DE112020005821T5

DE112020005821T5 - Wärmeisolierstruktur, wärmeisolierkörper, verfahren zum herstellen von wärmeisolierstruktur und verfahren zum herstellen von wärmeisolierkörper

Info

Publication number: DE112020005821T5
Application number: DE112020005821.2T
Authority: DE
Inventors: Makoto INOMOTO
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2022-09-08
Also published as: JP2021085439A; WO2021106416A1; US20220397228A1; JP7427432B2

Abstract

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wärmeisolierstruktur, einen Wärmeisolierkörper, ein Verfahren zum Herstellen einer Wärmeisolierstruktur und ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeisolierkörpers, die Herstellungskosten und Herstellungszeit wesentlich reduzieren können, bereitzustellen. Eine Wärmeisolierstruktur (10) ist versehen mit: mehreren Unterteilungselementen (11), die in einer Maschenform in einem Raumbereich (5) zwischen einem Wandteil (2) und dem anderen Wandteil, der dem einen Wandteil (2) zugewandt ist, vorgesehen sind und den Raumbereich (5) in mehrere Unterteilungsräume (12) von einer Seite des anderen Wandteils zu einer Seite des einen Wandteils (2) unterteilen; und mehreren Teilungselementen (13), die vorgesehen sind, um den einen Wandteil (2) zu stützen, und den Unterteilungsraum (12), der dem einen Wandteil (2) zugewandt ist, unter den mehreren Unterteilungsräumen (12) teilen, so dass er zu der Seite des einen Wandteils (2) hin graduell kleiner wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Wärmeisolierstruktur, einen Wärmeisolierkörper, ein Verfahren zum Herstellen einer Wärmeisolierstruktur und ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeisolierkörpers.
Stand der Technik
Wenn ein Produkt oder eine Struktur Wärmeisolierung erfordert, wird ein Wärmeisoliermaterial im Allgemeinen durch Durchführen von Bauarbeiten angebracht. Zum Beispiel offenbart PTL 1 eine Technik des Abdeckens einer Außenumfangsfläche eines Rohrs mit einer wärmeisolierenden Faserschicht und einer Beschichtungsschicht. Jedoch ist zusätzliche Bearbeitung erforderlich, um das Wärmeisoliermaterial anzubringen. Dementsprechend erhöht die zusätzliche Bearbeitung Arbeitskosten. Ein Verzweigungsabschnitt oder ein Winkelabschnitt erfordert Arbeit zum Schneiden und Bonden des Wärmeisoliermaterials durch Ausrichten des Wärmeisoliermaterials mit einer Form des Verzweigungsabschnitts oder des Winkelabschnitts oder Arbeit zum Anpassen des Wärmeisoliermaterials an die Form. Folglich wird Bearbeitbarkeit verringert. In einem Fall von Verkehrssystemen wie Autos, Zügen und Flugzeugen kann es sein, dass in vielen Fällen nicht genügend Platz in einem Rohrbereich verfügbar ist, um einen breiten Lebensraum sicherzustellen. In diesem Fall ist die Bearbeitbarkeit der zusätzlichen Arbeit des Wärmeisoliermaterials schlecht. Dementsprechend nehmen die Arbeitskosten zu.
Daher hat ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeisoliermaterials durch Verwenden einer dreidimensionalen Schichtmodelliermaschine (3D-Drucker) Aufmerksamkeit erregt. Beispielsweise wurde PTL 2 als eine Modellierungstechnik zum Herstellen des Wärmeisoliermaterials durch Verwenden des 3D-Druckers beschrieben. Wenn das Wärmeisoliermaterial durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird, kann das Wärmeisoliermaterial zu relativ geringen Kosten hergestellt werden und kann leicht vergrößert werden. Bei Herstellung des Wärmeisoliermaterials durch Verwenden des 3D-Druckers ist es denkbar, ein Fused Filament Fabrication(FFF)-Verfahren anzuwenden.
Zitatliste
Patentliteratur

[PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2016-194360
[PTL 2] PCT japanische Übersetzung Patentveröffentlichung Nr. 2019-513600

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn das Wärmeisoliermaterial durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird, ist es jedoch aufgrund eines Mechanismus des Stapelns eines geschmolzenen Harzes von oben notwendig, einen überschüssigen Teil, der als ein Stützmaterial bezeichnet wird, in einem überhängenden Teil vorzubereiten. Da das Stützmaterial vorbereitet wird, steigen daher zwangsläufig Materialkosten (Kosten) und Herstellungszeit. Darüber hinaus kann es in einigen Fällen weniger wahrscheinlich sein, dass das Stützmaterial entfernt wird, abhängig von einer Position, an der das Stützmaterial vorbereitet wird.
Auf diese Weise ist es ein Thema, Kosten und Herstellungszeit zu reduzieren, die zum Herstellen des Wärmeisoliermaterials erforderlich sind. Darüber hinaus besteht ein Bedarf an dem Wärmeisoliermaterial mit ausreichender Wärmeisolierung.
Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Wärmeisolierstruktur, einen Wärmeisolierkörper, ein Verfahren zum Herstellen einer Wärmeisolierstruktur und ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeisolierkörpers, die Herstellungskosten und Herstellungszeit ausreichend verringern können, bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, einen Wärmeisolierkörper mit ausreichender Wärmeisolierung und ein Verfahren zum Herstellen des Wärmeisolierkörpers bereitzustellen.
Lösung für das Problem
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird, um das oben beschriebene Problem zu lösen, eine Wärmeisolierstruktur bereitgestellt, die mehrere Unterteilungselemente, die in einer Maschenform in einem Raumbereich zwischen einem Wandteil und dem anderen Wandteil, der dem einen Wandteil zugewandt ist, vorgesehen wird und den Raumbereich in mehrere Unterteilungsräume von einer Seite des anderen Wandteils zu einer Seite des einen Wandteils unterteilen; und mehrere Teilungselemente, die vorgesehen sind, um den einen Wandteil zu stützen, und den Unterteilungsraum, der dem einen Wandteil zugewandt ist, unter den mehreren Unterteilungsräumen teilen, so dass er zu der Seite des einen Wandteils hin graduell kleiner wird, umfasst.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Wärmeisolierstruktur bereitgestellt. Das Verfahren umfasst einen Unterteilungsschritt des Bereitstellens mehrerer Unterteilungselemente in einer Maschenform in einem Raumbereich zwischen einem Wandteil und dem anderen Wandteil, der dem einen Wandteil zugewandt ist, und des Unterteilens des Raumbereichs in mehrere Unterteilungsräume von einer Seite des anderen Wandteils zu einer Seite des einen Wandteils; und einen Teilungsschritt des Bereitstellens mehrerer Teilungselemente, um den einen Wandteil in dem Unterteilungsraum, der dem einen Wandteil zugewandt ist, unter den mehreren Unterteilungsräumen zu stützen, und des Teilens des Unterteilungsraums, der dem einen Wandteil zugewandt ist, so dass er zu der Seite des einen Wandteils hin graduell kleiner wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Bei der Wärmeisolierstruktur und dem Verfahren zum Herstellen der Wärmeisolierstruktur der vorliegenden Offenbarung wird der Wandteil durch jedes der Teilungselemente ausreichend gestützt. Daher kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der Vorbereiten des Stützmaterials zum Stützen des Wandteils nicht erforderlich ist, wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird. Auf diese Weise ist Durchführen von Arbeiten zum Entfernen des Stützmaterials von der hergestellten Wärmeisolierstruktur nicht erforderlich. Darüber hinaus ist es möglich, Kosten und Zeit, die für Vorbereiten des Stützmaterials erforderlich sind, zu reduzieren, wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird. Daher ist es einfach, den Wandteil und die Wärmeisolierstruktur integral herzustellen.
