JP2020139588A - 断熱構造体および断熱部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えつつ外形に凹凸を有する対象物を断熱できる断熱構造体および断熱部材の製造方法を提供する。【解決手段】貯湯タンクユニットは、貯湯タンク２と、貯湯タンク２の表面を組み合わされて覆う断熱部材４，５，６，７とを備える。断熱部材４，５，６，７の少なくとも一つは、貯湯タンク２の表面に面する内側面部４１に当接し、貯湯タンク２の表面に面しない外側面部４２の側から内側面部４１の側への方向に対してアンダーカット形状の部位１０を有する。【選択図】図３

Description

この発明は、断熱構造体および断熱部材の製造方法に関する。

貯湯タンクにお湯を予め貯めておいて使うヒートポンプ給湯器においては、省エネルギーのため、貯湯タンクからの放熱を抑制する必要がある。このため、種々の断熱構造が提案されている。例えば、特許文献１には、円筒状貯湯タンクを包囲する４角筒状の外装ケースと、貯湯タンクと外装ケースによって形成される空間に介装された断熱包囲体とを備える断熱構造体が開示されている。断熱梱包体は、断熱性能の高いウレタン発泡断熱材から形成され、横断面において、外装ケースの角部に対応する部位で分割された４個の分割断熱部材から構成される。

特許文献１は、各分割断熱部材を、離型剤を塗布した金型にウレタンの原液を注入し、硬化後、金型から離型することによって製造する方法を開示する。

特許文献１に記載の製造方法に代わる方法として、例えば、特許文献２に記載されているように、金型の表面にフィルムを真空成形し、被成形体をフィルムごと離型後、被成形体からフィルムを剥がす方法がある。

また、特許文献３には、成形品と接着性を有しないポリプロピレンフィルムを使用する製造方法が開示されている。この製造方法では、下型と上型のキャビティ形状に真空成形しておき、発泡原料をモールドのキャビティ内のフィルム上に注入し、発泡・膨張させる。膨張が終了すると、成形品をフィルムと共に押し上げて、成形品だけをフィルムから剥離して取り出すと共に、押し上げられたフィルムを元の真空成形された形状に戻し、モールドのキャビティ内に再配置する。

特許第４６３０２５７号公報 特開平０７−１６４４５２号公報 特開平０９−２３４７４８号公報

特許文献１に開示されている製造方法では、予め離型剤を塗布した金型に、ウレタンの原液を注入する。しかし、ウレタンは接着力が高いため、離型剤を使用しても、うまく離型できないおそれがある。例えば、離型剤の塗布ムラが生ずると、うまく離型できなくなる。

特許文献２に開示された製造方法では、成形品を金型から離型することは容易になるが、ウレタン発泡材を金型から取り出すたびにフィルムを剥がし、剥がしたフィルムを廃棄する必要がある。このため、コストが高く、環境への負荷となってしまう。

一方、特許文献３に開示された製造方法では、金型からフィルムを取り出す必要がないため、フィルムを再利用することができ、コスト、環境の面で優れている。しかし、この製造方法は、金型のキャビティの内面に凹凸がある場合には、適用できないという課題を有する。成形品を金型から取り出した後、フィルムをキャビティの凹凸のある内面の形状に沿って、正確に再成形することが困難だからである。ヒートポンプ給湯機は配管を逃がす溝、タンクの温度を測定するためのサーミスタの配線を通す貫通穴、追い焚き用熱交換器を固定するための突起、等の凸凹が存在する。このため、断熱材成形用の金型のキャビティ内面にも凹凸が存在する。従って、この製造方法を、ヒートポンプ給湯機用の断熱材の製造に適用することが困難である。また、複雑な形状に沿ってフィルムを成形する必要があるため、伸び率が高く離型性の高い、特殊で高価なフィルムを使用する必要があるが、金型のキャビティ内表面に凸凹があると、フィルムを再利用できないため、高価なフィルムを成形の度に廃棄する必要があり、コストがかかってしまう。

このように、ヒートポンプ給湯機の貯湯タンクに適した断熱材の低コストでの製造は困難である。その結果として、優れた断熱構造体の低コストでの提供が困難である。

同様の問題は、ヒートポンプ給湯機に限らず、種々の貯湯タンク、冷水タンクの断熱構造体および断熱部材の製造方法に共通して存在する。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、優れた性能を有する断熱構造体を低コストで提供することおよび断熱構造体に適した断熱部材の製造方法を提供することを目的とする。

この発明の断熱構造体は、対象物の表面を組み合わされて覆う複数の断熱部材を備えている。断熱部材の少なくとも一つは、対象物の表面に面しない外側面部の側から内側面部の側への方向に対してアンダーカット形状の部位を有する。

