JP2021085439A - 断熱構造、断熱体、断熱構造の製造方法、及び断熱体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造時のコストや製造時間を十分に削減することができる断熱構造、断熱体、断熱構造の製造方法、及び断熱体の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】断熱構造１０は、一の壁部２と一の壁部２と対向する他の壁部との間の空間領域５に網目状に設けられ、空間領域５を他の壁部側から一の壁部２側にかけて複数の区画空間１２に区画する複数の区画部材１１と、一の壁部２を支持するように設けられ、複数の区画空間１２のうち一の壁部２に面する区画空間１２を一の壁部２側へ向かうにつれて段階的に細かくなるように細分する複数の細分部材１３と、を備える。【選択図】図１Ｄ

Description

本開示は、断熱構造、断熱体、断熱構造の製造方法、及び断熱体の製造方法に関するものである。

製造物、構造物が断熱性を必要とする場合は、断熱材を施工により取り付けることが一般的である。例えば特許文献１には、配管の外周面を断熱繊維層及び被覆層にて覆う技術が記載されている。しかしながら、断熱材の取り付けには追加の加工が必要となるため、作業コストが増大する。また、分岐やエルボの部分では、断熱材を形状にあわせて切り貼りしたり、形状になつかせたりする作業が必要となるため、作業性が低下する。また、自動車、電車、航空機等の交通機器の場合、居住空間を広く取るために配管エリアには十分なスペースが無い場合が多い。この場合、断熱材の追加工は作業性が悪いため、作業コストが増大する。

そこで、断熱材を三次元積層造形機（３Ｄプリンタ）を用いて製造する手法に注目が集まってきている。３Ｄプリンタによる造形技術としては、例えば特許文献２が報告されている。断熱材を３Ｄプリンタで製造する場合、比較的低コストでの製造が可能となり、かつ大型化が容易となる。３Ｄプリンタでの製造にあたっては、熱溶解積層（ＦＦＦ：Ｆｕｓｅｄ Ｆｉｌａｍｅｎｔ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）方式の適用が考えられる。

特開２０１６−１９４３６０号公報 特表２０１９−５１３６００号公報

しかし、３Ｄプリンタで製造する場合、溶融した樹脂を上から積み重ねていく仕組み上、オーバーハング部にはサポート材と呼ばれる余剰部を作製する必要がある。従って、サポート材を作製する分、材料費（コスト）や製造時間が増加してしまう。また、作製される位置によっては、サポート材の除去が困難となる場合がある。

このように、断熱材の製造にかかるコスト及び製造時間の削減が課題となっている。また、十分な断熱性を有する断熱材が求められてきている。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、製造時のコストや製造時間を十分に削減することができる断熱構造、断熱体、断熱構造の製造方法、及び断熱体の製造方法を提供することを目的とする。

また、本開示は、十分な断熱性を有する断熱体及びこの断熱体の製造方法を提供することを別の目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の断熱構造は、一の壁部と該一の壁部と対向する他の壁部との間の空間領域に網目状に設けられ、該空間領域を前記他の壁部側から前記一の壁部側にかけて複数の区画空間に区画する複数の区画部材と、前記一の壁部を支持するように設けられ、前記複数の区画空間のうち前記一の壁部に面する区画空間を前記一の壁部側へ向かうにつれて段階的に細かくなるように細分する複数の細分部材と、を備える。

また、本開示の断熱構造の製造方法は、複数の区画部材を、一の壁部と該一の壁部と対向する他の壁部との間の空間領域に網目状に設け、該空間領域を前記他の壁部側から前記一の壁部側にかけて複数の区画空間に区画する区画工程と、複数の細分部材を、前記複数の区画空間のうち前記一の壁部に面する区画空間に前記一の壁部を支持するように設け、前記一の壁部に面する区画空間を前記一の壁部側へ向かうにつれて段階的に細かくなるように細分する細分工程と、を有する。

本開示の断熱構造及び断熱構造の製造方法であれば、各細分部材によって十分に壁部が支持されているため、３Ｄプリンタによる製造時に、壁部を支持するサポート材の作製を不要とすることができる。これにより、製造した断熱構造からのサポート材の除去作業が不要となる。また、３Ｄプリンタでの製造時においてサポート材の作製によりかかるコストや時間を削減することができる。従って、壁部と断熱構造との一体製造が容易となる。

