(57)【要約】【課題】放熱パイプからの熱を効率良く外箱へ放熱でき、断熱性能を向上させる真空断熱材を提供することを目的とする。【解決手段】無機繊維で構成される芯材と、上記芯材を覆い、内部を減圧封止する外被材と、を含み、上記芯材は、第一積層体、第二積層体及び第三積層体とが積層され、上記第一積層体は、方形の第１凹部を有し、上記第二積層体は、上記第１凹部と組み合わされる半円形状の第２凹部を有し、上記第１凹部または上記第２凹部に対応する上記第三積層体の面の部分は平面である真空断熱材を用いる。また、上記真空断熱材と、上記真空断熱材の上記第１凹部と上記第２凹部とに配置された放熱パイプと、を含む冷蔵庫を用いる。【選択図】図３
2018100742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維で構成される芯材と、
前記芯材を覆い、内部を減圧封止する外被材と、を含み、
前記芯材は、第一積層体、第二積層体及び第三積層体とが積層され、
前記第一積層体は、方形の第１凹部を有し、
前記第二積層体は、前記第１凹部と組み合わされる半円形状の第２凹部を有し、
前記第１凹部または前記第２凹部に対応する前記第三積層体の面の部分は平面である真空断熱材。
【請求項２】
前記第一積層体と前記第二積層体と前記第三積層体とは、この順番に積層され、
前記第三積層体の前記第二積層体と対向する面は、平面である請求項１記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記第三積層体の厚みは前記第一積層体と前記第二積層体の厚さよりも厚い請求項１または２に記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記第一積層体と前記第二積層体との厚さは同じである請求項１から３のいずれか１項に記載の真空断熱材。
【請求項５】
前記第二積層体の前記第２凹部の周辺の密度は、前記第二積層体の他の部分より高い請求項１から４のいずれか１項に記載の真空断熱材。
【請求項６】
前記第二積層体の前記第２凹部の周辺部の密度は、前記第一積層体と前記第三積層体の密度と異なる請求項１から５のいずれか１項に記載の真空断熱材。
【請求項７】
前記外被材の内、前記第一積層体及び前記第二の積層体側の前記外被材は、ガスバリア層と熱融着層とからなる金属層である請求項１〜６のいずれか１項に記載の真空断熱材。
【請求項８】
前記金属層は、アルミニウム箔からなる請求項７に記載の真空断熱材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の前記真空断熱材と、
前記真空断熱材の前記第１凹部と前記第２凹部とに配置された放熱パイプと、を含む冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材及び真空断熱材を備えた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷蔵庫などに用いられる真空断熱材は、グラスウールなどの芯材をガスバリア性の高いフィルムなどの外被材で覆い、内部を減圧封止することで製作されている。例えば特許文献１のものがある。図７は、特許文献１に記載された冷蔵庫の断熱箱体の側壁を示す断面図である。
【０００３】
図７に示すように、真空断熱材３２は外箱３に接して設けられ、真空断熱材３２の溝部７１内には、放熱パイプ３０が接するように取り付けられる。この溝部７１に対向して、真空断熱材３２は、溝部７１よりも長手方向に幅が広い凸部７０を有している。真空断熱材３２では、溝部７１近傍の真空断熱材３２の厚みを確保できる。真空断熱材３２は、芯材２０を内包しており、外側を外被材７２で覆っている。外被材７２は、凸部７０側の外被材７２ｂがアルミニウム箔を含んでおり、溝部７１側の外被材７２ａがアルミニウム箔を含まない外被材で構成されている。また、外被材７２ｃ部では、外被材７２ａと外被材７２ｂとで熱溶着により、内部を減圧封止されている。
【０００４】
なお、冷蔵庫の断熱箱体の側壁は、図７の左側が貯蔵室とすると、内箱５０、発泡断熱材５１、真空断熱材３２、部分的に放熱パイプ３０、外箱３で構成されている。
【０００５】
また、特許文献２に記載の真空断熱材がある。図８は、特許文献２に記載された真空断熱材の概略断面図である。
