WO2013073599A1 - 真空断熱材およびそれを備える機器、ならびにその製造方法 - Google Patents

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heat insulating
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武 内田
進一 大堀
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シャープ株式会社
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    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F25D23/00General constructional features
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Definitions

  • the present invention relates to a vacuum heat insulating material, a device including the same, and a manufacturing method thereof.
  • Refrigerator, cold box, heat box, etc. used for heating, cooling, and holding various foods, and dryers that blow dry air by blowing warm air on the object to be dried
  • heat insulating materials having various structures and performances have been used.
  • vacuum heat insulating materials are excellent in heat insulating performance, and are widely used in devices such as household refrigerators that require heat insulation.
  • a vacuum heat insulating material is generally obtained by filling a core material made of an inorganic material into an outer packaging material, sealing the outer packaging material, and maintaining the inside of the outer packaging material in a reduced pressure state.
  • the core material of such a vacuum heat insulating material is formed using glass wool made of glass fibers manufactured by a flame method or a centrifugal method among inorganic materials.
  • the vacuum heat insulating material described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-265038 uses, as a core material, a laminate of a plurality of inorganic fiber sheets obtained by wet-making glass wool made of glass fibers as inorganic fibers.
  • the shot content ratio of the particle diameter of 30 ⁇ m or more in the inorganic fiber is 0.1% by mass or less, the average fiber diameter in the inorganic fiber is 0.2 to 6 ⁇ m, and the inorganic fiber is horizontal to the sheet surface. Arranged in the direction.
  • Patent Document 2 a core material made of glass wool made of glass fiber as an inorganic fiber laminated material is sealed under reduced pressure in a jacket material.
  • the density of the core material in the vacuum heat insulating material is 200 to 270 kg / m 3
  • the core material after opening the outer cover material contains 75% or more of glass fibers having a fiber length of 100 ⁇ m or more.
  • a two-layer stretched nylon film is used as an outer packaging material in order to reduce the occurrence of pinholes.
  • a linear low density polyethylene (LLDPE) film is used for the heat-welded layer.
  • FIG. 13 is a plan view schematically showing a distribution state of glass fibers in glass wool that has been conventionally used as a core material of a vacuum heat insulating material.
  • FIG. 14 is a planar electron micrograph (magnification 100 times) showing the distribution state before compression of glass fibers in glass wool, which has been conventionally used as a core material for vacuum heat insulating materials, and
  • FIG. 15 shows the same distribution state. It is an electron micrograph (magnification 100 times) of a section.
  • the glass wool 800 As shown in FIG. 13, in the glass wool 800, it can be seen that a large number of glass fibers 810 having various fiber lengths extend in various directions and are randomly distributed. Further, as shown in FIGS. 14 and 15, in glass wool manufactured by a flame method or a centrifugal method, a short fiber having a fiber length of 1 mm or less or a fine fiber having a fiber diameter of 1 ⁇ m or less with respect to the main fiber. It is in a state in which various fibers are mixed. Such short fibers and fine fibers are filled between the main fibers or entangled between the main fibers, and heat conduction occurs between the fibers, along the thickness direction of the core material. It is considered that the heat insulation performance is lowered by causing heat conduction. Moreover, in such glass wool, it turns out that the main fiber also includes many fibers that are bent or twisted.
  • the glass wool is configured in this way, as described in JP-A-2005-265038 (Patent Document 1), when forming a sheet by wet papermaking, the glass fiber is oriented in a horizontal direction with respect to the sheet surface. It is very difficult to align most of the glass fibers even if they are arranged in the same manner.
  • Patent Document 2 a core material containing 75% or more of glass fibers having a fiber length of 100 ⁇ m or more is used, and the density of the core material is 200 to 270 kg / m 3. Even if the glass wool is pressed so that it is difficult to align most glass fibers.
  • the heat conductivity of the obtained vacuum heat insulating material is about 2 mW / m ⁇ K, and the improvement of the heat insulating performance of the vacuum heat insulating material is limited by the conventional improvement method.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-36749
  • Patent Document 4 the vacuum heat insulating material described in Japanese Patent No. 3482408
  • an object of the present invention is to provide a vacuum heat insulating material that can exceed the improvement limit of conventional heat insulating performance and has excellent heat insulating performance, a device including the same, and a manufacturing method thereof.
  • the vacuum heat insulating material according to the present invention includes an outer packaging material and a core material accommodated in the outer packaging material.
  • the outer packaging material has a heat welding part where the outer packaging materials come into contact with each other and are thermally welded so as to surround the outer periphery of the core material.
  • a part of the heat welded portion includes an inner heat welded portion and an outer heat welded portion.
  • the inner heat-welded portion is a portion where the outer packaging materials are heat-welded so that the portion to be heat-welded has a predetermined width in a part of the region surrounding the outer periphery of the core material.
  • the outer heat-sealed portion is part of the region surrounding the outer periphery of the core material, and the outer packaging material is located at a position farther from the core material than the inner heat-welded portion so that the heat-welded portion has another predetermined width. It is the part where the two are heat-welded.
  • the width of the outer heat-welded portion is larger than the width of the inner heat-welded portion.
  • the vacuum heat insulating material is hermetically sealed by sealing the heat-sealed portion of the outer packaging material, so the hydrocarbon gas generated from the heat-welded portion during heat welding not only diffuses outside the vacuum heat insulating material, but also the vacuum heat insulating material. It also diffuses inside the outer packaging material. The hydrocarbon gas diffused inside the outer packaging material of the vacuum heat insulating material is sealed inside the outer packaging material.
  • the degree of vacuum inside the outer packaging material will be lowered.
  • the heat insulation of a vacuum heat insulating material falls by the vacuum degree inside an outer packaging material becoming low.
  • the outer packaging materials are brought into contact with each other and thermally welded so as to surround the outer periphery of the core material in the heat welding portion.
  • the outer packaging material is sealed in a state in which the core material is accommodated inside the outer packaging material by heat-sealing the outer packaging materials with each other in the heat welding portion.
  • a part of the heat-welded portion includes an inner heat-welded portion and an outer heat-welded portion.
  • the outer packaging materials are heat welded by the inner heat welding portion having a predetermined width.
  • the outer packaging materials are bonded to each other by the inner thermal welding portion of the two thermal welding portions of the inner thermal welding portion and the outer thermal welding portion.
  • the outer packaging materials can be thermally welded to each other with a minimum width that can seal the outer packaging material. Therefore, it is possible to suppress the generation of hydrocarbon gas during heat welding.
  • the outer packaging material is thermally welded by the outer heat welding portion having another predetermined width in a part of the region of the heat welding portion surrounding the outer periphery of the core material and at a position farther from the core material than the inner heat welding portion.
  • the width of the outer heat-welded portion is larger than the width of the inner heat-welded portion.
  • the outer packaging materials are thermally welded together by the outer heat welding portion, the outer packaging material is already sealed by the heat welding portion including the inner heat welding portion, so the hydrocarbon gas generated during the thermal welding of the outer heat welding portion is It is prevented from diffusing into the outer packaging material filled with the core material. Therefore, when the outer packaging materials are thermally welded by the outer heat welding portion, it is possible to prevent the vacuum degree inside the outer packaging material from being lowered.
  • the heat welded portion is formed of linear low density polyethylene.
  • the heat-welded portion is formed of linear low-density polyethylene (LLDPE) as a material that hardly generates hydrocarbon gas when heat-welded.
  • LLDPE linear low-density polyethylene
  • the core material is preferably a vacuum heat insulating material core material formed by laminating a plurality of non-woven fabrics.
  • the non-woven fabric is preferably manufactured by a continuous filament method and has an average fiber diameter of 3 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, an average fiber length of 3 mm or more and 15 mm or less, a very high straightness, and a substantially circular cross section. A plurality of inorganic fibers.
  • the nonwoven fabric it is preferable that a plurality of inorganic fiber layers are laminated.
  • most of the plurality of inorganic fibers forming the upper layer and most of the plurality of inorganic fibers forming the lower layer extend in a direction substantially parallel to the surface of the nonwoven fabric and are in close contact with each other in a parallel direction. It is preferable that the fibers are arranged in such a manner that they are not aligned but are in contact with each other at adjacent points, and are distributed in random directions in the respective planes forming the upper and lower layers of the nonwoven fabric.
  • the continuous filament method a large number of fibers with extremely small variations in fiber diameter can be produced. Moreover, the inorganic fiber manufactured by the continuous filament method has very high straightness of each fiber. For this reason, by cutting a large number of inorganic fibers manufactured by the continuous filament method into a substantially constant length, a straightness of a large number of inorganic fibers having substantially the same length and having a very small variation in fiber diameter can be obtained. It can be obtained in a very high state.
  • the nonwoven fabric constituting the core material of the present invention includes at least a plurality of inorganic fibers produced by a continuous filament method, each inorganic fiber is formed into a nonwoven fabric when forming the nonwoven fabric using such a plurality of inorganic fibers.
  • a plurality of inorganic fibers can be easily arranged so that most inorganic fibers extend in a direction substantially parallel to the surface of the nonwoven fabric.
  • most of the plurality of inorganic fibers extend in a direction substantially parallel to the surface of the nonwoven fabric, but are in close contact with each other and do not align with the parallel direction, and are in a random direction within the plane forming the surface of the nonwoven fabric.
  • the inorganic fibers are preferably glass fibers.
  • the glass fiber has a lower thermal conductivity than other inorganic fibers, for example, ceramic fibers, it is possible to further improve the heat insulation performance of the vacuum heat insulating material by reducing the heat conductivity of the material itself. it can.
  • the device according to the present invention preferably includes an outer box, an inner box arranged inside the outer box, and a vacuum heat insulating material arranged between the outer box and the inner box. It is preferable that the vacuum heat insulating material which the said apparatus has contains said vacuum heat insulating material.
  • a refrigerator efficiently cools food stored in the inner box.
  • the washing / drying machine efficiently blows warm air on an object to be dried such as clothes housed in the inner box and efficiently dries it.
  • a vacuum heat insulating material is disposed between the outer box and the inner box. If the heat insulation performance of the vacuum insulation material placed between the outer box and the inner box is excellent, the energy required to make the inside of the inner box lower or higher than the outside of the outer box will be reduced. Can save energy.
  • the vacuum heat insulating material disposed between the outer box and the inner box includes the above vacuum heat insulating material, it is possible to provide a device excellent in heat insulating performance and energy saving.
  • a method for manufacturing a vacuum heat insulating material according to the present invention is a method for manufacturing a vacuum heat insulating material including an outer packaging material and a core material accommodated in the outer packaging material, the housing step, and a first heat welding step. And a second heat welding step and a third heat welding step.
  • the housing step is a step of housing the core material inside the outer packaging material.
  • the first thermal welding process is a process of thermally welding the outer packaging materials in a part of the region surrounding the outer periphery of the core material.
  • the second thermal welding step is a step of sealing the outer packaging material by thermally welding the outer packaging materials so that the portion to be thermally welded has a predetermined width in the remaining portion surrounding the outer periphery of the core material. is there.
  • the third heat welding step the remaining portion of the region surrounding the outer periphery of the core material and the portion that is thermally welded at a position farther from the core material than the portion heat-welded by the second heat welding step are the other parts.
  • This is a step of heat-sealing the outer packaging materials so as to have a predetermined width.
  • the width of the portion heat-welded by the third heat-welding step is larger than the width of the portion heat-welded by the second heat-welding step.
  • the outer packaging materials are part of the region surrounding the outer periphery of the core material by the first heat welding process. Is thermally welded.
  • the outer packaging material is hermetically sealed by the second thermal welding process so that the portion to be thermally welded has a predetermined width. Is done.
  • the outer packaging material in the remaining portion of the region surrounding the outer periphery of the core material, can be sealed by first thermally bonding the outer packaging materials in the second thermal welding process.
  • the outer packaging materials can be heat-welded with the minimum necessary width. Therefore, it is possible to suppress the generation of hydrocarbon gas during heat welding.
  • the outer packaging material is thermally welded by the third heat welding process at a position farther from the core material than the remaining part of the region surrounding the outer periphery of the core material and the part thermally welded by the second heat welding process.
  • the outer packaging material When the outer packaging material is thermally welded by the third thermal welding process, the outer packaging material is hermetically sealed by the first thermal welding process and the second thermal welding process, and thus occurs during the third thermal welding process.
  • the hydrocarbon gas is prevented from diffusing into the outer packaging material in which the core material is accommodated. Therefore, when the outer packaging materials are thermally welded by the third thermal welding process, it is possible to prevent a decrease in the degree of vacuum inside the outer packaging material.
  • the present invention it is possible to exceed the improvement limit of the conventional heat insulation performance, and it is possible to provide a vacuum heat insulating material having excellent heat insulation performance, a device including the same, and a method for manufacturing the same. .
