(57)【要約】【課題】３次元発泡解析の熱伝導率、比熱分布の入出力を行える計算方法、計算プログラム方法を開発し、熱伝導率、比熱を用いた伝熱計算により、断熱性能を評価できる製品設計支援方法及び解析プログラムを提供する。【解決手段】樹脂内に気泡が形成される発泡現象における気泡の成長を、樹脂自体の密度低下現象として取り扱い、発泡材の密度が、樹脂温度または時間項を含む関数として表される連続の式または運動方程式またはエネルギ保存式を含む式を用いた計算により、熱伝導率または比熱の分布を出力する。この熱伝導率または比熱の分布を用いて、発泡材および真空断熱パネルの複合化した断熱層の伝熱計算を行い、断熱層の断熱性を評価する。【選択図】図９
2008033380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡樹脂成形加工による断熱部材を有する製品の断熱性能をコンピュータにより解析する方法であって、
解析対象製品の発泡樹脂充填部分の形状データを読み込み、当該データに基づいて３次元ソリッド要素に分解処理をし、
発泡樹脂流動挙動を再現する式として、発泡材料の連続の式、運動方程式、およびエネルギ保存式を入力し、
前記各式の密度項、熱伝導率項、比熱項、粘度項、および発熱項に、発泡材料の物性値を表す各任意関数を代入し、
前記各任意関数のうち、前記密度項には、反応率と樹脂温度の関数が代入され、前記熱伝導率項には、密度の関数が代入され、前記粘度項には、時間の関数が代入され、
前記各３次元ソリッド要素内に前記発泡材料を注入する際の境界条件、および成形条件を入力して、前記各式を計算して、各タイムステップ毎の密度を求め、
前記計算した密度値より、前記発泡材料が発泡後に断熱部材を形成した状態の熱伝導率、および／または比熱の分布を求め、
前記断熱部材のモデル上の前記熱伝導率、および／または比熱の分布を表示、または出力することを特徴とする製品の断熱性能の解析方法。
【請求項２】
前記熱伝導率項に代入される関数が、密度または樹脂温度または樹脂温度の時間変化を含む関数であることを特徴とする請求項１に記載の製品の断熱性能の解析方法。
【請求項３】
前記発泡材料が発泡後の断熱部材の熱伝導率の分布を求めた後、前記断熱部材の内外温度差を設定して、発泡樹脂の熱計算を行い、
発泡樹脂の熱流束を計算して、前記断熱部材の断熱性を評価することを特徴とする請求項１に記載の製品の断熱性能の解析方法。
【請求項４】
請求項１に記載の解析方法により熱伝導率の分布が計算された発泡樹脂および他の断熱材、部品から成る断熱層の内外温度差を設定して、発泡樹脂または他の断熱材の熱計算を行い、
発泡樹脂または他の断熱材の熱流束を計算して、断熱層の断熱性を評価することを特徴とする製品の断熱性能の解析方法。
【請求項５】
請求項１に記載の解析方法により熱伝導率の分布が計算された発泡樹脂および他の断熱材、部品から成る断熱層が連続して内外領域を分割できる箱体を形成しており、この内外温度差を設定して、発泡樹脂または他の断熱材の熱計算を行い、
発泡樹脂または他の断熱材、部品を通過する熱量を計算して、前記断熱層の断熱性を評価することを特徴とする製品の断熱性能の解析方法。
【請求項６】
請求項４または５記載の発泡樹脂および他の断熱材、部品から成る断熱層において、前記他の断熱材が無機材料などのコア材をフィルム形状の外包材内で真空引きされた真空断熱パネルであることを特徴とする製品の断熱性能の解析方法。
【請求項７】
コンピュータ上で実行して、発泡樹脂成形加工による断熱部材を有する製品の断熱性能を解析するプログラムであって、
解析対象製品の発泡樹脂充填部分の形状データを読み込み、当該データに基づいて３次元ソリッド要素に分解処理をするステップと、
前記各３次元ソリッド要素内に前記発泡材料を注入する際の境界条件、および成形条件を入力するステップと、
前記境界条件、および成形条件において、発泡樹脂流動挙動を再現する式として、発泡材料の連続の式、運動方程式、およびエネルギ保存式を計算して、各タイムステップ毎の密度を求めるステップと、
前記各式の密度項、熱伝導率項、比熱項、粘度項、および発熱項には、発泡材料の物性値を表す各任意関数が代入され、前記各任意関数のうち、前記密度項には、少なくとも反応率と樹脂温度の関数が代入され、前記熱伝導率項には、少なくとも密度の関数が代入され、前記粘度項には、少なくとも時間の関数が代入されており、
