JP2017089959A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱パネルを用いた冷蔵庫は、断熱空間に発泡断熱材を注入して発泡させた際に、発泡断熱材の外包材端部を折り返した耳折り部の内側に閉じ込められた空気が圧縮して集められ、空気溜まりを生じることがあった。
【解決手段】断熱空間に設置された、一端が前記真空断熱材の耳折部の内部に配置され、他端が断熱空間の外部に至る位置に配置された、両端が開口している柔軟性のチューブと、チューブ内に挿入された糸とを備えるものである。
【選択図】 図２

Description

この発明は、保冷のための断熱部材として真空断熱パネルを適用した冷蔵庫、冷凍庫や保冷庫に関するものである。なお、この明細書において冷蔵庫と称しているのは、上記の冷蔵庫や保冷庫などを含むものとする。

近年、地球環境問題の一つである温暖化現象への対策として、電気製品に関する省エネルギー化を図ることが重要となっている。冷蔵庫などの冷熱機器においては、熱の利用効率を向上させる観点から、断熱性能に優れた断熱材の一つである真空断熱パネルが普及しつつある。

真空断熱パネルは、ガスバリア性を有したラミネートフィルム（外包材）を袋状に加工し、その袋内に、体積密度が小さく、微細な空隙を作ることができる素材を構造体支持材（芯材）として内包させ、袋内部を減圧、封止したものである。芯材としては、例えばグラスウールが用いられる。

真空断熱パネルには、袋内部の減圧封止状態を保つため、外包材について熱溶着によるシールを行う箇所（シール部）が外周部のほぼ全周に存在する。芯材が入っていないシール部は外包材２枚を重ね合わせた状態でパネル外周部に存在し、シール部を含む、芯材の入っていない箇所は真空断熱パネルの「耳」や「ヒレ」などと呼ばれている。
真空断熱パネルの形状は板状であることから、冷蔵庫の断熱材として使用される場合、冷蔵庫の外箱と内箱の間の断熱用スペース（断熱空間）において、外箱または内箱に貼り付けるように設置する。パネル間の隙間や、パネル設置が困難な領域は空隙となるため、硬質ポリウレタンフォーム等の発泡断熱剤で埋めることによりスペース全体の断熱が確保される。

しかしながら、発泡断熱材を発泡する際に、真空断熱パネルの耳部が発泡断熱剤の流動を阻害し、未充填部やボイドを発生する原因となってしまうことがある。未充填部やボイドが生じると、冷蔵庫の断熱性能を悪化させてしまう。
これを受け、真空断熱パネルを冷蔵庫の断熱材に使用する際、発泡断熱剤の流動の邪魔をしないように、耳部は真空断熱パネルの反取り付け面側に折られ（ここでは“耳折り”と呼ぶ）て、外包材に重ねてテープ止めされるか、あるいは接着剤や両面テープで固定されるのが一般的である（例えば特許文献１、２参照）。

特開２００５−１４０４０７号公報 特開２０１４−１８１７４６号公報

従来の真空断熱パネルを用いた冷蔵庫にあっては、耳折りによって生じる耳部とそれに対向する外包材によってできた閉じたスペースには空気溜まりが生じる。このため、真空断熱パネルを用いた冷蔵庫では、発泡断熱材を注入して発泡した際に、耳折りの内側に閉じ込められた空気が圧縮して集められて空気溜まりを生じることがあった。この空気溜まりは、周囲の温度変化に伴って膨張、収縮し、その結果、冷蔵庫の外箱表面や内箱に機械的ストレスを与えて変形を引き起こす原因となる。このとき、外箱に膨れが生じれば見栄えの悪い外観不良の冷蔵庫となってしまい、内箱に膨れが生じれば、野菜室等の引き出しの摺動を悪化させる原因となってしまう。なお、耳折りによってできる閉じたスペースに溜まるガスは空気だけでなく、発泡断熱材の一体発泡で発生するガスが溜まることがある。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、真空断熱パネルの耳折りおよび発泡断熱剤の注入を行っても、未充填部やボイドの発生を抑制して、断熱性能の優れた冷蔵庫を得ることを目的としている。

