JP2002243182A - 廃材を利用した暖房器具およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房器具に使用される発泡材を使用した断熱
材の再使用を可能にするとともに、産業廃棄物を再利用
することを目的とする。 【解決手段】 断熱材として発泡材を利用した暖房器具
において、発泡材に廃材を混入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、断熱材が内蔵され
た暖房器具の構造及びその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に暖房器具には、熱効率を上げる
ための手段として、放熱を抑えるための断熱材が内蔵さ
れている。断熱材の役割は、熱源から放出された熱が、
暖房対象とは別の方向へ移動するのを防ぐことである。
したがって、断熱材には熱伝導率の低い材質のものが使
用される。

【０００３】断熱材として利用されている材料には、グ
ラスウール、スポンジ、発泡ウレタン、発泡スチロール
などが挙げられる。これらに共通した特徴としては、材
料自体に大量に空気を含んでいることである。というの
は、空気を含ませることにより、飛躍的に熱伝導率を下
げられ、また重量を軽くすることができるからである。

【０００４】これらの断熱材の中でも、発泡ウレタンや
発泡スチロールなどの発泡樹脂を発泡させた材料は、安
価で生産できることや、熱源や暖房器具本体と一体的に
成形できるなどのメリットがあるため、断熱材の材料と
して広く利用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら一般的
に、これらの発泡樹脂を利用した断熱材は、熱を加えて
溶かすことにより熱可塑性樹脂のように原料として再利
用することは困難である。そのため、その廃材は産業廃
棄物として処理されるのがほとんどであった。そのた
め、今般の循環型社会の流れに逆行してしまうので、世
の中の流れとしては、断熱材には発泡材を使用しない方
向になってきている。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、暖房器具に使用される発泡材を使用し
た断熱材の再使用を可能にするとともに、産業廃棄物を
再利用することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用・効果】上記課
題を解決するため請求項１では、断熱材として発泡材を
利用した暖房器具において、該発泡材には廃材が混入さ
れていることを特徴とする。発泡材を利用した断熱材
は、断熱性に大変優れているので、その中に廃材を混入
しても、必要な性能を確保することができる。本発明に
おいては、断熱材を生産する工程で、廃材を混入するこ
とにより、廃材の再利用を図ることができるとともに、
発泡材の原料使用量を削減することができる。

【０００８】請求項２の発明は、前記発泡材と前記廃材
とが、同じ種類の材料であることを特徴とする。発泡材
の原料である発泡樹脂に廃材を混入する際に、その廃材
が発泡材と同じ種類であれば、廃材を混入しない場合と
同等レベルの物性値を確保することが可能になる。本発
明においては、発泡材と廃材とを同じ種類の材料にする
ことにより、廃材を混入しない場合と同等の物性値を確
保することができる。

【０００９】請求項３の発明は、前記廃材が、遠赤外線
の放射率が高い材料であることを特徴とする。断熱材は
その用途として、熱源に密着させて使用する場合がほと
んどである。この時熱源の熱が発泡材へも伝導されるの
で、この熱を有効に活用できれば暖房器具としての熱効
率を上げることができる。特に、この熱エネルギーを遠
赤外線に変えることができれば、より効率的で体に優し
い暖房を得ることができる。本発明においては、発泡材
へ混入する廃材に遠赤外線の放射率が高い材料を使用す
ることにより、暖房器具の熱源の熱を効率良く活用する
ことができるとともに、人体に優しい暖房器具を提供す
ることができる。

【００１０】請求項４の発明は、前記暖房器具の熱源が
電気ヒータであり、前記廃材が導電性材料であることを
特徴とする。暖房器具の熱源に電気ヒータを使用する場
合、ヒータが漏電した場合に断熱材側に電気が流れるよ
うにすれば、人が感電する可能性を低くすることができ
る。本発明においては、発泡材へ混入する廃材に導電性
が高い材料を使用することにより、電気ヒータが漏電し
た場合に、人が感電するのを防止することができる。

【００１１】請求項５の発明は、前記導電性材料が混入
される断熱材をアースと接続したことを特徴とする。前
項の発明において、漏電して導電性の断熱材に流れ込ん
だ電流をアースへ逃がしてやれば、より安全を確保する
ことができる。本発明においては、導電性の廃材が混入
される断熱材をアースに接続することにより、電気ヒー
タの漏電による感電事故を未然に防止することができ
る。