前記計算した密度値より、前記発泡材料が発泡後に断熱部材を形成した状態の熱伝導率、および／または比熱の分布を求めるステップと、
前記断熱部材のモデル上の前記熱伝導率、および／または比熱の分布を表示、または出力するステップを有することを特徴とする製品の断熱性能の解析プログラム。
【請求項８】
前記熱伝導率項に代入される関数が、密度または樹脂温度または樹脂温度の時間変化を含む関数であることを特徴とする請求項７に記載の製品の断熱性能の解析プログラム。
【請求項９】
前記発泡材料が発泡後の断熱部材の熱伝導率の分布を求めた後、前記断熱部材の内外温度差を設定して、発泡樹脂の熱計算を行うステップと、
発泡樹脂の熱流束を計算して、前記断熱部材の断熱性を評価するステップを更に有することを特徴とする請求項７に記載の製品の断熱性能の解析方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の解析ステップにより熱伝導率の分布が計算された発泡樹脂および他の断熱材、部品から成る断熱層の内外温度差を設定して、発泡樹脂または他の断熱材の熱計算を行うステップと、
発泡樹脂または他の断熱材の熱流束を計算して、断熱層の断熱性を評価するステップを更に有することを特徴とする製品の断熱性能の解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック発泡成形加工技術により、冷蔵庫や建設材料、自動車等に使用される断熱材を発泡成形する際の３次元流動解析方法、および前記流動解析で求めた熱伝導率分布情報などを用いた熱計算による製品の断熱性能の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有限差分３次元流動解析または有限要素３次元流動解析方法に関して、密度変化のある流体の解析を行う場合には、圧力による圧縮性を考慮する手法が用いられている。この圧縮性を考慮した流体解析の例として、特許文献１、特許文献２があげられる。また、特許文献３に記載されているように、発泡解析で計算された密度分布から求めた熱伝導率の計算結果を初期値とした熱計算による断熱性の評価を行う事例がある。しかし、熱伝導率、比熱の計算結果の出力については記載されていない。更に、断熱性能の評価については、断熱材として発泡材料だけを考慮しており、発泡材料と真空断熱パネルなどの他断熱材を組み合わせた断熱性能の解析評価は出来ず、評価方法も断熱材に接する領域の温度変化として求めている。
【０００３】
【特許文献１】特開平7-334484号公報
【特許文献２】特開平6-187321号公報
【特許文献３】特開2003-91561号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の3D-CAD・CAM・CAE環境にあっては、冷蔵庫などの断熱性能を考慮した部品配置の適正化など3D-CAEを用いたコンカレントな設計支援が、開発期間短縮、コスト低減のために必要不可欠である。また、冷蔵庫の断熱材として、従来は発泡材料だけを用いていたが、近年は熱伝導率が低い真空断熱パネルを発泡材料と併用している。従って、冷蔵庫の断熱材として用いられているウレタン発泡材料などの発泡流動挙動から発泡材料の熱伝導率を算出した後、この発泡材料の熱伝導率と、発泡材料と併用する真空断熱パネルなどの断熱材の熱伝導率などの物性値を用いた熱計算により、断熱層全体の断熱性能を評価することが必要である。しかし、従来の解析方法では、発泡材料が発泡流動した後の熱伝導率分布は出力することはできなかったので、部分的に熱伝導率が高く、熱が逃げやすい場所の特定ができなかった。加えて、比熱分布の出力もできなかったので、部分的に比熱が高く、温度が定常状態に達するまでの時間が長くなる場所の特定ができなかった。更に、断熱性能の評価については、断熱材として発泡材料だけを考慮しており、発泡材料と真空断熱パネルなどの他断熱材を組み合わせた断熱性能の解析評価は出来ず、評価方法も断熱材に接する領域の温度変化として求めている。
