JPH11201375A - 真空断熱パネル挿入型箱体の冷蔵庫および冷凍庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は発泡剤としてＣＦＣ，ＨＣＦＣを全く
使用せず、その代替物としてオゾン層破壊係数がゼロで
あるシクロペンタンと水混合系を用いて、外箱内面側に
真空断熱パネルおよび隙間部に硬質ウレタンフォームを
充填する断熱箱体において、高強度でウレタン充填量の
低減や軽量化，圧縮強度や寸法安定性および長期熱漏洩
量の安定化を有する省エネが可能な冷蔵庫および冷凍庫
の断熱箱体を提供することにある。 【解決手段】発泡剤として水およびシクロペンタンを特
定の配合量、ポリオール成分としてシクロペンタン溶解
性の低いポリオール成分を６０重量部以上用い、ポリオ
ール成分とイソシアネート成分とを触媒、整泡剤の存在
下において反応させて得られる真空断熱パネル併用型の
硬質ウレタンフォームを冷蔵庫および冷凍庫の断熱材と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空断熱パネル挿
入型の冷蔵庫，冷凍庫などに用いるシクロペンタンおよ
び水の混合発泡剤を用いた硬質ポリウレタンフォームの
断熱箱体製品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、主に冷蔵庫および冷凍庫の断
熱部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するだけで、容易に安価に形成
することが可能な断熱材を用いてきた。硬質ポリウレタ
ンフォームは、ポリオールとイソシアネート成分を発泡
剤，触媒，整泡剤の存在下において反応させることによ
り得られる。これまで発泡剤としては、ガス熱伝導率の
低い難分解性のクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）のト
リクロロモノフルオロメタン（特開昭59−８４９１３号
公報），ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）
の１，１−ジクロロー１−モノフルオロエタン（特開平
３−258823 号，特開平7−25978号公報）が冷蔵庫の断
熱部に使用されてきたが、大気中に放出されると成層圏
のオゾン層破壊および温室効果による地表の温度上昇が
生じるとされ、世界的な環境汚染問題となり２００３年
には全廃の予定になっている。一方、オゾン層破壊係数
がゼロのノンフロン系発泡剤は、欧州を中心に炭化水素
系化合物（特開平3−152160号公報)への代替えが活発と
なり、それに伴い日本でもシクロペンタン発泡剤が冷蔵
庫の断熱分野に使用されてきた。しかし、シクロペンタ
ンはこれまでの発泡剤に比べ、ガスの熱伝導率が高く断
熱性能が大きく劣る問題がある。近年では、シクロペン
タン処方の硬質ポリウレタンフォーム材料について、エ
ネルギー需要が増大する中、エネルギー需給バランスの
確保，地球温暖化問題への対応から省エネによる断熱性
能の向上および地球環境保護の立場からウレタン使用量
低減の重要性は増大し、断熱性能が非常に優れる真空断
熱パネルを併用設置した断熱箱体（特開平7−110097 号
公報）が冷蔵庫および冷凍庫に拡大され、シクロペンタ
ン発泡剤を用いた硬質ポリウレタンフォームの高性能化
が要求されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】真空断熱パネルを挿入
した冷蔵庫および冷凍庫は、連続気泡の発泡ポリウレタ
ンフォームを板状に切断加工するコア材、減圧時に発生
する水分やガス成分を吸収し真空度の劣化を防止するゲ
ッター剤の挿入、コア材とゲッター剤をアルミラミネー
トフィルムに封入し全体を減圧真空にしてラミネートフ
ィルムを熱溶着後、真空断熱パネルを外箱鉄板の折り曲
げ加工品内面に接着剤で固定する。その後、外箱と内箱
を組立てキャビネット壁内空間に硬質ポリウレタンフォ
ームを発泡充填して、真空断熱パネルを挿入した冷蔵庫
を作製する。このことから、真空断熱パネルを挿入した
冷蔵庫の作製には部品および工程数が増え、従来の硬質
ポリウレタンフォームを充填するだけの断熱箱体に比
べ、コストが約２〜３倍高くなりコストを大幅に低減し
なくてはならない課題がある。また、真空断熱パネルを
外箱と内箱の空間部に挿入設置すると、キャビネット壁
内空間の狭隙間化および複雑形状の箱体に伴い壁内部は
ウレタンフォームが流動しにくい状況にある。このこと
から、フォームが一様に伸びにくく、冷蔵庫の天井部，
底部，背面部，ハンドル部，ヒンジ部でスキン層の全体
密度とコア層密度が大きく異なり均一なフォームになり
にくく、最終充填部付近の気泡の樹脂化（ダブルスキ
ン），ボイド発生なども起こり長期熱漏洩量の特性も急
激に劣化低下するため、高性能化が要求されている。そ
の課題に対応するには、真空断熱パネルを挿入した冷蔵
庫および冷凍庫でも、シクロペンタン処方で低密度と高
流動性および高強度の特性が両立できる新たな硬質ポリ
ウレタンを開発する必要がある。即ち、低密度で高強度
のシクロペンタン処方のウレタン材料を冷蔵庫に充填す
る結果として、断熱材の使用量低減に伴い低コストや軽
量化が図れ、高流動性から熱漏洩量の低減による省エネ
化も可能となり、地球温暖化，地球環境保護の立場から
シクロペンタン発泡剤を用いた真空断熱パネル挿入型の
高品質の冷蔵庫などの製品が達成される。しかし、シク
ロペンタン発泡剤を用いたポリウレタンフォームは、飽
和蒸気圧が従来の発泡剤に比べ小さくなるため、気泡セ
ル内の圧力も低下し収縮も発生し易くなり強度が低下す
ると言う大きな課題がある。即ち、フォームと圧縮強度
は、一般的に比例関係にあり密度が高くなると圧縮強度
が高くなる傾向を示す。これは、フォーム密度が高い程
ポリウレタン樹脂の割合が高くなりフォームの圧縮強度
も高くなるものである。例えば、圧縮強度を０.１Mpa以
上にするにはスキン層全体密度が３８kg／ｍ³ 以上必要
であり、現状のシクロペンタン処方のウレタン材料で
は、低密度と高強度の両立が困難になってきている。従
って、現状の真空断熱パネルを挿入したシクロペンタン
処方の硬質ポリウレタンフォームは強度を主に確保する
ため、密度が３８kg／ｍ³ 以上と高いウレタンを使用し
キャビネット壁内空間に多量の硬質ポリウレタンフォー
ムを充填して、断熱材の作製を行っている。このことか
ら、真空断熱パネルを挿入した冷蔵庫および冷凍庫は、
低密度で高流動性およびフォームの圧縮強度や寸法安定
性が両立できる優れたウレタン材料をキャビネット壁内
に発泡充填を行い、ウレタンを大幅に低減することがで
きる断熱材が地球環境保護の立場から強く望まれてい
る。

