WO2021054395A1 - 真空断熱材 - Google Patents

Abstract

本発明は、異なる芯材を複数組み合わせた複合芯材を用いる真空断熱材において、真空断熱材の断熱性能を容易に調整可能とし、効率的に断熱性能の高い真空断熱材を製造することを課題とする。　外被材２により、繊維状集合体を含む芯材４を減圧封止した真空断熱材であって、前記芯材４は、厚み方向に配置される第１芯材５と第２芯材６とを有し、前記第１芯材５の空孔径と、前記第２芯材６の空孔径と、の比Ｑを所定値以上とする。

Description

真空断熱材

　本発明は、真空断熱材に関する。

　近年、地球温暖化防止の観点から省エネルギー化が強く望まれており、家庭用電化製品についても省エネルギー化は緊急の課題となっている。特に、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機等の保温保冷機器では熱を効率的に利用するという観点から、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。
　この優れた断熱性能を有する断熱材として、真空断熱材が知られている（例えば、特許文献１）。これは、袋状に加工したラミネートフィルムからなる外被材内へ、繊維材、例えばグラスウールのように気相容積比率が高く微細な空隙を構成する芯材を収納し、芯材収納空間を減圧して密封したものである。

　この真空断熱材は、芯材の空隙を、減圧下における気体分子の平均自由行程よりも小さくすることで、気体熱伝導成分が小さくなり、また、１ｍｍ程度の微細な空隙では対流熱伝達成分の影響は無視できるようになる。
　さらに、室温付近では輻射成分の影響は軽微であるため、真空断熱材における熱伝導は、芯材の繊維接触による固体熱伝導成分と気体熱伝導成分が支配的となる。このため、真空断熱材の熱伝導率は他の断熱材と比較して非常に小さいとされている。
　これらのことから、真空断熱材は高い断熱性を発揮することになる。

特開２０１２－０２６５１３号公報

　このような真空断熱材は、芯材の繊維接触による固体熱伝導成分と、僅かに残る気体熱伝導成分により熱を伝えるため、この２つの熱伝導成分を抑制することにより、高断熱化を図ることが可能となる。
　本発明者らは芯材と断熱性の関係を種々検討し、異なる特徴を持つ芯材を複数組み合わせた複合芯材とすることによって、真空封止時における初期熱伝導率を向上させることができることを見出した。
　さらに、本発明者らは、真空断熱材において、芯材の熱伝達経路で芯材の空孔径の比と、熱伝導率の減少とに相関関係があることを発見した。

　本発明は、上記課題に鑑み、断熱性能の高い真空断熱材を提供することを目的とする。

　上述の目的を達成するため、本発明は、外被材により、繊維状集合体を含む芯材を減圧封止した真空断熱材であって、前記芯材は、厚み方向に配置される第１芯材と第２芯材とを有し、前記第１芯材の空孔径と、前記第２芯材の空孔径と、の比が第１所定値以上である、ことを特徴とする。

　これによれば、第１芯材の空孔径と、第２芯材の空孔径との比により、真空断熱材の断熱性能を調整することができ、第１芯材の空孔径と、第２芯材の空孔径との比を大きくして、真空断熱材の断熱性能を向上できる。
　なお、この明細書には、２０１９年９月１７日に出願された日本国特許出願・特願２０１９－１６８６１７号の全ての内容が含まれるものとする。

　本発明によれば、真空断熱材の断熱性能を容易に向上することができる。

図１は、本発明に係る真空断熱材の実施の形態を示す概略断面図 図２は、本発明の実施形態に係る芯材の断面図 図３は、本発明の第１変形例である芯材の断面図 図４は、本発明の第２変形例である芯材の断面図 図５は、層間抵抗と空孔径比との関係を示す図

　第１の発明は、外被材により、繊維状集合体を含む芯材を減圧封止した真空断熱材であって、前記芯材は、厚み方向に配置される第１芯材と第２芯材とを有し、前記第１芯材の空孔径と、前記第２芯材の空孔径と、の比が第１所定値以上である。
　これによれば、第１芯材の空孔径と、第２芯材の空孔径と、の比により、真空断熱材の断熱性能を容易に調整することができる。また、第１芯材の空孔径と、第２芯材の空孔径と、の比を大きく取ることにより、真空断熱材の断熱性能を向上できる。
　さらに、要望される真空断熱材の仕様に応じて、熱伝導率および空孔径の大きさから、第１芯材と、第２芯材と、を選択し、真空断熱材を製造できる。

　第２の発明は、前記第１芯材の嵩密度と、前記第２芯材の嵩密度と、の比が第２所定値以上である。
　これによれば、芯材の嵩密度により、真空断熱材の断熱性能を容易に調整することができる。また、芯材の嵩密度に基づいて、第１芯材、および第２芯材となる芯材を選択して、真空断熱材の断熱性能を向上できる。

