JP2006322568A - 真空断熱材、真空断熱材を用いた冷蔵庫及び真空断熱材の製造方法並びに真空断熱材の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
製造作業中における保管中に、芯材への水分若しくはガス成分の吸着を少なくし、製造上の効率の向上、断熱性能の維持及び向上を図った真空断熱材を提供する。
【解決手段】
無機繊維集合体からなる芯材２１と、芯材のガス成分を吸着する吸着剤２２と、芯材２１を収納するガスバリア性を有する外包材２４とを備え、芯材２１の表面又は厚み方向に対して斜めに切り込まれて設けられた収納部２１ａに吸着剤２２が収納され、収納部２１ａの開口が重ね合わされて狭められるものとした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、真空断熱材、真空断熱材を用いた冷蔵庫及び真空断熱材に製造方法並びに真空断熱材の製造装置に関する。

近年、地球温暖化に対する観点から、家電品の消費電力量削減の必要性が叫ばれている。特に、冷蔵庫は家電品の中で、消費電力量を費やす製品であり、冷蔵庫の消費電力量削減は地球温暖化対策として必要不可欠な状況にある。冷蔵庫の消費電力は、庫内の負荷量が一定であれば、庫内冷却用圧縮機の効率と庫内からの熱漏洩量に関係する断熱材の断熱性能によってその大部分が決まるため、冷蔵庫の技術開発では圧縮機の効率と断熱材の性能向上を行う必要がある。ここでは断熱性能向上に向かってなされた従来例として、特に真空断熱材の例をあげる。

真空断熱材は、内部の真空度を維持するために吸着剤が用いられている。
例えば、特許文献１に記載の例では、無機繊維を加熱及び加圧成形によりボード化した複数枚の芯材ボードのうち、少なくとも一枚の芯材ボードの接合面に吸着剤を収納する凹部を形成して、前記吸着剤を入れたことに依って生じる突起で真空断熱材が破袋することを防止していた。

また、特許文献２に記載の例は、外箱と内箱とからなる空間に発泡断熱材と真空断熱材とを備え、前記真空断熱材は、水分を吸着する吸着剤とガスバリア性フィルムからなる外被材とより形成され、前記吸着剤が、固定部材や凹部を形成して収納する固定構造を設けずに、芯材の無機繊維からなるシート状成形体により、シート間に移動せず挟持するようにしたので、真空排気中等の真空断熱材作製工程中に吸着剤が所定位置から移動せず、固定することができるため、コストダウンを図ったものである。

また、特許文献３に記載の例では、芯材と吸着剤と、それらを包む外被材とからなる真空断熱材において、芯材を設けた凹部に吸着剤を配置し吸着剤と対向する外被材に、アルミニウム箔からなる層を有するラミネートフィルムを使用し、吸着剤と外被材との間に対突き刺し性に優れる保護シートを介在させることによって、真空包装時のピンホール発生を防止していた。

また、特許文献４の真空断熱材は、内部を真空状態に保持した収納部材と、前記収納部材中に存在する無機質ファイバマットと、前記無機質ファイバマットを一時的に圧縮状態とする内袋とを備え、真空断熱材のしわや反り、曲がり等を防止していた。

特開2004-3534号公報 特開2002-48466号公報 特開2004-218747号公報 特開平4-337195号公報

真空断熱材に使用される芯材は、芯材より発生する水分やガス成分が高真空度を低下させないように、真空排気工程以前に、前記芯材を乾燥工程等により、水分やガス成分を除去しておくことが知られている。また、高真空度条件下で芯材が長期間保持されることにより、この長期間の間に芯材を構成する材料から微量に発生する水分やガス成分を吸着するために、合成ゼオライトや活性炭等の吸着剤を真空断熱材中に設置することも良く知られている。従って、乾燥工程等によって水分やガス成分が除去された芯材は、外部からの水分やガス成分が再び吸着しないように、速やかに、真空条件下のような水分やガス成分が無い条件の下に置かなければならない。

しかし、前掲の特許文献１乃至３に記載の従来例では、複数枚の芯材ボードの間に吸着剤を収納し且つ、複数のシートで覆う構成のために、吸着剤を収納、吸着剤を挟持するため、又は、吸着剤を保護シートで覆うための組み込み作業が必要となってしまう。したがって、これらの作業中に芯材ボードに外気中の水分やガス成分が吸着する恐れがあった。

以下、この問題について、図１３を用いて説明する。図１３は従来の真空断熱材の構成例を示す断面図である。図において、真空断熱材１は、複数枚の芯材２ａ、芯材２ｂと、外被材３と吸着剤４とから構成されている。凹部５ａは、芯材２ａと芯材２ｂとの接合面のほぼ中央に形成されたものであり、この凹部５ａ内に吸着剤４が収納されている。従って、吸着剤４を芯材中に設置するためには、芯材２ｂを捲り上げて、凹部５ａ内に収納するか、芯材２ｂがない状態で、芯材２ａ上の凹部５ａ内に吸着剤４を収納し、その後で芯材２ｂで吸着剤４を覆わなければならない。従って、吸着剤４を収納するための作業時間が必要となるので、その作業時間の間に、芯材２ａや芯材２ｂに外気中の水分やガス成分が吸着する恐れがあった。

