JP2011196644A

JP2011196644A - 断熱箱体、及び断熱箱体の製造方法、及び冷凍冷蔵庫

Info

Publication number: JP2011196644A
Application number: JP2010066067A
Authority: JP
Inventors: Takahito Shibayama; 卓人柴山; Hitoshi Ozaki; 仁尾崎
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2011-10-06

Abstract

【課題】発泡工程完了までの時間を短くすることで生産性の高い断熱箱体を提供する。
【解決手段】断熱箱体１０１は、第１の箱体１０２と第２の箱体１０３との間の閉空間に発泡ポリウレタン樹脂を発泡充填形成したものであり、開口した方向と略並行な端面であり断熱箱体１０１の長手方向の片側の面である底面には、発泡ポリウレタン樹脂の原料注入用の注入口１０５が設けられ、発泡ポリウレタン樹脂の原料の発泡により押し出す第１の箱体１０２と第２の箱体１０３との間の閉ざされた空間に存在している空気と、発泡中に生じるガスとを排出し、発泡ポリウレタン樹脂は漏れ出ない形状・大きさの排出孔１０６を断熱箱体１０１の開口した方向の端面に設けている。そのため、従来より発泡充填距離を短くして断熱箱体１０１全体に充填することができる。これにより、発泡工程完了までの時間を短くすることができ、生産性を高くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部に充填発泡された発泡ポリウレタン樹脂を有する断熱箱体と、断熱箱体を適用した冷凍冷蔵庫に関するものである。

近年、地球環境保護の観点から、社会的要望としてエネルギー消費の少ないモノ作りが求められている。このような背景から、冷凍冷蔵庫において断熱材である発泡ポリウレタン樹脂の充填発泡工程を効率化する開発も行われている。

発泡ポリウレタン樹脂の充填方法として、冷凍冷蔵庫を扉の装着する面を上側にして設置し、冷凍冷蔵庫の底部に設けた注入口から背面に沿って発泡断熱材を注入する方法がある。しかし、背面に真空断熱材を配設した仕様において、注入口から吐出された発泡ポリウレタン樹脂の初流が真空断熱材でその進行を妨げられ、真空断熱材と注入口との間にたまり発泡するので天面側に充填が困難になる。このため、発泡断熱材を過剰に注入して充填する必要があり、治具から冷凍冷蔵庫を取り外し可能になる時間が増加するので、発泡工程が完了するまでに時間を要していた。

そこで吐出液を奥にまで注入可能なように流路を設けることで解決を図っている。（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の製造方法について説明をする。

図６は、従来の断熱箱体の縦断面図である。図６に示すように、内箱１と、外箱２と、内箱１と外箱２とで構成される空間に発泡断熱材３を充填した断熱箱体４において、断熱箱体４の背面の外箱２に沿って内箱１と外箱２とで構成される空間に発泡スチロールからなるコの字形の通路形成材５が開口部を外箱２方向になるように固定し、通路形成材２の上に真空断熱材６を配設する。

以上のように構成された断熱箱体４について、以下その動作を説明する。

まず、断熱箱体４を扉の装着する面を上側にして設置し、断熱箱体４の底部に設けた注入口７から発泡断熱材３の原料を注入する。これにより、背面を流れる流路が確保されるので、吐出液を奥まで入れることができる。よって、充填性が向上するので発泡断熱材３の過充填を抑制でき、発泡工程の時間を短縮することができる。

