４ｆとを有する平板状（シート状、平滑状）に成形されている。ここで、通常は原反ロール１Ｈの幅方向の端面は所定幅でカットされたものが使用される。

このとき、芯材４は、平板状に成形されて外包材２内で略真空状態でシールされた状態で所定の厚さｔになるように巻枠１６に巻きつける回数Ｒが決められている。例えば、芯材４の必要な厚さ（芯材４の所定の厚さ）ｔが８mmで連続したシート状繊維集合体１Ｊの１枚の厚さが８０μｍだとすれば、必要な積層枚数が１００枚（８mm／８０μｍ）となるので、巻枠１６に巻きつけなければならない必要な所定巻き付け回数Ｒは連続したシート状繊維集合体１Ｊの５０枚分に相当する５０回となる。芯材４の厚さｔは、巻枠１６が抜き取られた状態（円筒状、コイル状）の芯材４を押しつぶすようにして平板状（シート状）に成形するので、原反ロール１Ｈに巻かれた回数Ｒである５０回の２倍に相当する枚数１００枚分の厚さになり、芯材４は、連続したシート状繊維集合体１Ｊが複数枚積層（所定枚数である１００枚積層）された状態となる。

また、芯材４は、平板状に成形された状態で、連続したシート状繊維集合体１Ｊが原反ロール１Ｈから巻枠１６に所定の厚さｔが得られる所定枚数分Ｒだけ巻き取られた後に、巻き終わり端部１Ｊｅで原反ロール１Ｈ側の不要となる残りの連続したシート状繊維集合体１Ｊが切断される。すなわち、連続したシート状繊維集合体１Ｊが原反ロール１Ｈと巻枠１６の途中で切断されるので、巻枠１６側の連続したシート状繊維集合体１Ｊの切断された端部が巻き終わり端部１Ｊｅ（切断端部）となる。ここで、本実施形態では、巻き終わり端部１Ｊｅが一方の折り返し端部４ｆの近傍位置になるように連続したシート状繊維集合体１Ｊを切断するようにしている。このように連続したシート状繊維集合体１Ｊの巻き終わり端部１Ｊｅが芯材４の折り返し端部４ｆの近傍位置に配置されているので、芯材４の平板部４ｇに巻き終わり端部１Ｊｅが位置しないので、平板部４ｇに段差ができない。

したがって、真空断熱材５としても平板部４ｇ（平面部、平滑部）に段差が無くなるので、真空断熱材５を製品に貼り付けたり固定したりして断熱する場合に貼り付けやすくなる。しかも平板部４ｇが製品などの真空断熱材５の貼り付け箇所に密着や固定がしやすくなるので、真空断熱材５ががたついて外れたりすることがなくなり、真空断熱材５が製品などから取れにくく、外れにくいという効果が得られる。また、ウレタンなどを発泡させて断熱材として使用する断熱箱体に真空断熱材５を併用するような冷蔵庫などの機器の場合は、真空断熱材５の平板部（平面部、平滑部）４ｇに段差が無いため、ウレタンが断熱箱体内に流動する場合に段差が障害になってウレタンの流動を阻害することがない。したがって、ウレタンの流動不足による断熱性能の低下が抑制できる。

（ブレーキ制御回路）
ここで、芯材積層工程時の原反ロール１Ｈのブレーキ制御について図６に基づき説明する。図６において、前記原反ロール１Ｈに制動力を付与する原反ロール制動手段すなわちブレーキ１０は、指令値に基づいて原反ロール１Ｈに任意のブレーキ制動力を付与するものであり、ブレーキアンプ２０の出力によって稼動する。ブレーキ１０の軸には、回転ドグ１１が取り付けられ、フォトマイクロセンサー１２によって回転ドグ１１の回転が検知され、その検出信号が制御部２１に送られるようになっている。原反ロール１Ｈの側方には、光電センサー１３が配置され、原反ロール１Ｈの直径を段階的に検知している。原反ロール１Ｈと巻枠１６の間には、切断クランプ自動送り機構１５が配置されている。切断クランプ自動送り機構１５は、セットされた不織布をクランプ、切断して、巻枠１６に受け渡す機能を有している。巻枠１６は回転検知用のエンコーダ（図示せず）を備えた巻枠駆動部（モーター）１７により駆動される。巻枠駆動部（モーター）１７は、巻枠駆動部アンプ２２を介して、制御部２１から命令された回転動作を行うものである。