本発明に係る断熱構造体を構成する断熱部材の一部は、アンダーカット形状に形成されている。このため、断熱部材を上型金型と下型金型を用いて加工する際に、アンダーカット部分を上型金型で形成すると、上型金型に金型を開く方向に順方向のテーパー状の傾斜面部が形成される。この傾斜面部が支持することにより、成型された断熱部材は、型を開いた際に上型金型に密着し、スライドすることで簡単に取り外せる。これにより、特殊で高価なフィルムを、複数回の成型で使いまわすことができ、コストを抑えて、優れた断熱構造を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る貯湯タンク用断熱構造体を用いたヒートポンプ給湯機を説明する説明図 図１に示す貯湯タンク用断熱構造体の斜視図 図１に示す貯湯タンク用断熱構造体の分解斜視図 図２のI−I線断面図 実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機用の貯湯タンク用断熱構造体の前部断熱部材の斜視図 （ａ）〜（ｅ）は、実施の形態１に係る貯湯タンク用断熱構造体に用いる断熱部材の製造方法を図２のI−I断面を示して説明する図 実施の形態１に係る貯湯タンク用断熱構造体に用いる断熱部材の製造工程において真空成形により半円弧状に延ばされるフィルムの伸びについて説明する図 実施の形態１に係る貯湯タンク用断熱構造体に用いる断熱部材の製造工程において後に突起部を被覆するように真空成形により延ばされるフィルムの伸びについて説明する説明図 （ａ）〜（ｆ）は、実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機用の貯湯タンク用断熱構造に用いる断熱部材の製造方法を示す図５のII−II断面を示して説明する図 本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機用の貯湯タンク用断熱構造体の前部断熱部材の斜視図 （ａ）〜（ｄ）は、実施の形態２に係る貯湯タンク用断熱構造体に用いる断熱部材の製造方法を図１０のIII-III断面を示して説明する図 本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機用の貯湯タンク用断熱構造体の前部断熱部材の斜視図 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機用の貯湯タンク用断熱構造体に用いる断熱部材の製造方法を図１２のIV-IV断面を示して説明する図

以下、本発明の実施の形態に係る断熱構造体とそれに用いる断熱材の製造方法を、貯湯タンク用の断熱構造体を例に説明する。

〈実施の形態１〉
《全体構成》
始めに、本実施の形態に係る貯湯タンク用断熱構造体が適用されるヒートポンプ給湯機の全体構成の一例を図１を参照して説明する。

図１に示すように、ヒートポンプ給湯機５００は、空気の熱を利用してお湯を沸かすヒートポンプユニット５０１と、お湯を貯めておく貯湯ユニット５０２とを備えている。

貯湯ユニット５０２は、貯湯タンク用断熱構造体１を備える。貯湯タンク用断熱構造体１は、お湯を貯める貯湯タンク２を囲い、周囲から断熱する。ヒートポンプ給湯機５００は、お湯を使うときに作るのではなく、お湯を予め製造し、貯湯タンク２に貯めておいて使う給湯機である。ここで、お湯を沸かす仕組みについて説明する。まず、水道から低温水を貯湯タンク２の下部に供給する。また、貯湯タンク２の下部から、底部の低温水をヒートポンプユニット５０１の水加熱用熱交換器５０３に供給する。ヒートポンプユニット５０１は、空気の熱を空気用熱交換器５０４で冷媒に集め、冷媒を圧縮機５０５で圧縮してさらに高温にし、高温になった冷媒の熱を水加熱用熱交換器５０３に流入した低温水に伝えて加熱し、高温水を製造する。水加熱用熱交換器５０３で製造された高温水は、ヒートポンプユニット５０１から流出し、貯湯タンク２の上部に流入して内部に貯められる。風呂、その他の設備に給油するときは、貯湯タンク２の上部から貯めておいたお湯を取り出す。その際、取り出したお湯と同じ量の水道水を貯湯タンク２の下部に供給する。これにより、貯湯タンク２の上部には高温水が、下部には温水が貯まっている状体が維持される。

図２に外観図、図３に分解図で示すように、貯湯タンク用断熱構造体１は、貯湯タンク２の周囲および上下を組み合わされて覆う断熱部材の集合体である断熱部材集合体３を備えている。なお、図２および図３では、貯湯タンク用断熱構造体１は斜め左方に傾いて描かれているが、設置の際には上下方向に立設される。

貯湯タンク２は、上下方向に延びる両端が閉じた円筒状で、中央に円筒部２０を有し、上方には半球面状で上向きに凸状の蓋部２１を有し、下方には半球面状で下向きに凸状の底部２２を有している。

断熱部材集合体３は、組み合わされて貯湯タンク２を包囲する、前部断熱部材４と、後部断熱部材５と、上部断熱部材６と、下部断熱部材７と、を有している。以下、これらを総称する場合には、単に断熱部材と呼ぶ。

