JP2011153719A - 冷凍冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】硬質ポリウレタンフォームの使用量を低減しつつウレタン樹脂の流動性を向上して未充填部を抑制し、且つ断熱性能を向上させた冷凍冷蔵庫を提供することである。
【解決手段】外箱と内箱との間に真空断熱材を配置して且つ硬質ポリウレタンフォームを充填した箱体を有する冷凍冷蔵庫において、前記真空断熱材の厚さは前記箱体の側面よりも背面が薄いことを特徴とする。また、前記真空断熱材の厚さは前記箱体の背面よりも側面が１０％以上３０％以下の範囲で厚いことを特徴とする。また、少なくとも前記箱体側面の前記真空断熱材に接する前記硬質ポリウレタンフォームの密度が３０kg／ｍ³以上３５kg／ｍ³以下であることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、冷凍冷蔵庫に関する。

従来より、冷蔵庫の断熱箱体には外箱と内箱の空間に独立気泡を有する硬質ポリウレタンフォームを充填した断熱材が用いられている。この硬質ポリウレタンフォームは、ポリオール成分とイソシアネート成分を発泡剤，触媒，整泡剤の存在下で反応させることにより得られるものである。発泡剤としては、昨今の成層圏のオゾン層破壊や温室効果による地表の温度上昇を抑止するため、以前のフレオンから、特開平１１−２０１６２８号公報や特開平１１−２４８３４４号公報に示されているようなシクロペンタンと水の混合発泡剤を用いた硬質ポリウレタンフォームに変化してきている。

しかし、シクロペンタンや水はフレオンに比較して、ガス自体の熱伝導率が大きいため、採用する冷凍冷蔵庫においては断熱性能上不利になる傾向であった。

その後、硬質ポリウレタンフォームの原料処方の構成変更により、例えば特開２００３−４２６５３号公報に示されているように、熱伝導率は徐々に改善されてきているが、密度が上昇し、冷凍冷蔵庫への硬質ポリウレタンフォームの注入量は増加する傾向である。

特開平１１−２０１６２８号公報 特開平１１−２４８３４４号公報 特開２００３−４２６５３号公報

近年、地球温暖化防止の観点から省エネルギーが強く望まれており、いずれの分野においても省エネルギー化は緊急の課題となっており、熱を効率的に利用するという観点から冷凍冷蔵庫においても、優れた断熱性能を有する硬質ポリウレタンフォームの採用が求められている。

しかし、冷蔵庫の製造原価を低減するためには、ウレタン原料の使用量低減が有効である。即ち、硬質ポリウレタンフォームの注入量低減が課題となる。

しかし、硬質ポリウレタンフォームの性能向上の弊害として、フォームの密度が増加する傾向であり、注入量も増加傾向である。

また、最近では冷蔵庫の断熱性能向上のため真空断熱材を併用することが多い。真空断熱材は、ウレタンを注入する断熱空間と同一の空間に設置されるため、ウレタン樹脂が流動する空間が狭くなる方向となる。よって、硬質ポリウレタンフォームには流動性も要求されることになるが、断熱性能重視の処方系の硬質ポリウレタンフォームは流動性に欠ける。この面からも、ウレタン注入量の増加要因となっている。

特に冷蔵庫の省エネルギー性を向上するために、真空断熱材の搭載枚数，搭載箇所も増加してきており、真空断熱材自体の厚みも増加する傾向が見られ、これによりウレタン樹脂に対する流動抵抗はさらに大きくなる。このような状況において、ウレタン樹脂を如何に未充填部を発生させることなく流動させるかが課題となる。

本発明の目的は、硬質ポリウレタンフォームの使用量を低減しつつウレタン樹脂の流動性を向上して未充填部を抑制し、且つ断熱性能を向上させた冷凍冷蔵庫を提供することである。

前述の目的を達成するために、本発明は、外箱と内箱との間に真空断熱材を配置して且つ硬質ポリウレタンフォームを充填した箱体を有する冷凍冷蔵庫において、前記真空断熱材の厚さは前記箱体の側面よりも背面が薄いことを特徴とする。

また、前記真空断熱材の厚さは前記箱体の背面よりも側面が１０％以上３０％以下の範囲で厚いことを特徴とする。

また、少なくとも前記箱体側面の前記真空断熱材に接する前記硬質ポリウレタンフォームの密度が３０kg／ｍ³以上３５kg／ｍ³以下であることを特徴とする。

また、前記硬質ポリウレタンフォームの重量は５kg以上７kg以下であることを特徴とする。

また、前記硬質ポリウレタンフォームは混合ポリオール成分１００重量部に対して１.５〜２.０重量部の水及び１３〜１５重量部のシクロペンタン存在下で反応させたものであることを特徴とする。

また、前記箱体の天面，側面，底面及び背面の前記硬質ポリウレタンフォームの平均密度が３３.０〜３４.５kg／ｍ³であって、且つ平均圧縮強度が０.１５ＭＰａ以上であることを特徴とする。

