JP2012063029A - 真空断熱材及びそれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱性能の低下を抑制しつつ放熱パイプ等を収納する凹所を有する真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫を提供することを目的とする。
【解決手段】芯材と、該芯材を収納する内袋と、該内袋を収納する外被材とを備えた真空断熱材において、前記芯材は第一の芯材と、該第一の芯材よりも大きい独立した第二の芯材とを重ねて配置し、前記第一の芯材は第一の内袋に収納し、前記第二の芯材は前記第一の内袋と独立した第二の内袋に収納し、前記第一の内袋と前記第二の内袋の互いの位置を規制する溶着部を有し、前記第二の芯材は前記第一の芯材側に湾曲して変形することで該第二の芯材側に凹部が形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は真空断熱材及び真空断熱材を適用した冷蔵庫に関するものである。

本技術分野の背景技術として、特開２００７−９２７７６号公報（特許文献１），特開２００８−１５７４３１号公報（特許文献２），特開２００７−１９８６２２号公報（特許文献３）がある。

特許文献１には、グラスウールからなる芯材と、この芯材を圧縮状態で収納保持可能な包装体としてのインナーパックと、外被体としてのバリヤ材とからなり、芯材の一部を取り除いてこの芯材に線状の薄肉部を形成する点が記載されている。

特許文献２には、第１の芯材と第２の芯材とを含む芯材を用いて、第１の芯材と第２の芯材とを含む厚層部と、第１の芯材を含みかつ厚層部よりも厚さが薄い薄層部とを形成する点が記載されている。

特許文献３には、外箱に密着した真空断熱材と、真空断熱材と外箱の間に構成された放熱パイプと、内箱と、内箱と真空断熱材の間に充填されるウレタン断熱材とからなる断熱壁を有する冷蔵庫において、放熱パイプは真空断熱材の表面に埋設する点が記載されている。

特開２００７−９２７７６号公報 特開２００８−１５７４３１号公報 特開２００７−１９８６２２号公報

しかしながら、特許文献１では、芯材に角部が多く存在することで、製造時及び組み立て時に外包材が損傷して、断熱性能が悪化するおそれがある。

特許文献２では、複数の芯材を外被材に収納し減圧状態にしたときに芯材のずれが発生して形状が歪むおそれがある。

特許文献３では、真空断熱材を形成した後に、金型によりプレス加工を行うことで溝部を形成している。そのため、芯材の無機繊維が切断されて断熱性能が悪化する。また、外被材がプレス加工により延伸されて、破れやガスバリヤ性が低下するおそれがある。

そこで本発明は、断熱性能の低下を抑制しつつ放熱パイプ等を収納する凹所を有する真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。一例として、芯材と、該芯材を収納する内袋と、該内袋を収納する外被材とを備えた真空断熱材において、前記芯材は第一の芯材と、該第一の芯材よりも大きい独立した第二の芯材とを重ねて配置し、前記第一の芯材は第一の内袋に収納し、前記第二の芯材は前記第一の内袋と独立した第二の内袋に収納し、前記第一の内袋と前記第二の内袋の互いの位置を規制する溶着部を有し、前記第二の芯材は前記第一の芯材側に湾曲して変形することで該第二の芯材側に凹部が形成した。

本発明によれば、断熱性能の低下を抑制しつつ放熱パイプ等を収納する凹所を有する真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫を提供することができる。

本発明の実施例における冷蔵庫の正面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 本発明の実施例における真空断熱材の概略断面図。 本発明の実施例１を示す真空断熱材の芯材構成の説明図。 本発明の実施例１を示す真空断熱材の斜視図。 本発明の実施例１を示す真空断熱材の外箱への設置状態の説明図。

以下、本発明の実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。図１は本実施形態を示す冷蔵庫の正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図を示している。