【０００４】本発明の目的は、真空断熱パネルを挿入し
た冷蔵庫および冷凍庫において、外箱と内箱の隙間部に
発泡充填する硬質ポリウレタンフォームにおいて、低密
度で高流動性および高強度の特性が両立できるシクロペ
ンタン処方のウレタン材料を充填することにより、充填
量の低減による低コスト化や軽量化および圧縮強度，寸
法安定性も優れ、更に高流動性のため、熱漏洩量低減に
よる省エネ対応で長期熱漏洩量も安定し、歩留まり良く
高性能な真空断熱パネル挿入型の断熱箱体を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、真空断熱
パネルを挿入した冷蔵庫および冷凍庫に使用する最適な
硬質ポリウレタンフォームを開発するため、シクロペン
タン処方で要求される低密度と高流動性およびウレタン
骨格（セル）強度の向上を両立させる具体策として、剛
直で溶解性の低いポリオールの選定により発泡剤をセル
中に完全封止が可能となるシクロペンタン発泡剤のセル
に対する溶剤可塑化効果の低減、またシクロペンタン発
泡剤に併用する水配合量を多く使用して、セル内ガス中
の炭酸ガス分圧を増やしセル内圧力を高める方法などを
鋭意検討した結果、以下の知見が得られ本発明を完成す
るに至った。

【０００６】即ち、上記第１の発明は、（１）冷蔵庫お
よび冷凍庫の外箱と内箱のキャビネット壁内空間に、連
通構造を有するポリウレタンコア材とゲッタ剤をガスバ
リアー性の材料で被い、その内部を減圧密閉した真空断
熱パネルおよびシクロペンタンと水の混合発泡剤を用い
たポリウレタンフォームを充填してなる断熱箱体におい
て、ウレタン注入口から少なくとも５００mm以上離れた
硬質ポリウレタンフォームのスキン層全体密度が３４〜
３７kg／ｍ³ および圧縮強度が０.１Mpa以上、曲げ強度
が０.４Mpa以上のウレタン材料を用いて、キャビネット
壁内空間に充填する断熱材が内容積に対し３０〜３５ｇ
／Ｌを実注入した断熱材で構成する。

