JP5372878B2 - 真空断熱材及びこれを備えた冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、真空断熱材及びこれを備えた冷蔵庫に関するものである。

本技術分野の背景技術として、特開２００４−１１７０８号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、繊維材料を成形した芯材と、前記芯材を覆い内部を減圧した外被材とを備え、前記芯材が表面層より内側層が柔らかく、前記外被材から前記芯材にわたって溝が形成されたことが記載されている。

特開２００４−１１７０８号公報

特許文献１では、溝に冷媒配管を配置することが記載されているが、溝と冷媒配管をどのように配置するかについて言及していない。

また、特許文献１では、真空断熱材を作成後、金型プレス等で溝を成形しているため、外被材が局部的に延ばされて損傷してしまうおそれがあった。

また、放熱パイプが真空断熱材に接触していると、外包材の金属層（例えばアルミニウム）を通して放熱パイプの熱が真空断熱材の発泡断熱材接触面に回り込む、いわゆるヒートブリッジを引き起こすおそれがある。

そこで本発明は、放熱パイプの熱影響を低減して、省エネルギー化に寄与する真空断熱材及びこれを備え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。一例として、外箱の内側に配置された真空断熱材と、該真空断熱材と前記外箱との間に配置された放熱パイプと、を備えた冷蔵庫において、前記真空断熱材は、繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外包材とを有し、前記外包材内を減圧して、前記芯材は一部に間隔を空けて積層体が積層されて、前記間隔に対向する前記積層体は該間隔に向けて湾曲形状となり、該湾曲形状に沿って凹部が形成されて、該凹部に前記放熱パイプを配置した。

本発明によれば、放熱パイプの熱影響を低減して、省エネルギー化に寄与する真空断熱材及びこれを備えた冷蔵庫を提供することができる。

本発明の実施形態に係る冷蔵庫の斜視図。 図１のＡ−Ａ断面図。 実施形態に係る冷蔵庫の発泡断熱材の発泡方法を示す斜視図。 図１のＢ−Ｂ断面図。 （ａ）は実施形態に係る冷蔵庫の側面における放熱パイプ及び真空断熱材の関係を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図。 真空断熱材の製造工程を説明する図であり、芯材を内袋に収納する工程を説明する図。 真空断熱材の製造工程を説明する図であり、内袋を外包材に収納する工程を説明する図。 真空断熱材に設ける凹部ピッチを説明する図であり、図４のＰ部拡大図。 図８の凹部ピッチを選定するための真空断熱材の温度特性を示す図。 図８，図９の結果を適用した一例を示す図４のＰ部拡大図。 図６，図７とは異なる真空断熱材の製造工程を説明する図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

＜冷蔵庫の全体構成＞
図１は本発明に係る実施形態の冷蔵庫１を斜め前方から見た斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。

冷蔵庫１は、食品等の貯蔵物を冷蔵又は冷凍して収容する冷蔵庫本体１Ｈと、冷蔵庫本体１Ｈの前面開口１Ｈ１（図２参照）を開閉する複数のドア５，６（６ａ，６ｂ，６ｃ），７を備えている。

冷蔵庫本体１Ｈは、内部に上から冷蔵室２と、製氷室３ａ，第一冷凍室３ｂ，第二冷凍室３ｃを含む冷凍室３と、野菜室４とを有している。これらの貯蔵室が開口される前面開口１Ｈ１に、それぞれドアが設けられている。

冷蔵室扉５は、冷蔵室２を開閉する扉であり、観音開き式の左右二枚の扉より構成されている。冷凍室扉６は、冷凍室３を開閉する扉であり、引き出し式の独立した三枚の扉、すなわち、製氷室扉６ａ，第一冷凍室扉６ｂ，第二冷凍室扉６ｃより構成されている。最下段の野菜室扉７は野菜室４を開閉する扉であり、引き出し式の扉である。

なお、引き出し式の扉は、貯蔵物が収容される収容ケースとともに引き出される扉である。

図２に示す冷却器室９内には、冷却器８が設置されており、冷却器８，圧縮機１０，凝縮器，キャピラリチューブ等で冷凍サイクルを構成している。

ここで、凝縮器として、冷媒が通流する放熱パイプ２０を冷蔵庫本体１Ｈの外郭を構成する側面板１１及び背面板１２の内側（発泡断熱材１７の側）に取り付け（図４参照）、放熱している。

冷媒としてはイソブタン（Ｒ６００ａ）が用いられる。なお、冷媒として、他の冷媒を用いてもよいが、イソブタンは、廃棄した場合にオゾン層を破壊しない、温暖化係数が低いなどの利点がある。

冷凍サイクルの冷却器８で冷却された冷気は、送風機１３により、冷蔵室２，冷凍室３，野菜室４に強制循環させる。そして、各貯蔵室への冷気量は、各風路に設けた電動式の開閉ダンパで制御される。

冷蔵庫１の庫内温度や運転の各種制御は、冷蔵庫本体１Ｈの上部後方に設けられた制御基板１４（制御装置）によって制御されている。

次に、冷蔵庫箱体１５内への発泡断熱材１７（ウレタンフォーム）の発泡方法について説明する。

図２に示すように、冷蔵庫本体１Ｈを構成する冷蔵庫箱体１５は、側面板１１（図１参照），背面板１２等を有する外郭をなす外箱１９と、食品等の貯蔵物を入れる空間を形成する内箱１８とを備える。

