JP6225324B2

JP6225324B2 - 断熱箱体

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Publication number: JP6225324B2
Application number: JP2013092332A
Authority: JP
Inventors: 高野　隆司; 隆司高野; 吉英中島
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: JP2014214959A

Description

本発明は、真空断熱材を適用した断熱箱体に関するものである。

近年、冷蔵庫の省エネルギー化や省スペース化を狙いに、断熱箱体の断熱性能を高める一手段として、高断熱性能を有する真空断熱材を利用する方法があり、省エネルギーの要請が益々高まる今日では、硬質ウレタンフォームと比較して数倍から１０倍程度の断熱性能を有する真空断熱材を適切な範囲内で最大限に利用することにより断熱性能を向上させていくことが急務であるといえる。

その中で、真空断熱材を備えた従来の断熱箱体としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。

以下、図面を参照しながら上記従来の断熱箱体を説明する。

図７は特許文献１に記載されている冷蔵庫の側面断面図を示すものである。外箱２と、内箱３と、内箱３と外箱２と間に充填されるウレタン断熱材４とからなる断熱壁を有する冷蔵庫において、外箱２と内箱３との間で外箱２に密着して備えられた真空断熱材５と、真空断熱材５と外箱２の間に構成された放熱パイプ１０とを備え、放熱パイプ１０は真空断熱材５に設けられた第一溝部１１に埋設されている。

本構成により、放熱パイプ１０は第一溝部１１に埋設されているので真空断熱材５に密着固定できることにより、真空断熱材５に形成される第一溝部１１は従来に比べ狭小化でき、冷蔵庫の外箱の外観変形を防止し、かつアルミ廃止によるリサイクル性が向上できる。さらに近年、断熱性能を向上させる手段として、被覆面積を高める取り組みがされている。被覆面積を高めると放熱パイプ１０の折り返し部分が突出し、庫内側に真空断熱材を設けることができないので放熱パイプ１０の折り返し部分に第二溝部を設け、放熱パイプ１０を突出させることなく、放熱パイプ１０を折り返し部分の庫内側にも配設することができる真空断熱材５が提案されている。

第二溝部は真空断熱材の上下端部まで形成したもので第一溝部１１と第二溝部の配置は第一溝部１１と第二溝部は、少なくとも板状の表面において互いに交叉するように形成させ、第一溝部１１の数は前記第二溝部の数より多く設け、第二溝部の溝の幅は第一溝部の幅より広くさせて、出来るだけ被覆面積を高めて断熱性能を向上させる取り組みがなされている。

特開２００７−１９８６２２号公報

しかしながら、前記従来例に記載されている冷蔵庫では、真空断熱材５は硬質ウレタンフォーム内部に存在するものの、真空断熱材５の空気に触れる面積が大きいため、使用時の経年経過中に真空断熱材内部に空気が侵入し易く、更に空気侵入した真空断熱材は内部真空度が劣化するため熱伝導率の低下を招くという懸念があった。

更に、長期使用時に内部真空度の劣化した真空断熱材５に入る空気によって、外観への凹み等の変形を招くという問題があった。特に、冷蔵庫は放熱用パイプ１０が冷蔵庫の外箱２に配設され、真空断熱材５に第一溝部１１と第二溝部を設け、放熱用パイプ１０を覆う様に真空断熱材５が貼り付けられる。

このとき、真空断熱材５は硬質ウレタンフォーム内部となるが、放熱用パイプ１０は硬質ウレタンフォーム外部へと埋設されていることと、放熱用パイプ自身を外箱２に貼り付ける際のアルミテープにより空気層が生まれるため、外部空気と真空断熱材が直接的、もしくは硬質ウレタンフォームやアルミテープを介して間接的にも接触する。

このようなことから、本発明は、上記課題に鑑み、経年劣化によって起こる真空断熱材の空気侵入による外観変形の発生を抑制し、省スペースで大容量の冷蔵庫でかつ、高い断熱性能を有する省エネ性能の高い冷蔵庫を提供するものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明は圧縮機と、コンデンサに備えられた放熱用の放熱パイプと、キャピラリーチューブと、冷却器とを有する冷凍サイクルと、複数の断熱区画で構成された箱体と、前記箱体を仕切る断熱仕切り部と、を備えた複数の温度帯で構成された断熱箱体であって、少なくとも芯材を外被材で内包して減圧密封した真空断熱材を搭載し、前記真空断熱材は、表面に長手方向にかつ前記真空断熱材の上下端部まで形成した溝を有する第一溝部と、前記真空断熱材の上部と下部に短手方向に形成した溝を有する第二溝部と、前記真空断熱材の下部に形成された前記第二溝部に連結された導入溝と、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部の上方であって、前記第一溝部の出口溝と、を有し、前記第一溝部と前記第二溝部は、少なくとも板状の表面において互いに交叉するように形成したものであり、前記第一溝部の数は前記第二溝部の数より多く設け、前記第二溝部の溝の幅は前記第一溝部の幅より広くしたものであり、前記放熱パイプは、前記導入溝を通って、前記真空断熱材の下部に形成された第二溝部に導入され、前記第一溝部に直線部が配置され、前記出口溝を通るように導出されるものであって、さらに前記真空断熱材は、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部と前記真空断熱材の下部に形成された前記第二溝部との間であって、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部の近傍に配設された気体吸着剤を内包するとともに、前記真空断熱材に備えられた前記気体吸着剤と、前記放熱パイプとは、離れた位置に配設したものである。

