JP2010145002A - 冷蔵庫の断熱箱体およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】冷却性能に優れた冷蔵庫の断熱箱体を提供する。
【解決手段】 外箱と真空断熱材との間の外側空間部と、前記真空断熱材と内箱との間の内側空間部とを前記真空断熱材により完全に分離し、真空断熱材が外箱と内箱との空間部の全域に設置し、真空断熱材のカバー率を向上させる。しかも、外箱と真空断熱材との間の外側空間部と、真空断熱材と内箱との間の内側空間部とのバランスを常時保ち、これにより、これらの空間部に発泡断熱材を注入しても発泡断熱材がバランス良く発泡成長し、品質のよい断熱箱体を提供でき、冷却性能に優れた冷蔵庫となる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、外箱と内箱の中間に真空断熱材を埋設させ、断熱空間に発泡断熱材を注入して発泡形成を行う冷蔵庫の断熱箱体およびその製造方法に関するものである。
この種の冷蔵庫の断熱箱体は、例えば、特許文献1に示すように、外箱と内箱の中間に真空断熱材を埋設させ、真空断熱材とウレタン発泡断熱材との複合層部分と、ウレタン発泡断熱材のみの単層部分とが存在している。
図5は冷蔵庫本体の背面斜視図である。冷蔵庫本体1の背面板2にはウレタン注入孔5が形成されている。冷蔵庫本体1の下部には庫内を冷却するための冷却装置を収納する機械室3が設けられている。
図6は従来の冷蔵庫本体の正面図である。冷蔵庫本体1の両側面には、外箱4と内箱7の中間に真空断熱材6が埋設配置されている。また、冷蔵庫本体の両側面部の間には、それぞれ庫内温度が異なる各庫内を上下に区分けする仕切壁8が設けられている。
図7は図6のC−C断面図である。図に示すように、冷蔵庫本体1の両側面部において、外箱4と内箱7の中間に真空断熱材6が設置され、また、冷蔵庫本体1の背面板2に真空断熱材6が貼り付け設置されている。背面板側の真空断熱材6は、冷蔵庫本体1の両側面部の真空断熱材6のように中間位置に設置されておらず、背面板2に接触して配置されている。また、真空断熱材6は、それぞれ独立しており、断熱箱体の断熱部として、ウレタン発泡断熱材9だけの箇所15と、ウレタン発泡断熱材9と真空断熱材6とが複合されている箇所16とに分かれている。
図8は図6のA−A断面図においてウレタン原液を注入し、ウレタン発泡を行っている状態で示す図である。図8においては、外箱4と内箱7との間の空間部にウレタン原液を注ぎ込まれた後、本体前面部から背面部に向かってウレタン発泡9が開始され、発泡成長している様子を示している。
外箱4と真空断熱材6の間の空間部10aと、真空断熱材6と内箱4の間の空間部10bとでは、ウレタン発泡の流動状態がアンバランスになっている場合、ウレタン発泡9の成長度合いが異なることがある。このように、ウレタン発泡9の成長度合いが異なると、やがて数箇所から発泡先端部が寄り合う集結部において、ウレタン発泡の空洞部が発生したり、あるいは発泡ウレタンの樹脂や泡の強度不足が発生する。これらの原因により、冷却性能の不良になったり、あるいは冷蔵庫本体の外観に様々な変形などのトラブルが発生する。
図9は図8のD範囲の拡大図である。冷蔵庫本体1の背面板2に形成されたウレタン注入孔5(図5参照)に注入ヘッド13が挿入され、ウレタン原液9が注入されている様子を示している。ウレタン原液9は、一旦、本体1の前面部に落下して滞留し、その後、化学反応により発泡が開始され、外箱4と真空断熱材6との間の空間部10a、および真空断熱材6と内箱7との間の空間部10bに分かれて発泡成長していく。
特開2007−198622号公報
ところで、特許文献1に示すように、真空断熱材6は、ガスの透過を阻止する多層ラミネート構造のフィルムから成る外被袋と、シリカ・パーライント等の微粉末もしくは無機繊維等からなる芯材とから構成され、芯材を外被に封入した後、外被袋内のガス(空気)を排気し、真空状に減圧してヒートシールにより密封している。
