JP2015200451A

JP2015200451A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2015200451A
Application number: JP2014078862A
Authority: JP
Inventors: 章弘難波; Akihiro Nanba
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2034-04-07
Also published as: CN204630234U; JP6272113B2

Abstract

【課題】内箱の天井に庫内灯を配置し、外箱に収納ケースと放熱パイプを配置した冷蔵庫において、十分な断熱性能を確保することが可能な冷蔵庫を提供すること。【解決手段】冷蔵庫１は、外箱２の背面上部に設けられ、制御基板１２が収納された収納ケース１３と、内箱３の天井に設けられた窪み１０内に配置された庫内灯１１と、収納ケース１３と庫内灯１１との間に配置され、外箱２の内側の天井面に固定された放熱パイプ１６と、窪み１０の収納ケース１３側の縁部では窪み１０に沿って屈曲されると共に収納ケース１３に沿って屈曲され、窪み１０と収納ケース１３との間では内箱３の外側の天井面に接して固定され、庫内灯１１が配置された窪み１０を外側から覆い、放熱パイプ１６および収納ケース１３を内側から覆う１枚の真空断熱材５ａとを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、真空断熱材を備えた冷蔵庫に関する。

近年、地球環境保護、原子力発電所の安全性の観点から、省資源、省エネルギー、特に省電力化に対して様々な取り組みがなされている。

冷蔵庫においては、省エネルギーに加え、食品収納スペースの大容量化が求められており、従来の発泡断熱材である硬質ウレタンフォームに加え、熱伝導率が小さく断熱性能を大幅に向上可能な真空断熱材が用いられており、真空断熱材をいかに面積を広く、厚く、多く搭載するかが重要となっている。

特に、冷蔵庫天井付近に例えば基板を組み付けるための収納ケースが配置されている場合には、壁の形状が複雑となり平面状の真空断熱材を配置すると真空断熱材で覆われる面積が小さくなってしまうため、真空断熱材を折り曲げて配置することで１枚の真空断熱材でより広い面積を覆うことができる（例えば特許文献１または２参照）。

また、このとき、外箱に放熱パイプを這わせ、かつ外箱と内箱との間に真空断熱材を配置させることで、冷蔵庫の凝縮能力を向上させ、かつ放熱パイプからの放熱が冷蔵庫内へ入らないため、効率よく放熱させることが可能となる（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−２２８９１７号公報特開２０１１−３８７１３号公報

近年、省エネルギー思考が高まり、冷蔵庫のさらなる消費電力量の低減のためには、断熱性能の向上、すなわち硬質ウレタンフォームより断熱に優れた真空断熱材をより多く、より厚く貼り付けることが求められる。

一方、特許文献１または２に記載の冷蔵庫では、特に内箱の天井面に設けられている庫内灯を避けるため、内箱側ではなく外箱側に真空断熱材を固定している。すなわち、特許文献１に記載の冷蔵庫では、外箱の天井面と真空断熱材との間にポリエチレンフォームのシートを介在させることで真空断熱材を外箱に固定している。また、特許文献２に記載の冷蔵庫では、外箱の天井面と真空断熱材との間にスペーサを介在させることで真空断熱材を外箱に固定している。

しかしながら、特許文献１または２に記載の冷蔵庫では、外箱と真空断熱材との間にポリエチレンフォームシートまたはスペーサを介在させるため、その厚さ分真空断熱材を薄くする必要があり、断熱性能を十分確保できない可能性がある。また、特許文献１に記載の冷蔵庫では、ポリエチレンフォームのシートは硬質ウレタンフォームよりも熱伝導率が大きいため、断熱性能の確保がさらに困難になる可能性がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内箱の天井に庫内灯を配置し、外箱に収納ケースと放熱パイプを配置した冷蔵庫において、十分な断熱性能を確保することが可能な冷蔵庫を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る冷蔵庫は、外箱と内箱との間に形成される空間内に複数枚の真空断熱材が配置されると共に発泡断熱材が充填された冷蔵庫であって、前記外箱の背面上部に設けられ、制御基板が収納された収納ケースと、前記内箱の天井に設けられた窪み内に配置された庫内灯と、前記収納ケースと前記庫内灯との間に配置され、前記外箱の内側の天井面に固定された放熱パイプと、前記窪みの底面部を構成する前記内箱の外側の天井面に接して配置されて前記庫内灯が配置された前記窪みを外側から覆い、前記窪みの収納ケース側の縁部では前記窪みに沿って屈曲され、前記窪みと前記収納ケースとの間では前記内箱の外側の天井面に接して固定されて前記放熱パイプを内側から覆い、さらに前記収納ケースに沿って屈曲され、前記収納ケースを内側から覆う１枚の真空断熱材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、内箱の天井に庫内灯を配置し、外箱に収納ケースと放熱パイプを配置した冷蔵庫において、十分な断熱性能を確保することが可能になる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る冷蔵庫の構成を示す正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、冷蔵庫の外箱の背面斜視図である。図４は、図２の天井部の拡大図である。図５は、真空断熱材の構成を示す模式図である。図６は、実施の形態２における冷蔵庫の天井部の拡大図である。

