特許 6793571 真空断熱材、それを備えた機器及び真空断熱材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6793571

(24)【登録日】2020年11月12日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】真空断熱材、それを備えた機器及び真空断熱材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16L 59/065 20060101AFI20201119BHJP

   B32B 3/04 20060101ALI20201119BHJP

   B32B 7/04 20190101ALI20201119BHJP

   F25D 23/06 20060101ALI20201119BHJP

【ＦＩ】

   F16L59/065

   B32B3/04

   B32B7/04

   F25D23/06 V

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-36055(P2017-36055)

(22)【出願日】2017年2月28日

(65)【公開番号】特開2018-141517(P2018-141517A)

(43)【公開日】2018年9月13日

【審査請求日】2019年7月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】嘉本 大五郎

(72)【発明者】

【氏名】越後屋 恒

(72)【発明者】

【氏名】新井 祐志

【審査官】 柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／０９７６３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２８６５１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１９２６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２１６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９４７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１６９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０７７７９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｌ ５９／０６５

Ｂ３２Ｂ ３／０４

Ｂ３２Ｂ ７／０４

Ｆ２５Ｄ ２３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

芯材と、前記芯材を挟んで対向して設けられた一対の積層膜からなる外包材と、を備え、
前記積層膜は、外側から順に、表面保護層、保護層、ガスバリア層及び熱溶着層がこの順で積層された物であり、
前記一対の積層膜の端部において、前記一対の積層膜のそれぞれの前記熱溶着層が互いに接合されており、
前記積層膜の端部は、前記積層膜を構成する各層の積層方向に対して垂直な方向に沿って、前記外包材の内部から外部へ向かって先細りとなる形状を有し、
前記一対の積層膜のそれぞれの前記熱溶着層の接合面と、前記一対の積層膜のそれぞれの前記熱溶着層の外側の表面とがなす角αが鋭角であり、前記一対の積層膜のそれぞれの前記熱溶着層の接合面の最端部は、厚さが無くなるように熱溶着されていることを特徴とする真空断熱材。

【請求項2】

前記αは、３°以下であることを特徴とする請求項１記載の真空断熱材。

【請求項3】

前記接合面の幅が７〜２０ｍｍであることを特徴する請求項１又は２に記載の真空断熱材。

【請求項4】

前記熱溶着層の接合面以外の部分の厚さが３０×１０^−６ｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空断熱材。

【請求項5】

芯材と、前記芯材を挟んで対向して設けられた一対の積層膜からなる外包材と、を備え、
前記積層膜は、外側から順に、表面保護層、保護層、ガスバリア層及び熱溶着層がこの順で積層された物であり、
前記一対の積層膜の端部において、前記一対の積層膜のそれぞれの前記熱溶着層が互いに接合されており、
前記積層膜の端部は、前記積層膜を構成する各層の積層方向に対して垂直な方向に沿って、前記外包材の内部から外部へ向かって先細りとなる形状を有し、
前記一対の積層膜のそれぞれの前記熱溶着層の接合面と、前記一対の積層膜のそれぞれの前記熱溶着層の外側の表面とがなす角αが鋭角であり、前記一対の積層膜のそれぞれの前記熱溶着層の接合面の最端部は、厚さが無くなるように熱溶着されていることを特徴とする真空断熱材を備えた機器。

【請求項6】

前記機器が、冷蔵庫又はヒートポンプ給湯器であることを特徴とする請求項５記載の機器。

【請求項7】

芯材と、前記芯材を挟んで対向して設けられた一対の積層膜からなる外包材と、を備え、前記積層膜は、外側から順に、表面保護層、保護層、ガスバリア層及び熱溶着層がこの順で積層された物である真空断熱材の製造方法であって、
前記一対の積層膜を作製する工程と、
前記一対の積層膜の内部に前記芯材を配置し、前記一対の積層膜の端部において、前記一対の積層膜のそれぞれの前記熱溶着層を接合する工程と、を有し、
前記一対の積層膜のそれぞれの前記熱溶着層を接合する工程において、前記積層膜の端部が、前記積層膜を構成する各層の積層方向に対して垂直な方向に沿って、前記外包材の内部から外部へ向かって先細りとなる形状を有するように、かつ、前記一対の積層膜のそれぞれの前記熱溶着層の接合面と、前記一対の積層膜のそれぞれの前記熱溶着層の外側の表面とがなす角αが鋭角であり、前記一対の積層膜のそれぞれの前記熱溶着層の接合面の最端部は、厚さが無くなるように熱溶着されているように前記一対の積層膜の前記熱溶着層を熱溶着することを特徴とする真空断熱材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空断熱材、それを備えた機器及び真空断熱材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球環境保護の観点又は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又は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、断熱材を厚くする必要がある。しかし、断熱材を厚くすると、機器全体の容積が増大し、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。

