JP2018169097A - 真空断熱筐体および冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱性能と、扉内外温度差により生じるそり変形などの剛性の向上も両立できる真空断熱筐体（扉体）を提供することを目的とする。【解決手段】外板３ａと、内板３ｃと、外板３ａと内板３ｃの内部に配置された真空断熱体３ｂとを備えたもので、真空断熱体３ｂは、内部に芯材３ｂｃと補強部材３ｂｃａとを備え、シール部材３ｂａとベース部材３ｂｄとで内部を真空密閉した構造としたことにより、断熱性能が高まるとともに、補強部材３ｂｃａが真空密閉内に配置することで曲げ剛性が向上し、冷蔵室扉３の内外面の環境温度の違いによる熱収縮で発生するそり変形を抑制することができる。【選択図】図８

Description

本発明は、冷蔵庫などに用いる真空断熱筐体に関するものである。

近年、地球環境問題である温暖化の対策として省エネルギー化を推進する動きが活発化し、断熱技術の性能進化が期待されている。従来、この種の断熱技術は、図１６と図１７に示されているように、扉枠体３０の内部の空間に設けられた真空断熱パネル３４と、扉枠体３０側面に接して設けられた補強部材３５を有した構造とすることで断熱性能を向上させた技術が提案されている。なお、真空断熱パネル３４とは、板形状の容器内を真空にすることで断熱性能を向上させた構造のことをいう（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１１９９６６号公報

しかしながら、上記従来の構成では、扉枠体３０は、内部の空間に真空断熱パネル３４と扉枠体３０の側面に接して設けられた補強部材３５を有した構造であり、補強部材３５の近傍の断熱性は、真空断熱パネル３４と独立した構成にしているため、断熱性能の悪化と冷蔵庫内外温度差による扉枠体３０にそりが発生するという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、断熱性能と、扉内外温度差により生じるそり変形などの剛性の向上も両立できる真空断熱筐体（扉体）を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の真空断熱筐体は、外板と、内板と、前記外板と前記内板の内部に配置された真空断熱体とを備えたもので、前記真空断熱体は、内部に芯材と補強部材とを備え、シール部材とベース部材とで内部を真空密閉した構造としたものである。

これによって、断熱性能を高めながら、芯材と補強部材とを内部に備えた真空断熱体により、真空断熱筐体（扉体）の内外面に温度差が生じても、真空断熱筐体（扉体）のそり変形を抑制することができる。

本発明の真空断熱筐体（扉体）は、断熱性能を高めながら、真空断熱筐体（扉体）の内外面に温度差が生じても、真空断熱筐体（扉体）のそり変形を抑制することができるので、簡単な構成で、そり変形を長期間保証し、断熱性能も高めた真空断熱筐体を提供することができる。

本発明の実施の形態１における真空断熱筐体を備えた冷蔵庫の斜視図 本発明の実施の形態１における真空断熱筐体を備えた冷蔵室扉の斜視図 本発明の実施の形態１における真空断熱筐体を備えた冷蔵室扉の断面図 本発明の実施の形態１における図３のＡ部拡大断面図 本発明の実施の形態１における冷蔵室扉の部品展開図 本発明の実施の形態１における図５のＢ部拡大断面図 本発明の実施の形態１における真空断熱体の断面図 本発明の実施の形態１における図７のＣ部拡大断面図 本発明の実施の形態１における真空断熱体の部品展開図 本発明の実施の形態１における図９のＤ部拡大断面図 本発明の実施の形態１における真空断熱筐体の芯材と補強部材の斜視図 本発明の実施の形態２における真空断熱筐体の芯材と吸着部材の斜視図 本発明の実施の形態２における真空断熱筐体の芯材に配置された吸着部材の環境温度と吸着速度の関係図 本発明の実施の形態３における真空断熱筐体の芯材の発泡成形型図 本発明の実施の形態３における真空断熱筐体の芯材の発泡成形型分解図 従来の真空断熱筐体の部品展開図 従来の真空断熱筐体の断面図

第１の発明は、外板と、内板と、前記外板と前記内板の内部に配置された真空断熱体とを備えたもので、前記真空断熱体は、内部に芯材と補強部材とを備え、シール部材とベース部材とで内部を真空密閉した構造としたことにより、断熱性能が高まるとともに、補強部材が真空密閉内に配置することで曲げ剛性が向上し、真空断熱筐体の内外面の環境温度の違いによる熱収縮で発生するそり変形を抑制することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記芯材と前記補強部材とが一体構成されたことにより、補強部材は、芯材の連続気泡ウレタンフォームとを一体で成形されることで曲げ剛性が向上するので、真空断熱筐体の内外面の環境温度の違いによる熱収縮で発生するそり変形をさらに抑制することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記補強部材は、前記芯材よりも熱収縮による変化の少ない材料を用いたことにより、補強部材は、芯材の連続気泡ウレタンフォームよりも熱収縮による変化の少ない材料なので、真空断熱筐体の内外面の環境温度の違いによる熱収縮で発生するそり変形を確実に抑制することができる。