Figurenliste

1A ist eine perspektivische Ansicht eines Rohrs, das als ein Wärmeisolierkörper dient, auf den eine Wärmeisolierstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet wird.
1B ist eine Querschnittsansicht des Rohrs in 1A.
1C ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils, der in 1B von einer Zweipunkt-Strich-Linie umgeben ist.
1D ist eine vergrößerte Ansicht einer Umgebung einer Außenfläche eines Wandteils in 1C.
1E ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils, der in 1B von einer gestrichelten Linie umgeben ist.
1F ist eine vergrößerte Ansicht einer Umgebung einer Außenfläche des anderen Wandteils in 1E.
2A ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines 3D-Druckers darstellt, der ein FFF-Verfahren verwendet.
2B ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand darstellt, bei dem ein Kunststofffaden durch den 3D-Drucker in 2A extrudiert wird.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem Wärmeisolierkörper gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgerichtet sind.
4 ist ein Graph, der Ergebnisse darstellt, die durch Messen von Wärmeleitfähigkeit in einer In-Ebene-Richtung und einer Aus-der-Ebene-Richtung des Wärmeisolierkörpers gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erhalten wurden.
5A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Rohrs darstellt, das als der Wärmeisolierkörper gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dient.
5B ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des Rohrs darstellt, das als der Wärmeisolierkörper gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dient.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden Ausführungsformen einer Wärmeisolierstruktur, eines Wärmeisolierkörpers, eines Verfahrens zum Herstellen einer Wärmeisolierstruktur und eines Verfahrens zum Herstellen eines Wärmeisolierkörpers gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
[Wärmeisolierstruktur]
Nachstehend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 1A bis 1F beschrieben.
1A ist eine perspektivische Ansicht eines Rohrs, das als ein Wärmeisolierkörper dient, auf den eine Wärmeisolierstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird.
Ein Rohr (Wärmeisolierkörper) 1 enthält eine Hautschicht (einen Wandteil) 2 und eine Hautschicht (den anderen Wandteil) 3, die der Hautschicht 2 zugewandt ist. Die Hautschicht 2 und die Hautschicht 3 weisen in einer Querschnittsansicht eine ringförmige Form auf und sind in einer Rohrform gebildet. Ein Durchmesser der Hautschicht 3 ist kleiner als ein Durchmesser der Hautschicht 2 und die Hautschicht 2 deckt einen Umfang der Hautschicht 3 ab. Ein Strömungsweg 4, durch den ein Fluid fließt, ist auf einer Innenumfangsflächenseite der Hautschicht 3 gebildet. Die Hautschichten 2 und 3 sind beispielsweise aus einem Harz gebildet. Wie in 1A bis 1F dargestellt, ist das Rohr 1 bei Herstellung horizontal in einer Längsrichtung angeordnet.
1B ist eine Querschnittsansicht des Rohrs in 1A.
Wie in 1B dargestellt, ist zwischen der Hautschicht 2 und der Hautschicht 3 ein Raumbereich 5 mit einer ringförmigen Form in einer Querschnittsansicht gebildet. In dem Raumbereich 5 ist über den gesamten Raumbereich 5 eine Wärmeisolierstruktur 10 vorgesehen. Die Wärmeisolierstruktur 10 ist durchgehend entlang der Längsrichtung des Rohrs 1 vorgesehen. Die Wärmeisolierstruktur 10 ist beispielsweise aus einem Harz gebildet.
1C ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils (eines Teils eines oberen Teils in einem Querschnitt des Rohrs 1), der in 1B von einer Zweipunkt-Strich-Linie umgeben ist.
Wie in 1C dargestellt, sind mehrere Unterteilungselemente 11 in einer Maschenform in dem Raumbereich 5 vorgesehen. Der Raumbereich 5 ist von der Seite der Hautschicht 3 zu der Seite der Hautschicht 2 durch die Unterteilungselemente 11 in mehrere Unterteilungsräume 12 unterteilt. Das Unterteilungselement 11 ist durchgehend entlang der Längsrichtung des Rohrs 1 vorgesehen. Beispielsweise kann der Unterteilungsraum 12 ein Raum mit einer Gitterform, einer Fachwerkform oder einer Wabenform sein.
1D ist eine vergrößerte Ansicht einer Umgebung einer Außenfläche eines Wandteils (Hautschicht 2) in 1C.
Wie in 1D dargestellt, sind in einem oberen Teil eines Querschnitts des Rohrs 1 mehrere Teilungselemente 13 in dem Unterteilungsraum 12, der der Hautschicht 2 zugewandt ist, unter den Unterteilungsräumen 12 vorgesehen, die in dem Raumbereich 5 gebildet sind. Jedes der Teilungselemente 13 ist vorgesehen, um die Hautschicht 2 zu stützen. Der Unterteilungsraum 12, der der Hautschicht 2 zugewandt ist, wird durch die Teilungselemente 13 geteilt, so dass er zu der Seite der Hautschicht 2 hin graduell kleiner wird. Auf diese Weise wird ein Spalt G zwischen den Teilungselementen 13 näher an der Seite der Hautschicht 2 verkürzt. Der Spalt G ist vorzugsweise gleich oder kleiner als ein maximaler Spaltbetrag (ungefähr 5 mm), der überbrückt werden kann (durch Spannung eines Harzes verbunden werden kann). Auf diese Weise ist Vorbereiten eines Stützmaterials zum Stützen der Hautschicht 2 in dem oberen Teil des Querschnitts des Rohrs 1 nicht erforderlich, wenn die Wärmeisolierstruktur 10 beispielsweise durch Verwenden eines 3D-Druckers hergestellt wird. Das Teilungselement 13 ist durchgehend entlang der Längsrichtung des Rohrs 1 vorgesehen.
Ein Neigungswinkel A in Bezug auf eine horizontale Ebene in jedem der Unterteilungselemente 11 beträgt vorzugsweise 45° oder mehr.
Obwohl nicht dargestellt, ist es in dem oberen Teil des Querschnitts des Rohrs 1 nicht erforderlich, das Teilungselement 13 in dem Unterteilungsraum 12, der der Hautschicht (dem anderen Wandteil) 3 zugewandt ist, unter den Unterteilungsräumen 12, die in dem Raumbereich 5 gebildet sind, vorzusehen. In dem oberen Teil des Querschnitts des Rohrs 1 wird in einem Fall, bei dem das Teilungselement 13 nicht in dem Unterteilungsraum 12, der der Hautschicht 3 zugewandt ist, vorgesehen ist, wenn die Wärmeisolierstruktur 10 durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird, das Stützmaterial in dem Unterteilungsraum 12, der der Hautschicht 3 zugewandt ist, vorbereitet.
1E ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils, der in 1B von einer gestrichelten Linie umgeben ist (Abschnitt eines unteren Teils in dem Querschnitt des Rohrs 1). 1F ist eine vergrößerte Ansicht einer Umgebung einer Außenfläche des anderen Wandteils (Hautschicht 3) in 1E. Wie in 1E und 1F dargestellt, ist in dem unteren Teil des Querschnitts des Rohrs 1, wie etwa einem Teil, der in 1B von der gestrichelten Linie umgeben ist, im Gegensatz zu der oben beschriebenen Konfiguration das Teilungselement 13 in dem Unterteilungsraum 12, der der Hautschicht 3 zugewandt ist, vorgesehen. Auf diese Weise ist Vorbereiten des Stützmaterials zum Stützen der Hautschicht 3 in dem unteren Teil des Querschnitts des Rohrs 1 nicht erforderlich, wenn die Wärmeisolierstruktur 10 beispielsweise durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird.