【0003】

このような課題を解決するために、上述した樹脂フォームや有機又は無機繊維等と比較して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（ラミネートフィルム）を袋状にし、内部に繊維集合体からなる芯材及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される物である。従来の樹脂フォームや有機又は無機繊維等の断熱材と比較して、２０〜４０倍の断熱性を持つことから、断熱材を薄くしても十分な断熱を行うことが可能である。

【0004】

一方、真空断熱材の伝熱は空間中に存在する固体分と気体成分の熱伝導、輻射及び対流熱伝達により引き起こされる。真空断熱材を常温以下の温度領域で使用する際には、輻射による熱伝導は小さく無視できる程度となる。さらに、真空断熱材は袋状の外包材に芯材を入れて内部を減圧していることから、固体の熱伝導が一定である場合、気体成分の熱伝導を抑制することで熱伝導率を低減することができる。つまり、内部の圧力を低くすることでより断熱性の高い真空断熱材を得ることができる。一般に、真空断熱材に用いる外包材は、複数のプラスチックフィルムをラミネートしたものであるが、プラスチックフィルムだけではガスのバリア性が不十分であることから、金属箔や金属蒸着膜を併用するものが知られている。

【0005】

真空断熱材の公知の一例として、例えば特許文献１がある。特許文献１には、ヒートシール層、ガスバリヤー層、ＪＩＳＫ７１２７でのヤング率が２００ＭＰａ以下のポリエチレンフィルム層またはポリプロピレンフィルム層、保護層の順で接着剤によりラミネートしてなるラミネートフィルムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６‐２１４２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記のような真空断熱材を機器に使用した場合、外包材を通じて徐々に気体が侵入し、内部の圧力が上昇することで断熱特性が経年劣化することが知られている。

【0008】

本発明は、上記事情に鑑み、外包材の内部への気体の侵入を防止し、長期に渡って断熱特性の低下を防止することが可能な真空断熱材、それを備えた機器及び真空断熱材の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上記課題を解決するために、芯材と、芯材を挟んで対向して設けられた一対の積層膜からなる外包材と、を備え、積層膜は、外側から順に、表面保護層、保護層、ガスバリア層及び熱溶着層がこの順で積層された物であり、一対の積層膜の端部において、一対の積層膜のそれぞれの熱溶着層が互いに接合されており、積層膜の端部は、積層膜を構成する各層の積層方向に対して垂直な方向に沿って、外包材の内部から外部へ向かって先細りとなる形状を有し、一対の積層膜のそれぞれの熱溶着層の接合面と、一対の積層膜のそれぞれの熱溶着層の外側の表面とがなす角αが鋭角であり、一対の積層膜のそれぞれの熱溶着層の接合面の最端部は、厚さが無くなるように熱溶着されていることを特徴とする真空断熱材を提供する。

【0010】

また、本発明は、上記真空断熱材を備えた機器を提供する。

【0011】

さらに、本発明は、芯材と、芯材を挟んで対向して設けられた一対の積層膜からなる外包材と、を備え、積層膜は、外側から順に、表面保護層、保護層、ガスバリア層及び熱溶着層がこの順で積層された物である真空断熱材の製造方法であって、一対の積層膜を作製する工程と、一対の積層膜の内部に芯材を配置し、一対の積層膜の端部において、一対の積層膜のそれぞれの熱溶着層を接合する工程と、を有し、一対の積層膜のそれぞれの熱溶着層を接合する工程において、積層膜の端部が、積層膜を構成する各層の積層方向に対して垂直な方向に沿って、外包材の内部から外部へ向かって先細りとなる形状を有するように、かつ、一対の積層膜のそれぞれの熱溶着層の接合面と、一対の積層膜のそれぞれの熱溶着層の外側の表面とがなす角αが鋭角であり、一対の積層膜のそれぞれの熱溶着層の接合面の最端部は、厚さが無くなるように熱溶着されているように一対の積層膜の熱溶着層を熱溶着することを特徴とする真空断熱材の製造方法を提供する。

