特開 2023-42666 樹脂成形体の製造方法、樹脂成形体及び空気調和機のルーバー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023042666

(43)【公開日】2023-03-28

(54)【発明の名称】樹脂成形体の製造方法、樹脂成形体及び空気調和機のルーバー

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/76 20060101AFI20230320BHJP

   B29C 45/26 20060101ALI20230320BHJP

   B29C 44/00 20060101ALI20230320BHJP

   B29C 44/58 20060101ALI20230320BHJP

   B29C 44/60 20060101ALI20230320BHJP

【ＦＩ】

B29C45/76

B29C45/26

B29C44/00 D

B29C44/58

B29C44/60

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021149916

(22)【出願日】2021-09-15

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】505461072

【氏名又は名称】東芝キヤリア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 仁

(72)【発明者】

【氏名】飯塚 裕子

(72)【発明者】

【氏名】佐山 聡

【テーマコード（参考）】

4F202

4F206

4F214

【Ｆターム（参考）】

4F202AA11

4F202AA13

4F202AB02

4F202AG20

4F202AH81

4F202AR11

4F202AR12

4F202CA11

4F202CB01

4F202CK06

4F202CK90

4F206AA11

4F206AA13

4F206AB02

4F206AG20

4F206AH81

4F206AR11

4F206AR12

4F206JA04

4F206JL02

4F206JM04

4F206JN11

4F206JN25

4F206JQ81

4F214AA11

4F214AA13

4F214AB02

4F214AG20

4F214AH81

4F214AR11

4F214AR12

4F214UA08

4F214UB01

4F214UL11

4F214UL25

4F214UM81

4F214UR27

(57)【要約】

【課題】全体として軽量化や断熱性といった発泡成形の利益を享受しつつ、必要な部分のみ強度を持たせる樹脂成形体の製造技術及び空気調和機のルーバーを提供することを目的とする。
【解決手段】樹脂成形体１０（ルーバー１０）において、非発泡成形されるとともに付与された荷重が外部に支持されるリブ１１（第１部材１１）と、発泡成形されるとともに付与された荷重がリブ１１を介して外部に支持される本体部１２（第２部材１２）と、が一体的に成形されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１キャビティのいずれかの位置に開口するゲートから溶融樹脂が射出され、
前記第１キャビティから連続する第２キャビティに充填された前記溶融樹脂が発泡した後に凝固し、
前記第１キャビティに充填された前記溶融樹脂が発泡する前に凝固する、樹脂成形体の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の樹脂成形体の製造方法において、
前記第２キャビティにおいて前記樹脂成形体の本体部が発泡成形され、
前記第１キャビティにおいて前記本体部に設けられるリブ又はボスが非発泡成形される、樹脂成形体の製造方法。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の樹脂成形体の製造方法において、
前記溶融樹脂の射出方向に直交する前記第１キャビティの断面の短辺寸法Ｄと、前記ゲートに接続されるランナーの長さＬとが、２００×Ｄ＜Ｌの関係を持つように設定される樹脂成形体の製造方法。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の樹脂成形体の製造方法において、
前記溶融樹脂は、超臨界流体を混合させたものである樹脂成形体の製造方法。

【請求項5】

非発泡成形されるとともに、付与された荷重が外部に支持される第１部材と、
発泡成形されるとともに、付与された前記荷重が前記第１部材を介して前記外部に支持される第２部材と、が一体的に構成される樹脂成形体。

【請求項6】

請求項５に記載の樹脂成形体において、
前記第１部材の重量低減率Δｗ_１、前記第２部材の重量低減率Δｗ_２とした場合、Δｗ_１＜３％＜Δｗ_２の関係を持つ樹脂成形体。

【請求項7】

請求項５又は請求項６に記載の樹脂成形体は、
前記第１部材が、前記樹脂成形体に付与される前記荷重を支持するリブであり、
前記第２部材が、前記リブと一体的に成形されるとともに、空調空気の吹き出し方向を規定する本体部である、空気調和機のルーバー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、発泡成形された樹脂成形体、空気調和機のルーバー及びこれらの製造技術に関する。

【背景技術】

【0002】

空気調和機の室内機には、吹き出される空調空気の上下方向を調整するため、吹出口にルーバーが設けられている。このルーバーは、夏季の冷房時に吹き出す冷気をその片面において案内することで、その反対面において冷却された室内空気の湿気を結露させ、水滴を生じさせる問題がある。