　第３の発明は、前記第１芯材の厚み方向両面に、前記第２芯材をそれぞれ配置した。
　これによれば、熱伝達経路において、第１芯材の空孔径と、第２芯材の空孔径との差が生じる箇所を効率的に配置し、真空断熱材の断熱性能を向上できる。

　第４の発明は、前記第１芯材と、前記第２芯材と、が厚み方向に交互に複数配置される。
　これによれば、第１芯材と、第２芯材との間で、空孔径の差を生じさせ、第１芯材と、第２芯材と、が厚み方向に交互に配置される数により、真空断熱材の断熱性能を容易に調整することができる。また、これにより、２種の芯材を用いて、真空断熱材の断熱性能を容易に向上できる。

　第５の発明は、前記第１芯材は乾式で製造された繊維の集合体を加熱圧縮した芯材であり、前記第２芯材は湿式で製造された芯材である。
　これにより、芯材に同じ繊維を用いる場合においても、芯材の製造方法の違いにより、第１芯材と第２芯材との間で、空孔径の比を大きくすることができる。
　また、第１芯材は乾式で製造された繊維の集合体を加熱圧縮した芯材であるため、減圧状態から大気圧に変化したときの膨張率が小さい。第２芯材も湿式で製造される芯材であるため、減圧状態から大気圧に変化したときの膨張率が小さい。このように、芯材の膨張が抑制されるため、破袋等による芯材の膨張を低減できる。第１芯材内、および第２芯材内の空気は、外被材で覆われて流動することがほとんどないため、気体熱伝導率は小さく、真空断熱材全体としての空気断熱効果を高く保持することが可能となる。これにより、破袋等による極端な断熱性能の低下を抑制できる。

　第６の発明は、第５の発明において、前記第１芯材の厚みは、前記第２芯材の厚みより大きいことである。
　このため、外被材の破袋時において、厚みの大きい第１芯材の変形が抑えられるため、真空断熱材全体としての膨らみ変形が低減され、断熱性能の極端な低下抑制を実現できる。
　そして、第１芯材と第２芯材との間に、空孔径の差を生じさせながら、真空断熱材の外被材の破袋時における変形を抑制できる。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、芯材の密度、および空孔径は、別段の記載がある場合を除き、芯材が真空断熱材として加工された状態におけるものである。以下の説明においては、「真空断熱材に加工した状態」を「減圧状態」と記載する。
　図１は実施形態に係る真空断熱材の実施の形態を示す概略断面図である。図２は実施形態に係る芯材の断面図である。
　本実施の形態における真空断熱材１は、例えば、冷蔵庫などに配設されるほぼ平板状の真空断熱材１である。
　図１に示すように、真空断熱材１は、複合芯材４と、気体吸着剤３と、複合芯材４および気体吸着剤３を被覆する外被材２と、を備えている。

　外被材２は、真空度を維持する役割を果たすもので、最内層の熱溶着フィルムと、中間層としてのガスバリアフィルムと、最外層として表面保護フィルムを、それぞれラミネートしたものである。
　熱溶着フィルムとしては特に限定するものではないが、例えば、低密度ポリエチレンフィルム、直鎖低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、エチレン－ビニルアルコール共重合体フィルム等の熱可塑性樹脂、あるいはそれらの混合体を使用しても良い。
　また、ガスバリアフィルムとしては、例えば、アルミニウム箔や銅箔などの金属箔や、ポリエチレンテレフタレートフィルムやエチレン－ビニルアルコール共重合体フィルムやポリビニルアルコールフィルムなどの基材へアルミニウムや銅等の金属や金属酸化物を蒸着したフィルム等を使用しても良い。
　さらに、表面保護フィルムとしては、例えば、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム等従来公知の材料を使用しても良い。

　また、気体吸着剤３は、例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の化学吸着物質や、ゼオライトのような物理吸着物質、あるいは、それらの混合物やＢａＬｉ４等の気体吸着合金を適用することができる。また、気体吸着容量、吸着能力が高い銅イオン交換ＺＳＭ－５型ゼオライトを用いても良い。なお、真空断熱材１の用途によっては、気体吸着剤３を省略しても良く、水分吸収剤と共に外被材２内に封入しても良い。

　複合芯材４は、図２に示すように、それぞれ平板状の第１芯材５と第２芯材６とを厚み方向に積層して形成される。そして、第２芯材６の厚みは、第１芯材５の厚みよりも小さく構成されている。