【0012】

本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、外包材の内部への気体の侵入を防止し、長期に渡って断熱特性の低下を防止することが可能な真空断熱材、それを備えた機器及び真空断熱材の製造方法を提供することができる。

【0014】

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る真空断熱材の断面を示す模式図。

【図2】図１のＡ部分を拡大する図。

【図3】従来の真空断熱材の断面を示す模式図。

【図4】図３のＢ部分を拡大する図。

【図5】本発明に係る真空断熱材を備えた機器（冷蔵庫）の一例の断面を示す模式図。

【図6】本発明に係る真空断熱材を備えた機器（ヒートポンプ給湯器）の一例の断面を示す模式図。

【図7】本発明に係る真空断熱材の製造方法に使用するラミネーターの一例を示す断面模式図。

【図8】図７のＣ部分を拡大する図。

【図9】本発明に係る真空断熱材の製造方法の一例を示すフロー図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。

【0017】

［真空断熱材］
図１は本発明に係る真空断熱材の断面を示す模式図である。図１に示すように、真空断熱材１は、外包材３と、外包材３に収納された芯材２及び吸着剤（ゲッター剤１１）とを有する。外包材３は、一対の積層膜１０ａ，１０ｂが、端部（図１のＡ部分）で熱溶着によって接合されて封止されている。なお、吸着剤１１は必要に応じて外包材３に封入されるものであり、本発明において必須の構成ではない。

【0018】

図２は図１のＡ部分を拡大する図である。図２に示すように、外包材３を構成する積層膜１０ａは、外気に触れる外側の表面（外包材３の真空の内部と接触する表面と反対側の表面）から、第１層（表面保護層）５ａ、第２層（保護層）６ａ、第３層（ガスバリア層）７ａ及び熱溶着層８ａがこの順で積層された多層構造を有する。積層膜１０ｂも、積層膜１０ａと同様の構成を有する。上述したように、外包材３は、積層膜１０ａ，１０ｂが重ね合わされ、熱溶着層８ａ，８ｂの端部（熱溶着部，接合部）４が熱溶着されることによって封止されている。熱溶着層８ａ，８ｂが熱溶着によって接合されている面を接合面８１と称する。

【0019】

本発明においては、接合面８１と、熱溶着部４における熱溶着層８ａ，８ｂの外側の表面８０ａ，８０ｂとがなす角α（図２に拡大して図示）が、鋭角となっている（０°＜α＜９０°）。言い換えると、熱溶着層８ａ，８ｂは、真空断熱材１の外周に向かって薄肉化している。このような構成とすることで、熱溶着層８ａ，８ｂの端面８２のみが外気に露出し、熱溶着層８ａ，８ｂの他の部分は、積層膜１０ａ，１０ｂの他の層によってほぼ覆われる構造となっている。

【0020】

ここで、従来の真空断熱材の構成について説明する。図３は従来の真空断熱材の断面を示す模式図であり、図４は図３のＢ部分を拡大する図である。図３及び図４に示すように、従来の真空断熱材１´の外包材３´は、熱溶着部４´における熱溶着層８ａ´，８ｂ´の外側の表面８０ａ´，８０ｂ´と接合面８１´とが平行になっており、溶着層８ａ´，８ｂ´の外気に露出している端面８２ａ´，８２ｂ´の面積が、図２に示す本発明の場合よりも大きくなっている。