この発明の真空断熱パネルを用いた冷蔵庫においては、外気と庫内とを断熱する断熱空間に真空断熱材と発泡断熱材とを備えており、真空断熱材は、芯材と、芯材を内包する外包材と、外包材の耳部を折り返した耳折部とを備え、両端が開口しているチューブであって一端が耳折部の内部に配置され、他端が断熱空間の外部に至る位置に配置されたチューブと、チューブ内に挿入された糸とを備えるものである。

この発明によれば、糸を通したチューブを真空断熱パネルの耳部を折り返した耳折部の内部に備え付けたことにより、耳折りの内側に生じた空気溜まり内の空気やガスを逃がすことができ、真空断熱パネルを適用した冷蔵庫の外箱および内箱の変形を防止することができる。

この発明の実施の形態１において用いる真空断熱材の外観を示す平面図である。 この発明の実施の形態１において用いる真空断熱材の構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態１において用いる糸入りチューブの端部を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す冷蔵庫の断面図である。 この発明の実施の形態２において用いる糸入りチューブの端部を示す図である。 この発明の実施の形態２の変形例において用いる糸入りチューブの端部を示す図である。 この発明の実施の形態３において用いる真空断熱材の外観を示す平面図である。 この発明の実施の形態３において用いる真空断熱材の構造を示す部分断面図である。 この発明の実施の形態３において用いる糸入りチューブの端部を示す図である。 この発明の実施の形態３において用いる糸入りチューブ端部の構造を示す断面図である。

実施の形態１．
図１〜図４を参照して実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１において用いる真空断熱パネルの外観を示す平面図である。図２は真空断熱パネル１の構造を示す図１中のＡ−Ａ´における模式的な断面図である。真空断熱パネル１の平坦面（図２の上面と下面）をパネル面と称する。図３は、本実施の形態１において用いる糸入りチューブの端部を示す拡大図である。図４は真空断熱パネルを組み込んだ、本実施の形態１の冷蔵庫の構成を示す断面図である。

（構造）
図１および図２に示す真空断熱パネル１は、ガスバリア性を有したラミネートフィルムを袋状に加工した外包材２に、グラスウールのような体積密度が小さく、かつ、微細な空隙を持つ芯材４と、残留ガスを吸着して袋内部の減圧状態を向上、ないし維持させるための吸着剤５を内包し、減圧封止されたものである。
また、真空断熱パネル１には、外包材２を熱溶着したシール部６、およびシール部６を含む芯材４の入っていない余剰領域である耳部３が存在する。
また、図４に示すように、本実施の形態１の真空断熱パネルを適用した冷蔵庫本体１０は、匡体となる外箱１１や、庫内を規定する内箱１２などの箱部材で構成されており、外箱１１と内箱１２の間の断熱空間によって冷蔵室１５、冷凍室１６、野菜室１７の断熱箱体を形成する。これらの断熱箱体により、冷蔵室１５、冷凍室１６、野菜室１７が外気と断熱される。さらに、これらの各断熱箱体を冷却する圧縮機３０、凝縮機、冷却機を備えた冷却装置によって構成される。なお、図４は簡単のために冷却装置について圧縮機３０以外の図示を省略している。

本実施の形態１の冷蔵庫は、真空断熱パネル１が冷蔵庫本体１０の外箱１１、内箱１２、及び扉１４に貼り付けられており、外箱１１と内箱１２との間と、扉１４内の残余空間に硬質ウレタンフォームなどの発泡断熱剤１８が充填されている。
真空断熱パネル１の耳部３は、取り付け面の反対側のパネル面に折り返されており、真空断熱パネル１の外形がおおむね芯材４の外形に近くなるように、折り返した耳部３は、粘着テープ９によって取り付け面の反対側のパネル面に固定される。

折り返した耳部３の内側のパネル側面には、両端が開口したチューブ８を配設している（パネル側面のチューブは、図中の符号を８'と表記する場合がある）。チューブ８の内部には、チューブ全長にわたる糸７が通されており、チューブ８を曲げると糸７も追従して曲げられるものである。すなわち、チューブ８はその一端を耳折りによってできる耳折り内側に位置するように配設されており、パネル側面と折り返された耳部３との間に挟まれて設置される。なお、本発明においては、折り返された耳部３は耳折り部（耳折部）と称する。