また、芯材を冷蔵庫等の断熱壁内に使用する場合、冷蔵庫等の大きさにより、また、断熱壁の大きさや厚さ等により、複数種類の大きさの芯材を製作する必要がある。従って、必要な大きさの芯材が揃うまでの間、芯材はその製造工程途中に保管される必要があった。しかし、前述したように、乾燥工程後の芯材は、外部より（空気中）の水分やガス成分が吸着しないように、速やかに、真空条件下、乾燥空間等の水分の無い若しくは極めて少ない空間に保管しなければならないので、作業工程上時間に余裕度のすくない構成となっていた。しかし、前掲の各特許文献にはその具体的対処方法が提示されてない。

また、特許文献４では、収納部材中に存在する無機質ファイバマットへの、外部よりの水分やガス成分の吸着について、何も、その具体的対処方法が提示されてない。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、その目的の一つは、製造作業中における保管中に、芯材への水分若しくはガス成分の吸着を少なくすることにある。加えて、製造上の効率の向上、断熱性能の維持及び向上を図った真空断熱材を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の真空断熱材は、無機繊維集合体からなる芯材と、芯材のガス成分を吸着する吸着剤と、前記芯材を収納するガスバリア性を有する外包材とを備え、
前記芯材の表面又は厚み方向に対して斜めに切り込まれて設けられた収納部に前記吸着剤が収納され、前記収納部の開口が重ね合わされて狭められる構成とした。

また、無機繊維集合体からなる芯材と、芯材のガス成分を吸着する吸着剤と、この吸着剤とともに前記芯材を収納する内袋と、この内袋に収納された芯材を前記内袋とともに収納する外袋とを備え、
前記芯材の表面又は厚み方向に対して斜めに切り込まれて設けられた収納部に前記吸着材が収納され、前記収納部の開口が前記芯材の厚み方向の重ね合わせにより狭められる構成とした。

また、上記のいずれかの構成を備えた真空断熱材において、前記芯材を、厚み方向に復元性を有する無機繊維集合体とした。

また、上記のいずれかの構成を備えた真空断熱材において、前記芯材は厚み方向に圧縮され、前記収納部の開口を挟んで対向する芯材の上片部と下片部とが上下に重ね合わされて前記開口が閉塞された構成とした。

また、上記のいずれかの構成を備えた真空断熱材において、前記芯材の表面又は厚み方向に対して斜めに切り込まれて設けられた収納部の斜め切り込み角度を垂直線から３０度から７０度の角度とした。

また、上記のいずれかの構成を備えた真空断熱材において、前記芯材の表面又は厚み方向に対して斜めに切り込まれて設けられた収納部の入口部を閉塞する重ね合わせ寸法Ｌ２を、前記吸着剤の粒径以上とした。

また、上記のいずれかの構成を備えた真空断熱材において、前記芯材の表面又は厚み方向に対して斜めに切り込まれて設けられた収納部の深さ方向先端と前記芯材の前記表面と反対側の表面との間の厚みを、前記吸着剤の粒径以上とした。

また、断熱壁で囲まれた箱体内に貯蔵室を有する冷蔵庫においては、本発明では、前記断熱壁は外板と内板との間に真空断熱材を備え、
この真空断熱材は、無機繊維集合体からなる芯材と、芯材のガス成分を吸着する吸着剤と、前記芯材を収納するガスバリア性を有する外包材とを備え、
前記芯材の表面又は厚み方向に対して斜めに切り込まれて設けられた収納部に前記吸着剤が収納され、前記芯材が上下方向に圧縮されて前記収納部の開口が狭められた構成とした。

また、芯材の内部に吸着剤を備えた真空断熱材の製造方法にあっては、開口を有する治具で芯材を押圧する芯材原綿の圧縮工程と、芯材の前記開口に位置する部分に斜めに切り込みを形成する工程と、前記切り込みを広げて収納部を形成する工程と、前記収納部に吸着剤を投入する工程とを有することを特徴としている。

また、上記の目的を達成するための本発明の真空断熱材の製造装置は、芯材を載置する芯材設置部と、この芯材設置部に置かれる芯材に対して切り込み溝を形成する切断刃と、前記切り込み溝内に収納される吸着剤がストックされるストック部とを備え、
前記切断刃及び前記ストック部は前記芯材設置部よりも上方に位置し、前記芯材設置部に対して移動可能に設けられ、前記ストック部の先端は前記切断刃によって形成された切り込み溝を広げる方向に移動する部材が備えられたことを特徴としている。

本発明によれば、製造作業中における保管中に、芯材への水分若しくはガス成分の吸着を少なくすることができる。また、製造上の効率の向上、断熱性能の維持及び向上を図った真空断熱材を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施例を示す冷蔵庫の要部の縦断面図であり、図２は本発明の一実施例の真空断熱材の断面説明図である。図１に示すように、冷蔵庫の箱体１２は、この箱体１２の開口を開閉可能に密閉する複数の扉体１３を備えている。箱体１２内には、冷蔵室１４ａ、野菜室１４ｂ、製氷室１５ａ、冷凍室１５ｂ等が区画形成されている。冷蔵庫の箱体１２の断熱壁１２ａは、箱体１２の外板１２ｅと箱体１２の内板１２ｆとによって形成される空間に断熱材を備えて形成されている。

そして、真空断熱材２０は、これらの外板１２ｅと内板１２ｆによって形成される空間に配設され、断熱壁１２ａの一部をなしている。本実施例では、断熱壁１２ａの中でも外板１２ｅ側または内板１２ｆ側に真空断熱材２０を配設している。また、この真空断熱材２０の周囲の空間に、接着力を有するウレタン等の発泡断熱材１２ｂが充填されることで、真空断熱材２０が固定され、断熱壁１２ａが形成される。