【００１２】請求項６の発明は、前記廃材が混入される
箇所を限定したことを特徴とする。暖房器具によって
は、断熱材の物性に対する要求が、箇所によって異なる
場合がある。例をあげると、荷重のかかる箇所は強度を
強くする必要があるが、その他の箇所は強度がかからな
いような暖房器具の場合、廃材を混入すると強度が落ち
る可能性があるので、強度を必要とする箇所には廃材を
混入しないようにすれば、要求性能を確保することがで
きる。本発明においては、断熱材を成形する際に、廃材
を混入する箇所を限定することにより、廃材を利用して
も要求性能を満たす断熱材を提供することができる。

【００１３】請求項７の発明は、暖房器具の要求性能に
応じて前記廃材の混入比率を部分的に変えることを特徴
とする。前項で述べたように、断熱材の物性に対する要
求が、箇所によって異なる場合、物性を必要とする箇所
に応じて廃材を混入する比率を変えることによって、前
項と同様の効果を得ることができる。

【００１４】請求項８の発明は、前記暖房器具が、暖房
便座装置であることを特徴とする。現状の暖房便座装置
は、通電を開始して便座表面温度が所定の温度になるま
でにかなりの時間がかかるため、いつ使用しても暖かい
状態を確保するためには、通常２４時間通電しておかね
ば、その要求性能を満たすことができない。しかしなが
ら、使用する時間はごく限られており、使用しない間に
放熱する熱は、無駄なエネルギーとなってしまう。そこ
で、断熱材をその内部に充填すれば、放熱を低く押さえ
ることができ、無駄なエネルギー消費を抑えることがで
きる。

【００１５】この場合、断熱材によって強度を増すこと
ができれば、便座表面の樹脂厚さを薄くすることができ
るので、ヒータの熱を便座表面に伝える速度を上げるこ
とができる。そうすることにより、使用していない時
は、通電をしないか、または使用時に比べて低い温度で
待機することができ、使用する時に即座に温度を立ち上
げることができれば、飛躍的に消費電力量を押さえるこ
とができる。

【００１６】また、便座は人が座ることにより荷重がか
かる箇所が限定されるので、請求６、７のように廃材を
混入する箇所を限定することは大変効果がある。

【００１７】請求項９の発明は、前記発泡材の原料であ
る発泡樹脂を注入する前段階で廃材を混入することを特
徴とする。発泡材を成形する際は、二種類の液状の発泡
樹脂を混合すると、樹脂が気体を巻き込みながら膨張
し、体積を増やしてゆき、最終的には固化して発泡材の
成形が完了する。この時に、他の物質が混入されている
と、発泡樹脂はそれを巻き込んでゆき、発泡樹脂が固化
した際には、発泡材と他の物質とは一体化される。本発
明においては、発泡樹脂を注入する前段階で廃材を混入
することにより、廃材と発泡材を一体化することがで
き、断熱材としての必要な性能や強度を保つことができ
る。

【００１８】請求項１０の発明は、前記発泡材の原料で
ある発泡樹脂の注入と同時に廃材を混入することを特徴
とする。前項発明では、発泡樹脂を注入する前段階で廃
材を混入するが、廃材が混入される場所が限定される可
能性が高くなる。廃材を全体的にまんべんなく分散させ
なければ必要な物性値を確保できないような製品の場合
は、この方法では製品として成立しなくなってしまう。
本発明においては、発泡樹脂を注入する際に、同時に廃
材を混入することにより、廃材が全体的にまんべんなく
分散され、製品が必要とする物性値を確保することがで
きる。

【００１９】請求項１１の発明は、断熱材として発泡材
を利用した暖房器具において、断熱材の一部をあらかじ
め廃材を混入して成形し、該成形物を暖房器具本体に組
み込んだ後に発泡樹脂を注入し、隙間部分に発泡材を充
填し一体化したことを特徴とする。

