JP2012225540A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱材の撓みの発生を抑えつつ、スペーサーの数を減らすことができるようにする。
【解決手段】外箱１と内箱２の間に、スペーサー６０にて支持された真空断熱材３と、この真空断熱材３を埋設するように注入発泡されて充填されたウレタンフォーム４とを備えた箱体を有するものにおいて、スペーサー６０を、矩形波型プレート６により構成し、その矩形波型プレート６の各山部の頂面６ａを真空断熱材３の受け部とし、またその矩形波型プレート６の各谷部６ｂの下面を外箱または内箱との当接部とし、さらに矩形波型プレート６の各山部の頂面６ａに、それぞれ側方に所定量延出する延長部６ｄを設ける。
【選択図】図１０

Description

本発明は、真空断熱材を用いた冷蔵庫に関する。

近年の冷蔵庫では省エネルギー化のニーズが高まる一方、省スペース化のニーズも高まってきている。そこで、これらのニーズを実現する手段として、硬質ウレタンフォームよりも大幅に断熱性能の良い真空断熱材を利用した製品が出てきている。

そのような冷蔵庫として、例えば外箱と内箱の間に硬質ウレタンフォームと真空断熱材を備え、外箱に接着剤にて真空断熱材を直接貼り付けたものがある。この方法では冷蔵庫製造過程において、貼り付け箇所が平坦なため取り付け作業性が良い。また、内箱の凹凸に干渉されることなく大きな面積の真空断熱材を搭載することが可能になる。
但しこの搭載方法では、外箱に真空断熱材を貼り付けるため、放熱パイプを貼り付けるスペースが減少する。このため、熱漏洩は改善されるが、一方で凝縮力低下によって省エネの改善が得られないことがあった。さらに、真空断熱材の経年的な劣化も抑えることができなかった。

そこで、真空断熱材を両側面、店面、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るとともに、外箱表面温度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年的な劣化を抑えるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この場合、外箱及び内箱に接しない状態で真空断熱材の位置を固定するために、スペーサーを設置するが、ウレタンフォーム発泡時に真空断熱材とスペーサーは共に圧力を受けるので、固定位置がずれる可能性がある。真空断熱材の固定位置がずれると、真空断熱材と外箱または内箱との間隔が狭くなり、ウレタンフォーム流路を閉塞してしまい、ウレタンフォームの未充填部が生じ、冷蔵庫の消費電力量が増加してしまう可能性がある。

そこで、外箱と内箱の間に、硬質ウレタンフォームとスペーサーにて支持された真空断熱材とを備え、真空断熱材が外箱及び内箱に接しない状態で埋設したものにおいて、スペーサーのウレタンフォーム流れ方向に対して直交する壁面に、ウレタンフォームの流路となる穴を形成するとともに、ウレタンフォーム発泡時の粘度の変化に応じた真空断熱材と内箱及び外箱の配置位置関係を規定して、ウレタンフォーム発泡時の流動性を確保し、品質の良い断熱性能が得られるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１４３６８号公報（図３） 特許第４１１１０９６号公報（請求項２、図３）

ところで、真空断熱材を外箱及び内箱に接しない状態でスペーサーにて支持させて外箱または内箱に固定し、埋設するようにしたものにあっては、スペーサーの数を増やしたり、スペーサーそのものを大きくすることで、真空断熱材の位置を確実に固定することができる。しかし、このようにスペーサーの数を増やしたり、スペーサーそのものを大きくすることは、スペーサーがウレタンフォームの流れを阻害する要因となり、ウレタンフォームの未充填部が発生する可能性がある。さらに、スペーサーの数や大きさを増加させることは、スペーサーの材料費の増加や組み立て工数の増加につながり、製品のコストアップにつながる。これらのことは、ウレタンフォーム発泡時の流動性を確保したスペーサーにあっても言えることである。

これに対し、単にスペーサーの数を減らした場合、各スペーサー間の間隔が長くなってこれに支持された真空断熱材に撓みが発生する。この真空断熱材の撓みの発生は、真空断熱材と外箱または内箱との間隔を狭める結果を招き、ウレタンフォーム流路を閉塞してしまい、ウレタンフォーム流れの障害となる。

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、真空断熱材の撓みの発生を抑えつつ、スペーサーの数を減らすことができるようにすることを目的とする。

本発明に係る冷蔵庫は、下記の構成からなるものである。すなわち、外箱と内箱の間に、スペーサーと、このスペーサーにて支持された真空断熱材と、この真空断熱材を埋設するように注入発泡されて充填されたウレタンフォームとを備えた箱体を有する冷蔵庫において、スペーサーを、矩形波型プレートにより構成し、その矩形波型プレートの各山部の頂面を真空断熱材の受け部とし、またその矩形波型プレートの各谷部の下面を外箱または内箱との当接部とし、さらに矩形波型プレートの各山部の頂面に、それぞれ側方に所定量延出する延長部を設けたものである。

本発明に係る冷蔵庫においては、スペーサーを、矩形波型プレートにより構成し、その矩形波型プレートの各山部の頂面を真空断熱材の受け部とし、またその矩形波型プレートの各谷部の下面を外箱または内箱との当接部とし、さらに矩形波型プレートの各山部の頂面に、それぞれ側方に所定量延出する延長部を設けているので、スペーサーにおける真空断熱材との接触面積部分のみを側方に向けて増やすことができる。このため、ウレタンフォームの流れを阻害することなく、真空断熱材の撓みの発生を抑えつつ、スペーサーの数を減らすことができる。