扉体１３の断熱壁１３ａは、扉体１３の外板１３ｅと扉体の内板１３ｆとによって形成される空間に断熱材を備えて形成されており、真空断熱材２０は、これらの外板１３ｅと内板１３ｆによって形成される空間に配設される。箱体１２と同様に本実施例においては、断熱壁１３ａの中でも外板１３ｅ側または内板１３ｆ側に真空断熱材２０を配設している。また、この真空断熱材２０の周囲の空間に、接着力を有するウレタン等の発泡断熱材１３ｂを充填することで、真空断熱材２０を固定し、断熱壁１３ａが形成される。

このように、真空断熱材２０は、断熱壁１２ａ、１３ａ内に設置され、ウレタン等の発泡断熱材１２ｂ、１３ｂより高い断熱性能を有し、断熱壁全体の断熱性能を向上させている。

次に、図２により本実施例の真空断熱材について説明する。図２は本実施例の真空断熱材の断面説明図である。空気の流通がある芯材２１は、押圧に対して復元性を有するものが使用され、例えば、バインダーを含まない平均繊維径４μｍのグラスウール積層体｛JISA9504の「人造鉱物繊維保温材」｝等の無機繊維を使用して所定寸法の大きさに形成してある。したがって、上下に積層された芯材であれば上下方向の押圧に対して復元性を有し、本実施例では高さ方向（厚み方向）に復元性を有するものを使用している。この芯材２１は、後述するように、復元性のある無機繊維集合体の原綿が外包材で覆われることによって真空断熱材を形成する。吸着剤２２は、芯材２１の水分およびガス成分を吸着するための、例えば、合成ゼオライトであるモレキュラシーブ１３Ｘ等で構成されたものであり、芯材２１に設けた吸着剤収納部２１ａ内に充填されている。

これらの芯材２１は内袋２３によって覆われ、さらに外袋２４に収納されて真空断熱材２０を形成している。この内袋２３は、短期的ガスバリア性を有し、且つ、熱溶着可能な合成樹脂フィルム、例えば、高密度ポリエチレン樹脂等で形成されている。したがって、内袋２３内には、外部よりの水分やガス成分が浸入しにくい構成となっている。換言すれば、芯材２１や吸着剤２２は、大気中に含まれる水分やガス成分を吸着しやすいものであり、特に、吸着剤２２は、吸着剤２２周辺から比較的早く且つ強力に、水分やガス成分を吸着できるように構成されているので、芯材２１や吸着剤２２が、製造工程上で必要とされる組み込みのための作業時間や、製造工程中において保管される期間中にも、外部の水分やガス成分を吸着しないように、芯材２１や吸着剤２２をガスバリア性の有する内袋２３で覆う構成にしてある。

外袋２４は、内袋２３を覆うものであり、長期的ガスバリア性を有するラミネートフィルムで構成された外包材として用いられる。なお、外袋２４の長期的ガスバリア性とは、例えば、冷蔵庫の使用平均寿命相当程度の長期間である。本実施例の外袋２４は溶着層と金属層と保護層とを有するラミネートフィルム構造としており、金属層を有することによって長期的ガスバリア性を保持している。しかしながら、完璧なガスバリア性を保持するものではなく、外袋２４内の真空度は長期間のうちに少しずつ低下する。

次に、図３から図１０を用いて本実施例の真空断熱材の製造工程を説明する。図３は真空断熱材の製造工程を説明する図、図４は芯材を圧縮する治具と芯材の切込み溝との関係を示す図、図５は図４のＡ−Ａ断面拡大説明図、図６は芯材の切り込み溝を吸着剤収納部として吸着剤を充填する状態を示す図、図７は図６の圧縮用の治具が外され、内袋に挿入される前の吸着剤収納部を示す図、図８は内袋に芯材を収納した状態を示す図、図９は吸着剤を収納した内袋を仮圧縮し、内袋内を脱気させる前の状態を示す図、図１０は芯材を仮圧縮して内袋が閉じられた状態を示す図である。

図３を用いて本実施例の真空断熱材の製造工程を説明する。芯材原綿切断工程５１において前述したグラスウール積層体等の無機繊維からなる芯材を所定寸法に切断する。芯材原綿積層工程５２は、芯材原綿切断工程５１で切断された芯材原料を所定枚数積層する工程である。これらの芯材原綿切断工程５２及び芯材原綿積層工程５２で切断及び積層された積層状態の芯材原綿は、芯材原綿乾燥工程５３において、例えば２００℃から２５０℃程度の乾燥炉中に置かれ、真空度低下の原因となる水分等が除かれる。この工程５３を経て乾燥された芯材原綿が圧縮工程５４で圧縮される。

この圧縮工程５４については図４及び図５を用いて説明する。図４に示すように、芯材原綿２１の上面は枠状の治具７０によって押圧される。この押圧寸法は後の工程で使われる内袋に芯材原綿を入れ易い寸法が良い。

本実施例で用いる治具７０は開口７０’が設けられた枠状としており、この開口７０’の部分では芯材原綿２１は押圧されない構造となっている。このような枠状の治具７０をもって芯材原綿を圧縮すると図５に示すように、枠の上面まで治具７０がない部分（開口７０’の部分）は芯材原綿２１が押圧されず、この部分が盛り上がる形状となる。すなわち、本実施例では復元性のある芯材を用いているため、押圧されない部分は圧縮されず、結果として治具７０の開口が盛り上がることになる。