本開示の第１実施形態に係る断熱構造を適用する断熱体としての配管の斜視図である。 図１Ａの配管の横断面図である。 図１Ｂ中の二点鎖線で囲まれた部分を拡大した図である。 図１Ｃ中における一の壁部の外側表面近傍を拡大した図である。 図１Ｂ中の破線で囲まれた部分を拡大した図である。 図１Ｅ中における他の壁部の外側表面近傍を拡大した図である。 ＦＦＦ方式の３Ｄプリンタの一例を示す模式的な斜視図である。 図２Ａの３Ｄプリンタにより樹脂フィラメントが押し出される状態を示す模式図である。 本開示の第２実施形態に係る断熱体を並べた状態を示す斜視図である。 本開示の第２実施形態に係る断熱体について面内方向及び面外方向における熱伝導率を測定した結果を示すグラフである。 本開示の第２実施形態に係る断熱体としての配管の一例を示す斜視図である。 本開示の第２実施形態に係る断熱体としての配管の別の一例を示す斜視図である。

以下に、本開示に係る断熱構造、断熱体、断熱構造の製造方法、及び断熱体の製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
〔断熱構造〕
以下、本開示の第１実施形態について、図１Ａ〜図１Ｆを用いて説明する。
図１Ａは、本実施形態に係る断熱構造を適用する断熱体としての配管の斜視図である。
配管（断熱体）１は、スキン層（一の壁部）２と、スキン層２と対向するスキン層（他の壁部）３と、を含む。スキン層２及びスキン層３は横断面視で環状となっており、管状に形成されている。スキン層３の口径はスキン層２の口径よりも口径が小さくなっており、スキン層２はスキン層３の周囲を被覆している。スキン層３の内周面側には、流体が流通する流路４が形成されている。スキン層２，３は例えば樹脂により形成されている。なお、図１に示す通り、製造に当たって配管１は長手方向が水平に配置される。

図１Ｂは、図１Ａの配管の横断面図である。
図１Ｂに示されるように、スキン層２とスキン層３との間には、横断面視で環状の空間領域５が形成されている。空間領域５には、空間領域５の全体にわたって断熱構造１０が設けられている。断熱構造１０は配管１の長手方向に沿って連続して設けられている。断熱構造１０は例えば樹脂により形成されている。

図１Ｃは、図１Ｂ中の二点鎖線で囲まれた部分（配管１の横断面における上部の一部）を拡大した図である。
図１Ｃに示されるように、空間領域５には、網目状に複数の区画部材１１が設けられている。これら区画部材１１により、空間領域５はスキン層３側からスキン層２側にかけて複数の区画空間１２に区画されている。区画部材１１は配管１の長手方向に沿って連続して設けられている。区画空間１２は例えば格子状、トラス状、又はハニカム状の空間とすることができる。

図１Ｄは、図１Ｃ中における一の壁部（スキン層２）の外側表面近傍を拡大した図である。
図１Ｄに示されるように、配管１の横断面における上部においては、空間領域５に形成された区画空間１２のうちスキン層２に面する区画空間１２に、複数の細分部材１３が設けられている。各細分部材１３はスキン層２を支持するように設けられている。これら細分部材１３により、スキン層２に面する区画空間１２はスキン層２側へ向かうにつれて段階的に細かくなるように細分されている。これにより、スキン層２側に近づくにつれて細分部材１３同士の間隔Ｇが短くなる。間隔Ｇは、好ましくはブリッジ可能な（樹脂の張力で繋げることが可能な）最大隙間量（約５ｍｍ）以下とする。これにより、配管１の横断面における上部においては、例えば３Ｄプリンタでの製造時において、スキン層２を支持するサポート材の作製が不要となる。細分部材１３は配管１の長手方向に沿って連続して設けられている。

各区画部材１１における水平面に対する傾斜角度Ａは４５°以上であることが好ましい。

なお、図示していないが、配管１の横断面における上部においては、空間領域５に形成された区画空間１２のうちスキン層（他の壁部）３に面する区画空間１２には、細分部材１３を設ける必要はない。配管１の横断面における上部において、スキン層３に面する区画空間１２に細分部材１３を設けない場合、３Ｄプリンタで断熱構造１０を製造すると、スキン層３に面する区画空間１２にはサポート材が作製される。

図１Ｅは、図１Ｂ中の破線で囲まれた部分（配管１の横断面における下部の一部）を拡大した図である。また、図１Ｆは、図１Ｅ中における他の壁部（スキン層３）の外側表面近傍を拡大した図である。図１Ｅ，１Ｆに示すように、図１Ｂ中の破線で囲まれた部分のような、配管１の横断面における下部においては、上記とは逆に、スキン層３に面する区画空間１２には細分部材１３を設ける。これにより、配管１の横断面における下部においては、例えば３Ｄプリンタでの製造時において、スキン層３を支持するサポート材の作製が不要となる。

