JP2011196609A - Heat insulating material and refrigerator - Google Patents

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Hitoshi Ozaki
仁 尾崎
Takahito Shibayama
卓人 柴山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the flow-filling property of polyurethane, the thermal insulation performance of a polyurethane heat insulating material, and the power saving of a refrigerator.SOLUTION: A heat insulating material is obtained by reacting polyol and polyisocyanate in the presence of a foaming agent, using a first foaming agent (cyclopentane) and a second foaming agent (carbon dioxide) as the foaming agent, and adding an adsorbent 110 that adsorbs the second foaming agent (carbon dioxide) existing in bubbles after foaming. The mixture liquid can be filled smoothly even into a complex shape since it flows with a low viscosity, and the second foaming agent added for the purpose of increasing the foaming force is removed and the first foaming agent composition used to exert the heat insulating material performance as a base function of the foamed polyurethane heat insulating material becomes predominant and the thermal insulation performance can be maintained.

Description

本発明は、断熱材およびそれを用いた冷蔵庫に関するものである。   The present invention relates to a heat insulating material and a refrigerator using the same.

近年の冷蔵庫は、省エネルギーの観点から冷蔵庫筐体壁面に用いられる断熱材の断熱性能向上に対する社会的ニーズがある。これに応えるべく、冷蔵庫製造各社は創意工夫を怠らず、最近では従来の発泡ポリウレタン断熱材に加えて、高性能断熱材である真空断熱材が併用された冷蔵庫が商品化されている。   In recent years, refrigerators have a social need for improving the heat insulation performance of the heat insulating material used on the wall surface of the refrigerator housing from the viewpoint of energy saving. In order to respond to these demands, refrigerator manufacturers have not neglected their ingenuity, and recently, refrigerators that use vacuum heat insulating materials, which are high performance heat insulating materials, in addition to conventional polyurethane foam heat insulating materials have been commercialized.

真空断熱材は、空気遮断性に優れた外被袋内に粉末やガラス繊維焼結体などの芯材を水分吸着剤などと同封して、真空包装したものであり、冷蔵庫筐体壁面の複雑な形状に隙間無く設置することは困難である。このため、一般的には、筐体壁面内の外面材もしくは内面材に予め真空断熱材を貼り付け、残りの空間に発泡ポリウレタンが充填される。その結果、発泡ポリウレタン単独の場合と比較して、筐体壁面の複合熱伝導率を低減でき、冷蔵庫筐体の断熱性能は向上できる。   A vacuum insulation material is a vacuum package that encloses a core material, such as powder or glass fiber sintered body, together with a moisture adsorbent, etc., in a jacket bag with excellent air barrier properties. It is difficult to install in a simple shape without a gap. For this reason, generally, a vacuum heat insulating material is pasted in advance on an outer surface material or an inner surface material in the wall surface of the casing, and the remaining space is filled with foamed polyurethane. As a result, the composite thermal conductivity of the casing wall surface can be reduced and the heat insulating performance of the refrigerator casing can be improved as compared with the case of foamed polyurethane alone.

一方、筐体壁面内に真空断熱材を備えることは、発泡ポリウレタンの充填性の観点から、流動抵抗が増大することと、空気孔位置の自由度が減ることから好ましくない。発泡ポリウレタンは、ポリオールとポリイソシアネートを混合し、化学反応により増粘(硬化)しながら冷蔵庫筐体壁面内に充填される。つまり、反応が進んだ位置に真空断熱材のような流動阻害因子があると、空気の巻き込みによる未充填や気泡荒れなどの問題が発生する。   On the other hand, providing a vacuum heat insulating material in the housing wall surface is not preferable from the viewpoint of filling properties of the polyurethane foam because flow resistance increases and the degree of freedom of the air hole position decreases. The foamed polyurethane is filled in the wall surface of the refrigerator casing while mixing polyol and polyisocyanate and increasing the viscosity (curing) by chemical reaction. That is, if there is a flow-inhibiting factor such as a vacuum heat insulating material at the position where the reaction has progressed, problems such as unfilling due to air entrainment and bubble roughness occur.

また、真空断熱材は比較的平滑面である外面材に貼り付けられることが多いが、冷蔵庫筐体のポリウレタン発泡工程では、開口面を下側にして背面に設けた注入口からポリウレタン原料を注入するオープンサイドダウン方式の場合には上面側に真空断熱材がくるので、空気の抜け道設計が重要となる(例えば、特許文献1参照)。   Also, vacuum insulation is often affixed to a relatively smooth outer surface, but in the polyurethane foaming process of the refrigerator housing, the polyurethane material is injected from the inlet provided on the back with the opening side down. In the case of the open side down method, a vacuum heat insulating material is provided on the upper surface side, and therefore air passage design is important (see, for example, Patent Document 1).

