WO2021130963A1

WO2021130963A1 - 断熱材、貯湯式給湯機、及び、断熱材製造方法

Info

Publication number: WO2021130963A1
Application number: PCT/JP2019/051142
Authority: WO
Inventors: 修平内藤; 航太安藤; 風間　史郎
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2021-07-01

Abstract

断熱材は、軸に垂直な平面で切断した断面において、軸を中心とする円の一部である円弧に沿う形状を有し、硬質ポリウレタンフォームで作られている。断熱材は、円弧の外側に向く外壁面と、外壁面から突出する突出部と、を備える。突出部は、円弧の中点と軸とを通る平面である中央平面と交わっていない。突出部は、軸に対して平行かつ中央平面に対して傾斜した第一側面と、軸に対して平行かつ中央平面に対して傾斜した第二側面とを有する。第一側面から突出部の外側へ延びる法線は、中央平面と交わらない。第二側面から突出部の外側へ延びる法線は、中央平面と交わる。第一側面と中央平面との間の角度が、第二側面と中央平面との間の角度よりも小さい。

Description

断熱材、貯湯式給湯機、及び、断熱材製造方法

　本開示は、断熱材、貯湯式給湯機、及び、断熱材製造方法に関する。

　硬質ポリウレタンフォームで作られた断熱材が知られている。下記特許文献１では、硬質ポリウレタンフォームのような発泡成形品の金型において、脱型を容易にするために、金型のキャビティの側面に抜き勾配を設けることが提案されている。

日本特開２００６－６９１５９号公報

　特許文献１の成形品は、単純な形状を有する。これに対し、突出部を有する断熱材を成形する場合、ショートまたはボイドのような成形不良、あるいは脱型不良が生ずる可能性がある。

　本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、不良なく成形及び脱型する上で有利になる断熱材、当該断熱材を有する貯湯式給湯機、及び、当該断熱材を製造する断熱材製造方法を提供することを目的とする。

　本開示による断熱材は、軸に垂直な平面で切断した断面において、軸を中心とする円の一部である円弧に沿う形状を有し、硬質ポリウレタンフォームで作られた断熱材であって、円弧の外側に向く外壁面と、外壁面から突出する突出部と、を備え、突出部は、円弧の中点と軸とを通る平面である中央平面と交わっておらず、突出部は、軸に対して平行かつ中央平面に対して傾斜した第一側面と、軸に対して平行かつ中央平面に対して傾斜した第二側面とを有し、第一側面から突出部の外側へ延びる法線は、中央平面と交わらず、第二側面から突出部の外側へ延びる法線は、中央平面と交わり、第一側面と中央平面との間の角度が、第二側面と中央平面との間の角度よりも小さいものである。
　本開示による貯湯式給湯機は、上記断熱材と、円筒状の貯湯タンクと、機器と、を備え、断熱材が貯湯タンクの胴部を覆い、断熱材の突出部が機器を支持するように構成されているものである。
　本開示による断熱材製造方法は、金型に原料を注入して成形することにより上記断熱材を製造するものである。

　本開示によれば、不良なく成形及び脱型する上で有利になる断熱材、当該断熱材を有する貯湯式給湯機、及び、当該断熱材を製造する断熱材製造方法を提供することが可能となる。

実施の形態１による貯湯式給湯機を示す斜視図である。図１に示す貯湯式給湯機が備える貯湯タンクを示す斜視図である。図１に示す貯湯式給湯機の貯湯タンクを覆う断熱材を示す斜視図である。図１に示す貯湯式給湯機を貯湯タンクの中心軸に対して垂直な平面で切断した断面図である。前面断熱材を真上から見た平面図である。ポリウレタンフォームにより前面断熱材を成形する方法の例を説明する図である。薄肉部の外面が傾斜を有しない前面断熱材を上から見た断面図である。薄肉部の外面が傾斜を有する前面断熱材を上から見た断面図である。ＥＰＳで成形する場合の前面断熱材の形状を示す図である。ＥＰＳで成形する場合の前面断熱材の形状を示す図である。ＥＰＳで成形する場合の前面断熱材の形状を示す図である。実施の形態１による前面断熱材の平面図である。図１２中に寸法線を追加した図である。実施の形態１による前面断熱材のうちの突出部及びその近くを拡大した平面図である。実施の形態１による前面断熱材のうちの突出部及びその近くを拡大した平面図である。実施の形態１による前面断熱材の正面図である。図１６中の突出部を拡大した図である。実施の形態２による前面断熱材を軸に対して垂直な平面で切断した断面図である。実施の形態２による前面断熱材を軸に対して垂直な平面で切断した断面図である。実施の形態４による前面断熱材を軸に対して垂直な平面で切断した断面図である。実施の形態４による前面断熱材を軸に対して垂直な平面で切断した断面図である。

　以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、説明を簡略化または省略する。なお、本開示で角度に言及した場合において、和が３６０度となる優角と劣角とがあるときには原則として劣角の角度を指すものとし、和が１８０度となる鋭角と鈍角とがある場合には原則として鋭角の角度を指すものとする。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１による貯湯式給湯機５０を示す斜視図である。図２は、図１に示す貯湯式給湯機５０が備える貯湯タンク２を示す斜視図である。これらの図に示すように、貯湯式給湯機５０は、外郭ケース１と、外郭ケース１内に配置された貯湯タンク２と、外郭ケース１内で貯湯タンク２を覆うタンク断熱材とを備える。外郭ケース１は、例えば、ステンレス鋼のような金属材料で作られている。図示の例では、外郭ケース１は、直方体状の外形を有する。図１では、貯湯タンク２は、タンク断熱材により覆われているので、見えていない。図１は、外郭ケース１を透視した透視図である。図１では図示を省略しているが、例えば、配管、バルブ、ポンプ、熱交換器などの機器が外郭ケース１内にさらに配置されている。

