JP2006070908A - 真空断熱材および冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】 コア材とコア材を被覆する外被材とからなる真空断熱材において、無機バインダにより硬化したコア材の表面層が外被材を傷付けるおそれがあり、成形したコア材を所定寸法に切断して使う場合も、切断後のコア材の角や稜線がナイフエッジとなり、外被材のガスバリア層を傷付けるおそれもあった。
【解決手段】 コア材を単層の繊維材料積層体の芯材３１と柔軟性の繊維材料の被覆層３２とで構成し、芯材３１を被覆層３２で覆ってから、内面に溶着フィルム層３３ｆなどを有する外被材３３内に配置し、外被材３３の内部を減圧密封し真空断熱材を製造する。 バインダにより硬化した芯材３１の素材粒３１ａや異物３１ｂが外被材３３に直接当たらないので、外被材３３に傷が付かず、真空断熱材自体の製造工程で取り扱い易くなり、真空断熱材を冷蔵庫箱体や扉に組み込むときの各製造工程でも取り扱い易く、高信頼性の冷蔵庫を製造できる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、真空断熱材およびその製造方法並びに真空断熱材を用いた冷蔵庫に関する。

従来の真空断熱材の製造方法は、繊維材料を所定形状に積層して積層繊維を作成し、積層繊維の外面の少なくとも一面に水で希釈したバインダを塗布し、バインダを塗布した積層繊維を１００℃以下の温度で圧縮し、さらに、圧縮した積層繊維を１００℃以上の温度で加熱圧縮し、芯材を製造していた。

また、従来の真空断熱材を用いた冷蔵庫においては、外箱と内箱とにより形成される空間に真空断熱材を貼り付け、真空断熱材以外の空間に発泡断熱材を充填していた。この真空断熱材は、繊維材料からなる芯材と、少なくともガスバリア層および熱融着層を含むラミネートフィルムを有し芯材を覆って内部を減圧する外被材とからなる。芯材の表面層の繊維材料には、無機バインダが付いており、内側の層の繊維材料には、無機バインダがないか表面層よりも低濃度の無機バインダが付いていた(例えば、特許文献１参照)。

このような構造の芯材は、バインダ濃度が高い部分に芯材の剛性を持たせるとともに、バインダ濃度が低い部分に断熱性を担当させ、固体熱伝導を小さくし、断熱性能を高めることができるとしている。

特許第３４９７５００号公報 (第５〜６頁、図３，図４)

上記従来技術では、芯材の表面層の繊維材料に無機バインダが付いているので、無機バインダにより硬化した表面層が、表面層を覆う外被材を傷付けるおそれがあった。真空断熱材を製造する製造工程のうち、ガスバリア層を含むラミネートフィルムを有する袋状外被材中に芯材を挿入する工程において、または、袋状外被材中に芯材を挿入した後の工程において、無機バインダにより硬化した表面層を持つ芯材が、袋状外被材に当接して、袋状外被材のガスバリア層を傷付ける場合があった。

製造コストを削減するために、一枚の大きい板状芯材を製造し、芯材を所定寸法に切断して複数個の芯材を製造する方式の場合、または、製造寸法上の誤差を少なくするために、芯材を成形した後に芯材を後加工により所定寸法に切断して使用する場合、芯材表面が、無機バインダにより硬化しているために、切断後の芯材の角や稜線がナイフエッジとなって、袋状外被材のガスバリア層を傷付けるおそれがより大きかった。

図１１は、従来の芯材の構造を示す断面図である。無機バインダにより硬化した芯材２の表面２ｅには、芯材を構成する素材のうち径や粒の大きい素材粒２ａ，異物２ｂ，しわ２ｃが生ずることがある。芯材２が無機バインダにより硬化しているので、素材粒２ａ，異物２ｂ，しわ２ｃが、表面２ｅから寸法Ｋ1，寸法Ｋ2，寸法Ｋ3だけ突出してしまうことがあった。これらの素材粒２ａ，異物２ｂ，しわ２ｃが、外被材を傷付け、長期間経過すると、傷が付いた部分をガスが透過することもあった。

本発明の課題は、真空断熱材の無機バインダにより硬化した表面層を持つ芯材または所定寸法に切断して使われる芯材の角や稜線が外被材を傷付けない構造とすることである。

本発明は、上記課題を達成するために、コア材と前記コア材を被覆する外被材とからなる真空断熱材において、コア材を繊維材料積層体の芯材と柔軟性の繊維材料の被覆層とで構成し、芯材を被覆層で覆って形成したコア材を外被材内に配置した真空断熱材を提案する。

本発明は、また、コア材と前記コア材を被覆する外被材とからなる真空断熱材において、コア材を繊維材料積層体の芯材と柔軟性の繊維材料の被覆層とで構成し、芯材が、無機バインダ液を塗布して加熱成形した芯材であり、芯材を被覆層で覆って形成したコア材を外被材内に配置した真空断熱材を提案する。

コア材を繊維材料積層体の芯材と柔軟性の繊維材料の被覆層とで構成し、芯材を被覆層で覆って形成したコア材を外被材内に配置したので、バインダにより硬化した芯材による外被材の傷付きを防止できる。また、バインダにより硬化されて表面に凹凸のある芯材表面を柔軟性の被覆層が覆う構造では、真空断熱材の平面度を出し易い。

バインダにより硬化されて表面に凹凸のある芯材表面を柔軟性の被覆層が覆い、外被材中に芯材を配置する製造工程などにおいて、無機バインダにより硬化した表面層を持つ芯材が外被材に当接しないので、芯材が外被材を傷付けない真空断熱材が得られる。

