JP5953159B2

JP5953159B2 - 真空断熱材及び冷蔵庫

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Publication number: JP5953159B2
Application number: JP2012166486A
Authority: JP
Inventors: 康人寺内; 越後屋　恒; 恒越後屋; 大五郎嘉本; 祐志新井
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: JP2014025537A

Description

本発明は、真空断熱材及び冷蔵庫に関する。

近年、地球環境保護の観点また省エネルギー化の観点から家電製品や産業機器の断熱性向上が検討されている。機器を断熱する断熱材としては、樹脂フォームや有機、無機の繊維が用いられているが、断熱性を向上しようとした場合、断熱材の厚さを厚くする必要がある。断熱材の厚さが厚くなると機器全体の容積が増大し、容積を変更しない場合には部品等を実装できるスペースの割合が低くなってしまう。そこで、樹脂フォームや無機繊維等より断熱性に優れる真空断熱材が提案されている。真空断熱材はガスバリヤ性を有する外被材を袋状にし、内部に繊維集合体からなる芯材及びガス吸着用のゲッター剤を入れ、袋内部を減圧した後、袋の端部を封止して作製する。従来の樹脂フォームや無機繊維等の断熱材と比較して、２０から４０倍の断熱性を持つことから、断熱材の厚さを薄くしても十分な断熱を行うことが可能である。

また、真空断熱材の断熱性向上、機能性を高めるための検討が種々行われている。

本技術分野の背景技術として、特開２００６−３８１２２号公報（特許文献１）がある。この公報には、芯材と水分吸着剤と前記芯材と前記水分吸着剤を被覆するガスバリヤ性を有する外包材とからなり、前記芯材が平均繊維径３〜５μｍのガラス短繊維をガラスの融点より低い４５０℃で５分間加熱プレスしボード状に成形された真空断熱材が記載されている。

特開２００６−３８１２２号公報

しかし、特許文献１に記載の真空断熱材は、熱プレス法を用いており、グラスウールの繊維径が３〜５μｍと細く繊維が溶解しやすい。

また、プレスによる圧力が繊維間の接触点に作用することで、繊維同士が溶着してしまう。

また、溶着した部分は断熱材中で熱を伝播する熱パスとなるため、真空断熱材の熱伝導率が低下してしまう。

このように、従来の真空断熱材に用いる芯材を構成する繊維は、溶着により起こる熱の伝播、及び繊維の破断により起こる熱の伝播、すなわち真空断熱材における熱伝導率の悪化が問題となる。

そこで本発明は、断熱性能を向上させた真空断熱材及び冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、バインダを含まず無機繊維のみの繊維集合体の芯材と、前記芯材を覆う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、前記繊維集合体の平均繊維径は５．２μｍ以下であって、真空引きする前の前記繊維集合体に所定荷重を加えた際の厚さ（ｍｍ）を繊維集合体の１ｍ²当たりの重量（ｋｇ／ｍ²）で割った値である圧縮強度（ｍｍ／（ｋｇ／ｍ²））が２４以上であることを特徴とする。

本発明によれば、断熱性能を向上させた真空断熱材及び冷蔵庫を提供することができる。

本実施形態に係る冷蔵庫を示す正面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。真空断熱材を示す斜視図である。図３のＣ−Ｃ線断面図である。ガラス繊維の製造方法を説明する図である。本発明の実施例１から２及び比較例１から２の測定結果の表図である。比較例における外被材の皺の発生を説明する図である。実施例における外被材の皺の発生抑制を説明する図である。図８Ａの状態からの時間経過後を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（冷蔵庫１の構成）
図１は実施形態に係る冷蔵庫１を示す正面図である。図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。

実施形態の冷蔵庫１は、上から冷蔵温度で冷却する冷蔵室２、製氷した氷を貯蔵する製氷（貯氷）室３ａ、冷凍温度で冷却する上段冷凍室（切替え室又は急冷凍室）３ｂおよび下段冷凍室４、野菜を収納する野菜室５を有している。