　図２に示すように、貯湯タンク２は、円筒状の形状を有する。貯湯タンク２は、例えば、ステンレス鋼のような金属材料で作られている。貯湯式給湯機５０が使用されるときには、貯湯タンク２内は満水状態に維持される。貯湯タンク２内は、上側が高温の湯になり、下側が低温の水になる。上層の湯と、下層の水とは、比重差により、混じり合うことなく維持される。貯湯式給湯機５０は、貯湯タンク２の中心軸が鉛直線に平行になるように設置される。以下の説明では、貯湯タンク２の中心軸が鉛直線に平行であるものとして、方向を特定する。

　貯湯式給湯機５０は、貯湯タンク２の水を加熱して湯にする加熱装置（図示省略）を備える。加熱装置は、いかなる構成のものでもよい。加熱装置は、外郭ケース１の外部に設置されてもよいし、外郭ケース１の内部に設置されてもよい。加熱装置は、例えば、ヒートポンプ式加熱装置、電気ヒータ、燃焼式加熱装置、ソーラー加熱装置、燃料電池の廃熱による加熱装置のうちの一つまたは複数の組み合わせによるものでもよい。

　貯湯タンク２の上部には、高温水口４が形成されている。図示しない配管及び高温水口４を通って、湯すなわち高温水が貯湯タンク２に出入りする。貯湯タンク２の下部には、複数の低温水口６が形成されている。図示しない配管及び低温水口６を通って低温水が貯湯タンク２に出入りする。貯湯タンク２の表面には、複数の貯湯温度センサ５が互いに高さの異なる位置に設置されている。これらの貯湯温度センサ５により貯湯タンク２内の鉛直方向の温度分布を検出することにより、貯湯タンク２内の残湯量及び蓄熱量を検出できる。残湯量あるいは蓄熱量が少なくなると、上記加熱装置が運転される。

　貯湯式給湯機５０においては、貯湯タンク２に貯えられた湯から散逸する熱量を低減することが、省エネルギー性能を高める上で重要になる。このため、貯湯タンク２を覆うタンク断熱材の断熱性能が重要となる。

　図３は、図１に示す貯湯式給湯機５０の貯湯タンク２を覆うタンク断熱材を示す斜視図である。図３では、貯湯タンク２を覆う複数のタンク断熱材が分解斜視図として表されている。図３に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯機５０は、上部断熱材１１、配管カバー断熱材１３、前面断熱材１６、背面断熱材１７、及び下部断熱材１９をタンク断熱材として備える。これらのタンク断熱材の各々は、例えば発泡プラスチックのような発泡材料を成形して作られている。

　上部断熱材１１は、貯湯タンク２の上部を覆う。配管カバー断熱材１３は、上部断熱材１１に形成された開口を塞ぐように、上部断熱材１１に対して取り付けられる。前面断熱材１６は、貯湯タンク２の胴部のうち、前面側に当たる半分の領域を覆う。背面断熱材１７は、貯湯タンク２の胴部のうち、背面側に当たる半分の領域を覆う。前面断熱材１６と背面断熱材１７とは、貯湯タンク２の左側と右側において嵌合する。下部断熱材１９は、貯湯タンク２の下部を覆う。上記の断熱材のうちの少なくとも一つは、部品保持機能及び衝撃吸収性を有する発泡ポリスチレンで作られていてもよい。発泡ポリスチレンを以下「ＥＰＳ」と称する。前面断熱材１６または背面断熱材１７と、貯湯タンク２との間に真空断熱材（図示省略）がさらに配置されてもよい。

　図４は、図１に示す貯湯式給湯機５０を貯湯タンク２の中心軸に対して垂直な平面で切断した断面図である。図４を用いて、貯湯式給湯機５０における一般的な寸法制約を説明する。一般的な家庭向けの貯湯式給湯機５０において、タンク容量は例えば１５０リットル～５６０リットル程度であり、タンク直径Ｄは、例えば５００ｍｍ～６５０ｍｍ程度である。貯湯式給湯機５０は、外郭ケース１の外形寸法が大きくなるほど、設置できる場所が限られてくる。このため、外郭ケース１の横方向の外形幅Ｗは、タンク直径Ｄと、断熱材の厚みなどの必要最低限の寸法との合計に応じて決定される。図４に示す通り、貯湯式給湯機５０内の配管その他の機器類は、貯湯タンク２に対してフロント方向に設けられることが多い。図示の例では、外郭ケース１の奥行き寸法Ｅは、外形幅Ｗよりも大きい。貯湯タンク２に対してサイド方向及びバック方向については、貯湯タンク２と外郭ケース１の内面との距離が小さいので、タンク断熱材を配置するスペースが小さくなりがちである。

　次に、図５を参照し、タンク断熱材の寸法制約について説明する。図５は、前面断熱材１６を真上から見た平面図である。説明を簡単にするために、図５では、前面断熱材１６が備える突出部１６ａの図示が省略されている。図５に示す寸法Ｌａは、前面断熱材１６の最薄部の厚みとなる。基準厚みＬｂは、前面断熱材１６の外周半径Ｒ２と前面断熱材１６の内周半径Ｒ１との差である。前面断熱材１６の内壁面１６ｄが貯湯タンク２の胴部に接するように配置される場合には、内周半径Ｒ１は貯湯タンク２の胴部の半径に等しい。寸法Ｌｃは、基準厚みＬｂよりも厚みが薄い薄肉部１６ｂの、前後方向の寸法を表す。薄肉部１６ｂの外面は、外郭ケース１の内面に対して接触または近接する。薄肉部１６ｂは、前面断熱材１６が外郭ケース１と干渉しないようにするために、その厚みが基準厚みＬｂよりも薄くされた部分である。寸法Ｌｄは、前面断熱材１６の内周半径Ｒ１に基準厚みＬｂを足した長さである。寸法Ｌｅは、前面断熱材１６の内周半径Ｒ１に最薄部の厚さ寸法Ｌａを足した長さである。高温の湯を貯める貯湯タンク２を保温し、散逸する熱のロスを減らすことは、省エネルギーに繋がる。この観点からは、寸法Ｌａを大きくし、寸法Ｌｃを小さくすることが理想である。しかしながら、寸法Ｌｄあるいは寸法Ｌｅを大きくすることは、外郭ケース１の外形寸法を大きくすることに繋がる点で、好ましくない。

