JP2018053920A - 真空断熱材及び冷蔵庫 - Google Patents

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英司 品川
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    • F25D2201/10Insulation with respect to heat

Abstract

【課題】コア材やバリア材に対するダメージを抑制しながらも、放熱パイプを配置することを可能とする。【解決手段】実施形態の真空断熱材は、袋状のバリア材内に板状のコア材を収容し、内部を減圧状態として密封することにより構成されるものであって、前記バリア材の全体を複数に区切った各収容部に対し、前記コア材が夫々収容された形態とされ、前記収容部同士間の境界部で該コア材が分断状態とされている。【選択図】図4

Description

本発明の実施形態は真空断熱材及び冷蔵庫に関する。
例えば家庭用の冷蔵庫においては、断熱箱体の断熱材として真空断熱材を採用すると共に、冷凍サイクルの一部を構成する放熱パイプを、断熱箱体の断熱壁の内部に配置したものが知られている(例えば特許文献1参照)。前記真空断熱材は、例えば、断熱性の高い繊維材料であるグラスウールを板状に固めたコア材を、外面にアルミ蒸着がなされた合成樹脂フィルムからなる袋状のバリア材に収容し、内部を真空減圧して密封することにより構成されている。
前記放熱パイプは、真空断熱材の外面側に形成された凹部内に配置されるようにして、断熱壁を構成する外箱の内面に取付けられる。この場合、真空断熱材に凹部を形成するにあたっては、密封後の真空断熱材に対し、ローラやプレスにより部分的に加圧して圧縮する加工が行われていた。
特開2012−17752号公報
しかしながら、真空断熱材に対し、放熱パイプ配置用の凹部を加圧加工により形成する場合、コア材やバリア材にダメージが加わり、コア材が破断したり、バリア材が延伸されて破れが生じたりする虞がある。
そこで、コア材やバリア材に対するダメージを抑制しながらも、放熱パイプを配置することを可能とする真空断熱材、及び、その真空断熱材を用いた冷蔵庫を提供する。
実施形態の真空断熱材は、袋状のバリア材内に板状のコア材を収容し、内部を減圧状態として密封することにより構成されるものであって、前記バリア材の全体を複数に区切った各収容部に対し、前記コア材が夫々収容された形態とされ、前記収容部同士間の境界部で該コア材が分断状態とされているところに特徴を有している。
また、実施形態の冷蔵庫は、断熱箱体を構成する断熱壁内に、上記した構成の真空断熱材を備えていると共に、前記断熱壁内に、前記真空断熱材の収容部同士間の境界部に位置して放熱パイプが配置されているところに特徴を有している。
第1の実施形態を示すもので、冷蔵庫の全体構成を示す正面図 冷蔵庫の縦断側面図 断熱箱体の斜視図 断熱壁の要部の縦断正面図 真空断熱材の製造方法を説明するための図 真空断熱材の縦断面図 第2の実施形態を示すもので、真空断熱材の縦断面図 第3の実施形態を示すもので、真空断熱材の側面図 第4の実施形態を示すもので、断熱壁を分解状態で示す側面図
以下、家庭用の冷蔵庫に適用したいくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、複数の実施形態間で共通する部分については、同一符号を付して、新たな図示や繰返しの説明を省略することとする。
(1)第1の実施形態
第1の実施形態について、図1から図6を参照して説明する。まず、図1〜図3を参照して、本実施形態に係る冷蔵庫の全体構成について簡単に述べる。冷蔵庫1は、前面が開口した縦長矩形箱状の断熱箱体2内に、複数の貯蔵室を設けて構成されている。詳細については後述するが、断熱箱体2は、内箱と外箱のとの間に、本実施形態に係る真空断熱材を含む断熱材を配置して構成されている。また、断熱箱体2は、左右の側壁部、天井壁部、背壁部、底壁部の5つに分割形態とされた断熱壁を、連結して構成される。
断熱箱体2内の複数の貯蔵室として、具体的には、図2に示すように、上段から順に、冷蔵室3、野菜室4、上冷凍室5、下冷凍室6が設けられている。尚、図3に示すように、断熱箱体2のうち前記上冷凍室5が設けられる部分は左右2室に仕切られており、左側に製氷室7が設けられ、右側に上冷凍室5が設けられている。図示はしないが、製氷室7内には、自動製氷装置が設けられている。