コア材の強度メンバーとなる芯材の表面に柔軟性の被覆層を設けた結果、被覆層を含むコア材の表面硬度が柔らかくなり、真空断熱材の表面硬度が柔らかくなるので、柔らかくなった表面への耐衝撃性が高まる。したがって、真空断熱材を冷蔵庫箱体や扉に組み込むときの真空断熱材自体の製造工程などで取り扱い易い真空断熱材が得られる。

柔軟性の繊維材料を用いる被覆層の層厚を１ｍｍ以上としたので、バインダにより硬化した芯材による外被材の傷付きを防止した真空断熱材を提供できる。

より具体的には、被覆層の厚さを１ｍｍ以上とし、厚さ５０μｍ以下の溶着フィルム層を採用すると、溶着フィルム層からのガスリークを低減でき、真空度を長期に亘って保持し、信頼性の高い冷蔵庫を提供できる。

芯材として材料取りした後の繊維材料廃材をバインダを用いて加熱成形したものを芯材として採用すると、材料歩留りが改善され、環境負荷を軽減できる。

芯材として軽量で表面平坦性が良好な連通ウレタンや、冷蔵庫などの断熱箱体廃棄時に出る廃ウレタン成形体を用い、被覆層と組み合わせると、凹凸面やＲ形状材面になじみ易い真空断熱材が得られる。また、廃ウレタン成形体の使用により、リサイクル性が良くなる。

外板と真空断熱材との間に温熱放熱パイプを有し、温熱放熱パイプの外径分寸法の凹凸を真空断熱材の柔軟性の被覆層で吸収するようにすると、真空断熱材の平面度を出し易く、真空断熱材と外板との間にウレタンなどの発泡断熱材が侵入しにくく、外板表面に歪みが少ない冷蔵庫を提供できる。

真空断熱材の近傍に真空断熱材以外の突起物を有し、被覆層を突起物が当接するおそれのある芯材の表面または角や稜線のみに設ければ、バインダにより硬化した芯材の表面を柔軟性の被覆層で覆ってあるので、突起物が真空断熱材に当接しても、柔軟性の被覆層が緩衝部材となり、真空断熱材の外被材を傷付けることが少ない。また、突起物が当接するおそれのある芯材の表面または角や稜線にのみ被覆層を設けたので、広い面積の真空断熱材を製造するときも、製造効率が良い。

断熱壁内の外板側に真空断熱材を設置し、真空断熱材の外板に接する側にのみ被覆層を形成すると、柔軟性の被覆層が曲面を有する外板の曲面部になじんで密着するので、曲面部の外観意匠がきれいな冷蔵庫を提供できる。

本発明の冷蔵庫は、表面に接着部材を取り付ける工程を有した真空断熱材を、冷蔵庫箱体や扉を形成する断熱空間内に、上記接着部材を使って設置した後、空間内に発泡断熱材を充填し、真空断熱材を固着したので、バインダにより硬化した芯材による外被材の傷付きを防止し信頼性の高い冷蔵庫を提供できる。

バインダにより硬化されて表面に凹凸のある芯材表面を柔軟性の被覆層が覆うので、真空断熱材の平面度が確保され、真空断熱材と外板との間にウレタンなどの発泡断熱材が侵入しにくく、外板表面に歪みが少ない冷蔵庫を提供できるとともに、外観デザインの自由度が高まる。

本発明によれば、真空断熱材の無機バインダにより硬化した表面層を持つ芯材または所定寸法に切断して使われる芯材の角や稜線が外被材を傷付けない構造を実現できる。

図１から図１０を参照して、本発明による真空断熱材およびその製造方法並びに冷蔵庫の実施例を説明する。

（冷蔵庫の実施例１）
図１は、本発明による冷蔵庫の実施例を示す縦断面図であり、図２は、本発明による冷蔵庫の実施例１のＡ−Ａ線に沿った横断面図である。

冷蔵庫箱体１０は、外板２１と内板１２とを備え、外板２１と内板１２とによって形成される空間の外板側または内板側に真空断熱材３０を貼り付け、真空断熱材３０以外の空間に発泡断熱材１３を充填してある。

冷蔵庫箱体１０は、その内部に冷蔵温度室１４と製氷室や冷凍室を有する冷凍温度室１５とをそれぞれ区画し形成してある。
冷蔵庫内を所定温度に冷却する冷却器１８は、配管１９により圧縮機２０に接続され、一連の冷凍サイクルの一部を形成している。
送風機１６は、配線コード１７を通じて給電され、冷却器１８により冷却した冷気を冷蔵庫庫内で循環させ所定の低温を保持する。

本発明の対象となる真空断熱材３０は、ウレタンなどの発泡断熱材１３よりも熱伝導率の小さい真空断熱材である。真空断熱材３０は、コア材３０ａとコア材３０ａを被覆するガスバリア層を有する外被材３３とからなる。コア材３０ａは、表面が無機バインダにより硬化され強度部材になる芯材３１と、外被材３３が直接接触しないように芯材３１表面を被覆する被覆層３２とからなる。

芯材３１は、ホウ酸やリン酸などの無機バインダを付けた板状繊維材料であり、被覆層３２は、バインダが付いてない繊維材料で形成された柔軟性の繊維材料である。

柔軟性の被覆層３２は、バインダにより硬化した芯材３１と、ガスバリア層を有する外被材３３とが直接当接しないように、また、真空断熱材が外部から加重を受けても、バインダにより硬化した芯材３１表面の硬化層が、外被材３３を傷付けることがないように、芯材３１と外被材３３との間の緩衝材となっている。

係止具２５ａは、図示しない引き出しレールの回転ローラや冷蔵庫庫内の係止具であり、回転ローラや係止具２５ａは補強部材２５に止められている。補強部材２５は、外板１１と内板１２とにより形成された空間内に設置された突起物であり、真空断熱材３０の近傍に設置されている。