図6は、特許文献1に記載の冷蔵庫の断面図である。冷蔵庫本体1は、外箱2、内箱3、断熱材4、中仕切壁5、冷凍室扉6、冷蔵室扉7、圧縮機8より構成されている。冷却器9で冷却された冷気は、送風機10によって冷凍室11と冷蔵室12に強制的に送風する。モータ13は送風機10を駆動するものであり、モータケース14を用いて外箱2と内箱3を介して取付けてある。外箱2の背面には発泡断熱材の原液注入口15をカバーする蓋15aが設けられる。内箱3にはガス抜孔16がある。ガス抜き溝を設けた真空断熱材17がガス抜孔16に合わせて断熱材4の中に介在させる。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the refrigerator described in Patent Document 1. As shown in FIG. The refrigerator body 1 includes an outer box 2, an inner box 3, a heat insulating material 4, a partition wall 5, a freezer compartment door 6, a refrigerator compartment door 7, and a compressor 8. The cold air cooled by the cooler 9 is forcibly blown to the freezer compartment 11 and the refrigerator compartment 12 by the blower 10. The motor 13 drives the blower 10 and is attached via the outer box 2 and the inner box 3 using a motor case 14. On the back surface of the outer box 2, a lid 15 a that covers the stock solution injection port 15 of the foam heat insulating material is provided. The inner box 3 has a gas vent hole 16. A vacuum heat insulating material 17 provided with a gas vent groove is interposed in the heat insulating material 4 in accordance with the gas vent hole 16.

このように、ガス抜き溝付き真空断熱材17を断熱箱体中のウレタン最終充填部兼箱体の機械室部になる断熱壁の圧縮機8の上部天井部分にあたる硬質ウレタンフォームの中に埋設することにより、ボイド発生防止、冷却効率の向上、冷蔵庫本体の重心位置の低下、高温となる圧縮機8の上部から冷蔵室下部の野菜専用室への熱侵入防止、野菜専用室の内容積拡大が出来る。   In this manner, the vacuum heat insulating material 17 with the gas vent groove is embedded in the rigid urethane foam corresponding to the upper ceiling portion of the compressor 8 of the heat insulating wall which becomes the urethane final filling portion in the heat insulating box and the machine room of the box. This prevents the generation of voids, improves cooling efficiency, lowers the center of gravity of the refrigerator body, prevents heat from entering from the upper part of the compressor 8 at a high temperature to the vegetable dedicated room at the lower part of the refrigerator compartment, and expands the internal volume of the vegetable dedicated room I can do it.

特開平7−167551号公報JP-A-7-167551

しかしながら、上記の従来の冷蔵庫本体1に用いた真空断熱材17のように、表面に空気抜き溝を設けた場合、空気圧縮による流動抵抗は軽減されるが、真空断熱材17自体が流動抵抗になる場合には、ポリウレタンの発泡工程における流動は阻害される。   However, when an air vent groove is provided on the surface like the vacuum heat insulating material 17 used in the conventional refrigerator main body 1, the flow resistance due to air compression is reduced, but the vacuum heat insulating material 17 itself becomes the flow resistance. In some cases, flow in the polyurethane foaming process is hindered.

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ポリウレタンの流動充填性を向上させ、冷蔵庫筐体壁面内に種々の流動抵抗があっても円滑に充填され、かつポリウレタン断熱材の断熱性能を向上させて、冷蔵庫の省エネルギー性も向上させることを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, improves the fluid filling properties of polyurethane, is smoothly filled even if there are various flow resistances in the refrigerator casing wall surface, and the heat insulating performance of the polyurethane heat insulating material The purpose is to improve the energy saving of the refrigerator.

上記目的を達成するために、本発明は、ポリオールとポリイソシアネートを発泡剤存在下で反応させて製造する発泡ポリウレタンであって、前記発泡剤は第一の発泡剤と前記第一の発泡剤より沸点が低い第ニの発泡剤を用い、発泡後の前記発泡ポリウレタンの気泡内に存在する前記第ニの発泡剤を吸着する吸着剤を添加することを特徴とする断熱材を用いるのである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a foamed polyurethane produced by reacting a polyol and a polyisocyanate in the presence of a foaming agent, wherein the foaming agent comprises a first foaming agent and the first foaming agent. The second foaming agent having a low boiling point is used, and the heat insulating material characterized by adding an adsorbent that adsorbs the second foaming agent present in the bubbles of the foamed polyurethane after foaming is used.

ポリオールとポリイソシアネートが混合されるとウレタン反応の自己発熱によって混合液は昇温される。また、発熱の一部は発泡剤の気化熱源として消費される。このとき、沸点が低い第ニの発泡剤は、反応初期の混合液の粘度が低い状態から気化し、その後に第一の発泡剤が気化することにより発泡ポリウレタンが形成される。このことから、混合液は粘度が低い状態で流動できるので、複雑な形状であっても円滑に充填できる。さらに、発泡後に吸着剤で第ニの発泡剤を吸着除去する。このため、発泡力増大の目的で添加した第ニの発泡剤は除去し、発泡ポリウレタン断熱材の基本機能として断熱材性能を発揮する目的で使用される第一の発泡剤組成が支配的となり断熱性能は維持できる。   When the polyol and the polyisocyanate are mixed, the temperature of the mixed solution is raised by self-heating of the urethane reaction. A part of the heat generation is consumed as a heat source for vaporizing the foaming agent. At this time, the second foaming agent having a low boiling point is vaporized from a state where the viscosity of the mixed liquid at the initial stage of the reaction is low, and then the first foaming agent is vaporized to form a foamed polyurethane. From this, since the liquid mixture can flow with a low viscosity, even a complicated shape can be filled smoothly. Further, the second foaming agent is adsorbed and removed by the adsorbent after foaming. For this reason, the second foaming agent added for the purpose of increasing foaming power is removed, and the first foaming agent composition used for the purpose of exhibiting the performance of the heat insulating material as a basic function of the foamed polyurethane heat insulating material becomes dominant, and heat insulating Performance can be maintained.

