JP2019049389A - 冷蔵庫 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本発明の実施の形態1における冷蔵庫の断熱箱体を示す図であり、図2は図1のα部の縦断面図である。
図1において、冷蔵庫100は、鋼板などの金属製の外箱5とABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)などの樹脂製の内箱4と仕切板1によって構成される。仕切板1は、第1貯蔵室2と第2貯蔵室3を上下に区画する仕切りであり、例えば、第1貯蔵室2は冷蔵室、第2貯蔵室3は冷凍室といった、温度帯の異なる部屋の間に配設されるものである。
図2において、仕切板1は上下に上板6、下板7を有し、前記上板6と下板7の前面部(冷蔵庫の前面)には、冷凍サイクルの放熱パイプ10が、コの字型の意匠板11に接触設置されている。また、意匠板11のコの字の側面部分にはラミネート断熱体14が意匠板11の側面部分を被うようにコの字型に貼付設置されており、ラミネート断熱体14の一部は、意匠板11と上板6あるいは下板7の間に挟まれ圧縮固定されている。
図3(a)はラミネート断熱体14の全体構造を示す図であり、図3(b)は、図3(a)におけるβ部の断面図である。図3(a)に示すように、ラミネート断熱体14は細長い構造をし、図3(b)に示すように軟質複合断熱材12を、樹脂フィルムなどのラミネートフィルム13で包装・封止したものであり、軟質複合断熱材12の表裏の封止面のうち片面は、他の面より厚肉である。
図4に示す軟質複合断熱材12は、エアロゲルと繊維構造物との複合体である。不織布繊維12cとエアロゲル12dを構成要素とし、中央にエアロゲル繊維複合層12aとその上下に繊維単独層12bを有する積層構造である。
軟質複合断熱材12の製造方法は(1)ゾル調製工程、(2)含浸工程、(3)積層工程、(4)ゲル化工程、(5)養生工程、(6)酸性水溶液浸漬工程、(7)疎水化工程、(8)乾燥工程の8工程からなる。以下にそれぞれの工程ごとに説明する。
ゾル調製工程では、原料として水ガラスを用いる場合と、高モル珪酸水溶液を用いる場合とがある。水ガラスを用いる場合は、水ガラス中のナトリウムをイオン交換樹脂もしくは電気透析法により除去、酸性にし、ゾルとした後、触媒として塩基を添加して重縮合させ、ヒドロゲルとする。高モル珪酸ソーダを用いる場合は、高モル珪酸水溶液に触媒として酸を加えて重縮合させ、ヒドロゲルとする。
0.2〜1.0mm厚みのPET、ガラスウール、ロックウールなどで構成される不織布に、(1)にて調製したゾル溶液を不織布重量の6.5〜10倍量注ぎ、ゾル溶液を不織布に含浸させる。含浸方法は、あらかじめゾル溶液をフィルム上などに一定の厚みにて広げ、その上より不織布を覆うことにより、ゾル溶液を不織布に浸透させる。
積層構成について、図5(a)〜(c)を用いて説明する。(2)の工程までで、図5(a)における不織布ゾル複合体012aが完成した。積層工程では、これに、図3に示すラミネート断熱体14内の軟質複合断熱材12の圧縮時の弾力性の創出や、上板6、下板7の反りやうねりによる意匠板11との隙間のばらつきの緩和のための弾力層として、図5(a)に示す不織布012bを前記不織布ゾル複合体012aに複合化する。まず、同図に示すように、(2)の含浸工程を経た不織布ゾル複合体012aに対し、不織布012bを上下にして、図5(b)に示すようにサンドイッチする。このとき、浸透圧により、前記不織布ゾル複合体012a中のゾル成分の一部が、不織布012bの端面周辺に浸透する(しみ込む)。
(3)の後、ゾルをゲル化する。ゾルのゲル化温度は、20〜90℃が好ましい。ゲル化温度が20℃未満であると、反応の活性種である珪酸モノマーに必要な熱が伝わらない。このため、シリカ粒子の成長が促進されない。その結果、ゾルのゲル化が十分に進行するまでに時間を要する。その上に、生成されるゲル(エアロゲル)の強度が低く、乾燥時に大きく収縮する場合があり、所望の強度のエアロゲルが得られない場合がある。
養生工程は、ゲル化後にシリカの骨格を、強化させた骨格強化ヒドロゲルにする工程である。養生温度は、50〜100℃が好ましい。養生温度が50℃未満の場合、脱水縮合反応が相対的に遅くなるため、生産性を考慮した際の目標のタクト時間内にシリカネットワークを十分に強化させることが難しくなる。