冷蔵庫箱体１０の製造工程においては、まず、外板１１の側板２１の内面２１ａに、ホットメルト接着剤や両面粘着テープなどの接着部材により、真空断熱材３０を設置する。

真空断熱材３０を設置した側板２１に内板１２を組み込む。例えば、側板２１の前嵌め合い部２１ａに内板１２のフランジ１２ａを挿入し、嵌め合わせる。

内板１２の背面部１２ｂに、冷凍サイクルの配管１９と送風機の配線コード１７とを設置する。

側板２１の後嵌め合い部２１ｂに背面板のフランジ２２ａを挿入し、別工程で予め真空断熱材３０を設置した外板１１の背面板２２を嵌め合わせる。

ここまで組み立てた箱体を金型などで補強し、外板１１と内板１２との間に形成された空間にウレタンなどの発泡断熱材を所定温度で発泡させ充填し、箱体に冷却器１８や送風機１６などを組み込み、冷蔵庫箱体１０を形成する。

柔軟性の被覆層３２が、バインダなどにより硬化されて表面に凹凸のある芯材３１の表面を覆うので、真空断熱材の平面度を出し易く、コンパクトな冷蔵庫を提供できる。

コア材３０ａの強度メンバーとなる芯材３１の表面に柔軟性の被覆層３２を配置した構造では、被覆層を含むコア材の表面硬度が柔らかくなり、耐衝撃性が高まり、製造工程時に取り扱い易い真空断熱材を提供できる。

バインダが付いてない柔軟性の被覆層３２でバインダにより硬化した芯材３１の表面を覆ってあるので、補強部材２５や前嵌め合い部２１ａ，後嵌め合い部２１ｃ，冷凍サイクルの配管１９，配線コード１７などの部材が真空断熱材３０に当接しても、柔軟性の被覆層３２が緩衝部材となって、真空断熱材３０の損傷が防止される。

すなわち、冷蔵庫箱体１０の組み込み作業中、真空断熱材の表面または角部や稜線部３０ｂと側板の前嵌め合い部２１ｂや後嵌め合い部２１ｃ，冷凍サイクルの配管１９，送風機の配線コード１７，補強部材２５などとが当接しても、柔軟性の被覆層３２が緩衝部材となり、真空断熱材の外被材３３を傷付けることが少なくなる。
したがって、真空断熱材の真空度の低下が少なく、長期間経過しても熱伝導率の優れた真空断熱材を有する冷蔵庫構造を提供できる。

なお、芯材３１のすべての面を柔軟性の被覆層３２で覆う代わりに、補強部材２５，側板２１の前嵌め合い部２１ｂや後嵌め合い部２１ｃ，冷凍サイクルの配管１９，送風機の配線コード１７などが当接すると予想される芯材３１の面または角や稜線３０ｂのみに柔軟性の被覆層３２を配置すれば、広い面積の真空断熱材３０を製造するときも、製造効率の良い構成になる。このような構造でも、バインダにより硬化した芯材３１の突起物などが真空断熱材３０に当接しても、被覆層３２が緩衝部材となって、真空断熱材３０の傷付きを少なくできる。

芯材３１は、繊維材料積層体のみならず、繊維材料廃材をバインダにより成形した廃繊維材料成形品，連通ウレタンからなるボード状成形体．廃ウレタンをバインダにより成形した廃ウレタン成形品でもよい。

被覆層３２は、層厚１ｍｍ以上であり、柔軟性の繊維材料で形成してある。したがって、繊維材料積層体を用いた芯材３１の表面は、無機バインダにより硬化しているが、被覆層３２は、例えばバインダが付いてない柔軟性の繊維材料で形成してあるので、柔軟性および緩衝作用を備えている。

（真空断熱材の実施例）
図３は、本発明による真空断熱材の構造を示す断面図である。

真空断熱材３０は、コア材３０ａと、コア材３０ａを被覆するガスバリア性の外被材３３とからなり、コア材３０ａは、コア材の強度メンバーとなる芯材３１と、芯材３１表面に外被材３３が直接接触しないように芯材３１の表面を被覆する被覆層３２とからなる。

芯材３１は、ホウ酸やリン酸などの無機バインダを付けた繊維材料であり、被覆層３２は、緩衝効果を持つ柔軟性の繊維材料である。

真空断熱材３０は、ガスバリア性の外被材３３で覆われた内部およびコア材３０ａ内を所定の真空度に減圧して形成され、真空断熱材として所定の断熱性能を発揮する。

外被材３３は、ナイロン樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂などで形成された表面保護フィルム３３ａと、その内側でガスバリア性の良好なアルミニウムなどの金属箔３３ｅと、その内側で高密度ポリエチレン樹脂またはポリアクリロニトリル樹脂などの熱溶着可能な溶着フィルム層３３ｆとを一体に積層して形成されている。

表面保護フィルム３３ａと金属箔３３ｅとの間に、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリプロピレン樹脂などの支持層３３ｃにアルミニウムなどの金属を蒸着した金属蒸着膜３３ｂを介在させて、ガスバリア性をより良くする場合もある。

図４は、図３の真空断熱材の要部の構造を示す拡大断面図である。

無機バインダにより硬化した芯材３１の表面３１ｅには、芯材を構成する素材のうちで径や粒の大きい素材粒３１ａ，異物３１ｂ，しわ３１ｃが生ずる。これらの素材粒３１ａ，異物３１ｂ，しわ３１ｃが、芯材３１が無機バインダにより硬化しているので、表面３１ｅからＨ1寸法，Ｈ2寸法，Ｈ3寸法だけ突出している。
３２は芯材３１が外被材３３と直接接触しないように、芯材表面に被覆した被覆層であり、被覆層３２は柔軟性の繊維材料で形成してあるので、硬化した素材粒３１ａや異物３１ｂまたはしわ３１ｃが、外被材３３のガスバリア層を傷付けることがないように構成されている。
換言すれば、バインダにより硬化した素材粒３１ａや異物３１ｂまたはしわ３１ｃが、芯材表面３１ｅから寸法Ｈ1，寸法Ｈ2，」寸法Ｈ3だけ突出しても、突出した寸法を吸収できるように、柔軟性を有する被覆層３２の厚さＴ1を設定してある。

