JP2021179243A - 真空断熱材、冷蔵庫、および真空断熱材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
包袋は、芯材を挿入しやすくするため、大気圧下の芯材の外形よりも大きい。このため、減圧後に芯材が圧縮されると、芯材の外周部より外側には、外包材同士が互いに接着された封止部と、外包材同士が接着されることなく密着した非接着部と、を含む密着部が延びている。
非接着部には、減圧時にシワが形成されやすいことが知られている。密着部が折り畳まれると、シワに加わるストレスによって外包材のガスバリア性が低下するおそれがある。この結果、真空断熱材の断熱性能が経年的に低下するおそれがある。
本明細書では、特に断らない限り、冷蔵庫の正面に立つユーザから冷蔵庫を見た方向を基準に、上下左右を定義している。また、冷蔵庫から見て冷蔵庫の正面に立つユーザに近い側を「前」、遠い側を「後ろ」と定義している。本明細書において「横幅方向」とは、上記定義における左右方向を意味する。本明細書において「奥行方向」とは、上記定義における前後方向を意味する。「上下方向」とは、冷蔵庫の高さ方向を意味している。
図1は、実施形態の冷蔵庫を示す正面図である。図2は、図1におけるF2−F2線に沿う断面図である。
図1に示す実施形態の冷蔵庫1の全体構成について説明する。ただし、冷蔵庫1は、以下に説明する構成の全てを有する必要はなく、いくつかの構成が適宜省略されてもよい。
図1に示すように、冷蔵庫1は、例えば、冷蔵庫本体5および複数の扉11を有する。
冷蔵庫本体5は筐体10を含む。図2に示すように、筐体10は、例えば、内箱10aと、外箱10bと、発泡断熱材10cと、本実施形態の複数の真空断熱材30と、を含む。
内箱10aは、筐体10の内面を形成する部材であり、例えば合成樹脂製である。
外箱10bは、筐体10の外面を形成する部材であり、例えば金属製である。外箱10bは、内箱10aよりも一回り大きく形成されており、内箱10aの外側に配置されている。外箱10bは、筐体10の前面を除く外面部を形成する略直方体である。
ただし、外箱10bの下端部の後側には、後述する機械室26を形成するための凹部が形成されている。
複数の真空断熱材30は、それぞれ、板状の芯材と、芯材を大気圧に比べて減圧状態で密閉して収容する袋を形成する外包材と、を有する。複数の真空断熱材30は、内箱10aと外箱10bとの間に配置されている。
例えば、図2に示すように、上壁21を構成する内箱10aおよび外箱10bには、複数の真空断熱材30の一例である真空断熱材31が配置されている。真空断熱材31は、内箱10aと外箱10bとの間の隙間よりも薄い板状であり、上壁21における外箱10bの壁面部21aの内面に接着などによって固定されている。真空断熱材31の平面視の形状は、例えば、矩形である。
上壁21における内箱10aの内面には、断熱性をさらに向上するため、シート状に形成されたシート断熱材10dが貼り付けられている。上壁21において、内箱10aと外箱10bとの間において真空断熱材31およびシート断熱材10dを除く内部空間には、発泡断熱材10cが充填されている。これにより、上壁21は断熱性を有する。
図3に示す例では、真空断熱材32は、真空断熱材31と同様、冷蔵庫1の右側から見た側面視の形状が矩形である。真空断熱材32は、外形線が奥行方向および上下方向に延びる姿勢で、左側壁23における左側の壁面部23a上に固定されている。真空断熱材32における奥行方向の長さは、壁面部23aの奥行方向の長さよりも少し短い。真空断熱材32の上下方向の長さは、壁面部23aにおいて、後述する機械室26よりも上側を略二等分した程度の長さである。真空断熱材32は、上下方向に隣接して2枚配置されている。
真空断熱材33は、冷蔵庫1の右側から見た側面視の形状が矩形である。真空断熱材33は、下側の真空断熱材32の下方に隣接して配置され、後述する機械室26の前側(図3における左側)の壁面部23aを略覆っている。
第2仕切部29は、野菜室27Bと、製氷室27C(図1参照)および小冷凍室27Dとの間に位置し、野菜室27Bと、製氷室27C(図1参照)および小冷凍室27Dとの間を仕切っている。
左冷蔵室扉11Aaおよび右冷蔵室扉11Abは、冷蔵室27Aの開口を閉じる。野菜室扉11Bは、野菜室27Bの開口を閉じる。製氷室扉11Cは、製氷室27Cの開口を閉じる。小冷凍室扉11Dは、小冷凍室27Dの開口を閉じる。主冷凍室扉11Eは、主冷凍室27Eの開口を閉じる。
左右に隣り合って設けられた左冷蔵室扉11Aaおよび右冷蔵室扉11Abは、観音開き式の一対の扉である。
野菜室扉11B、製氷室扉11C(図1参照)、小冷凍室扉11D、および主冷凍室扉11Eは、例えば、引き出し式の扉である。
冷蔵庫本体5において、筐体10の後側の下部には、例えば、圧縮機、凝縮器、蒸発皿などが配置された機械室26が設けられている。
冷却ユニット15Bは、主冷凍室27Eの後側に配置されており、製氷室27C、小冷凍室27D、および主冷凍室27Eを冷却する。
流路形成部材14Aは、冷却ユニット15Aから供給される冷気をそれぞれ冷蔵室27A、野菜室27Bに流す流路を形成する。
流路形成部材14Bは、冷却ユニット15Bから供給される冷気を製氷室27C、小冷凍室27D、および主冷凍室27Eに流す流路を形成する。
冷却ファン16Bは、冷却ユニット15Bで形成された冷気が流路形成部材14Bで囲まれた流路を送風し、製氷室27C、小冷凍室27D、および主冷凍室27Eの内部に循環する冷気の流れを形成する。