そこで、本発明は、ウレタン発泡樹脂などの発泡材料が発泡流動した後の熱伝導率分布を出力し、この発泡材料の熱伝導率分布と、発泡材料と併用する真空断熱パネルなどの断熱材の熱伝導率などの物性値を用いた熱計算により、断熱層を通過する熱量を評価し、製品の断熱性能を評価するための解析方法、および解析プログラムを提供することを目的とする。そして、この発泡解析方法を用いて、製品の適切な設計を支援することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、樹脂内に気泡が形成される発泡現象における気泡の成長を、樹脂自体の密度低下現象として取り扱い、解析対象製品の発泡充填部分のデータを記憶装置から読み込み、当該データに基づいて３次元ソリッド要素に分解処理する。更に、前記３次元ソリッド要素に基づいて、密度が樹脂温度または時間項を含む関数として表される連続の式または運動方程式またはエネルギ保存式を含む式を用いて演算処理することにより、密度、熱伝導率、比熱などの分布を出力する。この発泡材料の熱伝導率分布と、発泡材料と併用する真空断熱パネルなどの断熱材の熱伝導率などの物性値を用いた熱計算により、断熱層を通過する熱量を評価し、断熱層全体の断熱性能を評価できる解析プログラムおよび解析方法を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、ウレタン発泡樹脂などの発泡材料が発泡流動した後の熱伝導率分布を出力し、この発泡材料の熱伝導率分布と、発泡材料と併用する真空断熱パネルなどの断熱材の熱伝導率などの物性値を用いた熱計算により、断熱層を通過する熱量を評価し、製品の断熱性能を評価する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る実施の一形態について説明する。
【０００８】
まず、本実施の形態に係る発泡成形工程を図１に示す。これは、シクロペンタン(Ｃ5Ｈ10)発泡剤を充填したポリオール(n (HO-R'-OH))１とイソシアネート(n (OCN-R-NCO))２ ｛ここでR、R'は脂肪族、芳香族など｝の２液をミキシングヘッド３によって攪拌し、発泡型４の中に２液を攪拌した発泡材料５を充填することにより、発泡させる工程の例を示したものである。ここで、発泡に用いる２液をポリオール１とイソシアネート２としたが、本発明はこれだけに限定されるものではなく、発泡型も任意の形状とできるものとする。
【０００９】
この発泡成形において、治具温度などの成形条件、発泡材料が満たされる製品肉厚などの条件により、発泡挙動が大きく異なる。例えば、肉厚を変更した場合の比容積の時間変化を図２に示す。ここで、肉厚はＤ＞Ｃ＞Ｂであり、肉厚条件によって、比容積の時間変化が異なっていることが分る。
【００１０】
本発明は、コンピュータ処理によって、前記の発泡成形工程をシミュレーション処理により前記の成形条件も考慮して正確に再現して、発泡樹脂成形加工による断熱部材を有する製品の断熱性能を解析する方法と解析プログラムを提供する。
【００１１】
本発明を実行するコンピュータシステム（３次元発泡解析装置１００）を図１０に示す。３次元発泡解析装置１００は、キーボードやマウス等の入力装置１０４と、ディスプレイ等の出力装置１０５と、補助記憶装置１０６と、解析プログラム等の各種プログラムを実行する演算装置１０１と、ネットワーク１０８を介して各種データ等を送受信するインターフェース１０７と、を有する。演算装置１０１は中央演算処理装置（以下、ＣＰＵ）１０２と、主記憶装置１０３と、を備えている。
【００１２】
前記発泡流動挙動を解析にて再現するためには、流体の基礎式である連続の式(１)、運動方程式(２)〜(４)、エネルギ保存式(５)を用いて、流動速度、圧力、温度を求める手法を用いる。ここで、ρ；密度、ｕ；ｘ方向速度、υ；ｙ方向速度、ω；ｚ方向速度、Ｔ；温度、Ｐ；圧力、ｔ；時間、η；粘度、Ｃp；定圧比熱、β；体積膨張係数、λ；熱伝導率を示す。
【００１３】
【数１】
2008033380.tif 000003
【００１４】
【数２】
2008033380.tif 000004
【００１５】
【数３】
2008033380.tif 000005
【００１６】
【数４】
2008033380.tif 000006
【００１７】
