断熱材およびこれを備えた冷凍機器
【課題】断熱特性を向上させると共に可撓性を大きくし且つ吸音効果を向上させた断熱材およびこれを備えた冷凍機器（ヒートポンプ給湯機・空気調和機・冷凍冷蔵ショーケースの冷凍機・冷蔵庫・車両用冷凍機器等）を提供することを目的とする。
【解決手段】ガラス繊維でわた状の素材から成る無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体とＰＥＴ製等のバインダ繊維１８ｃと繊維製品をリサイクルして原料に近い形のわたに戻した有機繊維（反毛）１８ｂとを所定の割合で混合し、所定の厚さ寸法及び密度で積み重ねられて上記バインダ繊維によって一体化された断熱材およびこれを備えた冷凍機器とした。
【解決手段】ガラス繊維でわた状の素材から成る無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体とＰＥＴ製等のバインダ繊維１８ｃと繊維製品をリサイクルして原料に近い形のわたに戻した有機繊維（反毛）１８ｂとを所定の割合で混合し、所定の厚さ寸法及び密度で積み重ねられて上記バインダ繊維によって一体化された断熱材およびこれを備えた冷凍機器とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱材およびこれを備えた冷凍機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍機器の圧縮機や熱交換器は、不必要に熱を逃がさないようにして熱エネルギーを有効に利用するために、断熱材で覆ったものがある。
【０００３】
例えば、ヒートポンプ給湯機は、冷凍サイクルユニットを運転してお湯を沸かす機器においては圧縮機及び水冷媒熱交換器（冷凍サイクル中の高温冷媒と水を熱交換する熱交換器）の外周を断熱材で覆い熱を逃がさない、及び圧縮機の出す運転音を低減する工夫がなされている。この種断熱材の例には特許文献１に示すものがある。
【０００４】
即ち、特許文献１に示された断熱材は、無機繊維（グラスウールを実施例で用いている）を加圧し、圧縮成形した芯材をガスバリア性を有する金属製薄板若しくは金属製フィルムの外被材で覆い、内部を真空状態とした真空断熱材である。この真空断熱材の表面には、水冷媒熱交換器と接触する部分を覆いガスバリア性を保つための保護部材を設けている。
【０００５】
この真空断熱材は、断熱効果が非常に良いことは周知されている。
【０００６】
また、特許文献２には、圧縮機から発せられる騒音を吸音する吸音断熱材，薄肉の真空断熱材，圧縮機の揺れを緩和する防振材を積層して構成した複合断熱材で圧縮機を覆うことにより、真空断熱材で断熱厚さを抑えながら圧縮機からの放熱を抑制でき、圧縮機回りのスペースを有効利用することが提案されている。
【０００７】
尚、フェノールホルムアルデヒドレジンを架橋構造とした難燃繊維と、反毛（反毛とは、衣類，布，繊維集合体、をリサイクルして得た繊維）と、をバインダ繊維を用いて結着させた断熱材を用いることが考えられるが、上記難燃繊維は、耐熱性は良いが充分な吸音効果が得られず、且つコスト高となり、製品適用が難しいことがわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−５４１８３号公報
【特許文献２】特開２００７−１９２４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に示された断熱材は、グラスウール等より成る無機繊維を金属製薄板若しくは金属製フィルムの外被材内に収納した後に真空減圧して圧縮成形され断熱材であるので可撓性が小さく、大きく塑性加工することは破損の虞があるため困難である。
【００１０】
また、外被材が金属製薄板若しくは金属製フィルムであり、しかもガスバリア性を有することから、吸音効果を得られない。
【００１１】
上記難燃繊維とバインダ繊維と反毛から成る断熱材であると、難燃繊維が柔らかいため空間が出来難い。このため、充分な吸音効果が得られない。また難燃繊維は断熱材とした場合にコストが高くなる。
【００１２】
本発明は、断熱特性を向上させると共に可撓性を大きくし且つ吸音効果を向上させた断熱材およびこれを備えた冷凍機器（ヒートポンプ給湯機・空気調和機・冷凍冷蔵ショーケースの冷凍機・冷蔵庫・車両用冷凍機器等）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】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために、不定形な形状の無機繊維と、不定形な形状の有機繊維と、上記無機繊維集合体及び上記有機繊維の軟化温度よりも低い温度で溶融するバインダ繊維とを備え、これ等の繊維が所定の割合で混合され、所定の厚さ寸法及び密度で積み重ねられて上記バインダ繊維によって一体化されて成る断熱材である。
【発明の効果】
【００１４】
断熱特性を向上させると共に可撓性が大きく且つ吸音効果の大きな断熱材およびこれを備えた冷凍機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のヒートポンプ給湯機の構成を示す概略図である。
【図２】図１のヒートポンプ給湯機における貯湯運転から湯水使用時の給湯運転及びその後のタンク貯湯運転を示すフロー図である。
【図３】本実施形態のヒートポンプ給湯機におけるヒートポンプユニットの上面板を外した平面図である。
【図４】本実施形態の断熱材の製作工程を説明する図である。
【図５】本実施形態の断熱材の優位性を説明する図である。
【図６】本実施形態の断熱材で図３の水冷媒熱交換器を包んだ状態を示す斜視図である。
【図７】本実施形態の断熱材で、図３の圧縮機を包んだ状態を示す斜視図である。
【図８】冷凍機器の断熱材に使われる真空断熱材の芯材を説明する図である。
【図９】無機繊維と有機繊維とバインダ繊維が、点接触により積層された状態の部分拡大概略図である。
【図１０】混合された各繊維の状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明の実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。
本実施形態は、発明の目的を達成するのみならず、真空断熱材製作時に生じる真空断熱材の芯材の端材（廃材）および衣類等の織物や布などで廃棄されるものをも反毛に加工して発明の目的に沿う断熱材の素材に有効利用するようにした最良の実施形態である。
【００１７】
先ず、図１に示すヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプ冷媒回路の構成部品を収納したヒートポンプユニット３０と、貯湯タンク９及び給湯回路構成部品を収納をた貯湯ユニット４０、及び運転制御手段５０で構成されている。
【００１８】
そして、ヒートポンプ冷媒回路は圧縮機１，水冷媒熱交換器２に配置された冷媒側伝熱管２ａ，２ｂ，減圧装置３，空気熱交換器４を、それぞれ冷媒配管を介して順次接続して構成されており、その中に炭酸ガス（ＣＯ2）冷媒が封入され、冷凍サイクルを構成している。
【００１９】
而して、圧縮機１はＰＷＭ制御，電圧制御（例えばＰＡＭ制御）及びこれらの組み合わせ制御により、低速（例えば７００回転／分）から高速（例えば７０００回転／分）まで回転数制御ができる。
【００２０】
また、水冷媒熱交換機２は冷媒側伝熱管２ａ，２ｂ及び給水側伝熱管２ｃ，２ｄを備えており、冷媒側伝熱管２ａ，２ｂと給水側伝熱管２ｃ，２ｄとの間で熱交換を行うように構成されている。
【００２１】
尚、水冷媒熱交換器２は冷媒側伝熱管２ａ及び給水側伝熱管２ｃからなる熱交換部材群２ｅ（図３参照）と冷媒側伝熱管２ｂ及び給水側伝熱管２ｄからなる熱交換部材群２ｆ（図３参照）の２系路から構成されている。
【００２２】
減圧装置３としては一般に電動膨張弁が使用され、水冷媒熱交換器２を経て送られてくる中温高圧冷媒を減圧し、蒸発し易い低圧冷媒として空気熱交換器４へ送る。また、減圧装置３は冷媒回路の絞り量を変えてヒートポンプ冷媒回路内の冷媒循環量を調節する働きや、冬期低温時にヒートポンプ運転して空気熱交換器４に着霜した場合、前記絞り量を全開にして中温冷媒を空気熱交換器４に多量に送って霜を溶かす除霜装置の役目も行う。
【００２３】
空気熱交換器４は送風ファン５の回転により外気を取入れ空気と冷媒との熱交換を行い、外気から熱を吸収する役目を行う。
【００２４】
貯湯ユニット４０は貯湯，タンク給湯などを行うための水循環回路を備えて構成されている。
【００２５】
貯湯回路はタンク沸上げ運転によって貯湯タンク９に高温水を貯めるための水回路で、貯湯タンク９，タンク循環ポンプ１４，給水側伝熱管２ｃ，２ｄ，貯湯タンク９が水配管を介して順次接続され構成されている。
【００２６】