図4は、実施形態の真空断熱材の例を示す斜視図である。図5は、実施形態の真空断熱材の展開状態の例を示す平面図である。図6は、実施形態の真空断熱材の展開状態の例を示す正面図である。図7は図6におけるF7部の模式的な拡大図である。
本体部40は、真空断熱材32において、断熱性能を有する部位であり、真空断熱材32の外形と略同様の板状に形成されている。図5に密着部41を本体部40に対して平面視外方に展開した状態(以下、展開状態と称する)を示すように、本体部40の平面視の外縁の形状は、矩形である。
密着部41は、膜で形成された後述する外包材42同士が密着して形成される。密着部41は、平面視における本体部40の外縁から外側に延出している。平面視における本体部40の外縁と、密着部41の延出方向における基端とは、一致している。膜同士が密着した密着部41は本体部40よりも薄く、かつ柔軟である。このため、密着部41は折り曲げ容易である。
本実施形態では、密着部41の延出方向の基端は、本体部40の厚さ方向tにおける中央部に位置する。ここで、本体部40の厚さ方向tにおける中央部とは、本体部40の厚さを厳密に二等分する位置(厚さ中心)には限定されない。例えば、厚さ方向の中央部の位置は、厚さ中心に対してずれていてもよい。
密着部41の基端は、同一平面上に位置することがより好ましいが、例えば、製造誤差などによって同一平面上に位置しなくてもよい。以下では、簡単のため密着部41の基端が同一平面上に位置する例で説明する。
図5に示す展開状態では、密着部41の外形は、本体部40の外形よりも大きな矩形である。密着部41は、本体部40の外形の全周に沿って延びている。
以下では、簡単のため、特に断らない限り、第1表面42e、第1側面42a、第2側面42b、第3側面42c、および第4側面42dは平面として説明する。後述する第2表面42fも同様である。
しかし、第1表面42e、第2表面42f、第1側面42a、第2側面42b、第3側面42c、および第4側面42dは、例えば、後述する外包材42の柔軟性と、芯材43の外形および柔軟性と、などに応じて製造上生じる、凹凸面、湾曲面などを含んでもよい。
例えば、傾斜部Caは、第1表面42e、第4側面42d、および第1側面42aの各延長面が交わって形成される仮想的な三角錐の角(かど)が鈍化された形状である。
ここで、「(各側面の)各延長面が交わって形成される仮想的な三角錐の角が鈍化された形状」(以下、(各側面による)角の角落とし形状と称する)とは、例えば、仮想的な三角錐の角の内側に形成された球面、錐面、円筒面等の凸湾曲面、または仮想的な三角錐の角に交差する平面、およびこれらの近似形状を意味する。例えば、凸湾曲面は、高さの増加率が一定でない場合の例である。
傾斜部Cbは、第1表面42e、第1側面42a、および第2側面42bによる角の角落とし形状である。傾斜部Ccは、第1表面42e、第2側面42b、および第3側面42cによる角の角落とし形状である。傾斜部Cdは、第1表面42e、第3側面42c、および第4側面42dによる角の角落とし形状である。
以下、傾斜部Cx(ただし、xは、a、b、c、d、A、B、C、D。以下の添字xも同様。)を総称する場合、または本体部40における形成部位を問わない説明の場合には、傾斜部Cxを「傾斜部C」と表記する。
傾斜部Cの詳細形状については、後述する。
本体部40における外包材42は、芯材43の表面に密接する被覆部を構成している。本実施形態における被覆部は、第1表面42eと、第2表面42fと、第1表面42eおよび第2表面42fの外周に接続する第1側面42a、第2側面42b、第3側面42c、および第4側面42dと、含んでいる。さらに、被覆部は、各傾斜部Cの表面を形成する傾斜被覆部42gを含んでいる。
以下では、各傾斜被覆部42gを区別する場合、「傾斜部Cx」に対応して、「傾斜被覆部42gx」と表記する。
ガスバリア層422は、表面層421およびシーラント層423よりも高いガスバリア性を有していれば、特に限定されない。例えば、ガスバリア層422としては、アルミニウムなどの無機物質の蒸着膜、エチレン−ビニルアルコール共重合体などが用いられる。
シーラント層423は、熱溶着可能な樹脂層である。シーラント層423としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などが用いられる。本実施形態では、シーラント層423は、平面視において溶着された部位の内側では、袋を形成する外包材42の内面を形成している。
封止部41Aは、密着部41を形成する外包材42の外縁部において、各シーラント層423が互いに熱溶着された熱溶着部424を有している。封止部41Aは、外包材42で形成された袋を気密に封止している。
非接着部41Bは、互いに向かい合うシーラント層423が、本体部40と封止部41Aとの間で接着されることなく密着した部位である。
本実施形態では、密着部41の延出方向の基端は、非接着部41Bの基端でもある。密着部41の延出方向の基端は、それぞれ、厚さ方向から見た被覆部の外縁において、被覆部を形成する外包材42に接続している。
図5、6に示すように、傾斜部Ccの表面は、傾斜被覆部42gcで形成されている。傾斜被覆部42gcは、第1表面42e、第2側面42b、および第3側面42cと交差する平面であり、第1表面42e、第2側面42b、および第3側面42cと接続する三つの線分e1、e2、e3で囲まれる三角形である、線分e1、e2、e3は、外包材42の屈曲または湾曲によって形成されており、線分e1、e2、e3に直交する断面において外側には、外包材42の屈曲または湾曲による丸みがついている。