また、本発明は、圧縮機と、コンデンサに備えられた放熱用の放熱パイプと、キャピラリーチューブと、冷却器とを有する冷凍サイクルと、複数の断熱区画で構成された箱体と、前記箱体を仕切る断熱仕切り部と、を備えた複数の温度帯で構成された断熱箱体であって、少なくとも芯材を外被材で内包して減圧密封した真空断熱材を搭載し、前記真空断熱材は、表面に長手方向にかつ前記真空断熱材の上下端部まで形成した溝を有する第一溝部と、前記真空断熱材の上部と下部に短手方向に形成した溝を有する第二溝部と、前記真空断熱材の下部に形成された前記第二溝部に連結された導入溝と、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部の上方であって、前記第一溝部の出口溝と、を有し、前記第一溝部と前記第二溝部は、少なくとも板状の表面において互いに交叉するように形成したものであり、前記第一溝部の数は前記第二溝部の数より多く設け、前記第二溝部の溝の幅は前記第一溝部の幅より広くしたものであり、前記放熱パイプは、前記導入溝を通って、前記真空断熱材の下部に形成された第二溝部に導入され、前記第一溝部に直線部が配置され、前記出口溝を通るように導出されるものであって、さらに前記真空断熱材は、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部と前記真空断熱材の下部に形成された前記第二溝部との間であって、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部の近傍に配設された気体吸着剤を内包するとともに、前記真空断熱材に備えられた前記気体吸着剤は、前記真空断熱材の厚み方向の投影面上において前記放熱パイプと重ならない位置に配設したものである。

これによって、真空断熱材に備えられた気体吸着剤が高温となることを避けることができ、気体吸着剤が短期間に高活性化するのを避け、長期間に渡って機能を発揮することを実現するとともに、気体吸着剤周辺の外被材の経年劣化を防ぐことで気体吸着剤が空気に触れる影響が低減でき、断熱箱体を長期に渡り使用した場合でも、真空断熱材に搭載した気体吸着剤は外部から侵入してくる空気の吸着を継続して行えるので、真空断熱材の真空度維持を図り、真空断熱材の熱伝導率の劣化を抑制することができる。
また、これによって、冷凍サイクルの中の高温側となり、外気温度よりも高い放熱パイプの熱が気体吸着剤に熱伝達することを抑制することができ、気体吸着剤がヒートスポットになることを避けることが可能となる。

本発明の断熱箱体は、断熱箱体を長期に渡り使用した場合でも、真空断熱材の真空度維持ができ、真空断熱材の熱伝導率の劣化防止が図れ、省エネ性に優れた断熱箱体を提供することが可能となる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の正面断面図本発明の実施の形態１における冷蔵庫の縦断面図本発明の実施の形態１における冷蔵庫に用いられる真空断熱材の平面図本発明の実施の形態１における気体吸着剤を適用した真空断熱材の断面図本発明の実施の形態１における冷蔵庫の壁面の断面図本発明の実施の形態１における気体吸着剤を適用した真空断熱材の経年劣化イメージ図本発明の実施の形態１における真空断熱材の気体吸着剤配置図従来技術による冷蔵庫を説明する冷蔵庫の側面断面図

第１の発明は、圧縮機と、コンデンサに備えられた放熱用の放熱パイプと、キャピラリーチューブと、冷却器とを有する冷凍サイクルと、複数の断熱区画で構成された箱体と、前記箱体を仕切る断熱仕切り部と、を備えた複数の温度帯で構成された断熱箱体であって、少なくとも芯材を外被材で内包して減圧密封した真空断熱材を搭載し、前記真空断熱材は、表面に長手方向にかつ前記真空断熱材の上下端部まで形成した溝を有する第一溝部と、前記真空断熱材の上部と下部に短手方向に形成した溝を有する第二溝部と、前記真空断熱材の下部に形成された前記第二溝部に連結された導入溝と、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部の上方であって、前記第一溝部の出口溝と、を有し、前記第一溝部と前記第二溝部は、少なくとも板状の表面において互いに交叉するように形成したものであり、前記第一溝部の数は前記第二溝部の数より多く設け、前記第二溝部の溝の幅は前記第一溝部の幅より広くしたものであり、前記放熱パイプは、前記導入溝を通って、前記真空断熱材の下部に形成された第二溝部に導入され、前記第一溝部に直線部が配置され、前記出口溝を通るように導出されるものであって、さらに前記真空断熱材は、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部と前記真空断熱材の下部に形成された前記第二溝部との間であって、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部の近傍に配設された気体吸着剤を内包するとともに、前記真空断熱材に備えられた前記気体吸着剤と、前記放熱パイプとは、離れた位置に配設したものである。