この真空断熱材の熱伝導率は、0.008から0.0005W/m・Kと断熱性能が非常に優れているため、断熱箱体の壁厚を薄くしても、庫内に侵入してくる熱量を有効的に削減することが可能である。
したがって、外箱と内箱の中間に埋設する真空断熱材の面積(カバー率)を向上させることが重要であるが、真空断熱材の面積を向上させるには限界がある。これは、外箱と内箱との間の空間部において、真空断熱材とウレタン発泡断熱材との複合層部分(図7の符号16参照)のみならず、外箱と内箱との間の空間部の構造上、ウレタン発泡断熱材のみの断熱単層(図7の符号15参照)とが存在し、必ずしも複合層のみにできないからである。
また、冷蔵庫本体1の前面部において、外箱4の折り曲げフランジ4aの裏面と真空断熱材6の側端面との間には空間部17があり、冷蔵庫本体の背面板2からウレタン原液9を注入していくと、外箱4の折り曲げフランジ4aの裏面から発泡成長していくウレタン断熱材が、外箱4と真空断熱材6との間の空間部10aと、真空断熱材6と内箱7との間の空間部10bとにバランスよく成長することができないおそれがある。これらのバランスが悪いと、最終的に発泡成長した発泡断熱材9に空洞部や発泡強度不足が発生し、これに起因して、冷却性能や外観不良を起こすといった問題があった。
本発明は、上記に鑑み、冷却性能に優れた冷蔵庫の断熱箱体およびその製造方法の提供を目的としている。
上記目的を達成するため、本発明に係る冷蔵庫の断熱箱体は、外箱と、内箱と、前記外箱と内箱との間の空間部に設けられた真空断熱材と、前記真空断熱材を除いて前記空間部に充填される発泡断熱材とを備え、前記外箱と真空断熱材との間の空間部と、前記真空断熱材と内箱との間の空間部とが、前記真空断熱材により完全に分離されたことを特徴とする。
上記構成によると、外箱と真空断熱材との間の空間部と、前記真空断熱材と内箱との間の空間部とが、前記真空断熱材により完全に分離されているので、真空断熱材が外箱と内箱との空間部の全域に設置され、真空断熱材のカバー率を向上させることができる。
しかも、外箱と真空断熱材との間の外側空間部と、真空断熱材と内箱との間の内側空間部とのバランスを常時保つことができ、これらの空間部に発泡断熱材を注入しても発泡断熱材がバランス良く発泡し、従来のような空洞部や発泡強度不足のない断熱部を形成することができる。
このような断熱箱体の製造方法は、外箱と内箱との間の空間部に設けられた真空断熱材により、外箱と前記真空断熱材との間の外側空間部と、前記真空断熱材と内箱との間の内側空間部とを、前記真空断熱材により完全に分離し、前記内側空間部と外側空間部にそれぞれ別々に発泡断熱材を注入し、発泡成長させる。
真空断熱材による空間部の完全分離は、外箱の前面側でも行われる。外箱の前面側と内箱との接合部において、その裏面側と真空断熱材の側端面とが密接される。真空断熱材と接合部との密接は、真空断熱材を接合部に直接接着する以外に、シーラーを使用する。このシーラーは、接合部と接離可能に構成され、内側空間部と外側空間部とのバランス調整を行えるものが好ましい。
上記構成によると、前記外箱と内箱との接合部周辺において、外箱と真空断熱材との間の外側空間部と、前記真空断熱材と内箱との間の内側空間部とが完全に分離される。
また、外箱と、内箱と、前記外箱と内箱との間の空間部に設けられた真空断熱材とを備え、前記空間部は、冷蔵庫本体の両側面部、天面部、底面部および背面部に形成され、これらの空間部に夫々真空断熱材が設置され、これら真空断熱材の各側端縁同士が密着される。
上記構成によると、冷蔵庫本体の両側面部、天面部、底面部および背面部の空間部に夫々真空断熱材が設置されるので、真空断熱材の面積を向上させることができる。
この際、冷蔵庫本体の両側面部、天面部、底面部および背面部の空間部に夫々設置される真空断熱材の各側端縁同士は、真空断熱材の真空破壊あるいは注入する断熱材の通過が発生しないように、シーラーにより接合されるのが好ましい。