Beispielsweise kann die Wärmeisolierstruktur 10 durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt werden. Insbesondere ist es bei verschiedenen Modellierungsverfahren möglich, die Wärmeisolierstruktur 10 mittels eines 3D-Druckers, der ein Fused Filament Fabrication(FFF)-Verfahren verwendet, herzustellen. Das FFF-Verfahren weist einen einfacheren Mechanismus als andere Verfahren auf. Daher ist ein Vorrichtungspreis niedrig, und das FFF-Verfahren wird von Modellherstellung bis Herstellung von Flugzeugkomponenten weit verbreitet verwendet.
2A ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des 3D-Druckers darstellt, der das FFF-Verfahren verwendet.
Ein 3D-Drucker (dreidimensionale additive Fertigungsmaschine) 100 enthält ein Gehäuse 101, einen Modelliertisch 102 zum Modellieren, der innerhalb des Gehäuses 101 vorgesehen ist, und einen Modellierkopf 103, der über dem Modelliertisch 102 vorgesehen ist. Ein modelliertes Objekt M wird auf dem Modelliertisch 102 modelliert. Eine Rolle 104 ist außerhalb des Gehäuses 101 vorgesehen. Jede Endseite eines als ein Modelliermaterial dienenden Kunststofffadens 105 und eines Stützmaterialfilaments 106 ist um die Rolle 104 gewickelt. Jede der anderen Endseiten des Kunststofffadens 105 und des Stützmaterialfilaments 106 ist mit dem Modellierkopf 103 verbunden, so dass der Kunststofffaden 105 und das Stützmaterialfilament 106 dem Modellierkopf 103 zugeführt werden können.
2B ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand darstellt, bei dem der Kunststofffaden durch den 3D-Drucker 100 in 2A extrudiert wird. Zur Vereinfachung der Beschreibung ist der Modellierkopf 103 in 2A in der Darstellung weggelassen.
Eine Düse 107 zum Ausstoßen des Kunststofffadens 105 ist bei dem Modellierkopf 103 vorgesehen. Die Düse 107 stößt ein zugeführter Kunststofffaden 105' in einem geschmolzenen oder halbgeschmolzenen Zustand aus, so dass der Kunststofffaden 105' linear auf den Modelliertisch 102 extrudiert wird. Der ausgestoßene Kunststofffaden 105' wird gekühlt und verfestigt, um eine Schicht mit einer vorbestimmten Form zu bilden. Ein Vorgang zum Ausstoßen des Kunststofffadens 105' wird wiederholt auf der gebildeten Schicht durchgeführt, so dass der Kunststofffaden 105' aus der Düse 107 extrudiert wird, wodurch ein dreidimensional modelliertes Objekt gebildet wird.
Eine Funktionsweise und ein vorteilhafter Effekt der Wärmeisolierstruktur 10 gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform werden beschrieben.
Die Wärmeisolierstruktur 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält mehrere Unterteilungselemente 11, die in einer Maschenform in einem Raumbereich 5 zwischen zwei Wandteilen 2 und 3 (einem Wandteil 2 und dem anderen Wandteil 3) vorgesehen sind und den Raumbereich 5 in mehrere Unterteilungsräume 12 unterteilen. Auf diese Weise kann ein Abschnitt zwischen den zwei Wandteilen 2 und 3 ausreichend gestützt werden. Das Unterteilungselement 11 weist eine dünne Struktur mit der Maschenform auf. Daher kann ausreichend Luft zwischen die jeweiligen Unterteilungsräume 12 eingefügt werden. Auf diese Weise kann der Abschnitt zwischen den zwei Wandteilen 2 und 3 ausreichend isoliert werden.
Die Wärmeisolierstruktur 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält mehrere Teilungselemente 13, die vorgesehen sind, um den einen Wandteil 2 zu stützen, und den Unterteilungsraum 12, der dem einen Wandteil 2 zugewandt ist, unter den mehreren Unterteilungsräumen 12 teilen, so dass er zu der Seite des einen Wandteils 2 hin graduell kleiner wird. Auf diese Weise wird ein Spalt zwischen den Teilungselementen 13 näher an der Seite des einen Wandteils 2 verkürzt. Das heißt, die Anzahl der Teilungselemente 13 zum Stützen des einen Wandteils 2 kann erhöht werden. Auf diese Weise kann der Wandteil 2 durch jedes der Teilungselemente 13 ausreichend gestützt werden. Darüber hinaus wird der Wandteil 2 durch jedes der Teilungselemente 13 ausreichend gestützt. Daher kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der Vorbereiten des Stützmaterials zum Stützen des Wandteils 2 nicht erforderlich ist, wenn die Wärmeisolierstruktur 10 durch Verwenden der dreidimensionalen additiven Fertigungsmaschine (3D-Drucker) hergestellt wird. Auf diese Weise ist Durchführen von Arbeiten zum Entfernen des Stützmaterials von der hergestellten Wärmeisolierstruktur 10 nicht erforderlich. Darüber hinaus ist es möglich, Kosten und Zeit, die für Vorbereiten des Stützmaterials erforderlich sind, zu reduzieren, wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird. Daher ist es einfach, die Wandteile 2 und 3 und die Wärmeisolierstruktur 10 integral herzustellen.
Beispielsweise kann der Unterteilungsraum 12 ein Raum mit einer Gitterform, einer Fachwerkform oder einer Wabenform sein.
Wenn ein Neigungswinkel A in Bezug auf eine horizontale Ebene von jedem der Unterteilungselemente 11 45° oder größer ist, kann jedes der Unterteilungselemente 11 bereitgestellt werden, ohne das Stützmaterial innerhalb jedes der Unterteilungsräume 12 vorzubereiten, wenn die Wärmeisolierstruktur 10 durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird. Auf diese Weise wird das Stützmaterial nicht innerhalb des Unterteilungsraums 12 erzeugt. Daher kann Luft ausreichender im Inneren des Unterteilungsraums 12 eingefügt werden. Auf diese Weise kann ein Abschnitt zwischen den zwei Wandteilen 2 und 3 ausreichender isoliert werden. Darüber hinaus wird das Stützmaterial nicht erzeugt. Daher können Herstellungskosten und Herstellungszeit weiter verringert werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde als ein Beispiel ein Fall beschrieben, bei dem die Wärmeisolierstruktur auf das Rohr angewendet wird, das als der Wärmeisolierkörper dient. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Insbesondere kann die Wärmeisolierstruktur auf eine kastenförmige Struktur oder eine flache Platte angewendet werden.
Die oben beschriebene Wärmeisolierstruktur der vorliegenden Offenbarung ist geeigneterweise auf Rohre, Gehäuse oder Gebäude anwendbar, die Wärmeisolierung von einer äußeren Umgebung erfordern.