　第１芯材５、および第２芯材６は繊維状集合体を含む芯材である。「繊維状集合体」とは材料がガラス、樹脂等からなる繊維の集合体に限らず、繊維の集合体を加熱圧縮したものや、繊維の集合体を接着材により接着したものを含む。また、芯材には、繊維状集合体と共に、上述の気体吸着剤、もしくは水分吸収剤が含まれても良い。
　第１芯材５は、遠心法などの乾式で製造された繊維の集合体からなるグラスウールを加熱圧縮して作成したグラスウールボードである。第２芯材６は、抄造法など湿式で製造されたガラス繊維シートである。また、第２芯材６として、チョップド・ストランド・マットを用いても良い。チョップド・ストランド・マットは、ガラス繊維のストランドを、例えば約５０ｍｍにカットし、繊維方向を不規則にして均一に分散させ、ポリエステルバインダーなどの結合剤を用いてシート状に成形したものである。
　そして、第１芯材５に第２芯材６が重ね合わされて、複合芯材４が形成される。複合芯材４において、第１芯材５と第２芯材６に、製造方法、および製造条件の少なくとも一方が異なる芯材を用いることにより、第１芯材５の空孔径と、第２芯材６の空孔径と、の比が所定値以上となるように形成されている。
　なお、熱伝導率の減少は、空孔径の大きい芯材から空孔径の小さい芯材へ熱が伝導する場合、および空孔径の小さい芯材から空孔径の大きい芯材へ熱が伝導する場合の、いずれにおいても生じる。本実施形態では、空孔径の比は、第２空孔径で第１空孔径を除した商を示す。第１空孔径は第２空孔径より大きい。
　第１芯材５の空孔径は、「第１空孔径」の一例に対応し、第２芯材６の空孔径は、「第２空孔径」の一例に対応する。
　なお、第１芯材５の嵩密度と第２芯材６の嵩密度と、の比が所定値以上となるように形成してもよい。ここで、嵩密度は、質量を減圧状態の外形寸法（みかけ）による体積で割った数値であり、みかけの密度ともいう。また、嵩密度の比は、第２嵩密度で第１嵩密度を除した商を示す。第１嵩密度は第２嵩密度より大きい。
　第１芯材５の嵩密度は、「第１嵩密度」の一例に対応し、第２芯材６の嵩密度は、「第２嵩密度」の一例に対応する。

　湿式で製造された芯材は乾式芯材に比べて、ショットが少なくなる。このため、真空断熱材表面に溝加工するような場合にショットによって、第２芯材６側の外被材４が破袋する恐れを少なくすることができ、生産歩留まりを上げることができる。

　平板状の複合芯材４は、袋状に成形された外被材２内に挿入される。そして、外被材２内を真空引きして複合芯材４を１Ｐａ～１００Ｐａの減圧下で真空包装する。なお、本実施形態においては、１０Ｐａの減圧下で真空包装する。また、外被材２内には、複合芯材４と共に、気体吸着剤３が挿入され真空包装される。
　真空断熱材の密封方法に関しては特に限定するものではない。例えば、一枚のラミネートフィルムを折り返し、対向するラミネートフィルムの端部に位置する熱溶着フィルム同士を熱溶着することで袋状のラミネートフィルムを外被材２として形成する。
　なお、外被材２の形成方法としては、袋状ラミネートフィルムの開口部に位置する熱溶着フィルム同士を熱溶着して、密封しても良い。また、熱溶着フィルム同士が対向するよう二枚のラミネートフィルムを配置し、各ラミネートフィルムの端部に位置する熱溶着フィルム同士を熱溶着することで袋状のラミネートフィルムで外被材２を形成しても良い。

　［第１変形例］
　図３は本発明の第１変形例である芯材の断面図である。
　第１変形例において、複合芯材７は、それぞれ平板状の第１芯材８と第２芯材９とを厚み方向に積層して形成される。そして、第１芯材８を挟むように、第２芯材９が厚み方向に並べて配置される。そして、厚み方向に第２芯材９、第１芯材８、第２芯材９が順に積層されて形成される。
　第２芯材９の厚みは、第１芯材８の厚みよりも小さく構成されている。
　第１芯材８は、遠心法などの乾式で製造された繊維の集合体からなるグラスウールを加熱圧縮して作成したグラスウールボードである。第２芯材９は、抄造法などの湿式で製造されたガラス繊維シートである。
　第１芯材８の空孔径は、第２芯材９の空孔径と異なっており、熱伝導経路である厚み方向に沿って、空孔径の変化が２回生じることとなる。
　なお、第１芯材８の空孔径は、前述の「第１空孔径」の一例に対応し、第２芯材９の空孔径は、前述の「第２空孔径」の一例に対応する。

