JPWO2018087983A1 - 真空断熱材、真空断熱材の製造方法、及び真空断熱材の製造装置 - Google Patents
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Abstract
真空断熱材の製造方法は、直線性を持つ複数の第１繊維と、捲縮性を持つ複数の第２繊維とをコンベヤ上に供給する繊維供給工程、及び繊維供給工程の後、複数の第１繊維と複数の第２繊維とをコンベヤ上で圧縮することにより、複数の第１繊維と複数の第２繊維とを有する連続繊維体を得る圧縮工程を備えている。
Description
この発明は、芯材と芯材を収容する外被材とを有する真空断熱材、真空断熱材の製造方法、及び真空断熱材の製造装置に関するものである。
従来、複数の無機繊維シートを積層した芯材を外被材で真空密封した真空断熱材が知られている。無機繊維シートは、互いに係合した曲線状ストランド及び直線状ストランドで構成されている（例えば特許文献１参照）。
また、従来、溶融ガラスを多数のノズルから引き出して作製したストランドを切断することにより複数のガラスチョップドストランドを作製し、ガラスチョップドストランドで構成した複数の不織布を積層することにより芯材を作製する真空断熱材の製造方法も知られている（例えば特許文献２参照）。
しかし、特許文献１に示されている従来の真空断熱材では、曲線状ストランドと直線状ストランドとが係合して結束した繊維シートを芯材としているので、曲線状ストランドが嵩高になってしまう。これにより、熱が曲線状ストランドを通じて真空断熱材の厚さ方向へ移動しやすくなってしまい、真空断熱材の断熱性能が低下してしまうおそれがある。
特許文献２に示されている従来の真空断熱材では、不織布を作製するときに複数のガラスチョップドストランドをバインダで結束しなければならない。これにより、複数のガラスチョップドストランド同士の接触熱抵抗がバインダによって低下してしまい、真空断熱材の断熱性能が低下してしまうおそれがある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、断熱性能の向上を図ることができる真空断熱材、真空断熱材の製造方法、及び真空断熱材の製造装置を得ることを目的とする。
この発明に係る真空断熱材は、芯材、及び芯材を収容する外被材を備え、芯材は、直線性を持つ複数の第１繊維と、捲縮性を持つ複数の第２繊維とを有している。
また、この発明に係る真空断熱材の製造方法は、直線性を持つ複数の第１繊維と、捲縮性を持つ複数の第２繊維とをコンベヤ上に供給する繊維供給工程、及び繊維供給工程の後、複数の第１繊維と複数の第２繊維とをコンベヤ上で圧縮することにより、複数の第１繊維と複数の第２繊維とを有する連続繊維体を得る圧縮工程を備えている。
また、この発明に係る真空断熱材の製造装置は、第１のガラス素材を溶融させ、溶融した第１のガラス素材から、直線性を持つ複数の第１繊維を作製する第１繊維作製装置、第２のガラス素材を溶融させ、溶融した第２のガラス素材から、捲縮性を持つ複数の第２繊維を作製する第２繊維作製装置、複数の第１繊維及び複数の第２繊維を搬送するコンベヤ、及び複数の第１繊維と複数の第２繊維とをコンベヤ上で圧縮することにより、複数の第１繊維と複数の第２繊維とを有する連続繊維体を得る圧縮装置を備えている。
この発明に係る真空断熱材、真空断熱材の製造方法、及び真空断熱材の製造装置によれば、複数の第１繊維の変形を抑制しながら、第２繊維を第１繊維によって容易に押さえつけることができる。従って、複数の第１繊維の方向を真空断熱材の厚さ方向に対して直交する方向に近づけることができるとともに、複数の第２繊維の方向も真空断熱材の厚さ方向に対して直交する方向に近づけることができ、第１繊維及び第２繊維を通じた熱の移動を真空断熱材の厚さ方向について抑制することができる。また、第２繊維に捲縮性を持たせることにより、直線性を持つ複数の第１繊維に複数の第２繊維がなじみやすくなり、バインダがなくても芯材の形状を確保することができる。このようなことから、真空断熱材の断熱性能の向上を図ることができる。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による真空断熱材を示す縦断面図である。図において、真空断熱材１は、芯材２と、芯材２を収容する外被材３とを有している。真空断熱材１の厚さ方向への熱の移動は、主に芯材２からの個体熱伝導の影響が大きい。
図１は、この発明の実施の形態１による真空断熱材を示す縦断面図である。図において、真空断熱材１は、芯材２と、芯材２を収容する外被材３とを有している。真空断熱材１の厚さ方向への熱の移動は、主に芯材２からの個体熱伝導の影響が大きい。
芯材２は、外被材３内に真空密封されている。また、芯材２は、真空断熱材１の厚さ方向へ積層された複数のウェブ状の繊維体４を有している。
外被材３は、第１の外被材シート３１及び第２の外被材シート３２を有している。第１の外被材シート３１及び第２の外被材シート３２は、複数の繊維体４の積層方向の両側から芯材２を挟んだ状態で、芯材２を覆っている。外被材３は、第１の外被材シート３１及び第２の外被材シート３２のそれぞれの外周部同士が貼り合わされた状態で構成されている。この例では、第１の外被材シート３１及び第２の外被材シート３２のそれぞれの形状が矩形状になっており、第１の外被材シート３１及び第２の外被材シート３２のそれぞれの外周部の四辺同士が貼り合わされている。外被材３内は、減圧されており、真空になっている。
また、第１の外被材シート３１及び第２の外被材シート３２のそれぞれは、多層構造を持つラミネートフィルムで構成されている。ラミネートフィルムとしては、例えば延伸ナイロン（ＯＮＹ）、アルミニウム蒸着ポリエチレンテレフタレート（ＡＬ蒸着ＰＥＴ）、アルミニウム箔（ＡＬ箔）、及び無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）を積層したアルミラミネートシートを用いてもよい。また、ラミネートフィルムは、例えば、膜厚２５μｍのＯＮＹ層、膜厚１２μｍのＡＬ蒸着ＰＥＴ層、膜厚７μｍのＡＬ箔層、膜厚３０μｍのＣＰＰ層を有している。なお、ラミネートフィルムの構成は、これに限定されず、例えばＯＮＹ、アルミナ蒸着ポリエチレンテレフタレート、アルミニウム蒸着エチレンビニルアルコール共重合体、ＣＰＰ等をラミネートフィルムに用いてもよい。ラミネートフィルムの構成にＡＬ箔を用いない場合、外被材３を通じた熱の移動、いわゆるヒートブリッジを抑制することができる。
図２は、図１の繊維体４を示す部分拡大図である。繊維体４は、複数の第１繊維５と、複数の第２繊維６とを有している。第１繊維５及び第２繊維６は、ガラス素材で構成されている。
各第１繊維５は、直線性を持つ繊維である。各第２繊維６は、捲縮性を持つ繊維である。即ち、各第２繊維６は、ちぢれて綿状になった繊維である。これにより、第２繊維６は、第１繊維５よりも曲がりやすくなっている。この例では、各第１繊維５がチョップドガラス繊維であり、各第２繊維６がグラスウールである。
複数の第１繊維５の平均繊維径は、複数の第２繊維６の平均繊維径よりも大きくなっている。例えば、複数の第１繊維５の平均繊維径がφ５μｍ以上で、複数の第２繊維６の平均繊維径がφ５μｍ未満であることが望ましい。また、複数の第１繊維５の平均繊維長さは、複数の第２繊維６の平均繊維長さよりも大きくなっている。さらに、複数の第１繊維５のヤング率は、複数の第２繊維６のヤング率よりも高くなっている。ヤング率をＥ、応力をσ、ひずみをεで示すと、σ＝Ｅ・εの関係が成立する。例えば、繊維径が同一だとすると、ヤング率が高い程、外力に対する変形が小さいことになる。この場合、真空断熱材に外部から大気圧による圧縮応力が作用すると、第１繊維５の変形よりも第２繊維６の変形が大きくなることから、真直な第１繊維５が形状を維持したまま、繊維積層方向に向いた第２繊維６を押さえつけて、第２繊維６が繊維積層方向と直角な方向に向きやすくなる。
繊維体４では、複数の第１繊維５と複数の第２繊維６とが混合された状態になっている。また、繊維体４では、複数の第２繊維６が複数の第１繊維５に絡んだ状態になっている。さらに、繊維体４では、真空断熱材１の厚さ方向に対して直交する角度に近い角度で各第１繊維５が配置されている。