圧縮工程５４を経て、盛り上がり部分が形成された芯材原綿２１に対し、この盛り上がった部分に、原綿への斜め切り込み形成工程５５において、切断刃７１が図４に示すように斜め切り込み溝７２を作る。この斜め切り込み溝７２は図５に示す如く、芯材２１の厚み方向の垂直線７３に対し角度θだけ斜いて作られるため、吸着剤収納部からの吸着剤２２の飛び出し防止、或は切断刃７１を芯材原綿２１に当てた時のスリップ等が防止出来る。したがって、作業性も落すことなく、吸着剤２２を収納することが可能となる。この角度θは、望ましくは３０°から７０°の範囲であり、芯材をプレス機等を用いて上下或いは上下の一方より圧縮したとき斜め切り込み溝７２によって作られる上片２１ｃと下片２１ｄが上下に重ね合わされる範囲としている。本実施例では、この角度θを４５°としており、芯材２１の表面に対しても斜め角度が４５°となり、上片２１ｃ側の無機繊維が薄くなりすぎることもなく、めくれ防止等にも好都合となっている。

なお、この斜め切り込み溝７２の深さ方向の先端Ｐは芯材原綿の下面から５ｍｍ以上確保できる位置がよい。本実施例で使用される吸着剤２２は直径２ｍｍから５ｍｍの粒径であることから、芯材圧縮時に粒状吸着剤２２が動いても、粒径よりＰ位置を大きくしているため粒状吸着剤２２が芯材２１表面上に突状となって内袋、外袋に形状が現われるのを防止している。また、Ｐ位置を下面から５ｍｍ以上確保しているために真空断熱材の強度も確保することができる。

シート状や矩形状の吸着剤の場合であっても、厚さ寸法や、あるいは縦・横・高さ寸法等の外形寸法よりも大きな寸法を確保するように先端Ｐ位置を設定することにより、同様の効果が得られる。

このように、本実施例の切り込み溝７２は垂直な切り込みでなく、例えば４５度斜いた切り込みとしており、この切り込み溝７２によって形成される収納部に吸着剤２２ａを収納したものであるから、垂直な切り込み溝と比較して次のような作用効果を奏する。すなわち、垂直な溝であった場合の上下若しくは上下の一方より芯材を圧縮してもその切り込み入り口を蓋することが出来なかったのに対し、本実施例の場合上下方向の重ね合わせ部があることによりこれを蓋することが出来るので、この切り込みから粒状吸着剤２２が飛び出すことを防止できる。したがって、粒状吸着剤２２による内袋、外袋の損傷を低減しながらも作業性向上に寄与している。

切り込み溝７２が形成された後、次に、この切り込みを収納部に形成する工程５６において斜め切り込み溝７２を収納部に形成する。この切り込みを収納部に形成する工程５６について図６を用いて説明する。収納部２１ａは、原綿への斜め切り込み形成工程５５で形成された切り込み溝７２を図６に示す如く補助具７４を使って吸着剤２２を収納することが出来る程度の空間を形成させるものである。具体的には、補助具７４で切り込み溝７２を広げることによって、線状の切り込みを吸着剤２２よりも大きな空間にさせている。こうして作られた収納部２１ａに吸着剤投入工程６５及び吸着剤充填工程５７で吸着剤２２が収納部２１ａ内に投入される。

これらの各工程５６、６５、５７を図６を用いて具体的に説明する。吸着剤の貯蔵容器８３から一時ストック容器８４に送られた吸着剤２２はノズル８５を介し切断刃７１と補助具７４で作った収納部２１ａ内に、これらの切断刃７１又は補助具７４を案内部材として利用し、投入される。投入される吸着剤２２の量は真空断熱材の大きさによって異なるが、縦×横×厚さ（４００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ）の寸法を有する通常の真空断熱材の寸法であった場合、５ｇから１０ｇでよい。この５ｇから１０ｇの吸着剤２２は図４に示す如くＬ１寸法が１５０ｍｍから２５０ｍｍの長さに作られた切り込み溝７２を全幅にわたって広げて作られた収納部２１ａにほぼ均一に充填される。この際、可能な限り吸着剤２２の各粒子が重ならないように配設するのが理想である。

このように吸着剤２２は枠状の治具７０で圧縮されないで枠状の内側が上面まで盛り上がっている部分の芯材原綿を利用して作られる収納部２１ａに収納されるため、以下のような有利な点がある。この圧縮されない部分は、圧縮度が少ないために切り込みが作りやすく、また、吸着剤収納用の収納部となった時も、内側の芯材が枠方向へ引っぱられて、切り込み溝７２が上下方向に開きやすくなる。したがって、吸着剤２２を入れた補助具７４は供給ガイドとして収納部に入れる際に入れやすくなる。また、切断刃７１、補助具７４、枠状の治具７０を取り除くと、圧縮された芯材が圧縮を解除されて閉じる方向に復元しようとするため、収納部２１ａの入口部（Ｌ２寸法部）を上片２１ｃ下片２１ｄが入口を狭め吸着剤２２の飛び出しを抑制する作用を奏する。加えて、収納部２１ａ上方には先の飛び出し防止を行う為に５ｍｍ以上の上片２１ｃと下片２１ｄが重合する重合部Ｌ２（図７参照）を確保することによって一度収納した吸着剤２２の飛び出しをさらに抑制することができる。換云すると吸着剤２２の充填量に合せ、Ｌ１寸法を長くしたり、短かくしたりしてＬ２寸法（例えば２００ｍｍ）を確保するものである。吸着剤２２の収納量は、真空断熱材の大きさによって異なるが、大きい真空断熱材の場合はＬ１寸法も大きくとれるため、飛び出し抑制のための寸法は真空断熱材の大きさによらず確保がしやすい。

