(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側シェル及び外側シェルを含む壁を有する二重壁容器を構成する方法であって、
予め定められた寸法及び形状を有する内側シェルを提供する過程と、
前記内側シェルを収容するのに充分な予め定められた寸法及び形状を有する外側シェルにして、前記内側シェルを収容した場合に、前記各々のシェルの壁が互いから隔置されそれらの間に環状の空間を郭定するようになっている外側シェルを提供する過程と、
前記外側シェルの内部へ前記内側シェルを挿入することができるように前記外側シェルを分割する過程と、
前記分割された外側シェルの一方の内に該外側シェルに対して予め定められた関係にて前記内側シェルを配置する過程と、
前記内側シェルの周囲にて前記分割された外側シェルを再組立し該外側シェルを閉鎖する過程と、
前記内側シェル及び外側シェルの間の前記環状空間へ膨張可能なフォームを注入する過程にして、前記膨張可能なフォームが前記内側シェル及び外側シェルの間の空間を実質的に充満するよう膨張し、前記膨張可能なフォームが予め定められた硬化時間の後前記外側シェル内にて前記内側シェルを前記外側シェルに対して予め定められた関係にて位置決めできる程実質的に硬くなるフォームである過程と
を含む方法。
【請求項２】
請求項１の方法であって、更に、
前記内側シェルの壁に一体的に少なくとも一つの加熱要素用取付部を装備する過程を含む方法。
【請求項３】
請求項１の方法であって、更に、
実質的に面当接する態様にて前記外側シェルの内側表面に接触して配置されるよう構成されたフランジと該フランジによって囲繞される開いた面を含む外表面とを有し前記内側シェルと外側シェルとの間の空間に広がって延在する大きさに構成された少なくとも一つの制御ハウジングの底表面を前記内側シェルの外側表面へ固定する過程
を含む方法。
【請求項４】
請求項１の方法であって、更に、
実質的に面当接する態様にて前記外側シェルの内側表面に接触して配置されるよう構成されたフランジと該フランジによって囲繞される開いた面を含む外表面とを有し前記内側シェルと外側シェルとの間の空間に広がって延在する大きさに構成された少なくとも二つの制御ハウジングの底表面を前記内側シェルの外側表面へ固定する過程と、
前記少なくとも二つの制御ハウジングの間に管を据え付け前記少なくとも二つの制御ハウジングを接続する過程と
を含む方法。
【請求項５】
請求項２の方法であって、
前記内側シェルの壁に一体に形成された加熱要素用取付部の位置に合わせて、実質的に面当接する態様にて前記外側シェルの内側表面に接触して配置されるよう構成されたフランジと該フランジによって囲繞される開いた面を含む外表面とを有し前記内側シェルと外側シェルとの間の空間に広がって延在する大きさに構成された少なくとも一つの制御ハウジングの底表面を、前記内側シェルの外側表面上に、固定する過程
を含む方法。
【請求項６】
請求項２の方法であって、更に、
前記内側シェルの壁に一体に形成された加熱要素用取付部の位置に合わせて、実質的に面当接する態様にて前記外側シェルの内側表面に接触して配置されるよう構成されたフランジと該フランジによって囲繞される開いた面を含む外表面とを有し前記内側シェルと外側シェルとの間の空間に広がって延在する大きさに構成された少なくとも二つの制御ハウジングの底表面を、前記内側シェルの外側表面上に、固定する過程と、
前記少なくとも二つの制御ハウジングの間に管を据え付け前記少なくとも二つの制御ハウジングを接続する過程と
を含む方法。
【請求項７】
請求項１の方法であって、前記外側シェルがその周囲にて形成された溝状構造を含み、前記溝状構造が前記外側シェルの周囲にて該外側シェルの表面から内方及び放射方向にオフセットされた内側表面を含み、前記内側表面が前記シェルの外側表面へ前記溝状構造の内側表面を接続する上側及び下側周方向接続領域により境界が付けられており、更に、
前記外側シェルを分割する過程が、前記溝状構造の上側接続領域を含む前記外側シェルの材料を除去し、これにより前記外側シェルの底部分から前記外側シェルの上側部分を分離し、前記外側シェルの内部へ前記内側シェルを挿入することができるようにする過程を含む方法。