　［第２変形例］
　図４は第２変形例に係る芯材の断面図である。
　第２変形例において、第２芯材１１に第１芯材１２を重ね合わせたものを、厚み方向に４つ重ねている。これにより、第２芯材１１と第１芯材１２とが、厚み方向で交互に配置され８層の複合芯材１０を形成する。
　第２変形例において、第１芯材１２の厚みは、第２芯材１１の厚より、大きく構成されている。
　第１芯材１２は、遠心法などの乾式で製造された繊維の集合体からなるグラスウールを加熱圧縮して作成したグラスウールボードである。第２芯材１１は、抄造法など湿式で製造されたガラス繊維シートである。
　第１芯材１２の空孔径は、第２芯材１１の空孔径と、異なっており、熱伝導経路である厚み方向に沿って、空孔径の変化が７回生じることとなる。
　なお、第２変形例における真空断熱材の製造方法も、芯材以外においては上記の真空断熱材の製造方法と同様である。
　また、上記の第１変形例において第２芯材９にチョップド・ストランド・マットを用いても良く、上記の第２変形例において第２芯材１１にチョップド・ストランド・マットを用いても良い。
　なお、第１芯材１２の空孔径は、前述の「第１空孔径」の一例に対応し、第２芯材１１の空孔径は、前述の「第２空孔径」の一例に対応する。

　次に、本実施形態の作用について説明する。
　一般的な断熱材において、複数の断熱材を層状に設けた多層断熱材の熱伝導率λについては、次の数式で示されることが知られている。

　λｉはｉ番目の層の熱伝導率であり、ｎは層の数、δｉはｉ番目の層の厚みであり、Ｒｉはｉ番目の層と（ｉ＋１）番目の層と間の層間抵抗である。なお、層間抵抗Ｒは、実験的に求められる。

　そして、減圧状態の芯材において、仮想的な空孔径を次の式で表すと、層間抵抗Ｒと、層間での空孔径χの比とに相関関係が見られた。
　なお、芯材の空孔径の比は、第２空孔径で第１空孔径を除した商を示す。第１空孔径は第２空孔径より大きい。

　χは減圧状態における芯材の空孔径であり、νは繊維の真密度であり、ｄは繊維径であり、ρは芯材の嵩密度である。

　以下の表は、第１芯材５および第２芯材６に適用される芯材Ａ～芯材Ｆと芯材Ｉの特性を示したものである。
　芯材の熱伝導率は後述する実施例において測定されたものであり、表中の「芯材Ｉとの層間抵抗Ｒ」は後述する実施例の測定値より算出されたものである。なお、芯材Ｄ、および芯材Ｅは、抄造法で製造されたものであり、芯材Ｉはグラスウールを加熱圧縮したものである。なお、抄造法は湿式の芯材製造法の一例である。

　また、以下の表は、芯材Ａ～Ｆと芯材Ｉとの層間抵抗Ｒ（ｍ２・Ｋ／Ｗ）と空孔径の比とを示したものである。なお、芯材Ｉとの空孔径の比は、芯材Ｉに隣接する芯材の空孔径が芯材Ｉの空孔径より大きい場合には、芯材Ｉの空孔径で隣接する芯材の空孔径を除した商である。また、隣接する芯材の空孔径が芯材Ｉの空孔径より小さい場合には、隣接する芯材の空孔径で芯材Ｉの空孔径を除した商が芯材Ｉとの空孔径の比となる。

　前記式およびこの表に基づいて、層間抵抗と、空孔径の比との関係を見た。なお、第１変形例においては、熱伝達経路で第２芯材９から第１芯材８への層間抵抗を、第１芯材８から第２芯材９への層間抵抗と同一とした。

　図５は、層間抵抗Ｒと層間における空孔径の比Ｑとの関係を示す図であり、上記の表の値をプロットしたものである。縦軸は、層間抵抗Ｒ（ｍ２・Ｋ／Ｗ）であり、横軸は空孔径の比Ｑである。比Ｑは、第２空孔径（χｓ）で第１空孔径（χＬ）を除した商（χＬ／χｓ）を示す。第１空孔径（χＬ）は第２空孔径（χｓ）より大きい。
　なお、図５において、直線は層間抵抗Ｒと、空孔径の比Ｑと、でプロットされた点に対して、最小二乗法で求められた直線である。

　図５に示すように、層間抵抗Ｒと、空孔径の比Ｑとの間には、相関関係が見られた。このことから、空孔径の比Ｑが大きくなる程、層間抵抗Ｒが大きくなると推定される。
　このように、真空断熱材の芯材において、空孔径の異なる領域を配置し、熱伝導率を調整し、断熱性能を調整可能となる。なお、空孔径は嵩密度の平方根に反比例するので、芯材の嵩密度により、空孔径を推定することも可能となる。

