JP7355838B2 - 容器、収納装置、電装部品収納体 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、上記課題を鑑みて実施されたものであり、軽量であり、且つ結露が発生しにくい電装部品を収納するための容器を提供することを目的とする。
[1]
構成材料として発泡体を含む容器本体と、前記容器本体に嵌合可能な蓋とを備える断熱性の容器と、
前記容器に内包された冷却装置とを含み、
前記発泡体は熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含み、
前記冷却装置が前記容器と直接的に接触しており、
下記式(A)で表される収納率vを60%以上として電装部品を収納するために用いられる、収納装置。
v=(Vf/Ve)×100・・・(A)
(式(A)中、Ve(cm3)は、前記容器の内部空間の体積を表し、Vf(cm3)は、前記電装部品を含む被収納物の体積を表す。)
[2]
前記容器の熱伝導率が0.100W/m・K未満である、[1]に記載の収納装置。
[3]
前記容器に内包された加熱装置を含む、[1]又は[2]に記載の収納装置。
[4]
前記加熱装置が前記容器と直接的に接触している、[3]に記載の収納装置。
[5]
構成材料として発泡体を含む容器本体と、前記容器本体に嵌合可能な蓋とを備え、
前記発泡体は熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含み、
下記式(A)で表される収納率vを60%以上として電装部品を収納するために用いられる、断熱性の容器。
v=(Vf/Ve)×100・・・(A)
(式(A)中、Ve(cm3)は、前記容器の内部空間の体積を表し、Vf(cm3)は、前記電装部品を含む被収納物の体積を表す。)
[6]
[5]に記載の容器と、前記容器に内包された冷却装置及び/又は前記容器に内包された加熱装置とを含む、収納装置。
[7]
前記冷却装置が前記容器と直接的に接触しており、
前記加熱装置が前記容器と直接的に接触している、
[6]に記載の収納装置。
[8]
前記発泡体が発泡ビーズからなる、[1]に記載の収納装置、又は[5]に記載の容器。
[9]
前記容器のISO75-1、75-2に準拠して測定される荷重たわみ温度が60℃以上である、[1]に記載の収納装置、又は[5]に記載の容器。
[10]
前記容器のUL-94垂直法(20mm垂直燃焼試験)に準拠して測定される難燃性がV-2以上である、[1]に記載の収納装置、又は[5]に記載の容器。
[11]
[1]に記載の収納装置、又は[5]に記載の容器と、前記容器に内包された前記電装部品とを含む、電装部品収納体。
[12]
[4]又は[7]に記載の収納装置と、前記容器に内包された前記電装部品とを含み、
前記冷却装置が前記電装部品及び前記容器と直接的に接触しており、
前記加熱装置が前記電装部品及び前記容器と直接的に接触している、
電装部品収納体。
[13]
前記電装部品の非被覆部が前記容器と直接的に接触している、[11]又は[12]に記載の電装部品収納体。
本実施形態の容器は、収納率vを所定割合以上として電装部品を収納するために用いられる。ここで、本実施形態の容器は、構成材料として樹脂を含む。
また、本実施形態の収納装置は、本実施形態の容器と、容器に内包された冷却装置を含む。
さらに、本実施形態の電装部品収納体は、本実施形態の容器、又は本実施形態の収納装置と、容器に内包された被収納物とを含む。
図1Bの左上図は、本発明の実施形態の電装部品収納体を図1Aの線i-iに沿う面により切断したときの断面図であり、図1Bの右上図は、本発明の実施形態の電装部品収納体を図1Aの線ii-iiに沿う面により切断したときの断面図であり、図1Bの右下図は、本発明の実施形態の電装部品収納体を図1Aの線iii-iiiに沿う面により切断したときの断面図である。
本実施形態において、被収納物7は、電装部品1以外に、冷却装置2、加熱装置3、複数の電装部品1を電気的に接続可能なバスバー4等を含んでよい(図1A及び図1B参照)。
底部10bの平面視形状は、矩形(正方形、長方形等)、円形(円、楕円等)等であってよく、ここで、矩形は角が丸みを帯びていてもよい。図1A及び図1Bに示す例では、底部10bの平面視形状は、長方形である。
側部10sの平面視形状も、矩形、円形等であってよい。図1A及び図1Bに示す例では、側部10sの平面視形状は、長方形である。
電装部品1は、被覆部を含んでいてよく、非被覆部を含んでいてよい。非被覆部とは、金属部分等の導電性を備える外表面を含む部分をいい、被覆部とは、導電性を備える部分に樹脂や塗料等の絶縁性の被覆が施されている外表面を含む部分をいう。
また、本実施形態では、電装部品1としてリチウムイオンバッテリーを用いる場合、好適には1~100個、より好適には5~50個のリチウムイオンバッテリーを電気的に接続しながら重ね合わせて用いてよい(図1A及び図1B参照)。
v=(Vf/Ve)×100・・・(A)
(式(A)中、Ve(cm3)は、前記容器10の内部空間の体積を表し、Vf(cm3)は、前記電装部品1を含む被収納物7の体積を表す。)
なお、容器10の内部空間とは、容器10の被収納物7を収納可能な空間をいう。容器本体10Mと蓋10Lとを備える容器10の場合、容器10の内部空間とは、容器10の内面により画成される空間、すなわち、容器本体10Mの内面(底部10bの内面である底面及び側部10sの内面である側面)と蓋10Lの内面とにより画成される空間をいう。
