JP4111096B2

JP4111096B2 - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP4111096B2
Application number: JP2003286890A
Authority: JP
Inventors: 祥花岡; 睦加藤; 雅法辻原; 司高木; 修一岩田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2023-08-05
Also published as: JP2005055086A

Description

この発明は、真空断熱材を搭載した冷蔵庫の技術に関するものである。

近年の冷蔵庫では省エネルギー化のニーズが高まる一方、省スペース化のニーズも高まってきている。そこで、これらのニーズを実現する手段として硬質ウレタンフォームよりも大幅に断熱性能の良い真空断熱材を利用した製品が出てきている。

従来の真空断熱材搭載冷蔵庫は外箱に接着剤にて真空断熱材を直接貼り付けている。この方法では冷蔵庫製作過程において、貼り付け箇所が平坦なため取り付け作業性がよい。また、内箱の凹凸に干渉されることなく大きな面積の真空断熱材３を搭載することが可能となる。但しこの搭載方法では外箱に真空断熱材を貼り付けるため、放熱パイプを貼り付けるスペースが減少し、熱漏洩は改善される一方凝縮力低下によって省エネの改善が得られないことがあった。

又従来の技術として、真空断熱材を両側面、天面、背面、底面及び前面の各面に配置し、外箱の表面積に対し真空断熱材の被覆率が５０％を超え８０％以下として省エネルギー効果を高め、外箱表面温度が外気温度よりも高くなる面において真空断熱材を外箱と内箱の中間で高質ウレタンフォーム内に埋設して真空断熱材の経年的な劣化を押さえようとするものが提案されている。（特許文献１参照）

特開２００３−１４３６８号公報（図３他）

真空断熱材は低温中で使用した場合に比較し、高温中で使用した場合、断熱能力が低下する性質があるために、放熱パイプなどの高温部品に接して設置した場合には冷蔵庫の寿命前に断熱能力が著しく低下する可能性がある。また真空断熱材は湿度に弱いため高湿中においては劣化が著しく加速され、外気に触れる部位に設置した場合には冷蔵庫の寿命前に断熱能力が著しく低下する可能性がある。

更に従来の冷蔵庫の構造では、スペーサにより外箱、内箱の中間に真空断熱材を埋設し、外箱前端面部よりウレタンフォーム充填可能とされる最低厚さ以上とするとなっているが、冷蔵庫背面側を上向きに設置し発泡する方法をとる場合、外箱前端面部より真空断熱材の距離が大きくなるとウレタンフォームの粘性度が上昇し、真空断熱材と外箱、あるいは内箱の間でウレタン発泡不良が発生する可能性が高くなる。また真空断熱材を設置するスペーサが大きくなるとウレタンフォーム発泡時にウレタン流動の阻害原因となり、ウレタン発泡不良の原因となる。一方スペーサを小さくすると発泡圧に耐える強度が得られずスペーサの数量を増加させる必要があり、組み立て工数の増加が起こり、製品のコストアップにつながる。

本発明は以上のような問題点を解決するためになされたもので、真空断熱材を搭載した冷蔵庫に対し放熱パイプの凝縮能力を低下させる弊害がなく断熱能力をアップする技術を提供することを目的とする。また、本発明は、放熱パイプと真空断熱材との間にウレタンフォームが介在させ、真空断熱材の断熱能力を維持でき、また真空断熱材の経年劣化も抑制することが可能な実用的な冷蔵庫及びその品質を確保できる製造方法を提供することを目的とする。

本発明にかかわる冷蔵庫は、外箱と内箱の間に外箱に固定されたスペーサに支持され、外箱および内箱に接しないように真空断熱材が配置されるとともに、外箱と内箱の間に注入発泡され、真空断熱材を埋設するように外箱と真空断熱材との隙間および内箱と真空断熱材との隙間に硬質ウレタンフォームが充填された箱体を有する冷蔵庫であって、スペーサが、硬質ウレタンフォームの発泡方向に並列され、真空断熱材と接着する薄板状の底部の面と、並列された底部の面と底部の面の間に外箱の方向に底部の面とは隙間を介して並列され、外箱と接着する薄板状の頂部の面と、真空断熱材と頂部の面の間および外箱と底部の面の間を、硬質ウレタンフォームの発泡方向および硬質ウレタンフォームの発泡方向と交差する方向それぞれに硬質ウレタンフォームが通過できる流路を設けるようにして、頂部の面と底部の面を接続する薄板状の柱と、を備え、冷媒回路の放熱パイプが、外箱に接着され、硬質ウレタンフォームの発泡方向と交差する方向に流路を通って、並列された頂部の面と頂部の面の間を底部の面とは隙間を設けて通過するとともに、硬質ウレタンフォームが、流路を通過して、真空断熱材と頂部の面の間、外箱と底部の面の間および放熱パイプと底部の面の隙間に充填されるものである。