特開昭６１−１０７０７９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来の技術においては、底部の注入口７から注入した吐出液を奥に溜め、そこから発泡を開始して断熱箱体４の全体に充填しており、底部までの発泡充填距離が長い。そのため、充填するには発泡断熱材３の原料として反応性の遅い原料を用いる必要があり、発泡工程が完了するまでの時間を長く確保する必要があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、発泡工程完了までの時間を短くすることで生産性の高い断熱箱体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の断熱箱体は、第１の箱体と、前記第１の箱体の内側にある第２の箱体と、前記第１の箱体と前記第２の箱体で形成される閉空間に発泡形成された発泡ポリウレタン樹脂とからなる断熱箱体であって、前記断熱箱体は、１方向に開口部を設け開口した方向と略並行な端面の１つに前記発泡ポリウレタン樹脂の原料を前記閉空間に注入可能な注入口を設け、前記断熱箱体の開口した方向の端面に前記注入口から前記閉空間に前記発泡ポリウレタン樹脂の原料を注入して発泡させた場合に空気と発泡により生じるガスは抜けるが前記発泡ポリウレタン樹脂は漏れ出ない形状・大きさの排出孔を設け、前記発泡ポリウレタン樹脂を、略大気圧で沸点が零度以下の第１の発泡剤と炭化水素からなる第２の発泡剤とをポリウレタン樹脂の原料に混合させて充填発泡したものである。

従来では原料の発熱反応による熱や外部からの熱等が加わることで発泡剤が気化して発泡が始まるので、発泡ポリウレタン樹脂の原料注入から発泡開始まで時間がかかっていたが、この構成によれば、略大気圧で沸点が零度以下の発泡剤を添加することで発泡しており、常温でも大気圧下にすることで気化して気体となり膨張するため、発泡ポリウレタン樹脂の原料を箱体に注入した直後から発泡することができる。このため、同量の体積まで発泡が進んだ時点での硬化度合を比較すると、本発明の発泡ポリウレタン樹脂の方が硬化していない状態にできる。

また、断熱箱体の開口した方向と略並行な端面に発泡ポリウレタン樹脂を充填可能な注入口があり、箱体の開口した方向の端面に空気と発泡により生じるガスは抜けるが発泡ポリウレタン樹脂は漏れ出ない形状・大きさの排出孔があるので、開口部を上にして断熱箱体を設置して、発泡ポリウレタン樹脂を注入口から注入して発泡することができる。

これらにより、ウレタン原料に炭酸ガスを混合してフロス発泡を行うことで吐出直後から発泡が開始されるので、一旦奥に吐出液を溜めることなく背面全体に短時間で均一に充填することが可能となり、従来より充填距離を短くして断熱箱体全体に充填することができる。これにより、発泡工程完了までの時間を短くすることができ、生産性を高くすることができる。

本発明の断熱箱体は、断熱箱体の開口した方向を上にして設置し、発泡ポリウレタン樹脂を注入口から注入して発泡充填することができる。よって、ウレタン原料に炭酸ガスを混合してフロス発泡を行うことで吐出直後から発泡が開始されるので、一旦奥に吐出液を溜めることなく背面全体に短時間で均一に充填することが可能となり、従来より充填距離が短くできる。これにより、発泡工程完了までの時間を短くすることができ、生産性を高くすることができる。

本発明の実施の形態１における断熱箱体の開口部を上にした状態の斜視図本発明の実施の形態１における断熱箱体の開口部を上にした状態の縦断面図本発明の実施の形態１における断熱箱体の製造装置の概略図本発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫の概略縦断面図本発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫の底面図従来の断熱箱体の縦断面図

第１の発明は、第１の箱体と、前記第１の箱体の内側にある第２の箱体と、前記第１の箱体と前記第２の箱体で形成される閉空間に発泡形成された発泡ポリウレタン樹脂とからなる断熱箱体であって、前記断熱箱体は、１方向に開口部を設け開口した方向と略並行な端面の１つに前記発泡ポリウレタン樹脂の原料を前記閉空間に注入可能な注入口を設け、前記断熱箱体の開口した方向の端面に前記注入口から前記閉空間に前記発泡ポリウレタン樹脂の原料を注入して発泡させた場合に空気と発泡により生じるガスは抜けるが前記発泡ポリウレタン樹脂は漏れ出ない形状・大きさの排出孔を設け、前記発泡ポリウレタン樹脂を、略大気圧で沸点が零度以下の第１の発泡剤と炭化水素からなる第２の発泡剤とをポリウレタン樹脂の原料に混合させて充填発泡した断熱箱体である。

