JP2010276310A - 真空断熱材を備えた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱材と外箱及び内箱との間にスペーサと支持部材を配置して、発泡ウレタンの発泡圧によって真空断熱材が剥がれることなく、発泡ウレタンの未充填部を発生させない冷蔵庫を提供すること。
【解決手段】真空断熱材５０ｅを配置する際、スペーサ７０における真空断熱材５０ｅおよび外箱２１ｅとの接着面を連続した平面とすることで、接着面積を大きくすることができるため、スペーサ７０と真空断熱材５０ｅ及び外箱２１ｅとの接着を強固にすることができ、接着面が連続した平面であるため、接着剤塗布作業や貼付け作業がしやすくなる。さらに、内箱側又は真空断熱材の内箱側の面に、支持部材８０を配置することによって、スペーサ７０と支持部材８０により真空断熱材５０ｅがサンドイッチされる構造がとれるため、発泡圧によって真空断熱材５０ｅが剥がされることはない。
【選択図】図４

Description

本発明は、冷蔵庫に係わり、特に真空断熱材の形状、及び真空断熱材と外箱及び内箱との関連構成に関するものである。

近年、地球温暖化防止等の地球環境保護の観点から、冷蔵庫においても省エネルギー化が求められている。また、最近の社会背景として、共働き化や核家族化の傾向にあるため、週末の休みを利用して食材を纏め買いする家庭が増えていること等から、冷蔵庫の大容量化ニーズは年々高まっている。

従来から冷蔵庫は、省エネルギー化のため、冷蔵庫筐体の断熱材である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ている。真空断熱材は硬質ウレタンフォームの１０倍以上の断熱性能を有するものである。

従来の技術としては、真空断熱材は一般的には作業性等を考慮して、例えば冷蔵庫筐体の外箱側の平坦な部分に配置される例が多いが、真空断熱材特有である外被材のヒートブリッジ影響によって本来の断熱性能を十分に発揮することができていない場合があった。また、外箱側には放熱パイプ等の高温部品を設置する場合があるため、外被材のヒートブリッジを助長し、所定の効果が得られないことがあった。ここで、ヒートブリッジとは、熱伝導率の高い冷蔵庫外箱に設置された真空断熱材が、温度の高い外気から外箱を通し，さらに後述する図３に示す真空断熱材の外被材（例えばアルミ箔を材料とする）の端部に形成された折り曲げ部を介して、芯材を通ることなく発泡ウレタン（硬質ウレタンフォーム）に橋絡する現象（逆に冷蔵庫内部から外気への流れでも同様）を云い、本発明の説明においても同様の意味で用いる。

また、特許文献１に示される従来技術として、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、外箱表面積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硬質ウレタンフォーム内に埋設して真空断熱材の経時的な劣化を押さえようとする冷蔵庫の例が示されている。

また、特許文献２に示される従来技術として、外箱と内箱の間に外箱側に固定されたスペーサに支持された真空断熱材が、外箱と内箱に接しないように配置されるとともに、外箱と真空断熱材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冷蔵庫が示されている。スペーサは、硬質ウレタンフォームの発泡方向に並列され、真空断熱材と外箱にそれぞれ接している底部と頂部を有しており、底部と外箱および頂部と真空断熱材の間に硬質ウレタンフォームが通過できる流路を設けた冷蔵庫が提案されている。また、この従来技術においては、外箱側に放熱パイプを配置する場合、放熱パイプがスペーサの頂部と頂部の間に位置しており、スペーサの底部すなわち真空断熱材には接触しないため、真空断熱材が放熱パイプの熱影響を受け難い構造とした冷蔵庫の例が示されている。

特開２００３−１４３６８号公報 特開２００５−５５０８６号公報

一般に真空断熱材の特性として、低温雰囲気中で使用した場合に比べ、高温雰囲気中で使用した場合は断熱性能が低下する傾向が見られる。特に放熱パイプ等の高温部品に接して使用した場合は、真空断熱材の断熱性能を低下させる虞があるのと、外被材のヒートブリッジ影響により、冷蔵庫の寿命年数を迎える前に断熱性能が著しく低下する可能性があった。

また、特許文献１に示される従来の冷蔵庫の構造では、外箱側に設けたウレタン製のスペーサにより真空断熱材を硬質ウレタンフォーム（発泡ウレタン）の中間位置になるように配置しているが、真空断熱材の姿勢を安定化するため、数多くのスペーサを１つ１つ配置しなくてはならず、組み立て工数が増加する課題がある。また、スペーサが大きすぎると硬質ウレタンフォームの流れを阻害する要因となり、小さすぎると発泡圧に耐えることができないという課題もあった。

また、ウレタンスペーサが外箱と真空断熱材の間にのみ設置されていることから、硬質ウレタンフォームが発泡方向に立ち上がる際、流動抵抗等によって外箱と真空断熱材の間に多く流れた場合、発泡圧によって真空断熱材がスペーサから剥がされ、真空断熱材が内箱に接触する等によって発泡ウレタンの未充填部(ボイド)を発生させることがあり、真空断熱材の断熱性能を十分に発揮できていなかった。