タンク給湯回路は、給水金具６，減圧弁７，給水水量センサ８，貯湯タンク９，湯水混合弁１１，出湯金具１２が水配管を介して順次接続され構成されている。
【００２７】
なお、給水金具６は水道などの給水源に接続され、出湯金具１２は台所蛇口１３などに接続されている。
【００２８】
なお、出湯金具１２からは、洗面や風呂湯張り回路（図示せず）などにも給湯できる。
【００２９】
次に、運転制御手段５０は、ヒートポンプ冷媒回路の運転・停止並びに圧縮機１の回転数制御を行うと共に、減圧装置３の冷媒絞り量調整他の冷凍サイクル運転制御，湯水混合弁１１などを制御することにより給湯運転などを行う。
【００３０】
また、運転制御手段５０は、冬期低温時、高温（例えば９０℃）で貯湯する場合は、周囲温度や給水温度が低く加熱負荷が大きいため高回転数（例えば３０００〜４０００回転／分）とし、夏期は逆に加熱負荷が小さいため一般的貯湯温度（約６５℃）で比較的低速（例えば１０００〜２０００回転／分）とするなどの最適運転制御手段を有している。
【００３１】
更に、ヒートポンプ給湯機には、貯湯タンク９の貯湯温度や貯湯量を検知するためのタンクサーミスタや各部の冷媒温度や水温を検知する各部サーミスタ、及び圧縮機１の吐出圧力を検知する圧力センサ等（いずれも図示せず）が設けられ、各検出信号は運転制御手段５０に入力されるように構成されている。運転制御手段５０はこれらの信号に基づいて各機器を制御する。
【００３２】
次に、本実施形態のヒートポンプ給湯機の運転動作について、図１のヒートポンプ冷媒回路及び貯湯回路，給湯回路と図２のフロー図の実施形態に基づいて説明する。図２は、夜中の貯湯運転から翌日の給湯使用終了までの１日の運転動作の実施形態を示すフロー図である。
【００３３】
運転制御手段５０は、毎日の給湯使用量を記憶学習して翌日の給湯使用量を推定し、夜間の貯湯温度及び貯湯量を決定すると共に、上記貯湯量が電気料金の夜間割引時間（例えば２３時〜７時）内に沸き上がるように貯湯運転開始時刻を設定する学習制御手段を有している。
【００３４】
上記設定時刻になると貯湯運転を開始する。即ち、図１におけるヒートポンプを運転すると共にタンク循環ポンプ１４を運転し、水冷媒熱交換器２で高温冷媒と貯湯タンク９から循環されるタンク貯湯水とで熱交換して貯湯タンク９内の水を高温水に沸き上げる（ステップ６１）。以下図２のフロー図のステップ６１からステップ７１に従って運転されるものであるが、断熱材には直接関係ないため、詳細説明を省略する。
【００３５】
次に図３において、図３はヒートポンプユニット３０の上面板を外した状態の平面図である。ヒートポンプユニット３０の箱体１５は略長方形をしており、背面及び左側面には空気熱交換器４が設置され、これに対向してファンモータ１６により回転するファン５が設置されている。箱体１５は仕切り板１７によって左右に仕切られている。仕切り板１７によって区切られた右側の空間は、圧縮機１や水冷媒熱交換器２が収容される収容室Ｓであり、この収容室Ｓは、一般的に機械室と呼ばれている。前記水冷媒熱交換器２はこの収容室Ｓの前方側に設置され、圧縮機１は後方側に設置されている。
【００３６】
また、上記水冷媒熱交換器２は、一端部から他端部に向かって冷媒を流通させるように構成されるものであり、図には示してないが、各端部が上下に位置するように配置されるものである。即ち、水冷媒熱交換器２は両端の鉛直方向と一致させて、起立させた状態で収容室Ｓ内に配置される。
【００３７】
また、水冷媒熱交換器２は隣接して配置される複数の熱交換部材２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌから構成される。図３に示す水冷媒熱交換器２では、６個の熱交換部材２ｇ〜２ｌが用いられている。各熱交換部材２ｇ〜２ｌは、冷媒側伝熱管２ａと給水側伝熱管２ｃとを重ねてそれぞれコイル状に巻いて形成されており、概略円筒状を有する。
【００３８】
また、複数の熱交換部材２ｇ〜２ｌは複数の熱交換部材群２ｅ，２ｆに区分して設けられている。具体的には、６個の熱交換部材２ｇ〜２ｌは、３個ずつ２つの熱交換部材群２ｅ，２ｆに区分されている。各熱交換部材群２ｅ，２ｆは、各熱交換部材２ｇ〜２ｉ，２ｊ〜２ｌをそれぞれ対向させて配置されている。ところで、各熱交換部材群２ｅ，２ｆは、同時に運転されるものであっても良く、いずれか一方のみ運転されるものであっても良い。
【００３９】
１８は本実施形態のフェルト状断熱材である。このフェルト状断熱材１８は、上記圧縮機１を断熱吸音する目的で設けられている。換云すると、このフェルト状断熱材１８には吸音効果があり、圧縮機１が出す音を吸音し、外部（使用者に届く音）に出る音を小さくする効果があると云うことである。また、このフェルト状断熱材１８は水冷媒熱交換器２にも設けられている。具体的には、上記圧縮機１を囲むように設けられ、水冷媒熱交換器２を構成する各熱交換部群２ｅ，２ｆを囲み、保温及び吸音（圧縮機１の場合）するように設けられている。
【００４０】
以下、上記フェルト状断熱材１８に付いて、図４を用いて説明する。
図４の製作工程図からも分るように、上記フェルト状断熱材１８は、無機繊維集合体（実施例はグラスウール）１８ａ，有機繊維（実施例は反毛）１８ｂ，バインダ繊維１８ｃとを混合し、加熱・加圧成形し、可撓性のある断熱材とした。
【００４１】
次に、上記フェルト状断熱材１８を構成するグラスウール１８ａ，バインダ繊維１８ｃ，反毛１８ｂに付いて説明する。
【００４２】
先ず、ここで云うグラスウールはガラス繊維のわた状の素材であり、現在建築物における断熱材として広く用いられている他、吸音材としてもスピーカーや、防音室の吸音材として広く用いられている。また、グラスウールは断熱性・防火性にも優れており、アスベストの代替材として広く使われている。そして、このグラスウールは建築物や自動車の窓に使われた廃ガラスが主な原料で、溶かしたガラスを火災法、遠心法などでわた状の繊維にして作られている。このグラスウール（原綿）は、最近では冷蔵庫やヒートポンプ給湯機等の断熱材として多く用いられるようになった真空断熱材の芯材に使われている。
【００４３】
上記真空断熱材用芯材として用いられているグラスウール（原綿）は、例えば、厚みが約１００mm，幅が５００mmあるロール上に巻かれた原綿から必要寸法を切り出して用いている。
【００４４】
尚、上記真空断熱材用芯材は、これを複数枚重ね合せ、加圧成形して袋に入れ、この状態で真空減圧することによって厚さ１０mm前後の真空断熱材を製造している。厚さ３mm位のものは、厚みが約１００mmのグラスウール（原綿）を１枚で作成され、厚さ２０mmの場合は、必要な繊維密度に応じて４〜７枚を重ねて作成する。
【００４５】
図８に示す芯材の破線部は、上記真空断熱材製作時に必要寸法を切り出した際に廃材となる端材を示す。本実施形態は、発明の目的を達成するのみならず、上記廃材（端材）および上記反毛をも有効利用するようにした最良の実施形態である。
【００４６】
次に、バインダ繊維に付いて、バインダ繊維１８ｃ（実施例はＰＥＴ）にはポリエステル系合成繊維が多く用いられる。このポリエステル系合成繊維はグリコールとジカルボン酸の重縮合物あるいは、オキシカルボン酸の重縮合物のようなポリエステルを紡糸して得られる合成繊維である。このものは機械的強さが大きく、耐久性があり、ヤング率が大きいので、ナイロンより風合が優れている等の性質を備えている。
【００４７】
実施例で用いた有機繊維１８ｂは、衣類，布，繊維等をリサイクルして得る繊維（反毛）を用いた。通常、この反毛１８ｂは回転ドラムの針状突起部材を数段階に変え、上記衣類，布等を針で掻きむしるようにして開繊してリサイクルした不定形の形状の繊維若しくは不定形の形状の繊維をわた状にしたものである。この不定形の形状の繊維の中には、糸状のものが混入している開繊レベルでもよい。
【００４８】
上記した無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体，バインダ繊維１８ｃ，反毛１８ｂとでフェルト状断熱材１８を作る工程を図４において説明する。無機繊維集合体１８ａは、用途に応じてセラミック繊維や炭素繊維なども考えられる。
【００４９】
図において、上記素材はステップ８１で開繊機に投入して開繊する。ここでは各種素材が上記針状突起部材やノコギリ刃状の突起部材等により細かく開繊することによって、不定形の形状の繊維若しくは不定形の形状の繊維の集合したわた状にされる。
【００５０】
開繊された各種素材は、ステップ８２で計量し、その後ステップ８３の混合機にかけられる。ここでは、開繊した上記各素材を所定の混合比率に混ぜると共にふんわりとしたわた状にする。
【００５１】
次いで、ステップ８４で、上記混合した繊維を、所定の速度で動くベルトコンベア上に自由落下させて、所定の厚みに降り積もらせる。この際には、ベルトコンベアの下方からベルトコンベアに設けられた微細な網状の隙間から空気を吸引している。これによって、吸引した空気の流れと一緒に自由落下させた繊維が空気と共に均一な厚さに吸引されて、密度が高くなりシート状になる。このシート状になったものを、例えば２層に積層して所定の厚さにする。