　次に、具体的な寸法の割合について説明する。タンク容量によって各寸法は変わってくる。代表として、日本国内で広く使用されるタンク容量３７０リットルを例とすると、タンク半径Ｒ１は３００ｍｍ程度になる。前面断熱材１６の最薄部の厚みＬａは１０ｍｍ～２０ｍｍになる。この場合、寸法Ｌｃは１００ｍｍ～１５０ｍｍとなる。したがって、寸法Ｌａは、タンク半径Ｒ１に対し、３％～７％の寸法しか確保できていない。また、寸法Ｌｄは３５０ｍｍ程度のため、寸法Ｌｃは寸法Ｌｄの３０％～４５％と大きくなっている。このように、断熱材寸法を小さくし、外郭ケース１の外形寸法を小さくすることが優先されている。その一方で、貯湯式給湯機５０の省エネルギー性の向上が市場で求められている。しかしながら、前面断熱材１６の最薄部の厚みＬａを大きくすること、すなわち、外郭ケース１の外形寸法を大きくすることは、顧客のニーズに対して好ましくない。したがって、断熱性能を向上するためには、寸法Ｌａの拡大及び寸法Ｌｃの縮小を行うよりも、断熱材の材料の変更を行うことが得策である。

　断熱材材料について説明する。まず、一般に広く使用されている断熱材材料として、ＥＰＳがある。ＥＰＳは、ビーズを発泡させて金型内で成形することで、様々な形を作ることができる。また、ＥＰＳは、軽量かつ、衝撃吸収性能も有しており、タンク断熱材に適している。給湯機に使用するＥＰＳの熱伝導率は、例えば３３ｍＷ／（ｍ・Ｋ）～３８ｍＷ／（ｍ・Ｋ）程度である。ＥＰＳが使用される前には、グラスウールがタンク断熱材として広く使用されていた。現在でも、一部の給湯機にグラスウールが使用されている。給湯機に使用するグラスウールの熱伝導率は、３０ｍＷ／（ｍ・Ｋ）～４０ｍＷ／（ｍ・Ｋ）程度であり、ＥＰＳと大きな差はない。その一方で、ＥＰＳには、配管部品等を保持する機器支持部を自由に成形できる利点があるとともに、ＥＰＳ同士を嵌合させるような細かな形状の成形が容易であることから、給湯機用の断熱材としては、グラスウールよりもＥＰＳが主流となっている。

　断熱材性能の優れる断熱材として、真空断熱材がある。真空断熱材は、例えばグラスウールで作られた芯材を、ガスバリア性を有するラミネートフィルムからなる袋に入れ、内部を真空に近い減圧状態にしたものである。真空断熱材は、袋内の空気を極力なくし、真空状態に近づけることで、高い断熱性能を達成することができる。給湯機に使用される真空断熱材の熱伝導率は、例えば１．８ｍＷ／（ｍ・Ｋ）～２．８ｍＷ／（ｍ・Ｋ）程度である。このような真空断熱材は、同じ厚さのＥＰＳに比べ、１５倍～２０倍の断熱性能を有する。このため、近年では、各メーカーのハイスペック給湯機に真空断熱材が用いられている。ただし、真空断熱材の欠点として、ＥＰＳなどの発泡成形品のように自由な形状で成形することはできず、給湯機内の配管などを支持する機器支持部を有することができない点がある。また、真空断熱材は衝撃に弱く、袋に穴が開いて真空状態が解除されると、その熱伝導率は、グラスウールと同等の３０ｍＷ／（ｍ・Ｋ）～４０ｍＷ／（ｍ・Ｋ）程度まで上昇してしまう。したがって、給湯機内で、真空断熱材を使用する場合には、タンク外周部、外郭ケース１の内側の平面部、あるいは、ＥＰＳで囲まれた空間の中といった、給湯機内の配管部品等と接触しない場所に限定される。

　このように、従来より、ＥＰＳ、グラスウール、真空断熱材を組み合わせて、タンク断熱材を構成してきたが、断熱性能の向上に限界が生じている。そこで、ＥＰＳに置き換わる発泡成形できる材料として、ポリウレタンフォームが注目される。給湯機用に使用が検討されるポリウレタンフォームの熱伝導率は、例えば２０ｍＷ／（ｍ・Ｋ）～２４ｍＷ／（ｍ・Ｋ）程度である。このようなポリウレタンフォーム、同じ厚さのＥＰＳに比べ、１．５倍～２倍程度の断熱性能を有する。ただし、ポリウレタンフォームは、タンク断熱材として、普及できていないのが現状である。その理由は、成形上の大きな欠点があるためである。ポリウレタンフォームは、発泡成形時に、金型に対して、非常に強い接着力を有するため、ＥＰＳのように簡単に金型内から取り出すことができない。