断熱構造１０の製造は、例えば３Ｄプリンタを用いて行うことができる。具体的には、種々の造形法のうち、熱溶解積層（ＦＦＦ：Ｆｕｓｅｄ Ｆｉｌａｍｅｎｔ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）方式の３Ｄプリンタによって断熱構造１０を製造することが可能である。ＦＦＦ方式は他の方式と比べてメカニズムが単純であるため装置価格が安く、模型製作から航空機部品製造まで幅広く使用されている。

図２ＡはＦＦＦ方式の３Ｄプリンタの一例を示す模式的な斜視図である。
３Ｄプリンタ（三次元積層造形機）１００は、筐体１０１と、筐体１０１の内部に設けられた造形用の造形テーブル１０２と、造形テーブル１０２の上方に設けられた造形ヘッド１０３とを備えている。造形テーブル１０２上には造形物Ｍが造形される。筐体１０１の外部にはリール１０４が設けられている。リール１０４には、造形材料である樹脂フィラメント１０５とサポート材フィラメント１０６とが、それぞれ一端側が巻き回されている。樹脂フィラメント１０５及びサポート材フィラメント１０６は、造形ヘッド１０３に供給可能となるように、それぞれの他端側が造形ヘッド１０３に接続されている。

図２Ｂは、図２Ａの３Ｄプリンタ１００により樹脂フィラメントが押し出される状態を示す模式図である。なお、説明の都合上、図２Ａの造形ヘッド１０３は図示を省略している。
造形ヘッド１０３には、樹脂フィラメント１０５を吐出するノズル１０７が設けられている。ノズル１０７は、供給された溶融状態あるいは半溶融の樹脂フィラメント１０５’を造形テーブル１０２上に線状に押し出すようにして吐出する。吐出された樹脂フィラメント１０５’は、冷却固化されて所定の形状の層が形成される。形成した層に対し、樹脂フィラメント１０５’をノズル１０７から押し出すようにして吐出する操作を繰り返すことで、三次元造形物が形成される。

以上説明した本実施形態に係る断熱構造１０が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態に係る断熱構造１０は、２つの壁部２，３（一の壁部２及び他の壁部３）の間の空間領域５に網目状に設けられ、この空間領域５を複数の区画空間１２に区画する複数の区画部材１１を備えている。これにより、２つの壁部２，３の間を十分に支持することができる。また、区画部材１１は網目状の疎な構造となっているため、各区画空間１２に十分に空気を介在させることができる。これにより、２つの壁部２，３の間を十分に断熱することができる。

また、本実施形態に係る断熱構造１０は、一の壁部２を支持するように設けられ、複数の区画空間１２のうち一の壁部２に面する区画空間１２を一の壁部２側へ向かうにつれて段階的に細かくなるように細分する複数の細分部材１３を備えている。これにより、一の壁部２側に近づくにつれて細分部材１３同士の間隔が短くなる。即ち、一の壁部２を支持する細分部材１３の数を増加させることができる。これにより、各細分部材１３によって十分に壁部２を支持することができる。また、各細分部材１３によって十分に壁部２が支持されているため、三次元積層造形機（３Ｄプリンタ）による製造時に、壁部２を支持するサポート材の作製を不要とすることができる。これにより、製造した断熱構造１０からのサポート材の除去作業が不要となる。また、３Ｄプリンタでの製造時においてサポート材の作製によりかかるコストや時間を削減することができる。従って、壁部２，３と断熱構造１０との一体製造が容易となる。

区画空間１２は例えば格子状、トラス状、又はハニカム状の空間とすることができる。

また、各区画部材１１における水平面に対する傾斜角度Ａが４５°以上であれば、３Ｄプリンタでの製造時において各区画空間１２内にサポート材を作製することなく各区画部材１１を設けることができる。これにより、区画空間１２内にサポート材が生成されないため、区画空間１２内により十分に空気を介在させることができる。これにより、２つの壁部２，３の間をより十分に断熱することができる。また、サポート材が生成されないため、製造にかかるコストや時間をより削減することができる。

なお、以上に説明した上記の実施形態では、断熱構造を断熱体としての配管に適用する場合を一例として説明したが、これに限定されない。具体的には、断熱構造をボックス形の構造物や平板等に適用してもよい。

また、以上説明したような本開示の断熱構造は、外部との断熱性を必要とする配管、筐体、建造物等に好適に適用可能である。

〔断熱構造の製造方法〕
次に、本実施形態に係る断熱構造の製造方法について説明する。
なお、以下では、図１Ａに示す配管に適用される断熱構造を製造する場合を一例として説明するが、これに限定されない。

（区画工程）
区画工程においては、複数の区画部材１１を、スキン層２とスキン層３との間の空間領域５に網目状に設け、空間領域５をスキン層３側からスキン層２側にかけて複数の区画空間１２に区画する。各区画部材１１における水平面に対する傾斜角度Ａは４５°以上とする。