【００５２】
上記２層に積層されたシートは、ステップ８５で加熱・加圧する成形機に入り、所定の温度で所定時間加熱される。この加熱によりバインダ繊維１８ｃの表面が溶け、３者を結着し、ステップ８６で放熱冷却して断熱材が完成する。これによって、大きさの混在していたグラスウール１８ａの粉状の小さいものが落下する粉落ち現象や、短い繊維が飛散する繊維飛びを防止できるようになる。
【００５３】
上記加熱温度は、実施例ではガラス繊維が軟化しない３００℃未満で、有機繊維に化学繊維（樹脂繊維）が混ざっていたとしても溶融しない温度で、バインダ繊維が溶融する温度以上でバインダ繊維の表面が溶融する所定時間過熱した。実施例では、１００℃で表面が溶融する繊維を用い、１５０℃で９０秒加熱してバインダ繊維の表面が良好に溶融した。尚、この加熱温度及び時間は、材料の温度や加熱炉周囲の空気温度，コンベアの温度、その他の状況により変える必要がある。
【００５４】
図５は本実施形態のフェルト状断熱材１８の優位性を説明する図である。
先ず、比較品には、Ａ：無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体の単体，Ｂ：無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体（＋）バインダ繊維１８ｃ，Ｃ：無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体（＋）バインダ繊維１８ｃ（＋）反毛１８ｂ，Ｄ：難燃繊維（＋）バインダ繊維１８ｃ（＋）反毛１８ｂ，Ｅ：真空断熱材（芯材が無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体）とし、評価項目としては、吸音効果，断熱効果，製品への適用性，コスト等を挙げ、上記比較品を評価した。
【００５５】
尚、上記グラスウール１８ａとバインダ繊維１８ｃと反毛１８ｂとの材料比率をグラスウール１８ａ約５０ｗｔ％，バインダ繊維１８ｃ約３０ｗｔ％，反毛１８ｂ約２０ｗｔ％としている。上記比率とするのは、各種比率で混合したフェルト状断熱材１８を作り、ヒートポンプ給湯機に組み込み、断熱吸音試験を行った所、上記比率が最も良いことが判ったためである。
【００５６】
図９は無機繊維と有機繊維とバインダ繊維が、点接触により積層された状態の部分拡大概略図。図１０は混合された各繊維の状態を示す概略図であり、断熱材の一部を指でつまんで千切ったものを概略図として描いたものである。図１０の太い線は、開繊しきれずに糸の状態で残っているものである。
【００５７】
吸音効果を得られた要因としては、有機繊維（反毛）１８ｂから無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体の比率を上げることにより、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体はガラス繊維でわた状の素材が、図９に示す通り点接触により積層されること、及び図１０に示す通り繊維が直線的ではなく不定形の形状であるため、繊維と繊維の接触が点接触の数が多くなって線接触することを大幅に低減できる。これによって、接触面積が小さくなり、繊維と繊維の間の直接的な熱伝導を少なくできると共に吸音に効果的な小さな空隙が多く形成される。
【００５８】
更には、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体と反毛（有機繊維）１８ｂは材質の異なる繊維であるため、個々の材質の固有の振動周波数が混合により互いの固有の振動周波数で振動しようとするのを打ち消し合う。これによって、圧縮機やモータなどからの振動・運転騒音などによる共振及び振動の伝達が低減して、音が低減する。また、各繊維間に小さな空隙が多く形成されることによって、吸音効果が向上する。効果的に吸音するには、断熱材を取り付ける機器の騒音周波数に合わせて、その周波数を吸音するのに適した繊維の材質（素材そのものの固有の振動周波数）と、空隙の大きさや空隙の断面形状を決めるように繊維の点接触のピッチ及び線の外径などを選定するとより効果的である。
【００５９】
また、断熱効果を得られた要因としても、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体はガラス繊維でわた状の素材が点接触により積層された構造であるため、空隙が多く形成されること、及び無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体は開繊及び繊維を混合すること等によって、不定形の形状になり、空隙が細かく分断される。しかも、図１０に示す通り、繊維が上記不定形の形状であることにより、繊維が複雑に交差したり、開繊及び繊維を混合により比較的短い繊維になっていたりするため、熱の伝導は遮断され、熱伝導性が低減し断熱効果が得られる。このようなことから、用途に応じて材料の混合比率，長さ，太さ等を変更してもよい。
【００６０】
尚、本実施形態で用いた繊維の線径は、無機繊維（グラスウール）１８ａが約４μｍ、反毛（有機繊維）１８ｂが１０〜２０μｍ位が混在、バインダ繊維１８ｃが約１０μｍである。
【００６１】
この評価結果は図５に示す通りで、本実施形態のＣ：無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体（＋）バインダ繊維１８ｃ（＋）反毛１８ｂが総合して良いことが判った。
【００６２】
この種、断熱材を製品に組み込む必要がある市販製品には、冷蔵庫，空気調和機，ヒートポンプ給湯機，カーエアコン等がある。
【００６３】
しかしながら上記何れの製品でも性能向上だけでなく、コスト低減も重要な課題であり、評価項目が○でないと製品への適用は難かしい。この点、本実施形態の無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体（＋）バインダ繊維１８ｃ（＋）反毛１８ｂは廃材の使用を可としている点からも、全て○となり、他の比較品より優れていることが判る。
【００６４】
尚、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体の材料比率は、用途により変更しても良い。断熱吸音効果を更に上げたい場合は、反毛１８ｂを除いてグラスウール１８ａとバインダ繊維１８ｃの材料比率をグラスウール１８ａ約８０ｗｔ％，バインダ約２０ｗｔ％とすることもできるが、上記グラスウール１８ａの材料比率を上げると、粉落ち，飛散が発生し作業環境を悪化させてしまう場合があるため、限定はしないが、リサイクル繊維等による包み込みや、飛散防止剤の塗布等により粉落ち，飛散を防止する場合もある。
【００６５】
また、使用箇所により強度を優先させたい場合は、材料比率をグラスウール１８ａ約２０ｗｔ％，バインダ約３０ｗｔ％，反毛１８ｂ約５０ｗｔ％とする等、用途に応じて材料比率を変更してもよい。
【００６６】
更には、上記Ｂ：無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体（＋）バインダ繊維１８ｃは、バインダ繊維１８ｃと成り得る特性の材質の反毛１８ｂを用いた場合は、繊維は２種類であるが、上記Ｃ：無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体（＋）バインダ繊維１８ｃ（＋）反毛１８ｂの断熱材の構成であり、同等の効果が得られることから本実施形態の断熱材である。
【００６７】
尚、比較品Ｅ：真空断熱材は冷蔵庫の断熱材としては代るものがない程、有効なものであるが、アルミニウム等の薄板を外被材としている関係上、吸音効果，製品への適用と云う面で本実施形態品のフェルト状断熱材より劣ることが判る。即ち、本実施形態のフェルト状断熱材１８は、圧縮機１及び水冷媒熱交換器の保温、及び防音を目的として開発されるものであるためにフェルト状断熱材１８を、圧縮機１及び水冷媒熱交換器を直接、覆う必要があるため、真空断熱材を断熱材とした時、作業時或いは使用中、上記アルミニウム製の外被材を損傷してしまう可能性が大であるためここへの適用は難しい。
【００６８】
次に図６，図７をもって、上記工程を経て作られたフェルト状断熱材を利用して、ヒートポンプ給湯機の圧縮機１，水冷媒熱交換器２を覆い、断熱効果、及び防音効果を得る際の具体的断熱シールに付いて説明する。
【００６９】
尚、図６，図７は本実施形態の断熱材で図３に示す圧縮機１及び水冷媒熱交換器２を包んだ状態を示す斜視図である。図から分かるように可撓性を有するフェルト状断熱材１８は袋状に予め成形され、圧縮機１，水冷媒熱交換器２をその袋内にスッポリと納めるようにした。このようにすることにより、水冷媒熱交換器２部においては、外気の影響を少なくし冷凍サイクル中の高温ガスにより水配管中の水を効率良く加熱することができる。