また、本実施の形態１では、真空断熱パネル１の耳折り部の内側部分から延びたチューブ８は、もう一方の端部が外箱１１のガス抜き穴１３に達している。ガス抜き穴１３は、冷蔵庫背面、天面、または底面、扉１４の上部、または下部などに設けられる。これによって、真空断熱パネル１の耳折り部内側と外箱１１の外部がチューブ８によって連通する。

（材質）
外包材２は、ガスバリア性のあるラミネートフィルムであり、その一例として最表面層には靱性に富んだ延伸ナイロンフィルム、次に防湿層としてアルミ蒸着層を設けたポリエチレンテレフタラートフィルムを使用することができる。さらに、ガスバリア層にアルミ蒸着層を設けたエチレンビニルアルコール共重合体フィルムを使用する。上記２層のフィルムはアルミ蒸着層が向かい合うように接着して用いる。

また、熱溶着を行う熱溶着層は、汎用性の高い低密度直鎖状ポリエチレンを用いることができる他、高密度ポリエチレンやポリプロピレン、ポリブチレンテレフタラート等の熱溶着可能なフィルムであってもよい。フィルムの各層は二液硬化型ドライ・ラミネート用ウレタン接着剤を介してドライ・ラミネート法によって貼り合わせる。
また、芯材４については遠心法で作製されたグラスウールで繊維径０．１μｍ〜１０μｍの範囲のものを使用することができる。さらに、吸着剤５には、減圧下でも吸湿性を有する酸化カルシウムを使用すればよい。

（製造方法）
次に、図４に示す本実施の形態１の冷蔵庫の製造方法について説明する。冷蔵庫本体１０は、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）などの合成樹脂からなる内箱１２と、鋼板からなる外箱１１を組み合わせて構成される。冷蔵庫本体１０は、全体が断熱箱体となることから、内箱１２と外箱１１との間に形成される空間に発泡断熱剤１８と真空断熱パネル１が複層構造で設置される。発泡断熱剤１８は、例えば硬質ウレタンフォームが好適に用いられる。

チューブ８には、容易に曲げが可能な柔軟素材であるシリコーンチューブやポリプロピレンチューブを用いる。その他、ポリエチレン、軟質塩化ビニル、フッ素樹脂等の素材からなるチューブを使用してもよい。チューブ８に内包する糸７は、例えばタコ糸等のより糸（撚糸）を用いればよい。撚糸の素材は木綿や麻、紙、ウール、絹等の天然繊維、または、ポリエステル、ナイロン、アクリル、アラミド繊維等を用いることができる。チューブ８の径については、取り回しの行いやすさ、ガス抜き穴１３の設置サイズを考慮し、内径φ０．５ｍｍ〜φ５ｍｍの範囲とし、ガス抜き時の応答のため、より望ましくは内径φ１ｍｍ〜２ｍｍがよい。糸の太さについてはチューブの内径に準じたサイズを選定すればよい。

意匠性の観点から、ガス抜き穴１３の配置位置は冷蔵庫背面など、なるべく使用者に目立たない箇所であることが望まれる。そのため、本体では背面、天面、もしくは底面が望ましく、扉１４においては上部、または下部に配置するのがよい。

断熱箱体を製造する方法は次のとおりである。まず、真空断熱パネル１をあらかじめ外箱１１の内面と、内箱１２の外面に直接的に接着剤で固定する。次に、真空断熱パネル１の耳折り部分から延びたチューブ８をガス抜き穴１３に接続する。さらに外箱１１の内面と内箱１２の外面とを組み合わせて箱体を形成した後、硬質ウレタンフォームの原料を注入し、一体発泡を行う。（図４では硬質ウレタンを注入する注入口は省略した。）
上記の構成により、一体発泡を行った際に耳折り内側で圧縮力を受けると、耳折り部の内側に溜まった空気や、発泡により生じたガスは、チューブ８をパス（通路）としてガス抜き穴１３から容易に本体の外部に噴出する。このガス抜きの作用により、外箱１１と内箱１２への機械的ストレスを大幅に軽減することができる。また、チューブ８内部には糸７が通っていることから、チューブ８の一部が発泡断熱材１８で圧迫されたり、途中で折り曲げられたりしても、糸７がチューブ８内で支持体となっているため途中で通路が塞がってしまうことにはならない。

