JP2007017053A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】炭化水素系冷媒、及び構造体自体の内部を減圧した断熱構造体を用い、かつ高活性な気体吸着材を用いる場合でも密閉可能な容器に封入することにより、冷却効率及び安全性に配慮した冷蔵庫を提供する。
【解決手段】冷蔵庫１は、構造体３と、気体吸着材４と、気体吸着材を収容してなる容器５と、多孔性物質６からなり、構造体３の内部を減圧した断熱構造体２、及びイソブタンを封入した冷凍サイクルからなるものである。気体吸着材を密閉可能な容器５に封入することにより、可燃性のある炭化水素冷媒を用いたときにも、製造中、使用中、使用後のリサイクル時も気体吸着材と分離することができ、安全性に配慮した冷蔵庫１を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体吸着材を含む冷蔵庫に関するものである。

近年、地球温暖化防止の観点から省エネルギーが強く望まれており、家庭用電化製品についても省エネルギー化は緊急の課題となっている。特に、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機等の保温保冷機器では熱を効率的に利用するという観点から、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。

一般的な断熱材として、グラスウールなどの繊維材やウレタンフォームなどの発泡体が用いられている。しかし、これらの断熱材の断熱性能を向上するためには断熱材の厚さを増す必要があり、断熱材を充填できる空間に制限があって省スペースや空間の有効利用が必要な場合には適用することができない。

そこで、高性能な断熱材として、真空断熱体が提案されている。これは、スペーサの役割を持つ芯材を、ガスバリア性を有する外被材中に挿入し内部を減圧にして封止した断熱体である。

真空断熱体内部の真空度を上げることにより、高性能な断熱性能を得ることができるが、真空断熱体内部に存在する気体には大きくわけて次の３つがある。(1) 真空断熱体作製時、排気できずに残存する気体、(2) 減圧封止後、芯材や外被材から発生する気体（芯材や外被材に吸着している気体や、芯材の未反応成分が反応することによって発生する反応ガス等）、(3) 外被材を通過して外部から侵入してくる気体である。

これらの気体を吸着するため、吸着材を真空断熱体に充填する方法が考案されている。

例えば、真空断熱体内の二酸化炭素や水分を、汎用的な吸着材であるシリカアルミナ等で吸着するものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、真空断熱装置として、密閉可能な構造体内部を真空化した断熱構造体と、この構造体内に存在するガスを吸着可能なゲッター剤を含む真空維持手段と、ゲッター剤のガス吸着機能を再生しうる再生手段を備えた真空断熱装置がある（例えば、特許文献２参照）。

これは、断熱構造体の内部とゲッター剤を排気ノズルで連結し、ゲッター剤の吸着能が飽和に近づき真空度が劣化する度に、加熱手段と真空排気手段でゲッター剤を再活性化するものである。

また、近年、炭化水素を冷媒に用いた冷蔵庫が使用されている（例えば、特許文献３参照）。冷媒として炭化水素を用いることにより、可燃性は有するがオゾン破壊係数の小さい炭化水素を用いることにより環境に配慮した冷蔵庫が用いられている。
特開昭６１−１０３０９０号公報 特開２００１−１３２８９２号公報 特開平９−２０３５７６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の上記従来の構成では、窒素等活性の低い気体は吸着することができず、断熱性能の向上を図ることができない。

また、特許文献２に記載の上記従来の構成では、物理吸着材を用いているため内部を高真空化できず断熱性能向上効果は低い。また、加熱手段と真空排気手段を設けているため、余分な電力がかかる。

また、特許文献３に記載の上記従来の構成でも示されているように、可燃性冷媒を用いる際は特に安全性に留意した構成にする必要がある。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、炭化水素冷媒を用いた場合でも効率よく冷蔵庫内を冷却でき、かつ安全性にも配慮した冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の冷蔵庫は、少なくとも、圧縮機と凝縮器と減圧器と蒸発器を環状に接続し内部に冷媒として炭化水素を封入した冷凍サイクルと、密閉可能な構造体中に多孔性物質を充填し内部を減圧してなり、かつ前記構造体と通気可能な部位に、密閉可能な容器に封入した気体吸着材を配設した断熱構造体とからなる。

炭化水素の単位体積当たりの冷凍能力は従来の代替フロン冷媒である場合と比較して約１／２程度まで小さくなるので、冷媒による冷蔵庫内の冷却を効率化するため、冷蔵庫に用いる構造体自体の内部を減圧し断熱性能のよいものを使用すると共に、構造体内部の気体を吸着し高断熱性能を得るべく高活性な気体吸着材を用いた際も気体吸着材を収容した容器を密閉可能とすることにより、冷媒作業中は気体吸着材を密閉化して行う等、より冷却効率がよく安全性にも配慮した冷蔵庫を得ることができる。