【００７０】
圧縮機１に用いた場合には、上記フェルト状断熱材１８で保温されることは勿論、圧縮機１自体の発する騒音も吸音されて、低騒音となる。また、遮音効果も得る場合は、重量のある材質で且つ貫通孔の無い部材を重ねて用いると良い。
【００７１】
尚、上記発明は実施形態のヒートポンプ給湯機に限定されるものではなく、冷蔵庫，空気調和機，カーエアコン等の冷凍機器の熱源機（熱交換器，圧縮機等）及び周囲部へ適用できる。
【００７２】
本実施形態は以上説明した如き構成を有するものであるから次の効果が得られる。即ち、ガラス繊維でわた状の素材から成る無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体とＰＥＴ製（ポリエチレンテレフタレート−−−ポリエステル繊維）のバインダ繊維１８ｃと繊維製品をリサイクルして原料に近い形のわた状にした反毛１８ｂとを所定の割合で混合し、それを所定の厚さ寸法・密度に積層した後、加熱・加圧成形して作った断熱材である。
【００７３】
これにより、グラスウール１８ａ単品で作った断熱材よりも吸音効果が大きく断熱効果も得られ、且つ粉落ち，繊維飛びをなくし、コスト面でも低くして製品への適用を容易にした断熱材が得られる。
【００７４】
また、不定形な形状の無機繊維１８ａが、直線状以外の不定形な形状に製造した無機繊維や、繊維の製造過程で生じる所定品質外の無機繊維或いは断熱材の端部を切り落とした端材を開繊して不定形に変形した無機繊維を用いる。或いは、これらに外力若しくは加熱して所定の変形をさせた無機繊維を含むもののいずれであっても同様の性能が得られる。
【００７５】
また、不定形な形状の有機繊維が、断熱材の用途に合わせた品質の原料で直線状以外の不定形な形状に製造した有機繊維や、繊維の製造過程で生じる所定品質外の有機繊維、或いは織物や不織布などの製造過程で生じる所定品質外の繊維製品や繊維製品のリサイクル材を開繊して不定形に変形した有機繊維、若しくはこれらに外力若しくは加熱して所定の変形をさせた有機繊維を含むもののいずれであっても同様の性能が得られる。
【００７６】
また、不定形な形状の無機繊維と不定形な形状の有機繊維との材料比率は、無機繊維集合体が多いことにより、バインダ繊維により繊維を結合する際の熱の影響を受けても繊維と繊維とが確実に点接触を実現できる。これによって、断熱性能を向上できると共に可撓性が大きく且つ吸音効果の大きな断熱材を提供できる。
【００７７】
また、グラスウール１８ａとバインダ繊維１８ｃと反毛１８ｂとの材料比率をグラスウール１８ａ約５０ｗｔ％，バインダ繊維１８ｃ約３０ｗｔ％，反毛１８ｂ約２０ｗｔ％とした断熱材である。これにより、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体単体で作った断熱材よりも、吸音効果・断熱効果の大きなものが得られ、且つ製品への組み込み時に、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体の粉落ち，繊維飛びのない、断熱材を得られる。特にこの断熱材をヒートポンプ給湯機などの冷凍機器に組み込んだ時の、他の断熱材との組み合せよりも、吸音効果・断熱効果が向上することを実験により確認している。
【００７８】
また、グラスウール１８ａとバインダ繊維１８ｃと反毛１８ｂとはミキサー（混合機）で開繊繊維が所定の混合比率で均一に分散し混合した断熱材である。これにより、バインダ繊維１８ｃが部分的に集中することを防止でき、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体と反毛１８ｂに結着して、製品への組み込み時、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体の粉落ち，繊維飛びを防止した断熱材およびこれを備えた冷凍機器が得られる。
【００７９】
また、シート状に作られた断熱材を袋状とし、この袋を利用して冷凍機器の熱源機（水冷媒熱交換器，圧縮機等）を包んだ断熱材を備えた冷凍機器である。これにより、熱交換器，圧縮機等の断熱効果，吸音効果が簡単且つ確実に得られる断熱材及びこれを備えた冷凍機器が得られる。
【００８０】
また、冷凍機器に用いる真空断熱材を作る際に用いるバインダを含まない無機繊維集合体（芯材）の材料取りした後に残る無機繊維集合体の端材を、前記断熱材の一部に使用した断熱材である。これにより、真空断熱材を作る際に発生する端材を廃棄処分しないので、廃棄費用が不要となり、コスト的にも有利な断熱材が得られる。
【００８１】
上記最良の実施形態では、有機繊維１８ｂに反毛１８ｂを用いてコストも低減できるようにしたが、将来的にはコストが高くなる可能性もあり、又は性能を均一化する等のニーズによっては、反毛１８ｂを用いる必要はない。
【００８２】
本実施形態に係る断熱材は、不定形な形状の無機繊維１８ａと、不定形な形状の有機繊維１８ｂと、上記無機繊維集合体及び上記有機繊維１８ｂの軟化温度よりも低い温度で溶融するバインダ繊維１８ｃとを備え、これ等の繊維は、所定の割合で混合され且つ、所定の厚さ寸法及び密度で積み重ねられて上記バインダ繊維１８ｃによって一体化された断熱材を特徴としている。このように、不定形な形状の繊維であることによって、繊維と繊維とが確実に点接触することを実現して、断熱性能を向上できると共に可撓性が大きく且つ吸音効果の大きな断熱材を提供できる。
【００８３】
更に、不定形な形状の繊維にリサイクル材の反毛を用いる場合は、反毛を作成する際の開繊によって不定形な形状の繊維になるため、不定形な形状の繊維を作成するための加工を省略することが可能となる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 圧縮機
２ 水冷媒熱交換器
３ 減圧装置
４ 空気熱交換器
５ 送風ファン
６ 給水金具
７ 減圧弁
８ 給水水量センサ
９ 貯湯タンク
１１ 湯水混合弁
１２ 出湯金具
１３ 台所蛇口
１４ タンク循環ポンプ
１５ 箱体
１６ ファンモータ
１７ 仕切り板
１８ フェルト状断熱材
１８ａ 無機繊維（グラスウール）
１８ｂ 有機繊維（反毛）
１８ｃ バインダ繊維
３０ ヒートポンプユニット
４０ 貯湯ユニット
５０ 運転制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱材およびこれを備えた冷凍機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍機器の圧縮機や熱交換器は、不必要に熱を逃がさないようにして熱エネルギーを有効に利用するために、断熱材で覆ったものがある。
【０００３】
例えば、ヒートポンプ給湯機は、冷凍サイクルユニットを運転してお湯を沸かす機器においては圧縮機及び水冷媒熱交換器（冷凍サイクル中の高温冷媒と水を熱交換する熱交換器）の外周を断熱材で覆い熱を逃がさない、及び圧縮機の出す運転音を低減する工夫がなされている。この種断熱材の例には特許文献１に示すものがある。
【０００４】
即ち、特許文献１に示された断熱材は、無機繊維（グラスウールを実施例で用いている）を加圧し、圧縮成形した芯材をガスバリア性を有する金属製薄板若しくは金属製フィルムの外被材で覆い、内部を真空状態とした真空断熱材である。この真空断熱材の表面には、水冷媒熱交換器と接触する部分を覆いガスバリア性を保つための保護部材を設けている。
【０００５】
この真空断熱材は、断熱効果が非常に良いことは周知されている。
【０００６】
また、特許文献２には、圧縮機から発せられる騒音を吸音する吸音断熱材，薄肉の真空断熱材，圧縮機の揺れを緩和する防振材を積層して構成した複合断熱材で圧縮機を覆うことにより、真空断熱材で断熱厚さを抑えながら圧縮機からの放熱を抑制でき、圧縮機回りのスペースを有効利用することが提案されている。
【０００７】
尚、フェノールホルムアルデヒドレジンを架橋構造とした難燃繊維と、反毛（反毛とは、衣類，布，繊維集合体、をリサイクルして得た繊維）と、をバインダ繊維を用いて結着させた断熱材を用いることが考えられるが、上記難燃繊維は、耐熱性は良いが充分な吸音効果が得られず、且つコスト高となり、製品適用が難しいことがわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−５４１８３号公報
【特許文献２】特開２００７−１９２４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に示された断熱材は、グラスウール等より成る無機繊維を金属製薄板若しくは金属製フィルムの外被材内に収納した後に真空減圧して圧縮成形され断熱材であるので可撓性が小さく、大きく塑性加工することは破損の虞があるため困難である。