[Verfahren zum Herstellen von Wärmeisolierstruktur]
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Wärmeisolierstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Nachstehend wird ein Fall des Herstellens der Wärmeisolierstruktur, die auf das in 1A dargestellte Rohr angewendet wird, als ein Beispiel beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
(Unterteilungsschritt)
Bei einem Unterteilungsschritt werden die mehreren Unterteilungselemente 11 in einer Maschenform in dem Raumbereich 5 zwischen der Hautschicht 2 und der Hautschicht 3 bereitgestellt. Der Raumbereich 5 wird von der Seite der Hautschicht 3 zu der Seite der Hautschicht 2 in die mehreren Unterteilungsräume 12 unterteilt. Der Neigungswinkel A in Bezug auf die horizontale Ebene in jedem der Unterteilungselemente 11 beträgt 45° oder mehr.
(Teilungsschritt)
Bei einem Teilungsschritt werden die mehreren Teilungselemente 13 in dem oberen Teil des Querschnitts des Rohrs 1 bereitgestellt, um die Hautschicht 2 in dem Unterteilungsraum 12, der der Hautschicht 2 zugewandt ist, unter den mehreren Unterteilungsräumen 12 zu stützen. Auf diese Weise wird der Unterteilungsraum 12, der der Hautschicht 2 zugewandt ist, so geteilt, dass er zu der Seite der Hautschicht 2 hin graduell kleiner wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die folgenden Funktionseffekte durch die oben beschriebene Konfiguration erzielt.
Das Verfahren zum Herstellen der Wärmeisolierstruktur 10 der vorliegenden Ausführungsform enthält den Unterteilungsschritt des Bereitstellens der mehreren Unterteilungselemente 11 in einer Maschenform in dem Raumbereich 5 zwischen den zwei Wandteilen 2 und 3 (ein Wandteil 2 und der andere Wandteil 3) und des Unterteilens des Raumbereichs 5 in die mehreren Unterteilungsräume 12. Auf diese Weise kann ein Abschnitt zwischen den zwei Wandteilen 2 und 3 ausreichend durch die mehreren Unterteilungselemente 11 gestützt werden. Das Unterteilungselement 11 weist eine dünne Struktur mit der Maschenform auf. Daher kann ausreichend Luft zwischen die jeweiligen Unterteilungsräume 12 eingefügt werden. Auf diese Weise kann der Abschnitt zwischen den zwei Wandteilen 2 und 3 ausreichend isoliert werden.
Das Verfahren zum Herstellen der Wärmeisolierstruktur 10 der vorliegenden Ausführungsform enthält den Teilungsschritt des Bereitstellens der mehreren Teilungselemente 13, um den einen Wandteil 2 in dem Unterteilungsraum 12, der dem einen Wandteil 2 zugewandt ist, unter den mehreren Unterteilungsräumen 12 zu stützen, und des Teilens des Unterteilungsraums 12, so dass er graduell zu der Seite des einen Wandteils 2 kleiner wird. Auf diese Weise wird ein Spalt zwischen den Teilungselementen 13 näher an der Seite des einen Wandteils 2 verkürzt. Das heißt, die Anzahl der Teilungselemente 13 zum Stützen des einen Wandteils 2 kann erhöht werden. Auf diese Weise kann der Wandteil 2 durch jedes der Teilungselemente 13 ausreichend gestützt werden. Darüber hinaus wird der Wandteil 2 durch jedes der Teilungselemente 13 ausreichend gestützt. Daher kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der Vorbereiten des Stützmaterials zum Stützen des Wandteils 2 nicht erforderlich ist, wenn die Wärmeisolierstruktur 10 durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird. Auf diese Weise ist Durchführen von Arbeiten zum Entfernen des Stützmaterials von der hergestellten Wärmeisolierstruktur 10 nicht erforderlich. Darüber hinaus ist es möglich, Kosten und Zeit, die für Vorbereiten des Stützmaterials erforderlich sind, zu reduzieren, wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird. Daher ist es einfach, den Wandteil 2 und die Wärmeisolierstruktur 10 integral herzustellen.
Wenn der Neigungswinkel in Bezug auf die horizontale Ebene in jedem der Unterteilungselemente 11 45° oder größer ist, kann jedes der Unterteilungselemente 11 bereitgestellt werden, ohne das Stützmaterial innerhalb jedes der Unterteilungsräume 12 vorzubereiten, wenn die Wärmeisolierstruktur 10 durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird. Auf diese Weise wird das Stützmaterial nicht innerhalb des Unterteilungsraums 12 erzeugt. Daher kann Luft ausreichender im Inneren des Unterteilungsraums 12 eingefügt werden. Auf diese Weise kann ein Abschnitt zwischen den zwei Wandteilen 2 und 3 ausreichender isoliert werden. Darüber hinaus wird das Stützmaterial nicht erzeugt. Daher können Herstellungskosten und Herstellungszeit weiter verringert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform können die Hautschichten 2 und 3 und die Wärmeisolierstruktur 10 integral hergestellt werden. In diesem Fall kann das als der Wärmeisolierkörper dienende Rohr 1 hergestellt werden, ohne das Stützmaterial zwischen der Hautschicht 2 und der Wärmeisolierstruktur 10 zu erzeugen. Daher ist es einfach, die Hautschichten 2 und 3 und die Wärmeisolierstruktur 10 integral herzustellen, insbesondere wenn die Wärmeisolierstruktur 10 durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird. Auf diese Weise können Arbeitskosten und Betriebszeit reduziert werden.
[Zweite Ausführungsform]
[Wärmeisolierkörper]
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 3 bis 5B beschrieben. Der Wärmeisolierkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist aus einem festen faserverstärkten Material gebildet, und das faserverstärkte Material enthält eine Faser, deren Orientierung in einer spezifischen Richtung ausgerichtet ist.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, bei dem die Wärmeisolierkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgerichtet sind.
Auf der linken Seite in 3 sind flache, plattenförmige Wärmeisolierkörper 21, 31 und 41 so ausgerichtet, dass sie parallel zu einem Tisch T in Reihenfolge von einer Rückseite sind. Der Wärmeisolierkörper 21 enthält eine Faser 22, deren Orientierung in einer Richtung parallel zu einer In-Ebene-Richtung P (In-Ebene (0°)) ausgerichtet ist. Der Wärmeisolierkörper 31 enthält eine Faser 32, deren Orientierung in einer Richtung (In-Ebene (90°)) senkrecht zu der In-Ebene-Richtung P ausgerichtet ist. Beispiele für die Fasern 22 und 32 enthalten eine durchgehende Kohlenstofffaser.
In dem Wärmeisolierkörper 41 schneiden sich die Faser 42, deren Orientierung in einer Richtung ausgerichtet ist, und die Faser 43, deren Orientierung in der anderen Richtung ausgerichtet ist, einander. Beispiele für die Fasern 42 und 43 enthalten ein kurzfaserverstärktes NYLON und PEEK-CF (kurzfaserverstärktes PEEK).
Auf der rechten Seite in 3 ist ein flacher plattenförmiger Wärmeisolierkörper 51 senkrecht zu dem Tisch T angeordnet. Der Wärmeisolierkörper 51 enthält eine Faser 52, deren Orientierung in einer Richtung senkrecht zu einer Aus-der-Ebene-Richtung S ausgerichtet ist. Beispiele der Faser 52 enthalten eine durchgehende Kohlenstofffaser.
Die oben beschriebenen Wärmeisolierkörper 21, 31, 41 und 51 sind aus einem faserverstärkten Material gebildet. Als das faserverstärkte Material wird vorzugsweise ein faserverstärktes Harz verwendet.