  • FIG. 1 shows typically the structure of a vacuum heat insulating material as 1st Embodiment of this invention.
  • it is a perspective view schematically showing the arrangement (A) of the core material and the outer packaging material, and the state (B) of the vacuum heat insulating material when the pressure inside the outer packaging material is reduced.
  • It is a top view which shows typically the distribution state of the glass fiber which comprises the nonwoven fabric used for the core material of a vacuum heat insulating material as one embodiment of this invention.
  • It is a scanning electron micrograph (magnification 100 times) which shows the distribution state before compression of the glass fiber which comprises the nonwoven fabric used for the core material of a vacuum heat insulating material as one embodiment of this invention.
  • As 2nd Embodiment of this invention it is a sectional side view (A) which shows the whole refrigerator, and a front view (B) which shows the exterior of a refrigerator.
  • the front view (A) which shows the state when the heat welding of the 1st heat welding process was performed in the vacuum heat insulating material which concerns on an Example, and the cross section when it sees from the direction shown by the BB line in (A)
  • It is a front view (C) which shows a state when the figure (B) and the heat welding of the 2nd heat welding process were performed.
  • It is a top view which shows typically the distribution state of the glass fiber in the glass wool conventionally used as a core material of a vacuum heat insulating material.
  • It is the electron microscope photograph (100 times magnification) of the plane which shows the distribution state before compression of the glass fiber in the glass wool conventionally used as a core material of a vacuum heat insulating material.
  • It is the electron micrograph (100-times multiplication factor) of the cross section which shows the distribution state before compression of the glass fiber in the glass wool conventionally used as a core material of a vacuum heat insulating material.
  • the inventors have made the area of the finally heat-welded portion smaller than before when sealing the outer packaging material.
  • the inventors have come up with the idea of suppressing the generation of hydrocarbon gas during heat welding.
  • the outer packaging material is surrounded by another thermal welding portion on the outside of the heat welding portion having a relatively small area. We considered heat welding the materials together.
  • the present invention has been made based on the above findings.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a vacuum heat insulating material as a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A shows a state before the inside of the outer packaging material is decompressed
  • FIG. 1B shows a state when the inside of the outer packaging material is decompressed.
  • the core material 100 is accommodated in the gas barrier outer packaging material 200 formed in the shape of a rectangular parallelepiped bag.
  • the outer packaging material 200 is heat-welded on three of the four sides.
  • the remaining one-side heat welding part 300 is heat-welded in a reduced pressure state after filling the core material 100 as will be described later.
  • the core material 100 is formed by laminating a plurality of non-woven fabrics 110.
  • Each nonwoven fabric 110 is produced by a papermaking method using glass fibers which are examples of inorganic fibers and a small amount of an organic binder.
  • the binder it is possible to use an inorganic binder.
  • the flexibility of bending of the fiber assembly, that is, the nonwoven fabric 110 is inferior, and the cost when used as a product is lower than that of an organic binder. Since it becomes expensive compared with the case where it uses, it is preferable to use an organic binder.
  • the amount of binder should be kept as small as possible.
  • the outermost layer 210 is made of polyethylene terephthalate (PET) resin
  • the intermediate layer 220 is made of an ethylene-vinyl alcohol copolymer resin having an aluminum vapor deposition layer
  • the innermost layer 230 is made of Gas barrier film using linear low density polyethylene resin (LLDPE)
  • nylon is used for outermost layer 210
  • two layers of aluminum vapor deposited PET resin and aluminum foil are used for intermediate layer 220
  • linear low density is used for innermost layer 230.
  • examples thereof include a gas barrier film using a polyethylene resin (LLDPE).
  • the heat welding part 300 is formed in a part of the innermost layer 230.
  • Linear low density polyethylene resin is an example of a material that hardly generates hydrocarbon gas during heat welding.
  • the outer packaging material 200 may be one in which nylon is used for the outermost layer 210, two layers of aluminum-deposited PET resin and aluminum foil are used for the intermediate layer 220, and two types of polyethylene resins are used for the innermost layer 230. Good.
  • the polyethylene resin used for the innermost layer 230 may be a polypropylene resin or high density polyethylene (HDPE).
  • an adsorbent 400 such as a gas adsorbent or a moisture adsorbent in the vacuum heat insulating material 1.
  • the adsorbent 400 is disposed in the vicinity of a heat welding portion 300 (an inner heat welding portion 380 to be described later) that is heat-welded after being in a reduced pressure state.
  • a heat welding portion 300 an inner heat welding portion 380 to be described later
  • the position where the adsorbent 400 is disposed is not limited.
  • the adsorbent 400 may be disposed at other positions inside the outer packaging material 200.
  • the core material 100 After filling the core material 100 into the outer packaging material 200, the core material 100 is accommodated in a vacuum chamber.
  • the outer packaging material 200 is thermally welded at the thermal welding portion 300.
  • the heat welding temperature is preferably 170 to 220 ° C. as the heat welding temperature for maintaining the seal strength.
  • a heat welding method a hot plate sealing method in which a heat plate is heated and conducted by a nichrome wire embedded in a hot plate made of brass or copper, and the heat welding portion 300 is overheated and sealed, or a heating element is used.
  • There is an impulse welding method in which a heat welding part 300 is directly heated and sealed by a certain nichrome wire (ribbon heater).
  • the heat welding part 300 may be welded by either method. Moreover, you may weld by another method.
  • the heat welding part 300 is heat welded, the outer packaging material 200 is sealed.
  • the core material 100 is compressed by the atmospheric pressure outside the outer packaging material 200, and the nonwoven fabrics 110 constituting the core material 100 are pressed against each other. Touch as you can.
  • the density of the core material 100 in a state where the inside of the outer packaging material 200 is decompressed is included in the range of 100 to 400 kg / m 3 .
  • the nonwoven fabric 110 is comprised as mentioned above, the nonwoven fabric 110 is laminated
  • FIG. 2 schematically shows an arrangement (A) of the core material and the outer packaging material, and a state (B) of the vacuum heat insulating material when the inside of the outer packaging material is depressurized as one embodiment of the present invention. It is a perspective view. Only a part of each nonwoven fabric, core material, and outer packaging material is shown.
  • a plurality of nonwoven fabrics 110 are laminated to form the core material 100.
  • the core material 100 is covered with an outer packaging material 200.
  • the outer packaging material 200 is gas barrier, is formed in a bag shape, and covers the entire core material 100.
  • the core material 100 is compressed.
  • the nonwoven fabrics 110 come into contact with each other so as to be pressed against each other.
  • the non-woven fabric 110 of the core material 100 one formed by glass fibers manufactured by a continuous filament method or one formed by glass wool can be used. As shown in FIG. 1, the nonwoven fabric 110 is configured to include at least a plurality of inorganic fibers manufactured by a continuous filament method.
  • inorganic fibers examples include glass fibers, ceramic fibers, rock wool fibers, etc., but small diameter fibers necessary for constituting the core material of the present invention are distributed at a relatively low price due to mass production, In view of the low thermal conductivity of the material itself, glass fibers are preferably used as the inorganic fibers.
  • a nonwoven fabric produced by a wet papermaking method using glass fibers cut to a certain length is used as a core material of a vacuum heat insulating material.
  • the glass fiber cut to a certain length is a glass fiber which is a filamentous continuous filament of uniform thickness formed by drawing molten glass from a number of nozzles by a continuous filament method. Thousands are bundled and wound into a strand, and the strand is cut to a predetermined length with a guillotine cutter or the like. What cut
  • the glass fiber thus obtained is a continuous filament cut into a predetermined length to obtain a predetermined length. Therefore, the glass fiber is extremely straight and highly rigid, and is a substantially uniform fiber. It has a diameter and a substantially circular cross section. That is, according to the continuous filament method, a large number of fibers with extremely small variation in fiber diameter can be produced. Moreover, the inorganic fiber manufactured by the continuous filament method has very high straightness of each fiber. For this reason, by cutting a large number of inorganic fibers manufactured by the continuous filament method into a substantially constant length, a straightness of a large number of inorganic fibers having substantially the same length and having a very small variation in fiber diameter can be obtained. It can be obtained in a very high state.
  • the fiber when a nonwoven fabric is produced by wet papermaking using this glass fiber, the fiber extends in a direction substantially parallel to the surface of the nonwoven fabric, but faces in a random direction within the plane forming the surface of the nonwoven fabric.
  • a non-woven fabric arranged to be dispersed can be obtained.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the distribution state of the glass fibers constituting the nonwoven fabric used for the core material of the vacuum heat insulating material as one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a nonwoven fabric composed of two glass fiber layers.
  • FIG. 4 is a plane electron micrograph (magnification 100 times) showing the distribution state before compression of the glass fibers constituting the nonwoven fabric used for the core material of the vacuum heat insulating material as one embodiment of the present invention
  • the plurality of glass fibers 111 forming the upper layer and the glass fibers 112 forming the lower layer extend in a direction substantially parallel to the surface of the nonwoven fabric 110, but in close contact with each other in the parallel direction. They are not aligned but are arranged so as to be distributed in a random direction within a plane forming the surface of the nonwoven fabric 110.
  • FIG. 4 and FIG. 5 it turns out that the straightness of each fiber is very high.
  • most of the fibers extend in a direction substantially parallel to the surface of the nonwoven fabric, but are arranged so as to be dispersed in a random direction within a plane forming the surface of the nonwoven fabric.
  • the nonwoven fabric 110 which comprises the core material of this invention contains at least the glass fiber which is an example of the some inorganic fiber manufactured by the continuous filament method, the nonwoven fabric 110 is used using such a some glass fiber.
  • a plurality of glass fibers 111 and 112 are arranged so as to extend in a direction substantially parallel to the surface of the nonwoven fabric. Glass fibers can be easily arranged. At this time, most of the plurality of glass fibers 111 and 112 extend in a direction substantially parallel to the surface of the nonwoven fabric 110, but do not align with each other in close contact with each other and form a surface of the nonwoven fabric 110.
  • the core material of the vacuum heat insulating material which has the heat insulation performance and the vacuum heat insulating material provided with the core material can be obtained.
  • the glass fiber composition is not particularly limited, and C glass, D glass, E glass, and the like can be used, but E glass (aluminoborosilicate glass) is preferably employed because of its availability.
  • the inorganic fiber forming the nonwoven fabric 110 as the core material of this embodiment is a glass fiber having a predetermined length obtained by cutting a continuous filament into a predetermined length, and has an extremely high straightness and a substantially circular shape. It has a cross section. For this reason, unless a plurality of glass fibers dispersed in a random direction are aligned and aligned in parallel, the glass fibers are in contact with each other at a point, so that heat conduction between the glass fibers is remarkably suppressed.
  • inorganic fiber materials such as alumina chopped strands using alumina fibers are preferable because they are more expensive than glass fibers and have high thermal conductivity. Absent.
  • organic materials generally have lower thermal conductivity than inorganic materials, but do not have rigidity. For this reason, an organic fiber material deform
  • the nonwoven fabric 110 is manufactured by a wet papermaking method using at least glass fibers which are an example of a plurality of inorganic fibers manufactured by a continuous filament method. Thereby, most glass fibers 111 and 112 are made to extend in the direction substantially parallel to the surface of the manufactured nonwoven fabric 110 among several glass fibers. Further, a plurality of nonwoven fabrics 110 are laminated.
  • the nonwoven fabric 110 is first manufactured by the wet papermaking method at least using the several glass fiber manufactured by the continuous filament method. Thereby, most glass fibers 111 and 112 are made to extend in the direction substantially parallel to the surface of the manufactured nonwoven fabric 110 among several glass fibers. Further, a plurality of nonwoven fabrics 110 are laminated. Thereafter, the laminated nonwoven fabrics 110 are accommodated in the outer packaging material 200, and the interior of the outer packaging material 200 is kept in a reduced pressure state.
  • the manufacturing method of the vacuum heat insulating material 1 at least a plurality of glass fibers manufactured by a continuous filament method are used.
  • the non-woven fabric 110 is manufactured by the wet papermaking method using such a plurality of glass fibers, when the glass fibers are arranged in a direction parallel to the surface of the non-woven fabric 110, most of the glass fibers 111 and 112 are used.
  • a plurality of glass fibers can be easily arranged so as to extend in a direction substantially parallel to the surface of the nonwoven fabric 110.
  • most of the plurality of glass fibers 111 and 112 extend in a direction substantially parallel to the surface of the nonwoven fabric 110, but do not align with each other in close contact with each other and form a surface of the nonwoven fabric 110. Are arranged so that they are distributed in random directions. Thereby, even if a plurality of non-woven fabrics 110 are laminated to constitute the core material 100, the presence of glass fibers that fill between the plurality of glass fibers can be minimized, and between the plurality of glass fibers. Since the presence of the glass fiber entangled with the glass fiber can be eliminated as much as possible, it is possible to prevent heat conduction from occurring between the glass fibers.