次に、真空断熱材１の製造装置について説明する。図３は、図１の繊維体４を製造する真空断熱材の製造装置を示す構成図である。真空断熱材の製造装置は、複数の第１繊維５を作製する図示しない第１繊維作製装置と、複数の第１繊維５を分散させる分散装置１１と、複数の第２繊維６を作製する第２繊維作製装置１２と、分散装置１１で分散された複数の第１繊維５と第１繊維作製装置で作製された複数の第２繊維６とを搬送するコンベヤ１３と、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６をコンベヤ１３上で圧縮して連続繊維体１０とする圧縮装置であるローラ１４と、ローラ１４で圧縮された連続繊維体１０を乾燥する乾燥機１５とを有している。
第１繊維作製装置は、第１のガラス素材を溶融する第１の溶融炉と、溶融した第１のガラス素材を引き抜き法によって引き出して連続繊維を作製する紡糸ノズルと、連続繊維を切断して複数のチョップド繊維を作製し、複数のチョップド繊維を複数の第１繊維５とする切断機とを有している。この例では、連続繊維の直径がφ６μｍ〜φ１４μｍ程度の範囲の中から予め所望の直径に設定されている。また、この例では、連続繊維を切断機で８ｍｍを超える長さ、例えば５０ｍｍの長さに切断して複数の第１繊維５を作製する。なお、図３では、第１の溶融炉、紡糸ノズル、切断機はいずれも図示していない。
分散装置１１は、コンベヤ１３の上方に配置されている。また、分散装置１１は、第１繊維作製装置で作製された複数の第１繊維５を分散させて落としながら、複数の第１繊維５をコンベヤ１３上に供給する。
第２繊維作製装置１２は、第２のガラス素材を溶融する第２の溶融炉２１と、第２の溶融炉２１で溶融した第２のガラス素材から第２繊維６を遠心法によって作製する繊維形成機構２２とを有している。
繊維形成機構２２は、コンベヤ１３の上方に配置されている。また、繊維形成機構２２は、コンベヤ１３の搬送方向について分散装置１１と同位置に配置されている。この例では、繊維形成機構２２が分散装置１１の上方に配置されている。さらに、繊維形成機構２２は、第２の溶融炉２１で溶融した第２のガラス素材を遠心力によって吐出する遠心スピナ２３と、遠心スピナ２３から吐出され繊維状になった第２のガラス素材を軸方向に引き伸ばす空気流２４を発生する空気流発生装置２５とを有している。なお、第１の溶融炉及び第２の溶融炉２１は、共通の溶融炉であってもよいし、互いに異なる溶融炉であってもよい。また、第１のガラス素材及び第２のガラス素材は、互いに同じガラス素材であってもよいし、互いに異なるガラス素材であってもよい。
遠心スピナ２３の外周部には、複数の吐出口が設けられている。遠心スピナ２３は、回転することにより、第２の溶融炉２１で溶融した第２のガラス素材に遠心力を与え、溶融した第２のガラス素材を複数の吐出口から吐出させる。
空気流発生装置２５は、遠心スピナ２３の周囲に配置されている。また、空気流発生装置２５は、コンベヤ１３に向けて下方へ空気流２４を噴射する。遠心スピナ２３から吐出した第２のガラス素材は、空気流２４によって引き伸ばされながら、捲縮性を持つ複数の第２繊維６になる。複数の第２繊維６は、遠心スピナ２３から分散して落ちながらコンベヤ１３上に供給される。これにより、複数の第１繊維５と複数の第２繊維６とは、コンベヤ１３の上方で混合しながら落ち、互いに混合して絡み合った状態でコンベヤ１３上に供給される。
コンベヤ１３には、空気流２４を吸引する吸引部２６が設けられている。空気流発生装置２５から出た空気流２４は、コンベヤ１３を通って吸引部２６に吸引される。これにより、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６がコンベヤ１３上に維持され、第１繊維５及び第２繊維６がコンベヤ１３上から飛散することが抑制される。
ローラ１４は、分散装置１１及び遠心スピナ２３よりもコンベヤ１３の搬送方向の下流側に配置されている。また、ローラ１４は、コンベヤ１３の上方に配置されている。コンベヤ１３上を搬送される複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６は、コンベヤ１３とローラ１４との間に挟まれて圧縮されることにより連続繊維体１０となる。
乾燥機１５は、ローラ１４よりもコンベヤ１３の搬送方向の下流側に配置されている。また、コンベヤ１３は、乾燥機１５を貫通している。これにより、連続繊維体１０は、コンベヤ１３に搬送されながら乾燥機１５内で乾燥される。
次に、真空断熱材１の芯材２を製造する製造方法について説明する。複数の第１繊維５は、第１繊維作製装置で予め作製しておく（第１繊維作製工程）。
第１繊維作製工程で複数の第１繊維５を作製するときには、まず第１のガラス素材を第１の溶融炉で溶融させる（第１の溶融工程）。
この後、溶融した第１のガラス素材を引き抜き法によって紡糸ノズルから引き出し、連続繊維を作製する（連続繊維作製工程）。このとき、複数の連続繊維を束ねた状態でドラムに一旦巻き取る。
この後、複数の連続繊維の束をドラムから繰り出しながら、複数の連続繊維を切断機で例えば５０ｍｍの長さに切断してチョップド繊維を作製する。これにより、複数のチョップド繊維が複数の第１繊維５として得られる。なお、連続繊維作製工程で複数の連続繊維の束をドラムに巻き取らずに、複数の連続繊維の束をそのまま切断して複数のチョップド繊維を作製してもよい（切断工程）。
繊維体４を作製するときには、まず、複数の第２繊維６を第２繊維作製装置１２で作製する（第２繊維作製工程）。
第２繊維作製工程で複数の第２繊維６を作製するときには、まず第２のガラス素材を第２の溶融炉２１で溶融させる（第２の溶融工程）。
この後、溶融した第２のガラス素材を繊維形成機構２２へ供給した後、繊維形成機構２２で遠心法によって第２のガラス素材から複数のグラスウールを作製し、グラスウールを複数の第２繊維６とする。即ち、遠心スピナ２３を回転させながら、遠心スピナ２３の外周部に設けられた複数の吐出口から第２のガラス素材を遠心力で吐出させる。吐出した第２のガラス素材は、空気流発生装置２５で発生した空気流２４によって引き伸ばされながら冷却されて複数のグラスウールになる。このとき、第２のガラス素材の繊維径は遠心スピナ２３からの吐出時よりも一桁以上小さくなる。これにより、複数のグラスウールが複数の第２繊維６として得られる（遠心工程）。
複数の第２繊維６は、遠心スピナ２３から空気中で分散されながらコンベヤ１３上に落ちてコンベヤ１３上に供給される。一方、予め作製しておいた複数の第１繊維５は、分散装置１１に供給しておき、分散装置１１から空気中で分散しながら落ちてコンベヤ１３上に供給される。複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６は、コンベヤ１３の搬送方向の同位置で落ちることから、コンベヤ１３の上方の空間で互いに絡み合うようになった混合状態でコンベヤ１３上に落ち、コンベヤ１３上で混合される。即ち、複数の第１繊維５と複数の第２繊維６とがコンベヤ１３上に供給されながら、複数の第１繊維５と複数の第２繊維６とが混合される。このとき、吸引部２６によって空気が吸引され、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６がコンベヤ１３上から飛散することが抑制される（繊維供給工程）。
この後、コンベヤ１３上に供給された複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６をコンベヤ１３で搬送し、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６をコンベヤ１３上でローラ１４によって圧縮する。これにより、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６の密着性が高められ、連続繊維体１０が得られる（圧縮工程）。
この後、連続繊維体１０をコンベヤ１３で搬送しながら乾燥機１５内に通し、連続繊維体１０の例えば水分を除去する（乾燥工程）。
この後、連続繊維体１０を一定の寸法に裁断することにより、繊維体４を作製する。このとき、乾燥機１５で乾燥した連続繊維体１０をロール状に一旦巻いた後、ロール状の連続繊維体１０を繰り出して裁断するようにしてもよいし、コンベヤ１３の最下流位置で連続繊維体１０をそのまま裁断するようにしてもよい（裁断工程）。
この後、複数の繊維体４から芯材２を作製する。即ち、複数の繊維体４を積層した後、積層した複数の繊維体４を芯材２のサイズに合わせて裁断することにより芯材２を作製する。繊維体４のサイズは、真空断熱材１の製造時の真空封止に依存した大気圧と真空との圧力差によって生じる繊維体４のひずみを考慮した上で設定する。なお、複数の繊維体４を芯材２のサイズに合わせて予め裁断しておき、芯材２のサイズに合った複数の繊維体４を積層することにより芯材２を作製してもよい。また、複数の繊維体４を積層せず、単体の繊維体４を芯材２としてもよい（芯材作製工程）。