以下に、本発明に係る冷蔵庫の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る冷蔵庫の構成を示す正面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、冷蔵庫の外箱の背面斜視図である。図４は、図２の天井部の拡大図である。

図１〜図４に示すように、冷蔵庫１は、金属製の外箱２と樹脂製の内箱３とを備えている。外箱２は、天井面、底面、両側面、および背面を備える。内箱３も同様に、天井面、底面、両側面、および背面を備える。なお、図２および図４では、外箱２および内箱３の各厚さは図示を省略している。また、外箱２と内箱３との間に形成される空間内には、複数枚の真空断熱材５ａ，５ｂが配置され、さらに発泡断熱材である硬質ウレタンフォーム４が充填されている。なお、図２では、内箱３の天井面に固定された真空断熱材５ａと外箱２の背面に固定された真空断熱材５ｂを示している。以下では、真空断熱材５ａ，５ｂを総称して「真空断熱材５」と記載する。

冷蔵庫１は、冷蔵室６、冷凍室７、野菜室８、および機械室９に区画されている。内箱３の内側の天井には、冷蔵室６内側から見て凹状の窪み１０が設けられ、窪み１０内には庫内灯１１が配置され、庫内灯１１を覆うように内箱３にカバー３１が取り付けられている。庫内灯１１は、冷蔵庫１の扉側（内箱３の正面側）に配置されている。

また、外箱２の背面上部でかつ天井面後部には、冷蔵庫１の運転を制御する制御基板１２等を納める収納ケース１３が設けられている。詳細には、外箱２の天井面後部には、後方に沈み込む傾斜面を有する凹部３０が設けられ（図３）、この凹部３０を埋めるように三角柱形状の収納ケース１３が配置されている（図２）。制御基板１２は、例えば外箱２の天井面および背面の双方に対して傾斜するように配置されている。なお、凹部３０および収納ケース１３の形状並びに制御基板１２の配置態様は図示例に限定されない。

また、冷凍サイクルを構成する要素として、機械室９には圧縮機１４が配置され、冷凍室７の背面側には冷却器１５が配置され、外箱２の側面、背面、天井には外部へ熱を逃がす放熱パイプ１６が設けられており、これらの中を冷媒が流れることで冷蔵室６、冷凍室７、および野菜室８が冷却される。なお、図２では、互いに接続された放熱パイプ１６の断面が２箇所に示されている。

このとき、放熱パイプ１６をより多く配置することにより、放熱パイプ１６からの放熱量が多くなるため冷媒の持つエネルギーを減らすことができ、冷却器１５の温度を下げることができるため、より効率的に冷蔵庫１内を冷却することが可能となる。

冷蔵庫１の製造にあたっては、真空断熱材５を予め外箱２または内箱３に固定し、図３に示すように冷蔵庫１の背面側を上にした状態で、背面側に設けられたウレタン注入口１７より液体状の硬質ウレタンフォーム４の原料を注入して一体発泡を行うことにより、外箱２と内箱３により形成される空間内を硬質ウレタンフォーム４で充填することができ、レールなど真空断熱材を入れることができない隙間まで断熱材で充填することができる。

ここで、硬質ウレタンフォーム４の熱伝導率が０．０１８〜０．０２５Ｗ／ｍＫに対し、真空断熱材５の熱伝導率は０．００１５〜０．００３Ｗ／ｍＫであるため、真空断熱材５をより多く搭載することで、より断熱性能に優れた冷蔵庫１を提供できる。

