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】繊維積層体の芯材５１と、該芯材５１を収納する外被材とを有し、前記外被材内を減圧した真空断熱材５０ｆにおいて、前記芯材５１は第一の積層体５１ｂと、該第一の積層体５１ｂ上に所定間隔で配置した第二の積層体５１ｃ及び第三の積層体５１ｄと、を有し、前記第一の積層体５１ｂは前記第二の積層体５１ｃ及び前記第三の積層体５１ｄの空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体５１ｂ側に凹所５８aを形成する。
【解決手段】繊維積層体の芯材５１と、該芯材５１を収納する外被材とを有し、前記外被材内を減圧した真空断熱材５０ｆにおいて、前記芯材５１は第一の積層体５１ｂと、該第一の積層体５１ｂ上に所定間隔で配置した第二の積層体５１ｃ及び第三の積層体５１ｄと、を有し、前記第一の積層体５１ｂは前記第二の積層体５１ｃ及び前記第三の積層体５１ｄの空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体５１ｂ側に凹所５８aを形成する。
【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が、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、繊維積層体の芯材と、該芯材を収納する外被材とを有し、前記外被材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と、該第一の積層体上に所定間隔で配置した第二の積層体及び第三の積層体と、を有し、前記第一の積層体は前記第二の積層体及び前記第三の積層体の空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体側に凹所が形成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、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）は実施例１の真空断熱材の芯材配置説明図、（ｂ）は図４（ａ）を矢印Ｃから目視した図、（ｃ）は実施例１の真空断熱材の概略断面図。
【図５】（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６】（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。
【図７】実施例４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５の真空断熱材の芯材配置説明図、（ｂ）は実施例５の芯材断面図（図８（ａ）のＤ−Ｄ断面図）、（ｃ）は実施例５の真空断熱材の概略断面図、（ｄ）は実施例５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。
【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，上段冷凍室３ｂ及び下段冷凍室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包材５２、内包材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被材５３、及び吸着剤５４を有する構成である。
【００２４】
外被材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包材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】
外被材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、外被材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、内包材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、内包材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。
【実施例１】
【００３９】
次に、本発明の実施例１について、図４を用いて説明する。図４は、真空断熱材に凹所が成形されるメカニズムを説明する為の図である。図４（ａ）は切断された複数の芯材を内包材５２に収納した状態を示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の矢印Ｃから目視した図であり、図４（ｃ）は、真空成形されて製作される真空断熱材の概略断面図である。
【００４０】
まず、図４（ａ），（ｂ）において、ロール状に予め作成された無機繊維の積層体をカットして、複数の芯材５１ａ〜５１ｄを重ねて配置する。
【００４１】
本実施例では、厚さ１００mmの芯材５１ａ（第四の積層体）の上に、同程度の厚さ（１００mm程度）の芯材５１ｂ（第一の積層体）を積層している。さらに、芯材５１ｂの上には、同程度の厚さ（１００mm程度）の芯材５１ｃ（第二の積層体）及び芯材５１ｄ（第三の積層体）を、所定間隔を空けて重ねる。本実施例では、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄの間に５０mm程度の間隔を空けており、芯材５１ｂ，芯材５１ｃ及び芯材５１ｄで形成された凹形状の空間６０ａが存在する。
【００４２】
この状態で、芯材５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ（以下、芯材全体を指す場合は「芯材５１」という）を内包材５２ａ（肉厚２０μｍ前後のポリエチレン製の合成樹脂フィルム）内に収納する。この時、一定間隔（空間６０ａ）を保つために治具を使用して、袋状の内包材５２ａの開口から収納してもよい。
【００４３】
内包材５２ａへ収納した芯材５１は、プレス機を使って圧縮してから内包材５２ａ内を減圧する。そして、内包材５２ａ内に収納した芯材５１の位置がずれないように、内包材５２ａの開口全体を熱溶着機で溶着密封して、芯材５１を仮圧縮した状態にする。また、この状態で芯材５１を一時保管することも可能である。