　図６は、ポリウレタンフォームにより前面断熱材１６を成形する方法の例を説明する図である。図６に示すように、前面断熱材１６を成形する金型は、上型３０と下型３１で構成されている。ＳＴＥＰ１では、上型３０と下型３１とが開いている状態を表す。下型３１は、前面断熱材１６の外壁面１６ｃを成形する。前面断熱材１６の外壁面１６ｃは、外郭ケース１と接触する部分を有する。また、外壁面１６ｃは、配管その他の機器を接触する部分を有する。このため、下型３１は、凹凸が多い形状となる。下型３１は、前面断熱材１６の突出部１６ａを形成するための凹部３１ａを有する。上型３０は、前面断熱材１６の内壁面１６ｄを成形する。前面断熱材１６の内壁面１６ｄは、貯湯タンク２の外周面に接するので、凹凸が少ない。このため、上型３０は、凹凸が少ない形状となる。続いて、ＳＴＥＰ２では、上型３０と下型３１との間に、原料であるウレタン原液を注入し、金型を閉じる。金型の内部でウレタンの反応が進み、金型形状に合わせて発泡成形する。続いて、ＳＴＥＰ３では、金型を開いた様子を表す。この例では、上型３０に比べ、下型３１の方が、凹凸が多く、ウレタンの接着力が大きいため、下型３１に成形品が残る。ＳＴＥＰ４では、下型３１に残った成形品を押し上げて取り出す様子を示す。特許文献１にあるような、中実の直方体形状のポリウレタンフォームの場合、キャビティに抜き勾配の傾斜を設けることなどにより、比較的容易に脱型できる。これに対し、前面断熱材１６を製造する場合には、ＳＴＥＰ４の脱型が困難になる場合がある。その理由の一つ目は、前面断熱材１６の表面には、機器支持部である突出部１６ａ等の凹凸が多いためである。その理由の二つ目は、内壁面１６ｄにより囲まれる中空部を有する半円筒形状のため、押上ピンを使用して脱型するときに、前面断熱材１６が破壊されてしまう可能性があるからである。

　続いて、前面断熱材１６の薄肉部１６ｂの外面に傾斜をつける場合を説明する。図６のＳＴＥＰ４のように下型３１内から垂直方向に前面断熱材１６を取り出す場合に、薄肉部１６ｂの外面は、成形品の取出し方向に対するせん断面となる。寸法Ｌｃが大きいと、下型３１から脱型しにくくなる可能性がある。薄肉部１６ｂの外面に傾斜を設けることで、前面断熱材１６をより円滑に脱型することが可能となる。図７は、薄肉部１６ｂの外面が傾斜を有しない前面断熱材１６を上から見た断面図である。図８は、薄肉部１６ｂの外面が傾斜を有する前面断熱材１６を上から見た断面図である。

　傾斜角αは、下型３１からの前面断熱材１６の脱型方向に対する薄肉部１６ｂの外面の傾斜角度である。傾斜角αが大きいほど、前面断熱材１６のうちで、基準厚みＬｂを確保できる範囲が減少し、薄肉部１６ｂの範囲が増えることで、断熱性能が低下する。薄肉部１６ｂの外面に傾斜を設ける場合には、そのような断熱性能の低下を防止するために、傾斜角αを１度～２度程度にすることが望ましい。

　次に、機器支持部である突出部１６ａを前面断熱材１６が有する場合について説明する。図９、図１０、及び図１１は、ＥＰＳで成形する場合の前面断熱材１６の形状を示す図であり、図９は前面断熱材１６の斜視図、図１０は前面断熱材１６の平面図、図１１は前面断熱材１６の突出部１６ａが熱交換器２０を支持している様子を示す斜視図である。図６と同様に金型内に凹凸形状を設けることで突出部１６ａを成形することができる。ＥＰＳでタンク断熱材を成形する場合、成形品と金型の接着力は小さい。このため、図１０に示す前面断熱材１６のように、成形品の取出し方向に対するせん断面が多くあったとしても、大きな課題はない。

　突出部１６ａは、例えば熱交換器２０のような機器を支持するために設けられた突起形状である。図１１に示す例では、固定用ブラケット２１を用いて熱交換器２０が突出部１６ａに固定されている。熱交換器２０は、貯湯タンク２から供給される湯と、浴槽から供給される湯との間で熱を交換することによって浴槽温度を上昇させる。必要な熱交換能力を満足するために、熱交換器２０は、通常、１．０ｋｇ～１．５ｋｇ程度の重量を有する。製品運搬時の輸送振動、あるいは水を流した時の水撃によって、熱交換器２０が動く可能性がある。熱交換器２０が動くと、他の機器あるいは外郭ケース１を傷つける可能性がある。そのような事態を防止するため、給湯機内において、熱交換器２０のような重量物を確実に固定する必要がある。このため、外郭ケース１と前面断熱材１６のどちらかに固定用ブラケットを取り付け、重量物を支持することが必要である。外郭ケース１は、近年、原価低減のため、その板厚を薄くしている。それゆえ、外郭ケース１により重量物を支持する場合には、補強板金の追加が必要となる。したがって、コスト面を踏まえると、重量物を支持する機能を前面断熱材１６に持たせることが有利になる。また、給湯機内には、熱交換器２０以外にも、循環ポンプ等の重量の大きな機器が内蔵されている。それらの機器についても、同様に、断熱材の突出部を用いて支持することが、コスト面を踏まえ、得策である。

　図１２は、実施の形態１による前面断熱材１６の平面図である。本実施の形態の前面断熱材１６は、ＥＰＳよりも熱伝導率が低い硬質ポリウレタンフォームで作られている。このため、前面断熱材１６は、ＥＰＳ製の断熱材よりも高い断熱性能を発揮する。また、前面断熱材１６は、突出部１６ａを備えたことで、例えば熱交換器２０のような機器を支持する機能を発揮することができる。図１２に示すように、前面断熱材１６は、軸ＡＸに垂直な平面で切断した断面において、軸ＡＸを中心とする円の一部である円弧に沿う形状を有する。前面断熱材１６は、上記円弧の外側に向く外壁面１６ｃと、上記円弧の内側に向く内壁面１６ｄとを有する。外壁面１６ｃの少なくとも一部は、円柱の側面に沿うような形状の凸曲面である。突出部１６ａは、外壁面１６ｃから外側へ突出している。内壁面１６ｄの少なくとも一部は、円柱の側面に沿うような形状の凹曲面である。軸ＡＸは、貯湯タンク２の中心軸に相当する。図示の例では、軸ＡＸに垂直な平面で切断した断面において、内壁面１６ｄは、中心角が１８０度の円弧に沿う。すなわち、本実施の形態の前面断熱材１６は、中心角が１８０度の円弧に沿う半円筒形状を有する。本開示による断熱材の形状は、この例に限定されず、１８０度よりも小さい中心角の円弧に沿う形状でもよい。

