JP6184841B2 - 真空断熱材およびそれを用いた機器 - Google Patents

Description

本発明は、冷蔵庫等に使用する真空断熱材に係り、例えば、高い断熱性を有する真空断熱材と、それを用いた冷凍冷蔵庫、貯湯式給湯器等の機器に関する。

近年、地球環境保護の観点、また省エネルギー化の観点から家電製品や産業機器の断熱性向上が検討されている。機器を断熱する断熱材としては、樹脂フォームや有機、無機の繊維が用いられているが、断熱性を向上しようとした場合、断熱材の厚さを厚くする必要がある。断熱材の厚さが厚くなると機器全体の容積が増大し、容積を変更しない場合には部品等を実装できるスペースの割合が低くなってしまう等の課題が生じる。

このような課題を解決するために、樹脂フォームや無機繊維などより断熱性に優れる真空断熱材が提案されている。真空断熱材はガスバリア性を有する外包材を袋状にし、内部に繊維集合体からなる芯材およびガス吸着用のゲッター剤を入れ、袋内部を減圧した後、袋の端部を封止して作製する。従来の樹脂フォームや無機繊維等の断熱材と比較して、２０から４０倍の断熱性を持つことから、断熱材の厚さを薄くしても十分な断熱を行うことが可能であり、家庭用の冷凍冷蔵庫等の断熱として適用されている。

断熱材の伝熱は、固体と気体成分の熱伝導、輻射、対流熱伝達により引き起こされる。常温以下の温度領域での使用においては、輻射の寄与がほとんどないことから、固体成分の熱伝導を抑制することが重要となり、芯材に極細の無機繊維を用いた真空断熱材が開発されている。真空断熱材は内部を減圧して作製されるが、内部に残存した気体による対流熱伝達があると考えられる。また、低減された内部の圧力を保持し、断熱性能を保つためガス吸着剤を内包した真空断熱材の開発も進められている。

従来の真空断熱材として、芯材を積層フィルムからなる外被材で覆い、内部を減圧密閉してなるものがある。この真空断熱材は、芯材としてガラス短繊維からなる積層体等を用いる構造となっており、良好な断熱特性を示すものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−５６９２２号公報

しかしながら、このような手法で作製した前記特許文献１に記載の真空断熱材の内部には、減圧によって除去しきれなかったガスが残存しており、残存したガスが芯材を構成する繊維で形成される空間中を対流する。ガス対流することで熱の伝達が発生し、断熱特性が悪化するという課題を有している。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、真空断熱材に用いる芯材中に残存するガスによる、芯材を構成する繊維で形成される空間内のガス対流を抑制し、対流による熱伝達を低減することで断熱性能を向上できる真空断熱材を提供することにある。また、断熱性能を向上した真空断熱材を用いた機器を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る真空断熱材は、芯材をガスバリア性を有する外包材で包み、該外包材の内部空間を減圧して封止し、前記芯材の内部に該芯材よりガス透過性の低いセパレータを設け、該セパレータは金属材を除く無機材又は有機材で形成されることを特徴とする。ガスバリア性とは気体を透過させにくい性質であり、ガス透過性が低いとは気体透過率の低いことである。

前記のごとく構成された本発明の真空断熱材は、外包材の内部空間を減圧しても残存する気体が存在するが、外包材の内部に残存する気体は芯材の内部に設けられたガス透過性の低いセパレータで対流することが抑制されると共に、セパレータは金属材を除く無機材又は有機材で形成され熱伝導が抑制されるため、ガス対流による熱の伝熱を防止でき、断熱特性を向上させることができる。

本発明の真空断熱材によれば、芯材の内部に残存するガスは、芯材の内部に設けられた金属材を除く無機材又は有機材で形成されるセパレータで対流が抑制され、ガス対流による熱の伝熱が防止され、断熱性を向上させることができる。

本発明に係る真空断熱材の第１の実施形態の断面を示す模式図。 本発明に係る真空断熱材の第２の実施形態の断面を示す模式図。 図１に示す真空断熱材を用いた冷凍冷蔵庫の断面を示す模式図。 図１に示す真空断熱材を用いたヒートポンプ給湯器の断面を示す模式図。 本発明に係る真空断熱材と従来の真空断熱材の断熱特性の比較を示す表図。 従来の真空断熱材の断面を示す模式図。

以下、本発明に係る真空断熱材の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、真空断熱材の第１の実施形態の断面を示す模式図、図２は、第２の実施形態の断面を示す模式図である。