また、特許文献２に示される従来の冷蔵庫は、真空断熱材と外箱の間に設置されたスペーサが、その底部を真空断熱材に接着され、さらに外箱に接着された頂部が互い違いになった略波形状を形成しており、そのスペーサを発泡方向に並列するように設けているため、真空断熱材と外箱の間にもウレタンが充填されやすいという利点はあるが、波形状の頂部と外箱の接着面が分割された矩形面であるため、接着面積が十分に取れず、特許文献１と同様に外箱側のみに設置されていることから、例えば外箱と真空断熱材の間のウレタンが早く立ち上がった場合等において、発泡ウレタンの発泡圧によって真空断熱材が剥がされて内箱に接触する等して、未充填部(ボイド)を発生させてしまうことがあった。また、真空断熱材を外箱に配置する際に、接着を安定させるために押付けるが、スペーサの接着面が島状の矩形面であるため、外箱表面に凹凸形状が現れてしまい、外観上の見栄えの課題があった。

本発明は、真空断熱材と外箱、及び真空断熱材と内箱の間にそれぞれ固定手段（スペーサ）および支持部材を配置して、万一、発泡ウレタンの発泡バランスが崩れた場合でも、発泡ウレタンの発泡圧によって真空断熱材が剥がれることがなく、未充填部（ボイド）部分を発生させない冷蔵庫を提供することを目的とする。また、スペーサによる外箱表面の凹凸不良の発生を抑制し、真空断熱材の固定を強固にし、真空断熱材を発泡ウレタン中に埋設するための手段乃至方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
外箱と内箱の間に発泡ウレタンと真空断熱材とを備えた冷蔵庫であって、前記真空断熱材は、その一面にスペーサを介して前記外箱と離隔され、その他面に支持手段を介して前記内箱と離隔されて設置され、前記真空断熱材と前記外箱の間、及び前記真空断熱材と前記内箱の間に前記発泡ウレタンが充填されている構成とする。さらに、前記スペーサは、前記真空断熱材及び前記外箱との接着面が連続した平坦面を形成し、前記外箱と前記真空断熱材との間に設けられた注入口から底面へ前記発泡ウレタンが液流動する方向、及び前記底面から前記注入口の方向へ前記発泡ウレタンが発泡流動する方向において、前記液流動及び発泡流動を遮らない空間を確保できるように複数配列される構成とする。

また、前記スペーサは、前記発泡ウレタンの流動方向に沿う平面に、固化した発泡ウレタンとの固着を強固にする表面形状を有し、具体的には、前記スペーサの平面には、前記平面を貫通する穴が前記流動方向に複数設けら、または、前記スペーサの平面には、前記流動方向に沿った溝が前記流動方向と交差する方向に複数設けられる構成とする。

また、前記スペーサは、その断面形状が略Ｈ形を形成し、前記略Ｈ形における対向する平坦面が前記外箱と前記真空断熱材との接着面となる構成とする。さらに、前記スペーサにおける前記平坦面の一方に溝又は凹部を設け、前記外箱に固定された放熱パイプを前記溝又は凹部に配設する構成とする。さらに、前記冷蔵庫における前記支持部材は、発泡系の材料からなり、前記真空断熱材の前記他面に又は前記内箱の外側面に配設される構成とする。

本発明によれば、真空断熱材の固定手段であるスペーサと支持部材によって真空断熱材が外箱と内箱から離れた状態で設置されることにより、真空断熱材の断熱性能を効果的に発揮できるようになり、断熱性能を良好とすることができる。

また、スペーサの真空断熱材との接着面および外箱の接着面を連続した平面とすることで、それぞれの接着面における接着力が大きくなるので、真空断熱材を強固に固定することができる。また、スペーサの接着面が連続した平面であるため、外箱にかかる荷重が平均的になるため、外箱表面に凹凸等の形状が浮き出ることがない。さらに、スペーサが連続した平面を持つことで接着剤等の塗布が容易になり、組み立て作業工数も低減できるため、低コスト化の効果も奏でる。

また、スペーサを配置した側と反対側に支持部材を設けたことによって、真空断熱材がスペーサと支持部材でサンドイッチするので、発泡圧によって真空断熱材がスペーサから剥がされることが無く、発泡ウレタンが均一に充填されるものである。これにより断熱性能が良好な冷蔵庫を提供することができるものである。さらに、真空断熱材が高温になる放熱パイプと一定の距離を確保できるため、熱影響による断熱性能の劣化や、ヒートブリッジによる断熱性能の悪化を抑制できる。

本発明の第１の実施形態に係る真空断熱材を備えた冷蔵庫の外観を示す正面図である。 第１の実施形態に係る真空断熱材を備えた冷蔵庫の縦断面図であり、図１のＡ−Ａ線の切断図である。 第１の実施形態に用いた真空断熱材の断面図である。 第１の実施形態に係る真空断熱材を備えた冷蔵庫の縦断面図であり、図２のＸ−Ｘ線の切断図である。 第１の実施形態に係る真空断熱材を備えた冷蔵庫の横断面図であり、図１のＺ−Ｚ線の切断図である。 第１の実施形態に関するスペーサの外箱に対する配置と発泡ウレタンの発泡方向を示す図である。 第１の実施形態に関する冷蔵庫に用いた発泡ウレタンの注入方向と発泡方向を示す説明図である。 第２の実施形態に関するスペーサの外箱に対する配置と発泡ウレタンの発泡方向を示す図である。 本発明の実施形態と対比すべき断熱性能に関する基準の比較例１を示す図であり、Ｘ−Ｘ線の切断図である。 本発明の実施形態と対比すべき断熱性能に関する比較例２を示す図であり、ブロック状にスペーサを配列した配置図である。 第３の実施形態に関するスペーサの形状と放熱パイプとの関連構造を示す図である。 第３の実施形態に関するスペーサの形状と放熱パイプとの配置構造を示す図である。 本発明の実施形態と対比すべき断熱性能に関する比較例３を示す図であり、真空断熱材の周辺に放熱パイプを配列した配置図である。