これによって、真空断熱材に備えられた気体吸着剤が高温となることを避けることができ、気体吸着剤が短期間に高活性化するのを避け、長期間に渡って機能を発揮することを実現するとともに、気体吸着剤周辺の外被材の経年劣化を防ぐことで気体吸着剤が空気に触れる影響が低減でき、断熱箱体を長期に渡り使用した場合でも、真空断熱材に搭載した気体吸着剤は外部から侵入してくる空気の吸着を継続して行えるので、真空断熱材の真空度維持を図り、真空断熱材の熱伝導率の劣化を抑制することができる。
また、これによって、冷凍サイクルの中の高温側となり、外気温度よりも高い放熱パイプの熱が気体吸着剤に熱伝達することを抑制することができ、気体吸着剤がヒートスポットになることを避けることが可能となる。
さらに、気体吸着剤が真空断熱材よりも出っ張る場合でも、外箱への凸形状とならず、外観変形も防止できる。
また、低真空度に維持される真空断熱材の空気侵入による変形も防止できるため、外箱の外観変形も防止できる。

第２の発明は、圧縮機と、コンデンサに備えられた放熱用の放熱パイプと、キャピラリーチューブと、冷却器とを有する冷凍サイクルと、複数の断熱区画で構成された箱体と、前記箱体を仕切る断熱仕切り部と、を備えた複数の温度帯で構成された断熱箱体であって、少なくとも芯材を外被材で内包して減圧密封した真空断熱材を搭載し、前記真空断熱材は、表面に長手方向にかつ前記真空断熱材の上下端部まで形成した溝を有する第一溝部と、前記真空断熱材の上部と下部に短手方向に形成した溝を有する第二溝部と、前記真空断熱材の下部に形成された前記第二溝部に連結された導入溝と、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部の上方であって、前記第一溝部の出口溝と、を有し、前記第一溝部と前記第二溝部は、少なくとも板状の表面において互いに交叉するように形成したものであり、前記第一溝部の数は前記第二溝部の数より多く設け、前記第二溝部の溝の幅は前記第一溝部の幅より広くしたものであり、前記放熱パイプは、前記導入溝を通って、前記真空断熱材の下部に形成された第二溝部に導入され、前記第一溝部に直線部が配置され、前記出口溝を通るように導出されるものであって、さらに前記真空断熱材は、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部と前記真空断熱材の下部に形成された前記第二溝部との間であって、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部の近傍に配設された気体吸着剤を内包するとともに、前記真空断熱材に備えられた前記気体吸着剤は、前記真空断熱材の厚み方向の投影面上において前記放熱パイプと重ならない位置に配設したものである。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、前記断熱箱体は、圧縮機と、コンデンサに備えられた放熱用の放熱パイプと、キャピラリーチューブと、冷却器とを有する冷凍サイクルを備え、前記発熱部は、前記放熱パイプである。

また、前記放熱パイプは前記真空断熱材の表面に配設され、かつ少なくともに二本の放熱パイプの間に前記気体吸着剤が配設されるように前記真空断熱材を搭載したものである。

これにより、真空断熱材に局所的に断熱できない箇所がないため、放熱能力を増加し、省エネ性を向上させることができる。

また、前記空気吸着剤は、前記真空断熱材の前記放熱パイプが配設される側と反対の面側に位置させるものである。

これによって、放熱パイプと気体吸着剤とは、真空断熱材の芯材を介して逆側の面に位置するため、放熱パイプからの熱影響を受けることを低減することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。また、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

なお、従来と同一構成及び差異がない部分については、詳細な説明を省略する。また、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態１による断熱箱体の正面断面図である。図２は、本発明の実施の形態１による断熱箱体の縦断面図である。図３は、本発明の実施の形態１による冷蔵庫に用いられる真空断熱材の平面図である。

図１、図２、図３に示すように、箱体を形成する断熱箱体である本体１０１は、前方に開口する金属製（例えば鉄板）の外箱１２４と硬質樹脂製（例えばＡＢＳ）の内箱１２５と、外箱１２４と内箱１２５の間に発泡充填された硬質ウレタンフォーム１２６と、からなる断熱箱体である。この本体１０１の上部に設けられた冷蔵室１０２と、冷蔵室１０２の下に設けられた上段冷凍室１０３と、冷蔵室１０２の下で上段冷凍室１０３に並列に設けられた製氷室１０４と、本体下部に設けられた野菜室１０６と、並列に設置された上段冷凍室１０３及び製氷室１０４と野菜室１０６の間に設けられた下段冷凍室１０５で、構成されている。