【数５】
2008033380.tif 000007
【００１８】
ここで、式(１)〜(５)の密度項、熱伝導率項、比熱項、粘度項、発熱項に発泡現象を再現できる式を与える必要がある。解析に用いる発熱式を式(６)〜(９)に示す。
ｄα/ｄｔ= Ｋ(Ｔ)(１ -α)Ｎα                     (６)
Ｋ(Ｔ) = Ｋαｅｘｐ(-Ｅα/Ｔ)                     (７)
α  = Ｑ/Ｑ0                                     (８)
ｄＱ/ｄｔ=Ｑ0(ｄα/ｄｔ)                         (９)
ここで、t：時間、 T：温度、 α：反応率、 dα/ｄｔ:反応速度、 Ｋ(Ｔ):温度の関数となる定数、 Ｎα、Ｋα、Ｅα:材料固有の定数、 Ｑ:単位質量当たりの発熱量、 Ｑ0:反応終了までの単位質量当たりの総発熱量、 ｄＱ/ｄｔ：単位質量当たりの発熱速度を示す。
【００１９】
また、解析に用いる密度式を式(10)に、熱伝導率式を式(11)に、粘度式を式(12)に、比熱式を式(13)に示す。
【００２０】
【数１０】
2008033380.tif 000008
【００２１】
【数１１】
2008033380.tif 000009
【００２２】
【数１２】
2008033380.tif 000010
【００２３】
【数１３】
2008033380.tif 000011
【００２４】
ここで、Nd、D、F、B、Ed、Ｎλ、Nη、Ｊ、Ｋ、Ｎｃ：材料固有の定数、 λ0：初期熱伝導率、 ρ0：初期密度、 η：粘度、 η0：初期粘度、 t0：ゲル化時間、 C：比熱、 C0：初期比熱を示す。
【００２５】
なお、樹脂内に気泡が形成される発泡現象における気泡の成長を、樹脂自体の密度低下現象として取り扱うため、発熱反応に伴って密度が減少すると考えて、密度は反応率と樹脂温度の関数とした。樹脂の密度変化によって気泡の成長を考慮しているので、熱伝導率は密度の関数とし、粘度は熱硬化性樹脂の性質から時間の関数とした。
【００２６】
以上の各式(1)〜(13)を実行するプログラムは補助記憶装置106に記憶しておく。
【００２７】
図１１に３次元発泡解析装置１００の機能構成を示す。演算部２０１はＣＰＵ１０２により実行される各種プログラムにより、大きく３つの機能、解析対象モデル作成部２１１、発泡流動挙動解析部２１２、および断熱性能解析部２１３を備える。また、補助記憶装置１０６上に構成される記憶部には、アプリケーションプログラム記憶部２２０、発泡解析式記憶部２２１、解析式パラメータ記憶部２２２、ＣＡＤデータ記憶部２２３、解析結果記憶部２２４を備える。前記の各式(1)〜(13)は、前記発泡解析式記憶部２２１に記憶される。
【００２８】
発泡解析により、材料が発泡した後の断熱性を評価するためには、熱伝導率が局所的に高くなる場所を特定するため、解析により熱伝導率の分布を出力する必要がある。更に、雰囲気温度が変化した場合に、発泡材料の温度が定常状態に達する時間のバラツキを特定するため、比熱の分布も出力する必要がある。
ここで、樹脂内に気泡が形成される発泡現象における気泡の成長を、樹脂自体の密度低下現象として取り扱い、発熱式、密度式、熱伝導率式、比熱式、粘度式を用いて、発泡流動解析を行い、熱伝導率分布または比熱分布を出力する解析のフローチャートを図３に示す。
まず、モデル形状作成のステップ１００１では、解析対象モデル作成部２１１が、冷蔵庫の断熱部分の初期設計モデルをＣＡＤデータ等として記憶装置１０６から読み込む。ＣＡＤデータは、外部のＣＡＤ装置より、ネットワーク１０８等を介して事前に補助記憶装置１０６のＣＡＤデータ記憶部２２３に記憶されたものを使用する。
【００２９】
次に、３次元ソリッド要素作成のステップ１００２では、解析対象モデル作成部２１１が、読み込まれた初期設計モデルのＣＡＤデータに基づき、発泡材料が充填される断熱部分の形状を複数の特定形状（３次元ソリッドの有限要素）に分解する。
【００３０】
次に、流体の物性値入力ステップ１００３では、発泡流動挙動解析部２１２が、解析を行う発泡材料の物性値である比熱式、発熱式、密度式、熱伝導率式、粘度式などを発泡解析式記憶部２２１より入力する。ここで、発熱式、密度式、熱伝導率式、粘度式、比熱式は式(6)〜(13)で示した式などの任意関数を入力できるものとする。