本発明にかかわる冷蔵庫は、外箱と内箱の間で外箱または内箱に直接もしくはスペーサを介して固定された真空断熱材と、外箱に取り付けられた冷媒回路の放熱パイプと、外箱と内箱の間に充填されるウレタンフォームと、から形成され、当該冷蔵庫の背面に位置する断熱壁にあって、冷蔵室および野菜室の背面に位置する断熱壁の厚さが、製氷室および冷凍室の背面に位置する断熱壁の厚さより２０〜４０％薄く形成されるとともに、冷蔵室および野菜室の背面に位置する断熱壁に真空断熱材が搭載され、製氷室および冷凍室の背面に位置する断熱壁には放熱パイプが真空断熱材に接触しない経路をとって集約されて設置されるものである。

以上のように本発明の冷蔵庫によれば、外箱と内箱の間に外箱に固定されたスペーサに支持され、外箱および内箱に接しないように真空断熱材が配置されるとともに、外箱と内箱の間に注入発泡され、、真空断熱材を埋設するように外箱と真空断熱材との隙間および内箱と真空断熱材との隙間に硬質ウレタンフォームが充填された箱体を有する冷蔵庫であって、スペーサが、硬質ウレタンフォームの発泡方向に並列され、真空断熱材と接着する薄板状の底部の面と、並列された底部の面と底部の面の間に外箱の方向に底部の面とは隙間を介して並列され、外箱と接着する薄板状の頂部の面と、真空断熱材と頂部の面の間および外箱と底部の面の間を、硬質ウレタンフォームの発泡方向および硬質ウレタンフォームの発泡方向と交差する方向それぞれに硬質ウレタンフォームが通過できる流路を設けるようにして、頂部の面と底部の面を接続する薄板状の柱と、を備え、冷媒回路の放熱パイプが、外箱に接着され、硬質ウレタンフォームの発泡方向と交差する方向に流路を通って、並列された頂部の面と頂部の面の間を底部の面とは隙間を設けて通過するとともに、硬質ウレタンフォームが、流路を通過して、真空断熱材と頂部の面の間、外箱と底部の面の間および放熱パイプと底部の面の隙間に充填されることにより、放熱パイプと真空断熱材との間には硬質ウレタンフォームが介在することになるので、真空断熱材の温度の上昇を抑制し、真空断熱材の断熱能力が維持できるとともに、真空断熱材の経年劣化を抑制することができる。また、スペーサと真空断熱材の間およびスペーサと外箱の間に硬質ウレタンフォームが介在するので、スペーサの熱伝導部分を少なくして、スペーサから庫内への熱伝導を抑制することができるとともに、スペーサ全体を硬質ウレタンフォームが確実に固定する強固な構造とすることができる。また、硬質ウレタンフォームの流動がスペーサで阻害されないので、硬質ウレタンフォームのエアボイドの発生を防止し、エアボイドによる箱体強度の低下、外装不良といった品質不良を回避することができる。
また、本発明の冷蔵庫によれば、外箱と内箱の間で外箱または内箱に直接もしくはスペーサを介して固定された真空断熱材と、外箱に取り付けられた冷媒回路の放熱パイプと、外箱と内箱の間に充填されるウレタンフォームと、から形成され、当該冷蔵庫の背面に位置する断熱壁にあって、冷蔵室および野菜室の背面に位置する断熱壁の厚さが、製氷室および冷凍室の背面に位置する断熱壁の厚さより２０〜４０％薄く形成されるとともに、冷蔵室および野菜室の背面に位置する断熱壁に真空断熱材が搭載され、製氷室および冷凍室の背面に位置する断熱壁には放熱パイプが真空断熱材に接触しない経路をとって集約されて設置されることにより、冷蔵室などの冷蔵スペースを有効に活用できるとともに、断熱効率を確保した上で真空断熱材の被覆率を少なくし、かつ放熱パイプも短くできる経済的な冷蔵庫が得られ、また、断熱壁の厚さが厚く断熱能力の高い製氷室および冷凍室の背面に位置する断熱壁に放熱パイプが集約されて設置されるので、庫内への熱侵入を防ぐことができる。

実施の形態１．
以下、図面を参照してこの発明実施の形態１を説明する。図1、図２にウレタンフォーム発泡の形態説明図を示す。鉄などの金属製の冷蔵庫外箱１とＡＢＳなどの樹脂製の内箱２を一体にした冷蔵庫本体を扉側を下にして据付ける。外箱１は側板１２で側部を形成し、後板１３で背面を形成し、底板１５で底面を形成している。この外箱を背面を上にして冷蔵庫製品前面即ち扉側が下向きの状態で冷蔵庫背面を上面にして背面と側面の間に設けた注入口１６よりウレタンフォームの原液を注入する。

ウレタンフォームの原液注入が終了するとウレタンフォームの発泡が始まり、図２における矢印方向、即ち原液が貯留する下部から後板１３で形成する背面側へウレタンが流動しながら発泡する。このときウレタンフォームの粘性度は発泡開始時において扉側では液体であるために小さいが、発泡が進むにつれて、即ち上部へ流動しながら固体へと変化するため上部へ行くほど粘性度は増大する。つまり、ウレタンフォーム発泡時においてウレタンフォームの粘性度は、冷蔵庫前面端部が低く、背面に近づくほど高くなる。つまり、冷蔵庫の側面に真空断熱材を内箱と外箱の中間に埋設する場合、背面に近い部位に搭載するとウレタンの粘性度が高いため真空断熱材近傍のウレタンの発泡不良が発生する可能性が高くなる。すなわち側面部では前面側よりに、背面では内箱よりが粘度が少しでも小さく流れやすいことになる。