本発明によれば、硬質ポリウレタンフォームの使用量を低減しつつウレタン樹脂の流動性を向上して未充填部を抑制し、且つ断熱性能を向上させた冷凍冷蔵庫を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る冷凍冷蔵庫の断熱箱体における硬質ポリウレタンフォームの生成原理の説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る冷凍冷蔵庫の断熱箱体における硬質ポリウレタンフォームの充填状態を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る冷凍冷蔵庫の断熱箱体における要部拡大図である。 硬質ポリウレタンフォームの成分の配合を変更して作製した冷凍冷蔵庫の断熱箱体の諸数値を比較して示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る冷凍冷蔵庫の断熱箱体における硬質ポリウレタンフォームの生成原理の説明する模式図である。図２は、本発明の一実施形態に係る冷凍冷蔵庫の断熱箱体における硬質ポリウレタンフォームの充填状態を説明する模式図である。図３は、本発明の一実施形態に係る冷凍冷蔵庫の断熱箱体における要部拡大図である。

本実施形態の冷凍冷蔵庫の製造方法は、外箱１３及び内箱１４からなる箱体１５を形成し、この箱体１５の外箱１３と内箱１４との間に形成される空間に、真空断熱材１２を配置した状態で硬質ポリウレタンフォーム１１を充填して断熱性を有する箱体１５を形成する。

本実施形態によれば、断熱性を有する箱体１５、或いは真空断熱材１２搭載の箱体１５において、硬質ポリウレタンフォーム１１の使用量を抑制することが可能であり、しかも断熱性能が向上した冷凍冷蔵庫を製造できる。かかる効果が得られる具体的な理由について以下に説明する。

本実施形態の箱体１５の製造方法では、図１に示すように、別々の容器に貯留したポリオール１とイソシアネート２の２液をミキシングヘッド３によって攪拌し、図２に示すように、攪拌したウレタン原液５を冷蔵庫本体背面８から注入ヘッド９より、対象とする箱体１５内に注入する。

本実施形態では、図１に示すように、金型４の中に２液を攪拌したウレタン原液５を充填することにより、発泡させる工程を有する。ここで、発泡に用いる２液をポリオール１とイソシアネート２としたが、本発明はこれだけに限定されるものではなく、金型４も任意の形状にできるものとする。

また、箱体１５にウレタン原液５を注入する場合、図２に示すように、重力に従い下方（冷蔵庫本体側面７の前側）へ落下した後、発泡により容積を増加させながら箱体１５内で上方（冷蔵庫本体側面７の後側）に立ち上がり、箱体１５内全体へ流動して、図３に示すように、外箱１３または真空断熱材１２と内箱１４との間に硬質ポリウレタンフォーム１１となって充填される。

ここで、図２に示した箱体１５のうち、他の面に比べて広い面積である側面に真空断熱材１２を搭載しているが、その影響で発泡ウレタンが流動する空間が狭くなっている。この発泡工程において、真空断熱材１２により発泡ウレタンが流動する空間が狭くなると、流動障害が生じて、発泡ウレタンが充填されていない空洞部分が発生する。この空洞部分が発生すると、製品の凹みで意匠上の問題が発生すると同時に、この空洞部から冷蔵庫内の冷気が外に逃げることにより、冷蔵庫の消費電力量が大きくなる。そのため、空洞部分を発生させないために、より多くの発泡ウレタンを注入する必要があり、注入量が大きくなるという問題が発生する。

そこで、硬質ポリウレタンフォーム１１の成分の配合を変更して作製した冷凍冷蔵庫の断熱箱体において、注入量，フォームの密度，熱伝導率の分布，熱漏洩量の要素を複数の例で比較評価した。

その評価結果を表１に示す。なお、実験においては、箱体１５の天面部分，側面部分，底面部分，背面部分から２００mm×２００mmにサンプリングした硬質ポリウレタンフォーム１１のカットサンプル１０の密度と熱伝導率を測定した。

（従来例）
図４に示す通り、箱体１５側面に厚さ１２mmの真空断熱材１２を設置し、背面に厚さ１２mmの真空断熱材１２を設置した断熱空間に、シクロペンタン発泡剤を１６重量部、水を１.３重量部添加した硬質ポリウレタンフォームを注入した。この場合、天面，側面，底面，背面の各部分の平均密度が３６.６kg／ｍ³となり、全てをボイドなく充填するのに７.２kg必要となった。よって、ウレタン注入量が多くなるとともに、コストが増大する。

（実施例１）
箱体１５側面に厚さ１５mmの真空断熱材１２を設置し、背面に厚さ１２mmの真空断熱材１２を設置した断熱空間に、シクロペンタン発泡剤を１４重量部、水を１.６重量部添加した硬質ポリウレタンフォームを注入した。この場合、天面，側面，底面，背面の各部分の平均密度が３１.０kg／ｍ³と非常に低密度フォームとなり、流動性も向上した。また、全てをボイドなく充填するのに６.１kgで済む。