線分e1、e2の延長線の交点をp、線分e2、e3の延長線の交点をq、線分e3、e1の延長線の交点をrと表記する。点qは、傾斜被覆部42gcが密着部41に最も近づく下端部である。
平面視における点q、p間の長さ(以下、長さqp)と、同じく点q、r間の長さ(以下、長さqr)は、互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。後述するシワの発生を均等化できる点では、長さqpと、長さqrは、互いに等しいことがより好ましい。以下、長さqp、qrは互いに等しいとして説明する。
図8に示すように、傾斜被覆部42gcの外面は、点qから、本体部40の内方に向かうにつれて、第1表面42eに向かって傾斜する傾斜面である。
点qおよび第1表面42eの高さは、密着部41の基端の外面から厚さ方向に測って、それぞれ、hc、he(ただし、he>hc)である。点qから密着部41までには、外包材42における第2側面42bと第3側面42cとが芯材43に密接して形成された、平面視V字形の角部が形成されている。角部の外方には、第1表面42eを含む外包材42同士が密着して形成されたシワf1が延びている。
傾斜被覆部42gcの第1表面42eに対する傾斜角θcは、鋭角であれば特に限定されない。ただし、θcが90度に近すぎると、角落としの効果が小さくなり、シワが抑制しにくくなる。θcが0度に近すぎると、四隅の真空断熱材32の厚さが薄くなりすぎて、断熱性能が低下しやすい。
傾斜被覆部42gcの傾斜角の大きさにもよるが、図9に示す例では、第2側面42bおよび第3側面42cにおいて、点p、rから密着部41に向かってシワf2が延びている。第2側面42bおよび第3側面42cと、密着部41と、の接続部の近傍にはシワf1、f2の間に接続部に沿ってシワf3がそれぞれ延びている。シワf2、f3は、いずれも、第1表面42eを含む外包材42同士が密着して形成されている。
ただし、点qおよび第2表面42fの高さは、密着部41の基端の外面から厚さ方向に測って、それぞれ、hC、hf(ただし、hf>hC)は、それぞれ、hc、heと同じでもよいし、hc、heと同様の範囲においてhc、heと異なっていてもよい。傾斜被覆部42gCの第2表面42fに対する傾斜角θCは、θcと同じでもよいし、θcと同様の範囲においてθcと異なっていてもよい。傾斜被覆部42gCの上端の幅(線分e1の長さwtCは、wtcと同じでもよいし、wtcと同様の範囲においてwtcと異なっていてもよい。
同様に、他の傾斜被覆部42gy(ただし、yは、a、b、d、A、B、D。以下も同様。)の形状も、hc、θc、wtcと同様の範囲のhy、θy、wty等によってそれぞれ規定される。
本実施形態では、芯材43は、内部に隙間を有する多孔体であり、全体として弾性変形可能である。このため、芯材43は、外包材42の内部では、真空断熱材32の厚さ方向に圧縮されており、厚さはhefである。芯材43は、外包材42内で圧縮された状態であっても、内部に隙間を有する状態である。これにより、外包材42の内部には、減圧されることで断熱性が高い略直方体の空間が形成されている。
芯材43としては、例えば、ガラスファイバ、ガラスウールなどが用いられる。このため、微視的には、芯材43の表層は、ガラス繊維やガラス繊維の切り口などが隙間をあけて密集している。芯材43の表面は、このような表層の外形を近似する包絡面を意味する。
図10に大気圧下の芯材43の外形の例を示す。大気圧下の芯材43の厚さは、Hefである。Hefは、例えば、減圧後の厚さhefの2〜3倍程度である。以下、Hef/hefをαと表記する。
大気圧下の芯材43の外形は、圧縮後の外包材42の被覆部の内面形状を厚さ方向tにα倍した形状と略同様である。
以下、特に断らない限り、「圧縮時」とは、外包材42内において減圧状態で収容されることにより、圧縮された状態を意味する。
第1表面43eおよび第2表面43fは、第1側面43a、第2側面43b、第3側面43c、および第4側面43dに囲まれている。
以下では、簡単のため、特に断らない限り、第1表面43e、第2表面43f、第1側面43a、第2側面43b、第3側面43c、および第4側面43dは平面として説明する。
しかし、第1表面43e、第2表面43f、第1側面43a、第2側面43b、第3側面43c、および第4側面43dは、例えば、芯材43の柔軟性などに応じて製造上生じる、凹凸面、湾曲面などを含んでもよい。
平面視における第1表面43eの四隅には、それぞれ芯材傾斜部ca、cb、cc、cdが形成されている。平面視における第2表面43fの四隅には、それぞれ芯材傾斜部cA、cB、cC、cDが形成されている。以下、芯材傾斜部cxを総称する場合、または芯材43における形成部位を問わない説明の場合には、芯材傾斜部cと称する。
例えば、芯材傾斜部ccは、第1表面43e、第2側面43b、および第3側面43cの各延長面が交わって形成される仮想的な三角錐の角(かど)が鈍化された形状である。芯材傾斜部ccの形状としては、傾斜被覆部42gの外面の形状と同様な形状が挙げられる。
本実施形態では、芯材傾斜部ccは、芯材43の圧縮時に傾斜被覆部42gcの内面と密接する平面である。同様に、芯材傾斜部cyは、芯材43の圧縮時に傾斜被覆部42gyの各内面と密接する平面である。
例えば、芯材傾斜部ccの表面は、第1表面43e、第2側面43b、および第3側面43cと接続する三つの線分E1、E2、E3で囲まれる三角形である。芯材傾斜部ccの外周部は、傾斜部Cと同様に丸みが付いていてもよい。ただし、芯材傾斜部ccが、直方体の母材の角部を切断することによって形成されている場合には、芯材傾斜部ccの外縁は直線に沿って延びる稜線で形成される。
