JP2013119873A - 真空断熱パネルおよびこれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

真空断熱パネルおよびこれを用いた冷蔵庫 Download PDF

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Abstract

【課題】構造体を構成したときの強度が高いVIPを提供するとともに、このVIPを用いた冷蔵庫を提供する。
【解決手段】上記の目的を達成するために本実施形態の真空断熱パネルは、コア材、補強部材および包装部材を備える。補強部材は、コア材の任意の一端からこれに対向する他端まで延びている。包装部材は、内側にコア材および補強部材を気密の減圧状態で収容する。
【選択図】図1

Description

本実施形態は、真空断熱パネルおよびこれを用いた冷蔵庫に関する。
従来、冷蔵庫は、外箱と内箱との間に例えば発泡性のウレタンを充填することにより断熱している。このような従来の冷蔵庫は、外箱、内箱およびこれらの間に充填されたウレタンによって構造的な強度を確保している。一方、近年では、この発泡性のウレタンに代えて真空断熱パネル(VIP:Vacuum Insulation Panel)を用いて断熱した冷蔵庫が提案されている。このVIPは、従来と比較して断熱のための壁の厚さを低減することができる。しかしながら、VIPを用いた冷蔵庫は、外箱と内箱との間の壁の厚さが低下するため、強度の確保が困難であるという問題がある。
特開2007−139184号公報
本発明が解決しようとする課題は、構造体を構成したときの強度が高いVIPを提供するとともに、このVIPを用いた冷蔵庫を提供することにある。
上記の目的を達成するために本実施形態の真空断熱パネルは、コア材、補強部材および包装部材を備える。補強部材は、コア材の任意の一端からこれに対向する他端まで延びている。包装部材は、内側にコア材および補強部材を気密の減圧状態で収容する。
第1実施形態による冷蔵庫の外観を示す概略斜視図 第1実施形態による冷蔵庫の外観を示す概略正面図 第1実施形態による冷蔵庫の枠部材および内箱を示す概略図 第1実施形態による冷蔵庫の側壁の断面を示す模式図 第1実施形態による冷蔵庫に用いるVIPの断面を示す模式図 第1実施形態による冷蔵庫に用いるVIPの構成を示す模式図 第1実施形態による冷蔵庫に用いるVIPの補強部材を示す模式的な断面図 第2実施形態によるVIPの補強部材を示す模式的な平面図 第3実施形態によるVIPの構成を示す模式図 第4実施形態によるVIPの構成を示す模式図 その他の実施形態によるVIPの補強部材を示す模式的な断面図 その他の実施形態によるVIPの補強部材を示す模式的な断面図 その他の実施形態による冷蔵庫の側壁の断面を示す模式図
以下、VIPを用いた冷蔵庫の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
第1実施形態による冷蔵庫を図1および図2に示す。冷蔵庫10は、箱状の本体11、扉部材12およびVIP13を備えている。本体11は、前後方向の一方の端部が開口している。本体11の開口している端部側は、前方と定義する。つまり、本体11は、前方が開口している。本実施形態の場合、本体11は、図3に示すように枠部材14および内箱15を有している。枠部材14は、例えばステンレスやアルミニウムなどの金属で形成されている。内箱15は、枠部材14に取り付けられており、内側に貯蔵室16を形成している。内箱15は、例えば樹脂などで形成されている。また、本体11は、内箱15の外側を覆う外箱17を有している。
内箱15が形成する貯蔵室16は、図示しない区画部材によって図2に示すように上方から冷蔵室21、野菜室22、製氷室23、小冷凍室24および冷凍室25に区画されている。外箱17は、図1および図4に示すように内箱15との間にVIP13を挟み込んでいる。外箱17は、例えばステンレスや鋼板などの金属で形成されている。VIP13は、図1に示すように冷蔵庫10の左右の側壁31、32において内箱15と外箱17との間に設けられている。また、VIP13は、図示しないが冷蔵庫10の後壁および天壁などにおいても内箱15と外箱17との間に設けられている。このように、本実施形態の場合、VIP13は、内箱15および外箱17とそれぞれ接しており、VIP13と内箱15との間、およびVIP13と外箱17との間には例えばウレタンなどの発泡樹脂が充填されていない。