【０００７】上記第２の発明は、（２）硬質ポリウレタ
ンフォームのポリオール成分が、シクロペンタン溶解性
の低い成分を６０重量部以上含有し、ウレタン注入口か
ら少なくとも５００mm以上離れた平面部分から厚みが約
２０〜２５mmのコア層断熱材の熱伝導率が平均温度１０
℃で１８.０〜１８.５ｍＷ／ｍ・Ｋ、コア層密度が３２
〜３４kg／ｍ³ および空気中で７０℃と−２０℃の温度
で２４時間劣化放置時の寸法変化率が２％以下、樹脂当
たりフォーム伸び量が２.６mm／ｇ 以上の流動性を有す
る断熱材で構成する。

【０００８】ここで、シクロペンタン溶解性の低いポリ
オール成分とは、ポリオール中にシクロペンタンを１０
重量％混合した際、不透明状態になるポリオール混合系
をシクロペンタン溶解性の低いポリオール成分と定義す
る。

【０００９】上記第３の発明は、（３）硬質ポリウレタ
ンフォームのポリオール成分が、シクロペンタン溶解性
の低いトリレンジアミン，グリセリン，シュークロー
ズ，ビスフェノールＡを６０重量部以上およびトリエタ
ノールアミンにエチレンオキシドおよび／またはプロピ
レンオキシドを付加した混合物とイソシアネート成分と
を触媒，整泡剤，ポリオール混合物１００重量部に対し
て２.０〜２.５重量部の水および１０〜１４重量部のシ
クロペンタンを組み合わせた混合発泡剤中で反応させて
得られる断熱材で構成する。

【００１０】上記第４の発明は、（４）硬質ポリウレタ
ンフォームのポリオール成分が、トリレンジアミンにエ
チレンオキシドおよびプロピレンオキシドを付加して得
られるＯＨ価380〜480のポリオール４０〜５０重量％、
トリエタノールアミンにエチレンオキシドおよびプロピ
レンオキシドを付加して得られるＯＨ価３００〜４００
のポリオール１０〜２０重量％、グリセリンにプロピレ
ンオキシドを付加して得られるＯＨ価４５０〜５００の
ポリオール１５〜２５重量％、シュークローズにプロピ
レンオキシドを付加して得られるＯＨ価４００〜４５０
のポリオール５〜１０重量％、ビスフェノールＡにエチ
レンオキシドを付加して得られるＯＨ価２００〜３００
のポリオール５〜１５重量％を含む混合物からなり、該
ポリオ−ルの平均ＯＨ価が３５０〜４５０である硬質ポ
リウレタンフォームを用いた断熱材で構成する。

【００１１】混合ポリオール組成物の平均ＯＨ価は３５
０を下回ると圧縮強度や寸法安定性が低下し、４５０を
越えるとフォームがもろくなる傾向を示し、平均ＯＨ価
は３５０〜４５０が安定した硬質ポリウレタンフォーム
を製造するうえで好ましい。ここでＯＨ価とは、試料１
ｇから得られるアセチル化物に結合している酢酸を中和
するのに必要な水酸化カリウムのｍｇ数（ｍｇＫＯＨ／
ｇ）である。

【００１２】本発明の硬質ポリウレタンフォームは、ポ
リオール成分を基本原料としてシクロペンタンと水，整
泡剤，反応触媒の存在下でイソシアネートを反応させて
得られるものである。シクロペンタン処方における低密
度化や高流動性および圧縮強度を両立可能な要因が余り
明らかでないため、種々ポリオールにおけるシクロペン
タン発泡剤の溶解性および圧縮強度，寸法安定性などの
関係を調べた。その結果、ポリオールは発泡剤のシクロ
ペンタンに対する溶解性が高いものより溶解性の低い化
合物の方が、ウレタンフォームの圧縮強度や寸法安定性
が優れることがわかってきた。ポリオールは付加するア
ルキレンオキサイドによってもシクロペンタンの溶解性
が異なり、エチレンオキシドよりもプロピレンオキシド
付加の方が溶解性は高くなる性質を示す。ポリオールの
プレミックス安定性からは、シクロペンタンに対する溶
解性の高い系が望ましく、逆にセル骨格強度の向上から
は溶解性の低い系が好ましい傾向が見られる。即ち、シ
クロペンタン発泡剤への相溶性およびフォーム強度のバ
ランスを両立することが、ポリオール混合組成物の選定
に重要な要因であることがわかってきた。