  • the vacuum heat insulating material 1 can be manufactured by accommodating the some nonwoven fabric 110 laminated
  • the thermal conductivity of the core material 100 can be lowered, and the improvement limit of the conventional heat insulation performance may be exceeded. It becomes possible and the core material 100 which has the outstanding heat insulation performance and the vacuum heat insulating material 1 provided with the core material 100 can be obtained.
  • the nonwoven fabric 110 made of glass fiber used in the present invention is manufactured by a wet papermaking method.
  • the wet papermaking method by adding an appropriate dispersant, glass chopped strands obtained by cutting glass fibers into a certain length are monofilamentized and dispersed and arranged in layers, and the nonwoven fabric 110 made of glass fibers with very little binding is formed. Obtainable. For this reason, the number of glass fibers arranged in parallel is very small, and most glass fibers 111 and 112 are in contact with each other between adjacent fibers. In this way, the nonwoven fabric 110 having a high compressive strength and a very low thermal conductivity in the thickness direction can be produced. Therefore, such a nonwoven fabric 110 is suitable as the core material 100 of the vacuum heat insulating material 1. .
  • Fabrication of the non-woven fabric 110 by the wet paper making method employed in the production method of the present invention can be performed by using a known paper machine such as a long net paper machine, a short net paper machine, or an inclined wire type paper machine.
  • a nonwoven fabric made of glass fiber is used as a heat insulating material having heat resistance, a heat insulating material having fire resistance, or an electrical insulator. For this reason, the nonwoven fabric is required to have a fabric strength that can withstand tearing and breaking, and often requires entanglement of fibers.
  • Nonwoven fabrics made of glass fibers used for such applications are often manufactured by a papermaking method using a long net paper machine or a short net paper machine.
  • the nonwoven fabric 110 made of glass fiber used in the present invention is accommodated in the outer packaging material 200 as the core material 100, the strength as a cloth is not so required.
  • the papermaking method in which the fiber directions are easily aligned increases the contact area between the fibers, and thus is not preferable for producing the nonwoven fabric 110 made of glass fibers used in the present invention.
  • an inclined wire type paper machine capable of making paper at a low inlet concentration is suitable, but is not limited thereto.
  • the glass chopped strand which is an example of the inorganic fiber used in the present invention, preferably has a glass fiber having a fiber diameter of 3 to 15 ⁇ m and a fiber length of 3 to 15 mm having a composition ratio of 99% or more.
  • a glass chopped strand having a fiber diameter of less than 3 ⁇ m or a fiber length of less than 3 mm is expected to be unsuitable for use in the nonwoven fabric 110 constituting the core material 100 of the present invention as described below.
  • Glass fibers having a fiber diameter of less than 3 ⁇ m have low fiber rigidity. Therefore, when a nonwoven fabric is produced by a wet papermaking method, the fibers are bent, entanglement between the fibers occurs, and the contact area between the fibers increases. . Thereby, since heat conduction becomes large and the heat insulation performance of the core material is deteriorated, glass fibers having a fiber diameter of less than 3 ⁇ m are not preferable.
  • the glass fiber having a fiber length of less than 3 mm is produced by dispersing the fiber located in the upper layer on the fiber located in the lower layer already dispersed when the nonwoven fabric is produced by the wet papermaking method.
  • the upper layer fibers are more likely to be supported on the lower layer fibers at one point, for example, one end of the upper layer fibers hang down to the lower layer and the other in the thickness direction. It is expected to be positioned in a protruding form.
  • heat conduction in the length direction of the fiber occurs, and the contact area between the fibers increases. Thereby, heat conduction becomes large and the heat insulating performance of the core material is deteriorated, so that glass fibers having a fiber length of less than 3 mm are not preferable.
  • glass fibers having a fiber diameter of 15 ⁇ m or more are used to form a nonwoven fabric and a core material is formed by laminating a plurality of nonwoven fabrics, the number of fiber layers in the thickness direction of the core material is reduced, and the heat transfer path in the thickness direction Becomes shorter and the pore diameter becomes larger when the nonwoven fabric is formed. Accordingly, glass fibers having a fiber diameter of 15 ⁇ m or more are not preferable because they are affected by the thermal conductivity of the gas and reduce the heat insulating performance of the core material.
  • the fiber length increases with respect to the fiber diameter, so that the rigidity of the fiber is lowered and the fiber is easily bent, entanglement between the fibers occurs, and the contact area between the fibers is increased. To increase. Thereby, since heat conduction becomes large and the heat insulation performance of the core material is deteriorated, glass fibers having a fiber length of 15 mm or more are not preferable.
  • the non-woven fabric made of glass fiber used as the core material of the vacuum heat insulating material of the present invention has no bonding force between fibers. For this reason, it is necessary to use an organic binder in the paper making process in order to prevent the glass fibers from falling off in the manufacturing process of the nonwoven fabric and to prevent mold deformation in the subsequent processing process. However, since the nonwoven fabric is finally encapsulated in the outer packaging material as the core material of the vacuum heat insulating material, it is necessary to minimize the amount of the organic binder used.
  • the binder content in the nonwoven fabric made of glass fibers is preferably 15% by mass or less.
  • a liquid binder such as a resin emulsion or an aqueous resin solution is generally sprayed by a spray or the like and added to the glass fiber.
  • the basis weight of the nonwoven fabric made of glass fiber used as the core material of the vacuum heat insulating material of the present invention is preferably 30 to 600 g / m 2 .
  • the non-woven fabric has a basis weight of less than 30 g / m 2 , the influence of the thermal conductivity of the gas is increased by increasing the diameter of the voids present in the nonwoven fabric. As a result, the heat insulating performance of the core material is lowered, and the strength of the core material is weakened. Therefore, it is not preferable that the nonwoven fabric has a rice basis weight of less than 30 g / m 2 .
  • the basis weight of the nonwoven fabric exceeds 600 g / m 2 , drying efficiency when producing the nonwoven fabric from glass fibers is lowered, and productivity is lowered, which is not preferable.
  • the rice tsubo is generally a unit of measurement of the thickness of paper and represents the mass of paper per square meter, and is also referred to as metric basis weight.
  • rice tsubo is used as a unit for measuring the thickness of a nonwoven fabric made of glass fibers produced by a wet papermaking method.
  • JP-A-2006-17169 Patent Document 2
  • the average diameter of inorganic fibers such as glass wool constituting the core of the vacuum heat insulating material is preferably 1 to 5 ⁇ m.
  • the heat insulation performance of the vacuum heat insulating material increases as the diameter of the inorganic fibers constituting the core material is smaller.
  • fine inorganic fibers are expensive and have the disadvantages of reducing the dewatering efficiency and reducing the productivity when producing nonwoven fabrics by wet papermaking.
  • the fiber diameter is relatively Even when a glass chopped strand having a large size is used, a vacuum heat insulating material that can obtain a much higher heat insulating performance than a conventional vacuum heat insulating material can be realized.
  • the improvement width of the heat insulating performance of the finally obtained vacuum heat insulating material is almost the same as when using a glass chopped strand with a fiber diameter of 10 ⁇ m. It is negligible. Therefore, considering the productivity, price, and performance, the preferred fiber diameter of the glass chopped strand is 6 to 15 ⁇ m. When the glass fiber of this range is used, the vacuum heat insulating material which has heat insulation performance higher than the conventional vacuum heat insulating material can be obtained with a suitable manufacturing cost.
  • the vacuum heat insulating material of the present invention can be manufactured by a known method using a core material having the above-described characteristics.
  • the core material 100 is accommodated inside a gas barrier outer packaging material 200 formed in a bag shape.
  • the outer packaging material 200 for storing the core material 100 in a decompressed state has a high gas barrier property and a protective layer against heat-sealing layers, scratches, etc., and can keep the inner packaging material 200 in a decompressed state for a long period of time. Use something. Further, a plurality of films having such characteristics may be laminated to form the outer packaging material 200.
  • the heat insulation performance can be further improved by removing or reducing the organic binder of the core material before the vacuum sealing.
  • a thermosetting resin binder such as an acrylic resin
  • the binder can be removed by using a thermal decomposition method.
  • the binder before enclosing the core material in the outer packaging material, only the binder can be removed by thermal decomposition by treating at a temperature higher than the thermal decomposition temperature of the binder and lower than the melting point of the glass fiber.
  • a water-soluble resin binder such as PVA
  • the binder can be removed or reduced by washing with warm water or the like in addition to the above method.
  • the outer packaging materials 200 are thermally welded to each other by the heat welding portion 300 in a reduced pressure state.
  • the outer packaging material 200 is sealed.
  • three sides of the outer packaging material 200 in which the core material 100 and the adsorbing material 400 are accommodated in the outer packaging material 200 are thermally welded at the thermal welding portion 300.
  • the outer packaging material 200 in which the core material 100 and the adsorbent material 400 are accommodated is thermally welded in a vacuum state (not shown) under a reduced pressure state.
  • the outer packaging materials 200 in the thermal welding portion 300 are separated from each other in the thermal welding portion 333 at the upper end portion, the thermal welding portion 334 at the left end portion, and the thermal welding portion 335 at the lower end portion.
  • the heat-welded portion 333, the heat-welded portion 334, and the heat-welded portion 335 are examples of portions that are heat-welded in the first heat-welding step.
  • the heat welding part 333, the heat welding part 334, and the heat welding part 335 are continuous.
  • a part of the region surrounding the outer periphery of the core material 100 is formed by the heat welding portion 333, the heat welding portion 334, and the heat welding portion 335 of the heat welding portion 300.
  • the upper end portion, the left end portion, and the lower end portion of the outer packaging material 200 are an example of a part of the region surrounding the outer periphery of the core material 100.
  • the direction of the vacuum heat insulating material 1 changes depending on the posture taken by the vacuum heat insulating material 1.
  • the lower side of FIG. 6 is above the vacuum heat insulating material 1, or the upper side of FIG. 6 is below the vacuum heat insulating material 1.
  • the lower side of FIG. 6 is the left side of the vacuum heat insulating material 1, or the upper side of FIG. 6 is the right side of the vacuum heat insulating material 1.
  • the upper end 202 of the outer packaging material 200 is the left end of the vacuum heat insulating material 1 and the lower end 203 is the right end of the vacuum heat insulating material 1 depending on the attitude taken by the vacuum heat insulating material 1.
  • the portion to be heat-welded at the right end portion 201 of the outer packaging material 200 includes an inner heat-welding portion 380 and an outer heat-welding portion 390. That is, a part of the thermal welding part 300 includes an inner thermal welding part 380 and an outer thermal welding part 390 in which the outer packaging material 200 is thermally welded in a part of a region surrounding the outer periphery of the core material 100.
  • the inner heat welding portion 380 is an example of a portion that is heat-welded in the second heat welding step.
  • the outer heat-welded portion 390 is an example of a portion that is heat-welded in the third heat-welding step.
  • the remaining part of the region surrounding the outer periphery of the core member 100 is formed by the inner heat welding part 380 having the width W 38 in the heat welding part 300.
  • the inner heat-welded portion 380 is a region surrounding the outer periphery of the core member 100 except for a region formed by the heat-welded portion 333, the heat-welded portion 334, and the heat-welded portion 335, and the outer packaging material 200 is heat-welded. It is the part which was done.
  • the heat welding part 333, the heat welding part 334, the heat welding part 335, and the inner side heat welding part 380 are continuous.
  • the outer heat-welded portion 390 is a portion where the outer packaging material 200 is thermally welded at the remaining portion of the region surrounding the outer periphery of the core material 100 and at a position farther from the core material 100 than the inner heat-welded portion 380.
  • the right end 201 of the outer packaging material 200 is an example of a part of the region surrounding the outer periphery of the core material 100 or an example of the remaining part of the region surrounding the outer periphery of the core material 100.
  • the inner side and the outer side here are the side where the core material 100 is enclosed in the outer packaging material 200, and the side where the right end 201 is located with respect to the side where the core material 100 is enclosed.
  • the inner heat welding portion 380 is disposed on the left side of the drawing, that is, the inner side, relative to the outer heat welding portion 390.
  • the outer heat-welded portion 390 is disposed on the right side of the drawing, that is, on the outer side, relative to the inner heat-welded portion 380.
  • the right end 201 is disposed on the right side of FIG. In the right half of the vacuum heat insulating material 1 shown in FIG. 6, the right end side is the outside. On the other hand, in the left half of the vacuum heat insulating material 1 shown in FIG. 6, the left end side is the outside.
  • the direction from the both ends in the longitudinal direction of the vacuum heat insulating material 1 shown in FIG. 6 toward the central portion of the vacuum heat insulating material 1 is the inner side
  • the direction toward one of the ends is the outer side.