【００４４】
次いで、内包材５２ａの内部に仮圧縮した状態の芯材５１を外被材５３ａ内に収納する。芯材５１は圧縮されているので、外被材５３ａを損傷することなく、スムーズに外被材５３ａ内に挿入できる。その後、内包材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、外被材５３ａ内で外側に広がる。この状態で、外被材５３ａ及び内包材５２ａ内を減圧して、外被材５３ａ及び内包材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。
【００４５】
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が形成される。その構成について、図４（ｃ）に真空断熱材５０ｆの概略断面図を示す。減圧工程で外被材５３及び内包材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（第四の積層体）及び芯材５１ｂ（第一の積層体）は、外側より圧縮されて、芯材５１ｃ（第二の積層体）及び芯材５１ｄ（第三の積層体）の間の部分に入り込むように変形する。
【００４６】
すなわち、第一の積層体（及び第四の積層体）の上に、第一の積層体（及び第四の積層体）よりも面積の小さい第二の積層体（及び第三の積層体）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（及び第四の積層体）は空間６０ａを埋めるように圧縮変形する。
【００４７】
減圧時、芯材５１は外被材５３ａ（及び内包材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。
【００４８】
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。
【００４９】
一方、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄの間に空間６０ａが存在するような積層体の場合、図４（ｃ）に示すように、空間６０ａの反対側に凹所５８ａが形成される。
【００５０】
凹所５８ａは、以下のようにして形成される。芯材５１を外被材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、外被材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被材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、外被材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。
【００５１】
芯材５１の全体の厚みが小さくなる際に、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄと外被材５３ａとの間の空間６０ａを埋めるように、芯材５１ａ及び芯材５１ｂ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。
【００５２】
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５１ｃ及び芯材５１ｄに跨るように重ねた芯材５１ａ及び芯材５１ｂ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５１ｂ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。
【００５３】
ここで、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄに重なっている部分は変形が規制されるが、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄに重なっていない部分（空間６０ａの下方）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５１ｂ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５１ｂは、外被材５３ａ及び内包材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５１ｂ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の反対側の面に凹所５８ａが形成される。
【００５４】
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。
【実施例２】
【００５５】
次に、実施例２について説明する。実施例１では、図４に示すように、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄの向かい合う面が、ほぼ平行に配置されている。この場合、芯材５１ｂは、空間６０ａを埋めようと変形するが、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄと重なる部分では変形に追随できず、凹所５８ａが成形された反対面に２箇所の筋５９が生じる場合がある。この筋５９は、外被材５３ａの信頼性を損なう場合がある。
【００５６】
そこで、実施例２では、図５に示すように、最外層の芯材５１ｇ及び芯材５１ｈは所定間隔を空けて配置するとともに、向かい合う面がそれぞれ２０〜７０°の傾斜面５１ｇ１，５１ｈ１を有する。芯材５１ｇ（第二の積層体）及び芯材５１ｈ（第三の積層体）は、芯材５１ｇ及び芯材５１ｈに跨る大きさの芯材５１ｆ（第一の積層体）の上に重ねて配置され、芯材５１ｆはさらに同程度の大きさの芯材５１ｅ（第四の積層体）の上に重ねて配置された積層構造である。
【００５７】
図５（ａ）には、２つの芯材５１ｇ及び芯材５１ｈの向かい合う面が、それぞれ５０°の角度の傾斜面５１ｇ１，５１ｈ１を有する例を示す。傾斜面５１ｇ１，５１ｈ１は、外被材５３ｂ側よりも芯材５１ｆ側が幅広となるように傾斜している。この構成において、芯材５１ｅ及び芯材５１ｆは、芯材５１ｇ及び芯材５１ｈの間の空間６０ｂを埋めるように、空間６０ｂに入り込む。そして、空間６０ｂの反対側、すなわち、芯材５１ｅ側に凹所５８ｂが形成される。このとき、芯材５１ｅ及び芯材５１ｆは、傾斜面５１ｇ１，５１ｈ１に沿って変形するため、芯材５１ｇ及び芯材５１ｈに重なる部分も、空間６０ｂに入り込むような変形に追随し易くなる。