図３には冷蔵庫正面断面図、図４には冷蔵庫側面断面図、図５は冷蔵庫上面断面図を示す。図３、図４、図５において、１は金属板からなる外箱、２は合成樹脂からなる内箱、３は真空断熱材、６は真空断熱材を外箱から一定距離に設置するためのスペーサ、４は断熱材である外箱と内箱の間に充填するウレタンフォームである。真空断熱材３をスペーサ６によって外箱に一定の距離を確保した後ウレタンフォーム原料を注入して発泡を実施する。図３にては図の背後から手前に向かってウレタンフォーム原料を注入することになる。

図３のＡ−Ａから見た断面図を図４に示し、Ｂ−Ｂから見た断面図を図５に示す。ハッチング部である真空断熱材３はグラスウールなどの無機質集合体を複数の金属層などからなる袋内に収納されたものなどを使用する。外箱１に真空断熱材３を固定して支持するスペーサ６はコ字状、波形状、空洞箱状などの薄板樹脂製、例えばＡＢＳ樹脂であり、外箱１の金属や真空断熱材３の外側表面のナイロン樹脂との間は例えばゴム系接着剤により接着固定している。冷蔵庫の側部を形成する側板１２と内箱の側板との間の中間位置に真空断熱材３がスペーサで固定されその両側、即ち真空断熱材と側板２との間、及び内箱２と真空断熱材３との間の隙間に図の様にウレタンが流れる。図４の矢印はウレタンフォーム原料を注入して発泡を実施する際の後板１３側からウレタンフォーム原料を注入した後、前側の端面側から発泡した場合の発泡方向を示す。このウレタン原料注入方向と発泡方向に対してスペーサ６はウレタンの流を邪魔しない構造になっている。

図５は冷蔵庫箱体の側部を上から見た断面図で、上側が後板１３からなる背面側で、下側が前面端部側である。矢印Ｄがウレタン原料注入方向で、矢印Ｃがウレタン発泡方向である。放熱バイプ５は側板１２に溶接固定されている。但しこの放熱パイプの各位置に対してスペーサ６は空洞部となっており直接接触しておらず、即ち放熱パイプは薄板でかわしスペーサが存在しない位置としている。この結果真空断熱材３と側板１２との間のみならず、真空断熱材３と放熱パイプ５との間の隙間である空間にはウレタンが発泡して隙間を充填することになる。ウレタンが流れる方向はスペーサ間の間でありウレタンの流を妨げない構造としているだけでなく、スペーサ内部の空洞部にもウレタンが流れる様にしてある。このように断熱壁の一部を形成する真空断熱材は、外箱と内箱の間で外箱または内箱に支持され、内箱と外箱内側に設けられた放熱パイプとの中間位置に配置されて、この真空断熱材を内箱及び放熱パイプに接しない状態で埋設する様に注入発泡されたウレタンフォームとで冷蔵庫の外壁を構成する。

ここでの真空断熱材３と外箱の側板１２、後板１３、天板１４、底板１５などとの間のクリアランスであるが、図５に示す様に真空断熱材３を搭載する壁面で外箱と内箱との間のウレタンが流れる隙間が最も薄い部位において、真空断熱材３が外箱１と内箱２の中央位置になるように設置する。つまり図５に示す真空断熱材３と外箱１の最小クリアランスｄ１と真空断熱材と内箱の最小クリアランスｄ２が略等しい位置に設置する。これにより、ウレタンフォーム発泡時においてウレタンが通過する最も狭い部位が略均等になることで、真空断熱材の内箱側と外箱側の極端なウレタン流動の抵抗の不均衡が回避でき、発泡時のエアボイドの発生などの問題を回避することが可能となる。実際に冷蔵庫に厚さ１０ｍｍの真空断熱材を搭載する場合にはこの図５に示す真空断熱材と外箱の最小クリアランスｄ１と真空断熱材と内箱の最小クリアランスｄ２はともに１２ｍｍ程度となる。なおこの最も薄い部位からは放熱パイプ５は配置しない様にして発泡時の邪魔になら無い様にしている。図５に示す様に、配管を４ｍｍ径とすればと真空断熱材とのクリアランスｄ６を５mm程度以上確保することで真空断熱材の温度上昇を防ぐことが可能となり、真空断熱材の断熱効率がアップし、寿命的観点からも有効である。この様に、放熱パイプと真空断熱材との間にウレタンフォームが介在することで、真空断熱材の温度上昇を抑制し、真空断熱材の断熱能力が維持でき、真空断熱材の経年劣化も抑制することが可能となる。