  • the direction toward one end is the outer side.
  • the outer side of the vacuum heat insulating material 1 can be paraphrased as the atmospheric pressure side.
  • the inside of the vacuum heat insulating material 1 can be rephrased as the core material side.
  • the inner heat-welded portion 380 is a portion that is heat-welded from the upper end 202 to the lower end 203 at the right end 201 of the outer packaging material 200.
  • the outer periphery of the core material 100 is surrounded by the heat welding part 333, the heat welding part 334, the heat welding part 335, and the inner side heat welding part 380. Since the outer packaging material 200 is sealed by the thermal welding portion 333, the thermal welding portion 334, the thermal welding portion 335, and the inner thermal welding portion 380, the core material 100 and the adsorbent 400 are placed inside the outer packaging material 200 in a substantially vacuum state. Be contained.
  • the inner heat-welded portion 380 corresponds to the width W a of the heat-welded portion 333 at the upper end portion and the width W b of the heat-welded portion 335 at the lower end portion. It may be a portion that is heat-welded from the end 331 to the inner end 332 of the heat-welded portion 335. Alternatively, the inner heat welding portion 380 is heat-welded at the right end portion 201 from a position between the inner end 331 and the upper end 202 of the heat welding portion 333 to a position between the inner end 332 and the lower end 203 of the heat welding portion 335. It may be a portion that has been made.
  • the outer packaging materials 200 are thermally welded by the inner heat welding portion 380 at the right end 201
  • the outer packaging materials 200 are further thermally welded by the outer heat welding portion 390.
  • the width W 39 of the outer heat welding portion 390 is larger than the width W 38 of the inner heat welding portion 380.
  • the outer heat-welded portion 390 is a portion that is heat-welded from the upper end 202 to the lower end 203 outside the inner heat-welded portion 380.
  • the outer heat-welded portion 390 corresponds to the width W a of the heat-welded portion 333 at the upper end and the width W b of the heat-welded portion 335 at the lower-end portion.
  • the outer heat-welded portion 390 is heat-welded at the right end 201 from a position between the inner end 331 and the upper end 202 of the heat-welded portion 333 to a position between the inner end 332 and the lower end 203 of the heat-welded portion 335. It may be a portion that has been made.
  • the vacuum heat insulating material 1 is manufactured. That is, the manufacturing method of the vacuum heat insulating material 1 includes a housing step of housing the core material 100 inside the outer packaging material 200 and a first method of thermally welding the outer packaging materials 200 to each other in a part of the region surrounding the outer periphery of the core material 100.
  • the outer packaging material 200 is hermetically sealed by thermally welding the outer packaging materials 200 so that the portion to be thermally welded has the width W 38 in the remaining portion of the region surrounding the outer periphery of the core material 100.
  • Width W 39 of the outer heat welded portion 390 to be heat welded in the third heat welding step is greater than the width W 38 of the inner heat welded portion 380 that is thermally welded in a second heat welding step. Further, the outer heat welding portion 390 and the inner heat welding portion 380 extend in directions substantially parallel to each other.
  • a predetermined distance is separated along the longitudinal direction of the vacuum heat insulating material 1 between the inner heat welding portion 380 and the outer heat welding portion 390.
  • a predetermined distance may not be separated along the longitudinal direction of the vacuum heat insulating material 1 between the inner heat welding portion 380 and the outer heat welding portion 390.
  • the outer end 381 of the inner heat welding portion 380 and the inner end 391 of the outer heat welding portion 390 may coincide with each other.
  • illustration is abbreviate
  • the outer heat welding that is heat-welded in the third heat welding step When the predetermined distance is not separated along the longitudinal direction of the vacuum heat insulating material 1 between the inner heat welding portion 380 and the outer heat welding portion 390, the outer heat welding that is heat-welded in the third heat welding step.
  • the magnitude relationship between the width of the portion 390 and the width of the inner heat-welded portion 380 that is heat-welded in the second heat-welding step is not limited. According to the example shown in FIG. 7, in the heat welding portion 300, the outer packaging materials 200 are finally formed only by the inner heat welding portion 380 out of the two heat welding portions of the inner heat welding portion 380 and the outer heat welding portion 390.
  • the outer packaging materials 200 can be heat-welded with a minimum necessary thermal welding area to the extent that the outer packaging material 200 can be sealed. According to the two heat-welded portions of the inner heat-welded portion 380 and the outer heat-welded portion 390, the decompressed state inside the outer packaging material 200 in which the core material 100 is sealed can be maintained.
  • the vacuum heat insulating material 1 includes the outer packaging material 200 and the core material 100 accommodated in the outer packaging material 200.
  • the outer packaging material 200 has a thermal welding part 300 in which the outer packaging materials 200 come into contact with each other and are thermally welded so as to surround the outer periphery of the core material 100.
  • a part of the heat welding portion 300 includes an inner heat welding portion 380 and an outer heat welding portion 390.
  • the inner heat-sealed portion 380 is heat-welded between the outer packaging materials 200 so that the portion to be thermally welded has a width W 38 at the right end 201 of the outer packaging material 200 as a part of the region surrounding the outer periphery of the core material 200. Part.
  • Outer heat welded portion 390, the right end portion 201 of the outer cover material 200, as portions to be thermally welded has a width W 39, the outer cover material 200 with each other at a distance from the core 100 than the inner heat welded portion 380 It is a heat-welded part.
  • the width W 39 of the outer heat welding portion 390 is larger than the width W 38 of the inner heat welding portion 380.
  • the outer packaging materials 200 come into contact with each other and are thermally welded so as to surround the outer periphery of the core material 100 in the heat welding portion 300.
  • the outer packaging material 200 is thermally welded in the thermal welding portion 300, whereby the outer packaging material 200 is sealed in a state where the core material 100 is accommodated inside the outer packaging material 200.
  • a part of the heat welding portion 300 includes an inner heat welding portion 380 and an outer heat welding portion 390.
  • the outer packaging materials 200 are thermally welded by the inner thermal welding portion 380 having a width W 38 .
  • the outer packaging material 200 is thermally welded by the inner heat welding portion 380 of the two heat welding portions of the inner heat welding portion 380 and the outer heat welding portion 390.
  • the outer packaging materials 200 can be thermally welded to each other with a minimum width that can seal the outer packaging material 200. Therefore, it is possible to suppress the generation of hydrocarbon gas during heat welding.
  • the outer packaging material 200 is thermally welded by the outer heat welding portion 390 having a width W 39 at a position farther from the core material 100 than the right end 201 of the outer packaging material 200 and the inner heat welding portion 380.
  • the width W 39 of the outer heat welding portion 390 is larger than the width W 38 of the inner heat welding portion 380.
  • the outer packaging material 200 When the outer packaging material 200 is thermally welded to each other by the outer heat welding portion 390, the outer packaging material 200 is already sealed by the heat welding portion 300 including the inner heat welding portion 380, and thus occurs when the outer heat welding portion 390 is thermally welded.
  • the hydrocarbon gas is prevented from diffusing into the outer packaging material 200 filled with the core material 100. Therefore, when the outer packaging materials 200 are thermally welded to each other by the outer heat welding portion 390, a decrease in the degree of vacuum inside the outer packaging material 200 can be prevented.
  • the heat welding part 300 is formed of linear low density polyethylene.
  • the heat welded portion 300 is formed of linear low density polyethylene (LLDPE) as a material that hardly generates hydrocarbon gas when heat welded. Thereby, the fall of the vacuum degree of the vacuum heat insulating material 1 by hydrocarbon gas can be prevented more effectively.
  • LLDPE linear low density polyethylene
  • the core material 100 is a vacuum heat insulating material core material formed by laminating a plurality of nonwoven fabrics 110.
  • the nonwoven fabric 110 is manufactured by a continuous filament method, has an average fiber diameter of 3 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, an average fiber length of 3 mm or more and 15 mm or less, a very high straightness, and a plurality of circular cross sections.
  • the glass fibers 111 and 112 are included.
  • the nonwoven fabric 110 which comprises the core material 100 contains the several glass fiber 111,112 manufactured by the continuous filament method at least, when forming the nonwoven fabric 110 using such a plurality of glass fiber 111,112,
  • the glass fibers 111 and 112 are arranged in a direction parallel to the surface of the nonwoven fabric 110, a plurality of glass fibers are formed so that most glass fibers 111 and 112 extend in a direction substantially parallel to the surface of the nonwoven fabric 110.
  • the fibers 111 and 112 can be easily arranged.
  • most of the plurality of glass fibers 111, 112 extend in a direction substantially parallel to the surface of the nonwoven fabric 110, but are in close contact with each other and are not aligned in a parallel direction, and are planes that form the surface of the nonwoven fabric 110. Are arranged so that they are distributed in random directions. Thereby, the presence of the glass fibers 111 and 112 filling between the plurality of glass fibers 111 and 112 constituting the core material 100 can be eliminated as much as possible, and the glass fibers 111 and 112 are entangled. Therefore, it is possible to prevent heat conduction from occurring between the glass fibers 111 and 112. For this reason, by preventing heat conduction from occurring along the thickness direction of the core material 100, the thermal conductivity of the core material 100 can be further reduced.
  • the inorganic fibers are glass fibers 111 and 112.
  • the thermal insulation performance of the vacuum heat insulating material 1 is further improved by reducing the thermal conductivity of the material itself. Can be made.
  • the manufacturing method of the vacuum heat insulating material 1 is a manufacturing method of the vacuum heat insulating material provided with the outer packaging material 200 and the core material 100 accommodated in the outer packaging material 200, and includes a housing process, a first heat welding process, A second heat welding step and a third heat welding step are provided.
  • the housing process is a process of housing the core material 100 inside the outer packaging material 200.
  • the first heat welding step is a step of thermally welding the outer packaging materials 200 at the upper end portion, the left end portion, and the lower end portion of the outer packaging material 200 as a part of the region surrounding the outer periphery of the core material 100.
  • the outer packaging material 200 is thermally welded so that the portion to be thermally welded has a width W 38 at the right end 201 as the remaining portion of the region surrounding the outer periphery of the core material 100. This is a process of sealing the material 200.
  • the third heat welding step is a step of heat-welding the outer packaging materials 200 so that the portion to be heat-welded has a width W 39 at a position farther from the core material 100 than the right end portion 201 and the inner heat-welding portion 380. It is.
  • the width W 39 of the portion to be thermally welded by a third heat welding process larger than the width W 38 of the heat welding portion by the second thermal welding process.
  • the outer packaging material 200 is formed in the upper end portion, the left end portion, and the lower end portion of the outer packaging material 200 by the first thermal welding process. They are heat welded together.
  • the outer cover material 200 In the right end portion 201 of the outer cover material 200, such that the portion to be thermally welded has a width W 38, the outer cover material 200 with each other by being thermally welded, the outer cover material 200 is sealed by the second thermal welding process .
  • the outer packaging material 200 in the right end portion 201 of the outer packaging material 200, the outer packaging material 200 can be sealed by first thermally bonding the outer packaging materials 200 with each other by the second thermal welding process.
  • the outer packaging materials 200 can be heat-welded with the minimum necessary width. Therefore, it is possible to suppress the generation of hydrocarbon gas during heat welding.
  • the outer packaging material 200 is thermally welded by the third thermal welding process at a position farther from the core material 100 than the right end portion 201 of the outer packaging material 200 and the portion thermally welded by the second thermal welding process.
  • the pressure inside the outer packaging material 200 in which the core material 100 is accommodated by the two heat-welded portions at the right end portion 201 of the outer packaging material 200 A reduced pressure state can be maintained.
  • the outer packaging materials 200 are thermally welded together by the third thermal welding process, the outer packaging material 200 is sealed by the first thermal welding process and the second thermal welding process.
  • the generated hydrocarbon gas is prevented from diffusing into the outer packaging material 200 in which the core material 100 is accommodated. Therefore, when the outer packaging materials 200 are thermally welded by the third thermal welding process, it is possible to prevent a decrease in the degree of vacuum inside the outer packaging material 200.
  • FIG. 8 is a side sectional view (A) which shows the whole refrigerator, and a front view (B) which shows the exterior of a refrigerator as 2nd Embodiment of this invention.
  • the refrigerator 3 includes an outer box 301, an inner box 302, a door 303, a partition plate 304, a machine room 306 in which a compressor 305 is disposed, a cooling unit 307,
  • the vacuum heat insulating material 320 is provided.
  • the outer box 301 and the inner box 302 form an exterior 308 of the refrigerator 3.
  • the exterior 308 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape with one surface opened.
  • the opening of the exterior 308 is opened and closed by a door 303.
  • the interior of the exterior 308 is divided into a plurality of chambers by a partition plate 304.