【００２０】暖房器具本体と断熱材とを一体化するよう
に、発泡樹脂を本体に注入して成形する暖房器具の場
合、廃材を暖房器具本体に直接組み込むと、廃材によっ
て暖房器具本体が汚れてしまう可能性がある。特に、発
泡材を粉砕して微粒子にした廃材は静電気に吸着されや
すく、暖房器具本体に付着してしまうと、取り除くこと
は容易ではない。本発明においては、廃材を混入する断
熱材の一部をあらかじめ成形し、成形した状態の材料を
本体に組み込んだ時に生じる隙間に発泡樹脂を注入して
暖房器具と一体化することにより、暖房器具本体が廃材
によって汚れるのを防止することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面により詳細に説明する。 （実施例１）図１は、第１の実施例であるパネルヒータ
の概要図であり、図中の（ａ）はパネルヒータ本体であ
り、（ｂ）はＡ−Ａ'での断面図である。図中の１０は
パネルヒータ本体、１１は発泡材を材料にした断熱材、
１２は電気ヒータをそれぞれ示す。

【００２２】パネルヒータ１０は、電気ヒータ１２を熱
源にした対面を暖めるためのヒータである。電気ヒータ
１２の裏面には、断熱材１１が埋設されており、電気ヒ
ータ１２の熱が裏面に逃げないように構成されている。
この時断熱材には、断熱性に優れ、かつ重量を軽くでき
る発泡ウレタンが利用されている。

【００２３】次に、断熱材１１の製造工程について図２
に示す。図中の（ａ）は金型に発泡樹脂を注入する工程
を説明する図であり、（ｂ）は成形する工程を説明する
図である。図中の２０は断熱材成形用金型、２１は金型
蓋部、２２は金型下部、２３は樹脂注入部、２４は廃
材、２５はウレタン発泡樹脂注入機、２６はウレタン発
泡発泡をそれぞれ示す。

【００２４】まず、金型蓋部２１が開いた状態で、前も
って廃材２４が投入されている。廃材としては、木く
ず、繊維くず、粉体、紙くずなどが例に挙げられるが、
これらに限定されるわけではない。

【００２５】次に、ウレタン発泡樹脂注入機２５からウ
レタン発泡樹脂２６が注入されるが、ウレタン発泡樹脂
２６は、注入する瞬間に二液が混合され、注入直後から
発泡が始まる。ウレタン発泡樹脂２６を注入したら即時
に金型蓋部２１を閉じ、発泡の反応が終了し固化するま
でこの状態を保つ。ウレタン発泡樹脂２６が反応してい
る間、ウレタン発泡樹脂２６は膨張して廃材２４を巻き
込みながら金型下部２２の樹脂注入部に充満するので、
廃材２４はウレタン発泡樹脂２６と一体化して固化する
ようになる。

【００２６】また、廃材としてウレタン発泡樹脂２６の
廃材を利用することにより、材料のリサイクルを実現す
ることができる。このようにすれば、廃材２４を混入す
る分のウレタン発泡樹脂２６の注入量を減らすことがで
きるとともに、廃材２４自体の処理を行うことができ
る。

【００２７】（実施例２）次に、廃材を発泡樹脂と同時
に混入する場合の実施例を示す。図３は、第２の実施例
を示す図であり、図２で示したウレタン発泡樹脂注入機
２５に廃材注入ノズル３１を付加した機械を用いて、廃
材３２とウレタン発泡樹脂２６とを同時に混ぜて注入す
る例を示すものである。

【００２８】実施例１では、注入する前段階で廃材３２
を投入したが、実施例２では、ウレタン発泡樹脂２６を
注入するのと同じタイミングで、廃材３２を投入するこ
とになる。そうすることにより、廃材３２がウレタン発
泡樹脂２６とまんべんなく混ざり合い、混入後の断熱材
３３の物性値を安定させることができる。

【００２９】また、廃材３２に遠赤外線の放射率が高い
物質、例えばカーボン、酸化チタンなどを含む廃材を利
用すれば、電気ヒータ１２の熱を受けて遠赤外線を放射
する暖房器具を得ることができる。

【００３０】さらに、廃材３２に導電性の高い物質、例
えばカーボン、金属粉などを含む廃材を利用すれば、電
気ヒータ１２が漏電した際に、断熱材１１側に、電流を
流すことができるので、断熱材をアースに接続すれば、
漏電を防止することができる。

【００３１】上記性質を有する廃材は、図２（ｃ）の廃
材２７のように、表面付近に位置するように混入し熱源
と接するように成形するのが一番効果的である。

【００３２】（実施例３）図４は第３の実施例を説明す
るための図であり、暖房便座装置を例に挙げて説明す
る。図４の（ａ）は暖房便座装置４０、（ｂ）は（ａ）
の暖房便座Ａ−Ａ'の断面を示す。図中の４１は便座本
体、４２は便座底板、４３は電気ヒータ、４４はウレタ
ン発泡樹脂の断熱材をそれぞれ示す。