【００３１】
次に、境界条件、成形条件入力ステップ１００４において、３次元ソリッド要素内に流体を注入する際の初期速度、初期注入量、初期温度、注入場所および金型温度などの条件を、解析式パラメータ記憶部２２２、または入力装置１０４より入力する。
【００３２】
ステップ１００５にて、発泡流動挙動解析部２１２が、ステップ１００３で入力した密度式の各タイムステップ毎の値を求め、この密度値と１つ前のタイムステップにおいて、連続の式、運動方程式および発熱式を入力したエネルギ保存式によって計算した圧力、温度および反応率を用いて、時間変化する密度を計算する。
【００３３】
この密度値を用いてステップ１００６において、発泡流動挙動解析部２１２が、熱伝導率、比熱を求める。
【００３４】
ステップ１００３で入力した密度式に従って、各計算過程に対応した密度の値を求めた後、この密度を用いてステップ１００７にて連続の式(１)および運動方程式(２)〜(４)により、流体速度および圧力などを計算する。
【００３５】
更に、ステップ１００８にて、各計算過程に於いて、連続の式(１)、運動方程式(２)〜(４)にエネルギ保存式（5）を連動させて計算する。このとき、熱伝導率はステップ１００６で求めた値を用いる。
【００３６】
これらの式を用いた計算を収束判定(ステップ１００９)し、収束しない場合には、ステップ１００４の境界条件、成形条件およびステップ１００２の要素分割などを修正し、計算が収束する条件を選定する。
【００３７】
計算が収束する場合には、冷蔵庫の断熱部分についての計算結果を補助記憶装置１０６の解析結果記憶部２２４に記録し、この結果を出力装置１０５に表示させ、熱伝導率が部分的に高い部分から冷蔵庫内部の熱が外部に漏洩することなどを防止するために、ステップ１０１０において、密度、熱伝導率などの適正判断を行う。
【００３８】
このとき、密度、熱伝導率が部分的に高くなる場合には、冷蔵庫の断熱部分のモデル形状、または使用する発泡材料、または発泡材料の注入口、注入速度などの境界条件、成形条件を変更することにより、再計算を行う。なお、このステップ１０１０における判定は、解析結果を人が判断し、条件などを変更して再解析を行なうこともできるし、密度の最大許容値を解析時に入力しておき、解析により求められた密度がこの許容値以上であれば、プログラムが自動的に注入口などを変更し、再解析することもできる。
【００３９】
ここで、計算が終了したら、ステップ１０１１で、熱伝導率または比熱を含む計算結果を補助記憶装置１０６の解析結果記憶部２２４へ記録、および出力装置１０５へ出力を行うことができる。
【００４０】
以上で示したフローチャートを実行した場合の事例として、図４に示す断熱部分を発泡材５が発泡型４中で流動する場合の発泡解析を行った。式(６)から(１３)に用いた定数を表１に示す。（これらのパラメータは、補助記憶装置１０６の解析式パラメータ記憶部２２２に記録されている。）なお、密度は反応率が0.65以上で一定値になる設定をした。また、要素はＸ，Ｙ，Ｚ方向に４０、２５、９０分割し、発泡材５は初期状態で、Ｚ方向に１４mmの高さに初期充填されているものとする。発泡型４の温度は４０℃とした。
【００４１】
【表１】
2008033380.tif 000012
【００４２】
発泡流動後の熱伝導率および比熱分布の出力結果を図５，６に示す。各値を色分けして表示している例である。これらは、発泡型４中内に注入した発泡材料５について、図３で示すフローチャートに従い、発泡解析を行い、５０s後の熱伝導率および比熱の出力を行った事例である。図５の熱伝導率分布から、コーナ部２６および薄肉部２７の部分が、発泡型から冷却されやすいため、局所的に熱伝導率が高くなることが計算の出力によって求められた。このように、局所的に熱伝導率が高く、熱が逃げやすくなると考えられる部分を解析により特定できる。
