JP2002228347A

JP2002228347A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2002228347A
Application number: JP2001028971A
Authority: JP
Inventors: Kuninari Araki; 邦成荒木; Katsumi Fukuda; 克美福田; Hisao Yokokura; 久男横倉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2002-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】真空断熱パネルは真空容器を真空保持できる金
属性材料で作る関係でパネル表面からの熱の廻り込み
（ヒートブリッジ）によりこのパネルを冷蔵庫用断熱箱
体の外箱の内面に直接接触させた従来の断熱箱体構造で
は期待される断熱性能が得られないこと、真空断熱パネ
ルは外傷を受けやすく信頼性が得られないこと等の問題
があった。【解決手段】外箱と内箱とからなる空間内にポリウレタ
ンフォームを充填した冷蔵庫用断熱箱体に於いて、発泡
断熱材と炭酸ガス吸着剤と真空断熱パネルとを密閉用フ
ィルム中に封入した断熱パネルを断熱箱体内に包含す
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、断熱パネルを断熱
材とした冷蔵庫に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球温暖化に対する観点から、家
庭用電化製品(以下家電品という)の消費電力量削減の必
要性が叫ばれている。特に、冷蔵庫は家電品の中で最も
消費電力量の多い製品であり、冷蔵庫の消費電力量削減
は地球温暖化対策として必要不可欠な課題である。

【０００３】冷蔵庫の消費電力は、庫内の負荷量が一定
であれば、庫内冷却用圧縮機の効率と、庫内からの熱漏
洩量に関係する断熱材の断熱性能によってその大部分が
決まるため、冷蔵庫の開発においてはこれら圧縮機の効
率と断熱材の断熱性能の向上に努力を重ねている。

【０００４】本発明に関係が深い断熱材(ポリウレタン
フォーム)の断熱性能に関しては、従来、発泡材として
使用されていたクロロフルオロカーボン類(以下CFC類と
いう)がオゾン層破壊物質であることが分かり、その使
用を取りやめ、代替発泡材としてオゾン破壊係数の少な
いハイドロクロロフルオロカーボン類(以下HCFC類とい
う)、またはオゾン破壊係数が0である炭化水素類(以下H
C類という)が使用されている。しかしながらHCFC類はオ
ゾン破壊係数が0でないため近い将来に使用禁止となる
ことが決まっており、HC類はガスの熱伝導率がCFC類、H
CFC類等と比較して高いため、HC類で発泡した断熱材はC
FC類、HCFC類で発泡した断熱材と比較して断熱性能が悪
くなるという欠点を有する。これらの状況を踏まえ、冷
蔵庫用断熱材の断熱性能向上のために３方面からの取り
組みがなされている。その一つはHC類を発泡剤として使
用したまま別の手段によって断熱性能を向上させる取り
組みである。また別の方法としては、HC類に替る発泡剤
を使用して断熱性能を向上させる取り組みである。

【０００５】更に別の方法として、真空断熱パネル(以
下VIPという)を使用する取り組みである。

【０００６】HC類を発泡剤として使用した断熱材の断熱
性能を向上させるための取り組みとして、発泡時に副次
的に発生するガス熱伝導率の高いガスを吸着除去する試
みがある。具体的には特開平6−322166号公報に開示さ
れている、ウレタン発泡時に発生するガス熱伝導率の高
い炭酸ガスを炭酸ガス吸着剤によって吸着して断熱性能
を向上させる方法である。前記発明によれば、ウレタン
の原液であるポリオール中に水酸化ナトリウムあるいは
ソーダ石灰等の強アルカリ性試薬を混入し、発泡後にア
ルカリ性試薬に発泡によって発生する炭酸ガスが吸着さ
れて徐々に断熱性能が向上するものである。別の例とし
ては、特開平8−200937号公報に開示されているよう
に、アルカリ性試薬の表面を樹脂コーティングしたもの
を炭酸ガス吸着剤として原液に混入し、発泡する方法が
ある。

【０００７】また、HC類に替る発泡剤で発泡した断熱材
に関しては、特開平8−110153号公報に開示されている
ハイドロフルオロヨウドカーボン類(以下HFIC類という)
やフルオロヨウドカーボン類(以下FIC類という)を発泡
剤として使用した例がある。

【０００８】更にVIPを使用した冷蔵庫用断熱材の例と
しては、特開平4−297775号公報に開示されているよう
に、連通ウレタンをアルミ蒸着フィルムで真空包装した
ものを使用する例がある。