断熱箱体である本体１０１の天面部は、断熱箱体の背面方向に向かって階段状に凹みを設けて機械室１１９があり、第一の天面部１０８と第二の天面部１０９で構成されている。この階段状の凹部に配置された圧縮機１１７と、水分除去を行うドライヤ（図示せず）と、コンデンサ（図示せず）と、放熱用の放熱パイプ１４３と、キャピラリーチューブ１１８と、冷却器（図示せず）と、を順次環状に接続して冷凍サイクルを構成し、冷凍サイ
クルに冷媒を封入し、冷却運転を行う。

なお、冷媒には近年、環境保護のために可燃性冷媒であるＲ６００ａを用いる。

ここで、真空断熱材１２７、１２８、１２９、１３０、１３１は、硬質ウレタンフォーム１２６とともに断熱箱体の本体１０１を構成している。

ここで、真空断熱材１２７、１２８、１２９、１３０は、外箱１２４にそれぞれ天面、背面、左側面、右側面の内側に接して貼り付けられている。また、真空断熱材１３１は、内箱１２５の底面に接して貼り付けられている。

断熱箱体である本体１０１の背面及び側面には、放熱用の放熱パイプ１４３が配設されており、一本のパイプを例えばＵ字に折り曲げることで放熱長さを確保し、外箱１２４に貼り付けられている。

本体１０１側面には配設してある放熱パイプ１４３に真空断熱材１２８、１２９、１３０が貼り付けてある。

真空断熱材１２８、１２９、１３０には、放熱パイプ１４３を設置する第一溝部１５１と第二溝部１５２とからなり、第一溝部１５１は、真空断熱材１２８、１２９、１３０の長手方向（つまり断熱箱体である本体１０１の上下方向）に沿って真空断熱材１２８、１２９、１３０の上下端部１５３まで形成された凹溝であり、複数の第一溝部１５１が互いに平行に配設されている。なお、本実施の形態では、第一溝部は、三本である。

第二溝部１５２は、真空断熱材１２８、１２９、１３０の短手方向（つまり断熱箱体である本体１０１の前後方向）に沿って延びる凹溝であり、第一溝部１５１の上下方向に一本ずつ配設されており、互いに交叉するように形成されている。

上下の第二溝部１５２の底面には、放熱パイプ１４３の上下端で屈曲形成された屈曲部が配置されている。

また、第二溝部１５２の上下のいずれか一方の溝部（本実施形態では、下側の第二溝部１５２）は放熱パイプ１４３の導入溝１５４に連結されている。

そして、放熱パイプ１４３は、真空断熱材１２８、１２９、１３０の周縁から放熱パイプ１４３の導入溝１５４を通って、第二溝部１５２に導入され、第一溝部１５１に直線部が配置され、第二溝部１５２の底面に屈曲部が配置され、第二溝部１５２の上部に形成される第一溝部１５１の放熱パイプ１４３の出口溝１５５を通るように配置される。

これにより、上下に蛇行する放熱パイプ１４３のほぼ全体が、真空断熱材１２８、１２９、１３０の上下端部１５３より飛び出ることなく真空断熱材１２８、１２９、１３０と外箱１２４の側板との間に配置される。

真空断熱材１２８、１２９、１３０には、気体吸着剤１３７がそれぞれ内部に搭載されており、真空断熱材１２８、１２９、１３０の気体吸着剤は、中心よりも庫内側（内箱側）に配設されている。

放熱パイプ１４３は、真空断熱材１２８、１２９、１３０の外箱１２４側に設置されている。

また、冷蔵室１０２と製氷室１０４および上段冷凍室１０３とは第一の断熱仕切り部１１０で区画されている。

また、製氷室１０４と上段冷凍室１０３とは第二の断熱仕切り部１１１で区画されている。

また、製氷室１０４および上段冷凍室１０３と、下段冷凍室１０５とは第三の断熱仕切り部１１２で区画されている。

また、下段冷凍室１０５と、野菜室１０６とは第四の断熱仕切り部１１３で区画されている。

断熱箱体である本体１０１の背面には冷却室１２３が設けられ、冷却室１２３内には、代表的なものとしてフィンアンドチューブ式の冷気を生成する冷却器１０７が第二の断熱仕切り部１１１、第三の断熱仕切り部１１２の後方領域を含めて下段冷凍室１０５の背面に上下方向に縦長に配設されている。また、冷却器１０７の材質は、アルミや銅が用いられる。

冷却器１０７の近傍（例えば上部空間）には強制対流方式により冷蔵室１０２，製氷室１０４、上段冷凍室１０３、下段冷凍室１０５、野菜室１０６の各貯蔵室に冷却器１０７で生成した冷気を送風する冷気送風ファン１１６が配置され、冷却器１０７の下方空間には冷却時に冷却器１０７や冷気送風ファン１１６に付着する霜を除霜する除霜装置としてのガラス管製のラジアントヒータ１３６が設けられている。