図１において、第１の実施形態に係る真空断熱材１は、繊維集合体からなる２層の芯材２，２をガスバリア性を有する外包材３で包み、外包材３の内部空間を減圧して封止したものであり、外包材３の内部空間にガス吸着剤４を配置している。そして、芯材２の内部に該芯材よりガス透過性の低いセパレータ５を設けたものである。セパレータ５は金属材を除く無機材又は有機材で形成される１枚の板であり、２層の芯材２，２の中間に位置している。この構成により、芯材２，２により形成される空間はセパレータ５で２つに分割され、真空断熱材１の外包材３中に残存したガスが、芯材２を構成する繊維で形成される空間内でガス対流を起こすのを抑制し、対流による熱伝達を低減することで真空断熱材１の断熱性能を向上することができる。この実施形態に係る真空断熱材１は全体の厚みが、１５〜１８ｍｍに設定されることが好ましい。

図２において、第２の実施形態に係る真空断熱材１’は、繊維集合体からなる３層の芯材２，２…をガスバリア性を有する外包材３で包み、外包材３の内部空間を減圧して封止したものであり、外包材３の内部空間にガス吸着剤４を配置している。そして、芯材２の内部に該芯材よりガス透過性の低いセパレータ５を設けたものである。セパレータ５は金属材を除く無機材又は有機材で形成される２枚の板で構成され、３層の芯材２，２…の間に位置している。この構成により、芯材２，２…により形成される空間はセパレータ５で３つに分割され、真空断熱材１’の外包材３中に残存したガスが、芯材２を構成する繊維で形成される空間内でガス対流を起こすのを抑制し、対流による熱伝達を低減することで真空断熱材１’の断熱性能を向上することができる。この実施形態に係る真空断熱材１’は全体の厚みが、４０ｍｍ程度に設定されることが好ましい。

芯材２として用いる繊維集合体に用いる繊維は、真空断熱材１，１’とした際にかかる大気の圧力に対抗するスペーサ材となれば良いが、特に高性能な真空断熱材を得る場合には、繊維用材料としてガラス繊維を用いたグラスウールとすると良い。ガラス繊維の形成方法としては、溶融遠心法、火炎法等を用いることが可能であるが、繊維径の均一性、未繊維化のガラス粒の混入を考慮すると溶融遠心法が特に好ましい。ガラス繊維の繊維径はマイクロネア繊度または走査型電子顕微鏡等により測定され、繊維径の平均値は人体への影響、工業的な生産性を考慮して１０μｍ以下であることが望ましく、更には、平均繊維径で５μｍ以下であることがより好ましい。

前記、種々の方法で繊維化されたガラス繊維は、吸引機能つきのコンベア上に積層集綿されグラスウールマットとなる。グラスウールマットは所定の形状に切断され断熱材、真空断熱材用芯材となるが、ぞれぞれの用途に用いる前に熱プレスによる成形等の工程を加えて、形を整えることも可能である。

真空断熱材１，１’の芯材２を包む外包材３にはガスバリア性を有する、すなわちガス透過率の低い樹脂フィルムをベースとした外包材を使用する。外包材３は表面保護層、ガスバリア層、および熱溶着層を積層して構成することが好ましく、それぞれ１種類以上のフィルムを積層して用いることができる。表面保護層としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリプロピレンフィルム等の延伸加工品、ガスバリア層としては、金属蒸着フィルム、無機質蒸着フィルム、金属箔等、熱溶着層としては、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、無延伸ポリエチレンレテレフタレートフィルム、直鎖状低密度ポリエチレンフィルム等を用いることができる。

芯材２中に配置されるセパレータ５は、芯材２が２層の場合は肉厚の中間部に設置されることが好ましい。すなわち、芯材２の厚さの半分の位置にセパレータ５が設置され、芯材２が形成する空間を２等分すると好適である。また、セパレータ５は、芯材２が３層の場合は均等な間隔で設置されることが好ましい。すなわち、３枚の芯材２の厚さが均等になるように設置され、芯材２が形成する空間を３等分すると好適である。

