(57)【要約】【課題】キャビネットの断熱空間に対する真空断熱パネルの効果的な配設により、コストアップを抑えて断熱効率を向上し、ウレタンフォームの充填性能を低下させることがないとともにキャビネットの剛性強度を良好に保持した冷蔵庫を提供する。【解決手段】グラスウールマットをコア材１ａにしてガスバリア容器１ｂ内に収納し内部を真空排気してパネル体とした真空断熱パネル１を冷蔵庫キャビネット５の断熱空間内面に貼り付け、残余の空間にポリウレタンフォーム８を発泡充填してこれを埋設するものにおいて、前記真空断熱パネルを冷蔵庫キャビネットの外表面積に対して２０％以上５０％未満の被覆率で貼り付けたことを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラスウールマットをコア材にしてガスバリア容器内に収納し内部を真空排気してパネル体とした真空断熱パネルを冷蔵庫キャビネットの断熱空間内面に貼り付け、残余の空間にポリウレタンフォームを発泡充填してこれを埋設するものにおいて、前記真空断熱パネルを冷蔵庫キャビネットの外表面積に対して２０％以上５０％未満の被覆率で貼り付けたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
キャビネットの真空断熱パネル配置面に対して、設置する真空断熱パネルは各面に１枚としたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
片側面のほぼ全面にホットメルト粘着剤を塗布、あるいは両面接着テープを貼り付けた真空断熱パネルを外箱内面に取り付けたことを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
真空断熱パネルは外箱の両側面の内面のみに取り付けたことを特徴とする請求項３記載の冷蔵庫。
【請求項５】
真空断熱パネルを設置するキャビネットの外箱内面には冷凍サイクルにおける凝縮パイプを併設しないことを特徴とする請求項３または４記載の冷蔵庫。
【請求項６】
真空断熱パネルの熱伝導率はパネル中央部において０．００３Ｗ／ｍＫ以下としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の冷蔵庫。
【請求項７】
外箱内面に取り付けた真空断熱パネルの端縁位置を、前記外箱上面コーナーの稜線位置から離間させ、折曲後に真空断熱パネルがコーナー曲げ治具に接触しない位置としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱パネルをキャビネットの断熱空間内に貼り付けて発泡断熱材とともに断熱層を形成する冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷蔵庫における断熱キャビネットの断熱材としては、熱伝導率が低く、発泡充填によりキャビネットを構成する外箱や内箱と一体化して剛性を有するポリウレタンフォームを使用することが主流であったが、近年、冷蔵庫キャビネットの断熱性能をさらに向上させて熱漏洩を防ぐことで消費電力量を低減させたり、あるいは断熱壁厚を薄くして冷蔵庫としての容積効率の向上をはかるため、断熱材としての真空断熱パネルが一部で実用化されている。
【０００３】
冷蔵庫への採用例として、図６に基本構成を示す真空断熱パネル（51）は、材料コストを抑え、排気や真空度の維持を容易にして長期信頼性を得る比較的高い内部圧力で機能させるため、微小空間を形成して大気圧下で形態を保持することができる連通気泡構造の樹脂フォームや無機質の微粉末、繊維をコア材（51ａ）に用いて、このコア材（51ａ）を合成樹脂とアルミニウム箔とのラミネートフィルム製のガスバリア容器（51ｂ）で覆い、容器（51ｂ）内を真空引きした後、開口をヒートシール（51ｃ）して密封した構成である。
【０００４】
また、コア材（51ａ）から発生するアウトガス、およびガスバリア容器（51ｂ）のシール面や表面から内部に侵入する透過ガス等による内圧上昇に起因する経時劣化を抑えて真空度を維持するために、チタン、マグネシウム等の金属、バリウム・リチウム等の合金、酸化コバルト、酸化カルシウム、ゼオライト等の酸化物、活性炭等であって、水分、酸素、窒素等の空気成分、水素等のガスを吸着する物質からなるゲッター剤（56）を封入するのが一般的である。
【０００５】
断熱性能については、パーライト等無機質の微粉末をコア材としたものは、微粉末固体自体の壁厚が大きく断熱のための空間容積が少ないことから、また、図７に示すように、連続気泡の樹脂フォームをコア材としたものは、気泡セルの大きさに強度的限界があるため、真空断熱パネルとしての熱伝導率は、０．００５〜０．００７Ｗ／ｍＫ程度が限界である。それ以下の熱伝導率を得ることができる材料としては、繊維径が数μｍ以下のグラスウールがあり、これをコア材とした場合には小空間を多数形成できるため、０．００２Ｗ／ｍＫ程度の低い熱伝導率を実現することができる。