第４の発明は、外板と、内板と、前記外板と前記内板の内部に配置された真空断熱体とを備えたもので、前記真空断熱体は、内部に芯材を備え、シール部材とベース部材とで内部を真空密閉した構造としたもので、前記内板は庫内部の肉厚より外周部の肉厚を大きくしたことにより、真空断熱筐体の内外面の環境温度の違いによる熱収縮で発生するそり変形を内板の肉厚設定により抑制することができる。

第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明において、前記ベース部材は、熱可塑性樹脂を異材質で積層して形成されたことにより、真空成形などで自由な形状に形成することができ、真空封止後の外部からの水や空気などのガスの浸入を防止でき真空度を保てるので、断熱性能も長期に保つことができる。

第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明において、前記シール部材は、アルミ箔の両面を樹脂フィルムでラミネートして積層されたことにより、真空封止後の外部からの水や空気などのガスの浸入を防止でき真空度を保てるので、断熱性能も長期に保つことができる。

第７の発明は、第１から第６のいずれかの発明において、前記真空断熱体の内部に吸着部材を備えたことにより、真空封止後に内部からの発生や、或いは外部から浸入した水や
空気などのガスを吸着し、真空度を悪化させないので、断熱性能も長期に保つことができる。

第８の発明は、第１から第７のいずれかに記載の真空断熱筐体を備えた冷蔵庫であり、断熱性能と外観変形を抑制した信頼性の高い冷蔵庫を提供することができる。

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。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符合を付し、重複する説明は省略する場合がある。また、全ての図面おいて、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略する場合がある。さらに、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における真空断熱筐体を備えた冷蔵庫の斜視図、図２は本発明の実施の形態１における真空断熱筐体を備えた冷蔵室扉の斜視図、図３は本発明の実施の形態１における真空断熱筐体を備えた冷蔵室扉の断面図、図４は図３のＡ部拡大断面図、図５は本発明の実施の形態１における冷蔵室扉の部品展開図、図６は図５のＢ部拡大断面図、図７は本発明の実施の形態１における真空断熱体の断面図、図８は図７のＣ部拡大断面図、図９は本発明の実施の形態１における真空断熱筐体の部品展開図、図１０は図９のＤ部拡大断面図、図１１は本発明の実施の形態１における真空断熱筐体の芯材と補強部材の斜視図である。

図１において、冷蔵庫１は、外観を形成する冷蔵庫本体２と、冷蔵室扉３と、製氷室扉４と、野菜室扉５と、冷凍室扉６から配置した構成としている。図２において冷蔵室扉３は、外板３ａと、内板３ｃを配置した構成としている。

次に、冷蔵室扉３の構成について説明する。図３から図５において、冷蔵室扉３は、外板３ａと、内板３ｃと、外板３ａと内板３ｃの内部に配置された真空断熱体３ｂとを備えている。そして、冷蔵室扉３の周縁には、冷蔵庫１の庫内と庫外とをシールするガスケット３ｄを備えている。

また、図６に示すように、冷蔵室扉３の内板３ｃは、内板庫内部１５と、冷蔵室扉３の側部を構成する内板外周部１４とをインジェクション成形で一体に構成されている。

内板３ｃは、冷蔵室内側となる庫内部の肉厚Ｔ１より冷蔵室外側となる外周部の肉厚Ｔ２を大きくした偏肉構成としている。具体的には、ガスケット３ｄのアンカー部１２を固定するための凹部１３を境に、内板３ｃの庫内側の内板庫内部１５の肉厚Ｔ１より冷蔵室外側となる内板外周部１４の肉厚Ｔ２を大きくしている。

図７、８に示すように、真空断熱筐体である冷蔵室扉３の真空断熱体３ｂは、内部に芯材３ｂｃと補強部材３ｂｃａとを備え、シール部材３ｂａとベース部材３ｂｄとで内部を真空密閉した構造としている。

そして、芯材３ｂｃと補強部材３ｂｃａとは一体に構成されている。具体的には、真空断熱体３ｂ内に配置されている補強部材３ｂｃａは、芯材３ｂｃである連続気泡ウレタンを発泡金型内で発泡成形する時に予め発泡金型内に補強部材３ｂｃａをセットし、連続気泡ウレタンと一体で構成されたものである。

