JP2008298360A - 冷却庫の断熱筐体 - Google Patents

Abstract

【課題】要所の断熱性能を高めた冷却庫の断熱筐体構造を提供する。
【解決手段】冷却庫１の断熱筐体１０は鋼板製の外箱６０に合成樹脂製の内箱６１を挿入し、外箱６０と内箱６１の間の空間を発泡断熱材６２で充填して形成される。外箱６０と内箱６１の間の空間の一部に、外箱６０に貼り付けられた真空断熱材６３と内箱６１に貼り付けられた真空断熱材６３が間隙を隔てて対向する箇所を設け、その間隙に発泡断熱材６２を充填する。真空断熱材６３の対向配置箇所における発泡断熱材６２の厚みは、それ以外の箇所における発泡断熱材６２の厚みと同程度にされる。
【選択図】図３

Description

本発明は冷却庫の断熱筐体に関する。「冷却庫」とは、本明細書においては、食品その他の物品の温度を下げる装置全般を指す概念であり、「冷蔵庫」「冷凍庫」「冷凍冷蔵庫」「保冷庫」「ショーケース」「自動販売機」といった商品としての名称を問わない。

冷却庫の断熱筐体は、鋼板製の外箱の中に合成樹脂製の内箱を挿入し、外箱と内箱の間の空間に断熱材を挿入するか、あるいはその空間でウレタンを発泡させて硬質ウレタンフォームの断熱層を形成するという構造が一般的である。

外箱と内箱の間に挿入される断熱材としては、真空断熱材が知られている。真空断熱材は熱伝導率が硬質ウレタンフォームの半分以下であるため、同じ断熱効果を得るのに硬質ウレタンフォームより薄くて済む。あるいは硬質ウレタンフォームと同程度の厚みにすることにより断熱性が高まり、断熱筐体の熱負荷が低減し省エネルギー効果を得ることができる。

真空断熱材は製造当初の断熱性能は高いものの、時間が経過するに従って内部からガスが発生し、また外部のガスが透過・侵入し、次第に断熱性能が低下する。このため、真空断熱材に全面的に依存するのでなく、外面に結露を生じやすい箇所などでは発泡断熱材も併用する。このような真空断熱材と発泡断熱材のハイブリッド断熱構造の例を特許文献１に見ることができる。

最近の冷却庫の中には、より低い冷凍温度を得るため、通常のコンプレッサでなくスターリング冷凍機で冷却装置を構成したものがある。スターリング冷凍機ではヘリウム等の不活性ガスを作動媒体として使用し、外部動力によりピストンとディスプレーサを動作させて作動媒体の圧縮・膨張を繰り返し、高温ヘッドの温度を高めるとともに低温ヘッドの温度を下げる。そして高温ヘッドで周囲環境に放熱を行い、低温ヘッドで庫内から吸熱を行うものである。スターリング冷凍機による冷却装置を備えた冷却庫の例は特許文献２に見ることができる。またスターリング冷凍機の構造例を特許文献３に見ることができる。このようにスターリング冷凍機を使用して一般的なコンプレッサ方式冷凍サイクル以上に低い冷凍温度を実現する冷却庫にあっては、断熱筐体の断熱性向上が一層重要度を増す。
特開平６−１１２４８号公報 特開２００３−２７９２２２号公報 特開２００５−３４５００９号公報

冷却庫に冷蔵室と冷凍室が存在する場合、冷凍室の周囲にはより高い断熱性能が求められる。本発明はこのような要請に基づきなされたものであり、要所の断熱性能を高めたハイブリッド断熱構造の断熱筐体を提供することを目的とする。また、ハイブリッド断熱構造であることが発泡断熱層への悪影響、例えばボイド発生につながらないようにすることを目的とする。

（１）上記目的を達成するために本発明は、外箱と内箱の間の空間に発泡断熱材を充填して形成される冷却庫の断熱筐体において、前記外箱と内箱の間の空間の一部に、外箱に貼り付けられた真空断熱材と内箱に貼り付けられた真空断熱材が間隙を隔てて対向する箇所を設け、前記間隙に前記発泡断熱材を充填したことを特徴としている。