【０００６】
図８に示すように、真空断熱材３２は、芯材２０を内包しており、積層された芯材２０を内袋７４及び外袋７６へ収納し、その後内部を圧縮、減圧封止することにより、放熱パイプなどが収納される凹所７５が２箇所（凹所７５ａ及び凹所７５ｂ）形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−６４３２３号公報
【特許文献２】特開２０１２−６２９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１（図７）の真空断熱材は、放熱パイプが嵌められる溝部を設けた面の裏面にも溝部よりも長手方向に垂直な幅が広い凸部を有している。したがって、凸部分の厚みが必要となるが、冷蔵庫などに真空断熱材を配置する場合、近年は冷蔵庫内の容量を大きく確保するために冷蔵庫内部と、真空断熱材との隙間が小さくなっている。そのため、凸部が冷蔵庫の配線や部品などに干渉する、あるいは硬質ウレタンフォームの発泡する経路が狭くなり、硬質ウレタンフォームが隅々まで注入できないなどの課題がある。
【０００９】
また、特許文献２（図８）の真空断熱材では、放熱パイプを配置する面の凹所と厚み方向で反対側にも凹所を有している。そのため、真空断熱材としてその部分の厚みが他の部分に比べて、凹所の２倍分薄くなっていることにより、断熱性能を低下させるなどの課題がある。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、上記従来の課題を解決することにあって、真空断熱材としての性能が必要な厚みを確保しつつ、放熱パイプを配置する面の凹部形状による断熱性能を低下させることがない真空断熱材とその真空断熱材を用いた冷蔵庫を提供することを課題する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、無機繊維で構成される芯材と、上記芯材を覆い、内部を減圧封止する外被材と、を含み、上記芯材は、第一積層体、第二積層体及び第三積層体とが積層され、上記第一積層体は、方形の第１凹部を有し、上記第二積層体は、上記第１凹部と組み合わされる半円形状の第２凹部を有し、上記第１凹部または上記第２凹部に対応する上記第三積層体の面の部分は平面である真空断熱材を用いる。また、上記真空断熱材と、上記真空断熱材の上記第１凹部と上記第２凹部とに配置された放熱パイプと、を含む冷蔵庫を用いる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の真空断熱材及び真空断熱材を備えた冷蔵庫によれば、真空断熱材としての断熱性能を低下させることがなく、かつ放熱パイプからの熱を効率良く外箱へ放熱する形状を有しているため、断熱性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態における冷蔵庫の概略斜視図
【図２】本発明の実施の形態における真空断熱材の概略斜視図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態における真空断熱材の部分断面図、（ｂ）本発明の実施の形態における真空断熱材の部分断面拡大図
【図４】従来の真空断熱材の部分断面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態における芯材原綿の概略図、（ｂ）本発明の実施の形態における各芯材切断後の断面図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態における真空断熱材製作工程に関する各芯材切断後の概略配置図、（ｂ）本発明の実施の形態における真空断熱材製作工程に関する外被材収納状態概略図、（ｃ）本発明の実施の形態における真空断熱材製作工程に関する真空断熱材の成形及び熱溶着の概略説明図
【図７】特許文献１の冷蔵庫の断熱箱体の側壁を示す断面図
【図８】特許文献２の真空断熱材の概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における冷蔵庫の概略斜視図である。また、図２は本発明の実施の形態における真空断熱材の概略斜視図である。
【００１６】
図１に示すように、冷蔵庫１は各貯蔵室へ入れるために開閉する扉である前面扉２を備えている。