【００１３】本発明の硬質ポリウレタンフォームは、シ
クロペンタンに対する溶解性が高いポリオール系よりも
逆に低いポリオール系を６０部以上使用し気泡セルの樹
脂骨格強度を高め、更にプレミックス安定性を向上する
には最適な整泡剤を選定してバランスを得るようにし
た。その際、混合ポリオールは溶解性の低いポリオール
が、６０重量部の配合量を下回ると圧縮強度および寸法
安定性が低下する傾向が見られる。この理由は、溶解性
の低い剛直なポリオールの方がシクロペンタンに対しウ
レタン樹脂壁が強くなり、発泡剤が気泡内に十分封止さ
れてシクロペンタンに対する溶剤可塑化がより小さくな
った影響と考えられる。

【００１４】また、冷蔵庫および冷凍庫の熱漏洩量を低
減するにはフォームの熱伝導率を低減すると共に、フォ
ームのスキン層およびコア層の表面状態の差が少ない断
熱材が優れることもわかってきた。その理由は、低密度
で高流動性ウレタン材料の方がコア層部と同様にスキン
層部にも樹脂化（ダブルスキン）などが生じにくくな
り、また冷蔵庫キャビネット壁内の形状が複雑に屈曲し
ているため、低密度で高流動性の性質を示すウレタン材
料の方がスキン層とコア層の密度差，気泡セル径分布差
も小さい均一フォームの形成によるものと考えられる。

【００１５】本発明の目的である低密度で高流動性およ
び高強度のウレタン材料を達成するには、発泡剤のシク
ロペンタンと補助発泡剤の水配合量も大きく影響する。
これまでの知見からは、シクロペンタンおよび水配合量
ともに多く使用すればフォーム密度が容易に低減するこ
とが知られている。従来発泡剤では気泡セル内の骨格強
度が比較的高いため、フロン，代替フロンなどの発泡剤
配合量を多く用いて、熱伝導率に悪影響を与える水配合
量を少量使用することにより、低密度，高流動性および
高強度の特性が比較的容易に両立可能であった。しか
し、地球環境に優しいシクロペンタン処方の場合は従来
発泡剤と異なり、フォーム密度が低くなると飽和蒸気圧
が低いため、気泡セル内の骨格強度も弱くなりフォーム
収縮や圧縮強度および寸法安定性が劣る問題がある。そ
こで、シクロペンタン処方の飽和蒸気圧を高める手段と
して、従来発泡剤時とは逆にシクロペンタン発泡剤の配
合量を低減し、熱伝導率に悪影響する水配合量を増加す
ることにより、セル内の炭酸ガス分圧を増やし気泡セル
の圧力を向上させて低密度と高強度を両立する検討を行
った。その際、シクロペンタンに混合する水配合量は、
溶解性が限界値に近い場合にはプレミックス時に層分離
を引きおこしたり、熱伝導率を悪化する要因ともなる。
しかし、シクロペンタン処方は従来発泡剤系に比べ、熱
伝導率に対する水の影響が小さいことがわかってきた。
水およびシクロペンタンの最適配合比は、水１重量部に
対しシクロペンタンが７重量部以下が好ましい。即ち、
ポリオール成分１００重量部に対して２.０〜２.５重量
部の水および１０〜１４重量部のシクロペンタンを使用
することがより好ましい。ポリオール成分１００重量部
に対し水配合量が下回ると圧縮強度や寸法安定性が劣
り、水配合量が上回ると熱伝導率が著しく悪化する傾向
が見られる。また、シクロペンタン発泡剤も配合量が上
回ると圧縮強度や寸法安定性が劣ってくる。

【００１６】本発明に用いられるその他ポリオールとし
て、ポリエステルポリオールがある。例えば、多価アル
コールと多価カルボン酸縮合系および環状エステル開環
重合体系のポリオールも使用できる。多価アルコールと
してはエチレングリコール，グリセリン，トリメチロー
ルプロパン，糖類としてはシュークローズ，ソルビトー
ル，アルカノールアミンとしてはジエタノールアミン，
トリエタノールアミン，ポリアミンとしてはエチレンジ
アミン，トリレンジアミン，フェノールとしてはビスフ
ェノールＡなど、多価カルボン酸としてはアジピン酸，
フタル酸，多価カルボン酸などが使用できる。ポリエス
テルポリオールの量は、５〜２０重量部の混合系が好ま
しい。