【００５８】
これにより、図５（ｂ）に示すように、芯材５１ｇ及び芯材５１ｈ側の外被材５３ｂには、筋が形成されにくいため、外被材５３ｂの信頼性が更に向上する。
【００５９】
また、向かい合う面がそれぞれ２０〜７０°の傾斜面とすれば、芯材５１ｅ及び芯材５１ｆが傾斜面に沿って曲線上に変形しやすくなり、凹所５８ｂが適切に形成される。
【実施例３】
【００６０】
次に、実施例３について説明する。実施例３は、図６に示すように、最外層に２つの芯材５１ｋ及び芯材５１ｌが所定間隔を空けて配置されており、向かい合う面の一部にそれぞれ傾斜面５１ｋ１，５１ｌ１を有する。本実施例では、３５°の角度の傾斜としている。また、傾斜面５１ｋ１，５１ｌ１よりも外側の部分は、互いにほぼ平行に向かい合う対向面５１ｋ２，５１ｌ２を有する。
【００６１】
このように、最外層の積層体（芯材５１ｋ，５１ｌ）は外面に臨む部分を除く一部に角度を付けた傾斜面を有することにより、芯材５１ｉ及び芯材５１ｊは、芯材５１ｋ及び芯材５１ｌの間の空間６０ｃを埋めるように、空間６０ｃに入り込む。そして、空間６０ｃの反対側には凹所５８ｃが形成される。
【００６２】
このとき、芯材５１ｉ及び芯材５１ｊは、傾斜面５１ｋ１，５１ｌ１に沿って変形するため、芯材５１ｋ及び芯材５１ｌに重なる部分も、空間６０ｃに入り込むような変形に追随し易くなる。また、芯材５１ｋ及び芯材５１ｌの外面は、対向面５１ｋ２，５１ｌ２が接することで、芯材５１ｉ及び芯材５１ｊは内包材５２ｃまで達することを抑制している。
【００６３】
これにより、図６（ｂ）に示すように、芯材５１ｋ及び芯材５１ｌ側の外被材５３ｃには、筋が形成されにくいため、外被材５３ｃの信頼性が更に向上する。
【００６４】
なお、使用される芯材の仕様や真空成形時の真空引き時間などによっても、減圧時の芯材の変形の仕方は変わる。そのため、所定間隔を空けて配置した最外層の積層体の向かい合う面は、これらの条件にあわせて、一部の面を曲線状にカットすることでも、図４（ｃ）に示す筋５９の発生を抑制できる。
【００６５】
また、真空断熱材に形成される凹所の幅寸法は、最外層に向かい合って配置した積層体間の間隔を調整することで、コントロールすることができる。そして、凹所の深さ寸法は、所定間隔を空けて配置した最外層の積層体の向かい合う面の傾斜角度を調整することでコントロールすることができる。
【００６６】
また、真空断熱材に２つ以上の凹所を形成する場合には、最外層に所定間隔を空けて、３つ以上の積層体を配置すればよい。この場合、配置間隔及び積層体の対向面の傾斜角度を変えることで、凹所の幅及び深さをコントロールすることができる。
【００６７】
なお、３つ以上の積層体を所定間隔で配置する場合、内包材内に収納する時に、積層体間の間隔を保つための位置決め、及び外被材に筋が形成されることを抑制するために、積層体の周囲に保護部材をさらに配置してもよい。
【実施例４】
【００６８】
次に、実施例４について説明する。実施例４では、凹所が形成された真空断熱材を冷蔵庫に配置した例を説明する。箱体２０に使用する真空断熱材は、内箱２２又は外箱２１に貼り付けて、内箱２２と外箱２１との間には発泡断熱材２３が充填発泡される。
【００６９】
本実施例では、特に外箱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について説明する。
【００７０】
外箱２１の内面（背面壁２１ｂ，側面壁２１ｅ）には、内部を冷媒が流れる放熱パイプ９０を配置している。放熱パイプ９０は、冷媒の放熱性を向上させるために、アルミテープ９１で鋼板製の外箱２１内面に貼り付けて固定している。
【００７１】
真空断熱材５０ｂ，５０ｇには、深さ４mm程度の凹所が形成されており、直径４mm程度である放熱パイプ９０を凹所内に配置することができる。
【００７２】
本実施例では、実施例１乃至３で説明したように、金型によるプレス成形加工を行うことなく、真空断熱材に放熱パイプを嵌める凹所を形成している。よって、真空断熱材の断熱性能を低下させることなく、信頼性の向上した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。
【実施例５】
【００７３】
次に、実施例５について、図８を参照して説明する。本実施例では、図８（ａ），（ｄ）に示すように、冷蔵庫内に配置した部品との接触防止及び間隔を確保するために、中央部に部分的な凹所を形成している。
【００７４】
図８（ａ）に示すように、最外層の芯材５１ｐ（第二の積層体）は、所定の空間６０ｄを有して配置される。芯材５１ｐは、芯材５１ｎ（第一の積層体）の上に重ねられており、さらに芯材５１ｎは芯材５１ｍ（第三の積層体）の上に重ねられている。すなわち、芯材５１ｎは最外層の芯材５１ｐの空間６０ｄを跨るように配置されている。
【００７５】
芯材５１ｐは、空間６０ｄの向かい合う面がそれぞれ５０°の角度の傾斜面５１ｐ１，５１ｐ２，５１ｐ３，５１ｐ４を有する。本実施例では、最外層の芯材５１ｐを多角形状に切取っているが、これは、配置されている部品の形状に合わせて、円形等にしてもよい。
【００７６】
減圧工程で、内包材５２ｄは外側より芯材５１ｍ，５１ｎ，５１ｐを圧縮する。ここで、最外層の芯材５１ｍに多角形状の空間６０ｄを有する場合、空間６０ｄに対向する芯材５１ｍ及び芯材５１ｎが外側より圧縮されて、空間６０ｄ側に曲折して入り込む。そして、真空断熱材５０ｉには空間６０ｄの反対側の面に凹所６１が形成される。
【００７７】
なお、凹所６１の反対側の面に筋が生じないように、真空成形時の芯材の追随の仕方に応じて、芯材を曲線状にカットしてもよい。また、実施例４のように、放熱パイプ９０の形状に合わせた凹所を更に設けてもよい。
【００７８】
このようにして凹所６１が形成された真空断熱材５０ｉを、図８（ｄ）に示すように冷蔵庫に配置する。
【００７９】
例えば、外箱側に凸となる照明部品収納部６２を内箱２２に有する場合、真空断熱材の５０ｉの厚さが一定だと、真空断熱材５０ｉと照明部品収納部６２が接触する。そのため、真空断熱材５０ｉの厚さを薄くしなければならないが、薄くしてしまうと断熱性能も低下してしまう。そこで、部分的な凹所６１を形成することで、真空断熱材５０ｉは全体として厚くすることが可能となり、薄くなる部分は最小限の凹所６１のみとなる。
