JP3582262B2

JP3582262B2 - 樹脂ケーシングおよびその製造方法

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Publication number: JP3582262B2
Application number: JP30507896A
Authority: JP
Inventors: 眞弘伊藤; 健二小椋; 正志水; 智治神谷; 芳秀金井
Original assignee: Shimizu Industry Co Ltd; Denso Corp
Current assignee: Shimizu Industry Co Ltd; Denso Corp
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: GB2319207B; DE19750348C2; GB9723629D0; DE19750348A1; JPH10146860A; GB2319207A; US6001457A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈曲した壁面（コーナ部）を有する樹脂製のケーシングの内壁に、吸音および断熱用として多孔質弾性部材（インシュレータ）が配設された樹脂ケーシングに関するもので、例えば車両用空調装置の空調ケーシングに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インシュレータは、以下のように、ケーシングの内壁に配設されていた。
すなわち、板状のインシュレータを真空成形法にてケーシングの凹部形状に沿うように成形し（特開平３−２５６７２６号公報参照）、その後、ケーシングの側壁の縁に沿うように、インシュレータ外縁部の不必要な部位を作業者が手作業にて切断除去（トリミング）する。そして、作業者がケーシングの内壁に接着剤を塗布した後、トリミングしたインシュレータを手作業にてケーシング内壁に貼り付けていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インシュレータをケーシング内壁に貼り付ける際に、インシュレータ全面を内壁に押し付ける（密着させる）押付け作業が不十分であると、インシュレータの浮きや剥がれといった貼り付け不良が発生する。このため、上述のごとく、手作業にてインシュレータをケーシング内壁に貼り付けたのでは、不十分な押付け作業に起因する貼り付け不良が発生する恐れがあるので、ケーシングの歩留りが低下し、ケーシングの製造原価上昇を招いてしまう恐れがある。
【０００４】
そこで、発明者等は、不十分な押付け作業を解消すべく、米国特許第４，９９４，２２６号明細書に開示された技術に基づいて、インシュレータをケーシングの樹脂成形とともに固着する手段を試みたところ、図９の（ｃ）に示すように、コーナ部においてインシュレータ２０がケーシング１０の外壁側に固着されてしまうといった反転不良が発生することを発見した。なお、図９の（ｃ）中、１００、１０１は樹脂成形用金型である。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、上記反転不良を防止してインシュレータをケーシング内壁に固着することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、反転不良の原因について、発明者等が行った試作検討結果に基づくものであり、以下にその検討結果の内容を述べる。すなわち、上記米国特許の内容は、空調装置の吸入空気切換用ドア等のドア本体部が形成される型空間内に、ドア本体部形状に合わせて切断されたインシュレータを配設して樹脂を射出するといったものである。
【０００７】
これに対して、発明者等の試作ケーシングは、凹部のないドア本体部形状に比べて複雑な形状であり、かつ、凹部の各面の展開形状に切断されたインシュレータをケーシングの型空間内に配設して樹脂を射出し、ケーシングの成形とともにインシュレータをケーシングの内壁面に固着したものである。
このため、展開形状に切断されたインシュレータが型空間内に配設されているので、図９の（ａ）に示すように、コーナ部１２の頂点に相当する型空間は、必然的にインシュレータ２０の端部の突合面２０ａとなってしまう。
【０００８】