図６の構成において、巻枠１６の回転により積層が開始されると、制御部２１に入力されている巻枠１６の直径と回転数から、巻き出し速度を求める。また、回転ドグ１１の回転をフォトマイクロセンサー１２により読み取った信号から制御部２１で回転周期を算出し、原反ロール１Ｈの直径を以下の式から算出する。

［数１］
巻きだし速度×原反ロールの回転周期
π

次いで、算出された直径より、減速時にシート状繊維集合体（不織布）１Ｊにたるみが生じない適切なブレーキ制動力を求める。
本発明においてはパウダクラッチブレーキ（ＺＫＢ−２.５ＨＢＮ（三菱電機））を使用しており、励磁電流値によって、制動トルク値を制御できる。例えば、巻枠の回転数が９０ｒｐｍのときにパウダークラッチブレーキにより停止させたとき、
原反ロール直径６００mmでは出力を約３０％（約１５Ｎ・ｍ）、
原反ロール直径４５０mmでは出力を約２０％（約１０Ｎ・ｍ）、
原反ロール直径３００mmでは出力を約１０％（約５Ｎ・ｍ）とすると、適切な制動トルクが得られた。また、直径３００mm以下では出力を１０％とするとたるみを生じずに停止させることができた。これらの結果から、原反ロール直径の値による適切なブレーキの出力を実験により求めた以下の式（傾き２、切片−２００の式）を用いて算出する。

［数２］
ブレーキの出力［％］＝（算出された原反ロール直径［mm］×２−２００）／４０

ここで、使用したパウダクラッチブレーキ（ＺＫＢ−２．５ＨＢＮ（三菱電機））の制動力の最大値は４０００＝１００％である。したがって、最後に４０で除すと、ブレーキの出力［％］が得られる。なお、原反ロールを取り付ける軸の慣性力が大きいため、原反ロール直径が小さくても一定以上の制動力は必要である。したがって、算出されたブレーキの出力が１０％以下になる場合は、出力を１０％に固定する。

定速回転から減速回転に切り替わると、巻枠駆動部アンプ２２より減速開始信号が、巻枠駆動部１７、制御部２１に送られる。制御部からブレーキ出力の値がブレーキアンプに送られ、励磁電流値に変換され、ブレーキが作動する。

積層枚数が多く、巻き終わりのシート状繊維集合体（不織布）１Ｊを含む直径が、巻枠直径に対して５％以上大きくなる場合では、現在の積層枚数によって巻き付けられたシート状繊維集合体（不織布）１Ｊを含む直径を、原反ロール１Ｈの直径算出に用いて補正しても良い。