【００８０】
また、外箱２１と内箱２２とによって形成される空間に、硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材２３を充填する時に、照明部品収納部６２と真空断熱材５０ｉの距離を確保することで、ウレタンの流動性の低下を抑えることができ、断熱性能の低下を抑制することができる。
【００８１】
なお、照明部品収納部６２は、側面壁に有する場合でも上面壁に有する場合でもよく、公知の照明配置構造に対応して真空断熱材に凹所を形成すればよい。
【００８２】
なお、減圧工程において、芯材は内包材及び外被材から圧縮するように押しつけられる力が加わる。
【００８３】
この場合、減圧が進行して芯材と内包材、及び内包材と外被材との摩擦抵抗が大きくなると、芯材，内包材及び外被材間で滑り変形しにくくなる。すると、外被材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。
【００８４】
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，内包材及び外被材間の摩擦抵抗が大きくなる前に、外被材の外側から、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、外被材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。
【００８５】
以上のように、本発明は、金型によるプレス成形加工を実質的に必要とせず、部品との距離を確保するための目的に応じた凹所を形成することができる。また、真空断熱材の信頼性を低下させることなく、断熱性能の低下も抑制して凹所を形成することができ、生産性の向上した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。
【符号の説明】
【００８６】
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
５０，５０ａ〜５０ｉ 真空断熱材
５１ 芯材
５１ａ，５１ｅ，５１ｉ 芯材（第四の積層体）
５１ｂ，５１ｆ，５１ｊ，５１ｎ 芯材（第一の積層体）
５１ｃ，５１ｇ，５１ｋ，５１ｐ 芯材（第二の積層体）
５１ｄ，５１ｈ，５１ｌ，５１ｍ 芯材（第三の積層体）
５１ｇ１，５１ｈ１，５１ｋ１，５１ｌ１ 傾斜面
５１ｋ２，５１ｌ２ 対向面
５２，５２ａ〜５２ｄ 内包材
５３，５３ａ〜５３ｄ 外被材
５４ 吸着剤
５８，５８ａ〜５８ｃ，６１ 凹所
５９ 筋
６０，６０ａ〜６０ｄ 空間
６２ 照明部品収納部
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が、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、繊維積層体の芯材と、該芯材を収納する外被材とを有し、前記外被材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と、該第一の積層体上に所定間隔で配置した第二の積層体及び第三の積層体と、を有し、前記第一の積層体は前記第二の積層体及び前記第三の積層体の空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体側に凹所が形成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、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）は実施例１の真空断熱材の芯材配置説明図、（ｂ）は図４（ａ）を矢印Ｃから目視した図、（ｃ）は実施例１の真空断熱材の概略断面図。
【図５】（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６】（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。
【図７】実施例４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５の真空断熱材の芯材配置説明図、（ｂ）は実施例５の芯材断面図（図８（ａ）のＤ−Ｄ断面図）、（ｃ）は実施例５の真空断熱材の概略断面図、（ｄ）は実施例５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。
【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，上段冷凍室３ｂ及び下段冷凍室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包材５２、内包材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被材５３、及び吸着剤５４を有する構成である。
【００２４】
外被材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包材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】
外被材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、外被材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、内包材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、内包材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。
【実施例１】
【００３９】
次に、本発明の実施例１について、図４を用いて説明する。図４は、真空断熱材に凹所が成形されるメカニズムを説明する為の図である。図４（ａ）は切断された複数の芯材を内包材５２に収納した状態を示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の矢印Ｃから目視した図であり、図４（ｃ）は、真空成形されて製作される真空断熱材の概略断面図である。