冷蔵室扉６ａ、６ｂ、製氷（貯氷）室扉７ａ、上段冷凍室扉７ｂ、下段冷凍室扉８、野菜室扉９は、それぞれ冷蔵室２、製氷室３ａ、上段冷凍室３ｂ、下段冷凍室４、野菜室５の各室の手前側の前面開口部を開閉する。各扉内には、発泡断熱材２３と真空断熱材５０が配置されている。

図１に示す冷蔵室扉６ａ、６ｂは、ヒンジ１０等を中心に回動する扉であり、これ以外の製氷室扉７ａ、上段冷凍室扉７ｂ、下段冷凍室扉８、野菜室扉９は、全て引き出し式の扉である。

引き出し式の製氷室扉７ａ、上段冷凍室扉７ｂ、下段冷凍室扉８、野菜室扉９を引き出すと、各室を構成する容器が扉と共に引き出されてくる。

各冷蔵室扉６ａ、６ｂ、製氷室扉７ａ、上段冷凍室扉７ｂ、下段冷凍室扉８、野菜室扉９には、冷蔵庫本体１Ｈ（図２参照）との間を密閉するためのパッキン（図示せず）が、冷蔵庫本体１Ｈ側の外周縁部に取り付けられている。

冷蔵温度の冷蔵室２と冷凍温度の製氷（貯氷）室３ａ及び上段冷凍室３ｂとの間には、それぞれを区画して断熱するための仕切断熱壁１２を配置している。仕切断熱壁１２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）、真空断熱材等、それぞれを単独使用、或いは、これらの複数の断熱材を組み合わせて形成されている。

製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂと下段冷凍室４との間は、同じ冷凍の温度帯であり温度差が同じまたは小さいため、区画して断熱する仕切り断熱壁ではなく、パッキン受面を形成した仕切り部材１３を設けている。

冷凍温度の下段冷凍室４と野菜保存温度の野菜室５の間には、それぞれを区画して断熱するための仕切断熱壁１４を設けている。仕切断熱壁１４は、仕切断熱壁１２と同様に３０〜５０ｍｍ程度の断熱壁であり、同様に、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）、真空断熱材等で作られている。このように、基本的に冷蔵温度と冷凍温度との貯蔵温度帯が異なる貯蔵室の仕切りには断熱性がある仕切断熱壁１２、１４を設置している。

仕切断熱壁１２、１４は、図２に示すように、発泡ポリスチレン３３と真空断熱材５０ｂとを用いて構成してもよく、特に限定されない。

なお、冷蔵庫本体１Ｈの内部は、図１に示すように、上から冷蔵室２、製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂ、下段冷凍室４、野菜室５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６ａ、６ｂ、製氷室扉７ａ、上段冷凍室扉７ｂ、下段冷凍室扉８、野菜室扉９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、特に限定されない。

図２に示す冷蔵庫本体１Ｈは、ＰＣＭ（Ｐｒｅ−Ｃｏａｔｅｄ−Ｍｅｔａｌ）鋼板等の鋼板製の外箱２１と、ＡＢＳ（ＡｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅＢｕｔａｄｉｅｎｅＳｔｙｒｅｎｅ）樹脂等の樹脂製の内箱２２とを備えている。内箱２２は、冷蔵室２、製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂ、下段冷凍室４、野菜室５を形成している。

外箱２１と内箱２２との間に形成される空間は、断熱空間１ｓとして断熱部を設け、冷蔵庫本体１Ｈ内の各貯蔵室と外部空間とを断熱している。

この外箱２１と内箱２２との間の断熱空間１ｓに、真空断熱材５０を配置し、真空断熱材５０以外の断熱空間１ｓには硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材２３を充填している。真空断熱材５０については後記するが、図示しない固定部材、支持部材等で外箱２１または内箱２２に固定支持されるか、接着剤で外箱２１または内箱２２に固定されている。

また、冷蔵室２、製氷室３ａ、上段冷凍室３ｂ、下段冷凍室４、野菜室５等の各室を所定の温度に冷却するために製氷室３ａ、下段冷凍室４の背側には冷却器２８（図２参照）が備えられている。