【００１０】
また、外被材が金属製薄板若しくは金属製フィルムであり、しかもガスバリア性を有することから、吸音効果を得られない。
【００１１】
上記難燃繊維とバインダ繊維と反毛から成る断熱材であると、難燃繊維が柔らかいため空間が出来難い。このため、充分な吸音効果が得られない。また難燃繊維は断熱材とした場合にコストが高くなる。
【００１２】
本発明は、断熱特性を向上させると共に可撓性を大きくし且つ吸音効果を向上させた断熱材およびこれを備えた冷凍機器（ヒートポンプ給湯機・空気調和機・冷凍冷蔵ショーケースの冷凍機・冷蔵庫・車両用冷凍機器等）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】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために、不定形な形状の無機繊維と、不定形な形状の有機繊維と、上記無機繊維集合体及び上記有機繊維の軟化温度よりも低い温度で溶融するバインダ繊維とを備え、これ等の繊維が所定の割合で混合され、所定の厚さ寸法及び密度で積み重ねられて上記バインダ繊維によって一体化されて成る断熱材である。
【発明の効果】
【００１４】
断熱特性を向上させると共に可撓性が大きく且つ吸音効果の大きな断熱材およびこれを備えた冷凍機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のヒートポンプ給湯機の構成を示す概略図である。
【図２】図１のヒートポンプ給湯機における貯湯運転から湯水使用時の給湯運転及びその後のタンク貯湯運転を示すフロー図である。
【図３】本実施形態のヒートポンプ給湯機におけるヒートポンプユニットの上面板を外した平面図である。
【図４】本実施形態の断熱材の製作工程を説明する図である。
【図５】本実施形態の断熱材の優位性を説明する図である。
【図６】本実施形態の断熱材で図３の水冷媒熱交換器を包んだ状態を示す斜視図である。
【図７】本実施形態の断熱材で、図３の圧縮機を包んだ状態を示す斜視図である。
【図８】冷凍機器の断熱材に使われる真空断熱材の芯材を説明する図である。
【図９】無機繊維と有機繊維とバインダ繊維が、点接触により積層された状態の部分拡大概略図である。
【図１０】混合された各繊維の状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明の実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。
本実施形態は、発明の目的を達成するのみならず、真空断熱材製作時に生じる真空断熱材の芯材の端材（廃材）および衣類等の織物や布などで廃棄されるものをも反毛に加工して発明の目的に沿う断熱材の素材に有効利用するようにした最良の実施形態である。
【００１７】
先ず、図１に示すヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプ冷媒回路の構成部品を収納したヒートポンプユニット３０と、貯湯タンク９及び給湯回路構成部品を収納をた貯湯ユニット４０、及び運転制御手段５０で構成されている。
【００１８】
そして、ヒートポンプ冷媒回路は圧縮機１，水冷媒熱交換器２に配置された冷媒側伝熱管２ａ，２ｂ，減圧装置３，空気熱交換器４を、それぞれ冷媒配管を介して順次接続して構成されており、その中に炭酸ガス（ＣＯ2）冷媒が封入され、冷凍サイクルを構成している。
【００１９】
而して、圧縮機１はＰＷＭ制御，電圧制御（例えばＰＡＭ制御）及びこれらの組み合わせ制御により、低速（例えば７００回転／分）から高速（例えば７０００回転／分）まで回転数制御ができる。
【００２０】
また、水冷媒熱交換機２は冷媒側伝熱管２ａ，２ｂ及び給水側伝熱管２ｃ，２ｄを備えており、冷媒側伝熱管２ａ，２ｂと給水側伝熱管２ｃ，２ｄとの間で熱交換を行うように構成されている。
【００２１】
尚、水冷媒熱交換器２は冷媒側伝熱管２ａ及び給水側伝熱管２ｃからなる熱交換部材群２ｅ（図３参照）と冷媒側伝熱管２ｂ及び給水側伝熱管２ｄからなる熱交換部材群２ｆ（図３参照）の２系路から構成されている。
【００２２】
減圧装置３としては一般に電動膨張弁が使用され、水冷媒熱交換器２を経て送られてくる中温高圧冷媒を減圧し、蒸発し易い低圧冷媒として空気熱交換器４へ送る。また、減圧装置３は冷媒回路の絞り量を変えてヒートポンプ冷媒回路内の冷媒循環量を調節する働きや、冬期低温時にヒートポンプ運転して空気熱交換器４に着霜した場合、前記絞り量を全開にして中温冷媒を空気熱交換器４に多量に送って霜を溶かす除霜装置の役目も行う。
【００２３】
空気熱交換器４は送風ファン５の回転により外気を取入れ空気と冷媒との熱交換を行い、外気から熱を吸収する役目を行う。
【００２４】
貯湯ユニット４０は貯湯，タンク給湯などを行うための水循環回路を備えて構成されている。
【００２５】
貯湯回路はタンク沸上げ運転によって貯湯タンク９に高温水を貯めるための水回路で、貯湯タンク９，タンク循環ポンプ１４，給水側伝熱管２ｃ，２ｄ，貯湯タンク９が水配管を介して順次接続され構成されている。
【００２６】
タンク給湯回路は、給水金具６，減圧弁７，給水水量センサ８，貯湯タンク９，湯水混合弁１１，出湯金具１２が水配管を介して順次接続され構成されている。
【００２７】
なお、給水金具６は水道などの給水源に接続され、出湯金具１２は台所蛇口１３などに接続されている。
【００２８】
なお、出湯金具１２からは、洗面や風呂湯張り回路（図示せず）などにも給湯できる。
【００２９】
次に、運転制御手段５０は、ヒートポンプ冷媒回路の運転・停止並びに圧縮機１の回転数制御を行うと共に、減圧装置３の冷媒絞り量調整他の冷凍サイクル運転制御，湯水混合弁１１などを制御することにより給湯運転などを行う。
【００３０】
また、運転制御手段５０は、冬期低温時、高温（例えば９０℃）で貯湯する場合は、周囲温度や給水温度が低く加熱負荷が大きいため高回転数（例えば３０００〜４０００回転／分）とし、夏期は逆に加熱負荷が小さいため一般的貯湯温度（約６５℃）で比較的低速（例えば１０００〜２０００回転／分）とするなどの最適運転制御手段を有している。
【００３１】
更に、ヒートポンプ給湯機には、貯湯タンク９の貯湯温度や貯湯量を検知するためのタンクサーミスタや各部の冷媒温度や水温を検知する各部サーミスタ、及び圧縮機１の吐出圧力を検知する圧力センサ等（いずれも図示せず）が設けられ、各検出信号は運転制御手段５０に入力されるように構成されている。運転制御手段５０はこれらの信号に基づいて各機器を制御する。
【００３２】
次に、本実施形態のヒートポンプ給湯機の運転動作について、図１のヒートポンプ冷媒回路及び貯湯回路，給湯回路と図２のフロー図の実施形態に基づいて説明する。図２は、夜中の貯湯運転から翌日の給湯使用終了までの１日の運転動作の実施形態を示すフロー図である。
【００３３】
運転制御手段５０は、毎日の給湯使用量を記憶学習して翌日の給湯使用量を推定し、夜間の貯湯温度及び貯湯量を決定すると共に、上記貯湯量が電気料金の夜間割引時間（例えば２３時〜７時）内に沸き上がるように貯湯運転開始時刻を設定する学習制御手段を有している。
【００３４】
上記設定時刻になると貯湯運転を開始する。即ち、図１におけるヒートポンプを運転すると共にタンク循環ポンプ１４を運転し、水冷媒熱交換器２で高温冷媒と貯湯タンク９から循環されるタンク貯湯水とで熱交換して貯湯タンク９内の水を高温水に沸き上げる（ステップ６１）。以下図２のフロー図のステップ６１からステップ７１に従って運転されるものであるが、断熱材には直接関係ないため、詳細説明を省略する。
【００３５】
次に図３において、図３はヒートポンプユニット３０の上面板を外した状態の平面図である。ヒートポンプユニット３０の箱体１５は略長方形をしており、背面及び左側面には空気熱交換器４が設置され、これに対向してファンモータ１６により回転するファン５が設置されている。箱体１５は仕切り板１７によって左右に仕切られている。仕切り板１７によって区切られた右側の空間は、圧縮機１や水冷媒熱交換器２が収容される収容室Ｓであり、この収容室Ｓは、一般的に機械室と呼ばれている。前記水冷媒熱交換器２はこの収容室Ｓの前方側に設置され、圧縮機１は後方側に設置されている。
【００３６】
また、上記水冷媒熱交換器２は、一端部から他端部に向かって冷媒を流通させるように構成されるものであり、図には示してないが、各端部が上下に位置するように配置されるものである。即ち、水冷媒熱交換器２は両端の鉛直方向と一致させて、起立させた状態で収容室Ｓ内に配置される。
【００３７】
また、水冷媒熱交換器２は隣接して配置される複数の熱交換部材２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌから構成される。図３に示す水冷媒熱交換器２では、６個の熱交換部材２ｇ〜２ｌが用いられている。各熱交換部材２ｇ〜２ｌは、冷媒側伝熱管２ａと給水側伝熱管２ｃとを重ねてそれぞれコイル状に巻いて形成されており、概略円筒状を有する。
