JP2012202621A

JP2012202621A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2012202621A
Application number: JP2011067833A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ohori; 進一大堀; Takeshi Uchida; 武内田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2012-10-22
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: JP5331147B2

Abstract

【課題】コスト削減及び断熱性向上を図ることができる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】内箱１２と金属製の外箱１１との間に発泡断熱材１３を充填した断熱箱体１０内に、外箱１１の内面１２側に配される放熱パイプ３３と、芯材２５を外被材２６で覆って内部が減圧されるとともに放熱パイプ３３に対して内箱１２側に配された真空断熱パネル２１とを配置し、外箱１１の厚みが０．５ｍｍ未満であり、外被材２６の外箱１１と当接する面にアルムニウム箔層２７ｂを含めた。
【選択図】図４

Description

本発明は、断熱箱体内に真空断熱パネルを備えた冷蔵庫に関する。

従来の冷蔵庫は特許文献１に開示される。この冷蔵庫は外箱と内箱の間に発泡断熱材を充填した断熱箱体により本体部の筐体が構成される。外箱の内面側には放熱パイプが設けられ、放熱パイプには真空断熱パネルが接して設けられる。これにより、内箱により区分けされた冷却室と放熱パイプとの間の断熱性を向上することができる。

また、真空断熱パネルは袋状の外被材内にガラス繊維等の芯材を内包する。外被材は端部が接着される積層フィルムから成っている。積層フィルムは保護層、中間層、接着層を積層して形成されている。中間層はバリア層を含み、バリア層は合成樹脂から成る基台上にアルミニウム蒸着をして形成されている。これにより、一定のバリア性が保持されている。

特開平５−１９６１９５号公報

しかしながら、上記従来の冷蔵庫によると、外箱には放熱パイプから局所的に熱が伝わり、放熱パイプの近傍部分から放熱される。このとき、外箱の厚みが薄いと熱容量が小さくなるため放熱パイプの近傍部分の温度が高くなり、外箱の放熱性能が低下する。特に冷蔵庫のコスト削減のために外箱の厚みを０．５ｍｍよりも薄くすると外箱の放熱性能が著しく低下する。これにより、内箱側に熱が侵入して断熱箱体の断熱性能が低下する問題があった。

本発明は、コスト削減を図るとともに断熱性能の低下を防止できる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は、内箱と金属製の外箱との間に発泡断熱材を充填した断熱箱体内に、前記外箱の内面側に配される放熱パイプと、芯材を外被材で覆って内部が減圧されるとともに前記放熱パイプに対して前記内箱側に配された真空断熱パネルとを配置した冷蔵庫において、前記外箱の厚みが０．５ｍｍ未満であり、前記外被材は前記外箱と当接する面に金属箔を含むことを特徴としている。この構成によると、放熱パイプの熱は外被材の金属箔に伝導して面方向に広がり外箱へ放熱される。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記外被材は前記内箱と対向する面に金属箔を含むことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記真空断熱パネルに前記放熱パイプが嵌められる溝部を設けたことを特徴としている。この構成によると、放熱パイプと真空断熱パネルとが近接して設けられる。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記真空断熱パネルが前記放熱パイプに押し当てられることにより屈曲して前記溝部が形成されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記金属箔がアルミニウム箔であることを特徴としている。

本発明によると、放熱パイプの熱を外箱と当接する面に含まれる金属箔に熱伝導させて金属箔から外箱へ面方向に熱を放出することができる。これにより、従来例のような放熱パイプの熱が放熱パイプから近傍部分に局所的に伝わるのを防ぐことができる。したがって、外箱を薄型化してコスト削減を図るとともに断熱性能の低下を防止することができる。

本発明の実施形態の冷蔵庫を示す分解斜視図本発明の実施形態の冷蔵庫に係る真空断熱パネルの概略断面図本発明の実施形態の冷蔵庫に係る芯材を拡大して示す概略図本発明の実施形態の冷蔵庫に係る断熱箱体の一部を示す上面断面図