冷蔵庫１は、図２に示すように、上から冷蔵室２，製氷室３ａ（上段冷凍室３ｂ），下段冷凍室４，野菜室５を有している。図１の符号は、各室の前面開口を閉塞する扉であり、冷蔵室２にはヒンジ１０等を中心に回動する冷蔵室扉６ａ，６ｂを備えている。冷蔵室扉６ａ，６ｂ以外は、引き出し式の扉であり、製氷室扉７ａ，上段冷凍室扉７ｂ，下段冷凍室扉８，野菜室扉９をそれぞれ配置する。これらの引き出し式扉を引き出すと、各室の容器が共に引き出されてくる。各扉には冷蔵庫１と密着させるためのパッキン１１を備え、各扉の室内側外周縁に取り付けられている。

また、冷蔵室２と製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂとの間を区画断熱するために、仕切断熱壁１２を配置している。この仕切断熱壁１２は厚さ３０〜５０mm程度の断熱壁で、スチロフォーム，発泡断熱材（硬質ウレタンフォーム），真空断熱材等、それぞれを単独使用又は複数の断熱材を組み合わせて構成されている。

製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂと下段冷凍室４の間は、温度帯が同じであるため区画断熱する仕切り断熱壁ではなく、パッキン１１受面を形成した仕切り部材１３を設けている。

下段冷凍室４と野菜室５の間には区画断熱するための仕切断熱壁１４を設けており、仕切断熱壁１２と同様に３０〜５０mm程度の断熱壁であり、スチロフォーム、或いは発泡断熱材（硬質ウレタンフォーム），真空断熱材等で構成されている。

基本的に冷蔵，冷凍等の貯蔵温度帯の異なる部屋の仕切りには仕切断熱壁を設置している。尚、箱体２０内には上から冷蔵室２，製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂ，下段冷凍室４，野菜室５の貯蔵室をそれぞれ区画形成しているが、各貯蔵室の配置については特にこれに限定するものではない。また、冷蔵室扉６ａ，６ｂ，製氷室扉７ａ，上段冷凍室扉７ｂ，下段冷凍室扉８，野菜室扉９に関しても回転による開閉，引き出しによる開閉及び扉の分割数等、特に限定するものではない。

箱体２０は、外箱２１と内箱２２とを備え、外箱２１と内箱２２とによって形成される空間に断熱部を設けて箱体２０内の各貯蔵室と外部とを断熱している。この外箱２１と内箱２２の間の空間に真空断熱材５０を配置し、真空断熱材５０以外の空間には硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材２３を充填してある。真空断熱材５０については図３で詳細に説明する。

また、冷蔵庫の冷蔵室２，製氷室３ａ，上段冷凍室３ｂ，下段冷凍室４，野菜室５等の各室を所定の温度に冷却するために製氷室３ａ，上段冷凍室３ｂ，下段冷凍室４の背側には冷却器２８が備えられている。この冷却器２８と圧縮機３０と凝縮器３０ａ、図示しないキャピラリーチューブとを接続し、冷凍サイクルを構成している。冷却器２８の上方にはこの冷却器２８にて冷却された冷気を冷蔵庫内に循環して所定の低温温度を保持する送風機２７が配設されている。

また、箱体２０の天面後方部には冷蔵庫１の運転を制御するための基板や電源基板等の電気部品４１を収納するための凹部４０が形成されており、電気部品４１を覆うカバー４２が設けられている。カバー４２の高さは外観意匠性と内容積確保を考慮して、外箱２１の天面とほぼ同じ高さになるように配置している。特に限定するものではないが、カバー４２の高さが外箱の天面よりも突き出る場合は１０mm以内の範囲に収めることが望ましい。

これに伴って、凹部４０は発泡断熱材２３側に電気部品４１を収納する空間だけ窪んだ状態で配置されるため、断熱厚さを確保するため必然的に内容積が犠牲になってしまう。内容積をより大きくとると凹部４０と内箱２２間の発泡断熱材２３の厚さが薄くなってしまう。このため、凹部４０の発泡断熱材２３中に真空断熱材５０ａを配置して断熱性能を確保，強化している。本実施例では、真空断熱材５０ａを前述の庫内灯４５のケース４５ａと電気部品４１に跨るように略Ｚ形状に成形した１枚の真空断熱材５０ａとしている。尚、前記カバー４２は耐熱性を考慮し鋼板製としている。