除霜装置は特に指定するものではなく、ラジアントヒータ１３６の他に、冷却器１０７に密着したパイプヒータを用いても良い。

次に断熱箱体の冷却について説明する。

圧縮機１１７から吐出された高温高圧の冷媒は、最終的に機械室１１９に配置されたドライヤ（図示せず）まで到達する間、特に外箱１２４に設置される放熱パイプ１４３において、外箱１２４の外側の空気や庫内の硬質ウレタンフォーム１２６との熱交換により、冷却されて液化する。

次に液化した冷媒はキャピラリーチューブ１１８で減圧されて、冷却器１０７に流入し冷却器１０７の周辺の庫内空気と熱交換する。熱交換された冷気は、近傍の冷気送風ファン１１６により庫内に冷気が送風され庫内を冷却する。

この後、冷媒は加熱されガス化して圧縮機１１７に戻る。庫内が冷却されて冷凍室センサ（図示せず）の温度が停止温度以下になった場合に圧縮機１１７の運転が停止する。

冷気送風ファン１１６は、内箱１２５に直接配設されることもあるが、発泡後に組み立てられる第二の断熱仕切り部１１１に配設し、部品のブロック加工を行うことで製造コストの低減を図ることも可能である。

ここで、発熱部とは、圧縮機１１７や放熱パイプ１４３を意味する。

次に、本実施の形態の気体吸着剤１３７を用いた真空断熱材について説明する。

真空断熱材は、少なくとも繊維材料を含む芯材１３２と、ガスバリア性に優れた包材１
３３と、真空封止された気体吸着剤１３７と、をガスバリア性に優れた外被材１３５で被い、外被材１３５を真空封止後に、突起物を有する部材１３４によって、包材１３３に穴を開け、包材１３３内部と外被材１３５内部を連通させてなるものである。

本実施の形態では、包材１３３からなる容器として、金属製の容器とし、容器内に粉末形状からなる気体吸着剤１３７を有するものである。

繊維材料を含む芯材１３２とは、芯材１３２の重量に対して繊維を１パーセント以上１００パーセント以下含むものであって、繊維材料と繊維材料以外の複合体であっても良い。

また、ガスバリア性に優れた包材１３３は、本実施の形態では金属製の容器としたが、気体難透過性の製袋可能なフィルム、またはシート状の部材である。

例えば、ポリプロピレンフィルム、アルミニウム箔、低密度ポリエチレンの順にラミネートしたフィルムであってもよく、気体吸着剤１３７を包み込むことにより、周囲の空間と独立させるものであり、四方をヒートシールした袋、ピロー袋、ガゼット袋等がある。

また、気体透過度が１０^４［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下であることが好ましく、より望ましくは、１０^３［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下となるものである。

気体吸着剤１３７とは、気体中に含まれる非凝縮性気体を吸着できる吸着材料と容器で構成されているものである。

主な吸着材料として、ジルコニウム、バナジウム及びタングステンからなる合金や、鉄、マンガン、イットリウム、ランタンと、希土類元素の一種の元素を含む合金や、Ｂａ−Ｌｉ合金、および、金属イオン交換したゼオライトなどがある。

これによって、空気中の概ね７５％を有する窒素を常温状態で吸着できるため、高い真空度を得ることができる。

主な容器としては、アルミニウム、鉄、胴、ステンレスなどの金属材料があり、特にコストや取り扱いを考慮するとアルミニウムが望ましい。

突起物を有する部材１３４とは、周囲の曲率に比較して、曲率が著しく大きい部分を有するものである。曲率が大きい部分は、同一の力をより小さい面積で受けるため、単位面積あたりに加わる力が大きくなる。従って曲率が大きい部分が包材１３３に押し付けられた際、包材１３３に貫通孔が生じやすくなる。

なお、本実施の形態では、ガスバリア性に優れた外被材１３５は、蒸着層フィルムとした。

穴を開ける方法は、突起物に圧力を加えることによりなされるものである。

なお、ここで、連通とは、包材内部と包材外部で隔てられていた空間を一続きの空間にすることである。

なお、繊維材料を含む芯材を用いて作製した真空断熱材の熱伝導率は、粉末材料のみからなる芯材を用いて作製した真空断熱材の熱伝導率に比較して、低圧力領域では小さく、高圧力領域では大きい。

従って、繊維材料を含む芯材を用いて作製した真空断熱材は、その外被材内部の圧力を低く維持することが重要である。

なお、本実施の形態で使用した気体吸着剤１３７を用いた真空断熱材は、外被材１３５内に気体吸着剤１３７を有しているため、外被材１３５内部は圧力が低く維持され、繊維材料を含む芯材１３２を用いた真空断熱材の熱伝導率は低く維持される。

