真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫
【課題】断熱性の低下を抑制しつつ放熱パイプ等を収納する凹所を有する真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫を提供する。
【解決手段】繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外袋とを有し、前記外袋内を減圧した真空断熱材において、前記芯材は第一の積層体及び第二の積層体の間に所定間隔で第三の積層体及び第四の積層体を備え、前記第一の積層体及び前記第二の積層体は第三の積層体及び第四の積層体の間を埋めるように曲がり、前記第一の積層体及び前記第二の積層体の外面にそれぞれ凹所が形成されたことを特徴とする。
【解決手段】繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外袋とを有し、前記外袋内を減圧した真空断熱材において、前記芯材は第一の積層体及び第二の積層体の間に所定間隔で第三の積層体及び第四の積層体を備え、前記第一の積層体及び前記第二の積層体は第三の積層体及び第四の積層体の間を埋めるように曲がり、前記第一の積層体及び前記第二の積層体の外面にそれぞれ凹所が形成されたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００８−６４３２３号公報（特許文献１）がある。この公報には、「外箱と内箱間に発泡断熱材を充填した断熱箱体と、外箱の内面側に配される放熱パイプと、芯材を外包材で覆って内部が減圧されるとともに放熱パイプが嵌められる溝部を設けた真空断熱パネルとを備えた冷蔵庫において、真空断熱パネルは、溝部を形成した面の裏面に溝部に対向して形成されるとともに溝部よりも長手方向に垂直な幅が広い凸部を有することを特徴としている」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６４３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、真空引きされた真空断熱パネルは、上金型及び下金型によってプレス加工されて、放熱パイプが嵌められる溝部及び凸部を形成している。プレス加工によって溝部及び凸部を形成する場合、例えば、プレス加工時に、金型に埃などが付着していると真空断熱材が傷付けられ、リークする場合がある。また、プレス加工により芯材が切断されて、断熱性能が低下する。
【０００５】
また、溝部を形成した面の裏面に溝部に対向して形成されるとともに溝部よりも長手方向に垂直な幅が広い凸部を有するため、凸部で外包材が大きく伸ばされて、クラックなどが発生して信頼性が低下する。
【０００６】
そこで本発明は、断熱性の低下を抑制しつつ放熱パイプ等を収納する凹所を有する真空断熱材及びこれを用い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】
【０００７】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。一例として、繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外袋とを有し、前記外袋内を減圧した真空断熱材において、前記芯材は第一の積層体及び第二の積層体の間に所定間隔で第三の積層体及び第四の積層体を備え、前記第一の積層体及び前記第二の積層体は第三の積層体及び第四の積層体の間を埋めるように曲がり、前記第一の積層体及び前記第二の積層体の外面にそれぞれ凹所が形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、断熱性の低下を抑制しつつ放熱パイプ等を収納する凹所を有する真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る冷蔵庫の正面図。
【図２】本発明の実施形態に係る冷蔵庫の縦断面図（図１のＡ−Ａ断面図）。
【図３】本発明の実施形態に係る真空断熱材の概略断面図。
【図４】（ａ）は冷蔵庫の発泡断熱材の注入方向に関する説明図、（ｂ）は冷蔵庫の発泡断熱材の発泡方向に関する説明図。
【図５】（ａ）は芯材原綿の概略図、（ｂ）は真空断熱材の芯材配置説明図、（ｃ）は図５（ｂ）を矢印Ｃから目視した図、（ｄ）は真空断熱材の製作工程に関する説明図、（ｅ）は実施例１の真空断熱材の概略断面。
【図６】（ａ）は実施例２の真空断熱材の芯材配置説明図、（ｂ）は実施例２の真空断熱材の概略断面図。
【図７】実施例３に係る放熱パイプ及び真空断熱材の配置の説明図。
【図８】（ａ）は実施例３の真空断熱材の芯材配置説明図、（ｂ）は実施例３の真空断熱材の概略断面図、（ｃ）は実施例３の真空断熱材の配置の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。図１は本実施形態に係る冷蔵庫の正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図を示している。また、図３は本実施形態の真空断熱材の断面概略図を示したものである。図４は、冷蔵庫の発泡断熱材の注入方向及び発泡方向に関する説明図である。
【００１１】
冷蔵庫１は、図２に示すように、上から冷蔵室２，製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂ，下段冷凍室４，野菜室５を有している。各貯蔵室は、前面開口を開閉する扉を備える。冷蔵室２には、ヒンジ１０を中心に回動する回転式の冷蔵室扉６ａ，６ｂを備える。冷蔵室扉６ａ，６ｂ以外は、引き出し式の扉であり、製氷室扉７ａ，上段冷凍室扉７ｂ，下段冷凍室扉８，野菜室扉９を配置する。これらの引き出し式扉を引き出すと、各貯蔵室の収納容器が扉と共に引き出されてくる。各扉には、冷蔵庫１と密閉して開口を閉塞するためのパッキン１１が、各扉の貯蔵室側の外側縁に取り付けられている。
【００１２】
また、冷蔵室２と製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂとの間を区画断熱するために断熱仕切り１２を配置している。また、下段冷凍室４と野菜室５の間には、区画断熱するための断熱仕切り１４を設けている。
【００１３】
製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂと下段冷凍室４は、温度帯が同じであるため、断熱区画する仕切り断熱壁ではなく、パッキン１１の受面を有する仕切り部材１３を設けている。
【００１４】
基本的に冷蔵，冷凍等の貯蔵温度帯の異なる部屋の仕切りには、断熱仕切りを設置している。
【００１５】
なお、各貯蔵室の配置については、特にこれに限定するものではない。また、冷蔵室扉６ａ，６ｂ，製氷室扉７ａ，上段冷凍室扉７ｂ，下段冷凍室扉８，野菜室扉９に関しても、開閉可能であれば、回転扉又は引き出し扉以外であってもよく、扉の分割数等、特に限定するものではない。
【００１６】
箱体２０は、外箱２１と内箱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おり、箱体２０内の各貯蔵室と外部とを断熱している。この外箱２１と内箱２２の間の空間には、真空断熱材５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）を配置し、真空断熱材５０以外の空間には硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材２３を充填している。
【００１７】
また、冷蔵庫１の各貯蔵室を所定の温度に冷却するために、冷凍温度帯室（製氷室３ａ，上段冷凍室３ｂ，下段冷凍室４）の背面には、冷却器収納室２８ａ内に冷却器２８が備えられている。また、野菜室５の後方には、機械室３０ａが設けられており、機械室３０ａ内に圧縮機３０及び凝縮器３１が配置されている。冷却器２８，圧縮機３０，凝縮機３１及び図示しないキャピラリーチューブを冷媒配管で接続して、冷凍サイクルを構成している。
【００１８】
冷却器２８の上方には、冷却器２８にて冷却された冷気を冷蔵庫１の各貯蔵室内に循環して所定の温度を保持する送風機２７が設けられている。
【００１９】