本発明の実施形態に係る冷蔵庫のウレタンフォーム注入時の概略説明図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫のウレタンフォーム発泡時のウレタンフォーム流れの概略説明図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫を示す正面断面図である。 図３のＡ−Ａ矢視断面図である。 図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫のスペーサー、真空断熱材、放熱パイプ、及びウレタンフォーム発泡時における流れ方向の関係を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫を示す側面断面図及び背面断面図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫を示す側面断面図及び背面断面図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の実験結果の説明図である。 本発明の実施形態に係るスペーサー、放熱パイプ、及びウレタンフォーム発泡方向の関係を示す拡大斜視図である。 本発明の実施形態に係る外箱、内箱、スペーサー、真空断熱材、及び放熱パイプの関係を示す断面図である。

以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明の実施形態に係る冷蔵庫のウレタンフォーム注入時の概略説明図である。図２は本発明の実施形態に係る冷蔵庫のウレタンフォーム発泡時のウレタンフォーム流れの概略説明図である。本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、図１及び図２のように鉄などの金属性の外箱１とＡＢＳなどの合成樹脂製の内箱２（図３）を一体にした箱体を、扉側を下にして据え付ける。外箱１は、側板１２で側面を形成し、後板１３で背面を形成し、底板１５で底面を形成している。ウレタンフォーム注入時には、外箱１の背面を上にして冷蔵庫製品前面すなわち扉側が下向きの状態で、背面と側面の間に設けられた注入口１６よりウレタンフォームの原液を注入する。

本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、ウレタンフォームの原液注入が終了すると、ウレタンフォームの発泡が始まり、図２における矢印方向、つまり原液が溜まっている下部から後板１３で形成する背面側へウレタンフォームが流動しながら発泡する。このとき、ウレタンフォームの粘性度は、発泡開始時において扉側では液体であるために小さいが、発泡が進むにつれて、すなわち上部へ移動しながら固体へと変化するために上部にいくほど粘性が増大する。つまり、ウレタンフォーム発泡時において、ウレタンフォームの粘性度は、冷蔵庫前面端部が小さく、背面に近づくほど大きくなる。つまり、冷蔵庫の側面に真空断熱材を内箱２と外箱１の中間に埋設する場合、背面に近い部位に搭載すると、ウレタンフォームの粘性度が大きいため、真空断熱材近傍のウレタンフォームの発泡不良が発生する可能性が高くなる。すなわち、側面部では前面部よりが、背面部では内箱よりが粘性度が少しでも小さく流れやすいことになる。

図３は本発明の実施形態に係る冷蔵庫を示す正面断面図である。図３のように金属板からなる外箱１と合成樹脂からなる内箱２の間には、真空断熱材３が配置されている。真空断熱材３は、薄板樹脂製のスペーサー６０によって、外箱１から一定距離離して設置されている。また、外箱１と合成樹脂からなる内箱２の間には、真空断熱材３を埋設するように断熱材であるウレタンフォーム４が充填されている。つまり、真空断熱材３は、スペーサー６０によって外箱１に一定の距離を確保された後、ウレタンフォーム原液を注入して発泡を実施することで、外箱１と内箱２の間でウレタンフォーム４に埋設されるように設置される。図３においては図の背後から手前に向かってウレタンフォーム原料を注入することになる。

図４は図３のＡ−Ａ矢視断面図である。図４において、ハッチングで示す真空断熱材３は、グラスウールなどの無機質集合体を複数の金属層などからなる袋内に収納されたものなどを使用する。外箱１に真空断熱材３を固定して支持するスペーサー６０は、ウレタンフォーム流れ方向（発泡方向）に沿って延びる例えばＡＢＳ樹脂製の矩形波型プレートにより構成される。スペーサー６０と外箱１の金属や真空断熱材３の外側表面を形成するナイロン樹脂との間は、例えばゴム系接着剤により接着固定している。冷蔵庫の外箱１の側板１２と内箱２の側板との間には、真空断熱材３がスペーサー６０で固定され、真空断熱材３と側板１２との間、及び内箱２と真空断熱材３との間には、ウレタンフォームが流れる。

図１０は本発明の実施形態に係るスペーサー、放熱パイプ、及びウレタンフォーム発泡方向の関係を示す拡大斜視図である。図１１は本発明の実施形態に係る外箱、内箱、スペーサー、真空断熱材、及び放熱パイプの関係を示す断面図である。スペーサー６０は、図１０及び図１１のようにウレタンフォーム発泡方向に沿って延びる矩形波型プレート６により構成されている。矩形波型プレート６は、側方より見て、連続する波形の形態を有しているもので、各波の山部の頂部と、各波の山部間の谷部の底部とが、平坦面に形成されたものである。以下、各波の山部の頂部の平坦面の上面を「山部の頂面」と称し、また各波の山部間の谷部の底部の下面を「谷部の下面」と称する。矩形波型プレート６は、所定幅（例えば５０ｍｍ）を有し、その各山部の頂面６ａが真空断熱材３の受け部として形成されている。また、矩形波型プレート６は、その各谷部６ｂの下面が外箱１または内箱２との当接部として形成されている。また、矩形波型プレート６は、その矩形波型プレートの各山部の頂面６ａと各谷部６ｂの下面とを接続する各接続面に、ウレタンフォーム発泡時の流路となる穴６ｃが形成されている。更に、矩形波型プレート６は、その各山部の頂面６ａに、それぞれ側方に所定量（例えば５０ｍｍ）延出する延長部６ｄが形成されている。ここで、山部の頂面６ａの側方とは、矩形波型プレート６の長手方向に直交する方向を指す。なお、延長部６ｄは、ここでは隣接する山部相互で逆向きに延出する千鳥状に形成されているが、これに限るものでない。すなわち、延長部６ｄは、例えば各山部の頂面６ａの両側にそれぞれ形成してもよいし、また各山部の頂面６ａの一側に形成してもよいものである。