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本実施形態の冷蔵庫を示す分解斜視図である。

冷蔵庫の断熱箱体１０は前面が開口する箱状を成している。断熱箱体１０の外面は外箱１１により形成され、内面は内箱１２により形成される。外箱１１は鉄板等の金属板から成る天板１１ａ、側面板１１ｂ、背面板１１ｃ及び底面板１１ｄにより前面を開口した箱型に形成される。天板１１ａ及び天板１１ａの両側に連接される側面板１１ｂは一枚の金属板を屈曲させて形成することができる。

内箱１２は樹脂成形品から成り、前面を開口した複数の冷却室１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅを区分けして形成される。外箱１１と内箱１２との間には発泡ウレタン等の発泡断熱材１３が充填されている。側面板１１ｂ及び背面板１１ｃの内面側には放熱用の放熱パイプ３３がアルミニウム箔を有する金属箔粘着テープにより貼り付けられる。放熱パイプ３３は上下方向に延び、上下端で屈曲して蛇行する。放熱パイプ３３の内面側には真空断熱パネル２１が配される。

図２は真空断熱パネル２１の概略断面図である。真空断熱パネル２１は袋状の外被材２６内に芯材２５を内包する。外被材２６は第１積層フィルム２７と第２積層フィルム２８とから成る。芯材２５は厚さ８〜１６ｍｍの不織布２５ｃを複数枚積層して形成される。外被材２６の内部は真空引きにより芯材２５がスペーサとなって減圧され、端部２６ａを接着して内部を封止する。このとき、外被材２６内部の減圧により芯材２５が圧縮されて不織布２５ｃ同士が押し付けられるように接触する。芯材２５は一定の長さのガラス繊維２５ａ、２５ｂ（図３参照）を用いて、湿式抄紙法により形成したシート状の不織布２５ｃを複数枚積層させて形成する。

また、真空断熱パネル２１の初期断熱性能及び経時断熱性能を保持するために、真空断熱パネル２１内にガス吸着剤、水分吸着剤等のゲッター剤を使用することが好ましい。

図３は芯材２５を拡大して示す概略図である。湿式抄紙法によって不織布２５ｃシート状に形成することにより、上層を形成する複数のガラス繊維２５ａと下層を形成するガラス繊維２５ｂは不織布２５ｃの表面とほぼ平行な方向に延在し、不織布２５ｃの表面を形成する平面内でランダムな方向を向いて分散している。このため、ランダムな方向を向いて分散した複数のガラス繊維同士が互いに密着して平行に整列することがなく、ほとんどのガラス繊維同士は点接触している。

したがって、芯材２５を構成する不織布２５ｃを積層しても複数のガラス繊維の間を充填するガラス繊維の存在が少なく、複数のガラス繊維の間に絡みつくガラス繊維の存在も少なくなっている。これにより、芯材２５は柔軟性に優れ、不織布２５ｃの積層方向に放熱パイプ３３を押し当てると芯材２５は圧縮方向に対して容易に変形する。なお、厚さ１０ｍｍの真空断熱パネル２１の圧縮強度は圧縮深さ５ｍｍの実測値において約１．９４ＭＮ／ｍ²以下になっている。

ガラス繊維２５ａ、２５ｂは、連続フィラメント法により形成されたガラス繊維を切断して形成する。すなわち、連続フィラメント法によって溶融ガラスを多数のノズルから引き出して連続フィラメントであるガラス繊維を成形する。次に、太さが均一な糸状のガラス繊維を数百〜数千本束ねて巻き取ってストランド化する。なお、ストランドとはギロチンカッター等により所定の長さに定寸切断したものをいう。次に、ガラス繊維のストランドをさらに微細な針状に定寸切断して、ガラスチョップドストランド化されたガラス繊維２５ａ、２５ｂが得られる。

ガラスチョップドストランド化して得られたガラス繊維は連続フィラメントを一定の寸法で切断して所定の長さにしたものであるので、真直度が極めて高く、剛性が高い。このため、ほぼ均一な繊維径を有し、ほぼ円形の断面を有する。連続フィラメント法によれば、繊維径のばらつきが極めて小さい多数本のガラス繊維を大量生産することができる。