4 ist ein Graph, der Ergebnisse darstellt, die durch Messen von Wärmeleitfähigkeit in der In-Ebene-Richtung und der Aus-der-Ebene-Richtung des Wärmeisolierkörpers gemäß der vorliegenden Ausführungsform erhalten wurden. Wie in 4 dargestellt, ist, wenn die durchgehende Kohlenstofffaser als die Faser verwendet wird, im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit in der In-Ebene-Richtung die Wärmeleitfähigkeit in einem Fall, bei dem die Orientierung der Faser die Richtung parallel zu der In-Ebene-Richtung P (In-Ebene (0°)) ist, gleich oder höher als das Doppelte der Wärmeleitfähigkeit in einem Fall, bei dem die Orientierung der Faser die Richtung senkrecht zu der In-Ebene-Richtung P (In-Ebene (90°)) ist. Die Wärmeleitfähigkeit in der Aus-der-Ebene-Richtung ist viel geringer als die Wärmeleitfähigkeit in der In-Ebene-Richtung (90°).
Selbst wenn das kurzfaserverstärkte NYLON oder das PEEK-CF als die Faser verwendet wird, ist die Wärmeleitfähigkeit in der In-Ebene-Richtung ungefähr das Doppelte oder gleich oder höher als das Doppelte der Wärmeleitfähigkeit in der Aus-der-Ebene-Richtung.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration enthält das faserverstärkte Material, das den Wärmeisolierkörper bildet, die Faser, deren Orientierung in einer spezifischen Richtung ausgerichtet ist. Dementsprechend kann verstanden werden, dass der Wärmeisolierkörper mit Wärmeleitungsanisotropie erhalten werden kann.
Beispiele des Wärmeisolierkörpers, der die Wärmeleitungsanisotropie auf diese Weise nutzt, sind in 5A und 5B dargestellt.
Ein Rohr 61, das als der in 5A dargestellte Wärmeisolierkörper dient, enthält eine Faser 62, deren Orientierung in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung des Rohrs 61 ausgerichtet ist. Während in dem Rohr 61 die Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung hoch ist, ist die Wärmeleitfähigkeit in einer Umfangsrichtung und einer Radialrichtung gering. Gemäß dem auf diese Weise konfigurierten Rohr 61 ist es möglich, Wärmeleitung zu einem Fluid innerhalb des Rohrs 61 ausreichend zu unterdrücken.
Ein Rohr 71, das als der in 5B dargestellte Wärmeisolierkörper dient, enthält eine Faser 72, deren Orientierung in einer Richtung parallel zu der Umfangsrichtung des Rohrs 71 ausgerichtet ist. Während in dem Rohr 71 die Wärmeleitfähigkeit in der Umfangsrichtung hoch ist, ist die Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung und der Radialrichtung gering. Gemäß dem auf diese Weise konfigurierten Rohr 71 ist es möglich, Wärmeleitung zu einem Fluid innerhalb des Rohrs 71 ausreichend zu unterdrücken.
Beispielsweise kann der Wärmeisolierkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt werden. Beispielsweise enthält ein Beispiel des 3D-Druckers den oben beschriebenen 3D-Drucker 100 in 2A. Die oben beschriebene Wärmeleitfähigkeitsanisotropie zeigt sich besonders deutlich bei Modellierung des 3D-Druckers, der die Orientierung der Faser stark einstellt.
Eine Funktionsweise und ein vorteilhafter Effekt der Wärmeisolierkörper 21, 31, 41, 51, 61 und 71 gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform werden beschrieben.
Die Wärmeisolierkörper 21, 31, 41, 51, 61 und 71 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind aus einem festen faserverstärkten Material gebildet, und das faserverstärkte Material enthält die Fasern 22, 32, 42, 52, 62 und 72, deren Orientierungen in der spezifischen Richtung ausgerichtet sind. Auf diese Weise können die Wärmeisolierkörper 21, 31, 41, 51, 61 und 71 die Wärmeleitungsanisotropie aufweisen. Wenn die Rohre 61 und 71 als der Wärmeisolierkörper hergestellt werden, ist es daher beispielsweise möglich, das Rohr 61, bei dem die Wärmeleitfähigkeit in der Umfangsrichtung und der Radialrichtung durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung verringert wird, und das Rohr 71, bei dem die Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung und der Radialrichtung durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit in der Umfangsrichtung verringert wird, herzustellen. Gemäß den auf diese Weise konfigurierten Rohren 61 und 71 ist es möglich, Wärmeleitung zu einem Fluid innerhalb der Rohre 61 und 71 ausreichend zu unterdrücken. Insbesondere wenn die Wärmeisolierstruktur 10 durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird, richtet der 3D-Drucker die Orientierungen der Fasern 22, 32, 42, 52, 62 und 72 leicht in der spezifischen Richtung aus. Daher können die Wärmeisolierkörper 21, 31, 41, 51, 61 und 71 leicht die Wärmeleitungsanisotropie aufweisen.
Es kann sein, dass das faserverstärkte Material nur die Fasern 22, 32 und 52 enthält, deren Orientierungen in einer Richtung ausgerichtet sind, oder solche enthält, bei denen die Faser 42, deren Orientierung in einer Richtung ausgerichtet ist, und die Faser 43, deren Orientierung in der anderen Richtung ausgerichtet ist, einander schneiden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde als ein Beispiel ein Fall beschrieben, bei dem der Wärmeisolierkörper aus dem festen faserverstärkten Material gebildet ist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Insbesondere kann ein Aspekt so verwendet werden, dass der eine Wandteil, der andere Wandteil oder die Wärmeisolierstruktur gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform aus dem faserverstärkten Material gebildet ist, das die Faser enthält, deren Orientierung in der spezifischen Richtung ausgerichtet ist.
[Verfahren zum Herstellen von Wärmeisolierkörper]
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Wärmeisolierstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Nachstehend wird ein Fall des Herstellens des in 5A dargestellten Rohrs 61 als ein Beispiel beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Beim Herstellen des Rohrs 61 wird das Rohr 61 aus dem festen faserverstärkten Material gebildet, das die Faser 62 enthält, deren Orientierung in der spezifischen Richtung ausgerichtet ist. Insbesondere wird das Rohr 61 so hergestellt, dass die Orientierung der Faser 62 in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung des herzustellenden Rohrs 61 ausgerichtet ist. Beispielsweise wird als das faserverstärkte Material ein faserverstärktes Harz verwendet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die folgenden Funktionseffekte durch die oben beschriebene Konfiguration erzielt.
Das Verfahren zum Herstellen der Wärmeisolierkörper 21, 31, 41, 51, 61 und 71 der vorliegenden Ausführungsform enthält einen Schritt des Bildens des Wärmeisolierkörpers durch Verwenden des festen faserverstärkten Materials, das die Fasern 22, 32, 42, 52, 62 und 72 enthält, deren Orientierungen in der spezifischen Richtung ausgerichtet sind. Auf diese Weise ist es möglich, die Wärmeisolierkörper 21, 31, 41, 51, 61 und 71 mit der Wärmeleitungsanisotropie herzustellen. Wenn die Rohre 61 und 71 als der Wärmeisolierkörper hergestellt werden, ist es daher beispielsweise möglich, das Rohr 61, bei dem die Wärmeleitfähigkeit in der Umfangsrichtung und der Radialrichtung durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung verringert wird, und das Rohr 71, bei dem die Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung und der Radialrichtung durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit in der Umfangsrichtung verringert wird, herzustellen. Gemäß den auf diese Weise konfigurierten Rohren 61 und 71 ist es möglich, Wärmeleitung zu einem Fluid innerhalb der Rohre 61 und 71 ausreichend zu unterdrücken. Insbesondere wenn die Wärmeisolierstruktur 10 durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird, richtet der 3D-Drucker die Orientierungen der Fasern 22, 32, 42, 52, 62 und 72 leicht in der spezifischen Richtung aus. Daher können die Wärmeisolierkörper 21, 31, 41, 51, 61 und 71 leicht die Wärmeleitungsanisotropie aufweisen.