【0003】

そのような水滴を生じさせる問題を解決する従来技術として次のような発明が公知となっている。すなわち、ルーバーに対し、リブや副ルーバーを形成したりそれらの位置関係を工夫したりすることで、周囲の暖気乱流の発生を抑制し、ルーバー上の結露の発生を防止する技術が開示されている。さらに、ルーバーの一部に断熱材を貼付したりルーバーの内部を中空にしたりすることで、断熱性を向上させ、結露の防止を図る技術が開示されている。

【0004】

他方において、化学発泡剤をあらかじめ混合させたり超臨界状態流体をシリンダ内に混入させたりすることで、キャビティ内で樹脂を発泡させる樹脂成形体が、近年、軽量化や断熱性が求められる部材の成形法として広く採用されている。

【0005】

そして、次のような発明が公知となっている。すなわち、非発泡材からなる非発泡部を一次成形した後に発泡部を二次成形し、前記発泡部の射出成形時に金型をコアバックさせて膨張し一体成形させるというものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１０－１２２６４１号公報

【特許文献2】特開２０１３－０４０７３８号公報

【特許文献3】特開２００３－３１４８５１号公報

【特許文献4】特開２０１６－００３８０７号公報

【特許文献5】特開２００５－１５５４３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、ルーバーは、空気調和機の稼働中に空調空気の上下方向の調整で開き角度が変位するだけでなく、非稼働中は吹出口を閉じる機能を果たす。このために、水滴発生の抑制又は防止を主目的としてルーバーの外観形状を改変することは、ルーバーに求められる他の機能を犠牲にするおそれがあり、回避したいところである。

【0008】

また、非発泡材からなる非発泡部を一次成形した後に発泡部を二次成形し、前記発泡部の射出成形時に金型を膨張し一体成形させる上述の技術は、一次側で非発泡部を成形した後に二次側で発泡樹脂を充填するため、その境界部分における結合力が弱くなる。このため、ルーバー、送風機用ファン、パネルのような強度が必要な固定部と軽量化が必要な駆動部を持つ本体を、全体として発泡体にしつつ、この本体の長手方向や幅方向に沿って補強のため設けられるリブ、他部品との締結のために設けられるボスや、回転変位のため本体の一部に設けられる軸や軸受等を非発泡化させることは不可能である。換言すると、ルーバー本体に対し、反りやねじれが無く滑らかなスキン層を持たせさらに断熱性を持たせるため微細で均一な気泡を高圧で導入させることと、非発泡化した部分を設けさせることとの両立は、上述の公知技術で不可能である。

【0009】

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、全体として軽量化や断熱性といった発泡成形の利益を享受しつつ、必要な部分のみ強度を持たせる樹脂成形体、空気調和機のルーバー及びこれらの製造技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

実施形態に示される樹脂成形体の製造方法は、第１キャビティのいずれかの位置に開口するゲートから溶融樹脂が射出され、前記第１キャビティから連続する第２キャビティに充填された前記溶融樹脂が発泡した後に凝固し、前記第１キャビティに充填された前記溶融樹脂が発泡する前に凝固する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明の実施形態により、全体として軽量化や断熱性といった発泡成形の利益を享受しつつ、必要な部分のみ強度を持たせる樹脂成形体、空気調和機のルーバー及びこれらの製造技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る空気調和機のルーバー（樹脂成形体）の斜視図。

【図2】本発明の実施形態に係る樹脂成形体の製造方法に適用される射出成形機および金型の断面図。

【図3】樹脂成形体のキャビティに充填される溶融樹脂の注入位置の説明図。

【図4】樹脂成形体のキャビティに溶融樹脂を分配するランナーの説明図。

【図5】本発明の実施形態に係る樹脂成形体の製造方法の工程を説明するフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１は、本発明の実施形態に係る空気調和機のルーバー１０（以下、単に「ルーバー１０」という）の斜視図である。空気調和機（図示略）は、冷媒を循環させる冷凍サイクルを利用して、空調対象空間（室内等）に空調空気を供給するものである。この空気調和機の構成のうち空調対象空間に配置される室内機（図示略）は、空調対象空間の滞留空気を吸い込む吸込口及び空調空気を空調対象空間に供給する吹出口が形成されるケーシング（図示略）により骨格が形成されている。

【0014】

そして、このケーシングの内部には、吸込口から滞留空気を吸い込み吹出口から空調空気を吹き出す送風器（図示略）と、このファンから吹出口までの流路に配設され冷媒と熱交換することで滞留空気から空調空気を生成する熱交換器（図示略）と、が収容されている。そして、このケーシングの吹出口には、開口部の長手方向に沿って配置されたルーバー１０が、空調空気の吹き出し方向を調節するように回動支持されている。

