JP2004177065A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】外箱と内箱とが作る中空部に真空断熱パネルを入れ、ウレタンフォームを充填した断熱箱体を有する冷蔵庫に於いては、真空断熱パネルの密閉用フィルムとして、内部の真空度を維持するためガスバリア性の優れた多層のアルミ蒸着フィルムを使用する必要がありコストが高い。
【解決手段】外箱５の内箱に発泡断熱材１１と炭酸ガス吸着剤１３を置き、上記発泡断熱材１１と炭酸ガス吸着剤１３を密着用フィルム１５で覆って、上記外箱５と密閉用フィルム１５と外郭を構成する断熱パネル３を形成しその断熱パネルの外箱当接面以外をウレタンフォームとしたものである。
この様にしたことによって断熱パネルの外箱当接面は外箱が密閉用フィルムの代りをするため密閉用フィルムが不要となり、低コスト、高断熱性、高信頼性のある冷蔵庫を提供できるようにした。
【選択図】 図１

Description

【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ＨＣ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２００３年度末までに使用禁止となることが決まっている。ただし、ＨＣ類はガスの熱伝導率がＣＦＣ類、ＨＣＦＣ類等と比較して高いため、ＨＣ類で発泡した断熱材はＣＦＣ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。具体的には特許文献１（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。しかし、上記の炭酸ガス吸着剤は強アルカリ性を有しており、銅、アルミパイプの腐食への影響を考えると、市販冷蔵庫に適用するという訳には至らなかった。別の例としては、特許文献２（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。しかし、このものには吸着剤をコーティングしてしまうために吸着剤がなにもしないものに比較して大幅に吸着性能が劣るという問題があった。
【０００７】
また、ＨＣ類に替る発泡剤で発泡した断熱材に関しては、特許文献３（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。しかし、ＨＦＩＣ類、ＦＩＣ類のガス熱伝導率はシクロペンタンのガス熱伝導率よりも１．５倍小さいため、発泡断熱材とした時には、発泡剤にシクロペンタンを使ったものよりも断熱性能を向上させることができるが、後述するＶＩＰには到底及ばなかった。
【０００８】
更にＶＩＰを使用した冷蔵庫用断熱材の例としては、特許文献４（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】
従来例を図３、４を用いて説明する。図３は冷蔵庫の断熱箱体の斜視図、図４は断熱箱体のＣＣ断面図である。
【００１０】
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の間の中空部にウレタンフォーム１０７を一体発泡して形成されている。１０９はＶＩＰ等の断熱パネルであり、ＶＩＰ等の断熱パネル１０９は断熱箱体１０１の天井壁部、側壁部等の外箱１０３に接着剤１１１によって貼り付けられている。１１３はＶＩＰ等の断熱パネル１０９とウレタンフォーム１０７との接触面である。なお、接着剤１１１を用いて貼り付けを行うことによって、ＶＩＰ等の断熱パネル１０９がウレタンフォーム１０７の充填時に傾いたりすることがないのでウレタンフォームの１０７がスムーズに流れ、均質な気泡状態のウレタンフォーム１０７が形成される。
【００１１】
【特許文献１】
特開平６−３２２１６６号公報
【特許文献２】
特開平８−２００９３７号公報
【特許文献３】
特開平８−１１０１５３号公報
【特許文献４】
特開平４−２９７７７５号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＶＩＰ等の断熱パネルを使用した場合、次の問題がある。
（１）コストについて
ＶＩＰ等のフィルムとしては、内部の真空度を維持できるに、ガスバリア性に優れたアルミ箱や多層構造アルミ蒸着フィルムを使用する必要がありコストが高い。
【００１３】
また、ＶＩＰ製造工程においては真空包装が必須であり、高価な製造設備を必要とすることと、真空引き工程に時間がかかること等によりコストアップの要因となる。
【００１４】
また、図３、４で説明した如く、ＶＩＰ等の断熱パネルのを使用したものにあっては、ＶＩＰ等の断熱パネルのを外箱の内面に接着剤を用いて貼り付ける工程が必要となるため、張り付けの手間がかかりコストアップの要因となる。
（２）性能、信頼性について
ＶＩＰは内部のコア材から発生する微量のガス或いは外包フィルムから侵入するガスによって徐々に真空度が低下することにより断熱性能が大幅に劣化し、信頼性の点で問題がある。上記の問題点があるため、ＶＩＰ等を用いた断熱パネルは一部の機種で実用化されているが、冷蔵庫用断熱材の主流とはなっていない。
【００１５】
そこで、既存の発泡断熱材をの使い方を工夫して上記ＶＩＰに近づけた断熱パネルの提供が待たれた。