【０００６】
前記真空断熱パネルをテープ固定や両面テープ、あるいはホットメルトによる接着固定で冷蔵庫や扉の各内面に被覆率を５０％以上に高くして配設するとともに、硬質ウレタンフォームと併用することで箱体強度を保持して高い断熱性能を有するようにしたものがある。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００３−２８５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、外箱の表面積に対する真空断熱パネルの被覆率を５０％以上とすると、全内面積に対する配設可能な面積を考慮した場合、現実的には上面、背面や各扉面などほぼ全ての面に真空断熱パネルを配設する必要があり、配設箇所によっては特殊なパネル形状が必要となったり無理な取り付け構造になる可能性がある。
【０００８】
そして、真空断熱パネルの周縁は、前述のごとく合成樹脂とアルミニウム箔とのラミネートフィルム製のガスバリア容器（51ｂ）で覆われていることから、外箱の熱はガスバリア容器（51ｂ）の周縁部を介して断熱壁の厚み方向に伝導するものであり、その結果、該部分の断熱効果はパネル中央部に比し大幅に低下する。すなわち、パネル全体としての平均熱伝導率はパネル（51）の面積が小さいほど大きくなるため、小さい扉面などを含む多くの壁面への設置は真空断熱パネルとしての使用効率が低くなり、多数使用によるコストアップとも合わせて費用対効果が低下することになる。
【０００９】
また、各壁面への多数枚の設置は、断熱空間に占める真空断熱パネルの容積が大きくなり注入ウレタンフォームの流動が阻害されて未充填部分やボイドが多くなるなど充填効率が低下する問題も発生し、さらに真空断熱パネルのキャビネット内占有面積が多くなる分だけ、発泡断熱材とキャビネット内面との接着面積が少なくなり、設置位置やパネル形状によっては、全体として従来に比し断熱キャビネットとしての剛性強度が低くなる懸念がある。
【００１０】
また、真空断熱パネルを、断熱空間内に設置した部品による凹凸部を避けて使用する場合は面内で分割して配置することになるが、前述のごとく、真空断熱パネルは、表面積が小さいほどパネル全体としての平均熱伝導率は大きくなることから、使用効率が低下する欠点があり、表面積の小さい扉に採用した場合についても同様に、本来の断熱効果が低下するものである。
【００１１】
本発明は上記点を考慮してなされたものであり、キャビネットの断熱空間に対する真空断熱パネルの効果的な配設により、コストアップを抑えて断熱効率を向上し、ウレタンフォームの充填性能を低下させることがないとともにキャビネットの剛性強度を良好に保持した冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、グラスウールマットをコア材にしてガスバリア容器内に収納し内部を真空排気してパネル体とした真空断熱パネルを冷蔵庫キャビネットの断熱空間内面に貼り付け、残余の空間にウレタンフォームを発泡充填してこれを埋設するものにおいて、前記真空断熱パネルを冷蔵庫キャビネットの外表面積に対して２０％以上５０％未満の被覆率で貼り付けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
この構成によって、真空断熱パネルを使用したキャビネットの断熱効果を発現でき、多数枚設置による真空断熱パネル使用の断熱性能の目減りを改善するとともにコスト低減をはかって費用対効果を向上することができ、また、ウレタンフォームの充填効率を向上し、且つ、キャビネットの剛性強度を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の１実施形態について説明する。真空断熱パネル（１）は、図１およびパネルの真空引き状態を示す図２に示すように、繊維径が平均４μｍの微細ガラス繊維の綿状物であるグラスウールをコア材（１ａ）とし、これをマット状に形成するとともに、このコア材（１ａ）を、アルミニウム箔と合成樹脂のラミネートフィルムを製袋した厚みが８０〜１００μｍのガスバリア容器（１ｂ）に挿入したものであり、コア材の挿入後に、容器（１ｂ）を真空引き装置（２）のベース（３ａ）上に配置した真空チャンバー（３）内に設けた２段式のステージ（３ｂ）上に設置し、真空ポンプ（３ｃ）によって０．０３〜３０Ｐａ程度で真空排気した後、容器の開口を２０〜５０ｍｍの綴じ代を設けて閉塞し、綴じ代の１０ｍｍ幅に亙ってヒートシール（１ｃ）することで、容器（１ｂ）内部を真空減圧状態に保持したパネル状に形成する。
【００１５】
その後チャンバー（３）内を大気圧に開放することによる気圧差によってコア材（１ａ）はさらに２分の１程度に圧縮され、最終的に厚みを１２ｍｍ、縦と横の寸法をそれぞれ１４００ｍｍ、５００ｍｍにした真空断熱パネル（１）を形成するものであり、真空断熱パネル（１）は、ヒンジ部（３ｄ）を支軸としてチャンバー外套（３ｅ）を上方の矢印方向に回動させ、同様に上下動するヒートシールバー（３ｆ）の開放させた開口から摺動して取り出される。