本発明の実施形態に係る真空断熱材を備えた冷蔵庫について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。本発明の第１の実施形態については図１〜図７を用いて、第２の実施形態については図８を用いて、第３の実施形態については図１１と図１２を用いて、それぞれ説明する。なお、図９、図１０及び図１３は本実施形態と対比すべき比較例を示す図である。

「第１の実施形態」
本発明の第１の実施形態に係る真空断熱材を備えた冷蔵庫について、図１〜図７を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る真空断熱材を備えた冷蔵庫の外観を示す正面図である。図２は第１の実施形態に係る真空断熱材を備えた冷蔵庫の縦断面図であり、図１のＡ−Ａ線の切断図である。図３は第１の実施形態に用いた真空断熱材の断面図である。

また、図４は第１の実施形態に係る真空断熱材を備えた冷蔵庫の縦断面図であり、図２のＸ−Ｘ線の切断図である。図５は第１の実施形態に係る真空断熱材を備えた冷蔵庫の横断面図であり、図１のＺ−Ｚ線の切断図である。図６は第１の実施形態に関するスペーサの外箱に対する配置と発泡ウレタンの発泡方向を示す図である。図７は第１の実施形態に関する冷蔵庫に用いた発泡ウレタンの注入方向と発泡方向を示す説明図である。

示す冷蔵庫の正面図であり、図２は図１のA−A断面図を示している。

図１に示す本実施形態を備えた冷蔵庫１は、図２に示すように、上から冷蔵室２、貯氷室３(製氷室３ａと上段冷凍室３ｂ)、冷凍室４、野菜室５を有している。図１の符号は、上記各室の前面開口部を閉塞する扉であり、上からヒンジ１０等を中心に回動する冷蔵室扉６ａ，６ｂ、冷蔵室扉６ａ，６ｂ以外は全て引き出し式の扉であり、製氷室扉７ａと上段冷凍室扉７ｂ、下段冷凍室扉８、野菜室扉９を配置する。これらの引き出し式扉６〜９は扉を引き出すと、各室を構成する容器が扉と共に引き出されてくる。各扉６〜９には冷蔵庫本体１とを密閉するためのパッキン１１を備え、各扉６〜９の室内側外周縁に取り付けられている。

また、冷蔵室２と製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂとの間を区画断熱するために仕切断熱壁１２を配置している。この仕切断熱壁１２は厚さ３０〜５０mm程度の断熱壁で、スチロフォーム、発泡断熱材(発泡ウレタン)、真空断熱材等でできており、それぞれを単独使用又は複数の断熱材を組み合わせて作られている。製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂと下段冷凍室４の間は、温度帯が同じであるため区画断熱する仕切り断熱壁ではなく、パッキン１１受面を形成した仕切り部材１３を設けている。下段冷凍室４と野菜室５の間には区画断熱するための仕切断熱壁１４を設けており、仕切断熱壁１２と同様に３０〜５０mm程度の断熱壁で、これまたスチロフォーム、或いは発泡断熱材(発泡ウレタン)、真空断熱材等で作られている。基本的に冷蔵、冷凍等の貯蔵温度帯の異なる部屋の仕切りには仕切断熱壁を設置している。

なお、箱体２０内には上から冷蔵室２、製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂ、下段冷凍室４、野菜室５の貯蔵室をそれぞれ区画形成しているが、各貯蔵室の配置については特にこれ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に関しても回転による開閉、引き出しによる開閉及び扉の分割数等について、特に限定するものではない。

箱体２０は、外箱２１と内箱２２とを備え、外箱２１と内箱２２とによって形成される空間に断熱部を設けて箱体２０内の各貯蔵室と外部とを断熱している。この外箱２１と内箱２２の間の空間に真空断熱材５０を配置し、真空断熱材５０以外の空間には発泡ウレタン等の発泡断熱材２３を充填してある。真空断熱材５０については図３で説明するが、後述する固定部材７０、支持部材８０等で固定支持されている。

また、冷蔵庫の冷蔵室２、冷凍室３ａ、４、野菜室５等の各室を所定の温度に冷却するために冷凍室３ａ、４の背側には冷却器２８が備えられており、この冷却器２８と圧縮機３０と凝縮機３１、図示しないキャピラリーチューブとを接続し、冷凍サイクルを構成している。冷却器２８の上方にはこの冷却器２８にて冷却された冷気を冷蔵庫内に循環して所定の低温温度を保持する送風機２７が配設されている。また、冷蔵庫の冷蔵室２と製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂ、冷凍室４と野菜室５を区画する断熱材として、それぞれ断熱仕切り１２，１４を配置し、発泡ポリスチレン３３と真空断熱材５０ｃで構成されている。この断熱仕切り１２，１４については発泡ウレタン等の発泡断熱材２３を充填しても良く、特に発泡ポリスチレン３３と真空断熱材５０ｃに限定するものではない。

また、箱体２０の天面後方部には冷蔵庫１の運転を制御するための基板や電源基板等の電気部品４１を収納するための凹部４０が形成されており、電気部品４１を覆うカバー４２が設けられている。カバー４２の高さは外観意匠性と内容積確保を考慮して、外箱２１の天面とほぼ同じ高さになるように配置している。特に限定するものではないが、カバー４２の高さが外箱の天面よりも突き出る場合は１０ｍｍ以内の範囲に収めることが望ましい。これに伴って、凹部４０は断熱材２３側に電気部品４１を収納する空間だけ窪んだ状態で配置されるため、断熱厚さを確保するため必然的に内容積が犠牲になってしまう。内容積をより大きくとると凹部４０と内箱２２間の断熱材２３の厚さが薄くなってしまう。