図３は、冷蔵庫１の発泡断熱材１７の発泡方法を示す斜視図である。図３に示すように、冷蔵庫箱体１５内、すなわち、外箱１９と内箱１８との間の空間へのウレタンフォーム原液を注入する場合、冷蔵庫箱体１５の背面板１２が上に位置するよう冷蔵庫箱体１５を発泡装置（図示せず）内にセットする。そして、背面板１２に設けた複数の注入口１６（１６ａ，１６ｂ）からウレタンフォーム原液を注入する。

注入されたウレタンフォーム原液は、冷蔵庫箱体１５の外箱１９と内箱１８との間の開口縁側全体に回り込み、その後、背面板１２側に向けて発泡を開始し、内箱１８と外箱１９とで構成される冷蔵庫箱体１５の空間を埋めるように充填される。

この際、後述する真空断熱材２１は、予め外箱１９の内面側にホットメルトやシール材等により仮固定しており、発泡断熱材１７の発泡充填により冷蔵庫箱体１５の外箱１９の内側（発泡断熱材１７側）に固着される。

次に、冷蔵庫箱体１５について説明する。冷蔵庫箱体１５は、上述したように、各貯蔵室を区画して構成する内箱１８と、外郭を構成する側面板１１，背面板１２を有する外箱１９との間の空間に発泡断熱材１７を発泡充填させて構成される。

図４のように、外箱１９を構成する側面板１１，背面板１２は０.４〜０.５mm厚程度の板厚が薄い鉄板で構成されている。

側面板１１，背面板１２には、冷凍サイクルの凝縮器の役割を果たす放熱パイプ２０がＷ１の間隔（ピッチ）でアルミニウム製のテープ等で固定されている。放熱パイプ２０の直径は４.０〜５.０mm程度である。

冷蔵庫箱体１５の前面開口部１Ｈ１側には、内箱１８を外箱１９に係止する係止部のＲ曲げ部１９ａ（内箱係止部）が外箱１９に形成されている。

外箱１９のＲ曲げ部１９ａが、内箱１８の被係止部１８ａを、弾性変形してフランジ部１９ｂとで挟着することにより、外箱１９と内箱１８とが取り付けられている。

外箱１９のＲ曲げ部１９ａ近くの放熱パイプ２０は、Ｒ曲げ部１９ａを保温しており、Ｒ曲げ部１９ａに続くフランジ部１９ｂ近傍が、冷却運転時に挟着する内箱１８の被係止部１８ａを介して冷やされ露点温度以下となり、結露するのを防止している。

図４及び図５に示すように、真空断熱材２１，３１は、予め側面板１１，背面板１２等にアルミニウム製のテ−プ等をもって貼り付けられた、例えば連続する４本の放熱パイプ２０（直径４.０mm）を逃げるための凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂ，凹部３２，端部凹部３２ａをそれぞれ有している。

真空断熱材２１，３１は、それぞれ側面板１１，背面板１２にＷ１の間隔（ピッチ）をもって取り付けられた放熱パイプ２０を凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂ，凹部３２，端部凹部３２ａ内に収納した状態で、ホットメルトや粘着テープ等を用いて側面板１１，背面板１２に貼り付けられている。

発泡断熱材１７は、側面板１１又は背面板１２へ放熱パイプ２０及び真空断熱材２１，３１を取り付けた後、外箱１９と内箱１８との間に形成される空間に充填される。そのため、側面板１１又は背面板１２への真空断熱材２１，３１の取り付けは、発泡断熱材１７が、側面板１１と真空断熱材２１との間、及び、背面板１２と真空断熱材３１との間に侵入しないように固定する必要がある。

図５は、図１，図４に示す冷蔵庫１の側面板１１に放熱パイプ２０及び真空断熱材２１を取り付けた状態を示す図であり、図５（ａ）は側面板１１に取り付けた放熱パイプ２０，真空断熱材２１を冷蔵庫１の外側から見た正面図であり、図５（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、図５（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。

真空断熱材２１は、例えば直径４.０mmの銅パイプ等で作られる放熱パイプ２０を収納するための凹部２２と端部凹部２２ａ，２２ｂを有している。

凹部２２と端部凹部２２ａ，２２ｂは、真空断熱材２１の縦方向に複数列、中心線の間隔がＷ１寸法をもって形成されている。換言すると、真空断熱材２１の中央側の凹部２２と端部側の端部凹部２２ａとは、側面板１１の内面１１ｎに対してＷ１寸法が１８０〜２２０mmの間隔で取り付けられている放熱パイプ２０を覆う構成である。

凹部２２は、放熱パイプ２０を覆う左右両側に立ち上がり壁部を有する凹んだ形状（凹形状）を有しており、その深さ寸法Ｄ１は約５mm、幅寸法Ｌ３は４０〜７０mmである。

すなわち、凹部２２の幅寸法Ｌ３は、凹部２２を形成する上での製造誤差、真空断熱材２１を側面板１１に取り付ける際の取り付け誤差や、放熱パイプ２０が側面板１１の平面上で多少曲がっていたり、放熱パイプ２０の側面板１１への取り付け誤差等があったりしても、放熱パイプ２０を収納できる大きさとしている。

また、凹部２２の深さ寸法Ｄ１は、真空断熱材２１を側面板１１に取り付ける際、放熱パイプ２０が側面板１１側に押し付けられ、側面板１１に押し圧痕が生じたり、真空断熱材２１の外包材２４に損傷が生じたりしないように、放熱パイプ２０の直径以上、例えば５.０mmに設計されている。

