JP2023128857A - 冷蔵庫用樹脂部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】低熱伝導性と意匠性とを両立する冷蔵庫用樹脂部品を提供する。【解決手段】発泡層と、該発泡層の両面にそれぞれ積層された表皮層及び裏皮層を備え、前記発泡層が発泡微粒子によって形成された独立気泡を含有するものであり、前記表皮層の平均厚みが0.55mm以上であり、前記表皮層の平均厚み(A)と前記裏皮層の平均厚み(B)の比(A/B)が2.5以下であることを特徴とする冷蔵庫用樹脂部品。【選択図】図3
Description
本発明は、冷蔵庫に用いられる樹脂部品に関する。
冷蔵庫は、庫内と庫外との間に温度差が発生するために、庫内からの冷気が庫外に漏れ出やすいドア付近等に結露が発生してしまうことがある。
そこで、従来は特許文献1のように、結露しやすいドア付近等にヒーターを配置して、結露の発生を抑える等の工夫がなされている。
そこで、従来は特許文献1のように、結露しやすいドア付近等にヒーターを配置して、結露の発生を抑える等の工夫がなされている。
従来のように、ドア付近にヒーターを配置して結露を防ごうとすると、このヒーターからの熱が庫内に侵入して冷蔵庫の消費電力が大きくなってしまうために、本発明者は、前述したようなヒーター等を備えることなく、結露の発生を低減することができる冷蔵庫を提供することを考えた。
ヒーター等を備えることなく、ドア付近における結露の発生を低減するためには、庫内から庫外に漏れ出す熱漏洩量冷を従来よりも低減することが求められる。
そこで、本発明者は、冷蔵庫の内壁を形成する内箱等の部品と冷蔵庫の外壁との間に収容されているウレタン等の断熱部材だけではなく、内箱等の部品についても、低熱伝導性を有する発泡樹脂によって形成することを考えた。
しかしながら、発泡樹脂で前記部品を形成すると、熱伝導率は低減できるものの、該部品の表面に発泡樹脂の気泡による凹凸が生じて、冷蔵庫内壁における意匠性が損なわれてしまうという問題がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、低熱伝導性と意匠性とを両立する冷蔵庫用樹脂部品を提供することを主な目的とする。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、低熱伝導性と意匠性とを両立する冷蔵庫用樹脂部品を提供することを主な目的とする。
すなわち、本発明に係る冷蔵庫用樹脂部品は、発泡層と、該発泡層の両面にそれぞれ積層された表皮層及び裏皮層を備え、前記発泡層が独立気泡を含有するものであり、前記表皮層の平均厚みが0.55mm以上であり、前記表皮層の平均厚み(A)と前記裏皮層の平均厚み(B)の比(A/B)が2.4以下であることを特徴とするものである。
なお、平均厚みとは、測定対象となる樹脂部品の面の中心部に位置する任意の点から四方に向かって20mmピッチで該面の各端まで可能な限り多い点数の測定点を設定し、これら全ての測定点において測定された厚みを平均した値である。なお、冷蔵庫用樹脂部品のように複雑な立体形状を有するものの場合には、該冷蔵庫用樹脂部品を形成している樹脂シートの中心から端までできるだけ多くの前記測定点を設定できるように、該冷蔵庫用樹脂部品の形状に沿って前記測定点を設定した。
なお、平均厚みとは、測定対象となる樹脂部品の面の中心部に位置する任意の点から四方に向かって20mmピッチで該面の各端まで可能な限り多い点数の測定点を設定し、これら全ての測定点において測定された厚みを平均した値である。なお、冷蔵庫用樹脂部品のように複雑な立体形状を有するものの場合には、該冷蔵庫用樹脂部品を形成している樹脂シートの中心から端までできるだけ多くの前記測定点を設定できるように、該冷蔵庫用樹脂部品の形状に沿って前記測定点を設定した。
冷蔵庫の内壁を形成する内箱等の冷蔵庫用樹脂部品のほとんどは、加熱延伸した樹脂シートを成型する押出成型、真空成型、圧空成型又はブロー成型等の樹脂シートを加熱延伸させて製造する製造手法によって製造される。
本発明者らが実験を繰り返した結果、前述したような製造手法によって製造される冷蔵庫用樹脂部品においては、前記発泡層の表面を非発泡の前記表皮層で覆うような構造で成型したとしても、前記表皮層の平均厚みが薄すぎる場合には、表皮層の表面に発泡層の凹凸が反映されてしまうことが分かった。
本発明者らが実験を繰り返した結果、前述したような製造手法によって製造される冷蔵庫用樹脂部品においては、前記発泡層の表面を非発泡の前記表皮層で覆うような構造で成型したとしても、前記表皮層の平均厚みが薄すぎる場合には、表皮層の表面に発泡層の凹凸が反映されてしまうことが分かった。
また、発泡層の片面のみを表皮層によって覆った場合には、樹脂シートを加熱延伸する際に、前記発泡層の過熱による二次発泡が起こったり、樹脂シートの過剰な延伸が起こったりして、前記表皮層の表面に凹凸が生じてしまうことが分かった。