扉部材12は、内箱15に区画されている各部屋の前方側の開口を塞いでいる。すなわち、扉部材12は、図2に示すように上方から冷蔵室扉41、野菜室扉42、製氷室扉43、小冷凍室扉44、および主冷凍室扉45を有している。これら複数の扉のうち最も大きな冷蔵室扉41は、右扉411および左扉412に分割されている。右扉411は、図1に示すように枠部材14の右端に設けられている支持部47を中心に回転して冷蔵室21を開閉する。同様に、左扉412は、枠部材14の左端に設けられている支持部48を中心に回転して冷蔵室21を開閉する。
本体11の冷蔵室21および野菜室22は、庫内温度が例えば1℃から5°程度の冷蔵温度に制御される。一方、製氷室23、小冷凍室24および冷凍室25は、庫内温度が例えば−18℃以下の冷凍温度に制御される。冷蔵庫10は、図示しない圧縮機、凝縮器および蒸発器から構成される冷凍サイクルを備えている。本実施形態の場合、図示しない圧縮機は、図1に示すように本体11の上方において後端側に位置する搭載部49に設置される。
次に、第1実施形態によるVIP13について詳細に説明する。
VIP13は、図5に示すようにコア材51、補強部材52および包装部材53を備えている。コア材51は、例えばグラスウールなどの断熱性の材料で板状に形成されている。補強部材52は、例えばアルミニウムや鉄などの金属で板状に形成されている。補強部材52は、VIP13を構成したとき、任意の一端からこれに対向する他端まで延びている。包装部材53は、これらのコア材51および補強部材52を収容している。包装部材53は、例えば複数の樹脂および金属蒸着層から構成されている。これにより、包装部材53は、気体の透過を遮断するいわゆるガスバリア性を有している。VIP13は、包装部材53の内側にコア材51および補強部材52を収容した後、包装部材53の内側が減圧されている。VIP13は、包装部材13の内側を減圧した後、端部が例えば熱溶着などにより封止されている。そのため、VIP13は、包装部材53の内側が真空に近い状態となっている。これにより、VIP13は、高い断熱性を発揮する。なお、図5では、理解を容易にするため、コア材51と包装部材53との間の一部に空間を示している。しかし、実施形態のVIP13は、包装部材53の内側が減圧されているため、コア材51と包装部材53とが密着している。以降説明する各実施形態についても同様である。
本実施形態の場合、コア材51は、図5および図6に示すようにいずれも薄板状の第一コア材511、第二コア材512、第三コア材513および第四コア材514から構成されている。図5に示すようにVIP13の厚さ方向において、第一コア材511と第四コア材514とは、相互の間に第二コア材512、第三コア材513および補強部材52を挟み込んでいる。また、図6(B)に示すようにVIP13の平面方向において、補強部材52は、第二コア材512と第三コア材513との間に挟み込まれている。これにより、第一コア材511、第二コア材512、第三コア材513および第四コア材514は、補強部材52の周囲を覆っている。第二コア材512と第三コア材513とは、ほぼ同一の板厚に設定されている。