線分E1、E2の延長線の交点をP、線分E2、E3の延長線の交点をQ、線分E3、E1の延長線の交点をRと表記する。
芯材傾斜部ccの形状は、圧縮時に、傾斜被覆部42gcの内面に密接できる形状であれば特に限定されない。外包材42の厚さが、hefに比べて充分に薄い場合には、芯材傾斜部ccの形状は、圧縮時における密着部41の基端における厚さ中心M(図8、11参照)を基準として傾斜被覆部42gcを厚さ方向にα倍した形状に略等しい。ここで「略等しい」とは、互いに等しいか、または互いの差が外包材42の厚さ程度しかないことを意味する。
図11に示すように、芯材傾斜部ccは、点Qから、芯材43の内方に向かうにつれて、第1表面43eに向かって傾斜する傾斜面である。
例えば、厚さ中心Mから点Qおよび第1表面43eまでの高さHc、Heは、それぞれhc、heのα倍に略等しい。
芯材傾斜部ccの第1表面43eに対する傾斜角φcは、傾斜被覆部42gcの傾斜角θcよりも、少し大きい。θcに対するφcの増加量は、圧縮時における芯材傾斜部ccの回転を考慮している。
線分E1の長さは、wtcに略等しい(図10参照)。平面視における点Qから線分E1までの距離は、平面視における点qから線分e1までの距離に略等しい。
図12は、実施形態の真空断熱材の製造方法における芯材傾斜部の形成方法の例を示す斜視図である。
真空断熱材32を製造するには、芯材43と、外包材42で形成された包袋と、を準備する。
図12には、芯材43の製造方法の一例が示されている。
芯材43は、母材143から形成される。母材143は、平面視の外形および厚さが圧縮前の芯材43と同様であり、各芯材傾斜部cは形成されていない。
各芯材傾斜部cは、例えば、カッター100によって、第1表面42eおよび第2表面43fの四隅の角(かど)を切除することによって形成できる。例えば、芯材傾斜部ccを形成するには、図12に示すように、第1表面43e、第2側面43b、および第3側面43cで形成される三角錐の角143cを切除する。
カッター100による切断位置、切断方向などの切断条件を変えることによって、適宜形状の芯材傾斜部cを、平面視における母材143の各角部に隣接して形成することができる。
図12は模式図のため、カッター100は、1枚刃の工具が描かれている。しかし、カッター100の構成は母材143が切除できれば、特に限定されない。例えば、カッター100は、鋸歯刃、複数の回転刃などを有していてもよい。
芯材43の各芯材傾斜部cが切断によって形成されたかどうかは、各芯材傾斜部cの表面を顕微鏡などによって拡大することによって容易に判定できる。各芯材傾斜部を拡大すると、各芯材傾斜部cの表面に沿って、例えば、ガラス繊維などの母材143の材料の切り口が観察できる。
図13は、実施形態の真空断熱材の製造方法における芯材傾斜部の形成方法の例を示す断面図である。
例えば、図13に示すように、加熱治具101を角143cに押し当てることによって、母材143の材料を熱溶融させて、芯材傾斜部ccを成形してもよい。
この場合、角143cの材料が熱溶融し、加熱治具101の表面の形状に沿って変形する。これにより、加熱治具101の表面形状が母材143に転写される。
このような製造方法によれば、芯材傾斜部ccの表面には、熱溶融層43iが形成される。
熱溶融層43iは、母材143に比べて空隙が少なく、硬度が高くなる。このため、後述する減圧時に、芯材傾斜部ccの形状が保たれやすくなる。
このように形成された芯材43は、熱溶融層43iを除いて母材143と同様の弾性を有する。
加圧治具102は、角143cが塑性変形し芯材傾斜部ccの大きさの平面にならうまで、母材143を加圧する。母材143の角143cを構成するガラス繊維などの材料の一部が破損する。加圧面の表面から内部に向かってある程度の塑性変形部43jが形成されると、加圧治具102の加圧を解除しても、角143cの形状に戻らなくなる。
このように形成された芯材43は、塑性変形部43jを除いて母材143と同様の弾性を有する。
図14に示すように、包袋142は、2枚の外包材42の三方が熱溶着によって接着されて形成される。図14に示す例では、芯材43の第1側面43a、第2側面43b、および第3側面43cに沿う外包材42の三方が封止部41Aによって封止されている。
包袋142には、三方の封止部41Aの間に開口部Oが形成されている。
包袋142内の気圧が、目標の真空度に達した後、開口部Oを熱溶着して封止する。これにより、開口部Oにも封止部41Aが形成される。
本実施形態では、目標の真空度において、芯材43は、厚さ方向に1/αに圧縮される。芯材43の表面には、外包材42のうち、第1表面42e、第2表面42f、第1側面42a、第2側面42b、第3側面42c、および第4側面42dが密接し、被覆部が形成される。
芯材43の外周部と、封止部41Aの間の外包材42は、互いに接着されることなく密着し、非接着部41Bが形成される。封止部41Aと非接着部41Bとによって、密着部41が形成される。
図15は、実施形態の真空断熱材における外包材上の各部の配置を示す模式図である。
図15に、傾斜部Ccの近傍の外包材42の展開図を示す。ただし、見易さのため、各部の境界線は実線で示されている。真空断熱材32において、これらの実線は、熱溶着部との境界線、折り曲げ線などに該当する。
芯材43は大気圧によって厚さ方向に圧縮される。このとき、外包材42は、芯材43から厚さ方向における弾性反力を受けるので、外包材42は、弾性反力に起因する張力が働いた状態で、芯材43を厚さ方向に挟むように、芯材43を押圧する。外包材42は張力が働くと、ある程度は、弾性的に延びる。しかし外包材42はガスバリア層422を含むので、樹脂膜のみからなる場合に比べて延伸性が低い。