前部断熱部材４と後部断熱部材５とは、図４に断面で示すように、組み合わされて、貯湯タンク２の円筒部２０を前後方向から包囲する。前部断熱部材４と後部断熱部材５とは、それぞれ、円筒部２０の断面円形の外表面に隙間無く当接するように、内側面部４１と５１の横断面が半円状に形成されている。図２および図３に示すように、上部断熱部材６は、貯湯タンク２の蓋部２１を上方から覆うことにより貯湯タンク２の上部を覆う。また、下部断熱部材７は、貯湯タンク２の底部２２を下方から覆う。図示しないが、上部断熱部材６および下部断熱部材７の貯湯タンク２の表面に面する内側面部も、同様に貯湯タンク２の表面と隙間なく当接している。

断熱部材４〜７の端部には、隣接する他の断熱部材４〜７との間で嵌め合わせて位置決めする突起または切り欠きが設けられている。図２，図３は、上部断熱部材６の下端部に、位置決め用の切り欠き９が設けられ、切り欠き９に嵌め合わされて位置決めする位置決め用の突起１０が設けられている例を示している。

断熱部材４〜７の材料としては、発泡スチロール素材を用いるのが好ましく、断熱性能がさらに高い発泡ウレタン素材を用いるのがより好ましい。これにより、貯湯タンク２から外気への直接的な放熱を抑制することができる。以下の説明では、水温の高い高温水が貯まっている貯湯タンク２の中央部および上部からの放熱が大きく、水温の低い温水が貯まっている貯湯タンク２の下部からの放熱は相対的に小さい。このため、貯湯タンク２の中央部および状部を包囲する前部断熱部材４と後部断熱部材５と上部断熱部材６には、発泡ウレタン素材を使用し、他方、貯湯タンク２の下部を包囲する下部断熱部材７には発泡スチロール素材を使用する。これにより断熱性能を維持しつつコストを抑えることができる。

断熱部材集合体３には、貯湯タンク２に面しない側の外側面部に必要に応じて突起部８が設けられている。図２〜図４では、前部断熱部材４の外側面部４２に突起部８が設けられている。

図１に示すように、貯湯ユニット５０２には、風呂の追い焚き用熱交換器５０６が設けられている。追い焚き用熱交換器５０６は、ぬるくなった風呂の湯を貯湯タンク２の高温のお湯と熱交換させ、適度な温度のお湯にして風呂に戻すためのものである。風呂の追い焚きの際には、貯湯タンク２から取り出した高温水を追い焚き用熱交換器５０６に放熱ロスを少なくして送る必要がある。そのため、追い焚き用熱交換器５０６は、貯湯タンク２のすぐそばに設けるのが好ましく、この例では、貯湯タンク２を覆う断熱部材集合体３に直に固定して設置されている。

図２〜図４に示した前部断熱部材４の外側面部４２に設けた突起部８は、この追い焚き用熱交換器５０６を直に固定するためのものである。

図５に示すように、前部断熱部材４の位置決め用の突起１０は、前部断熱部材４の端部４３から外方に突出して形成された略直方体状で、５つの表面部を有している。位置決め用の突起１０は、内側面部４１の半円弧状の端部中央から上方に延出する四角形状の内側面延出面部１１と、内側面延出面部１１に対向し、外側面部４２を上方に延出した四角形状の外側面延出面部１２と、内側面延出面部１１と外側面延出面部１２との間に挟まれ前部断熱部材４の端部４３から上方に突出した左右の突出側面部１３，１４と、前部断熱部材４の端部４３に対向する突出端面部１５である。内側面延出面部１１は、内側面部４１と同様に、貯湯タンク２の表面に当接する。左右の突出側面部１３，１４および突出端面部１５と、内側面延出面部１１との連結部には、それぞれアールのついた遷移部１６，１７，１８が形成されている。そして、左右の突出側面部１３，１４と突出端面部１５には、内側面部４１の側から外側面部４２の側に向かって突起１０が先細る順テーパーの傾斜がついており、突起１０の左右の突出側面部１３，１４と突出端面部１５とは、外側面部４２の側から内側面部４１の側への方向に対してアンダーカット形状となっている。

なお、図示していないが、貯湯タンク２には、例えば水道管に連結された配管がつながっており、この配管を避けるための溝が断熱部材集合体３の外側面部に設けられている。また、図示していないが、水道水を貯湯タンク２に送るためのポンプを固定するための突起部、貯湯タンク２の温度をリアルタイムで測定するためのサーミスタを通すための貫通孔など、断熱部材集合体３の外側面部には溝、突起部および貫通孔が多数設けられ、複雑な形状になっている。

《断熱部材の製造方法》
次に、貯湯タンク用断熱構造体１に用いる断熱部材４〜７の製造方法を説明する。ここでは、前部断熱部材４を例として説明する。図６（ａ）〜（ｅ）に図２のI−I線横断面で示された前部断熱部材４を、図９（ａ）〜（ｄ）に、図５のII−II線縦断面で示された前部断熱部材４を例とした製造工程を示す。