図４に示すように、放熱パイプ１６は、庫内灯１１と収納ケース１３との間に配置され、外箱２の内側の天井面に固定されている。放熱パイプ１６は、例えばアルミテープにより直接天井面に固定することができる。

外箱２の内側の天井面と内箱３の外側の天井面との間には、厚さが略一定の板状の１枚の真空断熱材５ａが配置されている。真空断熱材５ａは、冷蔵庫１の正面側から背面側に向かって内箱３の天井面に沿って配置されている。

詳細には、真空断熱材５ａは、庫内灯１１が配置された窪み１０を外側から覆い、外箱２の内側の天井面に固定された放熱パイプ１６を内側から覆い、かつ、制御基板１２を含む収納ケース１３を内側から覆うようにして配置されている。すなわち、庫内灯１１を庫外から庫内に向かって外箱２の天井面に対して垂直な方向から平面視したときに、庫内灯１１が配置された窪み１０は真空断熱材５ａによって覆われ、放熱パイプ１６を庫内から庫外に向かって外箱２の天井面に対して垂直な方向から平面視したときに、放熱パイプ１６は真空断熱材５ａによって覆われ、制御基板１２を庫内から庫外に向かって制御基板１２に対して垂直な方向から平面視したときに、制御基板１２を含む収納ケース１３は真空断熱材５ａによって覆われる。

真空断熱材５ａは、窪み１０の底面部を構成する内箱３の外側の天井面に接し、窪み１０の収納ケース１３側の縁部では窪み１０に沿って屈曲され、窪み１０と収納ケース１３との間では内箱３の外側の天井面に接し、さらに収納ケース１３に沿って屈曲され、収納ケース１３に応じて形成された内箱３の外側の面に接して配置されている。なお、真空断熱材５ａは、窪み１０よりも正面側では、内箱３の外側の天井面との間に窪み１０の深さにほぼ等しい間隔を保って正面側に一定の長さ延設されている。

また、真空断熱材５ａは、窪み１０と収納ケース１３との間の平坦な面上で内箱３の外側の天井面に固定されている。図４では、真空断熱材５ａの内箱３への固定範囲をＡで示している。真空断熱材５ａは、例えば両面テープまたはホットメルトによって内箱３に固定されている。固定範囲Ａでは、外箱２の内側の天井面と真空断熱材５ａとの間に、放熱パイプ１６が配置可能な間隔が確保されている。なお、真空断熱材５ａは、固定範囲Ａ以外の箇所では内箱３および外箱２のいずれにも固定されない。

図示例では、真空断熱材５ａの屈曲箇所は３箇所である。すなわち、真空断熱材５ａは、正面側から背面側に向かって、まず、窪み１０の収納ケース１３側の縁部で順に内箱３側、外箱２側に２箇所で屈曲された後、収納ケース１３の手前で内箱３側に屈曲されている。

本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態では、外箱２の内側の天井面に固定された放熱パイプ１６および制御基板１２が平面視で真空断熱材５ａによって覆われている。このように、放熱源となっている制御基板１２および放熱パイプ１６を覆うように真空断熱材５ａを配置することで、制御基板１２および放熱パイプ１６から放出された熱が庫内へ入ることを防ぐことができるため、冷蔵庫１の断熱性能を向上させることができる。

ここで、外箱２の天井に固定された放熱パイプ１６と制御基板１２を真空断熱材５ａで覆う場合、真空断熱材５ａを、放熱パイプ１６を覆うものと制御基板１２を覆うものの２枚に分割して配置することも考えられるが、このようにすると２枚の真空断熱材間に隙間が生じ熱侵入量が多くなるため、断熱性能が低下する。

そこで、本実施の形態では、図４のように収納ケース１３に沿って屈曲させた１枚の真空断熱材５ａで放熱パイプ１６と制御基板１２の双方を同時に覆うことで、より効率よく断熱性能を向上させることができ、さらに真空断熱材を２枚に増やすことによるコスト増加を抑制することができる。

また、本実施の形態では、１枚の真空断熱材５ａにより庫内灯１１が配置された窪み１０も同時に覆うようにしている。このように、他の箇所より断熱厚さが薄くなり熱流量が大きくなる庫内灯１１の窪み１０も同時に覆うことで、より効率よく冷蔵庫１の断熱性能を向上させることができる。