（細分工程）
細分工程においては、配管１の横断面における上部において、複数の細分部材１３を、複数の区画空間１２のうちスキン層２に面する区画空間１２にスキン層２を支持するように設ける。これにより、スキン層２に面する区画空間１２をスキン層２側へ向かうにつれて段階的に細かくなるように細分する。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態の断熱構造１０の製造方法は、複数の区画部材１１を２つの壁部２，３（一の壁部２及び他の壁部３）の間の空間領域５に網目状に設け、空間領域５を複数の区画空間１２に区画する区画工程を有している。これにより、２つの壁部２，３の間を複数の区画部材１１により十分に支持することができる。また、区画部材１１は網目状の疎な構造となっているため、各区画空間１２に十分に空気を介在させることができる。これにより、２つの壁部２，３の間を十分に断熱することができる。

また、本実施形態の断熱構造１０の製造方法は、複数の細分部材１３を複数の区画空間１２のうち一の壁部２に面する区画空間１２に一の壁部２を支持するように設け、この区画空間１２を一の壁部２側へ向かうにつれて段階的に細かくなるように細分する細分工程を有する。これにより、一の壁部２側に近づくにつれて細分部材１３同士の間隔が短くなる。即ち、一の壁部２を支持する細分部材１３の数を増加させることができる。これにより、各細分部材１３によって十分に壁部２を支持することができる。また、各細分部材１３によって十分に壁部２が支持されているため、３Ｄプリンタによる製造時に、壁部２を支持するサポート材の作製を不要とすることができる。これにより、製造した断熱構造１０からのサポート材の除去作業が不要となる。また、３Ｄプリンタでの製造時においてサポート材の作製によりかかるコストや時間を削減することができる。従って、壁部２と断熱構造１０との一体製造が容易となる。

また、各区画部材１１における水平面に対する傾斜角度が４５°以上であれば、３Ｄプリンタでの製造時において各区画空間１２内にサポート材を作製することなく各区画部材１１を設けることができる。これにより、区画空間１２内にサポート材が生成されないため、区画空間１２内により十分に空気を介在させることができる。これにより、２つの壁部２，３の間をより十分に断熱することができる。また、サポート材が生成されないため、製造にかかるコストや時間をより削減することができる。

なお、本実施形態においては、スキン層２，３、及び断熱構造１０を一体で製造することができる。このようにすれば、スキン層２と断熱構造１０との間にサポート材を生成することなく断熱体としての配管１を製造することができる。従って、特に３Ｄプリンタでの製造時において、スキン層２，３と断熱構造１０とを一体で製造することが容易となる。これにより、作業コストや時間を削減することができる。

〔第２実施形態〕
〔断熱体〕
次に、本開示の第２実施形態について、図３〜図５Ｂを用いて説明する。本実施形態に係る断熱体は、中実な繊維強化材料で形成され、繊維強化材料は、配向を特定方向に揃えた繊維を含む。

図３は、本実施形態に係る断熱体を並べた状態を示す斜視図である。
図３中左側には、テーブルＴに対して平行となるように奥側から順に平板状の断熱体２１，３１，４１が並べられている。断熱体２１は、配向が面内方向Ｐと平行な方向（面内（０°））に揃えられた繊維２２を含んでいる。断熱体３１は、配向が面内方向Ｐに対して直交する方向（面内（９０°））に揃えられた繊維３２を含んでいる。繊維２２，３２としては、連続炭素繊維を挙げることができる。

断熱体４１においては、配向を一方向に揃えた繊維４２と他方向に揃えた繊維４３とが交差されている。繊維４２，４３としては、短繊維強化ＮＹＬＯＮやＰＥＥＫ−ＣＦ（短繊維強化ＰＥＥＫ）を挙げることができる。

図３中右側には、テーブルＴに対して直交するように平板状の断熱体５１が置かれている。断熱体５１は、配向が面外方向Ｓに対して直交する方向に揃えられた繊維５２を含んでいる。繊維５２としては、連続炭素繊維を挙げることができる。

上述した断熱体２１，３１，４１，５１は繊維強化材料から形成されている。繊維強化材料としては、好ましくは繊維強化樹脂が用いられる。

図４は本実施形態に係る断熱体について面内方向及び面外方向における熱伝導率を測定した結果を示すグラフである。図４に示すように、繊維として連続炭素繊維を用いた場合、面内方向の熱伝導率については、繊維の配向が面内方向Ｐと平行な方向である場合（面内（０°））の熱伝導率は、繊維の配向が面内方向Ｐに対して直交する方向である場合（面内（９０°））の熱伝導率の２倍以上であった。また、面外方向の熱伝導率は面内（９０°）の熱伝導率よりもさらに低かった。