このように、真空断熱パネル１の耳折り内側と断熱空間の外部をつなぐ、糸７を通したチューブ８と、ガス抜き穴１３を設けることにより、耳折り内側に溜まった空気や発生したガスの圧力によって外箱１１、及び、内箱１２への機械的ストレスの発生を抑制することができる。そのため、冷蔵庫本体１０の製造時や、使用時の温度変化に起因する外箱１１、内箱１２および扉１４の変形を防止できることから、生産における品質を安定させることができるとともに、経時的な安定性にも優れた冷蔵庫を得ることができる。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２において用いる糸入りチューブの端部を示す拡大図である。本実施の形態２による真空断熱パネルを用いた冷蔵庫は、実施の形態１で述べた真空断熱パネル１と同様に外包材２、芯材３、吸着剤５で構成され、耳部３の折り返し内側スペースに糸を通したチューブを埋設する点で基本的な構成は変わらない。図５に示すチューブ２１では、チューブ２１の側面の一部にチューブ２１の中心に向かって貫通する複数の小孔２０が設けられているものである。実施の形態２では、チューブ２１に糸７を通した状態で小孔２０を備えた端部を耳折り内側に配設する。チューブ２１の側面に空いた複数の小孔２０は、耳折りの内側スペースに埋設される箇所にのみ設けられており、チューブ２１の耳折りの外に出た部分においては小孔２０が設けられていない。糸７を有したチューブ２１のもう一端は、冷蔵庫の背面、または天面、または底面などに設けたガス抜き穴１３へ接続されてガス抜き機構を構成する。

このような構成によれば、耳折り内部で飛び飛びに集まった空気だまりが複数個所に存在した場合においても、チューブ２１をパスとして冷蔵庫背面等に設けたガス抜き穴１３から、ガスや空気が容易に外部に噴出し、外箱１１と内箱１２へ与える機械的ストレスを低減することができる。また、実施の形態１と同様に、チューブの内部には糸が通っていることから、チューブが発泡断熱材１８で圧迫されたり、途中で折り曲げられたりしても、糸７がチューブ２１内で支持体となって外部へのパスが塞がることがない。さらに、複数の小孔２０は、耳折り内側に埋設する範囲にだけ設けられることで、ガス抜き穴１３までの間に発泡断熱材１８がチューブ内部に入り込んで、外部へのパスを塞いでしまうことがない。

このように、耳折り内部においてのみチューブ２１側面に複数の小孔２０を設けることにより、耳折り内側で予測できない箇所に空気などが集まった空気だまりができたとしても、速やかに外部に排出することが可能となる。そのため、耳折り内部に溜まった空気やガスの圧力による外箱１１及び内箱１２に働く機械的ストレスの発生を抑制して品質の優れた冷蔵庫を得ることができる。

（変形例）
図６は、この発明の実施の形態２の変形例において用いる糸７を通したチューブ２４の端部を示す拡大図である。この変形例では、図５の小孔２０に代わり、チューブ側面に一定の間隔でチューブの内側まで達する切溝２５を付けたことが特徴である。実施の形態２と同様に、切り溝付きのチューブ２４に糸７を通したガス抜き機構を耳折り部の内側に配設する。切り溝付きチューブ２４の側面に空いた複数の切溝２５は、耳折りの内側スペースに埋設される箇所にのみ設けられており、耳折りの外に出た部分においては、チューブ側面に切り溝２５は設けられていない。糸７を有した切り溝付きチューブ２４は両端が開口されており、その一端は耳折りによってできる耳折り内側に埋設され、もう一端は、冷蔵庫の背面、天面、または底面などに設けたガス抜き穴１３へ接続される。ガス抜きの作用、効果は実施の形態２とほぼ等価であるが、切溝２５は単純な工具でチューブの一部を切欠くだけで形成することができるため、製造が容易であることが利点である。