このため、凹部４０の断熱材２３中に真空断熱材５０ａを配置して断熱性能を確保、強化している。本実施形態では、真空断熱材５０ａを前述の庫内灯４５のケース４５ａと電気部品４１に跨るように略Ｚ形状に成形した１枚の真空断熱材５０ａとしている。尚、前記カバー４２は外部からのもらい火や何らかの原因で発火した場合等を考慮し鋼板製としている。また、箱体２０の背面下部に配置された圧縮機３０や凝縮機３１は発熱の大きい部品であるため、庫内への熱侵入を防止するため、内箱２２側への投影面に真空断熱材５０ｄを配置している。

真空断熱材５０について、図３を用いてその構成を説明する。真空断熱材５０は、芯材５１と該芯材５１を圧縮状態に保持するための内包材５２、前記内包材５２で圧縮状態に保持した芯材５１を被覆するガスバリヤ層を有する外被材５３、及び吸着剤５４とから構成される。外被材５３は前記真空断熱材５０の両面に配置され、同じ大きさのラミネートフィルムの稜線から一定の幅の部分を熱溶着により貼り合わせた袋状で構成されている。

なお、本実施形態において、芯材５１についてはバインダー等で接着や結着していない無機繊維の積層体として平均繊維径４μｍのグラスウールを用いた。前記芯材５１については、無機系繊維材料の積層体を使用することによりアウトガスが少なくなるため（一方、有機系の場合、真空引きのとき又は経時的にガスが発生し、このガスをアウトガスと云う）、断熱性能的に有利であるが、特にこれに限定するものではなく、例えばセラミック繊維やロックウール、グラスウール以外のガラス繊維等の無機繊維等でもよい。芯材５１の種類によっては内包材５２が不要の場合もある。

また、芯材５１については、無機系繊維材料の他に、有機系樹脂繊維材料を用いることができる。有機系樹脂繊維の場合、耐熱温度等をクリヤーしていれば特に使用に際しては制約されるものではない。具体的には、ポリスチレンやポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等をメルトブローン法やスパンボンド法等で１〜３０μｍ程度の繊維径になるように繊維化するのが一般的であるが、繊維化できる有機系樹脂や繊維化方法であれば特に問うものではない。

外被材５３のラミネート構成についてはガスバリヤ性を有し、熱溶着可能であれば特に限定するものではないが、本実施形態においては、表面保護層、第１ガスバリヤ層、第２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、表面層は保護材の役割を持つ樹脂フィルムとし、第１ガスバリヤ層は樹脂フィルムに金属蒸着層を設け、第２ガスバリヤ層は酸素バリヤ性の高い樹脂フィルムに金属蒸着層を設け、第１ガスバリヤ層と第２ガスバリヤ層は金属蒸着層同士が向かい合うように貼り合わせている。熱溶着層については表面層と同様に吸湿性の低いフィルムを用いた。

具体的には、表面層を二軸延伸タイプのポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等の各フィルム、第１ガスバリヤ層をアルミニウム蒸着付きの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、第２ガスバリヤ層をアルミニウム蒸着付きの二軸延伸エチレンビニルアルコール共重合体樹脂フィルム又はアルミニウム蒸着付きの二軸延伸ポリビニルアルコール樹脂フィルム、或いはアルミ箔とし、熱溶着層を未延伸タイプのポリエチレン、ポリプロピレン等の各フィルムとした。この４層構成のラミネートフィルムの層構成や材料については特にこれらに限定するものではない。例えば第１ガスバリヤ層や第２ガスバリヤ層として、金属箔、或いは樹脂系のフィルムに無機層状化合物、ポリアクリル酸等の樹脂系ガスバリヤコート材、ＤＬＣ(ダイヤモンドライクカーボン)等によるガスバリヤ膜を設けたものや、熱溶着層には例えば酸素バリヤ性の高いポリブチレンテレフタレートフィルム等を用いても良い。

表面層については第１ガスバリヤ層の保護材であるが、真空断熱材の製造工程における真空排気効率を良くするためにも、好ましくは吸湿性の低い樹脂を配置するのが良い。また、通常、第２ガスバリヤ層に使用する金属箔以外の樹脂系フィルムは、吸湿することによってガスバリヤ性が著しく悪化してしまうため、熱溶着層についても吸湿性の低い樹脂を配置することで、ガスバリヤ性の悪化を抑制すると共に、ラミネートフィルム全体の吸湿量を抑制するものである。これにより、先に述べた真空断熱材５０の真空排気工程においても、外被材５３が持ち込む水分量を小さくできるため、真空排気効率が大幅に向上し、断熱性能の高性能化につながっている。尚、各フィルムのラミネート(貼り合せ)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るのが一般的であるが、接着剤の種類や貼り合わせ方法には特にこれに限定するものではなく、ウェットラミネート法、サーマルラミネート法等の他の方法によるものでも何ら構わない。

また、内包材５２については本実施形態では熱溶着可能なポリエチレンフィルム、吸着剤５４については物理吸着タイプの合成ゼオライトを用いたが、いずれもこれらの材料に限定するものではない。内包材５２についてはポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム等、吸湿性が低く熱溶着でき、アウトガスが少ないものであれば良く、吸着剤５４については水分やガスを吸着するもので、物理吸着、化学反応型吸着のどちらでも良い。