また、箱体２０の背面下部に配置された圧縮機３０や凝縮器３１は発熱の大きい部品であるため、庫内への熱侵入を防止するため、内箱２２側への投影面に真空断熱材５０ｄを配置している。

次に、真空断熱材５０について、図３を用いてその構成を説明する。真空断熱材５０は、芯材５１と該芯材５１を圧縮状態に保持するための内袋５２と、内袋５２で圧縮状態に保持した芯材５１を被覆するガスバリヤ層を有する外被材５３と、吸着剤とを備えている。

外被材５３は真空断熱材５０の両面に配置され、同じ大きさのラミネートフィルムの稜線から一定の幅の部分を熱溶着された溶着部５４により貼り合わせた袋状で構成されている。なお、本実施例において、芯材５１についてはバインダー等で接着や結着していない柔軟性を有する無機繊維の積層体として平均繊維径４μｍのグラスウールを用いた。

芯材５１については、無機系繊維材料の積層体を使用することによりアウトガスが少なくなるため、断熱性能的に有利であるが、特にこれに限定するものではなく、例えばセラミック繊維やロックウール，グラスウール以外のガラス繊維等の無機繊維等でも良い。

芯材５１の種類によっては内袋５２が不要の場合もある。また、芯材５１については、無機系繊維材料の他に、有機系樹脂繊維材料を用いることができる。有機系樹脂繊維の場合、耐熱温度等をクリヤーしていれば特に使用に際しては制約されるものではない。具体的には、ポリスチレンやポリエチレンテレフタレート，ポリプロピレン等をメルトブローン法やスパンボンド法等で１〜３０μｍ程度の繊維径になるように繊維化するのが一般的であるが、繊維化できる有機系樹脂や繊維化方法であれば特に問うものではない。

外被材５３のラミネート構成についてはガスバリヤ性を有し、熱溶着可能であれば特に限定するものではないが、本実施形態においては、表面保護層，ガスバリヤ層ａ，ガスバリヤ層ｂ，熱溶着層の４層構成からなるラミネートフィルムとし、表面層は保護材の役割を持つ樹脂フィルムとし、ガスバリヤ層ａは樹脂フィルムに金属蒸着層を設け、ガスバリヤ層ｂは酸素バリヤ性の高い樹脂フィルムに金属蒸着層を設け、ガスバリヤ層ａとガスバリヤ層ｂは金属蒸着層同士が向かい合うように貼り合わせている。

熱溶着層については表面層と同様に吸湿性の低いフィルムを用いた。具体的には、表面層を二軸延伸タイプのポリプロピレン，ポリアミド，ポリエチレンテレフタレート等の各フィルム、ガスバリヤ層ａをアルミニウム蒸着付きの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ガスバリヤ層ｂをアルミニウム蒸着付きの二軸延伸エチレンビニルアルコール共重合体樹脂フィルム又はアルミニウム蒸着付きの二軸延伸ポリビニルアルコール樹脂フィルム、或いはアルミ箔とし、熱溶着層を未延伸タイプのポリエチレン，ポリプロピレン等の各フィルムとした。

この４層構成のラミネートフィルムの層構成や材料については特にこれらに限定するものではない。例えばガスバリヤ層ａ，ｂとして、金属箔、或いは樹脂系のフィルムに無機層状化合物，ポリアクリル酸等の樹脂系ガスバリヤコート材，ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等によるガスバリヤ膜を設けたものや、熱溶着層には例えば酸素バリヤ性の高いポリブチレンテレフタレートフィルム等を用いても良い。

表面層についてはガスバリヤ層ａの保護材であるが、真空断熱材の製造工程における真空排気効率を良くするためにも、好ましくは吸湿性の低い樹脂を配置するのが良い。また、通常ガスバリヤ層ｂに使用する金属箔以外の樹脂系フィルムは、吸湿することによってガスバリヤ性が著しく悪化してしまうため、熱溶着層についても吸湿性の低い樹脂を配置することで、ガスバリヤ性の悪化を抑制すると共に、ラミネートフィルム全体の吸湿量を抑制するものである。