また、以上で示した解析により熱伝導率が求められた発泡材５の断熱性を評価するための一例を図7に示す。ここでは、断熱層７として、熱伝導率分布が計算された発泡材５および発泡材５と一体で成形された真空断熱パネル６を用いており、真空断熱パネル６の熱伝導率は任意の値を設定できるものとする。ここで示すように、６面体を構成する壁面１８〜２３が、断熱層７で仕切られた境界条件を用いている。これは、断熱層７で仕切られたＹマイナス方向の空間２４、Ｙプラス方向の空間２５の温度に差を付け、空間２４および２５の温度が一定値である条件で伝熱計算することにより、断熱層７表面における各要素の熱流束と面積の積から求めた熱量を断熱層７表面における要素全体の和として求めることにより、断熱層７を通過する熱量を評価することができる。
なお、発泡材５の比熱は、計算で求めた値を用いることができ、断熱層７と空間２４，２５との熱伝達率は任意に設定できるものとし、発泡材５と真空断熱パネル６の接触熱抵抗も任意に設定できるものとする。また、断熱層７と空間２４,２５以外にも断熱層７に接続される任意の部品の設定もできるものとする。
【００４３】
また、熱伝導率分布が計算された発泡材５および真空断熱パネル６で構成される内外領域を分割できる六面体８のモデル形状を図８に示す。ここで、六面体８を構成する断熱壁９〜１４について、断熱壁９は熱伝導率分布が計算された発泡材５および発泡材５と一体で成形された真空断熱パネル６で構成され、断熱壁１４は真空断熱パネル６で構成され、断熱壁１０〜１３は熱伝導率分布が計算された発泡材５で構成される形状である。
【００４４】
ここで、断熱壁で構成される箱の内部空間１５と外温空間１６に温度差を与えて、伝熱計算をし、六面体８の断熱層表面における各要素の熱流束と面積の積から求めた熱量を六面体８の断熱層表面における要素全体の和として求めることにより、六面体８の断熱層を通過する熱量を評価することができる。
なお、発泡材５の比熱は、計算で求めた値を用いることができ、六面体８と内部空間１５，外部空間１６との熱伝達率は任意に設定できるものとし、発泡材５と真空断熱パネル６の接触熱抵抗も任意に設定できるものとする。また、六面体８、内部空間１５、外温空間１６以外にも六面体８に接続される任意の部品の設定もできるものとする。
【００４５】
また、図３で示した発泡解析により熱伝導率が求められた発泡材５と真空断熱パネルからなる断熱層全体の断熱性を評価するためのフローチャートを図９に示す。
【００４６】
まず、図３のフローチャートで示した発泡解析 (ステップ２０００)を受け、モデル形状作成のステップ２００１では、解析対象モデル作成部２１１が、ステップ２０００で熱伝導率分布などを計算した発泡材の形状、真空断熱パネルなど他断熱材の形状、断熱層に接する空間の形状をＣＡＤデータ等として補助記憶装置１０６のＣＡＤデータ記憶部２２３から読み込む。
【００４７】
次に、３次元ソリッド要素作成のステップ２００２では、解析対象モデル作成部２１１が、読み込まれたモデルのＣＡＤデータに基づき、複数の特定形状（３次元ソリッドの有限要素）に分解する。
【００４８】
次に、物性値入力ステップ２００３では、断熱性能解析部２１３が、解析を行う断熱層（発泡材料、真空断熱パネル）、他部品、空間部分の物性値である比熱、密度、熱伝導率などを解析式パラメータ記憶部２２２より、または入力装置１０４より入力する。ここで、発泡材料の物性値は図３で示したフローチャートで求めた値を用いることができるものとする。
【００４９】
次に、境界条件、成形条件入力ステップ２００４において、断熱層、空間部分の初期温度、発泡材料または真空断熱パネルと断熱層の熱伝達率などの条件を入力装置１０４より入力して、補助記憶装置１０６の解析式パラメータ記憶部２２２に記憶する。
【００５０】
ステップ２００５において、断熱性能解析部２１３が、断熱層と接する複数の空間部分の温度差から熱流束を計算し、断熱層の断熱性能を評価する。
【００５１】
これらの計算を収束判定(ステップ２００６)し、収束しない場合には、ステップ２００４の境界条件、成形条件およびステップ２００２の要素分割などを修正し、計算が収束する条件を選定する。計算が収束する場合には、計算結果を記憶装置に記録し、この結果を計算機に表示させ、熱流束などの適正判断を行う。このとき、断熱性能が目標値を満足しない場合には、再度図３のフローチャートで示した発泡解析（ステップ２０００）を計算しなおすこともできるし、モデル形状（ステップ２００１）、物性値（ステップ２００３）などを変更することにより、再計算を行うことができる。