図９から図１１に示すように、真空断熱体３ｂの芯材３ｂｃは、一体発泡成形された補強部材３ｂｃａと、吸着部材３ｂｂを配置し、芯材３ｂｃの一部分に吸着部材凹部３ｂｃ
ｂと、補強部材位置きめピン跡を設けた構成としている。具体的には、補強部材３ｂｃａは、芯材３ｂｃの長手方向に、内板３ｃ側である庫内側の左右に一対で配置されている。そして、補強部材３ｂｃａは、芯材３ｂｃの庫内側の平面部から凸部１０に沿った曲面状に形成されている。また、補強部材３ｂｃａの短手方向の端部には、フランジ部１１を折り曲げて形成されていて、フランジ部１１が芯材３ｂｃの内部に食い込むように延出して配置されている。

また、真空断熱体３ｂ内の芯材３ｂｃには、吸着部材３ｂｂを収納するための吸着部材凹部３ｂｃｂが複数箇所、外板３ａ側に形成されている。吸着部材凹部３ｂｃｂは吸着部材３ｂｂを真空断熱体３ｂの真空封止組立作業時に位置決め、数量管理するために設けられている。

また、芯材３ｂｃの発泡成形時に、補強部材３ｂｃａをウレタン発泡金型にセットする時の位置決めを分かり易くするために、補強部材位置決めピン跡３ｂｃｃを有している。

また、補強部材３ｂｃａは、芯材３ｂｃよりも熱収縮による変化の少ない材料、例えば金属性の板金などを用いている。

また、ベース部材３ｂｄは、熱可塑性樹脂を異材質で積層して形成されている。

また、シール部材３ｂａは、アルミ箔の両面を樹脂フィルムでラミネートして積層されて形成されている。

以上のように構成された真空断熱筐体について、以下その動作、作用を説明する。

まず、冷蔵室扉３の「そり現象」について説明する。冷蔵室扉３の断熱構造とガスケット３ｄにより、冷蔵庫本体２の冷蔵室内側と外側の熱は遮断され、冷凍システムの温度制御により冷蔵室内の温度は所定温度に冷却される。

ここで、「そり現象」を簡単に説明するために、特に夏場の気温が高い時に、冷蔵室外側環境の外気温度３０〜４０℃により熱膨張し、冷蔵室内側の室温は、約０〜１０℃の範囲で温度制御され熱収縮が生じることで、冷蔵室扉３は庫外側が膨らむように「そり」が発生する力が働く。

しかしながら、本実施の形態では、内板３ｃは、冷蔵室内側となる庫内部の肉厚Ｔ１より冷蔵室外側となる外周部の肉厚Ｔ２を大きくした偏肉構成としている。具体的には、ガスケット３ｄのアンカー部１２を固定するための凹部１３を境に、内板３ｃの庫内側の内板庫内部１５の肉厚Ｔ１より冷蔵室外側となる内板外周部１４の肉厚Ｔ２を大きくしているので、内板３ｃの庫内側の熱収縮も少なくでき、冷蔵室内外に生じた熱収縮を緩和することができるので、冷蔵室扉３全体のそり発生を防止できる。

また、本実施の形態では、真空断熱筐体である冷蔵室扉３の真空断熱体３ｂは、内部に芯材３ｂｃと補強部材３ｂｃａとを備え、シール部材３ｂａとベース部材３ｂｄとで内部を真空密閉した構造としているので、真空断熱体３ｂの曲げ剛性が向上し、更に内部が真空封止され、剛性が増すことで、冷蔵庫内外の温度差で生じる熱収縮を低減することができ、冷蔵室扉３全体のそり発生を抑制することができる。

また、芯材３ｂｃを形成する際、連続気泡ウレタン発泡と同時に補強部材３ｂｃａは一体成形されるので、芯材３ｂｃと補強部材３ｂｃａとは一体に構成され、さらに真空断熱体３ｂの曲げ剛性が向上し、冷蔵室扉３全体のそり発生を抑制することができる。

また、補強部材３ｂｃａは、芯材３ｂｃよりも熱収縮による変化の少ない材料、例えば金属性の板金などを用いているので、より確実に真空断熱体３ｂの曲げ剛性が向上し、冷蔵室扉３全体のそり発生を抑制することができる。

また、真空断熱体３ｂを構成するベース部材３ｂｄは、熱可塑性樹脂を異材質で積層して形成され、水や空気などのガスバリア性を有するので、真空成形などで自由な形状に形成することができるとともに、真空封止後の外部からの水や空気などのガスの浸入を防止でき真空度を保てるので、断熱性能も長期に保つことができる。

