(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方開放の箱状の外箱と、
該外箱の内面に取り付けられた複数の真空断熱パネルと、
前記外箱の内側に前記真空断熱パネルを覆うように嵌合された内箱と、
前記外箱と前記内箱との間の間隙に充填された発泡樹脂とを備え、
前記外箱の角部に、前記真空断熱パネルの包装材の外周部に形成された端辺を配置し、
前記外箱の角部の内面と前記端辺との間に成型品の断熱材を配置し、
該断熱材は、前記発泡樹脂が充填される前に配置され、前記外箱と前記内箱との間の間隙に前記発泡樹脂が充填されたとき、前記端辺が前記外箱の内面への接触を防止することを特徴とする断熱箱体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冷蔵庫や保冷車等に用いられる断熱箱体の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷蔵庫や保冷車等の断熱箱体は、鉄板等の金属製薄板で成型された外箱と、外箱に嵌合され樹脂等で成型された内箱と、内箱と外箱の間の空間部に充填された断熱性の発泡ウレタンとで構成されている。この発泡ウレタンの発泡剤には、断熱性の優れたハイドロクロロフルオロカーボン類である1,1-ジクロロ-1-フルオロエタンが用いられてきたが、近年、オゾン層破壊の原因となる塩素を分子中に含まないハイドロフルオロカーボン類やハイドロカーボン類に代替えが進んでいる。
【０００３】
これら発泡剤の適用は、例えば、特開平２−２３５９８２号公報、特開平３−１５２１６０号公報等に開示されており、前者の先行技術では1,1,2,2,3-ペンタフルオロプロパンや1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブタン等のハイドロフルオロカーボン類を、後者の先行技術ではシクロペンタン等の可燃性物質を発泡剤として適用したことが記載され、これら発泡ウレタンの冷蔵庫等への適用は断熱性が１７〜２０mw/mK であった。
【０００４】
オゾン層破壊の原因物質を用いず、しかもリサイクル等によって資源を有効に活用できることに併せて、消費電力の低減が求められている冷蔵庫等では、断熱材である発泡ウレタンに対する断熱性能の向上に限界があることから、図６の比較図に示す如く発泡ウレタンの２倍以上の断熱性能を有する真空断熱パネルを応用した技術が提案されている。例えば特開昭５８−１０６３７４号公報に開示されているように、外箱の内面に接着剤を塗布して真空断熱パネルを取り付け、この外箱に内箱を嵌合して形成される残りの空間部に発泡ウレタンを充填した断熱箱体が挙げられている。
【０００５】
前述した先行技術をはじめとする真空断熱パネルは、図７に示すように外部及び内部で発生したガスを吸着するゲッター剤３を含む芯材２を包装材４に収納して真空引きしたものである。この真空断熱パネル１の芯材２には、例えば、特開昭６０−２４３４７１号公報に開示されているように発泡ウレタンを粉砕した粒子を合成樹脂袋に投入してボード状に真空パックしたものや、特開昭６０−２０５１６４号公報に示されるように連通気泡の発泡ウレタンや、また、特開平７−９６５８０号公報に記載されているようにガラスの長繊維を無機微粉末にフィビリル化した樹脂繊維を固化してなるボードが用いられている。
【０００６】
包装材４は、一枚のシートを中央で折り曲げて重ねて左右の端辺をシールして袋状にしたものや、二枚のシートを重ねて三方の端辺をシールして袋状に成形したもので、各シートは複数のシートを積層してなっている。例えば袋状にしたときに内側となる層には熱溶着が可能な熱可塑性樹脂が用いられ、外側となる層には傷付き等に耐性のあるナイロンやポリエステル等の樹脂が使用され、その間の中間層には外気の侵入を完全に遮断するアルミ等の金属箔が用いられている。
【０００７】
ここで、真空断熱パネルの製造方法の概要を図８に基づいて説明する。図８は真空包装機による真空断熱パネルの製造方法の概要を示す説明図である。