図５は図３のＢ−Ｂ矢視断面図、つまり冷蔵庫箱体の側部を上から見た断面図を示し、上側が後板１３でなる背面部、下側が前面部である。図５において、矢印Ｄはウレタンフォーム原液注入方向を示し、矢印Ｃはウレタンフォーム発泡方向を示す。放熱パイプ５は、ウレタンフォーム発泡方向に交差する方向に並設され、外箱１の側板１２と溶接により固定されている。ただし、この放熱パイプ５の各位置に対して、スペーサー６０は、空洞部になっていて直接接していない。すなわち、放熱パイプ５は、矩形波型プレート６の山部の頂面６ａでブリッジ状にかわし、ブリッジで囲まれる部位、つまり山部の頂面６ａの下部空間部を横切るように配置されている（図１０、図１１）。この結果、真空断熱材３と側板１２との間のみならず、真空断熱材３と放熱パイプ５との間の隙間である空間には、ウレタンフォームが発泡して隙間を充填することになる。このため、本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、放熱パイプ５の周辺をウレタンフォームで囲うことができ、スペーサー６０からの熱侵入を防ぐことができる。ウレタンフォーム原液が流れる方向は、主に各スペーサー６０間の隙間であり、ウレタンフォームの流れを妨げない構造としているだけでなく、スペーサー６０内部の空洞部にもウレタンフォーム原液が流れるようにしてある。このように断熱壁の一部を形成する真空断熱材３は、外箱１と内箱２の間で、スペーサー６０を介して外箱１または内箱２に支持され、外箱１内側に設けられた放熱パイプ５との間にも隙間を有して配置される。そして、本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、この真空断熱材３と、この真空断熱材３を内箱２及び放熱パイプ５に接しない状態で埋設するように注入発泡されたウレタンフォーム４とで、外壁が構成される。

図５に示すように、真空断熱材３は、これが搭載される壁面で、外箱１と内箱２との間のウレタンフォーム原液が流れる隙間が最も薄い部分において、外箱１と内箱２の中央位置になるように設置される。つまり、真空断熱材３は、図５に示す当該真空断熱材３と外箱１との間の最小クリアランスｄ１と当該真空断熱材３と内箱２との間の最小クリアランスｄ２が等しい位置に設置される。
これにより、本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、ウレタンフォーム発泡時においてウレタンフォーム原液が通過する最も狭い部位が均等になることで、真空断熱材３の内箱側と外箱側の極端なウレタンフォーム原液の流動の抵抗の不均等が回避でき、発泡時のエアボイド発生などの問題を回避することが可能になる。実際に冷蔵庫に厚さ１０ｍｍの真空断熱材を搭載する場合には、この図５に示す真空断熱材３と外箱１との最小クリアランスｄ１と真空断熱材３と内箱２との最小クリアランスｄ２は共に１２ｍｍ程度になる。なお、この最も薄い部位には、放熱パイプ５は配置しないようにして、発泡時の邪魔にならないようにしている。図５に示すように、本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、放熱パイプ５を４ｍｍ径とすれば、放熱パイプ５と真空断熱材３とのクリアランスｄ６を５ｍｍ程度以上確保することで、真空断熱材３の温度上昇を防ぐことが可能になり、真空断熱材３の断熱効率がアップし、寿命的観点からも有効となる。このように、本発明の実施形態に係る冷蔵庫においては、放熱パイプ５と真空断熱材３との間にウレタンフォームが介在することで、真空断熱材３の温度上昇を抑制し、真空断熱材３の断熱能力が維持でき、真空断熱材３の経年劣化も抑制することが可能になる。

また、図５に示す真空断熱材３と外箱１の前面端部とのクリアランスｄ３については、外箱前面端部から冷蔵庫奥行き長さ方向に奥行き寸法の１７％を超えない範囲の距離に設定すると良く、例えば１１％や７％のレベルであれば問題ないという結果が得られている。これは、製品外形奥行き寸法６９９ｍｍの冷蔵庫の実験結果に基づいているものでｄ３が８０ｍｍ以下であれば発泡不良が発生しなかった実験結果に基づいている。ただし、ｄ３の小さいほうの許容値は、発泡をスムーズに行うために、冷蔵庫の外壁を形成する前面部の断熱壁の厚さくらいは必要である。この実験結果を図９に示す。この実験結果は、製品奥行き外形寸法６９９ｍｍの冷蔵庫で確認したもので、真空断熱材３と外箱１の前面端部とのクリアランスｄ３を５０ｍｍ、８０ｍｍ、１２０ｍｍの３段階で発泡時のエアボイドの発生を確認している。この試験では、クリアランス８０ｍｍまではエアボイドの発生が見られなかった。これにより、ウレタンフォーム発泡時においては、ウレタンフォームの粘性度が低い状態で、真空断熱材の内箱側、外箱側の両側を均等に通過することが可能となることが判明した。このクリアランスｄ３が冷蔵庫奥行き長さの１７％を超えるとウレタンフォーム発泡時にエアボイドが発生することがある。すなわち１７％を超える寸法は、避けたほうが良い。真空断熱材３を冷蔵庫前面部に近づけることで、ウレタンフォーム原液注入後、発泡しても液状態のウレタンフォームを粘度の低い状態で真空断熱材近傍を通過させることができる。このため、真空断熱材と外箱１、内箱２のクリアランスが小さくても問題なく発泡が可能となる。