このような不具合を解消するために本発明者らが鋭意検討した結果、前述したように前記表皮層の平均厚みを0.55mm以上とし、さらに前記表皮層と前記裏皮層との厚み比(A/B)を2.4以下とすれば、前記発泡層によって熱伝導率を低減しつつ、真空成型や圧空成型等によって製造する場合であっても、前記冷蔵庫用樹脂部品の表面(すなわち冷蔵庫内壁を形成する前記表皮層の外表面)における凹凸の発生を抑えて十分な意匠性を担保できることを見出して初めて本発明が完成されたのである。
前記発泡層の密度が0.1g/cm3以上0.5g/cm3以下とすれば、前記冷蔵庫用樹脂部品の熱伝導率を十分に小さくすることができるので好ましい。
冷蔵庫の外観や内容量を変化させることなく、前記冷蔵庫用樹脂部品と外壁との間に従来と同程度の量の断熱部材を充填するためには、冷蔵庫用樹脂部品の平均厚みが2.7mm以下であることが好ましい。
本発明の具体的な実施態様としては、前記独立気泡の平均直径が100μm以下であるものを挙げることができる。
前記独立気泡が、冷蔵庫用樹脂部品の厚み方向に対して垂直な方向に扁平な形状のものとすれば、冷蔵庫用樹脂部品の厚み方向における熱伝導率をさらに低減することができるので好ましい。
冷蔵庫用樹脂部品の厚み方向における熱伝導率をより低減させるためには、前記独立気泡の長軸の長さ(C)と短軸の長さ(D)との比(D/C)が平均0.8以下の範囲であることが好ましい。前記比(D/C)は平均0.2以上であることがさらに好ましい。
前記独立気泡の長軸の最大傾きが、前記垂直な方向に対して±30度以下であることがより好ましい。
本発明の具体的な実施態様としては、前記発泡層の平均厚み(E)と前記表皮層の平均厚み(A)と裏皮層の平均厚み(B)とが、以下の式(1)を満たすものを挙げることができる。
E/A+B≦1.0・・・(1)
E/A+B≦1.0・・・(1)
前記発泡層の平均厚み(E)が0.3mm以上であることがより好ましい。
本発明の具体的な実施態様としては、前記発泡層中の前記発泡微粒子の含有量が、5質量%以上15質量%以下であるものをあげることができる。
前記表皮層の熱伝導率が140mW/mK以上であり、かつ冷蔵庫用樹脂部品の厚み方向における熱伝導率が100mW/mK以下であることが好ましい。
取り扱いや加工・成形のしやすさという観点から、前記発泡層、前記表皮層及び/又は前記裏皮層が、ABS、PS、PP、PVC、AS及びPEからなる群から選ばれる1種以上の樹脂を含有するものであることが好ましい。
前記発泡層、前記表皮層及び/又は前記裏皮層が、高歪硬化樹脂を含有するものであることが好ましい。
本発明に係る冷蔵庫用樹脂部品は、押出成型、真空成型、圧空成型又はブロー成型等により製造することができる。
本発明は、冷蔵庫本体の外壁を形成する外壁部材と、この外壁部材の内側に配置され内部に被冷却空間を形成する内壁部材と、これら外壁部材と内壁部材との間に配置された断熱部材とを備える冷蔵庫であって、前記内壁部材の少なくとも一部が、前述した冷蔵庫用樹脂部品である冷蔵庫をも含むものである。
本発明によれば、前記発泡層によって熱伝導率を低減しつつ、表皮層の外表面における凹凸の発生を抑えて、十分な意匠性を備える冷蔵庫用樹脂部品を提供することができる。
内箱等の内壁部材として前述したような冷蔵庫用樹脂部品を用いた冷蔵庫によれば、内壁部材と外壁部材との間に配置された断熱層だけでなく、内壁部材によっても断熱効果を奏することができるために、庫内から庫外に漏れ出す熱漏洩量を従来よりも低減することができる。その結果、ヒーター等を備えることなくドア付近における結露の発生を低減することができる。
以下に図面を参照しながら、本発明の一実施形態について詳細に説明する。
本実施形態に係る冷蔵庫100は、例えば、図1及び図2に示すように、冷蔵庫100の外壁を形成する外壁部材1と、この外壁部材1の内側に配置され内部に被冷却空間Sを形成する内壁部材2と、これら外壁部材1と内壁部材2との間に配置された断熱部材3とを備えるものである。
本実施形態に係る冷蔵庫100は、例えば、図1及び図2に示すように、冷蔵庫100の外壁を形成する外壁部材1と、この外壁部材1の内側に配置され内部に被冷却空間Sを形成する内壁部材2と、これら外壁部材1と内壁部材2との間に配置された断熱部材3とを備えるものである。
外壁部材1は、例えば、図1及び図2に示すように、冷蔵庫100の外壁(外表面)を形成するものであり、より具体的には、冷蔵庫100の外箱やドアの外壁等の外気と直接触れる表面を形成するものである。
内壁部材2は、例えば、図2に示すように、冷蔵庫100の内部に形成された被冷却空間Sの内面を形成するものであり、冷蔵庫100の内箱や扉の内面など被冷却空間S内の冷気と直接触れる表面を形成するものである。
断熱部材3は、外壁部材1と内壁部材2との間に配置されて、被冷却空間Sとその外部との間での熱の移動を小さく抑えるものであり、具体的には、ウレタンなどの発泡樹脂で形成されたものである。