まず、連通気泡を有する板状の発泡樹脂の芯材２を袋状の包装材４に入れる（Ｓ１）。次に、芯材２を収納した包装材４を真空包装機１１に固定してチャンバーを密閉し、真空包装機１１の内部を１torr以下、好ましくは１０-2torr以下の真空状態を真空調整用バルブ（図示せず）で真空引きする（Ｓ２）。その後は、シール用加圧装置１２により融着ヒータ１３を閉じ、包装材４の端辺５を加熱してその内側の熱可塑性樹脂を溶融しシールする（Ｓ３）。シールした後は、真空調整用バルブを開放して真空状態を解除し、真空断熱パネル１として取り出す。
【０００８】
次に、この真空断熱パネルを用いた冷蔵庫の製造方法を図９に基づいて説明する。図９は従来の冷蔵庫の製造方法を示す工程図である。
まず、背面を含む外箱の内面に接着剤を塗布して真空断熱パネルを貼り付ける（Ｓ１１）。次に、別途に真空成型法等によって成型した内箱をその外箱に嵌合し（Ｓ１２）、その外殻に関連する各部材を装着して冷蔵庫の箱体を組み立てる（Ｓ１３）。そして、この箱体を、背面側を上に向けた状態で治具に固定する。これは、発泡ウレタンで断熱層を形成する際に受ける圧力によってその箱体が変形しないようにするためである。
【０００９】
その後は、２種の原料を高圧発泡機等で混合して得た発泡ウレタンの混合液を、外箱の背面に設けた注入口から箱体の各側面部に注入して断熱層を形成する（Ｓ１４）。この混合液は、数秒後に発泡を開始して注入直下の各側面部を起点として放射状に広がり、箱体の上面部、底面部及び背面部に充填して真空断熱パネル１を除く空間部の全てを埋める。混合液による充填は、原料の反応熱による気化と副生成物として生成されたガスによる発泡とに伴って膨張する泡の状態で隅々まで流動する。そして、混合液の注入から４分〜８分後に樹脂が硬化して断熱層が形成される。
【００１０】
断熱層が形成された後は、箱体を断熱箱体として治具から取り出して、この断熱箱体に内装部品と冷媒回路部品を装着する製品組立を行う（Ｓ１５）。組立が完了したときは製品検査を行い（Ｓ１６）、この検査に合格したものだけを冷蔵庫として完成する（Ｓ１７）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の断熱箱体では、真空断熱パネル１が断熱箱体の外箱の内面に固定されているので、図１０に示すように高温域である外気からの熱が、真空断熱パネル１の包装材４の芯材２を貫通することなく、包装材４の中間層のアルミ箔を伝熱路として包装材４の外周の端辺に伝わって、特にその端辺から内箱に至って内部の低温域側に伝わり、断熱性能の低下を招く要因となっていた。
【００１２】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、真空断熱パネルの包装材の端辺によって生じる断熱性能の低下を抑制する断熱箱体を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る断熱箱体は、前方開放の箱状の外箱と、外箱の内面に取り付けられた複数の真空断熱パネルと、外箱の内側に真空断熱パネルを覆うように嵌合された内箱と、外箱と内箱との間の間隙に充填された発泡樹脂とを備え、外箱の角部に、真空断熱パネルの包装材の外周部に形成された端辺を配置し、外箱の角部の内面と端辺との間に成型品の断熱材を配置し、断熱材は、発泡樹脂が充填される前に配置され、外箱と内箱との間の間隙に発泡樹脂が充填されたとき、端辺が外箱の内面への接触を防止する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施形態に係る断熱箱体の各部材の構造及びその断熱箱体の構造について説明する。
［真空断熱パネルの芯材］
