JP2019132491A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷蔵庫を薄壁化する場合であっても、真空断熱材を傷つけて断熱性能が低下するのを防ぐとともに、箱体強度が低下するのも防ぐ。【解決手段】外箱と、内箱と、前記外箱と前記内箱との間に配置された真空断熱材と、前記真空断熱材と前記内箱との間に充填されたウレタン断熱材と、を備えた冷蔵庫において、前記内箱と前記真空断熱材との隙間が１０ｍｍ未満の領域、または、前記内箱の外側に設けられる構造物と前記真空断熱材との隙間が１０ｍｍ未満の領域に、予め発泡された発泡断熱体を設け、前記発泡断熱体に前記ウレタン断熱材を浸み込ませた。【選択図】図８

Description

本発明は、冷蔵庫に関する。

近年、使い勝手の観点から、断熱箱体の省スペース化や、内容積の大容量化が求められている。省スペース化及び大容量化を同時に満たすには、断熱機器類の外形寸法を維持、あるいは低減する必要があるため、断熱箱体の壁厚を低減する薄壁化が求められる。

この薄壁化は年々検討されており、例えば、特許文献１では、引き出し式の貯蔵室ケースを支持するレール部材と対向する位置における断熱箱体側壁の構造について、内箱と真空断熱材との間に充填されたウレタン断熱材の厚さを１０mmより小さくし、かつ当該ウレタン断熱材の密度を６０kg／m^３よりも大きく１００kg／m^３以下とすることで、冷蔵庫の断熱性能と強度を確保することが記載されている。

特許第６１４０２７９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の冷蔵庫では、内箱の外側に、レール補強部材を配置したり、この補強部材を固定するネジが突出したりすることで、対向する真空断熱材との間の空間は更に狭くなっている。このようにレール補強部材等の構造物と真空断熱材との隙間が殆ど残されていない状況下において、真空断熱材自体には厚さ、反り及び表面凹凸のバラツキが存在し、真空断熱材を外箱へ貼り付ける際にも製造バラツキが存在するため、実際には上記構造物が真空断熱材に接触する可能性がある。その場合には、真空断熱材の外包材に亀裂や破れが生じて、生産性を低下させたり、スローリークによって断熱性能を低下させたりする。

また、仮に真空断熱材との間の空間に、発泡断熱材が充填されたとしても、その密度は１００kg／m^３を超えることはなく、強度的には十分でない。このため、レール補強部材を厚くするなどして、強度を確保する必要があった。

本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、冷蔵庫を薄壁化する場合であっても、真空断熱材を傷つけて断熱性能が低下するのを防ぐとともに、箱体強度が低下するのも防ぐことにある。

外箱と、内箱と、前記外箱と前記内箱との間に配置された真空断熱材と、前記真空断熱材と前記内箱との間に充填されたウレタン断熱材と、を備えた冷蔵庫において、前記内箱と前記真空断熱材との隙間が１０ｍｍ未満の領域、または、前記内箱の外側に設けられる構造物と前記真空断熱材との隙間が１０ｍｍ未満の領域に、予め発泡された発泡断熱体を設け、前記発泡断熱体に前記ウレタン断熱材を浸み込ませた。

冷蔵庫を薄壁化する場合であっても、真空断熱材を傷つけて断熱性能が低下するのを防ぐとともに、箱体強度が低下するのも防ぐことが可能となる。

扉を備えた冷蔵庫の正面図である。 扉を除いた冷蔵庫の正面図である。 冷蔵庫の側断面図である。 図３の冷蔵庫側面レール部分を拡大した図である。 図４のレール補強部材の一部に、発泡断熱体を配置した図である。 図４のレール補強部材の全域に、発泡断熱体を配置した図である。 図１の発泡断熱体配置位置（レール部分）の拡大図である。 図７のレール補強部材の一部に、発泡断熱体を配置した図である。 図７のレール補強部材の全域に、発泡断熱体を配置した図である。 ウレタン厚さと密度の関係を示した図である。 本実施形態の実施例１、２における評価結果を示した表である。