次に、真空断熱材１の製造方法について説明する。外被材３を作製するときには、まずロール状に巻いた連続の外被材シートを切断して矩形状の第１の外被材シート３１及び矩形状の第２の外被材シート３２を作製した後、第１の外被材シート３１と第２の外被材シート３２とを重ね合わせる。この後、重ね合わせた第１の外被材シート３１及び第２の外被材シート３２の４辺のうち、横方向に沿った２辺の位置と、縦方向に沿った１辺の位置のそれぞれで、第１の外被材シート３１及び第２の外被材シート３２をヒートシール接合により互いに貼り合わせる。この後、横方向の寸法が設定値になるように第１の外被材シート３１及び第２の外被材シート３２をまとめて切断し、開口部を持つ袋状の外被材３を作製する。袋状の外被材３では、重ね合わせた第１の外被材シート３１及び第２の外被材シート３２の矩形状の４辺のうち、横方向に沿った２辺と、縦方向に沿った１辺とが互いに接合され、縦方向に沿った残りの１辺が未接合の状態になっている。
袋状の外被材３を作製した後、袋状の外被材３内に芯材２を外被材３の開口部から挿入する。この後、芯材２を収容した袋状の外被材３を真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を減圧する。このとき、例えば０．１Ｐａ〜３Ｐａの範囲の真空度になるように真空チャンバ内を減圧する。これにより、芯材２を収容した袋状の外被材３に対して減圧処理が行われる。このとき、芯材２の厚さは、減圧処理前に比べて、１／５〜１／１０程度に縮まる。
この後、芯材２を収容した袋状の外被材３に対する減圧処理が行われている状態で、袋状の外被材３における未接合状態になっている残りの１辺をヒートシール接合する。これにより、第１の外被材シート３１及び第２の外被材シート３２のそれぞれの外周部同士が貼り合わされた外被材３が完成する。また、これにより、芯材２が外被材３内に真空封止された真空断熱材１が完成する。この後、真空チャンバ内を大気圧に戻し、真空断熱材１を真空チャンバ内から取り出す。
なお、芯材２が外被材３内に真空封止された状態で芯材２に例えば水分が残っていると、外被材３内で芯材２からガスが発生し、外被材３内の真空度が低下してしまうおそれがある。従って、芯材２は、真空チャンバ内で減圧処理が行われる直前まで乾燥しておくのが望ましい。
また、芯材２を収容した袋状の外被材３を真空チャンバ内に配置するときには、必要に応じて、水分及びガスを吸着する吸着剤を外被材３内に挿入してもよい。吸着剤としては、例えば酸化カルシウム、ゼオライト、バリウムリチウム合金等の単体又は複合物が用いられる。このようにすれば、外被材３内で水分及び空気を吸着剤に吸着させることができ、真空断熱材１の外被材３内の真空状態の向上を図ることができる。
この例の真空断熱材１では、体積比として芯材２の約１０％に第１繊維５及び第２繊維６が存在し、体積比として芯材２の約９０％に真空の空間が確保されている。このように、芯材２の約９０％が真空の空間として確保されているので、真空断熱材１の高い断熱性能が確保されている。
このような真空断熱材１では、外被材３内に収容された芯材２に、直線性を持つ複数の第１繊維５と、綿状の捲縮性を持つ複数の第２繊維６とが含まれている場合、外力に対して、捲縮性のある第２繊維６のほうが第１繊維５よりも変形しやすくなる。これにより、外被材３内で圧縮された状態では、複数の第１繊維５の変形は抑制される一方で、第２繊維６を第１繊維５によって容易に押さえつけることができ、真空断熱材１の厚さ方向に向いた第２繊維６をフラット化しやすくすることができる。従って、複数の第１繊維６の方向を真空断熱材１の厚さ方向に対して直交する方向に近づけることができるとともに、複数の第２繊維６の方向も真空断熱材１の厚さ方向に対して直交する方向に近づけることができ、第１繊維５及び第２繊維６を通じた熱の移動を真空断熱材１の厚さ方向について抑制することができる。また、第２繊維６に捲縮性を持たせることにより、直線性を持つ複数の第１繊維５に複数の第２繊維６がなじみやすくなり、バインダがなくても芯材２の形状を確保することができる。このようなことから、真空断熱材１の断熱性能の向上を図ることができる。
また、このような真空断熱材１の製造装置では、直線性を持つ複数の第１繊維５と、捲縮性を持つ複数の第２繊維６とをコンベヤ１３で搬送し、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６をコンベヤ１３上でローラ１４によって圧縮して連続繊維体１０を得るので、芯材２の原料となる連続繊維体１０を容易に作製することができ、断熱性能の向上を図ることができる真空断熱材１を容易に製造することができる。また、抄紙製法等によらずに連続繊維体１０を作製することができるので、連続繊維体１０から水分を除去する加熱エネルギを格段に少なくすることができ、コストの低減化を図ることができる。
また、真空断熱材１の製造装置では、溶融した第２のガラス素材から複数の第２繊維６を遠心法で作製する繊維形成機構２２を有しているので、捲縮性を持つ複数の第２繊維６を容易に作製することができる。
また、このような真空断熱材１の製造方法では、直線性を持つ複数の第１繊維５と、捲縮性を持つ複数の第２繊維６とをコンベヤ１３で搬送し、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６をコンベヤ１３上で圧縮するので、芯材２の原料となる連続繊維体１０を容易に作製することができ、断熱性能の向上を図ることができる真空断熱材１を容易に製造することができる。また、抄紙製法等によらずに連続繊維体１０を作製することができるので、連続繊維体１０から水分を除去する加熱エネルギを格段に少なくすることができ、コストの低減化を図ることができる。
また、真空断熱材１の製造方法では、溶融した第１のガラス素材から引き抜き法によって連続繊維を作製した後、作製した連続繊維を切断してチョップド繊維を作製し、チョップド繊維を複数の第１繊維５とするので、複数の第１繊維５を容易に作製することができる。
また、真空断熱材１の製造方法では、溶融した第２のガラス素材から遠心法によってグラスウールを作製し、グラスウールを複数の第２繊維６とするので、複数の第２繊維６を容易に作製することができる。
また、真空断熱材１の製造方法では、複数の第１繊維５と複数の第２繊維６とをコンベヤ１３上に供給しながら、複数の第１繊維５と複数の第２繊維６とを混合するので、複数の第１繊維５に複数の第２繊維６を容易に絡ませることができる。これにより、複数の第１繊維５と複数の第２繊維６との結束力をさらに容易に高めることができ、バインダを用いずに芯材２の形状をさらに確実に確保することができる。
また、真空断熱材１の製造方法では、複数の第１繊維５と複数の第２繊維６とをコンベヤ１３の上方の空間で混合するので、複数の第１繊維５に複数の第２繊維６をさらに確実に絡ませることができる。これにより、複数の第１繊維５と複数の第２繊維６との結束力をさらに確実に高めることができ、バインダを用いずに芯材２の形状をさらに確実に確保することができる。
また、複数の第１繊維５の平均繊維径は、複数の第２繊維６の平均繊維径よりも大きいので、第１繊維５よりも第２繊維６をさらに変形しやすくすることができ、第２繊維６を第１繊維５によってさらに容易に押さえつけることができる。これにより、複数の第１繊維６の方向だけでなく、複数の第２繊維６の方向も、真空断熱材１の厚さ方向に対して直交する方向にさらに近づけることができる。また、複数の第２繊維６の平均繊維径が小さいことにより、第２繊維６自体の伝熱量も少なくすることができる。このようなことから、第１繊維５及び第２繊維６を通じた熱の移動を真空断熱材１の厚さ方向についてさらに抑制することができ、真空断熱材１の断熱性能の向上をさらに図ることができる。
また、複数の第１繊維５の平均繊維長さは、複数の第２繊維６の平均繊維長さよりも大きいので、第２繊維６を第１繊維５によってさらに容易に押さえつけることができる。また、複数の第２繊維６を通じた伝熱経路も細切れになる。このようなことから、第１繊維５及び第２繊維６を通じた熱の移動を真空断熱材１の厚さ方向についてさらに抑制することができ、真空断熱材１の断熱性能の向上をさらに図ることができる。
また、複数の第２繊維６のヤング率は、複数の第１繊維５のヤング率よりも低いので、第２繊維６が、第１繊維５よりもさらに変形しやすくなっている。これにより、真空断熱材１の厚さ方向に向いた複数の第２繊維６を第１繊維５で押さえつけることにより、複数の第１繊維５の変形を抑制しながら、真空断熱材１の厚さ方向に対して直交する方向に第２繊維６の方向をさらに近づけやすくすることができる。従って、真空断熱材１の断熱性能の向上をさらに容易に図ることができる。
