(57)【要約】【課題】冷蔵庫において、真空断熱材の設置面積を増大しつつ、断熱性能の向上及び長期信頼性確保を図ること。【解決手段】冷蔵庫１は、外箱２１と内箱２２とによって形成される空間内に、芯材、吸着剤を外被材に収納して内部を真空にした真空断熱材５０を外箱２１または内箱２２の複数の面に沿う立体形状に設置し、発泡断熱材２３を充填して断熱箱体２０を構成している。真空断熱材５０の外被材は外箱２１または内箱２２の複数の面に沿う立体形状に射出成形された樹脂外被材で形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外箱と内箱とによって形成される空間内に、芯材及び吸着剤を外被材に収納し内部を真空にした真空断熱材を前記外箱または前記内箱の複数の面に沿う立体形状に設置すると共に、発泡断熱材を充填して断熱箱体を構成した冷蔵庫において、
前記外被材を前記外箱または前記内箱の複数の面に沿う立体形状に射出成形された樹脂外被材を用いて形成した
ことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
請求項１において、前記樹脂外被材を、射出成形された複数の樹脂外被材の立上周縁部を互いに熱溶着した密閉容器で構成し、この密閉容器内に前記芯材及び前記吸着剤を収納したことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項３】
請求項２において、前記樹脂外被材の内面に補強リブを複数条形成したことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項４】
請求項３において、前記樹脂外被材の補強リブの空間占有率を４０％以下にしたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項５】
請求項３において、前記２つの樹脂外被材の両方から突出する補強リブを形成し、前記２つの樹脂外被材の補強リブが互いに向き合ったリブ間距離を前記真空断熱材の厚みの３０％以上にしたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項６】
外箱と内箱とによって形成される空間内に発泡断熱材と共に前記外箱または前記内箱の複数の面に沿う立体形状に設置されて断熱箱体の一部を構成するものであり、
無機繊維集合体からなる芯材と、水分やガス成分などを吸着する吸着剤と、前記芯材及び前記吸着剤を収納して内部を減圧した外被材とを備える真空断熱材において、
前記外被材を前記外箱または前記内箱の複数の面に沿う立体形状に射出成形された樹脂外被材を用いて形成した
ことを特徴とする真空断熱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫及び真空断熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点から省エネルギーが強く望まれており、家庭用電化製品についても省エネルギー化は緊急の課題となっている。特に、冷蔵庫では熱を効率的に利用するという観点から、優れた断熱性能を有する断熱箱体が求められている。
【０００３】
冷蔵庫の一般的な断熱箱体としては、外箱と内箱との間にポリウレタンフォームなどの発泡断熱材を充填した断熱箱体が広く用いられている。かかる断熱箱体において断熱能力を増大するために、発泡断熱材の厚さを増すことが考えられるが、冷蔵庫では省スペースや空間の有効利用が強く求められており、発泡断熱材を充填できる空間を増大することが困難であった。
【０００４】
そこで、高性能な断熱材である真空断熱材と発泡断熱材とを併用して断熱箱体とすることが提案されている。ここで用いられる真空断熱材は、スペーサの役割を持つ芯材を、ガスバリア性を有する外被材中に収納し、外被材の内部を真空にすると共に外被材の周縁部を封止した断熱材である。
【０００５】
最近の真空断熱材においては、その熱伝導率を大幅に低減すべく、繊維系を極細にしたグラスウール等の無機繊維集合体を用いることが主流となっている。例えば、特開平９−１３８０５８号公報（特許文献１）に開示された真空断熱材がある。この真空断熱材は、グラスウール等の無機繊維重合体を有機系バインダーで固め成形してなる芯材と、活性炭またはゼオライトからなる吸着剤と、芯材及び吸着剤を覆う金属箔の層を積層してなるラミネートフィルム（外被材）とを備え、このラミネートフィルムの内部を真空にすると共にラミネートフィルムの縁部を封止して構成したものである。
【０００６】
しかし、かかる特許文献１の真空断熱材では、有機系バインダーから発生するガスにより外被材内の真空度が落ちて行き、真空断熱材の断熱性能が経時的に劣化していくことが考えられる。