なお、ガラスチョップドストランド化して得られたガラス繊維は、繊維径３〜１５μｍ、繊維長３〜１５ｍｍのガラス繊維の構成比率が９９％以上であることが好ましい。繊維径が３μｍ未満のガラス繊維は剛性が低い。このため、湿式抄紙法によって不織布２５ｃを形成する際に繊維が湾曲して繊維同士が絡み合う問題がある。

繊維長が３ｍｍ未満のガラス繊維は、湿式抄紙法によって不織布２５ｃを製造する際に、既に分散している下層に位置するガラス繊維の上層に位置するガラス繊維を分散させたとき、上層のガラス繊維が下層のガラス繊維の上で一点で支持される可能性が高くなる。たとえば、上層のガラス繊維の一端が下層に垂下して、他方が厚み方向に突出するような形態で位置づけられることが予想される。このように、あるガラス繊維が複数のガラス繊維の間で厚み方向に橋渡しをするような形態になった場合、ガラス繊維の長さ方向への熱伝導が発生し、ガラス繊維同士の接触面積が増加する。これにより、不織布２５ｃの熱伝導が大きくなり、芯材２５の断熱性能を劣化させる。このため、不織布２５ｃを形成するガラス繊維の繊維長を３ｍｍ以上にするとより好ましい。

また、繊維径が１５μｍより大きいガラス繊維を用いた複数の不織布２５ｃを積層して芯材２５を形成すると、芯材２５の厚み方向の繊維層の数が減少し、厚み方向の熱伝達経路が短くなり、かつ、不織布２５ｃの形成時に空孔径が大きくなる。これにより、気体の熱伝導率による影響を受け、芯材２５の断熱性能を低下させる。このため、不織布２５ｃを形成するガラス繊維の繊維径を１５μｍ以下にするとより好ましい。

また、繊維長が１５ｍｍより大きいガラス繊維を用いると、繊維径に対して繊維長が大きくなる。このため、繊維の剛性が低下して撓みやすくなり、繊維同士の絡み合いが発生し、繊維同士の接触面積が増加する。これにより、不織布２５ｃの熱伝導が大きくなり、芯材２５の断熱性能を低下させる。このため、不織布２５ｃを形成するガラス繊維の繊維長を１５ｍｍ以下にするとより好ましい。

なお、ガラス繊維以外の無機繊維を用いることも可能であり、例えば、アルミナ繊維、セラミック繊維、ロックウール繊維等が挙げられる。しかし、芯材２５を構成するために必要な細径の繊維が大量生産により比較的低価格で流通している点、素材自体の熱伝導率が小さい点から、無機繊維としてガラス繊維を使用するのが好ましい。

ガラス繊維の組成としては特に限定せず、Ｃガラス、Ｄガラス、Ｅガラス等が使用できるが、入手の容易さからＥガラス（アルミノホウケイ酸ガラス）を採用するのが好ましい。

なお、湿式抄紙法では、適切な分散剤を添加することによって、ガラスチョップドストランドがモノフィラメント化して層状に分散配置される。これにより、結束の非常に少ないガラス繊維からなる不織布２５ｃを得ることができる。このため、平行して並んだガラス繊維の数が非常に少なく、大半のガラス繊維２５ａ、２５ｂは隣り合う繊維の間では点で接触する。したがって、厚み方向において、高い圧縮強度を有しながら熱伝導率が極めて低い不織布２５ｃを形成することができる。

不織布２５ｃは芯材２５として外被材２６内に収容されるので、布としての強度はさほど要求されない。このため、不織布２５ｃを抄造する抄紙機としては、低いインレット濃度で抄紙することができる傾斜ワイヤー型抄紙機が適している。しかし、傾斜ワイヤー型抄紙機以外に、長網抄紙機、短網抄紙機等、既知の抄紙機を用いることも可能である。