図６（ａ）、図９（ａ）に示すように、まず上型金型１０１と下型金型１０２とからなる金型を準備する。上型金型１０１には、前部断熱部材４の貯湯タンク２の表面に面する内側面部４１を形成する下向き凸状のコア１０３が設けられている。また、下型金型１０２には、外側面部４２を形成する上向き凹状のキャビティ１０４が設けられている。下型金型１０２のキャビティ１０４には、突起部８を形成するための凹み１０５が形成されている。そして、上型金型１０１と下型金型１０２の金型を開閉する際の開閉方向は、上下方向に設定されている。これにより、前部断熱部材４は、前部断熱部材４の前後方向を金型の開閉方向である上下方向に一致させて内側面部４１の側を上向きにした態様で形成される。

ここでは、後述する金型内に注入した発泡ウレタン原液が、上型金型１０１と下型金型１０２との隙間から重力によって下方に漏出するのを抑制するために、上向き凹状のキャビティ１０４を下型金型１０２に設けている。

上型金型１０１と下型金型１０２とは、図９（ａ）に示すように、上型金型１０のキャビティを形成する一部に、前部断熱部材４の突起１０の突出端面部１５の形成部分に、金型の開方向である上向きに順テーパーの傾斜面部１０９が設けられている。この傾斜面部１０９は、下型金型１０２のキャビティを形成する面と面一に形成され、下型金型１０２の一面と共にキャビティを規定し、後述するように、金型を開く際に、成形品の一側辺部を斜め下方から支持し、成形品、即ち、前部断熱部材４を、上型金型１０１に維持する機能を有する。

次に、上型金型１０１の下向き面に予め加熱した上フィルム１０６を装填し、下型金型１０２の上向き面に、予め加熱した下フィルム１０７を装填する。

次に、図６（ｂ）、図９（ｂ）に示すように、金型に付設している図示しない真空装置を用いて、加熱した上フィルム１０６と上型金型１０１の間を真空引きし、上フィルム１０６を上型金型１０１のコア１０３の形状に沿って密着させて成形する。同様にして、加熱した下フィルム１０７と下型金型１０２の間を真空引きし、下フィルム１０７を下型金型１０２のキャビティ１０４の形状に沿って密着させて成形する。

ここで、前部断熱部材４の外側面部４２の横断面は概ね半円弧状になっている。このため、図７に示すように、下フィルム１０７は、真空引きによる成形により、断面が直線状から半円弧状に変形し、横方向に約１．７倍伸長する必要がある。そして、その伸長した下フィルム１０７は、突起部８を形成するための凹み１０５に沿ってさらに伸長する必要がある。例えば、突起部８の幅と高さが１対１の形状とすると、突起部８を形成するための凹み１０５は、図８に示すように、幅と深さが１対１となる。よって、凹み１０５に沿って伸長する下フィルム１０７は、３倍さらに伸長する必要がある。すなわち、下フィルム１０７は、トータルとして１．７×３＝約５倍伸長する必要がある。このため、下フィルム１０７は、伸長性の高い、例えば、ゴムを含有させたポリオレフィン系素材のフィルムを使用するのが好ましい。ただし、特殊であり、高価である。

一方、上フィルム１０６も、下フィルム１０７と同様に一断面が直線状から半円弧状に変形し、横方向に約１．７倍伸長する必要がある。前部断熱部材４の内側面部４１の横断面が半円弧状になっているためである。ただし、突起がないため、一番伸びる箇所でも３倍程度伸長できれば十分である。よって、上フィルム１０６は、ポリプロピレン素材のような安価なフィルムが使用できる。

次に、図６（ｃ）に示すように、下型金型１０２のキャビティ１０４に密着させて成形した下フィルム１０７上に、発泡原液、ここでは発泡ウレタン原液１０８を図示しない注入ヘッドから注入する。例えば、発泡ウレタン原液１０８として、ポリオールとイソシアネートの二液混合液を使用する。

そして、図６（ｄ）および図９（ｃ）に示すように、上フィルム１０６がコア１０３に密着して成形されている上型金型１０１を閉じて、発泡ウレタン原液１０８を発泡し、そして硬化させて、発泡ウレタン素材の前部断熱部材４に成形する。

次に、図６（ｅ）および図９（ｄ）に示すように、下型金型１０２の真空引きを解除して、金型を開く。この例では、上型金型１０１には、金型の開方向である上向きに順テーパーの傾斜面部１０９が設けられている。この傾斜面部１０９は、上フィルム１０６を介して、前部断熱部材４の突起１０の突出端面部１５であって遷移部１８に近傍の部位１５ａを成形する。これにより、傾斜面部１０９に対面して成形される部位１５ａは、外側面部４２の側から内側面部４１の側への方向に対してアンダーカット形状となる。そして、部位１５ａは、対面する傾斜面部１０９により斜め下方から支持される。このため、金型を開いた際に、前部断熱部材４は、上型金型１０１に貼り付いた状態となる。