芯材は、例えば、国際特許ＷＯ９６／０７９４２（特表平８−５０３７２０、特願平６−５０９０６２）及び国際特許ＷＯ９６／１６８７６（特表平８−５０５８９５、特願平６−５１７００１）に記載されているように、平均分子量が２＊１０5 のポリスチレンに、主発泡剤の炭酸ガスと例えばＨＦＣ−１３４ａ(1,1,1,2-tetrafluoroetane)や、ＨＦＣ−１５２ａ(1,1-difluoroetane) 等の補助発泡剤とを好適に用いて、押出し混合、発泡、フォームの急冷によって得られた連通気泡の含有率が１００％近く、気泡径の小さな発泡ポリスチレンからなっている。
【００１６】
この発泡ポリスチレンの押出し成型品を芯材として用いる場合は、発泡ポリスチレンの内部が融点以下で熱変形温度以上の温度を十分に保持しているので、圧縮応力を付加して気泡を扁平化する。この時、気泡の扁平化に伴って樹脂内に発生した応力を除去するために、この圧縮された状態を維持しながら熱変形温度を維持してアニールした後、その成型品を熱変形温度以下、好ましくはガラス転移温度以下に冷却し、これを例えば厚さ２０mm、面２００×２００mmの大きさに加工する。
【００１７】
なお、この発泡ポリスチレンの他に発泡ウレタンを芯材に用いてもよい。この発泡ウレタンは、例えば、ポリオール液を中心に触媒、整泡剤、破泡剤、発泡剤等の助剤が混合されたプレミックス液と、イソシアネートを主成分とするイソシアネート液の２液をインペラー形のミキサー等にそれぞれ規定量投入して混合し、次いで、数秒後に開始される発泡に間に合うように３０℃〜６０℃、好ましくは４０℃〜５０℃に保温した深さ１００mmのアルミ製の金型内に投入し、この状態を５分以上放置して完全に硬化させて得られたもので、この板状の発泡ウレタンを芯材として用いる場合は、表層部分に多くの独立の気泡が存在するので、これを排除する目的で表面層を５mm以上、好ましくは１０mm以上削除した後、前記と同様の大きさに加工する。
【００１８】
［包装材］
包装材は、例えば２枚の多層シートを重ねて三方の端辺を線状に加熱しながら加圧してシールし、袋状に形成されたものである。この多層シートは、例えばポリエチレンテレフタレート等のフィルムの一方の面に、ナイロン等の耐傷性に優れたフィルムを接着剤等で貼り付け、そのポリエチレンテレフタレートのフィルムのもう一方の面にアルミ箔の多層シートを重ね、さらに、そのアルミ箔上に熱融着が可能な熱可塑性樹脂の高密度ポリエチレンフィルムを貼り合わせたものである。
【００１９】
［真空断熱パネル］
真空断熱パネルは、前述した芯材及び包装材からなり、芯材が収納された包装材内を真空引きしたもので、その内部の真空度は例えば１０-2torrになっている。この真空断熱パネルは、従来例と同様に芯材を収納した包装材を真空包装機に固定してチャンバーを密閉し、前記真空度が得られるまで真空調整用バルブで真空引きし、その後は、シール用加圧装置により融着ヒータを閉じて、包装材の開口部の端辺を加熱でシールして得られたものである。芯材と包装材は、真空包装機に固定する前に１００℃以上の温度で乾燥させたものである。
【００２０】
［固定用の発泡ウレタン］
固定用の発泡ウレタンは、外箱の内面に配設された真空断熱パネルを固定するためのもので、例えば、ポリオール、整泡剤、触媒、水、発泡剤を均一に混合してなるＲ液と、イソシアネートであるＰ液の２種の原料液を混合してなり、発泡剤にはオゾン層の破壊と地球の温暖化に影響を及ぼしにくいシクロペンタンが用いられている。この２種の原料の混合液は、外箱と内箱との間の狭い空間部の充填が容易で、充填後は樹脂化反応が急速に進行して硬化し易く、断熱性能に優れた独立気泡を有する発泡ウレタンとなる。
【００２１】
［断熱箱体］
断熱箱体は、鋼板を成型してなる外箱と、外箱の鋼板上に両面テープを介して固着された前記真空断熱パネルと、ＡＢＳ樹脂シートを真空成型してなり、その真空断熱パネルを覆うように前記外箱に嵌合された内箱と、外箱と内箱との間に形成される空間部に充填された前記発泡ウレタンとで構成されている。その空間部に前記混合液（Ｒ液、Ｐ液）を充填するときは、外箱と内箱が発泡及び充填に伴って発生する圧力によって変形しないように、５０℃に保温した発泡治具に挿入して固定する。その混合液の注入量は充填に要する量の例えば１５％程度多く注入する。これは、発泡ウレタンの諸物性を飛躍的に向上させると共に均質化させる上で有効である。