この冷却器２８と、圧縮機３０と、凝縮機３１と、図示しないキャピラリーチューブとを接続し、冷凍サイクルを構成している。

冷却器２８の上方には、冷却器２８にて冷却された冷気を冷蔵庫１の内部を循環させて所定の低温温度に保持する送風機２７が配設されている。

また、図２に示す冷蔵庫本体１Ｈの上面１Ｈ１の後方部には、電気部品４１が実装された電源基板等を収納するための凹部４０が形成されている。電気部品４１が実装された電源基板等の制御手段によって、冷蔵庫１の各種冷却運転や諸機能の駆動／停止等を制御している。さらに、凹部４０の上方には、電気部品４１を覆うカバー４２が設けられている。カバー４２の高さは外観意匠性、冷蔵庫１の内容積確保、及び耐熱性を考慮して、冷蔵庫本体１Ｈの天面１Ｈ１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４２の高さが冷蔵庫本体１Ｈの天面１Ｈ１よりも外側に突き出る場合は、１０ｍｍ以内の範囲に収めることが望ましい。

これに伴って、凹部４０は発泡断熱材２３側（庫内側）に電気部品４１を収納する空間の凹部４０だけ窪んだ状態で配置されるため、断熱厚さを確保しようとする場合、庫内側に突き出し、必然的に冷蔵庫１の内容積が犠牲になってしまう。一方、冷蔵庫１の内容積をより大きくとる場合には、凹部４０と内箱２２間の発泡断熱材２３の厚さが薄くなってしまう。このため、図２に示すように、凹部４０に対向する発泡断熱材２３の中に真空断熱材５０ａを配置して断熱性能を確保、強化している。本実施形態では、真空断熱材５０ａを図示しない庫内灯のケースと電気部品４１に跨るように略Ｚ形状に成形した１枚の真空断熱材５０ａとしている。

また、図２に示す冷蔵庫本体１Ｈの背面下部（図２の冷蔵庫本体１Ｈの右下）の機械室に配置された圧縮機３０や凝縮機３１は発熱の大きい部品であるため、庫内の内箱２２への熱侵入を防止するため、圧縮機３０や凝縮機３１の内箱２２側への投影面に真空断熱材５０ｃを配置している。なお、図２において真空断熱材５０は複数に分割されているが、単一の真空断熱材５０ｃを複数箇所折り曲げて機械室前方と野菜室５後方との間の熱移動を遮断する構成としてもよい。この場合、真空断熱材５０の外被材（詳細は後述）を通した熱移動、いわゆるヒートブリッジ現象が抑制されて、断熱性能が向上する。

（真空断熱材５０の基本構成）
次に、真空断熱材５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）の構成について、図３、図４を用いて説明する。図３は、真空断熱材を示す斜視図である。図４は、図３のＣ−Ｃ線断面図である。

真空断熱材５０は、真空のスペースを形成するための芯材５１と、該芯材５１を圧縮状態に保持するための内包材５２と、水分やガス等を吸着する吸着剤５４と、内包材５２で圧縮状態に保持した芯材５１を被覆するガスバリヤ層を有する外被材５３とを有し構成している。なお、図４においては、吸着剤５４を強調して示している。

外被材５３は真空断熱材５０の両面外側に配置され、同等の大きさのラミネートフィルムの外縁から一定の幅の部分を熱溶着により貼り合わせた袋状で構成されている。なお、貼り合わせ箇所５０ｈは、中央側に折り返してヒートブリッジを形成するのを防止している。

真空断熱材５０の芯材５１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の積層体として、平均繊維径が以下の実施例のグラスウールを用いている。

芯材５１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（ガスの発生）が少なくなるため、断熱性能的に有利であるが、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、グラスファイバー、アルミナ、シリカアルミナ、シリカ、ロックウール、炭化ケイ素等の無機繊維等でもよい。芯材５１の種類によっては内包材５２が不要の場合もある。