【００３３】まず、便座本体４１の裏面には、電気ヒー
タ４３が貼られ、便座底板を組み付ける前に、ウレタン
発泡樹脂４４を注入し、注入直後に便座底板４２を組み
付ける。便座本体４１と便座底板４２とは、便座本体の
嵌合用凸部４１ａと便座底板４２ａの嵌合用凹部とで嵌
合され、ウレタン発泡樹脂４４が発泡した際の発泡圧に
よって、内側から内圧がかかるため、便座本体４１と便
座底板４２とは強固に嵌合される。

【００３４】ウレタン発泡樹脂の断熱材４４によって、
便座本体４１は補強されているので、便座本体４１の表
面層を薄くしても、人が座った時の荷重に耐えることが
でき、その結果、電気ヒータ４３の熱を速く便座本体４
１の表面に伝えることができる。したがって、この暖房
便座を利用すれば、使用しないときは暖房便座への通電
をカットし、使用する直前に通電を始めても十分に暖房
便座としての機能を満足する暖房便座装置４０を提供す
ることができる。

【００３５】図５は、実施例１で説明したのと同様の生
産設備を利用した暖房便座装置４０の製造工程を説明す
る図である。図中の（ａ）は、あらかじめ便座の形に沿
うように廃材を成形したものであり、（ｂ）は暖房便座
と一体的に成形する工程を示し、（ｃ）はウレタン発泡
樹脂注入後の状態を示す図である。また図中の５１は廃
材成形品、５２はウレタン発泡樹脂である。

【００３６】廃材成形品５１は、廃材を便座形状に沿う
ようにあらかじめ成形したものであり、この成形方法と
しては、実施例１または実施例２のようにウレタン発泡
樹脂によって成形する方法が考えられるし、またはプレ
ス成形なども可能である。

【００３７】まず、廃材成形品５１を便座底板４２に組
み付けた状態で、金型蓋部２１に組み付け、便座本体４
１を金型下部２２へ組み付ける。なお、便座底板４２に
廃材成形品５１を組み付ける際に、図５（ｃ）に示すよ
うに、便座底板４２に差し込み用のピン５３を配置して
おけば、楽に組み付けることができる。次にウレタン発
泡樹脂５２を便座本体内部に注入した後、即座に金型蓋
部を閉じ、便座本体４１と便座底板４２とを嵌合させ、
その状態で発泡が促進するのを待つことになる。発泡が
促進してゆくと、図５（ｄ）で示すように、便座本体４
１と廃材成形品５１との隙間に、ウレタン発泡樹脂５２
が充填され隙間無く便座に行き渡ることになり、便座と
しての性能を保つことができる。

【００３８】図６は、暖房便座装置４０の便座内部６０
の発泡樹脂の状態を示した図である。図中の６１は便座
前方部の廃材成形品、６２は便座後方部の廃材成形品で
あり、６３はウレタン発泡樹脂をそれぞれ示す。便座で
一番荷重がかかるのは、太股が当たる部分になり、その
部分については、強度を強くしておく必要があるが、そ
の他の部分は多少強度の弱い部分があったとしても、製
品としては問題ない。そこで、図６（ａ）のように、廃
材成形品６１、６２を、それぞれ比較的荷重がかからな
い便座前方部および後方部へ配置することにより、便座
が必要とする強度を保ちながら、廃材利用を促進するこ
とができる。この場合の製造段階では、図６（ｂ）に示
すように、廃材成形品６１をあらかじめ組み付けて成形
することになる。

【００３９】図７は、廃材を混入する際に、混入する箇
所を限定する方法を説明する図である。図７（ａ）はあ
らかじめ便座本体の強度を必要としない便座前部と後部
へ廃材７１、７２を投入し、発泡樹脂７３を注入した状
態を示す。このようにすれば、強度を必要としない箇所
に限定して廃材を混入することができる。