上記構成によると、真空断熱材の各側端縁同士がシーラーにより接合されるので、真空断熱材の真空破壊や注入するウレタン原液などの発泡断熱材の通過を阻止することができ、ウレタン発泡の流動性を安定化させることができる。
また、外箱と真空断熱材との間の外側空間部と、前記真空断熱材と内箱との間の内側空間部とに、断熱発泡材をそれぞれ別々に注入させる注入手段を設けることができる。
この注入手段としては、冷蔵庫本体の背面側に発泡断熱材を注入する注入口を設け、該注入口に対応して前記真空断熱材又は発泡シーラー部に注入口からの発泡断熱材を内側空間部に導く中間注入孔を形成し、該中間注入孔を開閉自在に閉塞する蓋体を設けることができる。
上記構成によると、外箱と真空断熱材との間の外側空間部と、前記真空断熱材と内箱との間の内側空間部とを、それぞれ別々に注入させる注入手段を設けることにより、発泡断熱材の流れがスムーズになり、安定した品質のよい断熱層を形成することができ、断熱部の空洞部や発泡強度不足を解消することができる。
なお、真空断熱材は、発泡圧によって移動し、内側空間部と外側空間部とのバランスが崩れるのを防止するため、真空断熱材を保持する保持機構を設けることが好ましい。この保持機構は、例えば、内箱と外箱との間で真空断熱材を挟み込む保持部材を配置する構成や、真空断熱材を保持部材を介して内箱及び/又は外箱に接着保持する構成を例示することができる。いずれの場合も、保持材はウレタン原液など断熱発泡材の注入時に原液の流動性を極力阻害しないように配置することが望ましい。
上記のような断熱箱体の内部または外部に冷凍サイクルを設けると、冷却性能に優れた冷蔵庫を提供することができる。
本発明によると、外箱と真空断熱材との間の外側空間部と、前記真空断熱材と内箱との間の内側空間部とが前記真空断熱材により完全に分離されるので、真空断熱材が外箱と内箱との空間部の全域に設置され、真空断熱材のカバー率を向上させることができる。しかも、外箱と真空断熱材との間の外側空間部と、真空断熱材と内箱との間の内側空間部とのバランスを常時保つことができ、これらの空間部に発泡断熱材を注入しても発泡断熱材がバランス良く発泡し、品質のよい断熱箱体を提供することができる。
以下、本発明の実施形態である冷蔵庫の断熱箱体について図面を参照して説明する。なお、図5は本実施形態と従来の形態とで共通する図面であるので、必要に応じて説明に使用する。また、図5〜図9の従来の冷蔵庫における機能部品と同一の機能部品については同一の符号を付して説明する。
図1は本発明の実施形態を示す冷蔵庫本体の正面図である。図2は図1のA−A断面図、図3および図4は図2のB範囲の拡大図である。
本実施形態の冷蔵庫は、冷蔵庫本体1の主要部を構成する断熱箱体20と、断熱箱体の下部機械室3に収容される冷却装置(図示略)とを主要構成部品としている。
断熱箱体20は、外箱4と、内箱7と、前記外箱4と内箱7との間の空間部10に埋設される真空断熱材6と、該真空断熱材6を除く前記空間部10に充填される発泡断熱材9とを備えている。
外箱4は、前方に開口を有する鋼板製の板材から構成されている。通常、一枚の鋼板をコ字形に折り曲げ形成して左右側面部4b、4cと天面部4dとが形成される。背面板2は左右側面部4b、4cと天面部4dの後縁部に固着される。左右側面部4b、4cおよび天面部4dの前端部は内側に折り曲げられ、内箱7の前端の内フランジと接合される。外箱4の底部を構成する底板(図示略)は、一枚の鋼板から背面板2と共に折り曲げ形成してもよい。この底板の前端部も内側に折り曲げられ、内箱7の前端の内フランジと接合される。
内箱7は、硬質樹脂製のものであって、凹状に形成された冷蔵室、冷凍室、野菜室等の複数の貯蔵室が仕切壁8によって上下に仕切られている。
真空断熱材6は、ガスの透過を阻止する多層ラミネート構造のフィルムから成る外被袋6aと、シリカ・パーライト等の微粉末もしくは無機繊維等からなる芯材6bとから構成される。