【0021】

外包材３の内部へ侵入するガスとしては、外包材３を構成する各層５ａ´〜８ａ´、５ｂ´〜８ｂ´の積層方向から侵入するガス（第１層（表面保護層）５ａの表面から侵入するガス）３０と、外包材３の積層方向と垂直な方向から侵入するガス（熱溶着層８ａ´，８ｂ´の８２ａ´，８２ｂ´端面から侵入するガス）３１が考えられる。本発明者が得た知見によると、第１層（表面保護層）５ａ´をアルミニウム箔とし、外包材３´の積層方向からのガス３０の侵入を抑制しても、外包材３´の内部の圧力が上昇し、熱伝導率が上昇（断熱特性が劣化）することがわかった。すなわち、外包材３´の内部に侵入するガスを低減するためには、外包材３´の積層方向からのガス３０の侵入のみならず、熱溶着層８ａ´，８ｂ´の端面８２ａ´，８２ｂ´から侵入するガス３１を抑制する必要がある。

【0022】

上述したように、従来の構成では、外包材３´の端部は外気に接触しており、この部分から経年的にガスが侵入してしまい、真空断熱材１´の内部の圧力が高くなり、結果として熱伝導率が高くなる。特に、熱溶着層８ａ´，８ｂ´は、ガスバリア層７ａ´，７ｂ´よりも内部に近い位置に配置されていることや、他の層と比較して厚さが厚くなる傾向にあることから、ガスが侵入しやすい構造となる。

【0023】

そこで、本発明は、図２に示すように、熱溶着層８ａ，８ｂの端面のほとんどが、外包材３を構成する積層膜の他の層によって覆われる構造とし、熱溶着層８ａ，８ｂの外気に触れる部分を極力低減して、外包材３の内部への気体の侵入を防止し、長期に渡って断熱特性の低下を防止することができる構成とした。

【0024】

上述した特許文献１は、真空断熱材端面からのガスの侵入を抑制し断熱特性の維持を図ったものである。具体的には、真空断熱材の外被材として用いるラミネートフィルムの断面をエチレンポリビニルアルコール共重合体またはポリアクリル酸系樹脂によりコートした真空断熱材が開示されている。しかし、コートに用いているエチレンポリビニルアルコール共重合体またはポリアクリル酸系樹脂のガス透過性は比較的低いものの、透過量がゼロではないことから、断熱特性の劣化は進行してしまう。また、端面にコートする樹脂材料を使用することやコートをするプロセスが増加してしまうことからコストアップにもつながるものである。

【0025】

本発明において、角度αは、熱溶着層８ａ，８ｂの端面がほとんど覆われる角度であればよい。角度αは、３°以下とすることが好ましい。角度αを３°以下とすることで、外包材３の積層方向と垂直な方向からのガスの侵入を抑制することができる。また、角度αは溶着層の厚さや後述する熱溶着部４の幅（図２中矢印で示す部分の寸法）により変化するが、傾斜角度が高くなると溶着が困難になることから３°以下とすることが好ましい。なお、角度αは電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＳＥＭ）による断面観察によって測定することができる。

【0026】

熱溶着部（接合面）４の幅（シール幅）は、７〜２０ｍｍ（７ｍｍ以上２０ｍｍ以下）とすることが好ましい。熱溶着部４の幅は角度αに依存する。幅を２０ｍｍより大きくすると外包材全体に対する割合が大きくなり効率が悪く、７ｍｍ未満とすると接着強度が低下することから、７〜２０ｍｍとすることが好ましい。

【0027】

さらに、熱溶着層８ａ，８ｂの厚さ（熱溶着前の厚さ、すなわち熱溶着部４以外の部分の厚さ）は３０×１０^−６ｍ以上であることが好ましい。これにより、溶着層８ａ，８ｂの端面からのガス侵入が少なくし、真空断熱材内部の圧力上昇を抑制することで熱伝導率の経時的な変化を低くすることが可能となる。

【0028】

第１層（表面保護層）５ａ，５ｂ、第２層（保護層）６ａ，６ｂ、第３層（ガスバリア層）７ａ，７ｂ、熱溶着層８ａ，８ｂ、芯材２及び脱酸素材１１には、従来用いられている材料を使用することができる。例えば、第１層（表面保護層）５ａ及び第２層（保護層）６ａ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及びポリプロピレンフィルム等の延伸加工品等を用いることができる。第３層（ガスバリア層）７ａとしては、金属蒸着フィルム、無機質蒸着フィルム及び金属箔等を用いることができる。熱溶着層８ａ，８ｂ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及び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。