【0015】

図１に示すように、ルーバー１０（樹脂成形体１０）は、このルーバー１０に付与される荷重を支持するリブ１１（第１部材１１）と、このリブ１１と一体的に成形されるとともに空調空気の吹き出し方向を規定する本体部１２（第２部材１２）と、を備えている。

【0016】

そして平板状の本体部１２は、発泡成形されており、自重、流体抵抗又は外力等により付与された荷重が、リブ１１に伝達される。そして、このリブ１１は、非発泡成形されており、本体部１２から伝達された荷重を、自身（リブ１１）を介して外部（例えば、ケーシング）に支持させる。

【0017】

図１においてリブ１１の機能は、ケーシング側に設けられた軸体（図示略）がルーバー１０を回動支持するため係合する軸受が例示されている。なおリブ１１の適用に限定はなく、その他に、回動支持のための軸体や、本体部１２の機械的強度を向上させるための補強材等も挙げられる。

【0018】

なお、ルーバー１０を構成する樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）や、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）、その他の汎用樹脂やエンジニアリングプラスチックといった、射出成形用として一般的な熱可塑性樹脂が適用される。

【0019】

ここで、リブ１１（第１部材１１）の重量低減率Δｗ_１と、本体部１２（第２部材１２）の重量低減率Δｗ_２が相対的に異なり、Δｗ_１＜Δｗ_２の関係を持つ。また発泡成形及び非発泡成形を区別する重量低減率の境界値は３％で設定され、Δｗ_１＜３％＜Δｗ_２の関係を持つ。つまり、リブ１１と本体部１２の両方の重量低減率Δｗ_１，Δｗ₂が３％未満であれば両者共に非発泡成形とみなされ、リブ１１と本体部１２の両方の重量低減率Δｗ_１，Δｗ₂が３％超過であれば両者共に発泡成形とみなされる。そして、３％と設定された境界値よりも低い重量低減率である領域は非発泡成形とみなされ、この境界値よりも高い重量低減率である領域は発泡成形とみなされる。なおここで、重量低減率とは、気泡が全く含まれていない理想状態である非発泡体の重量に対する差分の比を示す。

【0020】

ところで、ルーバー１０（樹脂成形体）の重量低減率は全体において、まばらな分布を持つものである。このため本体部１２及びリブ１１の各々の８０％以上の領域において、境界値で規定される重量低減率が達成されていれば、発泡成形及び非発泡成形の区別ができているとみなす。

【0021】

発泡成形される本体部１２は、気泡径の分布の最頻値が３０～５０μｍの範囲であることが望ましいが、溶融樹脂の流動末端部分ではこの上限が７５μｍもしくは１５０μｍとなることも許容される。

【0022】

このようにルーバー１０（樹脂成形体）が成形されることで、発泡成形された本体部１２の片面において冷気（空調空気）を案内しても、その反対面との熱伝導が抑制され、滞留空気の湿気の結露が抑制され、水滴発生が防止される。さらに、非発泡成形されたリブ１１により、ルーバー１０を回動支持する軸受の機械的な強度が確保される。

【0023】

図２は本発明の実施形態に係る樹脂成形体の製造方法に適用される射出成形機２０および金型１５の断面図である。この射出成形機２０は、発泡剤として窒素、二酸化炭素等の超臨界流体（ＳＣＦ：Supercritical Fluid）を高圧で大量に溶融樹脂へ溶解させることができる。そして溶融樹脂が金型１５に射出されると、ルーバー１０（樹脂成形体）を成形するキャビティ３０で急激に減圧され、溶解した超臨界流体が気化して気泡が大量に生成する。

【0024】

このように射出成形機２０は、超臨界流体の原料ガスである窒素や二酸化炭素を供給するボンベ２１と、ブースターポンプ等でこの原料ガスを加圧して超臨界流体を生成し一定の流量で供給する供給部２２と、ルーバー１０（樹脂成形体）の原料となる樹脂ペレットを投入するホッパー２７と、投入された固体の樹脂ペレットを加熱して溶融樹脂にするバレル２８と、バレル２８の円筒状の内部空洞で回転して溶融樹脂を混錬するスクリュー２５と、超臨界流体をバレル２８内に注入し溶融樹脂に溶解させる注入部２６と、超臨界流体が溶解した溶融樹脂を金型１５に射出するノズル２９と、を備えている。