【００３８】
また、複数の熱交換部材２ｇ〜２ｌは複数の熱交換部材群２ｅ，２ｆに区分して設けられている。具体的には、６個の熱交換部材２ｇ〜２ｌは、３個ずつ２つの熱交換部材群２ｅ，２ｆに区分されている。各熱交換部材群２ｅ，２ｆは、各熱交換部材２ｇ〜２ｉ，２ｊ〜２ｌをそれぞれ対向させて配置されている。ところで、各熱交換部材群２ｅ，２ｆは、同時に運転されるものであっても良く、いずれか一方のみ運転されるものであっても良い。
【００３９】
１８は本実施形態のフェルト状断熱材である。このフェルト状断熱材１８は、上記圧縮機１を断熱吸音する目的で設けられている。換云すると、このフェルト状断熱材１８には吸音効果があり、圧縮機１が出す音を吸音し、外部（使用者に届く音）に出る音を小さくする効果があると云うことである。また、このフェルト状断熱材１８は水冷媒熱交換器２にも設けられている。具体的には、上記圧縮機１を囲むように設けられ、水冷媒熱交換器２を構成する各熱交換部群２ｅ，２ｆを囲み、保温及び吸音（圧縮機１の場合）するように設けられている。
【００４０】
以下、上記フェルト状断熱材１８に付いて、図４を用いて説明する。
図４の製作工程図からも分るように、上記フェルト状断熱材１８は、無機繊維集合体（実施例はグラスウール）１８ａ，有機繊維（実施例は反毛）１８ｂ，バインダ繊維１８ｃとを混合し、加熱・加圧成形し、可撓性のある断熱材とした。
【００４１】
次に、上記フェルト状断熱材１８を構成するグラスウール１８ａ，バインダ繊維１８ｃ，反毛１８ｂに付いて説明する。
【００４２】
先ず、ここで云うグラスウールはガラス繊維のわた状の素材であり、現在建築物における断熱材として広く用いられている他、吸音材としてもスピーカーや、防音室の吸音材として広く用いられている。また、グラスウールは断熱性・防火性にも優れており、アスベストの代替材として広く使われている。そして、このグラスウールは建築物や自動車の窓に使われた廃ガラスが主な原料で、溶かしたガラスを火災法、遠心法などでわた状の繊維にして作られている。このグラスウール（原綿）は、最近では冷蔵庫やヒートポンプ給湯機等の断熱材として多く用いられるようになった真空断熱材の芯材に使われている。
【００４３】
上記真空断熱材用芯材として用いられているグラスウール（原綿）は、例えば、厚みが約１００mm，幅が５００mmあるロール上に巻かれた原綿から必要寸法を切り出して用いている。
【００４４】
尚、上記真空断熱材用芯材は、これを複数枚重ね合せ、加圧成形して袋に入れ、この状態で真空減圧することによって厚さ１０mm前後の真空断熱材を製造している。厚さ３mm位のものは、厚みが約１００mmのグラスウール（原綿）を１枚で作成され、厚さ２０mmの場合は、必要な繊維密度に応じて４〜７枚を重ねて作成する。
【００４５】
図８に示す芯材の破線部は、上記真空断熱材製作時に必要寸法を切り出した際に廃材となる端材を示す。本実施形態は、発明の目的を達成するのみならず、上記廃材（端材）および上記反毛をも有効利用するようにした最良の実施形態である。
【００４６】
次に、バインダ繊維に付いて、バインダ繊維１８ｃ（実施例はＰＥＴ）にはポリエステル系合成繊維が多く用いられる。このポリエステル系合成繊維はグリコールとジカルボン酸の重縮合物あるいは、オキシカルボン酸の重縮合物のようなポリエステルを紡糸して得られる合成繊維である。このものは機械的強さが大きく、耐久性があり、ヤング率が大きいので、ナイロンより風合が優れている等の性質を備えている。
【００４７】
実施例で用いた有機繊維１８ｂは、衣類，布，繊維等をリサイクルして得る繊維（反毛）を用いた。通常、この反毛１８ｂは回転ドラムの針状突起部材を数段階に変え、上記衣類，布等を針で掻きむしるようにして開繊してリサイクルした不定形の形状の繊維若しくは不定形の形状の繊維をわた状にしたものである。この不定形の形状の繊維の中には、糸状のものが混入している開繊レベルでもよい。
【００４８】
上記した無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体，バインダ繊維１８ｃ，反毛１８ｂとでフェルト状断熱材１８を作る工程を図４において説明する。無機繊維集合体１８ａは、用途に応じてセラミック繊維や炭素繊維なども考えられる。
【００４９】
図において、上記素材はステップ８１で開繊機に投入して開繊する。ここでは各種素材が上記針状突起部材やノコギリ刃状の突起部材等により細かく開繊することによって、不定形の形状の繊維若しくは不定形の形状の繊維の集合したわた状にされる。
【００５０】
開繊された各種素材は、ステップ８２で計量し、その後ステップ８３の混合機にかけられる。ここでは、開繊した上記各素材を所定の混合比率に混ぜると共にふんわりとしたわた状にする。
【００５１】
次いで、ステップ８４で、上記混合した繊維を、所定の速度で動くベルトコンベア上に自由落下させて、所定の厚みに降り積もらせる。この際には、ベルトコンベアの下方からベルトコンベアに設けられた微細な網状の隙間から空気を吸引している。これによって、吸引した空気の流れと一緒に自由落下させた繊維が空気と共に均一な厚さに吸引されて、密度が高くなりシート状になる。このシート状になったものを、例えば２層に積層して所定の厚さにする。
【００５２】
上記２層に積層されたシートは、ステップ８５で加熱・加圧する成形機に入り、所定の温度で所定時間加熱される。この加熱によりバインダ繊維１８ｃの表面が溶け、３者を結着し、ステップ８６で放熱冷却して断熱材が完成する。これによって、大きさの混在していたグラスウール１８ａの粉状の小さいものが落下する粉落ち現象や、短い繊維が飛散する繊維飛びを防止できるようになる。
【００５３】
上記加熱温度は、実施例ではガラス繊維が軟化しない３００℃未満で、有機繊維に化学繊維（樹脂繊維）が混ざっていたとしても溶融しない温度で、バインダ繊維が溶融する温度以上でバインダ繊維の表面が溶融する所定時間過熱した。実施例では、１００℃で表面が溶融する繊維を用い、１５０℃で９０秒加熱してバインダ繊維の表面が良好に溶融した。尚、この加熱温度及び時間は、材料の温度や加熱炉周囲の空気温度，コンベアの温度、その他の状況により変える必要がある。
【００５４】
図５は本実施形態のフェルト状断熱材１８の優位性を説明する図である。
先ず、比較品には、Ａ：無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体の単体，Ｂ：無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体（＋）バインダ繊維１８ｃ，Ｃ：無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体（＋）バインダ繊維１８ｃ（＋）反毛１８ｂ，Ｄ：難燃繊維（＋）バインダ繊維１８ｃ（＋）反毛１８ｂ，Ｅ：真空断熱材（芯材が無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体）とし、評価項目としては、吸音効果，断熱効果，製品への適用性，コスト等を挙げ、上記比較品を評価した。
【００５５】
尚、上記グラスウール１８ａとバインダ繊維１８ｃと反毛１８ｂとの材料比率をグラスウール１８ａ約５０ｗｔ％，バインダ繊維１８ｃ約３０ｗｔ％，反毛１８ｂ約２０ｗｔ％としている。上記比率とするのは、各種比率で混合したフェルト状断熱材１８を作り、ヒートポンプ給湯機に組み込み、断熱吸音試験を行った所、上記比率が最も良いことが判ったためである。
【００５６】
図９は無機繊維と有機繊維とバインダ繊維が、点接触により積層された状態の部分拡大概略図。図１０は混合された各繊維の状態を示す概略図であり、断熱材の一部を指でつまんで千切ったものを概略図として描いたものである。図１０の太い線は、開繊しきれずに糸の状態で残っているものである。
【００５７】
吸音効果を得られた要因としては、有機繊維（反毛）１８ｂから無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体の比率を上げることにより、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体はガラス繊維でわた状の素材が、図９に示す通り点接触により積層されること、及び図１０に示す通り繊維が直線的ではなく不定形の形状であるため、繊維と繊維の接触が点接触の数が多くなって線接触することを大幅に低減できる。これによって、接触面積が小さくなり、繊維と繊維の間の直接的な熱伝導を少なくできると共に吸音に効果的な小さな空隙が多く形成される。
【００５８】