また、容器10が穴等の外部と通じる構造を有する場合、容器10の最も内側の面を基準としてそれよりも内側部分の体積を容器10の内部空間の体積Veとする。
また、本実施形態の容器10は、構成材料として熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含むことが肝要である。
また、本実施形態の容器10を自動車に用いた場合、従来の金属製の容器と比較すると、衝突等により容器10に強い荷重がかかった際に、電装部品1の端子が容器10に直接的に接触するおそれがあるところ、構成材料として熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を用いているため、短絡(ショート)が生じにくい。
さらに、従来の金属製の容器の場合には、一般に熱伝導率が高いため外部との熱の授受による被収納物の温度増減、及び被収納物の熱の周辺部材への伝導等の不具合が発生することがあった。このため、内外での温度差低減のために冷却装置や加熱装置が設置されることもあり、容器内部のスペースの増大や、冷却装置や加熱装置の稼働による消費電力の増加が支障となることもあったところ、本実施形態の容器10によれば、かかる支障を緩和することができる。
なお、容器10の内部空間に存在する空気の体積Vaは、下記式(B)で表される。
Va=Ve-Vf・・・(B)
(式(B)中、Ve(cm3)及びVf(cm3)は、前述の式(A)における意味と同じである。)
前述のとおり、本実施形態では、金属よりも熱伝導率が低い熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が容器10の構成材料であるため、上記の直接接触の態様では、短絡(ショート)の抑制の効果が得られやすい。
冷却装置2と容器10との平均間隔は、電装部品を効率的に冷却する観点、冷却装置2付近に生じ得る結露を抑制する観点から、好適には50mm以下、より好適には35mm以下であり、さらに好適には20mm以下であり、特に好適には0mmである。上記間隔は、冷却装置2と容器10の底部10bとの間隔と、冷却装置2と容器10の側部10sとの間隔とが異なる場合には、小さい方の間隔(図1A及び図1Bでは、冷却装置2と容器10の底部10bとの間隔)をいうものとする。
間隔を空ける場合、冷却装置2と電装部品1との平均間隔は、冷却装置2付近に生じ得る結露を抑制する観点、冷却効率を向上させる観点、周辺部材への熱の流出入を防止する観点から、好適には40mm以下であり、より好適には10mm以下、さらに好適には3mm以下である。
加熱装置3と容器10との平均間隔は、加熱装置3による加熱の効果を所望の部分以外の部分に及びにくくする観点、加熱効率を向上させる観点から、好適には50mm以下、より好適には35mm以下であり、さらに好適には20mm以下であり、特に好適には0mmである。上記間隔は、加熱装置3と容器10の底部10bとの間隔と、加熱装置3と容器10の側部10sとの間隔とが異なる場合には、小さい方の間隔(図1A及び図1Bでは、加熱装置3と容器10の底部10bとの間隔)をいうものとする。
間隔を空ける場合、加熱装置3と電装部品1との平均間隔は、電装部品1の稼働を容易にする観点、加熱効率を向上させる観点、周辺部材への熱の流出入を防ぐ観点から、好適には40mm以下であり、より好適には10mm以下、さらに好適には3mm以下である。
底部10bの厚さとしては、1~60mmであってよく、3~50mmであることが好ましい。
側部10sの厚さとしては、1~60mmであってよく、3~50mmであることが好ましい。
蓋10Lの厚さとしては、1~60mmであってよく、3~50mmであることが好ましい。
また、容器10の寸法としては、外表面において、30~1700mm×30~1700mm×30~1700mmであってよい。
縦:1~1700mm×横:1~1700mm×厚さ1~30mmであってよい。
本実施形態の容器10は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含む発泡体を含むことが好ましく、かかる発泡体からなることがより好ましい。
また、容器10の熱伝導性は、容器10に含まれる空気の体積が大きくなるほど低くなる傾向がある。そのため、発泡体を用いることによって、容器10内外での断熱効果が発現し、特に、周囲温度(容器10の外部の温度)が低温又は高温の場合に、電装部品1の保温効果又は断熱効果が得られやすい。
なお、荷重たわみ温度(HDT)は、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、UL94規格による難燃性は、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、熱伝導率は、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、発泡倍率は、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
ここで、式(1)中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、フェニル基、又はハロゲンと一般式(1)中のベンゼン環との間に少なくとも2個の炭素原子を有するハロアルキル基若しくはハロアルコキシ基で第3α-炭素を含まないもの、を示す。また、式(1)中、nは、重合度を表す整数である。