また、芯材５１については、無機系繊維材料の他に、有機系樹脂繊維材料を用いることができる。有機系樹脂繊維の場合、耐熱温度等の芯材５１としての性能をクリヤ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ン法やスパンボンド法等で以下の実施例の繊維径になるように繊維化するが、繊維化できる有機系樹脂や繊維化方法であれば特に限定されない。

繊維集合体は無機繊維又は有機繊維からなり嵩密度が低いものが好ましく、繊維集合体の圧縮強度は以下のように測定する。繊維集合体を所定の大きさ（１００ｍｍ×１００ｍｍ）に切断し、１００ｍｍ²当たり２５ｇとなるよう荷重を加える。加重を加えた状態で繊維集合体の厚さ（単位：ｍｍ）を測定した後、目付け（繊維集合体の１ｍ²当たりの重量単位：ｋｇ／ｍ²）で割った値を圧縮強度（単位：ｍｍ／（ｋｇ／ｍ²））とする。この、圧縮強度が高いほど加重に対する抵抗力が大きくなり、形状維持に適した芯材となる。また、繊維同士を接着する方法としてバインダ剤の使用、熱プレス等があり、これらの手法を用いると繊維同士が接着することで圧縮強度が高くなるが、繊維を接着している点が熱パスとなり熱伝導率が悪化することから好ましくない。

繊維径の測定方法は、繊維を紡糸して繊維集合体としたものを、顕微鏡で拡大して３０本の測定値の平均値とした。

なお、本実施例においては、顕微鏡にて拡大測定を行う方法や、マイクロネア測定器による測定方法がある。マイクロネア測定器は、綿等の繊維繊度を測定する計器であり、一定量の繊維塊の空気流に対する抵抗を測定して、繊維繊度を測定するものである。具体的には、一定重量の繊維を一定容積になるように試料ホルダに収納して、一定圧力の空気を送風する。そして、その時の空気流量を読み取ることで、繊維径をμオーダーで測定するものである。

繊維径については細い方が好ましいが、環境への配慮、工業的な生産性を考慮し１０μｍ以下であることが望ましく、更には５．２μｍ以下であることがより好ましい。

外被材５３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、第一のガスバリヤ層、第二のガスバリヤ層、熱溶着層の４層構成からなるラミネートフィルムとする。

表面層は保護材の役割を持つ樹脂フィルムとし、第一のガスバリヤ層は樹脂フィルムに金属蒸着層を設け、第二の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、第一のガスバリヤ層と第二の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、外被材５３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、第一の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、第二の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。例えば第一と第二の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や、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。表面層については第一のガスバリヤ層の保護材であるが、真空断熱材５０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、通常、第二の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著しく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するものである。これにより、先に述べた真空断熱材５０の真空排気工程においても、外被材５３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る。

なお、各フィルムのラミネート（貼り合せ）は、二液の反応熱で硬化させる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良い。

また、内包材５２については本実施形態では熱溶着可能なポリエチレンフィルムを用い、吸着剤５４については物理吸着タイプの合成ゼオライトを用いたが、いずれもこれらの材料に限定するものではない。内包材５２についてはポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム等、吸湿性が低く熱溶着でき、アウトガスが少ないものであれば良い。

吸着剤５４については、水分やガスを吸着するものであり、物理吸着、化学反応型吸着のどちらでも良く、シリカゲル、酸化カルシウム、合成ゼオライト、活性炭、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等を用いることができる。

（繊維集合体（ガラス繊維）の製造方法）
真空断熱材５０に用いる芯材５１として、繊維集合体のグラスウールを用いる場合について説明する。グラスウールは、バインダ結合や熱プレスによって熱硬化させずに、ボード状に固められずに柔軟性を有し、圧縮方向に対する反発性を有する状態で、内包材５２（一例として高密度ポリエチレン）にて包装後に脱気する。この内包材５２で仮圧縮された芯材５１を、袋状の外被材５３内に挿入して開封後、内包材５２と外被材５３内を共に真空包装することで、真空断熱材５０として形成される。グラスウールを形成するガラスは、ホウケイ酸ガラスを用いる。