【００１６】
前記により形成された真空断熱パネル（１）は、パネル面の中央部で０．００３Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率とすることができるものであり、取り出された真空断熱パネル（１）は、片側面のほぼ全面に亙ってゴム系の熱可塑性樹脂であるホットメルト粘着剤（４）を均一に塗布し、これを図３に示すように、冷蔵庫の組立ラインコンベア上を移動する平板状態の外箱（６）の上方部に供給して、ホットメルト粘着剤（４）の接着力により、平面状に形成した外箱（６）の両側壁内面の断熱空間側に貼り付ける。
【００１７】
このとき、真空断熱パネル（１）は、冷蔵庫本体の正面からの断面図である図４、および縦断面図である図５に示すように、最終的には直方体となって冷蔵庫本体（５）の外形を形成する薄鋼板製の外箱（６）の両側壁（６ａ）（６ｂ）の内面に、外箱の前後および上下端から所定間隔を保持して貼り付けるものであり、特に、平板からほぼ逆Ｕ字状に折曲される上面（６ｃ）側端のコーナー折曲部（６ｄ）においては、図３に２点鎖線で示す曲げ加工によって真空断熱パネル（１）が曲げ成形治具（９）に接触しないように、その折曲部（６ｄ）に位置する曲げ成形治具（９）から所定距離離間した位置に、パネル（１）の端縁を位置させて接着するようにする。
【００１８】
その構成は、単純に回動折曲時に真空断熱パネル（１）が成形治具（９）の上部に位置するようにしてもよいが、図３に示すように、回動折曲時には真空断熱パネル（１）と接触しないように成形治具（９）に逃げ凹部（９ａ）を形成すれば、その凹部の長さ寸法分はパネル（１）を外箱コーナー部（折曲部）（６ｄ）に近づけることができ、パネル（１）の表面積を大きくして断熱効率を向上することができるものである。
【００１９】
上記により、真空断熱パネル（１）を内面に貼り付けた外箱（６）を成形ライン上で箱形に曲げ成形しても、回動折曲した真空断熱パネル（１）が成形治具（９）に接触して破損するようなことを防止することができる。
【００２０】
真空断熱パネル（１）が接着され、以降の工程で上面と両側面を形成するように逆Ｕ字状に折り曲げられた外箱（６）は、さらに底面板や背面板を取り付けて箱状に形成するとともに、貯蔵室を形成する内箱（７）と組み合わされてウレタンシール処理が施され、内外箱間の残余に空間に対するポリウレタンフォームからなる発泡断熱材（８）の発泡充填工程により、前記内外箱（６）（７）と真空断熱パネル（１）とを一体に接着固化し、剛性のある断熱キャビネットを形成している。
【００２１】
前記真空断熱パネル（１）と冷蔵庫の外箱（６）との間に空間が存在すると、外箱外表面がべこつき、外観のみでなくキャビネット剛性が弱くなる原因となり、また、断熱空間側においてはウレタン原液の流れが阻害されてウレタンフォーム断熱材（８）の未充填部分、すなわちボイドが形成されて断熱性能が低下する要因となるため、前記真空断熱パネル（１）の冷蔵庫の外箱への固着に際しては、平らな外箱内面に隙間が発生しないように注意する必要がある。
【００２２】
このとき、真空断熱パネル（１）の表面には凹凸や反りが少なく平滑であるため、外箱（６）内面への固定もホットメルト（４）との間に空隙部分を生じることなく確実に密着させることができるものである。また、貼り付けたパネル（１）の断熱空間側においても凹凸がないため、ウレタン原液の流れがスムーズとなって、ボイドが形成されることなく充填され、最終的に、良好な断熱性能を保有するとともに、発泡断熱材（８）と内箱（７）や外箱（６）、および真空断熱パネル（１）との密着も強固になって、大きな剛性を有するキャビネット（５）を構成することができる。
【００２３】
そして、この場合の外箱（６）の表面積に対する真空断熱パネル（１）の被覆率は２５％であり、従来のウレタンフォーム断熱材のみの同容量の冷蔵庫と比較した場合の消費電力量の低減効果は約１５％の向上が認められた。これは、設置個所が平板状の大きな面積を有する両側壁であり、真空断熱パネル（１）が単一で最も面積が大きいパネル体であることから、前記したように断熱効率が高くなった結果と考えられる。
【００２４】
また、キャビネットの剛性についても所定の試験の結果、従来よりもかえって剛性が向上している結果が得られた。これも大面積で、且つ硬質の構造体である真空断熱パネル（１）が外箱（６）の両側壁に密着して垂直方向に配設されていることから補強作用を生じたものと考えられる。
【００２５】
また、真空断熱パネルの被覆率１５％では、前記と同様の比較試験の結果、従来に対しても４％しか省電力効果は得られず、キャビネット剛性については従来とほとんど差がなかった。さらに、被覆率を５４％とした場合の省電力効果は、従来に比し２４％の向上が得られたが、キャビネットの剛性試験では従来品より劣る結果となった。