また、図５に示す真空断熱材と外箱前面端部とのクリアランスｄ３であるが、外箱前面端部から冷蔵庫奥行き長さ方向に奥行き寸法の１７％を超えない範囲の距離に設置すると良く、例えば１１％や７％のレベルであれば問題ないと言う結果が得られている。これは製品外形奥行き寸法６９９mmの冷蔵庫の実験結果によるものでｄ３が８０mm等以下であれば発泡不良が発生しなかった実験結果に基づいている。ただしｄ３の小さいほうの許容値は、発泡をスムースに行うため冷蔵庫の外壁を形成する前面端部の断熱壁の厚さぐらいは必要である。この実験結果を図１０に示す。製品奥行き外形寸法６９９ｍｍの冷蔵庫で確認したもので、真空断熱材と外箱前面端部とのクリアランスｄ３を５０ｍｍ、８０ｍｍ、１２０ｍｍ、の３段階で発泡時のエアボイドの発生を確認している。この試験ではクリアランス８０ｍｍまではエアボイドの発生が見られなかった。これによりウレタンフォーム発泡時において、ウレタンの粘性度が低い状態で真空断熱材の内箱側、外箱側の両側を略均等に通過することが可能となることが判明した。このｄ３が冷蔵庫奥行き長さの１７％を超えるとウレタン粘性度が高くなるため、図５に示す真空断熱材と外箱の最小クリアランスｄ１と真空断熱材と内箱の最小クリアランスｄ２を１２mm程度確保した場合でもウレタンフォーム発泡時にエアボイドが発生することがある。即ち１７パーセントを超える寸法は避けたほうが良い。真空断熱材が冷蔵庫前面端部に近づくことでウレタンフォーム原液注入直後、発泡しても液状態のウレタンフォームが粘度の低い状態で真空断熱材近傍を通過するために、真空断熱材と外箱、内箱のクリアランスが小さくても問題なく発泡が可能となる。

また、図６にスペーサの概略構造説明図と、ウレタンフォーム発泡時におけるウレタンの流れ方向の関係を示す。この際スペーサ幅が図５に示す真空断熱材と外箱とのクリアランスｄ１よりスペーサ幅ｄ４が大きいと、ウレタンフォーム発泡時にウレタン流動の障害となる。一方、スペーサ幅ｄ４をｄ１より小さくすると貼り付け面積が低下し、発泡圧によってスペーサが真空断熱材から剥離してしまう。しかし貼り付け面積を確保するためスペーサ数量を増加すると貼り付け工数の増加、スペーサの熱伝導による断熱性能悪化などの問題が生じる。そこで、発泡時のウレタン流れ方向およびその垂直方向に真空断熱材と外箱とのクリアランスｄ１以上の幅のウレタン発泡方向に対し垂直な面あるいは投影幅を持たせないために、スペーサに穴形状を設ける。このとき図４に示す穴の直径あるいは短辺ｄ5の平均値は最低でも３mm程度以上のウレタン流路を確保する必要が実験値よりわかっている。

また、このスペーサを設置する場合には、図６に示すようにスペーサ長辺がウレタンフォーム発泡時におけるウレタン流れ方向と平行に設置することで、効果的にウレタン流動の阻害要因を排除することができる。更にウレタン発泡方向にウレタンが流動できる流路を設けるが、これ以外の方向にも流路を設け、例えばウレタン流れ方向と交差する方向に設けるなど複数の方向に設けるとウレタン発泡時の流をスムースにするなど効果的である。またいずれにしろ広い開口を有する流路を設けると発泡時の流がスムースに行われるので効果的である。

即ち、スペーサをウレタン流れ方向と平行に設置しなくても、真空断熱材と外箱とのクリアランスｄ１以上の幅のウレタン発泡方向に対し垂直な面、あるいは投影幅を持たせなければよい。

また図6に示すスペーサ形状を側面に使用した場合、冷媒の放熱パイプの形状に制約が発生してしまう。そこで、図７に示すパイプ逃がし形状を適用したスペーサを使用する。これにより放熱パイプ５の形状は変更無しの形状のまま真空断熱材を搭載することが可能となる。図７のスペーサ構造は波型の真空断熱材３と接着する面と外箱３と接着する面とを接続する柱以外は全て空洞でウレタンの流を妨げない構造である。スペーサの外箱との接着面以外のところに放熱パイプ５を配置すればこのパイプと真空断熱材の間の隙間をウレタンは流れることになる。

また図７に示すようなウレタン流路および放熱パイプ逃がし形状を多く持ったスペーサを搭載することでスペーサの熱伝導部分を少なくして断熱性能悪化を抑制することができる。即ちウレタンのように発泡された樹脂はＡＢＳ合成樹脂に比べ熱伝導をしにくいためである。図７におけるスペーサ６ｂは真空断熱材３の発泡方向に並列になるように一面を接着させた状態で、外箱１の後板１３の方向へ波型の頂部を突き出させ、この頂部を後板に接着させて真空断熱材を支持する構造である。更に波型の頂部と頂部の間で波の底部に相当する位置に、後板に接着させて放熱パイプ５を設けている。これにより放熱パイプとスペーサおよび真空断熱材の間に空間を設けることが出来、発泡剤を充填できることになる。スペーサ波型の頂部を底部側から四隅で支える構造にし且つこの頂部位置に相当する底部の真ん中をくり貫くスペーサにすることで発泡剤の流れに対する障害をより少なくできるとともに発泡後はスペーサ全体をウレタンが確実に固定する強固な構造とすることができる。