本発明は、冷蔵庫用断熱材である発泡ポリウレタンの流動充填性を向上するとともに、その断熱性能を維持することにより、省エネルギー性に優れた冷蔵庫を提供することができる。   INDUSTRIAL APPLICATION While improving the fluid filling property of the polyurethane foam which is a heat insulating material for refrigerators, this invention can provide the refrigerator excellent in energy saving property by maintaining the heat insulation performance.

本発明の実施の形態1における断熱材に用いるポリウレタン発泡機の概略図Schematic of the polyurethane foaming machine used for the heat insulating material in Embodiment 1 of the present invention 同実施の形態の断熱材における二酸化炭素添加量とポリウレタンの発泡速度の関係を示す特性図The characteristic figure which shows the relationship between the amount of carbon dioxide addition in the heat insulating material of the embodiment, and the foaming speed of polyurethane 同実施の形態の断熱材におけるポリウレタンの発泡過程における増粘挙動特性を示す特性図Characteristic chart showing thickening behavior characteristics in polyurethane foaming process in heat insulating material of same embodiment 同実施の形態の断熱材である発泡ポリウレタンの気泡を示す拡大概略図Enlarged schematic diagram showing foamed polyurethane foam, which is a heat insulating material of the same embodiment 本発明の実施の形態2における冷蔵庫の縦断面図Longitudinal sectional view of the refrigerator in the second embodiment of the present invention 従来の冷蔵庫の縦断面図Vertical section of a conventional refrigerator

第1の発明は、ポリオールとポリイソシアネートを発泡剤存在下で反応させて製造する発泡ポリウレタンであって、発泡剤は第一の発泡剤と第一の発泡剤より沸点が低い第ニの発泡剤を用い、発泡後の発泡ポリウレタンの気泡内に存在する第ニの発泡剤を吸着する吸着剤を添加したものである。   The first invention is a foamed polyurethane produced by reacting a polyol and a polyisocyanate in the presence of a foaming agent, the foaming agent having a lower boiling point than the first foaming agent and the first foaming agent. And an adsorbent that adsorbs the second foaming agent present in the foamed polyurethane foam after foaming is added.

ポリオールとポリイソシアネートが混合されるとウレタン反応の自己発熱によって混合液は昇温される。また、発熱の一部は発泡剤の気化熱源として消費される。このとき、沸点が低い第ニの発泡剤は、反応初期の混合液の粘度が低い状態から気化し、その後に第一の発泡剤が気化することにより発泡ポリウレタンが形成される。このことから、混合液は粘度が低い状態で流動できるので、複雑な形状であっても円滑に充填できる。   When the polyol and the polyisocyanate are mixed, the temperature of the mixed solution is raised by self-heating of the urethane reaction. A part of the heat generation is consumed as a heat source for vaporizing the foaming agent. At this time, the second foaming agent having a low boiling point is vaporized from a state where the viscosity of the mixed liquid at the initial stage of the reaction is low, and then the first foaming agent is vaporized to form a foamed polyurethane. From this, since the liquid mixture can flow with a low viscosity, even a complicated shape can be filled smoothly.

さらに、発泡後に吸着剤で第ニの発泡剤を吸着除去する。このため、発泡力増大の目的で添加した第ニの発泡剤は除去し、発泡ポリウレタン断熱材の基本機能として断熱材性能を発揮する目的で使用される第一の発泡剤組成が支配的となり断熱性能は維持できる。このことから、断熱材の断熱性能を低下させることなく、充填性を向上できる。   Further, the second foaming agent is adsorbed and removed by the adsorbent after foaming. For this reason, the second foaming agent added for the purpose of increasing foaming power is removed, and the first foaming agent composition used for the purpose of exhibiting the performance of the heat insulating material as a basic function of the foamed polyurethane heat insulating material becomes dominant, and heat insulating Performance can be maintained. From this, the filling property can be improved without deteriorating the heat insulating performance of the heat insulating material.

第2の発明は、特に第1の発明において、第一の発泡剤はシクロペンタン、第ニの発泡剤は二酸化炭素としたものであり、両者ともオゾン層破壊係数や地球温暖化係数が小さく、環境性に優れた発泡剤として広く利用されている。中でもシクロペンタンは比較的熱伝導率が低いので、発泡ポリウレタンの気泡内組成を高めることにより断熱性能を向上できる。   In the second invention, in particular, in the first invention, the first blowing agent is cyclopentane, and the second blowing agent is carbon dioxide, both of which have a small ozone layer depletion coefficient and a global warming coefficient, Widely used as a foaming agent with excellent environmental properties. Among them, since cyclopentane has a relatively low thermal conductivity, the heat insulation performance can be improved by increasing the composition of foamed polyurethane in the bubbles.

