JP2010223535A - 断熱箱体および冷凍冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】庫内照明で庫内視認性を向上させても、発泡ポリウレタンの充填不良に起因する内箱の凹凸などを低減できる高品質な断熱箱体を提供する。
【解決手段】内箱１０６と外箱１０５によって形成される空間に充填された発泡断熱材１０７と、内箱１０６の庫内に備えられた照明手段１１３とで構成され、発泡断熱材１０７は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分の少なくとも一つに二酸化炭素を含んだ原料を使用した発泡ポリウレタンであり、フロス発泡が可能となる。フロス発泡は、外箱１０５と内箱１０６が形成する壁面において、隅々まで良好に充填されるため、照明手段１１３によって庫内視認性を向上した場合においても、内箱１０６の表面凹凸は低減できる。また、二酸化炭素はフロス発泡で広く使用されるフッ化炭化水素と比較して、地球温暖化係数が小さく、高品質な断熱箱体１０２を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部に発泡ポリウレタンを充填した断熱箱体と、これを適用した冷凍冷蔵庫に関するものである。

近年、家庭用の冷凍冷蔵庫は、保鮮性や省エネ性などの基本機能に加えて、あらゆる使用者にとって使い易いユニバーサルデザインに対するニーズが高まっている。その一つとして、庫内を明るくして収納物の視認性を向上する考え方がある。

冷凍冷蔵庫の庫内照明としては、長年、白熱電球が使用されてきたが、これは供給された電気エネルギーの大部分を熱エネルギーとして消費するため、エネルギー効率が悪く、省エネ性の観点から課題があった。これを解決する手段として、近年は発熱の少ない発光ダイオードが広く用いられている。しかしながら、従来の発光ダイオードは単色光であり、省エネ性に優れるものの、庫内視認性に劣るという課題があった。この課題を解決するために、白色発光ダイオードが適用されるようになり、視認性は著しく改善された（特許文献１参照）。

図３は、従来の冷蔵庫の概略斜視図である。図３において、庫内天井面に設けられた照明装置１は、白色発光ダイオード２を光源としている。白色発光ダイオード２には、ＧａＮ系白色発光ダイオードが使用でき、これは、ＧａＮ系青色発光ダイオードから青色光を用いて蛍光材を励起し、白色光を得るものである。また、ＺｎＳｅ系白色発光ダイオードを用いると、従来の白熱電球同等の明るさを得ることができる。

このように庫内視認性が向上すると、発泡ポリウレタンの充填不足、過充填、あるいは収縮などにより、内箱の凹みや膨れなどの外観不良の原因となる。発泡ポリウレタンは、主原料であるポリオール成分とポリイソシアネート成分が化学反応するとき、その場に共存する発泡剤が気化、膨張することにより製造される。つまり、発泡剤の気化温度（沸点）が発泡プロセスに大きく影響する。

現在、発泡剤として一般的に使用されるものとして、水、炭化水素、フッ素化炭化水素などがある。水は、予めポリオール成分に混合され、ポリイソシアネート成分と反応することにより、二酸化炭素を生成し、この二酸化炭素が発泡剤として機能する。

また、炭化水素の代表例として、家庭用冷凍冷蔵庫で用いられるシクロペンタンがある。シクロペンタンは、沸点が４９℃付近であり、約２５℃以下で保管されるポリオール成分やポリイソシアネート成分に混合されても、蒸気圧以上にはならず、発泡しない。しかし、ポリオール成分とイソシアネート成分が反応し、その反応熱によって温度上昇するので、シクロペンタンは気化できる。

また、フッ化炭化水素としては、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）や１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）がある。これらは沸点が２０℃以下であり、容易に気化できる。つまり、ポリオール成分とポリイソシアネート成分の反応初期から泡化が開始される。この発泡方法を一般にフロス発泡と呼ばれ、発泡圧力が小さく、充填性が向上できる。