また、冷蔵庫１の冷蔵室２と製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂ、冷凍室４と野菜室５をそれぞれ断熱区画する断熱仕切り１２，１４は、発泡ポリスチレン３３と真空断熱材５０ｃを備えている。なお、特に発泡ポリスチレン３３に限定するものではなく、硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材２３と真空断熱材５０ｃであってもよい。
【００２０】
また、箱体２０の上面壁２１ａ後方部には、冷蔵庫１の運転を制御するための基板や電源基板等の電気部品４１を収納するための凹部４０が形成されている。さらに凹部４０には、電気部品４１を覆うカバー４２が設けられている。カバー４２の高さは、外観意匠性と内容積確保を考慮して、外箱２１の上面壁２１ａとほぼ同じ高さになるように配置している。特に限定するものではないが、カバー４２の高さが外箱２１の上面壁２１ａよりも突出する場合は、１０mm以内の範囲に収めることが望ましい。これに伴い、凹部４０は発泡断熱材２３側に電気部品４１を収納する空間だけ窪んだ状態で配置される。そのため、断熱厚さ分、必然的に内容積が犠牲になってしまう。一方、内容積をより大きくしようとすると、凹部４０と内箱２２間の断熱厚さが薄くなってしまう。そこで、発泡断熱材２３中には、上面壁２１ａの凹部４０に沿うように、略Ｚ形状に折り曲げた真空断熱材５０ａを配置して、断熱性能を確保，強化している。なお、カバー４２は耐熱性を考慮して鋼板製としている。
【００２１】
また、箱体２０の背面壁２１ｂ下部に位置する機械室３０ａには、発熱の大きい部品である圧縮機３０や凝縮機３１が配置される。そのため、貯蔵室内への熱侵入を防止するため、底面壁２１ｄ側には機械室３０ａの形状に沿って折り曲げた真空断熱材５０ｄを配置している。
【００２２】
また、箱体２０の背面壁２１ｂ及び側面壁（図示せず）にも、真空断熱材５０ｂをそれぞれ配置しており、断熱性能を向上している。さらに、各扉にも発泡断熱材とともに真空断熱材５０ｅをそれぞれ配置すれば、断熱性能はさらに向上する。
【００２３】
次に、真空断熱材５０について、図３を用いてその基本構成を説明する。真空断熱材５０は、芯材５１、該芯材５１を圧縮状態に保持するための内袋５２、内袋５２で圧縮状態に保持した芯材５１を被覆するガスバリヤ層を有する外袋５３、及び吸着剤５４を有する構成である。
【００２４】
外袋５３は、真空断熱材５０の外郭として配置され、同じ大きさのラミネートフィルムの稜線から一定の幅の部分を熱溶着により貼り合わせた袋状で構成されている。
【００２５】
芯材５１は、バインダー等で接着や結着していない柔軟性を有する無機繊維の積層体として、平均繊維径４μｍのグラスウールを用いた。なお、芯材５１に、無機系繊維材料の積層体を使用することにより、アウトガスが少なくなるため、断熱性能的に有利であるが、特にこれに限定するものではない。例えば、セラミック繊維やロックウール，グラスウール以外のガラス繊維等の無機繊維等でもよい。なお、芯材５１の種類によっては内袋５２が不要の場合もある。
【００２６】
また、芯材５１については、無機系繊維材料の他に、有機系樹脂繊維材料を用いることができる。有機系樹脂繊維の場合、耐熱温度等の使用条件を満たしていれば、特に使用に際しては制約されるものではない。具体的には、ポリスチレンやポリエチレンテレフタレート，ポリプロピレン等をメルトブローン法やスパンボンド法で１〜３０μｍ程度の繊維径になるように繊維化するのが一般的であるが、繊維化できる有機系樹脂や繊維化方法であれば特に問うものではない。
【００２７】
外袋５３のラミネート構成については、ガスバリヤ性を有し、熱溶着可能であれば特に限定するものではないが、本実施形態においては、表面保護層，ガスバリヤ層，熱溶着層の少なくとも３層を有するラミネートフィルムとしている。
【００２８】
表面保護層は、突き刺し等の外的衝撃から減圧状態を保護する役割を持つ樹脂フィルムとする。
【００２９】
ガスバリヤ層は、樹脂フィルムに金属蒸着層を設け、さらに金属蒸着層同士に向かい合うように酸素バリヤ性の高い樹脂フィルムに金属蒸着層を設けて貼り合わせている。
【００３０】
熱溶着層は、表面保護層と同様に吸湿性の低いフィルムを用いる。
【００３１】
さらに具体的には、表面保護層を二軸延伸タイプのポリプロピレン，ポリアミド，ポリエチレンテレフタレート等の各フィルムとする。
【００３２】
ガスバリヤ層は、アルミニウム蒸着付きの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム，アルミニウム蒸着付きの二軸延伸エチレンビニルアルコール共重合体樹脂フィルム又はアルミニウム蒸着付きの二軸延伸ポリビニルアルコール樹脂フィルム、或いはアルミ箔とする。
【００３３】
熱溶着層は、未延伸タイプのポリエチレン，ポリプロピレンとする。
【００３４】
なお、フィルムの層構成や材料については、特にこれらに限定するものではない。例えば、ガスバリヤ層として、金属箔、或いは樹脂系のフィルムに無機層状化合物、ポリアクリル酸等の樹脂系ガスバリヤコート材，ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等によるガスバリヤ膜を設けたもの、熱溶着層として、酸素バリヤ性の高いポリブチレンテレフタレートフィルム等を用いてもよい。
【００３５】
表面保護層はガスバリヤ層を保護する機能を有するが、真空断熱材の製造工程における真空排気効率を高めるために、好ましくは吸湿性の低い樹脂を配置するのがよい。
【００３６】
また、ガスバリヤ層に使用する金属箔以外の樹脂系フィルムは、吸湿することによってガスバリヤ性が著しく悪化してしまう。そのため、熱溶着層についても吸湿性の低い樹脂を配置することで、ガスバリヤ性の悪化を抑制すると共に、ラミネートフィルム全体の吸湿量を抑制できる。これにより、真空断熱材５０の真空排気工程においても、外袋５３が持ち込む水分量を小さくできるため、真空排気効率が大幅に向上し、断熱性能が向上する。
【００３７】
なお、各フィルムのラミネート（貼り合わせ）は、二液硬化型ウレタン接着剤を介してドライラミネート法によって貼り合わせるのが一般的であるが、接着剤の種類や貼り合わせ方法は特にこれに限定するものではなく、ウェットラミネート法，サーマルラミネート法等の他の方法によるものでもよい。
【００３８】
また、内袋５２については、本実施例では熱溶着可能なポリエチレンフィルム，吸着剤５４については物理吸着タイプの合成ゼオライトを用いたが、いずれもこれらの材料に限定するものではない。一例として、内袋５２についてはポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム，ポリブチレンテレフタレートフィルム等、吸湿性が低く熱溶着でき、アウトガスが少ないものであればよく、吸着剤５４については水分やガスを吸着するもので、物理吸着，化学反応型吸着のどちらでもよい。
【００３９】
次に、硬質ウレタンフォームの発泡方法について、図４を用いて説明する。図４（ａ）に示すように、外箱２１の背面壁２１ｂに設けたウレタン注入孔２５から硬質ウレタンフォーム（発泡断熱材２３）を外箱前面２１ｆ側に注入方向２３ａの如く注入する。その後、図４（ｂ）の如く、硬質ウレタンフォームが発泡を始め、背面壁２１ｂ側に発泡方向２３ｂのように立ち上がり外箱２１に充填される。
【実施例１】
【００４０】
ここで、本発明の実施例１について、図５を用いて説明する。図５は、本実施例の真空断熱材とその製作工程を説明する図である。図５（ａ）は芯材原綿の概略図であって、ロール状に巻かれた芯材原綿を破線の部分で切断して所定寸法とするところを示す。図５（ｂ）は真空断熱材の芯材配置説明図であって、図５（ａ）で切断された複数の芯材を内袋に収納した状態を示す側面断面図である。図５（ｃ）は図５（ｂ）を矢印Ｃから目視した図である。図５（ｄ）は真空断熱材の製作工程に関する説明図であって、溶着工程を説明する図である。図５（ｅ）は真空断熱材の概略断面図である。
【００４１】
まず、図５（ａ）に示すように、ロール状で厚さ１００mm〜１５０mmに予め作成した無機繊維の積層体をカットして複数の芯材５１ａ〜５１ｄとする。本実施例では、芯材５１ａ及び芯材５１ｄを最外層として、その中間層に芯材５１ｂ及び芯材５１ｃを５０mmの間隔を空けて配置して、内袋５３ａ内に収納する。なお、内袋５３ａは肉厚２０μｍ程度のポリエチレン製の合成樹脂フィルムとする。
【００４２】
このとき、最外層の芯材５１ａ（第一の積層体）及び芯材５１ｄ（第二の積層体）の間に、芯材５１ａ，５１ｄよりも面積が小さい芯材５１ｂ（第三の積層体）及び芯材５１ｃ（第四の積層体）を配置している。また、芯材５１ｂ，５１ｃは、所定間隔を空けて芯材５１ａ，５１ｄの間に配置している。