（実施例２）
箱体１５側面に厚さ１３mmの真空断熱材１２を設置し、背面に厚さ１０mmの真空断熱材１２を設置した断熱空間に、シクロペンタン発泡剤を１３重量部、水を１.８重量部添加した硬質ポリウレタンフォームを注入した。この場合、天面，側面，底面，背面の各部分の平均密度が３２.０kg／ｍ³と非常に低密度フォームとなり、流動性も向上した。また、全てをボイドなく充填するのに６.３kgで済む。

（実施例３）
箱体１５側面に厚さ２０mmの真空断熱材１２を設置し、背面に厚さ１８mmの真空断熱材１２を設置した断熱空間に、シクロペンタン発泡剤を１５重量部、水を２.０重量部添加した硬質ポリウレタンフォームを注入した。この場合、天面，側面，底面，背面の各部分の平均密度が３２.５kg／ｍ³と非常に低密度フォームとなり、流動性も向上した。また、全てをボイドなく充填するのに６.５kgで済む。

（実施例４）
箱体１５側面に厚さ１２mmの真空断熱材１２を設置し、背面に厚さ１０mmの真空断熱材１２を設置した断熱空間に、シクロペンタン発泡剤を１３.５重量部、水を１.７重量部添加した硬質ポリウレタンフォームを注入した。この場合、天面，側面，底面，背面の各部分の平均密度が３１.５kg／ｍ³と非常に低密度フォームとなり、流動性も向上した。また、全てをボイドなく充填するのに，６.１５kgで済んだ。

（比較例１）
箱体１５側面に厚さ１５mmの真空断熱材１２を設置し、背面に厚さ１０mmの真空断熱材１２を設置した断熱空間に、シクロペンタン発泡剤を１５.５重量部、水を２.１重量部添加した硬質ポリウレタンフォームを注入した。この場合、天面，側面，底面，背面の各部分の平均密度が２９.０kg／ｍ³と異常に低密度フォームとなってしまい、注入量は４.９５kgで済んだが収縮が激しく、冬場等の低温温度域では箱体１５の側板がウレタン収縮に引張られて歪みを生じて、外観不良となる。

（比較例２）
箱体１５側面に厚さ１８mmの真空断熱材１２を設置し、背面に厚さ１２mmの真空断熱材１２を設置した断熱空間に、シクロペンタン発泡剤を１２.５重量部、水を１.４重量部添加した硬質ポリウレタンフォームを注入した。この場合、天面，側面，底面，背面の各部分の平均密度が３３.０kg／ｍ³と高密度フォームとなってしまい、注入量は７.５kg必要となり、ウレタン注入量が多くなり、箱体１５の重量が増加する。

以上より、本実施形態１乃至４の硬質ポリウレタンフォームを用いれば、使用量を低減して原価低減を図れるとともに、真空断熱材１２の肉厚が大きく、被覆率の大きい仕様でも十分にウレタン樹脂が流動するため、断熱性能の向上が可能な箱体１５を有する冷凍冷蔵庫を提供できる。

１ ポリオール
２ イソシアネート
３ ミキシングヘッド
５ ウレタン原液
６ 注入口
７ 冷蔵庫本体側面
８ 冷蔵庫本体背面
９ 注入ヘッド
１０ 硬質ポリウレタンフォームのカットサンプル
１１ 硬質ポリウレタンフォーム
１２ 真空断熱材
１３ 外箱
１４ 内箱
１５ 箱体

Claims (6)

1. 外箱と内箱との間に真空断熱材を配置して且つ硬質ポリウレタンフォームを充填した箱体を有する冷凍冷蔵庫において、
   前記真空断熱材の厚さは前記箱体の側面よりも背面が薄いことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
2. 前記真空断熱材の厚さは前記箱体の背面よりも側面が１０％以上３０％以下の範囲で厚いことを特徴とする、請求項１記載の冷凍冷蔵庫。
3. 少なくとも前記箱体側面の前記真空断熱材に接する前記硬質ポリウレタンフォームの密度が３０kg／ｍ³以上３５kg／ｍ³以下であることを特徴とする、請求項１又は２記載の冷凍冷蔵庫。
4. 前記硬質ポリウレタンフォームの重量は５kg以上７kg以下であることを特徴とする、請求項１又は２記載の冷凍冷蔵庫。
5. 前記硬質ポリウレタンフォームは混合ポリオール成分１００重量部に対して１.５〜２.０重量部の水及び１３〜１５重量部のシクロペンタン存在下で反応させたものであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
6. 前記箱体の天面，側面，底面及び背面の前記硬質ポリウレタンフォームの平均密度が３３.０〜３４.５kg／ｍ³であって、且つ平均圧縮強度が０.１５ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。

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