（芯材の製造方法）
図５、図７において、原反ロール１Ｈの下流側に配置されたガイドローラー１４は、不織布を任意の場所を通過させるものである。ガイドローラー１４の下流側に配置された布送り部上下クランプ１５ａ，１５ｂは、シート状繊維集合体（不織布）１Ｊのセット時の固定と、これを前進させて、巻枠側のシート端部拘束用上下クランプ１５ｅ，１５ｆに受け渡し動作を行う機能を持っている。布送り部上下クランプ１５ａ，１５ｂとシート端部拘束用上下クランプ１５ｅ，１５ｆの間には、切断固定部上下クランプ１５ｃ，１５ｄが配置されている。切断固定部上下クランプ１５ｃ，１５ｄは、切断時に不織布を固定する動作を行う機能を持っている。巻枠１６には、巻枠可動部上下１６ａ，１６ｃが設けられている。巻枠可動部上下１６ａ，１６ｃは、不織布の積層体を巻枠から抜き取る際に内側に可動することによって、巻枠１６を縮小変形させ、これにより張力を緩めて抜き取りやすくする機能を持っている。また、巻枠１６には、巻枠固定部１６ｂ、１６ｄが設けられている。巻枠固定部１６ｂ、１６ｄは、シート抜き取りアーム１８ａ，１８ｂの内側のアームを挿入するための溝部１６ｇと、シート端部拘束用上下クランプ１５ｅ，１５ｆと布送り部上下クランプ１５ａ，１５ｂを差し込み、不織布の受け渡しをするための穴を備える。シート抜き取りアーム１８ａ，１８ｂの下方にはコンベア１９が配置されている。コンベア１９は、芯材４を載せるために十分な長さを持ち、芯材４を搬送して外包材２に挿入するものである。

次に、芯材４の製造方法について図８乃至図１４の真空断熱材の製造工程を示す図に基づき詳述する。
図８（ａ）〜図１０（ｋ）は芯材となる不織布をセットし、切断、受け渡し、そして積層開始までの工程を表している。また、図１１（ｌ）〜（ｐ）は、積層後に再度クランプ、切断し、受け渡し可能な状態までの工程を表している。そして、図１２（ｑ）〜図１４（ｖ）は、巻枠からシート抜き取りアーム１８ａ，１８ｂによって芯材を抜き取り、平板状にして外包材２へ挿入する工程を表している。

図８（ａ）は、ガイドローラー１４の所定の箇所と、布送り部上クランプ１５ａと布送り部下クランプ１５ｂの間にシート状繊維集合体（以下これを「不織布」という場合もある）１Ｊを通す芯材セットステップである。

図８（ｂ）は、布送り部上クランプ１５ａを降下させて不織布１Ｊを固定する布送りクランプステップである。

図８（ｃ）は、切断固定部上クランプ１５ｃと切断固定部下クランプ１５ｄで不織布１Ｊを固定する切断部固定部クランプステップである。

図８（ｄ）は、カッター４０により切断固定部上下クランプ１５ｃ，１５ｄの間で不織布１Ｊを切断する芯材切断ステップである。

図８（ｅ）は、カッター４０により不織布１Ｊを切断後に、切断固定部上下クランプ１５ｃ，１５ｄのクランプを解除する切断固定部解除ステップである。このとき、布送り部上下クランプ１５ａ，１５ｂはクランプを解除しない。

図９（ｆ），（ｇ）は、布送り部上下クランプ１５ａ，１５ｂが、切断部上下クランプ１５ｃ，１５ｄの間を前進する布送り部前進ステップである。この布送り部前進ステップでは、巻枠側くし歯を有するシート端部拘束用上下クランプ１５ｅ，１５ｆと、布係止用くし歯を有する布送り部上下クランプ１５ａ，１５ｂの、互いのくし歯がほぞ組状に噛み合うポイントまで布送り部上下クランプ１５ａ，１５ｂが前進する。ここで、布送り部上下クランプ１５ａ，１５ｂが掴んでいる不織布１Ｊの先端が垂れても、くし歯間の不織布は垂れることはなく、ここに受け入れる側のシート端部拘束用上下クランプ１５ｅ，１５ｆのくし歯が噛み合うため、確実に不織布を受け渡すことができる。

図９（ｈ）は、巻枠側のシート端部拘束用上クランプ１５ｅが降下し、不織布１Ｊをクランプするシート巻回始端部拘束ステップである。

図１０（ｉ）は、布送り部上クランプ１５ａが上昇して、不織布１Ｊの固定を解除する、布送り部クランプ解除ステップである。これにより、不織布１Ｊは布送り部上下クランプ１５ａ，１５ｂ側から、巻枠側のシート端部拘束用上下クランプ１５ｅ，１５ｆに受け渡しを完了する。