ゲルと不織布の複合体を塩酸(6〜12規定)に浸漬後、常温23℃で45分以上放置し、複合体内部に塩酸を取り込む。
ゲルと不織布の複合体を例えば、シリル化剤であるオクタメチルトリシロキサンとアルコールとして2−プロパノール(IPA)の混合液に浸漬させて、55℃の恒温槽に入れて2時間反応させる。トリメチルシロキサン結合が形成され始めると、ゲルシートから塩酸水が排出され、2液分離する(上層にシロキサン、下層に塩酸水)。
ゲルと不織布の複合体を150℃の恒温槽に移して2時間乾燥させる(常圧乾燥の場合)。
以上の工程により、軟質複合断熱材12が製造される。
軟質複合断熱材12を仕切板1に嵌め込み設置する際の強度強化のための、樹脂フィルムによる軟質複合断熱材12のラミネート方法を、図6(a)〜(f)を用いて説明する。被封着体である軟質複合断熱材12と封着体であるラミネートフィルム13を図6(a)に示す。ラミネートフィルム13は、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリアミドなどの熱可塑性樹脂で構成される、軟質複合断熱材12の厚みに比して薄い樹脂フィルムである。まずは、図6(b)に示すようにラミネートフィルム13で軟質複合断熱材12を巻き、図6(c)に示すように、上面はラミネートフィルム13の2枚分の厚み、下面、側面はラミネートフィルム13の1枚分の厚みで軟質複合断熱材12が巻かれる状態にする。次に、図6(d)に示すように、上下面からラミネータあるいはローラ式加熱機などで、加圧と加熱を行い、ラミネートフィルム13を一部溶融させ、上面のフィルムの重なり部分を溶着する。これとともに、上下面のフィルムと軟質複合断熱材12の繊維単独層(図5における繊維単独層12b)を溶着(一体化)させ、軟質複合断熱材12とラミネートフィルム13を一体化(固定化)させるとともに、図6(e)に示すA面(上面)のラミネートフィルム強度を向上させる。このようにして、図6(f)に示すラミネート断熱体14を構成する。また、同図6(f)に示すラミネート断熱体14の端部14aについては、図7(a)に示すように、ラミネート断熱体14の端部を強力に加圧・加熱し、圧縮し、図7(b)の拡大図に示すように軟質複合断熱材12の繊維単独層12bとラミネートフィルム13が一体となるよう溶着させる。このようにすることで、ラミネート断熱体14の端部14aでのラミネートフィルム13の開きや破れを防ぎ、構造強化する。なお、少なくとも長手方向における一方端を圧縮すればよい。
意匠板11へのラミネート断熱体14の設置方法を、図8に示す。ラミネート断熱体14は、ラミネートフィルム13が厚肉であるA面と薄肉であるB面を有している。ラミネート断熱体14は、意匠板11のコの字形状の側面部に、図8に示すように薄肉のB面を設置面にして貼付し設置する。このような位置関係にて設置することにより、意匠板11上に設置されたラミネート断熱体14が、仕切板1の上板6、下板7に設置される際、厚肉であり高強度であるA面が接触面となるため、ラミネート断熱体14の破れや破損を防ぐことができる。
仕切板1の製造方法について、図1、図2、図9を用いて説明する。図1において、外箱5と内箱4を係合したのち、図中の仕切板1の部分について、図9に示すように、上板6と下板7の間に、ラミネート断熱体14が設置された意匠板11を挟む。意匠板11を挟む際には、上板6と下板7の間隔が狭小である場合、図中に示す取付用治具19等を用いて上板6と下板7を図9(1)の向きに拡げ、同図中(2)の向きに意匠板11を挟む。
図2に示すように、放熱パイプ10の熱は、意匠板11の前面部から側面部まで伝わり、意匠板表面の結露防止に効果を発揮する一方で、側面部にはラミネート断熱体14が存在しているため、熱が仕切板1の上板6や下板7に伝わらず、貯蔵室内への熱の侵入を防ぐことができる。特に、ラミネート断熱体14内部の軟質複合断熱材12は、圧縮力(押圧)を受けたときに、熱伝導率がほとんど変化しない。図11に示すのは、本発明の実施の形態1における軟質複合断熱材12と、比較例1として同じ厚みの発泡樹脂製の断熱材、比較例2として同じ厚みの樹脂製断熱材に、種々の押圧をかけた状態で熱伝導率を測定したものであるが、発泡樹脂製の断熱材(比較例1)は初期の熱伝導率λ=0.04W/(m・K)に対し、500kPaの押圧をかけたときには76%も上昇している。また、樹脂製の断熱材(比較例2)も、初期の熱伝導率λ=0.05W/(m・K)に対し、500kPaの押圧をかけたときには45%も上昇しているのに対し、本発明における軟質複合断熱材12(実施例)は、500kPaの押圧時に15%しか熱伝導率が上昇していない。したがって、軟質複合断熱材12は意匠板11と上板6、下板7の間に圧縮固定するのに適しており、圧縮しても断熱効果が低下しない断熱材として効果を発揮する。