また、繊維として短繊維強化ＮＹＬＯＮやＰＥＥＫ−ＣＦを用いた場合においても、面内方向の熱伝導率は、面外方向の熱伝導率の約２倍又は２倍以上であった。

以上より、断熱体を形成する繊維強化材料に、配向を特定方向に揃えた繊維を含ませることにより、熱伝導の異方性を有する断熱体を得ることができることが分かる。

このような熱伝導の異方性を利用した断熱体の一例を図５Ａ，図５Ｂに示す。
図５Ａに示す断熱体としての配管６１は、配向が配管６１の長手方向に平行な方向に揃えられた繊維６２を含んでいる。配管６１においては、長手方向の熱伝導率が高くなる一方、周方向及び径方向の熱伝導率は低くなる。このような配管６１であれば、配管６１内部の流体への熱伝導を十分に抑制することが可能となる。

図５Ｂに示す断熱体としての配管７１は、配向が配管７１の周方向に平行な方向に揃えられた繊維７２を含んでいる。配管７１においては、周方向の熱伝導率が高くなる一方、長手方向及び径方向の熱伝導率は低くなる。このような配管７１であれば、配管７１内部の流体への熱伝導を十分に抑制することが可能となる。

本実施形態に係る断熱体の製造は、例えば３Ｄプリンタを用いて行うことができる。３Ｄプリンタの一例としては、例えば上述した図２Ａの３Ｄプリンタ１００を挙げることができる。上述した熱伝導率の異方性は、繊維を強く配向させる３Ｄプリンタの造形において特に強く表れる。

以上説明した本実施形態に係る断熱体２１，３１，４１，５１，６１，７１が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態に係る断熱体２１，３１，４１，５１，６１，７１は中実な繊維強化材料で形成されており、繊維強化材料は配向を特定方向に揃えた繊維２２，３２，４２，５２，６２，７２を備えている。これにより、断熱体２１，３１，４１，５１，６１，７１に熱伝導の異方性を持たせることが可能となる。従って、例えば断熱体として配管６１，７１を製造する場合、長手方向の熱伝導率を高くして周方向及び径方向の熱伝導率を低くした配管６１や周方向の熱伝導率を高くして長手方向及び径方向の熱伝導率を低くした配管７１等を製造することが可能となる。このような配管６１，７１であれば、配管６１，７１内部の流体への熱伝導を十分に抑制することが可能となる。特に、３Ｄプリンタによる製造を行う場合、３Ｄプリンタによって繊維２２，３２，４２，５２，６２，７２の配向を特定方向に揃えやすくなるため、断熱体２１，３１，４１，５１，６１，７１に熱伝導の異方性を持たせることが容易となる。

なお、繊維強化材料は、配向を一方向に揃えた繊維２２，３２，５２のみを含んでいてもよいし、配向を一方向に揃えた繊維４２と他方向に揃えた繊維４３とを交差させたものを含んでいてもよい。

また、以上に説明した上記の実施形態では、断熱体を中実な繊維強化材料で形成する場合を一例として説明したが、これに限定されない。具体的には、上述した第１実施形態における一の壁部、他の壁部、又は断熱構造を、配向を特定方向に揃えた繊維を含む繊維強化材料で形成する態様としてもよい。

〔断熱体の製造方法〕
次に、本実施形態に係る断熱構造の製造方法について説明する。
なお、以下では、図５Ａに示す配管６１を製造する場合を一例として説明するが、これに限定されない。

配管６１の製造に当たっては、配管６１を配向を特定方向に揃えた繊維６２を含む中実な繊維強化材料で形成する。具体的には、製造される配管６１の長手方向に平行な方向に繊維６２が揃えられるように配管６１を製造する。繊維強化材料としては、例えば繊維強化樹脂が用いられる。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態の断熱体２１，３１，４１，５１，６１，７１の製造方法は、配向を特定方向に揃えた繊維２２，３２，４２，５２，６２，７２を含む中実な繊維強化材料で形成する工程を有する。これにより、熱伝導の異方性を持たせた断熱体２１，３１，４１，５１，６１，７１を製造することが可能となる。従って、例えば断熱体として配管６１，７１を製造する場合、長手方向の熱伝導率を高くして周方向及び径方向の熱伝導率を低くした配管６１や周方向の熱伝導率を高くして長手方向及び径方向の熱伝導率を低くした配管７１等を製造することが可能となる。このような配管６１，７１であれば、配管６１，７１内部の流体への熱伝導を十分に抑制することが可能となる。特に、３Ｄプリンタによる製造を行う場合、３Ｄプリンタによって繊維２２，３２，４２，５２，６２，７２の配向を特定方向に揃えやすくなるため、断熱体２１，３１，４１，５１，６１，７１に熱伝導の異方性を持たせることが容易となる。