セパレータ５は、芯材２が形成する空間内に残存するガスの移動を抑制できれば良く、そのため芯材２よりガス透過性の低い材料であれば良い。ガス透過性の低い材料としては、無機材として無機粒子の圧縮成形体等のものがあげられる。例えば、グラスウールを粉砕後、所定の形状に圧縮成形し作製することができる。微小なガラス粒子を成形し、ガス透過性の低い材料とすることができる。また、薄いガラス板を用いることも可能である。このように、セパレータ５は金属等と比較して熱伝導率の低い無機材から形成することが好ましく、芯材２内の熱伝導や熱の対流を抑制することができる。

このような、無機成分からなるセパレータ５の厚さは薄い方が好ましく、特に、真空断熱材１，１’の圧縮封止後の厚さに対して、一定の厚さを超えるとセパレータ自体が熱を伝搬する固体となるため薄いものであることが好ましい。さらに、セパレータ５としては、有機材として有機物をフィルム化したものを用いることもできる。

有機フィルムの種類としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリプロピレンフィルム等の延伸フィルム、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、無延伸ポリエチレンレテレフタレートフィルム、直鎖状低密度ポリエチレンフィルム等が挙げられる。さらには、これらの有機フィルム表面に金属蒸着、無機蒸着等の蒸着膜を形成したものを用いることもでき、蒸着膜を形成することによりガス透過性を非常に低いものとすることができる。このように、セパレータ５は金属等と比較して熱伝導率の低い有機材から形成することが好ましく、芯材２内の熱伝導や熱の対流を抑制することができる。

真空断熱材１，１’の外包材３の減圧封止後の残存ガスおよび水分を吸着する吸着剤としては、モレキュラーシーブス、シリカゲル、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、合成ゼオライト、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等のものを使用することができる。ガス吸着剤４は、図１の真空断熱材１では、外包材３中の下層の芯材２中に配置されているが上層の芯材中に配置してもよく、両方の芯材中に配置してもよい。

本実施形態に係る真空断熱材１，１’は、芯材２中に配置されたセパレータ５として金属材を除く無機材又は有機材で形成されるものとしたため、断熱性に優れた真空断熱材１，１’を形成することができた。セパレータの材質を、例えば厚さ０．５ｍｍ程度の金属板とした場合、真空断熱材の厚さ方向すなわち断熱方向に対して熱伝導の高い物質を配置することとなり、真空断熱材の断熱特性を悪化させてしまう。本発明では、セパレータ材質を粉体成形品などの無機材料、ＰＥＴフィルム（金属蒸着品を含む）などの有機物としており、セパレータ自体の熱伝導は芯材に用いる無機繊維と同等かそれ以下となり、真空断熱材の熱伝導率を悪化させることはない。

以下、本発明による真空断熱材の実施例について図１の形態について詳細に説明する。なお、この実施例によって発明が限定されるものではない。

［実施例１］
実施例１の真空断熱材１Ａは芯材として繊維集合体２を用いている。組成を調整したガラスを溶融炉で約１２００℃の温度で溶融した後、金属製スピナーを用い遠心法で紡糸を行った。紡糸した繊維は吸引機構を有するコンベア上に目付けが１２００ｇ／ｍ^２となるように集めた。目付けとは、単位からわかるように集めた繊維を１ｍ^２の大きさにした際の重量を規定したものである。また、紡糸した繊維の太さを調べるため、マイクロネア繊度を測定したところ、平均繊維径は４．９μｍであった。作製したグラスウールを幅５００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの大きさに切断した。

切断したグラスウールを複数枚重ね、その中間にセパレータ５を配置した。セパレータ５はグラスウールを粉砕した粉末を圧縮成形により作製した無機材のシートで、厚さは０．５ｍｍである。セパレータ５のガス透過性は、芯材２であるグラスウールのガス透過性を１００として１０であり、芯材２のガス透過率よりセパレータ５のガス透過率が低いものであった。次に、グラスウールを２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥した後、ガス吸着剤４（ユニオン昭和製、モレキュラシーブス５Ａ）を入れ、さらにグラスウール全体を３辺が封止された四辺形の袋状の外包材３中に入れ、外包材３の内部をロータリーポンプで１０分間真空引きした後、拡散ポンプで５分真空引きし、外包材３の他の１辺の開口部をヒートシールで封止し、真空断熱材１Ａとした。

真空断熱材１Ａ（厚み：約１５ｍｍ）について断熱特性を、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定した。断熱特性は１１０（指数）であった。断熱特性は指数で示し、高くなるほど断熱特性は良好となる。本実施例の真空断熱材１Ａはセパレータを配置していない後述の比較例１で作製した真空断熱材６Ａの断熱特性（１００）と比較して高い値となっており、非常に断熱性に優れる真空断熱材である。