次に、第１の実施形態に係る冷蔵庫について図４及び図５を用いて説明する。図４及び図５は、図２及び図１におけるＸ−Ｘ切断面及びＺ−Ｚ切断面を示すものである。第１の実施形態に係る冷蔵庫１は、箱体２０に使用する真空断熱材５０のうち、外箱２１の両側面２１ｅに配置する真空断熱材５０ｅを、発泡ウレタン２３の略中間に埋設した例である。その他、天面と背面については外箱２１a，２１ｂにそれぞれ真空断熱材５０a，５０ｂを直接貼り付け、底面については内箱２２面に貼り付けた。仕切り断熱１２，１３については図２には真空断熱材５０ｃを図示しているが、第１の実施形態においては真空断熱材５０ｃを使用しなかった。図示の通り、真空断熱材５０ｃについては使用しても何ら問題はない。

真空断熱材５０ｅの固定方法については、外箱２１ｅの内側にスペーサ７０を図６(ａ)の如く発泡ウレタンの発泡方向２３ｂに並列するように配置した。スペーサ７０の形状と配置の説明については後述するが、ここで、発泡ウレタンの発泡方法について図７を用いて説明する。

図７において、冷蔵庫１の背面の外板２１ｃが上面になるように図示しない発泡治具内に配置し、図７(ａ)に示すように、外板２１ｃに設けた注入孔２５から発泡ウレタン２３を矢印２３ａの方向に注入する。その後、発泡ウレタンは、図７(ｂ)に示すように冷蔵庫１の前面部２１ｆに溜った後に発泡を開始し、矢印２３ｂの方向に立ち上がるように発泡が進み、全体に充填される。なお、発泡ウレタンは，ウレタンに発泡剤を混入させて液状としたものであり、注入口２５からは液状で滴下され、ゲル状になった底面からは発泡ウレタンは泡状となって上方に立ち上がっていき次第に固化するものである。

次に、第１の実施形態に関するスペーサ７０について説明する。図６(ａ)に示されるように、スペーサ７０は、連続した平面からなる接着面７０ａ、７０ｂを有し、接着面７０aと７０ｂを結ぶ柱状部７０ｃを有するＨ形断面形状から構成される。接着面７０ａは真空断熱材５０ｅと、反対側の接着面７０ｂは外箱２１ｅとそれぞれ接着される。スペーサ７０の柱状部７０ｃには発泡ウレタン２３との接着性を強固にするための貫通孔７０ｄを設ける。この貫通孔７０ｄに発泡ウレタン２３が流入することで、スペーサ７０が発泡ウレタン中に埋没して強固に固定されることになる。

貫通孔７０ｄについては、図６(ｂ)に示すように、貫通しない溝７０ｅを柱状部７０ｃの両面に発泡方向２３ｂに沿って設けてもよく、場合によっては貫通孔７０ｄや柱状部７０ｃへの溝加工については省略しても構わない。スペーサ７０の材料として、本実施形態ではＡＢＳ樹脂を用いた。ＡＢＳ樹脂は射出成形しやすい材料であることから選定したものであるが、材質についてはＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合化合物）、ＰＳ（ポリスチレン）およびその他の樹脂を用いてもよく、成形方法についても押出し成形やその他の方法等を用い、特に限定するものではない。スペーサ７０は熱を伝え難くさせるために、熱伝導率が１（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満の材料が望ましい。図６に示すＨ形断面形状は、発泡ウレタンがその流動を妨げられることなく流れ易くする形状であり、且つ発泡ウレタンの発泡との接触面積を大きくして発泡との固定関係を強固にする形状である。

また、本実施形態に用いた真空断熱材５０については、外被材５３のラミネート構成として、表面層を二軸延伸ポリプロピレンフィルム、第１ガスバリヤ層をアルミニウム蒸着付き二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、第２ガスバリヤ層をアルミニウム蒸着付き二軸延伸エチレンビニルアルコール共重合体樹脂フィルム、熱溶着層を未延伸タイプの直鎖状低密度ポリエチレンフィルムとした。芯材５１については、無機系繊維材料である平均繊維径４μｍのガラス繊維の集合体であるノンバインダーのグラスウールを用いた。その他の材料については上述した通りである。

次に、第１の実施形態に係る真空断熱材における外箱と内箱の間での配置について図４と図５を参照しながら説明する。図３に示す真空断熱材５０が薄厚方向（図３の図示例で紙面上下方向）からみて矩形形状であると（正方形又は多角形形状でも構わない）、短辺と長辺の対からなる４辺の端縁部が外箱又は内箱から浮いていれば、当該端縁部を介したヒートブリッジの影響を避けることができる。すなわち、真空断熱材５０の４辺の端部が外箱又は内箱に接していると、当該端部を介した熱伝導の回り込み、いわゆるヒートブリッジが発生して断熱性能が低くなるので、真空断熱材５０を外箱と内箱の略中間位置に配置する必要がある。

そこで、図４、図５及び図６（ａ）に示すように、スペーサ７０の接着面７０ａに図示しない合成ゴム系粘着タイプのホットメルト接着剤を塗布し、真空断熱材５０の所定位置に複数のスペーサ７０を貼付ける。図６に示すように、発泡方向２３ｂに沿って並列にＨ形断面形状のスペーサを貼り付ける。また、支持部材８０の一面に同様な接着剤を塗布して真空断熱材５０の所定位置に複数の支持部材８０を貼り付ける。これによって、真空断熱材５０の薄厚方向の両面にスペーサ７０と支持部材８０が配置された構造体ができあがる。続いて、スペーサ７０の接着面７０ｂにも同様にホットメルト接着剤を塗布し、外箱２１ｅの内側の面に接着した後に、支持部材８０の他面に同様な接着剤を塗布して内箱２２の外側面を当接させて固着する。