一方、二酸化炭素は、シクロペンタンと比較して熱伝導率が高いが、沸点が氷点下78度と著しく低いため、発泡工程の温度帯(室温)で瞬時に気化できるので、ポリウレタンの発泡効率を高めることができ、ウレタン反応の初期段階で十分に発泡できるので流動充填性を向上できる。   Carbon dioxide, on the other hand, has a higher thermal conductivity than cyclopentane, but its boiling point is extremely low at 78 degrees below freezing point, so it can be instantly vaporized in the temperature zone (room temperature) of the foaming process, thus increasing the foaming efficiency of polyurethane. And can be sufficiently foamed at the initial stage of the urethane reaction, so that the fluidity can be improved.

発泡後に二酸化炭素を除去することにより、両発泡剤の利点を活かすことができる。このことから、断熱材の断熱性能を低下させることなく、充填性をさらに向上できる。   By removing carbon dioxide after foaming, the advantages of both foaming agents can be utilized. From this, it is possible to further improve the filling properties without deteriorating the heat insulating performance of the heat insulating material.

第3の発明は、特に第1または第2の発明において、吸着剤は多孔性物質であって、第ニの発泡剤を物理的に吸着するものであり、吸着剤の単位重量または単位体積あたりの表面積を大きくとることができる。このことから、少量の吸着剤添加でも十分に第ニの発泡剤を除去できるので、ポリウレタン物性に大きな影響を与えることなく、発泡後に第ニの発泡剤を除去することにより、第一の発泡剤と第ニの発泡剤の両発泡剤の利点を活かすことができる。このことから、断熱材の断熱性能を低下させることなく、充填性をさらに向上できる。   In the third invention, particularly in the first or second invention, the adsorbent is a porous substance, and physically adsorbs the second foaming agent, and is per unit weight or unit volume of the adsorbent. The surface area can be increased. From this, it is possible to sufficiently remove the second foaming agent even with a small amount of adsorbent addition, so that the first foaming agent can be removed by removing the second foaming agent after foaming without significantly affecting the physical properties of the polyurethane. The advantages of both the foaming agent and the second foaming agent can be utilized. From this, it is possible to further improve the filling properties without deteriorating the heat insulating performance of the heat insulating material.

第4の発明は、特に第2の発明において、吸着剤はアルカリ性物質であって、二酸化炭素を化学的に吸着するものであり、二酸化炭素は吸着剤と化学反応することによって除去される。このため、一度除去された二酸化炭素は容易に離脱できない。このことから、シクロペンタンと二酸化炭素の両発泡剤の利点を活かすことができ、断熱材の断熱性能を低下させることなく、充填性をさらに向上できる。   In the fourth invention, particularly in the second invention, the adsorbent is an alkaline substance and chemically adsorbs carbon dioxide, and the carbon dioxide is removed by chemically reacting with the adsorbent. For this reason, carbon dioxide once removed cannot be easily removed. From this, the advantages of both the foaming agent of cyclopentane and carbon dioxide can be utilized, and the filling property can be further improved without deteriorating the heat insulating performance of the heat insulating material.

第5の発明は、特に第2または第4の発明において、吸着剤は多孔性基材の表面をアルカリ性に改質したものであり、二酸化炭素を化学的に吸着し、さらに表面積を増大させたものであり、二酸化炭素は吸着剤と化学反応することによって除去される。このため、一度除去された二酸化炭素は容易に離脱できない。また、吸着剤の単位重量または単位体積あたりの表面積を大きくとることができる。このことから、少量の吸着剤添加でも十分に第ニの発泡剤を除去できるので、ポリウレタン物性に大きな影響を与えることない。このことから、シクロペンタンと二酸化炭素の両発泡剤の利点を活かすことができ、断熱材の断熱性能を低下させることなく、充填性をさらに向上できる。   In the fifth invention, particularly in the second or fourth invention, the adsorbent is obtained by modifying the surface of the porous substrate to be alkaline, chemically adsorbing carbon dioxide, and further increasing the surface area. Carbon dioxide is removed by chemical reaction with the adsorbent. For this reason, carbon dioxide once removed cannot be easily removed. Moreover, the surface area per unit weight or unit volume of the adsorbent can be increased. From this, the second foaming agent can be sufficiently removed even by adding a small amount of adsorbent, so that the physical properties of the polyurethane are not greatly affected. From this, the advantages of both the foaming agent of cyclopentane and carbon dioxide can be utilized, and the filling property can be further improved without deteriorating the heat insulating performance of the heat insulating material.

