JP2000266459A - 断熱箱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空断熱パネルの包装材の端辺によって生じ
る断熱性能の低下を抑制する断熱箱体を得る。 【解決手段】 前方開放の箱状の外箱１２と、外箱１２
の内面に設けられた真空断熱パネル１３と、外箱１２に
嵌合した内箱１５と、内面に真空断熱パネル１３を有す
る外箱１２と内箱１５との間の空間部に充填された発泡
ウレタン１４とを備え、真空断熱パネル１３は、その端
辺１３ａが外箱１２の角部に位置するよう取り付けられ
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば冷蔵庫や保
冷車等に用いられる断熱箱体の構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷蔵庫や保冷車等の断熱箱体は、
鉄板等の金属製薄板で成型された外箱と、外箱に嵌合さ
れ樹脂等で成型された内箱と、内箱と外箱の間の空間部
に充填された断熱性の発泡ウレタンとで構成されてい
る。この発泡ウレタンの発泡剤には、断熱性の優れたハ
イドロクロロフルオロカーボン類である1,1-ジクロロ-1
-フルオロエタンが用いられてきたが、近年、オゾン層
破壊の原因となる塩素を分子中に含まないハイドロフル
オロカーボン類やハイドロカーボン類に代替えが進んで
いる。

【０００３】これら発泡剤の適用は、例えば、特開平２
−２３５９８２号公報、特開平３−１５２１６０号公報
等に開示されており、前者の先行技術では1,1,2,2,3-ペ
ンタフルオロプロパンや1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブ
タン等のハイドロフルオロカーボン類を、後者の先行技
術ではシクロペンタン等の可燃性物質を発泡剤として適
用したことが記載され、これら発泡ウレタンの冷蔵庫等
への適用は断熱性が１７〜２０mw/mK であった。

【０００４】オゾン層破壊の原因物質を用いず、しかも
リサイクル等によって資源を有効に活用できることに併
せて、消費電力の低減が求められている冷蔵庫等では、
断熱材である発泡ウレタンに対する断熱性能の向上に限
界があることから、図６の比較図に示す如く発泡ウレタ
ンの２倍以上の断熱性能を有する真空断熱パネルを応用
した技術が提案されている。例えば特開昭５８−１０６
３７４号公報に開示されているように、外箱の内面に接
着剤を塗布して真空断熱パネルを取り付け、この外箱に
内箱を嵌合して形成される残りの空間部に発泡ウレタン
を充填した断熱箱体が挙げられている。

【０００５】前述した先行技術をはじめとする真空断熱
パネルは、図７に示すように外部及び内部で発生したガ
スを吸着するゲッター剤３を含む芯材２を包装材４に収
納して真空引きしたものである。この真空断熱パネル１
の芯材２には、例えば、特開昭６０−２４３４７１号公
報に開示されているように発泡ウレタンを粉砕した粒子
を合成樹脂袋に投入してボード状に真空パックしたもの
や、特開昭６０−２０５１６４号公報に示されるように
連通気泡の発泡ウレタンや、また、特開平７−９６５８
０号公報に記載されているようにガラスの長繊維を無機
微粉末にフィビリル化した樹脂繊維を固化してなるボー
ドが用いられている。

【０００６】包装材４は、一枚のシートを中央で折り曲
げて重ねて左右の端辺をシールして袋状にしたものや、
二枚のシートを重ねて三方の端辺をシールして袋状に成
形したもので、各シートは複数のシートを積層してなっ
ている。例えば袋状にしたときに内側となる層には熱溶
着が可能な熱可塑性樹脂が用いられ、外側となる層には
傷付き等に耐性のあるナイロンやポリエステル等の樹脂
が使用され、その間の中間層には外気の侵入を完全に遮
断するアルミ等の金属箔が用いられている。

【０００７】ここで、真空断熱パネルの製造方法の概要
を図８に基づいて説明する。図８は真空包装機による真
空断熱パネルの製造方法の概要を示す説明図である。ま
ず、連通気泡を有する板状の発泡樹脂の芯材２を袋状の
包装材４に入れる（Ｓ１）。次に、芯材２を収納した包
装材４を真空包装機１１に固定してチャンバーを密閉
し、真空包装機１１の内部を１torr以下、好ましくは１
０^-2torr以下の真空状態を真空調整用バルブ（図示せ
ず）で真空引きする（Ｓ２）。その後は、シール用加圧
装置１２により融着ヒータ１３を閉じ、包装材４の端辺
５を加熱してその内側の熱可塑性樹脂を溶融しシールす
る（Ｓ３）。シールした後は、真空調整用バルブを開放
して真空状態を解除し、真空断熱パネル１として取り出
す。