なお、真空断熱材の外箱と内箱の略中間位置への配置（組み込み）手法については、上述の手法に限ることはなく、例えば、スペーサを接着後の真空断熱材を外箱の内側面に接着配置した後、内箱２２の外側面に、二液硬化性の発泡ウレタン（ウレタンと発泡剤）を液状のまま数箇所に直接滴下させ、略ボール状に発泡固化させてこの固化したものを支持部材８０としてもよい。この支持部材８０の固着された内箱を真空断熱材に当接させることによって組み込み完了となる。この支持部材により、外箱２１ｅと内箱２２を組合せた際に真空断熱材５０ｅがスペーサ７０と支持部材８０によってサンドイッチされた状態に保持することができる。

支持部材８０については発泡ウレタン以外にもフォームメルト等の発泡系接着剤を内箱２２或いは真空断熱材５０ｅに直接塗布したり、ブロック状に成形したスチロフォームや硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材等を内箱２２或いは真空断熱材５０ｅに配置してもよい。樹脂材料からなる成形品等を予め内箱２２に嵌め込みや接着等で配置してもよい。

以上説明した真空断熱材５０の冷蔵庫への組み込みによって、真空断熱材は外箱と内箱から離れた状態で設置されることとなり、真空断熱材によるヒートブリッジによる断熱性能の低下を回避することができ、さらに支持手段８０によって真空断熱材が内箱と一定の間隔を保持しているので、発泡ウレタンの発泡立ち上がりに伴う真空断熱材の内箱方向への剥がれを防止することができる。

真空断熱材の組み込みが完了した後に、図７に示すように、発泡ウレタンを注入した結果、外箱２１ｅと真空断熱材５０ｅの間および内箱２２と真空断熱材５０ｅのそれぞれの空間には、未充填部（ボイド）部は確認されず、発泡ウレタン２３が均一に充填されていることを確認した。

第１の実施形態に係る冷蔵庫の断熱性能を測定した結果、後述する比較例１（対比する基準となる構成例）を１００(指数)とした場合、９６(数値が小さい方が高断熱性能を表す)となり、真空断熱材５０ｅを発泡ウレタン２３の略中間に配置することで、断熱性能が約４％改善することを確認した。

「第２の実施形態」
次に、本発明の第２の実施形態に係る真空断熱材を備えた冷蔵庫におけるスペーサの構造について、図８を参照しながら以下説明する。図８は第２の実施形態に関するスペーサの外箱に対する配置と発泡ウレタンの発泡方向を示す図である。第２の実施形態においても、図１、図３、図４、図５及び図７で説明した第１の実施形態に係る真空断熱材を備えた冷蔵庫の構造については同様であるので、この構造を援用する。

図８において、第２の実施形態に用いたスペーサ７１は、発泡ウレタン２３と同じものを予め図示しない成形型で所定の形状に成形したもので、第１の実施形態のスペーサ７０と同様に連続した平面からなる接着面７１ａ，７１ｂを有し、発泡ウレタン２３との接着を強固にするため、発泡方向２３ｂと同方向に貫通しない略溝部（不図示）を設けてもよい。図８（ａ）に示すスペーサ７１の具体例は、レール状のＨ形断面形状ではなくて、製作上の簡易性から矩形断面の形状を形成している。

第２の実施形態のスペーサ７１については真空断熱材５０ｅや外箱２１ｅと接着しやすいように、少なくとも接着面７１a，７１ｂの表面はスキン層を形成していることが好ましい。それ以外の仕様については第１の実施形態と同様である。スペーサ７１については硬質ウレタンフォームに限定するものではなく、スチロフォーム、フェノールフォーム、その他、断熱効果のあるものであれば使用することができる。取扱い性やコスト面を考慮すると、好ましくは発泡系の断熱部材がよい。また、スペーサ７１の形状については、図８(ｂ)に示すように、発泡ウレタン２３の発泡方向２３ｂに対して傾斜した傾斜面７２ｃを有するスペーサ７２や、図８(ｃ)のようなＨ形断面のスペーサ７３でもよい。

上述した仕様のスペーサを用いて、発泡ウレタン２３を注入した結果、外箱２１ｅと真空断熱材５０ｅの間および内箱２２と真空断熱材５０ｅのそれぞれの空間に、未充填部（ボイド） 部は確認されず、第１の実施形態と同様に発泡ウレタン２３が均一に充填されていることを確認した。第２の実施形態を採用した冷蔵庫の断熱性能を測定した結果、後述する比較例１を１００(指数)とした場合、９５となり良好な結果が得られた。

「本実施形態と対比すべき基準となる比較例１」
上述した本発明の第１と第２の実施形態と対比すべき断熱性能に関する基準の比較例１について、図９を参照しながら説明する。図９は本発明の実施形態と対比すべき断熱性能に関する基準の比較例１を示す図であり、Ｘ−Ｘ線の切断図である。

比較例１に示す冷蔵庫は、本発明の第１の第２の実施形態において、両側面である外箱２１ｅの真空断熱材５０eはスペーサ７０を使用せずに、従来技術のように、外箱２１ｅの内面にホットメルト接着剤で直接貼り付け、内箱２２には支持部材８０を設けない構造とした。それ以外は全て第１と第２の実施形態と同じ仕様とした。