よって、外被材１３５内部の圧力が低く維持される。

一般に、真空断熱材の熱伝導率は、芯材１３２による熱伝導と、外被材１３５内の残留ガスによる熱伝導の和により決定する。

例えば、芯材１３２が粉末を含む場合は、芯材１３２内部に存在する気体の平均自由工程が短いため、気体による熱伝導率は非常に小さく、芯材１３２による熱伝導が支配的である。

一方、芯材１３２が繊維の場合は、繊維同士の接点が少ないため、芯材１３２の熱伝導率は非常に小さくなるが、気体の平均自由工程が大きいため、わずかな圧力上昇で、気体による熱伝導率が支配的になってしまう。

従って、芯材１３２が繊維のみからなるときは、このような効果が大きいため繊維芯材では外被材１３５内部を低圧に保つことが、真空断熱材の熱伝導率を低減するために非常に有効な手段となる。

ここで、繊維集合体とは、繊維のみからなる集合体であって、バインダーや酸、熱等で成型されていても良い。

なお、真空断熱材は、内部に芯材１３２を有しており、芯材１３２はグラスウールなどの無機繊維集合体を加熱乾燥後、蒸着層フィルムと金属箔層フィルムを貼り合わせた外被材１３５中に挿入し、内部を真空引きして開口部を封止することにより形成されている。

蒸着層フィルムは、アルミ蒸着フィルムをナイロンフィルムと高密度ポリエチレンフィルムとで挟み込んだ複合プラスチックフィルムで、金属箔層フィルムは、アルミ箔をナイロンフィルムと高密度ポリエチレンフィルムとで挟み込んだ複合プラスチックフィルムである。

また、蒸着層フィルムと金属箔層フィルムとのシール面は蒸着層フィルム側を一平面状とし、金属箔層フィルム側の面を立体的に構成している。そして、蒸着層フィルム側を外箱１２４もしくは内箱１２５に接して配置している。

以上のように構成された断熱箱体について、以下その動作、作用について説明する。

近年では、省エネとして環境への取り組みの中で、硬質ウレタンフォーム１２６と比較して数倍から十倍程度の断熱性能を有する真空断熱材を適切な範囲内で最大限に利用することにより、断熱性能や強度を向上させている断熱箱体も発売されている。

その中で、本実施の形態では、真空断熱材は気体吸着剤を内包するとともに、真空断熱材に備えられた気体吸着剤１３７と、発熱部である放熱パイプ１４３との間には芯材１３２が配設したものである。

これは、図５に示すように、言い換えると、気体吸着剤１３７と放熱パイプ１４３とが一定の距離を離れて配設されたものである。

その際に、断熱材である芯材１３２を介していることで、放熱パイプ１４３の熱が気体吸着剤に到達するのを低減している。

また、図３に示すように、気体吸着剤１３７は、真空断熱材１３０の厚み方向の投影面上において、発熱部である放熱パイプ１４３および圧縮機１１７と重ならない位置に配設したものである。

上記構成によって、真空断熱材に備えられた気体吸着剤１３７が高温となることを避けることができ、気体吸着剤１３７が短期間に高活性化するのを避け、長期間に渡って機能を発揮することを実現できる。

さらには、気体吸着剤１３７の周辺の外被材１３５の経年劣化を防ぐことで気体吸着剤１３７が空気に触れる影響が低減でき、断熱箱体を長期に渡り使用した場合でも、真空断熱材に搭載した気体吸着剤１３７は外部から侵入してくる空気の吸着を継続して行えるので、真空断熱材の真空度維持を図り、真空断熱材の熱伝導率の劣化を抑制することができる。

また、本実施の形態のように、気体吸着剤１３７を収納する容器として包材１３３からなる金属製の容器とした場合には、仮に、高温部付近に容器が位置した場合には、熱伝導性の良い金属であるが故に、その部分がヒートスポットとなり、常に高温で維持され、気体吸着剤が高活性化し、さらに短期間で吸着特性が低下する可能性があった。

しかしながら、本実施の形態のように、気体吸着剤と発熱部とは離れた位置に配設させる、すなわち、離間させることで、長期間にわたって機能を発揮することが可能となる。

また、本実施の形態のように、真空断熱材の外被材１３５として蒸着層フィルムを用いた場合には、温度の上昇により劣化が加速されるので、長期間の使用時において、外被材１３５が劣化することで気体の侵入量が増加するという懸念があった。

しかしながら、本実施の形態のように、気体吸着剤１３７と発熱部は離れた位置に配設させる、すなわち、離間させることで、気体吸着剤１３７の周辺が高温となることを避けることで、外被材１３５の劣化を抑制することが可能となる。

また、気体吸着剤１３７を備えた真空断熱材で、かつ、気体吸着剤１３７を真空断熱材のうち断熱箱体の庫内側（内箱側）に配設し、発熱部である放熱パイプ１４３を庫外側（外箱側）に配置したものである。