この構成によると、真空断熱材を外箱側と内箱側の二重に配置したことにより、所望の高い断熱性能を得ることができる。また二重に配置された真空断熱材の間隙を発泡断熱材で充填したので、真空断熱材は外箱と内箱にぴったりと押し付けられ、外箱との接触面あるいは内箱との接触面に水分が浸入して凍結するといった事態を招くことがない。

（２）また本発明は、上記構成の冷却庫の断熱筐体において、前記真空断熱材の対向配置箇所は、冷凍室を囲む壁の中であることを特徴としている。

この構成によると、低温の維持が必要な冷凍室に十分な断熱性能を持たせることができる。

（３）また本発明は、上記構成の冷却庫の断熱筐体において、前記真空断熱材の対向配置箇所における前記発泡断熱材の厚みが、それ以外の箇所における発泡断熱材の厚みと同程度にされていることを特徴としている。

この構成によると、発泡樹脂が充填される空間の幅に極端な差がないので、空間を満たして行く発泡樹脂の流れに偏りが生じにくく、充填密度の不均一やボイドが発生しにくい。

（４）また本発明は、上記構成の冷却庫の断熱筐体において、前記真空断熱材と前記断熱筐体の間口部との間に間隙が設けられ、この間隙に前記発泡断熱材が充填されることを特徴としている。

真空断熱材を間口部にぴったりと押し付け、両者間に発泡断熱材を充填しなかった場合、断熱筐体内外の温度差や、除霜時等の温度変化により間口部より外気が侵入し、外気に含まれる水分が凍結することがある。凍結によって生じた氷が成長すると、断熱性能の低下等様々な問題を引き起こす。真空断熱材と間口部の間にあえて間隙を設け、この間隙を発泡断熱材で充填することにより、間口部における外箱と内箱の合わせ目から外気が侵入するのを防ぎ、上記のような問題が起こらないようにすることができる。

本発明によると、内外二重配置の真空断熱材と、その間隙に充填される発泡断熱材の組み合わせにより、冷凍室の周囲など高い断熱性能が要求される箇所に所期の断熱性能を持たせることができる。また真空断熱材の対向配置箇所における発泡断熱材の厚みと、それ以外の箇所における発泡断熱材の厚みと同程度にしたことにより、空間を満たして行く発泡樹脂の流れに偏りが生じにくく、ボイドを発生させずに済む。

以下本発明の第１実施形態を図１−７に基づき説明する。図１は冷却庫の正面図、図２は冷却庫の側面図、図３は図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した断熱筐体の断面図、図４は図３の円Ｃ内の拡大断面図、図５は図１の線Ａ−Ａに沿って切断した断熱筐体の断面図、図６は図５の円Ｄ内の拡大断面図、図７は図１のＥ−Ｅ線に沿って切断した断熱筐体の断面図である。

冷却庫１は冷凍冷蔵庫であり、直方体形状の断熱筐体１０を備える。断熱筐体１０の構造とその製作手法は後で詳しく説明する。

断熱筐体１０の内部は収納室となる。本明細書において「収納室」とは、冷蔵温度帯（０℃〜１０℃）の区画、それよりもやや低い（マイナス３℃程度まで）温度帯である、「氷温」「チルド」「パーシャル」などの呼称が用いられる温度帯の区画、冷凍温度帯（マイナス十数度以下）の区画、高温帯（例えば５０℃〜８０℃）の区画、冷蔵温度帯を除く、高温帯と冷凍温度帯の中間の温度帯の区画など、被冷却物、すなわち食品（調味料を含む）、薬品、化粧品などの貯蔵用（収納用）に用いられる空間の総称である。

収納室は前面に被冷却物出し入れ用の開口部を有し、この開口部を断熱扉で閉ざす。図３に示すように、収納室は水平方向仕切り部（第１仕切り部）１１により上下に二分割される。水平方向仕切り部１１の上下の空間は垂直方向仕切り部（第２仕切り部）１２と垂直方向仕切り部（第３仕切り部）１３により左右に区画される。なお本明細書では断熱筐体１０の前面に正対した観察者の左側を断熱筐体１０の左側、観察者の右側を断熱筐体１０の右側と定義する。水平方向仕切り部（第１仕切り部）１１より下で、垂直方向仕切り部１３の左側の空間は、水平方向仕切り部（第４仕切り部）１４によりさらに上下に二分割されている。