ここで、放熱パイプ１６は外箱２に固定され、庫内灯１１は内箱３に固定されるため、放熱パイプ１６の配置されている箇所では、放熱パイプ１６の直径以上に外箱２の内側の天井面と真空断熱材５ａとの間の間隔を確保する必要があり、逆に庫内灯１１の配置されている箇所では、窪み１０の深さ以上に内箱３の外側の天井面と真空断熱材５ａとの間の間隔を確保する必要がある。

このため、本実施の形態では、図４のように真空断熱材５ａを庫内灯１１に沿って屈曲させ内箱３に固定させることで、１枚の真空断熱材５ａにより庫内灯１１が配置された窪み１０と放熱パイプ１６を同時に覆うことを可能にしている。

また、本実施の形態では、真空断熱材５ａは内箱３に固定されているのに対し、特許文献１または２に記載の冷蔵庫では、真空断熱材は外箱の天井にポリエチレンフォームまたはスペーサを介して固定されている。真空断熱材の固定にポリエチレンフォームまたはスペーサを用いた場合には、その長さ分、真空断熱材の厚さが制限される可能性があるが、本実施の形態では、真空断熱材５ａの内箱３への固定にポリエチレンフォームまたはスペーサを用いる必要がないので、ポリエチレンフォームまたはスペーサの影響によって真空断熱材５ａを薄くする必要がなくなり、断熱性能をより向上させることができる。

また、仮に硬質ウレタンフォーム４を充填する前に外箱２に直接もしくはスペーサ等を介して真空断熱材５ａを固定した場合、接着が不十分なときには組立途中で真空断熱材５ａが外箱２から剥がれて落下する懸念があり、特に真空断熱材５ａを屈曲させた場合はホットメルトまたは両面テープで接着させることが可能な面積が小さくなるためより落下の可能性が高まる。これに対し、本実施の形態では、真空断熱材５ａを内箱３に固定しているので、そもそも真空断熱材５ａの落下の懸念がない。

ここで、真空断熱材５の構成について説明する。図５は、真空断熱材の構成を示す模式図である。図５に示すように、真空断熱材５は、例えば保護層であるナイロン、ガスバリア層であるアルミ箔もしくはアルミを蒸着させたポリエチレンテレフタラートもしくはエチレンビニルアルコール、およびシール層であるポリエチレンなど複数層から構成されるラミネートフィルム１８で作られた袋の中に、真空断熱材５の形状を保たせるグラスウールなどのコア材１９と、水蒸気など気体を吸着させる例えば酸化カルシウムなどのガス吸着剤２０を挿入し、内部を５Ｐａ以下まで減圧し封止した構成となっている。

一般に、従来の冷蔵庫では、ガスバリア層として用いられるアルミ箔もしくはアルミを蒸着させたポリエチレンテレフタラートもしくはエチレンビニルアルコールの層は金属を含んでいるため熱伝導率が大きく、真空断熱材５の中央部ではなくラミネートフィルム１８を伝わって熱が回り込むヒートブリッジ現象が発生する。

これに対し、本実施の形態に係る冷蔵庫１では、真空断熱材５ａを内箱３に貼り付けているため、熱源である制御基板１２または放熱パイプ１６と真空断熱材５ａとの距離が離れるため、ラミネートフィルム１８まで届く熱量が小さくなり、ヒートブリッジ現象が抑制され、より断熱性能を向上させることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、内箱３の天井に庫内灯１１を配置し、外箱２に収納ケース１３と放熱パイプ１６を配置した冷蔵庫１において、十分な断熱性能を確保することが可能になる。

実施の形態２．
図６は、本実施の形態における冷蔵庫の天井部の拡大図である。なお、図６では、図４に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図６に示すように、真空断熱材５ａは、窪み１０の収納ケース１３側の縁部における屈曲箇所から冷蔵庫１の正面側では、外箱２の内側の天井面に接している。図６では、この接触範囲をＢで示している。

すなわち、真空断熱材５ａの厚さは、窪み１０の底面部を構成する内箱３の外側の天井面とこれに対向する外箱２の内側の天井面との間の距離に等しく、真空断熱材５ａは、窪み１０の配置位置では、外箱２と内箱３の双方に接している。

また、真空断熱材５ａは、固定範囲Ａを除き、外箱２および内箱３のいずれにも固定されていない。固定範囲Ａでは、真空断熱材５ａは、例えば両面テープまたはホットメルトにより内箱３に接着されている。なお、本実施の形態のその他の構成は実施の形態１と同じである。