ここで、図５は、ガラス繊維の製造方法を説明する図である。中空円筒状の回転体１００（スピナー）の底部に向かって、ガラス溶融炉１００に接続したノズル１０１から溶融ガラスＧが投入される。中空円筒状の回転体１００は回転軸１０３回りに高速で回転しており、投入された溶融ガラスＧは遠心力の作用により、回転体１００側壁部で上昇する。
そして、回転体１００の側壁に複数形成された細孔１０５から溶融ガラスＧが噴出される。噴出された溶融ガラスＧは、矢印Ｈ方向に加熱する加熱手段１０２（バーナー等の火炎放射手段）によって加熱される。ここで、矢印Ｈ方向は、回転体１００側壁に設けた複数の細孔１０５の上下方向に沿う方向である。

また、加熱手段１０２の吐出口（矢印Ｈの矢尻近傍）の外周には、回転体１００の側壁周囲に同心円状に、連続又は間隔を置いて配置されて気体を吐出する気体吐出手段１０４を有する。

この構成において、複数の細孔１０５から回転体１００の外部へ吐出された溶融ガラスＧは、線条の繊維に形成される。この繊維は、加熱手段１０２の加熱方向Ｈに導かれて細径化しつつ下方に進行し、気体吐出手段１０４から吐出される矢印Ｆ方向の気体によって、繊維の長さ、繊維集合体の密度等が調整される。

このように紡糸されたガラス繊維は、集綿装置（図示せず）により均等な密度になるよう積層される。しかし、紡糸の累計時間が長くなるに伴い、回転体１００の細孔１０５は摩擦等により次第に大きくなる。そのため、繊維径も次第に大きくなる傾向となる。

繊維径が大きくなると個体熱伝導がし易くなり、熱伝導抵抗が小さくなる。そして、真空断熱材としてこの繊維を適用した場合、断熱性能としては悪化する傾向になる。

この断熱性能の悪化を防止するためには、回転体１００の細孔１０５がある一定の大きさに達した時点で、新たな回転体１００に交換すればよいが、回転体１００を短期間で頻繁に交換すると、コスト高になり生産性が損なわれるため、好ましくない。

ここで、真空断熱材５０において、真空断熱材５０の断面における内包材５２の内部の芯材５１と芯材５１以外の真空状態となるスペースのうち当該スペースが占める割合である空隙率の測定方法を以下に示す。

まず、所定の繊維径、繊維長に調製したグラスウール繊維を作製し、それらをコア材（芯材５１）として用いた空隙率測定用の真空断熱材５０（コア材サイズ２０×２０×１０ｔ（ｍｍ））を作製する。次に、内部を観察する際に真空断熱材５０の形状変形を防止するため、エポキシ樹脂中に真空断熱材を埋め、その後切断して研磨を行い、空隙率測定用試料を作製する。

作製した試料について、走査型電子顕微鏡（日立製型式Ｓ−４２００）を用いて二次電子像撮影を実施し、撮影した二次電子像について画像解析を行い、内包材５２の内部における一定面積中においてグラスウール繊維が存在しない面積（スペース面積）を百分率で算出し空隙率とする。

本実施例の真空断熱材の空隙率は９０％以上とする。これにより、繊維同士の接点からの熱伝導が抑制されて、断熱性能が向上する。

以下、本発明による実施例について図を用いて詳細に説明する。なお、この実施例によって発明が限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１の真空断熱材５０は、芯材５１としてグラスウールを用いる。グラスウールはガラスを溶融紡糸して作製したものである。グラスウールを形成するガラスはホウケイ酸ガラスを用いた。ガラスを溶融炉で約１３００℃の温度で溶融した後、金属製の回転体１００を用いた遠心法で紡糸を行った。紡糸した繊維は吸引機構を有するコンベア上に目付けが１４００ｇ/ｍ²となるように集めた。目付けとは、単位からわかるように集めた繊維を１ｍ²の大きさにした際の重量を規定してものである。また、紡糸した繊維の太さを調べるため、マイクロネア測定器で測定したところ、平均繊維径は５．２μｍであった。