水平方向仕切り部１１の上、垂直方向仕切り部１２の左の空間は第１区画部１５となる。水平方向仕切り部１１の上、垂直方向仕切り部１２の右の空間は第２区画部１６となる。水平方向仕切り部１４の下、垂直方向仕切り部１３の左の空間は第３区画部１７となる。水平方向仕切り部１１の下、垂直方向仕切り部１３の右の空間は第４区画部１８となる。第１区画部１５と第２区画部１６は冷蔵室として用いられる。第３区画部１７と第４区画部１８は冷凍室として用いられる。水平方向仕切り部１１、１４の間で、垂直方向仕切り部１３の左の空間部は、冷蔵室としても冷凍室としても使用可能な温度切替区画部１９となる。

第１区画部１５の前面開口部には第１断熱扉２０（図１参照）が設けられ、第２区画部１６の前面開口部には第２断熱扉２１が設けられ、第３区画部１７の前面開口部には第３断熱扉２２が設けられ、第４区画部１８の前面開口部には第４断熱扉２３が設けられ、温度切替区画部１９の前面開口部には第５断熱扉２４が設けられる。第１断熱扉２０、第３断熱扉２２、第５断熱扉２４は向かって左側に設けられたヒンジ部を中心として回動し、第２断熱扉２１、第４断熱扉２３は向かって右側に設けられたヒンジ部を中心として回動する。第１断熱扉２０の下部には収納室内の各部の温度を設定する操作部２５が設けられている。

第１区画部１５は棚３０により上下方向に仕切られる。図３に棚３０は１枚しか図示されていないが、その枚数はもっと増やすことができる。最下段の棚３０の下にはケース３１が配置される。ケース３１は両側縁部で第１区画部１５の内面に支持されており、前方にスライドさせて引き出すことができる。

第２区画部１６は４枚の棚３２により上下方向に仕切られる。第２断熱扉２１の内面にはボトル類や飲料の紙パックなどを収納するラック３３（図５参照）が取り付けられている。

第３区画部１７には計２個のケース４０ａ、４０ｂが、第４区画部１８には計３個のケース４１ａ、４１ｂ、４１ｃが、それぞれ上下に重なる形で挿入されている。温度切替区画部１９にはケース４２が挿入されている。ケース４０ａ、４０ｂは両側縁部によって第３区画部１７の内面に、ケース４１ａ、４１ｂ、４１ｃは両側縁部によって第４区画部１８の内面に、ケース４２は両側縁部によって温度切替区画部１９の内面に、それぞれ支持されており、いずれも前方にスライドさせて引き出すことができる。

収納室は図示しないスターリング冷凍機を冷熱源とする冷却装置によって冷却される。冷却装置の冷却部となる低温側蒸発器５０は、第３区画部１７及び第４区画部１８の奥の壁の前面に形成された冷気通路５１（図５参照）の中に配置される。冷気通路５１から各区画部に対し図示しない分岐通路が延びており、低温側蒸発器５０で生成した冷気を分岐通路を通じ各区画部に図示しないファンで送り込み、各区画部の温度を設定温度に保つ。

スターリング冷凍機を冷熱源とする冷却装置は、通常のコンプレッサ方式冷凍サイクルで達成できる冷凍温度であるマイナス１８℃よりもさらに低い、平均でマイナス４２〜４３℃、場合によっては局部的にマイナス５０℃程度の吐出温度の冷気温度が実現可能である。このため、ファンからの冷気が直接吹き出す第４区画部１８は室内温度をマイナス４０℃程度にまで下げることができる。なお冷却装置の冷凍能力を加減することにより、マイナス１８℃程度の冷気温度とすることもできる。

第３区画部１７は、図示しないダンパの開度を調整して流入する冷気の量を制御し、通常の冷凍温度であるマイナス１８℃に維持することができる。

温度切替区画部１９は、チルド温度からマイナス１８℃まで、幅広い温度帯で使用されるが、その温度調整は、図示しないダンパにより流入する冷気量を制御し、また必要に応じ図示しないヒータで冷気を加温することによって行われる。