図６は本発明の実施形態に係る冷蔵庫のスペーサー、真空断熱材、放熱パイプ、及びウレタンフォーム発泡時における流れ方向の関係を示す斜視図である。図５に示すスペーサー幅（各山部の頂面６ａの矩形波型プレート延長方向の幅）ｄ４が真空断熱材３と外箱１との最小クリアランスｄ１より大きい場合は、ウレタンフォーム発泡時にウレタンフォーム流動の障害となる。一方、スペーサー幅ｄ４を最小クリアランスｄ１より小さくした場合は、貼り付け面積が低下し、発泡圧によってスペーサー６０が真空断熱材３から剥離してしまう。また、貼り付け面積を確保するために、スペーサー数量を増加させた場合は、既述したように貼り付け工数の増加、スペーサー６０の熱伝導による断熱性能悪化などの問題が生じる。そこで、スペーサー６０の全体に影響を及ぼすスペーサー幅ｄ４を増すことなく、スペーサー６０における真空断熱材との接触面積部分のみを増やすために、各山部の頂面６ａには、それぞれ側方に延出する延長部６ｄを千鳥状に設けている。さらに各山部の頂面６ａと各谷部６ｂの下面とを接続する各接続面には、ウレタンフォーム発泡時の流路となる矩形（円形でもよい）の穴６ｃを形成している。この穴６ｃは、図１１に示す短辺（円形の場合直径）ｄ５の平均値を最低でも３ｍｍ以上とすることで、ウレタンフォーム流路を確保できることが実験によりわかっている。

また、このスペーサー６０を設置する場合には、図６及び図１０に示すように当該スペーサー６０の延長方向の向きを、ウレタンフォーム発泡時におけるウレタンフォーム流れ方向と平行に設置する。これにより、本発明の実施形態に係る冷蔵庫においては、効果的にウレタンフォーム流動の阻害要因を排除することができる。また、スペーサー６０には、ウレタンフォーム流れ方向に対して直交する壁面である各接続面に、ウレタンフォーム発泡時の流路となる穴６ｃを設けている。また、スペーサー６０は、ウレタンフォーム発泡方向と交差する方向に対して壁が存在せず、ウレタンフォーム発泡方向と交差する方向へもウレタンフォーム４が流動できるので、発泡時の流れがスムーズに行われる。

要するに、スペーサーをウレタンフォーム流れ方向と平行に設置しなくても、真空断熱材と外箱との最小クリアランスｄ１以上の幅の壁がウレタンフォーム発泡方向に対して存在しないようにすることが重要である。

また、図３に示すスペーサー形状を側面に使用した場合、一般的には冷媒の放熱パイプ５の形状に制約が発生してしまう。しかし、本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、図６及び図１０に示すように、スペーサー６０をパイプ逃がし形状（山部の頂面６ａの下部空間部）を有する矩形波型プレート６により構成しているので、放熱パイプ５の形状は変更することなく、真空断熱材３を搭載することが可能になる。そしてこのように、山部の頂面６ａの下部空間部に放熱パイプ５を配置することで、本発明の実施形態に係る冷蔵庫においては、放熱パイプ５と真空断熱材３との間の隙間にもウレタンフォーム４を流すことができ、ウレタンフォーム発泡時の流れがスムーズに行われる。

また、このようなウレタンフォーム流路及び放熱パイプ逃がし形状を多く持ったスペーサー６０を搭載することで、本発明の実施形態に係る冷蔵庫においては、スペーサー６０の熱伝導部分を少なくして断熱性能悪化を抑制することができる。すなわち、ウレタンフォームのように発泡された樹脂は、ＡＢＳ合成樹脂にくらべ熱伝導し難いためである。図６及び図１０に示すスペーサー６０は、ウレタンフォームの発泡方向に並列になるように山部の頂面６ａを真空断熱材３に密着させた状態で、外箱１の側板１２の方向へ谷部６ｂの下面を突き出させ、この谷部６ｂの下面を外箱１の側板１２に密着させて真空断熱材３を支持する構造である。さらに、スペーサー６０は、山部の頂面６ａの下部空間部に、放熱パイプ５を外箱１に密着させて配置している。これにより、スペーサー６０は、放熱パイプ５と真空断熱材３との間に空間を設けることができ、この空間に発泡剤を充填させることができることになる。そして、ウレタンフォーム発泡後は、スペーサー６０全体をウレタンフォームが確実に固定する強固な構造とすることができる。

また、矩形波型プレートの各山部の頂面６ａと各谷部６ｂの下面とを接続する各接続面には、ウレタンフォーム発泡時の流路となる穴６ｃが形成されている。これにより、スペーサー６０は、山部の頂面６ａを谷部６ｂ側から四隅で支える構造とすることができ、発泡剤の流れに対する障害をより少なくすることができる。

次に、放熱パイプの配置について図７により説明する。図７は本発明の実施形態に係る冷蔵庫を示す側面断面図及び背面断面図である。冷蔵庫の外箱１の中には、真空断熱材３、冷媒回路の放熱パイプ５が取り付けられている。また、内箱２の中には、冷蔵室７、野菜室８、製氷室９、冷凍室１０が、上から下へそれぞれ仕切りで仕切られて配置されている。冷蔵室７及び野菜室８は、０℃以上の温度帯に設定される。一方、製氷室９及び冷凍室１０は、０℃以下の温度帯に設定される。ここでは、０℃以下の温度帯に設定される庫室の背面壁に真空断熱材３を配置し、また０℃以上の温度帯に設定される庫室の背面壁に放熱パイプ５を集約して配置している。これにより、本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、庫内の温度上昇を抑制する必要がある製氷室９と冷凍室１０の断熱能力を強化している。また、０℃以下になると逆に凍結などの問題が生じる冷蔵室７と野菜室８の壁面には、放熱パイプ５を設置することで庫内の温度を適正に保つことが可能になる。なお、ここでは０℃以下の温度帯に設定される庫室の周囲全体を取り巻くように真空断熱材３が設けられている。この真空断熱材３は、外箱１に固着されたものとして形成されている。ただし、この真空断熱材３は、図３などのようにスペーサー６０を介して外箱１または内箱２の内壁面に固定し、注入し発泡されたウレタンフォームによりこの真空断熱材３を埋設するようにしても良いことは当然である。この構成により、冷凍温度帯（０℃以下の温度帯）に設定される庫室では、スペースを大きくすることができて有効に活用することができる。さらに、この構成では、断熱効率を確保した上で外箱１の表面積に対し真空断熱材３の被覆率が５０％より少なくでき、経済的な冷蔵庫とすることができる。