本実施形態の冷蔵庫１は、内箱１３と、外箱１４と、内箱１３と外箱１４との間に配置された真空断熱材２０と、を有している。本実施形態においては、真空断熱材２０は外箱１４側に両面テープやホットメルトなどの接着剤を介して配設されており、真空断熱材２０と内箱１３との隙間にはウレタン断熱材１９が注入発泡され、内箱１３と接着あるいは固定されるものである。なお、真空断熱材２０は、内箱１３側、あるいは内箱１３と外箱１４の中間、に配置してもよく、そのような場合は、真空断熱材２０と外箱１４との隙間、あるいは真空断熱材２０と内箱１３との隙間および真空断熱材２０と外箱１４との隙間、にウレタン断熱材１９が充填される。断熱箱体２の断熱性能はウレタン断熱材１９と、真空断熱材２０が担っており、特に、断熱性能の観点では、ウレタン断熱材の凡そ１０倍の断熱性能を有する真空断熱材２０の充填比率を高めることが望ましい。

しかしながら、真空断熱材はコストが高く、必要な性能が得られている場合には、真空断熱材の充填比率を減らしても良い。ここで、真空断熱材の充填比率とは、内箱１３と外箱１４とから形成される空間内における真空断熱材２０の比率のことを指し、（真空断熱材の容積）／(真空断熱材の容積＋ウレタン断熱材の容積)の式によって計算される。本実施形態の冷蔵庫１における真空断熱材の充填比率は、冷蔵庫１の天面、背面、両側面、底面の５面および、貯蔵室６の仕切り板５を含めた断熱空間において、３０％以上８０％以下としている。

図１，２に示す通り、冷蔵庫１は、主に断熱箱体２と各扉とで構成されており、断熱箱体２は前面に開口した貯蔵室６を１つ以上有している。貯蔵室６が２つ以上ある場合はそれぞれの貯蔵室６は仕切り板５で区画され、貯蔵室６には、回転式の扉３、あるいは、ケース１５を備えた引き出し式の扉４、が配設されている。

図３に冷蔵庫１の側断面図を示す。貯蔵室６に収納されるケース１５は、引き出し式の扉４とともに引き出される。なお、本実施形態では、機械室８の前方に形成される野菜室を想定した、最下段の貯蔵室６について説明するが、冷凍室を想定し、その上段の貯蔵室であっても構わない。また、貯蔵室６の側壁には、図４に示すようなレール１２が設けられており、このレール１２を介して前後方向に摺動しながら引き出し式の扉４が引き出される。

図７は、レール１２が設けられる部分における側壁の構造を示す断面図である。図７に示すように、レール１２は、ケース１５の側方に取り付けられるレール部材１６と、このレール部材１６を介して引き出し式の扉４及びケース１５内の食品の荷重を支持するレール支持部材１７と、レール支持部材１７を内箱１３に取り付けるときの強度を向上させるレール補強部材１０と、から形成されている。内箱１３とレール支持部材１７とレール補強部材１０は、主にネジ１１によって固定されている。なお、レール補強部材１０には、厚さが１ｍｍ以上１０ｍｍ未満の金属あるいは熱硬化性プラスチックなどが用いられる。

ここで、内箱１３の内側には、レール支持部材１７を収納するように凹部が形成される一方、内箱１３の外側には、真空断熱材２０側に向かって凸部が形成される。このため、内箱１３のうちレール１２が位置する部分は、内箱１２と真空断熱材２０との距離が他の部分の比べて近くなっている。また、この部分の内箱１３の外側には、更にレール補強部材１０が存在するので、このレール補強部材１０と真空断熱材２０との隙間は狭いものとなっている。特に、内箱１３から真空断熱材２０へ向かって突出するネジ１１などの固定部材が存在する箇所については、更に真空断熱材２０との隙間が狭くなっている。なお、内箱１３とレール支持部材１７とレール補強部材１０の固定部材としては、ネジ１１の他に、レール支持部材１７に設けられ、レール補強部材１０を引っ掛け固定構造により支持するツメなども含まれる。

このように、内箱１３や外箱１４で形成される側壁のうち、レール１２が存在する部分については、レール１２を内箱１３に固定するための構造が必要となるため、内箱１３あるいは内箱１３の外側に設けられる構造物と、真空断熱材２０との隙間が他の部分よりも狭くなり、局所的には隙間が１０ｍｍ未満となる。しかも、真空断熱材２０自体には厚さ、反り及び表面凹凸のバラツキが存在し、真空断熱材２０を外箱１４へ貼り付ける際にも製造バラツキが存在する。その結果、内箱１３あるいは内箱１３の外側に設けられる構造物が、真空断熱材２０と接触し、真空断熱材の外包材に亀裂や破れが生じて、生産性を低下させたり、スローリークによって断熱性能を低下させる可能性が出てくる。