続いて断熱筐体１０の構造を説明する。断熱筐体１０は、鋼板製の外箱６０（図４参照）の内部に合成樹脂製の内箱６１を挿入し、外箱６０と内箱６１の間の空間に断熱材料で断熱層を形成したものである。断熱材料としては発泡断熱材６２と真空断熱材６３が使用される。発泡断熱材６２は外箱６０と内箱６１の間の空間内でウレタンを発泡させた硬質ウレタンフォームからなる。真空断熱材６３は心材となるウレタンやグラスウール等のブロックをアルミ蒸着フィルムの外包材で包んで真空引きしたものである。

図３、５に見られるように、外箱６０の内面には大半の箇所に真空断熱材６３が貼り付けられる。貼り付け箇所は冷蔵室（第１区画部１５と第２区画部１６）を囲む壁の中であり、また冷凍室（第３区画部１７と第４区画部１８）を囲む壁の中である。

冷凍室（第３区画部１７と第４区画部１８）を囲む壁の中では、内箱６１の所々に真空断熱材６３が貼り付けられ、外箱６０側の真空断熱材６３と間隙を隔てて対向している。
間隙の幅は１５mm以上とする。その程度の幅がないと発泡ウレタンが充填不良を生じやす
いからである。

内箱６１に対する真空断熱材６３の配置箇所としては、第３区画部１７及び第４区画部１８への温熱の侵入、逆の言い方をすれば第３区画部１７及び第４区画部１８からの冷熱の漏洩を、効果的に遮断できる箇所を選ぶ。

真空断熱材６３を外箱６０と内箱６１に貼り付けるにあたっては次の手法が採用可能である。
ａ．ホットメルト接着剤等の接着剤を使用する。
ｂ．両面接着テープを使用する。
ｃ．接着テープで仮止めしておき、ウレタン発泡時の圧力で固定する。

真空断熱材６３を貼り付けやすいよう、内箱６１には凹凸をなくした平面を設けておくが、そのようにしておいても、内箱６１と真空断熱材６３の間に隙間や浮きがあると、発泡後に内箱６１が変形したり、ベコついたりする。このような現象は上記ｃの手法（仮止め）を採用したとき発生しやすい。ｃ以外の手法ではこのような現象は比較的発生しにくいが、上記ｂの手法（両面接着テープ）では、両面接着テープにしわが生じないように貼り付ける必要があり、作業性が悪い上、コスト的にも割高という難点がある。結局、上記ａの手法（接着剤）が最も無難ということになる。

接着剤としてホットメルト接着剤を選択した場合、それを内箱６１に塗ると、熱で内箱６１が変形する。真空断熱材６３にホットメルト接着剤を塗り、それを内箱６１に貼り付けるのがよい。ロールコーターを用いてホットメルト接着剤を薄く塗布することとすれば接着剤コストを抑制できる。

真空断熱材６３の外包材はアルミ蒸着フィルムなので、それを経由する熱伝導がゼロではない。そこで、図７に示すように、断熱筐体１０の間口部（前面開口部を囲む部分）から真空断熱材６３を少し引き離す。引き離し量は５０mm〜１５０mmでよい。

真空断熱材６３を貼り付けた外箱６０と内箱６１を組み合わせた後、外箱６０と内箱６１の間の空間でウレタンを発泡させる。発泡は断熱筐体１０の間口側から開始され、発泡ウレタンは断熱筐体１０の側面から背面へと、真空断熱材６３によって占拠された空間以外の空間を満たして行き、発泡断熱材６２となる。断熱筐体１０の側面を回り込んだ発泡断熱材６２は、最終的には断熱筐体１０の背面中央付近で合流する。

真空断熱材６３の対向配置箇所では真空断熱材６３同士の間隙に発泡断熱材６２が充填され、真空断熱材６３が２層、発泡断熱材６２が１層、計３層の断熱層が形成される。これにより、冷凍室（第３区画部１７と第４区画部１８）の断熱を図るにふさわしい断熱性能を得ることができる。