冷凍サイクル内を冷媒を循環させる圧縮機は、冷蔵庫下部の機械室に設けられている。この圧縮機のモータを回転させて圧縮した高温高圧の冷媒は、先ず放熱パイプ５を循環して高い温度の熱を外箱１の金属を介して外部に放出する。したがって、放熱パイプ５に対向する位置の庫室は、比較的高い温度の影響を受けることになる。図７の野菜室８の野菜凍結防止ヒータ１１を、庫室を仕切る仕切り部の野菜室側を加熱する位置に設ける冷蔵庫に適用した場合は、放熱パイプ５の影響を受けて野菜室の温度が高くなる傾向のため、ヒータの通電率が少なくなり、このヒータ通電率の低下により消費電力の低減の効果も得られる。真空断熱材３は、寿命、断熱効率の観点より温度が低いほうが良いため、一般に放熱パイプ５を設ける部分とは異なる部分に配置するが、特に周囲の外気との温度差が大きい０℃以下に設定される庫室を取り巻く断熱材として使用すると良い。特に、真空断熱材３は、温度差の大きな冷蔵庫などへの影響を減らすように−１８℃以下の低温度を維持する冷凍室周りを外気や他の庫室と断熱するために用いると効果的である。この際、放熱パイプ５を配置する部分と、冷凍室周りに真空断熱材３を配置する部分が交差する場合には、真空断熱材３に接触しない経路を取るように放熱パイプ５の接合部を配置する。もし、放熱パイプ５の経路が真空断熱材３の配置位置と交差する場合には、０℃以下の冷却を行う庫室、特に冷凍室を上部に配置すればよい。

次に、放熱パイプの配置の他の例について図８により説明する。図８は本発明の実施形態に係る冷蔵庫を示す側面断面図及び背面断面図である。真空断熱材３は冷蔵庫の外箱１または内箱２に、また冷媒回路の放熱パイプ５は外箱に取り付ける。冷蔵庫は、上から冷蔵室７、野菜室８、製氷室９、冷凍室１０が配置されている。冷蔵室７及び野菜室８の庫内温度は、０℃以上である。壁断面の断熱厚さｄ７は、製氷室９や冷凍室１０のような０℃以下に設定される庫室の断熱厚さｄ８に比較して２０〜４０％ほど断熱構造部が薄く作られている。これは内容積を大きくし、設置サイズを小さくするために、断熱厚さを最低限まで抑制していることによるものである。上部の断熱厚さｄ７には、真空断熱材３が外箱１に固定され、その内箱側にはウレタン樹脂を発泡させて内箱と外箱から形成する断熱壁の厚さを得ている。一方、下部の断熱厚さｄ８には、真空断熱材３なしに放熱パイプ５が外箱１に固定されその内箱と外箱の間はウレタン樹脂を発泡させて内箱と外箱から形成する断熱壁の厚さを得ている。なお、図３のようなスペーサー６０を使用し、このスペーサー６０を外箱１と真空断熱材３との間に配置し、注入し発泡されたウレタンフォームによりこの真空断熱材３を埋設するようにしても良いことは当然である。この場合は、放熱パイプ５が上方に集約され、この放熱パイプ５に接続する配管を、前述のスペーサー６０を使用することで、放熱パイプ５と真空断熱材３とを離して簡単に配置することができる。

下部の断熱厚さｄ８はその厚みで断熱能力を維持でき、断熱厚さの薄い上部は断熱能力の低い冷蔵室７の断熱能力を向上させるため、真空断熱材３を冷蔵室７の背面壁に搭載する。この際、放熱パイプ５は真空断熱材３の寿命、断熱効率の観点より温度が低いほうが良いため、真空断熱材３に接触しない経路をとる。この構成により冷蔵室７など冷蔵スペースを有効に活用できる。また、必要最小限の真空断熱材３を使用し、かつ放熱パイプ５も最短にできるので、経済的な冷蔵庫を製造できる。即ちこの構成では断熱効率を確保した上で外箱の表面積に対し、真空断熱材３の被覆率が５０％より少ない経済的な冷蔵庫とすることができる。

本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、図１で説明したように、冷蔵庫製品前面（扉側）が下向きの状態で、上向きとなった冷蔵庫製品背面に設けた注入口１６よりウレタンフォームの原液を注入する。また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、ウレタンフォームの原液注入が終了するとウレタンフォームの発泡が始まり、図２で説明したように矢印方向にウレタンが流動しながら発泡する。このときウレタンフォームの粘性度は発泡開始時において液体であるために小さいが、発泡が進むにつれて固体へと変化するため粘性度は増加する。つまり、ウレタンフォーム発泡時においてウレタンフォームの粘性度は、冷蔵庫前面端部が低く、背面に近づくほど高くなる。つまり、冷蔵庫の側板１２に真空断熱材３を内箱２と外箱１の間に埋設する場合は、背面に近い部位に搭載するとウレタンフォームの粘性度が高いため真空断熱材近傍のウレタンフォームの発泡不良が発生する可能性が高くなる。