【００１７】また、反応触媒としては例えばテトラメチ
ルヘキサメチレンジアミン，トリメチルアミノエチルピ
ペラジン，ペンタメチルジエチレントリアミン，トリエ
チレンジアミンなどの第３級アミンおよびトリメチルア
ミノエチルピペラジンの蟻酸塩，ジプロピレングリコー
ル併用などの遅効性触媒など反応性が合致すれば従来公
知の触媒全てが使用することができる。反応触媒の量
は、ポリオール成分100重量部あたり３〜５重量部が好
ましい。

【００１８】更に、整泡剤としては例えば信越化学製の
Ｘ−２０−１５４８，Ｘ−２０−１６１４，Ｘ−２０−
１６３４などプレミックス相溶性の安定性からＳｉ分子
量が１８００〜３０００およびＳｉ含有率が２５〜３０
の比較的低い乳化作用に適したものがより好ましい。即
ち、アルキレンオキサイド変性ポリジメチルシロキサン
で末端にＯＨ基またはアルコキシ基などを有する有機シ
リコーン系化合物，フッ素系化合物などの使用も可能で
ある。整泡剤の配合量は、ポリオール成分１００重量部
あたり１〜４重量部が好ましい。

【００１９】硬質ポリウレタンフォーム用混合組成物と
しては、必要に応じて通常用いられる充填剤，難燃剤，
強化繊維，着色剤などの添加剤を含むこともできる。

【００２０】また、イソシアネートとしては公知のもの
であれば全て使用できるが、最も一般的にはトリレンジ
イソシアネート（ＴＤＩ）およびジフェニルメタンジイ
ソシアネート（ＭＤＩ）である。ＴＤＩは異性体の混合
物、即ち２，４−体１００％、２，４−体／２，６−体
＝８０／２０，６５／３５（重量比）はもちろん商品名
三井コスモネートＴＲＣ，武田薬品のタケネート４０４
０など多官能性のタールを含有する粗ＴＤＩも使用でき
る。また、ＭＤＩとしては、４，４′−ジフェニルメタ
ンジイソシアネートを主成分とする純品の他に、３核体
以上の多角体を含有する商品名三井コスモネートＭ−２
００，武田薬品のミリオネートＭＲなどのポリメリック
ＭＤＩが使用できる。その他、ポリメチレンポリフェニ
ルイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシア
ネートなどを代表とする芳香族系あるいは脂肪族系の多
環能イソシアネート，ウレタン変成トリレンジイソシア
ネート，カルボジイミド変成ジフェニルメタンジイソシ
アネートなどの変成イソシアネートも使用することがで
きる。

【００２１】本発明の硬質ポリウレタンフォームの発泡
は、当業界で用いられている通常の発泡機で形成され、
例えばプロマート社製ＰＵ−３０型発泡機が用いられ
る。発泡条件は発泡機の種類によっては多少異なるが通
常は液温１８〜３０℃，吐出圧力８０〜１５０kg／c
m² ，吐出量１５〜３０kg／min ，型箱の温度は３５〜
４５℃が好ましい。更に好ましくは、液温２０℃、吐出
圧力１００kg／cm² ，吐出量２５kg／min 、型箱の温度
は４５℃付近である。

【００２２】このようにして得られた真空断熱パネル挿
入型の冷蔵庫および冷凍庫に発泡充填する硬質ポリウレ
タンフォームは、低密度で高強度の特性が両立できるウ
レタン材料を充填することにより、発泡充填量の低減効
果による低コスト化および軽量化が可能となる。また、
フォームの圧縮強度や寸法安定性も優れ、高流動性のた
め熱漏洩量も低減し、長期熱漏洩量も安定化が図れ省エ
ネ化が達成される。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を比較例と対比し
ながら、更に詳細に説明する。なお、実施例の説明の中
で部および％は重量を示す。