これにより、確実に気体吸着剤１３７と発熱部を離間させることができ、気体吸着剤１３７の周辺が高温となることを避け、真空断熱材の長期信頼性を向上することができる。

また、本体１０１の内側に配設されて空気に触れる影響が低減される気体吸着剤１３７は、断熱箱体を長期に渡り使用した場合でも、真空断熱材に外部から侵入してくる空気の吸着を継続して行えるので、真空断熱材の真空度維持を図ることができ、真空断熱材の熱伝導率の劣化を防止することができる。

図５に示すように、放熱パイプ１４３は、断熱箱体の本体１０１の外箱１２４の内側に
配置され、アルミテープ１４５により固定される。アルミテープ１４５は、硬質ウレタンフォーム１２６の充填される外箱１２４と内箱１２５の内部から外部へと配設される。つまり、アルミテープ１４５内の空気は外部と連通となっている。

これは、断熱箱体の製造工程で硬質ウレタンフォーム１２６を発泡する際に発生する熱によりアルミテープ１４５内に存在する空気が膨張し、その圧力によって外箱１２４が変形するのを防止するためである。

そのため、真空断熱材は硬質ウレタンフォーム１２６の内部となるが、放熱パイプ１４３は硬質ウレタンフォーム１２６の外部へと配設されていることと、放熱パイプ１４３自身を外箱１２４に貼り付ける際のアルミテープ１４５により空気層が生まれるため、外部空気と真空断熱材が直接的、もしくは硬質ウレタンフォーム１２６やアルミテープ１４５を介して間接的にも接触するのである。

このため、断熱箱体を長期に渡り使用した際に、少なからず空気に触れている真空断熱材は時間経過からの変化とともに、外部から侵入してくる空気の影響を受け、内部真空度が劣化し膨張するとともに、断熱箱体の外箱１２４への外観変形を及ぼすのである。

上記のように、真空断熱材中の気体吸着剤１３７は、圧縮機１１７や放熱パイプ１４３といった発熱部からは離れた箇所に設置している。

これによって、気体吸着剤１３７の容器が金属材料のため、発熱部からの熱を容器が吸収し、真空断熱材に局所的に断熱できない箇所（ヒートスポット）を作り、放熱能力を低下させてしまうことを防止している。

特に、本実施の形態の断熱箱体に少なくともに二本の放熱パイプ１４３が真空断熱材の表面に埋設されている場合、気体吸着剤１３７は放熱パイプの間に配設されることが望ましい。

これにより、放熱能力を増加し、省エネ性を向上させることができる。

本実施の形態に用いた気体吸着剤１３７は、空気中の概ね７５％程度の割合で存在する窒素を、常温でも吸着することができるため、真空断熱材内部の残留空気を低減でき、真空断熱材の真空度の向上や剛性の向上が図れ、熱伝導率の低減を行える。

なお、断熱箱体内の温度は生鮮食品や飲料を貯蔵する概ね１℃〜５℃のプラス温度の冷蔵温度帯から、冷凍食品を貯蔵する概ね−１８℃以下のマイナス温度の冷凍温度帯に区分けされている。

この場合に、低温になりすぎず、ある程度初期段階において吸着特性を発揮させたい場合には、真空断熱材中の気体吸着剤１３７を冷蔵温度帯の貯蔵室の水平方向における投影面上に配置すると良い。

本実施の形態のように、断熱箱体の側面もしくは背面に真空断熱材を搭載することで、先述の温度帯を広範囲にわたり被覆できるため、真空断熱材の高断熱性によって外部からの熱侵入を広範囲にわたり抑制でき、省エネ性に優れた箱体を実現できる。

また、最も剛性または真空度の大きい真空断熱材を側面もしくは背面に気体吸着剤１３７搭載することは、断熱箱体の本体強度の骨格となる部分に搭載することとなるので、真空断熱材の劣化抑制を図ることで、断熱箱体の断熱能力を長期間維持することができる。

さらに、気体吸着剤１３７を真空断熱材のうち断熱箱体の庫内側（内箱側）に配設しているため、気体吸着剤１３７が真空断熱材よりも出っ張る場合でも、本体１０１の外箱１２４への凸形状とならず、外観変形も防止できる。

なお、本実施の形態では、気体吸着剤１３７の配置を搭載される真空断熱材の中心よりも庫内側（内箱側）に配設したが、庫外側（外箱側）に配置する場合は、本願のように、熱伝導性が良い金属材料からなる包材１３３を用いている場合には、外箱と外被材を介して、放熱パイプ１４３の熱が気体吸着剤１３７に直接伝達するため、熱伝達の緩和として気体吸着剤１３７と外被材１３５または外箱との間に断熱材を備えることが有効である。