【００１６】
本発明はこれを具現化したものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の問題点を解決するための手段として、外箱と内箱とが作る中空部にウレタンフォームを充填した断熱箱体を有する冷蔵庫に於いて、外箱の内面に発泡断熱材と炭酸ガス吸着剤を置き、上記発泡断熱材と炭酸ガス吸着剤を密閉用フィルムで覆って、上記外箱と密閉用フィルムとで外郭を構成する断熱パネルを形成しその断熱パネルの外箱当接面以外を上記ウレタンフォームとしたものである。
【００１８】
この様にすることによって、断熱パネルの外箱当接面は外側が密閉用フィルムの代りをするため、その分の密閉用フィルムが不要となり断熱パネルの低コスト化がはかれる。また、ＶＩＰを一切用いないので、上記したＶＩＰの問題は解消できる。
【００１９】
また、断熱パネルの外郭を構成する外箱と密閉用フィルムとの接合部にシール材を介在させたことを特徴とするものである。
【００２０】
この様にすることによって、外箱と密閉用フィルムの接合は平面での接合となるので接合しやすく、断熱パネルの気密性が確保できる。これにより、従来の冷蔵庫の断熱箱体よりも断熱性能、信頼性の面で優れた断熱箱体を得ることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図１、２を用いて説明する。
【００２２】
図１は冷蔵庫の断熱箱体の要部横断面図であり、図２は周囲を密閉用フィルムで密閉した断熱パネルの要部断面図である。
（実施例１）
図２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２１内に発泡断熱材２２及び炭酸ガス吸着剤２３を封入して構成されている。そして、上記密閉用フィルム２１の両端部はシール材２４によってシールされている。
【００２３】
発泡断熱材２２は芳香類アミン系のポリエーテルポリオールとトリレンジアミン系ポリエーテルポリオール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粘度調節用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、イソシアネートと補助発泡剤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。
【００２４】
炭酸ガス吸着剤２３はフレーク状の水酸化カルシウム（試薬特級）が発泡断熱材２１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２３としては上記水酸化カルシウムの他、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。
【００２５】
密閉用フィルム２１はポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）製で厚さ５０μｍのもの、またはアルミ蒸着フィルムを使用した。
（後述する実施例２の対照区の説明）
本実施例は図２と同様の構造の断熱パネルにおいて、芳香族アミン系のポリエーテルポリオールとトリレンジアミン系ポリエーテルポリオール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粘度調節用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、イソシアネートと補助発泡剤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２３は添加せず、密閉用フィルム２１は使用しない。
（実施例２）
本実施例は図２と同様の構造の断熱パネルにおいて、芳香族アミン系のポリエーテルポリオールとトリレンジアミン系ポリエーテルポリオール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の対照区の場合と同様に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粘度調節用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、イソシアネートと補助発泡剤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２３はフレーク状の水酸化カルシウム（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２３としては上記水酸化カルシウムの他、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ＦＩＣ、ＨＦＩＣ、またはＨＣを使用する。密閉用フィルム２１はポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）製で厚さ５０μｍのものまたは、アルミ蒸着フィルムを使用した。
【００２６】
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。
【００２７】
【表１】