図１０（ｊ）は、不織布１Ｊの固定を解除した布送り部上下クランプ１５ａ，１５ｂが元の位置に後退する布送り部後退ステップである。

図１０（ｋ）は、巻枠１６が回転を開始する不織布積層開始ステップである。積層中は、ガイドローラー１４によって任意の位置に不織布１Ｊの通る箇所が決められるため、各クランプに接触することはなく、安定して積層することができるため、端面が揃った積層体を得られる。

図１１（ｌ）（ｍ）は、巻枠１６が所定回数回転して停止した積層完了ステップを示し、図１１（ｍ）は布送り部分の拡大図を示す。

図１１（ｎ）は、切断部固定ステップである。不織布の原反ロール１Ｈ側は、布送り部上下クランプ１５ａ，１５ｂによって固定されており、また巻枠１６側は、巻枠駆動部１７がロックしているため、切断固定部上下クランプ１５ｃ，１５ｄによって、不織布が引っ張られる。このため強いテンションが発生している。

図１１（ｏ）は、芯材切断ステップである。前述の理由により、不織布に対して強いテンションが発生しているため、不織布がカッター４０によって押されて逃げることなく、確実に切断できる。

図１１（ｐ）は、切断固定部上下クランプ１５ｃ，１５ｄが離反する方向に上昇、下降して、不織布１Ｊの固定を解除する、切断固定部解除ステップである。

図１２（ｑ）は、積層・切断完了ステップである。原反ロール１Ｈと巻枠に積層された芯材との縁が切れて、切断された巻枠側の巻き終わり端部１Ｊｅが溝部１６ｇの横に重力で垂れた状態である。

図１２（ｒ）は、抜き取りアーム挿入・クランプステップである。各シート抜き取りアーム１８ａ，１８ｂの内側に位置するアームは、巻枠固定部の溝部１６ｇに挿入するように前進し、外側に位置するアームは積層されたシート状繊維集合体１Ｊの外側を前進する。その後、内外のアームで挟み込んでクランプする。また、シート状繊維集合体１Ｊの巻き終わり端部１Ｊｅ近傍をクランプすることにより、ばらけたり、はがれたりすることを防止できる。

図１３（ｓ）は、巻枠１６を構成している円周部材の少なくとも１つを半径方向中心方向に可動・変形させて、一定の張力で巻き取られている張力を緩めることにより、またシート端部拘束用上下クランプ１５ｅ，１５ｆを解除して抜くことができる状態にする、巻枠変形・くし歯クランプ解除ステップである。ここでは、巻枠可動部上下１６ａ，１６ｃを内側に変形させることで巻枠１６を縮小変形させて、一定の張力で積層されていた芯材４の張力を緩める。また、シート端部拘束用上下クランプ１５ｅ，１５ｆによるシート状繊維集合体１Ｊの巻回始端部のクランプを解除するが、巻枠変形に同期させても良いし、個別に可動しても良い。

図１３（ｔ）は、芯材抜き取りステップである。巻枠が変形して、張力が緩んだことにより、芯材となるシート状繊維集合体１Ｊの積層構造を崩すことなく抜き取ることができる。