また、断熱箱体の開口した方向と略並行な端面に発泡ポリウレタン樹脂を充填可能な注入口があり、箱体の開口した方向の端面に空気と発泡により生じるガスは抜けるが発泡ポリウレタン樹脂は漏れ出ない形状・大きさの排出孔があるので断熱箱体の開口した方向を上にして設置し、発泡ポリウレタン樹脂を注入口から注入して発泡することができる。

これらにより、ウレタン原料に炭酸ガスを混合してフロス発泡を行うことで吐出直後から発泡が開始されるので、一旦奥に吐出液を溜めることなく注入口から奥まで発泡ポリウレタン樹脂を広げて背面全体に短時間で充填することが可能となり、従来より充填距離を短くして断熱箱体全体に充填することができる。これにより、発泡工程完了までの時間を短くすることができ、生産性の高い断熱箱体を提供することができる。

また、注入口は箱体の１面にのみ存在するので、断熱箱体の使用時に目に付き難く、外観性に優れる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記断熱箱体の開口した方向と略反対側の面の前記第１の箱体に沿って前記第１の箱体と前記第２の箱体との間に真空断熱材を配設した断熱箱体である。

この構成によれば、略大気圧で沸点が零度以下の発泡剤を添加することで発泡しており、常温でも大気圧下にすることで気化して気体となり膨張するため、発泡ポリウレタン樹脂の原料を箱体に注入した直後から発泡することができ、従来より充填性が優れる。また、原料が液状ではないので注入した発泡ポリウレタン樹脂が真空断熱材を乗り越えて奥に広がっていく。よって、真空断熱材が配設され流動抵抗が増加しても充填することができる。これにより、断熱性能に優れた断熱箱体を提供することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、前記第１の発泡剤を、二酸化炭素にしたものである。

二酸化炭素は略大気圧での沸点が氷点下７９℃であり、発泡力が非常に高く、化学的に安定し、耐環境性にも優れた物質である。これを発泡剤として用いることで、発泡力が高く充填性を高くできる。

第４の発明は、特に第１から第３のいずれかの発明の断熱箱体において、前記断熱箱体の開口部を上にして前記断熱箱体を設置し、前記注入口からポリウレタン樹脂の原料を注入し、前記第１の箱体と前記第２の箱体との間の空気及び前記原料の発泡により生じるガスを前記排出孔から排出することで前記発泡ポリウレタン樹脂を充填発泡する断熱箱体の製造方法である。

この製造方法では、略大気圧で沸点が零度以下の発泡剤を添加することで発泡しているので吐出直後から発泡することができ、ポリウレタン樹脂の原料の吐出速度を利用して断熱箱体の注入口から奥の方にまで広げることができるので、背面全体に短時間で均一に充填することが可能となる。これにより、充填距離を短くできるので従来より短時間で充填することができ、発泡に要する時間を低減することができ、生産性の高い断熱箱体を提供することができる。

また、発泡充填距離が短いので充填性が向上し、発泡ポリウレタン樹脂の荒れやボイドが発生し難いので、断熱箱体の側面において外観性が向上する。

第５の発明は、重力方向に対して垂直方向の一方向に開口部を設けた箱体と、前記断熱箱体の開口部を閉じて密閉空間が形成されるように配設した扉と、前記断熱箱体と前記扉とから形成される密閉空間を冷却する冷却装置とからなる冷凍冷蔵庫において、前記断熱箱体が第１から第３のいずれかの発明の断熱箱体である冷凍冷蔵庫である。

ウレタン原料に炭酸ガスを混合してフロス発泡を行うことで吐出直後から発泡が開始されるので、一旦奥に吐出液を溜めることなく背面全体に短時間で均一に充填することが可能となり、従来より充填距離が短くできる。これにより、発泡工程完了までの時間を短くすることができ、生産性が高い冷凍冷蔵庫を提供することができる。

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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、先に説明した実施の形態と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における断熱箱体の開口部を上にした状態の斜視図である。図２は、同実施の形態における断熱箱体の開口部を上にした状態の縦断面図である。図３は、同実施の形態の断熱箱体の製造装置の概略図である。