Beispielsweise wird die bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen beschriebene Wärmeisolierstruktur (10) wie folgt verstanden.
Die Wärmeisolierstruktur (10) gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält die mehreren Unterteilungselemente (11), die in einer Maschenform in dem Raumbereich (5) zwischen dem einen Wandteil (2) und dem anderen Wandteil (3), der dem einen Wandteil zugewandt ist, vorgesehen sind und den Raumbereich in die mehreren Unterteilungsräume (12) von einer Seite des anderen Wandteils zu einer Seite des einen Wandteils unterteilen, und die mehreren Teilungselemente (13), die vorgesehen sind, um den einen Wandteil zu stützen, und den Unterteilungsraum, der dem einen Wandteil zugewandt ist, unter den mehreren Unterteilungsräumen teilen, so dass er zu der Seite des einen Wandteils hin graduell kleiner wird.
Die Wärmeisolierstruktur der vorliegenden Offenbarung enthält die mehreren Unterteilungselemente, die in einer Maschenform in dem Raumbereich zwischen den zwei Wandteilen (einem Wandteil und dem anderen Wandteil) vorgesehen sind und den Raumbereich in die mehreren Unterteilungsräume unterteilen. Auf diese Weise kann ein Abschnitt zwischen den zwei Wandteilen ausreichend gestützt werden. Das Unterteilungselement weist eine dünne Struktur mit der Maschenform auf. Daher kann Luft ausreichend in jedem der Unterteilungsräume eingefügt werden. Auf diese Weise kann der Abschnitt zwischen den zwei Wandteilen ausreichend isoliert werden.
Die Wärmeisolierstruktur der vorliegenden Offenbarung enthält die mehreren Teilungselemente, die vorgesehen sind, um den einen Wandteil zu stützen, und den Unterteilungsraum, der dem einen Wandteil zugewandt ist, unter den mehreren Unterteilungsräumen teilen, so dass er zu der Seite des einen Wandteils hin graduell kleiner wird. Auf diese Weise wird ein Spalt zwischen den Teilungselementen näher an der Seite des einen Wandteils verkürzt. Das heißt, die Anzahl der Teilungselemente zum Stützen des einen Wandteils kann erhöht werden. Auf diese Weise kann der Wandteil durch jedes der Teilungselemente ausreichend gestützt werden. Darüber hinaus wird der Wandteil durch jedes der Teilungselemente ausreichend gestützt. Daher kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der Vorbereiten des Stützmaterials zum Stützen des Wandteils nicht erforderlich ist, wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden der dreidimensionalen additiven Fertigungsmaschine (3D-Drucker) hergestellt wird. Auf diese Weise ist Durchführen von Arbeiten zum Entfernen des Stützmaterials von der hergestellten Wärmeisolierstruktur nicht erforderlich. Darüber hinaus ist es möglich, Kosten und Zeit, die für Vorbereiten des Stützmaterials erforderlich sind, zu reduzieren, wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird. Daher ist es einfach, den Wandteil und die Wärmeisolierstruktur integral herzustellen.
Beispielsweise kann der Unterteilungsraum ein Raum mit einer Gitterform, einer Fachwerkform oder einer Wabenform sein.
In der Wärmeisolierstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung beträgt der Neigungswinkel in Bezug auf die horizontale Ebene unter den mehreren Unterteilungselementen 45° oder mehr.
Wenn der Neigungswinkel in Bezug auf die horizontale Ebene in jedem der Unterteilungselemente 45° oder größer ist, kann jedes der Unterteilungselemente bereitgestellt werden, ohne das Stützmaterial innerhalb jedes der Unterteilungsräume vorzubereiten, wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird. Auf diese Weise wird das Stützmaterial nicht innerhalb des Unterteilungsraums erzeugt. Daher kann Luft ausreichender im Inneren des Unterteilungsraums eingefügt werden. Auf diese Weise kann der Abschnitt zwischen den zwei Wandteilen ausreichender isoliert werden. Darüber hinaus wird das Stützmaterial nicht erzeugt. Daher können Herstellungskosten und Herstellungszeit weiter verringert werden.
Der Wärmeisolierkörper (1) gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält den einen Wandteil (2), den anderen Wandteil (3), der dem einen Wandteil zugewandt ist, und die oben beschriebene Wärmeisolierstruktur (10), die in dem Raumbereich (5) zwischen dem einen Wandteil und dem anderen Wandteil vorgesehen ist. Der eine Wandteil, der andere Wandteil oder die Wärmeisolierstruktur ist aus dem faserverstärkten Material gebildet. Das faserverstärkte Material enthält die Faser, deren Orientierung in der spezifischen Richtung ausgerichtet ist.
In dem Wärmeisolierkörper der vorliegenden Offenbarung sind der Wandteil und die Wärmeisolierstruktur aus dem faserverstärkten Material gebildet, und das faserverstärkte Material enthält die Faser, deren Orientierung in der spezifischen Richtung ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann der Wärmeisolierkörper die Wärmeleitungsanisotropie aufweisen. Wenn das Rohr als der Wärmeisolierkörper hergestellt wird, ist es daher beispielsweise möglich, das Rohr, bei dem die Wärmeleitfähigkeit in der Umfangsrichtung und der Radialrichtung durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung verringert wird, und das Rohr, bei dem die Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung und der Radialrichtung durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit in der Umfangsrichtung verringert wird, herzustellen. Gemäß dem auf diese Weise konfigurierten Rohr ist es möglich, Wärmeleitung zu dem Fluid innerhalb des Rohrs ausreichend zu unterdrücken. Insbesondere wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird, richtet der 3D-Drucker leicht die Orientierung der Faser in der spezifischen Richtung aus. Daher kann der Wärmeisolierkörper leicht die Wärmeleitungsanisotropie aufweisen.
Es kann sein, dass das faserverstärkte Material nur die Faser enthält, deren Orientierung in einer Richtung ausgerichtet ist, oder solche enthält, bei denen die Faser, deren Orientierung in einer Richtung ausgerichtet ist, und die Faser, deren Orientierung in der anderen Richtung ausgerichtet ist, einander schneiden.
Der Wärmeisolierkörper (21, 31, 41, 51, 61 und 71) gemäß der vorliegenden Offenbarung ist aus dem festen faserverstärkten Material gebildet, und das faserverstärkte Material enthält die Faser (22, 32, 42, 52, 62 und 72), deren Orientierung in der spezifischen Richtung ausgerichtet ist.
Der Wärmeisolierkörper der vorliegenden Offenbarung ist aus dem festen faserverstärkten Material gebildet, und das faserverstärkte Material enthält die Faser, deren Orientierung in der spezifischen Richtung ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann der Wärmeisolierkörper die Wärmeleitungsanisotropie aufweisen. Wenn das Rohr als der Wärmeisolierkörper hergestellt wird, ist es daher beispielsweise möglich, das Rohr, bei dem die Wärmeleitfähigkeit in der Umfangsrichtung und der Radialrichtung durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung verringert wird, und das Rohr, bei dem die Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung und der Radialrichtung durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit in der Umfangsrichtung verringert wird, herzustellen. Gemäß dem auf diese Weise konfigurierten Rohr ist es möglich, Wärmeleitung zu dem Fluid innerhalb des Rohrs ausreichend zu unterdrücken. Insbesondere wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird, richtet der 3D-Drucker leicht die Orientierung der Faser in der spezifischen Richtung aus. Daher kann der Wärmeisolierkörper leicht die Wärmeleitungsanisotropie aufweisen.