【００１７】
外箱３は、Ｕ形の溝が加工された外箱の側面壁３Ａと、外箱の上面壁３Ｂと、外箱の背面壁３Ｃと、外箱の背面上部壁３Ｄと、外箱の底面壁３Ｅを備えており、箱型に構成されている。
【００１８】
図１では省略しているが、外箱３の内部には内箱があり、外箱３と内箱との間の空間に断熱部を設けており、内箱内の各貯蔵室と外部とを断熱している。外箱３と内箱の間の空間には、真空断熱材１０が部分的に配置され、真空断熱材１０以外の空間には、硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材が充填されている。
【００１９】
なお、外箱３の側面壁３Ａと、外箱の上面壁３Ｂと、外箱の背面壁３Ｃは鋼板製の金属などからなり、外箱３の背面上部壁３Ｄは、ポリスチレン樹脂成形品等からなり、外箱３の底面壁３Ｅは、鋼板製の金属などからなっている。
【００２０】
内箱はアクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂成形品等からなっている。
【００２１】
外箱３の側面壁３Ａ及び外箱３の上面壁３Ｂや外箱３の背面壁３Ｃの内側には、放熱用の放熱パイプ３０が配置され、外箱３の側面壁３Ａ及び外箱３の上面壁３Ｂや外箱３の背面壁３Ｃをカバーする鋼板製の金属などを介して、放熱パイプ３０内の熱が外部へ放出される。
【００２２】
＜真空断熱材１０＞
図２に示すように、本発明の実施の形態における真空断熱材１０の一面には、複数の凹部１１が並設されている。凹部１１には放熱パイプ３０が嵌め込まれるようになっている。凹部１１は、以下で示すように、第１凹部１１ａと、第２凹部１１ｂとからなる。
【００２３】
図３（ａ）、図３（ｂ）は、本発明の実施の形態における真空断熱材１０の部分断面図及び部分断面拡大図である。図４（ａ）、図４（ｂ）は従来の真空断熱材１０の部分断面図である。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、真空断熱材１０は芯材２０、芯材２０を被覆する外被材１３及び外被材１４を有する構成をしている。
【００２５】
図３（ａ）では省略しているが、真空断熱材１０の内部の水分やガスを吸着するための吸着剤を入れても良い。
【００２６】
＜外被材１３、１４＞
複数の第１凹部１１ａ、第２凹部１１ｂが形成されている外被材１３は、表面保護層、ガスバリア層、熱溶着層等の少なくとも３層からなる構成としており、厚みは０．１ｍｍ程度である。
【００２７】
表面保護層にはナイロン樹脂、ガスバリア層にはアルミニウム箔、熱溶着層にはポリエチレン樹脂とする。
【００２８】
また、外被材１４は、表面保護層、ガスバリア層、熱溶着層等の少なくとも４層からなる構成としており、厚みは０．１ｍｍ程度である。
【００２９】
表面保護層にはナイロン樹脂、ガスバリア層にはアルミニウム蒸着とポリエチレンテレフタート樹脂やエチレン−ビニルアルコール共重合樹脂、熱溶着層にはポリエチレン樹脂とする。
【００３０】
なお、外被材１４の層構成や材質については、特にこれらに限定するものではない。例えば、ガスバリア層のアルミニウム以外の金属や、他の熱伝導性の高いコーティング層などを用いても良い。
【００３１】
＜芯材２０＞
芯材２０は、無機繊維の集合体で構成される積層体の平均繊維径４μｍ程度のグラスウールを用いている。
【００３２】
芯材２０は、第一積層体２１及び第二積層体２２と、第三積層体２３とが積層される構成をしており、第一積層体２１の厚みＴ１と第二積層体２２の厚みＴ２は、同一寸法である。
【００３３】
ここで、後に断熱材の製造方法で説明するが、ロール状で製造された芯材原綿（芯材２０の原料）から必要な寸法に切断した、厚みが同じ芯材２０から、第一積層体２１、第二積層体２２、第三積層体２３を作製する。
【００３４】
例えば、第一積層体２１の厚みＴ１は２ｍｍで、第二積層体２２の厚みＴ２も２ｍｍである。また、第三積層体２３の厚みＴ３は、第一積層体２１及び第二積層体２２の厚みよりも厚い。この例では、第三積層体２３の厚みＴ３は、第一積層体２１を４枚積層し、８ｍｍとしている。
【００３５】
なお、より薄い材料を使用し、第一積層体２１、第二積層体２２を１つの芯材原綿から形成するのが好ましい。薄い芯材原綿で、複数層とすると、断熱性の観点からよくない。