これらは一種単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、重量平均分子量(Mw)は、樹脂についてゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定を行い、クロマトグラムのピークの分子量を、市販の標準ポリスチレンについての測定から求めた検量線(標準ポリスチレンのピーク分子量を使用して作成)を使用して求めた重量平均分子量をいう。
スチレン誘導体としては、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、t-ブチルスチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、ジフェニルエチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。
共重合体のポリスチレン系樹脂としては、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体、スチレン-マレイミド共重合体、スチレン-N-フェニルマレイミド共重合体、スチレン-N-アルキルマレイミド共重合体、スチレン-N-アルキル置換フェニルマレイミド共重合体、スチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸共重合体、スチレン-メチルアクリレート共重合体、スチレン-メチルメタクリレート共重合体、スチレン-n-アルキルアクリレート共重合体、スチレン-n-アルキルメタクリレート共重合体、エチルビニルベンゼン-ジビニルベンゼン共重合体等の二元共重合体;ABS、ブタジエン-アクリロニトリル-α-メチルベンゼン共重合体等の三元共重合体;スチレングラフトポリエチレン、スチレングラフトエチレン-酢酸ビニル共重合体、(スチレン-アクリル酸)グラフトポリエチレン、スチレングラフトポリアミド等のグラフト共重合体;等が挙げられる。
これらは、一種単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらは、一種単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリアミドとしては、ジアミンとジカルボン酸との重縮合により得られる、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン46、ナイロン1212等、ラクタムの開環重合により得られるナイロン6、ナイロン12等が挙げられる。
ポリアミド共重合体としては、例えば、ナイロン6/66、ナイロン66/6、ナイロン66/610、ナイロン66/612、ナイロン66/6T(Tは、テレフタル酸成分を表す)、ナイロン66/6I(Iは、イソフタル酸成分を表す)、ナイロン6T/6I等が挙げられる。
これらの混合物としては、例えば、ナイロン66とナイロン6との混合物、ナイロン66とナイロン612との混合物、ナイロン66とナイロン610との混合物、ナイロン66とナイロン6Iとの混合物、ナイロン66とナイロン6Tとの混合物等が挙げられる。
これらは、一種単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらは、一種単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機系難燃剤としては、臭素化合物に代表されるハロゲン系化合物や、リン系化合物やシリコーン系化合物に代表される非ハロゲン系化合物等が挙げられる。
無機系難燃剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムに代表される金属水酸化物、三酸化アンチモン、五酸化アンチモンに代表されるアンチモン系化合物等が挙げられる。
これらは、一種単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
リン酸エステルとしては、例えば、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリプロピルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリペンチルホスフェート、トリヘキシルホスフェート、トリシクロヘキシルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、ジクレジルフェニルホスフェート、ジメチルエチルホスフェート、メチルジブチルホスフェート、エチルジプロピルホスフェート、ヒドロキシフェニルジフェニルホスフェート、レゾルシノールビスジフェニルホスフェート等が挙げられ、また、これらを各種の置換基で変性したタイプのリン酸エステル化合物や、各種の縮合タイプのリン酸エステル化合物も挙げられる。
この中でも、耐熱性、難燃性、発泡性の観点から、トリフェニルホスフェートや縮合タイプのリン酸エステル化合物が好ましい。
これらは、一種単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
(モノ又はポリ)オルガノシロキサンとしては、例えば、ジメチルシロキサン、フェニルメチルシロキサン等のモノオルガノシロキサン;これらを重合して得られるポリジメチルシロキサン、ポリフェニルメチルシロキサン;これらの共重合体等のオルガノポリシロキサン;等が挙げられる。