前記冷蔵室3及び野菜室4は、いずれも冷蔵温度帯(例えば、1〜4℃のプラス温度帯)とされ、それらの間は、プラスチック製の仕切壁8により上下に仕切られている。前記上冷凍室5及び製氷室7、下冷凍室6は、いずれも冷凍温度帯(例えば、−10〜−20℃のマイナス温度帯)とされている。野菜室5と上冷凍室5及び製氷室7との間は、厚みのある矩形板状をなす断熱仕切壁9により上下に仕切られている。断熱仕切壁9は、例えばプラスチック製の外殻内に、発泡断熱材を充填して構成され、断熱箱体2内に水平状に取付けられている。
図1にも示すように、前記冷蔵室3の前面部には、ヒンジ開閉式(観音開き式)の断熱扉10、10が設けられている。前記野菜室4の前面部には、引出し式の断熱扉11が設けられ、この断熱扉11の背面部には、貯蔵容器12が連結されている。上冷凍室5の前面には、貯蔵容器13が連結された引出し式の断熱扉14が設けられている。製氷室7の前面には、貯氷容器(図示せず)が連結された引出し式の断熱扉15が設けられている。下冷凍室6の前面にも、貯蔵容器16が連結された引出し式の断熱扉17が設けられている。
全体としての詳しい図示はしないが、冷蔵庫1内には、図2に示すように、前記冷蔵室3及び野菜室4を冷却するための冷蔵室用冷却器18(図2参照)と、前記上冷凍室5、下冷凍室6及び製氷室7を冷却するための冷凍室用冷却器19(図2参照)との2つの冷却器を備える冷凍サイクルが組込まれる。図2に示すように、冷蔵庫1の下端部背面側には、冷蔵庫1の背面で開口する機械室20が設けられている。機械室20内には、前記冷凍サイクルを構成するコンプレッサ21や、図示しないコンデンサ、それらを冷却するための冷却ファン装置、除霜水蒸発皿22等が配設されている。冷蔵庫1の背面下部寄り部分には、コンピュータ等からなり全体を制御する制御ユニット23が設けられている。
図2に示すように、冷蔵庫1内の背壁部の前記冷蔵室3下部から野菜室4上部にかけての部分には、冷蔵室用冷却器室24が設けられており、この冷蔵室用冷却器室24内に、上部に位置して前記冷蔵室用冷却器18が配設されていると共に、下部に位置して送風ファン25が配設されている。これにて、送風ファン25が駆動されると、冷蔵室用冷却器18により生成された冷気が、吹出しダクト26を通って冷蔵室3内に供給された後、野菜室4内に供給され、冷蔵室用冷却器室24内に戻されるといった循環を行うようになっている。
更に、冷蔵庫1内の背壁部の前記上冷凍室5(及び製氷室7)から下冷凍室6の上部にかけての部分には、冷凍室用冷却器室27が設けられている。この冷凍室用冷却器室27内には、前記冷凍室用冷却器19や冷凍室用送風ファン28等が配設され、前記上冷凍室5、製氷室7及び下冷凍室6に冷気を供給するようになっている。
ここで、前記断熱箱体2について説明する。図3に示すように、断熱箱体2は、左右の側壁部30、31、天井壁部32、背壁部33、底壁部34の5つの断熱壁を有している。図4に一部示すように、これら断熱壁30〜34は、基本的には、プラスチック製の内箱35と、鋼板製の外箱36との間に、真空断熱材を含む断熱材を配設して構成されている。本実施形態では、それら断熱壁30〜35のうち、左右の側壁部30、31は、内箱35と外箱36との間に、本実施形態に係る真空断熱材37を備えて構成されている。左右の側壁部30、31は、対称的な構造とされている。
また、周知のように、断熱箱体2には、要所に這わせるようにして放熱パイプ38が設けられる。この放熱パイプ38は、冷凍サイクルのうちコンデンサの下流側の冷媒流路を構成するパイプからなり、高温の冷媒の放熱、及び、断熱箱体2表面における露付き防止を図る。図3に示すように、右側の側壁部31においては、外箱36の内面に沿って、放熱パイプ38が、側壁部31の前辺側を機械室内から上方に延び、前記断熱仕切壁9に対応した部位で、ほぼ直角に折れ曲がって後方に延び、側壁部31の後辺側で再びほぼ直角に折れ曲がって下方に延びるように配置されている。