他方、図５（ａ）に示す真空断熱材２１に並列で複数列形成された溝のうち、真空断熱材２１の左右両端に沿って設けられた溝の端部凹部２２ａは、凹部２２のように放熱パイプ２０を囲むようにその左右両側に立ち上がり壁部を有する溝形状でなく、真空断熱材２１の縁部に沿って設けられ、外方が開放された横断面Ｌ字状を成す凹んだ形状としている。

端部凹部２２ａの深さ寸法Ｄ１は、凹部２２と同様に５.０mmであり、端部凹部２２ａの短手方向の幅寸法Ｌ４は、凹部２２のＬ３寸法と同様に、４０〜７０mm前後である。

これは、真空断熱材２１に複数列の凹部を形成する際、端部の凹部は、真空断熱材２１の縁部に沿って、外方を開放した横断面Ｌ字状の形状の端部凹部２２ａの方が、単なる凹形状より形成し易いからである。また、外方が開放された端部凹部２２ａを用いることにより、放熱パイプ２０を折り曲げる作業、放熱パイプ２０を端部凹部２２ａに設置する作業、或いは機械室２９（図２参照）側へ引き出す作業を行い易い。

更に、真空断熱材２１の左右両端（左右両縁部）に沿って位置する凹部の形状を、端部凹部２２ａのように外方開放の構成としたことで、真空断熱材２１を側面板１１に貼り付ける時、Ｒ曲げ部１９ａに近づけて配置できることになる。

また、真空断熱材２１の上下端部には、前記のように製造のし易さ及び放熱パイプ２０の収納し易さを考慮して、端部凹部２２ｂを有している。端部凹部２２ｂは、凹部２２のような放熱パイプ２０を囲むようにその左右両側に立ち上がり壁部を有する形状でなく、真空断熱材２１の縁部に沿って、外方が開放された横断面Ｌ字状を成す凹んだ形状としている。端部凹部２２ｂは、真空断熱材２１の長手方向の寸法Ｌ５が４０〜８０mm前後である。

すなわち、外方が開放された端部凹部２２ｂ内では、放熱パイプ２０を外方に自由に動かして自由な経路で配置できる。例えば、図５（ａ）に示すようにＵ字状に配置することもできる。

＜真空断熱材の構成＞
次に、真空断熱材２１の製造方法について、図６，図７を用いて説明する。図６は、真空断熱材２１の芯材２３を内袋に収納する製造工程を経時的に示す断面図であり、図７は、芯材２３を外包材２４に収納する製造工程を経時的に示す断面図である。なお、図６，図７における芯材２３内の積層体２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ）の内部の横線は繊維の方向を示すものであり、そのピッチは厚みの変化を無視して示している。

真空断熱材２１は、図７（ｃ）に示すように、内部の芯材２３と、熱溶着用のプラスチック層を有する金属蒸着ラミネートフィルム等から成る外側の外包材２４とを有して構成される。

内部の芯材２３は、無機繊維の積層体２５（図６（ａ）では第一の積層体２５ａ，第二の積層体２５ｂ，第三の積層体２５ｃ，第四の積層体２５ｄ）と積層体２５を覆う内袋２６とを有し構成されている。

積層体２５は、一般にグラスウール，グラスファイバ，アルミナ繊維，シリカアルミナ繊維、或いは木綿等の天然繊維が用いられている。そして、積層体２５を覆う内袋２６は、厚さ２０μｍで柔軟性のあるポリエチレンフィルム等から構成されている。

内袋２６に厚さ２０μｍの柔軟性のあるフィルムを用いる理由は、内袋２６内を圧縮した時、このフィルムと積層体２５の端部との間に、フィルムの柔軟性により、空間を作ることがないようにするためである。また、内袋２６が柔軟性を有することで、外包材２４の開口部の溶着部に、積層体２５に混入する異物の大きさを吸収して内袋２６が破けることなく、異物が外包材２４から突出しないようにするためである。

芯材２３を製造するに際しては、予め作られたロール状の無機繊維を定められた寸法の積層体２５（第一の積層体２５ａ，第二の積層体２５ｂ，第三の積層体２５ｃ，第四の積層体２５ｄ）にカットする。そして、カットされた積層体２５を内袋２６内に収納する（図６（ｂ）参照）。そして、内袋２６に収納された積層体２５をプレス機２７により圧縮するとともに、熱溶着機１００を使って内袋２６の開口部を熱溶着で密封することで、仮圧縮状態の芯材２３が作られる（図６（ｃ）参照）。

以下、真空断熱材２１の製作工程を、図６，図７を用いて詳細に説明する。

先ず、図６（ａ）に示すように、原綿の無機繊維を乾燥後、所定の寸法の第一の積層体２５ａ，第二の積層体２５ｂ，第三の積層体２５ｃ，第四の積層体２５ｄに切断して、３段に積層する。

ここで、第一の積層体２５ａ及び第二の積層体２５ｂは、第三の積層体２５ｃの上に間隔Ｌ₁を空けて配置する。また、第三の積層体２５ｃは、さらに第四の積層体２５ｄの上に配置される。また、第一の積層体２５ａは、第三の積層体２５ｃの一端部から間隔Ｌ₂を空けて配置する。また、第二の積層体２５ｂは、第三の積層体２５ｃの他端部から間隔Ｌ₃を空けて配置する。このＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃寸法を調整することにより、端部凹部２２ａ，２２ｂ及び凹部２２の幅を調整できるものである。