オルガノポリシロキサンの場合、主鎖や分岐した側鎖の結合基は、水素、アルキル基、フェニル基であり、好ましくはフェニル基、メチル基、エチル基、プロピル基であるが、これに限定されない。末端結合基は、水酸基、アルコキシ基、アルキル基、フェニル基であってよい。
シリコーン類の形状には、特に制限はなく、オイル状、ガム状、ワニス状、粉体状、ペレット状等の任意の形状が利用可能である。
これらは、一種単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらは、ポリスチレン系樹脂からなる連続相中に粒子状に分散しているものが好ましい。
これらゴム成分を添加する方法として、ゴム成分そのものを加えてもよく、スチレン系エラストマーやスチレン-ブタジエン共重合体等の樹脂をゴム成分供給源として用いてもよい。
本実施形態では、基材樹脂としてのポリフェニレンエーテル系樹脂を樹脂組成物を100質量%として20~80質量%、難燃剤として有機系難燃剤の非ハロゲン系難燃剤を樹脂組成物を100質量%として5~25質量%含む樹脂組成物を用いて、発泡倍率3.0~25cm3/gの発泡体を使用することが、軽量性及び結露防止性に加えて難燃性の効果を得やすくする観点から、好ましい。
射出発泡法の場合でも、発泡体を複雑な形状に成形することは可能であるが、ビーズ発泡の場合には、発泡体の発泡倍率を高めやすく、断熱性に加えてビスレス固定に必要な柔軟性を発現しやすい。
ビーズ発泡法を用いて成形を行うことによって、容器10の賦形性を向上させることができる。
その例として、空気、炭酸ガス、窒素ガス、酸素ガス、アンモニアガス、水素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、ネオンガス等の無機ガス;トリクロロフルオロメタン(R11)、ジクロロジフルオロメタン(R12)、クロロジフルオロメタン(R22)、テトラクロロジフルオロエタン(R112)ジクロロフルオロエタン(R141b)クロロジフルオロエタン(R142b)、ジフルオロエタン(R152a)、HFC-245fa、HFC-236ea、HFC-245ca、HFC-225ca等のフルオロカーボン;プロパン、n-ブタン、i-ブタン、n-ペンタン、i-ペンタン、ネオペンタン等の飽和炭化水素;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、イソプロピルエーテル、n-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、フラン、フルフラール、2-メチルフラン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類;ジメチルケトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルn-プロピルケトン、メチルn-ブチルケトン、メチルi-ブチルケトン、メチルn-アミルケトン、メチルn-ヘキシルケトン、エチルn-プロピルケトン、エチルn-ブチルケトン等のケトン類;メタノール、エタノール、プロピルアルコール、i-プロピルアルコール、ブチルアルコール、i-ブチルアルコール、t-ブチルアルコール等のアルコール類;蟻酸メチルエステル、蟻酸エチルエステル、蟻酸プロピルエステル、蟻酸ブチルエステル、蟻酸アミルエステル、プロピオン酸メチルエステル、プロピオン酸エチルエステル等のカルボン酸エステル類;塩化メチル、塩化エチル等の塩素化炭化水素類;等が挙げられる。
これらは、一種単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
スペーサーは、被収納物7を固定しやすくなる観点、断熱性を高めて周囲の温度変化による被収納物7への影響や結露発生を抑制する観点から、スペーサーを挟む電装部品1の少なくとも一部が直接的に接触するように配置されることが好ましい。
スペーサーを構成する材料は、容器10を構成する材料と同様であってよく、容器10を構成する材料と同じであっても異なっていてもよい。
スペーサーを容器10とは独立する部材として、電装部品収納キットとして構成してもよく、スペーサーを容器10に結合する容器部分として、容器10や収納装置20として構成してもよい。
後述の実施例、参考例及び比較例に記載の容器の一部より、30mm角、10mm厚みを目安にサンプルを切り出し、当該サンプルの質量W(g)を測定し、サンプル体積(cm3)を質量で除した値(V/W)を発泡倍率(cm3/g)とし、その逆数(W/V)を密度(g/cm3)とした。
なお、上記切り出しが難しい場合には各実施例、参考例及び各比較例と同じ材料を準備してサンプル質量を測定し、水没法により体積を測定し、それぞれの値を使用して密度を算出してもよい。
また、容器材料が発泡体でない場合には、サンプルの密度のみを測定した。
後述の実施例、参考例及び比較例に記載の容器について、米国UL規格のUL-94垂直法(20mm垂直燃焼試験)に準拠した試験を行い、難燃性(V難燃性)の評価を行った。
以下に測定方法の詳細を示す。
容器から切り出した、長さ125mm、幅13mm、厚さ5mmの試験片を5本用いた。試験片をクランプに垂直に取付け、20mm炎による10秒間接炎を2回行い、その燃焼挙動によりV-0、V-1、V-2の判定を行った。
V-0:1回目、2回目ともに有炎燃焼持続時間は10秒以内、更に2回目の有炎燃焼持続時間と無炎燃焼時間の合計が30秒以内、更に5本の試験片の有炎燃焼時間の合計が50秒以内、固定用クランプの位置まで燃焼する試料がない、燃焼落下物による綿着火なし。