芯材の表面に現れる素材粒３１ａ，異物３１ｂ，しわ３１ｃなどが大気圧や製造時の加圧圧力により、または、組み込み時の取り扱い中に外部からの当接圧力により、外被材３３を局部的に圧縮変形しても、金属箔３３ｅがガスバリア性を損なわないように、被覆層３２の厚さＴ1を設定してある。

図５は、人造鉱物繊維保温材の特性値を示す図表であり、芯材３１の表面３１ｅに現れる素材粒など３１ａ，３１ｂ，３１ｃの寸法Ｈ1，寸法Ｈ2，寸法Ｈ3の実例を示している。

芯材３１は、「人造鉱物繊維保温材」(JISA9504)を原料としている。「人造鉱物繊維保温材」の製造方法によって、素材粒３１ａなどの大きさ分布が異なるので、火炎法と遠心法の両方について、３つの区分Ａ，Ｂ，Ｃに分け、その比率をパーセント(％)で表示してある。寸法Ｈ1，寸法Ｈ2，寸法Ｈ3が１０μｍ未満のものを区分Ｃとし、寸法が１０μｍ〜２０μｍのものを区分Ｂとし、寸法が２０μｍを越えるものを区分Ａとして表示する。

素材粒などの最大突出寸法は、１０μｍ未満のものが最も多いが、生産効率を考慮すると２０μｍ以下のものを使用すべきである。

また、量産性に優れた遠心法により製造した「人造鉱物繊維保温材」を使用すれば真空断熱材の製造コストを削減できる。

なお、発明者らの実験によれば、寸法Ｈ1，寸法Ｈ2，寸法Ｈ3を吸収するには、被覆層３２の厚さＴ1を１ｍｍ以上にすれば、長期的にも金属箔３３ｅのガスバリア性が損なわれないことが判明した。

また、芯材を成型後切断して使用する場合は、切断によるバリ(かえり)が、寸法Ｈ1，寸法Ｈ2，寸法Ｈ3を超える場合が多い。しかし、被覆層３２の厚さＴ1を１ｍｍ以上にすれば、バリ(かえり)があっても、金属箔３３ｅのガスバリア性が損なわれないことが判明した。

図３および図４に示すように、バインダにより硬化した素材粒３１ａ，異物３１ｂ，しわ３１ｃが、芯材表面３１ｅから寸法Ｈ1，寸法Ｈ2，寸法Ｈ3だけ突出しても、突出した寸法を吸収できるように、柔軟性の被覆層３２の厚さＴ1を設定し、また、バインダにより硬化した芯材が外被材に直接当接しないようにしてあるので、真空断熱材自体の製造工程時に、外被材を芯材に押し付けても、または、真空断熱材を冷蔵庫箱体や扉に組み込むときの取り扱い中に、外部からの部材が真空断熱材に当接しても、外被材のガスバリア性を損なうことがない真空断熱材およびそれを用いた冷蔵庫を提供できる。

図６は、本発明による真空断熱材の実施例１，実施例２，比較例１の特性を比較して示す図表である。本実施例の真空断熱材は、図５の区分Ｂの原料を使用して製造した。

図６の実施例１は、表面保護フィルムとして１５μｍのナイロン樹脂を使用し、アルミニウム金属蒸着膜を４００〜５００Åとし、蒸着膜の支持層として１２μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂を使用し、アルミ箔を６μｍとし、溶着フィルム層として５０μｍの高密度ポリエチレン樹脂を使用した。柔軟性の被覆層４２の原料として、遠心法により製造した「人造鉱物繊維保温材」(JISA9504)を使用し、表面層の厚さを１ｍｍとした。

また、長期的にもガスバリア性を損なわないことの検証として、熱伝導率の経時劣化を判断できるように、熱伝導率の初期値と試料を７０℃の空気中に４ヶ月間放置した後の値とを計測した。英弘精機製の熱伝導率測定装置ＨＣ−０７１を用いて、平均温度２４℃で熱伝導率を測定した。

実施例２は、溶着フィルム層として２０μｍの高密度ポリエチレン樹脂を使用し、それ以外は実施例１と同一の条件とした。

図６に示すように、７０℃，４ヶ月、加熱後の計測値は、実施例１，実施例２とも７〜８ｍＷ／ｍＫであり、比較例１の９〜１１ｍＷ／ｍＫと比較して良好であった。

本発明の真空断熱材によれば、真空断熱材の芯材表面に径や粒が大きい素材粒，異物，しわなどが生じても、また、芯材４１の角や稜線にナイフエッジが生じても、芯材４１と外被材４３との間に、柔軟性の繊維材料で層厚１ｍｍ以上の被覆層４２を形成すれば、ガスバリア層を持つ外被材４３が傷付かないので、長期間経過しても熱伝導率の優れた真空断熱材を含む冷蔵庫が得られる。

また、柔軟性の繊維材料で形成した層厚１ｍｍ以上の被覆層４２を設ければ、溶着層である溶着フィルム層の厚さを５０μｍ以下と薄くしても、芯材の角や稜線にナイフエッジが生じても、ガスバリア層を持つ外被材４３が傷付かないので、長期間経過しても熱伝導率の優れた真空断熱材を含む冷蔵庫を提供できる。

