JP2016038168A - 断熱材及び冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】複層の断熱材を適用して冷蔵庫外箱と断熱材の間に冷媒パイプを配置した場合でも外箱の変形を抑制した冷蔵庫を提供する。
【解決手段】一対の板状部材２がスペーサ３を介して対向し、該スペーサ３により形成された空間を減圧封止した断熱材１において、該板状部材２の外気接触面側に凹部５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、断熱材、及び断熱材を用いた冷凍冷蔵庫に関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１（特開２００７−１３２６３７号公報）がある。特許文献１には、スペーサを介して複数枚の板ガラスを並設すると共に、各板ガラスの外周縁部間を気密状態にシールして断熱ガラスが構成され、その断熱ガラスの外周縁部を、枠体に保持させてある断熱パネルの構造であって、前記枠体と前記断熱ガラスとの間に、前記断熱ガラスの端面部が暴露された暴露空間が設けられ、その暴露空間は、断熱パネルの表裏両空間の内、高温の空間側と連通する状態に構成されている断熱パネル構造が記載されている。

特開２００７−１３２６３７号公報

しかしながら、特許文献１のような構造を持つ複層断熱材を冷蔵庫用の断熱材として用いる場合、断熱材と冷蔵庫の外形を構成する外箱との間に冷媒パイプを配置することができない。仮に冷媒パイプを断熱材と外箱の間に配置した場合、冷蔵庫の断熱壁に用いる硬質発泡ウレタンを発泡する際の圧力によって、冷媒パイプが冷蔵庫外箱を変形させることになり、冷蔵庫外観の意匠性を損なう。

そこで本発明は、複層の断熱材を適用して冷蔵庫外箱と断熱材の間に冷媒パイプを配置した場合でも、外箱の変形を抑制した冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、一対の板状部材がスペーサを介して対向し、該スペーサにより形成された空間を減圧封止した断熱材において、該板状部材の外気接触面側に凹部を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、複層の断熱材を適用して冷蔵庫外箱と断熱材の間に冷媒パイプを配置した場合でも、外箱の変形を抑制した冷蔵庫を提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例に係る断熱材の断面模式図である。 本発明の実施例に係る断熱材の断面模式図である。 従来の断熱材の断面模式図である。 実施例および比較例の構成をまとめた表図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

本実施例の複層断熱材１，６は、図１，２に示すように、一対の板状部材２がスペーサ３を介して対向し、スペーサ３により形成された空間を減圧封止した断熱材において、板状部材２の外気接触面側に凹部５を設けたものである。

これにより、冷蔵庫外箱と断熱材の間に冷媒パイプを配置しても、外箱を変形させることなく複層断熱材を冷蔵庫に適用することができる。

板状部材２は断熱材の形状を保持できる強度を持った部材であることが望ましく、さらには、減圧された空間の圧力を維持できるようガスの透過性が低い材料であることが望ましい。

このような特性を有する材料の例としては、種々の組成からなるガラスがあげられる。ガラスは強度も高く、ガスの透過性が低いことから板状部材に適した材料といえる。

ガラス板の製造方法としては特に定めるものではないが、一般的な方法としてフロート法があげられる。ガラスの原料を溶融炉内で溶解した後、溶融金属の上に浮かべ均一な厚みとなった状態で徐冷し板状のガラスを得る。

また、他の材料としてはセラミックスも用いることができる。セラミックスの原料を溶液に入れ撹拌しスラリーとした後、シート状に引き延ばし乾燥すると、グリーンシートと呼ばれる焼結前のセラミックス原料粉シートができる。

このグリーンシートを積層し、所定の大きさに切断した後、電気炉を用いて焼成するとセラミックスの板材を得ることができる。

さらに、板状部材２には有機物からなる樹脂材料を板状として用いることもできる。樹脂材料を用いる場合、強度を確保するためガラスやセラミックスと比較して板厚を大きくする必要がある。

板状部材２表面の凹部５は、板状部材２表面を機械加工により成形する方法や、板状部材２表面に他の部材７（図２参照）を接着等により付加することで形成することができる。機械加工の方法は、板状部材２の材質、溝の形状等により適宜選定できる。

また、板状部材２表面に付加されて凹部５を形成する部材７の材質は、冷蔵庫の作製過程における発泡ウレタンの発泡圧で変形しない強度を有することが必要である。材質の一例としては、先に挙げた板状部材と同じガラス、セラミックス、有機樹脂に加えて金属材料等もあげられる。これらの材料は各部分をすべて同一としても良いが、部分的に異なる材質としてもよい。さらには各材料を組み合わせて用いることもできる。

