JP5689387B2 - 冷蔵庫及びその製造方法 - Google Patents
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Description
従来から冷蔵庫の省エネルギ化のため、冷蔵庫箱体の断熱性能を向上させる検討がなされており、硬質ウレタンフォームに真空断熱材を併用して断熱性能を大幅に向上させた製品が発売され(市場に流通し)ている。ここで、真空断熱材は一般的には硬質ウレタンフォームの10倍以上の断熱性能を有している。冷蔵庫の断熱性能を向上させるためには、断熱性能のよい真空断熱材をより多用することが選択肢の一つである。
図9は、特許文献1の断熱箱体の製造途中の状態を示す斜視図である。
特許文献1には、冷蔵庫の箱体を形成する断熱箱体外箱の左右側壁面と天井面を構成する平板状の鉄板207に、3個の真空の充填体201aを互いに所定間隔の接続部202aを存して配置するとともに当該所定間隔の接続部202a内にシール部を有する真空断熱パネル201を配置した後に、鉄板207を、真空断熱パネル201とともに折り曲げる例が示されている。なお、図9中の接続部202aの破線は折り曲げ箇所を示している。
また、特許文献2には、複数の独立した真空断熱材311A、311B、311C、311Dを備えた断熱箱体320、321において、複数の真空断熱材311A、311B、311C、311Dの被覆部材同士を熱溶着して繋ぎ、断熱箱体320の左右側面320A、320C、天井面320B及び背面320D等の隣り合う壁面に一度に真空断熱材301が貼り付けられる例が示されている。
また、特許文献3には、冷蔵庫401の外箱402の左右側板402Aと背板402Cに跨った真空断熱材470を配置した冷蔵庫401の例が示されている。
しかし、今後も続く省エネルギ化をさらに推進するためには、真空断熱材1枚当たりの大きさ(断熱面積)を拡大したり、厚さを増やす(伝熱量の低減)等の対応が必要であるが、冷蔵庫の外箱と内箱の間の空間には真空断熱材以外にも様々な部品(放熱パイプ、制御部品等)が配置されていることからかなり困難な現状にある。
真空断熱材のヒートブリッジの影響は、真空断熱材の芯材の大きさ(面積)に左右され、芯材が大きい程その影響は相対的に軽減されることから、真空断熱材1枚当たりの大きさをなるべく大きくすることが、断熱面積を広げるとともにヒートブリッジの影響を軽減し、冷蔵庫の断熱性能向上に寄与する。
しかし、断熱箱体320の隣り合う壁面に沿って(背面320Dと左右側面320A、320C、背面320Dと天井面320B等)折り曲げられた際に、真空断熱材311A、311B、311C、311D同士の干渉を防止するために所定の角度に形成させているが、この折り曲げ部311oには充填材が存在しないため、特許文献1と同様に、当該折り曲げ部分(折り曲げ部311o)の断熱性能が不足し、断熱箱体320のコーナ部分(折り曲げ部311o)からの熱漏洩量を抑制するという考えが不足している。
図9の特許文献1のように鉄板207に真空断熱材の真空断熱パネル201を貼り付けた場合、コーナ部分の充填材が抵抗となり、折り曲げ加工が困難であり、また、図10の特許文献2のように複数の壁面(320A、320B、320C、320D)に真空断熱材301を一度に貼り付けるために、予め真空断熱材301を曲げる等で成形加工した場合を想定すると、真空断熱材301に成形された複数の面を同時に複数の壁面(320A、320B、320C、320D)に貼り付ける方法が困難であるという新たな課題がある。
図1は本発明に係わる実施形態の真空断熱材を用いた冷蔵庫の正面図であり、図2は図1の冷蔵庫のA−A線断面図である。
実施形態の冷蔵庫1は、上から冷蔵室2、製氷室3aと切替え室(上段冷凍室)3b、下段冷凍室4、および野菜室5を備えている。
冷蔵庫1の冷蔵室扉6a、6bは、それぞれヒンジ10a、10b等を中心に回動する所謂観音開きの扉であり、冷蔵室2の前面開口部を開閉する扉である。
これらの引き出し式扉(7a、7b、8、9)を引き出した場合には、それぞれ製氷室3a、上段冷凍室3b、下段冷凍室4、および野菜室5を形成する容器が各扉と共に引き出されてくる。
各扉6a〜9には、冷蔵庫1の本体を成す箱体1Hと各扉6a〜9とを密閉するためのパッキン11(図2参照)が、各扉6〜9を画成する箱体1H側外周縁に対向する位置に取着されている。