なお、溶着フィルム層４３ｆの厚さを薄くすると、溶着フィルム層４３ｆの溶着部からの長期的ガスリークが小さくなるので、長期間経過しても熱伝導率の優れた真空断熱材が得られる。

（冷蔵庫の実施例２）
図７は、本発明による冷蔵庫の実施例２の(図１で)Ａ−Ａ線に沿った横断面図である。

外板１１の露付き防止用パイプ２３および凝縮器用パイプ２４は、図示しない冷凍サイクルを構成する温熱放熱パイプである。

真空断熱材４５は、ウレタンなどの発泡断熱材１３中に設置され、発泡断熱材１３よりも断熱性能が良好な真空断熱材であり、露付き防止用パイプ２３や凝縮器用パイプ２４の温熱が冷蔵庫内に侵入しないように、これらのパイプ２３，２４を覆い、側板２１の内面２１ａに接着剤などにより固定されている。

真空断熱材４５は、コア材４５ａとコア材を被覆しガスバリア層を有する外被材４８とからなる。
コア材４５ａは、コア材の強度メンバーとなる芯材４６と、芯材表面を被覆する被覆層４７とからなる。被覆層４７は、芯材４６表面の少なくとも露付き防止用パイプ２３や凝縮器用パイプ２４と真空断熱材４５とが接する面側に、芯材４６と外被材４８とが直接接触しないように、芯材４６の表面を被覆する。
芯材４６は、ホウ酸やリン酸などの無機バインダを付けた板状繊維材料であり、被覆層４７は柔軟性の繊維材料である。

したがって、芯材４６の表面が無機バインダにより硬化していても、柔軟性の繊維材料である被覆層４７が、製造上の寸法誤差などを吸収し、真空断熱材４５が、露付き防止用パイプ２３や凝縮器用パイプ２４を覆い、しかも、側板２１の内面２１ａに密着できるようにしている。

真空断熱材４５の表面に設けられた溝４５ｂ、４５ｃは、露付き防止用パイプ２３や凝縮器用パイプ２４の凹凸を真空断熱材の柔軟性の被覆層で吸収できるような大きさおよび寸法を有し、かつ、発泡断熱材が浸入しない寸法に設定してある。

溝４５ｂ，４５ｃの形状寸法および露付き防止用パイプ２３や凝縮器用パイプ２４の外径寸法には、製造上の寸法誤差や成型誤差が生じる。

そこで、本発明においては、真空断熱材表面に形成された溝４５ｂ，４５ｃの周辺を柔軟性の繊維材料で形成した被覆層４７で覆ってあり、温熱放熱パイプの外径分寸法の凹凸および寸法誤差を吸収できるようにしてある。

溝４５ｂ，４５ｃの製造方法は、大別して２通りある。芯材４６および被覆層４７の表面を予め凹状にして形成する方法と、芯材４６と被覆層４７の表面を初期製造段階では平面状に製造し、真空断熱材として完成した後に溝４５ｂ，溝４５ｃをプレス加工やローラ押し付け加工により形成する方法である。

冷蔵庫の製造効率上は、所定寸法の平板状真空断熱材を複数枚製造しておいて、各真空断熱材の用途にあわせて、後加工で溝４５ｂ，溝４５ｃを形成する方法が有利である。

本発明の真空断熱材を採用すると、溝４５ｂ，溝４５ｃをプレス加工やローラ押し付け加工により形成する場合、プレス圧やローラ圧が外被材４８に加わっても、外被材４８裏面に柔軟性の被覆層４７があるので、外被材４８のガスバリア層を損傷することが少なくなる。

冷蔵庫の実施例２においては、真空断熱材４５の被覆層４７の厚さ寸法Ｔ41を例示してある。被覆層４７の厚さ寸法Ｔ41は、露付き防止用パイプ２３や凝縮器用パイプ２４のパイプ外径寸法よりも大きく設定してある。したがって、真空断熱材４５の芯材４６は、その表面をほぼ平面状に製造できるので、溝加工により芯材４６の繊維が分断されないため、断熱性能を悪化させないで、芯材４６の製造時の製造効率が改善される。

露付き防止用パイプ２３や凝縮器用パイプ２４の外径寸法は、通常２ｍｍ〜６ｍｍ程度に設定されるので、寸法Ｔ41は、３ｍｍ〜８ｍｍ程度が望ましい。また、真空断熱材４５の厚さＴ40は、通常７ｍｍ〜４０ｍｍ程度に設定されるので、コア材の強度メンバーとなる芯材４６の厚さＴ43は、４ｍｍ〜３２ｍｍ程度に設定される。したがって、芯材４６の強度が確保され、芯材４６が取り扱い易くなるとともに、芯材を内包した真空断熱材４５も取り扱い易くなる。

冷蔵庫の実施例２においては、露付き防止用パイプ２３や凝縮器用パイプ２４を覆うように形成した溝部４５ｂや４５ｃの外被材裏面に、柔軟性の繊維材料で形成した被覆層４７があるので、溝部４５ｂ，４５ｃの製造上の寸法誤差を吸収できるとともに、露付き防止用パイプ２３や凝縮器用パイプ２４が溝部４５ｂ，４５ｃに圧接しても、外被材のガスバリア性を損なうことが少ない。