【００４０】
まず、図４（ａ），（ｂ）において、ロール状に予め作成された無機繊維の積層体をカットして、複数の芯材５１ａ〜５１ｄを重ねて配置する。
【００４１】
本実施例では、厚さ１００mmの芯材５１ａ（第四の積層体）の上に、同程度の厚さ（１００mm程度）の芯材５１ｂ（第一の積層体）を積層している。さらに、芯材５１ｂの上には、同程度の厚さ（１００mm程度）の芯材５１ｃ（第二の積層体）及び芯材５１ｄ（第三の積層体）を、所定間隔を空けて重ねる。本実施例では、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄの間に５０mm程度の間隔を空けており、芯材５１ｂ，芯材５１ｃ及び芯材５１ｄで形成された凹形状の空間６０ａが存在する。
【００４２】
この状態で、芯材５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ（以下、芯材全体を指す場合は「芯材５１」という）を内包材５２ａ（肉厚２０μｍ前後のポリエチレン製の合成樹脂フィルム）内に収納する。この時、一定間隔（空間６０ａ）を保つために治具を使用して、袋状の内包材５２ａの開口から収納してもよい。
【００４３】
内包材５２ａへ収納した芯材５１は、プレス機を使って圧縮してから内包材５２ａ内を減圧する。そして、内包材５２ａ内に収納した芯材５１の位置がずれないように、内包材５２ａの開口全体を熱溶着機で溶着密封して、芯材５１を仮圧縮した状態にする。また、この状態で芯材５１を一時保管することも可能である。
【００４４】
次いで、内包材５２ａの内部に仮圧縮した状態の芯材５１を外被材５３ａ内に収納する。芯材５１は圧縮されているので、外被材５３ａを損傷することなく、スムーズに外被材５３ａ内に挿入できる。その後、内包材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、外被材５３ａ内で外側に広がる。この状態で、外被材５３ａ及び内包材５２ａ内を減圧して、外被材５３ａ及び内包材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。
【００４５】
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が形成される。その構成について、図４（ｃ）に真空断熱材５０ｆの概略断面図を示す。減圧工程で外被材５３及び内包材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（第四の積層体）及び芯材５１ｂ（第一の積層体）は、外側より圧縮されて、芯材５１ｃ（第二の積層体）及び芯材５１ｄ（第三の積層体）の間の部分に入り込むように変形する。
【００４６】
すなわち、第一の積層体（及び第四の積層体）の上に、第一の積層体（及び第四の積層体）よりも面積の小さい第二の積層体（及び第三の積層体）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（及び第四の積層体）は空間６０ａを埋めるように圧縮変形する。
【００４７】
減圧時、芯材５１は外被材５３ａ（及び内包材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。
【００４８】
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。
【００４９】
一方、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄの間に空間６０ａが存在するような積層体の場合、図４（ｃ）に示すように、空間６０ａの反対側に凹所５８ａが形成される。
【００５０】
凹所５８ａは、以下のようにして形成される。芯材５１を外被材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、外被材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被材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、外被材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。
【００５１】
芯材５１の全体の厚みが小さくなる際に、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄと外被材５３ａとの間の空間６０ａを埋めるように、芯材５１ａ及び芯材５１ｂ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。
【００５２】
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５１ｃ及び芯材５１ｄに跨るように重ねた芯材５１ａ及び芯材５１ｂ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５１ｂ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。
【００５３】
ここで、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄに重なっている部分は変形が規制されるが、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄに重なっていない部分（空間６０ａの下方）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５１ｂ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５１ｂは、外被材５３ａ及び内包材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５１ｂ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の反対側の面に凹所５８ａが形成される。
【００５４】
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。