フロス発泡に用いる発泡剤は、容易に気化する反面、ボイドの発生が問題となる。このため、発泡剤とポリオール成分の相溶性を向上することが重要であり、具体的な方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２によれば、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンや１，１，１，２−テトラフルオロエタンの溶解性が高いポリオール成分として、水酸基価が４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上７０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、水酸基数が２．８〜５．２であり、オキシエチレン基を５〜４０質量％含むポリオキシアルキレンポリオールを０．３〜３０質量％含むものを用いている。このような発泡剤と相溶性の高いポリオール成分を用いることによって、ボイドを低減し、外観性に優れた発泡ポリウレタンを製造できる。
特開２００１−８２８６９号公報 特開２００８−２０８３８２号公報

しかしながら、上記従来の発明では、庫内視認性が向上し、断熱材の良好な充填性が要求される断熱箱体のために、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンや１，１，１，２−テトラフルオロエタンなどフッ化炭化水素を用いたフロス発泡を適用し、断熱箱体壁面への充填性を向上させている。

しかしながら、フッ化炭化水素は、その他の発泡剤であるシクロペンタンや二酸化炭素などと比較して、相対的に地球温暖化係数が高い。このため、使用時や廃棄時に大気中に拡散した場合、地球温暖化を加速されることになる。とくに、家庭用冷蔵庫は高い外観性を要求されており、そのためにフロス発泡は有効であるが、過去に冷媒として使用していたフッ化炭化水素であっても、より地球温暖化係数の低い炭化水素冷媒が主流となっている現在は、社会的に使用できないという課題がある。

本発明は、庫内照明で庫内視認性を向上させても、発泡ポリウレタンの充填不良に起因する内箱の凹凸などを低減できる高品質な断熱箱体および冷凍冷蔵庫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、内箱と外箱によって形成される空間に発泡断熱材が充填され、前記内箱の庫内に照明手段が備えられた断熱箱体であって、前記発泡断熱材は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分の少なくとも一つに二酸化炭素を含んだ原料を使用した発泡ポリウレタンである。

上記構成において、略常温常圧で気体である二酸化炭素が容易に気化するので、ポリウレタン原料は、注入初期から泡化したフロス発泡が可能となる。フロス発泡は、ポリウレタン原料の硬化初期において発泡が進行しているため、外箱と内箱が形成する壁面において、隅々まで良好に充填される。

このため、照明手段によって庫内視認性を向上した場合においても、内箱の表面凹凸は低減できる。また、二酸化炭素はフロス発泡で広く使用される１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンや１，１，１，２−テトラフルオロエタンなどフッ化炭化水素と比較して、地球温暖化係数が小さく、高品質な断熱箱体および冷凍冷蔵庫を提供する。

本発明によれば、発泡断熱材の原料に二酸化炭素を用いることによって、環境負荷が小さく、充填性が良好なフロス発泡が可能となるので、断熱箱体内の視認性を向上させても、内箱表面の凹凸などの外観不良原因を低減できるので、断熱箱体および冷凍冷蔵庫の使い易くしながらも、付加価値を向上することができる。

本発明の請求項１に記載の断熱箱体の発明は、内箱と外箱によって形成される空間に発泡断熱材が充填され、前記内箱の庫内に照明手段が備えられた断熱箱体であって、前記発泡断熱材は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分の少なくとも一つに二酸化炭素を含んだ原料を使用した発泡ポリウレタンである。

上記構成において、略常温常圧で気体である二酸化炭素が容易に気化するので、ポリウレタン原料は、注入初期から泡化したフロス発泡が可能となる。フロス発泡は、ポリウレタン原料の硬化初期において発泡が進行しているため、外箱と内箱が形成する壁面において、隅々まで良好に充填される。

このため、照明手段によって庫内視認性を向上した場合においても、内箱の表面凹凸は低減できる。また、二酸化炭素はフロス発泡で広く使用される１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンや１，１，１，２−テトラフルオロエタンなどフッ化炭化水素と比較して、地球温暖化係数が小さく、高品質な断熱箱体を提供する。

請求項２に記載の断熱箱体の発明は、請求項１に記載の発明における照明手段に、複数の白色発光ダイオードを用いたものであり、庫内視認性が著しく向上する。その一方、内箱表面に凹凸があった場合、それが目立ち易くなるが、略常温常圧で気体である二酸化炭素が容易に気化するフロス発泡が可能となるので、発泡ポリウレタンは、外箱と内箱が形成する壁面の隅々まで良好に充填される。このため、内箱の表面凹凸は低減できる。