以上のように収納２１ａが芯材原綿の厚み方向斜めの切り込みにより形成されているので、切り込み部は３ｍｍから５ｍｍの粒径以上の吸着剤２２を収納することが出来る。更に収納部２１ａを大きく出来ることにより、吸着剤２２が狭い所で圧縮されずに済むので吸着性能の劣化をも低減することができる。

本実施例によれば、吸着剤２２は、例えば２００ｍｍの芯材原綿２１の幅一杯を使って均一に振り分けられるので、寸法に合った量の吸着剤を容易に収納することができる。また、復元性のある芯材を用いていることによって、圧縮工程５４から吸着剤充填工程５７までの各工程をスムーズに行うことができるだけではなく、これらの工程を経て得られる真空断熱材の断熱性能の向上に寄与している。

次に、内袋投入工程６６及び内袋への挿入工程５８について図８を用いて説明する。吸着剤２２が収納された芯材原綿２１は、内袋投入工程６６によって投入された内袋２３内に収納される。この内袋２３は前述のとおり、製造の各工程を経る期間内等の短期のガスバリア性を有している。内袋２３内に芯材原綿２１が挿入されることによって、吸着剤２２の収納部２１ａの入口部（Ｌ２寸法部）は内袋２３により拘束され、収納部２１ａの開口部自体も内袋２３によって蓋されるため、吸着剤２２の飛び出しはさらに抑制される。

芯材原綿２１が内袋２３内に挿入されると、仮圧縮工程５９に入る。この工程では図９、図１０の如く治具７４ａにより内袋２３内の脱気を行うと共に内袋密閉工程６０にて内袋２３の開口部をシールする。この時、収納部２１ａのＬ２寸法部は図９から図１０の如く芯材原綿が上下圧縮され斜め切り込み入口部の上片２１ｃと下片２１ｄが重ね合わされる。すなわち、仮圧縮工程５９によって上片２１ｃが押圧されることによって収納部２１ａの入口部が閉じられ、閉塞状態が実現する。したがって、収納部２１ａ内の吸着剤２２の飛び出しは、ほぼ完全に規制される。なお、この仮圧縮工程５９における芯材原綿の圧縮寸法は、後工程における外袋への挿入を考慮して決められるものである。また、この圧縮寸法は、真空断熱材がリサイクルされることを考慮し、芯材の骨格となる繊維部分を破壊しない寸法に設定されている。また、この内袋密閉工程６０では、図には示してないが、熱プレート等をもって内袋２３は熱溶着されて密封される。この密封により内袋２３内に設置された芯材２１と吸着剤収納部２１ａの入口（Ｌ２寸法部）は狭められたまま次の工程で用いられるまでの間、保管される構成となる。なお、本実施例のように、バインダーを用いないバインダーレス芯材とすれば、真空断熱材のリサイクルに非常に有利である。

以上のように、本実施例では、空気の流通が可能な芯材２１に設けた吸着剤収納部２１ａに、吸着剤２２を充填し、吸着剤収納部２１ａから吸着剤２２が出ないように内袋２３内を脱気し、且つ内袋２３と芯材２１を圧縮することで、斜めに切り込んで作った収納部の入口（Ｌ２寸法部）が上下に重め合わされて閉じられるので、吸着剤２２の飛び出しが防止できることは勿論、吸着剤の設置作業時間をも短縮できる。このため、芯材に外部よりの水分やガス成分が吸着し難い真空断熱材を提供できる。

また、芯材２１を収納した内袋２３ごと保管できるので、製造工程中における芯材部分の保管が容易になり、作業工程上の自由度が向上し、製造固定全体としての効率アップができる真空断熱材を提供できる。また、芯材２１に、外部よりの水分やガス成分が微量しか吸着しないので、後工程において芯材２１内を高真空度にするときの真空排気時間を短くできるため、製造コスト上有利な真空断熱材を提供できる。

また、空気の流通があるグラスウール等の無機繊維集合体を芯材として使用したので、吸着剤２２と空気との流通がよく、内袋２３内に含まれる水分やガスの吸着率が向上し、長期間高真空度が保持できる、つまり、長期間高断熱性能を保持できる省エネ上有利な真空断熱材および真空断熱材を使用した冷蔵庫、及び、真空断熱材の提供に非常に有利となる。

上記工程を経由して作られた芯材原綿２１及び吸着剤２２を納めた内袋２３は、次に外袋への挿入工程６１、内袋の一辺開口工程６２、真空排気工程６３、真空包装工程６４を経て、真空断熱材として提供される。冷蔵庫に真空断熱材を適用する場合には、図１にも示した如く、現場発泡の断熱材と弊用して利用すれば一段と断熱性が良く、取り扱い性の良い真空断熱材となる。