また、板状芯材の片面のみに被覆層４７を形成すればよいので、製造コスト上有利な冷蔵庫を提供できる。

（冷蔵庫の実施例３）
図８は、本発明による冷蔵庫の実施例３の横断面図である。

冷蔵庫の箱体や扉などの断熱壁断熱壁２６は、外板２７と、内板２８と、外板２７および内板２８の間に充填されたウレタンなどの発泡断熱材２９とからなる。真空断熱材５５は、ホットメルト接着剤や粘着テープなどにより、外板２７に固定される。真空断熱材５５は、コア材５５ａとこのコア材５５ａを被覆するガスバリア性の外被材５８とからなる。コア材５５ａは、無機バインダを付けた繊維材料であり、コア材の強度メンバーとなる芯材５６と、被覆層５７とからなる。被覆層５７は、柔軟性の繊維材料であり、外板２７に貼り付ける側の真空断熱材の外被材５８ａと、外板２７とが密着できるように、かつ、外板２７と密着した外被材５８ａが芯材５６と直接接触しないように、芯材５６と外被材５８ａとの間に柔軟性の被覆層５７を介在させてある。外板２７と真空断熱材５５とが、被覆層５７の柔軟性により密着する結果、ウレタンなどの発泡断熱材は、外板２７と真空断熱材５５との間に侵入できない。

冷蔵庫の外観意匠を高める目的で曲面状にする場合と、断熱壁２６の表面層２７ａを薄板で形成し、断熱壁２６内にウレタンなどの発泡断熱材を充填するときに、ウレタンなどの発泡圧力を緩和し、かつ、薄板表面層２７ａのたるみを吸収する目的で曲面状にする場合とがある。

上記目的で曲面状に形成した外板と真空断熱材５５とが密着して、外板の薄板表面層２７ａと真空断熱材５５との間に、ウレタンなどの発泡断熱材が浸入しないように、曲面寸法Ｔ9を考慮して、被覆層５７の厚さＴ8を設定してある。

冷蔵庫の実施例３は、真空断熱材５５の外板に接する側の被覆層５７を柔軟性の繊維材料で形成し、バインダにより硬化されて表面に凹凸のある芯材表面５６を柔軟性の被覆層が覆うので、真空断熱材５５の平面度を出し易く、真空断熱材５５と外板２７との間にウレタンなどの発泡断熱材が侵入しにくく、外板表面に歪みや凹凸などが少ないきれいな外観の冷蔵庫を提供できる。
また、柔軟性の被覆層が曲面を有する外板の曲面部になじんで密着して貼れるので、曲面部が当初計画された通りのきれいな曲面状に形成されるので、外観デザインが損なわれない冷蔵庫を提供できることになり、デザイナーの設計自由度が大幅に改善される。

（真空断熱材の製造方法の実施例１）
図９は、本発明による真空断熱材の製造方法の実施例１における製造工程を示す図である。

前処理：芯材成形工程：芯材原料６１は、繊維材料積層体からなる原綿にバインダを付けて成形する芯材成形工程により形成される。芯材原料６１を作成するには、例えば、原綿として「人造鉱物繊維保温材」(JISA9504)を使用し、原綿を所定枚数積層し、ホウ酸やリン酸などの無機バインダ液を含浸させる。原綿中の無機バインダが所定の含浸率になったら、原綿を熱プレス加工し、所定寸法に切断する。

前処理：被覆層成形工程：被覆層の原料６２は、柔軟性の繊維材料であり、例えば、原綿として「人造鉱物繊維保温材」(JISA9504)を使用して、芯材原料６１の矩形状の各辺を覆うのに十分な大きさの所定寸法に切断する。

図９(ａ)：被覆工程：柔軟性の被覆層原料６２の長辺面６２ａと６２ｂとにより芯材成形工程で形成された芯材原料６１の各面を覆い、被覆する。

図９(ｂ)：乾燥工程：被覆工程で形成されたコア材原料６３を例えば１１０℃から２５０℃の乾燥炉内で１０〜６０分間乾燥させる。

図９(ｃ)：溶着工程：被覆工程および乾燥工程を経て形成されたコア材原料６３を外被材６４の中に挟み込む。外被材６４は、ガスバリア性のラミネートフィルムからなる。コア材原料６３を外被材６４の中に挟み込むには、袋状の外被材６４内にコア材原料６３を挿入する方法、または、シート状の外被材６４の間にコア材原料６３を載せて２枚の外被材の各辺を溶着する連続成形方法などを採用する。コア材原料６３を外被材６４の中に挟み込んだら、ラミネートフィルムを溶着させる。

図９(ｄ)：減圧密封工程：作成した真空断熱材原料の外被材６４およびコア材原料６３の中を所定の真空度まで減圧し、外被材の入口６４ａを封止し、真空断熱材６５を作成する。

真空断熱材６５は、コア材原料６３内を減圧密封したコア材６５ａと、コア材６５ａを被覆する外被材６４内を減圧密封したガスバリア性の外被材６８とからなる。コア材６５ａは、コア材の強度メンバーとなる無機バインダの付いた繊維材料で形成され芯材原料６１内を減圧密封した芯材６６と、芯材表面を覆う柔軟性の繊維材料で形成され被覆層の原料６２内を減圧密封した被覆層６７とからなる。

耳６５ｃは、所定の真空度に減圧したときに、コア材原料６３が所定の厚さまで圧縮され、袋状外被材６４の端縁にできた耳である。耳６５ｃは、真空断熱材６５の周囲空間をウレタン発泡断熱材などで充填する場合は、ウレタン発泡断熱材の充填流動を阻害するため、折り曲げる場合が多い。

図９(ｅ)：耳折り曲げ工程：真空断熱材６５の外表面に密着するように折り返し成形し、密着耳６５ｄとする。

図９(ｆ)：塗布工程：塗布ローラ７２および支持ローラ７３により、粘着テープやホットメルト接着剤などの接着部材７１を真空断熱材６５の任意面６５ｆに均一に塗布する。

図９(ｇ)：貼り付け工程：圧着ローラ７４などを使用して、真空断熱材６５の任意面６５ｆを冷蔵庫の外板または扉外板７５の裏面７５ａに貼り付け、真空断熱材６５を冷蔵庫の断熱壁内に固定する。