下段冷凍室4と野菜室5との間には、冷凍温度帯の下段冷凍室4と冷蔵温度帯の野菜室5とを区画断熱するための仕切断熱壁14を設けている。仕切断熱壁14は、仕切断熱壁12と同様に30〜50mm程度の断熱壁であり、同じくスチロフォーム、或いは発泡断熱材(ウレタンフォーム)、真空断熱材等で製作されている。
仕切断熱壁12、14は、それぞれ発泡ポリスチレン33と真空断熱材50(50d、50e)で構成されている。この仕切断熱壁12、14については硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材23を充填してもよく、特に発泡ポリスチレン33と真空断熱材50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の各扉に関しても、回転による開閉、引出しによる開閉、及び扉の分割数等、特に限定するものではない。
箱体1Hは、外箱21と内箱22との間に形成される空間(スペース)に断熱部を設けて箱体1H内の各貯蔵室(2、3a、3b、4、5)と冷蔵庫1の外部空間とを断熱している。
この外箱21側または内箱22側の何れかに真空断熱材50(50a、50b、50c)を上面部、背面(後面)部、および下面部に配置し、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を充填している。
庫内灯45の位置については、庫内が明るく目視し易くなれば、図示した位置に限定されない。
真空断熱材50bは凹部40の形状に合うように、後板21bから凹部40に沿って屈曲させ(折り曲げ)て成形したものを用いている。
また、箱体1Hの背面下部(図2の冷蔵庫1の右下部)に配置された圧縮機30や凝縮機31は発熱量が大きい部品であるため、庫内への熱侵入を防止するため、圧縮機30や凝縮機31から内箱22側への投影面に真空断熱材50cを配置している。
本発明の実施形態1の冷蔵庫1について、説明する。
図3は、図2の冷蔵庫のX−X線断面図である。
実施形態1の冷蔵庫1は、箱体1Hの外箱21を形成する外箱鋼板21aを冷蔵庫1の左・右側面板21a2、21a3と天面板21a1を1枚の鋼板で構成している。
そして、外箱鋼板21aの形状に沿って、外箱鋼板21aの内面(内側の面)に真空断熱材50aを配置したものである。すなわち、外箱鋼板21aの左側面板21a2の内面から天面板21a1の内面、そして右側面板21a3の内面まで、真空断熱材50aが連続した形状で配置されている。
真空断熱材50は、芯材51として、結合剤等で繊維同士が接着や結着していない無機繊維の積層体である平均繊維径4μmのグラスウールを用いている。このグラスウールは、ガラス繊維を遠心法にて単位面積当たりの質量(以下、目付量と称す)が所定値になるように、層状に積層したガラス繊維の集合体である。グラスウールは、結合剤等により成形されていないため綿状であり、嵩密度が大きいのが特徴である。
外被材53として、表面保護層、第一のガスバリヤ層、第二のガスバリヤ層、熱溶着層の4層構成からなるラミネートフィルムとした。
第一及び第二のガスバリヤ層としては、金属、金属酸化物、無機系材料等からなるガスバリヤ膜を備えた二軸延伸タイプのフィルムが好ましく、例えばポリエチレンテレフタレート、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール等のフィルムがある。第一及び第二のガスバリヤ層の何れか一方又は両方に金属箔層を設けてもよい。
各層のフィルム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られるが、接着剤や貼り合わせの方法については特にこれに限定するものではない。
また、外被材53のラミネート構成については4層構成に限定するものではなく、3層や5層又はそれ以外の複数層でも真空断熱材として所定の性能を確保できるものであればよい。
図5A〜図5Dは実施形態1の冷蔵庫の製造工程の一例を示した図である。
まず、図5Aに示すように、真空断熱材50aを後記の外箱鋼板21aの門形形状(図5D参照)に合うようにコの字状に折り曲げ成形する。この際、真空断熱材50aの折り曲げ部分58の形状は折り曲げの内側に略凸状になるようにした。真空断熱材50aの折り曲げ部分58は、対向する外箱鋼板21aの折り曲げ部21aoの長さより長い寸法をもつ。