ヤング率Ｅの大きさについては、ガラス素材の組成を変えることにより調整することができる。例えば、Ａｌ2Ｏ3を含むガラス素材で構成された繊維の場合、Ａｌ2Ｏ3の含有率を高くするほど高いヤング率Ｅを持つ繊維になる。従って、例えば、第１繊維５を構成する第１のガラス素材に含まれるＡｌ2Ｏ3の含有率を、第２繊維６を構成する第２のガラス素材に含まれるＡｌ2Ｏ3の含有率よりも高くすることにより、複数の第１繊維５のヤング率を複数の第２繊維６のヤング率よりも高くすることができる。
また、ヤング率をＥ、平均繊維径をｄとすると、繊維の剛性の面からみて、（π・ｄ2・Ｅ）／４の値は、第１繊維５のほうが第２繊維６よりも大きくなることが望ましい。
次に、本実施の形態による真空断熱材の効果について検証を行うために、本実施の形態による真空断熱材と、本実施の形態と比較するための比較例による真空断熱材とをそれぞれ作製し、本実施の形態による真空断熱材の熱伝導率と、比較例による真空断熱材の熱伝導率とを測定した。本実施の形態による真空断熱材では、Ｅガラスの組成を持つ第１のガラス素材を紡糸ノズルから引き抜き法によって引き出して平均直径＝φ６μｍの連続繊維を作製し、作製した連続繊維を平均繊維長さが１０ｍｍ程度になる様に切断して複数の第１繊維５を作製した。また、本実施の形態による真空断熱材では、Ｃガラスの組成を持つ第２のガラス素材から遠心法にて平均直径がφ４μｍ程度のグラスウールを複数の第２繊維６として作製した。さらに、本実施の形態による真空断熱材では、作製した第２繊維６をコンベヤ１３上に供給するプロセスで第２繊維６に複数の第１繊維５を混合させることにより、複数の第１繊維５と複数の第２繊維６とが混合する複数の混合層を作製し、４つの混合層を積層した積層体を芯材２とした。また、本実施の形態による真空断熱材では、芯材２における第１繊維５及び第２繊維６の重量比率を約７：３とした。一方、比較例では、複数の第２繊維のみを有する積層体を芯材とする真空断熱材を実施例と同一条件で作製した。
本実施の形態による真空断熱材及び比較例による真空断熱材のそれぞれの熱伝導率を測定した結果、本実施の形態による真空断熱材の熱伝導率は０．００１３Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、比較例による真空断熱材の熱伝導率は０．００１７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。本検証によれば、断熱性能を示す指標である熱伝導率が、比較例による真空断熱材よりも本実施の形態による真空断熱材で約２４％低減された。
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による真空断熱材の製造装置を示す構成図である。本実施の形態では、複数の繊維形成機構２２ａ，２２ｂがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置され、複数の分散装置１１ａ，１１ｂがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置されている。繊維形成機構２２ａ，２２ｂの数は、分散装置１１ａ，１１ｂの数と同数になっている。複数の分散装置１１ａ，１１ｂのそれぞれは、コンベヤ１３の搬送方向について、複数の繊維形成機構２２ａ，２２ｂのそれぞれの位置と同位置に配置されている。
図４は、この発明の実施の形態２による真空断熱材の製造装置を示す構成図である。本実施の形態では、複数の繊維形成機構２２ａ，２２ｂがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置され、複数の分散装置１１ａ，１１ｂがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置されている。繊維形成機構２２ａ，２２ｂの数は、分散装置１１ａ，１１ｂの数と同数になっている。複数の分散装置１１ａ，１１ｂのそれぞれは、コンベヤ１３の搬送方向について、複数の繊維形成機構２２ａ，２２ｂのそれぞれの位置と同位置に配置されている。
この例では、第１の繊維形成機構２２ａと第２の繊維形成機構２２ｂとがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置されている。また、この例では、第１の分散装置１１ａがコンベヤ１３の搬送方向について第１の繊維形成機構２２ａと同位置に配置され、第２の分散装置１１ｂがコンベヤ１３の搬送方向について第２の繊維形成機構２２ｂと同位置に配置されている。
第２の繊維形成機構２２ｂは、第１の繊維形成機構２２ａよりも、コンベヤ１３の搬送方向の下流側、即ちローラ１４側に配置されている。第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれの構成は、実施の形態１での繊維形成機構２２の構成と同様である。第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれには、溶融した第２のガラス素材が共通の第２の溶融炉２１から供給される。
また、第１の分散装置１１ａは第１の繊維形成機構２２ａの下方に配置され、第２の分散装置１１ｂは第２の繊維形成機構２２ｂの下方に配置されている。第１の分散装置１１ａ及び第２の分散装置１１ｂのそれぞれの構成は、実施の形態１での分散装置１１の構成と同様である。真空断熱材の製造装置の他の構成は実施の形態１と同様である。
次に、真空断熱材１の芯材２を製造する製造方法について説明する。まず、実施の形態１の第１繊維作製工程と同様にして、複数の第１繊維５を予め作製しておく。複数の第１繊維５は、第１の分散装置１１ａ及び第２の分散装置１１ｂのそれぞれに供給しておく（第１繊維作製工程）。
繊維体４を作製するときには、実施の形態１の第２繊維作製工程と同様にして、第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれで複数の第２繊維６を作製する（第２繊維作製工程）。
第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれで作製された複数の第２繊維６は、第１の繊維形成機構２２ａの遠心スピナ２３から空気中で分散されながら、第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれに応じた位置でコンベヤ１３上に供給される。一方、予め作製しておいた複数の第１繊維５は、第１の分散装置１１ａ及び第２の分散装置１１ｂのそれぞれから空気中で分散しながら落ちて、第１の分散装置１１ａ及び第２の分散装置１１ｂのそれぞれに応じた位置でコンベヤ１３上に供給される。これにより、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６は、互いに絡み合って混合された状態で、コンベヤ１３上の互いに異なる位置に供給される。即ち、コンベヤ１３の搬送方向についてみれば、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６は、第１の繊維形成機構２２ａ及び第１の分散装置１１ａの位置でコンベヤ１３上に供給された後、第２の繊維形成機構２２ｂ及び第２の分散装置１１ｂの位置でコンベヤ１３上にさらに供給される。これにより、コンベヤ１３上では、第１の繊維形成機構２２ａ及び第１の分散装置１１ａから供給された複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６の上に、第２の繊維形成機構２２ｂ及び第２の分散装置１１ｂから供給された複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６が重なることになる（繊維供給工程）。この後の製造手順は、実施の形態１と同様である。
本実施の形態の製造方法で作製された繊維体４では、複数の第１繊維５と複数の第２繊維６との混合層の数が２段になっている。