なお、本実施例の真空断熱材の適用範囲は非常に広く、本実施例に示した冷蔵庫だけではなく、航空機、船舶、自動車や電車等の車輌、冷凍機、住宅等に利用、活用できる。

次に図１１を用いて、図３に示す芯材原綿の圧縮工程５４が終了した後に、原綿への斜め切り込み形成工程５５、切り込みを収納部に形成する工程５６、吸着剤投入工程６５の３工程を行う設備について説明する。図１１は芯材原綿２１に切り込みを入れながら吸着剤２２を収納する状態を示す図であり、本実施例における上記工程を行う設備を示したものである。この図１１において、各符号は、２１が芯材原綿、２２が吸着剤、７０が枠状の治具、７１が切断刃、７４が補助具、８３が貯蔵容器、８４が吸着剤２２をストックするストック部をそれぞれ示している。本実施例では、吸着剤２２は貯蔵容器８３内に貯蔵されており、実際に必要な分だけ貯蔵容器８３からストック部８４へと供給し、このストック部８４から芯材２１の収納部２１ａへと供給する構造としている。すなわち、本実施例のストック部は、吸着剤２２が粒形であることに鑑み、一時的に吸着剤２２をストックする容器としている。

図１１に示すように、この装置は、芯材を載置する芯材設置部と、この芯材設置部に置かれる芯材２１に対して切り込み溝を形成する切断刃７１と、切り込み溝内に収納される吸着剤がストックされるストック部８４を備えており、切断刃７１及びストック部８４は芯材設置部よりも上方に位置している。これらの切断刃７１及びストック部８４は、芯材設置部に対して移動可能に設けられており、ストック部８４の先端には切断刃７１によって形成された切り込み溝を広げる方向に移動する部材７４が備えられている。

本設備は治具７０によって予め設定された厚さ迄、芯材原綿２１を押圧して圧縮した芯材原綿２１に対し、θ角度、例えば４５度にセットされた切断刃７１でもって斜め切り込み形成を行う。この切断刃７１は、本装置の所定位置に設置された芯材原綿２１の所望の位置に切り込みを形成できるように移動可能に設けられており、本装置の芯材設置部に置かれた芯材原綿２１に対し、上方から切り込み形成を行う。具体的には、芯材設置部より上方に配設される切断刃７１が図中の破線位置から斜め矢印Ｑへと移動し、切断刃７１の先端がＰ位置に達するまで切断刃７１が駆動される。

ついで、貯蔵容器８３から吸着剤２２の供給を受けた一時ストック容器８４が破線位置から移動し、切断刃７１に案内されながら、切断刃７１によって切り込まれた芯材原綿２１表面の切り込みに入ってくる。一時ストック容器８４の先端は鋭角となっており、この先端が切り込み内部、例えば、切り込みの先端Ｐまで入ったところで、この容器８４の一辺をなす補助具７４が切り込みを収納部２１ａとすべく切り込みを広げる方向に移動し、芯材原綿２１の切り込みを押し広げながら、一時ストック容器８４内に入っている。５ｇから１０ｇの吸着剤を収納部２１ａに充填するものである。

このように、原綿への斜め切り込み形成工程５５、切り込みを収納部に形成する工程５６、吸着剤投入工程６５に本装置を用いてこれらの各工程を一体化することにより本真空断熱材を作る作業効率は一段と向上する。

次に、図１２を用いて芯材と内袋の製造工程、具体的には、内袋投入工程６６、内袋への挿入工程５８、仮圧縮工程５９、内袋密閉工程６０の各工程について説明する。図１２は、本実施例における上記の各工程を実現する装置及びこの装置を用いて実現される各工程を説明するための図である。すなわち、図１２に示されるのは、内袋投入工程６６、内袋への挿入工程５８、仮圧縮工程５９、及び内袋密閉工程６０の各工程を併せた製造ラインの例である。

図１２において真空断熱材の芯材となる無機繊維集合体７５はコンベア７６によって上下を挟まれて搬送される。上下のコンベアの間は、上流側が下流側よりも大きく距離が取られているため、無機繊維集合体７５は、コンベア７６によって搬送される間に上下方向に圧縮（仮圧縮）されることとなる。図１２（ａ）の矢印方向に搬送された無機繊維集合体７５が所定位置まで達すると内袋へと挿入される。

この内袋への挿入について図１２（ａ）及び図１２（ｂ）を用いて説明する。本実施例では、無機繊維集合体７５の搬送経路を遮るように上下に延びた内袋用フィルム７７に向かって、無機繊維集合体７５が搬送されることによって内袋に挿入されるものである。

上側の上流側コンベア７６よりも上方に位置し、ロール状に巻かれた内袋用フィルム７３は、下側の上流側コンベア７６よりも下方に位置するロール状に巻かれた内袋用フィルム７３と熱溶着された状態で、かつ、この熱溶着部が無機繊維集合体７５の搬送経路上に位置した状態が図１２（ａ）に示されている。この図１２（ａ）に示された状態は、挿入待機状態である。

また、上流側コンベア７６の上下のコンベア間は、最上流側の方が下流側よりも距離を大きく取っており、搬送経路上に位置する内袋用フィルムと当接する前において、無機繊維集合体７５を圧縮しながら搬送する。なお、下流側コンベア７８の上下のコンベア間の距離は、上流側コンベア７６の中の下流側に位置するコンベア間の距離とほぼ同程度、あるいは短い距離としている。

挿入待機状態から、図中の矢印方向に向かって無機繊維集合体７５が上下のコンベア７６によって圧縮されながら搬送され、搬送経路を遮るように配置された内袋用フィルム７７と当接する。当接後もさらにコンベア７６によって無機繊維集合体７５が下流側へと送られ、この無機繊維集合体７５とともに内袋用フィルム７７が下流側コンベア７８によって搬送されるため、無機繊維集合体７５が内袋用フィルム７７に挿入される。本実施例では、挿入待機状態で、熱溶着部が無機繊維集合体７５の搬送経路上に位置しているため、この熱溶着部が上下の下流側コンベア７８との接触によって溶着が外れることが防止される。