図1および図6に示すような矩形状のVIP13の場合、補強部材52は、矩形状のVIP13の一方の端部から他方の端部まで対角線に沿った位置に設けられている。これにより、補強部材52は、包装部材53に収容されたコア材51の長手方向に対して斜めに設けられている。また、補強部材52は、図1および図6に示すように長手方向に沿って折り曲げられ、図7に示すように断面が略L字形状に形成されている。これにより、折り曲げられた補強部材52は、第一形成面521および第二形成面522を有している。本実施形態の場合、第一形成面521はVIP13の平面方向に延びており、第二形成面522はVIP13の板厚方向へ延びている。これら第一形成面521と第二形成面522とは、図7に示すように角部523において折り曲げられている。角部523から第一形成面521側の端部524までの長さと、角部523から第二形成面522側の端部525までの長さとは異なっている。これにより、第一形成面521と第二形成面522とは、面積が異なっている。本実施形態の場合、角部523から端部524までの長さは、角部523から端部525までの長さよりも長い。その結果、第一形成面521は、第二形成面522よりも面積が大きい。
補強部材52の厚さは、減圧された後のコア材51の厚さの総和よりも小さい。すなわち、補強部材52の第二形成面522において角部523から端部525までの長さは、減圧後のVIP13を形成する第一コア材511、第二コア材512および第四コア材514の板厚の総和よりも小さい。これにより、補強部材52の第二形成面522の端部525は、これを覆う包装部材53と接しない。
この補強部材52を備えるVIP13は、上述のように冷蔵庫10の本体11の側壁31、32に設けられている。この場合、VIP13は、本体11の右側の側壁31および左側の側壁32のそれぞれに設けられる。このように補強部材52を備えるVIP13を本体11の側壁31、32に設ける場合、補強部材52は上下方向において上方が本体11の前方に向けて、かつ下方が本体11の後方に向けて傾斜している。具体的には、右側の側壁31に設けられているVIP13の場合、図1に示すように補強部材52は、上端側が本体11の前方に向けて、かつ下端側が本体11の後方に向けて傾斜している。図示しないが左側の側壁32のVIP13の場合も同様に、上端側が本体11の前方に向けて、かつ下端側が本体11の後方に向けて傾斜している。これにより、VIP13の補強部材52は、右扉411の支持部47および左扉412の支持部48に対して近い位置に設けられる。
冷蔵室21は、比較的重量の大きな右扉411および左扉412によって開閉される。そのため、右扉411を支持する支持部47および左扉412を支持する支持部48には、これら右扉411および左扉412の回転にともなって大きなひねり力が加わる。そこで、傾斜している補強部材52をこれら支持部47および支持部48に近い位置に設けることにより、本体11の強度は向上する。そのため、支持部47および支持部48に大きなひねり力が加わるときでも、支持部47および支持部48が設けられている枠部材14の変形は低減される。その結果、枠部材14の変形にともなう冷蔵庫10の気密性の低下も抑えられ、冷蔵庫10の冷却性能を高めることができる。
また、補強部材52に第一形成面521および第二形成面522を有するVIPの場合、図1に示すようにより面積の大きな第一形成面521は、本体11の外側に面している。本体11の内側すなわち貯蔵室16側は、冷蔵室21および冷凍室25が形成されている。この冷蔵室21と冷凍室25との間には、約20℃程度の温度差がある。そのため、第一形成面521が本体11の内側に面すると、この面積の大きな第一形成面521を経由して冷蔵室21と冷凍室25との間に熱伝導の経路が形成され、冷却効率の低下を招くおそれがある。そこで、第一形成面521が本体11の外側に面することにより、熱伝導の経路が縮小される。そのため、冷蔵室21と冷凍室25との間に温度差が生じるときでも、熱の移動を低減し、冷却効率を高めることができる。
ところで、樹脂などで形成された内箱15は、金属製の外箱17と比較して変形しやすい。そのため、第一形成面521を本体11の内側に面して配置することにより、本体11の内側における曲げやひねり対する強度は高められる。そこで、冷却効率よりも本体11の強度の向上を優先する場合、あえて第一形成面521を本体11の内側に面して配置してもよい。このように、補強部材52の第一形成面521を本体11の外側または内側のいずれに面して配置するかは、例えば冷却効率を優先するかまたは強度の向上を優先するかなど冷蔵庫10に要求される性能に応じて決定することができる。
