JP2009243704A - 断熱部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形及び組立が容易で、しかも、搬送時や組立時の小さな衝撃による疵が付きにくく、更には、耐火性を有する断熱部材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】貯湯タンク１２と、貯湯タンク１２を囲む外装ケース１３との間に配置され、内側面が貯湯タンク１２の外側形状に一致し、外側面が外装ケース１３の内側形状に一致する断熱部材１０であって、発泡性樹脂１９と、発泡性樹脂１９の少なくとも上下を除く外表面を覆って接合配置される不燃シート２２、２３とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、貯湯タンクと、該貯湯タンクを囲む外装ケースとの間に配置され、内側面が貯湯タンクの外側形状に一致し、外側面が外装ケースの内側形状に一致する断熱部材及びその製造方法に関する。

貯湯式給湯器は、電気温水器やヒートポンプ式給湯器等で沸き上げた湯を貯湯タンクに蓄えることが一般的に行われており、運転コスト低減の要求から、貯湯タンクの保温性能の向上が求められている（例えば、特許文献１〜特許文献３）。

特開２００７−８５５８３号公報 特開２００４−２５１５２１号公報 特開２００５−２２６９６５号公報

しかしながら、特許文献１においては、グラスウールを使用しているので、施工に手間がかかり、更には解体時に粉塵発生の恐れもあるという問題があった。
さらに、グラスウールでは、貯湯タンクと外装の間に一定の隙間が必要なため、貯湯タンクの直径を大きくできなかった。（貯湯タンクの直径を大きくするとそれに連れて外装の寸法も大きくなっていた。）
また、特許文献２には断熱材として、発泡ポリフェニレンエーテル、発泡ポリプロピレン、発泡ポリエチレンテレフタレート、発泡架橋ポリエチレン等の発泡性樹脂が使用され、断熱材自体は裸状態であるので、型に入れて成形する場合、断熱材が型に付着する等の問題があり、更には小さな衝撃で、断熱材に疵が付くことがあるという問題があった。

更には、特許文献３においては、各真空断熱材と外装ケースの間が、最接近部を中心として、非常に狭くなっているため、シート状断熱材を密に装入できず空隙ができてしまい、断熱効果が減退してしまう。また、円筒状貯湯タンクと外装ケースの間の空間に、シート状断熱材と真空断熱材を装入する作業は非常に困難になってしまう。また、シート状断熱材が軟質フォームで形成されるため、断熱効率が悪いという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、成形及び組立が容易で、しかも、搬送時や組立時の小さな衝撃による疵が付きにくく、更には、耐火性を有する断熱部材及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る断熱部材は、貯湯タンクと、該貯湯タンクを囲む外装ケースとの間に配置され、内側面が前記貯湯タンクの外側形状に一致し、外側面が前記外装ケースの内側形状に一致する断熱部材であって、
発泡性樹脂と、該発泡性樹脂の少なくとも前記外装ケースに接する側（厳密には、不燃シートを介して接する側）の外表面を覆って接合配置される不燃シートとを有する。なお、貯湯タンク側から炎が来ることがないので、貯湯タンク側には不燃シートは必ずしも必要ないが、貯湯タンク側に不燃シートを設ける場合も本発明は適用される。

ここで、不燃シートとして、例えば、含水珪酸マグネシウム６５〜７５％、アルミナ硼珪酸ガラス０〜２％、パルプ２３〜２５％を有するものを使用するのが好ましいが、セラミック（セラミックス繊維、カーボン繊維、及びガラス繊維を含む）を含み、不燃性で屈曲性を有するシートであればその他のシートであっても適用可能である。不燃シートの厚みは０．１〜１．５ｍｍ程度が好ましい。

第２の発明に係る断熱部材は、第１の発明に係る断熱部材において、前記発泡性樹脂はポリウレタン樹脂である。なお、他の発泡性樹脂としては、例えば、比較的耐熱性の高いポリフェニレンエーテル、発泡ポリプロピレン、発泡ポリエチレンテレフタレート、発泡α−メチルスチレン、発泡パラメチルスチレン、スチレン、発泡ポリエチレン、発泡架橋ポリエチレン等であってもよい。