【００３６】
したがって、芯材２０の総積層枚数は６枚で構成され、総厚みは１２ｍｍとなる。なお、第三積層体２３の厚みＴ３は、第一積層体２１及び第二積層体２２の厚みよりも厚くすれば良く、真空断熱材１０としての断熱性能が低下しない厚みであれば、特に限定しない。
【００３７】
また、第一積層体２１は断面が方形の第１凹部１１ａとなるように第一積層体２１の厚みに対し、垂直に切断された形状をしている。第二積層体２２は、断面が半円状の第２凹部１１ｂを有する。この第１凹部１１ａ、第２凹部１１ｂと組み合い、放熱パイプ３０の形状に沿う。なお、第三積層体２３には、第１凹部１１ａ、第２凹部１１ｂに対応する凹部はない。第三積層体２３のその部分は、平面である。第三積層体２３は、断熱性能を確保するため厚みを確保する部分である。なお、第三積層体２３の第二積層体２２と対向する面は、平面であることが断熱性の観点から好ましい。
【００３８】
一方、図４は、内箱５０中の従来の真空断熱材３２を示す。図４のような従来の真空断熱材３２では、凹部１２が大きい場合は、放熱パイプ３０からの熱を効率良く外箱３へ放熱するためのアルミテープ３１が必要となる。しかしながら、上記実施の形態における真空断熱材１０によれば、外被材１３がその役割を果たすため、アルミテープ３１は不要となり、コストダウンも可能となる。
【００３９】
また、図４の従来の真空断熱材３２では、放熱パイプ３０が嵌め込まれる凹部１２が大きいと、真空断熱材３２の体積が少なくなる分、更には凹部１２の数が多くなるにつれて、真空断熱材３２としての断熱性能が低下する。しかしながら、実施の形態における真空断熱材１０は、真空断熱材１０と放熱パイプ３０間に余分な空間がないため、従来に比べて真空断熱材の体積が大きくでき、また、第１凹部１１ａ、第２凹部１１ｂの数が多くなったとしても、真空断熱材としての断熱性能を低下させることがない。
【００４０】
ここで、図４の真空断熱材３２を説明する。図４に示すように、従来の真空断熱材３２は芯材２０と、芯材２０を被覆する外被材１３及び外被材１４を有する構成をしており、実施の形態と同様な構成である。従来、凹部１２は真空断熱材３２の内部を減圧封止した後に、凹部１２に沿った凸形状を備えた加圧治具などで加圧成形される。
【００４１】
図４のような従来の真空断熱材３２のように、凹部１２が大きな形としなければならない理由として、外被材１３が加圧成形によって引き伸ばし成形されるため、凹部１２が小さな形であると、破れるなどの課題があるためである。
【００４２】
また、上述のように製作された真空断熱材３２は外箱３に接して設けられ、真空断熱材３２の凹部１２内には、放熱パイプ３０が冷媒の放熱性を向上させるために、アルミテープ３１によって外箱３に貼り付けられている。外箱３と上述した真空断熱材３２と、内箱５０の隙間には発泡断熱材５１が充填されている。
【００４３】
＜別の特徴＞
ここで、加えて実施の形態の特徴的なことについて、図３（ａ）と図３（ｂ）を使って説明する。
【００４４】
先に説明した通り、図３（ａ）に示すように、芯材２０は第一積層体２１及び第二積層体２２と、第三積層体２３からなる構成をしており、第一積層体２１の厚みＴ１と第二積層体２２の厚みＴ２は、同一寸法である。
【００４５】
例えば、第一積層体２１の厚みＴ１は２ｍｍで、第二積層体２２の厚みＴ２も２ｍｍであるが、後に説明する図５（ｂ）のような各芯材原綿（芯材２０の原料）の製作方法の通り、第一積層体２１及び第三積層体２３は厚みに対し、垂直に切断されるが、第二積層体２２は厚みに対し、斜め４５°に切断されている。
【００４６】
すなわち、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すような放熱パイプ３０の形状に沿った半円形状とならない。しかしながら、後に説明する図６（ｃ）のような真空断熱材製作方法の通り、斜め４５°の部分が半円形状に成形される。なお、第二積層体２２の成形部２４（第２凹部１１ｂの周辺）は、真空断熱材製作方法の際に成形する以外に、第二積層体２２を切断した後に、別途成形しても良い。
【００４７】