板状部材２の間に設置されるスペーサ３の材質としては、板状部材２と同様に大気圧により変形しない強度のものを用いることが望ましい。

一例として、種々の組成からなるガラスがあげられる。ガラスはヤング率が高く塑性変形しにくいことからスペーサ材として適する。

また、他の材料としては有機からなる樹脂材料を用いることも可能である。

樹脂材料はガラスと比較して熱伝導率が低いことから、スペーサ３として用いた際に断熱材の熱伝導率を低減可能である。スペーサ３の形状や配置、個数は用いる材質の強度等を考慮して適宜選択することができる。

断熱材のスペーサ３により形成した空間を減圧後封止する封止材４の材料としては、ガス透過性の低い材料が望ましい。

また、封止材４は板状部材２の間をつなぎ、熱の移動経路を形成することから、熱伝導率の低い材料であることも重要である。

一例として、低融点のガラスがあげられる。封止材の温度が板状部材２の耐熱温度より高いと、板状部材２が溶融等により変形することから、低い温度で形成できる封止材がよい。

低融点のガラスの中には鉛が含まれるものもあるが、冷蔵庫は食品を保存するための装置であることや、廃棄の際に環境に与える影響を考慮して、鉛を含有しないガラスを用いるとよい。

他の封止材４の材料としては、有機からなる樹脂材料を用いることも可能である。樹脂材料はガラスと比較して熱伝導率が低いことから、封止材４として用いた際に断熱材の熱伝導率を低減可能である。しかし、樹脂材料はガラスと比較してガス透過性が高いことから、断熱材内部の圧力を長期にわたり保持するためにはガスの透過方向に対して十分な厚さを持たせることが必要である。

断熱材を減圧封止後の残存ガスおよび水分を吸着する吸着剤を空間に配置することも可能である。吸着剤としては、モレキュラーシーブス、シリカゲル、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、合成ゼオライト、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等のものを使用することができる。吸着剤の形状は任意に決定することができ、粒状、粉状、膜状等の形状とすることができる。

以下、本発明の各実施例の詳細について、図面に基づき説明する。なお、この実施例によって発明が限定されるものではない。

図１、図４に示すように、断熱材１は板状部材２を使用している。ソーダ石灰ガラスを原料として、フロート法で厚さ６ｍｍの板ガラスを作製した。作製したガラス板を５００ｍｍ×１４００の大きさに切断し、２枚を準備した。

スペーサ３は板状部材２と同様にソーダ石灰ガラスを原料としたガラスブロックから、５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍの立方体を切り出し作製した。板状部材２を１枚設置し表面にスペーサ３を約５０ｍｍの等間隔に並べた。

板状部材２の外周部表面には、低融点のガラスを材料とする封止材４を額縁状に高さ６ｍｍで配置した。封止材４の一部は、減圧時の排気口として約２ｍｍの隙間を２か所に設けた。排気口は、減圧後の加熱により溶融した封止材の表面張力により自然に閉じる形状である。

さらに、板状部材２表面に合成ゼオライトを吸着剤として置き、最後にもう１枚の板状部材２を上から被せた。上記の部材をすべて真空排気用のチャンバー内にセットし減圧操作を行った。排気時の圧力は０．１Ｐａ以下となるようにした。十分な排気を行った後、チャンバー内の部材を同時に加熱し封止材４を溶融封止した。溶融封止後は徐々に室温に戻し、複層断熱材１を作製した。作製した複層断熱材１の熱伝導率を英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定した結果、５ｍＷ／ｍ・Ｋと低い値であった。

次に、作製した複層断熱材１の片側表面に、深さ３ｍｍの凹部５を設けた。凹部５は、切削加工や溶融状態で変形させることによって構成することができる。

さらに、凹部５を設けた複層断熱材１を用いて冷蔵庫箱体を作製した。冷蔵庫外箱と複層断熱材１の凹部５によりできた空間に冷媒パイプを配置した後、冷蔵庫外箱に複層断熱材を張り付けた。

さらに、冷蔵庫外箱と冷蔵庫内箱を組合せ隙間に間に発泡ウレタンを注入し冷蔵庫箱体を作製した。作製した冷蔵庫箱体の外箱表面は非常に平らな状態となり、外観良好となった。作製した冷蔵庫箱体とコンプレッサー、熱交換機等の部品とを用いて冷凍冷蔵庫を作製し消費電力を測定したところ、複層断熱材１を用いない場合と比較して、非常に低い値となっていた。以上の結果より、本実施例の複層断熱材１を用いることで、外箱の外観が意匠性に優れ、機器の消費電力が低い冷蔵庫を作製できることが明らかとなった。

図２、図４に示すように、断熱材６は板状部材２を用いている。ソーダ石灰ガラスを原料として、フロート法で厚さ６ｍｍの板ガラスを作製した。作製したガラス板を５００ｍｍ×１４００の大きさに切断し、２枚を準備した。