第３の発明に係る断熱部材は、第１、第２の断熱部材において、前記外装ケースは四角筒状であって、該断熱部材は該四角筒状の角部で、４つ割り形状となっている。

第４の発明に係る断熱部材の製造方法は、貯湯タンクと該貯湯タンクを囲む外装ケースとの間に配置され、内側が前記貯湯タンクの外側面に一致し、外側が前記外装ケースの内側面に一致する分割構造タイプの断熱部材の製造方法であって、
１）それぞれ不燃シートからなる外表面シートと内表面シートを、発泡治具の下型と上型内に着脱可能に配置する工程と、２）前記下型に配置された外表面シートの上に、発泡性を有する樹脂液を注ぐ工程と、３）その後、前記上型及び前記下型を閉じて、前記外表面シートと前記内表面シートによって包囲形成される内部空間に、前記樹脂液を発泡させて充填する工程とを有する。

そして、第５の発明に係る断熱部材の製造方法は、第４の発明に係る断熱部材の製造方法において、前記貯湯タンクは断面円形、前記外装ケースは断面四角形であって、該断熱部材は前記外装ケースの角部で分割される４つ割り構造となっている。

請求項１〜３記載の断熱部材及び請求項４、５記載の断熱部材の製造方法において、断熱部材は、発泡性樹脂の外表面が不燃シートによって覆われているので、外部から火炎が当たっても着火しない。従って、この断熱部材を使用した貯湯式給湯器は、従来と同じように保温性を有することは当然として、更に安全性及び耐久性に優れた製品となる。

特に、請求項２記載の断熱部材は、発泡性樹脂がポリウレタン樹脂であるので、断熱性に優れてより保温性を確保でき、更には、製造が容易である。

請求項３記載の断熱部材は、外装ケースが四角筒状であって、断熱部材は該四角筒状の角部で、４つ割り形状となっているので、板状となって製造が容易である他、貯湯タンクに取り付ける際の施工性が優れる。

請求項４記載の断熱部材の製造方法においては、それぞれ不燃シートからなる外表面シートと内表面シートを、発泡治具の下型と上型内に着脱可能に配置する工程と、下型に配置された外表面シートの上に、発泡性を有する樹脂液を注ぐ工程と、その後、上型及び下型を閉じて、外表面シートと内表面シートによって包囲形成される内部空間に、樹脂液を発泡させて充填する工程とを有するので、肉薄部にも確実に樹脂液を発泡させることが可能となる。従って、断熱性及び保温性が確保できる他、周囲が不燃シートによって覆われるので、耐火性を有する断熱材となる。

そして、請求項５記載の断熱部材の製造方法においては、貯湯タンクは断面円形、外装ケースは断面四角形であって、断熱部材は外装ケースの角部で分割される４つ割り構造となっているので、全体を一つで製造する場合に比較して、製造が容易となり、更に製造設備も小型化が可能となる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る断熱部材の断面図、図２は同断熱部材を用いた貯湯タンク装置の斜視図、図３は同貯湯タンク装置の断面図、図４、図５は発泡治具の斜視図、図６は発泡治具の断面図、図７は発泡治具の動作説明図、図８は本発明の第２の実施の形態に係る断熱部材の説明図、図９は上記実施の形態を含む他の実施の形態に係る断熱部材の説明図である。

図１〜図３に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る断熱部材１０を用いた貯湯タンク装置１１は、円筒状の貯湯タンク１２と、貯湯タンク１２を包囲する四角筒状の外装ケース１３と、貯湯タンク１２と外装ケース１３によって形成される空間１４に介装される断熱包囲体１５を備える。

貯湯タンク１２は、電気温水器や各種給湯器等用に備え付けられるものである。また、外装ケース１３（図２では省略）は、横断面において、四角筒状である。断熱包囲体１５は、横断面において、四角形状の外装ケース１３の４つの角部１６に対応する部位にて分割された（即ち、４つ割り構造）４個の断熱部材１０からなる。言い換えると、各断熱部材１０は、その両端の合わせ面１７にて、隣り合う断熱部材１０と連続状に合わせられて、環状の断熱包囲体１５を形成し、空間１４に介装される。また、隣り合う断熱部材１０が連続するように、縦方向の面取部１８が形成される。

各断熱部材１０は、その横断面において、内側面が貯湯タンク１２に外側形状に一致し、外側面は両側部を除いて、外装ケース１３の内側形状に一致する平面部２１を備え、この平面部２１とその両側の面取部１８とが形成する角度は断面視して１３５度となって、断熱部材１０は中央が薄く円周方向周囲、即ち角部に向かって厚くなっている。この断熱部材１０の主体（表面を除く部分、芯体）は発泡性樹脂（発泡プラスチック）の一例である発泡ポリウレタン１９からなってその内側面には内表面シート２２が、外側面には外表面シート２３が貼り付けられている。