  • the interior of the exterior 308 is divided into, for example, a refrigerating room 311, an ice making room 312, an ice storage room 313, a freezing room 314, and a vegetable room 315.
  • a vacuum heat insulating material 320 is arranged between the outer box 301 and the inner box 302.
  • a vacuum heat insulating material 320 is also disposed inside the door 303. At least a part of the vacuum heat insulating material 320 shown in FIG. 8 is formed by the vacuum heat insulating material of the first embodiment.
  • Some conventional refrigerators use rigid foamed urethane as a heat insulating material.
  • a heat insulating material is filled by injecting a foamed urethane material into a space formed by an inner box and an outer box and foaming it by a chemical reaction.
  • the heat insulating material By replacing at least a part of the portion where the hard foamed urethane is used as the heat insulating material with the vacuum heat insulating material of the first embodiment having a good heat insulating performance, the heat insulating material The thickness can be reduced. If the thickness of the heat insulating material can be reduced, the internal volume can be increased without increasing the size of the refrigerator. In addition, energy saving can be achieved. Furthermore, since the amount of hard foam urethane used can be reduced, recycling at the time of disposal of the refrigerator becomes easy.
  • the arrangement position of the vacuum heat insulating material 320 shown in FIG. 8 is an example.
  • the vacuum heat insulating material 320 may be disposed at other positions.
  • the refrigerator 3 includes the outer box 301, the inner box 302 disposed inside the outer box 301, and the vacuum heat insulating material disposed between the outer box 301 and the inner box 302. 320, the vacuum heat insulating material 320 includes the vacuum heat insulating material of the first embodiment.
  • the food stored in the inner box 302 is cooled. Therefore, in the refrigerator 3, it is necessary to keep the temperature inside the inner box 302 at a lower temperature than the outside of the outer box 301 or to efficiently cool the inside of the inner box 302. Therefore, the vacuum heat insulating material 320 is disposed between the outer box 301 and the inner box 302. If the heat insulation performance of the vacuum heat insulating material 320 disposed between the outer box 301 and the inner box 302 is excellent, it is necessary to make the inside of the inner box 302 cooler or hotter than the outside of the outer box 301. Energy can be reduced, thus saving energy.
  • the refrigerator 3 having excellent heat insulating performance and energy saving can be provided.
  • FIG. 9 is a side cross-sectional view showing the entirety of a water heater as a third embodiment of the present invention.
  • the vacuum heat insulating material 430 is arrange
  • the vacuum heat insulating material 430 is the vacuum heat insulating material of the first embodiment.
  • the member forming the upper surface 411 of the lid 410 and the outer container 421 are examples of an outer box, and the member forming the lower surface 412 of the lid 410 and the hot water storage container 422 are an example of an inner box.
  • the arrangement position of the vacuum heat insulating material 430 is an example.
  • the vacuum heat insulating material 430 may be disposed at other positions.
  • water is stored in the hot water storage container 422, and this water is heated by the resistance heating heater 440 or the like. Further, the water stored in the hot water storage container 422 can be kept warm.
  • the thickness of the heat insulating material can be made thinner than before.
  • the internal volume of the water heater 4 can be increased while saving space.
  • energy saving can be achieved while improving the heat retaining performance of the water heater 4.
  • the heat insulating material can be recycled more easily than in the case where urethane foam is used as the heat insulating material.
  • FIG. 10 is a front perspective view (A) which shows the whole rice cooker as a 4th Embodiment of this invention, a back perspective view (B), and the figure (C) which shows the member accommodated in the inside of a rice cooker. It is.
  • the rice cooker 5 includes a housing 501 and an upper lid 502 for opening and closing an opening at the top of the housing 501.
  • the casing 501 includes an inner hook 504, a heater 505 disposed at the bottom of the inner hook 504, and an inner hook 504 and an outer hook 503 that covers the heater 505. Be placed.
  • a vacuum heat insulating material 510 is disposed inside the upper lid 502 of the rice cooker 5 and between the outer pot 503 and the housing 501.
  • the vacuum heat insulating material 510 is disposed so as to be wound around the outer peripheral surface of the outer hook 503 so as to cover the outer peripheral face of the outer hook 503.
  • the vacuum heat insulating material 510 is the vacuum heat insulating material of the first embodiment.
  • the housing 501 is an example of an outer box, and the outer pot 503 is an example of an inner box.
  • the upper surface of the upper lid 502 is an example of an outer box, and the lower surface of the upper lid 502 is an example of an inner box.
  • the arrangement position of the vacuum heat insulating material 510 is an example.
  • the vacuum heat insulating material 510 may be disposed at other positions.
  • the heat insulating material 510 By arranging the vacuum heat insulating material 510 on the outer periphery of the outer pot 503 that houses the inner pot 504 that is the rice cooking unit of rice, while obtaining the heat insulating performance equivalent to that of the conventional heat insulating material, the heat insulating material is more than the conventional heat insulating material. The thickness can be reduced. In this way, space saving and energy saving can be achieved, and a large-capacity rice cooker 5 can be obtained.
  • the vacuum heat insulating material 510 on the outer periphery of the outer hook 503, the temperature of the inner hook 504 is distributed isothermally along the height direction from the bottom where the heater 505 is arranged.
  • the convection can be generated evenly in
  • FIG. 11 is a perspective view showing the entirety of a washing / drying machine as a fifth embodiment of the present invention.
  • the washing / drying machine 6 includes an exterior 601, a lid 602 for opening and closing an opening of the exterior 601, a washing / drying tank storage 603 accommodated inside the exterior 601, and a washing / drying tank.
  • a washing / drying tank (not shown) housed in the housing portion 603;
  • a vacuum heat insulating material 610 is disposed between the exterior 601 and the washing / drying tank storage 603.
  • the vacuum heat insulating material 610 is the vacuum heat insulating material of the first embodiment.
  • the washing / drying machine 6 is a washing machine with a drying function.
  • the arrangement position of the vacuum heat insulating material 610 is an example.
  • the vacuum heat insulating material 610 may be disposed at other positions.
  • the washing / drying tank is supported inside the washing / drying tank storage 603 so as to be rotatable.
  • the user puts an object such as clothing in the washing / drying tank and operates the operation unit disposed on the lid 602 to wash or dry the object.
  • an object such as clothing
  • water is stored in the washing / drying tank, detergent is added, and the object to be cleaned is cleaned by rotating the washing / drying tank.
  • the object to be dried is dried by circulating and supplying warm air to the inside of the washing and drying tank.
  • the temperature of the hot air circulated in the washing / drying tank can be made difficult to decrease, and thus the drying can be performed efficiently.
  • Example 12A to 12C show a vacuum heat insulating material 9 according to the example.
  • the vacuum heat insulating material 9 includes a core material 910 and an adsorbent 94 accommodated in a gas barrier outer packaging material 920, and, for example, a heat welding portion 933 at the upper end, a heat welding portion 934 at the left end, and a lower end in a reduced pressure state.
  • the outer packaging materials 920 are heat-welded in the order of the heat-welded portions 935. Subsequently, the outer packaging material 920 is further heat-welded in the order of the inner heat-welding portion 931 and the outer heat-welding portion 932, thereby being manufactured.
  • nylon was used for the outermost layer 921
  • two layers of aluminum-deposited PET resin and aluminum foil were used for the intermediate layer 922
  • high-density polyethylene (HDPE) was used for the innermost layer 923.
  • the core material 910 is configured by laminating a plurality of non-woven fabrics 911.
  • Each nonwoven fabric 911 is produced by a papermaking method using glass fibers which are examples of inorganic fibers and a small amount of an organic binder. Specifically, the core material 910 was produced as follows.
  • Glass chopped strands (manufactured by Owens Corning Corporation) having an average fiber diameter of 10 ⁇ m and an average fiber length of 10 mm were poured into water so that the concentration became 0.5% by mass, and Emanon ( (Registered trademark) 3199 (manufactured by Kao Corporation) was added to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the glass chopped strands, and stirred to prepare a glass chopped strand slurry.
  • the obtained glass chopped strand slurry was made by a wet paper making method to prepare a web.
  • the obtained web was impregnated with a solution obtained by diluting an acrylic emulsion (GM-4, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) with water so that the solid content concentration was 3.0% by mass, and the moisture content of the web was adjusted by sucking moisture so as to be 0.7% by mass with respect to the glass fiber mass.
  • the nonwoven fabric 911 used for the core material 910 was produced by drying a web.
  • the nonwoven fabric 911 used for the obtained core material 910 had a US basis weight of 100 g / m 2 .
  • a core material 910 was formed by laminating a plurality of nonwoven fabrics 911.
  • the core material 910 had a long side of 435 mm, a short side of 400 mm, and a thickness of 9 mm.
  • the inside of the outer packaging material 920 was sealed as follows.
  • three sides of the outer packaging material 920 that is, the upper end portion, the left end portion, and the lower end portion of the outer packaging material 920 were thermally welded.
  • the heat welded portion 930 the heat welded portion 933 at the upper end portion, the heat welded portion 934 at the left end portion, and the heat welded portion 935 at the lower end portion formed the three sides of the outer packaging material 920.
  • the outer packaging materials 920 of the right end 924 were heat welded by the inner heat welding portion 931 under a reduced pressure state.
  • the right end 924 of the outer packaging material 920 was the remaining portion of the region surrounding the outer periphery of the core material 910.
  • a region surrounding the outer periphery of the core material 910 was formed by the heat welded portion 933, the heat welded portion 934, the heat welded portion 935, and the inner heat welded portion 931.
  • the width W 1 of the inner heat welding portion 931 was 2.0 mm.
  • the length L of the inner heat welding portion 931 was 500 mm.
  • the length L was the vertical dimension of the outer packaging material 920.
  • directions such as up, down, left and right of the vacuum heat insulating material 9 were directions when the vacuum heat insulating material 9 shown in FIGS. 12A and 12C was viewed from the front.
  • the direction of the vacuum heat insulating material 9 such as up, down, left, and right is, for example, the posture that the vacuum heat insulating material 1 takes when the user picks up the vacuum heat insulating material 1 or places it in a vacuum chamber (not shown). It changes according to. Therefore, the right end portion 924 of the outer packaging material 920 changes to the upper end portion or the left end portion of the vacuum heat insulating material 9 instead of the right end portion of the vacuum heat insulating material 9 according to the attitude taken by the vacuum heat insulating material 9.
  • the innermost layer 923 of the heat welded portion 933, the heat welded portion 934, the heat welded portion 935, and the inner heat welded portion 931 is heated by the first heat welding step and the second heat welding step. Since the core material 910 and the adsorbent 94 were welded, the core material 910 and the adsorbent 94 were accommodated inside the outer packaging material 920 in a substantially vacuum state.
  • the outer packaging material 920 was thermally welded under reduced pressure by the outer heat welding portion 932.
  • the heat-welded portion 932 is preferably heat-welded under reduced pressure.
  • the heat-welded portion 932 may be heat-welded under atmospheric pressure.
  • the distance D between the inner heat welding portion 931 and the outer heat welding portion 932 along the longitudinal direction of the vacuum heat insulating material 9 was 1 mm.
  • the width W 2 of the outer heat-welded portion 932 was 10.0 mm.
  • the length of the outer heat-welded portion 932 was 500 mm, similar to the length L of the inner heat-welded portion 931. In this way, the innermost layers 923 of the outer heat-welded portion 932 were finally heat-welded by the third heat-welding step.
  • the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material 9 produced in this way was measured.
  • the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material 9 was measured using a thermal conductivity measuring device (HC-074 / 600 manufactured by Eihiro Seiki Co., Ltd.). The average temperature at the time of measurement of the vacuum heat insulating material 9 was 24 ° C. The measured value of the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material 9 was 1.3 mW / m ⁇ K.
  • the heat conductivity of the vacuum heat insulating material in which the core material formed using glass wool made of glass fiber is accommodated in the outer packaging material 920 is used as the core material. It was measured.
  • the other configuration except for the core material is the same as that of the vacuum heat insulating material 9.
  • the method of thermally welding the vacuum heat insulating material is the same as that of the vacuum heat insulating material 9.
  • the method for measuring the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material is the same as that for the vacuum heat insulating material 9.
  • the measured value of the thermal conductivity of this vacuum heat insulating material was 2.1 mW / m ⁇ K.
  • the vacuum heat insulating material (not shown) used in the comparative example was heat-sealed between the outer packaging materials by one heat-welded portion in the remaining portion surrounding the outer periphery of the core material. .
  • the other structure of the vacuum heat insulating material of the comparative example was the same as that of the vacuum heat insulating material 9 used in the examples.
  • the inside of the outer packaging material of the vacuum heat insulating material according to the comparative example was sealed as follows.
  • the upper end portion, the left end portion, and the lower end portion of the outer packaging material were thermally welded.