【０００９】次に、従来例について図４、図５を用いて
説明をする。

【００１０】図４は冷蔵庫用断熱箱体の斜視図、図５は
図４のCC断面図である。

【００１１】図に於いて、101は断熱箱体であり、断熱
箱体101は外箱103と内箱105との中空部にポリウレタン
フォーム107の原液を充填発泡して形成されている。109
は真空断熱パネル（VIP）であり、 VIP 109は外箱103の
内面側で断熱箱体101の側面、天井面に配設されてい
る。また、真空断熱パネル109は図示されていないが、
連通ウレタンをアルミ箔または多層のアルミ蒸着フィル
ムで真空包装した真空容器110で形成され、外箱103の内
面側に接着剤111で固定されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来構造のもの
にあっては、 VIPの真空容器が熱伝導性の大きいアルミ
箔や蒸着フィルムで作られているので真空容器の表面か
らの熱の廻り込み（ヒートブリッジ）ができる。従っ
て、このVIPを鉄板製の外箱に直接接触させている従来
の断熱箱体に於いては期待できる断熱性能が得られない
という問題があった。

【００１３】また、真空容器に使われているアルミ箔や
蒸着フィルムはわずかな外傷を受けても真空容器の真空
度が保持できなくなるため信頼性に問題もあった。

【００１４】上記の問題点があるため、 VIPを用いた断
熱箱体は一部の機種で実用化されているが、冷蔵庫用断
熱箱体の主流とはなっていない。本発明は上記の問題点
を解決した断熱箱体を有する冷蔵庫を提供することを目
的としたものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の冷蔵庫は、外箱
と内箱とからなる空間内にポリウレタンフォームを充填
した冷蔵庫用断熱箱体に於いて、発泡断熱材と炭酸ガス
吸着剤と真空断熱パネルとを密閉用フィルム中に封入し
10Torr程度まで減圧した断熱パネルを、断熱箱体内に含
包したこと、これに加えて、発泡断熱材は断熱パネルの
内面に内接し、真空断熱パネルを上下で挟むように配設
したことによって、 VIPの表面からの熱の廻り込み（ヒ
ートブリッジ）を熱伝導率の低い発泡断熱材で遮断し
て、 VIPの熱を断熱パネルの密閉用フィルムへ直接伝熱
しないようにしたものである。

【００１６】またVIP表面が外傷を受けないように発泡
断熱材で保護されるようにしたものである。

【００１７】また、外箱と内箱とからなる冷蔵庫用断熱
箱体(ポリウレタンフォーム充填箱体)に於いて、内箱の
内面に炭酸ガスバリアフィルムを貼り付け、この炭酸ガ
スバリアフィルムと外箱との中空部に真空断熱パネル、
スペーサ、及び炭酸ガス吸着剤を入れ、ポリウレタンフ
ォームの原液を充填して10Torr程度まで減圧し、密閉構
造の断熱箱体としたこと、これに加えて、スペーサは発
泡断熱材で形成し、断熱箱体の内面に内接し、真空断熱
パネルを上下で挟むように配設したことによって、VIP
の表面から熱の廻り込み（ヒートブリッジ）を熱伝導率
の低い発泡断熱材で遮断して、VIPの熱を外箱へ直接伝
熱しないようにしたものである。

【００１８】また、この場合もVIP表面が外傷を受けな
いように発泡断熱材で保護されるようにしたものであ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以上本発明の冷蔵庫の一実施例を
図１、２、３を用いて説明する。

【００２０】図１は本発明の断熱パネルの要部断面説明
図、図２は断熱箱体の要部横断面説明図である。図３は
図１とは別の断熱パネルの要部断面説明図である。 (実施例１)図３に於いて、Ａは断熱パネル、この断熱パ
ネルＡは、密閉用フィルム31内に発泡断熱材32及び炭酸
ガス吸着剤33を封入し、10Torr程度まで減圧して構成さ
れている。そして、上記密閉用フィルムの両端部はシー
ル材34によってシールされている。