冷凍室（第３区画部１７と第４区画部１８）を囲む壁は、冷蔵室（第１区画部１５と第２区画部１６）を囲む壁よりも厚いが、真空断熱材６３が二重に入っている箇所の発泡断熱材６２の厚みは、それ以外の箇所における発泡断熱材６２の厚みに比べ、目立って厚いということはない。このように発泡ウレタンを充填される空間の幅に極端な差がないので、空間を満たして行く発泡ウレタンの流れに偏りが生じにくく、充填密度の不均一やボイドが発生しにくい。

内箱６１に真空断熱材６３を貼り付けることにより、次のような効果も生じる。すなわち、鋼板製の外箱６０に比べ、合成樹脂（主にＡＢＳ）の真空成型品である内箱６１は水分や空気が透過しやすい。透過した水分や空気が発泡断熱材６２に触れると、発泡断熱材６２が劣化し、断熱性能が落ちる。内箱６１に真空断熱材６３が貼り付けられていれば、水分が空気が内箱６１を透過したとしても発泡断熱材６２まで到達しにくい。その結果、発泡断熱材６２の断熱性能が維持される。

図７に示す通り、真空断熱材６３は断熱筐体１０の間口部から引き離され、間口部との間に間隙が生じている。発泡断熱材６２はこの間隙も充填する。これにより、間口部における外箱６０と内箱６１の合わせ目から外気が侵入するのを防ぎ、外気に含まれる水分の凍結をなくすことができる。

本発明の第２実施形態を図８、９に示す。図８は図５と同様の断熱筐体の断面図、図９は図８の円Ｆ内の拡大断面図である。

第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、真空断熱材６３の対向配置箇所における発泡断熱材６２の厚みである。すなわち第２実施形態では、真空断熱材６３の対向配置箇所における発泡断熱材６２の厚みが、それ以外の箇所における発泡断熱材６２の厚みと同じになっている。このため、空間を満たして行く発泡ウレタンの流れに一層偏りが生じにくく、充填密度の不均一やボイドが一層発生しにくくなる。

第１実施形態と第２実施形態における断熱筐体１０の区画の仕方や、各区画部に対する温度帯の割り当ては単なる例示にすぎず、それが発明を限定するものではない。

またスターリング冷凍機を用いた冷凍サイクルというのも単なる例示にすぎない。コンプレッサ方式冷凍サイクルやペルチエ素子を備えた冷却庫も本発明の適用対象である。

以上、本発明の各実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は家庭用または業務用の冷却庫に広く利用可能である。

冷却庫の正面図 冷却庫の側面図 図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した断熱筐体の断面図 図３の円Ｃ内の拡大断面図 図１のＡ−Ａ線に沿って切断した断熱筐体の断面図 図５の円Ｄ内の拡大断面図 図１のＥ−Ｅ線に沿って切断した断熱筐体の断面図 第２実施形態に係る図５と同様の断熱筐体の断面図 図８の円Ｆ内の拡大断面図

符号の説明

１ 冷却庫
１０ 断熱筐体
６０ 外箱
６１ 内箱
６２ 発泡断熱材
６３ 真空断熱材

Claims (4)

1. 外箱と内箱の間の空間に発泡断熱材を充填して形成される冷却庫の断熱筐体において、
   前記外箱と内箱の間の空間の一部に、外箱に貼り付けられた真空断熱材と内箱に貼り付けられた真空断熱材が間隙を隔てて対向する箇所を設け、前記間隙に前記発泡断熱材を充填したことを特徴とする冷却庫の断熱筐体。
2. 前記真空断熱材の対向配置箇所は、冷凍室を囲む壁の中であることを特徴とする請求項１に記載の冷却庫の断熱筐体。
3. 前記真空断熱材の対向配置箇所における前記発泡断熱材の厚みが、それ以外の箇所における発泡断熱材の厚みと同程度にされていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却庫の断熱筐体。
4. 前記真空断熱材と前記断熱筐体の間口部との間に間隙が設けられ、この間隙に前記発泡断熱材が充填されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却庫の断熱筐体。

Images