【０００８】次に、この真空断熱パネルを用いた冷蔵庫
の製造方法を図９に基づいて説明する。図９は従来の冷
蔵庫の製造方法を示す工程図である。まず、背面を含む
外箱の内面に接着剤を塗布して真空断熱パネルを貼り付
ける（Ｓ１１）。次に、別途に真空成型法等によって成
型した内箱をその外箱に嵌合し（Ｓ１２）、その外殻に
関連する各部材を装着して冷蔵庫の箱体を組み立てる
（Ｓ１３）。そして、この箱体を、背面側を上に向けた
状態で治具に固定する。これは、発泡ウレタンで断熱層
を形成する際に受ける圧力によってその箱体が変形しな
いようにするためである。

【０００９】その後は、２種の原料を高圧発泡機等で混
合して得た発泡ウレタンの混合液を、外箱の背面に設け
た注入口から箱体の各側面部に注入して断熱層を形成す
る（Ｓ１４）。この混合液は、数秒後に発泡を開始して
注入直下の各側面部を起点として放射状に広がり、箱体
の上面部、底面部及び背面部に充填して真空断熱パネル
１を除く空間部の全てを埋める。混合液による充填は、
原料の反応熱による気化と副生成物として生成されたガ
スによる発泡とに伴って膨張する泡の状態で隅々まで流
動する。そして、混合液の注入から４分〜８分後に樹脂
が硬化して断熱層が形成される。

【００１０】断熱層が形成された後は、箱体を断熱箱体
として治具から取り出して、この断熱箱体に内装部品と
冷媒回路部品を装着する製品組立を行う（Ｓ１５）。組
立が完了したときは製品検査を行い（Ｓ１６）、この検
査に合格したものだけを冷蔵庫として完成する（Ｓ１
７）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の断熱箱体では、真空断熱パネル１が断熱箱体の
外箱の内面に固定されているので、図１０に示すように
高温域である外気からの熱が、真空断熱パネル１の包装
材４の芯材２を貫通することなく、包装材４の中間層の
アルミ箔を伝熱路として包装材４の外周の端辺に伝わっ
て、特にその端辺から内箱に至って内部の低温域側に伝
わり、断熱性能の低下を招く要因となっていた。

【００１２】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、真空断熱パネルの包装材の端辺によって
生じる断熱性能の低下を抑制する断熱箱体を得ることを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
断熱箱体は、前方開放の箱状の外箱と、外周に、シール
された端辺を有し、前記外箱の内面に設けられた真空断
熱パネルと、その外箱に嵌合した内箱と、内面に真空断
熱パネルを有する外箱と内箱との間の空間部に充填され
た発泡樹脂とを備え、前記真空断熱パネルは、その端辺
が外箱の角部に位置するよう取り付けられたものであ
る。

【００１４】本発明の請求項２に係る断熱箱体は、前記
外箱の角部と該角部に位置する前記真空断熱パネルの端
辺との間に断熱材を配したものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】まず、本発明の実施形態に係る断
熱箱体の各部材の構造及びその断熱箱体の構造について
説明する。 ［真空断熱パネルの芯材］芯材は、例えば、国際特許Ｗ
Ｏ９６／０７９４２（特表平８−５０３７２０、特願平
６−５０９０６２）及び国際特許ＷＯ９６／１６８７６
（特表平８−５０５８９５、特願平６−５１７００１）
に記載されているように、平均分子量が２＊１０⁵ のポ
リスチレンに、主発泡剤の炭酸ガスと例えばＨＦＣ−１
３４ａ(1,1,1,2-tetrafluoroetane)や、ＨＦＣ−１５２
ａ(1,1-difluoroetane) 等の補助発泡剤とを好適に用い
て、押出し混合、発泡、フォームの急冷によって得られ
た連通気泡の含有率が１００％近く、気泡径の小さな発
泡ポリスチレンからなっている。

【００１６】この発泡ポリスチレンの押出し成型品を芯
材として用いる場合は、発泡ポリスチレンの内部が融点
以下で熱変形温度以上の温度を十分に保持しているの
で、圧縮応力を付加して気泡を扁平化する。この時、気
泡の扁平化に伴って樹脂内に発生した応力を除去するた
めに、この圧縮された状態を維持しながら熱変形温度を
維持してアニールした後、その成型品を熱変形温度以
下、好ましくはガラス転移温度以下に冷却し、これを例
えば厚さ２０mm、面２００×２００mmの大きさに加工す
る。