　中央平面ＭＰは、前面断熱材１６の上記円弧の中点と軸ＡＸとを通る仮想平面である。突出部１６ａは、中央平面ＭＰと交わらない位置にある。すなわち、軸ＡＸに垂直な平面で切断した断面において、突出部１６ａは、前面断熱材１６の両端のうちの一方に近い、偏った位置にある。突出部１６ａは、軸ＡＸに対して平行かつ中央平面ＭＰに対して傾斜した第一側面１６ｅと、軸ＡＸに対して平行かつ中央平面ＭＰに対して傾斜した第二側面１６ｆとを有する。第一側面１６ｅから突出部１６ａの外側へ延びる仮想の法線Ｎ１は、中央平面ＭＰと交わらない。第二側面１６ｆから突出部１６ａの外側へ延びる仮想の法線Ｎ２は、中央平面ＭＰと交わる。すなわち、第二側面１６ｆは、第一側面１６ｅとは反対の向きに傾斜している。第二側面１６ｆと中央平面ＭＰとの距離は、第一側面１６ｅと中央平面ＭＰとの距離よりも小さい。前述した薄肉部１６ｂの外面は、外壁面１６ｃの一部である。第一側面１６ｅと中央平面ＭＰとの距離は、薄肉部１６ｂの外面と中央平面ＭＰとの距離よりも小さい。

　図１３は、図１２中に寸法線を追加した図である。図１３において、図５と同じ個所の寸法については、同じ記号を付し、説明を省略する。図１３中、角度βは、第一側面１６ｅと中央平面ＭＰとの間の角度に等しい。また、角度γは、第二側面１６ｆと中央平面ＭＰとの間の角度に等しい。角度β及び角度γのそれぞれは、０度よりも大きい鋭角である。本実施の形態であれば、角度β及び角度γを設けたことで、脱型の際に突出部１６ａが下型３１の凹部３１ａから抜け出やすくなるので、脱型が容易になる。

　図６のようにして下型３１の内部にウレタン原液を注入して発泡成形させる場合に、ウレタン原液の注入後には、まず、突出部１６ａを形成する凹部３１ａに、ウレタン原液を流入させることが重要となる。この際、前面断熱材１６の外壁面１６ｃの中心部に相当する位置と、突出部１６ａを形成する凹部３１ａとの両方にウレタン原液を注入することで、隅々まで、発泡成形することができる。本実施の形態において、第一側面１６ｅと中央平面ＭＰとの間の角度βは、第二側面１６ｆと中央平面ＭＰとの間の角度γよりも小さい。これにより、以下の効果が得られる。角度γが角度βよりも大きいと、前面断熱材１６の外壁面１６ｃの中心部に相当する位置と、突出部１６ａを形成する凹部３１ａとの間で、発泡成形時のウレタン原液の流動が円滑になる。その結果、ショートあるいはボイドのような成形不良の発生を確実に防止することでき、前面断熱材１６の隅々まで良好に発泡成形を行うことができる。これに対し、角度γが角度βよりも小さいと、発泡成形時に、突出部１６ａを形成する凹部３１ａがウレタン原液の溜まり場となる結果、薄肉部１６ｂまでウレタン原液が届きにくくなったり、あるいは、薄肉部１６ｂが低密度の成形になってしまう可能性がある。本実施の形態であれば、角度γを角度βよりも大きくすることで、そのような成形不良を確実に予防でき、薄肉部１６ｂを含めて前面断熱材１６の隅々まで良好に発泡成形を行うことができる。

　図１３中の角度αは、薄肉部１６ｂの外面と中央平面ＭＰとの間の角度に等しい。この角度αは、前述したように、１度～２度程度が望ましい。角度βは、角度αよりも大きいことが好ましい。角度βは、１０度～３０度の範囲にあることが好ましい。角度γは、３０度以上が好ましい。すなわち、γ＞β＞αとするのが望ましい。

　図示の例において、突出部１６ａは、軸ＡＸに対して平行な第三側面１６ｇを有する。突出部１６ａは、第一側面１６ｅと第三側面１６ｇとが交わる第一エッジと、第二側面１６ｆと第三側面１６ｇとが交わる第二エッジとを有する。突出部１６ａに支持される熱交換器２０のような機器が第三側面１６ｇに接する。図示の例の第三側面１６ｇは、中央平面ＭＰに対して垂直である。図示の例に代えて、第三側面１６ｇが中央平面ＭＰに対して斜めになっていてもよい。

　図１４及び図１５は、実施の形態１による前面断熱材１６のうちの突出部１６ａ及びその近くを拡大した平面図である。図１４中の平面ＴＰ１は、中央平面ＭＰに対して垂直で外壁面１６ｃに接する仮想平面である。突出部１６ａは、平面ＴＰ１と交わらない位置まで突出していることが好ましい。すなわち、突出部１６ａは、平面ＴＰ１よりも手前の位置まで突出していることが好ましい。そのようにした場合、以下の効果が得られる。発泡成形時のウレタン原液がより流動しやすくなる。外壁面１６ｃを形成する下型３１の凹部の最低位置よりも、突出部１６ａを形成する凹部３１ａが上に位置するので、金型の大型化を防止できる。それゆえ、成形時のウレタン原液の流動性を確保するために金型を予熱するのに必要なエネルギーが増加することを防止できる。