【実施例２】
【００５５】
次に、実施例２について説明する。実施例１では、図４に示すように、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄの向かい合う面が、ほぼ平行に配置されている。この場合、芯材５１ｂは、空間６０ａを埋めようと変形するが、芯材５１ｃ及び芯材５１ｄと重なる部分では変形に追随できず、凹所５８ａが成形された反対面に２箇所の筋５９が生じる場合がある。この筋５９は、外被材５３ａの信頼性を損なう場合がある。
【００５６】
そこで、実施例２では、図５に示すように、最外層の芯材５１ｇ及び芯材５１ｈは所定間隔を空けて配置するとともに、向かい合う面がそれぞれ２０〜７０°の傾斜面５１ｇ１，５１ｈ１を有する。芯材５１ｇ（第二の積層体）及び芯材５１ｈ（第三の積層体）は、芯材５１ｇ及び芯材５１ｈに跨る大きさの芯材５１ｆ（第一の積層体）の上に重ねて配置され、芯材５１ｆはさらに同程度の大きさの芯材５１ｅ（第四の積層体）の上に重ねて配置された積層構造である。
【００５７】
図５（ａ）には、２つの芯材５１ｇ及び芯材５１ｈの向かい合う面が、それぞれ５０°の角度の傾斜面５１ｇ１，５１ｈ１を有する例を示す。傾斜面５１ｇ１，５１ｈ１は、外被材５３ｂ側よりも芯材５１ｆ側が幅広となるように傾斜している。この構成において、芯材５１ｅ及び芯材５１ｆは、芯材５１ｇ及び芯材５１ｈの間の空間６０ｂを埋めるように、空間６０ｂに入り込む。そして、空間６０ｂの反対側、すなわち、芯材５１ｅ側に凹所５８ｂが形成される。このとき、芯材５１ｅ及び芯材５１ｆは、傾斜面５１ｇ１，５１ｈ１に沿って変形するため、芯材５１ｇ及び芯材５１ｈに重なる部分も、空間６０ｂに入り込むような変形に追随し易くなる。
【００５８】
これにより、図５（ｂ）に示すように、芯材５１ｇ及び芯材５１ｈ側の外被材５３ｂには、筋が形成されにくいため、外被材５３ｂの信頼性が更に向上する。
【００５９】
また、向かい合う面がそれぞれ２０〜７０°の傾斜面とすれば、芯材５１ｅ及び芯材５１ｆが傾斜面に沿って曲線上に変形しやすくなり、凹所５８ｂが適切に形成される。
【実施例３】
【００６０】
次に、実施例３について説明する。実施例３は、図６に示すように、最外層に２つの芯材５１ｋ及び芯材５１ｌが所定間隔を空けて配置されており、向かい合う面の一部にそれぞれ傾斜面５１ｋ１，５１ｌ１を有する。本実施例では、３５°の角度の傾斜としている。また、傾斜面５１ｋ１，５１ｌ１よりも外側の部分は、互いにほぼ平行に向かい合う対向面５１ｋ２，５１ｌ２を有する。
【００６１】
このように、最外層の積層体（芯材５１ｋ，５１ｌ）は外面に臨む部分を除く一部に角度を付けた傾斜面を有することにより、芯材５１ｉ及び芯材５１ｊは、芯材５１ｋ及び芯材５１ｌの間の空間６０ｃを埋めるように、空間６０ｃに入り込む。そして、空間６０ｃの反対側には凹所５８ｃが形成される。
【００６２】
このとき、芯材５１ｉ及び芯材５１ｊは、傾斜面５１ｋ１，５１ｌ１に沿って変形するため、芯材５１ｋ及び芯材５１ｌに重なる部分も、空間６０ｃに入り込むような変形に追随し易くなる。また、芯材５１ｋ及び芯材５１ｌの外面は、対向面５１ｋ２，５１ｌ２が接することで、芯材５１ｉ及び芯材５１ｊは内包材５２ｃまで達することを抑制している。
【００６３】
これにより、図６（ｂ）に示すように、芯材５１ｋ及び芯材５１ｌ側の外被材５３ｃには、筋が形成されにくいため、外被材５３ｃの信頼性が更に向上する。
【００６４】
なお、使用される芯材の仕様や真空成形時の真空引き時間などによっても、減圧時の芯材の変形の仕方は変わる。そのため、所定間隔を空けて配置した最外層の積層体の向かい合う面は、これらの条件にあわせて、一部の面を曲線状にカットすることでも、図４（ｃ）に示す筋５９の発生を抑制できる。
【００６５】
また、真空断熱材に形成される凹所の幅寸法は、最外層に向かい合って配置した積層体間の間隔を調整することで、コントロールすることができる。そして、凹所の深さ寸法は、所定間隔を空けて配置した最外層の積層体の向かい合う面の傾斜角度を調整することでコントロールすることができる。
【００６６】
また、真空断熱材に２つ以上の凹所を形成する場合には、最外層に所定間隔を空けて、３つ以上の積層体を配置すればよい。この場合、配置間隔及び積層体の対向面の傾斜角度を変えることで、凹所の幅及び深さをコントロールすることができる。
【００６７】
なお、３つ以上の積層体を所定間隔で配置する場合、内包材内に収納する時に、積層体間の間隔を保つための位置決め、及び外被材に筋が形成されることを抑制するために、積層体の周囲に保護部材をさらに配置してもよい。
【実施例４】
【００６８】
次に、実施例４について説明する。実施例４では、凹所が形成された真空断熱材を冷蔵庫に配置した例を説明する。箱体２０に使用する真空断熱材は、内箱２２又は外箱２１に貼り付けて、内箱２２と外箱２１との間には発泡断熱材２３が充填発泡される。
【００６９】
本実施例では、特に外箱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について説明する。
【００７０】
外箱２１の内面（背面壁２１ｂ，側面壁２１ｅ）には、内部を冷媒が流れる放熱パイプ９０を配置している。放熱パイプ９０は、冷媒の放熱性を向上させるために、アルミテープ９１で鋼板製の外箱２１内面に貼り付けて固定している。
【００７１】
真空断熱材５０ｂ，５０ｇには、深さ４mm程度の凹所が形成されており、直径４mm程度である放熱パイプ９０を凹所内に配置することができる。
【００７２】
本実施例では、実施例１乃至３で説明したように、金型によるプレス成形加工を行うことなく、真空断熱材に放熱パイプを嵌める凹所を形成している。よって、真空断熱材の断熱性能を低下させることなく、信頼性の向上した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。
【実施例５】
【００７３】
次に、実施例５について、図８を参照して説明する。本実施例では、図８（ａ），（ｄ）に示すように、冷蔵庫内に配置した部品との接触防止及び間隔を確保するために、中央部に部分的な凹所を形成している。
【００７４】