しかして、本実施形態に係る冷蔵庫100においては、内壁部材2のうち、被冷却空間Sの内表面を形成する内箱形成部材21が、本願発明に係る図3に示すような断面形状を有する冷蔵庫用樹脂部品4である場合について説明する。
この冷蔵庫用樹脂部品4は、図3及び図4に示すように、発泡層41と該発泡層41の両面にそれぞれ配置された非発泡層である表皮層42及び裏皮層43とを備えるものである。前記表皮層42は、その外表面がユーザの目に触れる冷蔵庫の内壁を形成するものであり、裏皮層43はその外表面が断熱部材3と触れる面を形成するものである。
これら3つの層(41、42、43)は、本実施形態においては、接着剤層などを介することなく互いに直接接着されている。
これら3つの層(41、42、43)は、本実施形態においては、接着剤層などを介することなく互いに直接接着されている。
前記発泡層41は、例えば、ポリスチレンからなる樹脂層の内部に独立気泡が形成されたものである。発泡層41の密度は、0.1g/cm3以上0.5g/cm3以下であることが好ましく、0.1g/cm3以上0.4g/cm3以下であることが特に好ましい。密度が0.1g/cm3以上であれば、発泡層41の形状や強度を十分に使用に耐えうるものとすることができるため好ましい。また、密度が0.5g/cm3以下のものであれば熱伝導率を十分に低くすることができるため好ましい。
該発泡層41の平均厚みは、用途や所望の熱伝導率に応じて適宜変更可能であるが、およそ0.1mm以上1.5mm以下であることが好ましく、0.3mm以上1.0mm以下であることがより好ましく0.4m以上0.9mm以下であることが特に好ましい。
前記ポリスチレンとしては、様々なグレードのものを使用することが可能であるが、耐衝撃性ポリスチレンや高歪硬化ポリスチレン等を含有するものであることが好ましい。
該発泡層41の平均厚みは、用途や所望の熱伝導率に応じて適宜変更可能であるが、およそ0.1mm以上1.5mm以下であることが好ましく、0.3mm以上1.0mm以下であることがより好ましく0.4m以上0.9mm以下であることが特に好ましい。
前記ポリスチレンとしては、様々なグレードのものを使用することが可能であるが、耐衝撃性ポリスチレンや高歪硬化ポリスチレン等を含有するものであることが好ましい。
前記独立気泡は、例えば、発泡微粒子を用いて形成されている。発泡後の発泡微粒子の平均直径はおよそ100μm以下であることが好ましい。前記発泡微粒子とは、樹脂等からなる変形可能なマイクロカプセルと該マイクロカプセルの内部に収容された膨張剤(例えば炭化水素)とからなるものである。この発泡微粒子は、加熱によって内部の炭化水素が気化するとマイクロカプセルが膨張するように設計されているものであり、市販のものを使用することができる。発泡微粒子としては、熱膨張後の直径が50μm以上190μm以下であることが好ましい。加熱温度は膨張率をコントロールするために適宜変更可能である。
前記独立気泡の形状は、例えば図5に示すように、発泡層41の厚み方向に対して垂直な方向に延びた扁平な形状のものとなっていることが好ましく、独立気泡の長軸の長さ(C)と短軸の長さ(D)の比(D/C)が0.2以上0.9以下であることが好ましく、0.3以上0.7以下であることがより好ましく、0.4以上0.6以下であることが特に好ましい。
前記比(D/C)を様々に変化させたサンプルを用いて、この比(D/C)と熱伝導率との関係を実際に調べた結果を図6に示す。この図6の結果から、前記比(D/C)と熱伝導率との関係について理論値を表す理論値線と実際のサンプルについて測定した実測値のプロットが予想通り、非常によく相関していることが明らかになった。この図6の結果から、製造される冷蔵庫用樹脂部品4の厚み方向における熱伝導率を十分に低い範囲(例えば、100mW/mK以下)とするためには、前記比(D/C)が0.9以下であることが好ましいことが分かる。また、冷蔵庫用樹脂部品4の成型時に樹脂シートを引き延ばす過程で独立気泡や、独立気泡を覆っている樹脂が破断されたり、独立気泡の短軸の長さ(D)が短くなりすぎることによって独立気泡の内面同士が密着してしまうことをより確実に回避するという観点から、前記比(D/C)が0.2以上であることがより好ましい。
前記比(D/C)を様々に変化させたサンプルを用いて、この比(D/C)と熱伝導率との関係を実際に調べた結果を図6に示す。この図6の結果から、前記比(D/C)と熱伝導率との関係について理論値を表す理論値線と実際のサンプルについて測定した実測値のプロットが予想通り、非常によく相関していることが明らかになった。この図6の結果から、製造される冷蔵庫用樹脂部品4の厚み方向における熱伝導率を十分に低い範囲(例えば、100mW/mK以下)とするためには、前記比(D/C)が0.9以下であることが好ましいことが分かる。また、冷蔵庫用樹脂部品4の成型時に樹脂シートを引き延ばす過程で独立気泡や、独立気泡を覆っている樹脂が破断されたり、独立気泡の短軸の長さ(D)が短くなりすぎることによって独立気泡の内面同士が密着してしまうことをより確実に回避するという観点から、前記比(D/C)が0.2以上であることがより好ましい。