これにより、先に述べた真空断熱材５０の真空排気工程においても、外被材５３が持ち込む水分量を小さくできるため、真空排気効率が大幅に向上し、断熱性能の高性能化につながっている。尚、各フィルムのラミネート（貼り合わせ）は、二液硬化型ウレタン接着剤を介してドライラミネート法によって貼り合わせるのが一般的であるが、接着剤の種類や貼り合わせ方法には特にこれに限定するものではなく、ウェットラミネート法，サーマルラミネート法等の他の方法によるものでも何ら構わない。

また、内袋５２については本実施例では熱溶着可能なポリエチレンフィルム、吸着剤については物理吸着タイプの合成ゼオライトを用いたが、いずれもこれらの材料に限定するものではない。内袋５２についてはポリプロピレンフィルム，ポリエチレンテレフタレートフィルム，ポリブチレンテレフタレートフィルム等、吸湿性が低く熱溶着でき、アウトガスが少ないものであれば良く、吸着剤については水分やガスを吸着するもので、物理吸着，化学反応型吸着のどちらでも良い。

本発明の実施例１について、図４を参照しながら説明する。真空断熱材５０の芯材５１は、大きさの異なる複数の繊維集合体を、複数の空間を有した内袋５２にそれぞれ独立して挿入する。複数の空間を有する内袋５２は、袋状の内袋５２ａ，５２ｂ，５２ｃを重ねて端部をヒートシールにより溶着することで得る方法や、内袋用のフィルムを３枚重ね合わせて溶着することで得ることができる。

また、大きさの異なる複数の空間を有する内袋５２を得るためには、小さい寸法の第一の内袋５２ａ（第三の芯材５２ｃ）と大きい寸法の第二の内袋５２ｂのそれぞれの片側面を融着後（図４における溶着部５４ｂ）、大きい寸法の端面を融着する（図４における溶着部５４ａ）。

また、内袋５２内に、内袋５２よりも融点の高い芯材５１を収納することで、大きい寸法の第二の内袋５２ｂと小さい寸法の第一の内袋５２ａ（第三の内袋５２ｃ）が、全て溶着することなく、複数の空間層を保持した内袋５２を得ることができる。

内袋５２は溶着部５４ｂで空間が区画されており、第一の内袋５２ａに収納した第一の芯材５１ａ、第二の内袋５２ｂに収納した第二の芯材５１ｂ、及び第三の内袋５２ｃに収納した第三の芯材５１ｃの位置を規制することができる。

本実施例においては、ヒートシールによる溶着部５４ａ，５４ｂを用いて固定部を設けているが、芯材寸法に合わせた一体物の内袋を複数重ね合わせて、面溶着或いは端部を溶着することでも固定することが可能である。

この芯材を内袋に入れたものを外被材内に挿入し、真空包装後に真空包装機内の雰囲気を大気圧状態に開放すると、真空断熱材の内部は負圧状態であるため、外からの圧力によって形状が変形する。このとき、大きい第二の芯材５１ｂが小さい第一の芯材５１ａと第三の芯材５１ｃの間に入り込むように湾曲して変形する。そして、真空断熱材に凹部が形成される。従来の複数の芯材を重ねて圧縮し内袋を溶着するよりも、予め複数の空間を有する内袋に芯材を独立して挿入することで、真空包装したときの芯材の層のずれを抑制し、所望の形状の真空断熱材を得ることができる。

なお、溶着部５４ａ，５４ｂは、芯材５１の圧縮変形量を予め考慮した溶着代で溶着しておけば、引張応力が必要以上に加わることがない。また、大きい第二の芯材５１ｂに無機繊維の柔軟性を有するグラスウール繊維を用いることで、より湾曲変形しやすくなるので好適である。

次に、図５には、第一の芯材５１ａを第二の芯材５１ｂよりも長さ寸法が短いものとした例を示す。第一の内袋５２ａは第二の内袋５２ｂよりも小さく、それぞれ第一の芯材５１ａ，第二の芯材５１ｂの大きさに対応した内部空間を形成している。第一の芯材５１ａを第一の内袋５２ａに収納して、第二の芯材５１ｂを第二の内袋５２ｂに収納することで、真空断熱材の所定位置に段部を形成することができる。