不織布２５ｃの製造工程におけるガラス繊維の脱落を防止するため及び加工工程における型くずれを防止するために、抄紙工程において有機バインダーを使用する。不織布２５ｃにおけるバインダー含有量は０．１〜１．５質量％以下であることが好ましい。なお、バインダーについては無機バインダーを使用することも可能である。しかし、無機バインダーを用いると、繊維集合体である不織布２５ｃの折り曲げの柔軟性が劣る。また、製品として使用する場合のコストが有機バインダーを用いる場合に比べ高価となる。このため、有機バインダーを使用することが好ましい。また、バインダーの量は極力大きくならないように抑えられる。

有機バインダーとしては、液状、繊維状、粒状のバインダーを用いることができる。樹脂エマルジョン、樹脂水溶液等の液状バインダーはスプレーなどにより噴霧され、ガラス繊維に添加することが一般的である。粒状または繊維状の有機バインダーはガラスチョップドストランドと混合される。そして、湿式抄紙法によって不織布２５ｃが形成される。

繊維状の有機バインダーとしては、熱硬化性樹脂を繊維化した繊維状物、熱可塑性樹脂を繊維化した繊維状物、熱可塑性樹脂を用いた芯鞘構造繊維などが挙げられる。熱硬化性樹脂としてはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）繊維、未硬化もしくは半硬化のフェノール樹脂やアクリル樹脂、エポキシ樹脂などがある。熱可塑性樹脂としてはポリエステル、未延伸ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレンビニルアルコールなどがある。なお、芯鞘構造繊維は内部の芯と外部の鞘に融点の異なる成分を有し、外部の鞘の融点が低い繊維である。

また、粒状の有機バインダーとしては、粒状ＰＶＡ、上記の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の粉末等が挙げられる。

液状の有機バインダーは表面張力によって複数のガラス繊維が交差する箇所の周辺に集まりやすい。このため、隣り合うガラス繊維同士が点で接触している状態であっても、その接触部の周りをバインダーが覆う可能性がある。これにより、バインダーを介した熱伝導が発生すると予想されるので、液状の有機バインダーは好ましくない。

一方、粒状バインダーや繊維状バインダーを使用してガラスチョップドストランドにこれらを分散混合して湿式抄紙法によって不織布２５ｃを製造した場合、バインダーの多くは繊維の接触点以外で繊維間を橋渡しすることが考えられる。しかし、このような橋渡しは極めて繊細であり、熱伝導を発生させる可能性が極めて少ない。これにより、芯材２５の優れた断熱特性を維持できるので、有機バインダーとして粒状バインダーや繊維状バインダーを使用することが好ましい。

また、外被材２６内に真空密封する前に芯材２５の有機バインダーを除去または低減することにより、さらに断熱性能を向上させることができる。バインダーにアクリル樹脂等の熱硬化性樹脂を使用した場合は、熱分解による方法を用いることによって除去することができる。

すなわち、芯材２５を外被材２６に封入する前に、バインダーの熱分解温度より高く、かつガラス繊維の融点より低い温度で処理することにより、バインダーのみを熱分解により除去することができる。また、バインダーにＰＶＡ等の水溶性樹脂を用いた場合は、上記の方法のほかに、温水等で洗浄することによりバインダーを除去または低減することができる

不織布２５ｃの米坪は５０〜２００ｇ／ｍ²であることが好ましい。不織布２５ｃの米坪が５０ｇ／ｍ²未満では不織布２５ｃ内に存在する空隙の径が大きくなることによって気体の熱伝導率の影響が大きくなる。これにより、芯材２５の断熱性能が低下する。また、不織布２５ｃの米坪が５０ｇ／ｍ²未満では芯材２５の強度が弱くなる。不織布の米坪が２００ｇ／ｍ²を超えるとガラス繊維から不織布を製造する際の乾燥効率が低下して生産性が低下する。