第2側面42bおよび第3側面42cのうち、傾斜被覆部42gcに隣接する、第2側面42bBおよび第3側面42cBは、芯材43の芯材傾斜部ccの線分E2、E3に沿って第1表面43eよりも下方に折り曲げられる。これにより、第2側面42bBおよび第3側面42cBは線分e2、e3を中心として、第2側面43bおよび第3側面43cに向かって回転しながら、それぞれ第2側面43bおよび第3側面43cに密接していく。
このため、第2側面42bA、42bBの間には、第2側面43bに密接できない三角形の余剰部S2が形成される。第3側面42cA、42cBの間には、第3側面43cに密接できない三角形の余剰部S2が形成される。各余剰部S2は、互いに密着して、第2側面43bおよび第3側面43cの外方に突出し、シワf2(図8参照)を形成する。
第2側面42bBおよび第3側面42cBと、非接着部41Bとの間には、それぞれ余剰部S3が形成される。各余剰部S3は、互いに密着して、非接着部41Bと第2側面43bBとの境界部、および非接着部41Bと第3側面43cBとの境界部から突出し、シワf3(図8参照)を形成する。
ひび、割れ目などが入ったガスバリア層422は、ガスバリア性が低下するので、経年的に真空断熱材32の真空度が悪化し、断熱性能が低下するおそれがある。
この点について、比較例と対比して本実施形態の作用を説明する。
図16は、比較例の真空断熱材における外包材上の各部の配置を示す模式図である。図17は、比較例の真空断熱材におけるシワの例を示す模式的な斜視図である。
比較例の外包材242は、芯材傾斜部cが形成されていない略直方体の母材143(図12参照)を芯材として用いて、比較例の真空断熱材232(図17参照)を形成する。
図16に示すように、例えば、外包材242は、第1表面242e、第2側面242b、および第3側面242cを有する。第1表面242e、第2側面242b、および第3側面242cは、母材143の第1表面43e、第2側面43b、および第3側面43c(図12参照)にそれぞれ密接する矩形である。
外包材242の外周部には、封止部41Aと、非接着部41Bを形成する部位が延びている。
比較例の外包材242において、第1表面242eの外方において、第2側面242bと第3側面242cとの間に、矩形の余剰部S21が形成される。余剰部S21は、減圧時に屈曲して互いに密着し、第2側面242bおよび第3側面242cの互いの接続部の外側に突出する。図17に示すように、余剰部S21は、シワf21を形成する。
例えば、シワf21は、第1表面242eから密着部41までの高さheの範囲に形成されており、余剰部S21の大きさに対応して、密着部41上への突出量d21もheと同程度になる。
これに対して、図9に示すように、本実施形態、シワf1は、高さhcもheよりも低く、余剰部S1の大きさに対応して、密着部41上への突出量d1もhcと同程度に短い。
これに対して、図9に示すように、本実施形態のシワf3は、折り曲げ線BLに沿っているので、密着部41の折り曲げによって大きな応力が生じることはない。
シワf1、f2は、密着部41上で折り曲げ線BLに交差する方向に突出しているが、2つの折り曲げ線BLと交差するのはシワf1のみである。本実施形態では、余剰部が分散されていることと相俟って、シワf1の突出量は、シワf21に比べると格段に小さい。シワf1、f2は、密着部41の折り曲げの影響を受けにくくなっている。
このように、本実施形態によれば、密着部41を折り曲げても、比較例に比べると、シワf1、f2、f3に発生する応力が小さくなり、応力が増大する部位も狭い。これにより、ガスバリア性の低下が抑制される。
この結果、密着部の基端を折り曲げて密着部を折り畳んでも、シワに生じる応力が生じにくくなる。これにより、外包材のシワの折り曲げに起因する断熱性能の低下を抑制できる。
図18は実施形態の第1変形例の真空断熱材における芯材の例を示す斜視図である。
第1変形例の真空断熱材32は、実施形態における芯材43(図10参照)に代えて、図18に示す芯材43Aを有する。本変形例の真空断熱材32は、実施形態の真空断熱材32と同様、冷蔵庫1における複数の真空断熱材30のいずれかに使用できる。
芯材43Aは、芯材43の各芯材傾斜部cにおいて、Hc=HC=0(mm)とした場合の例になっている。
本変形例の真空断熱材32によれば、図15に示す余剰部S1が解消されるので、シワf1を抑制できる。この結果、本変形例によれば、外包材42においてシワf1が折り曲げられることに起因する高応力部をなくすことができる。
本変形例の真空断熱材32によれば、hc、hCが0mmでない傾斜部Cを含む上記実施形態の真空断熱材32に比べて、さらに断熱性能の低下を抑制できる。
図19は、実施形態の第2変形例の真空断熱材における芯材の例を示す斜視図である。
第2変形例の真空断熱材32は、実施形態における芯材43(図10参照)に代えて、図19に示す芯材43Bを有する。本変形例の真空断熱材32は、実施形態の真空断熱材32と同様、冷蔵庫1における複数の真空断熱材30のいずれかに使用できる。
第1層材43Baは、芯材43Aにおける各点Qを通る面から第1表面43eまでの形状と同一である。二点鎖線で示すように、第1層材43Baは、第1表面43eと対向する第3表面43mを有する。第3表面43mの平面視の外形は、芯材43Bの平面視の外形と同じである。
第2層材43Bbは、芯材43Aにおける各点Qを通る面から第2表面43fまでの形状と同一である。第2層材43Bbは、第2表面43fと対向する第4表面43nを有する。第4表面43nの平面視の外形は、芯材43Bの平面視の外形と同じである。