したがって、例えばコーナ部１２において、型空間１０３を流動する樹脂ａが樹脂ｂより先にコーナ部１２の頂点に達する場合には、図９の（ｂ）に示すように、コーナ部１２の頂点で樹脂ａが進行方向を変更するときに、樹脂ａが樹脂ｂ側のインシュレータ２０の端部を押し上げてインシュレータ２０の内側、すなわちケーシング１０の内側（インシュレータ２０と金型１００との間）に進行してしまう。このために、図９の（ｃ）に示すように、樹脂ｂ側のインシュレータ２０側で反転不良が発生してしまう。
【０００９】
因みに、樹脂成形時における、ケーシング壁面を形成する型空間内を流動する樹脂の流動速度は、通常、射出口（ゲート）の位置やケーシングの形状等の影響により、各型空間毎に異なる場合が多い。
上記点鑑み、本発明では、以下の技術的手段を用いる。
請求項１〜４に記載の発明では、コーナ部（１２）には、その他の部位に比べて肉厚が厚い厚肉部（１３）が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、樹脂ケーシングを成形する（溶融状態の樹脂を射出する）際に、溶融状態の樹脂が、後述するように、厚肉部（１３）が形成される厚肉空間１０４内のうち、多孔質弾性部材（２０）と反対側の面に沿って流動するので、前述のごとく、突合面２０ａが存在するコーナ部（１２）においては、多孔質弾性部材（２０）の端部を押し上げて流動することを防止することができる。したがって、反転不良を防止して多孔質弾性部材（２０）をケーシング（１０）の壁面に固着することができる。
【００１１】
ところで、先に述べた反転不良の発生原因の説明から推測されるように、樹脂ａと樹脂ｂとをコーナ部１２の頂点で同時に出会うように樹脂を射出することにより、反転不良を防止する手段が考えられるが、この手段では、図１０に示すように、射出口１０２の数を増加させるとともに、各射出口１０２の射出圧力や射出速度をそれぞれ制御する必要があるので、かえって、樹脂ケーシングの製造原価上昇を招いてしまう。
【００１２】
これに対して本発明によれば、厚肉部（１３）を設けるといった簡便な手段で反転不良を防止することができるので、樹脂ケーシングの製造原価上昇を防止することができる。
請求項２に記載の発明では、厚肉部（１３）の肉厚は、少なくともその他の部位の１．２倍以上であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、コーナ部（１２）の内側は、円弧を描いて屈曲しており、さらに、コーナ部（１２）の外壁側頂点（１３ａ）と厚肉部（１３）の端部との間の長さ（Ｌ）をコーナ部（１２）の外半径（Ｒ）と略等しくすることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、ケーシング（１０）と多孔質弾性部材（２０）とは、互いに化学的に結合可能な樹脂材料からなることを特徴とする。
【００１４】
これにより、多孔質弾性部材（２０）の孔の中に樹脂が入り込むことにより機械的な結合力に加えて化学的な結合力が加わるので、多孔質弾性部材（２０）とケーシング（１０）とを強固に固着することができる。
請求項５に記載の発明では、板状の多孔質弾性部材（２０）を所定形状に切断する第１工程と、
ケーシング（１０）の樹脂成形用金型（１００、１０１）によって形成される型空間（１０３）内の所定の位置に多孔質弾性部材（２０）を配置する第２工程と、
型空間（１０３）内に樹脂を射出し、コーナ部（１２）に厚肉部（１３）を成形し、かつ、射出された樹脂によってケーシング（１０）を成形すると同時に、多孔質弾性部材（２０）をケーシング（１０）に固着する第３工程とを備えることを特徴する。
【００１５】
これにより、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の樹脂ケーシングを製造することができる。
また、「従来の技術」の欄で述べたように、板状の多孔質弾性部材（２０）を真空成形法等により凹部（１１）に沿った形状に成形する工程、および多孔質弾性部材（２０）外縁部の不必要な部位を切断除去する工程がないので、樹脂ケーシングの製造原価低減を図ることができる。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る樹脂ケーシング１の斜視図であり、この樹脂ケーシング１は、例えば車両用空調装置の空気通路をなす空調ケーシングに適用されるものである。そして、樹脂ケーシング１は、窪んだ凹部１１を有し、ポリプロピレン等の成形性に優れた樹脂からなるケーシング１０と、このケーシング１０の凹部１１内壁に固着されたインシュレータ（多孔質弾性部材）２０とから構成されている。
【００１８】