また、二酸化炭素は、フロス発泡で広く使用される１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンや１，１，１，２−テトラフルオロエタンなどフッ化炭化水素と比較して、地球温暖化係数が小さく、さらに高品質な断熱箱体を提供する。

請求項３に記載の冷凍冷蔵庫の発明は、請求項１または２に記載の断熱箱体に、冷却手段を備えたものであり、庫内には種々の食品を主とする収納物が収納される。それらの視認性は、照明手段を設けることによって向上できるが、内箱表面に凹凸があった場合には、それが目立ち易くなり、商品価値が低下するが、略常温常圧で気体である二酸化炭素が容易に気化するフロス発泡が可能となるので、発泡ポリウレタンは、外箱と内箱が形成する壁面の隅々まで良好に充填される。このため、内箱の表面凹凸は低減できる。

また、二酸化炭素はフロス発泡で広く使用される１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンや１，１，１，２−テトラフルオロエタンなどフッ化炭化水素と比較して、地球温暖化係数が小さく、高品質な冷凍冷蔵庫を提供する。

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、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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫の断面図である。図２は、同実施の形態の冷凍冷蔵庫の断熱箱体の製造に用いたウレタン発泡機の概略図である。

図１に示すように、冷凍冷蔵庫１０１は、前面を開口した断熱箱体１０２と、断熱箱体１０２の開口部を開閉する断熱扉１０３と、断熱箱体１０２と断熱扉１０３に囲まれた空間を冷却する冷却手段１０４とで構成されている。

断熱箱体１０２は、鉄鋼板またはステンレス鋼板製の外箱１０５と、加工性が良好で、耐薬品性に優れたＡＢＳ樹脂を真空成形して得られる内箱１０６と、外箱１０５と内箱１０６で形成される空間に充填される発泡断熱材１０７としての発泡ポリウレタンとからなる。

また、断熱箱体１０２は、上から順に冷蔵室１０５と、製氷室１０６と、冷凍室１０７と、野菜室１０８を有し、各室１０５，１０６，１０７，１０８の前方は開口部となっている。この開口部には断熱扉１０３が開口部を開閉可能なように備えられている。さらに、圧縮機１０９と凝縮器１１０と蒸発器１１１が配管接続されて、各室１０５，１０６，１０７，１０８を冷却する冷却手段１０４を形成している。

冷蔵室１０５の内壁面には、複数の白色発光ダイオード１１２を光源とする照明手段１１３が備えられている。白色発光ダイオード１１２としては、ＧａＮ系やＺｎＳｅ系の白色発光ダイオードを用いることができる。これによって、冷蔵室１０５内を明るくし、食品等の収納物の視認性を向上し、使い勝手が良くなる。

また、発泡断熱材１０７の原料は、図２に示すように、ポリオール成分１１４とポリイソシアネート成分１１５であって、ポリオール成分１１４には予めシリコン系整泡剤、アミン触媒および水が含まれている。そして、ポリオール成分１１４には、スタティックミキサー１１６によって二酸化炭素１１７が混合される。

なお、ここでは、二酸化炭素１１７は、ポリオール成分１１４に混合しているが、二酸化炭素１１７を溶質として、ポリオール成分１１４とポリイソシアネート成分１１５との溶解性の高い側に混合することが好ましい。

通常、ポリオール成分１１４とポリイソシアネート成分１１５は、ミキシングヘッド１２０を経由して、高圧循環回路１１８，１１９を形成している。高圧循環回路１１８，１１９内で、ポリオール成分１１４およびポリイソシアネート成分１１５は、７〜１５ＭＰａの高圧状態で流動し、注入時にはミキシングヘッド１２０で互いに混合され、略大気圧雰囲気へ吐出される。