更には、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体と反毛（有機繊維）１８ｂは材質の異なる繊維であるため、個々の材質の固有の振動周波数が混合により互いの固有の振動周波数で振動しようとするのを打ち消し合う。これによって、圧縮機やモータなどからの振動・運転騒音などによる共振及び振動の伝達が低減して、音が低減する。また、各繊維間に小さな空隙が多く形成されることによって、吸音効果が向上する。効果的に吸音するには、断熱材を取り付ける機器の騒音周波数に合わせて、その周波数を吸音するのに適した繊維の材質（素材そのものの固有の振動周波数）と、空隙の大きさや空隙の断面形状を決めるように繊維の点接触のピッチ及び線の外径などを選定するとより効果的である。
【００５９】
また、断熱効果を得られた要因としても、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体はガラス繊維でわた状の素材が点接触により積層された構造であるため、空隙が多く形成されること、及び無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体は開繊及び繊維を混合すること等によって、不定形の形状になり、空隙が細かく分断される。しかも、図１０に示す通り、繊維が上記不定形の形状であることにより、繊維が複雑に交差したり、開繊及び繊維を混合により比較的短い繊維になっていたりするため、熱の伝導は遮断され、熱伝導性が低減し断熱効果が得られる。このようなことから、用途に応じて材料の混合比率，長さ，太さ等を変更してもよい。
【００６０】
尚、本実施形態で用いた繊維の線径は、無機繊維（グラスウール）１８ａが約４μｍ、反毛（有機繊維）１８ｂが１０〜２０μｍ位が混在、バインダ繊維１８ｃが約１０μｍである。
【００６１】
この評価結果は図５に示す通りで、本実施形態のＣ：無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体（＋）バインダ繊維１８ｃ（＋）反毛１８ｂが総合して良いことが判った。
【００６２】
この種、断熱材を製品に組み込む必要がある市販製品には、冷蔵庫，空気調和機，ヒートポンプ給湯機，カーエアコン等がある。
【００６３】
しかしながら上記何れの製品でも性能向上だけでなく、コスト低減も重要な課題であり、評価項目が○でないと製品への適用は難かしい。この点、本実施形態の無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体（＋）バインダ繊維１８ｃ（＋）反毛１８ｂは廃材の使用を可としている点からも、全て○となり、他の比較品より優れていることが判る。
【００６４】
尚、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体の材料比率は、用途により変更しても良い。断熱吸音効果を更に上げたい場合は、反毛１８ｂを除いてグラスウール１８ａとバインダ繊維１８ｃの材料比率をグラスウール１８ａ約８０ｗｔ％，バインダ約２０ｗｔ％とすることもできるが、上記グラスウール１８ａの材料比率を上げると、粉落ち，飛散が発生し作業環境を悪化させてしまう場合があるため、限定はしないが、リサイクル繊維等による包み込みや、飛散防止剤の塗布等により粉落ち，飛散を防止する場合もある。
【００６５】
また、使用箇所により強度を優先させたい場合は、材料比率をグラスウール１８ａ約２０ｗｔ％，バインダ約３０ｗｔ％，反毛１８ｂ約５０ｗｔ％とする等、用途に応じて材料比率を変更してもよい。
【００６６】
更には、上記Ｂ：無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体（＋）バインダ繊維１８ｃは、バインダ繊維１８ｃと成り得る特性の材質の反毛１８ｂを用いた場合は、繊維は２種類であるが、上記Ｃ：無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体（＋）バインダ繊維１８ｃ（＋）反毛１８ｂの断熱材の構成であり、同等の効果が得られることから本実施形態の断熱材である。
【００６７】
尚、比較品Ｅ：真空断熱材は冷蔵庫の断熱材としては代るものがない程、有効なものであるが、アルミニウム等の薄板を外被材としている関係上、吸音効果，製品への適用と云う面で本実施形態品のフェルト状断熱材より劣ることが判る。即ち、本実施形態のフェルト状断熱材１８は、圧縮機１及び水冷媒熱交換器の保温、及び防音を目的として開発されるものであるためにフェルト状断熱材１８を、圧縮機１及び水冷媒熱交換器を直接、覆う必要があるため、真空断熱材を断熱材とした時、作業時或いは使用中、上記アルミニウム製の外被材を損傷してしまう可能性が大であるためここへの適用は難しい。
【００６８】
次に図６，図７をもって、上記工程を経て作られたフェルト状断熱材を利用して、ヒートポンプ給湯機の圧縮機１，水冷媒熱交換器２を覆い、断熱効果、及び防音効果を得る際の具体的断熱シールに付いて説明する。
【００６９】
尚、図６，図７は本実施形態の断熱材で図３に示す圧縮機１及び水冷媒熱交換器２を包んだ状態を示す斜視図である。図から分かるように可撓性を有するフェルト状断熱材１８は袋状に予め成形され、圧縮機１，水冷媒熱交換器２をその袋内にスッポリと納めるようにした。このようにすることにより、水冷媒熱交換器２部においては、外気の影響を少なくし冷凍サイクル中の高温ガスにより水配管中の水を効率良く加熱することができる。
【００７０】
圧縮機１に用いた場合には、上記フェルト状断熱材１８で保温されることは勿論、圧縮機１自体の発する騒音も吸音されて、低騒音となる。また、遮音効果も得る場合は、重量のある材質で且つ貫通孔の無い部材を重ねて用いると良い。
【００７１】
尚、上記発明は実施形態のヒートポンプ給湯機に限定されるものではなく、冷蔵庫，空気調和機，カーエアコン等の冷凍機器の熱源機（熱交換器，圧縮機等）及び周囲部へ適用できる。
【００７２】
本実施形態は以上説明した如き構成を有するものであるから次の効果が得られる。即ち、ガラス繊維でわた状の素材から成る無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体とＰＥＴ製（ポリエチレンテレフタレート−−−ポリエステル繊維）のバインダ繊維１８ｃと繊維製品をリサイクルして原料に近い形のわた状にした反毛１８ｂとを所定の割合で混合し、それを所定の厚さ寸法・密度に積層した後、加熱・加圧成形して作った断熱材である。
【００７３】
これにより、グラスウール１８ａ単品で作った断熱材よりも吸音効果が大きく断熱効果も得られ、且つ粉落ち，繊維飛びをなくし、コスト面でも低くして製品への適用を容易にした断熱材が得られる。
【００７４】
また、不定形な形状の無機繊維１８ａが、直線状以外の不定形な形状に製造した無機繊維や、繊維の製造過程で生じる所定品質外の無機繊維或いは断熱材の端部を切り落とした端材を開繊して不定形に変形した無機繊維を用いる。或いは、これらに外力若しくは加熱して所定の変形をさせた無機繊維を含むもののいずれであっても同様の性能が得られる。
【００７５】
また、不定形な形状の有機繊維が、断熱材の用途に合わせた品質の原料で直線状以外の不定形な形状に製造した有機繊維や、繊維の製造過程で生じる所定品質外の有機繊維、或いは織物や不織布などの製造過程で生じる所定品質外の繊維製品や繊維製品のリサイクル材を開繊して不定形に変形した有機繊維、若しくはこれらに外力若しくは加熱して所定の変形をさせた有機繊維を含むもののいずれであっても同様の性能が得られる。
【００７６】
また、不定形な形状の無機繊維と不定形な形状の有機繊維との材料比率は、無機繊維集合体が多いことにより、バインダ繊維により繊維を結合する際の熱の影響を受けても繊維と繊維とが確実に点接触を実現できる。これによって、断熱性能を向上できると共に可撓性が大きく且つ吸音効果の大きな断熱材を提供できる。
【００７７】
また、グラスウール１８ａとバインダ繊維１８ｃと反毛１８ｂとの材料比率をグラスウール１８ａ約５０ｗｔ％，バインダ繊維１８ｃ約３０ｗｔ％，反毛１８ｂ約２０ｗｔ％とした断熱材である。これにより、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体単体で作った断熱材よりも、吸音効果・断熱効果の大きなものが得られ、且つ製品への組み込み時に、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体の粉落ち，繊維飛びのない、断熱材を得られる。特にこの断熱材をヒートポンプ給湯機などの冷凍機器に組み込んだ時の、他の断熱材との組み合せよりも、吸音効果・断熱効果が向上することを実験により確認している。
【００７８】