図８（ａ）に示すように、最外層の芯材５１ｐ（第二の積層体）は、所定の空間６０ｄを有して配置される。芯材５１ｐは、芯材５１ｎ（第一の積層体）の上に重ねられており、さらに芯材５１ｎは芯材５１ｍ（第三の積層体）の上に重ねられている。すなわち、芯材５１ｎは最外層の芯材５１ｐの空間６０ｄを跨るように配置されている。
【００７５】
芯材５１ｐは、空間６０ｄの向かい合う面がそれぞれ５０°の角度の傾斜面５１ｐ１，５１ｐ２，５１ｐ３，５１ｐ４を有する。本実施例では、最外層の芯材５１ｐを多角形状に切取っているが、これは、配置されている部品の形状に合わせて、円形等にしてもよい。
【００７６】
減圧工程で、内包材５２ｄは外側より芯材５１ｍ，５１ｎ，５１ｐを圧縮する。ここで、最外層の芯材５１ｍに多角形状の空間６０ｄを有する場合、空間６０ｄに対向する芯材５１ｍ及び芯材５１ｎが外側より圧縮されて、空間６０ｄ側に曲折して入り込む。そして、真空断熱材５０ｉには空間６０ｄの反対側の面に凹所６１が形成される。
【００７７】
なお、凹所６１の反対側の面に筋が生じないように、真空成形時の芯材の追随の仕方に応じて、芯材を曲線状にカットしてもよい。また、実施例４のように、放熱パイプ９０の形状に合わせた凹所を更に設けてもよい。
【００７８】
このようにして凹所６１が形成された真空断熱材５０ｉを、図８（ｄ）に示すように冷蔵庫に配置する。
【００７９】
例えば、外箱側に凸となる照明部品収納部６２を内箱２２に有する場合、真空断熱材の５０ｉの厚さが一定だと、真空断熱材５０ｉと照明部品収納部６２が接触する。そのため、真空断熱材５０ｉの厚さを薄くしなければならないが、薄くしてしまうと断熱性能も低下してしまう。そこで、部分的な凹所６１を形成することで、真空断熱材５０ｉは全体として厚くすることが可能となり、薄くなる部分は最小限の凹所６１のみとなる。
【００８０】
また、外箱２１と内箱２２とによって形成される空間に、硬質ウレタンフォーム等の発泡断熱材２３を充填する時に、照明部品収納部６２と真空断熱材５０ｉの距離を確保することで、ウレタンの流動性の低下を抑えることができ、断熱性能の低下を抑制することができる。
【００８１】
なお、照明部品収納部６２は、側面壁に有する場合でも上面壁に有する場合でもよく、公知の照明配置構造に対応して真空断熱材に凹所を形成すればよい。
【００８２】
なお、減圧工程において、芯材は内包材及び外被材から圧縮するように押しつけられる力が加わる。
【００８３】
この場合、減圧が進行して芯材と内包材、及び内包材と外被材との摩擦抵抗が大きくなると、芯材，内包材及び外被材間で滑り変形しにくくなる。すると、外被材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。
【００８４】
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，内包材及び外被材間の摩擦抵抗が大きくなる前に、外被材の外側から、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、外被材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。
【００８５】
以上のように、本発明は、金型によるプレス成形加工を実質的に必要とせず、部品との距離を確保するための目的に応じた凹所を形成することができる。また、真空断熱材の信頼性を低下させることなく、断熱性能の低下も抑制して凹所を形成することができ、生産性の向上した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。
【符号の説明】
【００８６】
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
５０，５０ａ〜５０ｉ 真空断熱材
５１ 芯材
５１ａ，５１ｅ，５１ｉ 芯材（第四の積層体）
５１ｂ，５１ｆ，５１ｊ，５１ｎ 芯材（第一の積層体）
５１ｃ，５１ｇ，５１ｋ，５１ｐ 芯材（第二の積層体）
５１ｄ，５１ｈ，５１ｌ，５１ｍ 芯材（第三の積層体）
５１ｇ１，５１ｈ１，５１ｋ１，５１ｌ１ 傾斜面
５１ｋ２，５１ｌ２ 対向面
５２，５２ａ〜５２ｄ 内包材
５３，５３ａ〜５３ｄ 外被材
５４ 吸着剤
５８，５８ａ〜５８ｃ，６１ 凹所
５９ 筋
６０，６０ａ〜６０ｄ 空間
６２ 照明部品収納部
９０ 放熱パイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維積層体の芯材と、該芯材を収納する外被材とを有し、前記外被材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と、該第一の積層体上に所定間隔で配置した第二の積層体及び第三の積層体と、を有し、
前記第一の積層体は前記第二の積層体及び前記第三の積層体の空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体側に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】
繊維積層体の芯材と、該芯材を収納する外被材とを有し、前記外被材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と、該第一の積層体上に所定間隔で配置した第二の積層体及び第三の積層体と、を有し、
前記第二の積層体及び第三の積層体の向かい合う面は前記外被材側よりも前記第一の積層体側が幅広となり、前記第一の積層体は前記第二の積層体及び前記第三の積層体の空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体側に凹所が形成されたことを特徴とする真空断熱材。
【請求項３】
前記第二の積層体及び第三の積層体の向かい合う面は傾斜面を有し、該傾斜面に沿って前記第一の積層体が変形し、前記凹所が形成されたことを特徴とする、請求項２記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記傾斜面の角度は２０〜７０°であることを特徴とする、請求項３記載の真空断熱材。
【請求項５】
繊維積層体の芯材と、該芯材を収納する外被材とを有し、前記外被材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と、該第一の積層体上に配置した第二の積層体と、を有し、