つまり、第一の積層体２５ａ，第二の積層体２５ｂを所定の幅寸法で切断し、かつ、それぞれを所定の寸法の間隔Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃を空けて第三の積層体２５ｃの上に設置し、その後の工程（図６（ｂ）〜図７（ｃ））を経ることで、凹部２２と端部凹部２２ａとが形成されることとなる。なお、真空断熱材２１の端部凹部２２ｂも同様に形成される。

なお、第一の積層体２５ａから第四の積層体２５ｄは、それぞれ、例えばほぼ１００mm厚であり、各積層体を重ねた状態で、全部で約３００mmの厚さである。つまり、無機繊維の積層体２５は、圧縮する前は約３００mmの厚みを有している。

続いて、図６（ｂ）に示すように、積層体２５を、内袋２６の開口部（図６（ｂ）の右側）から、図６（ｂ）の白抜き矢印のように収納する。このとき、積層体２５はバインダ（硬化剤）を含んでいないので柔軟性を有しており、内袋２６の形状に沿って変形し、角部は丸みを帯びた形状となる。この際、積層体２５は押圧されてないので、未だ全体で約３００mmの厚さがある。

次いで、図６（ｃ）に示すように、内袋２６に収納された積層体２５を、所定の減圧下で、プレス機２７で白抜き矢印のように圧縮し、厚さ約３００mmであった積層体２５を約１０〜１５mmの厚さまで圧縮する。つまり、芯材２３はその厚み方向に元の厚さから、プレス機２７をもって例えば２５分の１位迄に圧縮し、その厚みが約１０〜１５mmとなる。なお、この際、ガス，水分等を吸着する吸着剤（図示せず）は予め積層体２５内（内袋２６内）に入れておく。

そして、内袋２６の開口部を、溶着機１００で熱溶着し密封する。この過程においても、積層体２５は、内袋２６の形状に沿って角部が丸みをもった形状の芯材２３を構成する。そして、プレス機２７を開放すると、芯材２３の厚みは、１０〜１５mmから約３０mmに復元する。

こうして製造した芯材２３であれば、積層体２５を仮圧縮状態で一時保管することが可能となり、保管中に積層体２５が内袋２６内で移動しない。また、内袋２６の開口部は熱溶着されているので、内袋２６内に外側から塵埃が侵入しない。

次に、図７（ａ）に示すように、真空断熱材２１を覆う外包材２４内に収納された芯材２３は、図７（ｂ）のプレス機１２７及び減圧装置を用いた圧縮及び減圧工程の前に、内袋２６の一部が破られる。なお、内袋２６が破れると、そこから空気が内袋２６内に入り、芯材２３の厚みが増加する。この状態で、図７（ｂ）に示す真空チャンバ内の内袋２６を含む積層体２５を外包材２４内で減圧、及び、所定厚さまでの圧縮がスムーズに行われる。

具体的には、図７（ｂ）に示すように、内袋２６内に収納された芯材２３と芯材２３を覆う外包材２４とが、真空チャンバ内のプレス機１２７間に入れられ、形が崩れないようにプレス機１２７で約５０mmの厚さに押圧されつつ、減圧され真空引きされる。

真空チャンバ内の外包材２４の内部が真空状態になった時点において、溶着機３０によって外包材２４の耳部２４ａを溶着する。

この時、内袋２６の耳部２６ａが外包材２４の耳部２４ａ内に重なり、耳部は４重構造になる。

ここで、外包材２４はラミネート構造であり、その内側は熱溶着層のプラスチック層となっている。例えば、低密度ポリエチレンフィルム，鎖状低密度ポリエチレンフィルム，高密度ポリエチレンフィルム等の合成樹脂材で形成されている。そのため、内袋２６のポリエチレンフィルムとの相性も良く、外包材２４の耳部２４ａの４重部の熱溶着は可能となり、熱溶着された部分が一体化される場合もある。

従って、もし芯材２３の積層体２５の収納時に外包材２４の開口部２４ｃ（図７（ａ）参照）に塵埃が付着しても、この開口部２４ｃは内袋２６があることより、塵埃等の異物が外包材２４の表面に突出しないようにでき、外包材２４の耳部２４ａの溶着及び密封を確実に行うことができる。

こうして、図７（ｂ）の耳部２４ａが溶着された真空断熱材２１を大気圧下におくと、厚さ約５０mmの真空断熱材２１に大気圧が加わり瞬間的に潰れ、間隔Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃を設けた反対側に、それぞれ図７（ｃ）に示す凹部２２と端部凹部２２ａが形成された厚さ約１５mmの真空断熱材２１となる。

ここで、図７（ｂ）の耳部２４ａが溶着された真空断熱材２１を大気圧においた場合、第一の積層体２５ａ，第二の積層体２５ｂと内袋２６との摩擦力、及び内袋２６と外包材２４との摩擦力は、第一の積層体２５ａ，第二の積層体２５ｂに対向する箇所で部分的に働くことから、過大なものとなる。