【0029】

スペーサの役割を持つ芯材２は、熱伝導率低減の観点から空隙率の高い部材を用いることが望ましい。また、芯材２の内部の空隙は減圧により気体を除去できるように、連続的につながった形状であることが望ましい。このような特性をもつ材料の例として、無機材料を繊維化し集積した繊維集合体等がある。繊維集合体は、ソーダライムガラス等のガラスを原料とし、溶融したガラス材料を延伸法や火炎法などにより繊維化することで作製され、繊維化後は吸引機能を持ったコンベア等で集積される。

【0030】

また、溶融延伸法で作製したガラス繊維を水に分散した後、集積しシート化する湿式法で作製した無機繊維シートや溶融延伸法で作製した繊維を集積した後に熱と圧力を加えて成形した無機繊維マット等の芯材を用いることができる。さらに、芯材である無機繊維は使用する前に繊維表面に吸着した水分を除去するために、加熱による乾燥を行うことが望ましく、これにより真空断熱材を作製する際の真空排気時間を低減することができる。

【0031】

また、芯材２とともに減圧封止後の残存ガス及び水分を吸着する吸着剤（ゲッター剤）１１を同包することが好ましい。ゲッター剤としては、モレキュラーシーブス、シリカゲル、酸化カルシウム、合成ゼオライト、活性炭、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及び水酸化リチウム等を用いることができる。

【0032】

［真空断熱材を備えた機器］
次に、上述した本発明に係る真空断熱材を備えた機器の例について説明する。図５は本発明に係る真空断熱材を備えた機器（冷蔵庫）の一例の断面を示す模式図であり、図６は本発明に係る真空断熱材を用いたヒートポンプ給湯器の一例の断面を示す模式図である。

【0033】

図５に示す冷蔵庫１２の冷蔵庫箱体は、冷蔵庫外箱１３又は冷蔵庫内箱１４に、上述した本発明に係る真空断熱材を張り付けた後、冷蔵庫外箱１３と冷蔵庫内箱１４を組み合わせ、両者の間に形成された隙間に発泡ウレタン樹脂１５を注入して作製することができる。冷蔵庫扉１６についても、冷蔵庫箱体と同様に作製することができる。作製した冷蔵庫箱体と冷蔵庫扉１６、コンプレッサー１７、熱交換機及び電気品等の部品とを用いて冷蔵庫１２を完成することができる。本発明に係る真空断熱材を用いた冷蔵庫１２は、真空断熱材への外気の侵入を長期に渡って抑制することができることから、長期にわたって熱伝導率の上昇を抑制し、機器の消費電力を低く抑えられることができる。

【0034】

図６に示すヒートポンプ給湯器１８の貯湯タンク１９にはヒートポンプユニット２１で暖められたお湯（図示せず）が貯められている。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。図６に示すように、本発明に係る真空断熱材１を貯湯タンク１９の側面に設ければ、長期に渡って熱伝導率の上昇を抑制することができるので、湯タンク１９の湯音の低下を抑制することができ、機器の消費電力を低く抑えられることができる。

【0035】

本発明に係る真空断熱材１は、上述した冷蔵庫１２及びヒートポンプ給湯器１８の他、自動販売機及び業務用のショーケース等にも好適である。

【0036】

［真空断熱材の製造方法］
図９は、本発明に係る真空断熱材の製造方法の一例を示すフロー図である。図９に示すように、本発明に係る真空断熱材の製造方法は、外包材３を構成する一対の積層膜１０ａ，１０ｂを作製する工程（Ｓ１）と、作製した一対の積層膜１０ａ，１０ｂの内側に芯材２を配置する工程（Ｓ２）と、一対の積層膜１０ａ，１０ｂの端部において、一対の積層膜１０ａ，１０ｂのそれぞれの熱溶着層（８ａ，８ｂ）を接合（熱融着）する工程（Ｓ３）とを有する。

【0037】

Ｓ１では、積層膜１０ａ（１０ｂ）を構成する表面保護層５ａ（５ｂ）、保護層６ａ（６ｂ）及び熱溶着層８ａ（８ｂ）を重ね合わせ、ドライシール等によって接合して積層膜１０ａ（１０ｂ）を作製することができる。