　空孔径の比と、断熱性能との間に相関関係が推定されることから、実施形態の複合芯材４においては、嵩密度の異なる第２芯材６と第１芯材５との間には、空孔径の差が生じる。このため、第２芯材６と第１芯材５との間に層間抵抗が生じ、複合芯材４の断熱性能が向上することとなる。
　そして、第２芯材６の厚みが第１芯材５の厚みよりも小さく、第２芯材６が湿式で製造された芯材で構成され、第１芯材５が乾式で製造された繊維の集合体を加熱圧縮した芯材で構成されることから、複合芯材４において外被材２はショットの少ない第２芯材６と接触するため、真空断熱材１の耐久性を向上できる。また、外被材２が破れた場合も、変形し難い第１芯材５の厚みが第２芯材９より大きいことから、真空断熱材１の変形が抑制される。

　また、第１変形例である複合芯材７においては、厚み方向において、第１芯材８と第２芯材９との境界が２か所生じるため、層間抵抗を２か所で生じさせ、さらに複合芯材７の断熱性能を向上できる。
　さらに、第２変形例である複合芯材１０においては、２種の芯材を用いて、効率的に層間抵抗を生じさせ、真空断熱材１の断熱性能を向上できる。

　また、空孔径の比により熱の伝導に対する層間抵抗が増減すると推定されるため、前述の複数の断熱材を層状に設けた多層断熱材の熱伝導率λを示す式を用いて、所定の熱伝導率の真空断熱材を設計することができる。

　例えば、繊維の真密度が２．５０×１０３ｋｇ／ｍ３であり、繊維径が１５μｍであり、真空包装時（１０ｐａ）の嵩密度が２２０ｋｇ／ｍ３であり、単層で真空断熱材にしたときの熱伝導率が２．５０ｍＷ／ｍ・Ｋの芯材を第２芯材に用いることができる。この芯材の空孔径は８９．６μｍとなり、この芯材を真空包装時１ｍｍの厚みで、厚み８ｍｍの単層で真空断熱材にした時の熱伝導率２．４８ｍＷ／ｍ・Ｋの芯材Ｉの上下に貼り合わせた芯材により、熱伝導率が１．９８ｍＷ／ｍ・Ｋの真空断熱材を製造することができる。
　さらに、例えば、繊維の真密度が２．５０×１０３ｋｇ／ｍ３であり、繊維径が２μｍであり、真空包装時（１０ｐａ）の嵩密度が３２５ｋｇ／ｍ３である単層で真空断熱材にしたときの熱伝導率は２．５０ｍＷ／ｍ・Ｋの芯材を第２芯材に用いることができる。この芯材の空孔径は９．８μｍとなり、この芯材を真空包装時１ｍｍの厚みで、厚み８ｍｍの単層で真空断熱材にした時の熱伝導率２．４８ｍＷ／ｍ・Ｋの芯材Ｉの上下に貼り合わせた芯材により、熱伝導率が２．０６ｍＷ／ｍ・Ｋの真空断熱材を製造することができる。

　図５に示すように、空孔径の比が少なくとも、１．０２から１．３９の範囲においては、層間抵抗との相関が見られる。これにより、前述の空孔径の比の第１所定値は１．０２となる。さらに、空孔径が少なくとも、９．８μｍから８９．６μｍの範囲であって、空孔径の比が１．０２から１０．００の範囲においても、空孔径の比と層間抵抗とに相関があると推定される。なお、空孔径の範囲は、５μｍから１０５μｍの範囲においても空孔径の比と層間抵抗とに相関があると推定される。この範囲において、空孔径の比を大きくして、真空断熱材の断熱性能を向上することができる。また、空孔径の比により、真空断熱材の断熱性能を調整することができる。
　空孔径は、真空包装時の嵩密度に関係することから、嵩密度の比が少なくとも１．０４から１．１２の範囲においては、層間抵抗との相関が見られる。これにより、前述の嵩密度の比の第２所定値は１．０４となる。なお、嵩密度の比も空孔径の比と同様に、第２嵩密度で第１嵩密度を除した商を示す。第１嵩密度は第２嵩密度より大きい。
　また、嵩密度が少なくとも２２０ｋｇ／ｍ３から３２５ｋｇ／ｍ３の範囲においては層間抵抗との相関が見られ、嵩密度が１９５ｋｇ／ｍ３から３５０ｋｇ／ｍ３の範囲においても、層間抵抗との相関があると推定される。
　この範囲において、嵩密度の比を大きくして、真空断熱材の断熱性能を向上することができる。また、嵩密度の比により、真空断熱材の断熱性能を調整することができる。