【0025】

金型１５は、射出成形機２０のノズル２９に接続する固定型１６と、この固定型１６に対して移動することで型締めや成形品の取り出しを行う移動型１７とからなる分割構造を持つ。これら固定型１６及び移動型１７が型締めされた状態で、ルーバー１０（樹脂成形体）と形状一致した密閉空間であるキャビティ３０が形成される。そして固定型１６には、ノズル２９から射出された溶融樹脂を通過させるスプール３５と、このスプール３５を通過した溶融樹脂を分岐してキャビティ３０に分配するランナー３６と、それぞれのランナー３６の先端に設けられその口径を絞って開口するキャビティ３０への溶融樹脂の流入速度を高める一方向からのゲート３７と、を備えている。

【0026】

図３は、樹脂成形体のキャビティ３０に充填される溶融樹脂の注入位置（ゲート３７の接続位置）の説明図である。なお、図３は、このキャビティ３０と形状が一致するルーバー１０（樹脂成形体）も表している。図４は樹脂成形体のキャビティ３０に溶融樹脂を分配するランナー３６の説明図である。

【0027】

ここで、溶融樹脂の射出方向に直交する第１キャビティ３１の断面の短辺寸法Ｄ（Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃）とする。この場合、固定型１６（図２）に備えられているランナー３６（３６₁，３６₂，３６₃）のそれぞれの長さＬ（Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃）は、２００×Ｄ＜Ｌの関係を持つように設定される。このような関係を持つことで、重量低減率がΔｗ_１＜３％＜Δｗ_２の関係を持つリブ１１（第１部材１１）と本体部１２（第２部材１２）において、リブ１１の重量低減率Δｗ_１をさらに小さくして強度を高め、同時に本体部１２の重量低減率Δｗ₂をさらに大きくして軽量化や断熱性を向上させることができる。なお、この断面短辺の長さが第１キャビティ３１の断面位置によって異なる場合は、最大をとる位置断面の短辺寸法Ｄを採用する。

【0028】

図５のフローチャートに基づいて本発明の実施形態に係る樹脂成形体の製造方法の工程を説明する。このように、平板状の本体部１２にリブ１１が設けられた樹脂成形体１０の製造方法では、リブ１１（第１部材１１）が形成される第１キャビティ３１のいずれかの位置（本体部１２との連結箇所も含む）に開口する一方向からのゲート３７に溶融樹脂を射出する（Ｓ１１）。そして、第１キャビティ３１から連続する第２キャビティ３２に溶融樹脂が充填され、発泡した後に凝固して本体部１２（第２部材１２）が発泡成形される（Ｓ１２）。さらに、第１キャビティ３１では充填された溶融樹脂が発泡する前に凝固してリブ１１が段階的に非発泡成形される（Ｓ１３，ＥＮＤ）。

【0029】

初期段階において、第１キャビティ３１に射出された溶融樹脂の大部分は、第１キャビティ３１に滞留することなく、第２キャビティ３２に充填されていく。第１キャビティ３１と対比して容積の大きい第２キャビティ３２に流入した溶融樹脂は、急激に減圧され発泡を開始し、体積を増加させながら第２キャビティ３２を充填していく。そして、第２キャビティ３２に充填された溶融樹脂の発泡体は、金型で冷却され固化して発泡成形され本体部１２を形成する。

【0030】

第２キャビティ３２における溶融樹脂の発泡体の充填が完了した段階で、第１キャビティ３１に滞留する溶融樹脂は、高い圧力を受けたまま発泡することなく金型で冷却され固化し、段階的に非発泡成形されたリブ１１を形成する。なお以上の説明において、ルーバー１０（樹脂成形体）は、超臨界流体を発泡剤に用いた例を示したが、発泡剤は特に限定されることなく、化学発泡剤を用いることもできる。また樹脂成形体１０として、実施形態において空気調和機のルーバーを説明したが、これに限定されることはない。例えば、送風機用ファン、パネルのような強度が必要な固定部と軽量化が必要な駆動部を持つ樹脂成形体にも適用することができる。

【0031】

以上述べた少なくともひとつの実施形態の樹脂成形体によれば、発泡成形された本体部（第２部材）と段階的に非発泡成形されたリブ（第１部材）とが一体的に成形され、両者を結合するためのネジ等が不要となり、さらに強度（結合力）が大きくなる。そして、全体として軽量化や断熱性といった発泡成形の利益を享受しつつ、必要な部分のみ強度を持たせることが可能となる。

【0032】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0033】

１０…ルーバー（樹脂成形体），１１…リブ（第１部材），１２…本体部（第２部材），１５…金型，１６…固定型，１７…移動型，２０…射出成形機，２１…ボンベ，２２…供給部，２５…スクリュー，２６…注入部，２７…ホッパー，２８…バレル，２９…ノズル，３０…キャビティ，３１…第１キャビティ，３２…第２キャビティ，３５…スプール，３６…ランナー，３７…ゲート。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】