  • a part of the region surrounding the outer periphery of the core material was formed by the heat welded portion at the upper end, the heat welded portion at the left end, and the heat welded portion at the lower end of the heat welded portion.
  • the innermost layers of the outer packaging material were finally thermally welded by one thermal welding portion at the right end portion of the outer packaging material as a remaining portion of the region surrounding the outer periphery of the core material.
  • the outer periphery of the core material is surrounded by the heat welded portion at the upper end portion of the heat welded portion, the heat welded portion at the left end portion, the heat welded portion at the lower end portion, and the heat welded portion at the right end portion. A region of the heat-welded part was formed.
  • the width of the heat-welded portion at the right end of the vacuum heat insulating material according to the comparative example was 10 mm.
  • the length of the heat welding part of the comparative example was 500 mm similarly to the inner side heat welding part 931 and the outer side heat welding part 932 of the vacuum heat insulating material 9 which concerns on an Example.
  • the heat welding part of the vacuum heat insulating material which concerns on a comparative example was heat-welded similarly to the vacuum heat insulating material 9 which concerns on an Example.
  • the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material according to the comparative example was measured in the same manner as the vacuum heat insulating material 9 according to the example.
  • the average temperature during measurement of the vacuum heat insulating material according to the comparative example was 24 ° C.
  • the measured value of the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material according to the comparative example was 1.5 mW / m ⁇ K.
  • the heat conductivity was also measured for the vacuum heat insulating material in which the core material formed using glass wool made of glass fiber was housed inside the outer packaging material.
  • the other configuration except for the core material is the same as that of the vacuum heat insulating material according to the comparative example.
  • the method of thermal welding of this vacuum heat insulating material is the same as that of the vacuum heat insulating material according to the comparative example.
  • the method for measuring the thermal conductivity of the vacuum heat insulating material is the same as that for the vacuum heat insulating material 9.
  • the measured value of the thermal conductivity of this vacuum heat insulating material was 2.3 mW / m ⁇ K.
  • the vacuum heat insulating material 9 in which the innermost layers 923 are finally heat-welded by the two heat-welded portions of the inner heat-welded portion 931 and the outer heat-welded portion 932 is one heat-welded portion as in the prior art.
  • the outer packaging material has a lower thermal conductivity than the vacuum insulation material that is finally sealed, and has excellent heat insulation performance exceeding the improvement limit of the conventional heat insulation performance.
  • the vacuum heat insulating material according to the present invention it is possible to provide a device such as a refrigerator excellent in heat insulating performance and energy saving.
  • the present invention it is possible to exceed the improvement limit of the conventional heat insulation performance, and it is possible to provide a vacuum heat insulating material having excellent heat insulation performance, a device including the same, and a method for manufacturing the same.
  • the present invention is useful for a vacuum heat insulating material, an apparatus including the same, and a method for manufacturing the same.
  • the vacuum heat insulating material according to the present invention is an object to be dried by blowing warm air on an object to be dried, such as a refrigerator, a cold box, a warming box, etc. used for heating, cooling and keeping various foods. It is applied to the inside of the outer wall of the building for the purpose of improving the heat insulation performance of the building or the like for drying things.
  • Vacuum insulation material 100: core material, 110: non-woven fabric, 200: outer packaging material, 202: upper end, 203: lower end, 300: heat welded part, 380: inner heat welded part, 390: outer heat welded part

Landscapes

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Abstract

 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およびそれを備える機器、ならびにその製造方法を提供する。真空断熱材(1)は、外包材(200)と、外包材(200)に収容される芯材(100)とを備えている。外包材(200)は、芯材(100)の外周を囲むように外包材(200)同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部(300)を有している。熱溶着部(300)の一部は、芯材(100)の外周を囲む領域の一部において、外包材(200)同士が熱溶着された内側熱溶着部分(380)と、内側熱溶着部分(380)よりも芯材(100)から離れた位置において外包材(200)同士が熱溶着された外側熱溶着部分(390)とを含む。外側熱溶着部分(390)の幅(W39)は、内側熱溶着部分(380)の幅(W38)よりも大きい。

Description

真空断熱材およびそれを備える機器、ならびにその製造方法
 本発明は、真空断熱材およびそれを備える機器、ならびにその製造方法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/m3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。
 一方、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分布状態を模式的に示す平面図である。図14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15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13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14と図15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/m3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、本発明の目的は、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およびそれを備える機器、ならびにその製造方法を提供することである。
 本発明に従った真空断熱材は、外包材と、外包材に収容される芯材とを備えている。外包材は、芯材の外周を囲むように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ている。熱溶着部の一部は、内側熱溶着部分と外側熱溶着部分とを含む。内側熱溶着部分は、芯材の外周を囲む領域の一部において、熱溶着される部分が所定の幅を有するように外包材同士が熱溶着された部分である。外側熱溶着部分は、芯材の外周を囲む領域の一部において、熱溶着される部分が他の所定の幅を有するように、内側熱溶着部分よりも芯材から離れた位置において前記外包材同士が熱溶着された部分である。外側熱溶着部分の幅は、内側熱溶着部分の幅よりも大きい。
 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、外包材の内部に密封される。
 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。
 本発明によれば、熱溶着部において、芯材の外周を囲むように外包材同士が互いに接触して熱溶着される。本発明に従った真空断熱材によれば、熱溶着部において外包材同士が熱溶着されることにより、外包材の内部に芯材が収容された状態で外包材が密封される。熱溶着部の一部は、内側熱溶着部分と、外側熱溶着部分とを含んでいる。芯材の外周を囲む熱溶着部の領域の一部においては、所定の幅を有する内側熱溶着部分によって外包材同士が熱溶着される。本発明によれば、芯材の外周を囲む熱溶着部の領域の一部において、内側熱溶着部分と外側熱溶着部分との二つの熱溶着部分のうちの内側熱溶着部分によって外包材同士を熱溶着することにより、外包材を密封することができる程度の必要最低限の幅によって外包材同士を熱溶着することができる。そのため、熱溶着時の炭化水素ガスの発生を抑制することが可能である。
 さらに、芯材の外周を囲む熱溶着部の領域の一部且つ内側熱溶着部分よりも芯材から離れた位置において、他の所定の幅を有する外側熱溶着部分によって外包材同士が熱溶着される。外側熱溶着部分の幅は、内側熱溶着部分の幅よりも大きい。このように、芯材の外周を囲む熱溶着部の領域の一部において、内側熱溶着部分と外側熱溶着部分との二つの熱溶着部分により、芯材が収容された外包材の内部の圧力の経年変化を防止すること、つまり、外包材の内部の減圧状態を維持することができる。
 外側熱溶着部分によって外包材同士が熱溶着されるときには、内側熱溶着部分を含む熱溶着部によって外包材がすでに密封されているため、外側熱溶着部分の熱溶着時に発生する炭化水素ガスが、芯材が充填された外包材の内部に拡散することが防止されている。そのため、外側熱溶着部分によって外包材同士が熱溶着されるときに、外包材の内部の真空度の低下を防止することができる。
 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を提供することができる。
 本発明に従った真空断熱材において、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ことが好ましい。
 この構成によれば、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として、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)によって形成する。これにより、炭化水素ガスによる当該真空断熱材の真空度の低下をより効果的に防ぐことができる。
 本発明に従った真空断熱材において、芯材は、好ましくは、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、好ましくは、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。
 不織布においては、複数の無機繊維層が積層されていることが好ましい。不織布において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は、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とが好ましい。
 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。
 本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配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配列する。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、芯材の熱伝導率をより低下させることができる。
 本発明に従った真空断熱材において、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、当該真空断熱材の断熱性能をより向上させることができる。
 本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ていることが好ましい。当該機器が有する真空断熱材は、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。
 本発明に従った真空断熱材の製造方法は、外包材と、外包材に収容される芯材とを備えた真空断熱材の製造方法であって、収容工程と、第1の熱溶着工程と、第2の熱溶着工程と、第3の熱溶着工程とを備えている。収容工程は、外包材の内部に芯材を収容する工程である。
 第1の熱溶着工程は、芯材の外周を囲む領域の一部において、外包材同士を熱溶着する工程である。第2の熱溶着工程は、芯材の外周を囲む領域の残余の部分において、熱溶着される部分が所定の幅を有するように外包材同士を熱溶着することによって外包材を密封する工程である。第3の熱溶着工程は、芯材の外周を囲む領域の残余の部分且つ第2の熱溶着工程によって熱溶着された部分よりも芯材から離れた位置において、熱溶着される部分が他の所定の幅を有するように外包材同士を熱溶着する工程である。本発明に従った真空断熱材の製造方法において、第3の熱溶着工程によって熱溶着される部分の幅は、第2の熱溶着工程によって熱溶着された部分の幅よりも大きい。