　空孔径は、芯材の繊維径に関係することから、繊維径の差を設けることにより、真空断熱材の断熱性能を向上しても良い。また、繊維径の差により、真空断熱材の断熱性能を調整することができる。例えば、芯材を形成するグラスウールの製造条件において、繊維の射出穴径や、射出速度等を変更することにより、繊維径を変更することができる。
　さらに、空孔径は、芯材の真密度に関係することから、真密度の差を設けることにより、真空断熱材の断熱性能を向上しても良い。また、真密度の差により、真空断熱材の断熱性能を調整することができる。例えば、真密度は、芯材を形成するグラスウールのガラスを、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス、結晶化ガラス、ほうけい酸ガラス、鉛ガラスなどから選ぶことにより、差を設けることができる。

　また、真空断熱材１の熱伝導における層間抵抗は、明確な層の境界を必要とするものではないと推定される。
　例えば、芯材の製造過程において、その繊維径や、嵩密度により、芯材の空孔径を厚み方向において変化させることができる。これにより、層間抵抗を生じさせて、断熱性能を向上させても良い。
　また、真空断熱材１において、外被材２に接触する芯材部分を湿式で製造された芯材で構成し、真空断熱材１の耐久性を向上させても良い。例えば、図４に示す複合芯材１０に第２芯材１１を追加し、真空断熱材１の厚み方向において、外被材２が第２芯材１１に接触する構成として、真空断熱材１の耐久性を向上させても良い。

　また、乾式で製造された繊維の集合体を加熱圧縮した芯材からなる第１芯材５の厚みを湿式で製造された芯材からなる第２芯材６の厚みより大きく形成しているので、この第１芯材５の断熱性能が真空断熱材１の全体としての断熱性能となって、良好な断熱性能を得ることができる。そして、外被材２が破袋した場合でも、芯材の膨らみ変形が少なく、かつ、断熱性能の極端な低下を抑制することができる。

　次に、本発明の実施例について説明する。
　本実施例では、前記表に示される芯材Ａ～芯材Ｆ、芯材Ｉを用いた。そして、芯材Ａ～芯材Ｆ、芯材Ｉを真空包装した真空断熱材、および以下に示す、芯材Ａ～芯材Ｆ、芯材Ｉを組合わせた複合芯材を真空包装した真空断熱材、をそれぞれ測定用のサンプルサイズに作成して熱伝導率を測定した。
　熱伝導率の測定には、英弘精機株式会社製の「ａｕｔｏ－λ　ＨＣ－０７４－３００　シリーズ」を用いた。
　測定条件は以下の通りである。
　測定条件は、ＨＯＴ側３８℃、ＣＯＬＤ側１０℃とした。室温は平均２４℃であった。
　サンプルサイズは、幅２５０ｍｍ×長さ３２０ｍｍ×厚み１０ｍｍ、とした。

　（実施例１）
　実施例１では、図２に示すように第１芯材５に芯材Ｉを、第２芯材６に芯材Ａを用いた。
　第１芯材５に用いた芯材Ｉは、繊維径が４．６４μｍであり、真空包装時（１０ｐａ）の嵩密度は２６５ｋｇ／ｍ３であった。
　第２芯材６に用いた芯材Ａは、繊維径が、４．６４μｍであり、真空包装時（１０ｐａ）の嵩密度は２４６ｋｇ／ｍ３であった。
　真空包装時において、第１芯材５の厚みを１０ｍｍ、第２芯材６の厚みを０．５ｍｍとした。第２芯材６の大気圧下での厚みは１．０ｍｍであった。
　なお、繊維径は走査電子顕微鏡による拡大写真より、１００点の測定した平均値を用いた。また、芯材Ｉは、マグ・イゾベール株式会社により提供されるＷＲシリーズのグラスウールである。

　そして、複合芯材４を真空包装した真空断熱材の熱伝導率を測定した。比較例として、第１芯材５のみを真空包装した真空断熱材、および第２芯材６のみを真空包装した真空断熱材、についてもそれぞれの熱伝導率を測定した。
　なお、繊維の真密度にはガラスの密度が用いられた。芯材Ａ、および芯材Ｉの真密度を２．５０×１０３ｋｇ／ｍ３とした。

　［結果］
　芯材Ａを用いた第２芯材６単体の熱伝導率は、３．１５ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ｉを用いた第１芯材５単体の熱伝導率は、２．４８ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ａと芯材Ｉを重ねた複合芯材４の熱伝導率は、２．４５ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　複合芯材４の熱伝導率は第２芯材６単体よりも２２％低く、第１芯材５単体よりも１．２％低かった。
　実施例１において、芯材Ａと芯材Ｉを重ねた複合芯材４に、それぞれ単独で用いる場合に比べて、断熱性能の向上が見られた。