さらに無機繊維集合体７５と内袋用フィルム７７とが下流側へと搬送されると、内袋用フィルム切断器によって内袋用フィルム７７が切断され、また、この切断された内袋用フィルム７７の切断部がヒートシール器によって熱溶着される。本実施例では、この切断器及びヒートシール器の機能を併せた切断シール器７９、８０を、上流側コンベア７６と下流側コンベア７８との間であって、挿入待機状態における内袋用フィルムの待機位置（図１２（ａ）参照）よりも下流側の位置に配設している。

図１２（ｃ）は、切断シール器の構成を示す図である。搬送経路上に位置する２枚の内袋用フィルム７７の上下を挟むように、上側にカット部８１及びヒートシール部８２を有している。このカット部８１は熱溶断を行う部分であり、カット部８１を搬送方向の両側から挟むように、図中左右にヒートシール部８２が配置される。ヒールシール部８２は、例えば加熱バーであり、加熱することによって２枚の内袋用フィルム７７を熱溶着する。

また、カット部８１は搬送方向両側に配置されるヒートシール部８２よりも下に突出して形成されており、切断シール器８０（図１２（ｂ）参照）を下方に移動させることによって、内袋用フィルム７７を切断し、かつ、切断部の両側を熱溶着する。また、切断シール器８０と対向する切断シール器７９は、ヒートシール部８２の受け部８３であり、カット部８１の突出に合わせて凹部が形成されている。この凹部寸法は、カット部８１のヒートシール部８２からの突出寸法よりも大きくし、ヒートシール部８２と受け部８３との接触を確保して確実な熱溶着を図ることとしている。

切断部よりも上流側を熱溶着することによって、無機繊維集合体７５が挿入された内袋となり、また、上下のコンベアによって圧縮されながら搬送されているため、圧縮脱気が可能である。すなわち、切断シール器と下流側コンベア７８との距離は、搬送される無機繊維集合体の搬送方向長さより小さくしており、下流側の上下のコンベアによって芯材の上流側が挟持された状態で内袋が切断及び熱溶着されるように配設されている。また、切断部よりも下流側を熱溶着することによって、図１２（ａ）に示す挿入待機状態となり、次に搬送されてくる無機繊維集合体７５に対しても同様の工程を繰り返す。したがって、内袋内に挿入し、内袋の内部を脱気し、内袋を密閉する工程を連続的に行うことが可能とし、生産工程の効率化が図れる。

本実施例は上記の構成及び各工程を有するものであり、以下のような作用効果が得られる。すなわち、無機繊維集合体からなる芯材２１と、芯材２１の水分、ガス成分等を吸着する吸着剤２２と、芯材２１を収納する内袋２３と、この内袋２３を収納する外袋２４から構成した真空断熱材２０又はこのような真空断熱材２０を用いた冷蔵庫において、芯材２１の表面に対し、若しくは厚み方向に対して斜めに切り込みを設けて作られた収納部に吸着剤２２を充填しており、重力の作用し得る方向に芯材が復元されて芯材の上下方向が重ね合わされて収納部の入口部が狭められるため、吸着剤収納部の開口を狭めるために特別の飛び出し防止策を施す必要がない。したがって、吸着剤の設置作業時間を短縮でき、芯材２１に外部からの水分やガス成分が吸着し難い真空断熱材が得られる。また、この真空断熱材を用いることによって冷蔵庫断熱壁の断熱性能を長期間維持することに寄与している。

また、芯材２１をその厚み方向に圧縮し、芯材２１を収納した内袋２３内を脱気すると共に吸着剤２２を収納する収納部の入口に位置する芯材の上下片を上下に重ね合わせて閉塞するように収納部の開口が閉じられるため、収納部入口は斜めに切り込まれた芯材の重ね合わせ部によって、吸着剤が小さい粒であっても収納部から飛び出すことが抑制され、また、内袋２３や外袋２４を突き破ることがない。したがって、内部の真空度の維持を図ることができる。

また、芯材２１の表面に対し、若しくは厚み方向に対し斜めに切り込みを設けて作った収納部の斜め切り込み角度θを３０度から７０度としたため、斜めに切り込まれて形成された収納部入口は、上下方向に常に重ね合わせられることとなり、特別な吸着剤防止策を施す必要がなく吸着剤の飛び出し防止を可能としている。

また、芯材２１の厚み方向斜めに切り込みを入れて作られる収納部の入口部を閉塞する重ね合わせ寸法Ｌ２は、少なくとも吸着剤の２ｍｍから５ｍｍの粒径よりも大きい寸法を確保した構成としている。したがって、収納部内に入れた吸着剤が入口部より飛び出しにくいだけではなく、芯材２１を厚み方向に圧縮した時、入口部の近くにある粒状の吸着剤２２が芯材２１の表面から突出せず、表面が突状とならず、内袋２３、外袋２４の損傷を防止することができる。

また、芯材２１の厚み方向斜めに切り込みを入れて作る収納部の深さ方向先端Ｐには吸着剤２２の粒径分以上分の厚みを芯材側に残したものであるから、芯材２１を厚み方向に圧縮しても、切り込み先端側にある粒状吸着剤が突出せず、芯材２１表面が突状となることを防ぎ、内袋２３、外袋２４を損傷することがない。