【００２１】発泡断熱材32はトリレンジアミン系ポリエ
ーテルポリオールとトリエタノールアミン系トリレンジ
アミン系ポリエーテルポリオールとトリエタノールアミ
ン系ポリエーテルポリオールおよびビスフェノールA系
ポリエーテルポリオール等を適量混合したポリオール中
に発泡剤としてシクロペンタン、シリコーン系整泡剤、
アミン系触媒を混合したものに補助発泡剤に水を適量混
合したポリオールプレミックス液とポリメチレンポリフ
ェニルジイソシアネート(ＭＤＩ)系イソシアネートを高
圧発泡機によって混合した液を500×500×50ｔのアルミ
パネル内に発泡し、キュア温度60℃、キュア時間5分
で、自由発泡時のポリウレタンフォーム量に対して110
％の原液を注入し作製したオーバーパック率10％のウレ
タン発泡断熱材である。この場合、イソシアネートと粘
度調整用の水との反応によって、副次的に熱伝導率の高
い炭酸ガスが発生するため炭酸ガス吸着剤を入れてこの
炭酸ガスを除去する。炭酸ガス吸着剤はフレーク状の水
酸化カルシウム、水酸化マグネシウム(試薬特級)が発泡
断熱材の重量比5％となる量を不織布に封入したもので
ある。また、炭酸ガス吸着剤としては上記水酸化カルシ
ウム、水酸化マグネシウムの他、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、酸化カルシウム、水酸化マグネシウムな
どアルカリ性の強い試薬が良い。密閉用フィルムはポリ
アクリロニトリル(PAN)製で厚さ50μｍのもの、アルミ
蒸着フィルム、またはアルミ箔を使用した。 (後述する実施例2の対照区)本対照区は実施例1の場合と
同様の構造の断熱パネルにおいて、トリレンジアミン系
ポリエーテルポリオールとトリエタノールアミン系ポリ
エーテルポリオールおよびビスフェノールA系ポリエー
テルポリオール等を適量混合したポリオール中に発泡剤
としてFIC類の一つであるペンタフルオロヨウドエタン
を、シリコーン系整泡剤、アミン系触媒を混合したもの
に補助発泡剤に水を適量混合したポリオールプレミック
ス液とポリメチレンポリフェニルジイソシアネート(Ｍ
ＤＩ)系イソシアネートを高圧発泡機によって混合した
液を500×500×50tのアルミパネル内に発泡し、キュア
温度60℃、キュア時間5分で、自由発泡時のポリウレタ
ンフォーム量に対して110％の原液を注入し作製したオ
ーバーパック率10％のウレタン発泡断熱材である。この
場合、イソシアネートと粘度調整用の水との反応によっ
て、副次的に熱伝導率の高い炭酸ガスが発生するが、こ
の炭酸ガスを除去する炭酸ガス吸着剤は添加せず、密閉
用フィルムは使用しない。 (実施例２)本実施例は実施例1の場合と同様の構造の断
熱パネルにおいて、トリレンジアミン系ポリエーテルポ
リオールとトリエタノールアミン系ポリエーテルポリオ
ールおよびビスフェノールA系ポリエーテルポリオール
等を適量混合したポリエーテルポリオール中に発泡剤と
して実施例2の対照区場合と同様にFIC類の一つであるペ
ンタフルオロヨウドエタンを、シリコーン系整泡剤、ア
ミン系触媒を混合したものに補助発泡剤に水を適量混合
したポリオールプレミックス液とポリメチレンポリフェ
ニルジイソシアネート(ＭＤＩ)系イソシアネートを高圧
発泡機によって混合した液を500×500×50tのアルミパ
ネル内に発泡し、キュア温度60℃、キュア時間5分で、
自由発泡時のポリウレタンフォーム量に対して110％の
量を注入し作製したオーバーパック率10％のウレタン発
泡断熱材である。この場合、イソシアネートと粘度調整
用の水との反応によって、副次的に熱伝導率にの高い炭
酸ガスが発生するため炭酸ガス吸着剤を入れてこの炭酸
ガスを除去する。炭酸ガス吸着剤はフレーク状の水酸化
カルシウム、水酸化マグネシウム(試薬特級)が発泡断熱
材の重量比5％となる量を不織布に封入したものであ
る。また、炭酸ガス吸着剤としては上記水酸化カルシウ
ム、水酸化マグネシウムの他、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなど
アルカリ性の強い試薬が良い。また、発泡剤としてFI
C、HFIC、またはHCを使用する。密閉用フィルムはポリ
アクリロニトリル(PAN)製で厚さ50μｍのもの、アルミ
蒸着フィルム、またはアルミ箔を使用した。

【００２２】以上の実施例に示した処方によって製作し
たウレタン発泡断熱材の性能比較を表1に示す。ここで
対照区は実施例1の場合と、シリコーン系整泡剤、アミ
ン系触媒、水、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネ
ート(ＭＤＩ)系イソシアネートの成分及び添加量は同一
で、発泡剤はシクロペンタンを用いて、オーバーパック
率10％のウレタン発泡断熱材を製作し、炭酸ガス吸着
剤、密閉用フィルムへの封入などは行わないものであ
る。