また、取り外し可能とすることにより、冷蔵庫リサイクル時にも気体吸着材を取り外した状態で炭化水素冷媒を処理することができ、安全性への配慮を増大することができる。

本発明の冷蔵庫は、炭化水素系冷媒、及び構造体自体の内部を減圧した断熱構造体を用い、かつ高活性な気体吸着材を用いる場合でも密閉可能な容器に封入することにより、冷却効率及び安全性に配慮した冷蔵庫を得ることができる。

請求項１に記載の発明は、少なくとも、圧縮機と凝縮器と減圧器と蒸発器を環状に接続し内部に冷媒として炭化水素を封入した冷凍サイクルと、密閉可能な構造体中に多孔性物質を充填し内部を減圧してなり、かつ前記構造体と通気可能な部位に、密閉可能な容器に封入した気体吸着材を配設した断熱構造体とからなることを特徴とする冷蔵庫である。

炭化水素冷媒とは、イソブタン、ｎ−ブタン、プロパン等である。

密閉可能な構造体とは、ステンレス、鉄、アルミニウム等の金属板、あるいは樹脂、あるいは金属や無機物を蒸着したプラスチック、あるいは金属箔、ガラスあるいはそれらの複合品等からなる板状材や箱体、円柱状あるいは異型体等の内部を密閉化できる構造体である。

また、多孔性物質とは繊維、粉体、発泡樹脂、薄膜積層体等、あるいはそれらの混合物等、特に指定するものではない。また、この多孔性物質はスペーサの役割をもつものであり、構造体のみで強度を確保できる場合は多孔性物質を用いないことも可能である。

また、気体吸着材とは物理吸着、化学吸着、また、吸着、吸収、収着、吸蔵等、特に指定するものではない。また、気体として、窒素、酸素、水素、水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物、炭化水素等があげられるが、特に指定するものではない。

また、気体吸着材は粉末あるいは成形体として使用することができるが、特に指定するものではない。また、成形した気体吸着材とは、圧縮成型、錠剤化、ペレット化等の形態で使用することも可能であり、あるいは別容器に粉体を入れその容器中の粉末を圧縮したもの等が考えられ、さらに気体吸着材を別の気体吸着材で覆っていてもよい。

以上のような気体吸着材を密閉可能な容器に封入する。

密閉可能とは、あらかじめ構造体内部と気体吸着材を封入した容器をバルブ付き配管でつないでおく、あるいはバネや磁気により密閉化できるような構造にしておく等が考えられるが、特に指定するものではない。

また、このような断熱構造体は、構造体と気体吸着材を収容した容器を通気可能にした状態で構造体中を真空排気し、その後構造体を密閉化することにより真空断熱空間を作りだし気体吸着材にて構造体中の真空度を維持すること、あるいは構造体中を工業的に到達容易な程度の真空排気をし、その後構造体を密閉化し、その際に残存する構造体中の気体を気体吸着材で吸着することにより、二段減圧のような働きをすること、あるいは気体吸着材は別容器に密閉しておき断熱体内を所定圧に真空排気後、気体吸着材を何らかの方法で構造体内と通じることを可能とすることにより、気体吸着材をより高活性に保ったまま二段減圧のような働きをさせることも可能であるが、使用方法については特に指定するものではない。

また、請求項２に記載の発明は、前記密閉可能な容器を、前記構造体から取り外し可能としたことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫である。

取り外し可能とは、構造体の構造を保ったまま、あるいは一部破損した状態で気体吸着材を収容した容器を取り外しできることであり、例えば構造体から気体吸着材の入った容器を手で取り外す、道具を使って取り外す、切断する等、特に指定するものではない。

また、請求項３に記載の発明は、前記冷凍サイクルの少なくとも一部が前記構造体内部に埋設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫である。

このような構成にすることにより、気体吸着材が吸着の際発熱を伴うとしても冷凍サイクルへの影響は最小限に抑制され、より安全性に優れた冷蔵庫を得ることができる。

さらに、前記冷凍サイクルの少なくとも一部が、前記密閉可能な容器と、構造体を挟んで反対側の位置に配設されていてもよい。

また、請求項４に記載の発明は、気体吸着材が少なくともＬｉを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷蔵庫である。

Ｌｉを含む、吸着活性がより強い気体吸着材を用いたとき、上記のような構成にすることにより、より安全性向上の効果が増大するのである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における、断熱構造体２を有する冷蔵庫１の模式図（概略断面図）を示すものである。図２は、気体吸着材４を封入した容器５を示した模式図（概略断面図）である。