そして、ケーシングの壁面のうち円弧を描いて屈曲した壁面（以下、コーナ部と呼ぶ。）のうち、インシュレータ２０の端部が互いに突き合う突合面２０ａ（図５の（ａ）参照）が形成されるコーナ部１２には、インシュレータ２０とケーシング１０との固着面側の向き、すなわちコーナ部１２の外方に向かって突出して、その他の部位より肉厚を厚くする厚肉部１３が形成されている。
【００１９】
因みに、インシュレータ２０が固着されている部位には、図示されていないエバポレータ（蒸発器）やヒータコア等の熱交換器が配設され、インシュレータ２０により樹脂ケーシング１内外の断熱が図られる。
次に、樹脂ケーシング１の製造方法について述べる。先ず、板状のインシュレータ２０の材料（本実施形態では、ポリエチレン）からトムソン加工にて凹部１１の展開した形状（図２の（ａ）参照）に切断し（第１工程）、この切断したインシュレータ２０を、ケーシング１０の樹脂成形用の上金型１００と下金型１０１とによって形成され、ケーシング１０の壁面を構成する型空間１０３（図５の（ａ）参照）の所定位置に配置されるように両金型１００、１０１の型締めを行いながら、インシュレータ２０を型空間１０３の形状に馴染ませる（第２工程）。ここで、インシュレータ２０を型空間１０３の形状に馴染ませるとは、具体的には以下の行為をいう。
【００２０】
すなわち、上金型１００のうち下金型１０１側の端部１００ａ（図３参照）が、下金型１０１のうち上金型１００側の端部１０１ａ（図３参照）に到達するまで、両金型１００、１０１の型締めを行う型締め装置の有する型締め能力の約８０％速度で型締めを行う。そして、端部１０１ａから下金型１０１の凸高さの約１０％程度の位置に端部１００ａが達するまでの間は、型締め能力の約５０％速度で型締めを行い（８０％速度から５０％速度に急激に落とす）、その後、再び約８０％速度まで上昇させて型締め工程（第２工程）を完了させる。
【００２１】
次に、上金型１００に形成された射出口（ゲート）１０２より溶融状態の樹脂（本実施形態では、ポリプロピレン）を射出し、コーナ部１２に厚肉部１３を成形するとともに、射出された樹脂によってケーシング１０を成形する。
これと同時に、インシュレータ２０内に形成された無数の小さな孔の中に溶融状態の樹脂が入り込んでゆき、この入り込んだ樹脂がアンカーのようになってインシュレータ２０がケーシング１０に機械的に固着される（以下、このような固着をアンカー効果と呼ぶ。）（第３工程）。
【００２２】
その後、成形を終えた樹脂ケーシング１を両金型１００、１０１内から取り出し（第４工程）、各部の寸法、「引け」や「巣」の有無、およびインシュレータ２０とケーシング１０との固着不良等の有無の検査を行う（第５工程）。
なお、トムソン加工とは、切断用の刃物（トムソン刃）を台座に配置し、そのトムソン刃の上にインシュレータを置いてプレスにてインシュレータを所定形状に切断する加工方法である。
【００２３】
因みに、図２〜図４は上記製造工程を示す模式図であり、図２の（ａ）は第１工程を示し、図２の（ｂ）および図３の（ａ）、（ｂ）は第２工程を示し、図４の（ａ）は第３工程を示し、図４の（ｂ）は第４工程を示している。
次に、本実施形態の特徴を述べる。
図５の（ａ）は第２工程完了後のコーナ部１２を示しており、図５の（ｂ）〜（ｄ）はコーナ部１２（図１のＡ−Ａ断面に相当する部位）における樹脂流れを示す模式図である。
【００２４】
図５の（ａ）から明らかなように、樹脂が射出される前工程（第２工程）においては、型空間１０３のうちインシュレータ２０が配設される空間は、インシュレータ２０によってほぼ完全に占められている。一方、突合面２０ａが形成されるコーナ部１２には、厚肉部１３が形成される型空間（以下、厚肉空間と呼ぶ。）１０４が形成されている。そして、射出口１０２より溶融状態の樹脂が射出されると、溶融状態の樹脂は、図５の（ｂ）に示すように、コーナ部１２の両側からコーナ部１２の頂点１２ａに向かって流動する。
【００２５】
ここで、以下の説明を容易にするため、紙面左側から頂点１２ａに向かって流動する樹脂を樹脂ａと呼び、紙面右側から頂点１２ａに向かって流動する樹脂を樹脂ｂと呼ぶ。
このとき、樹脂ａの流動速度が樹脂ｂの流動速度より大きいために樹脂ａが樹脂ｂより早く頂点１２ａに到達した場合、もしくは射出口１０２とコーナ部１２との位置関係より樹脂ａが樹脂ｂより早く頂点１２ａに到達した場合には、樹脂ａは、図５の（ｃ）に示すように、樹脂ａの流動圧力により凹部１１の外方側、すなわち厚肉空間１０４の外方側の壁面に沿って樹脂ａが流動する。