この場合に、断熱材として気体吸着剤１３７と外被材１３５真空断熱材に備えられている芯材１３２を用いることもでき、気体吸着剤１３７の外被材１３５側に芯材１３２を配置する、すなわち芯材１３２の中に気体吸着剤１３７を埋設して断熱材を介することで、熱伝導を抑制することが可能となる。

また、気体吸着剤１３７が真空断熱材よりも出っ張り外観変形をきたす可能性がある場合には、気体吸着剤１３７を搭載する箇所の真空断熱材の芯材１３２に凹みを付けて真空断熱材よりも出っ張らないような配慮をすると良い。

なお、本実施の形態では、冷凍温度帯に掛かるように真空断熱材を貼り付けている。

これにより、外気あるいは庫内他室との温度差の大きい部分を効果的に断熱でき、真空断熱材の性能を生かすことができる。

以上のように、本発明にかかる断熱箱体は、気体吸着剤が真空断熱材内部の残留空気や外部からの侵入空気も継続的に吸着することができるため、経年劣化後も含め、熱伝導率や本体外観の変形を抑制し、省スペースで大容量かつ、高い断熱性能を長期に渡り維持できる。よって、環境を配慮し省エネランニングコスト低減や製品仕上がりの質感の高さを目的とする家庭用断熱箱体などに利用ができる。

１０１本体
１１０第一の断熱仕切り部
１１１第二の断熱仕切り部
１１２第三の断熱仕切り部
１１３第四の断熱仕切り部
１１７圧縮機
１２４外箱
１２５内箱
１２７、１２８、１２９、１３０、１３１真空断熱材
１３２芯材
１３３包材
１３５外被材
１３７気体吸着剤
１４３放熱パイプ
１５１第一溝部
１５２第二溝部
１５３上下端部

Claims

圧縮機と、コンデンサに備えられた放熱用の放熱パイプと、キャピラリーチューブと、冷却器とを有する冷凍サイクルと、
複数の断熱区画で構成された箱体と、
前記箱体を仕切る断熱仕切り部と、
を備えた複数の温度帯で構成された断熱箱体であって、
少なくとも芯材を外被材で内包して減圧密封した真空断熱材を搭載し、
前記真空断熱材は、
表面に長手方向にかつ前記真空断熱材の上下端部まで形成した溝を有する第一溝部と、
前記真空断熱材の上部と下部に短手方向に形成した溝を有する第二溝部と、
前記真空断熱材の下部に形成された前記第二溝部に連結された導入溝と、
前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部の上方であって、前記第一溝部の出口溝と、
を有し、
前記第一溝部と前記第二溝部は、少なくとも板状の表面において互いに交叉するように形成したものであり、
前記第一溝部の数は前記第二溝部の数より多く設け、
前記第二溝部の溝の幅は前記第一溝部の幅より広くしたものであり、
前記放熱パイプは、前記導入溝を通って、前記真空断熱材の下部に形成された第二溝部に導入され、前記第一溝部に直線部が配置され、前記出口溝を通るように導出されるものであって、
さらに前記真空断熱材は、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部と前記真空断熱材の下部に形成された前記第二溝部との間であって、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部の近傍に配設された気体吸着剤を内包するとともに、
前記真空断熱材に備えられた前記気体吸着剤と、前記放熱パイプとは、離れた位置に配設した断熱箱体。
圧縮機と、コンデンサに備えられた放熱用の放熱パイプと、キャピラリーチューブと、冷却器とを有する冷凍サイクルと、
複数の断熱区画で構成された箱体と、
前記箱体を仕切る断熱仕切り部と、
を備えた複数の温度帯で構成された断熱箱体であって、
少なくとも芯材を外被材で内包して減圧密封した真空断熱材を搭載し、
前記真空断熱材は、
表面に長手方向にかつ前記真空断熱材の上下端部まで形成した溝を有する第一溝部と、
前記真空断熱材の上部と下部に短手方向に形成した溝を有する第二溝部と、
前記真空断熱材の下部に形成された前記第二溝部に連結された導入溝と、
前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部の上方であって、前記第一溝部の出口溝と、
を有し、
前記第一溝部と前記第二溝部は、少なくとも板状の表面において互いに交叉するように形成したものであり、
前記第一溝部の数は前記第二溝部の数より多く設け、
前記第二溝部の溝の幅は前記第一溝部の幅より広くしたものであり、
前記放熱パイプは、前記導入溝を通って、前記真空断熱材の下部に形成された第二溝部に導入され、前記第一溝部に直線部が配置され、前記出口溝を通るように導出されるものであって、
さらに前記真空断熱材は、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部と前記真空断熱材の下部に形成された前記第二溝部との間であって、前記真空断熱材の上部に形成された前記第二溝部の近傍に配設された気体吸着剤を内包するとともに、
前記真空断熱材に備えられた前記気体吸着剤は、前記真空断熱材の厚み方向の投影面上において前記放熱パイプと重ならない位置に配設した断熱箱体。