図１４（ｕ）は、巻枠１６と分離された略円筒状（あるいはコイル状）の連続したシート状繊維集合体１Ｊを成形部材であるシート抜き取りアーム１８ａ，１８ｂにて略反対方向（逆方向）に引っ張って平板状の芯材４を成形する芯材成形ステップである。芯材抜き取りステップにて巻枠１６から成形部材であるシート抜き取りアーム１８ａ、１８ｂにてクランプされた状態で連続したシート状繊維集合体１Ｊが分離されるが、芯材成形ステップでは、巻枠１６から２つのシート抜き取りアーム１８ａ，１８ｂにクランプされた状態で抜き取られた略円筒状の連続したシート状繊維集合体１Ｊを、２つのシート抜き取りアーム１８ａ，１８ｂを略直線方向反対側にそれぞれ引っ張ることで略円筒状の連続したシート状繊維集合体１Ｊが成形部材であるシート抜き取りアーム１８ａ，１８ｂのクランプ位置で折りたたまれるので、折り返し端部（折りたたみ部）４ｆと平板部４ｇを有する平板状（シート状）の芯材４に成形される。成形部材であるシート抜き取りアーム１８ａ，１８ｂによって平板状に成形された連続したシート状繊維集合体１Ｊから構成される芯材４は、２つのシート抜き取りアーム１８ａ，１８ｂで折り返し端部４ｆ（折りたたみ部）をクランプされた状態でコンベア１９上に移されて、シート抜き取りアーム１８ａ，１８ｂが取り除かれることで芯材４として成形される。すなわち、連続した繊維から形成された連続したシート状繊維集合体（例えば有機繊維集合体）１Ｊが内側から外側に向かって連続して巻かれて平板状の芯材４が形成、製造され、コンベア１９上を移動する。

図１４（ｖ）は、コンベア１９上で成形された芯材４が、一端が開口した開口部を有するガスバリア性の外包材２に挿入された後に内部が減圧された状態で略密封されて真空断熱材５を製造する真空断熱材製造ステップである。連続したシート状繊維集合体１Ｊが複数層積層され、内側から外側に向かって連続して巻かれて平板状に形成された芯材４は、少なくとも一端が開口した開口部を有するガスバリア性の外包材２内に挿入され、真空炉内に運搬されて略真空状態で外包材２のシール部（例えば開口部）がヒートシールされることで真空断熱材５が完成する。

なお、ここでは、布送り部上下クランプ１５ａ，１５ｂ、切断固定部上下クランプ１５ｃ，１５ｄ、及びシート端部拘束用上下クランプ１５ｅ，１５ｆの、それぞれの対向面（不織布１Ｊと接する面）がいずれもフラットに形成されているものを例に挙げて説明したが、前記それぞれの対向面（不織布１Ｊと接する面）に段差を付けることで不織布保持力を高めることができる。

図１５は本発明の実施形態１に係る真空断熱材の製造装置の巻枠への布送り部の変形例を示す側面図である。この巻枠への布送り部は、図１５のように布送り部上下クランプ１５ａ，１５ｂ、切断固定部上下クランプ１５ｃ，１５ｄ、及びシート端部拘束用上下クランプ１５ｅ，１５ｆの、それぞれの対向面（不織布１Ｊと接する面）に、不織布挟持位置が平面内あるいは高さ方向でずれるようにウレタンブロック５０ａ，５０ｂ、５０ｃ，５０ｄ、５０ｅ，５０ｆを貼り付けたものである。

これらウレタンブロック５０ａ，５０ｂ、５０ｃ，５０ｄ、５０ｅ，５０ｆにより、不織布１Ｊを確実に保持し、例えば切断時に引っ張られてずれたり、積層開始時に不織布１Ｊがクランプから外れることを防止することができる。

実施形態２．
（断熱箱）
図１６は、本発明の実施形態２に係る真空断熱材を用いた断熱箱（本実施形態では冷蔵庫を示す）の断面図である。

本発明の実施形態２に係る冷蔵庫３０は、図１６のように外箱３１と、外箱３１の内部に配置された内箱３２と、外箱３１と内箱３２との間に配置された真空断熱材５及びポリウレタンフォーム（断熱材）３３と、内箱３２内に冷熱を供給する冷凍ユニット（図示せず）とを有している。なお、外箱３１及び内箱３２は、共通する面にそれぞれ開口部（図示せず）が形成されており、この開口部に開閉扉（図示せず）が設けられている。