さて、本実施形態に係る真空断熱材37について、右側の側壁部31に設けられる真空断熱材37を代表させて、図4〜図6を参照して述べる。図5、図6に示すように、この真空断熱材37は、基本的には、やや縦長の長方形状をなす袋状のバリア材39内に、矩形板状(マット状)のコア材40、41を収容し、バリア材39の内部を真空減圧状態に保持したまま密封してなり、全体として、側壁部31の形状に応じた薄板状(パネル状)に構成される。尚、図示は省略するが、バリア材39の内部には、ゲッター剤と称される水分吸着剤が収容されている。
前記バリア材39は、例えばアルミ箔と合成樹脂フィルムとをラミネートした(或いはアルミ蒸着フィルムからなる)ガスバリア性の高いフィルムを、長方形状に裁断して合成樹脂側を内面にして2枚重ね合せ、一方の短辺(図5(a)で上辺)を除く周囲部(三辺)をコ字状に熱シールして袋状としたものからなる。図5では、三辺の熱シール部39aを、便宜上ハッチングを付して示す。また、コア材40、41は、断熱性能の高い材料、例えば細いガラス繊維の綿状物であるグラスウールを、矩形板状に固めて構成される。
このとき、本実施形態では、真空断熱材37は、1個のバリア材39に対し、分割状の複数個例えば2個のコア材40、41が収容されるようになっている。バリア材39の内部には、下と上とに区切られた収容部39b、39cが設けられると共に、分割状のコア材40、41が各収容部39b、39cに夫々収容される。従って、収容部39b、39cの境界部42で、該コア材40、41が分断状態とされている。また、本実施形態では、境界部42において、バリア材39の両面間が熱溶着されている。バリア材39の上辺部は、やはり熱溶着され、封止部43とされている。更に、図6に示すように、境界部42の上下両側部分には、横方向に延びて保護用テープ44が貼付けられている。
前記コア材40、41は、厚み寸法(例えば8〜14mm)や幅寸法は同じであるが、高さ寸法がコア材41の方がコア材40よりも大きく構成されている。これにて、境界部42が、真空断熱材37全体のやや下寄り部分に水平方向に延びるように設けられている。具体的には、図4に示すように、前記断熱仕切壁9に対応した部分、言い換えると、前記放熱パイプ38が配置される部位に、境界部42が来るようにコア材40、41の大きさ等が設定されている。尚、図示は省略するが、バリア材39の内部には、ゲッター剤と称される水分吸着剤が各収容部39b、39cに夫々設けられている。境界部42の幅寸法は、例えば10mm程度とされている。
上記構成の真空断熱材37を製造するにあたっては、まず、図5(a)に示すように、袋状のバリア材39の内部に、2個のコア材40、41を、位置決め(仮止め)状態で配置する。そして、バリア材39の内部を減圧(いわゆる真空引き)しながら、境界部42及び封止部43のヒートシールを行う。図示はしないが、この後、バリア材39の外辺部周囲に位置している耳部を折返して粘着テープ等で固定する。これと共に、境界部42部分に保護テープ44を貼り付ける。
これにて、図6に示すような、コア材40、41が途中で上下に分断された如き状態の境界部42を有する真空断熱材37が得られる。図4に示すように、この真空断熱材37が内箱36と外箱36との間に挟まれて接着されることにより、断熱壁である右の側壁部31が構成される。側壁部31が断熱箱体2として構成される際には、外箱36の内面側に放熱パイプ38が取付けられ、このとき、放熱パイプ38の水平に延びる部分が、前記断熱仕切壁9に対応した位置である、真空断熱材37の境界部42部分を通されるようになっている。
尚、前記左側の側壁部30については、上記した右側の側壁部31と対称的な構成を備える。また、図示は省略するが、他の断熱壁即ち天井壁部32、背壁部33、低壁部34においては、例えば、バリア材内に1枚のコア材を収容し、減圧密封してなる真空断熱材、つまり途中に境界部を有しない真空断熱材が採用されている。
次に、上記のように構成された本実施形態の真空断熱材37及び冷蔵庫1の作用・効果について述べる。即ち、本実施形態の真空断熱材37によれば、1個の真空断熱材37において、バリア材39には、複数この場合2個の収容部39b、39cが設けられ、各収容部39b、39cに、分割状のコア材40、41が夫々収容される。これにより、コア材40、41の存在しない分断部分(境界部42)が設けられるが、この境界部42は、元々コア材が存在しないので、その厚みをバリア材39のみとすることができ、他の部分と比べて十分に薄くすることができる。