【０００７】
それに対応すべく、バインダーを用いずに無機繊維集合体を用いた真空断熱材も提案されている。例えば、特開２００６−１１２４３８号公報（特許文献２）に開示された真空断熱材がある。この真空断熱材は、空気の流通がある芯材と、芯材の水分およびガス成分を吸着する吸着剤と、芯材と吸着剤とを収納する内袋と、この内袋を収納する外袋とから構成されている。そして、芯材の表面に設けられた切込み部内に吸着剤を充填し、該切込み開口部から吸着剤が出ないように内袋内を脱気すると共に、内袋と芯材を圧縮して切込み開口部入口を狭めるようにしている。これにより、長期信頼性にも優れた真空断熱材の提供が可能となったのである。
【０００８】
一方、樹脂外殻材を用いた真空断熱材の製造方法として、特開平５−３３１９２４号公報（特許文献３）が挙げられる。この真空断熱材の製造方法では、予め凹状のキャビティーを有するインモールドインジェクション用の成形金型の底面に金属箔または金属箔複合プラスチックを配置し、加熱溶融した合成樹脂を金型内に注入しインモールド成形を行い、金属箔または金属箔複合プラスチックフィルムを表面材の外面に熱接着し、次いでこの表面材の凹部内に断熱材を充填した後、この表面材を覆う裏面材を供給し、この裏面材の外周縁部を真空下で表面材に熱接着して密封するようにしている。
【０００９】
しかし、上述した真空断熱材は平板形状であるため、冷蔵庫の断熱箱体の複数の面に沿って真空断熱材を設置することができず、その設置場所が制約されるという課題があった。このため、真空断熱材の占有面積を大きくできず、断熱箱体の断熱性能の向上を阻害する要因となっていた。
【００１０】
そこで、例えば、特開２００１−３３６６９１号公報（特許文献４）に開示された立体形状の真空断熱材が提案されている。この真空断熱材は、真空断熱材の芯材に予め溝を成形し、その溝を基点に真空断熱材自体を折り曲げて立体形状とすることにより、断熱箱体の複数の面に沿って設置することができるようにしている。
【００１１】
【特許文献１】特開平９−１３８０５８号公報
【特許文献２】特開２００６−１１２４３８号公報
【特許文献３】特開平５−３３１９２４号公報
【特許文献４】特開２００１−３３６６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献４の真空断熱材では、折り曲げ部の近傍で外被材フィルムが引き伸ばされた状態になり、ガスバリア効果を有する金属層や金属蒸着層が分断され、その部分から水分やガスの侵入が起こり、ガスバリア性に欠けるという課題があった。また、真空断熱材に溝を成形するため、溝部の肉厚が極端に薄くなり、真空環境下では芯材が脆くなることから、空隙率が減少し熱伝導率の悪化に繋がるという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、真空断熱材の設置面積を増大しつつ、断熱性能の向上及び長期信頼性確保を図ることができる冷蔵庫及びこれに用いる真空断熱材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前述の目的を達成するための本発明の第１の態様では、外箱と内箱とによって形成される空間内に、芯材及び吸着剤を外被材に収納し内部を真空にした真空断熱材を前記外箱または前記内箱の複数の面に沿う立体形状に設置すると共に、発泡断熱材を充填して断熱箱体を構成した冷蔵庫において、前記外被材を前記外箱または前記内箱の複数の面に沿う立体形状に射出成形された樹脂外被材を用いて形成したことにある。
【００１５】
係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記樹脂外被材を、射出成形された複数の樹脂外被材の立上周縁部を互いに熱溶着した密閉容器で構成し、この密閉容器内に前記芯材及び前記吸着剤を収納したこと。
（２）前記樹脂外被材の内面に補強リブを複数条形成したこと。
（３）前記樹脂外被材の補強リブの空間占有率を４０％以下にしたこと。
（４）前記２つの樹脂外被材の両方から突出する補強リブを形成し、前記２つの樹脂外被材の補強リブが互いに向き合ったリブ間距離を前記真空断熱材の厚みの３０％以上にしたこと。
【００１６】
また、本発明の第２の態様では、外箱と内箱とによって形成される空間内に発泡断熱材と共に前記外箱または前記内箱の複数の面に沿う立体形状に設置されて断熱箱体の一部を構成するものであり、無機繊維集合体からなる芯材と、水分やガス成分などを吸着する吸着剤と、前記芯材及び前記吸着剤を収納して内部を減圧した外被材とを備える真空断熱材において、前記外被材を前記外箱または前記内箱の複数の面に沿う立体形状に射出成形された樹脂外被材を用いて形成したことにある。