【００４３】
すなわち、内袋５２ａへ収納する時に、最外層の芯材５１ａ，５１ｄで中間層の芯材５１ｂ，５１ｃを挟み込んでいるので、芯材５１の位置がずれることなく、芯材５１ｂ，５１ｃの間隔を５０mmの所定間隔に保ちながら、内袋５２ａへ収納することが容易となる。なお、この時、一定間隔を保つために治具を使用して内袋５２ａに収納してもよい。
【００４４】
内袋５２ａへ収納された芯材５１ａ〜５１ｄは、プレス機５５で圧縮した状態で内袋５２ａ内を減圧する。次いで、熱溶着機５６で内袋５２ａの開口全体を熱溶着密封して、内袋５２ａ内に収納した複数の芯材５１ａ〜５１ｄがずれないように位置決めする。こうして、芯材を仮圧縮したものが作られる。この状態で芯材５１を一時保管することも可能である。
【００４５】
次いで、内袋５２ａの内部に仮圧縮した状態の芯材５１を外袋５３ａ内に収納する。芯材５１は圧縮されているので、外袋５３ａを損傷することなく、スムーズに外袋５３ａ内に挿入できる。その後、内袋５２ａの熱溶着を一部開封すると、芯材５１は圧縮が解除されて、外袋５３ａ内で外側に広がる。この状態で、外袋５３ａ及び内袋５２ａ内を減圧して、外袋５３ａ及び内袋５２ａの開口を溶着密封することにより、真空断熱材５０ｆが製作される。
【００４６】
このように、圧縮−減圧−溶着密封工程を経ることで、真空断熱材５０ｆの厚み方向には凹所５８ａ，５８ｂが形成される。その構成について、図５（ｃ）に真空断熱材５０ｆの概略断面図を示す。減圧工程で外袋５３ａ及び内袋５２ａは、外側より芯材５１を圧縮する。このとき、本実施例では、芯材５１ａ（第一の積層体）及び芯材５１ｄ（第二の積層体）は、外側より圧縮されて、芯材５１ｂ（第三の積層体）及び芯材５１ｃ（第四の積層体）の間の部分に入り込むように変形する。
【００４７】
すなわち、第一の積層体及び第二の積層体の間に、第一の積層体（及び第二の積層体）よりも面積の小さい第三の積層体（及び第四の積層体）を重ねて外被材内に収納して内部を減圧すると、第一の積層体及び第二の積層体は空間６０ａを埋めるように圧縮変形する。
【００４８】
減圧時、芯材５１は外袋５３ａ（及び内袋５２ａ）によって外側に広がろうとする弾性変形が規制されている。そして、減圧が進行すると、芯材５１の繊維間に存在する隙間は次第に減少して、外側から内側に圧縮変形する。
【００４９】
仮に、芯材５１がほぼ同一の厚みからなる積層体の場合、減圧によって均等に圧力が加わるので、形成される真空断熱材は平板状になる。
【００５０】
一方、芯材５１ｂ及び芯材５１ｃの間に空間６０ａが存在するような積層体の場合、図５（ｃ）に示すように、外側の両面に凹所５８ａ，５８ｂが形成される。
【００５１】
凹所５８ａ，５８ｂは、以下のようにして形成される。芯材５１を外袋５３ａで覆って、減圧チャンバー内に設置して減圧した状態では、外袋５３ａの内部と外部の圧力がほぼ同一のため、芯材５１の厚みはすぐに変化しない。その後、減圧完了してから外袋５３ａの開口を溶着密封して、減圧チャンバー内を大気圧に戻すと、外袋５３ａの内部と外部の圧力差により、芯材５１の厚みが圧縮される。
【００５２】
芯材５１の全体の厚みが小さくなる際に、芯材５１ｂ及び芯材５１ｃの間の空間６０ａを埋めるように、芯材５１ａ及び芯材５１ｄの層が空間６０ａに引き込まれるように繊維が曲線状に変形する。
【００５３】
より詳細に説明すると、まず、所定間隔を空けて配置した芯材５１ｂ及び芯材５１ｃに跨るように上下にそれぞれ重ねた芯材５１ａ及び芯材５１ｄには、減圧によって均等に圧力が加わる。すると、芯材５１ａ及び芯材５１ｄは、積層した繊維間の隙間を埋めるように圧縮が進行する。
【００５４】
ここで、芯材５１ｂ及び芯材５１ｃに重なっている部分は変形が規制されるが、芯材５１ｂ及び芯材５１ｃに重なっていない部分（空間６０ａの上方及び下方）では変形を規制するものがない状態である。すると、芯材５１ａ及び芯材５１ｄは空間６０ａに入り込み、空間６０ａを埋めることで安定した真空状態になろうとする。すなわち、空間６０ａに入り込んだ芯材５１ａ及び芯材５１ｄは、外袋５３ａ及び内袋５２ａによって変形が規制されて、次第に内部の気体が減少することで、空間６０ａに芯材５１ａ及び芯材５１ｄが入り込んだ状態で減圧が終了する。これにより、真空断熱材５０ｆには、空間６０ａの上面及び下面にそれぞれ凹所５８ａ，５８ｂが形成される。
【００５５】
さらに説明を加えると、内袋５２ａは減圧工程で外周から芯材５１ａ〜５１ｄを圧縮する。このとき、芯材５１ｂ及び芯材５１ｃを中間層に所定間隔（５０mm程度）の空間６０ａをあけて配置したことで、最外層の２面に凹所５８ａ，５８ｂが形成される。より具体的には、積層した３層の芯材５１ａ〜５１ｄの厚さを各１００mmと等しくなるように配置した場合、積層状態では合わせて３００mmの厚さとなる。そして、圧縮−減圧工程では、３００mmから１５mmと約２０分の１の厚さに圧縮する。すると、最外層２面には、深さがほぼ等しい２.５mm前後の凹所５８ａ，５８ｂが形成される。
【００５６】
また、内袋５２ａの肉厚は２０μｍ前後であり、テント張り状の空間を形成しないような薄さ、すなわち、柔軟性を有し、形状に沿って変形し易い薄さである。
【００５７】
なお、中間層の芯材５１ｂ及び芯材５１ｃが対向する面の一部又は全面に傾斜を有するように配置することで、芯材５１ａ及び芯材５１ｄが空間６０ａを埋めようとする時、芯材５１ｂ及び芯材５１ｃの傾斜に沿って追随し易くなるため、凹所を安定して形成することができる。
【００５８】
また、図４に示す発泡断熱材の注入孔２５近傍に凹所５８ａ，５８ｂが位置すれば、発泡断熱材の流動を阻害することがない。よって、注入方向２３ａ及び発泡方向２３ｂに真空断熱材が障害物とならないような状態で配置することができ、発泡断熱材の流動性を向上することができる。
【実施例２】
【００５９】
次に、実施例２について、図６を参照して説明する。図６（ａ）は、実施例２の真空断熱材の芯材配置説明図である。図６（ｂ）は、実施例２の真空断熱材の概略断面図である。
【００６０】
実施例２が実施例１と異なる点は、芯材の最外層の２層を互いに異なる厚さにした点である。まず、芯材の配置について説明する。
【００６１】
図６（ａ）において、最外層である芯材５１ｅは厚さ１００mm、芯材５１ｈは厚さ２００mmと厚さが異なり、中間層の芯材５１ｆ及び芯材５１ｇは１００mmとして積層する。そして、積層した芯材５１を内袋５２ｂへ収納する。その後、圧縮−減圧−溶着密封工程を経ることで、最外層の芯材厚さに応じて異なる深さの凹所５８ｃ，５８ｄが形成される。
【００６２】
本実施例においては、芯材５１ｅの外面に深さ１.７mm前後の凹所５８ｃが形成され、芯材５１ｈの外面に深さ３.３mm前後の凹所５８ｄが形成される。なお、圧縮−減圧−溶着密封工程は実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００６３】
また、本実施例では芯材５１ｈの厚さを２００mmとしたが、厚さ１００mmの芯材を２枚重ねて配置してもよい。
【００６４】
真空断熱材５０ｇの外面（上面及び下面）には、それぞれ異なる深さの凹所５８ｃ，５８ｄが形成される。ここで、凹所５８ｃ，５８ｄの幅寸法が同一の場合、凹所５８ｃ，５８ｄの深さ寸法が大きいほど、外袋は伸ばされて大きな応力が加わる。そこで本実施例では、芯材５１ｈの外面の外袋５３ｂが、もう一方の面の芯材５１ｅ（芯材５１ｈよりも厚さが薄い芯材）の外面の外袋５３ｂよりも収縮率が大きい外袋５３ｂを適用する。すなわち、深さ寸法の大きい凹所５８ｄ側の外袋５３ｂは、深さ寸法の小さい凹所５８ｃ側の外袋５３ｂよりも収縮率が大きいものとすることで、変形に対する外袋の信頼性を確保することができる。
【００６５】
また、深さ寸法の大きい凹所が形成されて、引き伸ばされる長さが大きい外袋（本実施例では、芯材５１ｈの外面の外袋５３ｂ）は、信頼性を確保するために、もう一方の面の芯材５１ｅ（芯材５１ｈよりも厚さが薄い芯材であり、深さ寸法の小さい凹所が形成される側）の外面の外袋５３ｂよりも厚さを厚くしてもよい。
【００６６】
なお、真空断熱材の２面に形成される凹所の深さ寸法比率の変更は、最外層にそれぞれ位置する２層の芯材厚さの比率を変更することで可能である。また、１面のみの凹所の深さを変える手段としては、芯材５１ｅ又は芯材５１ｈの少なくともいずれかの一部を切取り、空間６０ｂの寸法を調整すればよい。また、２面の凹所を同時に浅くするためには、中間層の芯材５１ｆ及び芯材５１ｇの厚さを薄くすればよい。