【0038】

図７は本発明に係る真空断熱材の製造方法に使用するラミネーター（ヒートシーラー）の一例を示す断面模式図であり、図８は図７のＣ部分を拡大する図である。熱溶着層（８ａ，８ｂ）の接合（熱溶着）は、図７及び図８に示す装置を用いて行う。

【0039】

ヒートシーラーは、一片毎にシールが可能なバータイプのものや、連続的にシールを行うもの等を用いることができる。図７及び図８に示すヒートシーラー７０は、上部シールバー７７及び下部シールバー７８を有するバータイプのものである。

【0040】

本発明に係る真空断熱材の角度αは、シールバー７７，７８の傾斜角度によって調整することが可能である。

【0041】

本開示における真空断熱材は、ガラス繊維を有する芯材と熱により溶着した部分が外周方向へ傾斜的に薄肉化した外包材を用いることができる。これにより、溶着層端面からのガス侵入が少なくし、真空断熱材内部の圧力上昇を抑制することで熱伝導率の経時的な変化を低くすることが可能となる。

【実施例】

【0042】

以下、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明する。

【0043】

（１．１）実施例１の真空断熱材の作製
図１に示す構成を有する真空断熱材を作製した。芯材２には、ガラス繊維の集合体（繊維集合体）を用いた。これは、ソーダライムガラスを遠心法により溶融紡糸した平均繊維径５．０μｍのグラスウール繊維を、吸引機能がついたコンベアで集積したグラスウールシートである。グラスウールシートの目付（シート状のグラスウール１ｍ^２あたりの重量）は１枚当り１５００ｇ／ｍ^２となっており、本実施例では３枚重ねて使用した。また、芯材２は使用前に３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさに切断し、温度２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥した。

【0044】

外包材３は、表面保護層５ａ，５ｂとしてポリアミドフィルム（厚さ２５×１０^−６ｍ）、保護層６ａ，６ｂとしてアルミニウム蒸着層を付加したポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ１２×１０^−６ｍ）、ガスバリア層７ａ，７ｂとし、アルミニウム蒸着したエチレン−ビニルアルコール共重合体（厚さ１５×１０^−６ｍ）を用いた。また、熱溶着層８ａ，８ｂとして直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（厚さ５０×１０^−６ｍ）を用い、上記表面保護層５ａ，５ｂ、保護層６ａ，６ｂ、ガスバリア層７ａ，７ｂ及び熱溶着層８ａ，８ｂをドライラミネート法により積層し、４層構成からなる積層膜（１０ａ，１０ｂ）を作製した。

【0045】

作製した外包材３を３８０×４５０ｍｍに切断し、熱溶着層８ａ，８ｂ同士が接触するように重ね、３辺の端部を、熱溶着部４の幅１０ｍｍとし、傾斜構造を持つヒートシーラーで熱溶着し熱溶着した。作製した熱溶着部４の断面を電子顕微鏡にて観察したところ、熱溶着層８ａ，８ｂは図２に示す構造を有しており、その角度αは０．６°であった。

【0046】

吸着剤１１としては合成ゼオライト（重量５ｇ）を用いた。乾燥により水分を除去した芯材２と、吸着剤１１を一緒に袋状の外包材３中に入れた後、減圧用のチャンバー内にセットし、減圧操作を行った。減圧操作は油回転ポンプで５分間行い、続いて油拡散ポンプで５分間行った。減圧操作が終了した後、開口部（ヒートシールされていない１辺）を熱溶着により接着し封止した。熱溶着部の形状は他の３辺と同様とした。実施例１の熱溶着層の構成を、後述する表１に記載する。

【0047】

（１．２）実施例１の真空断熱材の熱伝導率の評価
作製した真空断熱材１の厚さは１８ｍｍであった。作製した真空断熱材１の熱伝導率（初期値）を英弘精機（株）製のオートラムダを用いて平均温度１０℃で測定した結果、１．８９ｍＷ／ｍ・Ｋであった。さらに、作製した真空断熱材について、経時的な熱伝導率の変化を評価するため７０℃で３０日間の加熱試験を実施した。その結果、加熱試験後の熱伝導率は３．０１ｍＷ／ｍ・Ｋとなり、熱伝導率の変化分を初期値で割って１００倍した、変化率は５９となった。実施例１の真空断熱材の熱伝導率の評価結果を、後述する表１に併記する。