これに対して、間隔を設けていない反対側の第四の積層体２５ｄと内袋２６との摩擦力、及び内袋２６と外包材２４との摩擦力は、間隙がないことから、均等に摩擦力が働く。

そのため、第四の積層体２５ｄに対向する内袋２６，外包材２４、及び第三の積層体２５ｃ，第四の積層体２５ｄが全体的に、間隔Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃に引っ張り込まれて湾曲し、間隔Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃の反対側（第三の積層体２５ｃ，第四の積層体２５ｄ側）に凹部２２，端部凹部２２ａが形成されることとなる。すなわち、芯材は一部に間隔Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃を空けて積層体２５が積層されて、間隔Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃に対向する積層体２５は間隔Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃に向けて湾曲形状となり、この湾曲形状に沿って凹部２２，端部凹部２２ａが形成される。

なお、端部凹部２２ｂも端部凹部２２ａと同様に形成される。

このように、間隔Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃（図６（ａ）参照）の反対側の外包材２４は、一様に広い面積で反対側に引っ張り込まれる。すなわち、凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂが形成される反対側の積層体２５は、凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂの周囲に位置する積層体２５よりも積層幅が狭いことから、減圧時に外包材２４が滑るように変形して、部分的に応力が集中せず、外包材２４のガスバリア性の劣化が抑制される。

なお、外包材２４のガスバリア性の劣化をさらに抑制するため、下記の方策をとることが可能である。

図７（ｂ）の減圧工程の前、又は減圧開始後から減圧途中までの積層体２５と内袋２６、及び内袋２６と外包材２４との各部材間の摩擦抵抗が大きくなる前に、外包材２４の外側から、凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂが形成される方向に部分的に突出した型によって、最終的な凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂの深さよりも小さな寸法分、押し出すようにする。

これにより、ある程度減圧工程が進んで積層体２５と内袋２６、及び内袋２６と外包材２４との摩擦抵抗が大きくなる前に、外包材２４が事前に凹み部分（凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂ）に近い形状に滑るように位置するので、外包材２４のガスバリア層が引き伸ばされることを抑制できる。よって、金型によるプレス成形加工を実質的に必要とすることなく、目的に応じた形状の凹部を形成できることから、真空断熱材２１の信頼性を低下させることなく、断熱性能の低下も抑制し、生産性も向上させた真空断熱材２１を提供することができる。

溶着及び密封工程を経た真空断熱材２１は、図７（ｃ）に示す状態から、最後に内袋２６の耳部２６ａ及び外包材２４の耳部２４ａが、それらの根元を基点として真空断熱材２１の凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂが形成される側と反対側の面に折り曲げられ、粘着テープや接着剤等（図示せず）で整形され固定される。この真空断熱材２１，３１が、側面板１１の内側（図４参照）又は背面板１２の内側に取り付けられる。

この構成により、真空断熱材２１の成形後（図７（ｃ）参照）に形成される凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂの深さ寸法は、圧縮工程前の積層体２５の厚みに応じて自由に変化させることができる。

また、凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂの短手方向の幅寸法は、切断した複数の積層体（第一の積層体２５ａ，第二の積層体２５ｂ）の第三の積層体２５ｃ上への設置位置を変更することで、容易に調整できる。

このように、本実施形態の真空断熱材２１は、凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂが従来と異なり、真空断熱材２１の成形後にプレス機や治具等を用いて強制的に外包材２４等を伸ばしながら成形するものではない。

また、凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂは滑らかな曲線となるので、外包材２４を損傷することがない。すなわち、凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂ付近の外包材２４は芯材２３に沿って変形する。これにより、外包材２４の損傷を防止できる。また、芯材２３が切断されず、断熱性能が低下することがない。

前記の如く、図６（ａ）に示す複数の積層体（第三の積層体２５ｃよりも小さい第一の積層体２５ａ，第二の積層体２５ｂ）を所定の間隔（間隔Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃）を空けて第三の積層体２５ｃ上に配置しているため、外包材２４内に芯材２３を収納後、減圧させると、図７（ｃ）に示すように、凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂがそれぞれ間隔Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃に対応して形成される。なお、真空断熱材２１における凹部２２，端部凹部２２ａ，２２ｂの反対側（図７（ｂ）の間隔Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃の側）は、少しの筋状のくぼみ（深さ０.５〜１.０mm程度）が生じることがあるが、断熱性能には殆ど影響がない。むしろ、このくぼみが凹部２２，端部凹部２２ａの位置を表示する機能を有するため、凹部２２，端部凹部２２ａに放熱パイプ２０を適切に配置することができ、組み立て作業性が向上する。

なお、本実施例では積層体２５の各厚み寸法が約１００mmの場合を例示したが、これは一例であり、積層体２５の各厚み寸法は任意に選択できるものである。

＜放熱パイプ２０間の寸法Ｗ１＞
次に、図８，図９，図１０を用いて、側面板１１に並列に配置されている放熱パイプ２０（図４，図５（ａ）参照）の間の寸法をＷ１（例えば、２００mm）とした理由を説明する。

図８は、真空断熱材２１に設ける溝ピッチを示す図４のＰ部拡大図である。図９は、図８の溝ピッチを選定するための真空断熱材の温度特性を示す図である。図１０は、図８，図９の結果を適用した一例を示す図４のＰ部の要部拡大図である。

図８に示すように、放熱パイプ２０は、厚さ４０〜５０μｍ程度のアルミニウムテープ２８により、ほぼ全長を側面板１１の内面１１ｎに固定されている。なお、側面板１１は、板厚０.４mm〜０.５mm程度の鋼板である。