また、前記独立気泡の長軸が、前記発泡層41の厚み方向に対して垂直な方向に沿って並ぶように配置されていることが好ましく、前記垂直な方向に対する前記長軸の最大傾きが±15度以内となっていることがより好ましい。
前記表皮層42及び前記裏皮層43は、例えば、ABS樹脂からなるものであり、内部に気泡をほとんど含まない非発泡層である。前記表皮層42及び前記裏皮層43の密度は0.5g/cm3よりも大きく、できるだけ気泡が入っていないことが好ましい。
また、前記表皮層42及び/又は前記裏皮層43の熱伝導率は、熱伝導率が300mW/m・K以下100mW/m・K以上であることが好ましく、より好ましくは250mW/m・K以下、特に好ましくは200mW/m・K以下である。
また、前記表皮層42及び/又は前記裏皮層43の熱伝導率は、熱伝導率が300mW/m・K以下100mW/m・K以上であることが好ましく、より好ましくは250mW/m・K以下、特に好ましくは200mW/m・K以下である。
前記表皮層42の平均厚みは、0.55mm以上となるようにしてある。表皮層42の平均厚みは大きいほど、その外表面における凹凸を低減することができる。そのため前記表皮層42の平均厚みはより大きいことが好ましいとも考えられるが、平均厚みが大きすぎると加工時の加熱不良が起こったり、冷蔵庫100の断熱部材の充填量が少なくなってしまう等の問題がある。そこで、表皮層42の平均厚みは、1.5mm以下であることが好ましく、1.0mm以下であることがより好ましい。
さらに前記表皮層42の平均厚み(A)と前記裏皮層43の平均厚み(B)との比(A/B)が2.5以下となるようにしてある。この比(A/B)は、2.0以下であることがより好ましく、1.8以下であることが特に好ましい。すなわち前記裏皮層43の平均厚みは、0.24mm以上であり、より好ましくは0.3mm以上である。この裏皮層43の平均厚みについても大きすぎると加工時の加熱不良が起こったり、断熱部材の充填量が少なくなってしまう等の問題があるために、裏皮層43の平均厚みは1.0mm以下であることが好ましく、0.5mm以下であることがより好ましく、0.4mm以下であることが特に好ましい。
さらに前記表皮層42の平均厚み(A)と前記裏皮層43の平均厚み(B)との比(A/B)が2.5以下となるようにしてある。この比(A/B)は、2.0以下であることがより好ましく、1.8以下であることが特に好ましい。すなわち前記裏皮層43の平均厚みは、0.24mm以上であり、より好ましくは0.3mm以上である。この裏皮層43の平均厚みについても大きすぎると加工時の加熱不良が起こったり、断熱部材の充填量が少なくなってしまう等の問題があるために、裏皮層43の平均厚みは1.0mm以下であることが好ましく、0.5mm以下であることがより好ましく、0.4mm以下であることが特に好ましい。
これら表皮層42の平均厚み(A)及び裏皮層43の平均厚み(B)と、前述した発泡層41の平均厚み(E)との関係は、以下の式(1)を満たすものであることが好ましい。
E/A+B≦1.0・・・(1)
E/A+B≦1.0・・・(1)
また、冷蔵庫用樹脂部品4としての総厚み(発泡層41、表皮層42及び裏皮層43の平均合計厚み)は、1.0mm以上2.7mm以下であることが好ましく、1.2mm以上2.5mm以下であることがより好ましく、1.2mm以上2.3mm以下であることが特に好ましい。また、冷蔵庫用樹脂部品4としての厚み方向における熱伝導率が100mW/mK以下となっていることが好ましく、80mW/mK以下であることがより好ましく、70mW/mK以下であることが特に好ましい。
次に、本実施形態に係る冷蔵庫用樹脂部品4を製造する方法及び手順の一例について説明する。
前記冷蔵庫用樹脂部品4は、予め形成した樹脂シートを真空成型によって引き延ばすことによって成型されるものである。
前記樹脂シートは、例えば、ベース樹脂のみを含む表皮層用樹脂組成物と、発泡微粒子をベース樹脂中に混合した発泡層用樹脂組成物と、ベース樹脂のみを含む裏皮層用樹脂組成物とをこの順で積層した3層構造のシートとなるように押出機を用いて形成することができる。発泡層用樹脂組成物中の発泡微粒子は押出機から押し出された際に発泡し、成型前の発泡層を形成するようにしてある。
樹脂シートの状態での各層の平均厚みは、加工時の引き延ばし度合等によっても適宜変更可能であるが、例えば以下のようなものである。
樹脂シートの発泡層の平均厚みは、0.5mm以上2.5mm以下であることが好ましく、1.0mm以上2.0mm以下であることがより好ましい。
樹脂シートの表皮層の平均厚みは、0.5mm以上2.5mm以下であることが好ましく、1.0mm以上2.0mm以下であることがより好ましい。
樹脂シートの裏皮層の平均厚みは、0.1mm以上2.0mm以下であることが好ましく、0.5mm以上1.5mm以下であることがより好ましい。