図１、図２に示すように、本実施の形態の断熱箱体１０１は、外側にある第１の箱体１０２と、第１の箱体１０２の内側にある第２の箱体１０３と、第１の箱体１０２と第２の箱体１０３との間の閉空間に発泡充填形成された発泡ポリウレタン樹脂１０４とから構成されている。

断熱箱体１０１は、１方向に開口部を設けている。開口した方向と略並行な端面であり断熱箱体１０１の長手方向の片側の面である底面には、発泡ポリウレタン樹脂１０４の原料注入用の直径２ｃｍ〜８ｃｍの注入口１０５が設けられている。なお、注入口１０５は発泡ポリウレタン樹脂１０４の充填前において開閉可能であり、発泡ポリウレタン樹脂１０４の原料注入後は閉まる仕様になっている。

また、発泡ポリウレタン樹脂１０４の原料の発泡により押し出す第１の箱体１０２と第２の箱体１０３との間の閉ざされた空間に存在している空気と、発泡中に生じるガスとを排出し、発泡ポリウレタン樹脂は漏れ出ない形状・大きさの排出孔１０６を断熱箱体１０１の開口した方向の端面に設けている。

排出孔１０６の大きさは、直径で０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。これより大きいと発泡充填中に発泡ポリウレタン樹脂１０４の漏れが発生してしまう。また、これより小さいと空気およびガスの排出能力が不足する。なお、排出孔１０６は断熱箱体１０１の開口した方向の端面以外の面にも設けてもよい。

また、断熱箱体１０１の開口した方向と反対側の面の第１の箱体１０２の内側にある第２の箱体１０３の間に、第２の箱体１０３に沿って真空断熱材１０７が配設されてある。

断熱箱体１０１の製造方法は、まず予め炭化水素からなる第２の発泡剤であるシクロペンタン１０８が混合されたポリオール１０９に、略大気圧で沸点が零度以下の第１の発泡剤である二酸化炭素１１０を液状でスタティックミキサー１１１により混合する。なお、シクロペンタン１０８とポリオール１０９の相溶性が低く分離し易い場合には、スタティックミキサー１１１の上流側に同様の混合手段を用いて、シクロペンタン１０８とポリオール１０９を混合しても構わない。

次に、ミキシングヘッド１１２において、シクロペンタン１０８と二酸化炭素１１０とが混合されたポリオール１０９にポリイソシアネート１１３を混合する。

次に、断熱箱体１０１の開口した方向が上になるように設置した断熱箱体１０１の底面の注入口１０５から発泡ポリウレタン樹脂１０４の原料を注入し、注入した直後から二酸化炭素１１０による発泡が始まり、吐出した速度を利用して断熱箱体１０１の注入口１０５から奥の方にまで発泡ポリウレタン樹脂１０４を広げて背面全体に充填を行い、その後シクロペンタン１０８による発泡が始まり、天面及び底面及びサイド面に向かって充填発泡し、断熱箱体１０１が形成される。

図示しないが、第１の箱体１０２と第１の箱体１０３が発泡ポリウレタン樹脂１０４の発泡圧で変形しないように、第１の箱体１０２及び第１の箱体１０３の発泡ポリウレタン樹脂１０４と逆側を発泡治具により固定した状態で発泡成形を行う。

ポリオール１０９には、予めシクロペンタン１０８以外に水、整泡剤、触媒などが混合されている。なお、二酸化炭素１１０は超臨界状態、亜臨界状態で混合しても構わない。また、二酸化炭素１１０をポリイソシアネート１１３側に混合しても構わない。

以上のように構成された本実施の形態の断熱箱体１０１は、略大気圧で沸点が零度以下の二酸化炭素１１０を添加することで発泡しており、常温でも大気圧下にすることで気化して気体となり膨張するため、発泡ポリウレタン樹脂１０４の原料を断熱箱体１０１に注入した直後から発泡することができる。しかし、従来では原料の発熱反応による熱や外部からの熱等が加わることで発泡剤が気化して発泡が始まるので、発泡ポリウレタン樹脂１０４の原料注入から発泡開始まで時間がかかる。このため、同量の体積まで発泡が進んだ時点での硬化度合を比較すると、本発明の発泡ポリウレタン樹脂１０４の方が硬化していない状態にできる。