【００４０】また、図７（ｂ）は、便座本体に廃材を投
入する際に、投入量の多い部分７３、投入量の少ない部
分７４，投入量が中くらいの部分７５というふうに、箇
所に応じて投入量を変えておけば、廃材の混入比率を部
分的に変えることができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、発泡材を断熱材として
使用する暖房器具において、廃材を利用して製造するこ
とができるので、新たに投入する材料使用量を削減する
ことができるとともに、廃材の処理を促進することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 発泡材を利用した断熱材を組み込んだ暖房器
具を示す図である。

【図２】 廃材を混入した断熱材を製造する工程を示す
図である。

【図３】 廃材と発泡樹脂材料を同時に注入する工程を
示す図である。

【図４】 発泡材を利用した断熱材を利用した暖房便座
装置を示す図である。

【図５】 廃材を便座断熱材に利用した便座装置の製造
工程を示す図である。

【図６】 廃材成形品を組み込む箇所を限定したことを
示す図である。

【図７】 便座本体の部分に応じて、廃材の混入状態を
変えるための手段を示す図である。

【符号の説明】

１０…パネルヒータ、１１…断熱材、１２…電気ヒー
タ、２０…断熱材成形用金型、２１…金型蓋部、２２…
金型下部、２３…樹脂注入部、２４…廃材、２５…ウレ
タン発泡樹脂注入機、２６…ウレタン発泡樹脂、２７…
遠赤外線放射または導電性廃材、３１…廃材注入ノズ
ル、３２…廃材、３３…廃材混入後の断熱材、４０…暖
房便座装置、４１…便座本体、４１ａ…嵌合用凸部、４
２…便座底板、４２ａ…嵌合用凹部、４２ｂ…発泡樹脂
漏れ防止用リブ、４３…電気ヒータ、４４…ウレタン発
泡樹脂、５１…廃材成形品、５２…ウレタン発泡樹脂、
５３…廃材成形品差込用ピン、６０…便座内視図、６１
…便座前部廃材成形品、６１…便座前部廃材成形品、６
３…ウレタン発泡樹脂、７１…便座前部へ投入された廃
材、７２…便座後部へ投入された廃材、７３…ウレタン
発泡樹脂、７４…便座前部へ投入された廃材、７５…便
座中部へ投入された廃材、７６…便座後部へ投入された
廃材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 真吾 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 Ｆターム(参考） 2D037 AA13 AD03 3L073 BB07

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断熱材として発泡材を利用した暖房器具
   において、該発泡材には廃材が混入されていることを特
   徴とする廃材を利用した暖房器具。
2. 【請求項２】 前記発泡材と前記廃材とが、同じ種類の
   材料であることを特徴とする請求項１記載の廃材を利用
   した暖房器具。
3. 【請求項３】 前記廃材が、遠赤外線の放射率が高い材
   料であることを特徴とする請求項１記載の廃材を利用し
   た暖房器具。
4. 【請求項４】 前記暖房器具の熱源が電気ヒータであ
   り、前記廃材が導電性材料であることを特徴とする請求
   項１または３記載の廃材を利用した暖房器具。
5. 【請求項５】 前記導電性材料が混入される断熱材をア
   ースと接続したことを特徴とする請求項４記載の廃材を
   利用した暖房器具。
6. 【請求項６】 前記廃材が混入される箇所を限定したこ
   とを特徴とする請求項１乃至５記載の廃材を利用した暖
   房器具。
7. 【請求項７】 暖房器具の要求性能に応じて前記廃材の
   混入比率を部分的に変えることを特徴とする請求項第１
   乃至６記載の廃材を利用した暖房器具。
8. 【請求項８】 前記暖房器具が、暖房便座装置であるこ
   とを特徴とする請求項１乃至７記載の廃材を利用した暖
   房器具。
9. 【請求項９】 前記発泡材の原料である発泡樹脂を注入
   する前段階で廃材を混入することを特徴とする請求項１
   乃至８記載の廃材を利用した暖房器具の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記発泡材の原料である発泡樹脂の注
    入と同時に廃材を混入することを特徴とする請求項１乃
    至８記載の廃材を利用した暖房器具の製造方法。
11. 【請求項１１】 断熱材として発泡材を利用した暖房器
    具において、断熱材の一部をあらかじめ廃材を混入して
    成形し、該成形物を暖房器具本体に組み込んだ後に発泡
    樹脂を注入し、隙間部分に発泡樹脂を充填し一体化した
    ことを特徴とする請求項１乃至８記載の廃材を利用した
    暖房器具の製造方法。