図12で実施の形態2を説明する。図12は図1のα部の縦断面図である。実施の形態2において、冷蔵庫100の構成と製造方法、仕切板1の製造方法、軟質複合断熱材12ならびにラミネート断熱体14の製造方法については、実施の形態1と同じである。本実施の形態が実施の形態1と異なるのは、図12における意匠板11へのラミネート断熱体14の設置方法である。説明しない事項は、上記実施の形態と同じである。
意匠板11へのラミネート断熱体14の設置方法を、図13に示す。ラミネート断熱体14は、ラミネートフィルム13が厚肉であるA面と薄肉であるB面を有している。ラミネート断熱体14は、意匠板11のコの字形状の側面部に、図13に示すように薄肉のB面を設置面にして貼付し設置する。実施の形態1の構成と異なる部分は、貼付面が図中に示すように2面のみであることである。
仕切板1の製造方法について、図1、図14を用いて説明する。図1において、外箱5と内箱4を係合したのち、図中の仕切板1の部分について、図14(a)に示すように、上板6と下板7の間に、ラミネート断熱体14が設置された意匠板11を挟む。意匠板11を挟む際には、上板6と下板7の間隔が狭小である場合、図中に示す取付用治具19等を用いて上板6と下板7を図14(a)の(1)の向きに拡げ、同図中(2)の向きに意匠板11を挟む。
図12に示した実施の形態2により、実施の形態1に示した効果(結露防止効果、図20におけるAの経路による貯蔵室内への熱侵入を抑制する効果、冷蔵庫の美観・性能維持効果)に加え、図13における意匠板11へのラミネート断熱体14の貼付コストの抑制効果、図14(c)におけるBの経路による貯蔵室内への熱侵入を抑制する効果も得ることが出来る。
実施の形態3は、意匠板11へのラミネート断熱体14の設置であり、図15で説明する。説明しない事項は、上記実施の形態と同様である。
意匠板11へのラミネート断熱体14の設置方法を、図15に示す。ラミネート断熱体14は、ラミネートフィルム13が厚肉であるA面と薄肉であるB面を有している。ラミネート断熱体14は、意匠板11のコの字形状の側面部に、図13に示すように薄肉のB面を設置面にして貼付し設置する。実施の形態1の構成と異なる部分は、貼付面が図中に示すように2面のみであることである。また、実施の形態2とは、貼付する2面の位置が異なる。
仕切板1の製造方法について、図1、図16を用いて説明する。図1において、外箱5と内箱4を係合したのち、図中の仕切板1の部分について、図16(a)に示すように、上板6と下板7の間に、ラミネート断熱体14が設置された意匠板11を挟む。意匠板11を挟む際には、上板6と下板7の間隔が狭小である場合、図中に示す取付用治具19等を用いて上板6と下板7を図16(a)の(1)の向きに拡げ、同図中(2)の向きに意匠板11を挟む。このように挟む場合、図16(a)の意匠板11に貼付されたラミネート断熱体14の外側に出ている部分は、上板6あるいは下板7と、意匠板11に挟まれ設置されることで、図16(b)のような構造となる。すなわち、実施の形態1で示した図2の構造と同様の構造となる。
図15、図16に示した実施の形態3により、実施の形態1に示した効果(結露防止効果、図20におけるAの経路による貯蔵室内への熱侵入を抑制する効果、冷蔵庫の美観・性能維持効果)に加え、図13における意匠板11へのラミネート断熱体14の貼付コストの抑制効果も得ることが出来る。
図17で実施の形態4を説明する。図17は図2における意匠板11とラミネート断熱体14の貼付状態を示す拡大図である。冷蔵庫100の構成と製造方法、仕切板1の製造方法、軟質複合断熱材12ならびにラミネート断熱体14の製造方法、仕切板1の製造方法については、実施の形態1、2、3と同じである。本実施の形態が実施の形態1、2、3と異なるのは、図17に示す意匠板11へのラミネート断熱体14の設置方法である。
意匠板11へのラミネート断熱体14の設置方法を、図17に示す。ラミネート断熱体14は、ラミネートフィルム13が厚肉であるA面と薄肉であるB面を有している。ラミネート断熱体14は、意匠板11のコの字形状の側面部に、図13に示すように薄肉のB面を設置面にして貼付し設置する。実施の形態1,2,3の構成と異なる部分は、ラミネート断熱体14と意匠板11の貼付面が全面ではなく、一部(飛び飛び)になっているところである。