【発明の効果】
【００１７】
かかる本発明によれば、真空断熱材の設置面積を増大しつつ、断熱性能の向上及び長期信頼性確保を図ることができる冷蔵庫及びこれに用いる真空断熱材を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の冷蔵庫を図１及び図２を用いて説明する。
【００２０】
まず、第１実施形態の冷蔵庫１の全体構成に関して図１を参照しながら説明する。図１は第１実施形態の冷蔵庫の縦断面図である。
【００２１】
冷蔵庫１は、断熱箱体２０、断熱扉６〜９、冷凍サイクルを主要構成要素として備えている。この断熱箱体２０は、前面を開口した箱型形状をしており、冷蔵室２、貯氷室３及び切替え室、冷凍室４、野菜室５を上からこの順に有している。
【００２２】
断熱扉６〜９は、各室２〜５の前面開口部を閉塞する扉である。各室２〜５に対応して冷蔵室扉６、貯氷室扉７及び切替え室扉、冷凍室扉８、野菜室扉９が配置されている。冷蔵室扉６はヒンジを中心に回動する観音開き式扉であり、冷蔵室扉６以外の扉は全て引き出し式の扉である。これらの引き出し式扉７〜９を引き出すと、各室を構成する容器が扉と共に引き出されてくる。
【００２３】
断熱箱体２０は、金属製の外箱２１と合成樹脂製の内箱２２とを備え、外箱２１と内箱２２とによって形成される空間に断熱部を設けて各貯蔵室と外部とを断熱している。この外箱２１または内箱２２の内側に沿って真空断熱材５０を配置し、真空断熱材５０以外の空間に硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材２３を充填することにより断熱部が構成されている。
【００２４】
外箱２１は、折り曲げられた鋼板または平坦な鋼板を溶接することにより、天面、底面、両側面及び背面からなる箱状に形成されている。内箱２２は、合成樹脂板を成形することにより、天面、底面、両側面及び背面からなる箱状に形成されている。
【００２５】
冷蔵室２、貯氷室３、切替え室、冷凍室４、野菜室５等の各室を所定の温度に冷却するために冷凍室４の背面側には冷却器２８が備えられている。この冷却器２８と圧縮機３０と凝縮器３１とキャピラリーチューブ（図示せず）とを接続し、冷凍サイクルを構成している。冷却器２８の上方にはこの冷却器２８にて冷却された冷気を冷蔵庫内に循環して所定の低温温度を保持する送風機２７が配設されている。
【００２６】
断熱箱体２０の底面の後部に機械室１５が左右全幅にわたって形成されている。この機械室１５には圧縮機３０及び凝縮器３１が配置されている。圧縮機３０、凝縮器３１は発熱量の大きい自己発熱部品である。そこで、この機械室１５から庫内への熱侵入を防止するため、１枚の立体形状の真空断熱材５０が配置されている。この真空断熱材５０は、外箱２１の複数の面に沿う立体形状に設置され、具体的には、機械室１５を形成する外箱２１の２つの面に沿うＬ字状に形成されている。なお、実際には、外箱２１または内箱２２の他の部分に沿うように、立体形状または平板形状の真空断熱材が別に複数設置されているが、図１ではそれらを省略してある。
【００２７】
次に、図２を参照しながら、真空断熱材５０について具体的に説明する。図２は図１の真空断熱材５０の拡大断面図である。
【００２８】
真空断熱材５０は、スペーサの役割を持つ芯材５２と、水分やガス成分などを吸着する吸着剤５３と、芯材５２及び吸着剤５３を収納して内部を真空にした外被材５１とを備えている。芯材５２は、繊維系を極細にしたグラスウール等の無機繊維集合体からなっており、バインダーなしで構成されている。従って、芯材５２は、可撓性、柔軟性を有し、折り曲げ、圧縮可能である。吸着剤５３は活性炭やゼオライト等で構成され、本実施形態ではモレキュラーシーブ１３ｘからなっている。
【００２９】
外被材５１は、設置場所の複数の面に沿う立体形状に射出成形された２つの樹脂外被材５１ａ、５１ｂからなっている。第１実施形態の外被材５１は、機械室１５を構成する外箱２１の２つの面に沿う立体形状に射出成形されているが、外箱２１の他の場所に沿うように射出成形されたものでよく、さらには内箱２２の複数の面に沿う立体形状に射出成形されたものでもよい。なお、部品点数が増えても良い場合には、外被材５１が３つ以上の樹脂外被材からなっていてもよい。また、第１実施形態で使用した金型は、２つの面に沿う立体成形用であるが、この形状に係らず、あらゆる３次元的な形状の立体形状が成形可能な金型を用いることができる。
【００３０】