実施の形態３．
次に、図７〜図１０を参照して実施の形態３について説明する。なお、実施の形態３による真空断熱パネルの基本構成は、実施の形態１及び実施の形態２で述べたものと同様に、外包材２、芯材３、吸着剤５で構成され、耳部３の折り返し内側スペースに糸を通したチューブを埋設するガス抜き機構を備える基本的な構成は変わらない。図７は実施の形態３において用いる真空断熱材の外観を示す平面図である。図８は真空断熱材の構造を示す部分断面図であり、図７中のＢ−Ｂ´断面における構造を示す。耳折りの内部にはチューブ２２が挿入されている。

図９は、糸７が挿入されたチューブ２２の端部を示す平面図であり、当該端部には三角形のメッシュクロス２３の一辺がチューブ２２の切欠き部分を通じて繋げられている。図１０は糸入りチューブ端部の構造を示す断面図であり、耳折りの内側スペースに配設される部分にのみ、チューブ２２の側面にチューブ長手方向に沿って切欠き（切溝）を有している。そして、切欠き付きのチューブ２２にはチューブ内全体に糸７が通されている。ここで使用するメッシュクロス２３は撚糸で織られたものである。メッシュクロスに用いる撚糸には前述の実施の形態の糸７と同様の素材を用いることができる。

メッシュクロス２３は、特に広範な耳部３を折り返して作られる耳折りの内側に設置され、テープ４で固定された耳部３により袋状の箇所に埋設される。糸７を有した切欠き付きチューブ２２の他の端部は、冷蔵庫の背面、または天面、底面などに設けたガス抜き穴１３まで連通して設置される。

この構成によれば、特に、面状で広い範囲を有する耳折り箇所に対して、耳折の形状に合わせたメッシュクロス２３を配置することにより介し、メッシュクロス２３につながった切欠き付きチューブ２２をパスとして、溜まっていた空気やガスがガス抜き穴１３から容易に外部に噴出し、外箱１１や内箱１２などに与えるストレスを軽減することができる。
また、実施の形態１、実施の形態２と同様にチューブ内部には糸７が通っており、発泡断熱材によってチューブが圧迫されたり、途中で折り曲がったりしても、糸７が支持体となっているため外部へのパスが塞がらず、排気機能が保たれる。さらに、広範な耳折り内側においても糸で織られたメッシュクロス２３が介在することで、発泡断熱材で圧迫された際にメッシュクロス２３が支持体となり、糸７とチューブ２２を通じた外部へのパスを確保することができる。

このように、メッシュクロス２３と切欠き付きチューブ２２を備えて構成されるガス抜き機構を設けることにより、耳折り部内側で予測できない箇所に空気だまりが生じやすい大きな耳折り部を持つ真空断熱パネルに対しても、耳折り部内に溜まった空気やガスの圧力による外箱１１、内箱１２に働く機械的ストレスの発生を抑制することができる。これによって外箱１１や内箱１２の変形を防止できることから、製品の品質を高め、製造時の歩留まりの向上を図ることができる。

１ 真空断熱パネル
３ 耳部
４ 芯材
７ 糸
８，２１，２２，２４ チューブ
１０ 冷蔵庫本体
１１ 外箱
１２ 内箱
１３ ガス抜き穴
２０ 小孔
２３ メッシュクロス
２５ 切溝

Claims (6)

1. 外気と庫内とを断熱する断熱空間に真空断熱材と発泡断熱材とを備える冷蔵庫であって、
   前記真空断熱材は耳部を折り返した耳折部を備えており、
   一端が前記耳折部の内側に配置され、他端が前記断熱空間の外部に至る位置に配置されたチューブと、
   前記チューブ内に挿入された糸と、
   を備える冷蔵庫。
2. 前記チューブはシリコーン、ポリプロピレン、ポリエチレン、軟質塩化ビニル、フッ素樹脂のいずれかの素材からなる請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記糸は、木綿、麻、紙、ウール、絹、ポリエステル、ナイロン、アクリル、アラミドのいずれかからなる撚糸である請求項１または２に記載の冷蔵庫。
4. 前記断熱空間を規定する箱部材を備え、
   前記チューブの前記断熱空間の外部に至る端部は、前記箱部材のガス抜き穴に達している請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
5. 前記チューブは、前記耳折部の内側となる位置のチューブ側面に小孔または切溝が設けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
6. 前記チューブは前記小孔または切溝に隣接するメッシュクロスを備える請求項５に記載の冷蔵庫。

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