更に同様の方法で種々の大きさの真空断熱材１Ａを作製し、これを用いて冷凍機器として冷凍冷蔵庫７を作製した。冷凍冷蔵庫７の断面模式図を図３に示す。冷蔵庫内箱９または、冷蔵庫外箱１０に真空断熱材１Ａを張り付けた後、冷蔵庫外箱と冷蔵庫内箱を組合せ、形成された隙間に発泡ウレタン８を注入し冷蔵庫箱体を作製した。扉については必要な箇所に真空断熱材１Ａを張り付けて同様に作製した。作製した冷蔵庫箱体および扉とコンプレッサー１１、熱交換機等の部品とを用いて冷凍冷蔵庫を作製し消費電力を測定した所、真空断熱材１Ａを用いない場合と比較して、約３０％低い結果となった。このことより、本発明の真空断熱材１Ａを用いることで、機器の消費電力を低く抑えることができることが明らかとなった。

［実施例２］
実施例２の真空断熱材１Ｂは、実施例１の真空断熱材１Ａと同様に、組成を調整したガラスを溶融炉で約１２００℃の温度で溶融した後、金属製スピナーを用い遠心法で紡糸を行い、紡糸した繊維は吸引機構を有するコンベア上に目付けが１２００ｇ／ｍ^２となるように集めた繊維集合体の芯材２を用いている。そして、マイクロネア繊度を測定したところ、実施例１と同様に、平均繊維径は４．９μｍであった。

作製した、グラスウールを幅５００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの大きさに切断した。切断したグラスウールを複数枚重ね、その中間にセパレータ５を配置した。セパレータ５は有機材として、ポリエチレンテレフタレートを延伸してフィルム状とした有機フィルムであり、厚さは５０×１０^−３ｍｍである。そして、このセパレータ５のガス透過性は芯材２であるグラスウールのガス透過性を１００として１．０以下であった。

次に、実施例１と同様に、グラスウールを２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥した後、ガス吸着剤４（ユニオン昭和製、モレキュラシーブス５Ａ）を入れ、さらにグラスウール全体を３辺が封止された四辺形の袋状の外包材３中に入れ、外包材３の内部をロータリーポンプで１０分間真空引きした後、拡散ポンプで５分真空引きし、外包材３の他の１辺の開口部をヒートシールで封止し、真空断熱材１Ｂとした。

実施例１と同様に、実施例２の真空断熱材１Ｂ（厚み：約１５ｍｍ）について断熱特性を、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定したところ、断熱特性は１１１（指数）であった。実施例２の真空断熱材１Ｂは、実施例１の真空断熱材１Ａと比較して、さらに高い値となっており、実施例２ではセパレータ５の厚さが薄く、ガス透過性が低いものであり、非常に断熱性に優れる真空断熱材である。

更に同様の方法で大きさ８００ｍｍ×１２００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの真空断熱材１Ｂを作製し、給湯機器としてヒートポンプ給湯器の貯湯タンクの断熱材として適用した。ヒートポンプ給湯器の断面模式図を図４に示す。ヒートポンプ給湯器１５の貯湯タンク１６にはヒートポンプユニット１７で暖められたお湯が貯められており、貯湯タンク１６の外周を真空断熱材１Ｂで覆っており、外側の外装ケースと共に貯湯タンクユニット１８を構成している。

貯湯タンク１６の上部に逃し弁１９が設けられている。貯湯タンク１６の側面には漏電遮断器２０が設置され、上部には逃し弁操作バルブ２１が設置されている。貯湯タンク１６の下部には排水操作バルブ２２が設置され、ヒートポンプユニット１７の下部に連結された排水管２３からの排水操作を行う。元栓２４が連結された給水管２５から止水バルブ２６を通して貯湯タンク１６に給水され、貯湯タンク内の温水は給湯配管２７を通して各種給湯機器に供給される構成となっている。

貯湯タンク１６内のお湯を使用しない場合にタンク内の湯温が低下すると沸かし直しを行う必要があるため、給湯器の成績係数（ＣＯＰ：Coefficient of Performance）が低下してしまう。本発明の真空断熱材１Ｂを適用した場合と、従来の断熱を用いた場合のＣＯＰを比較した所、約１０％の改善が確認された。このことから、機器の消費電力を低く抑えられることが明らかとなった。