次に図８を用いて放熱パイプの配置に付いて説明する。図８は冷蔵庫の側面断面と冷蔵庫を背面側から見た構造説明図である。冷蔵庫外箱１の中には、真空断熱材３、冷媒回路の放熱パイプ５が取り付けられ、内箱２の中には、冷蔵室７、野菜室８、製氷室９、冷凍室１０が上から下へそれぞれ仕切りで仕切られて配置されている。図８に示す冷蔵室７および野菜室８は０℃以上の温度帯である。一方製氷室9、冷凍室１０は０℃以下の温度帯である。本発明において図８に示すように０℃以下の温度帯の背壁面に真空断熱材３を、０℃以上の温度帯の背壁面に放熱パイプを集約して設置する。このことで庫内の温度上昇を抑制する必要がある製氷室９と冷凍室１０の断熱能力を強化し、０℃以下になると逆に凍結等の問題が生じる冷蔵室７、野菜室８壁面に放熱パイプを設置することで庫内を適正温度に保つことが可能となる。なお図８では０℃以下の温度帯の庫室の周囲全体を取り巻くように真空断熱材３が設けられており、この真空断熱材は外箱に固着されたものとして形成されている。ただし、この真空断熱材を図３などのようにスペーサを介して外箱または内箱の内壁面に固定し、注入し発泡されたウレタンフォームによりこの真空断熱材を埋設するようにしても良いことは当然である。この構成により冷凍温度帯など０℃以下の温度帯のスペースを大きくして有効に活用できる。更にこの構成では断熱効率を確保した上で外箱の表面積に対し真空断熱材の被覆率が５０％より少なく出来経済的な冷蔵庫とすることが出来る。

冷凍サイクル内を冷媒を循環させる圧縮機は冷蔵庫下部の機械室に設けられている。この圧縮機のモーターを回転させて圧縮した高温高圧の冷媒は先ず放熱パイプを循環して高い温度の熱を外箱の金属を介して外部に放出する。したがって放熱パイプに対向する位置の庫室は比較的高い温度の影響を受けることになる。図８の野菜室８の野菜凍結防止ヒータ１１を庫室を仕切る仕切り部の野菜室側を加熱する位置に設ける冷蔵庫に適用した場合、放熱パイプ５の影響を受けて野菜室の温度が高くなる傾向のため、ヒーターの通電が少なくなり、このヒータ通電率低下によって消費電力の低減の効果も得られる。真空断熱材は寿命、断熱効率の観点より温度が低いほうが良いため、放熱パイプを設ける部分とは異なる部分に配置するが、特に周囲の外気との温度差が大きい０℃以下の庫室を取り巻く断熱材として使用すると良い。特に温度差の大きな冷凍室などへの影響を減らすように−１８℃以下の低温度を維持する冷凍室周りを外気や他の庫室と断熱するために用いると効果的である。この際放熱パイプを配置する部分とこの冷凍室周りを配置する部分が交差する場合には、真空断熱材に接触しない経路を取るように放熱パイプの接続部を配置する。もし放熱パイプの経路が真空断熱材の配置位置と交差しないようにするには０℃以下の冷却を行う庫室、特に冷凍室を上部に配置すればよい。

次に図９を用いて本発明の図８の構成の別の例を説明する。図９は冷蔵庫の側面断面図である。冷蔵庫の外箱又は内箱に真空断熱材３、外箱に冷媒回路の放熱パイプ５を取り付ける。冷蔵庫は上から冷蔵室７、野菜室８、製氷室９、冷凍室１０を配置した例で説明する。図９に示す冷蔵室７、野菜室８の庫内温度は０℃以上であり、壁面の断熱厚さｄ７は製氷室９や冷凍室１０のような０℃以下の部屋の断熱厚さｄ8に比較して２０〜４０％ほど断熱薄く作られている。これは内容積を大きくし、設置サイズを小さくするため断熱厚さを最低限まで抑制しているためである。上部の断面厚さｄ７には、真空断熱材３が外箱１に固定されその内箱側はウレタン樹脂を発泡させて内箱と外箱から形成する断熱壁の厚さを得ている。一方下部の断面厚さｄ８には、真空断熱材３無しに放熱パイプ５が外箱１に固定されその内箱と外箱の間はウレタン樹脂を発泡させて内箱と外箱から形成する断熱壁の厚さを得ている。なお、図６のようなスペーサを使用し、注入し発泡されたウレタンフォームによりこの真空断熱材を埋設するようにしても良いことは当然である。この場合、放熱パイプが上方に集約され、この放熱パイプに接続する配管を上記説明のスペーサなどを使用すれば放熱パイプと真空断熱材とを離して簡単に配設することが出来る。