図４は断熱箱体１０の一部を示す断面図である。放熱パイプ３３の内面側に設けられた真空断熱パネル２１の外被材２６は第１積層フィルム２７と第２積層フィルム２８とから成る。第１積層フィルム２７は第１保護層２７ａと第１接着層２７ｃとが第１アルミニウム箔層２７ｂを介して積層される。第２積層フィルム２８は第２保護層２８ａと第２接着層２８ｃとが第２アルミニウム箔層２８ｂを介して積層される。

第１保護層２７ａ及び第２保護層２８ａはナイロン等から成り、最外層に配されて外被材２６の表面を保護する。第１接着層２７ｃ及び第２接着層２８ｃはポリエチレン（ＨＤＰＥ又はＬＬＤＰＥ）等から成り、熱溶着により第１積層フィルム２７と第２積層フィルム２８とを端部２６ａで接着する。第１アルミニウム箔層２７ｂ及び第２アルミニウム箔層２８ｂはアルミニウム箔からなっている。第１アルミニウム箔層２７ｂ及び第２アルミニウム箔層２８ｂはアルミニウム箔以外に銅箔等の金属箔を用いてもよい。なお、外被材２６を構成する第１積層フィルム２７及び第２積層フィルム２８は保護層、アルミニウム箔層、接着層の３層構成に限定されない。例えば、第１保護層２７ａと第１アルミニウム箔層２７ｂの間にアルミニウム蒸着を施したガスバリア性樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ））を挟んでもよい。これにより、外被材２６のガスバリア性をより高めることができる。また、第１積層フィルム２７及び第２積層フィルム２８を５層以上の積層構成としてもよい。

真空断熱パネル２１には放熱パイプ３３の外形に沿って屈曲する溝部２２が第１積層フィルム２７側に形成される。溝部２２は上下方向に延びており、溝部２２に嵌められる放熱パイプ３３と当接する。このとき、芯材２５も放熱パイプ３３の外形に沿って屈曲しており、真空断熱パネル２１は溝部２２を設けた部分の厚みが薄くなり難い。これにより、肉薄部分の発生による断熱性能の低下を防止することができる。真空断熱パネル２１は溝部２２以外の領域で外箱１１内面と当接する。第１アルミニウム箔層２７ｂは６μｍ以上の厚みを有し、高いガスバリア性、熱伝導性を保持する。放熱パイプ３３の熱は溝部２２から第１アルミニウム箔層２７ｂに熱伝導して第１アルミニウム箔層２７ｂの面方向に広がる。そして、真空断熱パネル２１と外箱１１との当接面から外箱１１へ熱伝導する。これにより、放熱パイプ３３の熱が近接する外箱１１の一部に局所的に伝わるのを防ぐことができる。

真空断熱パネル２１の内箱１２側には発泡断熱材１３が配される。これにより、放熱パイプ３３の放熱は真空断熱パネル２１及び発泡断熱材１３によって断熱され、内箱１２への熱漏洩が抑制される。なお、第２アルミニウム箔層２８ｂの替わりにアルミニウム蒸着層を設けてもよいが、真空漏れ防止の点から６μｍ以上のアルミニウム箔を用いるのが好ましい。また、第１積層フィルム２７と第２積層フィルム２８を一体のシートで構成してシートを袋状に折曲して外被材２６を形成することにより、真空断熱パネル２１のコスト削減を図ることができる。

真空断熱パネル２１は放熱パイプ３３を介して外箱１１の内面に押し当てて貼り付ける。このとき、外箱１１内面に押し当てながら第２積層フィルム２８の面全体にプレス圧をかける。これにより、真空断熱パネル２１は放熱パイプ３３の外周形状に沿って屈曲して放熱パイプ３３に接する溝部２２が形成される。真空断熱パネル２１は放熱パイプ３３との間に余分な空間が形成されないため、溝部２２を放熱パイプ３３の外周形状に対して最小に形成することができる。これにより、放熱パイプ３３の熱が真空断熱パネル２１へ効率よく熱伝導する。

また、放熱パイプ３３の外周形状に対して最小に形成することにより、真空断熱パネル２１と外箱１１との密着面積が増える。これにより、真空断熱パネル２１から外箱１１への放熱効果が向上する。