　中央平面ＭＰに対して平行かつ軸ＡＸに対して垂直な方向を以下「第一方向」と称する。図１４には、突出部１６ａに関する寸法のうち第一方向についての寸法が表示されている。寸法Ｌｆは、突出部１６ａの表面と平面ＴＰ１との間の距離である。上述した理由により、Ｌｆ＞０ｍｍであることが望ましい。寸法Ｌｇは、第一側面１６ｅの第一方向の長さである。平面ＴＰ２は、軸ＡＸに対して平行かつ中央平面ＭＰに対して垂直で突出部１６ａに接する仮想平面である。寸法Ｌｈは、基準厚みＬｂを有する領域と薄肉部１６ｂとを区分する外壁面１６ｃ上の境界線Ｂ１と、平面ＴＰ２との間の距離である。

　中央平面ＭＰに対して垂直な方向を以下「第二方向」と称する。図１５には、突出部１６ａに関する寸法のうち第二方向についての寸法が表示されている。寸法Ｌｉは、外壁面１６ｃと第二側面１６ｆとの間の境界線から中央平面ＭＰまでの距離である。寸法Ｌｊは、第二側面１６ｆの第二方向の長さである。寸法Ｌｋは、第三側面１６ｇの第二方向の長さである。寸法Ｌｐは、第一側面１６ｅの第二方向の長さである。寸法Ｌｍは、外壁面１６ｃと第一側面１６ｅとの間の境界線から、境界線Ｂ１までの第二方向の距離である。寸法Ｌｎは、境界線Ｂ１から薄肉部１６ｂの末端までの第二方向の距離である。

　図１６は、実施の形態１による前面断熱材１６の正面図である。図１７は、図１６中の突出部１６ａを拡大した図である。図１７に示すように、突出部１６ａの外面にはエッジ１６ｈ及び角１６ｉが形成されている。これらのエッジ１６ｈ及び角１６ｉは、丸みを帯びていることが望ましい。エッジ１６ｈ及び角１６ｉが丸みを帯びていると、下型３１から前面断熱材１６をさらに容易に脱型することができる。この場合、エッジ１６ｈ及び角１６ｉの丸みの半径は、５ｍｍ以上が好ましい。

　本開示による前面断熱材１６は、突出部１６ａを一つだけ備えていてもよいし、異なる位置にある複数の突出部１６ａを備えていてもよい。以下では、前面断熱材１６が、異なる位置にある二つの突出部１６ａを備える例について説明する。以下の説明では、二つの突出部１６ａのうちの一方を「第一突出部１６１ａ」と称し、二つの突出部１６ａのうちの他方を「第二突出部１６２ａ」と称する。図１及び図３に示す例では、貯湯式給湯機５０の高さ方向に関して、第一突出部１６１ａよりも低い位置に第二突出部１６２ａが設けられている。この例に限らず、第一突出部１６１ａよりも高い位置に第二突出部１６２ａが設けられてもよい。第一突出部１６１ａが例えば熱交換器２０を支持し、第二突出部１６２ａが例えば水循環ポンプを支持してもよい。

　実施の形態１による断熱材製造方法は、例えば図６のようにして、金型に原料を注入して成形することにより、前面断熱材１６を製造する方法である。

実施の形態２．
　次に、図１８及び図１９を参照して、実施の形態２について説明するが、前述した実施の形態との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、共通する説明を簡略化または省略する。図１８及び図１９は、実施の形態２による前面断熱材１６を軸ＡＸに対して垂直な平面で切断した断面図である。本実施の形態の前面断熱材１６は、軸ＡＸの方向の位置に関して異なる位置にある第一突出部１６１ａ及び第二突出部１６２ａを備える。図１８は第一突出部１６１ａを通る平面で前面断熱材１６を切断した断面図であり、図１９は、第二突出部１６２ａを通る平面で前面断熱材１６を切断した断面図である。

　図１８及び図１９が示すように、第一突出部１６１ａの第二側面１６ｆと中央平面ＭＰとの間の最短距離Ｌｉ１は、第二突出部１６２ａの第二側面１６ｆと中央平面ＭＰとの間の最短距離Ｌｉ２よりも小さい。すなわち、第一突出部１６１ａは、第二突出部１６２ａに比べて、中央平面ＭＰに近い位置にある。なお、最短距離Ｌｉ１は、第一突出部１６１ａの第二側面１６ｆと外壁面１６ｃとの間の境界線から中央平面ＭＰまでの距離に相当し、最短距離Ｌｉ２は、第二突出部１６２ａの第二側面１６ｆと外壁面１６ｃとの間の境界線から中央平面ＭＰまでの距離に相当する。

　第一突出部１６１ａの第一側面１６ｅと中央平面ＭＰとの間の角度β１は、第二突出部１６２ａの第一側面１６ｅと中央平面ＭＰとの間の角度β２よりも大きい。これにより、以下の効果が得られる。成形時にウレタン原液が第一突出部１６１ａを形成する凹部３１ａに停滞することをより確実に防止できる。その結果、第一突出部１６１ａよりも先の薄肉部１６ｂを含め、隅々まで確実にウレタン原液が行き渡り、良好に成形できる。寸法Ｌｇ１が小さくなり、金型との接触面積が減少することで、脱型がさらに容易になる。第一突出部１６１ａの体積が減少するので、必要な材料の量が減少し、材料費を削減できる。

　図示の例では、第二突出部１６２ａが、中央平面ＭＰに対して、第一突出部１６１ａと同じ側に設けられている。この例に代えて、第二突出部１６２ａが、中央平面ＭＰに対して、第一突出部１６１ａとは反対側に設けられていてもよい。

実施の形態３．
　次に、実施の形態３について説明するが、前述した実施の形態との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、共通する説明を簡略化または省略する。本実施の形態の断熱材製造方法は、第一断熱材１６Ａを製造するステップと、第二断熱材１６Ｂを製造するステップとを備える。第一断熱材１６Ａを軸ＡＸに対して垂直な平面で切断した断面図は、図１８と同様である。第一断熱材１６Ａは、図１８と同様の断面形状を有する第一突出部１６１ａを備える。第二断熱材１６Ｂは、第一断熱材１６Ａとは別の断熱材である。第二断熱材１６Ｂを軸ＡＸに対して垂直な平面で切断した断面図は、図１９と同様である。第二断熱材１６Ｂは、図１９と同様の断面形状を有する第二突出部１６２ａを備える。