以上説明した各実施形態に記載の断熱構造（１０）は例えば以下のように把握される。
本開示に係る断熱構造（１０）は、一の壁部（２）と該一の壁部と対向する他の壁部（３）との間の空間領域（５）に網目状に設けられ、該空間領域を前記他の壁部側から前記一の壁部側にかけて複数の区画空間（１２）に区画する複数の区画部材（１１）と、前記一の壁部を支持するように設けられ、前記複数の区画空間のうち前記一の壁部に面する区画空間を前記一の壁部側へ向かうにつれて段階的に細かくなるように細分する複数の細分部材（１３）と、を備える。

本開示の断熱構造は、２つの壁部（一の壁部及び他の壁部）の間の空間領域に網目状に設けられ、この空間領域を複数の区画空間に区画する複数の区画部材を備えている。これにより、２つの壁部の間を十分に支持することができる。また、区画部材は網目状の疎な構造となっているため、各区画空間に十分に空気を介在させることができる。これにより、２つの壁部の間を十分に断熱することができる。

また、本開示の断熱構造は、一の壁部を支持するように設けられ、複数の区画空間のうち一の壁部に面する区画空間を一の壁部側へ向かうにつれて段階的に細かくなるように細分する複数の細分部材を備えている。これにより、一の壁部側に近づくにつれて細分部材同士の間隔が短くなる。即ち、一の壁部を支持する細分部材の数を増加させることができる。これにより、各細分部材によって十分に壁部を支持することができる。また、各細分部材によって十分に壁部が支持されているため、三次元積層造形機（３Ｄプリンタ）による製造時に、壁部を支持するサポート材の作製を不要とすることができる。これにより、製造した断熱構造からのサポート材の除去作業が不要となる。また、３Ｄプリンタでの製造時においてサポート材の作製によりかかるコストや時間を削減することができる。従って、壁部と断熱構造との一体製造が容易となる。

区画空間は例えば格子状、トラス状、又はハニカム状の空間とすることができる。

本開示に係る断熱構造においては、前記複数の区画部材における水平面に対する傾斜角度は４５°以上である。

各区画部材における水平面に対する傾斜角度が４５°以上であれば、３Ｄプリンタでの製造時において各区画空間内にサポート材を作製することなく各区画部材を設けることができる。これにより、区画空間内にサポート材が生成されないため、区画空間内により十分に空気を介在させることができる。これにより、２つの壁部の間をより十分に断熱することができる。また、サポート材が生成されないため、製造にかかるコストや時間をより削減することができる。

本開示に係る断熱体（１）は、一の壁部（２）と、該一の壁部と対向する他の壁部（３）と、前記一の壁部と前記他の壁部との間の空間領域（５）に設けられる上述の断熱構造（１０）と、を備え、前記一の壁部、前記他の壁部、又は前記断熱構造は、繊維強化材料で形成されており、該繊維強化材料は、配向を特定方向に揃えた繊維を含む。

本開示の断熱体は、壁部や断熱構造が繊維強化材料で形成されており、繊維強化材料は配向を特定方向に揃えた繊維を備えている。これにより、断熱体に熱伝導の異方性を持たせることが可能となる。従って、例えば断熱体として配管を製造する場合、長手方向の熱伝導率を高くして周方向及び径方向の熱伝導率を低くした配管や周方向の熱伝導率を高くして長手方向及び径方向の熱伝導率を低くした配管等を製造することが可能となる。このような配管であれば、配管内部の流体への熱伝導を十分に抑制することが可能となる。特に、３Ｄプリンタによる製造を行う場合、３Ｄプリンタによって繊維の配向を特定方向に揃えやすくなるため、断熱体に熱伝導の異方性を持たせることが容易となる。

なお、繊維強化材料は、配向を一方向に揃えた繊維のみを含んでいてもよいし、配向を一方向に揃えた繊維と他方向に揃えた繊維とを交差させたものを含んでいてもよい。

本開示に係る断熱体（２１，３１，４１，５１，６１，７１）は、中実な繊維強化材料で形成され、該繊維強化材料は、配向を特定方向に揃えた繊維（２２，３２，４２，５２，６２，７２）を含む。

本開示の断熱体は中実な繊維強化材料で形成されており、繊維強化材料は配向を特定方向に揃えた繊維を備えている。これにより、断熱体に熱伝導の異方性を持たせることが可能となる。従って、例えば断熱体として配管を製造する場合、長手方向の熱伝導率を高くして周方向及び径方向の熱伝導率を低くした配管や周方向の熱伝導率を高くして長手方向及び径方向の熱伝導率を低くした配管等を製造することが可能となる。このような配管であれば、配管内部の流体への熱伝導を十分に抑制することが可能となる。特に、３Ｄプリンタによる製造を行う場合、３Ｄプリンタによって繊維の配向を特定方向に揃えやすくなるため、断熱体に熱伝導の異方性を持たせることが容易となる。