下部の断熱厚さｄ８はその厚みで断熱能力を維持できるし、断熱厚さの薄い上部は断熱能力の低い冷蔵室７の断熱能力を向上させるため、真空断熱材３を冷蔵室７の背面壁に搭載する。この際放熱パイプは真空断熱材の寿命、断熱効率の観点より温度が低いほうが良いため、真空断熱材に接触しない経路をとる。この構成により冷蔵室など冷蔵スペースを有効に活用できるとともに、必要最小限の真空断熱材を使用し、且つ、放熱パイプも最短にできるので経済的な冷蔵庫を製造できる。即ちこの構成では断熱効率を確保した上で外箱の表面積に対し真空断熱材の被覆率が５０％より少ない経済的な冷蔵庫とすることが出来る。

本発明は、図1のように、冷蔵庫製品前面が下向きの状態で上向きにした冷蔵庫背面に設けた注入口よりウレタンフォームの原液を注入する。ウレタンフォームの原液注入が終了するとウレタンフォームの発泡が始まり、図２における矢印方向にウレタンが流動しながら発泡する。このときウレタンフォームの粘性度は発泡開始時において液体であるために小さいが、発泡が進むにつれて固体へと変化するため粘性度は増大する。つまり、ウレタンフォーム発泡時においてウレタンフォームの粘性度は、冷蔵庫前面端部が低く、背面に近づくほど高くなる。つまり、冷蔵庫の側面に真空断熱材を内箱と外箱の中間に埋設する場合、背面に近い部位に搭載するとウレタンの粘性度が高いため真空断熱材近傍のウレタンの発泡不良が発生する可能性が高くなる。

これに対し本発明の冷蔵庫は、外箱と内箱の間に硬質ウレタンフォームと真空断熱材を備え、真空断熱材が外箱および内箱に接しない状態で埋設し、真空断熱材を放熱パイプと内箱の中間の位置に設置するとともに、ウレタン発泡時の粘度の変化に応じた真空断熱材と内箱外箱の配置位置関係を規定することにより品質の良い断熱性能が得られるものである。これにより、真空断熱材を搭載した場合にも放熱パイプが従来の長さ、放熱形状を維持できることで凝縮能力を低下させる弊害がなく断熱能力をアップすることが可能となる。また、放熱パイプと真空断熱材との間にウレタンフォームが介在することで、真空断熱材の温度が上昇を抑制し、真空断熱材の断熱能力が維持できる。また真空断熱材の経年劣化も抑制することが可能となる。

例えば本発明の冷蔵庫は、ウレタン注入および発泡時に下部となる外箱前端面部より製品奥行き寸法の７％以内程度の寸法位置より上に真空断熱材を設置するとウレタンを注入発泡させる際最大限の断熱性能を確保できる最低の隙間を確保できるとともに、製品奥行き寸法の１７％を超える寸法位置よりも端面に近くしないと粘度が高くなりウレタンの発泡時にエアボイドが発生させるなどの品質不良を起こす可能性がある。すなわち７％以内程度の寸法位置を選択する場合は外箱内箱との間のクリアランスｄ１、ｄ２、例えば各１０ｍｍ程度を確保できる最小値とすればよいし、断熱性能に余裕がありこの位置より上に、すなわち端面より離した位置に真空断熱材を設置する場合は発泡の粘度が高くなりすぎない位置、すなわちウレタンの発泡時にエアボイドが発生させるなどの品質不良を起こさない１７％を超える寸法位置よりも端面に近くする必要がある。この結果、端面部付近の真空断熱材の存在による確実にウレタン注入発泡させ断熱性能を確保できる所望の品質が得られる冷蔵庫を製造できる。このように本発明によれば、真空断熱材が冷蔵庫前面端部に近づくことでウレタンフォーム原液注入直後、液状態のウレタンフォームが粘度の低い状態で真空断熱材近傍を通過するために、真空断熱材と外箱、内箱のクリアランスが小さくても問題なく発泡が可能となるし、粘度の高い位置では流動に必要なクリアランスが確保できるものである。

次に本発明の冷蔵庫は、外箱と内箱の間に硬質ウレタンフォームと真空断熱材を備え、真空断熱材が外箱および内箱に接しない状態で埋設し、真空断熱材と外箱および内箱とのクリアランスを均等に、それぞれ１／３等分程度にすると効果の良い断熱性能が得られる。両方のクリアランスをそれぞれ冷蔵庫の壁面断熱厚さの１／３以上確保して設置しても良い。

例えば冷蔵庫の製造におけるウレタン発泡時に真空断熱材とのクリアランスを冷蔵庫壁面断熱厚さの１／３程度にすることで、冷蔵庫の側面断熱厚さが３０ｍｍ程度、真空断熱材が１０mm程度の場合は、真空断熱材を外箱と内箱の中央に埋設することになり、真空断熱材の両側のウレタン流路面積が同等となるため、ウレタンの発泡圧力による真空断熱材へかかる圧力の不均衡による真空断熱材の変形によるウレタン流動の阻害を防止することが可能となり、ウレタンのボイドによる箱体強度の低下、外装不良などの問題が回避できる。しかも真空断熱材が１０mm程度の厚みを確保でき、確実な断熱性能を確保できる。