【００２６】
上記結果から考察すれば、真空断熱パネルの被覆率が１５％程度などで小さ過ぎた場合は、省電力や剛性面での効果はほとんど得られないということであり、逆に５０％を越える被覆率とした場合はそれなりの省電力効果が得られるが、被覆率２５％の場合と比較するとパネル使用量に見合う省電力効果は得られておらず、逆にキャビネットの剛性については、パネルの被覆面積が多すぎるため剛性強度が劣ることになり、トータル的には高価な真空断熱パネルの使用における費用対効果が低いという結論になった。
【００２７】
これに対して、本発明のように、グラスウールマット（１ａ）をコア材としてパネル中央部の熱伝導率を０．００３Ｗ／ｍＫ以下にした真空断熱パネル（１）を、冷蔵庫キャビネット（５）の外表面積に対して２０％以上の被覆率で貼り付けた場合には、従来のウレタンフォームに対して真空断熱パネルを使用した断熱向上効果や剛性強度が発現できるものであり、また、被覆率を５０％以下とすることで、多数の真空断熱パネルを配設した場合の効率の低下を防いで最も効率の大きい状態での断熱効果が得られるため、費用対効果が高いばかりでなく、無理なパネルの取り付けを防いでウレタンフォーム（８）の充填作用に支障を与えないことから、未充填部分やボイドの発生を抑制でき、キャビネット剛性も真空断熱パネルの設置によって向上する効果が得られるものである。
【００２８】
なお、熱伝導率が０．００３Ｗ／ｍＫを越える場合に、前記断熱性能を確保し消費電力の低減効果を得るためには、パネルの被覆率をより増加する必要があり、その際はキャビネット剛性やコスト、ウレタンフォームの充填性能などが維持できなくなる。
【００２９】
また、外箱（６）の内面に限らず、真空断熱パネル（１）を配設する同一平面には、冷凍サイクルの凝縮パイプなど高温パイプは設置しないようにする。前記背景技術で説明したごとく、外箱（６）の熱はパネル（１）のガスバリア容器（１ｂ）の周縁部を介して断熱壁の厚み方向に伝導するものであり、配設面に高温の放熱パイプが存在するとパイプからの熱伝導によって断熱効果は大幅に低下することになるため、真空断熱パネル（１）の近傍には高温部材を配置しないようにする必要がある。
【００３０】
上記実施例においては、真空断熱パネルはホットメルト粘着剤（４）で貼り付ける構成で説明したが、接着手段についてはホットメルト粘着剤に限らず両面粘着テープにより密着させて貼り付けるようにしてもよく、この場合も粘着テープはほぼ全面に貼り付け、キャビネット面に対して均一に密着するようにする。
【００３１】
なお、真空断熱パネル（１）のキャビネット内面に対する貼り付け位置は、前記実施例のように、外箱（６）の両側面のみに限らず、平板状に形成した上壁内面や別シートで形成された背面板、あるいは冷蔵室扉の内面など平板状で比較的大きな面積を有する面に使用すれば、設置も容易であり良好な断熱効果を得ることができるとともに、残余の空間に対するウレタンフォーム（８）の充填性能も保持することができ、剛性も確保することができるが、形状の複雑な底板や冷媒圧縮機などを設置している機械室周囲には上記のような利点が得られないため採用しない。
【００３２】
また、真空断熱パネル（１）を採用する冷蔵庫も家庭用に限定されるものではなく、業務用やショーケース、自動販売機等の断熱キャビネット構成に対しても同様に適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、断熱性能を向上して消費電力を低減し、あるいは貯蔵室容積の拡大をはかるために真空断熱パネルを配設した冷蔵庫の断熱効率の向上とコスト低減に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の１実施形態を示す真空断熱パネルの概略断面図である。
【図２】図１の真空断熱パネルの真空引き状態を示す概略図である。
【図３】図１の真空断熱パネルを設けた外箱の成形状態を示す側断面図である。
【図４】図１の真空断熱パネルを配設した冷蔵庫本体の正面からの断面図である。
【図５】図４の縦断面図である。
【図６】真空断熱パネルの基本構造を示す断面図である。
【図７】コア材による真空度と熱伝導率との差を示す比較グラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１  真空断熱パネル
１ａ  コア材
１ｂ  ガスバリア容器
１ｃ  ヒートシール
２  真空引き装置
３  真空チャンバー
４  ホットメルト粘着剤
５  冷蔵庫本体
６  外箱
６ａ、６ｂ  側面部
６ｄ  折曲部
７  内箱
８  発泡断熱材
９  曲げ成形治具
９ａ  逃げ凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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