Es kann sein, dass das faserverstärkte Material nur die Faser enthält, deren Orientierung in einer Richtung ausgerichtet ist, oder solche enthält, bei denen die Faser, deren Orientierung in einer Richtung ausgerichtet ist, und die Faser, deren Orientierung in der anderen Richtung ausgerichtet ist, einander schneiden.
Das Verfahren zum Herstellen der Wärmeisolierstruktur (10) der vorliegenden Offenbarung enthält einen Unterteilungsschritt des Bereitstellens der mehreren Unterteilungselemente (11) in einer Maschenform in dem Raumbereich (5) zwischen dem einen Wandteil (2) und dem anderen Wandteil (3), der dem einen Wandteil zugewandt ist, und des Unterteilens des Raumbereichs in die mehreren Unterteilungsräume (12) von einer Seite des anderen Wandteils zu einer Seite des einen Wandteils und einen Teilungsschritt des Bereitstellens der mehreren Teilungselemente (13), um den einen Wandteil in dem Unterteilungsraum, der dem einen Wandteil zugewandt ist, unter den mehreren Unterteilungsräumen zu stützen, und des Teilens des Unterteilungsraums, der dem einen Wandteil zugewandt ist, so dass er zu der Seite des einen Wandteils hin graduell kleiner wird.
Das Verfahren zum Herstellen der Wärmeisolierstruktur der vorliegenden Offenbarung enthält den Unterteilungsschritt des Bereitstellens der mehreren Unterteilungselemente in einer Maschenform in dem Raumbereich zwischen den zwei Wandteilen (einem Wandteil und dem anderen Wandteil) und des Unterteilens des Raumbereichs in die mehreren Unterteilungsräume. Auf diese Weise kann der Abschnitt zwischen den zwei Wandteilen ausreichend durch die mehreren Unterteilungselemente gestützt werden. Das Unterteilungselement weist eine dünne Struktur mit der Maschenform auf. Daher kann Luft ausreichend in jedem der Unterteilungsräume eingefügt werden. Auf diese Weise kann der Abschnitt zwischen den zwei Wandteilen ausreichend isoliert werden.
Das Verfahren zum Herstellen der Wärmeisolierstruktur der vorliegenden Offenbarung enthält den Teilungsschritt des Bereitstellens der mehreren Teilungselemente, um den einen Wandteil in dem Unterteilungsraum, der dem einen Wandteil zugewandt ist, unter den mehreren Unterteilungsräumen zu stützen, und des Teilens des Unterteilungsraums, so dass er zu der Seite des einen Wandteils hin graduell kleiner wird. Auf diese Weise wird ein Spalt zwischen den Teilungselementen näher an der Seite des einen Wandteils verkürzt. Das heißt, die Anzahl der Teilungselemente zum Stützen des einen Wandteils kann erhöht werden. Auf diese Weise kann der Wandteil durch jedes der Teilungselemente ausreichend gestützt werden. Darüber hinaus wird der Wandteil durch jedes der Teilungselemente ausreichend gestützt. Daher kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der Vorbereiten des Stützmaterials zum Stützen des Wandteils nicht erforderlich ist, wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden der dreidimensionalen additiven Fertigungsmaschine (3D-Drucker) hergestellt wird. Auf diese Weise ist Durchführen von Arbeiten zum Entfernen des Stützmaterials von der hergestellten Wärmeisolierstruktur nicht erforderlich. Darüber hinaus ist es möglich, Kosten und Zeit, die für Vorbereiten des Stützmaterials erforderlich sind, zu reduzieren, wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird. Daher ist es einfach, den Wandteil und die Wärmeisolierstruktur integral herzustellen.
Beispielsweise kann der Unterteilungsraum ein Raum mit einer Gitterform, einer Fachwerkform oder einer Wabenform sein.
Bei dem Verfahren zum Herstellen der Wärmeisolierstruktur der vorliegenden Offenbarung beträgt bei dem Unterteilungsschritt der Neigungswinkel in Bezug auf die horizontale Ebene unter den mehreren Unterteilungselementen 45° oder mehr.
Wenn der Neigungswinkel in Bezug auf die horizontale Ebene in jedem der Unterteilungselemente 45° oder größer ist, kann jedes der Unterteilungselemente bereitgestellt werden, ohne das Stützmaterial innerhalb jedes der Unterteilungsräume vorzubereiten, wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird. Auf diese Weise wird das Stützmaterial nicht innerhalb des Unterteilungsraums erzeugt. Daher kann Luft ausreichender im Inneren des Unterteilungsraums eingefügt werden. Auf diese Weise kann der Abschnitt zwischen den zwei Wandteilen ausreichender isoliert werden. Darüber hinaus wird das Stützmaterial nicht erzeugt. Daher können Herstellungskosten und Herstellungszeit weiter verringert werden.
Gemäß dem Verfahren zum Herstellen des Wärmeisolierkörpers (1) der vorliegenden Offenbarung werden bei dem Verfahren zum Herstellen des Wärmeisolierkörpers, der den einen Wandteil (2), den anderen Wandteil (3), der dem einen Wandteil zugewandt ist, und die oben beschriebene Wärmeisolierstruktur (10), die in dem Raumbereich (5) zwischen dem einen Wandteil und dem anderen Wandteil vorgesehen ist, enthält, der eine Wandteil, der andere Wandteil und die Wärmeisolierstruktur integral hergestellt.
Gemäß dem Verfahren zum Herstellen des Wärmeisolierkörpers der vorliegenden Offenbarung kann der Wärmeisolierkörper hergestellt werden, ohne das Stützmaterial zwischen dem einen Wandteil und der Wärmeisolierstruktur zu erzeugen. Daher ist es einfach, den Wandteil und die Wärmeisolierstruktur integral herzustellen, insbesondere wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird. Auf diese Weise können Arbeitskosten und Betriebszeit reduziert werden.
Gemäß dem Verfahren zum Herstellen des Wärmeisolierkörpers (1) der vorliegenden Offenbarung enthält das Verfahren zum Herstellen des Wärmeisolierkörpers, der den einen Wandteil (2), den anderen Wandteil (3), der dem einen Wandteil zugewandt ist, und die oben beschriebene Wärmeisolierstruktur (10), die in dem Raumbereich (5) zwischen dem einen Wandteil und dem anderen Wandteil vorgesehen ist, enthält, einen Schritt des Bildens des einen Wandteils, des anderen Wandteils oder der Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des faserverstärkten Materials, das die Faser enthält, deren Orientierung in der spezifischen Richtung ausgerichtet ist.