【００１７】なお、この発泡ポリスチレンの他に発泡ウ
レタンを芯材に用いてもよい。この発泡ウレタンは、例
えば、ポリオール液を中心に触媒、整泡剤、破泡剤、発
泡剤等の助剤が混合されたプレミックス液と、イソシア
ネートを主成分とするイソシアネート液の２液をインペ
ラー形のミキサー等にそれぞれ規定量投入して混合し、
次いで、数秒後に開始される発泡に間に合うように３０
℃〜６０℃、好ましくは４０℃〜５０℃に保温した深さ
１００mmのアルミ製の金型内に投入し、この状態を５分
以上放置して完全に硬化させて得られたもので、この板
状の発泡ウレタンを芯材として用いる場合は、表層部分
に多くの独立の気泡が存在するので、これを排除する目
的で表面層を５mm以上、好ましくは１０mm以上削除した
後、前記と同様の大きさに加工する。

【００１８】［包装材］包装材は、例えば２枚の多層シ
ートを重ねて三方の端辺を線状に加熱しながら加圧して
シールし、袋状に形成されたものである。この多層シー
トは、例えばポリエチレンテレフタレート等のフィルム
の一方の面に、ナイロン等の耐傷性に優れたフィルムを
接着剤等で貼り付け、そのポリエチレンテレフタレート
のフィルムのもう一方の面にアルミ箔の多層シートを重
ね、さらに、そのアルミ箔上に熱融着が可能な熱可塑性
樹脂の高密度ポリエチレンフィルムを貼り合わせたもの
である。

【００１９】［真空断熱パネル］真空断熱パネルは、前
述した芯材及び包装材からなり、芯材が収納された包装
材内を真空引きしたもので、その内部の真空度は例えば
１０^-2torrになっている。この真空断熱パネルは、従来
例と同様に芯材を収納した包装材を真空包装機に固定し
てチャンバーを密閉し、前記真空度が得られるまで真空
調整用バルブで真空引きし、その後は、シール用加圧装
置により融着ヒータを閉じて、包装材の開口部の端辺を
加熱でシールして得られたものである。芯材と包装材
は、真空包装機に固定する前に１００℃以上の温度で乾
燥させたものである。

【００２０】［固定用の発泡ウレタン］固定用の発泡ウ
レタンは、外箱の内面に配設された真空断熱パネルを固
定するためのもので、例えば、ポリオール、整泡剤、触
媒、水、発泡剤を均一に混合してなるＲ液と、イソシア
ネートであるＰ液の２種の原料液を混合してなり、発泡
剤にはオゾン層の破壊と地球の温暖化に影響を及ぼしに
くいシクロペンタンが用いられている。この２種の原料
の混合液は、外箱と内箱との間の狭い空間部の充填が容
易で、充填後は樹脂化反応が急速に進行して硬化し易
く、断熱性能に優れた独立気泡を有する発泡ウレタンと
なる。

【００２１】［断熱箱体］断熱箱体は、鋼板を成型して
なる外箱と、外箱の鋼板上に両面テープを介して固着さ
れた前記真空断熱パネルと、ＡＢＳ樹脂シートを真空成
型してなり、その真空断熱パネルを覆うように前記外箱
に嵌合された内箱と、外箱と内箱との間に形成される空
間部に充填された前記発泡ウレタンとで構成されてい
る。その空間部に前記混合液（Ｒ液、Ｐ液）を充填する
ときは、外箱と内箱が発泡及び充填に伴って発生する圧
力によって変形しないように、５０℃に保温した発泡治
具に挿入して固定する。その混合液の注入量は充填に要
する量の例えば１５％程度多く注入する。これは、発泡
ウレタンの諸物性を飛躍的に向上させると共に均質化さ
せる上で有効である。

【００２２】実施形態１．次に、前述した断熱箱体の真
空断熱パネルの配置について説明する。図１は本発明の
実施形態１に係る断熱箱体の角部の断面図、図２は実施
形態１における真空断熱パネルの配置を示す外箱の展開
図、図３は各真空断熱パネルの端辺の隣接個所を示す外
箱の展開図である。