【００２６】
このため、樹脂ａは、図５の（ｄ）に示すように、厚肉空間１０４内に充填されながら樹脂ｂ側に流動してゆき、最終的には、樹脂ａと樹脂ｂとが交流し、コーナ部１２全体が一体となる。
以上に述べたように、本実施形態によれば、樹脂ａが厚肉空間１０４のうちインシュレータ２０と反対側の壁面、すなわち厚肉空間１０４の外方側の壁面に沿って流動するので、インシュレータ２０の突合面２０ａにてインシュレータ２０の端部を押し上げてインシュレータ２０と金型１０１との間（ケーシング１０とインシュレータ２０との固着面と反対側）に向かって流動することを防止することができる。したがって、反転不良を防止してインシュレータ２０をケーシング１０の内壁に固着することができる。
【００２７】
ところで、上述のごとく、本実施形態は、少なくとも突合面２０ａが存在するコーナ部１２に厚肉部１３（厚肉空間１０４）を形成することにより、反転不良を防止しているので、厚肉部１３（厚肉空間１０４）の肉厚は、反転不良を有効に防止する上で重要な意味を有している。
そこで、発明者等は、種々の試験検討を行ったところ、厚肉部１３の肉厚は、次のごとく設定すればよいとの結論を得ている。
【００２８】
すなわち、厚肉部１３の肉厚および大きさを、いたずらに大きくしても、両金型１００、１０１の形状を複雑にして金型費および樹脂材料費の上昇を招くのみであるので、発明者等の検討によれば、実用的には、厚肉部１３の肉厚をその他の部位の１．２〜２倍程度、望ましくは、１．５〜２倍程度とすることがよいとの検討結果を得ている。
また、少なくとも厚肉部１３が、コーナ部１２の外壁側頂点１３ａ（図１の（ｂ）参照）を中心として、コーナ部１２の外半径Ｒと略等しい範囲内に形成されるように、コーナ部１２の外壁側頂点１３ａと厚肉部１３の端部との間の長さＬをコーナ部１２の外半径Ｒと略等しくすることが望ましいとの検討結果を得ている。
【００２９】
また、「従来の技術」の欄で述べたように、板状のインシュレータ２０を真空成形法等により凹部１１に沿った形状に成形する工程、およびインシュレータ外縁部の不必要な部位を切断除去する工程がないので、樹脂ケーシング１の製造原価低減を図ることができる。
（第２実施形態）
上述の実施形態では、インシュレータ２０とケーシング１０とはアンカー効果によって機械的に固着されていたが、本実施形態は、アンカー効果に加えてケーシング１０とインシュレータ２０との化学的な結合をも図ったものである。
【００３０】
そこで、本実施形態では、インシュレータ２０の材料をポリプロピレンとしてケーシング１０と同じとした。これにより、第３工程において溶融状態の樹脂は射出されたとき、樹脂がインシュレータ２０の孔の中に入り込むと同時に、樹脂とインシュレータ２０とが化学的（分子構造的）に結合してゆく。
これにより、アンカー効果による機械的な結合力に加えて化学的な結合力が加わるので、インシュレータ２０とケーシング１０とを強固に固着することができる。
【００３１】
また、インシュレータ２０とケーシング１０とは同じ樹脂材料であるため、樹脂ケーシング１をリサイクルする際に、インシュレータ２０とケーシング１０とを分別する必要ないので、樹脂ケーシング１のリサイクル性が向上する。
なお、インシュレータ２０とケーシング１０とは同じ材料であり、両者１０、２０の融点が等しいため、射出圧力（溶融状態の樹脂の流動速度）が過度に高いと、インシュレータ２０の熱へたりを招いてしまう恐れが高いので、射出圧力は、インシュレータ２０の熱へたりが発生しない程度に低くする必要がある。
【００３２】
ところで、本発明は、「課題を解決するための手段」の欄で述べたように、コーナ部１２における樹脂ａ、ｂの流動状態の不一致を原因として反転不良が発生することに着目してなされたものであるから、図６に示すように、ケーシング１０の壁面のうち、射出口１０２に対応する部位１０２ａからその他の部位に溶融状態の樹脂を導く樹脂案内部（フローリーダ）１４を設け、樹脂ａ、ｂの流動状態を一致させるようにすれば、さらに反転不良を防止することができる。
【００３３】
つまり、図６の矢印に示されるように、フローリーダ１４に優先的に樹脂が流動した後に、フローリーダ１４から枝が伸びるように、樹脂が末端に向けて流動するので、ケーシング１０全体の樹脂流動を制御することができる。
ここで、樹脂案内部（フローリーダ）１４とは、周知のごとく、肉厚を厚くすることにより、樹脂の流動性を向上させ、フローリーダ１４を幹として積極的に樹脂をフローリーダ１４を流動させるものである。
【００３４】