第1層材43Baと第2層材43Bbとは、それぞれの第3表面43mと第4表面43nとが互いに密接するように積層されている。
特に、HeとHfとが等しい場合には、第1層材43Baおよび第2層材43Bbの母材として、同形状の母材を使用できる。さらに芯材傾斜部cの形状も略同形とすれば、同一工程で形成した2枚の層材を第1層材43Baおよび第2層材43Bbとして用いることができる。このため、芯材43Bの製造工程を簡素化することができる。
芯材43Bを用いた真空断熱材32の製造方法は、実施形態の製造方法と同様である。
図20は、実施形態の第3変形例の真空断熱材における芯材傾斜部の例を示す斜視図である。図21は、実施形態の第3変形例の真空断熱材の製造方法の例を示す模式図である。
第3変形例の真空断熱材32は、第2変形例における芯材43Bに代えて、芯材43Cを有する。芯材43Cは、第2変形例における第1層材43Ba、第2層材43Bbに代えて、図20に示す第1層材43Ca、第2層材43Cbを有する。芯材43Cは、複数の部材の組合せからなる例である。
本変形例の真空断熱材32は、第2変形例の真空断熱材32と同様、冷蔵庫1における複数の真空断熱材30のいずれかに使用できる。
以下、第2変形例と異なる点を中心に説明する。
本変形例の第1層材43Caにおける芯材傾斜部ccは、第1表面43eに略平行な平面部43gaと、平面部43gbから厚さ方向に延びる壁部43gbと、が交替に複数形成された階段部43gCからなる。階段部43gCの段数は、複数であれば特に限定されない。図20に示す階段部43gCの段数は、例えば、平面部43gaの個数で数えて6段である。
各平面部43gaの第3表面43mからの高さは第1層材43Caの外周部から内側に向かうにつれて段階的に増大している。
階段部43gCと第1表面43eとの境界における線分E1の幅は、第1変形例と同様wtcである。平面部43gaと壁部43gbとが交差して形成される凸部の角43gは、線分E1に略平行である。特に、最も第3表面43m寄りの角43gは、略点であり、芯材傾斜部ccの下端部の点Qを形成している。
各角43gの包絡面は、点Qから線分E1に向かって、第3表面43mからの高さが漸次増大する傾斜面である。例えば、各角43gは、包絡面が第1変形例における芯材傾斜部ccと同様の傾斜を有するように形成されてもよい。
このように、階段部43gCは、幅方向(線分E1の長手方向)に交差する断面が階段状に形成されている。
以上、第1層材43Caの芯材傾斜部ccについて説明したが、第2層材43Cbの芯材傾斜部cCも同様である。
例えば、階段部43gCが母材の切除によって形成される場合、階段状またはV字形の刃型を有するカッターを線分E1に平行に移動して母材を切除してもよい。
例えば、階段部43gCが熱溶融または押圧によって形成される場合、母材に押し付けられる上述の加熱治具101、加圧治具102の表面を階段状にすればよい。
さらに減圧を続けると、図21の(b)に示すように、外包材42が芯材43Cの表面に向かって押圧していく。この結果、芯材43Cは厚さ方向に圧縮される。このとき、階段部43gCは、傾斜被覆部42gの内面に沿って圧縮され、滑らかな斜面に変形する。
このようにして、本変形例の傾斜部Cは、第2変形例の略同様に傾斜する傾斜被覆部42gによって形成される。
図22は、実施形態の第4変形例の真空断熱材における芯材傾斜部の例を示す模式的な斜視図である。
第4変形例の真空断熱材32は、第3変形例における第1層材43Ca、第2層材43Cbに代えて、図22に示す第1層材43Da、第2層材43Dbを有する。本変形例の真空断熱材32は、第3変形例の真空断熱材32と同様、冷蔵庫1における複数の真空断熱材30のいずれかに使用できる。
以下、第3変形例と異なる点を中心に説明する。
第1層材43Daは、シート芯材Lを複数積層して形成されている点が、第3変形例と異なる。
シート芯材Lの厚さは壁部43gbの高さに等しい。シート芯材Lは、芯材43Cと同様の材料で形成されている。
第3表面43mを形成するシート芯材Lを除くと、平面視における各シート芯材Lの角部には、壁部43gbを形成する面取りが形成されている。シート芯材Lは、第3表面43mから第1表面43eに向かうにつれて、面取りが大きくなっている。これにより、各シート芯材Lの壁部43gbの間には、下側のシート芯材Lの上面が露出して、平面部43gaを形成している。
以上、第1層材43Daについて説明したが、第2層材43Dbも同様である。
本変形例の真空断熱材32の芯材は、面取りの大きさが異なる複数のシート芯材L(部材)の組合せからなる例である。
ただし、本変形例における階段部43gCは、各シート芯材Lの角部を厚さ方向に切除することを繰り返すことによっても形成できる。例えば、切除は、各シート芯材Lを積層した状態で行ってもよい。例えば、各シート芯材Lの形状をプレス抜きなどによって、1枚ずつ形成した後、抜き加工された各シート芯材Lを積層することも可能である。
以上、1枚のシート芯材Lが、1つの壁部43gbを形成する例で説明したが、互いに積層された複数枚のシート芯材Lが、単一の壁部43gbを形成していてもよい。
例えば、本変形例の階段部43gCは、積層された複数のシート芯材Lの角を、斜め方向に切除した後、各シート芯材Lの切断面が厚さ方向と交差する方向にずれることによって、各平面部43gaが形成されてもよい。
図23は、実施形態の第5変形例の真空断熱材における第1層材の例を示す模式的な斜視図である。