本実施の形態では、真空断熱材５ａは、窪み１０の配置位置において、窪み１０の底面部を構成する内箱３の外側の天井面と外箱２の内側の天井面の双方に接しているため、実施の形態１の図４と比較して、真空断熱材５ａの厚みが可能な限り増大されている。このような構成によれば、硬質ウレタンフォーム４の熱伝導率が０．０１８〜０．０２５Ｗ／ｍＫに対し、真空断熱材５の熱伝導率は０．００１５〜０．００３Ｗ／ｍＫであるため、断熱性能をより一層向上させることができる。

また、本実施の形態では、真空断熱材５ａは、窪み１０よりも冷蔵庫１の正面側において、外箱２および内箱３に接するのみでいずれにも固定されていない。例えば側面であれば真空断熱材５と外箱２もしくは内箱３との接着がされていないと箱体の強度を十分確保できない可能性もあるが、天井であればこのように外箱２とも内箱３とも接着されていなくても箱体の強度への影響はない。

また、真空断熱材５ａを内箱３の窪み１０部分および外箱２の双方と接着させないことで、真空断熱材５ａの屈曲位置や曲げ角度がばらついても確実に内箱３の固定範囲Ａで接着させることができる。これにより、熱源である制御基板１２または放熱パイプ１６から真空断熱材５ａを安定して遠ざけることができるため、ラミネートフィルム１８まで届く熱量が小さくなり、ヒートブリッジ現象が抑制され、より断熱性能を向上させることができる。

また、真空断熱材５ａと外箱２との間、および真空断熱材５ａと内箱３の窪み１０部分との間に硬質ウレタンフォーム４が滲んでも機能上問題はない。

なお、本実施の形態では、実施の形態１の図４と比較して、真空断熱材５ａの厚みを可能な限り増大させることで、断熱性能のより一層の向上が可能であることを説明したが、実施の形態１の図４において、既に冷蔵庫１の十分な断熱性能が得られている場合には、真空断熱材５ａの厚さは変えることなく、内箱３の大きさを拡大させて図６のようにすることもできる。この場合は、断熱性能を確保しつつ、冷蔵庫１の容量を増大させることができる。

本発明は、冷蔵庫として有用である。

１冷蔵庫、２外箱、３内箱、４硬質ウレタンフォーム、５，５ａ，５ｂ真空断熱材、６冷蔵室、７冷凍室、８野菜室、９機械室、１０窪み、１１庫内灯、１２制御基板、１３収納ケース、１４圧縮機、１５冷却器、１６放熱パイプ、１７ウレタン注入口、１８ラミネートフィルム、１９コア材、２０ガス吸着剤、３０凹部、３１カバー。

Claims

外箱と内箱との間に形成される空間内に複数枚の真空断熱材が配置されると共に発泡断熱材が充填された冷蔵庫であって、
前記外箱の背面上部に設けられ、制御基板が収納された収納ケースと、
前記内箱の天井に設けられた窪み内に配置された庫内灯と、
前記収納ケースと前記庫内灯との間に配置され、前記外箱の内側の天井面に固定された放熱パイプと、
前記窪みの底面部を構成する前記内箱の外側の天井面に接して配置されて前記庫内灯が配置された前記窪みを外側から覆い、前記窪みの収納ケース側の縁部では前記窪みに沿って屈曲され、前記窪みと前記収納ケースとの間では前記内箱の外側の天井面に接して固定されて前記放熱パイプを内側から覆い、さらに前記収納ケースに沿って屈曲され、前記収納ケースを内側から覆う１枚の真空断熱材と、
を備えることを特徴とする冷蔵庫。
前記１枚の真空断熱材は、前記窪みと前記収納ケースとの間で前記内箱の外側の天井面に固定された箇所以外では、前記内箱および前記外箱のいずれにも固定されていないことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
前記１枚の真空断熱材は、当該冷蔵庫の正面側から背面側に向かって、前記窪みの収納ケース側の縁部で順に内箱側、外箱側に２箇所で屈曲された後、前記収納ケースの手前で内箱側に屈曲されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。
前記１枚の真空断熱材は、前記窪みの配置位置において、前記窪みの底面部を構成する前記内箱の外側の天井面と前記外箱の内側の天井面の双方に接していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の冷蔵庫。