次に、図９（ｅ）に示すように、上型金型１０１の真空引きを解除し、前部断熱部材４を、上フィルム１０６を貼り付けたまま上型金型１０１のコア１０３から取り出す。その際、上フィルム１０６に貼り付いた状態の前部断熱部材４は、横方向にスライドさせるだけで取り出すことができる。

最後に、図９（ｆ）に示すように、前部断熱部材４から上フィルム１０６を剥がして、前部断熱部材４は完成する。

以上の構成と製造方法により、突起１０の少なくとも突出端面部１５の遷移部１８に近傍の部位１５ａが、外側面部４２の側から内側面部４１の側への方向に対してアンダーカット形状となっている。そして、部位１５ａは、対面する傾斜面部１０９により斜め下方から支持されている。これにより、突起１０を有する前部断熱部材４は、金型を開いた際に、上型金型１０１の方に貼り付いた状態となるが、横方向にスライドさせるだけで容易に取り出すことができる。なお、左右の突出側面部１３，１４の遷移部１６，１７に近傍の部位も、外側面部４２の側から内側面部４１の側への方向に対してアンダーカット形状となっている。そのため、前部断熱部材４の成形の際に、左右の突出側面部１３，１４の遷移部１６，１７に近傍の部位も、上型金型１０１のコア１０３の対面する面部による斜め下方からの支持を受けることができる。これにより、突起１０を有する前部断熱部材４は、金型を開いた際に、上型金型１０１の方に貼り付いた状態となるが、横方向にスライドさせるだけで容易に取り出すことができる。

上型金型１０１と下型金型１０２は、上型金型１０１に傾斜面部１０９が形成され、離型の際に、傾斜面部１０９により成形品が支持されて、上型金型１０１に保持され、且つ、スライドにより取り外しできるように、構成される。

伸長性の高い下フィルム１０７を使用することにより、前部断熱部材４の外側面部４２に複雑な凹凸のある部位を容易に成形することができる。また、下フィルム１０７に、仮に高価な素材のフィルムを使用することになったとしても、使い回しが可能なため、コストの上昇を抑制することができる。

剥がした上フィルム１０６は廃棄することになるが、安価なポリプロピレン素材のフィルムを使用することにより、コストの上昇を抑制することができる。

前部断熱部材４、後部断熱部材５および上部断熱部材６には、発泡ウレタン素材を使用するが、下部断熱部材７には、材料費が発泡ウレタン素材より安価な発泡スチロール素材が使用できる。これにより、コストの上昇を抑制することができる。

位置決め用の切り欠き９と突起１０とを嵌め合わせることができる。このため、一例として示された隣接する上部断熱部材６と前部断熱部材４とは、一定の位置に位置決めできる。これにより、断熱部材集合体３の相互に隣接する断熱部材の間には、断熱を阻害する隙間ができにくい。

前部断熱部材４の外側面部４２に突起部８を設け、追い焚き用熱交換器５０６をこの突起部８に固定する。これにより、貯湯タンク２から取り出した高温水を追い焚き用熱交換器５０６に短距離で送ることができる。このため、高温水の送水の間の放熱ロスが抑制できる。

４つの断熱部材の貯湯タンク２の表面に面する内側面部は、貯湯タンク２の表面と隙間なく当接している。これにより、断熱部材を介さずに貯湯タンク２から外気へ直接熱が逃げていくことを抑制できる。

なお、前部断熱部材４の外側面部４２に突起部８を設けた例を示したが、凹み部を設けることもできる。

また、前部断熱部材４を例として示したが、後部断熱部材５、上部断熱部材６および下部断熱部材７についても、同様の製造方法を用いて製造することができる。

上型金型１０１の傾斜面部１０９を形成する位置と傾斜面部１０９の数は、成形品を上型金型１０１に維持できて且つ成形品をスライドして離型できるならば任意である。例えば、前部断熱部材４の両側部の全部又は一部に、貯湯タンク２の長軸に沿って延びる傾斜面部１０９を形成してもよい。

〈実施の形態２〉
実施の形態１においては、上型金型１０１のキャビティ形成部分に傾斜面部１０９を形成し、これにより、成形品である前部断熱部材４の突起１０の一側部にアンダーカット部を形成し、離型の際、傾斜面部１０９によりアンダーカット部を支持した。この発明の傾斜面部の形成位置と成形品のアンダーカット形成部分は、成形品を上型金型１０１に維持できて且つ成形品をスライドして離型できるならば任意である。
以下、異なる態様の実施の形態２を説明する。