【００５２】
ここで、真空断熱パネルは、フィルム端部からの熱漏洩が大きくなるヒートブリッジの現象があるので、このヒートブリッジを考慮した断熱層全体の熱伝導率を物性値入力ステップ２００３で入力することもできる。
【００５３】
また、ここでは、発泡材料と真空断熱パネルから成る断熱層の例を示したが、本発明はこれだけに限定されるものではなく、発泡材料と金属、プラスチックなど任意な材料との組合せで断熱性能を評価することができる。
【００５４】
以上では、単純化したパネルの例を示したが、本解析を冷蔵庫の断熱層に用いることにより、発泡材５と真空断熱パネルの複合化した断熱材で構成される冷蔵庫の断熱層について、複数個設置する材料注入場所の適正化、材料注入量の適正化、使用する発泡材料の適正化、断熱層形状の適正化、消費電力の適正化などを試作成形をしないで行えるので、有効な設計支援ツールとして活用できる。
【００５５】
以上、発熱式、密度式、熱伝導率式、比熱式、粘度式は式(6)〜(13)を用いたが、本発明はこれらの式だけに限定されるものではなく、樹脂内に気泡が形成される発泡現象における気泡の成長を、樹脂自体の密度低下現象として取り扱える任意の式を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】ポリオールとイソシアネートの２液混合による発泡過程を説明する図である。
【図２】肉厚条件を変更した場合の比容積(密度の逆数)と時間の関係を示す図である。
【図３】熱伝導率分布または比熱分布を出力する発泡解析のフローチャートである。
【図４】断熱部分の形状を示す図である。
【図５】発泡解析による熱伝導率の出力結果を示す図である。
【図６】発泡解析による比熱分布の出力結果を示す図である。
【図７】断熱性を評価するための解析モデルの一例（１）を示す図である。
【図８】断熱性を評価するための解析モデルの一例（２）を示す図である。
【図９】断熱性能を評価するための伝熱解析のフローチャートである。
【図１０】本発明を実行する３次元発泡解析装置の内部構成を示す図である。
【図１１】３次元発泡解析装置の機能構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…ポリオール  ２…イソシアネート  ３…ミキシングヘッド  ４…発泡型
５…発泡材料    ６…真空断熱パネル  ７…断熱層  ８…六面体
９…断熱壁(XY平面、Zマイナス方向)  １０…断熱壁(XY平面、Zプラス方向)  １１…断熱壁(YZ平面、Xプラス方向)  １２…断熱壁(YZ平面、Xマイナス方向)  １３…断熱壁(XZ平面、Yマイナス方向)  １４…断熱壁(XZ平面、Yプラス方向)   １５…断熱壁で囲まれた内部空間      １６…断熱壁の外部空間
１８…壁(XY平面、Zマイナス方向)  １９…壁(XY平面、Zプラス方向)  ２０…壁(YZ平面、Xプラス方向)  ２１…壁(YZ平面、Xマイナス方向)  ２２…壁(XZ平面、Yマイナス方向)  ２３…壁(XZ平面、Yプラス方向)  ２４…断熱層７で仕切られたXマイナス方向の空間  ２５…断熱層７で仕切られたXマイナス方向の空間  ２６…コーナ部  ２７…薄肉部  １００…３次元発泡解析装置  
１０１…演算装置  １０２…ＣＰＵ  １０３…主記憶装置  １０４…入力装置
１０５…出力装置  １０６…補助記憶装置  １０７…インターフェース
１０８…ネットワーク  ２０１…演算部  ２０４…入力部  ２０５…出力部
２０６…記憶部  ２０７…ネットワークＩＦ部  ２１１…解析対象モデル作成部  ２１２…発泡流動挙動解析部  ２１３…断熱性能解析部  ２２０…アプリケーションプログラム記憶部  ２２１…発泡解析式記憶部  ２２２…解析式パラメータ記憶部  ２２３…ＣＡＤデータ記憶部  ２２４…解析結果記憶部
【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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【図１１】
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