［実施例３］
実施例３の真空断熱材１Ｃは、実施例１、実施例２の真空断熱材と同様に、組成を調整したガラスを溶融炉で約１２００℃の温度で溶融した後、金属製スピナーを用い遠心法で紡糸を行い、紡糸した繊維は吸引機構を有するコンベア上に目付けが１２００ｇ／ｍ^２となるように集めた繊維集合体の芯材２を用いている。そして、マイクロネア繊度を測定したところ、実施例１，２と同様に、平均繊維径は４．９μｍであった。

作製した、グラスウールを幅５００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの大きさに切断した。切断したグラスウールを複数枚重ね、その中間にセパレータ５を配置した。セパレータ５は、グラスウールを粉砕した粉末を圧縮成形により作製した無機材で、厚さは０．８ｍｍである。セパレータ５のガス透過性は、芯材２であるグラスウールのガス透過性を１００として１０であった。次に、グラスウールを２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥した後、ガス吸着剤４（ユニオン昭和製、モレキュラシーブス５Ａ）を入れ、さらにグラスウール全体を３辺が封止された四辺形の袋状の外包材３中に入れ、外包材３の内部をロータリーポンプで１０分間真空引きした後、拡散ポンプで５分真空引きし、外包材３の他の１辺の開口部をヒートシールで封止し、真空断熱材１Ｃとした。

真空断熱材１Ｃ（厚み：約１５ｍｍ）について断熱特性を、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定した。断熱特性は１０２（指数）であった。本実施例３の真空断熱材１Ｃはセパレータを配置していない比較例１で作製した真空断熱材６Ａの断熱特性（１００）と比較して高い値となっており、断熱性に優れる真空断熱材であるが、セパレータの厚さが厚いため実施例１と比較すると断熱特性が低くなっている。

［実施例４］
実施例４の真空断熱材１Ｄは、実施例１〜３の真空断熱材と同様に、組成を調整したガラスを溶融炉で約１２００℃の温度で溶融した後、金属製スピナーを用い遠心法で紡糸を行い、紡糸した繊維は吸引機構を有するコンベア上に目付けが１２００ｇ／ｍ^２となるように集めた繊維集合体の芯材２を用いている。そして、マイクロネア繊度を測定したところ、実施例１〜３と同様に、平均繊維径は４．９μｍであった。

作製した、グラスウールを幅５００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの大きさに切断した。切断したグラスウールを複数枚重ね、その中間にセパレータ５を配置した。セパレータ５は有機材として、ポリエチレンテレフタレートを延伸してフィルム状とした有機フィルム表面にアルミを蒸着した金属蒸着膜付き有機フィルムであり、厚さは５０×１０^−３ｍｍである。そして、このセパレータ５のガス透過性は芯材であるグラスウールのガス透過性を１００として１．０以下であった。

次に、実施例１と同様に、グラスウールを２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥した後、ガス吸着剤４（ユニオン昭和製、モレキュラシーブス５Ａ）を入れ、さらにグラスウール全体を３辺が封止された四辺形の袋状の外包材３中に入れ、外包材３の内部をロータリーポンプで１０分間真空引きした後、拡散ポンプで５分真空引きし、外包材３の他の１辺の開口部をヒートシールで封止し、真空断熱材１Ｄとした。

実施例１と同様に、実施例４の真空断熱材１Ｄ（厚み：約１５ｍｍ）について断熱特性を、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定したところ、断熱特性は１１１（指数）であった。本実施例４の真空断熱材１Ｄは、セパレータを配置していない比較例１で作製した真空断熱材６Ａの断熱特性（１００）と比較して高い値となっており、非常に断熱性に優れる真空断熱材である。

［実施例５］
実施例５の真空断熱材１Ｅは、実施例１の真空断熱材１Ａと同様に、組成を調整したガラスを溶融炉で約１２００℃の温度で溶融した後、金属製スピナーを用い遠心法で紡糸を行い、本実施例５では紡糸した繊維は吸引機構を有するコンベア上に目付けが１４００ｇ／ｍ^２となるように集めた繊維集合体の芯材２を用いている。そして、マイクロネア繊度を測定したところ、平均繊維径は４．９μｍであった。

作製した、グラスウールを幅５００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの大きさに切断した。切断したグラスウールを複数枚重ね、その中間にセパレータ５を配置した。セパレータ５は有機材として、ポリエチレンテレフタレートを延伸してフィルム状とした有機フィルム表面にアルミを蒸着した金属蒸着膜付き有機フィルムであり、厚さは５０×１０^−３ｍｍである。そして、このセパレータ５のガス透過性は芯材であるグラスウールのガス透過性を１００として１．０以下であった。