芯材6bは、上記構造以外に、連続気泡合成樹脂フォームからなる板状部材と、無機繊維及び/又は有機繊維からなる繊維状材料の積層体とから構成してもよい。フォームとして連続気泡を用いるのは真空引きする際に、独立気泡のフォームよりは減圧効果が得られやすいからである。
外被袋6aは、ガスバリア性を有し、芯材6bを収納して内部を減圧状態に維持できるものであれば、どのようなものを用いてもよい。中でもヒートシール可能なものが好ましい。例えば、ポリアミド系樹脂、アルミ蒸着(PET)ポリエチレンテレフタレート、アルミ箔、そして最内層に高密度ポリエチレン樹脂を配置した多層ラミネート構造のガスバリアフィルムを挙げることができる。
真空断熱材6の成形は、芯材6bを外被袋6aに封入した後、外被袋6a内のガス(空気)を排気し、真空状にしてヒートシールにより密封して成形する。この真空断熱材6の熱伝導率は、0.008〜0.0005W/m・Kと断熱性能が非常に優れている。そのため、断熱箱体の壁厚を薄くしても、庫内に侵入してくる熱量を有効に削減することができる。
そして、外箱4と内箱7との間に形成される空間部10は、真空断熱材6によって、外箱4と真空断熱材6と間の外側空間部10aと、前記真空断熱材6と内箱7との間の内側空間部10bとが、完全に分離された構造になっている。
また、冷蔵庫本体1の前面側と内箱との接合部において、その裏面と真空断熱材6の側端面とが完全に密接されている。具体的には、外箱4の前面側には内側に折り曲げ形成された折り曲げフランジ4aが形成されており、この折り曲げフランジ4aと内箱7の先端のフランジとが接合されて断熱箱体の前面枠部を構成する。このような断熱箱体の前面枠部の裏面、具体的には、外箱4の折り曲げフランジ4aの裏面と真空断熱材6の側端面とをシーラー等の接合手段により密接させる。
図2に外箱4の折り曲げフランジ4aの裏面と真空断熱材6の側端面とをシーラー28により接合した状態を示す。シーラー28は、真空断熱材6の側端面に接着されるが、外箱4の折り曲げフランジ4aの裏面とは密接させているだけで、接着しない仕様とする。これは、発泡シーラー28をフランジ4aに接着させる仕様とした場合、真空断熱材6を取り付ける作業時に位置の不適正が生じたとき、真空断熱材6の取り外しに手間取るからである。発泡シーラー28とフランジ4aとを接着しないようにするには、フランジ側に剥離剤を塗布しておくのが良い。
このように、断熱箱体20の前面枠部における折り曲げフランジ4aの裏面と真空断熱材6の側端面とをシーラー28などの接合手段により密接させると、折り曲げフランジ4aの周辺における外箱4と真空断熱材6との間の外側空間部10aと、真空断熱材6と内箱7との間の内側空間部10bとを完全に分離することができる。
なお、本実施形態では、発泡シーラー28をフランジ4aに接着しない態様を例示したが、真空断熱材の位置合わせがスムーズに行える場合には接着してもよいことは勿論である。
また、真空断熱材6によって、外箱4と真空断熱材6の外側空間部10aと、前記真空断熱材6と内箱7との間の内側空間部10bとを完全に分離するために、外箱4と内箱7の間の空間部10に配置する真空断熱材6は、図1に示すように、冷蔵庫本体1の両側面部、天面部、底面部および背面部にそれぞれ配置され、さらに各真空断熱材6の側端縁同士が密着される。
各真空断熱材6の側端縁同士の密着構造は、図3に示すように、真空断熱材6の真空破壊あるいは注入する断熱材の通過が発生しないように、軟質発泡シーラー21により真空断熱材6の側端面同士が貼り付けられている。