以上の仕様で発泡ウレタンを充填した結果、真空断熱材５０ｅと内箱２２の間には未充填部（ボイド）部は確認されず、発泡ウレタンが均一に充填されていることを確認し、未充填部効果には問題はないが、比較例１の冷蔵庫の断熱性能については、前述の通り１００(指数)である（基準値とする）。

「本実施形態と対比すべき基準となる比較例２」
図１０は本発明の実施形態と対比すべき断熱性能に関する比較例２を示す図であり、ブロック状にスペーサを配列した配置図である。比較例２として示す冷蔵庫は、本発明の第１の第２の実施形態において採用した、真空断熱材５０ｅを固定するスペーサ７０の代わりに、図１０の図示するようにスチロフォームからなるブロック材７５を複数用い、第１と第２の実施形態と同様に真空断熱材５０ｅに図示しないホットメルト接着剤を用いて貼り付けた後、外箱２１ｅに接着配置した。そして、内箱２２側には支持部材８０を設けない仕様とした。それ以外は全て第１と第２の実施形態と同じとした。

以上の仕様で発泡ウレタンを注入した結果、発泡ウレタンが真空断熱材５０ｅと外箱２１ｅの間のブロック材７５が比較的少なく配置された部分に多く流れてしまい、発泡ウレタン２３の発泡圧で真空断熱材５０ｅが内箱２２側に押され、ブロック材７５から剥がれてしまった（支持部材が内箱との間に介在していないので）。これにより真空断熱材５０ｅは内箱２２と接触し、この部分に大きな未充填部（ボイド）部が発生したため、発泡ウレタン２３を均一に充填することができなかった。その後、同じ仕様で何度か試したが、発泡ウレタン２３の注入配分や注入量を調整することで未充填部（ボイド）発生を防止できる場合もあったが、ウレタン充填不良の発生頻度が多く、不安定な結果となった。

比較例２で未充填部（ボイド）部がない冷蔵庫の断熱性能については、比較例１を１００(指数)とした場合１０２となった。多数のブロック材７５を使用したことにより、発泡ウレタンの流動を阻害したため、断熱性能を悪化させたものと考えられる。

「第３の実施形態」
次に、第３の実施形態に関するスペーサの形状と放熱パイプとの関連構造並びに配置構造について、図１１と図１２を参照しながら以下説明する。第３の実施形態に用いたスペーサ７７は、図１１(ａ)に示すように、第１の実施形態のスペーサ７０に放熱パイプ９０が当接しないように逃げ溝を設けたものである。図１１（ｂ）に示すように、外箱２１ｅの内面にアルミテープ９１で固定された放熱パイプ９０の投影面上にスペーサ７７を設置することができるように、接着面７７ｂに放熱パイプ９０用の逃げ溝７７ｃを設けた。溝７７ｃについては、放熱パイプ９０の直径よりも広い幅と高さとして、発泡ウレタン２３が放熱パイプ２３と溝７７ｃの間を流動して埋まるように設定した。放熱パイプ９０については図示の通り数回曲げた全長が長いものを使用した。それ以外については第１の実施形態と同じ仕様とした。

以上の仕様で発泡ウレタンを充填した結果、外箱２１ｅと真空断熱材５０ｅの間および内箱２２と真空断熱材５０ｅの間、さらには放熱パイプ９０の周囲のそれぞれには未充填部（ボイド）部は確認されず、発泡ウレタンが均一に充填されていることを確認した。

第３の実施形態の冷蔵庫の断熱性能を測定した結果、比較例１を１００(指数)とした場合９６となり、実施例１と同様の効果が得られた。また、１年相当経過後に断熱性能を測定した結果、指数９９を示した。

「本実施形態と対比すべき基準となる比較例３」
図１３は本発明の実施形態と対比すべき断熱性能に関する比較例３を示す図であり、真空断熱材の周辺に放熱パイプを配列した配置図である。比較例３は前述の比較例１と同じく両側面である外箱２１ｅに真空断熱材５０eをホットメルト接着剤で直接貼り付け、内箱２２には支持部材８０を設けない仕様とし、真空断熱材５０ｅの周囲に放熱パイプ９０を図示の如く配置した。それ以外は第１の実施形態と同じ仕様とした。

以上の仕様で発泡ウレタンを充填した結果、外箱２１ｅと真空断熱材５０ｅの間および内箱２２と真空断熱材５０ｅの間、さらには放熱パイプ９０の周囲のそれぞれには未充填部（ボイド）部は確認されず、発泡ウレタンが均一に充填されていることを確認した。比較例３の冷蔵庫の断熱性能を測定した結果、比較例１と同等であった。また、１年相当経過後に断熱性能を測定した結果、指数１０７を示した。

以上説明した本発明の第１、第２及び第３の実施形態と比較例１，２，３とを対比した件を取り纏めると次のようになった。本実施形態と比較例の消費電力についてみると、これらの冷蔵庫の消費電力量を測定した結果、比較例１を１００(指数)とした場合、第１の実施形態が９０、第２の実施形態が８９、第３の実施形態が８５、比較例２が１０６、比較例３が１０３となった。第３の実施形態については、放熱パイプ９０を配置した結果、放熱性が向上した効果により消費電力量が低減し、省エネ性で優位であることが確認できた。また、第３の実施形態と比較例３の1年相当経過後の断熱性能から、真空断熱材と放熱パイプが近接して配置された場合、真空断熱材が放熱パイプの熱影響により断熱性能が悪化している傾向が見られるが、第３の実施形態のように一定距離を維持し、放熱パイプが発泡ウレタンで断熱されることによって真空断熱材に与える熱影響の度合いが軽減されるため断熱性能の経時劣化を抑制しているといえる。