そこで、本実施例では、真空断熱材２０との隙間が１０ｍｍ未満となる領域、具体的には、図５や図８に示すように、内側にレール支持部材１７が位置する部分における内箱１３の外側に、予め発泡された発泡断熱体７を設けた。

発泡断熱体７は、ブロック形状であり、断熱箱体２の内箱１３又は真空断熱材２０と略平行となる面（片面、両面のいずれでも可）の最表面には粘着面が形成されており、粘着面を介してレール補強部材１０あるいは真空断熱材２０側に貼り付けられる。粘着面が形成できない場合は、テープ（片面粘着、両面粘着）などの貼り付け固定を目的とした材料を用いてレール補強部材１０あるいは真空断熱材２０に発泡断熱体７を固定してもよい。

なお、本実施例における発泡断熱体７の役割としては、以下の（１）〜（３）のような突起物の先端と真空断熱材２０との距離は１０ｍｍを大きく下回るので、これらの突起物と真空断熱材２０とを直接接触させないようにするものである。まずは、（１）内箱１３側からレール補強部材１０を固定するためのネジ１１等の固定部材である。次に、（２）図示しないがレール補強部材１０と真空断熱材２０との間に存在して、断熱箱体２の壁厚方向に出っ張る構造物である。そして、（３）図示しないがレール補強部材１０自体の一部に補強のため複数個所形成される、外側に凸となる形状である。

発泡断熱体７は、上述のような突起物と真空断熱材２０とが直接接触しない程度に保てていれば、厚さ方向に対してバラツキが発生するような構造であっても良い。また、発泡断熱体７を用いて、突起物を覆い隠すように配置しても良く、また、突起物自体を覆い隠さず、突起物周辺に発泡断熱体７を配置して、突起物と真空断熱材２０との隙間を確保するようにしても良い。本実施例では、より正確な位置に発泡断熱体７を配置する観点と、たとえ粘着面が剥がれてもネジ１１により発泡断熱体７を支持する観点から、ネジ１１と対向する部分のみ発泡断熱材７を切り抜く方式を取っている。なお、発泡断熱体７を取り付ける際には、位置出しが容易なことから、真空断熱材２０側に貼り付けるよりも、レール補強部材１０側に貼り付けるほうが好ましい。

また、発泡断熱体７の材質については、エチレン単独重合体、エチレンを主成分とする共重合体、または、その混合物から作られたもの、例えば、ポリエチレンフォームなど用いることができるが、軟質ウレタンフォームなどであって、連通気泡の発泡成形品であればよい。

発泡断熱体７における、断熱箱体２の側壁の壁厚方向に対する厚さは、レール補強部材１０と真空断熱材２０との隙間以上に設定する必要があり、本実施例においては発泡断熱体７の厚さが、レール補強部材１０と真空断熱材２０との隙間の１．３倍以上〜２．５倍未満となるよう調整した。このように発泡断熱体７の厚さを調整することで、内箱１３のレール補強部材１０に貼り付けられた発泡断熱体７は、内箱１３と、真空断熱材２０を貼り付けた外箱１４とをドッキングする際に、発泡断熱体７が断熱箱体２本来の壁厚となるまで潰され、より強力にその状態で固定されるようになる。

なお、発泡断熱体７の厚さが、レール補強部材１０と真空断熱材２０との隙間の１．３倍未満となった場合、発泡断熱体７から得られる反発力（復元力）が不十分となり、レール補強部材１０と真空断熱材２０との隙間に位置を保持させることが困難となる。また、発泡断熱体７の厚さが、レール補強部材１０と真空断熱材２０との隙間の２．５倍以上となった場合、発泡断熱体７が、内箱１３と、真空断熱材２０を貼り付けた外箱１４とによって潰されるときに発生する反発力が大きくなり、外箱１４が部分的に若干の膨れを生じたり、断熱箱体２の外観を損ねてしまったりする。また、内箱１３と外箱１４とのドッキング成功率にも、発泡断熱体７の厚さが影響し、レール補強部材１０と真空断熱材２０との隙間の２．５倍以上とすると、成功率は低下傾向にある。