以上説明した第1実施形態によると、VIP13は補強部材52を備えている。これにより、例えばグラスウールなどのコア材51では十分な強度が得られないときでも、VIP13の強度は補強部材52によって確保される。したがって、VIP13を構造体として冷蔵庫10の本体11を構成したときの強度も高めることができる。また、この補強部材52を備えるVIP13を冷蔵庫10に適用することにより、冷蔵庫10の強度は補強部材52によって確保される。これにより、冷蔵庫10の本体11は、断熱性能の高いVIP13によって右側の側壁31、および左側の側壁32を含む各側壁の厚さを低減可能となる。したがって、設置面積の拡大を招くことなく、冷蔵庫10の貯蔵室16の容積を拡大することができる。
また、第1実施形態では、コア材51は、補強部材52の周囲を覆っている。そのため、冷蔵室21または冷凍室25から補強部材52への熱の伝達はコア材51によって規制される。また、補強部材52の周囲をコア材51で覆うことにより、補強部材52と包装部材53との接触が避けられる。したがって、包装部材53の損傷、および包装部材53の損傷にともなう断熱性能の低下を低減することができる。
第1実施形態では、コア材51は、薄い板状である。そのため、補強部材52の周囲を覆うためにコア材51を複数の層に分割する場合でも、VIP13の全体的な板厚の増加を抑えることができる。したがって、冷蔵庫10の側壁31、32を含む各側壁の板厚増加を抑えることができ、設置面積の拡大を招くことなく、冷蔵庫10の貯蔵室16の容積を拡大することができる。
第1実施形態では、補強部材52の厚さは、減圧された後のコア材51の厚さの総和よりも小さい。そのため、減圧してVIP13を形成したときでも、補強部材52は、包装部材53と接することがない。したがって、包装部材53の損傷、および包装部材53の損傷にともなう断熱性能の低下を低減することができる。
第1実施形態では、補強部材52は、VIP13において斜めに設けられている。そして、この補強部材52を備えたVIP13を冷蔵庫10の側壁31、32に取り付けたとき、VIP13の補強部材52は、上端が本体11の前方に位置し、下端が本体11の後方に位置するように斜めに設けられる。これにより、枠部材14は、本体11の前方において補強部材52によって強度が高められる。そのため、右扉411の支持部47および左扉412の支持部48から枠部材14に荷重が加わっても、枠部材14の歪みは低減される。したがって、貯蔵室16の気密性が確保され、冷却性能の低下を低減することができる。
(第2実施形態)
第2実施形態によるVIPを図8に示す。
第2実施形態では、VIP13の補強部材52は、コア材51の長手方向に対して斜めに設けられているとともに中心付近で交差している。これにより、補強部材52は、X字形状に形成されている。
第2実施形態では、補強部材52をX字形状に形成することにより、VIP13の強度はより向上する。したがって、冷蔵庫10の本体11に加わるひねり力に対して枠部材14の歪みやねじれなどの変形をより低減することができる。
(第3実施形態)
第3実施形態によるVIPを図9に示す。
第3実施形態では、VIP13の包装部材60は、第一包装部材61および第二包装部材62を有している。第一包装部材61は、コア材51および補強部材52を収容しており、第1実施形態における包装部材53に相当する。これに対し、第二包装部材62は、このコア材51および補強部材52を収容する第一包装部材61のさらに外側を覆っている。これにより、第一包装部材61はコア材51と接しているのに対し、第二包装部材62はコア材51と接することなく第一包装部材61にのみ接している。このように、第二包装部材62は、コア材51、補強部材52および第一包装部材61によって構成される単位パネル65を収容している。第二包装部材62は、第一包装部材61と同一の材料で形成してもよく、第一包装部材61と異なる材料で形成してもよい。なお、図9では、理解を容易にするため、第一包装部材61と第二包装部材62との間に空間を示している。しかし、実施形態のVIP13は、包装部材60の内側が減圧されているため、第一包装部材61と第二包装部材62とが密着している。下記の第4実施形態についても同様である。