【００２２】
実施形態１．
次に、前述した断熱箱体の真空断熱パネルの配置について説明する。図１は本発明の実施形態１に係る断熱箱体の角部の断面図、図２は実施形態１における真空断熱パネルの配置を示す外箱の展開図、図３は各真空断熱パネルの端辺の隣接個所を示す外箱の展開図である。
【００２３】
実施形態１における真空断熱パネル１３は、図２に示すように外箱１２の背面部１２ａ、各側面部１２ｂ，１２ｃ及び上面部１２ｄにそれぞれ配置され、背面部１２ａにおいてはその上方に取り付けられ、各側面部１２ｂ，１２ｃにおいては背面部１２ａの真空断熱パネル１３の左右端辺にそれぞれ隣接するように取り付けられ、上面部１２ｄにおいては背面部１２ａの真空断熱パネル１３の上端辺に隣接するように取り付けられ、各真空断熱パネル１３の隣接個所は５個所となっている（図３参照）。
【００２４】
隣接する各真空断熱パネル１３の端辺１３ａは、図１に示すように断熱箱体１１の各角部、即ち外箱１２の背面部１２ａと上面部１２ｄを連結する角部及び背面部１２ａと各側面部１２ｂ，１２ｃを連結する角部において、相互に接触することのないように外箱１２の内面から真空断熱パネル１３の厚みの半分に相当する５mm以上の距離、好ましくは１０mm以内の距離を隔てた線上に配置されている。
【００２５】
このように真空断熱パネル１３が配置された断熱箱体１１においては、各角部に位置する端辺１３ａ側から放熱される熱は、固定用の発泡ウレタン１４の厚さが増しているので、断熱箱体１１内の低温域に到達することなく放散して吸収される。
【００２６】
以上のように実施形態１によれば、各真空断熱パネル１３を、その外周の端辺１３ａのうち二つの端辺１３ａが断熱箱体１１のそれぞれの角部に位置するよう配置して、その端辺１３ａ側と断熱箱体１１の内箱１５との間の距離が長くなるようにしたので、当該角部に位置する真空断熱パネル１３の端辺１３ａ側からの熱侵入を抑制し、断熱箱体１１の断熱性能を向上させることができるという効果がある。
【００２７】
実施形態２．
図４は本発明の実施形態２に係る断熱箱体の角部の断面図である。本実施形態２は、実施形態１と同様に真空断熱パネル１３を外箱１２に配置して（図２参照）、外箱１２の背面部１２ａと各側面部１２ｂ，１２ｃを連結する各角部、即ちその角部に位置する真空断熱パネル１３の端辺１３ａ側と外箱１２の角部との間に例えば発泡ポリスチレン１６の成型品を設けた断熱箱体１１である。
【００２８】
この発泡ポリスチレン１６の成型品は、外箱１２の背面部１２ａの両端がＬ字状に折り曲げられて各側面部１２ｂ，１２ｃと切り離された状態の外箱１２に対してなされたもので、固定用の発泡ウレタン１４の充填時にその部分から洩れないようにすると共に、その発泡ウレタン１４により角部の端辺１３ａ側が折れ曲がって外箱１２に接触しないようにしたものである。
【００２９】
このように外箱１２の背面部１２ａと各側面部１２ｂ，１２ｃを連結する各角部が切り離された断熱箱体１１においては、その角部に位置する端辺１３ａ側が折れ曲がって外箱１２に接触するということがなくなるので、接触した端辺１３ａ側から他の端辺１３ａに熱が伝わって断熱箱体１１の断熱性能を低下させるということがなくなり、また、前記角部に位置する端辺１３ａ側と断熱箱体１１の内箱１５との間の距離を長くとれるので、断熱箱体１１の角部に位置する真空断熱パネル１３の端辺１３ａ側からの熱侵入を抑制し、断熱箱体１１の断熱性能を向上させることができるという効果がある。
【００３０】
なお、前記の実施形態２では、外箱１２の背面部１２ａと各側面部１２ｂ，１２ｃを連結する各角部こ発泡ポリスチレン１６の成型品を設けてその角部の端辺１３ａ側が外箱１２に接触しないようにしたが、外箱１２の背面部１２ａと上面部１２ｄを連結する角部、各側面部１２ｂ，１２ｃと上面部１２ｄを連結する各角部にそれぞれ発泡ポリスチレン１６の成型品を設けてその角部の端辺１３ａ側が外箱１２に接触しないようにしてもよい。