【0048】

（１．３）実施例１の真空断熱材を備えた機器の作製と評価
実施例１の真空断熱材を用いて図５に示す冷蔵庫を作製し、消費電力を測定したところ、実施例１の真空断熱材を用いない場合と比較して約４０％低くなった。このことから、本実施例の真空断熱材を用いることで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。

【0049】

（２．１）実施例２の真空断熱材の作製
実施例２の真空断熱材は、外包材３の表面保護層５ａ，５ｂ、保護層６ａ，６ｂ及びガスバリア層７ａ，７ｂについては実施例１と同様である。実施例２では、熱溶着層８ａ，８ｂとして高密度ポリエチレンフィルム（厚さ７５×１０^−６ｍ）を用い、熱溶着部の幅を７ｍｍとした。実施例１と同様に積層膜（１０ａ，１０ｂ）を作製し、顕微鏡によって断面を観察したところ、角度αは１．２°であった。実施例２の熱溶着層の構成を、後述する表１に併記する。

【0050】

（２．２）実施例２の真空断熱材の熱伝導率の評価
作製した真空断熱材１の厚さは１８ｍｍであった。作製した真空断熱材１の熱伝導率（初期値）、加速試験後の熱伝導率及び変化率を、実施例１と同じ装置及び条件を用いて評価を行ったところ、熱伝導率（初期値）は１．７９ｍＷ／ｍ・Ｋ加熱試験後の熱伝導率は２．７５ｍＷ／ｍ・Ｋ、熱変化率は５４となった。実施例２の真空断熱材の熱伝導率の評価結果を、後述する表１に併記する。

【0051】

（２．３）実施例２の真空断熱材を備えた機器の作製と評価
実施例２の真空断熱材１を複数枚用いて図６に示すヒートポンプ給湯器１８を作製した。本実施例の真空断熱材を適用した場合ＣＯＰに約１０％の改善が確認された。このことから、本実施例の真空断熱材を用いることで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。

【0052】

（３．１）実施例３の真空断熱材の作製
実施例３の真空断熱材は、外包材３の表面保護層５ａ，５ｂ、保護層６ａ，６ｂ及びガスバリア層７ａ，７ｂについては実施例１及び２と同様である。実施例３では、熱溶着層８ａ，８ｂとして直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（厚さ５０×１０^−６ｍ）を用い、熱溶着部の幅を２０ｍｍとした。実施例１と同様に積層膜（１０ａ，１０ｂ）を作製し、顕微鏡によって断面を観察したところ、角度αは０．３°であった。実施例３の熱溶着層の構成を、後述する表１に併記する。

【0053】

（３．２）実施例３の真空断熱材の熱伝導率の評価
作製した真空断熱材１の厚さは１８ｍｍであった。作製した真空断熱材１の
熱伝導率（初期値）、加速試験後の熱伝導率及び変化率を、実施例１と同じ装置及び条件を用いて評価を行ったところ、熱伝導率（初期値）は１．８３ｍＷ／ｍ・Ｋ、加熱試験後の熱伝導率は２．８ｍＷ／ｍ・Ｋ、変化率は５３となった。実施例３の真空断熱材の熱伝導率の評価結果を、後述する表１に併記する。

【0054】

（４．１）実施例４の真空断熱材の作製
実施例４の真空断熱材は、外包材３の表面保護層５ａ，５ｂ、保護層６ａ，６ｂ及びガスバリア層７ａ，７ｂについては実施例１〜３と同様である。実施例４では、熱溶着層８ａ，８ｂとして直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（厚さ１００×１０^−６ｍ）を用い、熱溶着部の幅を７ｍｍとした。実施例１と同様に積層膜（１０ａ，１０ｂ）を作製し、顕微鏡によって断面を観察したところ、熱溶着層は外周部へ向かって傾斜しており、その角度αは１．６°であった。実施例４の熱溶着層の構成を、後述する表１に併記する。