前記冷蔵庫用樹脂部品4は、予め形成した樹脂シートを真空成型によって引き延ばすことによって成型されるものである。
前記樹脂シートは、例えば、ベース樹脂のみを含む表皮層用樹脂組成物と、発泡微粒子をベース樹脂中に混合した発泡層用樹脂組成物と、ベース樹脂のみを含む裏皮層用樹脂組成物とをこの順で積層した3層構造のシートとなるように押出機を用いて形成することができる。発泡層用樹脂組成物中の発泡微粒子は押出機から押し出された際に発泡し、成型前の発泡層を形成するようにしてある。
樹脂シートの状態での各層の平均厚みは、加工時の引き延ばし度合等によっても適宜変更可能であるが、例えば以下のようなものである。
樹脂シートの発泡層の平均厚みは、0.5mm以上2.5mm以下であることが好ましく、1.0mm以上2.0mm以下であることがより好ましい。
樹脂シートの表皮層の平均厚みは、0.5mm以上2.5mm以下であることが好ましく、1.0mm以上2.0mm以下であることがより好ましい。
樹脂シートの裏皮層の平均厚みは、0.1mm以上2.0mm以下であることが好ましく、0.5mm以上1.5mm以下であることがより好ましい。
このようにして形成された樹脂シートを例えば、一般的な真空成型法や、圧空成型、ブロー成型等によって成型することによって冷蔵庫用樹脂部品4を製造することができる。
真空成型においては、ヒーターからの熱で樹脂シートを加熱しながら引き延ばすが、本実施形態においては、樹脂シートの中心部を加熱する第1ヒーターと、前記冷蔵庫用樹脂部品4の端部(例えばフランジ部分21A)を形成する前記樹脂シートの端部を加熱する第2ヒーターとを用いて、前記樹脂シート全体を加熱することができるように、これらヒーターを前記樹脂シートからの距離が同じ距離に揃うように隙間なく並べて配置している。本実施形態においては、さらに、前記第2ヒーターの設定温度を前記第1ヒーターの設定温度よりも高くなるように設定している。なお、端部とは、例えば、樹脂シートの単からおよそ30cm以内の範囲であることが好ましく、より好ましくは20cm以内、特に好ましくは10cm以内の範囲のことである。
真空成型や、圧空成型、ブロー成型等においては、樹脂シートの面積が2倍~5倍程度の面積に引き延ばされた状態で型に押し付けられ、型に沿った形状のまま冷却されて硬化することによって冷蔵庫用樹脂部品4を成型することができる。なお、発泡層41の発泡状態は真空成型の前後によってほとんど変化せず、発泡層41の密度は成型前後で維持されていることが確認されている。
このように構成した冷蔵庫100によれば、外壁部材1と内壁部材2との間に配置されている断熱部材3に加えて、内壁部材2によっても被冷却空間S内の冷気によって外壁部材1が冷やされることを抑えて、外壁部材1の表面における結露を抑えることができる。
その結果、結露が発生しやすいドア付近にヒーター等の加熱手段を配置しなくても、結露を十分に抑えることができる。その結果、ヒーター等を配置するための配線などが不要となり、デザインの自由度を向上させることも可能である。
その結果、結露が発生しやすいドア付近にヒーター等の加熱手段を配置しなくても、結露を十分に抑えることができる。その結果、ヒーター等を配置するための配線などが不要となり、デザインの自由度を向上させることも可能である。
冷蔵庫用樹脂部品4が、発泡層41と、この発泡層41を両面から覆う表皮層42及び裏皮層43を備えており、これら各層の平均厚みを前述した適切な範囲のものとしているので、発泡層41の凹凸が表皮層42の表面形状に影響を与えないように真空成型をすることが可能であり、熱伝導率を十分に低減しながらも冷蔵庫100内部の意匠性を保つことができる。
真空成型時に使用するヒーターを複数台設け、各ヒーターによる加熱温度を調節しているので、従来は加熱不足になりやすかった樹脂シートの端部を十分に加熱することができ、真空成型時に樹脂シートの全体を均一に加熱して均一に引き延ばすことができる。
冷蔵庫用樹脂部品4の端部を含め全体にわたって均一に引き延ばされるため、独立気泡の形状についても冷蔵庫用樹脂部品4の端部を含め全体にわたって冷蔵庫用樹脂部品4の厚み方向に対して水平な方向(すなわち引き延ばされた方向)に沿って延びた扁平な形状のものとすることができる。
発泡層を厚み方向に伝わる熱は、発泡層中の気泡の外縁を伝わるので、気泡の形状が厚み方向に対して垂直な方向に延びる扁平な形状のものであれば、図5中の矢印で示すように熱が伝わる経路がより長くなり、発泡層41の熱伝導率が小さくなる。
発泡層を厚み方向に伝わる熱は、発泡層中の気泡の外縁を伝わるので、気泡の形状が厚み方向に対して垂直な方向に延びる扁平な形状のものであれば、図5中の矢印で示すように熱が伝わる経路がより長くなり、発泡層41の熱伝導率が小さくなる。
図7及び図8は、実際の冷蔵庫用樹脂部品4のフランジ部分における発泡層41中の独立気泡の形状を観察した結果である。この図7に示すように、樹脂シートの中心部と端部において温度差を設けた場合には、温度差を設けない場合に比べて独立気泡の形状が扁平になり、かつ樹脂シートの厚み方向に垂直な方向(引き延ばし方向)に沿って規則正しく並んでいることが分かる。またその結果として、内箱形成部材のうち外壁部材との接続部となるフランジ部分における熱伝導率についても十分に低減することができていることが確認されている。