Das Verfahren zum Herstellen des Wärmeisolierkörpers der vorliegenden Offenbarung enthält den Schritt des Bildens des Wandteils des Wärmeisolierkörpers oder der Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des faserverstärkten Materials, das die Faser enthält, deren Orientierung in der spezifischen Richtung ausgerichtet ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Wärmeisolierkörper mit der Wärmeleitungsanisotropie herzustellen. Wenn das Rohr als der Wärmeisolierkörper hergestellt wird, ist es daher beispielsweise möglich, das Rohr, bei dem die Wärmeleitfähigkeit in der Umfangsrichtung und der Radialrichtung durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung verringert wird, und das Rohr, bei dem die Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung und der Radialrichtung durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit in der Umfangsrichtung verringert wird, herzustellen. Gemäß dem auf diese Weise konfigurierten Rohr ist es möglich, Wärmeleitung zu dem Fluid innerhalb des Rohrs ausreichend zu unterdrücken. Insbesondere wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird, richtet der 3D-Drucker leicht die Orientierung der Faser in der spezifischen Richtung aus. Daher kann der Wärmeisolierkörper leicht die Wärmeleitungsanisotropie aufweisen.
Das Verfahren zum Herstellen des Wärmeisolierkörpers (21, 31, 41, 51, 61 und 71) der vorliegenden Offenbarung enthält einen Schritt des Bildens des Wärmeisolierkörpers durch Verwenden des festen faserverstärkten Materials, das die Faser (22, 32, 42, 52, 62 und 72), deren Orientierung in der spezifischen Richtung ausgerichtet ist, enthält.
Das Verfahren zum Herstellen des Wärmeisolierkörpers der vorliegenden Offenbarung enthält den Schritt des Bildens des Wärmeisolierkörpers durch Verwenden des festen faserverstärkten Materials, das die Faser enthält, deren Orientierung in der spezifischen Richtung ausgerichtet ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Wärmeisolierkörper mit der Wärmeleitungsanisotropie herzustellen. Wenn das Rohr als der Wärmeisolierkörper hergestellt wird, ist es daher beispielsweise möglich, das Rohr, bei dem die Wärmeleitfähigkeit in der Umfangsrichtung und der Radialrichtung durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung verringert wird, und das Rohr, bei dem die Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung und der Radialrichtung durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit in der Umfangsrichtung verringert wird, herzustellen. Gemäß dem auf diese Weise konfigurierten Rohr ist es möglich, Wärmeleitung zu dem Fluid innerhalb des Rohrs ausreichend zu unterdrücken. Insbesondere wenn die Wärmeisolierstruktur durch Verwenden des 3D-Druckers hergestellt wird, richtet der 3D-Drucker leicht die Orientierung der Faser in der spezifischen Richtung aus. Daher kann der Wärmeisolierkörper leicht die Wärmeleitungsanisotropie aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Rohr (Wärmeisolierkörper)
2: Hautschicht (ein Wandteil)
3: Hautschicht (der andere Wandteil)
4: Strömungsweg
5: Raumbereich
10: Wärmeisolierstruktur
11: Unterteilungselement
12: Unterteilungsraum
13: Teilungselement
21,: 31, 41, 51 (flacher plattenförmiger) Wärmeisolierkörper
22,: 32, 42, 52, 62, 72 Faser
61,: 71 Rohr (Wärmeisolierkörper)
100: 3D-Drucker (dreidimensionale additive Fertigungsmaschine)
101: Gehäuse
102: Modelliertisch
103: Modellierkopf
104: Rolle
105: Kunststofffaden
105': Kunststofffaden (in einem geschmolzenen oder einem halbgeschmolzenen Zustand)
106: Stützmaterialfilament
107: Düse
A: Neigungswinkel
G: Spalt
M: modelliertes Objekt
P: In-Ebene-Richtung
S: Aus-der-Ebene-Richtung
T: Tisch

Claims

Wärmeisolierstruktur, umfassend: mehrere Unterteilungselemente, die in einer Maschenform in einem Raumbereich zwischen einem Wandteil und dem anderen Wandteil, der dem einen Wandteil zugewandt ist, vorgesehen sind und den Raumbereich in mehrere Unterteilungsräume von einer Seite des anderen Wandteils zu einer Seite des einen Wandteils unterteilen; und mehrere Teilungselemente, die vorgesehen sind, um den einen Wandteil zu stützen, und den Unterteilungsraum, der dem einen Wandteil zugewandt ist, unter den mehreren Unterteilungsräumen teilen, so dass er zu der Seite des einen Wandteils hin graduell kleiner wird.
Wärmeisolierstruktur nach Anspruch 1, wobei ein Neigungswinkel der mehreren Unterteilungselemente in Bezug auf eine horizontale Ebene 45° oder größer ist.
Wärmeisolierkörper, umfassend: einen Wandteil; den anderen Wandteil, der dem einen Wandteil zugewandt ist; und die Wärmeisolierstruktur nach Anspruch 1 oder 2, die in einem Raumbereich zwischen dem einen Wandteil und dem anderen Wandteil vorgesehen ist, wobei der eine Wandteil, der andere Wandteil oder die Wärmeisolierstruktur aus einem faserverstärkten Material gebildet ist, und das faserverstärkte Material eine Faser, deren Orientierung in einer spezifischen Richtung ausgerichtet ist, enthält.
Wärmeisolierkörper, der aus einem festen faserverstärkten Material gebildet ist, wobei das faserverstärkte Material eine Faser enthält, deren Orientierung in einer spezifischen Richtung ausgerichtet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Wärmeisolierstruktur, umfassend: einen Unterteilungsschritt des Bereitstellens mehrerer Unterteilungselemente in einer Maschenform in einem Raumbereich zwischen einem Wandteil und dem anderen Wandteil, der dem einen Wandteil zugewandt ist, und des Unterteilens des Raumbereichs in mehrere Unterteilungsräume von einer Seite des anderen Wandteils zu einer Seite des einen Wandteils; und einen Teilungsschritt des Bereitstellens mehrerer Teilungselemente, um den einen Wandteil in dem Unterteilungsraum, der dem einen Wandteil zugewandt ist, unter den mehreren Unterteilungsräumen zu stützen, und des Teilens des Unterteilungsraums, der dem einen Wandteil zugewandt ist, so dass er zu der Seite des einen Wandteils hin graduell kleiner wird.
Verfahren zum Herstellen einer Wärmeisolierstruktur nach Anspruch 5, wobei bei dem Unterteilungsschritt ein Neigungswinkel der mehreren Unterteilungselemente in Bezug auf eine horizontale Ebene 45° oder größer ist.
Verfahren zum Herstellen eines Wärmeisolierkörpers, der einen Wandteil, den anderen Wandteil, der dem einen Wandteil zugewandt ist, und die Wärmeisolierstruktur nach Anspruch 1 oder 2 enthält, die in dem Raumbereich zwischen dem einen Wandteil und dem anderen Wandteil vorgesehen ist, wobei der eine Wandteil, der andere Wandteil und die Wärmeisolierstruktur integral hergestellt sind.
Verfahren zum Herstellen eines Wärmeisolierkörpers, der einen Wandteil, den anderen Wandteil, der dem einen Wandteil zugewandt ist, und die Wärmeisolierstruktur nach Anspruch 1 oder 2 enthält, die in dem Raumbereich zwischen dem einen Wandteil und dem anderen Wandteil vorgesehen ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Bildens des einen Wandteils, des anderen Wandteils oder der Wärmeisolierstruktur durch Verwenden eines faserverstärkten Materials, das eine Faser enthält, deren Orientierung in einer spezifischen Richtung ausgerichtet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Wärmeisolierkörpers, umfassend: einen Schritt des Bildens des Wärmeisolierkörpers durch Verwenden eines festen faserverstärkten Materials, das eine Faser enthält, deren Orientierung in einer spezifischen Richtung ausgerichtet ist.