また、「課題を解決するための手段」の欄で述べたように、樹脂ａがコーナ部１２を流動する際に、インシュレータ２０の突合面２０ａを押し上げることにより反転不良が発生するので、図７に示すように、樹脂ａのインシュレータ２０ｂを樹脂ｂのインシュレータ２０ｃの端部を覆うようにすれば、より確実に反転不良を防止することができる。
【００３５】
また、上述の実施形態では、インシュレータ２０をケーシング１０の内壁面側に固着されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、インシュレータ２０をケーシング１０の外壁面側に固着される樹脂ケーシングにも適用することができる。
また、上述の実施形態では、コーナ部１２は、内外形ともに円弧形状を描いていて形成されていたが、図８に示すように、外形側を矩形状としてもよい。但しこの場合の外半径Ｒ（図８の２点鎖線）は、内半径ｒに厚肉部１３の肉厚ｔを加えた値とすればよい。
【００３６】
また、本発明は、窪んだ凹部１１を有する樹脂ケーシングのみならず、Ｌ字状またはコの字状等に屈曲したコーナ部のみからなる単純な形状の樹脂ケーシングに対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は樹脂ケーシングの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】（ａ）は第１工程を示す模式図であり、（ｂ）は第２工程の一部を示す模式図である。
【図３】第２工程の一部を示す模式図である。
【図４】（ａ）は第３工程を示す模式図であり、（ｂ）は第４工程を示す模式図である。
【図５】第３工程（樹脂の射出工程）における、樹脂の流動状態を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、樹脂ケーシングにフローリーダを設けた場合の樹脂ケーシングの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明の変形例を示す説明図である。
【図８】本発明の変形例を示す説明図である。
【図９】反転不良の発生原因を説明する説明図である。
【図１０】射出口を増加した場合の型締め状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１０…ケーシング、１１…凹部、１２…コーナ部（屈曲した壁面）、
１３…厚肉部。

Claims

屈曲したコーナ部（１２）が形成された壁面より構成された樹脂製のケーシング（１０）と、
前記ケーシング（１０）の壁面に配設され、前記ケーシング（１０）の成形時に前記ケーシング（１０）に固着された多孔質弾性部材（２０）と、
前記コーナ部（１２）に形成され、前記多孔質弾性部材（２０）の端部が突き合わさる突合面（２０ａ）とを有し、
前記コーナ部（１２）には、その他の部位に比べて肉厚が厚い厚肉部（１３）が形成されていることを特徴とする樹脂ケーシング。
前記厚肉部（１３）の肉厚は、少なくともその他の部位の１．２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂ケーシング。
前記コーナ部（１２）の内側は、円弧を描いて屈曲しており、
さらに、前記コーナ部（１２）の外壁側頂点（１３ａ）と前記厚肉部（１３）の端部との間の長さ（Ｌ）を前記コーナ部（１２）の外半径（Ｒ）と略等しくすることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂ケーシング。
前記ケーシング（１０）と前記多孔質弾性部材（２０）とは、互いに化学的に結合可能な樹脂材料からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の樹脂ケーシング。
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の樹脂ケーシングの製造方法であって、
板状の多孔質弾性部材（２０）を所定形状に切断する第１工程と、
前記ケーシング（１０）の樹脂成形用金型（１００、１０１）によって形成される型空間（１０３）内の所定の位置に前記多孔質弾性部材（２０）を配置する第２工程と、
前記型空間（１０３）内に樹脂を射出し、前記コーナ部（１２）に前記厚肉部（１３）を成形し、かつ、射出された樹脂によって前記ケーシング（１０）を成形すると同時に、前記多孔質弾性部材（２０）を前記ケーシング（１０）に固着する第３工程とを備えることを特徴する樹脂ケーシングの製造方法。