第6の発明は、外面材と、内面材と、外面材と内面材との間に形成される空間に断熱材を備えた断熱箱体であって、断熱箱体には、圧縮機、凝縮器、蒸発器を配管接続した循環回路内を冷媒が循環する冷却手段を備え、断熱材は第1から第5のいずれかの発明の断熱材を用いるものであり、断熱材は断熱性能維持と充填性向上を両立している。この断熱材を用いることにより、筐体壁面の設計自由度が向上するとともに、省エネルギー性に優れた冷蔵庫を提供できる。   6th invention is the heat insulation box provided with the heat insulating material in the space formed between an outer surface material, an inner surface material, and an outer surface material and an inner surface material, Comprising: A compressor, condensation is included in a heat insulation box And a cooling means for circulating the refrigerant in a circulation circuit in which an evaporator is connected by piping, and the heat insulating material uses the heat insulating material of any one of the first to fifth inventions, and the heat insulating material maintains the heat insulating performance. Both improve filling properties. By using this heat insulating material, the degree of freedom in designing the housing wall surface can be improved and a refrigerator excellent in energy saving can be provided.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における断熱材に用いるポリウレタン発泡機の概略図である。図2は、同実施の形態の断熱材における二酸化炭素添加量とポリウレタンの発泡速度の関係を示す特性図である。図3は、同実施の形態の断熱材におけるポリウレタンの発泡過程における増粘挙動特性を示す特性図である。図4は、同実施の形態の断熱材である発泡ポリウレタンの気泡を示す拡大概略図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic view of a polyurethane foaming machine used for a heat insulating material in Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of carbon dioxide added and the foaming speed of polyurethane in the heat insulating material of the same embodiment. FIG. 3 is a characteristic diagram showing a thickening behavior characteristic in the foaming process of polyurethane in the heat insulating material of the same embodiment. FIG. 4 is an enlarged schematic view showing bubbles of foamed polyurethane, which is a heat insulating material of the same embodiment.

図1に示すように、ポリオール101とポリイソシアネート102は、ミキシングヘッド103で衝突混合され、冷蔵庫104の壁面に注入される。図1では冷蔵庫104背面に注入口(図示せず)を設けたオープンサイドダウン式の注入形態であるが、開口面を上方にして冷蔵庫104底面などから水平方向に注入するオープンサイドアップ式で注入しても良い。   As shown in FIG. 1, the polyol 101 and the polyisocyanate 102 are collided and mixed by the mixing head 103 and injected into the wall surface of the refrigerator 104. In FIG. 1, an open side down type injection mode in which an inlet (not shown) is provided on the back of the refrigerator 104 is used. You may do it.

ポリオール101とポリイソシアネート102は、ミキシングヘッド103を介して配管接続された循環回路内を8〜15MPa程度まで昇圧された後に混合される高圧発泡式である。なお、ポリオール101には副資材である触媒、整泡剤、水などが混合されている。   The polyol 101 and the polyisocyanate 102 are a high pressure foaming type that is mixed after being pressurized to about 8 to 15 MPa in a circulation circuit connected by piping through a mixing head 103. The polyol 101 is mixed with a secondary material such as a catalyst, a foam stabilizer, and water.

発泡剤は第一の発泡剤であるシクロペンタン105と、第ニの発泡剤である二酸化炭素106を用いる。シクロペンタン105は沸点が49度であり常温で液体であるので、ポリオール101に比較的容易に混合できる。プレミックスとして予め混合しても構わないし、別途混合機を設けて混合してもよい。一方、二酸化炭素106は沸点が氷点下78度であり常温で気体であるためポリオール101にプレミックスすることができない。故に、ポリオール101配管上に固定式混合器107を配設して混合するとよい。   As the foaming agent, cyclopentane 105 as the first foaming agent and carbon dioxide 106 as the second foaming agent are used. Since cyclopentane 105 has a boiling point of 49 degrees and is liquid at room temperature, it can be mixed with polyol 101 relatively easily. You may mix beforehand as a premix, and you may provide a mixer and mix separately. On the other hand, carbon dioxide 106 has a boiling point of 78 degrees below freezing point and is a gas at room temperature, so it cannot be premixed with polyol 101. Therefore, it is good to arrange and mix the fixed mixer 107 on the polyol 101 pipe.

図2に、ポリオール101およびポリイソシアネート102から成るポリウレタン原料の総重量に対する二酸化炭素106の混合量とポリウレタンの発泡速度を示している。ここで発泡速度とは、幅300×高さ400×厚み50mmの発泡パネル治具にポリウレタン原料を注入したとき、高さ400mmを治具内が発泡ポリウレタンで充填されるまでの時間で除した値である。   FIG. 2 shows the mixing amount of carbon dioxide 106 and the foaming speed of polyurethane with respect to the total weight of the polyurethane raw material composed of polyol 101 and polyisocyanate 102. Here, the foaming speed is a value obtained by dividing the height of 400 mm by the time until the inside of the jig is filled with foamed polyurethane when a polyurethane raw material is injected into a foam panel jig of width 300 × height 400 × thickness 50 mm. It is.

図2からわかるように、二酸化炭素106混合量を増加させると短時間で充填可能であることがわかる。なお、本実施の形態で用いたポリオール101では二酸化炭素106を1重量%以上混合すると、二酸化炭素106がポリオール101内に溶解しきれずに突沸してしまったが、これはポリオール101の改良により溶解性を向上することで回避できるので、二酸化炭素106の混合量は限定されるものではない。   As can be seen from FIG. 2, when the amount of carbon dioxide 106 mixed is increased, it can be filled in a short time. In addition, in the polyol 101 used in the present embodiment, when carbon dioxide 106 was mixed by 1% by weight or more, the carbon dioxide 106 was not completely dissolved in the polyol 101, but bumped, but this was dissolved by improving the polyol 101. Therefore, the amount of carbon dioxide 106 is not limited.