V-1:1回目、2回目ともに有炎燃焼持続時間は30秒以内、更に2回目の有炎燃焼持続時間と無炎燃焼時間の合計が60秒以内、更に5本の試験片の有炎燃焼時間の合計が250秒以内、固定用クランプの位置まで燃焼する試料がない、燃焼落下物による綿着火なし。
V-2:1回目、2回目ともに有炎燃焼持続時間は30秒以内、更に2回目の有炎燃焼持続時間と無炎燃焼時間の合計が60秒以内、更に5本の試験片の有炎燃焼時間の合計が250秒以内、固定用クランプの位置まで燃焼する試料がない、燃焼落下物による綿着火有り。
なお、上記V-0、V-1、V-2のいずれにも該当しないものは不適合(×)とした。
また、上記試験において燃焼時間が1秒以下であるものについては不燃性とした。
JIS A1412に準拠し、実施例、参考例及び比較例に記載の容器の熱伝導率を測定した。30cm×30cm×厚み50mmのサンプルを準備し、平均温度20℃で平板熱流計法により測定した。得られた熱伝導率(W/m・K)の値より、以下の通り断熱性を判定した。
なお、アルミニウムの熱伝導率は特開2018-174337号公報のデータを参考にした。また、未発泡の樹脂(参考例13)については、φ50mm×2mm厚のサンプルを準備し、20℃における円板熱流計法(ASTM E 1530準拠)により測定した。
得られた熱伝導率の値に応じて、以下の判定基準に従って断熱性を判定した。
◎(優れる):熱伝導率が0.040W/m・K未満
○(良好):熱伝導率が0.040W/m・K以上0.100W/m・K未満
△(実用可能):熱伝導率が0.100W/m・K以上1.000W/m・K未満
×(不良):熱伝導率が1.000W/m・K以上
容器内部に何も配置しない場合の内部空間の体積をVe(cm3)、電装部品を含む被収納物の体積をVf(cm3)としたとき、収納率vを以下の式(A)に従って定義する。
v=(Vf/Ve)×100・・・(A)
また、容器の内部空間に存在する空気の体積(収納後容器内空気体積)Va(cm3)を以下の式(B)の通り定義する。
Va=Ve-Vf・・・(B)
特開2012-246792号公報に記載のTetensの式を参考に、40℃及び10℃における飽和水蒸気圧P(40)及びP(10)(単位:いずれもkPa)を計算した。
続いて、以下の計算式(C)及び(D)に従って、各実施例、各参考例及び各比較例の容器及び電装部品収納体について、40℃における収納後容器内空気体積Va中に含まれる最大水蒸気量M(40)(単位:g)、及び10℃における収納後容器内空気体積Va中に含まれる最大水蒸気量M(10)(単位:g)を、水蒸気が理想気体の状態方程式に従うものとして算出した。
更に、最大結露量w(単位:滴)を以下の計算式(E)に従って算出し、以下の判定基準に従って結露可能性を判定した。なお、水滴の質量は1滴につき0.02gとした。
結露可能性の判定基準:
◎(優れる):最大結露量wが5.0滴未満
○(良好):最大結露量wが5.0滴以上7.0滴未満
△(実用可能):最大結露量wが7.0滴以上9.0滴未満
×(不良):最大結露量wが9.0滴以上
計算式:
M(40)=18×P(40)×103×Va/(106×8.314×(40+273.15))・・・(C)
M(10)=18×P(10)×103×Va/(106×8.314×(10+273.15))・・・(D)
M=(M(40)-M(10))/0.02・・・(E)
各実施例、各参考例及び各比較例の容器において、断熱性が高いほど外気温度による温度変化が緩やかになって結露を抑制することが可能になり、また、最大結露量が小さいほど温度差により発生する結露量を低減することが可能になる。従って、各実施例、各参考例及び各比較例の容器について、断熱性の評価及び結露可能性の評価のうち最も低い評価を、結露防止性能の評価として用いることとして、◎(優れる)、○(良好)、△(実用可能)、×(不良)のいずれであるか判定した。
荷重たわみ温度はISO75-1、75-2に準拠して、以下に記載の通り測定した。まず、各実施例、各参考例及び各比較例に記載の容器から長さ80mm×幅13mm×厚み10mmのサンプルを切り出した。得られたサンプルを株式会社東洋精機製作所製のHDT試験装置マシンテスト(型式3M-2)に支点間距離が64mmとなるようにセットした。セットしたサンプルの中央部分に対して、押し込み治具をセットし、0.45MPaの力を加えた状態でオイルバス中に浸漬させた。その後、温度を120℃/時間の速度で上昇させながら、曲げ閾値0.34mmとなるまで押し込み治具が移動した時点でのサンプル温度を荷重たわみ温度(℃)とした。
ポリフェニレンエーテル系樹脂(PPE)としてS201A(旭化成株式会社製)を60質量%、非ハロゲン系難燃剤としてビスフェノールA-ビス(ジフェニルホスフェート)(BBP)を15質量%、ゴム濃度が6質量%の耐衝撃性ポリスチレン樹脂(HIPS)10質量%と汎用ポリスチレン樹脂(PS)としてGP685(PSジャパン(株)製)15質量%を加え、押出機にて加熱溶融混練の後に押出し、基材樹脂ペレットを作製した。
特開平4-372630号公報の実施例1に記載の方法に準じ、基材樹脂ペレットを耐圧容器に収容し、容器内の気体を乾燥空気で置換した後、発泡剤として二酸化炭素(気体)を注入し、圧力3.0MPa、温度10℃の条件下で3時間かけて基材樹脂ペレットに対して二酸化炭素を含浸させた後、圧力容器から取り出して基材樹脂ペレットを移送し、基材樹脂ペレットを発泡炉内で攪拌羽を77rpmにて回転させながら最大330kPa・Gの加圧水蒸気により発泡し、発泡粒子を得た。