スペーサ材３は、ポリスチレン樹脂のブロックから、５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍの立方体を切り出し作製した。板状部材２を１枚設置し表面にスペーサ３を約５０ｍｍの等間隔に並べた。もう１枚の板状部材２をスペーサ３の上に対向する板状部材２と位置が同じになるように重ねた。

板状部材２の間にスペーサ３を設置した状態で板状部材２の端部を樹脂の封止材４で覆った。さらに、封止材２の一部に排気口を設け、スペーサ３により形成された空間を０．１Ｐａ以下の圧力となるように減圧し排気口を封止した。

作製した複層断熱材６の熱伝導率を英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定した結果、４．８ｍＷ／ｍ・Ｋと低い値であった。

次に、作製した複層断熱材６の片側表面に厚さ５ｍｍのアクリル樹脂からなる凹部５形成用の部材７を接着剤により張付け、凹部５を設けた。

さらに、凹部５を設けた複層断熱材６を用いて冷蔵庫箱体を作製した。冷蔵庫外箱と複層断熱材６の凹部５によりできた空間に冷媒パイプを配置した後、冷蔵庫外箱に複層断熱材６を張り付けた。

さらに、冷蔵庫外箱と冷蔵庫内箱を組合せ隙間に間に発泡ウレタンを注入し冷蔵庫箱体を作製した。作製した冷蔵庫箱体の外箱表面は非常に平らな状態とあり、良い外観となった。作製した冷蔵庫箱体とコンプレッサー、熱交換機等の部品とを用いて冷凍冷蔵庫を作製し消費電力を測定した所、複層断熱材を用いない場合と比較して、非常に低い値となっていた。以上の結果より、本実施例の複層断熱材６を用いることで、外箱の外観が意匠性に優れ、機器の消費電力が低い冷蔵庫を作製できることがあきらかとなった。

比較例１

図３、図４に示すように、断熱材１は板状部材２を使用している。ソーダ石灰ガラスを原料として、フロート法で厚さ６ｍｍの板ガラスを作製した。作製したガラス板を５００ｍｍ×１４００の大きさに切断し、２枚を準備した。

スペーサ材３は板状部材２と同様にソーダ石灰ガラスを原料としたガラスブロックから、５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍの立方体を切り出し作製した。板状部材２を１枚設置し表面にスペーサ３を約５０ｍｍの等間隔に並べた。

板状部材２の外周部表面には低融点のガラスを材料とする封止材４を額縁状に高さ６ｍｍで配置した。封止材４の一部は、減圧時の排気口として約２ｍｍの隙間を２か所に設けた。排気口は減圧後の加熱により溶融した封止材の表面張力により自然に閉じる形状である。

さらに、板状部材２表面に合成ゼオライトを吸着剤として置き（図示せず）、最後にもう１枚の板状部材２を上から被せた。上記の部材をすべて真空排気用のチャンバー内にセットし減圧操作を行った。排気時の圧力は０．１Ｐａ以下となるようにした。十分な排気を行った後、チャンバー内の部材を同時に加熱し封止材４を溶融封止した。溶融封止後は徐々に室温に戻し、複層断熱材８を作製した。作製した複層断熱材８の熱伝導率を英弘精機（株）製のＡＵＴＯ−Λを用いて１０℃で測定した結果、５ｍＷ／ｍ・Ｋと低い値であった。

次に、複層断熱材８を用いて冷蔵庫箱体を作製した。冷蔵庫外箱と複層断熱材８の間に冷媒パイプを配置したのち、冷蔵庫外箱に複層断熱材８を固定した。さらに、冷蔵庫外箱と冷蔵庫内箱を組合せ隙間に間に発泡ウレタンを注入し冷蔵庫箱体を作製した。作製した冷蔵庫箱体の外箱表面は冷媒パイプが押しつけられことにより変形し、平らな状態ではなく外観不良となった。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

冷蔵庫への適用以外にも、断熱が必要な種々の機器、建築部材等の壁材等への適用も可能である。

１…複層断熱材，２…板状部材，３…スペーサ，４…封止材，５…凹部，６…複層断熱材，７…凹部形成部材，８…複層断熱材

Claims (4)

1. 一対の板状部材がスペーサを介して対向し、該スペーサにより形成された空間を減圧封止した断熱材において、該板状部材の外気接触面側に凹部を設けたことを特徴とする断熱材。
2. 一対の板状部材がスペーサを介して対向し、該スペーサにより形成された空間を減圧封止した断熱材において、該板状部材の外気接触面側に凹部を形成する部材を設けたことを特徴とする断熱材。
3. 請求項１又は２記載の断熱材において、前記板状部材をガラスで構成したことを特徴とする断熱材。
4. 外箱を有する冷蔵庫において、
   請求項１から３のいずれかに記載の断熱材を備え、
   前記外箱と前記断熱材の前記凹部との間に冷媒パイプが配置された
   ことを特徴とする冷蔵庫。