【００２４】（実施例１〜６） （比較例１〜３）平均水酸基価が３８０〜４８０のプロ
ピレンオキシドおよびエチレンオキシドで付加したトリ
レンジアミン系ポリエーテルポリオール（ポリオールＡ
と称す）、平均水酸基価が３００〜４００のプロピレン
オキシドおよびエチレンオキシドで付加したトリエタノ
ールアミン系ポリエーテルポリオール（ポリオールＢと
称す）、平均水酸基価が４５０〜５００のプロピレンオ
キシドで付加したグリセリン系ポリエーテルポリオール
（ポリオールＣと称す）、平均水酸基価が４００〜４５
０のプロピレンオキシドで付加したシュークローズ系ポ
リエーテルポリオール(ポリオールＤと称す)、平均水酸
基価が２００〜３００のエチレンオキシドで付加したビ
スフェノールＡ系ポリエーテルポリオール（ポリオール
Ｅと称す）、平均水酸基価が４００〜７５０のプロピレ
ンオキシドで付加したトリメチロールプロパン系ポリエ
ーテルポリオール（ポリオールＦと称す）、平均水酸基
価が２５０〜４５０のエチレンオキシドで付加したトリ
レンジアミン系ポリエステルポリオール(ポリオールＧ
と称す)の混合ポリオール成分（平均水酸基価が３５０
〜４５０）１００重量部を用いて、発泡剤として水２.
０〜２.５部およびシクロペンタン（日本ゼオン社製）
１０.５〜１４ 部、反応触媒としてトリメチルアミノエ
チルピペラジン（花王社製）１.６ 部とトリメチルアミ
ノエチルピペラジン蟻酸塩（東ソー社製）２.４ 部、ト
リエチレンジアミンのジプロピレングリコール液（東ソ
ー社製）０.４ 部、整泡剤として有機シリコーン化合物
（Ｘ−２０−１６１４、信越化学社製）２部、イソシア
ネート成分としてポリメチレンポリフェニルジイソシア
ネート（ＮＣＯ％＝３１）を使用し、充填発泡して硬質
ポリウレタンフォームを作製した。図３に示す４点注入
により硬質ポリウレタンフォームを充填した断熱材の物
性・特性結果を表１に示す。なお、表１の各物性・特性
は下記のようにして調べた。

【００２５】

【表１】

【００２６】スキン層全体密度：ウレタン注入口から少
なくとも５００mm以上離れたウレタン充填された断熱材
部分から、５０mm×５０mm×３５ｔmmのスキン付きフォ
ームの重量（Ａ）を測定する。ビーカ中に蒸留水および
金属針に付着したフォームを天秤でゼロ点調整後、フォ
ームを金属針で水没させた時の体積（Ｂ）を測定し、重
量（Ａ）を体積（Ｂ）で除した値を評価した。

【００２７】コア層密度：ウレタン注入口から少なくと
も５００mm以上離れたウレタン充填された断熱材部分か
ら、２００mm×２００mm×２０〜２５ｔmmのフォームを
寸法および重量測定後、重量を体積で除した値を評価し
た。

【００２８】低温寸法変化率：ウレタン注入口から少な
くとも５００mm以上離れたウレタン充填された断熱材部
分から、１５０mm×３００mm×２０〜２５ｔmmのフォー
ムを−２０℃で２４時間放置した時の厚さ寸法変化率を
評価した。

【００２９】高温寸法変化率：ウレタン注入口から少な
くとも５００mm以上離れたウレタン充填された断熱材部
分から、１５０mm×３００mm×２０〜２５ｔmmのフォー
ムを７０℃で２４時間放置した時の厚さ寸法変化率を評
価した。

【００３０】熱伝導率：ウレタン注入口から少なくとも
５００mm以上離れたウレタン充填された断熱材部分か
ら、２００mm×２００mm×２０〜２５ｔmmのフォームを
英弘精機社製ＨＣ−０７３型（熱流計法、平均温度１０
℃）を用いて評価した。

【００３１】圧縮強度：ウレタン注入口から少なくとも
５００mm以上離れたウレタン充填された断熱材部分か
ら、５０mm×５０mm×２０〜２５ｔmmのフォームを送り
速度４mm／min で負荷し、１０％変形時の荷重を元の受
圧面積で除した値を評価した。 曲げ強度：ウレタン注入口から少なくとも５００mm以上
離れたウレタン充填された断熱材部分から、８０mm×２
５０mm×２０〜２５ｔmmのフォームを送り速度１０mm／
min で負荷し、フォーム折損時の荷重をフォームの巾と
厚さの２乗で除した値を評価した。