なお、繊維強化材料は、配向を一方向に揃えた繊維のみを含んでいてもよいし、配向を一方向に揃えた繊維と他方向に揃えた繊維とを交差させたものを含んでいてもよい。

本開示の断熱構造（１０）の製造方法は、複数の区画部材（１１）を、一の壁部（２）と該一の壁部と対向する他の壁部（３）との間の空間領域（５）に網目状に設け、該空間領域を前記他の壁部側から前記一の壁部側にかけて複数の区画空間（１２）に区画する区画工程と、複数の細分部材（１３）を、前記複数の区画空間のうち前記一の壁部に面する区画空間に前記一の壁部を支持するように設け、前記一の壁部に面する区画空間を前記一の壁部側へ向かうにつれて段階的に細かくなるように細分する細分工程と、を有する。

本開示の断熱構造の製造方法は、複数の区画部材を２つの壁部（一の壁部及び他の壁部）の間の空間領域に網目状に設け、空間領域を複数の区画空間に区画する区画工程を有している。これにより、２つの壁部の間を複数の区画部材により十分に支持することができる。また、区画部材は網目状の疎な構造となっているため、各区画空間に十分に空気を介在させることができる。これにより、２つの壁部の間を十分に断熱することができる。

また、本開示の断熱構造の製造方法は、複数の細分部材を複数の区画空間のうち一の壁部に面する区画空間に一の壁部を支持するように設け、この区画空間を一の壁部側へ向かうにつれて段階的に細かくなるように細分する細分工程を有する。これにより、一の壁部側に近づくにつれて細分部材同士の間隔が短くなる。即ち、一の壁部を支持する細分部材の数を増加させることができる。これにより、各細分部材によって十分に壁部を支持することができる。また、各細分部材によって十分に壁部が支持されているため、三次元積層造形機（３Ｄプリンタ）による製造時に、壁部を支持するサポート材の作製を不要とすることができる。これにより、製造した断熱構造からのサポート材の除去作業が不要となる。また、３Ｄプリンタでの製造時においてサポート材の作製によりかかるコストや時間を削減することができる。従って、壁部と断熱構造との一体製造が容易となる。

区画空間は例えば格子状、トラス状、又はハニカム状の空間とすることができる。

本開示の断熱構造の製造方法においては、前記区画工程において、前記複数の区画部材における水平面に対する傾斜角度を４５°以上とする。

各区画部材における水平面に対する傾斜角度が４５°以上であれば、３Ｄプリンタでの製造時において各区画空間内にサポート材を作製することなく各区画部材を設けることができる。これにより、区画空間内にサポート材が生成されないため、区画空間内により十分に空気を介在させることができる。これにより、２つの壁部の間をより十分に断熱することができる。また、サポート材が生成されないため、製造にかかるコストや時間をより削減することができる。

本開示の断熱体（１）の製造方法は、一の壁部（２）と、該一の壁部と対向する他の壁部（３）と、前記一の壁部と前記他の壁部との間の空間領域（５）に設けられる上述の断熱構造（１０）と、を備える断熱体の製造方法において、前記一の壁部、前記他の壁部、及び前記断熱構造を、一体で製造する。

本開示の断熱体の製造方法であれば、一の壁部と断熱構造との間にサポート材を生成することなく断熱体を製造することができる。従って、特に３Ｄプリンタでの製造時において、壁部と断熱構造とを一体で製造することが容易となる。これにより、作業コストや時間を削減することができる。

本開示の断熱体（１）の製造方法は、一の壁部（２）と、該一の壁部と対向する他の壁部（３）と、前記一の壁部と前記他の壁部との間の空間領域（５）に設けられる上述の断熱構造（１０）と、を備える断熱体の製造方法において、前記一の壁部、前記他の壁部、又は前記断熱構造を、配向を特定方向に揃えた繊維を含む繊維強化材料で形成する工程を有する。

本開示の断熱体の製造方法は、断熱体の壁部や断熱構造を、配向を特定方向に揃えた繊維を含む繊維強化材料で形成する工程を有する。これにより、熱伝導の異方性を持たせた断熱体を製造することが可能となる。従って、例えば断熱体として配管を製造する場合、長手方向の熱伝導率を高くして周方向及び径方向の熱伝導率を低くした配管や周方向の熱伝導率を高くして長手方向及び径方向の熱伝導率を低くした配管等を製造することが可能となる。このような配管であれば、配管内部の流体への熱伝導を十分に抑制することが可能となる。特に、３Ｄプリンタによる製造を行う場合、３Ｄプリンタによって繊維の配向を特定方向に揃えやすくなるため、断熱体に熱伝導の異方性を持たせることが容易となる。