　図１８及び図１９が示すように、第一断熱材１６Ａの第一突出部１６１ａの第二側面１６ｆと中央平面ＭＰとの間の最短距離Ｌｉ１は、第二断熱材１６Ｂの第二突出部１６２ａの第二側面１６ｆと中央平面ＭＰとの間の最短距離Ｌｉ２よりも小さい。第一断熱材１６Ａの第一突出部１６１ａの第一側面１６ｅと中央平面ＭＰとの間の角度β１は、第二断熱材１６Ｂの第二突出部１６２ａの第一側面１６ｅと中央平面ＭＰとの間の角度β２よりも大きい。これにより、以下の効果が得られる。成形時にウレタン原液が第一突出部１６１ａを形成する凹部３１ａに停滞することをより確実に防止できる。その結果、第一突出部１６１ａよりも先の薄肉部１６ｂを含め、隅々まで確実にウレタン原液が行き渡り、良好に成形できる。寸法Ｌｇ１が小さくなり、金型との接触面積が減少することで、脱型がさらに容易になる。第一突出部１６１ａの体積が減少するので、必要な材料の量が減少し、材料費を削減できる。

実施の形態４．
　次に、図２０及び図２１を参照して、実施の形態４について説明するが、前述した実施の形態との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、共通する説明を簡略化または省略する。図２０及び図２１は、実施の形態４による前面断熱材１６を軸ＡＸに対して垂直な平面で切断した断面図である。本実施の形態の前面断熱材１６は、軸ＡＸの方向の位置に関して異なる位置にある第一突出部１６３ａ及び第二突出部１６４ａを備える。図２０は第一突出部１６３ａを通る平面で前面断熱材１６を切断した断面図であり、図２１は、第二突出部１６４ａを通る平面で前面断熱材１６を切断した断面図である。

　図２０に示すように、距離Ｌｇ３は、軸ＡＸに対して平行かつ中央平面ＭＰに対して垂直で第一突出部１６３ａに接する平面ＴＰ３と、第一突出部１６３ａの第一側面１６ｅと外壁面１６ｃとが交わる交線１６ｊとの間の距離である。図２１に示すように、距離Ｌｇ４は、軸ＡＸに対して平行かつ中央平面ＭＰに対して垂直で第二突出部１６４ａに接する平面ＴＰ４と、第二突出部１６４ａの第一側面１６ｅと外壁面１６ｃとが交わる交線１６ｋとの間の距離である。

　本実施の形態において、距離Ｌｇ３は、距離Ｌｇ４よりも大きい。また、第一突出部１６３ａの第一側面１６ｅと中央平面ＭＰとの間の角度β３は、第二突出部１６４ａの第一側面１６ｅと中央平面ＭＰとの間の角度β４よりも大きい。これにより、以下の効果が得られる。距離Ｌｇ４よりも距離Ｌｇ３が大きいと、第一突出部１６３ａと金型との接触面積が大きくなるので、円滑に脱型できない可能性がある。これに対し、本実施の形態であれば、角度β４よりも角度β３を大きくすることで、距離Ｌｇ４より距離Ｌｇ３が大きくても、脱型の際に第一突出部１６３ａが金型から離れやすくなる。

　図示の例では、第二突出部１６４ａが、中央平面ＭＰに対して、第一突出部１６３ａと同じ側に設けられている。この例に代えて、第二突出部１６４ａが、中央平面ＭＰに対して、第一突出部１６３ａとは反対側に設けられていてもよい。

実施の形態５．
　次に、実施の形態５について説明するが、前述した実施の形態との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、共通する説明を簡略化または省略する。本実施の形態の断熱材製造方法は、第一断熱材１６Ｃを製造するステップと、第二断熱材１６Ｄを製造するステップとを備える。第一断熱材１６Ｃを軸ＡＸに対して垂直な平面で切断した断面図は、図２０と同様である。第一断熱材１６Ｃは、図２０と同様の断面形状を有する第一突出部１６３ａを備える。第二断熱材１６Ｄは、第一断熱材１６Ｃとは別の断熱材である。第二断熱材１６Ｄを軸ＡＸに対して垂直な平面で切断した断面図は、図２１と同様である。第二断熱材１６Ｄは、図２１と同様の断面形状を有する第二突出部１６４ａを備える。

　図２０及び図２１が示すように、軸ＡＸに対して平行かつ中央平面ＭＰに対して垂直で第一断熱材１６Ｃの第一突出部１６３ａに接する平面ＴＰ３と、第一断熱材１６Ｃの第一突出部１６３ａの第一側面１６ｅと外壁面１６ｃとが交わる交線１６ｊとの間の距離Ｌｇ３は、軸ＡＸに対して平行かつ中央平面ＭＰに対して垂直で第二断熱材１６Ｄの第二突出部１６４ａに接する平面ＴＰ４と、第二断熱材１６Ｄの第二突出部１６４ａの第一側面１６ｅと外壁面１６ｃとが交わる交線１６ｋとの間の距離Ｌｇ４よりも大きい。第一断熱材１６Ｃの第一突出部１６３ａの第一側面１６ｅと中央平面ＭＰとの間の角度β３は、第二断熱材１６Ｄの第二突出部１６４ａの第一側面１６ｅと中央平面ＭＰとの間の角度β４よりも大きい。これにより、以下の効果が得られる。距離Ｌｇ４よりも距離Ｌｇ３が大きいと、第一突出部１６３ａと金型との接触面積が大きくなるので、円滑に脱型できない可能性がある。これに対し、本実施の形態であれば、角度β４よりも角度β３を大きくすることで、距離Ｌｇ４より距離Ｌｇ３が大きくても、脱型の際に第一突出部１６３ａが金型から離れやすくなる。