このとき、発泡粒子の脂肪族炭化水素系ガスの残留濃度を発泡直後に測定したが、検出限界(50ppm)以下であった。その後、この発泡粒子を容器内に入れ、加圧空気を導入(0.4MPaまで4時間かけて昇圧し、その後0.4MPaで16時間保持)することで、加圧処理を施した。
これを、後述する冷却装置を配置したうえで水蒸気孔を有する型内成形金型内に充填し、加圧水蒸気で加熱して発泡粒子相互を膨張・融着させた後、冷却し、成形金型より取り出して、図2の形状を有する発泡粒子からなる発泡体の容器を得た。
実施例1では、図2に記載の形状を得るために特に2次加工等の必要はなく、成形性は良好であった。また、例えば、冷却装置(図4A参照)と、側部(図9A~図11B参照)や底部(図12A~図12B参照)に相当する形状を有する成形体とを、一体成型(インモールド成形)により成形することも可能であることがわかった。
図2Aは、本発明の実施例1の容器を示す斜視図である。
図2Bの左上図は、本発明の実施例1の容器を図2Aの線i-iに沿う面により切断したときの断面図であり、図2Bの右上図は、本発明の実施例1の容器を図1Aの線ii-iiに沿う面により切断したときの断面図であり、図2Bの右下図は、本発明の実施例1の容器を図1Aの線iii-iiiに沿う面により切断したときの断面図である。
図3Aは、本発明の実施例1の容器に収納される電装部品を示す斜視図である。
図3Bの左上図は、本発明の実施例1の容器に収納される電装部品を図3Aに示す方向zから見たときの上面図であり、図3Bの右下図は、本発明の実施例1の容器に収納される電装部品を図3Aに示す方向yから見たときの側面図であり、図3Bの左下図は、本発明の実施例1の容器に収納される電装部品を図3Aに示す方向xから見たときの正面図である。
図4Aは、本発明の実施例1の容器に収納される冷却装置を示す斜視図である。
図4Bの左上図は、本発明の実施例1の容器に収納される冷却装置を図4Aに示す方向xから見たときの正面図であり、図4Bの右上図は、本発明の実施例1の容器に収納される冷却装置を図4Aに示す方向yから見たときの側面図であり、図4Bの右下図は、本発明の実施例1の容器に収納される冷却装置を図4Aに示す方向zから見たときの上面図である。
図5の上図は、図4A及び図4Bに示される冷却装置の本体部の表側を示す図である。図5の下図は、図4A及び図4Bに示される冷却装置の本体部を図4Aの線i-iに沿う面により切断したときの断面拡大図である。
図6は、本発明の実施例1の容器に収納される被収納物を示す斜視図である。
図7は、本発明の実施例1の電装部品収納体を示す斜視図である。
前述の手順にて得られた電装部品を収納した容器について、LiBセルの数を調整する等により収納後容器内空気体積Vaを調整し、前述の評価方法に従って評価した結果を表1に示す。
また、図2~図7における寸法の数値の単位は、ミリメートル(mm)である。
なお、図8~図16中、「R」は、矢印で示した箇所の曲率半径を指し、「φ」は、矢印で示した箇所の直径を指す。また、図8~図16における寸法の数値の単位は、ミリメートル(mm)である。
図8Bの左上図は、本発明の実施例1の容器の蓋を図8Aに示す方向zから見たときの上面図である。図8Bの右下図は、本発明の実施例1の容器の蓋を図8Aに示す方向yから見たときの側面図である。図8Bの左下図は、本発明の実施例1の容器の蓋を図8Aに示す方向zから見たときの正面図である。
図8Cの左図は、本発明の実施例1の容器の蓋を図8Bの線i-iに沿う面により切断したときの断面図である。図8Cの中央図は、本発明の実施例1の容器の蓋を図8Bの線ii-iiに沿う面により切断したときの断面図である。図8Cの右図は、本発明の実施例1の容器の蓋を図8Bの線iii-iiiに沿う面により切断したときの断面図である。
図9Bの左上図は、本発明の実施例1の容器の側部を図9Aに示す方向zから見たときの上面図である。図9Bの右下図は、本発明の実施例1の容器の底部を図9Aに示す方向yから見たときの側面図である。図9Bの右下図は、本発明の実施例1の容器の底部を図9Aに示す方向xから見たときの正面図である。
図9A及び図9Bに示す側部は、容器の正面側の側部を示している。
図10Bの左上図は、本発明の実施例1の容器の側部を図10Aに示す方向zから見たときの上面図である。図10Bの右下図は、本発明の実施例1の容器の底部を図10Aに示す方向yから見たときの側面図である。図10Bの左下図は、本発明の実施例1の容器の底部を図10Aに示す方向xから見たときの正面図である。
図10A及び図10Bに示す側部は、容器の左右両側の側部を示している。
図11Bの左上図は、本発明の実施例1の容器の側部を図11Aに示す方向zから見たときの上面図である。図11Bの右下図は、本発明の実施例1の容器の底部を図11Aに示す方向yから見たときの側面図である。図11Bの左下図は、本発明の実施例1の容器の底部を図11Aに示す方向xから見たときの正面図である。
図11A及び図11Bに示す側部は、容器の背面側の側部を示している。
図12Bの左上図は、本発明の実施例1の容器の底部を図12Aに示す方向zから見たときの上面図である。図12Bの右下図は、本発明の実施例1の容器の底部を図12Aに示す方向yから見たときの側面図である。図12Bの左下図は、本発明の実施例1の容器の底部を図12Aに示す方向xから見たときの正面図である。右下端図は、本発明の実施例1の容器の底部を図12Aの線i-iに沿う面により切断したときの断面図である。