このように真空断熱材6により外側空間部10aと内側空間部10bとに区画された空間部に発泡断熱材6となるウレタン原液を注入し、発泡成長させる。このとき、発泡圧により真空断熱材6の位置が動かないように保持手段が設けられる。保持手段は、例えば、ウレタンの発泡成長を阻害しないように、外箱4及び内箱7の内側から真空断熱材を保持する保持部材29から構成される。保持部材29は、断面H型の長尺の樹脂部材(例えば、ABS樹脂、ポリプロピレンなど)から構成される。保持部材29は、内箱7の裏面の所定の位置にホットメルトにより貼り付けられる。保持部材29の内箱と反対側面にもホットメルト剤が塗布され、その上から真空断熱材6が貼り付け保持される。
また、外箱4と真空断熱材6との間の外側空間部10aと、真空断熱材6と内箱7との間の内側空間部10bとに、それぞれ断熱発泡材料(ウレタン原液)を注入させる注入口5を分けて発泡断熱形成させる。
図3は真空断熱材6と内箱4の内側空間部10bに発泡断熱材の原液であるウレタン原液を注入している状態を示している。図4は真空断熱材6と外箱4との間の外側空間部10aにウレタン原液を注入している状態を示している。
図3および図4に示す、いずれの場合も外箱4の背面板2には、ウレタン原液を注入する注入口5が形成され、該注入口5を開閉自在に閉塞する開閉蓋27が背面板2の裏面側に配置されている。
また、この注入口5に対向して真空断熱材6には、前記注入口5に対応して注入口5からのウレタン原液を内側空間部10bに導く中間注入孔24が形成され、該中間注入孔24を開閉自在に閉塞する蓋体25が真空断熱材6の下面側に配置されている。なお、中間注入孔24は、真空断熱材6に設けたが、軟質シーラー21部分に形成してもよい。
なお、図示しないが、背面板2の内側には冷却装置(図示略)の放熱パイプが埋設されており、冷凍サイクルの一部を構成するようになっている。
次に、断熱箱体の製造方法を説明すると、まず、冷蔵庫本体1の背面板2のウレタン注入口5に注入ヘッド13を挿入し、注入ヘッド13から発泡断熱材9の原液であるウレタン原液を注入する。
この状態では、ウレタン原液を注入する注入ヘッド13が、背面部の真空断熱材6に予め加工されている中間注入孔24を貫通して真空断熱材6と内箱7との間の内側空間部10bに到達しており、ウレタン原液9は内側空間部10bに注入される。
この注入されたウレタン原液は、冷蔵庫本体1の前面側に落下した後、発泡を開始する。発泡が開始されると、内側空間部10bと外側空間部10aとは完全に分離しているので、発泡成長過程で、内側空間部全体がウレタン断熱発泡材9によって充填されることになる。ウレタン原液を注入する際、注入ヘッド13は図5に示す上側2箇所の注入口5からだけ挿入すればよい。
なお、このとき、真空断熱材6は、保持部材29により内箱4に保持されているが、保持部材29の内箱への貼り付け方向は、内箱4の高さ方向に対して垂直方向になっている。そのため、背面側の注入口5からウレタン原液を注入したとき、ウレタン原液の流動を阻害しない方向に保持部材29が貼り付けられているので、発泡成長を阻害するのを防止することができる。
次に、図4に示すように、注入ヘッド13を内側空間部10bから外側空間部10aに戻し、外側空間部10aにウレタン原液を注入する。そうすると、ウレタン原液が冷蔵庫本体1の前面側に落下し、発泡を開始する。発泡が開始されると、内側空間部10bと外側空間部10aとは完全に分離しているので、発泡成長過程で外側空間部全体がウレタン断熱発泡材9によって充填されることになる。
なお、このウレタン原液を注入する際、注入ヘッド13は図5に示す下側2箇所の注入口5からだけ挿入すればよい。
なお、図3および図4に基づいて説明したウレタン原液の注入は、冷蔵庫本体の形状や構造仕様により、ウレタン注入口5と注入ヘッド13の使い分けが逆の組合せになる場合もある。要するに、良好なウレタン断熱発泡9を満足するためには、自由に使い分ける必要がある。この使い分けにより、ウレタン発泡の流動状態がアンバランスとなっても、安定したウレタン発泡9が可能となる。