また、回転体１００直下で採取した繊維の長さを測定したところ、平均で約２５０ｍｍとなっていた。さらに、圧縮強度を測定したところ２９．４となった。

このようにして得られた、グラスウールを幅５００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの大きさに切断後、２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥した後、目付け１４００ｇ/ｍ²のものを２枚積層し、ゲッター剤（ユニオン昭和製、モレキュラシーブス１３Ｘ）をグラスウールの層間に散在させるとともに、３方を綴じ袋状にした外被材中に入れ、袋の内部をロータリーポンプで１０分間真空引きした後、拡散ポンプで１０分真空引き後、袋の単部をヒートシールで封止した。

得られた真空断熱材（厚み：約１２ｍｍ）について断熱特性を、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−λを用いて１０℃で測定した。断熱特性は２００（指数）であった。断熱特性は指数で示し、高くなるほど断熱特性は良好となる。

この結果より、非常に断熱性に優れる真空断熱材を得られることが明らかとなった。

（実施例２）
実施例２の真空断熱材は、実施例１と同様に芯材としてグラスウールを用いている。紡糸した繊維の太さをマイクロネア測定器で測定したところ、平均繊維径は４．５μｍであった。また、回転体１００直下で採取した繊維の長さを測定したところ平均で約２５０ｍｍとなっていた。さらに、圧縮強度を測定したところ２４．８となった。

このようにして得られた、グラスウールを幅５００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの大きさに切断後、２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥した後、目付け１４００ｇ/ｍ²のものを２枚積層し、ゲッター剤（ユニオン昭和製、モレキュラシーブス１３Ｘ）とともに、３方を綴じ袋状にした外被材中に入れ、袋の内部をロータリーポンプで１０分間真空引きした後、拡散ポンプで１０分真空引き後、袋の単部をヒートシールで封止した。

得られた真空断熱材（厚み：約１２ｍｍ）について断熱特性を、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−λを用いて１０℃で測定した。断熱特性は２１８（指数）であった。

（比較例１）
比較例１は、実施例１、２と同様に芯材としてグラスウールを用いている。紡糸した繊維の太さをマイクロネア測定器で測定したところ、平均繊維径は６．０μｍであった。また、回転体１００直下で採取した繊維の長さを測定したところ平均で約７０ｍｍとなっていた。さらに、圧縮強度を測定したところ１８．８となった。

このようにして得られたグラスウールを幅５００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの大きさに切断後、２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥した後、目付け１４００ｇ/ｍ²のものを２枚積層し、ゲッター剤（ユニオン昭和製、モレキュラシーブス１３Ｘ）とともに、３方を綴じ袋状にした外被材中に入れ、袋の内部をロータリーポンプで１０分間真空引きした後、拡散ポンプで１０分真空引き後、袋の単部をヒートシールで封止した。

得られた真空断熱材（厚み：約１２ｍｍ）について断熱特性を、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−λを用いて１０℃で測定した。断熱特性は１００（指数）であった。

この結果より、実施例１、２と比較して繊維径が太く、圧縮強度が低い場合は断熱特性が低くなるということが明らかとなった。

（比較例２）
比較例２は、比較例１と同様に芯材としてグラスウールを用いている。紡糸した繊維の太さをマイクロネア測定器で測定したところ、平均繊維径は６．８μｍであった。また、回転体１００直下で採取した繊維の長さを測定したところ平均で約１８０ｍｍとなっていた。さらに、圧縮強度を測定したところ１９．８となった。

このようにして得られたグラスウールを幅５００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの大きさに切断後、２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥した後、目付け１４００ｇ/ｍ²のものを２枚積層し、ゲッター剤（ユニオン昭和製、モレキュラシーブス１３Ｘ）とともに、３方を綴じ袋状にした外包材中に入れ、袋の内部をロータリーポンプで１０分間真空引きした後、拡散ポンプで１０分真空引き後、袋の単部をヒートシールで封止した。

得られた真空断熱材（厚み：約１２ｍｍ）について断熱特性を、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−λを用いて１０℃で測定した。断熱特性は１２６（指数）であった。