このような真空断熱材の製造方法では、コンベヤ１３の搬送方向について互いに異なる位置に配置された複数の分散装置１１ａ，１１ｂのそれぞれから複数の第１繊維５をコンベヤ１３上に供給し、コンベヤ１３の搬送方向について複数の分散装置１１ａ，１１ｂのそれぞれと同位置に配置された複数の繊維形成機構２２ａ，２２ｂから複数の第２繊維６をコンベヤ１３上に供給するので、繊維体４における複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６の混合層の数を、実施の形態１の繊維体４に比べて複数段に増やすことができる。これにより、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６をさらに細かく混合することができ、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６の結束力をさらに強化させることができる。また、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６の混合層の数が増えるので、繊維体４における混合層の１層あたりの厚さを薄くすることができ、真空断熱材１の厚さ方向に対して直交する方向に第１繊維５の方向及び第２繊維６の方向をさらに確実に近づけることができる。これにより、真空断熱材１の断熱性能の向上をさらに確実に図ることができる。さらに、本実施の形態によれば、第１の分散装置１１ａによる第１繊維５の供給量と、第２の分散装置１１ｂによる第１繊維５の供給量と、実施の形態１の分散装置１１による第１繊維５の供給量とが同じで、第１の繊維形成機構２２ａによる第２繊維６の供給量と、第２の繊維形成機構２２ｂによる第２繊維６の供給量と、実施の形態１の繊維形成機構２２による第２繊維６の供給量とが同じである場合、実施の形態１の繊維体４の厚さよりも２倍の厚さを持つ繊維体４を作製することができる。この場合には、芯材２の断熱性能を悪化させることなく、芯材２を構成する繊維体４の積層数を半減させることができ、部品点数の削減及びコストの低減化を図ることができる。
なお、上記の例では、繊維形成機構２２ａ，２２ｂの数が２つになっており、分散装置１１ａ，１１ｂの数が２つになっているが、繊維形成機構の数を３つ以上にし、分散装置の数を３つ以上にしてもよい。この場合、繊維形成機構の数と分散装置の数とは同数とされる。また、この場合、各繊維形成機構がコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置され、各分散装置がコンベヤ１３の搬送方向について各繊維形成機構と同位置に配置される。
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３による真空断熱材の製造装置を示す構成図である。本実施の形態では、複数の繊維形成機構２２ａ，２２ｂがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置されている。また、本実施の形態では、中間分散装置１１ｃが、コンベヤ１３の搬送方向について、各繊維形成機構２２ａ，２２ｂの位置と異なる位置に配置されている。
図５は、この発明の実施の形態３による真空断熱材の製造装置を示す構成図である。本実施の形態では、複数の繊維形成機構２２ａ，２２ｂがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置されている。また、本実施の形態では、中間分散装置１１ｃが、コンベヤ１３の搬送方向について、各繊維形成機構２２ａ，２２ｂの位置と異なる位置に配置されている。
この例では、第１の繊維形成機構２２ａと第２の繊維形成機構２２ｂとがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置されている。また、この例では、中間分散装置１１ｃがコンベヤ１３の搬送方向について第１の繊維形成機構２２ａと第２の繊維形成機構２２ｂとの間の位置に配置されている。
第２の繊維形成機構２２ｂは、第１の繊維形成機構２２ａよりも、コンベヤ１３の搬送方向の下流側、即ちローラ１４側に配置されている。第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれの構成は、実施の形態１での繊維形成機構２２の構成と同様である。第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれには、溶融した第２のガラス素材が共通の第２の溶融炉２１から供給される。
中間分散装置１１ｃの構成は、実施の形態１での分散装置１１の構成と同様である。中間分散装置１１ｃは、上から見たとき、第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれの範囲から外れた位置に配置されている。これにより、中間分散装置１１ｃで分散された複数の第１繊維５は、コンベヤ１３の上方の空気中では第２繊維６と混合されずにコンベヤ１３上に落ちる。真空断熱材の製造装置の他の構成は実施の形態１と同様である。
次に、真空断熱材１の芯材２を製造する製造方法について説明する。まず、実施の形態１の第１繊維作製工程と同様にして、複数の第１繊維５を予め作製しておく。複数の第１繊維５は、中間分散装置１１ｃに供給しておく（第１繊維作製工程）。
繊維体４を作製するときには、実施の形態１の第２繊維作製工程と同様にして、第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれで複数の第２繊維６を作製する（第２繊維作製工程）。
第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれで作製された複数の第２繊維６は、第１の繊維形成機構２２ａの遠心スピナ２３から空気中で分散されながら、第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれに応じた位置でコンベヤ１３上に供給される。一方、予め作製しておいた複数の第１繊維５は、中間分散装置１１ｃから空気中で分散しながら落ちて、中間分散装置１１ｃに応じた位置でコンベヤ１３上に供給される。従って、コンベヤ１３の搬送方向についてみれば、第１の繊維形成機構２２ａの位置で複数の第２繊維６がコンベヤ１３上に供給された後、中間分散装置１１ｃの位置で複数の第１繊維５がコンベヤ１３上に供給され、この後、第２の繊維形成機構２２ｂの位置で複数の第２繊維６がコンベヤ１３上にさらに供給される。これにより、コンベヤ１３上では、第１の繊維形成機構２２ａから供給された第２繊維６の繊維層の上に、中間分散装置１１ｃから供給された第１繊維５の繊維層が重なり、第１繊維５の繊維層の上に、第２の繊維形成機構２２ｂから供給された第２繊維６の繊維層が重なる（繊維供給工程）。この後の製造手順は、実施の形態１と同様である。
図６は、図５の真空断熱材の製造装置で作製された繊維体４を示す縦断面図である。繊維体４は、第１繊維５の繊維層４１と、第２繊維６の一対の繊維層４２とを有している。繊維体４では、繊維層４１及び一対の繊維層４２が積層された状態になっている。繊維層４１は、繊維層４１，４２の積層方向について一対の繊維層４２の間に挟まれている。これにより、外被材３の内面には、芯材２における第２繊維６の繊維層４２が接触する。即ち、芯材２のうち、外被材３に接触する部分は、第２繊維６の繊維層４２となっている。
このような真空断熱材の製造方法では、コンベヤ１３の搬送方向について複数の繊維形成機構２２ａ，２２ｂの間に中間分散装置１１ｃが配置されているので、第１繊維５の繊維層４１を第２繊維６の一対の繊維層４２で挟んだ構成を持つ繊維体４を作製することができる。これにより、第２繊維６の繊維層４２で繊維体４の形状を確保しながら、第１繊維５の繊維層４１で高い熱抵抗を確保することができる。従って、真空断熱材１の断熱性能の向上を図ることができる。
なお、真空断熱材１の断熱性能の観点からは、第１繊維５の繊維層４１の熱抵抗が大きいことから、第２繊維６の繊維層４２の厚さが薄いほうが好ましい。従って、第１繊維５の繊維層４１の厚さは、繊維体４全体の厚さに対して５０％以上にするのが好ましい。
また、上記の例では、繊維体４の構成が、第２繊維６の繊維層４２、第１繊維５の繊維層４１及び第２繊維６の繊維層４２が順次重なる構成になっているが、繊維体４の構成を、第１繊維５の繊維層４１、第２繊維６の繊維層４２及び第１繊維５の繊維層４１が順次重なる構成にしてもよい。この場合、第１繊維５を作製する第１の分散装置、第２繊維６を作製する繊維形成機構、第１繊維５を作製する第２の分散装置が、コンベヤ１３の搬送方向について、第１の分散装置、繊維形成機構、第２の分散装置の順に配置される。これにより、コンベヤ１３の搬送方向について、第１の分散装置の位置で複数の第１繊維５がコンベヤ１３上に供給された後、繊維形成機構の位置で複数の第２繊維６がコンベヤ１３上に供給され、第２の分散装置の位置で複数の第１繊維５がコンベヤ１３上にさらに供給される。