これに対し、本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、外箱１と内箱２の間にウレタンフォーム４と真空断熱材３を備え、真空断熱材３が外箱１及び内箱２に接しない状態で埋設し、真空断熱材３を放熱パイプ５と内箱２の間に設置するとともに、ウレタンフォーム発泡時の粘度の変化に応じた真空断熱材３と内箱２、外箱１の配置関係を規定しているので、品質の良い断熱性能が得られる。これにより、本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、真空断熱材３を搭載した場合にも放熱パイプ５が従来の長さ、放熱形状を維持でき、凝縮能力を低下させる弊害がなく、断熱能力を増すことが可能になる。また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、放熱パイプ５と真空断熱材３との間にウレタンフォーム４が介在することで、真空断熱材３の温度の上昇を抑制し、真空断熱材３の断熱能力が維持でき、真空断熱材３の経年劣化も抑制することが可能になる。

例えば、本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、ウレタンフォーム注入及び発泡時に下部となる冷蔵庫前面端部より製品奥行き寸法の７％以内程度の寸法位置より上に真空断熱材３を設置すると、ウレタンフォームを注入発泡させる際、最大限の断熱性能を確保できる最低の隙間を確保できる。一方、冷蔵庫前面端部より製品奥行き寸法の１７％を超えた範囲の距離に真空断熱材３を設定すると、粘度が高くなり、ウレタンフォームの発泡時にエアボイドが発生するなどの品質不良を起こす可能性がある。すなわち、冷蔵庫前面端部より製品奥行き寸法の７％以内程度の寸法位置を選択する場合は、外箱１と内箱２との間の最小クリアランスｄ１、ｄ２（図５）を、例えば各１０ｍｍ程度を確保できる最小値とすればよい。また、断熱性能に余裕があり、この位置より上に、すなわち冷蔵庫前面端部より離した位置に真空断熱材３を設置する場合は、ウレタンフォーム発砲の粘度が高くなりすぎない位置、つまりウレタンフォーム発砲時にエアボイドが発生するなどの品質不良を起こさない冷蔵庫前面端部より製品奥行き寸法の１７％を超える寸法位置よりも端面に近くする必要がある。本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、冷蔵庫前面端部より製品奥行き寸法の１７％を超えない寸法位置に真空断熱材３を設定しているので、冷蔵庫前面端部付近に真空断熱材３が存在しても、確実にウレタンフォームの注入発泡による充填を行うことができて、断熱性能を確保できる所望の品質が得られる冷蔵庫を製造できる。

このように、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、真空断熱材３が冷蔵庫前面端部に近づくことで、ウレタンフォーム原液注入後、液状態のウレタンフォームを粘度の低い状態で真空断熱材３近傍を通過させることができる。このため、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、真空断熱材３と外箱１、内箱２のクリアランスが小さくても問題なく発泡が可能となるし、粘度の高い位置では流動に必要なクリアランスを確保することができる。

また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫において、外箱１と内箱２の間にウレタンフォーム４と真空断熱材３を配置し、真空断熱材３を外箱１及び内箱２に接しない状態で埋設する際には、真空断熱材３と外箱１及び内箱２とのクリアランスを均等に、それぞれ１／３等分程度にすると、効果の良い断熱性能が得られる。両方のクリアランスをそれぞれ冷蔵庫の壁面断熱厚さの１／３以上確保しても良い。

例えば冷蔵庫の製造時におけるウレタンフォーム発泡時に、真空断熱材３とのクリアランスを冷蔵庫壁面断熱厚さの１／３程度にすることで、冷蔵庫の側面断熱厚さが３０ｍｍ程度、真空断熱材が１０ｍｍ程度の場合は、真空断熱材３を外箱１と内箱２の中央に埋設することになり、真空断熱材３の両側のウレタンフォーム流路面積が同等となるため、ウレタンフォームの発泡圧力による真空断熱材３へかかる圧力の不均衡による真空断熱材３の変形によるウレタン流動の阻害を阻止することが可能となり、ウレタンフォームのボイドによる箱体強度の低下、外装不良などの問題を回避できる。しかも真空断熱材３が１０ｍｍ程度の厚みを確保でき、確実な断熱性能を確保できる。

更に、本発明の実施形態に係る冷蔵庫においては、外箱１と内箱２の間にウレタンフォーム４と真空断熱材３とを備え、真空断熱材３を外箱１及び内箱２に接しない状態で埋設する際、ウレタンフォーム発泡時のウレタンフォーム発泡方向及び発泡方向と交差する方向の両方にエアーとウレタンフォームが通過できる流路を有する矩形波型プレート６で構成されたスペーサー６０を搭載している。このように、本発明の実施形態に係る冷蔵庫においては、真空断熱材３を支持するスペーサー６０そのものにウレタンフォーム流路形状を持たせているので、ウレタンフォーム流動がスペーサー６０によって阻害されることがなくなる。さらに、本発明の実施形態に係る冷蔵庫においては、エアーがスペーサー６０に設けたウレタンフォーム流路形状部を通過できるため、エアーロックを防止でき、ウレタンフォームの流動を阻害することなく発泡が可能になり、ウレタンフォームのボイドによる箱体強度の低下、外装不良などの問題を回避できる。