また、グラスウール１８ａとバインダ繊維１８ｃと反毛１８ｂとはミキサー（混合機）で開繊繊維が所定の混合比率で均一に分散し混合した断熱材である。これにより、バインダ繊維１８ｃが部分的に集中することを防止でき、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体と反毛１８ｂに結着して、製品への組み込み時、無機繊維（グラスウール）１８ａ集合体の粉落ち，繊維飛びを防止した断熱材およびこれを備えた冷凍機器が得られる。
【００７９】
また、シート状に作られた断熱材を袋状とし、この袋を利用して冷凍機器の熱源機（水冷媒熱交換器，圧縮機等）を包んだ断熱材を備えた冷凍機器である。これにより、熱交換器，圧縮機等の断熱効果，吸音効果が簡単且つ確実に得られる断熱材及びこれを備えた冷凍機器が得られる。
【００８０】
また、冷凍機器に用いる真空断熱材を作る際に用いるバインダを含まない無機繊維集合体（芯材）の材料取りした後に残る無機繊維集合体の端材を、前記断熱材の一部に使用した断熱材である。これにより、真空断熱材を作る際に発生する端材を廃棄処分しないので、廃棄費用が不要となり、コスト的にも有利な断熱材が得られる。
【００８１】
上記最良の実施形態では、有機繊維１８ｂに反毛１８ｂを用いてコストも低減できるようにしたが、将来的にはコストが高くなる可能性もあり、又は性能を均一化する等のニーズによっては、反毛１８ｂを用いる必要はない。
【００８２】
本実施形態に係る断熱材は、不定形な形状の無機繊維１８ａと、不定形な形状の有機繊維１８ｂと、上記無機繊維集合体及び上記有機繊維１８ｂの軟化温度よりも低い温度で溶融するバインダ繊維１８ｃとを備え、これ等の繊維は、所定の割合で混合され且つ、所定の厚さ寸法及び密度で積み重ねられて上記バインダ繊維１８ｃによって一体化された断熱材を特徴としている。このように、不定形な形状の繊維であることによって、繊維と繊維とが確実に点接触することを実現して、断熱性能を向上できると共に可撓性が大きく且つ吸音効果の大きな断熱材を提供できる。
【００８３】
更に、不定形な形状の繊維にリサイクル材の反毛を用いる場合は、反毛を作成する際の開繊によって不定形な形状の繊維になるため、不定形な形状の繊維を作成するための加工を省略することが可能となる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 圧縮機
２ 水冷媒熱交換器
３ 減圧装置
４ 空気熱交換器
５ 送風ファン
６ 給水金具
７ 減圧弁
８ 給水水量センサ
９ 貯湯タンク
１１ 湯水混合弁
１２ 出湯金具
１３ 台所蛇口
１４ タンク循環ポンプ
１５ 箱体
１６ ファンモータ
１７ 仕切り板
１８ フェルト状断熱材
１８ａ 無機繊維（グラスウール）
１８ｂ 有機繊維（反毛）
１８ｃ バインダ繊維
３０ ヒートポンプユニット
４０ 貯湯ユニット
５０ 運転制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不定形な形状の無機繊維と、不定形な形状の有機繊維と、上記無機繊維集合体及び上記有機繊維の軟化温度よりも低い温度で溶融するバインダ繊維とを備え、これ等の繊維は、所定の割合で混合され且つ、所定の厚さ寸法及び密度で積み重ねられて上記バインダ繊維によって一体化されたものであることを特徴とする断熱材。
【請求項２】
不定形な形状の無機繊維が、直線状以外の不定形な形状に製造した無機繊維や、繊維の製造過程で生じる所定品質外の無機繊維或いは断熱材の端部を切り落とした端材を開繊して不定形に変形した無機繊維、或いはこれらに外力若しくは加熱して所定の変形をさせた無機繊維を含むことを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【請求項３】
不定形な形状の有機繊維が、断熱材の用途に合わせた品質の原料で直線状以外の不定形な形状に製造した有機繊維や、繊維の製造過程で生じる所定品質外の有機繊維、或いは織物や不織布などの製造過程で生じる所定品質外の繊維製品や繊維製品のリサイクル材を開繊して不定形に変形した有機繊維、若しくはこれらに外力若しくは加熱して所定の変形をさせた有機繊維を含むことを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【請求項４】
不定形な形状の無機繊維と不定形な形状の有機繊維との材料比率は、無機繊維集合体が多いことを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【請求項５】
無機繊維がグラスウールであり、このグラスウールと有機繊維とバインダ繊維との材料比率を、グラスウール約５０ｗｔ％，有機繊維約２０ｗｔ％，バインダ繊維約３０ｗｔ％、としたことを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【請求項６】
無機繊維と有機繊維とバインダ繊維とは、ミキサー（混合機）で混合して各繊維を分散したことを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【請求項７】
不定形な形状の無機繊維と、不定形な形状の有機繊維と、上記無機繊維集合体及び上記有機繊維の軟化温度よりも低い温度で溶融するバインダ繊維とを備え、これ等の繊維は、所定の割合で混合され且つ、所定の厚さ寸法及び密度で積み重ねられて上記バインダ繊維によって一体化された断熱材であり、この断熱材を袋状とし、この袋状の断熱材で冷凍機器の熱源機を覆ったことを特徴とする冷凍機器。
【請求項８】
バインダを含まない無機繊維集合体から所定寸法に材料取りして切り落とされた端材を開繊した無機繊維を、前記断熱材の一部に使用したことを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【請求項１】
不定形な形状の無機繊維と、不定形な形状の有機繊維と、上記無機繊維集合体及び上記有機繊維の軟化温度よりも低い温度で溶融するバインダ繊維とを備え、これ等の繊維は、所定の割合で混合され且つ、所定の厚さ寸法及び密度で積み重ねられて上記バインダ繊維によって一体化されたものであることを特徴とする断熱材。
【請求項２】
不定形な形状の無機繊維が、直線状以外の不定形な形状に製造した無機繊維や、繊維の製造過程で生じる所定品質外の無機繊維或いは断熱材の端部を切り落とした端材を開繊して不定形に変形した無機繊維、或いはこれらに外力若しくは加熱して所定の変形をさせた無機繊維を含むことを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【請求項３】
不定形な形状の有機繊維が、断熱材の用途に合わせた品質の原料で直線状以外の不定形な形状に製造した有機繊維や、繊維の製造過程で生じる所定品質外の有機繊維、或いは織物や不織布などの製造過程で生じる所定品質外の繊維製品や繊維製品のリサイクル材を開繊して不定形に変形した有機繊維、若しくはこれらに外力若しくは加熱して所定の変形をさせた有機繊維を含むことを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【請求項４】
不定形な形状の無機繊維と不定形な形状の有機繊維との材料比率は、無機繊維集合体が多いことを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【請求項５】
無機繊維がグラスウールであり、このグラスウールと有機繊維とバインダ繊維との材料比率を、グラスウール約５０ｗｔ％，有機繊維約２０ｗｔ％，バインダ繊維約３０ｗｔ％、としたことを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【請求項６】
無機繊維と有機繊維とバインダ繊維とは、ミキサー（混合機）で混合して各繊維を分散したことを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【請求項７】
不定形な形状の無機繊維と、不定形な形状の有機繊維と、上記無機繊維集合体及び上記有機繊維の軟化温度よりも低い温度で溶融するバインダ繊維とを備え、これ等の繊維は、所定の割合で混合され且つ、所定の厚さ寸法及び密度で積み重ねられて上記バインダ繊維によって一体化された断熱材であり、この断熱材を袋状とし、この袋状の断熱材で冷凍機器の熱源機を覆ったことを特徴とする冷凍機器。
【請求項８】
バインダを含まない無機繊維集合体から所定寸法に材料取りして切り落とされた端材を開繊した無機繊維を、前記断熱材の一部に使用したことを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１０４４７４（Ｐ２０１３−１０４４７４Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４８１８５（Ｐ２０１１−２４８１８５）
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
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