【００６７】
さらに、芯材５１の硬度を高めることで、芯材５１の強度が上がるため、これによって芯材５１の変形量を抑えて凹所の深さを浅くさせることもできる。また、芯材５１の表面の滑り性を高めて、外袋５３ｂ及び内袋５２ｂと芯材５１の滑り抵抗を低減させることで、芯材５１の変形量が大きくなり、凹所を深くすることができる。
【００６８】
また、凹所の幅寸法は、中間層の芯材５１ｆ及び芯材５１ｇを配置する間隔を調整することでコントロールできる。
【００６９】
次に、凹所が形成された真空断熱材を冷蔵庫に配置した例を図７に示す。図７は、箱体２０に使用する真空断熱材５０のうち、外箱２１の背面壁２１ｂに配置する真空断熱材５０ｂ及び側面壁２１ｅに配置する真空断熱材５０ｇを、発泡断熱材２３の中に埋設した例である。
【００７０】
外箱２１ｅの内側の面には、冷媒の放熱性を向上させるために、放熱パイプ９０を配置している。放熱パイプ９０はアルミテープ９１によって外箱２１の内面に貼り付けている。本実施例では、真空断熱材５０ｇに形成された深さ４mmの凹所に、直径４mmの放熱パイプ９０を配置している。
【００７１】
以上のように、本実施例によれば、プレス加工により芯材が切断されて断熱性能が低下することがない。また、凹所の裏面に凸部が形成されにくく、凸部で外被材が伸ばされてクラックなどが発生することを抑制できる。よって、断熱性能の低下を抑制しつつ放熱パイプ等を収納する凹所を有する真空断熱材となる。
【００７２】
また、図４に示す発泡断熱材の注入孔２５近傍に凹所５８ｃが位置すれば、発泡断熱材の流動を阻害することがない。よって、注入方向２３ａ及び発泡方向２３ｂに真空断熱材が障害物とならないような状態で配置することができ、発泡断熱材の流動性を向上することができる。
【実施例３】
【００７３】
次に、実施例３について、図８を用いて説明する。図８（ａ）は実施例３の真空断熱材の芯材配置説明図である。図８（ｂ）は実施例３の真空断熱材の概略断面図である。図８（ｃ）は実施例３の真空断熱材の配置の説明図である。
【００７４】
実施例３が実施例１及び実施例２と異なる点は、真空断熱材の端部に曲面を形成した点である。図８（ａ）に示すように、芯材５１ｉ〜５１ｋを配置して、真空断熱材５０ｈを製作する。製造工程については、実施例１で述べた通りであるので、説明を省略する。
【００７５】
図８（ｂ）のように、最外層に位置する２層の芯材５１ｉ（第一の積層体）と芯材５１ｋ（第二の積層体）は、それぞれ厚さが異なっている。また、端部の形状は両端で非対称となっており、中間層の芯材５１ｊ（第三の積層体）の長さが、最外層に位置する２層の芯材５１ｉと芯材５１ｋよりも一端が短い構成である。
【００７６】
芯材５１ｉ，５１ｊ，５１ｋで囲まれた部分には、空間６０ｃが形成される。この状態で芯材５１を内袋５２ｃに収納して、さらに外袋５３ｃに挿入して減圧すると、端部に曲面が形成される。すなわち、芯材５１ｋが空間６０ｃ側に引き込まれるように曲がることで、芯材５１ｋ側の外面には曲面が形成される。
【００７７】
図４（ａ）にて説明したように、外箱２１の背面壁２１ｂに設けた注入孔２５から発泡断熱材２３を外箱前面２１ｆ側に注入方向２３ａの如く注入する。その後、図４（ｂ）のように、発泡断熱材が発泡方向２３ｂに発泡を始めて背面壁２１ｂ側に立ち上がり、外箱２１に充填される。
【００７８】
図８（ｃ）に示すように、真空断熱材５０ｈは、発泡方向２３ｂを考慮して先端を曲線形状にして配置しいている。そのため、内箱２２との距離を確保して、発泡断熱材の流動性を良好に保つことができる形状としている。
【００７９】
なお、減圧工程において、芯材は内袋及び外袋から圧縮するように押しつけられる力が加わる。
【００８０】
この場合、減圧が進行して芯材と内袋、及び内袋と外袋との摩擦抵抗が大きくなると、芯材，内袋及び外袋間で滑り変形しにくくなる。すると、外袋には引張又は圧縮の応力が加わり、金属蒸着層等のガスバリヤ層にクラックが生じる場合がある。
【００８１】
そこで、減圧工程前又は減圧開始直後から減圧の途中までの間、芯材，内袋及び外袋間の摩擦抵抗が大きくなる前に、外袋の外側から、金型等で凹所の形成位置を部分的に押し出すようにする。これにより、摩擦抵抗が大きくなる前に、外袋が凹所近傍に滑るように位置するので、ガスバリヤ層のクラックの発生を抑制できる。
【００８２】
以上のように本発明の実施例に係る冷蔵庫は、真空断熱材に金型によるプレス成形加工を実質的に行うことなく、目的に応じた溝部を成形することが可能となる。このため、プレス成形加工時に発生する異物でのリークや芯材の切断による断熱性能の低下を抑制し、断熱性能の良好な冷蔵庫を提供できるものである。また、本発明の実施例のように、効果的に真空断熱材の面積を拡大することで、断熱性能を向上させることができ、省エネルギー化に寄与するものである。
【符号の説明】
【００８３】
１ 冷蔵庫
２０ 箱体
２１ 外箱
２１ａ 上面壁
２１ｂ 背面壁
２１ｄ 底面壁
２１ｅ 側面壁
２２ 内箱
２３ 発泡断熱材
２３ａ 注入方向
２３ｂ 発泡方向
２５ 注入孔
５０，５０ａ〜５０ｈ 真空断熱材
５１ 芯材
５１ａ，５１ｅ，５１ｉ 芯材（第一の積層体）
５１ｂ，５１ｈ，５１ｊ 芯材（第三の積層体）
５１ｃ，５１ｆ 芯材（第四の積層体）
５１ｄ，５１ｇ，５１ｋ 芯材（第二の積層体）
５２，５２ａ〜５２ｃ 内袋
５３，５３ａ〜５３ｃ 外袋
５４ 吸着剤
５５ プレス機
５６ 熱溶着機
５８，５８ａ〜５８ｄ 凹所
６０，６０ａ〜６０ｃ 空間
９０ 放熱パイプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００８−６４３２３号公報（特許文献１）がある。この公報には、「外箱と内箱間に発泡断熱材を充填した断熱箱体と、外箱の内面側に配される放熱パイプと、芯材を外包材で覆って内部が減圧されるとともに放熱パイプが嵌められる溝部を設けた真空断熱パネルとを備えた冷蔵庫において、真空断熱パネルは、溝部を形成した面の裏面に溝部に対向して形成されるとともに溝部よりも長手方向に垂直な幅が広い凸部を有することを特徴としている」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６４３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、真空引きされた真空断熱パネルは、上金型及び下金型によってプレス加工されて、放熱パイプが嵌められる溝部及び凸部を形成している。プレス加工によって溝部及び凸部を形成する場合、例えば、プレス加工時に、金型に埃などが付着していると真空断熱材が傷付けられ、リークする場合がある。また、プレス加工により芯材が切断されて、断熱性能が低下する。
【０００５】
また、溝部を形成した面の裏面に溝部に対向して形成されるとともに溝部よりも長手方向に垂直な幅が広い凸部を有するため、凸部で外包材が大きく伸ばされて、クラックなどが発生して信頼性が低下する。
【０００６】
そこで本発明は、断熱性の低下を抑制しつつ放熱パイプ等を収納する凹所を有する真空断熱材及びこれを用い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】
【０００７】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。一例として、繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外袋とを有し、前記外袋内を減圧した真空断熱材において、前記芯材は第一の積層体及び第二の積層体の間に所定間隔で第三の積層体及び第四の積層体を備え、前記第一の積層体及び前記第二の積層体は第三の積層体及び第四の積層体の間を埋めるように曲がり、前記第一の積層体及び前記第二の積層体の外面にそれぞれ凹所が形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、断熱性の低下を抑制しつつ放熱パイプ等を収納する凹所を有する真空断熱材及びこれを用いた冷蔵庫を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る冷蔵庫の正面図。
【図２】本発明の実施形態に係る冷蔵庫の縦断面図（図１のＡ−Ａ断面図）。
【図３】本発明の実施形態に係る真空断熱材の概略断面図。
【図４】（ａ）は冷蔵庫の発泡断熱材の注入方向に関する説明図、（ｂ）は冷蔵庫の発泡断熱材の発泡方向に関する説明図。