【0055】

（４．２）実施例４の真空断熱材の熱伝導率の評価
作製した真空断熱材１の厚さは１８ｍｍであった。作製した真空断熱材１の熱伝導率（初期値）、加速試験後の熱伝導率及び変化率を、実施例１と同じ装置及び条件を用いて評価を行ったところ、熱伝導率（初期値）は１．８３ｍＷ／ｍ・Ｋ、加熱試験後の熱伝導率は２．９２ｍＷ／ｍ・Ｋ、変化率は６０となった。実施例４の真空断熱材の熱伝導率の評価結果を、後述する表１に併記する。

【0056】

（５．１）比較例１の真空断熱材の作製
図４に示すように、熱溶着部４´における角度αをつけず、熱溶着層８ａ´，８ｂ´の外側の表面８０ａ´，８０ｂ´と接合面８１´とが平行になるようにしたこと以外は実施例１と同様にして比較例１の積層膜１０ａ´，１０ｂ´を作製した。

【0057】

（５．２）比較例１の真空断熱材の熱伝導率の評価
作製した真空断熱材１の厚さは１８ｍｍであった。作製した真空断熱材１´の熱伝導率（初期値）、加速試験後の熱伝導率及び変化率を、実施例１と同じ装置及び条件を用いて評価を行ったところ、熱伝導率（初期値）は１．８３ｍＷ／ｍ・Ｋ、加熱試験後の熱伝導率は３．９ｍＷ／ｍ・Ｋ、変化率は１１３となり、実施例１と比較して大幅に高い値となった。これは、熱溶着層が外気に接触する面積が大きくなり、ガスの透過量が高くなったためと考える。

【0058】

（６．１）比較例２の真空断熱材の作製
図４に示すように、角度αをつけず、熱溶着部４´における熱溶着層８ａ´，８ｂ´の外側の表面８０ａ´，８０ｂ´と接合面８１´とが平行になるようにしたこと以外は実施例２と同様にして比較例２の積層膜１０ａ´，１０ｂ´を作製した。

【0059】

（６．２）比較例２の真空断熱材の熱伝導率の評価
作製した真空断熱材１の厚さは１８ｍｍであった。作製した真空断熱材１´の熱伝導率（初期値）、加速試験後の熱伝導率及び変化率を、実施例１と同じ装置及び条件を用いて評価を行ったところ、熱伝導率（初期値）は１．８５ｍＷ／ｍ・Ｋ、加熱試験後の熱伝導率は３．７８ｍＷ／ｍ・Ｋ、変化率は１０４となり、実施例２と比較して大幅に高い値となった。これは、熱溶着層が外気に接触する面積が大きくなり、ガスの透過量が高くなったためと考える。

【0060】

【表1】

【0061】

以上説明したように、本発明によれば、外包材の内部への気体の侵入を防止し、長期に渡って断熱特性の低下を防止することが可能な真空断熱材、それを備えた機器及び真空断熱材の製造方法を提供することができる。

【0062】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0063】

１，１´…真空断熱材、２…芯材、３，３´…外包材、４，４´…熱溶着部（接合部）、５ａ，５ｂ，５ａ´，５ｂ´…第１層（表面保護層）、６ａ，６ｂ，６ａ´，６ｂ´…第２層（保護層）、７ａ，７ｂ，７ａ´，７ｂ´…第３層（ガスバリア層）、８ａ，８ｂ，８ａ´，８ｂ´…熱溶着層、８０ａ，８０ｂ，８０ａ´、８０ｂ´…熱溶着層の外側の表面、８１，８１´…接合面、８２，８２ａ´，８２ｂ´…熱溶着層の端面、１０ａ，１０ｂ，１０ａ´，１０ｂ´…積層膜、１１…吸着剤（ゲッター剤）、１２…冷蔵庫、１３…冷蔵庫外箱、１４…冷蔵庫内箱、１５…発泡ウレタン樹脂、１６…冷蔵庫扉、１７…コンプレッサー、１８…ヒートポンプ給湯器、１９…貯湯タンク、２０…貯湯タンクユニット、２１…ヒートポンプユニット、７０…ヒートシーラー、７１…支持台、７２…台座、７３…、アーム、７４…本体、７６…止め具、７７…上部シールバー、７８…下部シールバー、７９…上部ヒーター、８０…下部ヒーター。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】