このような発泡断熱体７を、レール補強部材１０と真空断熱材２０との間に設けることにより、真空断熱材２０厚さのバラツキなどがあったとしてもそれを吸収しつつ、隙間を埋めることができる。その結果、レール補強部材１０を固定するために配設されたネジ１１などの固定部材などの突起物と、真空断熱材２０とが接触するのを回避することが可能となる。また、本実施例では、注入発泡されるウレタン断熱材が、連通気泡を有する発泡断熱体７の内部に浸透するため、発泡断熱体７単体と比べて断熱性能が向上する。

次に、箱体強度に関して説明する。ウレタン断熱材の厚さが小さくなるほど、ウレタン断熱材の密度は高くなる傾向にあり、発明者らの実験によれば、図１０のような相関関係があることが分かっている。しかし、レール補強部材１０と真空断熱材２０との隙間を単純に小さくするだけでは、実際にウレタン断熱材を高密度で充填することは難しく、ウレタン断熱材だけで箱体強度を確保することは容易でない。

そこで、本実施例では、発泡断熱体７にウレタン断熱材を浸み込ませることで、発泡断熱体７とウレタン断熱材とを合わせた密度は、ウレタン断熱材だけの場合と比べて高くなり、浸み込んだ部分の密度を合計１００kg／m^３以上とすることも可能である。すると、ウレタン断熱材だけの場合と比べて剛性が高くなり、引き出し式の扉４の荷重を支える部材としても機能する。

また、このような発泡断熱体７だけで強度を確保できる場合には、レール補強部材１０を薄くしたり、レール補強部材１０自体を不要とすることも可能となる。レール補強部材１０が不要の場合、レール補強部材１０を固定するためのネジ１１も不要となる。その場合、発泡断熱体７の厚さを、内箱１３（内箱１３の外側に構造物がある場合は、その構造物）と真空断熱材２０との隙間に対して１．３倍以上〜２．５倍未満となるように調整すれば良い。

本実施例で作製した冷蔵庫１について、ウレタン断熱材１９を注入発泡した後に、解体調査したところ、レール補強部材１０と真空断熱材２０との隙間１０ｍｍ未満の部分に注入発泡したウレタンが、発泡断熱体７に浸透して固化しており、箱体強度が向上することを確認した。つまり、内箱１３と真空断熱材２０との隙間、あるいは、内箱１３の外側に設けられる構造物と真空断熱材２０との隙間、が局所的に１０ｍｍ未満となるような薄壁化を図った場合においても、箱体強度が低下するのを防ぐことが可能となる。発明者らの実験によれば、隙間が１０ｍｍ以下の箇所に本実施例の発泡断熱体７を配置しておくことで、密度としては１００kg／m^３に達しない場合はあるものの、曲げ弾性率としては１８ＭＰａ以上（従来は７〜１５ＭＰａ）となることが確認できた。

また、突起物と真空断熱材２０との隙間が確保されているため、突起物と真空断熱材２０とが直接接触することはなくなり、真空断熱材２０の外包材の亀裂や破れによるスローリークの発生もなくなった。なお、隙間が１０ｍｍ未満の全ての領域に発泡断熱体７を設けずに、隙間１０ｍｍ未満の領域のうち少なくとも一部に発泡断熱体７を配置すれば、一定の効果が期待できる。

実施例２について、図６や図９を用いて説明する。

本実施例では、引き出し式の扉４の荷重を支持する強度をより高めるため、レール補強部材１０の厚さを厚くする場合、より大容量の冷蔵庫を作製するため、レール補強部材１０と真空断熱材２０との隙間を限りなくゼロに近づけようとする場合、を想定したものである。本実施例の場合、レール補強部材１０自体に形成された角部と、真空断熱材２０と、の隙間がほぼ無くなり、レール補強部材１０自体の角部が真空断熱材２０と直接接触し、真空断熱材２０を傷つけてしまう可能性が高まる。そこで、レール支持部材１７等の存在する領域（レール１２と対向する領域）だけでなく、レール補強部材１０の存在する全領域を覆い隠すように発泡断熱体７を配設することで、真空断熱材２０の破れやスローリークを防止している。