このような構造の真空断熱材６５は、バインダにより硬化した芯材６６が外被材６８に当接しないので、真空断熱材自体の製造工程において取り扱い易くなる。

図９(ａ)(ｂ)(ｃ)に示すように、バインダにより硬化した芯材原料６１の表面を被覆層の原料６２で覆ってコア材原料６３としているので、コア材原料６３の製造工程における運搬時または保管中の出し入れ時に、バインダにより硬化した芯材原料６１の表面から発生する微細粉が、柔軟性の被覆層の原料に吸着され、周囲の作業環境を汚さない。この点でも、製造工程において取り扱い易くなる。

図９(ｃ)に示すように、外被材６４の中にコア材原料６３を設置する場合、芯材原料６１の表面にバインダにより硬化した素材粒や異物またはしわがあっても、または、芯材原料６１の切断により生じる角や稜線のナイフエッジがあっても、芯材原料６１を柔軟性の被覆層の原料６２が覆っているので、外被材６４を傷付けることが少なくなる。

また、外被材６４を２枚のシート状として、シート状外被材の間にコア材原料６３を配置した後、２枚のシート状の各辺を溶着する連続成形方式においても、芯材原料６１を柔軟性の被覆層の原料６２が覆っているので、同様の効果が得られる
図９(ｄ)に示すように、真空断熱材原料の外被材中を所定の真空度まで減圧する場合、外被材の外表面には相対的に大気圧近くの大きな圧力が加わる。芯材６６の表面にバインダにより硬化した素材粒や異物またはしわがあった場合、または、芯材６６の切断により生じる角や稜線のナイフエッジがあった場合には、外被材が傷付くおそれがあった。

これに対して、本発明においては、芯材６６と外被材６８とが直接接触しないように、芯材６６と外被材６８との間に柔軟性の被覆層６７を介在させているので、外被材６４を傷付けることが少なく、取り扱い易くなる。

図９(ｅ)に示すように、耳６５ｃを真空断熱材６５の外表面に密着するように折り返し成形して密着耳６５ｄとする場合、密着耳６５ｄを真空断熱材に押圧するので、外被材６８の角部や稜線部６８ｂが、バインダにより硬化した芯材６６の角部や稜線部６６ｂに強く押圧される。したがって、芯材６６の角部や稜線部６６ｂにナイフエッジがあった場合には、外被材６８が傷付くおそれがあった。

これに対して、本発明においては、芯材６６の角部や稜線部６６ｂと外被材６８の角部や稜線部６８ｂとが直接接触しないように、柔軟性の被覆層６７ｂを介在させているので、外被材６８ｂを傷付けることが少なく、取り扱いが容易になる。

図９(ｆ)(ｇ)に示すように、塗布ローラ７２，支持ローラ７３，圧着ローラ７４などを使用して真空断熱材６５を加工する場合、真空断熱材の外被材６８ｃに大きな押圧力がかかるので、芯材６６ｃの表面にバインダにより硬化した素材粒や異物またはしわがあった場合、または、芯材６６ｃの切断により生じる角や稜線のナイフエッジがあった場合には、外被材が傷付くおそれがあった。

これに対して、本発明においては、芯材６６ｃと外被材６８ｃとが直接接触しないように、芯材６６ｃと外被材６８ｃとの間に柔軟性の被覆層６７ｃを介在させてあるので、袋状外被材６４のガスバリア層を傷付けることが少なく、真空断熱材６８を冷蔵庫箱体や扉に組み込むときの各製造工程で取り扱い易い真空断熱材が得られる。

（真空断熱材の製造方法の実施例２）
図１０は、本発明による真空断熱材の製造方法の実施例２における製造工程を示す図である。

図１０(ａ)において、繊維材料８１は、「人造鉱物繊維保温材」(JISA9504)を使用した柔軟性の繊維材料であり、所定寸法に切断加工してある被覆層原料である。芯材原料８２は、原綿として「人造鉱物繊維保温材」(JISA9504)を使用し、原綿を所定枚数積層した後、その表面一面８２ａにのみホウ酸やリン酸などの無機バインダ液を塗布した芯材原料である。

まず、図１０(ｂ)に示すように、無機バインダ液を塗布した面８２ａを内側にして、二つ折りにする。

次に、図１０(ｃ)に示すように、無機バインダ液を塗布して二つ折りにした芯材原料８２の上下から柔軟性の被覆層原料８１で覆い、コア材原料８３とする。

その後は、このコア材原料８３を使用し、製造方法の実施例１の図９(ｃ)から図９(ｇ)と同様の製造工程により真空断熱材を完成させる。

真空断熱材の製造方法の実施例２によれば、バインダにより硬化した面が図１０(ｃ)に示すように、コア材の中央面８２ａにのみ存在するので、コア材表面層の繊維成形体の合着状態が少ないので、コア材表面層の固体熱伝導率が小さくなり、真空断熱材としての断熱性能が高まる。

また、コア材表面層の繊維成形体の合着状態が少ないので、真空排気時の排気抵抗が小さくなり、真空断熱材内部の真空度が下がり易いから、所定の断熱性能を得るための排気時間が短くなり、真空断熱材の生産性が良くなる。

本発明による冷蔵庫の実施例を示す縦断面図である。 本発明による冷蔵庫の実施例１の図１でＡ−Ａ線に沿った横断面図である。 本発明による真空断熱材の構造を示す断面図である。 図３の真空断熱材の要部の構造を示す拡大断面図である。 人造鉱物繊維保温材の特性値を示す図表である。 本発明による真空断熱材の実施例１，実施例２，比較例１の特性を比較して示す図表である。 本発明による冷蔵庫の実施例２の(図１で)Ａ−Ａ線に沿った横断面図である。 本発明による冷蔵庫の実施例３の横断面図である。 本発明による真空断熱材の製造方法の実施例１における製造工程を示す図である。 本発明による真空断熱材の製造方法の実施例２における製造工程を示す図である。 従来の芯材の構造を示す断面図である。