【図５】（ａ）は芯材原綿の概略図、（ｂ）は真空断熱材の芯材配置説明図、（ｃ）は図５（ｂ）を矢印Ｃから目視した図、（ｄ）は真空断熱材の製作工程に関する説明図、（ｅ）は実施例１の真空断熱材の概略断面。
【図６】（ａ）は実施例２の真空断熱材の芯材配置説明図、（ｂ）は実施例２の真空断熱材の概略断面図。
【図７】実施例３に係る放熱パイプ及び真空断熱材の配置の説明図。
【図８】（ａ）は実施例３の真空断熱材の芯材配置説明図、（ｂ）は実施例３の真空断熱材の概略断面図、（ｃ）は実施例３の真空断熱材の配置の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。図１は本実施形態に係る冷蔵庫の正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図を示している。また、図３は本実施形態の真空断熱材の断面概略図を示したものである。図４は、冷蔵庫の発泡断熱材の注入方向及び発泡方向に関する説明図である。
【００１１】
冷蔵庫１は、図２に示すように、上から冷蔵室２，製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂ，下段冷凍室４，野菜室５を有している。各貯蔵室は、前面開口を開閉する扉を備える。冷蔵室２には、ヒンジ１０を中心に回動する回転式の冷蔵室扉６ａ，６ｂを備える。冷蔵室扉６ａ，６ｂ以外は、引き出し式の扉であり、製氷室扉７ａ，上段冷凍室扉７ｂ，下段冷凍室扉８，野菜室扉９を配置する。これらの引き出し式扉を引き出すと、各貯蔵室の収納容器が扉と共に引き出されてくる。各扉には、冷蔵庫１と密閉して開口を閉塞するためのパッキン１１が、各扉の貯蔵室側の外側縁に取り付けられている。
【００１２】
また、冷蔵室２と製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂとの間を区画断熱するために断熱仕切り１２を配置している。また、下段冷凍室４と野菜室５の間には、区画断熱するための断熱仕切り１４を設けている。
【００１３】
製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂと下段冷凍室４は、温度帯が同じであるため、断熱区画する仕切り断熱壁ではなく、パッキン１１の受面を有する仕切り部材１３を設けている。
【００１４】
基本的に冷蔵，冷凍等の貯蔵温度帯の異なる部屋の仕切りには、断熱仕切りを設置している。
【００１５】
なお、各貯蔵室の配置については、特にこれに限定するものではない。また、冷蔵室扉６ａ，６ｂ，製氷室扉７ａ，上段冷凍室扉７ｂ，下段冷凍室扉８，野菜室扉９に関しても、開閉可能であれば、回転扉又は引き出し扉以外であってもよく、扉の分割数等、特に限定するものではない。
【００１６】
箱体２０は、外箱２１と内箱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おり、箱体２０内の各貯蔵室と外部とを断熱している。この外箱２１と内箱２２の間の空間には、真空断熱材５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）を配置し、真空断熱材５０以外の空間には硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材２３を充填している。
【００１７】
また、冷蔵庫１の各貯蔵室を所定の温度に冷却するために、冷凍温度帯室（製氷室３ａ，上段冷凍室３ｂ，下段冷凍室４）の背面には、冷却器収納室２８ａ内に冷却器２８が備えられている。また、野菜室５の後方には、機械室３０ａが設けられており、機械室３０ａ内に圧縮機３０及び凝縮器３１が配置されている。冷却器２８，圧縮機３０，凝縮機３１及び図示しないキャピラリーチューブを冷媒配管で接続して、冷凍サイクルを構成している。
【００１８】
冷却器２８の上方には、冷却器２８にて冷却された冷気を冷蔵庫１の各貯蔵室内に循環して所定の温度を保持する送風機２７が設けられている。
【００１９】
また、冷蔵庫１の冷蔵室２と製氷室３ａ及び上段冷凍室３ｂ、冷凍室４と野菜室５をそれぞれ断熱区画する断熱仕切り１２，１４は、発泡ポリスチレン３３と真空断熱材５０ｃを備えている。なお、特に発泡ポリスチレン３３に限定するものではなく、硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材２３と真空断熱材５０ｃであってもよい。
【００２０】
また、箱体２０の上面壁２１ａ後方部には、冷蔵庫１の運転を制御するための基板や電源基板等の電気部品４１を収納するための凹部４０が形成されている。さらに凹部４０には、電気部品４１を覆うカバー４２が設けられている。カバー４２の高さは、外観意匠性と内容積確保を考慮して、外箱２１の上面壁２１ａとほぼ同じ高さになるように配置している。特に限定するものではないが、カバー４２の高さが外箱２１の上面壁２１ａよりも突出する場合は、１０mm以内の範囲に収めることが望ましい。これに伴い、凹部４０は発泡断熱材２３側に電気部品４１を収納する空間だけ窪んだ状態で配置される。そのため、断熱厚さ分、必然的に内容積が犠牲になってしまう。一方、内容積をより大きくしようとすると、凹部４０と内箱２２間の断熱厚さが薄くなってしまう。そこで、発泡断熱材２３中には、上面壁２１ａの凹部４０に沿うように、略Ｚ形状に折り曲げた真空断熱材５０ａを配置して、断熱性能を確保，強化している。なお、カバー４２は耐熱性を考慮して鋼板製としている。
【００２１】
また、箱体２０の背面壁２１ｂ下部に位置する機械室３０ａには、発熱の大きい部品である圧縮機３０や凝縮機３１が配置される。そのため、貯蔵室内への熱侵入を防止するため、底面壁２１ｄ側には機械室３０ａの形状に沿って折り曲げた真空断熱材５０ｄを配置している。
【００２２】
また、箱体２０の背面壁２１ｂ及び側面壁（図示せず）にも、真空断熱材５０ｂをそれぞれ配置しており、断熱性能を向上している。さらに、各扉にも発泡断熱材とともに真空断熱材５０ｅをそれぞれ配置すれば、断熱性能はさらに向上する。
【００２３】
次に、真空断熱材５０について、図３を用いてその基本構成を説明する。真空断熱材５０は、芯材５１、該芯材５１を圧縮状態に保持するための内袋５２、内袋５２で圧縮状態に保持した芯材５１を被覆するガスバリヤ層を有する外袋５３、及び吸着剤５４を有する構成である。
【００２４】
外袋５３は、真空断熱材５０の外郭として配置され、同じ大きさのラミネートフィルムの稜線から一定の幅の部分を熱溶着により貼り合わせた袋状で構成されている。
【００２５】
芯材５１は、バインダー等で接着や結着していない柔軟性を有する無機繊維の積層体として、平均繊維径４μｍのグラスウールを用いた。なお、芯材５１に、無機系繊維材料の積層体を使用することにより、アウトガスが少なくなるため、断熱性能的に有利であるが、特にこれに限定するものではない。例えば、セラミック繊維やロックウール，グラスウール以外のガラス繊維等の無機繊維等でもよい。なお、芯材５１の種類によっては内袋５２が不要の場合もある。
【００２６】
また、芯材５１については、無機系繊維材料の他に、有機系樹脂繊維材料を用いることができる。有機系樹脂繊維の場合、耐熱温度等の使用条件を満たしていれば、特に使用に際しては制約されるものではない。具体的には、ポリスチレンやポリエチレンテレフタレート，ポリプロピレン等をメルトブローン法やスパンボンド法で１〜３０μｍ程度の繊維径になるように繊維化するのが一般的であるが、繊維化できる有機系樹脂や繊維化方法であれば特に問うものではない。
【００２７】
外袋５３のラミネート構成については、ガスバリヤ性を有し、熱溶着可能であれば特に限定するものではないが、本実施形態においては、表面保護層，ガスバリヤ層，熱溶着層の少なくとも３層を有するラミネートフィルムとしている。
【００２８】
表面保護層は、突き刺し等の外的衝撃から減圧状態を保護する役割を持つ樹脂フィルムとする。
【００２９】
ガスバリヤ層は、樹脂フィルムに金属蒸着層を設け、さらに金属蒸着層同士に向かい合うように酸素バリヤ性の高い樹脂フィルムに金属蒸着層を設けて貼り合わせている。
【００３０】
熱溶着層は、表面保護層と同様に吸湿性の低いフィルムを用いる。
【００３１】
さらに具体的には、表面保護層を二軸延伸タイプのポリプロピレン，ポリアミド，ポリエチレンテレフタレート等の各フィルムとする。
【００３２】