従って、真空断熱材37と外箱36との間に放熱パイプ38を設ける場合に、その薄くなった境界部42に放熱パイプ38を配置することにより、真空断熱材37にプレスなどにより凹部を加圧加工する必要がなくなる。この結果、本実施形態によれば、真空断熱材37における加工に伴うコア材40、41やバリア材39に対するダメージをなくすことができる。
特に本実施形態では、真空断熱材37の収容部39b、39c間の境界部42において、バリア材39の両面間が熱溶着されているので、境界部42の位置が明確になり、境界部42の強度も高いものとすることができる。また、コア材40、41の収容39b、39c部からの位置ずれがなくなる。このとき、バリア材39の外面に境界部42部分に位置して、保護用テープ44を貼付けるようにしたので、境界部42におけるバリア材39が保護され、破れなど対しに強いものとなる。また、本実施形態では、各収容部39b、39cに夫々ゲッター剤を設けるようにしたので、ゲッター剤により各収容部39b、39cにおける水分の吸着を行うことができ、優れた断熱性能を得ることができる。
そして、本実施形態の冷蔵庫1によれば、断熱箱体2を構成する断熱壁としての側壁部30、31に真空断熱材37を備え、真空断熱材37の境界部42に位置して放熱パイプ38を配置するように構成した。これにより、放熱パイプ38を設ける場合に、真空断熱材37に対するプレスなどにより凹部を加圧加工する必要がなくなり、ひいては、加工に伴うコア材40、41やバリア材39に対するダメージをなくすことができる。真空断熱材を単純に分割して設ける場合と異なり、全体の真空断熱材37の使用枚数も少なく済ませることができる。
特に本実施形態では、断熱箱体2の内部に設けられた、貯蔵室を区画するための断熱仕切壁9に対応した位置に前記放熱パイプ38つまり真空断熱材37の境界部42を配置する構成とした。これにより、真空断熱材37の境界部42が断熱性に劣るため、放熱パイプ38の熱が、内箱35側ひいては貯蔵室内に伝達しやすい事情があっても、境界部42に接する内箱35の内側に断熱仕切壁9が存在することによって、熱が貯蔵室内にリークすることを効果的に防止することができる。
(2)第2〜第4の実施形態、その他の実施形態
図7は、第2の実施形態に係る真空断熱材51を示している。この真空断熱材51が上記第1の実施形態の真空断熱材37と異なる点は、バリア材39の各収容部39b、39cに収容されるコア材40、52に、他と厚み寸法が異なるものが含まれている、つまり、2個のコア材40、52の厚みを相違させた構成にある。この場合、収容部39cに収容されるコア材52の厚みを、収容部39bに収容されるコア材40の厚みよりも小さく構成している。
この第2の実施形態によれば、1枚の真空断熱材51でありながら、コア材40、52の厚みの異なる2つの部分、言い換えれば断熱性能の相違する部位を容易に設けることができる。この場合、断熱箱体2内の側壁部30、31の上部側は冷蔵温度帯の貯蔵室とされ、下部側が冷凍温度帯の貯蔵室とされている。従って、断熱壁としての側壁部30、31の上部側は、下部側に比べて断熱性能を下げても良く、その分、コア材52の厚み、ひいては、側壁部30、31の厚みを、上部側で小さくすることが可能となる。上記第1の実施形態と同様の作用・効果が得られることは勿論である。
図8は、第3の実施形態に係る真空断熱材61を示している。この真空断熱材61が上記第1の実施形態の真空断熱材37と異なる点は、真空断熱材61に境界部42を設けると共に、境界部42以外の場所に、放熱パイプ38を通すための凹部62、62を更に形成した構成にある。これら凹部62、62は、真空断熱材61のうち境界部42よりも下部、つまりコア材40の収容部分の、前辺部(図で左側)及び後辺部(図で右側)に上下方向に延びて形成されている。各凹部62の幅寸法は例えば20mm、深さ寸法は例えば6mm程度とされている。
前記放熱パイプ38は、外箱36の内面側の、前後の上下方向に延びる部分が夫々凹部62、62に配置され、前後方向(図で左右方向)に延びる部分が境界部42部分に配置される。これにより、凹部62、62と、コア材40、41が存在しない境界部42との組み合わせによって、放熱パイプ38を配置することが可能となる。このように、断熱仕切壁9が存在しない部分など、断熱性を確保するためには、境界部42を設けることが難しい部分でも、凹部62を設けて放熱パイプ38を配置することが可能となる。