更に本発明の冷蔵庫は外箱と内箱の間に硬質ウレタンフォームと真空断熱材とを備え、真空断熱材が外箱および内箱に接しない状態で埋設する際、ウレタンフォーム発泡時のウレタン発泡方向および発泡方向と垂直方向の両方ににエアーとウレタンが通過できる流路を設けたスペーサを搭載する。真空断熱材を支持するスペーサ自体にウレタン流路形状を搭載することで、ウレタン流動がスペーサによって阻害されることがなくなり、さらにエアーがスペーサに設けたウレタン流路形状を通過できるためエアーロックを防止でき、ウレタンの流動を阻害することなく発泡が可能となり、ウレタンのボイドによる箱体強度の低下、外装不良などの問題が回避できる。

また単純なブロック形状のスペーサでは、スペーサ自身の熱伝導により断熱性能を悪化することが考えられるが、空洞によるウレタン流路を設けたスペーサでは一体となったウレタンがスペーサ自体を形成するので熱抵抗が大きくなり、スペーサから庫内への熱伝導を抑制することが可能となる。

本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫背面に真空断熱材を搭載する際、断熱厚さが冷蔵庫平均断熱厚さに満たない部位に搭載して、一方真空断熱材非搭載箇所に放熱パイプを集約して設置する。このため、冷蔵庫背面の断熱厚さが薄い部位に真空断熱材を搭載して断熱能力を向上し、一方断熱厚さが厚い断熱能力の高い部位に放熱パイプを設置することで庫内への熱侵入を防ぐ効果が得られる。また本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫背面に真空断熱材を搭載する際、庫内温度が０℃以下の壁面に真空断熱材を搭載し、一方真空断熱材非搭載箇所に放熱パイプを集約して設置する構成にしても良い。冷蔵庫庫内の温度が０℃以下の壁面に真空断熱材を搭載して、庫内への熱侵入量を低減し、冷蔵庫庫内の温度が０℃以上の壁面に放熱パイプを集約することで、０℃以下の庫内温度を効率的に維持することが可能となる。

本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫製品上下方向にくし型あるいはＵ字型の放熱パイプを設置する。これによれば、冷蔵庫の上下方向にくし型あるいはＵ字型の放熱パイプ形状にすることで、放熱パイプの長さを維持したままターン加工部を減少させることができるため、加工コストを減少させることができ、安価な冷蔵庫を提供することが可能となる。

本発明によれば発泡時のウレタンフォームが粘性度の低い状態で真空断熱材近傍を通過することで流動性の悪化による冷蔵庫の外装不良およびウレタン断熱材不良による断熱能力悪化を起こすことなく真空断熱材を搭載が可能となり、真空断熱材を外箱から浮かせた位置に搭載することで冷蔵庫の冷媒配管を従来の冷蔵庫と同様に搭載できるために、凝縮能力を低下させることなく、真空断熱材搭載による断熱能力を向上させ、冷却能力の向上および消費電力の低減を両立する冷蔵庫を製造することが可能となる。

以上のように本発明によれば、真空断熱材を搭載した場合にも放熱パイプが従来の長さ、放熱形状を維持できることで凝縮能力を低下させる弊害がなく断熱能力をアップすることが可能となる。また、放熱パイプと真空断熱材との間にウレタンフォームが介在することで、真空断熱材の温度が上昇を抑制し、真空断熱材の断熱能力が維持できる。また真空断熱材の経年劣化も抑制することが可能となる。

また、冷蔵庫のウレタン発泡時にウレタンが粘度の低い状態で真空断熱材近傍を通過するために、真空断熱材と外箱、内箱のクリアランスが小さくても問題なく発泡が可能となる。

また、冷蔵庫ウレタン発泡時に真空断熱材とのクリアランスを冷蔵庫の壁面断熱厚さの１／３以上確保することで、ウレタンの流動を阻害することなく発泡が可能となり、ウレタンのボイドによる箱体強度の低下、外装不良などの問題が回避できる。

また、真空断熱材を支持するスペーサ自体にウレタン形状を搭載することで、ウレタン流動性を確保し、ウレタンの流動を阻害することなく発泡が可能となり、ウレタンのボイドによる箱体強度の低下、外装不良などの問題が回避できる。また単純なブロック形状のスペーサでは、スペーサ自身の熱伝導により断熱性能を悪化することが考えられるが、ウレタン流路を設けたスペーサでは熱抵抗が大きくなり、スペーサから庫内への熱伝導を抑制することが可能となる。

また、真空断熱材を搭載した場合にも放熱パイプが従来の長さ、放熱形状を維持できることで凝縮能力を低下させる弊害がなく断熱能力をアップすることが可能となり、冷蔵庫の上下方向にくし型あるいはＵ字型の放熱パイプ形状にすることで、放熱パイプの長さを維持したままターン加工部を減少させることができるため、加工コストが抑制できて安価な冷蔵庫が提供できる。また、放熱パイプと真空断熱材との間にウレタンフォームが介在することで、真空断熱材の温度が上昇を抑制し、真空断熱材の断熱能力が維持できる。また真空断熱材の経年劣化も抑制することが可能となる。