従って、従来のように、数箇所から発泡先端部が寄り合う集結部においてウレタン発泡断熱材9の空洞部やウレタン発泡断熱材9の樹脂や泡の強度不足が発生するのを防止することができ、発泡材の流動について制御幅が拡がり、充填性あるいはウレタン原液の使用量の低減が可能となり、より品質の安定した冷蔵庫の断熱箱体を得ることができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正・変更を加えることができるのは勿論である。例えば、本実施形態では断熱発泡材として発泡ウレタンを例示したが、これに限定されるものではなく、他の発泡樹脂材であってもよいことは勿論である。
本発明の実施形態を示す冷蔵庫本体の正面図 図1のA−A断面図 図2のB範囲の拡大図で、内側空間部にウレタン原液を注入している状態を示す図 図2のB範囲の拡大図で、外側空間部にウレタン原液を注入している状態を示す図 冷蔵庫本体を背面から見た斜視図 従来の冷蔵庫の断熱箱体の正面図 図6のC−C断面図 図6のC−C断面図において、ウレタン原液を注入しウレタン発泡を行っている状態で示す図 図8のD範囲の拡大図
符号の説明
1 冷蔵庫本体
2 背面板
3 機械室
4 外箱
5 注入口
6 真空断熱材
7 内箱
8 仕切壁
9 ウレタン発泡
10 空間部
10a 外側空間部
10b 内側空間部
13 注入ヘッド
20 断熱箱体
21 軟質シーラー
24 中間注入孔
25 蓋体
27 蓋体
28 シーラー
29 保持部材

Claims (8)

  1. 外箱と、内箱と、前記外箱と内箱との間の空間部に設けられた真空断熱材と、前記真空断熱材を除いて前記空間部に充填される発泡断熱材とを備え、前記外箱と真空断熱材との間の空間部と、前記真空断熱材と内箱との間の空間部とが、前記真空断熱材により完全に分離されたことを特徴とする冷蔵庫の断熱箱体。
  2. 外箱の前面側と内箱との接合部において、その裏面と真空断熱材の側端面とが密接され、前記フランジ周辺における外箱と真空断熱材と間の外側空間部と、前記真空断熱材と内箱との間の内側空間部とが完全に分離されたことを特徴とする請求項1に記載の冷蔵庫の断熱箱体。
  3. 外箱と、内箱と、前記外箱と内箱との間の空間部に設けられた真空断熱材とを備え、前記空間部は、冷蔵庫本体の両側面部、天面部、底面部および背面部に形成され、これらの空間部に夫々真空断熱材が設置され、これら真空断熱材の各側端縁同士が密着されたことを特徴とする請求項1又は2記載の冷蔵庫の断熱箱体。
  4. 冷蔵庫本体の両側面部、天面部、底面部および背面部の空間部に夫々設置される真空断熱材の各側端縁同士は、真空断熱材の真空破壊あるいは注入する断熱材の通過が発生しないようにシーラーにより接合されたことを特徴とする請求項1、2又は3に記載の冷蔵庫の断熱箱体。
  5. 外箱と真空断熱材との間の外側空間部と、前記真空断熱材と内箱との間の内側空間部とに、断熱発泡材をそれぞれ別々に注入させる注入手段が設けられたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の冷蔵庫の断熱箱体。
  6. 冷蔵庫本体の背面側に発泡断熱材を注入する注入口が設けられ、該注入口に対応して前記真空断熱材又はシーラー部に注入口からの発泡断熱材を内側空間部に導く中間注入孔が形成され、該中間注入孔が開閉自在とされたことを特徴とする請求項5に記載の冷蔵庫の断熱箱体。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の断熱箱体の内部または外部に冷凍サイクルが設けられたことを特徴とする冷蔵庫。
  8. 外箱と内箱との間の空間部に設けられた真空断熱材により、外箱と前記真空断熱材との間の外側空間部と、前記真空断熱材と内箱との間の内側空間部とを、前記真空断熱材により完全に分離し、前記内側空間部と外側空間部にそれぞれ別々に発泡断熱材を注入し、発泡成長させることを特徴とする冷蔵庫の断熱箱体の製造方法。
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