この理由は図5B〜図5Dに示すように、外箱鋼板21aに真空断熱材50aを配置する際、外箱鋼板21aの折り曲げ後の寸法と真空断熱材50aの折り曲げ後の寸法にそれぞれ寸法誤差が生じるため、その寸法誤差を吸収する部分として設けるものである。
しかし、折り曲げ部分58の形状は、曲率をもった形状(例えば円状横断面、楕円状横断面、その他の曲率がある形状等)の場合、応力集中が発生しづらく外被材53が傷つく可能性が低いため、最も好ましい。
冷蔵庫箱体の熱漏洩量は、以下のように定義した。
冷蔵庫箱体の熱漏洩量(単位:W)とは、ある温度の部屋の中で、冷蔵庫1内でヒータに通電して温め、冷蔵庫1の各貯蔵室温度が設定したある温度に安定状態になったとき、冷蔵庫1からどれだけの熱量が漏れているかを確認する指標である。
つまり、上述の冷蔵庫1の熱漏洩量を100として基準とし、後記の実施形態、比較例と熱漏洩量の比較を行う。
図6A、図6Bは、実施形態2の冷蔵庫の製造工程の一例を示した図である。
実施形態1では、外箱鋼板21aと真空断熱材50aをそれぞれ折り曲げた後に組み合わせる場合を例示したが、実施形態2においては、図6Aに示すように、外箱鋼板21aを曲げる前の平坦な状態で真空断熱材50aを配置したものである。
図6Aに示す真空断熱材50aは、略凸部59の外箱鋼板21a側への投影面(図6Aの上下方向の投影面)は非接着部とされ、外箱鋼板21aの折り曲げ部21ao上に配置される。真空断熱材50aの略凸部59は、対向する外箱鋼板21aの折り曲げ部21aoの長さより長い寸法をもつ。
実施形態2の冷蔵庫の箱体1Hの断熱性能を、箱体1Hからの熱漏洩量として測定した結果、実施形態1の100(指数)に対し、実施形態2の冷蔵庫1も100であった。
実施形態1、2では、真空断熱材50aを外箱鋼板21aの天面板21a1および左・右側面板21a2、21a3の内面に接着するとともに、天面板21a1と左・右側面板21a2、21a3とのそれぞれの折り曲げ部に非接着部分58a(図5B参照)を設ける場合を例示したが、実施形態3では、真空断熱材150a、250a(図7A、図8A参照)をそれぞれ外箱鋼板21aの左・右側面板21a2、21a3の内面に接着するとともに、天面板21a1とは非接着としたものである(図7B、図8B参照)。
図7Aにおいて、外箱鋼板21aの左・右側面板21a2、21a3の内面、または、真空断熱材150aの天面板150a1から折り曲げ成形された左・右側面板150a2、150a3の外面に、接着剤が塗布されている。
図8Aに示すように、真空断熱材250aは、天面板250a1が左・右側面板250a2、250a3より上方に位置した形状、すなわち外箱鋼板21aから離隔するよう形状に成形される。
この場合、真空断熱材250aの天面板250a1は、図8Aに示すように、真空断熱材250aの天面板250a1が対向する外箱鋼板21aの長さより長く形成されるので、外箱鋼板21aの寸法誤差や真空断熱材250aの寸法誤差、図8Bに示すように折り曲げ成形する際の外箱鋼板21aの折り曲げ箇所と真空断熱材250aの折り曲げ箇所との曲率の違い等が吸収される。
そのため、図8Bの折り曲げ成形に際して、真空断熱材250aに引張り力等の負荷が加わることがない。
従って、真空断熱材250aの長期に亘る信頼性(長期信頼性)を損うことが抑制される。
そのため、性能面での信頼性が高い冷蔵庫を提供できるとともに、製造工程における組立性が良好な冷蔵庫1を提供することが可能である。
比較例1では、実施形態1において、真空断熱材50aのコーナ部の折り曲げ部分58の形状を略凸状にすることなく平坦な形状とし、真空断熱材50aを前面(正面)視(図5A参照)でコの字形状とした以外は同じとして、外箱鋼板21aに真空断熱材50aを配置した。
この形状ズレに起因し、真空断熱材50aと鋼板21aを接着した際、真空断熱材50aの両側の側面板部分が鋼板21a側に引っ張られた状態になり、真空断熱材50aの外被材53が突っ張った状態のまま箱体1Hに組込まれた。
比較例1の冷蔵庫1の箱体1Hの断熱性能を、箱体1Hからの熱漏洩量として測定した結果、実施形態1の100(指数)に対し、比較例1の冷蔵庫も100であった。