二酸化炭素106を混合しない場合、ポリオール101とポリイソシアネート102の反応が開始すると混合液は発泡(膨張)する。この時間はクリームタイムと呼ばれ、5〜10秒ぐらいである。二酸化炭素106を混合した場合には、注入直後から発泡(膨張)するためにクリームタイムは認められない。   When the carbon dioxide 106 is not mixed, the mixed liquid foams (expands) when the reaction between the polyol 101 and the polyisocyanate 102 starts. This time is called cream time and is about 5 to 10 seconds. When carbon dioxide 106 is mixed, cream time is not recognized because foaming (expansion) occurs immediately after injection.

次に反応進行とともに混合液は高分子(樹脂)化が進むようになる。この時間はゲルタイムと呼ばれ、樹脂化反応の指標である。本実施の形態におけるポリウレタン原料のゲルタイムは45〜60秒であり、図3に示すように増粘が著しく進行してほぼ充填は完了している。   Next, with the progress of the reaction, the mixed solution becomes a polymer (resin). This time is called gel time and is an index of the resinification reaction. The gel time of the polyurethane raw material in the present embodiment is 45 to 60 seconds, and as shown in FIG.

このように、二酸化炭素106を第ニの発泡剤として用いることは、樹脂化があまり進まない反応初期段階において大きく発泡(膨張)するため、粘度が低い状態で冷蔵庫104壁面内に充填できるという特徴がある。   As described above, the use of carbon dioxide 106 as the second foaming agent is characterized by being able to be filled in the wall surface of the refrigerator 104 with a low viscosity because the foaming (expansion) greatly occurs in the initial reaction stage where resinification does not progress much. There is.

一方、二酸化炭素106の25度における熱伝導率は16.9mW/mKであり、シクロペンタン105の12.4mW/mKと比較して高い。図4のように、発泡ポリウレタンの気泡は、樹脂部108とガス部109で構成され、ガス部109にはシクロペンタン105、二酸化炭素106をはじめ、空気や水蒸気が僅かながら存在する。これらの熱伝導率が複合的に絡み合い、ガス部109の熱伝導率が決まる。   On the other hand, the thermal conductivity of carbon dioxide 106 at 25 degrees is 16.9 mW / mK, which is higher than that of cyclopentane 105 12.4 mW / mK. As shown in FIG. 4, the foamed polyurethane bubbles are composed of a resin part 108 and a gas part 109, and the gas part 109 contains a slight amount of air and water vapor including cyclopentane 105 and carbon dioxide 106. These thermal conductivities are entangled in a complex manner, and the thermal conductance of the gas part 109 is determined.

このことから二酸化炭素106過多状態になると発泡成形された後のポリウレタンの断熱性能が低下することが懸念される。そこで、発泡後に気泡内に残存する余剰二酸化炭素106を物理的または化学的に吸着する吸着剤110をポリオール101またはポリイソシアネート102に混合するとよい。   For this reason, there is a concern that the heat insulation performance of the polyurethane after foam molding is deteriorated when the carbon dioxide is excessive. Therefore, an adsorbent 110 that physically or chemically adsorbs excess carbon dioxide 106 remaining in the bubbles after foaming may be mixed with the polyol 101 or the polyisocyanate 102.

物理吸着剤としては、活性炭、シリカゲル、ゼオライトなど多孔性物質を用いるとよい。一方、化学吸着剤としては、アルカリ性物質が用いることができ、具体的には水酸化カルシウム、エタノールアミン類、エポキシ化合物などを用いることができる。さらに、物理吸着剤と化学吸着剤の特性を融合し、多孔性物質表面をアルカリ性に表面改質することにより、二酸化炭素106の吸着効率が向上する。   As the physical adsorbent, a porous material such as activated carbon, silica gel, or zeolite may be used. On the other hand, as the chemical adsorbent, an alkaline substance can be used, and specifically, calcium hydroxide, ethanolamines, epoxy compounds and the like can be used. Furthermore, the adsorption efficiency of the carbon dioxide 106 is improved by fusing the properties of the physical adsorbent and the chemical adsorbent and modifying the surface of the porous material to be alkaline.

以上のように構成された断熱材において、ポリオール101とポリイソシアネート102を発泡剤存在下で反応させて製造する発泡ポリウレタンであって、発泡剤は第一の発泡剤105(シクロペンタン)と第一の発泡剤105より沸点が低い第ニの発泡剤106(二酸化炭素)を用い、発泡後の発泡ポリウレタンの気泡内に存在する第ニの発泡剤106を吸着する吸着剤110を添加したものであり、ポリオール101とポリイソシアネート102が混合されるとウレタン反応の自己発熱によって混合液は昇温される。また、発熱の一部は発泡剤の気化熱源として消費される。   The heat insulating material configured as described above is a foamed polyurethane produced by reacting polyol 101 and polyisocyanate 102 in the presence of a foaming agent, the foaming agent being a first foaming agent 105 (cyclopentane) and a first foaming agent. The second foaming agent 106 (carbon dioxide) having a boiling point lower than that of the foaming agent 105 is added, and an adsorbent 110 for adsorbing the second foaming agent 106 present in the foamed polyurethane foam is added. When the polyol 101 and the polyisocyanate 102 are mixed, the temperature of the mixed solution is raised by self-heating of the urethane reaction. A part of the heat generation is consumed as a heat source for vaporizing the foaming agent.