本発明の一実施例を示す冷蔵庫の要部の縦断面図。 本発明の一実施例の真空断熱材の断面説明図。 真空断熱材の製造工程を説明する図。 芯材を圧縮する治具と芯材の切込み溝との関係を示す図 、図４のＡ−Ａ断面拡大説明図。 芯材の切り込み溝を吸着剤収納部として吸着剤を充填する状態を示す図。 内袋に挿入される前の吸着剤収納部を示す図。 内袋に芯材を収納した状態を示す図。 吸着剤を収納した内袋を仮圧縮し、内袋内を脱気させる前の状態を示す図。 芯材を仮圧縮して内袋が閉じられた状態を示す図。 芯材原綿に切り込みを入れながら吸着剤を収納する状態を示す図。 芯材と内袋の製造工程を説明する図。 従来の真空断熱材の断面説明図。

符号の説明

１２…冷蔵庫の箱体、１２ａ…箱体の断熱壁、１２ｂ…発泡断熱材、１２ｅ…箱体の外板、１２ｆ…箱体の内板、１３…扉体、１３ａ…断熱壁、１３ｂ…発泡断熱材、１４ａ…冷蔵室、１４ｂ…野菜室、１５ａ…製氷室、１５ｂ…冷凍室、２０…真空断熱材、２１…芯材（芯材原綿）、２１ａ…吸着剤収納部、２１ｂ…収納部入口、２１ｃ…上片、２１ｄ…下片、２２…吸着剤、２３…内袋、２４…外袋、７０…治具、７１…切断刃、７２…斜め切り込み溝、７４…補助具、７４ａ…治具、７５…無機繊維集合体、７６…上流側コンベア、７７…内袋用フィルム、７８…下流側コンベア、７９…下切断シール器、８０…上切断シール器、８１…カット部、８２…ヒートシール部、８３…貯蔵容器、８４…一時ストック容器、８５…ノズル。

Claims (10)

1. 無機繊維集合体からなる芯材と、芯材のガス成分を吸着する吸着剤と、前記芯材を収納するガスバリア性を有する外包材とを備え、
   前記芯材の表面又は厚み方向に対して斜めに切り込まれて設けられた収納部に前記吸着剤が収納され、前記収納部の開口が重ね合わされて狭められる真空断熱材。
2. 無機繊維集合体からなる芯材と、芯材のガス成分を吸着する吸着剤と、この吸着剤とともに前記芯材を収納する内袋と、この内袋に収納された芯材を前記内袋とともに収納する外袋とを備え、
   前記芯材の表面又は厚み方向に対して斜めに切り込まれて設けられた収納部に前記吸着材が収納され、前記収納部の開口が前記芯材の厚み方向の重ね合わせにより狭められる真空断熱材。
3. 前記芯材を厚み方向に復元性を有する無機繊維集合体としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の真空断熱材。
4. 前記芯材は厚み方向に圧縮され、前記収納部の開口を挟んで対向する芯材の上片部と下片部とが上下に重ね合わされて前記開口が閉塞された請求項１乃至３のいずれかに記載の真空断熱材。
5. 前記芯材の表面又は厚み方向に対して斜めに切り込まれて設けられた収納部の斜め切り込み角度を垂直線から３０度から７０度の角度とした請求項１乃至４のいずれかに記載の真空断熱材。
6. 前記芯材の表面又は厚み方向に対して斜めに切り込まれて設けられた収納部の入口部を閉塞する重ね合わせ寸法Ｌ２を、前記吸着剤の粒径以上とした請求項１乃至５のいずれかに記載の真空断熱材。
7. 前記芯材の表面又は厚み方向に対して斜めに切り込まれて設けられた収納部の深さ方向先端と前記芯材の前記表面と反対側の表面との間の厚みを、前記吸着剤の粒径以上とした請求項１乃至６のいずれかに記載の真空断熱材。
8. 断熱壁で囲まれた箱体内に貯蔵室を有する冷蔵庫において、前記断熱壁は外板と内板との間に真空断熱材を備え、
   この真空断熱材は、無機繊維集合体からなる芯材と、芯材のガス成分を吸着する吸着剤と、前記芯材を収納するガスバリア性を有する外包材とを備え、
   前記芯材の表面又は厚み方向に対して斜めに切り込まれて設けられた収納部に前記吸着剤が収納され、前記芯材が上下方向に圧縮されて前記収納部の開口が狭められたことを特徴とする冷蔵庫。
9. 芯材の内部に吸着剤を備えた真空断熱材の製造方法であって、
   開口を有する治具で芯材を押圧する芯材原綿の圧縮工程と、
   芯材の前記開口に位置する部分に斜めに切り込みを形成する工程と、
   前記切り込みを広げて収納部を形成する工程と、
   前記収納部に吸着剤を投入する工程とを有することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
10. 芯材を載置する芯材設置部と、この芯材設置部に置かれる芯材に対して切り込み溝を形成する切断刃と、前記切り込み溝内に収納される吸着剤がストックされるストック部とを備え、
    前記切断刃及び前記ストック部は前記芯材設置部よりも上方に位置し、前記芯材設置部に対して移動可能に設けられ、前記ストック部の先端は前記切断刃によって形成された切り込み溝を広げる方向に移動する部材が備えられたことを特徴とする真空断熱材の製造装置。

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