そして、真空断熱材２１は、ホットメルトや接着剤等にて側面板１１の内面１１ｎに固定されている。

内箱１８の被係止部１８ａは、外箱１９の弾性変形するＲ曲げ部１９ａと、ドアに対向するフランジ部１９ｂとで挟持している。すなわち、被係止部１８ａはＲ曲げ部１９ａとフランジ部１９ｂとで気密的に係止している。

ここで、外箱１９のＲ曲げ部１９ａは、側面板１１を形成する鉄板を曲げ加工してフランジ部１９ｂを形成し、このフランジ部１９ｂを折り返すことで形成されている。なお、Ｒ曲げ部１９ａは、フランジ部１９ｂ及び側面板１１と別体に形成し、フランジ部１９ｂに溶接して形成するように構成してもよい。

真空断熱材２１は、外箱１９のＲ曲げ部１９ａの近傍に配設される。そのため、寸法上の制約をクリアするため、従来の左右に壁部をもつ形状の凹部と異なり、真空断熱材２１端部は横断面Ｌ字状を成すように、外方に開放された端部凹部２２ａとしている。

図５（ａ）に示す端部凹部２２ｂも、端部凹部２２ａと同様に、真空断熱材２１の縁部に沿って設けられ、外方が開放された凹んだ形状としている。

真空断熱材２１に端部凹部２２ａを形成して、外箱１９側のフランジ部１９ｂに放熱パイプ２０を近づける理由を以下説明する。

冷蔵庫１の庫内空間を密閉するために、ドア５には外箱１９開口とのシール用のパッキン３３（図１０参照）を備えている。このパッキン３３を介して、内箱１８内部の庫内１ｎからの熱伝導による熱漏洩、及び、庫内１ｎからのパッキン３３が当接するフランジ部１９ｂを介しての熱伝導による熱漏洩がある。このため、フランジ部１９ｂ近くに庫内１ｎと庫外１ｇ（図８参照）との温度差により、露点温度以下になった箇所で露付き現象が発生することがある。これを防止するため、放熱パイプ２０の熱で加熱保温して、露点温度より高くし、露付きを防止している。

このために、真空断熱材２１の端部凹部２２ａを設けたものである。すなわち、端部凹部２２ａを真空断熱材２１の縁部に外方が開放されたへこんだ形状に設けることで、端部凹部２２ａで覆われる放熱パイプ２０を、フランジ部１９ｂに近づけて配設することができる。これにより、有効な露付き対策が図れる。

次に、アルミニウムテープ２８で側面板１１に取り付けた放熱パイプ２０と側面板１１との温度関係について説明する。

一般的に、側面板１１は内容積４５０リットル以上の冷蔵庫の場合、奥行き寸法が５００〜６００mm、高さ寸法が１７００〜１８５０mmである。

図８に示すように、側面板１１に貼り付けられる真空断熱材２１には、Ｗ１間隔（例えば２００mmピッチ）で凹形状の凹部２２が２つ設けられており、端部凹部２２ａが２つ（図４参照）設けられている。端部凹部２２ａ内の放熱パイプ２０は、側面板１１の端面（フランジ部１９ｂ）のＡ点までの寸法Ｗ２が５０mm前後（４０〜７０mm）に設定されている。これは、放熱パイプ２０の熱をフランジ部１９ｂに伝達させることで、温度を露点温度より高く上げ、フランジ部１９ｂに生じる結露対策を行うためである。

図９は、側面板１１の表面温度を測定しグラフ化したものであり、縦軸は測定点の温度（℃）を示し、横軸は側面板１１のＡ点（図８参照）からの冷蔵庫１の奥行き方向（図１の冷蔵庫１の奥側方向）の距離を示している。なお、測定時の庫外（１ｇ）温度は３０℃であり、冷蔵庫１は通常運転状態である。

測定点は、図１に示すＳ１，Ｓ２部である。なお、Ｓ１，Ｓ２部とも同様な温度特性を示したので、ここでは、図９を用いてＳ１部に関する温度特性を説明する。

また、放熱パイプ２０の側面板１１への配設位置を示す冷蔵庫１の奥行き方向のＷ１，Ｗ２寸法は、Ｗ２寸法が５０mm、Ｗ１寸法が２００mmとした。

更に、放熱パイプ２０の側面板１１（板厚０.４５mmの鋼板）への取り付けには、厚さ５０μｍで幅４０mmのアルミニウムテープ２８を使用した。

この測定条件による測定結果は、図９に示すように、放熱パイプ２０の温度影響を受けＡ点の温度が約３３℃となり、湿度９０％時の露点温度を上回ることが判明した。

すなわち、Ａ点とこのＡ点から最も近い位置の放熱パイプ２０との間の距離Ｗ２を５０mmにすることで、Ａ点の温度を結露温度より高い温度の約３３℃とすることができ、結露を防止できる。

また、Ａ点に最も近い放熱パイプ２０と、それに隣り合って配置された放熱パイプ２０との間の寸法Ｗ１の中間の温度は、庫外温度（３０℃）とほぼ同じ温度（約３０℃）になっていることが判った。

すなわち、放熱パイプ２０を約２００mmピッチの間隔で配設すると、隣り合う放熱パイプ２０が互いの熱の影響を受けることなく、効率よく放熱を行うことができる。

このように、外方が開放されたへこんだ形状の端部凹部２２ａにしたことにより、放熱パイプ２０をフランジ部１９ｂに近づけて配設できるとともに、放熱パイプ２０を真空断熱材２１の端部凹部２２ａで覆うことができる。