ガスバリヤ層は、アルミニウム蒸着付きの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム，アルミニウム蒸着付きの二軸延伸エチレンビニルアルコール共重合体樹脂フィルム又はアルミニウム蒸着付きの二軸延伸ポリビニルアルコール樹脂フィルム、或いはアルミ箔とする。
【００３３】
熱溶着層は、未延伸タイプのポリエチレン，ポリプロピレンとする。
【００３４】
なお、フィルムの層構成や材料については、特にこれらに限定するものではない。例えば、ガスバリヤ層として、金属箔、或いは樹脂系のフィルムに無機層状化合物、ポリアクリル酸等の樹脂系ガスバリヤコート材，ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等によるガスバリヤ膜を設けたもの、熱溶着層として、酸素バリヤ性の高いポリブチレンテレフタレートフィルム等を用いてもよい。
【００３５】
表面保護層はガスバリヤ層を保護する機能を有するが、真空断熱材の製造工程における真空排気効率を高めるために、好ましくは吸湿性の低い樹脂を配置するのがよい。
【００３６】
また、ガスバリヤ層に使用する金属箔以外の樹脂系フィルムは、吸湿することによってガスバリヤ性が著しく悪化してしまう。そのため、熱溶着層についても吸湿性の低い樹脂を配置することで、ガスバリヤ性の悪化を抑制すると共に、ラミネートフィルム全体の吸湿量を抑制できる。これにより、真空断熱材５０の真空排気工程においても、外袋５３が持ち込む水分量を小さくできるため、真空排気効率が大幅に向上し、断熱性能が向上する。
【００３７】
なお、各フィルムのラミネート（貼り合わせ）は、二液硬化型ウレタン接着剤を介してドライラミネート法によって貼り合わせるのが一般的であるが、接着剤の種類や貼り合わせ方法は特にこれに限定するものではなく、ウェットラミネート法，サーマルラミネート法等の他の方法によるものでもよい。
【００３８】
また、内袋５２については、本実施例では熱溶着可能なポリエチレンフィルム，吸着剤５４については物理吸着タイプの合成ゼオライトを用いたが、いずれもこれらの材料に限定するものではない。一例として、内袋５２についてはポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム，ポリブチレンテレフタレートフィルム等、吸湿性が低く熱溶着でき、アウトガスが少ないものであればよく、吸着剤５４については水分やガスを吸着するもので、物理吸着，化学反応型吸着のどちらでもよい。
【００３９】
次に、硬質ウレタンフォームの発泡方法について、図４を用いて説明する。図４（ａ）に示すように、外箱２１の背面壁２１ｂに設けたウレタン注入孔２５から硬質ウレタンフォーム（発泡断熱材２３）を外箱前面２１ｆ側に注入方向２３ａの如く注入する。その後、図４（ｂ）の如く、硬質ウレタンフォームが発泡を始め、背面壁２１ｂ側に発泡方向２３ｂのように立ち上がり外箱２１に充填される。
【実施例１】
【００４０】
ここで、本発明の実施例１について、図５を用いて説明する。図５は、本実施例の真空断熱材とその製作工程を説明する図である。図５（ａ）は芯材原綿の概略図であって、ロール状に巻かれた芯材原綿を破線の部分で切断して所定寸法とするところを示す。図５（ｂ）は真空断熱材の芯材配置説明図であって、図５（ａ）で切断された複数の芯材を内袋に収納した状態を示す側面断面図である。図５（ｃ）は図５（ｂ）を矢印Ｃから目視した図である。図５（ｄ）は真空断熱材の製作工程に関する説明図であって、溶着工程を説明する図である。図５（ｅ）は真空断熱材の概略断面図である。
【００４１】
まず、図５（ａ）に示すように、ロール状で厚さ１００mm〜１５０mmに予め作成した無機繊維の積層体をカットして複数の芯材５１ａ〜５１ｄとする。本実施例では、芯材５１ａ及び芯材５１ｄを最外層として、その中間層に芯材５１ｂ及び芯材５１ｃを５０mmの間隔を空けて配置して、内袋５３ａ内に収納する。なお、内袋５３ａは肉厚２０μｍ程度のポリエチレン製の合成樹脂フィルムとする。
【００４２】
このとき、最外層の芯材５１ａ（第一の積層体）及び芯材５１ｄ（第二の積層体）の間に、芯材５１ａ，５１ｄよりも面積が小さい芯材５１ｂ（第三の積層体）及び芯材５１ｃ（第四の積層体）を配置している。また、芯材５１ｂ，５１ｃは、所定間隔を空けて芯材５１ａ，５１ｄの間に配置している。
【００４３】
すなわち、内袋５２ａへ収納する時に、最外層の芯材５１ａ，５１ｄで中間層の芯材５１ｂ，５１ｃを挟み込んでいるので、芯材５１の位置がずれることなく、芯材５１ｂ，５１ｃの間隔を５０mmの所定間隔に保ちながら、内袋５２ａへ収納することが容易となる。なお、この時、一定間隔を保つために治具を使用して内袋５２ａに収納してもよい。
【００４４】
内袋５２ａへ収納された芯材５１ａ〜５１ｄは、プレス機５５で圧縮した状態で内袋５２ａ内を減圧する。次いで、熱溶着機５６で内袋５２ａの開口全体を熱溶着密封して、内袋５２ａ内に収納した複数の芯材５１ａ〜５１ｄがずれないように位置決めする。こうして、芯材を仮圧縮したものが作られる。この状態で芯材５１を一時保管することも可能である。
【００４５】
次いで、内袋５２ａの内部に仮圧縮した状態の芯材５１を外袋５３ａ内に収納する。芯材５１は圧縮されているので、外袋５３ａを損傷することなく、スムーズに外袋５３ａ内に挿入できる。その後、内袋５２ａの熱溶着を一部開封すると、芯材５１は圧縮が解除されて、外袋５３ａ内で外側に広がる。この状態で、外袋５３ａ及び内袋５２ａ内を減圧して、外袋５３ａ及び内袋５２ａの開口を溶着密封することにより、真空断熱材５０ｆが製作される。
【００４６】
このように、圧縮−減圧−溶着密封工程を経ることで、真空断熱材５０ｆの厚み方向には凹所５８ａ，５８ｂが形成される。その構成について、図５（ｃ）に真空断熱材５０ｆの概略断面図を示す。減圧工程で外袋５３ａ及び内袋５２ａは、外側より芯材５１を圧縮する。このとき、本実施例では、芯材５１ａ（第一の積層体）及び芯材５１ｄ（第二の積層体）は、外側より圧縮されて、芯材５１ｂ（第三の積層体）及び芯材５１ｃ（第四の積層体）の間の部分に入り込むように変形する。
【００４７】
すなわち、第一の積層体及び第二の積層体の間に、第一の積層体（及び第二の積層体）よりも面積の小さい第三の積層体（及び第四の積層体）を重ねて外被材内に収納して内部を減圧すると、第一の積層体及び第二の積層体は空間６０ａを埋めるように圧縮変形する。
【００４８】
減圧時、芯材５１は外袋５３ａ（及び内袋５２ａ）によって外側に広がろうとする弾性変形が規制されている。そして、減圧が進行すると、芯材５１の繊維間に存在する隙間は次第に減少して、外側から内側に圧縮変形する。
【００４９】
仮に、芯材５１がほぼ同一の厚みからなる積層体の場合、減圧によって均等に圧力が加わるので、形成される真空断熱材は平板状になる。
【００５０】
一方、芯材５１ｂ及び芯材５１ｃの間に空間６０ａが存在するような積層体の場合、図５（ｃ）に示すように、外側の両面に凹所５８ａ，５８ｂが形成される。
【００５１】
凹所５８ａ，５８ｂは、以下のようにして形成される。芯材５１を外袋５３ａで覆って、減圧チャンバー内に設置して減圧した状態では、外袋５３ａの内部と外部の圧力がほぼ同一のため、芯材５１の厚みはすぐに変化しない。その後、減圧完了してから外袋５３ａの開口を溶着密封して、減圧チャンバー内を大気圧に戻すと、外袋５３ａの内部と外部の圧力差により、芯材５１の厚みが圧縮される。
【００５２】
芯材５１の全体の厚みが小さくなる際に、芯材５１ｂ及び芯材５１ｃの間の空間６０ａを埋めるように、芯材５１ａ及び芯材５１ｄの層が空間６０ａに引き込まれるように繊維が曲線状に変形する。
【００５３】
より詳細に説明すると、まず、所定間隔を空けて配置した芯材５１ｂ及び芯材５１ｃに跨るように上下にそれぞれ重ねた芯材５１ａ及び芯材５１ｄには、減圧によって均等に圧力が加わる。すると、芯材５１ａ及び芯材５１ｄは、積層した繊維間の隙間を埋めるように圧縮が進行する。
【００５４】
ここで、芯材５１ｂ及び芯材５１ｃに重なっている部分は変形が規制されるが、芯材５１ｂ及び芯材５１ｃに重なっていない部分（空間６０ａの上方及び下方）では変形を規制するものがない状態である。すると、芯材５１ａ及び芯材５１ｄは空間６０ａに入り込み、空間６０ａを埋めることで安定した真空状態になろうとする。すなわち、空間６０ａに入り込んだ芯材５１ａ及び芯材５１ｄは、外袋５３ａ及び内袋５２ａによって変形が規制されて、次第に内部の気体が減少することで、空間６０ａに芯材５１ａ及び芯材５１ｄが入り込んだ状態で減圧が終了する。これにより、真空断熱材５０ｆには、空間６０ａの上面及び下面にそれぞれ凹所５８ａ，５８ｂが形成される。