また、冷蔵庫背面の断熱厚さが薄い部位に真空断熱材を搭載して断熱能力を向上し、一方断熱厚さが厚い断熱能力の高い部位に放熱パイプを設置することで庫内への熱侵入を防ぐ効果が得られる。

また、冷蔵庫庫内の温度が０℃以下の壁面に真空断熱材を搭載して、庫内への熱侵入量を低減し、冷蔵庫庫内の温度が０℃以上の壁面に放熱パイプを集約することで、０℃以下の庫内温度を効率的に維持することが可能となる。

本発明によれば、真空断熱材を搭載した場合にも凝縮能力を低下させる弊害がなく断熱能力をアップすることが可能な冷蔵庫が得られる。また、放熱パイプと真空断熱材との間にウレタンフォームが介在することで、真空断熱材の温度上昇を抑制し、真空断熱材の断熱能力が維持でき、真空断熱材の経年劣化も抑制することが可能で品質の良い冷蔵庫の製造方法が得られる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫のウレタン注入時の概略説明図。本発明の実施の形態１における冷蔵庫のウレタン発泡時のウレタン流れ概略説明図。本発明の実施の形態１における冷蔵庫正面断面図。本発明の実施の形態１における冷蔵庫側面断面図。本発明実施の形態１における冷蔵庫上面断面図。本発明実施の形態１におけるスペーサ概略説明図。本発明実施の形態１におけるスペーサ概略説明図。本発明実施の形態１における冷蔵庫側面および背面断面図。本発明実施の形態１における冷蔵庫側面および背面断面図。本発明の実施の形態１における冷蔵庫の実験結果説明図。

符号の説明

１外箱、２内箱、３真空断熱材、４ウレタンフォーム、５放熱パイプ、６スペーサ、７冷蔵室、８野菜室、９製氷室、１０冷凍室、１１野菜凍結防止ヒータ、１２側板、１３後板、１４天板、１５底板、１６ウレタン注入口。

Claims

外箱と内箱の間に前記外箱に固定されたスペーサに支持され、前記外箱および前記内箱に接しないように真空断熱材が配置されるとともに、前記外箱と前記内箱の間に注入発泡され、前記真空断熱材を埋設するように前記外箱と前記真空断熱材との隙間および前記内箱と前記真空断熱材との隙間に硬質ウレタンフォームが充填された箱体を有する冷蔵庫であって、
前記スペーサが、
前記硬質ウレタンフォームの発泡方向に並列され、前記真空断熱材と接着する薄板状の底部の面と、
前記並列された底部の面と底部の面の間に前記外箱の方向に前記底部の面とは隙間を介して並列され、前記外箱と接着する薄板状の頂部の面と、
前記頂部の面と前記真空断熱材の間および前記底部の面と前記外箱の間を、前記硬質ウレタンフォームの発泡方向および前記硬質ウレタンフォームの発泡方向と交差する方向それぞれに前記硬質ウレタンフォームが通過できる流路を設けるようにして、前記頂部の面と前記底部の面を接続する薄板状の柱と、を備え、
冷媒回路の放熱パイプが、前記外箱に接着され、前記硬質ウレタンフォームの発泡方向と交差する方向に前記流路を通って、前記並列された頂部の面と頂部の面の間を前記底部の面とは隙間を設けて通過するとともに、前記硬質ウレタンフォームが、前記流路を通過して、前記真空断熱材と前記頂部の面の間、前記外箱と前記底部の面の間および前記放熱パイプと前記底部の面の隙間に充填されることを特徴とする冷蔵庫。
前記柱が、前記頂部の面の四隅をそれぞれ前記底部の面から支える構造であって、隣り合う柱と柱の間が前記流路であることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
前記真空断熱材が位置する前記外箱と前記内箱の間が最も薄い部位にて、前記真空断熱材と前記外箱のクリアランスｄ１が、前記真空断熱材と前記内箱のクリアランスｄ２と略等しくなるように前記真空断熱材が配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
前記硬質ウレタンフォームを前記外箱と前記内箱の間に注入する注入口が前記外箱の背面側に設けられ、この注入口から注入された前記硬質ウレタンフォームが発泡する際、前記真空断熱体の前記外箱側と前記内箱側の両側を通過できる低い粘度が確保されるように、前記箱体の前面端部と前記真空断熱材のクリアランスｄ３が５０〜８０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷蔵庫。
外箱と内箱の間で前記外箱または前記内箱に直接もしくはスペーサを介して固定された真空断熱材と、前記外箱に取り付けられた冷媒回路の放熱パイプと、前記外箱と前記内箱の間に充填されるウレタンフォームと、から形成され、当該冷蔵庫の背面に位置する断熱壁にあって、
冷蔵室および野菜室の背面に位置する断熱壁の厚さが、製氷室および冷凍室の背面に位置する断熱壁の厚さより２０〜４０％薄く形成されるとともに、前記冷蔵室および野菜室の背面に位置する断熱壁に前記真空断熱材が搭載され、前記製氷室および冷凍室の背面に位置する断熱壁には前記放熱パイプが前記真空断熱材に接触しない経路をとって集約されて設置されることを特徴とする冷蔵庫。