第3実施形態では、第一包装部材61にコア材51および補強部材52を収容した後、第一包装部材61の内側が減圧される。これにより、第一包装部材61によって一次的なVIP13である単位パネル65が構成される。このとき、第一包装部材61に収容されている補強部材52が第一包装部材61と接していない、または第一包装部材61を傷つけていないことが確認された後、第一包装部材61によって構成された単位パネル65が第二包装部材62に収容される。そして、第二包装部材62に単位パネル65を収容した状態で第二包装部材62の内側を減圧し、製品としてのVIP13が形成される。
第3実施形態では、単位パネル65を第二包装部材62で覆うことにより、コア材51は二重の第一包装部材61および第二包装部材62に収容される。したがって、VIP13の信頼性を高めることができる。
(第4実施形態)
第4実施形態によるVIPを図10に示す。
第4実施形態のVIP13は、第3実施形態の変形であり、第一包装部材61で構成された単位パネル65と第二包装部材62との間に、さらに包囲コア材67が設けられている。包囲コア材67は、コア材51と同一の材料でも異なる材料でもよい。包囲コア材67は、少なくとも単位パネル65に収容されている補強部材52と重なる位置に設けられている。
第4実施形態では、単位パネル65をさらに包囲コア材67で覆っている。そのため、仮に単位パネル65の補強部材52によって第一包装部材61に損傷が生じても、補強部材52と第二包装部材62との接触は包囲コア材67によって妨げられる。したがって、補強部材52による第二包装部材62の損傷を低減することができ、信頼性を高めることができる。
(その他の実施形態)
以上説明した複数の実施形態では、第一形成面521および第二形成面522を有する断面がL字形状の補強部材52を例に説明した。しかし、補強部材52は、角部523のない平板状であってもよい。また、補強部材52は、図11に示すように第一形成面521の幅方向の中央付近で第二形成面522が接続するように断面をT字形状にしてもよい。さらに、補強部材52は、図12に示すように二つの板状の部材が互いの中央付近で交差した断面が「+」字形状であってもよい。
これらのように補強部材52の断面の形状を任意に設定する場合でも、目的に応じて複数の形成面のうち面積が大きな形成面を内箱15または外箱17に面するように設定することができる。
また、冷蔵庫10は、例えばVIP13の配置が困難な場所に例えばウレタンなどの発泡樹脂部を充填してもよい。この場合、冷蔵庫10の全体に容積に占めるVIP13の容積は、発泡樹脂部の容積よりも大きく設定される。これにより、冷蔵庫10は、VIP13を主に断熱が図られ、補助的に発泡樹脂部で断熱が図られる。したがって、発泡樹脂部に比較して厚さが減少しても断熱性が高いVIP13で断熱することができ、設置寸法の増大を招くことなく貯蔵室16の容積を拡大することができる。
さらに、冷蔵庫10は、VIP13が内箱15および外箱17に接する例について説明した。しかし、VIP13と内箱15との間、およびVIP13と外箱17との間には、図13に示すように発泡樹脂部70を充填してもよい。この場合、本体11の貯蔵室16側と外側とを結ぶ本体11の厚さ方向において、VIP13の補強部材52が収容されている部分の厚さは、発泡樹脂部70の厚さよりも大きく設定される。つまり、発泡樹脂部70の厚さは、補強部材52を含むVIP13の厚さよりも小さい。このように、発泡樹脂部70は、VIP13による断熱の補助とするものである。その結果、冷蔵庫10の断熱はVIP13によって確保されると共に、冷蔵庫10の強度はVIP13の補強部材52によって確保される。したがって、冷蔵庫10の側壁31、32の厚さを低減しつつ断熱と強度とを両立することができ、冷蔵庫10の大型化を招くことなく容積を増大することができる。