【００５５】
さらに説明を加えると、内袋５２ａは減圧工程で外周から芯材５１ａ〜５１ｄを圧縮する。このとき、芯材５１ｂ及び芯材５１ｃを中間層に所定間隔（５０mm程度）の空間６０ａをあけて配置したことで、最外層の２面に凹所５８ａ，５８ｂが形成される。より具体的には、積層した３層の芯材５１ａ〜５１ｄの厚さを各１００mmと等しくなるように配置した場合、積層状態では合わせて３００mmの厚さとなる。そして、圧縮−減圧工程では、３００mmから１５mmと約２０分の１の厚さに圧縮する。すると、最外層２面には、深さがほぼ等しい２.５mm前後の凹所５８ａ，５８ｂが形成される。
【００５６】
また、内袋５２ａの肉厚は２０μｍ前後であり、テント張り状の空間を形成しないような薄さ、すなわち、柔軟性を有し、形状に沿って変形し易い薄さである。
【００５７】
なお、中間層の芯材５１ｂ及び芯材５１ｃが対向する面の一部又は全面に傾斜を有するように配置することで、芯材５１ａ及び芯材５１ｄが空間６０ａを埋めようとする時、芯材５１ｂ及び芯材５１ｃの傾斜に沿って追随し易くなるため、凹所を安定して形成することができる。
【００５８】
また、図４に示す発泡断熱材の注入孔２５近傍に凹所５８ａ，５８ｂが位置すれば、発泡断熱材の流動を阻害することがない。よって、注入方向２３ａ及び発泡方向２３ｂに真空断熱材が障害物とならないような状態で配置することができ、発泡断熱材の流動性を向上することができる。
【実施例２】
【００５９】
次に、実施例２について、図６を参照して説明する。図６（ａ）は、実施例２の真空断熱材の芯材配置説明図である。図６（ｂ）は、実施例２の真空断熱材の概略断面図である。
【００６０】
実施例２が実施例１と異なる点は、芯材の最外層の２層を互いに異なる厚さにした点である。まず、芯材の配置について説明する。
【００６１】
図６（ａ）において、最外層である芯材５１ｅは厚さ１００mm、芯材５１ｈは厚さ２００mmと厚さが異なり、中間層の芯材５１ｆ及び芯材５１ｇは１００mmとして積層する。そして、積層した芯材５１を内袋５２ｂへ収納する。その後、圧縮−減圧−溶着密封工程を経ることで、最外層の芯材厚さに応じて異なる深さの凹所５８ｃ，５８ｄが形成される。
【００６２】
本実施例においては、芯材５１ｅの外面に深さ１.７mm前後の凹所５８ｃが形成され、芯材５１ｈの外面に深さ３.３mm前後の凹所５８ｄが形成される。なお、圧縮−減圧−溶着密封工程は実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００６３】
また、本実施例では芯材５１ｈの厚さを２００mmとしたが、厚さ１００mmの芯材を２枚重ねて配置してもよい。
【００６４】
真空断熱材５０ｇの外面（上面及び下面）には、それぞれ異なる深さの凹所５８ｃ，５８ｄが形成される。ここで、凹所５８ｃ，５８ｄの幅寸法が同一の場合、凹所５８ｃ，５８ｄの深さ寸法が大きいほど、外袋は伸ばされて大きな応力が加わる。そこで本実施例では、芯材５１ｈの外面の外袋５３ｂが、もう一方の面の芯材５１ｅ（芯材５１ｈよりも厚さが薄い芯材）の外面の外袋５３ｂよりも収縮率が大きい外袋５３ｂを適用する。すなわち、深さ寸法の大きい凹所５８ｄ側の外袋５３ｂは、深さ寸法の小さい凹所５８ｃ側の外袋５３ｂよりも収縮率が大きいものとすることで、変形に対する外袋の信頼性を確保することができる。
【００６５】
また、深さ寸法の大きい凹所が形成されて、引き伸ばされる長さが大きい外袋（本実施例では、芯材５１ｈの外面の外袋５３ｂ）は、信頼性を確保するために、もう一方の面の芯材５１ｅ（芯材５１ｈよりも厚さが薄い芯材であり、深さ寸法の小さい凹所が形成される側）の外面の外袋５３ｂよりも厚さを厚くしてもよい。
【００６６】
なお、真空断熱材の２面に形成される凹所の深さ寸法比率の変更は、最外層にそれぞれ位置する２層の芯材厚さの比率を変更することで可能である。また、１面のみの凹所の深さを変える手段としては、芯材５１ｅ又は芯材５１ｈの少なくともいずれかの一部を切取り、空間６０ｂの寸法を調整すればよい。また、２面の凹所を同時に浅くするためには、中間層の芯材５１ｆ及び芯材５１ｇの厚さを薄くすればよい。
【００６７】
さらに、芯材５１の硬度を高めることで、芯材５１の強度が上がるため、これによって芯材５１の変形量を抑えて凹所の深さを浅くさせることもできる。また、芯材５１の表面の滑り性を高めて、外袋５３ｂ及び内袋５２ｂと芯材５１の滑り抵抗を低減させることで、芯材５１の変形量が大きくなり、凹所を深くすることができる。
【００６８】
また、凹所の幅寸法は、中間層の芯材５１ｆ及び芯材５１ｇを配置する間隔を調整することでコントロールできる。
【００６９】
次に、凹所が形成された真空断熱材を冷蔵庫に配置した例を図７に示す。図７は、箱体２０に使用する真空断熱材５０のうち、外箱２１の背面壁２１ｂに配置する真空断熱材５０ｂ及び側面壁２１ｅに配置する真空断熱材５０ｇを、発泡断熱材２３の中に埋設した例である。
【００７０】
外箱２１ｅの内側の面には、冷媒の放熱性を向上させるために、放熱パイプ９０を配置している。放熱パイプ９０はアルミテープ９１によって外箱２１の内面に貼り付けている。本実施例では、真空断熱材５０ｇに形成された深さ４mmの凹所に、直径４mmの放熱パイプ９０を配置している。
【００７１】
以上のように、本実施例によれば、プレス加工により芯材が切断されて断熱性能が低下することがない。また、凹所の裏面に凸部が形成されにくく、凸部で外被材が伸ばされてクラックなどが発生することを抑制できる。よって、断熱性能の低下を抑制しつつ放熱パイプ等を収納する凹所を有する真空断熱材となる。
【００７２】
また、図４に示す発泡断熱材の注入孔２５近傍に凹所５８ｃが位置すれば、発泡断熱材の流動を阻害することがない。よって、注入方向２３ａ及び発泡方向２３ｂに真空断熱材が障害物とならないような状態で配置することができ、発泡断熱材の流動性を向上することができる。
【実施例３】
【００７３】
次に、実施例３について、図８を用いて説明する。図８（ａ）は実施例３の真空断熱材の芯材配置説明図である。図８（ｂ）は実施例３の真空断熱材の概略断面図である。図８（ｃ）は実施例３の真空断熱材の配置の説明図である。
【００７４】
実施例３が実施例１及び実施例２と異なる点は、真空断熱材の端部に曲面を形成した点である。図８（ａ）に示すように、芯材５１ｉ〜５１ｋを配置して、真空断熱材５０ｈを製作する。製造工程については、実施例１で述べた通りであるので、説明を省略する。
【００７５】
図８（ｂ）のように、最外層に位置する２層の芯材５１ｉ（第一の積層体）と芯材５１ｋ（第二の積層体）は、それぞれ厚さが異なっている。また、端部の形状は両端で非対称となっており、中間層の芯材５１ｊ（第三の積層体）の長さが、最外層に位置する２層の芯材５１ｉと芯材５１ｋよりも一端が短い構成である。
【００７６】
芯材５１ｉ，５１ｊ，５１ｋで囲まれた部分には、空間６０ｃが形成される。この状態で芯材５１を内袋５２ｃに収納して、さらに外袋５３ｃに挿入して減圧すると、端部に曲面が形成される。すなわち、芯材５１ｋが空間６０ｃ側に引き込まれるように曲がることで、芯材５１ｋ側の外面には曲面が形成される。
【００７７】
図４（ａ）にて説明したように、外箱２１の背面壁２１ｂに設けた注入孔２５から発泡断熱材２３を外箱前面２１ｆ側に注入方向２３ａの如く注入する。その後、図４（ｂ）のように、発泡断熱材が発泡方向２３ｂに発泡を始めて背面壁２１ｂ側に立ち上がり、外箱２１に充填される。
【００７８】
図８（ｃ）に示すように、真空断熱材５０ｈは、発泡方向２３ｂを考慮して先端を曲線形状にして配置しいている。そのため、内箱２２との距離を確保して、発泡断熱材の流動性を良好に保つことができる形状としている。
【００７９】
なお、減圧工程において、芯材は内袋及び外袋から圧縮するように押しつけられる力が加わる。
【００８０】
この場合、減圧が進行して芯材と内袋、及び内袋と外袋との摩擦抵抗が大きくなると、芯材，内袋及び外袋間で滑り変形しにくくなる。すると、外袋には引張又は圧縮の応力が加わり、金属蒸着層等のガスバリヤ層にクラックが生じる場合がある。
【００８１】
そこで、減圧工程前又は減圧開始直後から減圧の途中までの間、芯材，内袋及び外袋間の摩擦抵抗が大きくなる前に、外袋の外側から、金型等で凹所の形成位置を部分的に押し出すようにする。これにより、摩擦抵抗が大きくなる前に、外袋が凹所近傍に滑るように位置するので、ガスバリヤ層のクラックの発生を抑制できる。
【００８２】