上述のように設置場所の複数の面に沿う立体形状に射出成形された外被材５１とすることにより、真空断熱材５０の設置場所を拡大できると共に、大きな真空断熱材５０を用いることができる。これによって、断熱箱体２０における真空断熱材の占有面積を大きくでき、断熱箱体２０の断熱性能の向上を図ることができる。
【００３１】
２つの樹脂外被材５１ａ、５１ｂは、その立上周縁部５６が互いに熱溶着されて溶着部５４を形成した密閉容器となっている。この密閉容器である外被材５１内に芯材５２及び吸着剤５３が収納されている。芯材５２及び吸着剤５３の収納方法は、吸着剤５３を内蔵した芯材５１を一方の樹脂外被材５１ａの内側にその内側形状に沿うように折り曲げて装着した後、他方の樹脂外被材５１ｂを被せ、所定の真空状態の中で両外被材５１ａ、５１ｂの立上周縁部５６を熱溶着する。
【００３２】
樹脂外被材５１ａ、５１ｂは、その内面から突出する補強リブ５５が複数条形成されている。これによって、樹脂外被材５１ａ、５１ｂは、内部の真空状態に耐えうる強度を保持させることができる。本実施形態で使用した金型は立体成形用であり、図２の形状に係らず、あらゆる３次元的な形状が成形可能となるのである。この時、補強リブ５５を図２のように成型し、補強リブ５５同士を接触させないようにしている。樹脂外被材５１ａ、５１ｂの内面から突出する補強リブ５５は、同じ幅で、同じ長さで互いに向き合うように突出されている。
【００３３】
次に、表１を参照しながら、かかる真空断熱材５０の初期熱伝導率及び熱伝導率の経時劣化について従来例と比較して説明する。
【００３４】
【表１】
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表１の従来例の真空断熱材は、特許文献４の真空断熱材と同じ基本形状を有するものであり、ガスバリア性を有する金属層を有し、その他の樹脂層との多層ラミネートフィルムを用いて製袋された外被材１内に、無機繊維積層体からなる芯材２と、吸着剤３を挿入し、所定の真空度まで外被材１内を真空排気し、最終的に外被材１内の溶着層を熱溶着することで封止し作製したものである。外被材１は、内側に設けられた溶着用プラスチック層と外側に設けられた金属層や外部からの傷付きを防止する樹脂層等複数の層を有するラミネートフィルムで構成されている。外被材１の金属層はアルミ箔層で構成されている。吸着剤３は、合成ゼオライトであるモレキュラーシーブ１３ｘで構成されている。
【００３５】
従来例の真空断熱材及び第１実施形態の真空断熱材５０の初期熱伝導率について確認したところ、表１に示すように、従来例の真空断熱材の初期熱伝導率を１００とすると、第１実施形態の真空断熱材５０の初期熱伝導率を７５に大幅に改善できることがわかった。第１実施形態の真空断熱材５０は、樹脂外被材５１ａ、５１ｂに補強リブ５５を設けたものの互いに非接触としたため、両補強リブ５５間の熱の移動が無く、熱伝導率の増加を抑制することができ、また、従来例とは異なり、無理の無い成形方法で作成したため、熱伝導率の増加を抑制することができたと考えられる。
【００３６】
また、従来例の真空断熱材及び第１実施形態の真空断熱材５０の熱伝導率の経時劣化について確認した。まず、従来例の真空断熱材の作製時に初期の熱伝導率を測定し、その後、７０℃に温度維持した恒温槽内にて所定時間（１０年放置相当）放置し、恒温槽から取り出して熱伝導率を測定して、その劣化度を算出したところ、表１に示すように、初期熱伝導率に比較して１７５％の大幅な増加となった。そして、第１実施形態の真空断熱材５０の作製時に初期の熱伝導率を測定し、その後、７０℃に温度維持した恒温槽内にて所定時間（１０年放置相当）放置し、恒温槽から取り出して熱伝導率を測定して、その劣化度を算出したところ、表１に示すように、初期熱伝導率に比較して１３０％の増加に抑えられ、従来例と比較して経時劣化の大幅な改善が図れることがわかった。
【００３７】
これらは、第１実施形態の真空断熱材５０の外被材５１を樹脂の射出成形としたことで、従来例の真空断熱材は、芯材に溝を付けて薄肉樹脂のラミネートフィルムごと強制的に曲げ加工したことにより、内部の空隙率低下やフィルム中のガスバリア層の破壊等が起こり、熱伝導率の悪化や長期の信頼性に乏しかった点を改善できたためである。
【００３８】
次に、表２を参照しながら、第１実施形態の外被材５１の補強リブ５５の空間占有率について従来例と比較して説明する。表２は、補強リブ５５の占める量による断熱性能（初期熱伝導率）への影響を確認した結果を示す。
【００３９】
【表２】