しかしながら、比較例1では、前記したように、真空断熱材50aの外被材53が突っ張った状態のまま箱体1Hに組込まれたことや、鋼板21aの表面に歪(波打ち状の歪)が発生するという実施形態1〜3にない不具合が発生した。
比較例2では、実施形態2おいて、真空断熱材50aに予め折り曲げ部分58の略凸部(図5B参照)を設けずに平坦なままの形状とし、非接着部を設けずに真空断熱材50aのほぼ全面を外箱鋼板21aに接着して配置した。
比較例2の冷蔵庫1の箱体1Hの断熱性能を、箱体1Hからの熱漏洩量として測定した結果、実施形態1の100(指数)に対し、比較例2の冷蔵庫1は101と少し(1ポイント)悪化していた。
なお、実施形態1〜3及び比較例1についても同様に約1ヶ月後の箱体熱漏洩量を測定したが、特に悪化している様子はみられなかった。
比較例3では、実施形態1おいて、真空断熱材50aのコーナ部の折り曲げ部分58の形状を略凸状(図5B参照)とせずに、真空断熱材50aの折り曲げ部の内側部分に予め溝加工を施した後にコの字形状とした以外は同じとして、外箱鋼板21aに真空断熱材50aを配置した。
これは、真空断熱材50aの折り曲げ部分58に設けた溝加工によって、断熱厚みが減少したことにより熱漏洩量が悪化したものと考えられる。
以上、比較例1〜3では、何れも、実施形態1〜3にない不具合が発生したり、熱漏洩量が多く、実施形態1〜3の構成に比較し、性能が悪化することが明らかとなった。
なお、前記実施形態1、2では、天面板21a1と左・右側面板21a2、21a3とを1枚の鋼板で形成した場合を例示したが、天面板21a1と左・右側面板21a2、21a3とを、複数の鋼板で構成してもよい。例えば、複数の鋼板をテルミット溶接、アーク溶接等で溶接したり、ネジ止め等で連結して、天面板21a1と左・右側面板21a2、21a3を形成してもよい。
例えば、鋼板を平面板の天面板21a1と左側面板21a2に折り曲げて形成したり、鋼板を平面板の天右側面板21a3と底板21e(図2参照)に折り曲げて形成したり、鋼板を平面板の後板21bと左・右側面板21a2、21a3に折り曲げて形成してもよい。
また、前記実施形態1、2では、冷凍室(3a、3b、4)と冷蔵室(2、5)とを具える冷蔵庫1を例示して説明したが、冷蔵温度帯の冷蔵室で成る冷蔵庫にも、本発明は適用可能である。また、冷蔵庫に限定されず冷凍温度帯の冷凍室で成る冷凍庫にも、本発明は有効に適用可能である。
2 冷蔵室(貯蔵室)
3a 製氷室(貯蔵室)
3b 上段冷凍室(貯蔵室)
4 下段冷凍室(貯蔵室
5 野菜室(貯蔵室)
21 外箱
21a 鋼板
21a1 天面板(平面板)
21a2 左側面板(平面板、側面板)
21a3 右側面板(平面板、側面板)
21ao 折り曲げ部分(折り曲げ部)
21b 後板(平面板)
21e 底板(平面板)
22 内箱
23 発泡断熱材(断熱材)
27 送風機
50、50a 真空断熱材
51 芯材
58 折り曲げ部分(非接着部)
59 凸部(非接着部)
150a1、250a1 天面板(非接着の箇所)
Claims (3)
- 外郭を形成する外箱と貯蔵室を形成する内箱との間に断熱材と真空断熱材を備えた冷蔵庫であって、
前記外箱は、複数の平面板が折り曲げ部にて折り曲げられた形状に形成される板材を含んで形成され、
前記板材の内箱側の面に、前記複数の平面板に跨るように前記真空断熱材の芯材のある箇所を配設して、
前記真空断熱材は、前記外箱の板材に接着により配置されるとともに前記折り曲げ部近傍に非接着部が設けられ、
前記真空断熱材の非接着部が、当該非接着部に対向する前記板材の非接着の箇所の長さより長く形成される
ことを特徴とする冷蔵庫。 - 前記真空断熱材の非接着部が、前記内箱側に凸状に湾曲して配設されている
ことを特徴とする請求項1に記載の冷蔵庫。 - 冷蔵庫の外郭を形成する両側面板と天面板を構成する外箱の板材の内側の面に沿って配設した真空断熱材を、前記両側面板と接着するとともに、前記天面板に対向する箇所を当該天面板より長く形成して前記天面板とは非接着とし、前記真空断熱材と前記天面板との間にクリアランスが形成される
ことを特徴とする冷蔵庫の製造方法。
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