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、前述した実施形態においては、内箱形成部材が本発明に係る冷蔵庫用樹脂部材である場合について説明したが、本発明に係る冷蔵庫用樹脂部品は冷蔵庫の内面を形成する他の内壁部材であっても良い。
例えば、前述した実施形態においては、内箱形成部材が本発明に係る冷蔵庫用樹脂部材である場合について説明したが、本発明に係る冷蔵庫用樹脂部品は冷蔵庫の内面を形成する他の内壁部材であっても良い。
樹脂シートの製造方法は、前述した押出成形法に限られず、発泡層を単独で形成した後にこの発泡層の表面に表皮層及び裏皮層を張り合わせるラミネート法等の他の技術を広く採用することが可能である。
前記発泡層、前記表皮層及び前記裏皮層を形成する樹脂は、特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂であるABS、PS(ポリスチレン)、PP(ポリプロピレン)、PVC(ポリ塩化ビニル)、AS(アクリロニトリル-スチレン共重合体)及びPE(ポリエチレン)からなる群から選ばれる1種以上の樹脂を含有するものであることが好ましく、各層の組成は互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
前記独立気泡は、およそ均一な大きさの気泡を形成できる方法により形成されていればよく、発泡微粒子を用いて形成されるものに限らず、窒素、二酸化炭素などを発泡剤として樹脂に混ぜて発泡させる物理発泡、化学発泡剤を混ぜた材料を用いて熱分解によるガスを利用して型内で発泡させる化学発泡、窒素ガスや炭酸ガスを用いた超臨界流体発泡等によって形成されるものとしても良い。
前記実施形態においては、複数のヒーターを樹脂シートから同じ距離になるように並べてこれらヒーターの温度を異なるものとしたが、これに限らず、真空成型時に樹脂シートの全体を均一に加熱できるように、樹脂シートの端部の樹脂シート表面における温度を中心部よりも高くすることができればよい。そのため、例えば第2ヒーターの位置を第1ヒーターよりも樹脂シートに近づけるようにしてもよいし、一台のヒーターにおいてその中央部と周辺部における設定温度を異なるものとする等してもよい。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、種々の変形や実施形態の組合せを行ってもかまわない。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、種々の変形や実施形態の組合せを行ってもかまわない。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいてより詳細に説明する。しかしながら、以下の実施例は、あくまでも本発明の一例であり、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<冷蔵庫用樹脂部品の製造>
表皮層の平均厚み及び表皮層と裏皮層との厚み比の、熱伝導率及び表皮層の外表面の表面粗さへの影響を調べるために、前記表皮層の平均厚み及び前記厚み比が異なる冷蔵庫用樹脂部品(実施例1~4及び比較例1~5)を製造した。
まず、押出成形により発泡層とこの発泡層の表面にそれぞれ表皮層及び裏皮層を備えた樹脂シートを形成した。各樹脂シートの発泡層、表皮層及び裏皮層の平均厚みは、それぞれ真空成型後の各層の平均厚みが表1に記載の厚みとなるように調整した。これら樹脂シートを同一条件下で真空成型し、以下の表1に示す実施例1~4及び比較例1~5の各冷蔵庫用樹脂部品を形成した。いずれの樹脂シートについても真空成型によってその面積がおよそ3倍になるように引き延ばされた。
なお、発泡層は、JIS K 7210に規定される試験方法で測定されるメルトマスフローレイトが2.7g/10minであるポリスチレンと、前記メルトマスフローレイトが1.0g/10minであるポリスチレンと、発泡微粒子との混合物を用いて形成した。発泡微粒子の発泡層中の含有量は10質量%とした。
表皮層及び裏皮層は、いずれもABSを用いて形成した。
表皮層の平均厚み及び表皮層と裏皮層との厚み比の、熱伝導率及び表皮層の外表面の表面粗さへの影響を調べるために、前記表皮層の平均厚み及び前記厚み比が異なる冷蔵庫用樹脂部品(実施例1~4及び比較例1~5)を製造した。
まず、押出成形により発泡層とこの発泡層の表面にそれぞれ表皮層及び裏皮層を備えた樹脂シートを形成した。各樹脂シートの発泡層、表皮層及び裏皮層の平均厚みは、それぞれ真空成型後の各層の平均厚みが表1に記載の厚みとなるように調整した。これら樹脂シートを同一条件下で真空成型し、以下の表1に示す実施例1~4及び比較例1~5の各冷蔵庫用樹脂部品を形成した。いずれの樹脂シートについても真空成型によってその面積がおよそ3倍になるように引き延ばされた。