なお、以下の説明では、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。また、説明において、実施の形態１による貯湯タンク用断熱構造体１を構成する各部の名称および符号は変更せずにそのまま使用するものとする。

《全体構成》
図１０に示すように、本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機用の貯湯タンク用断熱構造体２０１の前部断熱部材２０４の内側面部４１には、半円弧状の周方向に沿って内側溝２０８が設けられている。内側溝２０８は、溝幅が溝底部２８１の側から内側面部４１の開口部に向かって狭まるように傾斜する溝側面部２８２，２８３を有している。すなわち、溝側面部２８２，２８３は、外側面部４２の側から内側面部４１の側への方向に対してアンダーカット形状になっている。

《断熱部材の製造方法》
図１１で、図１０のIII-III断面（縦断面）で示された前部断熱部材２０４を例として断熱部材の製造方法を説明する。なお、前部断熱部材２０４の製造方法の説明において、実施の形態１による前部断熱部材４の製造方法に用いた装置、材料等の名称および符号は変更せずにそのまま使用するものとする。

図１１（ａ）には、上フィルム１０６がコア１０３に密着して成形されている上型金型１０１を閉じて、発泡ウレタン原液を発泡、そして硬化させて、発泡ウレタン素材の前部断熱部材２０４に成形する工程が示されている。なお、これ以前の工程は、実施の形態１による前部断熱部材４の製造方法と同じであるため省略した。

次に、図１１（ｂ）に示すように、下型金型１０２の真空引きを解除して、金型を開く。この例では、上型金型１０１のコア１０３には、金型の開方向である上向きに順テーパーの面部１１０、１１１が設けられている。面部１１０、１１１は、上フィルム１０６を介して、前部断熱部材２０４の内側溝２０８の溝側面部２８２，２８３を成形する。これにより、面部１１０，１１１に対面して成形される溝側面部２８２，２８３は、外側面部４２の側から内側面部４１の側への方向に対してアンダーカット形状となる。そして、溝側面部２８２，２８３は、対面する面部１１０，１１１により斜め下方から支持される。しかも、これら溝側面部２８２，２８３の面部１１０，１１１からの支持方向のベクトルは、横方向に反対向きの成分を含んでいる。このため、金型を開いた際に、前部断熱部材２０４は、上型金型１０１の方に強く貼り付いた状態となる。

次に、図１１（ｃ）に示すように、上型金型１０１の真空引きを解除し、上フィルム１０６が貼り付いた状態の前部断熱部材２０４を、上フィルム１０６を貼り付けたまま上型金型１０１のコア１０３から取り出す。その際、前部断熱部材２０４は、上型金型１０１の方に強く貼り付いているが、軟らかい発泡ウレタン素材で成形されているため、前部断熱部材２０４の両端部を図中の矢印で示した下方に曲げることで無理抜きでき、容易に取り出すことができる。

最後に、図１１（ｄ）に示すように、前部断熱部材２０４から上フィルム１０６を剥がして、前部断熱部材２０４は完成する。

以上の構成と製造方法により、溝側面部２８２，２８３は、外側面部４２の側から内側面部４１の側への方向に対してアンダーカット形状になっている。そして、溝側面部２８２，２８３は、対面する面部１１０，１１１により斜め下方から支持され、しかも横方向には反対向きに支持されている。このため、金型を開いた際に、前部断熱部材２０４は、上型金型１０１の方に強く貼り付いた状態となる。しかし、発泡ウレタン素材の前部断熱部材２０４は、軟らかいため無理抜きすることで、容易に取り出すことができる。なお、内側溝２０８は、例えば、貯湯タンク２の水圧の変化による収縮、膨張を抑制するために貯湯タンク２の周囲に巻く金属製のリングを避けるために設けることができる。

ここでは、前部断熱部材２０４を例として示したが、後部断熱部材、上部断熱部材および下部断熱部材についても、同様の製造方法を用いて内側溝を成形することができる。

〈実施の形態３〉
《全体構成》
図１２に示すように、本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機用の貯湯タンク用断熱構造体３０１の前部断熱部材３０４には、内部に内側面部４１と外側面部４２との間を貫通する貫通孔３０８が設けられている。貫通孔３０８は、底面が矩形状の四角錐台状で、前部断熱部材３０４の内側面部４１の半円弧状の中央を通り軸方向に延びる中心線上に、矩形状の底面の長手方向を中心線方向に平行に配置されている。貫通孔３０８は、矩形状の底面の長手方向に平行な２つの孔側面部３８１，３８２と矩形状の底面の短手方向に平行な２つの孔側面部３８３，３８４を有している。孔側面部３８１，３８２，３８３，３８４は、貫通孔の孔径が内側面部４１の側から外側面部４２の側に向かって拡がるように傾斜している。すなわち、孔側面部３８１，３８２，３８３，３８４は、外側面部４２の側から内側面部４１の側への方向に対してアンダーカット形状になっている。