また、断熱箱体１０１の開口した方向と略並行な端面に発泡ポリウレタン樹脂１０４を充填可能な注入口があり、箱体の開口した方向の端面に空気と発泡により生じるガスは抜けるが発泡ポリウレタン樹脂１０４は漏れ出ない形状・大きさの排出孔があるので断熱箱体１０１の開口した方向を上にして設置し、発泡ポリウレタン樹脂１０４を注入口から注入して発泡することができる。

これらにより、ウレタン原料に炭酸ガスを混合してフロス発泡を行うことで吐出直後から発泡が開始されるので、一旦奥に吐出液を溜めることなく注入口１０５から奥の方にまで発泡ポリウレタン樹脂１０４を広げて背面全体に短時間で均一に充填することが可能となり、従来より発泡充填距離を短くして断熱箱体１０１全体に充填することができる。これにより、発泡工程完了までの時間を短くすることができ、生産性を高くすることができる。

また、発泡充填距離が短いので充填性が向上し、発泡ポリウレタン樹脂１０４の荒れやボイドが発生し難いので、断熱箱体１０１の側面において外観性が向上する。

また、従来より充填性が優れるので、真空断熱材が配設され流動抵抗が増加しても充填することができる。これにより、断熱性能に優れた断熱箱体１０１を提供することができる。

また、二酸化炭素１１０は略大気圧での沸点が氷点下７９℃であり、発泡力が非常に高く、化学的に安定し、耐環境性にも優れた物質である。これを発泡剤として用いることで、発泡力が高く充填性を高くできる。

なお、発泡剤として、二酸化炭素１１０より気体の熱伝導率が低く非フロン系として広く利用されるシクロペンタン１０８を併用しているので、二酸化炭素１１０だけの場合に比べ、発泡ポリウレタン樹脂１０４の熱伝導率を低くすることができ、断熱性能の高い断熱箱体１０１を提供できる。また、二酸化炭素１１０の代わりに、略大気圧での沸点が氷点下１９℃で、熱伝導率が二酸化炭素１１０より低いハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）を用いると、断熱箱体１０１の断熱性能をさらに向上できる。

また、この製造方法では、略大気圧で沸点が零度以下の発泡剤を添加することで発泡しているので吐出直後から発泡することができ、ポリウレタン樹脂の原料の吐出速度を利用して断熱箱体１０１の注入口から奥の方にまで広げることができるので、背面全体に短時間で均一に充填することが可能となる。これにより、充填距離を短くできるので従来より短時間で充填することができ、生産性を高くすることができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫の概略縦断面図である。図５は、本発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫の底面図である。

図４、図５に示すように、本実施の形態の冷凍冷蔵庫１１４は、１方向に開口部を設けた断熱箱体１０１と、断熱箱体１０１の開口部を閉じるように配設された断熱扉１１５と、断熱箱体１０１と断熱扉１１５とから形成される密閉空間（収納室）を冷却する冷却装置１１７とから構成されている。

断熱箱体１０１と断熱扉１１５とから形成される空間は、野菜室、冷蔵室、冷凍室などの収納室１１６として使用される。断熱扉１１５は断熱箱体１０１の開口部を閉じるように複数枚配設されている。

冷却装置１１７は、圧縮機１１７ａと、凝縮器１１７ｂと、膨張手段（図示せず）と、蒸発器１１７ｃとから構成されている。凝縮器１１７ｂと蒸発器１１７ｃとの間には、キャピラリーチューブや膨張弁などの膨張手段が配設されている。圧縮機１１７ａ、凝縮器１１７ｂ、蒸発器１１７ｃは配管接続されて冷凍サイクルを構成している。この冷凍サイクルでつくられた冷気が収納室１１６へ供給して内部を冷却する。