次に、実施例１と同様に、グラスウールを２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥した後、ガス吸着剤４（ユニオン昭和製、モレキュラシーブス５Ａ）を入れ、さらにグラスウール全体を３辺が封止された四辺形の袋状の外包材３中に入れ、外包材３の内部をロータリーポンプで１０分間真空引きした後、拡散ポンプで５分真空引きし、外包材３の他の１辺の開口部をヒートシールで封止し、真空断熱材１Ｅとした。

実施例１と同様に、実施例５の真空断熱材１Ｅ（厚み：約１８ｍｍ）について断熱特性を、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定したところ、断熱特性は１１１（指数）であった。本実施例５の真空断熱材１Ｅは、セパレータを配置していない比較例１で作製した真空断熱材６Ａの断熱特性（１００）と比較して高い値となっており、非常に断熱性に優れる真空断熱材である。

更に同様の方法で種々の大きさの真空断熱材１Ｅを作製し、これを用いて実施例１と同様に図３に示す冷凍冷蔵庫７を作製した。実施例５の真空断熱材１Ｅを冷蔵庫内箱９または、冷蔵庫外箱１０に張り付けるとともに、扉の必要箇所に張り付けた冷凍冷蔵庫７の消費電力を測定した所、真空断熱材を用いない場合と比較して、約３０％低い結果となった。このことより、本実施例５の真空断熱材１Ｅを用いることで、機器の消費電力を低く抑えることができることが明らかとなった。

［比較例１］
比較例１の真空断熱材６Ａは、図６に示されるように、繊維集合体からなる芯材２を外包材３で包み、外包材３の内部空間を減圧して封止したものであり、基本的には本発明に係る真空断熱材１からセパレータ５を除去した構成となっており、芯材２は１層構成となっている。この構成により、比較例１の真空断熱材６Ａの芯材２はセパレータで分割されない１つの空間となっている。

真空断熱材６Ａは、芯材２として繊維集合体を用いており、この繊維集合体は組成を調整したガラスを溶融炉で約１２００℃の温度で溶融した後、金属製スピナーを用い遠心法で紡糸を行い、紡糸した繊維は吸引機構を有するコンベア上に目付けが１４００ｇ／ｍ^２となるように集めたものである。この芯材２を構成する繊維集合体の紡糸した繊維の太さを調べるため、マイクロネア繊度を測定したところ、平均繊維径は５．０μｍであった。

作製した、グラスウールを幅５００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの大きさに切断した。切断したグラスウールを複数枚重ね、セパレータのない状態で２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥した後、ガス吸着剤４（ユニオン昭和製、モレキュラシーブス５Ａ）を入れ、さらにグラスウール全体を３辺が封止された四辺形の袋状の外包材３中に入れ、外包材３の内部をロータリーポンプで１０分間真空引きした後、拡散ポンプで５分真空引きし、外包材３の他の１辺の開口部をヒートシールで封止し、真空断熱材６Ａとした。

比較例１の真空断熱材６Ａ（厚み：約１５ｍｍ）について断熱特性を、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定した。断熱特性は１００（指数）であった。すなわち、比較例１の真空断熱材６Ａでは、芯材２の繊維で構成される空間にセパレータのない構成であるため、外包材３の内部に残存したガスが芯材２の空間内でガス対流を起こし、このガス対流で熱の伝達が発生し断熱性能が低下したと考えられる。

［比較例２］
比較例２の真空断熱材６Ｂは、図６に示されるように、芯材２として繊維集合体を用いており、この繊維集合体は組成を調整したガラスを溶融炉で約１２００℃の温度で溶融した後、金属製スピナーを用い遠心法で紡糸を行い、紡糸した繊維は吸引機構を有するコンベア上に目付けが１４００ｇ／ｍ^２となるように集めた。この芯材２を構成する繊維集合体の紡糸した繊維の太さを調べるため、マイクロネア繊度を測定したところ、平均繊維径は５．０μｍであった。