前記の冷蔵庫において、真空断熱材５の外包材２はアルミ箔を含んでいるため（図１参照）、このアルミ箔を通って熱が回り込むヒートブリッジが生じるおそれがある。このため、ヒートブリッジの影響を抑制するため、真空断熱材５は樹脂成形品であるスペーサ３４を用いて、外箱３１の塗装鋼板から離して配設されている。なお、スペーサ３４は後工程で断熱壁内に注入されるポリウレタンフォームにボイドが残らないように、流動を阻害しないための孔が、適宜設けられている。
すなわち、冷蔵庫３０は、真空断熱材５、スペーサ３４及びポリウレタンフォーム３３によって形成された断熱壁３５を有している。なお、断熱壁３５が配置される範囲は限定するものではなく、外箱３１と内箱３２との間に形成される隙間の全範囲であっても、あるいは一部であってもよく、また、前記開閉扉の内部に配置されてもよい。

前記のように構成した冷蔵庫３０は、使用済みとなった場合、家電リサイクル法に基づき、各地のリサイクルセンターで解体、リサイクルされる。この際、従来のように冷蔵庫の真空断熱材の芯材が無機粉末である場合は、破砕処理を行う際、粉末が飛散して、箱体のまま破砕処理を行うことはできず、冷蔵庫箱体から真空断熱材を取り外すに際して非常に手間がかかる。これに対して、本発明の実施形態２に係る冷蔵庫３０は、繊維集合体によって形成された芯材４が配設された真空断熱材５を有するため、真空断熱材５を取り外すことなく破砕処理を行うことができ、リサイクル性が良い。

なお、ここでは断熱箱が冷蔵庫３０である場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、他の機器にも適用可能である。本発明の機器とは、自動販売機、保冷庫、保温庫、温水器、家庭用あるいは業務用の給湯装置（給湯機）、家庭用あるいは業務用の冷凍・空調装置、車両空調機、給油器などの冷熱機器あるいは温熱機器、ショーケース、ジャーポットなど真空断熱材が使用可能な機器を含む。さらには所定の形状を具備する箱に替えて、変形自在な外袋及び内袋を具備する断熱袋（断熱容器）であってもよい。これらの場合に、断熱箱では、温度調整手段を設けて、内箱の内部の温度を調整するようにしてもよい。さらにまた、住宅（壁面など）などへの応用も可能である。

１，１Ｊ シート状繊維集合体、１Ｊｅ 巻き終わり端部、１Ｈ 原反ロール、２ 外包材、３ ガス吸着剤、４ 芯材、４ｆ 折り返し端部、４ｇ 平板部、５ 真空断熱材、１０ ブレーキ（原反ロール制動手段）、１１ 回転ドグ、１２ フォトマイクロセンサー、１３ 光電センサー、１４ ガイドローラー、１５ 切断クランプ自動送り機構、１５ａ，１５ｂ 布送り部上下クランプ、１５ｃ，１５ｄ 切断固定部上下クランプ、１５ｅ，１５ｆ シート端部拘束用上下クランプ、１６ 巻枠、１７ 巻枠駆動部（モーター）、１８ａ，１８ｂ シート抜き取りアーム、１９ コンベア、２０ ブレーキアンプ、２１ 制御部、２２ 巻枠駆動部アンプ、３０ 冷蔵庫、３１ 外箱、３２ 内箱、３３ ポリウレタンフォーム（断熱材）、３４ スペーサ、３５ 断熱壁、４０ カッター、５０ａ，５０ｂ、５０ｃ，５０ｄ、５０ｅ，５０ｆ ウレタンブロック。

Claims (9)