なお、発泡層は、JIS K 7210に規定される試験方法で測定されるメルトマスフローレイトが2.7g/10minであるポリスチレンと、前記メルトマスフローレイトが1.0g/10minであるポリスチレンと、発泡微粒子との混合物を用いて形成した。発泡微粒子の発泡層中の含有量は10質量%とした。
表皮層及び裏皮層は、いずれもABSを用いて形成した。
<熱伝導率の測定>
成型後の各冷蔵庫用樹脂部品について、熱伝導率を測定した。
測定は、京都電子工業製の迅速熱伝導率計(QTM-710)を用いて行った。結果を表1に示す。
成型後の各冷蔵庫用樹脂部品について、熱伝導率を測定した。
測定は、京都電子工業製の迅速熱伝導率計(QTM-710)を用いて行った。結果を表1に示す。
<表面粗さの測定>
成型後の各冷蔵庫用樹脂部品の表皮層の表面粗さ(算術平均粗さ:Ra)を以下のようにして評価した。
算術平均粗さ(Ra)は、製造した冷蔵庫用樹脂部品の表皮層側の表面の任意箇所(20点)を、測定した際の3σの範囲内における平均値とした。結果を表1に示す。
成型後の各冷蔵庫用樹脂部品の表皮層の表面粗さ(算術平均粗さ:Ra)を以下のようにして評価した。
算術平均粗さ(Ra)は、製造した冷蔵庫用樹脂部品の表皮層側の表面の任意箇所(20点)を、測定した際の3σの範囲内における平均値とした。結果を表1に示す。
表1の結果から、表皮層の平均厚みを0.55mm以上とし、かつ表皮層と裏皮層との厚みの比(A/B)を2.5以下にすることによって、表面粗さ(Ra)を製品としての十分な意匠性を確保できる範囲である0.4以下とすることができる。
表面粗さRaが0.4以下であれば、表面に手で触れて凹凸が全く感じられない程度のものであり、また発泡層を備えない従来の冷蔵庫用部品と比べても外観上は何ら遜色のない意匠性を担保することができる。
また、いずれの冷蔵庫用樹脂部品によっても、熱伝導率については十分に低減できていることが確かめられた。
この熱伝導率については、特にドア付近における結露を防止するという観点からは、熱伝導率が200mW/mKの冷蔵庫用樹脂部品を基準として、ドア付近の外壁の温度を3K以上上昇させることが好ましいことから、冷蔵庫用樹脂部品の熱伝導率が100mW/mK以下であることが好ましいと考えられる(図9)。
表面粗さRaが0.4以下であれば、表面に手で触れて凹凸が全く感じられない程度のものであり、また発泡層を備えない従来の冷蔵庫用部品と比べても外観上は何ら遜色のない意匠性を担保することができる。
また、いずれの冷蔵庫用樹脂部品によっても、熱伝導率については十分に低減できていることが確かめられた。
この熱伝導率については、特にドア付近における結露を防止するという観点からは、熱伝導率が200mW/mKの冷蔵庫用樹脂部品を基準として、ドア付近の外壁の温度を3K以上上昇させることが好ましいことから、冷蔵庫用樹脂部品の熱伝導率が100mW/mK以下であることが好ましいと考えられる(図9)。
<省エネ効果の確認>
実施例1と同様組成及び手順によって各層の厚み比率は変えずに、総厚みのみを変化させた冷蔵庫用樹脂部品(ここでは内箱形成部材)を用いて、冷蔵庫用樹脂部品の総厚みの好適範囲を確認した。
この実験においては、従来の発泡層を備えない内箱を用いた場合との冷蔵庫内外での熱通過率増減割合を比較した。熱透過率は、冷蔵庫の上面、底面、左右側面において測定した各熱透過率の平均値を算出することによって求めた。結果を図10に示す。
この実験においては、冷蔵庫の外壁部材については同じものを使用しているために、冷蔵庫用樹脂部品の総厚みが大きくなると外壁部材と内箱との間に充填する断熱部材(ウレタンフォーム)の充填量が変化することとなる。
この図10のグラフから、熱伝導率が及び100mW/mK以下の冷蔵庫用樹脂部品については、総厚みを2.7mm以下とすることによって、従来よりも省エネ効果を向上できることが確認できた。
実施例1と同様組成及び手順によって各層の厚み比率は変えずに、総厚みのみを変化させた冷蔵庫用樹脂部品(ここでは内箱形成部材)を用いて、冷蔵庫用樹脂部品の総厚みの好適範囲を確認した。
この実験においては、従来の発泡層を備えない内箱を用いた場合との冷蔵庫内外での熱通過率増減割合を比較した。熱透過率は、冷蔵庫の上面、底面、左右側面において測定した各熱透過率の平均値を算出することによって求めた。結果を図10に示す。
この実験においては、冷蔵庫の外壁部材については同じものを使用しているために、冷蔵庫用樹脂部品の総厚みが大きくなると外壁部材と内箱との間に充填する断熱部材(ウレタンフォーム)の充填量が変化することとなる。
この図10のグラフから、熱伝導率が及び100mW/mK以下の冷蔵庫用樹脂部品については、総厚みを2.7mm以下とすることによって、従来よりも省エネ効果を向上できることが確認できた。