　以上、本開示について説明したが、本開示は上記の形態に限定されるものではない。例えば、本開示による断熱材を前面断熱材１６に適用した場合について説明したが、本開示による断熱材を背面断熱材１７に適用してもよい。また、貯湯タンク２の胴部を覆う断熱材を前面断熱材１６と背面断熱材１７とに分割することに代えて、貯湯タンク２の胴部を覆う断熱材を、貯湯タンク２の左側を覆う断熱材と貯湯タンク２の右側を覆う断熱材とに分割した場合にも、本開示を適用可能である。

１　外郭ケース、　２　貯湯タンク、　４　高温水口、　５　貯湯温度センサ、　６　低温水口、　１１　上部断熱材、　１３　配管カバー断熱材、　１６　前面断熱材、　１６Ａ　第一断熱材、　１６Ｂ　第二断熱材、　１６Ｃ　第一断熱材、　１６Ｄ　第二断熱材、　１６ａ　突出部、　１６ｂ　薄肉部、　１６ｃ　外壁面、　１６ｄ　内壁面、　１６ｅ　第一側面、　１６ｆ　第二側面、　１６ｇ　第三側面、　１６ｈ　エッジ、　１６ｉ　角、　１６ｊ　交線、　１６ｋ　交線、　１７　背面断熱材、　１９　下部断熱材、　２０　熱交換器、　２１　固定用ブラケット、　３０　上型、　３１　下型、　３１ａ　凹部、　５０　貯湯式給湯機、　１６１ａ　第一突出部、　１６２ａ　第二突出部、　１６３ａ　第一突出部、　１６４ａ　第二突出部

Claims

　軸に垂直な平面で切断した断面において、前記軸を中心とする円の一部である円弧に沿う形状を有し、硬質ポリウレタンフォームで作られた断熱材であって、
　前記円弧の外側に向く外壁面と、
　前記外壁面から突出する突出部と、
　を備え、
　前記突出部は、前記円弧の中点と前記軸とを通る平面である中央平面と交わっておらず、
　前記突出部は、前記軸に対して平行かつ前記中央平面に対して傾斜した第一側面と、前記軸に対して平行かつ前記中央平面に対して傾斜した第二側面とを有し、
　前記第一側面から前記突出部の外側へ延びる法線は、前記中央平面と交わらず、
　前記第二側面から前記突出部の外側へ延びる法線は、前記中央平面と交わり、
　前記第一側面と前記中央平面との間の角度が、前記第二側面と前記中央平面との間の角度よりも小さい断熱材。
　前記突出部は、前記中央平面に対して垂直で前記外壁面に接する平面と交わらない位置まで突出している請求項１に記載の断熱材。
　前記突出部が有するエッジ及び角が丸みを帯びている請求項１または請求項２に記載の断熱材。
　異なる位置にある二つの前記突出部を備え、
　前記二つの前記突出部のうちの一方が第一突出部であり、前記二つの前記突出部のうちの他方が第二突出部であり、
　前記第一突出部の前記第二側面と前記中央平面との間の最短距離は、前記第二突出部の前記第二側面と前記中央平面との間の最短距離よりも小さく、
　前記第一突出部の前記第一側面と前記中央平面との間の角度が、前記第二突出部の前記第一側面と前記中央平面との間の角度よりも大きい請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の断熱材。
　異なる位置にある二つの前記突出部を備え、
　前記二つの前記突出部のうちの一方が第一突出部であり、前記二つの前記突出部のうちの他方が第二突出部であり、
　前記軸に対して平行かつ前記中央平面に対して垂直で前記第一突出部に接する平面と、前記第一突出部の前記第一側面と前記外壁面とが交わる交線との間の距離は、前記軸に対して平行かつ前記中央平面に対して垂直で前記第二突出部に接する平面と、前記第二突出部の前記第一側面と前記外壁面とが交わる交線との間の距離よりも大きく、
　前記第一突出部の前記第一側面と前記中央平面との間の角度が、前記第二突出部の前記第一側面と前記中央平面との間の角度よりも大きい請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の断熱材。
　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の断熱材と、
　円筒状の貯湯タンクと、
　機器と、
　を備え、
　前記断熱材が前記貯湯タンクの胴部を覆い、
　前記断熱材の前記突出部が前記機器を支持するように構成されている貯湯式給湯機。
　金型に原料を注入して成形することにより請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の断熱材を製造する断熱材製造方法。
　前記断熱材である第一断熱材を製造するステップと、
　前記断熱材である第二断熱材を製造するステップと、
　を備え、
　前記第一断熱材の前記突出部の前記第二側面と前記中央平面との間の最短距離は、前記第二断熱材の前記突出部の前記第二側面と前記中央平面との間の最短距離よりも小さく、
　前記第一断熱材の前記突出部の前記第一側面と前記中央平面との間の角度が、前記第二断熱材の前記突出部の前記第一側面と前記中央平面との間の角度よりも大きい請求項７に記載の断熱材製造方法。
　前記断熱材である第一断熱材を製造するステップと、
　前記断熱材である第二断熱材を製造するステップと、
　を備え、
　前記軸に対して平行かつ前記中央平面に対して垂直で前記第一断熱材の前記突出部に接する平面と、前記第一断熱材の前記突出部の前記第一側面と前記外壁面とが交わる交線との間の距離は、前記軸に対して平行かつ前記中央平面に対して垂直で前記第二断熱材の前記突出部に接する平面と、前記第二断熱材の前記突出部の前記第一側面と前記外壁面とが交わる交線との間の距離よりも大きく、
　前記第一断熱材の前記突出部の前記第一側面と前記中央平面との間の角度が、前記第二断熱材の前記突出部の前記第一側面と前記中央平面との間の角度よりも大きい請求項７に記載の断熱材製造方法。