第5変形例の真空断熱材32は、第2変形例おける第1層材43Ba、第2層材43Bbに代えて、図23に示す第1層材43Ea、第2層材43Ebを有する。本変形例における芯材は、第2変形例と同様、複数の部材の組合せからなる例である。
本変形例の真空断熱材32は、第2変形例の真空断熱材32と同様、冷蔵庫1における複数の真空断熱材30のいずれかに使用できる。
以下、第2変形例と異なる点を中心に説明する。
例えば、第1層材43Eaは、第1層材43Baにおける第1側面43a、第2側面43b、第3側面43c、および第4側面43dに代えて、それぞれ第1側面43aE、第2側面43bE、第3側面43cE、および第4側面43dEを有する。
第1側面43aE、第2側面43bE、第3側面43cE、および第4側面43dEは、第3表面43mの外周から、第1表面43eに向かうにつれて、第3表面43mの内方に向かって傾斜する傾斜面である。このため、本変形例の第1表面43eの面積は、第3表面43mの面積よりも狭い。
本変形例における芯材傾斜部caは、外側に凸であって周方向に丸みを帯びた湾曲面43gEで形成されている。湾曲面43gEの幅は、第3表面43mの角部の点Qから、第1表面43eに向かうにつれて、漸増している。湾曲面43gEは、平面視円弧の曲線E11を描いて、第1表面43eと接続している。湾曲面43gEは、曲線E11の第1側面43aE側の端点Pと点Qとを結ぶ直線上で、第1側面43aEと滑らかに接続している。湾曲面43gEは、曲線E11の第2側面43bE側の端点Rと点Qとを結ぶ直線上で、第2側面43bEと滑らかに接続している。
このため、湾曲面43gEは、第1表面43e、第1側面43aE、および第2側面43bEの延長面が交差して形成される仮想的な三角錐の内側において、仮想的な三角錐よりも低い外表面を形成している。
以上、第1層材43Eaの各芯材傾斜部cについて説明したが、第2層材43Ebの各芯材傾斜部cも同様である。
この後、第1層材43Eaと第2層材43Ebとを、第3表面43mと第4表面43nとが互いに密接するように積層させて芯材を形成し、第2変形例と同様にして、本変形例の真空断熱材32が製造される。
本変形例の真空断熱材32は、湾曲している以外は、第2変形例と同様の傾斜部Cを有するので、第2変形例の真空断熱材32と同様の作用を備える。
本変形例は、芯材傾斜部cの表面と、傾斜部Cの表面と、が湾曲面であってもよい例になっている。
さらに本変形例は、真空断熱材32の厚さ方向に交差する各側面が傾斜面であってもよい例になっている。例えば、各側面が第1表面43eの外周から外方に向かって傾斜していることにより、外包材42が、各側面に密接しやすくなる。これにより、本体部40の外縁におけるシワの発生をより抑制しやすくなる。
図24は、実施形態の第6変形例の真空断熱材およびその製造方法を説明する模式図である。
第6変形例の真空断熱材32は、図24の(b)に示すように、実施形態の真空断熱材32の外形を同様である。
本変形例は、真空断熱材32の製造方法の変形例である。
芯材43Fは、第2変形例の第1層材43Baの厚さをHefにした形状を有する。
図24の(a)に示すように、芯材43Fを包袋142の内部に挿入すると、芯材傾斜部cは、一様な厚さHefを有する芯材43Fの本体部から、側方に突出した四角錐部43pを形成している。本変形例の芯材傾斜部cと、例えば、第1表面42eとなる外包材42との間に隙間Kが形成されている。
この後、包袋142の内部が減圧されると、隙間Kを挟む各外包材42が厚さ方向の中心に向かって押圧される。このとき、芯材43Fの柔軟性が高い場合には、第2表面42fを形成する外包材42から押圧力を受けて四角錐部43pが1表面43eを形成する外包材42の方に曲げられる。
この結果、(b)に示すように、四角錐部43pが、厚さ方向tにおいて互いに対向する傾斜被覆部42gに挟まれてV字形部43qに変形する。V字形部43qは、密着部41の基端の厚さ中心Mに関して対称的な形状を有する。
このようにして、本変形例の製造方法によって、実施形態と同様の外形を有する真空断熱材32が製造される。
本変形例は、傾斜部Cが芯材傾斜部cの形状に沿って密接しなくてもよいことを示す例になっている。
図25は、実施形態の第7変形例の真空断熱材における芯材の例を示す斜視図である。
第7変形例の真空断熱材32は、実施形態の芯材43に代えて、図25に示す芯材43Gを有する。
第1部材B1、第2部材B2、および第3部材B3は、芯材43を、第1側面43aと第3側面43cとを厚さ方向に横断する2面で三分割した形状を有する。
第1部材B1は、芯材傾斜部ca、cd、cA、cDを四隅に有する略直方体である。第3部材B3は、芯材傾斜部cb、cc、cB、cCを四隅に有する略直方体である。第2部材B2は、第1部材B1と、第3部材B3と、に挟まれた平面視矩形である。
第1部材B1、第2部材B2、および第3部材B3における、第4側面43dから第2側面43bに向かう方向の幅W1、W2、W3は、特に限定されない。例えば、W1、W3を互いに等しくすれば、第1部材B1および第3部材B3を形成する母材形状が同一になるので、第1部材B1および第3部材B3の製造工程を簡素化できる。
本変形例によれば、第2部材B2の幅W2を代えるだけで、第4側面43dから第2側面43bの長さを代えた真空断熱材が製造できるので、長さが異なる多種の真空断熱材の製造に容易に対応できる。
これに対して、本変形例は、芯材を厚さ方向に交差する方向に分割した複数の部材で形成する例になっている。複数の部材の少なくとも1つには、芯材傾斜部が形成されている。