図9は、第4の実施形態を示すもので、冷蔵庫の断熱箱体を構成する断熱壁のうち、底壁部71の構成を示している。この底壁部71は、内箱72と外箱73との間に真空断熱材74を備えて構成されている。この底壁部71は、全体として、断熱箱体の底部(機械室20を除く部分)を構成する部分と、その底部の後辺部から、斜め上方に延びて機械室20の前の壁部を構成する部分とを一体的に有した形態に構成されている。つまり、側面から見て、逆「へ」の字状をなしている。
このとき、真空断熱材74は、上下方向の中央部にコア材76、76が分断された形態の境界部75が設けられている。真空断熱材74は、境界部75で容易に折曲げることができるので、予め整形された内箱72と外箱73との間に挟まれるようにして、例えば接着により取付けられる。このような第4の実施形態の底壁部71の構成によれば、2枚の別途の真空断熱材を設ける場合に比べて、構成が簡単となり、断熱壁71の組立性の向上等を図ることができる。
尚、上記した各実施形態では、真空断熱材のコア材の厚み寸法を例えば8〜14mmとしたが、コア材の厚み寸法を、放熱パイプの直径寸法(例えば4〜5mm)よりも小さく構成することができる。コア材を十分に薄くして、断熱壁の薄型化、コストダウンなどを図ることができる。この場合、ウレタンフォーム等の他の断熱材(発泡断熱材)と組合せて断熱壁を構成することにより、必要な断熱性を確保するように構成しても良い。また、上記各実施形態では、1個の真空断熱材に2個のコア材(収容部)を設けるようにしたが、3個以上のコア材(収容部)から構成するようにしても良く、この場合、コア材が分断されている境界部の配置や数等も任意に変更することができる。
さらに、冷蔵庫の全体構成としても、例えば、冷蔵室、野菜室、製氷室、冷凍室の各室の配置や個数などについては、様々な変更が可能であり、また、冷蔵庫に組込まれる冷凍サイクルは冷却器が1個のものでも良い。その他、冷蔵庫以外の貯蔵庫の断熱壁に用いられる真空断熱材にも適用することができるなど、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
図面中、1は冷蔵庫、2は断熱箱体、9は断熱仕切壁、31は側壁部(断熱壁)、35、72は内箱、36、73は外箱、37、51、61、74は真空断熱材、38は放熱パイプ、39はバリア材、39b、39cは収容部、40、41、52、76はコア材、42、75は境界部、44は保護テープ、62は凹部、71は底壁部(断熱壁)を示す。

Claims (9)

  1. 袋状のバリア材内に板状のコア材を収容し、内部を減圧状態として密封することにより構成される真空断熱材であって、
    前記バリア材の全体を複数に区切った各収容部に対し、前記コア材が夫々収容された形態とされ、前記収容部同士間の境界部で該コア材が分断状態とされている真空断熱材。
  2. 前記収容部同士間の境界部において、前記バリア材の両面間が熱溶着されている請求項1記載の真空断熱材。
  3. 前記各収容部に夫々ゲッター剤が設けられている請求項1又は2に記載の真空断熱材。
  4. 前記各収容部内に収容されるコア材には、他と厚み寸法が異なるものが含まれている請求項1から3のいずれか一項に記載の真空断熱材。
  5. 前記バリア材の外面には、前記収容部同士間の境界部分に位置して、保護用テープが貼付けられている請求項1から4のいずれか一項に記載の真空断熱材。
  6. 断熱箱体を構成する断熱壁内に、請求項1から5のいずれか一項に記載の真空断熱材を備えていると共に、前記断熱壁内に、前記真空断熱材の収容部同士間の境界部に位置して放熱パイプが配置されている冷蔵庫。
  7. 前記断熱箱体の内部には、複数の貯蔵室を区画するための断熱仕切壁が設けられ、前記断熱壁内の前記断熱仕切壁に対応した位置に前記放熱パイプが配置されている請求項6記載の冷蔵庫。
  8. 前記真空断熱材のコア材の厚み寸法が、前記放熱パイプの直径寸法よりも小さく構成されている請求項6又は7記載の冷蔵庫。
  9. 前記真空断熱材には、前記境界部以外の場所に更に凹部が形成されており、前記放熱パイプは、前記境界部及び凹部に配置されている請求項6から8のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
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