本開示の断熱体（２１，３１，４１，５１，６１，７１）の製造方法は、配向を特定方向に揃えた繊維（２２，３２，４２，５２，６２，７２）を含む中実な繊維強化材料で形成する工程を有する。

本開示の断熱体の製造方法は、配向を特定方向に揃えた繊維を含む中実な繊維強化材料で形成する工程を有する。これにより、熱伝導の異方性を持たせた断熱体を製造することが可能となる。従って、例えば断熱体として配管を製造する場合、長手方向の熱伝導率を高くして周方向及び径方向の熱伝導率を低くした配管や周方向の熱伝導率を高くして長手方向及び径方向の熱伝導率を低くした配管等を製造することが可能となる。このような配管であれば、配管内部の流体への熱伝導を十分に抑制することが可能となる。特に、３Ｄプリンタによる製造を行う場合、３Ｄプリンタによって繊維の配向を特定方向に揃えやすくなるため、断熱体に熱伝導の異方性を持たせることが容易となる。

１ 配管（断熱体）
２ スキン層（一の壁部）
３ スキン層（他の壁部）
４ 流路
５ 空間領域
１０ 断熱構造
１１ 区画部材
１２ 区画空間
１３ 細分部材
２１，３１，４１，５１ （平板状の）断熱体
２２，３２，４２，５２，６２，７２ 繊維
６１，７１ 配管（断熱体）
１００ ３Ｄプリンタ（三次元積層造形機）
１０１ 筐体
１０２ 造形テーブル
１０３ 造形ヘッド
１０４ リール
１０５ 樹脂フィラメント
１０５’ （溶融状態あるいは半溶融の）樹脂フィラメント
１０６ サポート材フィラメント
１０７ ノズル
Ａ 傾斜角度
Ｇ 間隔
Ｍ 造形物
Ｐ 面内方向
Ｓ 面外方向
Ｔ テーブル

Claims (9)

1. 一の壁部と該一の壁部と対向する他の壁部との間の空間領域に網目状に設けられ、該空間領域を前記他の壁部側から前記一の壁部側にかけて複数の区画空間に区画する複数の区画部材と、
   前記一の壁部を支持するように設けられ、前記複数の区画空間のうち前記一の壁部に面する区画空間を前記一の壁部側へ向かうにつれて段階的に細かくなるように細分する複数の細分部材と、
   を備える断熱構造。
2. 前記複数の区画部材における水平面に対する傾斜角度は４５°以上である請求項１に記載の断熱構造。
3. 一の壁部と、
   該一の壁部と対向する他の壁部と、
   前記一の壁部と前記他の壁部との間の空間領域に設けられる請求項１又は請求項２に記載の断熱構造と、を備え、
   前記一の壁部、前記他の壁部、又は前記断熱構造は、繊維強化材料で形成されており、
   該繊維強化材料は、配向を特定方向に揃えた繊維を含む断熱体。
4. 中実な繊維強化材料で形成され、
   該繊維強化材料は、配向を特定方向に揃えた繊維を含む断熱体。
5. 複数の区画部材を、一の壁部と該一の壁部と対向する他の壁部との間の空間領域に網目状に設け、該空間領域を前記他の壁部側から前記一の壁部側にかけて複数の区画空間に区画する区画工程と、
   複数の細分部材を、前記複数の区画空間のうち前記一の壁部に面する区画空間に前記一の壁部を支持するように設け、前記一の壁部に面する区画空間を前記一の壁部側へ向かうにつれて段階的に細かくなるように細分する細分工程と、
   を有する断熱構造の製造方法。
6. 前記区画工程において、前記複数の区画部材における水平面に対する傾斜角度を４５°以上とする請求項５に記載の断熱構造の製造方法。
7. 一の壁部と、該一の壁部と対向する他の壁部と、前記一の壁部と前記他の壁部との間の空間領域に設けられる請求項５又は請求項６に記載の断熱構造と、を備える断熱体の製造方法において、
   前記一の壁部、前記他の壁部、及び前記断熱構造を、一体で製造する断熱体の製造方法。
8. 一の壁部と、該一の壁部と対向する他の壁部と、前記一の壁部と前記他の壁部との間の空間領域に設けられる請求項５又は請求項６に記載の断熱構造と、を備える断熱体の製造方法において、
   前記一の壁部、前記他の壁部、又は前記断熱構造を、配向を特定方向に揃えた繊維を含む繊維強化材料で形成する工程を有する断熱体の製造方法。
9. 配向を特定方向に揃えた繊維を含む中実な繊維強化材料で形成する工程を有する断熱体の製造方法。

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