以上のように本発明の実施例に係る冷蔵庫は、真空断熱材に金型によるプレス成形加工を実質的に行うことなく、目的に応じた溝部を成形することが可能となる。このため、プレス成形加工時に発生する異物でのリークや芯材の切断による断熱性能の低下を抑制し、断熱性能の良好な冷蔵庫を提供できるものである。また、本発明の実施例のように、効果的に真空断熱材の面積を拡大することで、断熱性能を向上させることができ、省エネルギー化に寄与するものである。
【符号の説明】
【００８３】
１ 冷蔵庫
２０ 箱体
２１ 外箱
２１ａ 上面壁
２１ｂ 背面壁
２１ｄ 底面壁
２１ｅ 側面壁
２２ 内箱
２３ 発泡断熱材
２３ａ 注入方向
２３ｂ 発泡方向
２５ 注入孔
５０，５０ａ〜５０ｈ 真空断熱材
５１ 芯材
５１ａ，５１ｅ，５１ｉ 芯材（第一の積層体）
５１ｂ，５１ｈ，５１ｊ 芯材（第三の積層体）
５１ｃ，５１ｆ 芯材（第四の積層体）
５１ｄ，５１ｇ，５１ｋ 芯材（第二の積層体）
５２，５２ａ〜５２ｃ 内袋
５３，５３ａ〜５３ｃ 外袋
５４ 吸着剤
５５ プレス機
５６ 熱溶着機
５８，５８ａ〜５８ｄ 凹所
６０，６０ａ〜６０ｃ 空間
９０ 放熱パイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外袋とを有し、前記外袋内を減圧した真空断熱材において、
前記芯材は第一の積層体及び第二の積層体の間に所定間隔で第三の積層体及び第四の積層体を備え、
前記第一の積層体及び前記第二の積層体は第三の積層体及び第四の積層体の間を埋めるように曲がり、前記第一の積層体及び前記第二の積層体の外面にそれぞれ凹所が形成されたことを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
前記第二の積層体は前記第一の積層体よりも厚さ寸法が大きく、前記第二の積層体側に形成される凹所は前記第一の積層体側に形成される凹所よりも深さ寸法が大きいことを特徴とする、請求項１記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記第二の積層体側の前記外袋は前記第一の積層体側の前記外袋よりも収縮率が大きいことを特徴とする、請求項２記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記第二の積層体側の前記外袋は前記第一の積層体側の前記外袋よりも厚いことを特徴とする、請求項２記載の真空断熱材。
【請求項５】
繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外袋とを有し、前記外袋内を減圧した真空断熱材において、
前記芯材は第一の積層体及び第二の積層体の間に第三の積層体を備え、
前記第三の積層体は前記第一の積層体及び前記第二の積層体よりも長さが短く、前記第二の積層体は第一の積層体側に曲がり、前記第二の積層体の外面に曲面が形成されたことを特徴とする真空断熱材。
【請求項６】
前記第二の積層体側の前記外袋は前記第一の積層体側の前記外袋よりも収縮率が大きいことを特徴とする、請求項５記載の真空断熱材。
【請求項７】
外箱の内側に配置された真空断熱材と、該真空断熱材と前記外箱との間に配置された放熱パイプと、を備えた冷蔵庫において、
前記真空断熱材は、繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外袋とを有し、前記外袋内を減圧して、
前記芯材は第一の積層体及び第二の積層体の間に所定間隔で第三の積層体及び第四の積層体を備え、
前記第一の積層体及び前記第二の積層体は第三の積層体及び第四の積層体の間を埋めるように曲がり、前記第一の積層体及び前記第二の積層体の外面にそれぞれ凹所が形成され、前記凹所のいずれかに前記放熱パイプが配置されたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項８】
外箱の内側に配置された真空断熱材と、前記外箱に設けられた発泡断熱材の注入孔と、を備えた冷蔵庫において、
前記真空断熱材は、繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外袋とを有し、前記外袋内を減圧して、
前記芯材は第一の積層体及び第二の積層体の間に第三の積層体を備え、
前記第三の積層体は前記第一の積層体及び前記第二の積層体よりも長さが短く、前記第二の積層体は第一の積層体側に曲がり、前記第二の積層体の外面に曲面が形成され、
前記曲面は前記注入孔近傍に位置することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項１】
繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外袋とを有し、前記外袋内を減圧した真空断熱材において、
前記芯材は第一の積層体及び第二の積層体の間に所定間隔で第三の積層体及び第四の積層体を備え、
前記第一の積層体及び前記第二の積層体は第三の積層体及び第四の積層体の間を埋めるように曲がり、前記第一の積層体及び前記第二の積層体の外面にそれぞれ凹所が形成されたことを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
前記第二の積層体は前記第一の積層体よりも厚さ寸法が大きく、前記第二の積層体側に形成される凹所は前記第一の積層体側に形成される凹所よりも深さ寸法が大きいことを特徴とする、請求項１記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記第二の積層体側の前記外袋は前記第一の積層体側の前記外袋よりも収縮率が大きいことを特徴とする、請求項２記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記第二の積層体側の前記外袋は前記第一の積層体側の前記外袋よりも厚いことを特徴とする、請求項２記載の真空断熱材。
【請求項５】
繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外袋とを有し、前記外袋内を減圧した真空断熱材において、
前記芯材は第一の積層体及び第二の積層体の間に第三の積層体を備え、
前記第三の積層体は前記第一の積層体及び前記第二の積層体よりも長さが短く、前記第二の積層体は第一の積層体側に曲がり、前記第二の積層体の外面に曲面が形成されたことを特徴とする真空断熱材。
【請求項６】
前記第二の積層体側の前記外袋は前記第一の積層体側の前記外袋よりも収縮率が大きいことを特徴とする、請求項５記載の真空断熱材。
【請求項７】
外箱の内側に配置された真空断熱材と、該真空断熱材と前記外箱との間に配置された放熱パイプと、を備えた冷蔵庫において、
前記真空断熱材は、繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外袋とを有し、前記外袋内を減圧して、
前記芯材は第一の積層体及び第二の積層体の間に所定間隔で第三の積層体及び第四の積層体を備え、
前記第一の積層体及び前記第二の積層体は第三の積層体及び第四の積層体の間を埋めるように曲がり、前記第一の積層体及び前記第二の積層体の外面にそれぞれ凹所が形成され、前記凹所のいずれかに前記放熱パイプが配置されたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項８】
外箱の内側に配置された真空断熱材と、前記外箱に設けられた発泡断熱材の注入孔と、を備えた冷蔵庫において、
前記真空断熱材は、繊維集合体の芯材と、該芯材を収納する外袋とを有し、前記外袋内を減圧して、
前記芯材は第一の積層体及び第二の積層体の間に第三の積層体を備え、
前記第三の積層体は前記第一の積層体及び前記第二の積層体よりも長さが短く、前記第二の積層体は第一の積層体側に曲がり、前記第二の積層体の外面に曲面が形成され、
前記曲面は前記注入孔近傍に位置することを特徴とする冷蔵庫。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−６２９０４（Ｐ２０１２−６２９０４Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０５０２９（Ｐ２０１０−２０５０２９）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
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