また、上記の例では、繊維体４の構成が、第１繊維５の繊維層４１を第２繊維６の一対の繊維層４２で挟んだ構成になっているが、これに限定されず、第１繊維５の繊維層４１と第２繊維６の繊維層４２とを交互に積層した４層以上の繊維層積層体の構成を、繊維体４の構成にしてもよい。
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４による真空断熱材の製造装置を示す構成図である。本実施の形態では、複数の繊維形成機構２２ａ，２２ｂがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置されている。また、本実施の形態では、複数の分散装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃが、コンベヤ１３の搬送方向について、各繊維形成機構２２ａ，２２ｂのそれぞれの位置と、各繊維形成機構２２ａ，２２ｂと異なる位置とに配置されている。
図７は、この発明の実施の形態４による真空断熱材の製造装置を示す構成図である。本実施の形態では、複数の繊維形成機構２２ａ，２２ｂがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置されている。また、本実施の形態では、複数の分散装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃが、コンベヤ１３の搬送方向について、各繊維形成機構２２ａ，２２ｂのそれぞれの位置と、各繊維形成機構２２ａ，２２ｂと異なる位置とに配置されている。
この例では、第１の繊維形成機構２２ａと第２の繊維形成機構２２ｂとがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置されている。また、この例では、第１の分散装置１１ａがコンベヤ１３の搬送方向について第１の繊維形成機構２２ａと同位置に配置され、第２の分散装置１１ｂがコンベヤ１３の搬送方向について第２の繊維形成機構２２ｂと同位置に配置され、中間分散装置１１ｃがコンベヤ１３の搬送方向について第１の繊維形成機構２２ａと第２の繊維形成機構２２ｂとの間の位置に配置されている。
中間分散装置１１ｃの構成は、実施の形態１での分散装置１１の構成と同様である。中間分散装置１１ｃは、上から見たとき、第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれの範囲から外れた位置に配置されている。これにより、中間分散装置１１ｃで分散された複数の第１繊維５は、コンベヤ１３の上方の空気中では第２繊維６と混合されずにコンベヤ１３上に落ちる。真空断熱材の製造装置の他の構成は実施の形態２と同様である。
次に、真空断熱材１の芯材２を製造する製造方法について説明する。まず、実施の形態１の第１繊維作製工程と同様にして、複数の第１繊維５を予め作製しておく。複数の第１繊維５は、第１の分散装置１１ａ、第２の分散装置１１ｂ及び中間分散装置１１ｃに供給しておく（第１繊維作製工程）。
繊維体４を作製するときには、実施の形態１の第２繊維作製工程と同様にして、第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれで複数の第２繊維６を作製する（第２繊維作製工程）。
第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれで作製された複数の第２繊維６は、第１の繊維形成機構２２ａの遠心スピナ２３から空気中で分散されながら、第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれに応じた位置でコンベヤ１３上に供給される。一方、複数の第１繊維５は、第１の分散装置１１ａ、第２の分散装置１１ｂ及び中間分散装置１１ｃのそれぞれから空気中で分散しながら落ちて、第１の分散装置１１ａ、第２の分散装置１１ｂ及び中間分散装置１１ｃのそれぞれに応じた位置でコンベヤ１３上に供給される。従って、第１の分散装置１１ａ及び第２の分散装置１１ｂのそれぞれからの第１繊維５は第２繊維６と絡んで第２繊維６と混合され、中間分散装置１１ｃからの第１繊維５はコンベヤ１３上にそのまま供給される。即ち、コンベヤ１３の搬送方向についてみれば、第１の繊維形成機構２２ａの位置で複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６が混合してコンベヤ１３上に供給された後、中間分散装置１１ｃの位置で複数の第１繊維５のみがコンベヤ１３上に供給され、この後、第２の繊維形成機構２２ｂの位置で複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６が混合してコンベヤ１３上にさらに供給される。これにより、コンベヤ１３上では、第１の繊維形成機構２２ａ及び第１の分散装置１１ａから供給された第１繊維５及び第２繊維６の混合層の上に、中間分散装置１１ｃから供給された第１繊維５の繊維層が重なり、第１繊維５の繊維層の上に、第２の繊維形成機構２２ｂ及び第２の分散装置１１ｂから供給された第１繊維５及び第２繊維６の混合層が重なることになる（繊維供給工程）。この後の製造手順は、実施の形態１と同様である。
図８は、図７の真空断熱材の製造装置で作製された繊維体４を示す縦断面図である。繊維体４は、第１繊維５の繊維層４１と、第１繊維５及び第２繊維６の一対の混合層４３とを有している。繊維体４では、繊維層４１及び一対の混合層４３が積層された状態になっている。繊維層４１は、繊維層４１及び混合層４３の積層方向について一対の混合層４３の間に挟まれている。これにより、外被材３の内面には、芯材２における混合層４３が接触する。即ち、芯材２のうち、外被材３に接触する部分は、混合層４３となっている。
このような真空断熱材の製造方法では、コンベヤ１３の搬送方向について、第１の繊維形成機構２２ａと同位置に第１の分散装置１１ａが配置され、第２の繊維形成機構２２ｂと同位置に第２の分散装置１１ｂが配置され、複数の繊維形成機構２２ａ，２２ｂの間に中間分散装置１１ｃが配置されているので、第１繊維５及び第２繊維６の一対の混合層４３で第１繊維５の繊維層４１を挟んだ構成を持つ繊維体４を作製することができる。これにより、混合層４３で繊維体４の形状を確保しながら、第１繊維５の繊維層４１で高い熱抵抗を確保することができる。また、混合層４３でも、第２繊維６が第１繊維５で押さえつけられて、第１繊維５及び第２繊維６のそれぞれの方向を、繊維体４の厚さ方向に対して直交する方向に近づきやすくすることができ、熱抵抗の向上を図ることができる。従って、真空断熱材１の断熱性能の向上をさらに図ることができる。
なお、上記の例では、繊維体４の構成が、第１繊維５及び第２繊維６の一対の混合層４３で第１繊維５の繊維層４１を挟んだ構成になっているが、これに限定されず、繊維層４１と混合層４３とを交互に積層した４層以上の積層体の構成を、繊維体４の構成にしてもよい。
また、上記の例では、第１繊維５の繊維層４１が第１繊維５のみで構成されているが、第２繊維６が第１繊維５の繊維層４１に含まれていてもよい。この場合、第１繊維５の繊維層４１に含まれる第１繊維５の含有比率は、混合層４３に含まれる第１繊維５の含有比率よりも大きくされる。
実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５による真空断熱材の製造装置を示す構成図である。本実施の形態では、実施の形態４の真空断熱材の製造装置の構成のうち、第１の分散装置１１ａを無くしている。即ち、本実施の形態では、第１の繊維形成機構２２ａと第２の繊維形成機構２２ｂとがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置され、中間分散装置１１ｃがコンベヤ１３の搬送方向について第１の繊維形成機構２２ａと第２の繊維形成機構２２ｂとの間の位置に配置され、第２の分散装置１１ｂがコンベヤ１３の搬送方向について第２の繊維形成機構２２ｂと同位置に配置されている。真空断熱材の製造装置の他の構成は実施の形態４と同様である。