《断熱部材の製造方法》
図１３で、図１２のIV-IV断面（縦断面）で示された前部断熱部材３０４を例として断熱部材の製造方法を説明する。なお、前部断熱部材３０４の製造方法の説明において、実施の形態１による前部断熱部材４の製造方法に用いた装置、材料等の名称および符号は変更せずにそのまま使用するものとする。

図１３（ａ）には、上フィルム１０６がコア１０３に密着して成形されている上型金型１０１を閉じて、発泡ウレタン原液を発泡、そして硬化させて、発泡ウレタン素材の前部断熱部材３０４に成形する工程が示されている。なお、これ以前の工程は、実施の形態１による前部断熱部材４の製造方法と同じであるため省略した。

次に、図１３（ｂ）に示すように、下型金型１０２の真空引きを解除して、金型を開く。この例では、上型金型１０１のコア１０３には、金型の開方向である上向きに順テーパーの面部１１２が設けられている。面部１１２は、上フィルム１０６を介して、前部断熱部材３０４の貫通孔３０８の孔側面部３８３であって内側面部４１との連結部に近傍の部位３８３ａを成形する。これにより、面部１１２に対面して成形される部位３８３ａは、外側面部４２の側から内側面部４１の側への方向に対してアンダーカット形状となる。そして、部位３８３ａは、対面する面部１１２により斜め下方から支持される。このため、金型を開いた際に、前部断熱部材３０４は、上型金型１０１の方に貼り付いた状態となる。

次に、図１３（ｃ）に示すように、上型金型１０１の真空引きを解除し、上フィルム１０６が貼り付いた状態の前部断熱部材３０４を、上フィルム１０６を貼り付けたまま上型金型１０１のコア１０３から取り出す。その際、上フィルム１０６が貼り付いた状態の前部断熱部材３０４は、横方向にスライドさせるだけで取り出すことができる。

最後に、図１３（ｄ）に示すように、前部断熱部材３０４から上フィルム１０６を剥がして、前部断熱部材３０４は完成する。

以上の構成と製造方法により、貫通孔３０８の孔側面部３８３であって内側面部４１との連結部に近傍の部位３８３ａが、外側面部４２の側から内側面部４１の側への方向に対してアンダーカット形状となっている。そして、部位３８３ａは、対面する面部１１２により斜め下方から支持される。このため、金型を開いた際に、前部断熱部材３０４は、上型金型１０１の方に貼り付いた状態となるが、横方向にスライドさせるだけで容易に取り出すことができる。なお、他の孔側面部３８１，３８２，３８４にも、外側面部４２の側から内側面部４１の側への方向に対してアンダーカット形状の部位を成形することができる。そのため、これらの部位の何れかによっても、貫通孔３０８を有する前部断熱部材３０４を、上型金型１０１の方に貼り付かせ、そして、横方向にスライドさせて容易に取り出すことができる。なお、貫通孔３０８は、例えば、貯湯タンク２の温度を測定するためのサーミスタを避けるために設けることができる。

ここでは、前部断熱部材３０４を例として示したが、後部断熱部材、上部断熱部材および下部断熱部材についても、同様の製造方法を用いて貫通孔を成形できる。

なお、実施の形態１〜３で、アンダーカット形状の形態をいくつか示しているが、実施例の一部であり、アンダーカット形状になっていればその他の形状であってもよい。例えば、上型金型の傾斜面部の数と位置は任意であり、下型金型と共に傾斜面部を形成する１または複数の部分に形成されてもよく、また、上型金型がキャビティ内に突出し、成型品である断熱部材に溝、窪み、または貫通部を形成する突出部を有する場合に、傾斜面部は、突出部に形成され、断熱部材の溝、窪み、または貫通部にアンダーカット形状の部位を形成するようにしてもよい。

貯湯タンク用の断熱構造体と断熱材を例に発明を説明したが、断熱の対象物は、貯湯槽、冷水タンク、冷水槽等、断熱の対象となる有体物であればなんでもよい。

この発明は上述の実施の形態に限られず他の様々な実施の形態とすることができる。

この発明は、断熱部材の加工産業に利用することができる。

１ 貯湯タンク用断熱構造体、２ 貯湯タンク、３ 断熱部材集合体、４ 前部断熱部材、５ 後部断熱部材、６ 上部断熱部材、７ 下部断熱部材、８ 突起部、９ 切り欠き、１０ 突起、４１ 内側面部、４２ 外側面部。

Claims (13)