ここで、フランジ部１９ｂ近くの放熱パイプ２０の位置を従来と同じとした場合、従来、真空断熱材の端部の凸形状部がＲ曲げ部１９ａにあたるので、真空断熱材でフランジ部１９ｂ近くの放熱パイプ２０を覆うことは困難であった。そのため、真空断熱材の大きさを小さくして、フランジ部１９ｂ近くの放熱パイプ２０を露出せざるを得なかった。

しかし、本構成の真空断熱材２１は、外方が開放されたへこんだ形状の端部凹部２２ａを形成することで、フランジ部１９ｂ近くの位置の放熱パイプ２０を真空断熱材２１で覆うことが可能となった。このように、従来と比較し、真空断熱材２１を大きくできるので、発泡断熱材１７が接する外箱１９の面を覆う真空断熱材２１のカバー率を向上させることができる。

なお、本実施形態においては、Ｗ２寸法が５０mm、Ｗ１寸法を２００mmとして説明したが、Ｗ２寸法は４０mm〜７０mmであればＡ点の温度を３０℃以上に確保でき、結露の防止対策ができる。すなわち、図９において、Ｗ２を４０mmとした場合、フランジ部１９ｂの温度は約３３.５℃となり、庫外温度３０℃より高くなる。また、Ｗ２を７０mmとした場合、フランジ部１９ｂの温度は庫外温度３０℃に対して約３０℃以上となる。これにより、フランジ部１９ｂの結露対策は十分に行える。

なお、Ｗ２寸法が４０mm未満の場合、放熱パイプ２０の熱が出過ぎて庫内の冷却効果に悪影響を及ぼす。一方、Ｗ２寸法が７０mmより大きい場合、放熱パイプ２０からの熱が足らず、フランジ部１９ｂの温度が下り、露付きが発生する可能性が高まる。そのため、Ｗ２寸法は４０mm〜７０mmが望ましい。

Ｗ１寸法は１８０mm〜２２０mmであれば、図９に示すように、放熱パイプ２０の間の中間点の表面温度が庫外温度３０℃より低くなり、放熱を十分に行うことが可能である。つまり、Ｗ１寸法を１８０〜２２０mmとすれば、放熱パイプ２０の間の中間点の表面温度は、庫外温度３０℃と同等以下となり、効率の良い放熱ができる。

なお、Ｗ１寸法を１８０mm未満とした場合、放熱パイプ２０が隣りの放熱パイプ２０の熱の影響を受けて、効率よく放熱できない。一方、Ｗ１寸法を２２０mmより大きくした場合、放熱パイプ２０の長さが短くなり、効率のよい放熱が行えない。

従って、Ｗ１寸法を１８０〜２２０mmとすることにより、隣り合う放熱パイプ２０同士が熱干渉せず、効率よく放熱作用を行うことができるので、最も望ましい。

＜内袋を用いない場合の真空断熱材の構成＞
次に、図１１において、上記説明とは異なる真空断熱材について説明する。異なる点は、内袋を用いない点である。図１１（ａ）では、原綿を所定寸法に切断し、積層体としている。次に、図１１（ｂ）では、バインダー等の硬化剤を塗布した後、プレス機等をもって２５分の１位迄に圧縮し、厚み８〜１５mmの芯材を製造している。図１１（ｃ）では、芯材を外包材で包み、その外包材内を芯材の形状に合わせて減圧した後、開放部を溶着し、真空断熱材としている。

まず、図１１（ａ）において、ロ−ル状に巻かれた積層体２５′となる原綿を乾燥後、所定寸法に切断し、３段に積層する。積層体２５′は、それぞれ厚さ１００mmの第一の積層体２５ａ′，第二の積層体２５ｂ′，第三の積層体２５ｃ′，第四の積層体２５ｄ′より構成されている。換言すると、積層体２５′を圧縮する前は３００mmの厚みを有している。そして、第一の積層体２５ａ′，第二の積層体２５ｂ′は、第三の積層体２５ｃ′上に間隔Ｌ₁′，Ｌ₂′，Ｌ₃′を空けて配置されている。間隔を空けて積層体２５′を配置する理由は、溝状の凹部２２′，端部凹部２２ａ′を形成するためである。

なお、溝状の凹部２２′，端部凹部２２ａ′は、積層体２５′の厚みや間隔を適宜選定することで、所望の深さ及び幅を得られるものである。

次に、図１１（ｂ）において、積層体２５にバインダー等の硬化剤を塗布した後、芯材となる積層体はプレス機等を用いて加熱圧縮成形する。プレス機２７′には、芯材２５′に溝状の凹部２２′及び端部凹部２２ａ′を形成するための凸部２７ａ′，２７ｂ′が設けてある。この凸部２７ａ′，２７ｂ′は、先の間隔Ｌ₁′，Ｌ₂′，Ｌ₃′に対向する部分に設けている。