内表面シート２２及び外表面シート２３は厚みが０．１〜１．５ｍｍ程度の不燃シートからなっている。不燃シートとしては、不燃性又は難燃性のセラミックス紙であってもよい。
この実施の形態では、各断熱部材１０の上端及び下端は熱伝導性の悪いプラスチック（耐熱性を有する発泡プラスチックがよい）からなる薄板２５、２６が配置されている。このような薄板２５、２６を設けず、芯体である発泡ポリウレタン１９を露出させてもよい。

また、この実施の形態においては、内表面シート２２と外表面シート２３は両側部に一定長さの貼着部２４を有しているが、最終的には、外側に突出させておいても、外装ケース１３の内側の角部１６に納まることになる。この場合においても、不燃シートは一般に熱伝導性が悪いので、貯湯タンク１２の保温性に支障は与えない。

４つの断熱部材１０によって、貯湯タンク１２の外側面は完全に覆われるが、貯湯タンク１２の上側及び下側は、この実施の形態では特別な断熱部材は設けられていないので、貯湯タンク１２の上側及び下側にも断熱部材を配置することができ、これによって更に貯湯タンク１２の保温性が高まる。

次に、図４〜図８を参照しながら、断熱部材１０の製造方法について説明する。
図４〜図６に、この断熱部材１０の発泡治具３０を示すが、幅方向中央に外平面部３６を有する第１セット面３１が形成された下型３２と、幅方向中央が、下側に突出する横断面円弧状の第２セット面３３を備える上型３４と、下型３２と上型３４の片側を開閉自在に連結するヒンジ部３５とを有している。なお、この実施の形態では、下型３２と上型３４をヒンジを支点として開閉するようにしているが、射出成形金型のように、平行に開閉させることも可能である。

第１セット面３１は、断熱部材１０の外側に形成される平面部２１及び面取部１８にそれぞれ一致する外平面部３６と外傾斜面部３７とを有する。また、第２セット面３３は、断熱部材１０の内側の円弧部３８（図１参照）及びその両側に位置する合わせ面１７にそれぞれ符合する内円弧部３９及び内傾斜面部４０を有している。
そして、下型３２及び上型３４の幅方向両側には、重ねられた内表面シート２２及び外表面シート２３を押圧して挟持する板状空間部４１、４２が形成されている。

従って、この発泡治具３０を用いて断熱部材１０を製造する場合には、まず、図４に示すように、不燃シートからなる外表面シート２３及び内表面シート２２を第１セット面３１、第２セット面３２に貼着する。この場合、外表面シート２３及び内表面シート２２の端部は、下型３２及び上型３４の板状空間部４１、４２内に納まるように、その寸法を決めておく。また、図５に示すように、下型３２及び上型３４の長さ方向両端には、それぞれ漏れ防止材として機能する薄板２５、２６を配置する。この薄板２５、２６は断熱部材１０の断面と同一形状をしている。

そして、図５に示したように、上型３４をオープンにした状態で、外表面シート２３の幅方向中央に一方から他方側に向けてノズル４４を移動させながら（図５に矢印で示す）、樹脂液４５を注く。樹脂液４５は、ポリオールとイソシアネートの二液混合のものを使用する。次に、図７に示したように、上型３４を下型３２に対して閉じていくと、樹脂液４５が、発泡しながら、内表面シート２２を介して樹脂液４５を押圧する内円弧部３９によって、横断面視して両側へと押し流されていく。

この状態で、上型３４を下型３２に対して閉めて、外表面シート２３の端部を内表面シート２２の端部に、板状空間部４１、４２内で重ね合わせる。そして、樹脂液４５が上型３４と下型３２で形成される内部空間４７の隅々まで充填され、発泡固化して硬質の発泡ポリウレタン１９が形成されたら、上型３４を開けて、完成した断熱部材１０を取り出す。上述のように、樹脂液４５が、中央部から幅方向の両側にも押し流されるので、内部空間４７の隅々まで、硬質の発泡ポリウレタン１９を隙間無く充填することができる。

図８は本発明の第２の実施の形態に係る断熱部材５０及びその製造方法を示す。第１の実施の形態に係る断熱部材１０と相違する点は、断熱部材５０の中央の薄板部５１に真空断熱材５２を配置している点である。これによって、発泡ポリウレタン１９の厚みが薄くなっても、真空断熱材５２で薄い部分の保温効果を確保できる。その他の部分については、第１の実施の形態に係る断熱部材１０と同一であるので、同一の番号を付して詳しい説明を省略する。