【００３２】フォーム伸び量：５５０mm×５８０mm×３
５ｔmmの逆Ｌパネルの中で発泡した時のウレタン充填量
当りのフォーム伸びを評価した。

【００３３】真空断熱パネルを挿入した冷蔵庫の作製内
容について図面を参照し、以下本発明の実施例および比
較例を説明する。図１には冷蔵庫の真空断熱パネルを挿
入した断熱箱体の斜視模式図を示す。図２にはその模式
図中の断熱材に真空断熱パネルが挿入される部分の細部
の平面模式図を示す。図１，図２において、鉄製の外箱
２とプラスチック製の内箱３の隙間部分の外箱鉄板内面
側に真空断熱パネル４が接着剤５により貼付けられてお
り、空隙部分には硬質ポリウレタンフォーム６が発泡充
填される構成の冷蔵庫である。ここで、真空断熱パネル
４（３００mm×４００mm左右各２枚）は、その貼付け面
に無溶剤のアクリルエマルジョン接着剤５を刷毛あるい
はスプレーガンなどで均一に塗布し、４０℃で２分間乾
燥したものを外箱２の内面側に固定した後、内箱３と組
立てられ冷蔵庫ウレタンフォーム発泡前の箱体を作製
し、ウレタンフォーム発泡雇いにセットして予備加熱を
行って、硬質ポリウレタンフォーム６を空隙部分（ポリ
オールの混合物および水，シクロペンタン，触媒，整泡
剤をプレミックスした混合組成物とイソシアネート）に
発泡充填する。その時にウレタンフォームのポリオール
とイソシアネートが化学反応し発泡圧力により加圧さ
れ、発泡ウレタンフォームが冷蔵庫のキャビネット内に
注入され真空断熱パネル挿入型の断熱箱体が形成され
る。このことから、真空断熱パネル４は硬質ポリウレタ
ンフォーム６で完全に覆われた形で外箱２の内面に接着
剤５により固定され、断熱箱体の冷蔵庫および冷凍庫を
作製したものである。

【００３４】本実施例１〜６および比較例１〜３のウレ
タン材料をゼロパック（実機充填に必要な最低注入量と
称す）設定した後、パック率１１０％で注入した箱体の
冷蔵庫について、ウレタン注入口から少なくとも５００
mm以上離れたウレタン充填された断熱材部分から、フォ
ームサンプルを採取し種々の物性および特性を評価し
た。その際の注入温度は約４５℃、ポリオール液および
イソシアネート液の液温は約２０℃で行った。その結果
を表１に示す。表１から、本発明の実施例断熱材は比較
例の断熱材に比べ、スキン層密度およびコア層密度も低
くなり、低温寸法変化率，高温寸法変化率および気泡セ
ル径分布も小さく、また熱伝導率が低減し、圧縮強度お
よび曲げ強度も高くなり、フォーム伸び量が向上するこ
とが明らかになった。

【００３５】更に、キャビネット壁内空間の内容積が約
１５０〜１８０Ｌの冷蔵庫を用いて、実施例１，２およ
び比較例１，２について、パック率１１０％パック時の
ウレタン実充填量について評価した。その結果、機種に
よっても異なるが約１８０Ｌのキャビネット壁内空間の
内容積を有する冷蔵庫において、比較例１，２が5.80〜
６.０５kg の充填量が必要であるのに対し、実施例１，
２のウレタン材料では５.００〜５.４０kgの充填量で良
いことがわかった。また、内容積が約１５０Ｌの冷蔵庫
において、比較例１，２のウレタン材料が４.８０〜５.
１５kgに対し、実施例１，２では４.２０〜４.４５kgの
充填量まで低減でき、約１０〜１５％のウレタン材料が
節約できることが確認できた。また、真空断熱パネルを
挿入した硬質ポリウレタンフォームを、発泡充填した断
熱箱体を形成した冷蔵庫に冷凍サイクル部品（圧縮機／
コンデンサ／エバポレータ）を組み替えて、長期熱漏洩
量（６０℃／６０日間）の加速試験を行った。その結果
を図４に示す。図４から明らかなように、比較例１に比
べ実施例１の断熱材は経過時間により熱漏洩量が増加す
る推移が非常に小さくなることがわかった。このことか
ら、本発明の真空断熱パネルを挿入した硬質ポリウレタ
ンフォームは、低密度で高流動性および高強度の特性が
両立されるため、ウレタン発泡充填量の低減効果による
低コスト化，軽量化，フォームの圧縮強度や寸法安定性
も優れ、熱漏洩量の低減および長期熱漏洩量の安定化に
より省エネも可能となり、不良製品の発生が低減され歩
留まりが向上された。

【００３６】硬質ウレタンフォームの物性・特性（スキ
ン層密度，コア層密度，寸法変化率，熱伝導率，圧縮強
度，曲げ強度，フォーム伸び量，気泡セル径分布）を示
す。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、真空断熱パネルを挿入
設置して低密度で高流動性および高強度の硬質ポリウレ
タンフォームを発泡充填した断熱箱体において、ウレタ
ン充填量の低減により低コスト化や軽量化が図れると共
に圧縮強度や寸法安定性も優れ、熱漏洩量の低減および
長期熱漏洩量の安定化により、省エネも可能な高品質の
冷蔵庫および冷凍庫を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】真空断熱パネルを挿入した冷蔵庫断熱箱体の斜
視模式図である。