このとき、沸点が低い第ニの発泡剤106は、反応初期の混合液の粘度が低い状態から気化し、その後に第一の発泡剤105が気化することにより発泡ポリウレタンが形成される。このことから、混合液は粘度が低い状態で流動できるので、複雑な形状であっても円滑に充填できる。   At this time, the second foaming agent 106 having a low boiling point is vaporized from the low viscosity of the mixed liquid at the initial stage of the reaction, and then the first foaming agent 105 is vaporized to form a foamed polyurethane. From this, since the liquid mixture can flow with a low viscosity, even a complicated shape can be filled smoothly.

さらに、発泡後に吸着剤110で第ニの発泡剤106を吸着除去する。このため、発泡力増大の目的で添加した第ニの発泡剤106は除去し、発泡ポリウレタン断熱材の基本機能として断熱材性能を発揮する目的で使用される第一の発泡剤105組成が支配的となり断熱性能は維持できる。   Further, the second foaming agent 106 is removed by adsorption with the adsorbent 110 after foaming. Therefore, the second foaming agent 106 added for the purpose of increasing foaming power is removed, and the composition of the first foaming agent 105 used for the purpose of exhibiting the heat insulating material performance as the basic function of the foamed polyurethane heat insulating material is dominant. The heat insulation performance can be maintained.

(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2における冷蔵庫の断面図である。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同じものについては、詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a cross-sectional view of the refrigerator in the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, detailed description of the same components as those in the first embodiment is omitted.

図5に示すように冷蔵庫201は、箱体202と、扉203と、冷却手段204とで構成されている。   As shown in FIG. 5, the refrigerator 201 includes a box 202, a door 203, and cooling means 204.

箱体202および扉203は、鉄鋼板またはステンレス鋼板製の外面材205と、ABS、ポリエチレン、ポリプロピレンなど樹脂製の内面材206によって構成され、外面材205と内面材206で形成される壁面には断熱材207として発泡ポリウレタンが充填されている。   The box 202 and the door 203 are composed of an outer surface material 205 made of a steel plate or a stainless steel plate, and an inner surface material 206 made of resin such as ABS, polyethylene, polypropylene, and the wall surface formed by the outer surface material 205 and the inner surface material 206 is formed on the wall surface. Polyurethane foam is filled as the heat insulating material 207.

なお、断熱材207は、部分的に発泡スチロールなど種々の発泡樹脂を用いることができる。さらに箱体202の断熱性能を向上させるために、断熱材207に真空断熱材を埋設してもよい。   In addition, as the heat insulating material 207, various foamed resins such as foamed polystyrene can be partially used. Further, a vacuum heat insulating material may be embedded in the heat insulating material 207 in order to improve the heat insulating performance of the box 202.

また、箱体202は、複数の収納室208で構成されており、本実施の形態では、上から冷蔵室、製氷室、冷凍室、野菜室となっている。収納室208の前面開口部209には、扉203が開閉可能なように備えられている。   The box 202 is composed of a plurality of storage rooms 208. In this embodiment, the box 202 is a refrigerator room, ice making room, freezer room, and vegetable room from the top. The front opening 209 of the storage chamber 208 is provided with a door 203 that can be opened and closed.

扉203の開閉は、回転運動によるものと、前後運動によるものがある。例えば、扉203内面側に棚を設け、収納できる構造にする場合は回転運動が適しており、冷蔵室などはこの方式が好ましい。また、収納室208内には、圧縮機210と凝縮器211と蒸発器212が配管接続された冷却手段204によってつくられた冷気が供給されて冷却される。   The door 203 can be opened and closed by rotational movement and by forward and backward movement. For example, when a shelf is provided on the inner surface side of the door 203 so that it can be stored, a rotational motion is suitable. The storage chamber 208 is cooled by supplying cool air generated by the cooling means 204 to which the compressor 210, the condenser 211, and the evaporator 212 are connected by piping.

なお、発泡ポリウレタン原料は、冷蔵庫201背面に設けられた注入口213から注入される。注入口213は、冷蔵庫201の容量に応じて適宜数を決定するとよい。また、本実施の形態では冷蔵庫201背面に注入口213を設けたオープンサイドダウン式の注入形態であるが、開口面を上方にして冷蔵庫201底面などから水平方向に注入するオープンサイドアップ式で注入しても良い。   The polyurethane foam raw material is injected from an inlet 213 provided on the back of the refrigerator 201. The number of the inlets 213 may be appropriately determined according to the capacity of the refrigerator 201. In this embodiment, the injection side is an open side down type in which an inlet 213 is provided on the back of the refrigerator 201. However, the open side up type is used to inject in the horizontal direction from the bottom of the refrigerator 201 with the opening surface facing upward. You may do it.

このような構成の冷蔵庫201に、実施の形態1で述べた断熱材を適用できる。   The heat insulating material described in Embodiment 1 can be applied to the refrigerator 201 having such a structure.