図９（ａ）〜（ｃ）は、外装ケース１３、５２、５３の様々な横断面外形状パターンを示す。図９（ａ）の外装ケース１３は正方形の外形を有し、図９（ｂ）は正方形状の四角部に各々面取部５４が形成された外形を有し、図１９（ｃ）は正方形状の四角部に各々アール部５５が形成された外形を有する。
また、図９（イ）〜（ハ）は、各断熱部材１０、５６、５７の様々な横断面形状パターンを示す。図９（イ）は図１〜図３で説明したものである。図９（ロ）は外側面５８と内側面５８ａの各々の両端同士が厚さ方向の合わせ面５９で連続状となっており、４つの断熱部材５６から正方形状の外形の断熱包囲体が形成される。図９（ハ）は、図９の断熱部材５７の面取部形成面６０をアール状に変更した形状を有し、４つの断熱部材５７から正方形状の四角部がアール形状となった断熱包囲体が形成される。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、円筒状の貯湯タンクに対して、２分割又は３分割した断熱部材であっても、本発明は適用される。
また、外装ケースは必ずしも、四角筒状でなく、丸筒状であってもよい。
さらに、内側面が貯湯タンクの外側形状に一致し、外側面が外装ケースの内側形状に一致するという意味は、内側面あるいは外側面の全面が貯湯タンクの外側形状あるいは外装ケースの内側形状に完全に一致するという意味ではなく、貯湯タンク外面と断熱材内面、断熱材外面と外装内面に空気層が出来ても良い。

本発明の第１の実施の形態に係る断熱部材の断面図である。 同断熱部材を用いた貯湯タンク装置の斜視図である。 同貯湯タンク装置の断面図である。 発泡治具の斜視図である。 発泡治具の斜視図である。 発泡治具の断面図である。 発泡治具の動作説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る断熱部材の説明図である。 上記実施の形態を含む他の実施の形態に係る断熱部材の説明図である。

符号の説明

１０：断熱部材、１１：貯湯タンク装置、１２：貯湯タンク、１３：外装ケース、１４：空間、１５：断熱包囲体、１６：角部、１７：合わせ面、１８：面取部、１９：発泡ポリウレタン、２１：平面部、２２：内表面シート、２３：外表面シート、２４：貼着部、２５、２６：薄板、３０：発泡治具、３１：第１セット面、３２：下型、３３：第２セット面、３４：上型、３５：ヒンジ部、３６：外平面部、３７：外傾斜面部、３８：円弧部、３９：内円弧部、４０：内傾斜面部、４１、４２：板状空間部、４４：ノズル、４５：樹脂液、４７：内部空間、５０：断熱部材、５１：薄板部、５２：真空断熱部材、５２、５３：外装ケース、５４：面取部、５５：アール部、５６、５７：断熱部材、５８：外側面、５８ａ：内側面、５９：合わせ面、６０：面取部形成面

Claims (5)

1. 貯湯タンクと、該貯湯タンクを囲む外装ケースとの間に配置され、内側面が前記貯湯タンクの外側形状に一致し、外側面が前記外装ケースの内側形状に一致する断熱部材であって、
   発泡性樹脂と、該発泡性樹脂の少なくとも前記外装ケースに接する側の外表面を覆って接合配置される不燃シートとを有することを特徴とする断熱部材。
2. 請求項１記載の断熱部材において、前記発泡性樹脂はポリウレタン樹脂であることを特徴とする断熱部材。
3. 請求項１及び２のいずれか１記載の断熱部材において、前記外装ケースは四角筒状であって、該断熱部材は該四角筒状の角部で、４つ割り形状となっていることを特徴とする断熱部材。
4. 貯湯タンクと該貯湯タンクを囲む外装ケースとの間に配置され、内側が前記貯湯タンクの外側面に一致し、外側が前記外装ケースの内側面に一致する分割構造タイプの断熱部材の製造方法であって、
   １）それぞれ不燃シートからなる外表面シートと内表面シートを、発泡治具の下型と上型内に着脱可能に配置する工程と、２）前記下型に配置された外表面シートの上に、発泡性を有する樹脂液を注ぐ工程と、３）その後、前記上型及び前記下型を閉じて、前記外表面シートと前記内表面シートによって包囲形成される内部空間に、前記樹脂液を発泡させて充填する工程とを有することを特徴とする断熱部材の製造方法。
5. 請求項４記載の断熱部材の製造方法において、前記貯湯タンクは断面円形、前記外装ケースは断面四角形であって、該断熱部材は前記外装ケースの角部で分割される４つ割り構造となっていることを特徴とする断熱部材の製造方法。

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