【００３１】
また、外箱１２を成型した際に形成される各角部に発泡ポリスチレン１６の成型品を設けてもよい。これは、各角部にできる可能性のある傷の隙間を塞ぐためで、固定用の発泡ウレタン１４の洩れを防止する。
【００３２】
さらに、真空断熱パネル１３の端辺１３ａと外箱１２の角部との間に設けた成型品に発泡ポリスチレン１６を用いたが、これに限定されることはなく、無機又は有機質の多孔体でもよい。
【００３３】
【実施例】
ここで、前記のように構成された例えば実施形態１の断熱箱体１１を冷蔵庫に用いた場合の熱漏洩量について述べる。
［比較試料］
比較対照の断熱箱体は、各部材が実施形態１の断熱箱体１１と同じもので、外箱１２の背面部１２ａ、各側面部１２ｂ，１２ｃ及び上面部１２ｄの各面のほぼ中央部にそれぞれ真空断熱パネル１３を配置（図５参照）したものを従来例の冷蔵庫とした。
【００３４】
［評価の方法］
庫内の温度を＋３０℃に保った実施例の冷蔵庫と従来例の冷蔵庫を、恒温０℃の室内に設置してそれぞれの熱の漏洩量を測定した。
【００３５】
［結果］
熱漏洩量の測定結果は下記の表１に示すように実施例では１１．７Kcal/h、従来例では１３．１Kcal/hとなり、実施形態１の断熱箱体１１を用いた冷蔵庫の方が断熱性能が優れているという効果が得られた。
【００３６】
【表１】
0003874046.tif 000002
【００３７】
なお、前記の実施例では、実施形態１の断熱箱体１１を冷蔵庫に用いて説明したが、実施形態２に示す断熱箱体１１を冷蔵庫に用いてもよい。また、前述のごとく断熱箱体１１を冷蔵庫に適用して説明したが、これに限定されることはなく、例えば、車載用の小型冷蔵庫、プレハブ式簡易冷蔵庫や保冷車、また、パイプや建築物の保温材等、保温及び保冷用製品の断熱用部品としての応用も可能であり、その要旨を脱し得ない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、外箱の角部に、真空断熱パネルの包装材の外周部に形成された端辺を配置し、外箱の角部の内面と端辺との間に成型品の断熱材を配置したので、発泡樹脂の充填時に角部に位置する真空断熱パネルの端辺が折れ曲がって外箱の内面に接触するということがなくなり、このため、接触した端辺から他の端辺に熱が伝わって断熱箱体の断熱性能を低下させるということがなくなった。また、外箱の角部においては端辺と内箱との間の距離を長くとれるので、断熱箱体の角部に位置する真空断熱パネルの端辺側からの熱侵入を抑制し、断熱箱体の断熱性能を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の実施形態１に係る断熱箱体の角部の断面図である。
【図２】    実施形態１における真空断熱パネルの配置を示す外箱の展開図である。
【図３】    各真空断熱パネルの端辺の隣接個所を示す外箱の展開図である。
【図４】    本発明の実施形態２に係る断熱箱体の角部の断面図である。
【図５】    従来の冷蔵庫の断熱箱体の角部を示す断面図である。
【図６】    各種断熱材の断熱性能を示す比較図である。
【図７】    真空断熱パネルの断面図である。
【図８】    真空包装機による真空断熱パネルの製造方法の概要を示す図である。
【図９】    従来の冷蔵庫の製造方法を示す工程図である。
【図１０】  従来の冷蔵庫の断熱箱体における真空断熱パネルの配設状態と熱の流れを示す図である。
【符号の説明】
１１  断熱箱体、１２  外箱、１３  真空断熱パネル、１４  固定用の発泡ウレタン、１５  内箱、１６  発泡ポリスチレン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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