図９は、この発明の実施の形態５による真空断熱材の製造装置を示す構成図である。本実施の形態では、実施の形態４の真空断熱材の製造装置の構成のうち、第１の分散装置１１ａを無くしている。即ち、本実施の形態では、第１の繊維形成機構２２ａと第２の繊維形成機構２２ｂとがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置され、中間分散装置１１ｃがコンベヤ１３の搬送方向について第１の繊維形成機構２２ａと第２の繊維形成機構２２ｂとの間の位置に配置され、第２の分散装置１１ｂがコンベヤ１３の搬送方向について第２の繊維形成機構２２ｂと同位置に配置されている。真空断熱材の製造装置の他の構成は実施の形態４と同様である。
次に、真空断熱材１の芯材２を製造する製造方法について説明する。まず、実施の形態１の第１繊維作製工程と同様にして、複数の第１繊維５を予め作製しておく。複数の第１繊維５は、第２の分散装置１１ｂ及び中間分散装置１１ｃに供給しておく（第１繊維作製工程）。
繊維体４を作製するときには、実施の形態１の第２繊維作製工程と同様にして、第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれで複数の第２繊維６を作製する（第２繊維作製工程）。
第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれで作製された複数の第２繊維６は、第１の繊維形成機構２２ａの遠心スピナ２３から空気中で分散されながら、第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれに応じた位置でコンベヤ１３上に供給される。一方、複数の第１繊維５は、第２の分散装置１１ｂ及び中間分散装置１１ｃのそれぞれから空気中で分散しながら落ちて、第２の分散装置１１ｂ及び中間分散装置１１ｃのそれぞれに応じた位置でコンベヤ１３上に供給される。従って、第２の分散装置１１ｂからの第１繊維５は第２繊維６と絡んで第２繊維６と混合され、第１の繊維形成機構２２ａからの第２繊維６及び中間分散装置１１ｃからの第１繊維５はコンベヤ１３上にそのまま供給される。即ち、コンベヤ１３の搬送方向についてみれば、第１の繊維形成機構２２ａの位置で複数の第２繊維６のみがコンベヤ１３上に供給された後、中間分散装置１１ｃの位置で複数の第１繊維５のみがコンベヤ１３上に供給され、この後、第２の繊維形成機構２２ｂの位置で複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６が混合してコンベヤ１３上に供給される。これにより、コンベヤ１３上では、第１の繊維形成機構２２ａから供給された第２繊維６の繊維層の上に、中間分散装置１１ｃから供給された第１繊維５の繊維層が重なり、第１繊維５の繊維層の上に、第２の繊維形成機構２２ｂ及び第２の分散装置１１ｂから供給された第１繊維５及び第２繊維６の混合層が重なることになる（繊維供給工程）。この後の製造手順は、実施の形態１と同様である。
図１０は、図９の真空断熱材の製造装置で作製された繊維体４を示す縦断面図である。繊維体４は、第１繊維５の繊維層４１と、第２繊維６の繊維層４２と、第１繊維５及び第２繊維６の混合層４３とを有している。繊維体４では、第２繊維６の繊維層４２、第１繊維５の繊維層４１、第１繊維５及び第２繊維６の混合層４３が下から順次積層された状態になっている。
このような真空断熱材の製造方法では、コンベヤ１３の搬送方向について、第２の繊維形成機構２２ｂと同位置に第２の分散装置１１ｂが配置され、第１の繊維形成機構２２ａと第２繊維形成機構２２ｂとの間に中間分散装置１１ｃが配置されているので、第２繊維６の繊維層４２、第１繊維５の繊維層４１、第１繊維５及び第２繊維６の混合層４３が下から順次積層された繊維体４を作製することができる。これにより、繊維層４２及び混合層４３で繊維体４の形状を確保しながら、第１繊維５の繊維層４１で高い熱抵抗を確保することができる。また、混合層４３でも、第２繊維６が第１繊維５で押さえつけられて、第１繊維５及び第２繊維６のそれぞれの方向を、繊維体４の厚さ方向に対して直交する方向に近づきやすくすることができ、熱抵抗の向上を図ることができる。従って、真空断熱材１の断熱性能の向上を図ることができる。
なお、上記の例では、繊維体４の構成が、第２繊維６の繊維層４２、第１繊維５の繊維層４１、第１繊維５及び第２繊維６の混合層４３を順次積層した３層の構成になっているが、これに限定されず、繊維層４２、繊維層４１、混合層４３を順次積層した４層以上の積層体の構成を、繊維体４の構成にしてもよい。
また、実施の形態３及び５では、第１繊維５の繊維層４１が第１繊維５のみで構成されているが、第２繊維６が第１繊維５の繊維層４１に含まれていてもよい。この場合、第１繊維５の繊維層４１に含まれる第１繊維５の含有比率は、第２繊維６の繊維層４２に含まれる第１繊維５の含有比率よりも大きくされる。さらに、実施の形態３及び５では、第２繊維６の繊維層４２が第２繊維５のみで構成されているが、第１繊維５が第２繊維６の繊維層４２に含まれていてもよい。この場合、第２繊維６の繊維層４２に含まれる第２繊維６の含有比率は、第１繊維５の繊維層４１に含まれる第２繊維６の含有比率よりも大きくされる。
実施の形態６．
図１１は、この発明の実施の形態６による真空断熱材の製造装置を示す構成図である。本実施の形態では、実施の形態２の真空断熱材の製造装置の構成のうち、第２の分散装置１１ｂを無くしている。即ち、本実施の形態では、第１の繊維形成機構２２ａと第２の繊維形成機構２２ｂとがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置され、第１の分散装置１１ａがコンベヤ１３の搬送方向について第１の繊維形成機構２２ａと同位置に配置されている。コンベヤ１３の搬送方向についての第１の繊維形成機構２２ａと第２の繊維形成機構２２ｂとの間の位置、及びコンベヤ１３の搬送方向についての第２の繊維形成機構２２ｂの位置には、分散装置は配置されていない。真空断熱材の製造装置の他の構成は実施の形態２と同様である。
図１１は、この発明の実施の形態６による真空断熱材の製造装置を示す構成図である。本実施の形態では、実施の形態２の真空断熱材の製造装置の構成のうち、第２の分散装置１１ｂを無くしている。即ち、本実施の形態では、第１の繊維形成機構２２ａと第２の繊維形成機構２２ｂとがコンベヤ１３の搬送方向について互いに間隔を置いて配置され、第１の分散装置１１ａがコンベヤ１３の搬送方向について第１の繊維形成機構２２ａと同位置に配置されている。コンベヤ１３の搬送方向についての第１の繊維形成機構２２ａと第２の繊維形成機構２２ｂとの間の位置、及びコンベヤ１３の搬送方向についての第２の繊維形成機構２２ｂの位置には、分散装置は配置されていない。真空断熱材の製造装置の他の構成は実施の形態２と同様である。
次に、真空断熱材１の芯材２を製造する製造方法について説明する。まず、実施の形態１の第１繊維作製工程と同様にして、複数の第１繊維５を予め作製しておく。複数の第１繊維５は、第１の分散装置１１ａに供給しておく（第１繊維作製工程）。
繊維体４を作製するときには、実施の形態１の第２繊維作製工程と同様にして、第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれで複数の第２繊維６を作製する（第２繊維作製工程）。
第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれで作製された複数の第２繊維６は、第１の繊維形成機構２２ａの遠心スピナ２３から空気中で分散されながら、第１の繊維形成機構２２ａ及び第２の繊維形成機構２２ｂのそれぞれに応じた位置でコンベヤ１３上に供給される。一方、予め作製しておいた複数の第１繊維５は、第１の分散装置１１ａから空気中で分散しながら落ちて、第１の分散装置１１ａに応じた位置でコンベヤ１３上に供給される。これにより、第１の繊維形成機構２２ａに応じた位置では、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６が互いに絡み合って混合された状態でコンベヤ１３上に供給され、第２の繊維形跡機構２２ｂに応じた位置では、複数の第２繊維６のみがコンベヤ１３上に供給される。即ち、コンベヤ１３の搬送方向についてみれば、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６が第１の繊維形成機構２２ａの位置でコンベヤ１３上に供給された後、複数の第２繊維６が第２の繊維形成機構２２ｂの位置でコンベヤ１３上にさらに供給される。これにより、コンベヤ１３上では、第１の繊維形成機構２２ａ及び第１の分散装置１１ａから供給された複数の第１繊維５及び複数の第２繊維６の上に、第２の繊維形成機構２２ｂから供給された複数の第２繊維６が重なることになる（繊維供給工程）。この後の製造手順は、実施の形態１と同様である。