 本発明に従った真空断熱材の製造方法によれば、外包材の内部に芯材が収容された後に、芯材の外周を囲む領域の一部において、第1の熱溶着工程によって外包材同士が熱溶着される。芯材の外周を囲む領域の残余の部分においては、熱溶着される部分が所定の幅を有するように、第2の熱溶着工程によって外包材同士が熱溶着されることにより、外包材が密封される。このように、当該製造方法によれば、芯材の外周を囲む領域の残余の部分においては、先ず第2の熱溶着工程によって外包材同士を熱溶着することにより、外包材を密封することができる程度の必要最低限の幅によって外包材同士を熱溶着することができる。そのため、熱溶着時の炭化水素ガスの発生を抑制することが可能である。
 さらに、芯材の外周を囲む領域の残余の部分且つ第2の熱溶着工程によって熱溶着された部分よりも芯材から離れた位置において、第3の熱溶着工程によって外包材同士が熱溶着される。このように、芯材の外周を囲む領域の残余の部分においては、二つの熱溶着部分により、芯材が収容された外包材の内部の圧力の減圧状態を維持することができる。
 第3の熱溶着工程によって外包材同士が熱溶着されるときには、第1の熱溶着工程と第2の熱溶着工程とによって外包材が密封されているため、第3の熱溶着工程時に発生する炭化水素ガスが、芯材が収容された外包材の内部に拡散することが防止されている。そのため、第3の熱溶着工程によって外包材同士が熱溶着されるときに、外包材の内部の真空度の低下を防止することができる。
 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の製造方法を提供することができる。
 以上のように、本発明によれば、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およびそれを備える機器、ならびにその製造方法を提供することができる。
本発明の第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。 本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。 本発明の第1実施形態の一例として、真空断熱材の構成を模式的に示す正面図である。 本発明の第1実施形態の他の一例として、真空断熱材の構成を模式的に示す正面図である。 本発明の第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。 本発明の第3実施形態として、給湯器の全体を示す側断面図である。 本発明の第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。 本発明の第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。 実施例に係る真空断熱材において第1の熱溶着工程の熱溶着が行われたときの状態を示す正面図(A)と、(A)にB-B線で示す方向から見たときの断面図(B)と、第2の熱溶着工程の熱溶着が行われたときの状態を示す正面図(C)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。
 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、外包材を密封する場合に、最終的に熱溶着される部分の面積を従来よりも小さくすることにより、熱溶着時に炭化水素ガスの発生を抑制させることを思いついた。さらに、芯材が封入された外包材内部の圧力の経年劣化を考慮して、外包材の内部を密閉した後に、相対的に面積の小さい熱溶着部分の外側に、他の熱溶着部分によって外包材同士を熱溶着することを考えた。本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものである。
 以下、本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、本発明の第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、多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。
 なお、外包材200としては、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2種類のポリエチレン樹脂を用いたものであってもよい。最内層230に用いられるポリエチレン樹脂は、ポリプロピレン樹脂であってもよく、高密度ポリエチレン(HDPE)であってもよい。
 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400を使用することが好ましい。吸着材400は、減圧状態にされてから熱溶着される熱溶着部300(後述する内側熱溶着部分380)の近傍に配置されている。ただし、吸着材400が配置される位置は限定されない。吸着材400は、外包材200の内部の他の位置に配置されてもよい。
 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/m3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、本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。図1に示すように、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配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配列している。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配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配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配列する。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配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配列する。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/m2であることが好ましい。不織布の米坪が30g/m2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/m2未満では好ましくない。一方、不織布の米坪が600g/m2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。
 続いて、真空断熱材1の外包材200の熱溶着部300の熱溶着の方法について、図6を用いて説明する。
 真空断熱材1の作製方法としては、ガスバリヤ性の外包材200の内部に芯材100と吸着材400とが収容された後に、減圧状態で熱溶着部300によって外包材200同士が熱溶着されることにより、外包材200が密封される。まず、外包材200の内部に芯材100と吸着材400とが収容された外包材200の3辺を、熱溶着部300において熱溶着する。
 芯材100と吸着材400とが収容された外包材200を、真空チャンバー(図示せず)内において減圧状態下で熱溶着する。まず、外包材200の3辺として、熱溶着部300のうち、上端部の熱溶着部分333と、左端部の熱溶着部分334と、下端部の熱溶着部分335とにおいて、外包材200同士が熱溶着される。熱溶着部分333と熱溶着部分334と熱溶着部分335とは、第1の熱溶着工程によって熱溶着される部分の一例である。熱溶着部分333と熱溶着部分334と熱溶着部分335とは、連続している。熱溶着部300のうちの熱溶着部分333と熱溶着部分334と熱溶着部分335とにより、芯材100の外周を囲む領域の一部が形成される。外包材200の上端部と左端部と下端部とは、芯材100の外周を囲む領域の一部の一例である。
 真空断熱材1の上下左右等の方向は、例えば、使用者が真空断熱材1を手に取るときまたは、図示しない真空チャンバーに配置されるときに、真空断熱材1が取る姿勢に応じて変化する。そのため、図6の下方が真空断熱材1の上方であったり、図6の上方が真空断熱材1の下方であったりする。あるいは、図6の下方が真空断熱材1の左方であったり、図6の上方が真空断熱材1の右方であったりする。同様に、真空断熱材1が取る姿勢に応じて、外包材200の上端202が真空断熱材1の左端であったり、下端203が真空断熱材1の右端であったりする。
 外包材200の右端部201において熱溶着される部分には、内側熱溶着部分380と外側熱溶着部分390とが含まれる。つまり、熱溶着部300の一部は、芯材100の外周を囲む領域の一部において、外包材200同士が熱溶着された内側熱溶着部分380と外側熱溶着部分390とを含む。内側熱溶着部分380は、第2の熱溶着工程によって熱溶着される部分の一例である。外側熱溶着部分390は、第3の熱溶着工程によって熱溶着される部分の一例である。
 熱溶着部300のうち、幅W38を有する内側熱溶着部分380により、芯材100の外周を囲む領域の残余の部分が形成される。内側熱溶着部分380は、芯材100の外周を囲む領域のうち、熱溶着部分333と熱溶着部分334と熱溶着部分335とによって形成される領域を除く部分において、外包材200同士が熱溶着された部分である。熱溶着部分333と熱溶着部分334と熱溶着部分335と内側熱溶着部分380とは、連続している。外側熱溶着部分390は、芯材100の外周を囲む領域の残余の部分且つ内側熱溶着部分380よりも芯材100から離れた位置において外包材200同士が熱溶着された部分である。外包材200の右端部201は、芯材100の外周を囲む領域の一部の一例、または、芯材100の外周を囲む領域の残余の部分の一例である。
 ここでいう内側と外側とは、外包材200において芯材100が封入されている側が内側であり、芯材100が封入されている側に対して右端部201が位置する側が外側である。図6に示すように、内側熱溶着部分380は、外側熱溶着部分390よりも、相対的に図の左側つまり内側に配置されている。外側熱溶着部分390は、内側熱溶着部分380よりも、相対的に図の右側つまり外側に配置されている。図6に示すように、右端部201は、図6の右側に配置されている。図6に示す真空断熱材1の右側半部分において、右端側は外側である。一方、図6に示す真空断熱材1の左側半部分において、左端側は外側である。
 このように、図6に示す真空断熱材1の長手方向の両端から真空断熱材1の中央部に向かう方向が内側方であり、真空断熱材1の中央部から真空断熱材1の長手方向のいずれか一方の端に向かう方向が外側方である。また、図6に示す真空断熱材1の上下方向の両端から真空断熱材1の中央部に向かう方向が内側方であり、真空断熱材1の中央部から真空断熱材1の上下方向のいずれか一方の端に向かう方向が外側方である。なお、真空断熱材1の外側は、大気圧側と言い換えることができる。真空断熱材1の内側は、芯材側と言い換えることができる。
 内側熱溶着部分380は、外包材200の右端部201において上端202から下端203まで熱溶着された部分である。このようにすることにより、熱溶着部分333、熱溶着部分334、熱溶着部分335、および、内側熱溶着部分380により、芯材100の外周全体が囲まれる。熱溶着部分333と熱溶着部分334と熱溶着部分335と内側熱溶着部分380とによって外包材200が密封されるため、芯材100と吸着材400とが略真空状態の外包材200の内部に収容される。
 ただし、上端部の熱溶着部分333の幅Waと、下端部の熱溶着部分335の幅Wbとに対応して、内側熱溶着部分380は、右端部201において、熱溶着部分333の内側端331から熱溶着部分335の内側端332まで熱溶着された部分のことであってもよい。あるいは、内側熱溶着部分380は、右端部201において、熱溶着部分333の内側端331と上端202との間の位置から熱溶着部分335の内側端332と下端203との間の位置まで熱溶着された部分のことであってもよい。
 右端部201において内側熱溶着部分380によって外包材200同士が熱溶着された後に、外側熱溶着部分390によって、さらに外包材200同士が熱溶着される。外側熱溶着部分390の幅W39は、内側熱溶着部分380の幅W38よりも大きい。外側熱溶着部分390は、内側熱溶着部分380よりも外側において上端202から下端203まで熱溶着された部分である。ただし、上端部の熱溶着部分333の幅Waと、下端部の熱溶着部分335の幅Wbとに対応して、外側熱溶着部分390は、右端部201において、熱溶着部分333の内側端331から熱溶着部分335の内側端332まで熱溶着された部分のことであってもよい。あるいは、外側熱溶着部分390は、右端部201において、熱溶着部分333の内側端331と上端202との間の位置から熱溶着部分335の内側端332と下端203との間の位置まで熱溶着された部分のことであってもよい。
 このようにして、真空断熱材1が製造される。すなわち、真空断熱材1の製造方法は、外包材200の内部に芯材100を収容する収容工程と、芯材100の外周を囲む領域の一部において、外包材200同士を熱溶着する第1の熱溶着工程と、芯材100の外周を囲む領域の残余の部分において、熱溶着される部分が幅W38を有するように外包材200同士を熱溶着することによって外包材200を密封する第2の熱溶着工程と、芯材の外周200を囲む領域の残余の部分且つ第2の熱溶着工程によって熱溶着された部分よりも芯材100から離れた位置において、熱溶着される部分が幅W39を有するように外包材200同士を熱溶着する第3の熱溶着工程とを備えている。
 第3の熱溶着工程において熱溶着される外側熱溶着部分390の幅W39は、第2の熱溶着工程において熱溶着された内側熱溶着部分380の幅W38よりも大きい。また、外側熱溶着部分390と、内側熱溶着部分380とは、互いに略平行な方向に延びている。
 図6に示すように、内側熱溶着部分380と外側熱溶着部分390との間には、真空断熱材1の長手方向に沿って所定の距離が隔てられている。
 ただし、図7に示すように、内側熱溶着部分380と外側熱溶着部分390との間には、真空断熱材1の長手方向に沿って所定の距離が隔てられていなくてもよい。図7に示すように、内側熱溶着部分380の外側端381と、外側熱溶着部分390の内側端391とは、互いに一致していてもよい。あるいは、図示は省略するが、内側熱溶着部分380の外側の一部と外側熱溶着部分390の内側の一部とが、互いに重なっていてもよい。
 内側熱溶着部分380と外側熱溶着部分390との間に真空断熱材1の長手方向に沿って所定の距離が隔てられていない場合は、第3の熱溶着工程において熱溶着される外側熱溶着部分390の幅と、第2の熱溶着工程において熱溶着される内側熱溶着部分380の幅との大小関係は限定されない。図7に示す例によれば、熱溶着部300において、内側熱溶着部分380と外側熱溶着部分390との二つの熱溶着部分のうち、内側熱溶着部分380のみによって外包材200同士を最終的に熱溶着することにより、外包材200を密封することができる程度の必要最低限の熱溶着面積によって外包材200同士を熱溶着することができる。内側熱溶着部分380と外側熱溶着部分390との二つの熱溶着部分によれば、芯材100が封入された外包材200の内部の減圧状態を維持することができる。
 以上のように、真空断熱材1は、外包材200と、外包材200に収容される芯材100とを備えている。外包材200は、芯材100の外周を囲むように外包材200同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部300を有している。熱溶着部300の一部は、内側熱溶着部分380と外側熱溶着部分390とを含む。内側熱溶着部分380は、芯材200の外周を囲む領域の一部として外包材200の右端部201において、熱溶着される部分が幅W38を有するように外包材200同士が熱溶着された部分である。外側熱溶着部分390は、外包材200の右端部201において、熱溶着される部分が幅W39を有するように、内側熱溶着部分380よりも芯材100から離れた位置において外包材200同士が熱溶着された部分である。外側熱溶着部分390の幅W39は、内側熱溶着部分380の幅W38よりも大きい。
 真空断熱材1によれば、熱溶着部300において、芯材100の外周を囲むように外包材200同士が互いに接触して熱溶着される。真空断熱材1によれば、熱溶着部300において外包材200同士が熱溶着されることにより、外包材200の内部に芯材100が収容された状態で外包材200が密封される。熱溶着部300の一部は、内側熱溶着部分380と、外側熱溶着部分390とを含んでいる。芯材100の外周を囲む熱溶着部300の領域の一部として外包材200の右端部201においては、幅W38を有する内側熱溶着部分380によって外包材200同士が熱溶着される。真空断熱材1によれば、右端部201において、内側熱溶着部分380と外側熱溶着部分390との二つの熱溶着部分のうちの内側熱溶着部分380によって外包材200同士を熱溶着することにより、外包材200を密封することができる程度の必要最低限の幅によって外包材200同士を熱溶着することができる。そのため、熱溶着時の炭化水素ガスの発生を抑制することが可能である。
 さらに、外包材200の右端部201且つ内側熱溶着部分380よりも芯材100から離れた位置において、幅W39を有する外側熱溶着部分390によって外包材200同士が熱溶着される。外側熱溶着部分390の幅W39は、内側熱溶着部分380の幅W38よりも大きい。このように、芯材100の外周を囲む熱溶着部300の領域の一部として外包材200の右端部201において、内側熱溶着部分380と外側熱溶着部分390との二つの熱溶着部分により、芯材100が収容された外包材200の内部の圧力の経年変化を防止すること、つまり、外包材200の内部の減圧状態を維持することができる。
 外側熱溶着部分390によって外包材200同士が熱溶着されるときには、内側熱溶着部分380を含む熱溶着部300によって外包材200がすでに密封されているため、外側熱溶着部分390の熱溶着時に発生する炭化水素ガスが、芯材100が充填された外包材200の内部に拡散することが防止されている。そのため、外側熱溶着部分390によって外包材200同士が熱溶着されるときに、外包材200の内部の真空度の低下を防止することができる。
 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を提供することができる。
 真空断熱材1において、熱溶着部300は、直鎖状低密度ポリエチレンによって形成されている。
 この構成によれば、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、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)によって形成する。これにより、炭化水素ガスによる真空断熱材1の真空度の低下をより効果的に防ぐことができる。
 真空断熱材1において、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用芯材である。不織布110は、連続フィラメント法によって製造された、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ガラス繊維111,112を含んでいる。