【００２３】

【表１】密閉用フィルム及び炭酸ガス吸着剤を用いないポリウレ
タンフォームの熱伝導率は徐々に増加しているのに比較
して、本発明の実施例1では断熱パネルの熱伝導率は対
照区と比べ最初から下がっている。最初から下がって理
由は、減圧されることと、イソシアネートと水との反応
によって発生する炭酸ガスが発泡直後に於いて残留する
ため、この炭酸ガスが密閉用フィルムと炭酸ガス吸着剤
を用いることによって除去されるためである。その後熱
伝導率は徐々に低下しており、炭酸ガス吸着剤の添加に
より断熱性能が向上する効果があることが確認できた。
更に発泡剤としてペンタフルオロヨウドエタンを使用し
た実施例2の対照区では発泡初期から低い熱伝導率のパ
ネルが得られた。しかし、炭酸ガス吸着剤（水酸化カリ
ウム）を含んでいない為、パネル熱伝導率が経時変化で
劣化していくことが確認された。炭酸ガス吸着剤を封入
した実施例２では、実施例２の対照区と比較して時間経
過と共に更に熱伝導率が低下した。

【００２４】次に、図３の実施例の利点を応用した本発
明の例を図１、図２で説明する。

【００２５】図１に於いて、１は断熱パネル、３は密閉
用フィルム、５は真空断熱パネル、７は発泡断熱材、９
は炭酸ガス吸着剤である。断熱パネル１は発泡断熱材７
と炭酸ガス吸着剤９と真空断熱パネル５とを密閉用フィ
ルム３中に封入し形成したものである。密閉用フィルム
３の両端部はシール材11で密封されて10Torr程度まで減
圧しいる。また、発泡断熱材７は断熱パネル１の内面に
内接し、真空断熱パネル５を上下で挟むように配設され
ている。

【００２６】ここで、密閉用フィルム３はポリアクリロ
ニトリル(以下ＰＡＮという)、アルミ蒸着フィルム、ま
たはアルミ箔を使用する。

【００２７】発泡断熱材７はポリウレタンフォームまた
は、ポリスチレンフォームを使用する。

【００２８】発泡断熱材７の発泡剤としてはフルオロヨ
ウドカーボン、ハイドロフルオロヨウドカーボンまた
は、ハイドロカーボンを使用する。

【００２９】炭酸ガス吸着剤９は水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどアルカリ
性の強い試薬を使用する。

【００３０】上記の如く、本発明のものは外箱と内箱が
作る空間に充填されるポリウレタンフォームより成る発
泡断熱材よりも熱伝導的に優位な真空断熱パネルを断熱
パネルの中に入れ、真空断熱パネルの上下を発泡断熱材
で挟むように配設したものであるから、従来の真空断熱
パネルに比べパネル表面からの熱の廻り込み（ヒートブ
リッジ）を少なくすることができる。従って、本発明の
断熱パネルは上記実施例の断熱パネルよりも断熱性能的
に優れたものが得られる。

【００３１】また、真空断熱パネルの表面が発泡断熱材
で保護される構成となるため、真空断熱パネルを構成す
るアルミ箔やアルミ蒸着フィルムに外傷を受けにくく、
真空が破れたりすることがないので断熱パネルの信頼性
の面で優れたものが得られる。

【００３２】次に、図１とは別の実施例を図２を用いて
説明する。

【００３３】図２に於いて、図１と同じ部材のものは同
符号とした。13は外箱、15は内箱、17は炭酸ガスバリア
フィルム、19はスペーサ、21は外箱と内箱で作る空間に
充填されるポリウレタンフォームである。このものは内
箱と外箱が作る空間を断熱パネルとした例である。

【００３４】ここで、炭酸ガスバリアフィルム17はポリ
アクリロニトリル(PAN)、アルミ蒸着フィルム、または
アルミ箔を使用する。ポリウレタンフォーム21の発泡剤
としてはフルオロヨウドカーボン、ハイドロフルオロヨ
ウドカーボンまたは、ハイドロカーボンを使用する。