また、溶着部５４を所定位置に設けることで、芯材の位置ずれを抑制することができる。

次に、図６には、本実施例における真空断熱材５０を冷蔵庫１の外箱２１の内面に貼り付けた断面図を示す。真空断熱材５０の凹部５６には、放熱パイプ６０を配置しており、放熱パイプ６０はアルミニウムテープ６１で鉄板製の外箱２１に貼り付けている。なお、真空断熱材５０の凹部５６に冷蔵庫１の構成部品を配置してもよい。

また、真空断熱材に用いられている複数の空間を有した内袋に、独立して芯材を入れることで、リサイクル性が向上し容易に分別することができる。異なる種類の芯材を用いた場合でも、内袋の独立した空間にそれぞれ芯材が収納されているので、芯材を簡単に分別することが可能となる。例えば、芯材に樹脂繊維とグラスウール繊維を用いた場合でも、繊維同士が接触して繊維が絡み合うことがない。また、バインダーやガス吸着物質を含有した芯材を一方に用いても、他の芯材には付着しない。また、複数の芯材を用いる場合に、それぞれの芯材の種類ごとに異なる色とした第一の内袋及び第二の内袋に芯材をそれぞれ収納することで、真空断熱材のリサイクル時に繊維の種類を判別することも可能である。また、第一の芯材と第二の芯材の色をそれぞれ異なる色としても、識別可能である。

以上より、寸法誤差の少ない凹部を形成し、寸法・形状の安定した真空断熱材を提供することができる。また、本実施例の真空断熱材を適用することで、断熱性能を保持した状態で冷蔵庫の外箱に放熱パイプを設置できるので、冷蔵庫の省エネルギー性が向上する。

１ 冷蔵庫
２０ 箱体
２１ 外箱
２２ 内箱
２３ 発泡断熱材
５０ 真空断熱材
５１ 芯材
５１ａ 第一の芯材
５１ｂ 第二の芯材
５１ｃ 第三の芯材
５２ 内袋
５２ａ 第一の内袋
５２ｂ 第二の内袋
５２ｃ 第三の内袋
５３ 外被材
５４，５４ａ，５４ｂ 溶着部
５６ 凹部
６０ 放熱パイプ

Claims (4)

1. 芯材と、該芯材を収納する内袋と、該内袋を収納する外被材とを備えた真空断熱材において、
   前記芯材は第一の芯材と、該第一の芯材よりも大きい独立した第二の芯材とを重ねて配置し、
   前記第一の芯材は第一の内袋に収納し、前記第二の芯材は前記第一の内袋と独立した第二の内袋に収納し、前記第一の内袋と前記第二の内袋の互いの位置を規制する溶着部を有し、
   前記第二の芯材は前記第一の芯材側に湾曲して変形することで該第二の芯材側に凹部が形成されたことを特徴とする真空断熱材。
2. 前記第一の内袋及び前記第二の内袋をそれぞれ異なる色としたことを特徴とする、請求項１記載の真空断熱材。
3. 前記第一の芯材及び前記第二の芯材をそれぞれ異なる色としたことを特徴とする、請求項１記載の真空断熱材。
4. 外箱の内側に配置された真空断熱材と、該真空断熱材と前記外箱との間に配置された放熱パイプと、を備えた冷蔵庫において、
   前記真空断熱材は、芯材と、該芯材を収納する内袋と、該内袋を収納する外被材とを備え、
   前記芯材は第一の芯材と、該第一の芯材よりも大きい独立した第二の芯材とを重ねて配置し、
   前記第一の芯材は第一の内袋に収納し、前記第二の芯材は前記第一の内袋と独立した第二の内袋に収納し、前記第一の内袋と前記第二の内袋の互いの位置を規制する溶着部を有し、
   前記第二の芯材は前記第一の芯材側に湾曲して変形することで該第二の芯材側に凹部が形成され、該凹部に前記放熱パイプを配置したことを特徴とする冷蔵庫。

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