また、単純なブロック形状のスペーサーでは、スペーサーそのものの熱伝導により断熱性能を悪化させることが考えられるが、空洞によるウレタンフォーム流路を設けたスペーサー６０では、ウレタンフォーム４がスペーサー６０と一体となってスペーサー６０の一部を形成するので、熱抵抗が大きくなり、スペーサー６０から庫内への熱伝導を抑制することが可能になる。

ウレタンフォーム流路を設けたスペーサー６０によれば、スペーサー６０からの熱伝導やウレタンフォーム４の未充填の問題が解消されるが、さらに矩形波型プレート６の各山部の頂面６ａに、それぞれ側方に所定量（例えば５０ｍｍ）延出する延長部６ｄを形成することで、スペーサー６０の数や大きさを減少させることができる。これにより、本発明の実施形態に係る冷蔵庫においては、ウレタンフォーム発泡時の流動抵抗を小さくでき、箱体強度の低下や外装不良の問題が回避でき、さらに製品コストの低下にもつながる。

また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、冷蔵庫背面に真空断熱材３を搭載する際、断熱厚さが冷蔵庫平均断熱厚さに満たない部位に搭載して、一方、真空断熱材非搭載箇所には放熱パイプ５を集約して設置している。このため、本発明の実施形態に係る冷蔵庫においては、冷蔵庫背面の断熱厚さが薄い部位の断熱能力を向上させることができるとともに、断熱厚さが厚い箇所から庫内への熱侵入を防ぐ効果が得られる。

また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫においては、冷蔵庫背面に真空断熱材３を搭載する際、庫内温度が０℃以下に設定される庫室の壁面に真空断熱材を搭載し、一方、真空断熱材非搭載箇所に放熱パイプ５を集約して設置する構成の採用も可能である。冷蔵庫庫内の温度が０℃以下に設定される庫室の壁面に真空断熱材を搭載して、庫内への熱侵入量を低減し、冷蔵庫庫内の温度が０℃以上のに設定される庫室の壁面に放熱パイプ５を集約することで、０℃以下に設定される庫室の庫内温度を効率的に維持することが可能となる。

本発明の実施形態に係る冷蔵庫は、図４、図７及び図８のように冷蔵庫製品上下方向にくし型あるいはＵ字型の放熱パイプ５を設置している。このように、冷蔵庫の上下方向にくし型あるいはＵ字型の放熱パイプ５を設置することで、本発明の実施形態に係る冷蔵庫においては、パイプの延長距離の確保が容易となり、放熱パイプ５の長さを維持したまま折り返し加工部を減少させることができる。このため、本発明の実施形態に係る冷蔵庫においては、加工コストを減少させることができ、安価な冷蔵庫を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、発泡時のウレタンフォームが粘性度の低い状態で真空断熱材近傍を通過するので、流動性の悪化による冷蔵庫の外装不良及びウレタンフォーム断熱材不良による断熱能力悪化を起こすことなく、真空断熱材３の搭載が可能となる。また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、真空断熱材３を外箱１から浮かせた位置に搭載することで冷蔵庫の放熱パイプ５を従来の冷蔵庫と同様に搭載できるため、凝縮能力を低下させることなく、真空断熱材搭載による断熱能力を向上させ、冷却能力の向上及び消費電力の低減を両立する冷蔵庫を製造することが可能となる。

以上のように、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、真空断熱材３を搭載した場合にも放熱パイプ５が従来の長さ、放熱形状を維持できることで凝縮能力を低下させる弊害がなく断熱能力をアップすることが可能となる。また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、放熱パイプ５と真空断熱材３との間にウレタンフォーム４が介在することで、真空断熱材３の温度が上昇を抑制し、真空断熱材３の断熱能力が維持でき、真空断熱材３の経年劣化も抑制することが可能となる。

また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、冷蔵庫のウレタンフォーム発泡時にウレタンフォームが粘度の低い状態で真空断熱材近傍を通過するため、真空断熱材３と外箱１、内箱２のクリアランスが小さくても問題なく発泡が可能となる。

また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、ウレタンフォーム発泡時に真空断熱材３とのクリアランスを冷蔵庫の壁面断熱厚さの１／３以上に確保することで、ウレタンフォームの流動を阻害することなく発泡が可能となり、ウレタンフォームのボイドによる箱体強度の低下、外装不良などの問題が回避できる。

また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、真空断熱材３を支持するスペーサー６０そのものにウレタンフォーム流路形状をもたせているので、ウレタンフォーム流動性を確保でき、ウレタンフォームの流動を阻害することなく発泡が可能となる。また、スペーサー６０を矩形波型プレート６により構成し、矩形波型プレート６には、その各山部の頂面６ａに、それぞれ側方に所定量（例えば５０ｍｍ）延出する延長部６ｄを形成しているので、スペーサー６０における真空断熱材３との接触面積部分のみを側方に向けて増やすことができる。このため、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、真空断熱材の撓みの発生を抑えつつ、スペーサーの数を減らすことができる。さらに、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、ウレタンフォーム流動への抵抗を減らすことが可能となるので、ウレタンフォームのボイドによる箱体の強度低下、外装不良などの問題が回避できる。また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、スペーサーの数量を減らすことができるので、削減したスペーサーの分の単価と組み立て工数のコストを抑制することができる。また、単純なブロック形状のスペーサーでは、スペーサー自身の熱伝導により断熱性能を悪化することが考えられるが、本発明の実施形態に係る冷蔵庫のようにウレタンフォーム流路を設けたスペーサーでは、熱抵抗が大きくなり、スペーサーから庫内への熱伝導を抑制することが可能となる。