断熱構造体２は、構造体３と、気体吸着材４と、気体吸着材を収容してなる容器５と、多孔性物質６からなり、構造体３の内部を減圧してなるものである。

構造体３として、ステンレスを成型し箱体としたものを用いている。また、気体吸着材４として、ＦｅとＬｉをメカニカルアロイングした粉末を圧縮成形したものの周囲を、さらに酸化カルシウムからなる水分吸着材で覆い圧縮成型したものを用いている。多孔性物質６は、グラスウールからなる繊維体を用いている。

冷蔵庫内に配置された蒸発器７、圧縮機８、凝縮器９、減圧器１０とを順次環状に接続し、冷凍サイクルを形成する。冷凍サイクル内には冷媒であるイソブタンが封入されている。

蒸発器は２カ所に設け、それらを直列にまた並列に繋ぎ冷凍サイクルを形成してもよい。

容器５は、構造体３の凹部１１へのねじ構造によるはめ込みとなっている。

容器５は、ばね構造により容器内が密閉化できる構造になっている。ノブ１２を回すとばね１３の作用により通気孔１４の開口部１５の開閉ができる。開口部１４を閉めた状態で容器５を構造体３との接合部となる凹部１１にセットし、通気孔１４と、構造体３にあらかじめ設けられた通気孔がかみ合うようにする。

容器５を構造体３にセットした状態では、構造体３は、構造体３外のポンプ（図示せず）でつながれた部分以外は密閉化されており、この状態で構造体３の内部が、構造体３外のポンプで減圧化される。構造体３内が５００Ｐａ程度になったところで構造体３とポンプとのつなぎ部分を封止する。その後ノブ１２を回して開口部１５を開き、構造体３の内部と容器５とを通気可能とし、構造体３内部に残存する気体を気体吸着材４により吸着し冷蔵庫１の真空度を２０Ｐａ程度とし、断熱性能を向上させると共に、冷蔵庫１使用中は、気体吸着材４により気体を吸着し断熱性能を保持する。

断熱構造体２使用後、ノブ１２を回し開口部１５を閉めた状態で断熱構造体２本体から容器５を取り外すことができる。

また、容器５を配設する位置、個数については特に指定するものではなく、作業性を重視するなら構造体３外板側に、手の触れにくいところに配設するなら構造体３内板側に、また、個数についても、作業性向上には１個、あるいは高活性な吸着材の場合は複数箇所に分散させる、あるいは構造体３内部の気体を均一に吸着するには複数個取り付ける等が考えられる。

また、容器５は構造体３に埋め込まれた状態でもよいが、一部を構造体３より突出させ作業性向上を図ることも可能である。

次に本発明の冷蔵庫に対する比較例を示す。

（比較例１）
冷蔵庫を構成する構造体内部に、多孔性物質としてグラスウール、及び気体吸着材としてＢａ−Ｌｉ合金粉末の圧縮成型品を、混合した状態で構造体内部に封入し、内部を減圧下し構造体とした。また、冷凍サイクルに冷媒としてイソブタンを封入した。

冷凍サイクル近傍にも気体吸着材が存在し、また気体吸着材が構造体内部にオープンにいるため、例えば何らかの理由により構造体内で気体吸着材が大量の水分もしくは気体と反応し急に発熱した際、特に製造時やリサイクル時等において、冷凍サイクルの温度上昇のおそれがある。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、冷却効率、及び安全性向上を図ることができ、冷凍冷蔵庫および冷凍機器をはじめとした温冷熱機器や、熱や寒さから保護したい物象などのあらゆる断熱用途に適用できるものである。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の概略断面図 同実施の形態の冷蔵庫に用いる気体吸着材を収容した容器の概略断面図

符号の説明

１ 冷蔵庫
２ 断熱構造体
３ 構造体
４ 気体吸着材
５ 容器
６ 多孔性物質
７ 蒸発器
８ 圧縮機
９ 凝縮器
１０ 減圧器
１１ 凹部
１２ ノブ
１３ ばね
１４ 通気孔
１５ 開口部

Claims (4)

1. 少なくとも、圧縮機と凝縮器と減圧器と蒸発器を環状に接続し内部に冷媒として炭化水素を封入した冷凍サイクルと、密閉可能な構造体中に多孔性物質を充填し内部を減圧してなり、かつ前記構造体と通気可能な部位に、密閉可能な容器に封入した気体吸着材を配設した断熱構造体とからなることを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記密閉可能な容器を、前記構造体から取り外し可能としたことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記冷凍サイクルの少なくとも一部が前記構造体内部に埋設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。
4. 前記気体吸着材が少なくともＬｉを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

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