【００２８】
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。
【００２９】
密閉用フィルム及び炭酸ガス吸着剤を用いない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。次に、上記の実施例１あるいは実施例２を冷蔵庫の断熱箱体に適用した図を図１で説明する。図１に於いて、１は断熱箱体である。３は断熱パネルであり、断熱パネル３は外箱５と内箱７とが作る中空部にウレタンフォーム９を充填した断熱箱体１内に設けられている。１１は発泡断熱材、１３は炭酸ガス吸着剤、１５は密閉用フィルムである。発泡断熱材１１と炭酸ガス吸着剤１３とは外箱５の内面に隣接して配設され、発泡断熱材１１と炭酸ガス吸着剤１３は密閉用フィルム１５で覆われ、外箱５と密閉用フィルム１５とをシールする接合部１７を有している。接合部１７は外箱５の内面側に位置している。
【００３０】
しかして、本発明の断熱パネル３は外箱５の内面に発泡断熱材１１と炭酸ガス吸着剤１３を置き、発泡断熱材１１と炭酸ガス吸着剤１３を密閉用フィルム１５で覆って外箱５と密閉用フィルム１５とを接合させ、外箱５と一体化したものである。そして、断熱パネルの外箱等接面以外をウレタンフォーム９としたものである。また、図示していないが密閉用フィルム１５のウレタンフォーム９側の表面と剥離材等を介在させて置くことによって、断熱パネル３を回収する際、外箱５の剥離時に断熱パネルが同時に回収できようにした。
【００３１】
また、外箱５は断熱パネル３の一部として使われているので、その分密閉用フィルムが節約できるようにした。
【００３２】
密閉用フィルム１５を外箱５に設置しないのは、外箱５は鉄板製でガスバリア性があるためである。上記密閉用フィルム１５は炭酸ガス不透過性に優れたポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）製で厚さ５０μｍのフィルム、アルミ蒸着フィルムまたはアルミ箔が使われる。密閉用フィルム１５の不透過性につぃては真空度が１０Ｔｏｒｒ程度でよく、ＶＩＰの真空度（１０^−４Ｔｏｒｅ）のような高真空度を要求されないので密閉用フィルム１５はコスト的に安価なもので済む。
【００３３】
９はウレタンフォームであり、ウレタンフォーム９は断熱箱体１の内箱７と密閉用フィルム１５との間に充填発泡されている。発泡後に、図示されていないがウレタンフォーム９の原液の注入口及びガス抜き孔を封じ、断熱箱体１を得る。ウレタンフォーム１１の発泡剤として、フルオロヨウドカーボン（ＦＩＣ）、ハイドロフルオロヨウドカーボン（ＨＦＩＣ）、またはハイドロカーボン（ＨＣ）を使用する。ＦＩＣ、ＨＦＩＣまたはＨＣの熱伝導率は従来の発泡剤よりも低いため、これらを用いることによって断熱性能のよい断熱箱体１１が得られる。
【００３４】
炭酸ガス吸着剤１３として水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、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。炭酸ガス吸着剤の実施例として、フレーク状の水酸化カリウム（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を使用する。
【００３５】
ここで、上記の構成に於いて、発泡断熱材としてウレタンフォームを使用し、発泡断熱材の発泡剤としてフルオロヨウドカーボン（ＦＩＣ）を使用し、炭酸ガス吸着剤としてとしてフレーク状の水酸化カリウム（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を使用し、密閉用フィルムはポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）製で厚さ厚さ５０μｍのものを使用した断熱箱体を実施例３として表わす。このものは表１の実施例２を図１の断熱箱体に応用した例である。
【００３６】
実施例３の断熱箱体は表２の如くなる。
【００３７】
【表２】