従来技術のように、スペーサを外箱にのみ設置して真空断熱材を配置したのでは発泡ウレタンの発泡圧で真空断熱材が剥がされ、ウレタンの未充填部（ボイド）の発生等の不具合発生頻度が高いものとなっていたのに対して、本実施形態に係る冷蔵庫は、真空断熱材を発泡ウレタンの略中間にスペーサと支持部材によって配置することで、真空断熱材特有のヒートブリッジ影響を低減することができ、断熱性能の良好な省エネ冷蔵庫を提供できるものである。本実施形態のように、真空断熱材の固定部材が連続した平面からなる接着面を有する形状にしたことで、組み立て作業性が飛躍的に向上し、組み立てにかかる工数低減によるコスト低減に効果を発揮するものである。具体的には、真空断熱材を配置する際、スペーサにおける真空断熱材および外箱との接着面を連続した平面とすることで、接着面積を大きくすることができるため、スペーサと真空断熱材および外箱との接着を強固にすることを可能とし、接着面が連続した平面であるため、接着剤塗布作業や貼付け作業がしやすくなる。さらに、内箱側又は真空断熱材の内箱側の面に、支持部材を配置することによって、スペーサと支持部材により真空断熱材がサンドイッチされる構造がとれるため、発泡圧によって真空断熱材が剥がされることはないという効果が期待できる。

また、真空断熱材の投影面内に放熱パイプを配置しても、真空断熱材が熱による断熱性能の悪化等を生じさせない距離を確保できる逃げ溝付きのスペーサを採用したことによって、放熱特性が大幅に向上し、より省エネを実現できる冷蔵庫を提供できるものである。本実施形態は冷蔵庫のみならず、断熱材を必要とする製品、機器、住宅・建物及び自動車や電車等の車両分野にも広く適用できる。

１；冷蔵庫、２；冷蔵室、３ａ；製氷室、３ｂ；上段冷凍室、４；下段冷凍室、５；野菜室、６ａ；冷蔵室扉、６ｂ；冷蔵室扉、７ａ；製氷室扉、７ｂ；上段冷凍室扉、８；下段冷凍室扉、９；野菜室扉、
１０；扉用ヒンジ、１１；パッキン、１２，１４；断熱仕切り、１３；仕切り部材、２０；箱体、２１；外箱、２１ａ；天板、２１ｂ；後板、２１ｄ；底板、２１ｅ；側面、２１ｆ；前面、２２；内箱、２３；断熱材、２３ａ；注入方向、２３ｂ；発泡方向、２５；注入孔、２７；送風機、２８；冷却器、
３０；圧縮機、３１；凝縮機、３３；発泡ポリスチレン、４０；凹部、４１；電気部品、４２；カバー、５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ；真空断熱材、５１；芯材、５２；内包材、５３；外被材、５４；吸着剤、
７０；スペーサ、７０ａ，７０ｂ；接着面、７０ｃ；柱状部、７１；スペーサ、７１ａ，７１ｂ；接着面、７２；スペーサ、７２ｃ；傾斜部、７３；スペーサ、７５；ブロック材、７７；スペーサ、７７ｃ；溝部、８０；支持部材、９０；放熱パイプ、９１；アルミテープ

Claims (8)

1. 外箱と内箱の間に発泡ウレタンと真空断熱材とを備えた冷蔵庫であって、
   前記真空断熱材は、その一面にスペーサを介して前記外箱と離隔され、その他面に支持手段を介して前記内箱と離隔されて設置され、
   前記真空断熱材と前記外箱の間、及び前記真空断熱材と前記内箱の間に前記発泡ウレタンが充填されている
   ことを特徴とする冷蔵庫。
2. 請求項１において、
   前記スペーサは、前記真空断熱材及び前記外箱との接着面が連続した平坦面を形成し、
   さらに、前記スペーサは、前記外箱と前記真空断熱材との間に設けられた注入口から底面へ前記発泡ウレタンが液流動する方向、及び前記底面から前記注入口の方向へ前記発泡ウレタンが発泡流動する方向において、前記液流動及び発泡流動を遮らない空間を確保できるように複数配列される
   ことを特徴とする冷蔵庫。
3. 請求項１または２において、
   前記スペーサは、前記発泡ウレタンの流動方向に沿う平面に、固化した発泡ウレタンとの固着を強固にする表面形状を有することを特徴とする冷蔵庫。
4. 請求項３において、
   前記スペーサの平面には、前記平面を貫通する穴が前記流動方向に複数設けられることを特徴とする冷蔵庫。
5. 請求項３において、
   前記スペーサの平面には、前記流動方向に沿った溝が前記流動方向と交差する方向に複数設けられることを特徴とする冷蔵庫。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つの請求項において、
   前記スペーサは、その断面形状が略Ｈ形を形成し、前記略Ｈ形における対向する平坦面が前記外箱と前記真空断熱材との接着面となる
   ことを特徴とする冷蔵庫。
7. 請求項６において、
   前記平坦面の一方に溝又は凹部を設け、前記外箱に固定された放熱パイプを前記溝又は凹部に配設することを特徴とする冷蔵庫。
8. 請求項１ないし７のいずれか１つの請求項において、
   前記支持部材は、発泡系の材料からなり、前記真空断熱材の前記他面に又は前記内箱の外側面に配設されることを特徴とする冷蔵庫。