【００２３】実施形態１における真空断熱パネル１３
は、図２に示すように外箱１２の背面部１２ａ、各側面
部１２ｂ，１２ｃ及び上面部１２ｄにそれぞれ配置さ
れ、背面部１２ａにおいてはその上方に取り付けられ、
各側面部１２ｂ，１２ｃにおいては背面部１２ａの真空
断熱パネル１３の左右端辺にそれぞれ隣接するように取
り付けられ、上面部１２ｄにおいては背面部１２ａの真
空断熱パネル１３の上端辺に隣接するように取り付けら
れ、各真空断熱パネル１３の隣接個所は５個所となって
いる（図３参照）。

【００２４】隣接する各真空断熱パネル１３の端辺１３
ａは、図１に示すように断熱箱体１１の各角部、即ち外
箱１２の背面部１２ａと上面部１２ｄを連結する角部及
び背面部１２ａと各側面部１２ｂ，１２ｃを連結する角
部において、相互に接触することのないように外箱１２
の内面から真空断熱パネル１３の厚みの半分に相当する
５mm以上の距離、好ましくは１０mm以内の距離を隔てた
線上に配置されている。

【００２５】このように真空断熱パネル１３が配置され
た断熱箱体１１においては、各角部に位置する端辺１３
ａ側から放熱される熱は、固定用の発泡ウレタン１４の
厚さが増しているので、断熱箱体１１内の低温域に到達
することなく放散して吸収される。

【００２６】以上のように実施形態１によれば、各真空
断熱パネル１３を、その外周の端辺１３ａのうち二つの
端辺１３ａが断熱箱体１１のそれぞれの角部に位置する
よう配置して、その端辺１３ａ側と断熱箱体１１の内箱
１５との間の距離が長くなるようにしたので、当該角部
に位置する真空断熱パネル１３の端辺１３ａ側からの熱
侵入を抑制し、断熱箱体１１の断熱性能を向上させるこ
とができるという効果がある。

【００２７】実施形態２．図４は本発明の実施形態２に
係る断熱箱体の角部の断面図である。本実施形態２は、
実施形態１と同様に真空断熱パネル１３を外箱１２に配
置して（図２参照）、外箱１２の背面部１２ａと各側面
部１２ｂ，１２ｃを連結する各角部、即ちその角部に位
置する真空断熱パネル１３の端辺１３ａ側と外箱１２の
角部との間に例えば発泡ポリスチレン１６の成型品を設
けた断熱箱体１１である。

【００２８】この発泡ポリスチレン１６の成型品は、外
箱１２の背面部１２ａの両端がＬ字状に折り曲げられて
各側面部１２ｂ，１２ｃと切り離された状態の外箱１２
に対してなされたもので、固定用の発泡ウレタン１４の
充填時にその部分から洩れないようにすると共に、その
発泡ウレタン１４により角部の端辺１３ａ側が折れ曲が
って外箱１２に接触しないようにしたものである。

【００２９】このように外箱１２の背面部１２ａと各側
面部１２ｂ，１２ｃを連結する各角部が切り離された断
熱箱体１１においては、その角部に位置する端辺１３ａ
側が折れ曲がって外箱１２に接触するということがなく
なるので、接触した端辺１３ａ側から他の端辺１３ａに
熱が伝わって断熱箱体１１の断熱性能を低下させるとい
うことがなくなり、また、前記角部に位置する端辺１３
ａ側と断熱箱体１１の内箱１５との間の距離を長くとれ
るので、断熱箱体１１の角部に位置する真空断熱パネル
１３の端辺１３ａ側からの熱侵入を抑制し、断熱箱体１
１の断熱性能を向上させることができるという効果があ
る。

【００３０】なお、前記の実施形態２では、外箱１２の
背面部１２ａと各側面部１２ｂ，１２ｃを連結する各角
部こ発泡ポリスチレン１６の成型品を設けてその角部の
端辺１３ａ側が外箱１２に接触しないようにしたが、外
箱１２の背面部１２ａと上面部１２ｄを連結する角部、
各側面部１２ｂ，１２ｃと上面部１２ｄを連結する各角
部にそれぞれ発泡ポリスチレン１６の成型品を設けてそ
の角部の端辺１３ａ側が外箱１２に接触しないようにし
てもよい。

【００３１】また、外箱１２を成型した際に形成される
各角部に発泡ポリスチレン１６の成型品を設けてもよ
い。これは、各角部にできる可能性のある傷の隙間を塞
ぐためで、固定用の発泡ウレタン１４の洩れを防止す
る。

【００３２】さらに、真空断熱パネル１３の端辺１３ａ
と外箱１２の角部との間に設けた成型品に発泡ポリスチ
レン１６を用いたが、これに限定されることはなく、無
機又は有機質の多孔体でもよい。