作製した、グラスウールを幅５００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの大きさに切断した。切断したグラスウールを複数枚重ね、セパレータのない状態で２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥した後、ガス吸着剤４（ユニオン昭和製、モレキュラシーブス５Ａ）を入れ、さらにグラスウール全体を３辺が封止された四辺形の袋状の外包材３中に入れ、外包材３の内部をロータリーポンプで１０分間真空引きした後、拡散ポンプで５分真空引きし、外包材３の他の１辺の開口部をヒートシールで封止し、真空断熱材６Ｂとした。

比較例２の真空断熱材６Ｂ（厚み：約１８ｍｍ）について断熱特性を、英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定した。断熱特性は９８（指数）であった。比較例２の真空断熱材６Ｂでも、芯材２の繊維で構成される空間にセパレータのない構成であるため、外包材３の内部に残存したガスが芯材２の空間内でガス対流を起こし、このガス対流で熱の伝達が発生して断熱性能が低下したと考えられる。

このように、比較例１，２の真空断熱材６Ａ，６Ｂの断熱特性が９８乃至１００であったのに対して、実施例１の真空断熱材１Ａの断熱特性は１１０であり、実施例２の真空断熱材１Ｂの断熱特性は１１１であり、実施例３の真空断熱材１Ｃの断熱特性は１０２であり、実施例４の真空断熱材１Ｄの断熱特性は１１１であり、実施例５の真空断熱材１Ｅの断熱特性は１１１であり、比較例１，２に比べて断熱特性が向上したものとなっている。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、芯材として繊維集合体からなる芯材の例を示したが、これに限られるものでなく、真空断熱材の外包材の内部に空間を形成できるものであれば他の材質のものでもよい。繊維集合体としてグラスウールの例を示したが、セラミックウール等の他の繊維体を用いることもできる。

また、セパレータとして、グラスウールを粉砕した粉末を圧縮成形により作製した圧縮成形無機粉体の例、及びポリエチレンテレフタレートを延伸してフィルム状とした有機フィルム表面にアルミを蒸着した金属蒸着膜着き有機フィルムの例を示したが、金属薄膜を形成していない有機フィルムや、アルミニウム以外の金属薄膜を形成したフィルム等、芯材内部のガス対流を抑制できれば種々のものを用いることができる。

セパレータは芯材の内部に１枚設ける例を示したが、芯材を３層に形成し、中間に２枚のセパレータを設ける等、複数枚のセパレータを用いて芯材内のガス対流を抑制するように構成してもよい。また、セパレータの形状は平板状に限られるものでなく、断熱を必要とする部品に合わせた形状に形成してもよい。例えば、図４に示される給湯機器の貯湯タンクの外周面に合わせてセパレータを湾曲面で形成すると好適である。

本発明による真空断熱材は断熱が必要な種々の機器や、住宅、倉庫等の断熱が必要な建築部材等への適用、例えば屋根材、壁材等への適用も可能である。

１，１’，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…本発明の真空断熱材、２…芯材（グラスウール繊維集合体）、３…外包材、４…ゲッター剤（ガス吸着剤）、５…セパレータ、６…従来の真空断熱材、７…冷凍冷蔵庫、８…発泡ウレタン、９…冷蔵庫内箱、１０…冷蔵庫外箱、１１…コンプレッサー、１５…ヒートポンプ給湯器、１６…貯湯タンク、１７…ヒートポンプユニット、１８…貯湯タンクユニット、１９…逃し弁、２０…漏電遮断器、２１…逃し弁操作バルブ、２２…排水操作バルブ、２３…排水管、２４…元栓、２５…給水管、２６…止水バルブ、２７…給湯配管

Claims (3)

1. 芯材をガスバリア性を有する外包材で包み、該外包材の内部空間を減圧して封止した真空断熱材であって、
   前記芯材の内部に該芯材より１０倍以上ガス透過性の低いセパレータを設け、該セパレータは金属材を除く無機材又は有機材で形成され、
   前記芯材は、繊維集合体で形成され、
   前記外包材は、樹脂フィルムをベースとして形成され、表面保護層、ガスバリア層、および熱溶着層を積層して構成され、
   前記外包材の内部空間に、ガス吸着剤が配置され、
   前記セパレータは、前記芯材の中間位置に配置され、圧縮成形無機粉体または有機フィルムまたは金属蒸着層を含む有機フィルムからなり、
   減圧封止後の全体の厚さが、１５以上かつ１８ｍｍ以下であることを特徴とする真空断熱材。
2. 請求項１に記載の真空断熱材を用いたことを特徴とする冷蔵機器。
3. 請求項１に記載の真空断熱材を用いたことを特徴とする給湯機器。

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