また、二酸化炭素１１７は、高圧循環回路１１８内のポリオール成分１１４より、０．２〜１ＭＰａ程度高い圧力で、スタティックミキサー１１６に供給される。このような高圧状態では、二酸化炭素１１７は容易にポリオール成分１１４内に溶解できるが、注入時には略大気圧状態まで減圧されるので、二酸化炭素１１７は気化しようとする。すなわち、ポリオール成分１１４とポリイソシアネート成分１１５の混合液が泡化した状態であるフロス発泡が可能となる。

フロス発泡には、従来から１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンや１，１，１，２−テトラフルオロエタンなどフッ化炭化水素が用いられてきたが、これらは地球温暖化係数が９５０〜１３００と二酸化炭素１１７の１と比較して、著しく高いため、多量に使用することは地球温暖化にとって好ましくない。

フロス発泡は、ポリウレタンが硬化する前の粘性の低い状態で、ある程度発泡するので、充填性が良好である。なお、安定したフロス発泡を実現するためには、二酸化炭素１１７の混合量として、ポリオール成分１１４とポリイソシアネート成分１１５の合計に対して、２重量％以下が適している。これ以上になると、ポリウレタン原料内で二酸化炭素１１７が局所的に高濃度の部分ができたりし、溶解性の許容度を超えた二酸化炭素１１７が一気に気化して、ボイドが多数発生し、品質が悪化することがある。

以上のように、本実施の形態の冷凍冷蔵庫１０１は、内箱１０６と外箱１０５によって形成される空間に発泡断熱材１０７が充填され、内箱１０６の庫内に照明手段１１３が備えられた断熱箱体１０２であって、前記発泡断熱材は、ポリオール成分１１４とポリイソシアネート成分１１５の少なくとも一つに二酸化炭素１１７を含んだ原料を使用した発泡ポリウレタンである。

上記構成において、略常温常圧で気体である二酸化炭素１１７が容易に気化するので、ポリオール成分１１４とポリイソシアネート成分１１５の混合液は、注入初期から泡化したフロス発泡が可能となる。フロス発泡は、ポリオール成分１１４とポリイソシアネート成分１１５の混合液の硬化初期において発泡が進行しているため、外箱１０５と内箱１０６が形成する空間において、隅々まで良好に充填される。

このため、照明手段１１３によって庫内視認性を向上した場合においても、内箱１０６の表面凹凸は低減できる。また、二酸化炭素１１７はフロス発泡で広く使用される１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンや１，１，１，２−テトラフルオロエタンなどフッ化炭化水素と比較して、地球温暖化係数が小さく、高品質な断熱箱体１０２を提供できる。

本発明にかかる断熱箱体の発明は、発泡ポリウレタンを地球温暖化係数の低い二酸化炭素を用いたフロス発泡が可能となるため、庫内視認性が良好な断熱箱体の壁面に発泡ポリウレタンを隅々まで良好に充填できる。このため、内箱表面の凹みや歪みを抑制できるので、環境に負荷をかけることなく、使い勝手の良い魅力的な商品を提供でき、家庭用冷凍冷蔵庫、業務用冷凍冷蔵庫の他に、断熱材に発泡ポリウレタンを用いた断熱箱体を用いる製品に適用できる。

本発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫の断面図 同実施の形態の冷凍冷蔵庫の断熱箱体の製造に用いたウレタン発泡機の概略図 従来の冷蔵庫の概略斜視図

１０１ 冷凍冷蔵庫
１０２ 断熱箱体
１０４ 冷却手段
１０５ 外箱
１０６ 内箱
１０７ 発泡断熱材（発泡ポリウレタン）
１１２ 白色発光ダイオード
１１３ 照明手段
１１４ ポリオール成分
１１５ ポリイソシアネート成分
１１７ 二酸化炭素

Claims (3)

1. 内箱と外箱によって形成される空間に発泡断熱材が充填され、前記内箱の庫内に照明手段が備えられた断熱箱体であって、前記発泡断熱材は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分の少なくとも一つに二酸化炭素を含んだ原料を使用した発泡ポリウレタンであることを特徴とする断熱箱体。
2. 照明手段は、複数の白色発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の断熱箱体。
3. 請求項１または２に記載の断熱箱体に、冷却手段を備えたことを特徴とする冷凍冷蔵庫。

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