図１２は、図１１の真空断熱材の製造装置で作製された繊維体４を示す縦断面図である。繊維体４は、第２繊維６の繊維層４２と、第１繊維５及び第２繊維６の混合層４３とを有している。繊維体４では、第１繊維５及び第２繊維６の混合層４３と、第２繊維６の繊維層４２とが下から順次積層された状態になっている。
このような真空断熱材の製造方法では、コンベヤ１３の搬送方向について第１の繊維形成機構２２ａと同位置に第１の分散装置１１ａが配置され、コンベヤ１３の搬送方向について第１の繊維形成機構２２ａから離して第２の繊維形成機構２２ｂが配置されているので、第１繊維５及び第２繊維６の混合層４３と、第２繊維６の繊維層４２とが下から順次積層された繊維体４を作製することができる。これにより、繊維層４２及び混合層４３で繊維体４の形状を確保しながら、混合層４３において第２繊維６を第１繊維５で押さえつけて、第１繊維５及び第２繊維６のそれぞれの方向を、繊維体４の厚さ方向に対して直交する方向に近づきやすくすることができる。従って、真空断熱材１の熱抵抗の向上を図ることができ、真空断熱材１の断熱性能の向上を図ることができる。
なお、上記の例では、繊維体４の構成が、第１繊維５及び第２繊維６の混合層４３と、第２繊維６の繊維層４２とを順次積層した２層の構成になっているが、これに限定されず、混合層４３、繊維層４２を順次積層した３層以上の積層体の構成を、繊維体４の構成にしてもよい。
また、各上記実施の形態では、複数の第１繊維５の平均繊維径が複数の第２繊維６の平均繊維径よりも大きくなっているが、複数の第１繊維５の平均繊維径が複数の第２繊維６の平均繊維径と同じであってもよいし、複数の第１繊維５の平均繊維径が複数の第２繊維６の平均繊維径よりも小さくてもよい。
また、各上記実施の形態では、複数の第１繊維５の平均繊維長さが複数の第２繊維６の平均繊維長さよりも大きくなっているが、複数の第１繊維５の平均繊維長さが複数の第２繊維６の平均繊維長さと同じであってもよいし、複数の第１繊維５の平均繊維長さが複数の第２繊維６の平均繊維長さよりも小さくてもよい。
また、各上記実施の形態では、複数の第１繊維５のヤング率が複数の第２繊維６のヤング率よりも大きくなっているが、複数の第１繊維５のヤング率が複数の第２繊維６のヤング率と同じであってもよいし、複数の第１繊維５のヤング率が複数の第２繊維６のヤング率よりも小さくてもよい。
また、各上記実施の形態では、捲縮性を持つ複数の第２繊維６が遠心法によって作製されているが、複数の第２繊維６を火炎法によって作製してもよい。
また、各上記実施の形態では、第１繊維５及び第２繊維６が混合された混合層と、第１繊維５の繊維層と、第２繊維６の繊維層との中から選択した複数の層を積層して繊維体が構成されているが、これに限定されることはなく、例えば、第１繊維５と第２繊維６との混合比率が互いに異なる複数種類の混合層を積層して繊維体を構成してもよい。即ち、第１繊維５と第２繊維６とを第１の比率で混合した第１の混合層と、第１の比率とは異なる第２の比率で第１繊維５と第２繊維６とを混合した第２の混合層とを積層して繊維体を構成してもよい。この場合、例えば、図４に示す製造装置によって繊維体を製造することができる。また、第１繊維５と第２繊維６との混合比率が互いに異なる複数種類の混合層と、第１繊維５の繊維層及び第２繊維６の繊維層の少なくともいずれかとを積層して繊維体を構成してもよい。
以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様をとり得ることは自明である。
１ 真空断熱材、２ 芯材、３ 外被材、４ 繊維体、５ 第１繊維、６ 第２繊維、１０ 連続繊維体、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 分散装置、１２ 第２繊維作製装置、１３ コンベヤ、１４ ローラ（圧縮装置）、２２，２２ａ，２２ｂ 繊維形成機構、４２ 繊維層、４３ 混合層。
Claims (16)
- 直線性を持つ複数の第１繊維と、捲縮性を持つ複数の第２繊維とをコンベヤ上に供給する繊維供給工程、及び
前記繊維供給工程の後、前記複数の第１繊維と前記複数の第２繊維とを前記コンベヤ上で圧縮することにより、前記複数の第１繊維と前記複数の第２繊維とを有する連続繊維体を得る圧縮工程
を備えている真空断熱材の製造方法。 - 前記連続繊維体を用いて芯材を作製する芯材作製工程、及び
前記芯材を用いて真空断熱材を製造する製造工程
を備えている請求項１に記載の真空断熱材の製造方法。 - 前記複数の第１繊維を作製する第１繊維作製工程、及び
前記複数の第２繊維を作製する第２繊維作製工程
を備え、
前記繊維供給工程では、前記第１繊維作製工程で作製した前記複数の第１繊維と、前記第２繊維作製工程で作製した前記複数の第２繊維とを前記コンベヤ上に供給する請求項１又は請求項２に記載の真空断熱材の製造方法。 - 前記第１繊維作製工程は、
第１のガラス素材を溶融する第１の溶融工程、
前記第１の溶融工程で溶融した前記第１のガラス素材から引き抜き法によって連続繊維を作製する連続繊維作製工程、及び
前記連続繊維を切断して複数のチョップド繊維を作製し、前記複数のチョップド繊維を前記複数の第１繊維とする切断工程
を有している請求項３に記載の真空断熱材の製造方法。 - 前記第２繊維作製工程は、
第２のガラス素材を溶融する第２の溶融工程、及び
前記第２の溶融工程で溶融した前記第２のガラス素材から遠心法によってグラスウールを作製し、前記グラスウールを前記複数の第２繊維とする遠心工程
を有している請求項３又は請求項４に記載の真空断熱材の製造方法。 - 前記繊維供給工程では、前記複数の第１繊維と前記複数の第２繊維とを前記コンベヤ上に供給しながら、前記複数の第１繊維と前記複数の第２繊維とを混合する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の真空断熱材の製造方法。
- 前記繊維供給工程では、前記複数の第１繊維と前記複数の第２繊維とを前記コンベヤの上方の空間で混合する請求項６に記載の真空断熱材の製造方法。
- 前記繊維供給工程では、前記複数の第１繊維及び前記複数の第２繊維のうちの一方を前記コンベヤ上に供給した後、前記複数の第１繊維及び前記複数の第２繊維のうちの他方を前記一方の上に供給し、この後、前記他方の上に前記一方を供給する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の真空断熱材の製造方法。
- 前記複数の第１繊維のヤング率は、前記複数の第２繊維のヤング率よりも高い請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の真空断熱材の製造方法。
- 前記複数の第１繊維の平均繊維径は、前記複数の第２繊維の平均繊維径よりも大きい請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の真空断熱材の製造方法。
- 前記複数の第１繊維の平均繊維長さは、前記複数の第２繊維の平均繊維長さよりも大きい請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の真空断熱材の製造方法。
- 第１のガラス素材を溶融させ、溶融した前記第１のガラス素材から、直線性を持つ複数の第１繊維を作製する第１繊維作製装置、
第２のガラス素材を溶融させ、溶融した前記第２のガラス素材から、捲縮性を持つ複数の第２繊維を作製する第２繊維作製装置、
前記複数の第１繊維及び前記複数の第２繊維を搬送するコンベヤ、及び
前記複数の第１繊維と前記複数の第２繊維とを前記コンベヤ上で圧縮することにより、前記複数の第１繊維と前記複数の第２繊維とを有する連続繊維体を得る圧縮装置
を備えている真空断熱材の製造装置。 - 前記第２繊維作製装置は、前記第２のガラス素材から前記複数の第２繊維を遠心法で作製する繊維形成機構を有している請求項１２に記載の真空断熱材の製造装置。
- 芯材、及び
前記芯材を収容する外被材
を備え、
前記芯材は、直線性を持つ複数の第１繊維と、捲縮性を持つ複数の第２繊維とを有している真空断熱材。 - 前記複数の第１繊維のヤング率は、前記複数の第２繊維のヤング率よりも高い請求項１４に記載の真空断熱材。
- 前記芯材のうち、前記外被材に接触する部分は、前記複数の第２繊維で構成された繊維層、又は前記複数の第１繊維及び前記複数の第２繊維が混合された混合層である請求項１４又は請求項１５に記載の真空断熱材。
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