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表２の従来例は、表１の従来例と同じものである。第１実施形態−１は補強リブ５５の空間占有率を３０％としたものであり、第１実施形態−２は補強リブ５５の空間占有率を４０％としたものである。ただし、第１実施形態−１と第１実施形態−２とは、補強リブ５５以外の外被材５１の形状や、芯材５２の種類、目付け量、使用重量、吸着剤５３の種類、使用重量、内部真空度を同じとしている。また、それぞれの初期熱伝導率相対値は、従来例による真空断熱材の初期熱伝導率を１００とした時の相対値である。
【００４０】
第１実施形態−１の補強リブ５５の空間占有率が３０％の時の初期熱伝導率は、従来例の初期熱伝導率との比率で８５と大幅に改善できることがわかった。また、第１実施形態−２の補強リブ５５の空間占有率が４０％の時の初期熱伝導率は、従来例の初期熱伝導率との比率で９３と改善できるものの、改善幅が小さくなっている。従って、補強リブ５５の空間占有率を４０％以下にすることが本発明を利用する上でより好ましいことがわかった。
【００４１】
次に、表３を参照しながら、第１実施形態の外被材５１の補強リブ５５のリブ間距離率について従来例と比較して説明する。表３は、補強リブ５５のリブ間距離率による断熱性能（初期熱伝導率）への影響を確認した結果を示す。補強リブ５５のリブ間距離率とは、真空断熱材５０の厚み寸法に対する互いの補強リブ５間の距離寸法の比率である。
【００４２】
【表３】
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表３の従来例は、表１及び表２の従来例と同じものである。第１実施形態−３は補強リブ５５の距離率を３０％としたものであり、第１実施形態−４は補強リブ５５の距離率を４０％としたものである。ただし、第１実施形態−３と第１実施形態−４とは、補強リブ５５以外の外被材５１の形状や、芯材５２の種類、目付け量、使用重量、吸着剤５３の種類、使用重量、内部真空度を同じとしている。また、それぞれの初期熱伝導率相対値は、従来例による真空断熱材の初期熱伝導率を１００とした時の相対値である。
【００４３】
第１実施形態−３の補強リブ５５のリブ間距離率が３５％の時の初期熱伝導率は、従来例の初期熱伝導率との比率で８４と大幅に改善できることがわかった。また、第１実施形態−４の補強リブ５５のリブ間距離率が３０％の時の初期熱伝導率は、従来例の初期熱伝導率との比率で９１と改善できるものの、改善幅が小さくなっている。従って、補強リブ５５のリブ間距離率を３０％以上することが本発明を利用する上でより好ましいことがわかった。
【００４４】
表２及び表３における従来例と第１実施形態との初期熱伝導率の相違は、射出成形された樹脂外被材５１ａ、５１ｂと真空下における芯材５２との熱伝導率の相違によるものであり、樹脂外被材５１ａ、５１ｂでの熱の移動量が真空下の芯材５２の熱量より相対的に大きいためである。つまり、補強リブ５５の面積が増えると、熱伝導率の低い空間の占有体積が減り、熱伝導率が大きい樹脂部分が増えるため、上下間の熱の移動が大きくなるためである。
【００４５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の冷蔵庫について図３を用いて説明する。図３は本発明の第２実施形態の冷蔵庫の真空断熱材５０の要部断面図である。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００４６】
この第２実施形態では、樹脂外被材５１ａ、５１ｂの補強リブ５５の全てが上下対称または左右対称に、互いに向き合って設置されたものではなく、異なる場所、異なる形状、長さで設置されている。この第２実施形態によれば、第１実施形態と比較して補強リブ５５間を通しての熱伝導を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態の冷蔵庫の縦断面図である。
【図２】図１の真空断熱材の拡大断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態の冷蔵庫の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…冷蔵庫、２…冷蔵室、３…貯氷室、４…冷凍室、５…野菜室、６…冷蔵室扉、７…貯氷室扉、８…冷凍室扉、９…野菜室扉、１５…機械室、２０…断熱箱体、２１…外箱、２２…内箱、２３…発泡断熱材、２７…送風機、２８…冷却器、３０…圧縮機、３１…凝縮器、５０…真空断熱材、５１…外被材、５２…芯材、５３…吸着剤、５４…溶着部、５５…補強リブ、５６…立上周縁部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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