さらに、複数の実施形態では、枠部材14に内箱15および外箱17を取り付け、この内箱15と外箱17との間にVIP13を挟み込む例について説明した。しかし、枠部材14を廃止して、冷蔵庫10のすべての構造体をVIP13で形成する構成としてもよい。また、VIP13は、側壁31および側壁32にそれぞれ設けるのではなく、例えば側壁31、天壁および側壁32を一体に形成し、これを折り曲げることにより側壁31、天壁および側壁32を形成する構成としてもよい。いずれにしても、上記の実施形態では、VIP13に補強部材52を設けることを説明するものであり、VIP13を適用する壁部を特定するものではない。
以上、本発明の複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
図面中、10は冷蔵庫、11は本体、12は扉部材、13はVIP、15は内箱、17は外箱、47、48は支持部、51はコア材、52は補強部材、53、60は包装部材、61は第一包装部材、62は第二包装部材、67は包囲コア材、70は発泡樹脂部、521は第一形成面、522は第二形成面を示す。

Claims (14)

  1. コア材と、
    前記コア材の任意の一端からこれに対向する他端まで延びている補強部材と、
    内側に前記コア材および前記補強部材を気密の減圧状態で収容する包装部材と、
    を備える真空断熱パネル。
  2. 前記コア材は、前記補強部材の周囲を覆っている請求項1記載の真空断熱パネル。
  3. 前記コア材は、薄板状である請求項1または2記載の真空断熱パネル。
  4. 前記包装部材は、前記コア材に接する第一包装部材と、前記コア材および前記補強部材を収容する前記第一包装部材の外側を覆う第二包装部材とを有する請求項1、2または3記載の真空断熱パネル。
  5. 前記第一包装部材と前記第二包装部材との間に設けられている包囲コア材をさらに備える請求項4記載の真空断熱パネル。
  6. 板厚方向において、前記補強部材の厚さは、減圧された後の前記コア材の厚さの総和よりも小さい請求項1から5のいずれか一項記載の真空断熱パネル。
  7. 前記補強部材は、前記包装部材に収容されたコア材の長手方向に対して斜めに設けられている請求項1から6のいずれか一項記載の真空断熱パネル。
  8. 前記補強部材は、前記包装部材に収容されたコア材の長手方向に対して斜めに設けられているとともに、中心付近で交差するX字形状である請求項1から6のいずれか一項記載の真空断熱パネル。
  9. 請求項1から8のいずれか一項記載の真空断熱パネルを備える冷蔵庫。
  10. 前記真空断熱パネルが取り付けられ、前後方向の一方の端部が開口している箱状の本体と、
    開口を形成する前記本体の左右方向において少なくとも一方の端部に設けられている支持部を中心に回転し前記本体の開口を開閉する扉部材と、を備え、
    前記補強部材の少なくとも一部は、上下方向において上方が前記本体の前方に、下方が前記本体の後方に向けて傾斜している請求項9記載の冷蔵庫。
  11. 前記補強部材は、長手方向に沿って折り曲げられて面積の異なる二つ以上の形成面を形成しており、前記形成面のうち面積が最も大きな形成面は前記本体の外側に面している請求項9または10記載の冷蔵庫。
  12. 前記本体に取り付けられた前記真空断熱パネルの外側を覆う金属製の外箱と、
    前記本体に取り付けられた前記真空断熱パネルの内側を覆う樹脂製の内箱と、をさらに備え、
    前記補強部材は、長手方向に沿って折り曲げられて面積の異なる二つ以上の形成面を形成しており、前記形成面のうち面積が最も大きな形成面は前記内箱に面している請求項9または10記載の冷蔵庫。
  13. 前記真空断熱パネルとともに前記本体の内側と外側とを断熱する発泡樹脂部をさらに備え、
    前記真空断熱パネルの容積は、前記発泡樹脂部の容積よりも大きい請求項9から12記載の冷蔵庫。
  14. 前記真空断熱パネルとともに前記本体の内側と外側とを断熱する発泡樹脂部をさらに備え、
    前記本体の内側と外側とを結ぶ厚さ方向において、前記真空断熱パネルのうち前記補強部材が収容されている部分の厚さは、前記発泡樹脂部の厚さよりも大きい請求項9から12記載の冷蔵庫。
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