　（実施例２）
　実施例２から実施例７は、図３に示すように厚み方向に第２芯材９、第１芯材８、第２芯材９が順に積層されて形成した複合芯材７を用いた。
　実施例２において、第２芯材９に芯材Ａを用いた。
　芯材Ａの減圧状態での厚みは、どちらも０．５ｍｍであった。また、芯材Ａ大気圧下での厚みは１．０ｍｍであった。
　芯材Ｉを用いた第１芯材８の厚みは８．０ｍｍであった。なお、第１芯材８の厚みは実施例２～７において減圧状態での厚みである。

　［結果］
　芯材Ａ単体の熱伝導率は、３．１５ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ｉの熱伝導率は、２．４８ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ｉの厚み方向両面に芯材Ａを配置した複合芯材７の熱伝導率は、２．５０ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　複合芯材７の熱伝導率は芯材Ａ単体よりも２０％低く、芯材Ｉ単体よりも０．８％高かった。

　（実施例３）
　実施例３において、第２芯材９に芯材Ｂを用いた。
　芯材Ｂの繊維径は、４．６４μｍであった。真空包装時（１０ｐａ）の嵩密度は２５５ｋｇ／ｍ３であった。
　芯材Ｂの真空包装時の厚みはどちらも０．２５ｍｍであった。また、芯材Ｂの大気圧下での厚みはともに０．５ｍｍであった。
　芯材Ｉを用いた第１芯材８の厚みは８．０ｍｍであった。

　［結果］
　芯材Ｂ単体の熱伝導率は、２．８８ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ｉの熱伝導率は、２．４８ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ｉの厚み方向両面に芯材Ｂを配置した複合芯材７の熱伝導率は、２．４１ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　複合芯材７の熱伝導率は芯材Ｂ単体よりも１６％低く、芯材Ｉ単体よりも２．８％低かった。

　（実施例４）
　実施例４において、第２芯材９に芯材Ｃを用いた。
　芯材Ｃの繊維径は、４．６７μｍであった。真空包装時（１０ｐａ）の嵩密度は２３６ｋｇ／ｍ３であった。
　芯材Ｃの真空包装時の厚みはともに０．５ｍｍであった。また、芯材Ｃの大気圧下での厚みはともに１．０ｍｍであった。
　芯材Ｉを用いた第１芯材８の厚みは８．０ｍｍであった。

　［結果］
　芯材Ｃ単体の熱伝導率は、３．２９ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ｉ単体の熱伝導率は、２．４８ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ｉの厚み方向両面に芯材Ｃを配置した複合芯材７の熱伝導率は、２．４２ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　複合芯材７の熱伝導率は芯材Ｃ単体よりも２６％低く、芯材Ｉ単体よりも２．４％低かった。

　（実施例５）
　実施例５において、第２芯材９に芯材Ｄを用いた。
　芯材Ｄの繊維径は、３．２０μｍであった。真空包装時（１０ｐａ）の嵩密度は２４４ｋｇ／ｍ３であった。
　芯材Ｄの真空包装時の厚みはともに０．２ｍｍであった。また、芯材Ｄの大気圧下での厚みはともに０．８ｍｍであった。
　芯材Ｉを用いた第１芯材８の厚みは８．０ｍｍであった。

　［結果］
　芯材Ｄ単体の熱伝導率は、３．３５ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ｉ単体の熱伝導率は、２．４８ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ｉの厚み方向両面に芯材Ｄを配置した複合芯材７の熱伝導率は、２．２６ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　複合芯材７の熱伝導率は芯材Ｄ単体よりも３３％低く、芯材Ｉ単体よりも８．９％低かった。

　（実施例６）
　実施例６において、第２芯材９に芯材Ｅを用いた。
　芯材Ｅの繊維径は、４．２０μｍであった。真空包装時（１０ｐａ）の嵩密度は２３９ｋｇ／ｍ３であった。
　芯材Ｅの真空包装時の厚みはともに０．５ｍｍであった。また、芯材Ｅの大気圧下での厚みはともに１．０ｍｍであった。
　芯材Ｉを用いた第１芯材８の厚みは８．０ｍｍであった。

　［結果］
　芯材Ｅ単体の熱伝導率は、２．５５ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ｉ単体の熱伝導率は、２．４８ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ｉの厚み方向両面に芯材Ｅを配置した複合芯材７の熱伝導率は、２．３３ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　複合芯材７の熱伝導率は芯材Ｅ単体よりも８．６％低く、芯材Ｉ単体よりも６．０％低かった。

　（実施例７）
　実施例７において、第２芯材９に芯材Ｆを用いた。
　芯材Ｆの繊維径は、３．５４μｍであった。真空包装時（１０ｐａ）の嵩密度は２４７ｋｇ／ｍ３であった。
　芯材Ｆの真空包装時の厚みはともに０．５ｍｍであった。また、芯材Ｆの大気圧下での厚みはともに１．０ｍｍであった。
　芯材Ｉを用いた第１芯材８の厚みは８．０ｍｍであった。