符号の説明

２ 芯材
２ａ 素材粒
２ｂ 異物
２ｃ しわ
２ｅ 表面
１０ 冷蔵庫箱体
１１ 外板
１２ 内板
１２ａ フランジ
１３ 発泡断熱材
１４ 冷蔵温度室
１５ 冷凍温度室
１６ 送風機
１７ 配線コード
１８ 冷却器
１９ 配管
２０ 圧縮機
２１ 側板
２１ａ 前嵌め合い部
２１ｂ，２１ｃ 後嵌め合い部
２２ 背面板
２２ａ フランジ
２３ 露付き防止用パイプ
２４ 凝縮器用パイプ
２５ 補強部材
２５ａ 係止具
２６ 断熱壁
２７ 外板
２７ａ 表面層
２８ 内板
２９ 発泡断熱材
３０，４０，４５，５５，６５ 真空断熱材
３０ａ，４０ａ，４５ａ，６５ａ コア材
３０ｂ 稜線部
３１，４１，４６，５６，６６ 芯材
３１ｂ 異物
３１ｃ しわ
３１ｅ 表面
３２，４２，４７，５７．６７ 被覆層
３３，４３，４８，５８，６８ 外被材
３３ａ 表面保護フィルム
３３ｂ 金属蒸着膜
３３ｃ 支持層
３３ｅ 金属箔
３３ｆ 溶着フィルム層
４１ｃ しわ
４５ 真空断熱材
４５ａ コア材
４５ｂ，４５ｃ 溝
５５ａ コア材
６１ 芯材原料
６２ 被覆層原料
６２ａ 長辺面
６２ｂ 長辺面
６３ コア材原料
６４ 袋状外被材
６４ａ 入口
６５ａ コア材
６５ｃ 耳
６５ｄ 密着耳
６５ｆ 任意面
６６ｂ 角部／稜線部
６６ｃ 芯材
６７ｂ，６７ｃ 被覆層
６８ｂ，６８ｃ 外被材
７１ 接着部材
７２ 塗布ローラ
７３ 支持ローラ
７４ 圧着ローラ
７５ 扉外板
７５ａ 裏面
８１ 繊維材料
８２ 芯材原料
８２ａ 塗布面／中央面
８３ コア材原料
Ｈ 寸法
Ｔ 厚さ

Claims (12)

1. コア材と前記コア材を被覆する外被材とからなる真空断熱材において、
   前記コア材を繊維材料積層体の芯材と柔軟性の繊維材料の被覆層とで構成し、
   前記芯材を前記被覆層で覆って形成した前記コア材を前記外被材内に配置したことを特徴とする真空断熱材。
2. コア材と前記コア材を被覆する外被材とからなる真空断熱材において、
   前記コア材を繊維材料積層体の芯材と柔軟性の繊維材料の被覆層とで構成し、
   前記芯材が、無機バインダ液を塗布して加熱成形した芯材であり、
   前記芯材を前記被覆層で覆って形成した前記コア材を前記外被材内に配置したことを特徴とする真空断熱材。
3. 請求項１または２に記載の真空断熱材において、
   前記被覆層の厚さが１ｍｍ以上であることを特徴とする真空断熱材。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の真空断熱材において、
   前記外被材が、厚さ５０μｍ以下の溶着フィルム層からなることを特徴とする真空断熱材。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の真空断熱材において、
   前記芯材が、繊維材料廃材の成形体であることを特徴とする真空断熱材。
6. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の真空断熱材において、
   前記芯材が、連通ウレタンまたは廃ウレタンからなるボード状成形体であることを特徴とする真空断熱材。
7. コア材と前記コア材を被覆する外被材とからなる真空断熱材の製造方法において、
   繊維材料積層体の芯材を柔軟性の繊維材料の被覆層で覆って前記コア材を形成し、
   前記コア材を前記外被材内に配置し、
   前記外被材の内部を減圧密封することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
8. コア材と前記コア材を被覆する外被材とからなる真空断熱材の製造方法において、
   無機バインダ液を含浸させプレス加工し繊維材料積層体の芯材を作成し、
   前記芯材を覆う大きさの柔軟性の繊維材料で被覆層を作成し、
   柔軟性の繊維材料の被覆層で覆って前記コア材を形成し、
   前記コア材を所定温度で乾燥させ、
   前記コア材をラミネートフィルムからなる前記外被材内に挿入し、
   前記外被材の内部を減圧密封することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
9. 外板と内板とにより形成される空間の前記外板側または前記内板側に真空断熱材を固定し、前記真空断熱材以外の空間に発泡断熱材を充填し断熱壁とした冷蔵庫において、
   前記真空断熱材が、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の真空断熱材であることを特徴とする冷蔵庫。
10. 請求項９に記載の冷蔵庫において、
    前記外板と真空断熱材との間に温熱放熱パイプを有し、
    前記温熱放熱パイプの外径分寸法の凹凸を前記真空断熱材の柔軟性の被覆層で吸収することを特徴とする冷蔵庫。
11. 請求項９に記載の冷蔵庫において、
    前記真空断熱材の近傍に前記真空断熱材以外の突起物を有し、
    前記被覆層を前記突起物が当接するおそれのある前記芯材の表面または角や稜線のみに設けたことを特徴とする冷蔵庫。
12. 請求項９に記載の冷蔵庫において、
    前記断熱壁内の外板側に前記真空断熱材を設置し、前記真空断熱材の前記外板に接する側にのみ前記被覆層を形成したことを特徴とする冷蔵庫。
    

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