前記第二の積層体は前記外被材側よりも前記第一の積層体側が幅広となる空間を有し、前記第一の積層体は前記第二の積層体の前記空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体側に凹所が形成されたことを特徴とする真空断熱材。
【請求項６】
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、繊維積層体の芯材と、該芯材を収納する外被材とを有し、前記外被材内を減圧して、
前記芯材は第一の積層体と、該第一の積層体上に所定間隔で配置した第二の積層体及び第三の積層体と、を有し、
前記第二の積層体及び第三の積層体の向かい合う面は前記外被材側よりも前記第一の積層体側が幅広となり、前記第一の積層体は前記第二の積層体及び前記第三の積層体の空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体側に凹所が形成され、該凹所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７】
内箱の外側に配置された真空断熱材と、該真空断熱材と前記内箱との間に配置された部品収納部と、を備えた冷蔵庫において、
前記真空断熱材は、繊維積層体の芯材と、該芯材を収納する外被材とを有し、前記外被材内を減圧して、
前記芯材は第一の積層体と、該第一の積層体上に配置した第二の積層体と、を有し、
前記第一の積層体は前記第二の積層体の前記空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体側に凹所が形成され、該凹所に前記部品収納部が配置されたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項１】
繊維積層体の芯材と、該芯材を収納する外被材とを有し、前記外被材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と、該第一の積層体上に所定間隔で配置した第二の積層体及び第三の積層体と、を有し、
前記第一の積層体は前記第二の積層体及び前記第三の積層体の空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体側に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】
繊維積層体の芯材と、該芯材を収納する外被材とを有し、前記外被材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と、該第一の積層体上に所定間隔で配置した第二の積層体及び第三の積層体と、を有し、
前記第二の積層体及び第三の積層体の向かい合う面は前記外被材側よりも前記第一の積層体側が幅広となり、前記第一の積層体は前記第二の積層体及び前記第三の積層体の空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体側に凹所が形成されたことを特徴とする真空断熱材。
【請求項３】
前記第二の積層体及び第三の積層体の向かい合う面は傾斜面を有し、該傾斜面に沿って前記第一の積層体が変形し、前記凹所が形成されたことを特徴とする、請求項２記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記傾斜面の角度は２０〜７０°であることを特徴とする、請求項３記載の真空断熱材。
【請求項５】
繊維積層体の芯材と、該芯材を収納する外被材とを有し、前記外被材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と、該第一の積層体上に配置した第二の積層体と、を有し、
前記第二の積層体は前記外被材側よりも前記第一の積層体側が幅広となる空間を有し、前記第一の積層体は前記第二の積層体の前記空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体側に凹所が形成されたことを特徴とする真空断熱材。
【請求項６】
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、繊維積層体の芯材と、該芯材を収納する外被材とを有し、前記外被材内を減圧して、
前記芯材は第一の積層体と、該第一の積層体上に所定間隔で配置した第二の積層体及び第三の積層体と、を有し、
前記第二の積層体及び第三の積層体の向かい合う面は前記外被材側よりも前記第一の積層体側が幅広となり、前記第一の積層体は前記第二の積層体及び前記第三の積層体の空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体側に凹所が形成され、該凹所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７】
内箱の外側に配置された真空断熱材と、該真空断熱材と前記内箱との間に配置された部品収納部と、を備えた冷蔵庫において、
前記真空断熱材は、繊維積層体の芯材と、該芯材を収納する外被材とを有し、前記外被材内を減圧して、
前記芯材は第一の積層体と、該第一の積層体上に配置した第二の積層体と、を有し、
前記第一の積層体は前記第二の積層体の前記空間を埋めるように変形し、前記第一の積層体側に凹所が形成され、該凹所に前記部品収納部が配置された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２０１２−８２９５４（Ｐ２０１２−８２９５４Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８０１０５（Ｐ２０１１−１８０１０５）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【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４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【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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