図17に示した実施の形態4における飛び飛びの貼付方法により、ラミネート断熱体14のA面側の伸びとB面側の伸びの違いによって生じる貼付面の応力を分散させるため、角部14cに生じやすいラミネートフィルムの皺を防ぐことができる。すなわち、B面におけるラミネート断熱体14と意匠板11の密着性を向上し、断熱効果を高めることができる。
図18で、実施の形態5を説明する。図18は図2におけるラミネート断熱体14の製造方法を示す。
軟質複合断熱材12を仕切板1に嵌め込み設置する際の強度強化のため、樹脂材のコーティングによる軟質複合断熱材12のラミネート方法を、図18(a)〜(c)を用いて説明する。
図18に示した実施の形態5におけるラミネート断熱体14のコーティング材130によるラミネート方法は、実施の形態1、2、3、4に示したフィルムによるラミネート方法に用いるローラ式加熱機などの加熱圧着機を必要とせず、簡便にラミネート断熱体14を構成することができる。ラミネートの方法については、製造する断熱材の数量や製造タクトに応じて、実施の形態1〜4の方法あるいは実施の形態5の方法を選択するのがよい。
2 第1貯蔵室
3 第2貯蔵室
4 内箱
5 外箱
6 上板
7 下板
8 発泡ウレタン断熱材
9 発泡系柔軟断熱材
10 放熱パイプ
11 意匠板
12 軟質複合断熱材
12a エアロゲル繊維複合層
12b 繊維単独層
12c 不織布繊維
12d エアロゲル
012a 不織布ゾル複合体
012b 不織布
13 ラミネートフィルム
14 ラミネート断熱体
14a 端部
14c 角部
16 扉
17 ガスケット
18 蓄熱層
19 取付用治具
41 ビス穴
31 仕切板取付用リブ
100 冷蔵庫
130 コーティング材
200 冷蔵庫
300 冷蔵庫
301 仕切板
302 熱縁切り部
306 上板
307 口開き部
Claims (12)
- 複数の部屋に仕切る仕切板と、
前記複数の部屋を密閉する扉と、を有し、
前記仕切板は、
上部に位置する上板と、
下部に位置する下板と、
前記上板と下板間に位置する意匠板と、
前記意匠板と前記上板または前記下板との間に、圧縮固定されており、圧縮部位において、他の部位より厚みが薄肉になっている断熱材と、を有する冷蔵庫。 - 前記断熱材は、エアロゲル前駆体を繊維構造物に含浸して、
超臨界乾燥乃至は常圧乾燥によりエアロゲルを生成せしめてなる請求項1記載の冷蔵庫。 - 前記断熱材は、前記意匠板における前記上板または前記下板に面する側面部に設置されている請求項1または2記載の冷蔵庫。
- 前記断熱材は、長手方向における端部を有し、当該端部が、前記断熱材における他の部分より圧縮されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
- 前記断熱材は、その表面に前記樹脂材が配置された請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
- 前記断熱材は、一方面の前記樹脂材は、他方面の樹脂材より厚肉である請求項5に記載の冷蔵庫。
- 前記断熱材は、前記一方面を設置面にして、前記意匠板に配置された請求項6に記載の冷蔵庫。
- 前記断熱材は、前記一方面を内側として、前記他方面を外側として、曲げられている請求項6または7に記載の冷蔵庫。
- 前記断熱材は、前記意匠板に、部分的に接着されている請求項1〜8のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
- 前記樹脂材は、樹脂製フィルムである請求項5〜9のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
- 前記樹脂材は、コーティング用液状樹脂である請求項5〜9のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
- 前記上板と前記下板間に放熱部を有し、
前記断熱材は、前記放熱部と接する請求項1〜11のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
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