また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、放熱パイプ５を冷蔵庫の上下方向にくし型あるいはＵ字型に形成しているので、真空断熱材３を搭載した場合にも、放熱パイプ５の長さを維持したまま折り返し加工部を減少させることができる。このため、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、加工コストが抑制できて安価な冷蔵庫が提供できる。また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、真空断熱材３の温度が上昇を抑制し、真空断熱材３の断熱能力が維持できる。また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、真空断熱材３の経年劣化も抑制することが可能となる。

また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、冷蔵庫背面の断熱厚さが薄い部位に真空断熱材３を搭載して断熱能力を向上させ、一方、断熱厚さが厚い断熱能力の高い部位に放熱パイプ５に設置しているので、庫内への熱侵入を防ぐ効果が得られる。

また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、冷蔵庫庫内の温度が０℃以下に設定される庫室の壁面に真空断熱材３を搭載して、庫内への熱侵入量を低減し、冷蔵庫庫内の温度が０℃以上に設定される庫室の壁面に放熱パイプを集約することで、０℃以下に設定される庫室の庫内温度を効率的に維持することが可能となる。

このように、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、スペーサー６０における真空断熱材３との接触面積部分のみを側方に向けて増やすことができるので、真空断熱材の撓みの発生を抑えつつ、スペーサーの数を減らすことができる。また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、真空断熱材３を搭載した場合にも凝縮能力を低下させる弊害がなく断熱能力をアップすることが可能な冷蔵庫が得られる。また、本発明の実施形態に係る冷蔵庫によれば、放熱パイプ５と真空断熱材３との間にウレタンフォーム４を介在することで、真空断熱材３の温度上昇を抑制し、真空断熱材の断熱能力が維持でき、真空断熱材３の経年劣化も抑制することが可能となり、品質の良い冷蔵庫が低コストで得られる。

１ 外箱、２ 内箱、３ 真空断熱材、４ ウレタンフォーム、５ 放熱パイプ、６ 矩形波型プレート、６ａ 山部の頂面、６ｂ 谷部、６ｃ 穴、６ｄ 延長部、７ 冷蔵室、８ 野菜室、９ 製氷室、１０ 冷凍室、１１ 野菜凍結防止ヒータ、１２ 側板、１３ 後板、１４ 天板、１５ 底板、１６ 注入口、６０ スペーサー、ｄ１ 最小クリアランス、ｄ２ 最小クリアランス、ｄ３ クリアランス、ｄ４ スペーサー幅、ｄ５ 短辺、ｄ６ クリアランス、ｄ７ 断熱厚さ、ｄ８ 断熱厚さ。

Claims (12)

1. 外箱と内箱の間に、スペーサーと、該スペーサーにて支持された真空断熱材と、該真空断熱材を埋設するように注入発泡されて充填されたウレタンフォームとを備えた箱体を有する冷蔵庫において、
   前記スペーサーを、矩形波型プレートにより構成し、その矩形波型プレートの各山部の頂面を前記真空断熱材の受け部とし、またその矩形波型プレートの各谷部の下面を前記外箱または前記内箱との当接部とし、さらに前記矩形波型プレートの各山部の頂面に、それぞれ側方に所定量延出する延長部を設けたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記矩形波型プレートの各山部の頂面の前記延長部は、隣接する山部相互で逆向きに延出する千鳥状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 前記矩形波型プレートの各山部の頂面の前記延長部は、各山部の両側にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
4. 前記矩形波型プレートの各山部の頂面の前記延長部は、各山部の一側に形成されていることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
5. 放熱パイプを更に備え、
   前記外箱には、前記放熱パイプがウレタン発泡方向に交差する方向に並設するように固定されており、前記スペーサーは、前記矩形波型プレートの各山部の頂面の下部空間部を該放熱パイプがそれぞれ横切るように配置されており、これら矩形波型プレートの各山部の頂面と該放熱パイプとの間にもウレタンフォームが充填されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の冷蔵庫。
6. 前記真空断熱材が設置されている前記外箱と前記内箱の間で、ウレタンフォームが流れる隙間が最も薄い部分において、前記真空断熱材が前記外箱と前記内箱の中間位置になるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の冷蔵庫。
7. 前記外箱の背面側に前記ウレタンフォームの注入口が設けられており、前記真空断熱材は、前記外箱の前面端部より奥行き方向に所定距離おいた位置より背面側に設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の冷蔵庫。
8. 前記真空断熱材と前記外箱および内箱とのクリアランスとをそれぞれ壁面断熱厚さのほぼ１／３に設定したことを特徴とした請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の冷蔵庫。
9. 放熱パイプを更に備え、
   前記箱体の背面に前記真空断熱材を搭載する際、庫内温度が０℃以下に設定される庫室の壁面に相当する位置に前記真空断熱材を搭載し、一方真空断熱材非搭載箇所には前記放熱パイプを集約し、断熱壁面厚さを前記真空断熱材を搭載した位置より前記放熱パイプを集約した位置を厚くしたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の冷蔵庫。
10. 放熱パイプを更に備え、
    前記箱体の背面に前記真空断熱材を搭載する際、外箱と内箱の間の断熱厚さが箱体平均断熱厚さに満たない部位に前記真空断熱材を搭載し、一方前記真空断熱材非搭載箇所に前記放熱パイプを集約することにより、断熱壁面厚さを前記真空断熱材を搭載した位置より前記放熱パイプを集約した位置を厚くしたことを特徴とした請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の冷蔵庫。
11. 前記放熱パイプは、冷蔵庫上下方向にくし型あるいはＵ字型のパターンを繰り返すパイプであることを特徴とする請求項５乃至請求項１０のいずれかに記載の冷蔵庫。
12. 前記箱体の背面を上向きにした状態でウレタンフォームを発泡することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の冷蔵庫。

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