成形された第二積層体の成形部２４は、他の成形されていない第一積層体２１及び第二積層体２２、第三積層体２３と比べ密度が異なる。具体的には、放熱パイプ３０の直径が４ｍｍで第二積層体２２の厚みが２ｍｍの場合、図３（ｂ）の第二積層体２２の成形部２４の成形前である斜め４５°の場合の断面積は、２ｍｍ２であるが、最終の半円形状の断面積は、２ｍｍ２−１．１４ｍｍ２＝０．８６ｍｍ２となる。
【００４８】
したがって、成形された第二積層体の成形部２４は、他の成形されていない第一積層体２１及び第二積層体２２、第三積層体２３と比べて圧縮成形されているために、成形部２４のみ密度が５７％高くなる。しかしながら、図４のような従来の真空断熱材３２は、上述した通り凹部１２に示すように、更に大きな形状で圧縮成形されている。よって、本発明の実施の形態における真空断熱材１０は、従来の真空断熱材などに比べ、断熱性能をより向上させることができる。
【００４９】
＜断熱材の製造方法＞
図５（ａ）は、実施の形態における芯材原綿の概略図であり、図５（ｂ）は本発明の実施の形態における各芯材切断後の断面図である。
【００５０】
図６（ａ）は、本発明の実施の形態における真空断熱材製作工程に関する各芯材切断後の概略配置図であり、図６（ｂ）は本発明の実施の形態における真空断熱材製作工程に関する外被材収納状態概略図であり、図６（ｃ）は本発明の実施の形態における真空断熱材製作工程に関する真空断熱材の成形及び熱溶着の概略説明図である。
【００５１】
図５（ａ）に示すように、ロール状の厚み２ｍｍの芯材原綿６０（芯材２０の原料）を無機繊維の集合体に切断し、複数の積層体を製作する。図５（ｂ）に示すように、第一積層体２１は厚みに対し、垂直に切断する。同じく第二積層体２２は厚みに対し、斜め４５°（垂直軸に対象４５°の場合もあり）に切断する。また、第三積層体２３は第一積層体２１と同様に、厚みに対し、垂直に切断する。
【００５２】
次に、図６（ａ）に示すように、第三積層体２３を４枚積層、その上に第二積層体２２を切断面が対象になるように１枚積層、その上に第一積層体２１を凹部が形成できるような配置となるように積層する。
【００５３】
図６（ｂ）に示すように、上述の配置構成保つため、治具などを使用しながら、外被材１３及び外被材１４で構成された袋へ収納する。
【００５４】
図６（ｃ）に示すように、外被材１３及び外被材１４で構成された袋へ収納された第一積層体２１及び第二積層体２２、第三積層体２３は、加圧治具６１で加圧しつつ、減圧する。次いで、熱溶着機６２で外被材１３及び外被材１４で構成された袋の開口全体を熱溶着密封して、真空断熱材１０が製作される。
【００５５】
＜効果＞
上述の結果より、本実施の形態の真空断熱材を備えることにより、真空断熱材としての断熱性能を低下させることがなく、かつ放熱パイプからの熱を効率良く外箱へ放熱でき、断熱性能をより向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の真空断熱材は、断熱性能をより向上させる冷蔵庫やジャーポット、建築用の断熱壁などのように広く用いることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  冷蔵庫
２  前面扉
３  外箱
３Ａ  側面壁
３Ｂ  上面壁
３Ｃ  背面壁
３Ｄ  背面上部壁
３Ｅ  底面壁
１０  真空断熱材
１１  凹部
１１ａ  第１凹部
１１ｂ  第２凹部
１２  凹部
１３  外被材
１４  外被材
２０  芯材
２１  第一積層体
２２  第二積層体
２３  第三積層体
２４  成形部
３０  放熱パイプ
３１  アルミテープ
３２  真空断熱材
５０  内箱
５１  発泡断熱材
６０  芯材原綿
６１  加圧治具
６２  熱溶着機
７０  凸部
７１  溝部
７２、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ  外被材
７４  内袋
７５、７５ａ、７５ｂ  凹所
７６  外袋
【図１】
2018100742.tif 000003
【図２】
2018100742.tif 000004
【図３】
2018100742.tif 000005
【図４】
2018100742.tif 000006
【図５】
2018100742.tif 000007
【図６】
2018100742.tif 000008
【図７】
2018100742.tif 000009
【図８】
2018100742.tif 000010