 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ガラス繊維111,112を少なくとも含むので、このような複数のガラス繊維111,112を用いて、不織布110を形成する際に各ガラス繊維111,112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111,112を容易に配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配列する。これにより、芯材100を構成する複数のガラス繊維111,112の間を充填するようなガラス繊維111,112の存在を極力なくすことができ、また複数のガラス繊維111,112の間に絡みつくようなガラス繊維111,112の存在を極力なくすことができるので、ガラス繊維111,112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の熱伝導率をより低下させることができる。
 真空断熱材1において、無機繊維はガラス繊維111,112である。この場合、ガラス繊維111,112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、真空断熱材1の断熱性能をより向上させることができる。
 真空断熱材1の製造方法は、外包材200と、外包材200に収容される芯材100とを備えた真空断熱材の製造方法であって、収容工程と、第1の熱溶着工程と、第2の熱溶着工程と、第3の熱溶着工程とを備えている。収容工程は、外包材200の内部に芯材100を収容する工程である。
 第1の熱溶着工程は、芯材100の外周を囲む領域の一部として、外包材200の上端部と左端部と下端部とにおいて、外包材200同士を熱溶着する工程である。第2の熱溶着工程は、芯材100の外周を囲む領域の残余の部分として右端部201において、熱溶着される部分が幅W38を有するように外包材200同士を熱溶着することによって外包材200を密封する工程である。第3の熱溶着工程は、右端部201且つ内側熱溶着部分380よりも芯材100から離れた位置において、熱溶着される部分が幅W39を有するように外包材200同士を熱溶着する工程である。真空断熱材1の製造方法において、第3の熱溶着工程によって熱溶着される部分の幅W39は、第2の熱溶着工程によって熱溶着された部分の幅W38よりも大きい。
 真空断熱材1の製造方法によれば、外包材200の内部に芯材100が収容された後に、外包材200の上端部と左端部と下端部において、第1の熱溶着工程によって外包材200同士が熱溶着される。外包材200の右端部201においては、熱溶着される部分が幅W38を有するように、第2の熱溶着工程によって外包材200同士が熱溶着されることにより、外包材200が密封される。このように、当該製造方法によれば、外包材200の右端部201においては、先ず第2の熱溶着工程によって外包材200同士を熱溶着することにより、外包材200を密封することができる程度の必要最低限の幅によって外包材200同士を熱溶着することができる。そのため、熱溶着時の炭化水素ガスの発生を抑制することが可能である。
 さらに、外包材200の右端部201且つ第2の熱溶着工程によって熱溶着された部分よりも芯材100から離れた位置において、第3の熱溶着工程によって外包材200同士が熱溶着される。このように、芯材100の外周を囲む領域の残余の部分として、外包材200の右端部201においては、二つの熱溶着部分により、芯材100が収容された外包材200の内部の圧力の減圧状態を維持することができる。
 第3の熱溶着工程によって外包材200同士が熱溶着されるときには、第1の熱溶着工程と第2の熱溶着工程とによって外包材200が密封されているため、第3の熱溶着工程時に発生する炭化水素ガスが、芯材100が収容された外包材200の内部に拡散することが防止されている。そのため、第3の熱溶着工程によって外包材200同士が熱溶着されるときに、外包材200の内部の真空度の低下を防止することができる。
 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の製造方法を提供することができる。
 (第2実施形態)
 図8は、本発明の第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8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8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8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、本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9は、本発明の第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9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10は、本発明の第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10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10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501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、従来の断熱材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11は、本発明の第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11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、対象物の洗濯や乾燥を行う。被洗浄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洗浄対象物が洗浄される。被乾燥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、被乾燥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。この効果を検証するために、最終的な熱溶着の方法を変えて作製した各真空断熱材の熱伝導率をそれぞれ測定し、断熱性能を比較した。
 (実施例)
 図12(A)~(C)に、実施例に係る真空断熱材9を示す。真空断熱材9は、ガスバリヤ性の外包材920の内部に芯材910と吸着材94とが収容され、減圧状態で例えば上端部の熱溶着部分933、左端部の熱溶着部分934、および、下端部の熱溶着部分935の順に、外包材920同士を熱溶着させる。続いて、内側熱溶着部分931と外側熱溶着部分932との順に外包材920同士をさらに熱溶着させることにより、作製される。
 真空断熱材9の外包材920としては、最外層921にナイロンを用い、中間層922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923に高密度ポリエチレン(HDPE)を用いた。
 芯材910は、複数の不織布911が積層されて構成されている。それぞれの不織布911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910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910に用いられる不織布911を作製した。得られた芯材910に用いられる不織布911は、米坪が100g/m2であった。不織布911を複数枚積層して、芯材910を形成した。芯材910の大きさは、長辺が435mm、短辺が400mm、厚みが9mmであった。
 外包材920の内部は、次のようにして密閉された。第1の熱溶着工程として、外包材920の3辺つまり外包材920の上端部と左端部と下端部とを熱溶着した。熱溶着部930のうち、上端部の熱溶着部分933と、左端部の熱溶着部分934と、下端部の熱溶着部分935とにより、外包材920の3辺の熱溶着が形成された。
 次に、第2の熱溶着工程として、右端部924の外包材920同士を、減圧状態下において内側熱溶着部分931によって熱溶着した。外包材920の右端部924は、芯材910の外周を囲む領域の残余の部分であった。熱溶着部930のうち、熱溶着部分933と、熱溶着部分934と、熱溶着部分935と、内側熱溶着部分931とにより、芯材910の外周を囲む領域が形成された。内側熱溶着部分931の幅W1は、2.0mmであった。内側熱溶着部分931の長さLは、500mmであった。長さLは、外包材920の上下方向の寸法であった。
 なお、真空断熱材9の上下左右等の方向は、図12(A)と(C)とに示された真空断熱材9を正面から見た方向であった。真空断熱材9の上下左右等の方向は、例えば、使用者が真空断熱材1を手に取るとき、または、真空チャンバー(図示せず)に配置されるときに、真空断熱材1が取る姿勢に応じて変化する。そのため、真空断熱材9が取る姿勢に応じて、外包材920の右端部924は、真空断熱材9の右端部ではなく真空断熱材9の上端部または左端部等に変化する。
 このようにして、第1の熱溶着工程と第2の熱溶着工程とにより、熱溶着部分933、熱溶着部分934、熱溶着部分935、および、内側熱溶着部分931の最内層923同士が熱溶着されるため、芯材910と吸着材94とが略真空状態の外包材920の内部に収容された。
 次に、図12(C)に示すように、第3の熱溶着工程として、芯材910の外周を囲む領域の残余の部分且つ内側熱溶着部分931よりも芯材910から離れた位置において、外側熱溶着部分932によって外包材920同士を、減圧状態下において熱溶着した。なお、熱溶着部分932は、減圧状態下において熱溶着されることが好ましい。ただし、熱溶着部分932は、大気圧下において熱溶着されてもよい。
 真空断熱材9の長手方向に沿った内側熱溶着部分931と外側熱溶着部分932との間の距離Dは1mmであった。外側熱溶着部分932の幅W2は、10.0mmであった。外側熱溶着部分932の長さは、内側熱溶着部分931の長さLと同様に500mmであった。このようにして、第3の熱溶着工程により、外側熱溶着部分932の最内層923同士を最終的に熱溶着した。このように作製された真空断熱材9の熱伝導率を測定した。
 真空断熱材9の熱伝導率は、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。真空断熱材9の測定時の平均温度は24℃であった。真空断熱材9の熱伝導率の測定値は、1.3mW/m・Kであった。
 なお、実施例に係る真空断熱材9と異なり、芯材として、ガラス繊維からなるグラスウールを用いて形成された芯材を、外包材920の内部に収容した真空断熱材についても、熱伝導率を測定した。ガラス繊維からなるグラスウールを用いて形成された芯材が、外包材920の内部に収容された真空断熱材のうち、芯材を除く他の構成は、真空断熱材9と同様である。この真空断熱材の熱溶着の方法は、真空断熱材9のものと同様である。また、この真空断熱材の熱伝導率の測定方法は、真空断熱材9のものと同様である。この真空断熱材の熱伝導率の測定値は、2.1mW/m・Kであった。
 (比較例)
 比較例に用いられた真空断熱材(図示せず)は、真空断熱材9と異なり、芯材の外周を囲む領域の残余の部分において、一つの熱溶着部分によって外包材同士が熱溶着された。比較例の真空断熱材のその他の構成は、実施例に用いられた真空断熱材9と同様であった。比較例に係る真空断熱材の外包材の内部は、以下のようにして密閉された。
 まず、外包材の内部に芯材と吸着材とを収容した後に、外包材の上端部と左端部と下端部とを熱溶着した。熱溶着部のうち、上端部の熱溶着部分と、左端部の熱溶着部分と、下端部の熱溶着部分とにより、芯材の外周を囲む領域の一部が形成された。次に、芯材の外周を囲む領域の残余の部分としての外包材の右端部において、外包材の最内層同士を一つの熱溶着部分によって最終的に熱溶着した。比較例に係る真空断熱材においては、熱溶着部上端部の熱溶着部分、左端部の熱溶着部分、下端部の熱溶着部分、および、右端部の熱溶着部分により、芯材の外周を囲む熱溶着部の領域が形成された。
 比較例に係る真空断熱材の右端部の熱溶着部分の幅は、10mmであった。比較例の熱溶着部分の長さは、実施例に係る真空断熱材9の内側熱溶着部分931および外側熱溶着部分932と同様に500mmであった。比較例に係る真空断熱材の熱溶着部は、実施例に係る真空断熱材9と同様に熱溶着された。
 比較例に係る真空断熱材の熱伝導率は、実施例に係る真空断熱材9と同様に測定した。比較例に係る真空断熱材の測定時の平均温度は24℃であった。比較例に係る真空断熱材の熱伝導率の測定値は、1.5mW/m・Kであった。
 なお、比較例に係る真空断熱材と異なり、芯材として、ガラス繊維からなるグラスウールを用いて形成された芯材を、外包材の内部に収容した真空断熱材についても、熱伝導率を測定した。ガラス繊維からなるグラスウールを用いて形成された芯材が、外包材の内部に収容された真空断熱材のうち、芯材を除く他の構成は、比較例に係る真空断熱材と同様である。この真空断熱材の熱溶着の方法は、比較例に係る真空断熱材のものと同様である。また、この真空断熱材の熱伝導率の測定方法は、真空断熱材9のものと同様である。この真空断熱材の熱伝導率の測定値は、2.3mW/m・Kであった。
 このように、内側熱溶着部分931と外側熱溶着部分932との二つの熱溶着部分によって最終的に最内層923同士が熱溶着された真空断熱材9は、従来のように一つの熱溶着部分によって外包材が最終的に密閉された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、本発明に従った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である。
 以上に開示された実施の形態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、以上の実施の形態ではなく、請求の範囲によって示され、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と変形を含むものである。
 本発明によれば、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およびそれを備える機器、ならびにその製造方法を提供することできるため、本発明は、真空断熱材およびそれを備える機器、ならびにその製造方法に関して有用である。本発明に従った真空断熱材は、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、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、または、建物の断熱性能を向上させる目的で建物の外壁の内部等に適用される。
 1:真空断熱材、100:芯材、110:不織布、200:外包材、202:上端、203:下端、300:熱溶着部、380:内側熱溶着部分、390:外側熱溶着部分

Claims (6)

  1.  外包材(200)と、
     前記外包材(200)に収容される芯材(100)とを備え、
     前記外包材(200)は、前記芯材(100)の外周を囲むように外包材(200)同士が互いに接触して熱溶着される熱溶着部(300)を有し、
     前記熱溶着部(300)の一部は、前記芯材(100)の外周を囲む領域の一部において、熱溶着される部分が所定の幅(W38)を有するように前記外包材(200)同士が熱溶着された内側熱溶着部分(380)と、熱溶着される部分が他の所定の幅(W39)を有するように前記内側熱溶着部分(380)よりも前記芯材(100)から離れた位置において前記外包材(200)同士が熱溶着された外側熱溶着部分(390)とを含み、
     前記外側熱溶着部分(390)の幅(W39)は、前記内側熱溶着部分(380)の幅(W38)よりも大きい、真空断熱材(1)。
  2.  前記熱溶着部(300)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(1)。
  3.  前記芯材(100)は、複数の不織布(110)を積層することによって構成された真空断熱材用芯材であって、
     前記不織布(110)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(111,112)を少なくとも含み、
     前記不織布(110)においては、複数の無機繊維層が積層され、
     前記不織布(110)において上層を形成する大半の複数の無機繊維(111)と下層を形成する大半の複数の無機繊維(112)とが、前記不織布(110)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(111,112)の間では点で接触し、不織布(110)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、請求項2に記載の真空断熱材(1)。
  4.  前記無機繊維(111,112)はガラス繊維である、請求項1に記載の真空断熱材(1)。
  5.  外箱(301,411,421,501,601)と、
     前記外箱(301,411,421,501,601)の内側に配置される内箱(302,412,422,503,603)と、
     前記外箱(301,411,421,501,601)と前記内箱(302,412,422,503,603)との間に配置される真空断熱材(320,430,510,610)とを備え、
     前記真空断熱材(320,430,510,610)は、請求項1に記載の真空断熱材(1)を含む、機器(3,4,5,6)。
  6.  外包材(200)と、前記外包材(200)に収容される芯材(100)とを備えた真空断熱材(1)の製造方法であって、
     前記外包材(200)の内部に前記芯材(100)を収容する収容工程と、
     前記芯材(100)の外周を囲む領域の一部において、前記外包材(200)同士を熱溶着する第1の熱溶着工程と、
     前記芯材(100)の外周を囲む領域の残余の部分において、熱溶着される部分が所定の幅(W38)を有するように前記外包材(200)同士を熱溶着することによって前記外包材(200)を密封する第2の熱溶着工程と、
     前記芯材(100)の外周を囲む領域の残余の部分且つ前記第2の熱溶着工程によって熱溶着された部分よりも前記芯材(100)から離れた位置において、熱溶着される部分が他の所定の幅(W39)を有するように前記外包材(200)同士を熱溶着する第3の熱溶着工程とを備え、
     前記第3の熱溶着工程によって熱溶着される部分の幅(W39)は、前記第2の熱溶着工程によって熱溶着された部分の幅(W38)よりも大きい、真空断熱材(1)の製造方法。
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