発泡ポリウレタン樹脂１０４は、実施の形態２と同様に断熱箱体１０１の底面の注入口１０５から注入され、シクロペンタン１０８と液状の二酸化炭素１１０によって発泡成形されてなる。なお、実施の形態２の断熱箱体１０１の製造方法は実施の形態１の製造方法と同様であるので、詳細な説明は省略する。

以上のように構成された冷凍冷蔵庫１１４は、ウレタン原料に炭酸ガスを混合してフロス発泡を行うことで吐出直後から発泡が開始されるので、一旦奥に吐出液を溜めることなく背面全体に短時間で均一に充填することが可能となり、従来より充填距離が短くできる。これにより、発泡工程完了までの時間を短くすることができ、生産性を高くすることができる。

また、発泡充填距離が短いので充填性が向上し、発泡ポリウレタン樹脂１０４の荒れやボイドが発生し難いので、冷凍冷蔵庫１１４の側面における外観性が向上する。

以上のように本発明は、断熱箱体の開口した方向を上にして設置し、発泡ポリウレタン樹脂を注入口から注入して発泡することができ、ウレタン原料に炭酸ガスを混合してフロス発泡を行うことで吐出直後から発泡が開始されるので、一旦奥に吐出液を溜めることなく背面全体に短時間で均一に充填することが可能となり、従来より充填距離を短くして断熱箱体全体に充填することができる。これにより、発泡工程完了までの時間を短くすることができ、生産性を高くすることができる。そのため、冷凍冷蔵庫、業務用冷蔵庫、冷凍庫等などへの適用が可能となる。

１０１断熱箱体
１０２第１の箱体
１０３第２の箱体
１０４発泡ポリウレタン樹脂
１０５注入口
１０６排出孔
１０７真空断熱材
１０８シクロペンタン
１１０二酸化炭素
１１４冷凍冷蔵庫
１１５断熱扉
１１６収納室
１１７冷却装置
１１７ａ圧縮機
１１７ｂ凝縮器
１１７ｃ蒸発器

Claims

第１の箱体と、前記第１の箱体の内側にある第２の箱体と、前記第１の箱体と前記第２の箱体で形成される閉空間に発泡形成された発泡ポリウレタン樹脂とからなる断熱箱体であって、前記断熱箱体は、１方向に開口部を設け開口した方向と略並行な端面の１つに前記発泡ポリウレタン樹脂の原料を前記閉空間に注入可能な注入口を設け、前記断熱箱体の開口した方向の端面に前記注入口から前記閉空間に前記発泡ポリウレタン樹脂の原料を注入して発泡させた場合に空気と発泡により生じるガスは抜けるが前記発泡ポリウレタン樹脂は漏れ出ない形状・大きさの排出孔を設け、前記発泡ポリウレタン樹脂を、略大気圧で沸点が零度以下の第１の発泡剤と炭化水素からなる第２の発泡剤とをポリウレタン樹脂の原料に混合させて充填発泡した断熱箱体。
前記断熱箱体の開口した方向と略反対側の面の前記第１の箱体に沿って前記第１の箱体と前記第２の箱体との間に真空断熱材を配設した請求項１に記載の断熱箱体。
前記第１の発泡剤は、二酸化炭素である請求項１または２に記載の断熱箱体。
請求項１から３のいずれか一項に記載の断熱箱体において、前記断熱箱体の前記開口部を上にして前記断熱箱体を設置し、前記注入口からポリウレタン樹脂の原料を注入し、前記第１の箱体と前記第２の箱体との間の空気及び前記原料の発泡により生じるガスを前記排出孔から排出することで前記発泡ポリウレタン樹脂を充填発泡する断熱箱体の製造方法。
重力方向に対して垂直方向の一方向に開口部を設けた箱体と、前記断熱箱体の開口部を閉じて密閉空間が形成されるように配設した扉と、前記断熱箱体と前記扉とから形成される密閉空間を冷却する冷却装置とからなる冷凍冷蔵庫において、前記断熱箱体が請求項１から３のいずれか一項に記載の断熱箱体である冷凍冷蔵庫。