また、真空断熱体３ｂを構成するシール部材３ｂａは、極薄アルミ箔の両面を樹脂フィルムでラミネートして積層され、水や空気などのガスバリア性を有するので、真空封止後の外部からの水や空気などのガスの浸入を防止でき真空度を保てるので、断熱性能も長期に保つことができる。

また、真空断熱体３ｂ内に収納されている吸着部材３ｂｂは、真空断熱筐体の内部に発生する水や空気など、或いは外部から侵入する水や空気などを吸着することにより、真空封止後に内部からの発生や、或いは外部から浸入した水や空気などのガスを吸着し、真空度を悪化させないので、断熱性能も長期に保つことができる。

また、真空断熱体３ｂ内に備えた芯材３ｂｃの吸着部材凹部３ｂｃｂは、真空断熱体３ｂの真空封止組立作業時に位置決め、数量管理するために設けられている。

補強部材位置決めピン跡３ｂｃｃは、芯材３ｂｃの発泡成形時に、補強部材３ｂｃａをウレタン発泡金型にセットする時の位置決めを容易にするためのものである。

真空断熱体３ｂ内に備えた芯材３ｂｃの吸着部材凹部３ｂｃｂ、および、補強部材３ｂｃａをウレタン発泡金型にセットする時の位置決めを容易にするための補強部材位置決めピン跡３ｂｃｃは、何れも組立時の作業効率と欠品のない物作りを確実に行うことができる。

また、吸着部材３ｂｂは、真空断熱体３ｂの内部に発生する水や空気など、或いは外部から侵入する水や空気などを吸着することするので、真空断熱体３ｂの真空度を長期に保つことで断熱性能も長期に保つことができる。

なお。本実施の形態では、冷蔵室扉３を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、製氷室扉４、野菜室扉５、冷凍室扉６等にも適用することができる。

（実施の形態２）
図１２は、本発明の実施の形態２における真空断熱筐体の真空断熱体を構成する芯材と吸着部材の斜視図、図１３は、本発明の実施の形態２における真空断熱筐体の真空断熱体内に配置された吸着部材の環境温度と吸着速度の関係を示すグラフである。なお、実施の形態１と同一構成部分は同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１２において、真空断熱体３ｂ内の外板３ａ側（高温側）には吸着部材３ｂｂが配置されている。具体的には、真空断熱体３ｂ内の芯材３ｂｃの外板３ａ側（高温側）に複数箇所、吸着部材３ｂｂを収納するための吸着部材凹部３ｂｃｂが設けられている。吸着部材凹部３ｂｃｂは吸着部材３ｂｂを真空断熱体３ｂの真空封止組立作業時に位置決め、数量管理するために設けられたものである。

また、芯材３ｂｃは、多孔性構造体である連続気泡ウレタンフォームで形成され、芯材３ｂｃを形成する際、連続気泡ウレタン発泡と同時に吸着部材３ｂｂを収納するための吸着部材凹部３ｂｃｂが成形される。

また、吸着部材３ｂｂは、真空断熱体３ｂの内部に発生する水や空気など、或いは外部から侵入する水や空気などを吸着する。

図１３は、吸着部材の環境温度と吸着速度の関係を示すグラフであり、温度が高いほど吸着速度が速くなることを示している。

以上のように構成された真空断熱筐体について、以下その動作、作用を説明する。

真空断熱体３ｂ内の芯材３ｂｃに配置された吸着部材３ｂｂは、芯材３ｂｃの外板３ａ側（高温側）に配置されているので、吸着部材３ｂｂの吸着速度と環境温度特性から、吸着速度を速くでき、冷蔵庫が組み立てられて、冷蔵庫を運転した状態で真空断熱体３ｂ内の真空度を長期に亘って維持することができ、冷蔵庫の信頼性を高めることができる。

また、芯材３ｂｃは、多孔性構造体である連続気泡ウレタンフォームで形成され、芯材３ｂｃを形成する際、連続気泡ウレタン発泡と同時に吸着部材３ｂｂを収納するための吸着部材凹部３ｂｃｂが成形されるので、吸着部材３ｂｂを容易に配置できるとともに、組立工程時の欠品を防止できる。

また、吸着部材凹部３ｂｃｂに吸着部材３ｂｂを収納することで、芯材３ｂｃと外板３ａとの間に凹凸が生じることなく、冷蔵室扉３の組立性を高めることができる。

また、吸着部材３ｂｂは、真空断熱体３ｂの内部に発生する水や空気など、或いは外部から侵入する水や空気などを吸着するので、真空断熱体３ｂ内の真空度を長期に保つことで断熱性能も長期に保つことができる。