こうすることにより、図１１（ｂ）に示す芯材２５′の形状が形成される。加熱圧縮成形時、第三の積層体２５ｃ′及び第四の積層体２５ｄ′は、第一の積層体２５ａ′及び第二の積層体２５ｂ′の間隔Ｌ₁′，Ｌ₂′，Ｌ₃′を埋めるように変形する。すなわち、間隔Ｌ₁′，Ｌ₂′，Ｌ₃′に対向する第三の積層体２５ｃ′（第四の積層体２５ｄ′）の部分が間隔Ｌ₁′，Ｌ₂′，Ｌ₃′部分に侵入していき、第一の積層体２５ａ′及び第二の積層体２５ｂ′とは反対側の面に溝状の凹部２２，端部凹部２２ａを形成するための凹部２３ａ′，端部凹部２３ｂ′を形成する。

このように、芯材２５′に予め凹部２３ａ′，端部凹部２３ｂ′を形成しておくと、芯材２５′の原綿の密度が均一化した真空断熱材が得られる。

また、凹部２２′，端部凹部２２ａ′は滑らかな曲線と成るので、外包材を損傷することを防止できる。

次に図１１（ｃ）において、芯材２５′を外包材２４′内に収納した後、減圧機により外包材２４′内の減圧が行われる。芯材２５′は、予め加熱圧縮成形されているので、内袋を用いずとも外包材２４′に容易に収納することができる。減圧終了後、外包材２５′の開放部は溶着して密封する。

以上の如き工程を経て得られる真空断熱材は、芯材２３′を加熱圧縮成形する時に予め形成された凹部２３ａ′，端部凹部２３ｂ′に、外包材２４′が滑るように位置するので、外包材２４′に局部的な応力が集中することを防止できる。

なお、外包材２４′は気体透過を抑制するガスバリア層及び熱融着層を有するものである、そして、ガスバリア層としては、アルミニウム，ステンレス等の金属箔、或いは金属，無機酸化物、及び炭素等を蒸着したプラスチックフィルム等を用いる。また、バインダーとは有機バインダー，無機バインダー等、公知のバインダーが用いられる。

なお、上記説明ではバインダーを塗布して加熱圧縮成形する例を示したが、これに限るものではない。例えば、芯材にガラス繊維を用いて、その一部が絡み合った状態の積層体を、所定加熱温度で加圧成形することにより、ガラス繊維が軟化して、加圧状態で熱変形する。そして、加熱温度を低下させると、ガラス繊維の積層体は弾性変形が抑制されて、加圧成形時の状態で形状が保持される。ここで、所定加熱温度とは、ガラス繊維の自重で繊維が変形開始する温度、又はプレス成形時の加重によって繊維が変形可能となる温度であって、且つガラス繊維の断面形状が変化しない程度の温度である。よって、ガラス繊維の集合体からなる芯材は、バインダーを用いずとも、芯材を所定形状に保持することができる。

こうして得られた真空断熱材は、外箱と内箱によって形成される断熱空間に配設され、発泡断熱材と共に冷蔵庫箱体の断熱材として有効に働くものである。

以上説明した構成により、次の効果が得られる。

すなわち、繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外包材とを有し、前記外包材内を減圧した真空断熱材において、前記芯材は一部に間隔を空けて積層体が積層されて、前記間隔に対向する前記積層体は該間隔に向けて湾曲形状となり、該湾曲形状に沿って凹部が形成される。

これにより、積層体の繊維が分断されることなく、凹部に沿った繊維流れとなるので、真空断熱材の外包材に損傷を与えることを防止できる。また、断熱性能を維持することができる。

また、前記凹部が形成される反対側の前記積層体は、前記凹部の周囲に位置する前記積層体よりも積層幅が狭い。これにより、繊維集合体の芯材が湾曲形状となって凹部が形成される。よって、外包材が湾曲形状に沿って柔軟に変形するので、無理な応力をかけることがなく、外包材の損傷を防止できる。

１ 冷蔵庫
５ 冷蔵室扉（ドア）
１１ 側面板
１２ 背面板
１５ 冷蔵庫箱体
１５ａ 前面フランジ部
１６ 注入口
１７ 発泡断熱材（ウレタンフォーム）
１８ 内箱
１９ 外箱
１９ａ Ｒ曲げ部（内箱係止部）
１９ｂ フランジ部（屈曲部）
２０ 放熱パイプ
２１，３１ 真空断熱材
２２ 凹部
２２ａ，２２ｂ 端部凹部
２３ 芯材
２４ 外包材
２５ 積層体
２５ａ 第一の積層体
２５ｂ 第二の積層体
２５ｃ 第三の積層体
２５ｄ 第四の積層体
２６ 内袋

Claims (3)

1. 外箱の内側に配置された真空断熱材と、該真空断熱材と前記外箱との間に配置された放熱パイプと、を備えた冷蔵庫において、
   前記真空断熱材は、繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外包材とを有し、前記外包材内を減圧して、
   前記芯材は一部に間隔を空けて積層体が積層されて、前記間隔に対向する前記積層体は該間隔に向けて湾曲形状となり、該湾曲形状に沿って凹部が形成されて、該凹部に前記放熱パイプを配置したことを特徴とする冷蔵庫。
2. 繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外包材とを有し、前記外包材内を減圧した真空断熱材において、
   前記芯材は一部に間隔を空けて積層体が積層されて、前記間隔に対向する前記積層体は該間隔に向けて湾曲形状となり、該湾曲形状に沿って凹部が形成されたことを特徴とする真空断熱材。
3. 前記凹部が形成される反対側の前記積層体は、前記凹部の周囲に位置する前記積層体よりも積層幅が狭いことを特徴とする、請求項２記載の真空断熱材。

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