【００３３】

【実施例】ここで、前記のように構成された例えば実施
形態１の断熱箱体１１を冷蔵庫に用いた場合の熱漏洩量
について述べる。 ［比較試料］比較対照の断熱箱体は、各部材が実施形態
１の断熱箱体１１と同じもので、外箱１２の背面部１２
ａ、各側面部１２ｂ，１２ｃ及び上面部１２ｄの各面の
ほぼ中央部にそれぞれ真空断熱パネル１３を配置（図５
参照）したものを従来例の冷蔵庫とした。

【００３４】［評価の方法］庫内の温度を＋３０℃に保
った実施例の冷蔵庫と従来例の冷蔵庫を、恒温０℃の室
内に設置してそれぞれの熱の漏洩量を測定した。

【００３５】［結果］熱漏洩量の測定結果は下記の表１
に示すように実施例では１１．７Kcal/h、従来例では１
３．１Kcal/hとなり、実施形態１の断熱箱体１１を用い
た冷蔵庫の方が断熱性能が優れているという効果が得ら
れた。

【００３６】

【表１】

【００３７】なお、前記の実施例では、実施形態１の断
熱箱体１１を冷蔵庫に用いて説明したが、実施形態２に
示す断熱箱体１１を冷蔵庫に用いてもよい。また、前述
のごとく断熱箱体１１を冷蔵庫に適用して説明したが、
これに限定されることはなく、例えば、車載用の小型冷
蔵庫、プレハブ式簡易冷蔵庫や保冷車、また、パイプや
建築物の保温材等、保温及び保冷用製品の断熱用部品と
しての応用も可能であり、その要旨を脱し得ない範囲で
種々変形して実施することができる。

【００３８】

【発明の効果】本願の請求項１の発明によれば、真空断
熱パネルの端辺が外箱の角部に位置するようにその真空
断熱パネルを外箱に設けたので、端辺と断熱箱体の内箱
との間の距離が長くなり、このため、角部に位置する真
空断熱パネルの端辺からの熱侵入を抑制し、断熱箱体の
断熱性能を向上させることができるという効果がある。

【００３９】本願の請求項２の発明によれば、外箱の角
部とその角部に位置する真空断熱パネルの端辺との間に
断熱材を配したので、角部に位置する端辺が折れ曲がっ
て外箱に接触するということがなくなり、このため、接
触した端辺から他の端辺に熱が伝わって断熱箱体の断熱
性能を低下させるということがなくなり、また、前記角
部に位置する端辺と断熱箱体の内箱との間の距離を長く
とれるので、断熱箱体の角部に位置する真空断熱パネル
の端辺側からの熱侵入を抑制し、断熱箱体の断熱性能を
向上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１に係る断熱箱体の角部
の断面図である。

【図２】 実施形態１における真空断熱パネルの配置
を示す外箱の展開図である。

【図３】 各真空断熱パネルの端辺の隣接個所を示す
外箱の展開図である。

【図４】 本発明の実施形態２に係る断熱箱体の角部
の断面図である。

【図５】 従来の冷蔵庫の断熱箱体の角部を示す断面
図である。

【図６】 各種断熱材の断熱性能を示す比較図であ
る。

【図７】 真空断熱パネルの断面図である。

【図８】 真空包装機による真空断熱パネルの製造方
法の概要を示す図である。

【図９】 従来の冷蔵庫の製造方法を示す工程図であ
る。

【図１０】 従来の冷蔵庫の断熱箱体における真空断熱
パネルの配設状態と熱の流れを示す図である。

【符号の説明】

１１ 断熱箱体、１２ 外箱、１３ 真空断熱パネル、
１４ 固定用の発泡ウレタン、１５ 内箱、１６ 発泡
ポリスチレン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前方開放の箱状の外箱と、外周に、シー
   ルされた端辺を有し、前記外箱の内面に設けられた真空
   断熱パネルと、その外箱に嵌合した内箱と、内面に真空
   断熱パネルを有する外箱と内箱との間の空間部に充填さ
   れた発泡樹脂とを備え、 前記真空断熱パネルは、その端辺が外箱の角部に位置す
   るよう取り付けられたことを特徴とする断熱箱体。
2. 【請求項２】 前記外箱の角部と該角部に位置する前記
   真空断熱パネルの端辺との間に断熱材を配したことを特
   徴とする請求項１記載の断熱箱体。