図13Bの左上図は、本発明の実施例1の容器の底部を図13Aに示す方向zから見たときの上面図である。図13Bの右下図は、本発明の実施例1の容器の底部を図13Aに示す方向yから見たときの側面図である。図13Bの左下図は、本発明の実施例1の容器の底部を図13Aに示す方向xから見たときの正面図である。右下端図は、本発明の実施例1の容器の底部を図13Aの線i-iに沿う面により切断したときの断面図である。
図14に示す配管は、一方において図8A~図8Cに示す蓋10Lを貫通し、他方において図15に示す配管に外接して連結している。
図15に示す配管は、一方において図12A及び図12Bに示す底部10bを貫通し、他方において図14に示す配管に内接して連結している。
収納率vを表1に示す条件とした以外は、実施例1と同様にして、容器及び電装部品収納体を作製し、これらについて上記評価を行った。結果を表1に示す。
いずれの例においても、図2に記載の形状と同様の形状を得るために特に2次加工等の必要はなく、また、冷却装置を容器とともに一体成型することも可能であって、成形性は良好だった。
実施例6、7については、基材樹脂ペレットから発泡粒子を製造する際の加圧水蒸気の圧力を、それぞれ260kPa・G、210kPa・Gへ変更した以外は、実施例1と同様にして、容器及び電装部品収納体を作製し、これらについて上記評価を行った。結果を表1に示す。
いずれの例においても、図2に記載の形状と同様の形状を得るために特に2次加工等の必要はなく、また、冷却装置を容器とともに一体成型することも可能であって、成形性は良好だった。
基材樹脂ペレットの作製工程を以下の通り変更した以外は、実施例1と同様にして、容器及び電装部品収納体を作製し、これについて上記評価を行った。
図2に記載の形状と同様の形状を得るために特に2次加工等の必要はなく、また、冷却装置を容器とともに一体成型することも可能であって、成形性は良好だった。
基材樹脂ペレット製造工程:
ポリスチレン系樹脂(商品名「GP685」、PSジャパン株式会社製)60質量%、ポリフェニレンエーテル系樹脂(商品名「S201A」、旭化成株式会社製)40質量%を、押出機にて加熱溶融混練の後に押出し、基材樹脂ペレットを作製した。
基材樹脂ペレットの作製工程を以下の通り変更し、基材樹脂ペレットから発泡粒子を製造する工程において、最大蒸気圧を70kPa・Gへ変更した以外は、実施例1と同様にして、容器及び電装部品収納体を作製し、これについて上記評価を行った。
基材樹脂ペレット製造工程:
ポリスチレン系樹脂(商品名「GP685」、PSジャパン株式会社製)100質量%を、押出機にて加熱溶融混練の後に押出し、基材樹脂ペレットを作製した。
特開平4-372630号公報の実施例に記載の方法と同様の方法にて発泡粒子(3次発泡粒子)を得た。得られた発泡粒子(3次発泡粒子)の脂肪族炭化水素系ガスの残留濃度を発泡直後に測定したが、検出限界(50ppm)以下であった。得られた発泡粒子を実施例1と同様の方法にて成形し、発泡体を得た。得られた発泡体の倍率はそれぞれ15cm3/g(実施例10)、30cm3/g(実施例11)であった。容器及び電装部品収納体を評価した結果を表1に示す。
図2に記載の形状と同様の形状を得るために特に2次加工等の必要はなく、また、冷却装置を容器とともに一体成型することも可能であって、成形性は良好だった。
なお、実施例11のHDT測定については、サンプルが変形しやすいためサンプルをセットした時点でサンプル中央部が大きく変形し、試験装置の底板についた状態となったが、そのまま測定して得られた値を参考値として表1に記載した。
特開2006-077218号公報を参考に、以下の手順で発泡体を作製した。
まず、150mmのバレル内径を有するスクリュー型押出機の供給領域に900kg/時間の速度で、低密度ポリエチレン(密度=922kg/m3、MI=7.0g/10分)を、この樹脂100質量部に対し気泡核形成剤として1.2質量部のタルク粉末(粒径8.0μm)と0.8質量部のガス透過調整剤(ステアリン酸モノグリセリド)とともに供給した。押出機のバレル温度を190~210℃に調整し、押出機の先端に取り付けた発泡剤注入口からn-ブタン100質量%からなる発泡剤をこの樹脂100質量部に対し3質量部を圧入し、当該溶融樹脂組成物と混合して発泡性溶融混合物とした。
この発泡性溶融混合物を押出機の出口に取り付けた冷却装置で108℃まで冷却した後、約4.0mmの平均厚みと約226mm幅の開口部形状を有するオリフィスプレートより、常温、大気圧下の雰囲気中に連続的に押し出して発泡させ、樹脂発泡体の引き取り速度を調整しながら成形して、厚み52mm、幅560mm、長さ1000mm、密度100kg/m3の板状発泡体を得た。この樹脂発泡体内部の炭化水素濃度は、発泡体を構成する樹脂100質量部に対して2.4質量部となっていた。40℃環境下で3か月保管し、炭化水素濃度が検出下限以下(50ppm)となったことを確認した後に、以降の評価を実施した。
実施例12に記載の発泡体は板状発泡体であったため、図2に記載の形状と同様の形状を得るために特に切削、接着等の2次加工が必要であって、また、冷却装置を容器とともに一体成型することはできなかった。
実施例1に記載の基材樹脂ペレットを用い、発泡工程を経ずに射出成形により図2の形状と同様の形状を有する容器を作製し、評価した結果を表1に示す。