なお、前述した各実験では、発泡層中の発泡微粒子の含有量を10質量%としているが、この発泡微粒子の密度を変化させることによって、熱伝導率を所望の範囲に調整することができことを以下の実験で確認した。
実験は、発泡層中の発泡微粒子の含有量のみが実施例1と異なる冷蔵庫用樹脂部品を複数種類製造して行った。
図11に示すように、発泡層中の発泡微粒子の含有量を増加させると、発泡層の密度が低下することが分かる。
また、発泡微粒子の含有量を変化させることによって、発泡層の密度を変化させると、図11に示すように、密度と熱伝導率とは高い相関を示すことが分かった。
この結果から、発泡微粒子を用いて発泡させた発泡層を用いる場合には、発泡層中の発泡微粒子の含有量を調整することによって、冷蔵庫用樹脂部品の熱伝導率を所望の範囲に調節することができることが分かった。
実験は、発泡層中の発泡微粒子の含有量のみが実施例1と異なる冷蔵庫用樹脂部品を複数種類製造して行った。
図11に示すように、発泡層中の発泡微粒子の含有量を増加させると、発泡層の密度が低下することが分かる。
また、発泡微粒子の含有量を変化させることによって、発泡層の密度を変化させると、図11に示すように、密度と熱伝導率とは高い相関を示すことが分かった。
この結果から、発泡微粒子を用いて発泡させた発泡層を用いる場合には、発泡層中の発泡微粒子の含有量を調整することによって、冷蔵庫用樹脂部品の熱伝導率を所望の範囲に調節することができることが分かった。
100・・・冷蔵庫
S ・・・被冷却空間
1 ・・・外壁部材
2 ・・・内壁部材
21 ・・・内箱形成部材
3 ・・・断熱部材
4 ・・・冷蔵庫用樹脂部材
41 ・・・発泡層
42 ・・・表皮層
43 ・・・裏皮層
S ・・・被冷却空間
1 ・・・外壁部材
2 ・・・内壁部材
21 ・・・内箱形成部材
3 ・・・断熱部材
4 ・・・冷蔵庫用樹脂部材
41 ・・・発泡層
42 ・・・表皮層
43 ・・・裏皮層
Claims (15)
- 発泡層と、
該発泡層の両面にそれぞれ積層された表皮層及び裏皮層を備え、
前記発泡層が発泡微粒子によって形成された独立気泡を含有するものであり、
前記表皮層の平均厚みが0.55mm以上であり、
前記表皮層の平均厚み(A)と前記裏皮層の平均厚み(B)との比(A/B)が2.5以下であることを特徴とする冷蔵庫用樹脂部品。 - 前記発泡層の密度が0.1g/cm3以上0.5g/cm3以下である、請求項1に記載の冷蔵庫用樹脂部品。
- 前記発泡層、前記表皮層及び前記裏皮層の平均合計厚みが2.7mm以下である、請求項1又は2記載の冷蔵庫用樹脂部品。
- 前記独立気泡の平均直径が200μm以下である、請求項1乃至3の何れか一項に記載の冷蔵庫用樹脂部品。
- 前記独立気泡が、前記発泡層の厚み方向に対して垂直な方向に扁平な形状のものである、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の冷蔵庫用樹脂部品。
- 前記独立気泡の長軸の長さ(C)と短軸の長さ(D)との比(D/C)が0.8以下の範囲である、請求項5に記載の冷蔵庫用樹脂部品。
- 前記比(D/C)が0.2以上範囲である、請求項6に記載の冷蔵庫用樹脂部品。
- 前記独立気泡の長軸の最大傾きが、前記垂直な方向に対して±30度以下である、請求項5~7のいずれか一項に記載の冷蔵庫用樹脂部品。
- 前記発泡層の平均厚み(E)と前記表皮層の平均厚み(A)と裏皮層の平均厚み(B)とが、以下の式(1)を満たす厚みである、請求項1~8のいずれか一項に記載の冷蔵庫用樹脂部品。
E/A+B≦1.0・・・(1) - 前記発泡層の平均厚みが0.3mm以上である、請求項1~9のいずれか一項に記載の冷蔵庫用樹脂部品。
- 前記表皮層及び/又は前記裏皮層の厚み方向における熱伝導率が300mWmK以下である、請求項1~10のいずれか一項に記載の冷蔵庫用樹脂部品。
- 前記発泡層、前記表皮層及び/又は前記裏皮層が、ABS、PS(ポリスチレン)、PP(ポリプロピレン)、PVC(ポリ塩化ビニル)、AS(アクリロニトリル-スチレン共重合体)及びPE(ポリエチレン)からなる群から選ばれる1種以上の樹脂を含有するものである、請求項1~11のいずれか一項に記載の冷蔵庫用樹脂部品。
- 前記発泡層、前記表皮層及び/又は前記裏皮層が、高歪硬化樹脂を含有するものである、請求項1~12のいずれか一項に記載の冷蔵庫用樹脂部品。
- 冷蔵庫本体の外壁を形成する外壁部材と、この外壁部材の内側に配置され内部に被冷却空間を形成する内壁部材と、これら外壁部材と内壁部材との間に配置された断熱部材とを備える冷蔵庫であって、
前記内壁部材の少なくとも一部が、請求項1~13に記載の冷蔵庫用樹脂部品であることを特徴とする冷蔵庫。 - 請求項1~13に係る冷蔵庫用樹脂部品を製造する方法であって、押出成型、真空成型、圧空成型又はブロー成型のいずれかによって樹脂シートを加熱成型する加熱成型工程を含む冷蔵庫用樹脂部品の製造方法。
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