　［結果］
　芯材Ｆ単体の熱伝導率は、２．２１ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ｉ単体の熱伝導率は、２．４８ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　芯材Ｉの厚み方向両面に芯材Ｆを配置した複合芯材７の熱伝導率は、２．１９ｍＷ／ｍ・Ｋであった。
　複合芯材７の熱伝導率は芯材Ｆ単体よりも０．９％低く、芯材Ｉ単体よりも１１．７％低かった。

　以上説明したように、本実施の形態においては、外被材２により、繊維状集合体を含む複合芯材４を減圧封止した真空断熱材１であって、複合芯材４は、厚み方向に配置される第１芯材５と第２芯材６とを有し、第１芯材５の空孔径と、第２芯材６の空孔径と、の比が第１所定値以上である。
　これによれば、第１芯材５の空孔径と、第２芯材６の空孔径と、の比により、真空断熱材１の断熱性能を容易に調整することができる。また、第１芯材５の空孔径と、第２芯材６の空孔径と、の比を大きく取ることにより、真空断熱材の断熱性能を向上できる。

　また、本実施の形態においては、第１芯材５の嵩密度と、第２芯材６の嵩密度との比が、第２所定値以上である。
　これによれば、同じ繊維径の芯材を用いる場合においても、嵩密度により、空孔径の差を生じさせ、断熱性能を向上可能となる。

　また、本実施の形態においては、第１芯材８の厚み方向両面に、第２芯材９をそれぞれ配置した。
　これによれば、第１芯材８と、第２芯材９との境界を、厚み方向に２か所設け、空孔径の差による断熱性能を効率的に向上させることができる。

　また、本実施の形態においては、第１芯材１２と、第２芯材１１と、が厚み方向に交互に複数配置される。
　これによれば、第１芯材１２と、第２芯材１１との複数の境界において、熱伝導率の低下を生じさせ、真空断熱材１の断熱性能を向上できる。

　また、本実施の形態においては、第１芯材５は乾式で製造された繊維の集合体を加熱圧縮した芯材であり、第２芯材６は抄造法などの湿式で製造された芯材である。湿式で製造された芯材としては、例えば、抄造原綿芯材を用いることができる。
　これによれば、容易に、第１芯材５の空孔径と第２芯材６の空孔径を変更できる。特に同じガラス繊維を用いる場合に、製法の違いにより空孔径を変化させることができる。さらに、湿式で製造された芯材は乾式芯材に比べて、ショットが少なく、ショットにより外被材が破袋する恐れを少なくすることができる。これにより、真空断熱材１の製造における歩留まりを改善でき、真空断熱材の製造コストを低減できる。

　また、本実施の形態においては、第１芯材５の厚みは、第２芯材６の厚みより大きい。
　これによれば、乾式で製造された繊維の集合体を加熱圧縮した芯材の厚みが大きく、湿式で製造された芯材の厚みが小さくなる。容易に厚みを増やすことができる乾式で製造された繊維の集合体を加熱圧縮した芯材の厚を大きくするので、真空断熱材の製造コストを低減できる。

　以上のように、本発明に係る真空断熱材は、熱伝導率や、厚みや、製造コストなどと考慮して、効率的に製造される真空断熱材として、好適に利用可能である。よって、冷蔵庫、保温保冷容器、自動販売機、電気湯沸かし器、自動車、鉄道車両、および住宅等の断熱体へ好適に利用することができる。

　１　真空断熱材
　２　外被材
　３　気体吸着剤
　４　複合芯材
　５　第１芯材
　６　第２芯材
　７　複合芯材
　８　第１芯材
　９　第２芯材
　１０　複合芯材
　１１　第２芯材
　１２　第１芯材

Claims (6)

1. 　外被材により、繊維状集合体を含む芯材を減圧封止した真空断熱材であって、
   　前記芯材は、厚み方向に配置される第１芯材と第２芯材とを有し、
   　前記第１芯材の空孔径と、前記第２芯材の空孔径との比が第１所定値以上である、
   　ことを特徴とする真空断熱材。
2. 　前記第１芯材の嵩密度と、前記第２芯材の嵩密度との比が第２所定値以上である、
   　ことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
3. 　前記第１芯材の厚み方向両面に、前記第２芯材をそれぞれ配置した、
   　ことを特徴とする請求項２に記載の真空断熱材。
4. 　前記第１芯材と、前記第２芯材とが厚み方向に交互に複数配置される、
   　ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空断熱材。
5. 　前記第１芯材は乾式で製造された繊維の集合体を加熱圧縮した芯材であり、
   　前記第２芯材は湿式で製造された芯材である、
   　ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の真空断熱材。
6. 　前記第１芯材の厚みは、前記第２芯材の厚みより大きい、
   　ことを特徴とする請求項５に記載の真空断熱材。

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