（実施の形態３）
図１４は、本発明の実施の形態３における真空断熱筐体の芯材の発泡成形型構成図、図１５は、本発明の実施の形態３における真空断熱筐体の芯材と発泡成形型の分割構成図である。なお、実施の形態１、２と同一構成部分は同一符号を付して詳細な説明は省略する。

以下、連続気泡発泡ウレタンの連続気泡発泡成形金型７について説明する。

図１４に示すように、連続気泡発泡ウレタンの連続気泡発泡成形金型７は、発泡成形上型７ａと、発泡成形下型７ｂの上下分割型構造としている。

また、図１５に示すように、発泡成形上型７ａ、および発泡成形下型７ｂを、さらに複数の分割構造としている。具体的には、発泡成形上型７ａの吸着部材凹部３ｂｃｂを形成する部分を上面分割型７ａｂとして、合わせ面を分割型ラインとしている。また、発泡成形下型７ｂは、それぞれの側部を分割した下面分割型７ｂａ（４面）として、芯材３ｂｃの角部に対応する部分で、対角線状（斜辺状）に合わせ面として分割型ラインとしている。

上記構成により、連続気泡ウレタンの発泡成形時に発生するガスを抜け易くし、発泡成形上型７ａと、発泡成形下型７ｂの型の合わせに目にガス抜け効果があるので、成形品の表面形状にガス抜けの悪さによる欠肉もない発泡成形品を成形することができる。

また、発泡成形上型７ａは、複数の分割構造とし、連続気泡ウレタンの発泡成形時に発生するガスを抜け易くしているので、成形品の表面形状にガス抜けの悪さによる欠肉もない発泡成形品を成形することができる。

また、発泡成形下型７ｂは、複数の分割構造とし、連続気泡ウレタンの発泡成形時に発生するガスを抜け易くしているので、成形品の表面形状にガス抜けの悪さによる欠肉もない発泡成形品を成形することができる。

また、連続気泡ウレタンの成形後の成形品の表面は、金型分割構造により、連続気泡ウレタンの発泡成形時に発生するガスを抜け易くしているので、ガス抜き跡の分割部にバリを発生することができるので、成形品の表面形状にガス抜けの悪さによる欠肉もない発泡成形品を成形することができる。

以上のように、本発明に真空断熱筐体は、冷蔵庫に限らず、自動車、ヒートポンプ式給湯機、電気式湯沸かし器、炊飯器、浴槽、住宅の外壁や屋根などの断熱構造にも適用できる。

１ 冷蔵庫
２ 冷蔵庫本体
３ 冷蔵室扉（真空断熱筐体）
３ａ 外板
３ｂ 真空断熱体
３ｂａ シール部材
３ｂｂ 吸着部材
３ｂｃ 芯材
３ｂｃａ 補強部材
３ｂｃｂ 吸着部材凹部
３ｂｃｃ 補強板位置き決めピン跡
３ｂｄ ベース部材
３ｃ 内板
３ｄ ガスケット
４ 製氷室扉
５ 野菜室扉
６ 冷凍室扉
７ 連続気泡発泡成形金型
７ａ 発泡成形上型
７ａｂ 上面分割型
７ｂ 発泡成形下型
７ｂａ 下面分割型
１０ 凸部
１１ フランジ部
１２ アンカー部
１３ 凹部
１４ 内板外周部
１５ 内板庫内部

Claims (8)

1. 外板と、内板と、前記外板と前記内板の内部に配置された真空断熱体とを備えたもので、前記真空断熱体は、内部に芯材と補強部材とを備え、シール部材とベース部材とで内部を真空密閉した構造としたことを特徴とする真空断熱筐体。
2. 前記芯材と前記補強部材とが一体構成されたこと特徴とする請求項１に記載の真空断熱筐体。
3. 前記補強部材は、前記芯材よりも熱収縮による変化の少ない材料を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の真空断熱筐体。
4. 外板と、内板と、前記外板と前記内板の内部に配置された真空断熱体とを備えたもので、前記真空断熱体は、内部に芯材を備え、シール部材とベース部材とで内部を真空密閉した構造としたもので、前記内板は庫内部の肉厚より外周部の肉厚を大きくしたことを特徴とする真空断熱筐体。
5. 前記ベース部材は、熱可塑性樹脂を異材質で積層して形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の真空断熱筐体。
6. 前記シール部材は、アルミ箔の両面を樹脂フィルムでラミネートして積層されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の真空断熱筐体。
7. 前記真空断熱体の内部に吸着部材を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の真空断熱筐体。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の真空断熱筐体を備えた冷蔵庫。

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