以上のように構成された冷蔵庫201において、外面材205と、内面材206と、外面材205と内面材206との間に形成される空間に断熱材207を備えた断熱箱体202であって、断熱箱体202には、圧縮機210、凝縮器211、蒸発器212を配管接続した循環回路内を冷媒が循環する冷却手段204を備え、断熱材207は実施の形態1で述べた断熱材を用いるものであり、断熱材207は断熱性能維持と充填性向上を両立している。この断熱材を用いることにより、筐体壁面の設計自由度が向上するとともに、省エネルギー性に優れた冷蔵庫201を提供できる。   In the refrigerator 201 configured as described above, the heat insulating box 202 includes the outer surface material 205, the inner surface material 206, and the heat insulating material 207 in the space formed between the outer surface material 205 and the inner surface material 206. The heat insulating box 202 is provided with a cooling means 204 for circulating the refrigerant in a circulation circuit in which the compressor 210, the condenser 211, and the evaporator 212 are connected by piping, and the heat insulating material 207 is the heat insulating material described in the first embodiment. The heat insulating material 207 achieves both the heat insulating performance maintenance and the filling performance improvement. By using this heat insulating material, the design freedom of the housing wall surface is improved, and the refrigerator 201 excellent in energy saving can be provided.

以上のように、本発明にかかる断熱材および冷蔵庫は、冷蔵庫壁面のような複雑形状でもポリウレタン断熱材の断熱性能を低下させることなく、円滑に発泡充填できるようにしたものである。このため、冷蔵庫壁面内に真空断熱材やハーネスなどを埋設したり、庫内容積効率を向上するべく、壁厚を薄くしたような、ポリウレタンの流動抵抗を増大させた冷蔵庫にも適用することができ、冷蔵庫の付加価値を高めることができる。   As described above, the heat insulating material and the refrigerator according to the present invention can be smoothly foamed and filled without reducing the heat insulating performance of the polyurethane heat insulating material even in a complicated shape such as a refrigerator wall surface. For this reason, it can be applied to refrigerators with increased flow resistance of polyurethane, such as by embedding vacuum insulation materials or harnesses in the refrigerator wall surface, or by reducing the wall thickness in order to improve the volumetric efficiency of the interior of the refrigerator. This can increase the added value of the refrigerator.

101 ポリオール
102 ポリイソシアネート
104 冷蔵庫
105 第一の発泡剤(シクロペンタン)
106 第ニの発泡剤(二酸化炭素)
110 吸着剤
201 冷蔵庫
202 断熱箱体
204 冷却手段
205 外面材
206 内面材
207 断熱材(発泡ポリウレタン)
210 圧縮機
211 凝縮器
212 蒸発器
101 Polyol 102 Polyisocyanate 104 Refrigerator 105 First blowing agent (cyclopentane)
106 Second foaming agent (carbon dioxide)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Adsorbent 201 Refrigerator 202 Heat insulation box 204 Cooling means 205 Outer surface material 206 Inner surface material 207 Heat insulation material (foamed polyurethane)
210 Compressor 211 Condenser 212 Evaporator

Claims (6)

ポリオールとポリイソシアネートを発泡剤存在下で反応させて製造する発泡ポリウレタンであって、前記発泡剤は第一の発泡剤と前記第一の発泡剤より沸点が低い第ニの発泡剤を用い、発泡後の前記発泡ポリウレタンの気泡内に存在する前記第ニの発泡剤を吸着する吸着剤を添加することを特徴とする断熱材。 A foamed polyurethane produced by reacting a polyol and a polyisocyanate in the presence of a foaming agent, the foaming agent using a first foaming agent and a second foaming agent having a boiling point lower than that of the first foaming agent. The heat insulating material characterized by adding the adsorbent which adsorb | sucks the said 2nd foaming agent which exists in the bubble of the said said foaming polyurethane later. 第一の発泡剤はシクロペンタン、第ニの発泡剤は二酸化炭素であることを特徴とする請求項1に記載の断熱材。 The heat insulating material according to claim 1, wherein the first blowing agent is cyclopentane, and the second blowing agent is carbon dioxide. 吸着剤は多孔性物質であって、第ニの発泡剤を物理的に吸着することを特徴とする請求項1または2に記載の断熱材。 The heat insulating material according to claim 1 or 2, wherein the adsorbent is a porous substance and physically adsorbs the second foaming agent. 吸着剤はアルカリ性物質であって、二酸化炭素を化学的に吸着することを特徴とする請求項2に記載の断熱材。 The heat insulating material according to claim 2, wherein the adsorbent is an alkaline substance and chemically adsorbs carbon dioxide. 吸着剤は多孔性基材の表面をアルカリ性に改質したものであり、第ニの発泡剤を化学的に吸着し、さらに表面積を増大させたことを特徴とする請求項2または4に記載の断熱材。 The adsorbent is obtained by modifying the surface of a porous substrate to be alkaline, chemically adsorbing the second foaming agent, and further increasing the surface area. Insulation. 外面材と、内面材と、前記外面材と前記内面材との間に形成される空間に断熱材を備えた断熱箱体であって、前記断熱箱体には、圧縮機、凝縮器、蒸発器を配管接続した循環回路内を冷媒が循環する冷却手段を備え、前記断熱材は請求項1から5のいずれか一項に記載の断熱材を用いたことを特徴とする冷蔵庫。 An outer surface material, an inner surface material, and a heat insulating box provided with a heat insulating material in a space formed between the outer surface material and the inner surface material, the heat insulating box including a compressor, a condenser, and an evaporation A refrigerator comprising a cooling means for circulating a refrigerant in a circulation circuit connected to a vessel, wherein the heat insulating material uses the heat insulating material according to any one of claims 1 to 5.
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