【図２】真空断熱パネル挿入細部の断熱箱体一部分の平
面模式図である。

【図３】４点注入により硬質ポリウレタンフォームを充
填する模式図である。

【図４】真空断熱パネル挿入断熱箱体の長期熱漏洩量推
移を示す図である。

【符号の説明】

１…断熱箱体、２…外箱、３…内箱、４…真空断熱パネ
ル、５…接着剤、６…硬質ポリウレタンフォーム、７…
ウレタン注入ヘッド、８…ウレタンの流れ、９…ウレタ
ン注入口、１０…サンプル採取、１１…測定サンプル、
１２…サンプル採取位置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒木 邦成 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部栃木本部内 (72)発明者 福田 克美 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部栃木本部内 (72)発明者 田中 孝介 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部栃木本部内 (72)発明者 中村 浩和 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部栃木本部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷蔵庫および冷凍庫の外箱と内箱のキャビ
   ネット壁内空間に、連通構造を有するポリウレタンコア
   材とゲッタ剤をガスバリアー性の材料で被い、その内部
   を減圧密閉した真空断熱パネルおよびシクロペンタンと
   水の混合発泡剤を用いたポリウレタンフォームを充填し
   てなる断熱箱体において、ウレタン注入口から少なくと
   も５００mm以上離れた硬質ポリウレタンフォームのスキ
   ン層全体密度が３４〜３７kg／ｍ³ および圧縮強度が
   ０.１Mpa以上、曲げ強度が０.４Mpa以上のウレタン材料
   を用いて、キャビネット壁内空間に充填する断熱材が内
   容積に対し３０〜３５ｇ／Ｌを実注入したことを特徴と
   する真空断熱パネル挿入型箱体の冷蔵庫および冷凍庫。
2. 【請求項２】上記硬質ポリウレタンフォームのポリオー
   ル成分が、シクロペンタン溶解性の低い成分を６０重量
   部以上含有し、ウレタン注入口から少なくとも５００mm
   以上離れた平面部分から厚みが約２０〜２５mmのコア層
   断熱材の熱伝導率が平均温度１０℃で１８.０〜１８.５
   ｍＷ／ｍ・Ｋ、コア層密度が３２〜３４kg／ｍ³ および
   空気中で７０℃と−２０℃の温度で２４時間劣化放置時
   の寸法変化率が２％以下、樹脂当たりフォーム伸び量が
   ２.６mm／ｇ 以上の流動性を有する断熱材で構成するこ
   とを特徴とする、請求項１記載の真空断熱パネル挿入型
   箱体の冷蔵庫および冷凍庫。
3. 【請求項３】上記硬質ポリウレタンフォームのポリオー
   ル成分が、シクロペンタン溶解性の低いトリレンジアミ
   ン，グリセリン，シュークローズ，ビスフェノールＡを
   ６０重量部以上およびトリエタノールアミンにエチレン
   オキシドおよび／またはプロピレンオキシドを付加した
   混合物とイソシアネート成分とを触媒，整泡剤，ポリオ
   ール混合物１００重量部に対して２.０〜２.５重量部の
   水および１０〜１４重量部のシクロペンタンを組み合わ
   せた混合発泡剤中で反応させて得られる断熱材で構成す
   ることを特徴とする、請求項１，２記載の真空断熱パネ
   ル挿入型箱体の冷蔵庫および冷凍庫。
4. 【請求項４】上記硬質ポリウレタンフォームのポリオー
   ル成分が、トリレンジアミンにエチレンオキシドおよび
   プロピレンオキシドを付加して得られるＯＨ価380〜480
   のポリオール４０〜５０重量％、トリエタノールアミン
   にエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドを付加し
   て得られるＯＨ価３００〜４００のポリオール１０〜２
   ０重量％、グリセリンにプロピレンオキシドを付加して
   得られるＯＨ価４５０〜５００のポリオール１５〜２５
   重量％、シュークローズにプロピレンオキシドを付加し
   て得られるＯＨ価４００〜４５０のポリオール５〜１０
   重量％、ビスフェノールＡにエチレンオキシドを付加し
   て得られるＯＨ価２００〜３００のポリオール５〜１５
   重量％を含む混合物からなり、該ポリオ−ルの平均ＯＨ
   価が350〜４５０である硬質ポリウレタンフォームを用
   いた断熱材で構成することを特徴とする、請求項１，
   ２，３記載の真空断熱パネル挿入型箱体の冷蔵庫および
   冷凍庫。