発明者らの検討では、レール補強部材と真空断熱材との隙間を１ｍｍとし、レール補強部材全域を覆うように、厚さ１．５ｍｍの発泡断熱体を配置した冷蔵庫を製作し、ウレタン断熱材を注入発泡した。その結果、発泡断熱体７がクッションとなり、真空断熱材が破れたり傷付いたりすることはなかった。また、予め発泡した発泡断熱体７にウレタン断熱材が浸み込むことで、断熱性能、箱体強度に優れた、大容量の冷蔵庫を提供することが可能となる。

＜断熱箱体２の断熱性能評価＞
断熱箱体２に冷凍サイクル部品（圧縮機／コンデンサ／エバポレータ等）を組み込んで冷蔵庫１として組み立て、断熱箱体２の内部からの熱漏洩量を測定する、熱漏洩量試験を行った。熱漏洩量は従来の断熱箱体２の値を１００としたときの対比で示した。熱漏洩量の値が小さいほど、熱の移動が小さいことを意味するため、断熱性能としては良いと判定できる。評価方法は、冷凍サイクルを組み込んだ製品（冷蔵庫１）を−１０℃の低温恒温槽内に入れ、冷凍サイクルを停止した状態で貯蔵室６に設けたヒータを稼働して運転させたときに、冷蔵庫１内からどれだけの熱が漏洩したかを、ヒータ稼働から２４時間後に測定して評価した。

＜断熱箱体２の強度評価（引き出し式扉耐荷重試験）＞
引き出し式の扉４を全開に引き出した状態で、引き出し式の扉４に収納されているケース１５内に徐々に錘を追加していき、扉荷重を主に支持するヒンジ１８の位置が、元の位置から０．５ｍｍ以上のズレが生じたときの荷重を測定する。なお、引き出し式扉４の耐荷重試験は従来の断熱箱体２の値を１００としたときの対比で示した。

図１１は、実施例１，２について断熱性能評価および箱体強度評価を行ったときの結果を示している。

１・・・冷蔵庫
２・・・断熱箱体
３・・・回転式の扉
４・・・引き出し式の扉
５・・・仕切り板
６・・・貯蔵室
７・・・発泡断熱体
８・・・機械室
９・・・基盤室
１０・・・レール補強部材
１１・・・ネジ
１２・・・レール
１３・・・内箱
１４・・・外箱
１５・・・ケース
１６・・・レール部材
１７・・・レール支持部材
１８・・・ヒンジ
１９・・・ウレタン断熱材
２０・・・真空断熱材
２１・・・貫通孔（ネジ避け）

Claims (5)

1. 外箱と、内箱と、前記外箱と前記内箱との間に配置された真空断熱材と、前記真空断熱材と前記内箱との間に充填されたウレタン断熱材と、を備えた冷蔵庫において、
   前記内箱と前記真空断熱材との隙間が１０ｍｍ未満の領域、または、前記内箱の外側に設けられる構造物と前記真空断熱材との隙間が１０ｍｍ未満の領域に、予め発泡された発泡断熱体が設けられており、
   前記発泡断熱体に前記ウレタン断熱材が浸み込んでいることを特徴とする冷蔵庫。
2. 貯蔵室と、前記貯蔵室に収納する容器と共に引き出される扉と、前記貯蔵室の側壁に設けられ前記扉を支持するレール支持部材と、を有し、
   前記側壁は、外箱と、内箱と、前記外箱と前記内箱との間に配置された真空断熱材と、前記真空断熱材と前記内箱との間に充填されたウレタン断熱材と、を備えた冷蔵庫であって、
   内側に前記レール支持部材が位置する部分における前記真空断熱材の内側に、予め発泡された発泡断熱体が設けられており、
   前記発泡断熱体に前記ウレタン断熱材が浸み込んでいるたことを特徴とする冷蔵庫。
3. 前記発泡断熱体の内側に、レール補強部材が配置され、
   前記レール補強部材の一部が外側に凸となる形状を有しており、
   前記凸の先端と前記真空断熱材との隙間が１０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 前記発泡断熱体は、連通気泡の発泡体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷蔵庫。
5. 前記発泡断熱体に前記ウレタン断熱材が浸み込んだ部分の曲げ弾性率が、１８ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冷蔵庫。

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