【００３５】しかして、外箱13と内箱15とからなる冷蔵
庫断熱箱体に於いて、内箱15の内面に炭酸ガスバリアフ
ィルム17を貼り付け、この炭酸ガスバリアフィルム17と
外箱13との中空部に真空断熱パネル５、スペーサ19、及
び炭酸ガス吸着剤９を入れ、ポリウレタンフォーム21の
原液を充填して、発泡後、発泡断熱材の原液の注入口、
ガス抜き孔を封じ、10Torr程度まで減圧し、密閉断熱箱
体としたものである。

【００３６】また、スペーサ19は発泡断熱材で形成し、
断熱箱体の内面に内接し、真空断熱バネル５を上下で挟
むように配設したものである。

【００３７】このようにしたものであるから、真空断熱
パネル表面からの熱の廻り込み（ヒートブリッジ）を少
なくすることができると共に断熱箱体内の発泡断熱材の
熱伝導率は低く保持できる。従って、外箱の内面に真空
断熱パネルを貼り付け、ポリウレタンフォームの原液を
充填して発泡した従来の断熱箱体に比べ断熱性能的に優
れたものが得られる。

【００３８】また、真空断熱パネルの表面が発泡断熱材
で保護される構成となるため、真空断熱パネルを構成す
るアルミ箔やアルミ蒸着フィルムに外傷を受けにくく、
真空が破れたりすることがないので断熱箱体の信頼性の
面で優れたものが得られる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の冷蔵庫は、外箱と内箱とからな
る空間内にポリウレタンフォームを充填した冷蔵庫用断
熱箱体に於いて、発泡断熱材と炭酸ガス吸着剤と真空断
熱パネルとを密閉用フィルム中に封入した断熱パネルを
断熱箱体内に包含したこと、これに加えて、発泡断熱材
は断熱パネルの内面に内接し、真空断熱材パネルを上下
で挟むように配設したことによって、VIPの表面からの
熱の廻り込み（ヒートブリッジ）を熱伝導率の低い発泡
断熱材で遮断して、 VIPの熱を断熱パネルの密閉用フィ
ルムへ直接伝熱しないようにしたものであるから、従来
の断熱パネルよりも熱電導率の低い断熱パネルを得るこ
とができ、この断熱パネルを断熱箱体に用いることによ
って、従来のVIP入り断熱箱体よりも優れた断熱箱体が
得られる。

【００４０】また、 VIP表面が発泡断熱材で保護される
ので、 VIPを形成するアルミ箔やアルミ蒸着フィルムに
外傷を受けにくくなり信頼性の面で優れた断熱パネル、
断熱箱体が得られる。

【００４１】また、外箱と内箱とからなる空間内にポリ
ウレタンフォームを充填した冷蔵庫用断熱箱体に於い
て、内箱の内面に炭酸ガスバリアフィルムを貼り付け、
この炭酸ガスバリアフィルムと外箱との中空部に真空断
熱パネル、スペーサー、及び炭酸ガス吸着剤を入設けた
断熱箱体としたこと、これに加えて、スペーサは発泡断
熱材で形成し、断熱箱体の内面に内接し、真空断熱パネ
ルを上下で挟むように配設したことによって、 VIPの表
面から熱の廻り込み（ヒートブリッジ）を熱電導率の低
い発泡断熱材で遮断して、 VIPの熱を外箱へ直接伝熱し
ないようにしたものであるから、この断熱パネルを断熱
箱体に用いることによって従来のVIP入り断熱箱体より
も優れた断熱箱体が得られる。

【００４２】また、この場合もVIP表面が発泡断熱材で
保護されているので、 VIPを形成するアルミ箔やアルミ
蒸着フィルムに外傷を受けにくくなり信頼性の面で優れ
た断熱箱体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷蔵庫の断熱パネルの要部横断面説明
図。

【図２】本発明の断熱箱体の要部断面説明図。

【図３】本発明の図１とは別の断熱パネルの要部断面説
明図。

【図４】冷蔵庫用断熱箱体の斜視図。

【図５】図３のCC断面図。

【符号の説明】

１…断熱パネル、３…密閉用フィルム、５…真空断熱パ
ネル、７…発泡断熱材、９…炭酸ガス吸着剤、17…炭酸
ガスバリアフィルム、19…スペーサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者横倉久男茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内Ｆターム(参考） 3L102 JA01 MA01 MB22 MB25 MB27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外箱と内箱とからなる空間内にポリウレ
タンフォームを充填した冷蔵庫用断熱箱体に於いて、発
泡断熱材と炭酸ガス吸着剤と真空断熱パネルとを密閉用
フィルム中に封入した断熱パネルを断熱箱体内に包含し
たことを特徴とする冷蔵庫。