分割方向は、第1側面43aと第3側面43cとを横断する方向には限定されず、平面視の適宜の方向およびその組合せが可能である。
分割数は、複数であれば特に限定されず、例えば、2分割でもよいし、4分割以上でもよい。例えば、芯材43を第2側面43bと第4側面43dとの間で2分割した部材の組合せで構成する場合、各部材は、同一形状であってもよい。
芯材は、厚さ方向に交差する方向および厚さ方向において分割された複数の部材の組合せで構成されてもよい。
例えば、図4に二点鎖線で示すように、左側壁23において真空断熱材32、33は、平面視五角形の真空断熱材34で置き換えられてもよい。真空断熱材34は、芯材および包袋の封止部の平面視形状を、五角形にする以外は、実施形態と同様にして製造できる。
例えば、密着部の折り畳み形状に応じて、シワが発生しても折り畳みによって屈曲されにくい部位には、シワを低減する目的では、傾斜部および芯材傾斜部を設けなくてもよい。
しかし、傾斜部および芯材傾斜部は、厚さ方向から見て、真空断熱材および芯材の角部の頂点から離れて、角部と隣接するように形成されてもよい。例えば、第5変形例のように、真空断熱材および芯材の側面が傾斜している場合、点q、Qが密着部よりも高い位置に形成されていると、傾斜部および芯材傾斜部は、厚さ方向から見て、真空断熱材および芯材の角部の頂点から離れた状態で角部に隣接する。
Claims (15)
- 板状の芯材と、
前記芯材を減圧状態で収容する袋を形成する外包材と、
前記芯材の表面に密接した部位の前記外包材で形成され前記芯材を被覆している被覆部と、
前記芯材の厚さ方向から見た前記被覆部の外縁から外側に延びて形成され、前記外包材のうち前記被覆部を除く部位が互いに密着し、少なくとも一部が互いに接着された密着部と、
前記厚さ方向から見て前記被覆部の外周部に形成されており、前記厚さ方向に測った、前記密着部の延出方向における前記密着部の基端からの高さが、前記厚さ方向から見て前記外縁から内方に向かうにつれて漸増する傾斜部と、
を備える、
真空断熱材。 - 前記厚さ方向から見た前記傾斜部の幅は、前記外縁から内方に向かうにつれて、漸増している、
請求項1に記載の真空断熱材。 - 前記密着部の前記基端は、前記厚さ方向における前記被覆部の中央部に位置する、
請求項1または2に記載の真空断熱材。 - 前記傾斜部は、前記密着部を挟んで前記厚さ方向における両側に形成されている、
請求項3に記載の真空断熱材。 - 前記厚さ方向から見て前記外縁は多角形であり、
前記傾斜部は、前記厚さ方向から見た前記外縁の角部に隣接して形成されている、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の真空断熱材。 - 前記傾斜部は、前記密着部の前記基端と接している、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の真空断熱材。 - 前記厚さ方向から見た前記芯材の外形は多角形であり、前記厚さ方向から見た前記芯材の角部に隣接して、前記芯材の外周部から内方に向かうにつれて厚さが漸増する芯材傾斜部が形成されており、
前記傾斜部は、前記芯材傾斜部に前記外包材が密接して形成されている、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の真空断熱材。 - 前記芯材は、前記厚さ方向から見て多角形の第1層材と、前記厚さ方向から見て前記第1層材と同様の外形を有し前記第1層材と積層している第2層材と、を有しており、
前記芯材傾斜部は、前記第1層材または前記第2層材、もしくはその両方に形成されている、
請求項7に記載の真空断熱材。 - 前記芯材傾斜部は、切断面で形成されている、
請求項7または8に記載の真空断熱材。 - 前記芯材傾斜部は、幅方向に交差する断面が階段状である、
請求項7〜9のいずれか1項に記載の真空断熱材。 - 前記密着部は、前記被覆部に沿って折り畳まれている、
請求項1〜10のいずれか1項に記載の真空断熱材。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の真空断熱材を備える、
冷蔵庫。 - 板状とされ厚さ方向から見て多角形の母材と、膜で形成された外包材が開口部を除いて封止された包袋と、を準備することと、
前記厚さ方向から見た前記母材の角部に隣接して、前記母材の外周部から内方に向かうにつれて厚さが漸増する芯材傾斜部を形成し、前記母材から芯材を形成することと、
前記芯材を前記開口部から前記包袋に挿入することと、
前記包袋を減圧状態として、前記開口部を閉じ、前記外包材が前記芯材の表面に密接する被覆部と、前記外包材のうち前記被覆部を除く部位が互いに密着し、少なくとも一部を互いに接着した密着部と、を形成することと、
を備える、
真空断熱材の製造方法。 - 前記包袋に挿入される前記芯材は、複数の部材の組合せからなり、前記複数の部材の少なくとも1つは、前記包袋に挿入される前に前記芯材傾斜部が形成されている、
請求項13に記載の真空断熱材の製造方法。 - 前記複数の部材は、前記厚さ方向から見て多角形の第1層材と、前記厚さ方向から見て前記第1層材と同様の外形を有し前記第1層材と積層している第2層材と、を含んでおり、
前記芯材傾斜部を形成することには、前記第1層材または前記第2層材、もしくはその両方に形成することを含んでおり、
前記第1層材と、前記第2層材とは、前記芯材が前記包袋に挿入される前に、前記厚さ方向に重ねられる、
請求項14に記載の真空断熱材の製造方法。
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