外箱１１の内面又は真空断熱パネル２１の片面にホットメルト接着剤を塗布することにより、真空断熱パネル２１をプレスして外箱１１の内面に貼着することができる。このとき、柔軟性に優れた芯材２５を用いることにより、プレス圧により真空断熱パネル２１が外箱１１を傷付けて外箱１１の外面に外観不良が発生するのを防止することができる。なお、溝部２２を予めプレス成型しておき、溝部２２を放熱パイプ３３に嵌めながら真空断熱パネル２１を外箱１１の内面に貼着してもよい。

本実施形態によると、外被材２６は外箱１１と対向する第１積層フィルム２７に金属箔であるアルミニウム箔層２７ｂを含むため、放熱パイプ３３の熱は第１アルミニウム箔層２７ｂに熱伝導して第１アルミニウム箔層２７ｂの面方向に広がる。第１アルミニウム箔層２７ｂに熱伝導した熱は真空断熱パネル２１と外箱１１との当接面から外箱１１へ熱伝導する。これにより、放熱パイプ３３の熱を第１アルミニウム箔層２７ｂから外箱１１へ面方向に伝えることができる。したがって、放熱パイプ３３の熱が近接する外箱１１の一部に局所的に伝わるのを防ぎ、外箱を薄型化してコスト削減を図りながら冷蔵庫の断熱性を向上することができる。

また、外被材２６は内箱１２と対向する第２積層フィルム２８に金属箔である第２アルミニウム箔層２８ｂを設けることにより、外被材２６の両面が第１アルミニウム箔層２７ｂ及び第２アルミニウム箔層２８ｂで覆われる。これにより、真空断熱パネル２１内の真空漏れを防ぐことができる。また、第１積層フィルム２７と第２積層フィルム２８を一体にしたシートを袋状に折曲して外被材２６を形成することができ、真空断熱パネル２１のコスト削減を図ることができる。

また、真空断熱パネル２１に放熱パイプ３３が嵌められる溝部２２を設けたことにより、放熱パイプ３３と真空断熱パネル２１を近接して設けることができる。これにより、放熱パイプ３３からの熱を真空断熱パネル２１へ効率よく熱伝導することができる。また、真空断熱パネル２１が放熱パイプ３３に押し当てられることにより屈曲して溝部２２が形成されるため、溝部２２と放熱パイプ３３を当接させて放熱性を向上させることができる。

また、第１アルミニウム箔層２７ｂ及び第２アルミニウム箔層２８ｂに用いられるアルミニウムは熱伝導性に優れ、放熱効果を高めることができる。

本発明によると、断熱箱体内に真空断熱パネルを備えた冷蔵庫に利用することができる。

１０断熱箱体
１１外箱
１２内箱
１３発泡断熱材
２１真空断熱パネル
２２溝部
２５芯材
２５ａガラス繊維
２５ｂガラス繊維
２５ｃ不織布
２６外被材
２７第１積層フィルム
２７ａ第１保護層
２７ｂ第１アルミニウム箔層
２７ｃ第１接着層
２８第２積層フィルム
２８ａ第２保護層
２８ｂ第２アルミニウム箔層
２８ｃ第２接着層
３３放熱パイプ

Claims

内箱と金属製の外箱との間に発泡断熱材を充填した断熱箱体内に、前記外箱の内面側に配される放熱パイプと、芯材を外被材で覆って内部が減圧されるとともに前記放熱パイプに対して前記内箱側に配された真空断熱パネルとを配置した冷蔵庫において、
前記外箱の厚みが０．５ｍｍ未満であり、前記外被材は前記外箱と当接する面に金属箔を含むことを特徴とする冷蔵庫。
前記外被材は前記内箱と対向する面に金属箔を含むことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
前記真空断熱パネルに前記放熱パイプが嵌められる溝部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷蔵庫。
前記真空断熱パネルが前記放熱パイプに押し当てられることにより屈曲して前記溝部が形成されることを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。
前記金属箔がアルミニウム箔であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の冷蔵庫。