なお、HDT測定時には、厚みを4mmへ変更して実施例1と同様の手順で測定した。成形の際、射出成型用金型内に予め冷却装置を配置して成形したところ、最終的に冷却プレートと被収納物とが接する部分において、冷却プレート上に樹脂が入り込んでしまい、所望の形状を有する容器を成形できなかった。
被収納物のサイズを変更し収納率vを100%に変更した以外は、実施例1と同様に容器を作製して評価を行った。
この際、収納率100%であったため、収納物を容器へ出し入れする際の作業性が悪かった。
実施例1の方法に従い、図1に記載の形状と同様の形状を有する容器を作製し、評価した結果を表1に示す。
この際、冷却プレートと被収納物との間、冷却プレートと容器との間、加熱装置と被収納物との間、加熱装置と容器との間に、それぞれ30mmずつの隙間を形成した配置した。このように隙間を付与して配置すると、被収納物の冷却・加熱が効果的には行えなくなることがわかった。
アルミニウムの削り出しにより、図2の形状と同様の形状を有する容器を作製し、評価した結果を表1に示す。
当該容器においては、アルミニウムの熱伝導の高さにより結露防止性能が悪く、また、冷却プレートの熱が容器に散逸することから収納物の冷却・加熱装置の利用効率が悪化することがわかった。更に、アルミニウム製の容器は比重が大きく、軽量化が困難であることがわかった。なお、樹脂容器ではないためHDTは測定しなかった。
実施例1~12、14、15と、比較例1~3とを比較することにより、本発明に従う容器によれば、軽量化の実現及び結露の発生の低減ができることがわかる。
実施例1~5、14を比較することにより、容器の収納率vが80%以上であると、容器の結露防止性能が優れたものとなること、また、容器の収納率vが100%であると、被収納物の熱膨張等により容器に変形が生じたり、作業性が悪化したりすることがわかる。
実施例1、6、7を比較することにより、発泡体の密度が0.1g/cm3以下であると、容器の結露防止性能が優れたものとなることがわかる。
実施例1~7、8を比較することにより、容器の構成材料として難燃剤は必須ではないことがわかる。
実施例9より、基材樹脂としてポリスチレン系樹脂も実用可能であることがわかる。
実施例10~12より、基材樹脂としてポリエチレン系樹脂も実用可能であることがわかる。
参考例13より、基材樹脂がポリエチレン系樹脂である未発泡体も実用可能であることがわかる。
実施例1、15より、冷却プレートと収納物、冷却プレートと容器は少なくとも一部が直接接している方が好ましいことがわかる。
2 冷却装置
2pl 冷却プレート
2pi 配管
3 加熱装置
3pl 加熱プレート
3pi 配管
4 バスバー
7 被収納物
10 容器
10M 容器本体
10L 蓋
10b 底部
10s 側部
20 収納装置
30 電装部品収納体
Claims (13)
- 構成材料として発泡体を含む容器本体と、前記容器本体に嵌合可能な蓋とを備える断熱性の容器と、
前記容器に内包された冷却装置とを含み、
前記発泡体は熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含み、
前記冷却装置が前記容器と直接的に接触しており、
下記式(A)で表される収納率vを60%以上として電装部品を収納するために用いられる、収納装置。
v=(Vf/Ve)×100・・・(A)
(式(A)中、Ve(cm3)は、前記容器の内部空間の体積を表し、Vf(cm3)は、前記電装部品を含む被収納物の体積を表す。) - 前記容器の熱伝導率が0.100W/m・K未満である、請求項1に記載の収納装置。
- 前記容器に内包された加熱装置を含む、請求項1又は2に記載の収納装置。
- 前記加熱装置が前記容器と直接的に接触している、請求項3に記載の収納装置。
- 構成材料として発泡体を含む容器本体と、前記容器本体に嵌合可能な蓋とを備え、
前記発泡体は熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含み、
下記式(A)で表される収納率vを60%以上として電装部品を収納するために用いられる、断熱性の容器。
v=(Vf/Ve)×100・・・(A)
(式(A)中、Ve(cm3)は、前記容器の内部空間の体積を表し、Vf(cm3)は、前記電装部品を含む被収納物の体積を表す。) - 請求項5に記載の容器と、前記容器に内包された冷却装置及び/又は前記容器に内包された加熱装置とを含む、収納装置。
- 前記冷却装置が前記容器と直接的に接触しており、
前記加熱装置が前記容器と直接的に接触している、
請求項6に記載の収納装置。 - 前記発泡体が発泡ビーズからなる、請求項1に記載の収納装置、又は請求項5に記載の容器。
- 前記容器のISO75-1、75-2に準拠して測定される荷重たわみ温度が60℃以上である、請求項1に記載の収納装置、又は請求項5に記載の容器。
- 前記容器のUL-94垂直法(20mm垂直燃焼試験)に準拠して測定される難燃性がV-2以上である、請求項1に記載の収納装置、又は請求項5に記載の容器。
- 請求項1に記載の収納装置、又は請求項5に記載の容器と、前記容器に内包された前記電装部品とを含む、電装部品収納体。
- 請求項4又は7に記載の収納装置と、前記容器に内包された前記電装部品とを含み、
前記冷却装置が前記電装部品及び前記容器と直接的に接触しており、
前記加熱装置が前記電装部品及び前記容器と直接的に接触している、
電装部品収納体。 - 前記電装部品の非被覆部が前記容器と直接的に接触している、請求項11又は12に記載の電装部品収納体。
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