以上の結果をまとめると、図６より、繊維径が小さくなると熱伝導性も低くなり、真空断熱材の断熱性能は向上する傾向になる。

また、比較例より、圧縮強度が小さいと断熱性能の大幅な向上は見込めない。そのため、実施例より、繊維長を長くして圧縮強度が２４以上になるよう制御する。これにより、断熱性に優れた真空断熱材を得ることができる。更に好ましくは、２４．８以上となるように制御すれば、断熱性能がより向上する。

また、紡糸時間が長くなると回転体の細孔径は摩擦等により大きくなり、紡糸する繊維径も次第に大きくなる傾向となる。また、繊維径が大きくなると熱伝導抵抗が小さくなり、熱伝導性が高くなってしまう。そこで、本実施例では繊維長を長くして圧縮強度が２４以上になるよう制御することで、断熱性能の低下を抑制することができる。

また、圧縮強度が２４以上で空隙率を９０％以上とすることで、絡み合った繊維の接点での熱伝導が抑制されて、断熱性能に優れた真空断熱材とすることができる。

次に、外被材の皺の発生抑制について説明する。図７は、比較例における外被材の皺の発生を説明する図である。図８Ａは、実施例における外被材の皺の発生抑制を説明する図である。図８Ｂは、図８Ａの状態からの時間経過後を説明する図である。なお、各図における芯材５１は、繊維の方向を把握しやすくするために、模式的に示している。

図７において、繊維長が短い場合の比較例を示す。芯材５１の繊維長が短い場合、外被材５３に収納した繊維集合体は、繊維の配向性が不均一であり、厚み方向に沿う繊維が平面方向に沿う繊維に対して相当の割合で存在する。この場合、外被材内５３を減圧すると、厚み方向に延在する繊維が比較的多数存在する位置において、外被材５３が芯材５１側に引き込まれる。すると、引き込まれた部分の外被材５３に皺５３ａが発生する。比較例の真空断熱材５０において皺５３ａが発生すると、繊維が短く反発力や弾性力が弱い芯材５１では、皺５３ａを減圧力に抗して押し戻す力を備えていない。すると、一度発生した外被材５３の皺５３ａを修復する手立てがない。

一方、実施例の繊維長は、図８Ａ、図８Ｂに示すように長く、平面方向に沿う配向性が得られやすい。この構成において減圧すると、図８Ａのように一部で外被材５３が芯材５１側に引き込まれて皺５３ａが一時的に形成されそうになる。しかし、芯材５１を構成する繊維集合体は繊維長が長く平面方向に沿う配向性を有し、圧縮強度が２４以上である。
そのため、減圧力に抗して皺５３ａを外方に押し伸ばす力を備えている。よって、図８Ｂの状態に復元する力を備えているので、外被材５３の皺５３ａの形成を抑制できる。外被材５３の皺５３ａが発生してしまうと、その部分にクラックが生じて、ガスバリヤ性が低下してしまい、真空度の長期維持が困難となる。

本実施例では、皺５３ａの形成が抑制されるので、外被材５３のガスバリヤ性を長期維持することができ、断熱性能を長期間維持することができる。

１冷蔵庫
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ真空断熱材
５１芯材
５２内包材
５３外被材
５３ａ皺
１００回転体

Claims

バインダを含まず無機繊維のみの繊維集合体の芯材と、前記芯材を覆う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、
前記繊維集合体の平均繊維径は５．２μｍ以下であって、真空引きする前の前記繊維集合体に所定空荷重を加えた際の厚さ（ｍｍ）を繊維集合体の１ｍ²当たりの重量（ｋｇ／ｍ²）で割った値である圧縮強度（ｍｍ／（ｋｇ／ｍ²））が２４以上であることを特徴とする真空断熱材。
前記芯材の空隙率は９０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱材。
外箱と内箱との間に真空断熱材と発泡断熱材とを配置した冷蔵庫において、前記真空断熱材は請求項１又は２に記載の構成であることを特徴とする冷蔵庫。