【００３８】
表２で対照区１は、従来の断熱パネルに入らない断熱箱体であり、なお、断熱箱体の発泡断熱材Ｖに対する断熱パネルＡの体積比率は３０％ある。
【００３９】
断熱箱体の断熱性能を伝熱係数で求め、対照区の１の伝熱係数を１００とした時、本発明の実施例３は８５となり、断熱性能的に優れた断熱箱体が得られる。
【００４０】
なお以上の構成に於いては、断熱箱体にＶＩＰ等の断熱パネルを一切用いないので、真空包装あるいは断熱包装が不要となり、これに伴う真空引き工程、真空封じ工程、断熱箱体の外箱への断熱パネルの貼り付け工程等が一切不用となるためコスト面でおおきなメリットが得られる。
【００４１】
また、ＶＩＰの場合、密閉用フィルムにわずかなピンホールが存在しても真空度が激減し、所定の断熱性能を維持することが困難であるが、本発明の構成では密閉用フィルム内の発泡断熱材は独立気泡から形成されているため、密閉用フィルムにピンホールが存在したとしても熱伝導率は殆んど劣化しないため断熱性能は変わらず信頼性の面で優れた冷蔵庫が得られる。
【００４２】
さらに、従来使われていた外箱と断熱パネルとの間の接着剤はいらなくなるので、その分低コスト化が出できるようにした。
【００４３】
また、図１に於いて、１９はシール材であり、シール材１９はシリコンシーラント等のシリコン系が使用されている。シール材１９は外箱５と一体の断熱パネル３と外箱５と密閉用フィルム１５との接合部１７に介在させ断熱パネル３の気密を確保するようにしたものである。この様にすることによって、外箱の平面部に密閉用フィルムが接合させシールされるのでシール作業が簡単にでき、精度のよいシールができるので、接合部よりウレタンフォームから出る熱伝導率の高い炭酸ガスの侵入を防止できるようにした。従って断熱性能、信頼性に優れた断熱箱体が得られる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように外箱と内箱とが作る中空部にウレタンフォームをを充填した断熱箱体を有する冷蔵庫に於いて、外箱の内面に発泡断熱材と炭酸ガス吸着剤を置き、上記発泡断熱材と炭酸ガス吸着剤を密閉等フィルムで覆って、上記外箱と密閉用フィルムとで外郭を構成する断熱パネルを形成し、その断熱パネルの外箱当接面以外を上記ウレタンフォームしたことによって、外箱を断熱パネルの一部として使われるので、その分密閉用フィルムが節約できるようになる。
【００４５】
さらには、外箱と断熱パネルとの間の接着剤はいらないので、その分コスト低減が可能となる。
【００４６】
また、断熱パネルの外郭を構成する外箱と密閉用フィルムとの接合部にシール材を介在させたことによって、断熱パネルの気密性が向上し、ウレタンフォームから発生する熱伝導率の高い炭酸ガスを断熱パネル側へ洩れなくして断熱パネルの高断熱性能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷蔵庫の断熱箱体要部横断図面。
【図２】密閉用フィルムで密閉した断熱パネルの要部断面図
【図３】従来の冷蔵庫の断熱箱体斜視図。
【図４】図３の断熱箱体のＣＣ断面図。
【符号の説明】
１…断熱箱体、３…断熱パネル、５…外箱、７…内箱、９…ウレタンフォーム、１１…発泡断熱材、１３…炭酸ガス吸着剤、１５…密閉用フィルム、１７…接合部、１９…シール材。

Claims (2)

1. 外箱と内箱とが作る中空部にウレタンフォームを充填した断熱箱体を有する冷蔵庫に於いて、外箱の内面に発泡断熱材と炭酸ガス吸着剤を置き、上記発泡断熱材と炭酸ガス吸着剤を密閉用フィルムで覆って、上記外箱と密閉用フィルムとで外郭を構成する断熱パネルを形成し、その断熱パネルの外箱当接面以外を上記ウレタンフォームとしたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 断熱パネルの外郭を構成する外箱と密閉用フィルムとの接合部にシール材を介在させたことを特徴とする請求項１記載の断熱パネルを有する冷蔵庫。

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