1. 互いに組み合わされて、断熱対象物の表面を覆う断熱部材、
   を備え、
   前記断熱部材の少なくとも一つは、前記断熱対象物の表面に面する内側面部に連結され前記断熱対象物の表面に面しない外側面部の側から前記内側面部の側への方向に対してアンダーカット形状の部位を有する、
   断熱構造体。
2. 前記断熱対象物は、上下方向に延びた両端の閉じた略円筒状の貯湯タンクであり、
   前記断熱部材は、前記貯湯タンクの円筒部に面する前記内側面部の横断面が半円弧状で、前記貯湯タンクの円筒部を前後方向から包囲する前部断熱部材および後部断熱部材と、前記貯湯タンクの上部を覆う上部断熱部材と、前記貯湯タンクの下部を覆う下部断熱部材とを備え、
   少なくとも前記前部断熱部材と前記後部断熱部材と前記上部断熱部材とは、発泡ウレタン素材で形成される、
   請求項１に記載の断熱構造体。
3. 少なくとも前記前部断熱部材、前記後部断熱部材、前記上部断熱部材および前記下部断熱部材の何れかの前記断熱部材は、隣接する他の前記断熱部材との間で嵌め合わせて位置決めする突起または切り欠きを有し、
   前記突起または前記切り欠きは、前記内側面部に連結され前記外側面部の側から前記内側面部の側への方向に対してアンダーカット形状の部位を有する、
   請求項２に記載の断熱構造体。
4. 少なくとも前記前部断熱部材、前記後部断熱部材、前記上部断熱部材および前記下部断熱部材の何れかの前記断熱部材の前記内側面部には、溝が設けられ、
   前記溝は、前記内側面部に連結され前記外側面部の側から前記内側面部の側への方向に対してアンダーカット形状の部位を有する、
   請求項２または３に記載の断熱構造体。
5. 少なくとも前記前部断熱部材、前記後部断熱部材、前記上部断熱部材および前記下部断熱部材の何れかの前記断熱部材の内部には、前記内側面部と前記外側面部との間を貫通する貫通孔が設けられ、
   前記貫通孔は、前記内側面部に連結され前記外側面部の側から前記内側面部の側への方向に対してアンダーカット形状の部位を有する、
   請求項２から４の何れか１項に記載の断熱構造体。
6. 断熱構造体を構成する断熱部材を製造する方法であって、
   上フィルムが配置された上型金型と下フィルムが配置された下型金型とで形成されるキャビティで、発泡原液を発泡させ、断熱部材に成形する工程と、
   前記下型金型と前記上型金型とを離す工程と、
   成形された断熱部材を前記上フィルムを貼り付けたまま前記上型金型から取り出す工程と、
   前記断熱部材から前記上フィルムを剥がす工程と、
   を備え、
   前記上型金型は、金型の開方向である上向きに順テーパーの傾斜面部を有し、
   前記成形された断熱部材を前記上フィルムを貼り付けたまま前記上型金型から取り出す工程において、前記上フィルムが貼り付いた状態の前記断熱部材を横方向にスライドまたは無理抜きにより取り出す、
   断熱部材の製造方法。
7. 前記断熱部材に成形する工程は、
   前記上フィルムを前記上型金型の下向き面に密着させる工程と、
   前記下フィルムを前記下型金型の上向き面に密着させる工程と、
   前記下フィルム上に発泡原液を注入し、前記上型金型と前記下型金型とを閉じて、発泡原液を発泡および硬化させて、断熱部材に成形する工程と、
   を備える請求項６に記載の断熱部材の製造方法。
8. 前記上フィルムを密着させる工程は、加熱したフィルムを前記上型金型の下向き凸状のコアに真空引きにより密着させて成形する工程を含み、
   前記下フィルムを密着させる工程は、加熱したフィルムを前記下型金型の上向き凹状のキャビティの表面に真空引きにより密着させて成形する工程を含む、
   請求項７に記載の断熱部材の製造方法。
9. 前記上型金型は、前記傾斜面部が前記上フィルムを介して前記断熱部材にアンダーカット形状の部位を成形し、
   前記上型金型を前記下型金型から離す際に、前記傾斜面部により前記断熱部材を支持する、
   請求項６から８の何れか１項に記載の断熱部材の製造方法。
10. 前記上型金型の傾斜面部は、前記下型金型と共に傾斜面部を形成し、
    前記断熱部材の一側辺部に、アンダーカット部を形成する、
    請求項６から９の何れか１項に記載の断熱部材の製造方法。
11. 前記上型金型の傾斜面部は、前記キャビティ内に突出し、前記断熱部材に溝、窪み、または貫通部を形成する突出部を有し、
    前記傾斜面部は、前記突出部に形成され、
    前記断熱部材の溝、窪み、または貫通部にアンダーカット形状の部位が形成される、
    請求項６から１０の何れか１項に記載の断熱部材の製造方法。
12. 前記発泡原液は、発泡ウレタン素材の原液である、
    請求項６から１１の何れか１項に記載の断熱部材の製造方法。
13. 前記下フィルムは、前記上フィルムよりも伸長性が高い、
    請求項６から１２の何れか１項に記載の断熱部材の製造方法。

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