1. 不織布原反ロールより、シート状繊維集合体を巻枠で所定長さコイル状に巻き取る工程と、
   巻枠に巻き取られたシート状繊維集合体を、巻き終わり端部とその対向する側の２箇所でクランプして巻枠より抜き取り、引っ張って平板状を有する積層構造の芯材を形成する工程と、
   この平板状を有する積層構造の芯材を、その平板状の長手両端部のうち、最終折り返し完了部となる端部側より外包材内に封入した後、外包材内部を真空引きする工程と、
   を有することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
2. 所定の幅にカットされたシート状繊維集合体が巻回される円筒形の原反ロールと、
   前記原反ロールから巻き出される前記シート状繊維集合体を巻き取る縮小変形可能な巻枠と、
   前記巻枠を駆動する巻枠駆動手段と、
   前記シート状繊維集合体を拘束・解放可能に前記円筒形の原反ロールと前記巻枠との間に配置された切断部固定手段と、
   前記切断部固定手段により拘束された前記シート状繊維集合体を切断可能に設けられたカッターと、
   前記切断部固定手段を挟むようにそのシート搬送方向の上流側と下流側に配置されて、前記原反ロールからの前記シート状繊維集合体の巻き出し端部を前記巻枠側に受け渡すシート受け渡し機構と、
   前記巻枠に対し進退可能に側方に配置され、該巻枠に巻き取られた前記シート状繊維集合体を巻き終わり端部とその対向する側の２箇所でクランプ可能な把持部を有し、かつ各把持部相互の間隔を拡縮可能に構成され、前記巻枠の縮小変形動作に連動して該巻枠よりシート状繊維集合体を抜き取り可能なシート抜き取り手段と、
   前記シート抜き取り手段の下方に配置され、該シート抜き取り手段の各把持部相互の間隔を拡げることで前記シート状繊維集合体から形成された平板状を有する積層構造の芯材を、外包材まで搬送するコンベアと、
   を備えることを特徴とする真空断熱材の製造装置。
3. 前記シート受け渡し機構は、
   先端に布係止用くし歯を有し、前記シート状繊維集合体を拘束・解放可能で、かつ拘束時に該シート状繊維集合体を前記切断部固定手段を超えて所定量下流側に搬送可能に、前記切断部固定手段の上流側に配置された布送り部クランプ機構と、
   前記布送り部クランプ機構の前記布係止用くし歯がほぞ組状に嵌入可能な巻枠側くし歯を有し、前記シート状繊維集合体の巻回始端部を拘束・解放可能に前記巻枠に設けられたシート端部拘束手段と、
   を有することを特徴とする請求項２記載の真空断熱材の製造装置。
4. 前記切断部固定手段は、前記シート状繊維集合体の切断部の前後を該シート状繊維集合体の両面より接近・離反して拘束・解放可能に挟む２組の切断部クランプ部材で構成されており、
   前記シート受け渡し機構の布送り部クランプ機構は、前記２組の切断部クランプ部材の前記シート状繊維集合体の両面からの離反時に、これら２組の切断部クランプ部材間を、その布係止用くし歯が前記シート端部拘束手段の巻枠側くし歯と噛み合う位置まで前進可能に構成されていることを特徴とする請求項３記載の真空断熱材の製造装置。
5. 指令値に基づいて前記原反ロールに制動力を付与する原反ロール制動手段と、
   前記巻枠の直径と回転数より算出した巻き出し速度と、原反ロール固定軸の回転周期から原反ロール直径を算出し、その直径に応じて、巻き出されるシート状繊維集合体の張力を一定に保つブレーキ制動力を算出し、算出したブレーキ制動力を指令値として前記原反ロール制動手段に出力する制御手段と、
   を更に有することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の真空断熱材の製造装置。
6. 所定の幅を有し、長さ方向に連続したシート状繊維集合体が内側から外側に向かって巻かれ、その巻き方向が長手方向である平板状に形成された積層構造の芯材と、
   前記芯材を開口部から内部に収納し、内部が減圧された状態で前記開口部がシールされるガスバリア性の外包材と、を備え、
   前記平板状の芯材は、その平板状の長手端部の折り返し部に巻回終端が位置するように形成されていることを特徴とする真空断熱材。
7. 前記芯材は、前記長手端部から前記外包材に挿入されていることを特徴とする請求項６記載の真空断熱材。
8. 外箱と、前記外箱の内部に配置された内箱とを備え、前記外箱と内箱との間に請求項６又は７記載の真空断熱材を配置したことを特徴とする断熱箱。
9. 請求項６又は７記載の真空断熱材を備えたことを特徴とする機器。

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