【請求項８】
請求項７の方法であって、更に、前記溝状構造の内側表面を前記外側シェルの上側部分の内直径へ挿入することによって前記内側シェルの周囲にて前記外側シェルを再組立する過程を含む方法。
【請求項９】
請求項３の方法であって、更に、
前記制御ハウジングの前記開いた面上に重なっている前記外側シェルの壁の部分を除去し前記制御ハウジングの内部へのアクセスが得られるようにする過程を含む方法。
【請求項１０】
請求項９の方法であって、更に、
前記外側シェルの壁の部分が前記制御ハウジングのフランジによって輪郭が定められた切削経路に沿って前記外側シェルの壁を通して切削することにより除去される方法。
【請求項１１】
請求項３の方法であって、更に、
少なくとも一つの制御ハウジングに加熱要素及び制御装置を据え付ける過程と、
前記制御ハウジングの開いた面上にて前記外側シェルの外側表面へ前記制御ハウジングカバーを固定する過程と
を含む方法。
【請求項１２】
内側及び外側容器を含む二重壁容器を、前記外側容器を介した前記内側容器へのアクセスを提供するように製作する方法であって、
周囲に少なくとも一つの溝状部分を有する外側容器を形成する過程と、
一体に形成された少なくとも一つの加熱要素用取付部を有する内側容器を形成する過程と、
前記外側容器を前記溝状部分で分離する過程と、
実質的に面当接する態様にて前記外側シェルの内側表面に接触して配置されるよう構成されたフランジと該フランジによって囲繞される開いた面を含む外表面とを有し前記内側シェルと外側シェルとの間の空間に広がって延在する大きさに構成された少なくとも一つの制御ハウジングの底表面を、該制御ハウジングに形成された開口が前記内側容器の壁に一体に形成された前記加熱要素用取付部の位置に整合するよう前記内側シェルの外側表面へ固定する過程と、
前記制御ハウジングが前記外側容器の内側表面に実質的に面当接するように前記内側容器を前記外側容器へ挿入する過程と、
前記分離された外側容器を再組立して前記内側容器を該外側容器内に梱包する過程と、
前記内側及び外側容器の間の空間に硬化可能なフォームを注入し、それらを一定の空間的な関係に維持し、前記外側容器の構造的な完全性を保証する過程と、
前記制御ハウジングの開いた面に対応する前記外側容器の壁の一部を除去し前記制御ハウジングの内部へのアクセスを可能にする過程と
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二重壁容器にして、外側容器を貫通し内側容器へ延在する制御装置若しくはその他の装置を有する容器を製造する方法に係る。より詳細には、本発明は、内側シェル及び外側シェルを含む湯沸かし器を製造する新規な方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
今日用いられている湯沸し器の殆どは、加熱された水を収容するよう構成された内側シェルと、内側シェル上にて該内側シェルを保護し且つ支持するようその周囲に配置された外側シェルとを有する二重壁容器からなっている。又、外側シェルは、内側シェルの周囲にて断熱層を保持するよう機能し、湯沸し器を作動し監視するよう使用される種々の制御部のための装着場所となっている。典型的には、湯沸し器の内側及び外側シェルの双方は、鋼鉄から製作される。しかしながら、鋼鉄から製作された湯沸し器は、腐食及び衝撃による損傷を受け易く、それらの損傷は、湯沸し器の外観に悪影響を与え、作動不能にしてしまう場合が有り得る。更に、鋼鉄製の湯沸し器は、損傷すると、しばしば、湯沸し器の内側シェル内に収容された水が漏れてしまい、これにより湯沸し器が据え付けられている構造へ許容できない水による損傷を惹起す。
【０００３】
標準的な金属製湯沸し器に於いては、典型的には、内側シェルを断熱し、湯沸し器の作動をより効率的にするために、容器の内側及び外側シェルの間にスパン繊維ガラス形式の断熱材が採用されている。もし繊維ガラスの断熱材が、湯沸し器を或る構造の水系に接続するパイプ上に於ける凝縮、或いは、それらのパイプに於ける漏洩によって湿ってしまうと、湯沸し器の効率は大幅に低減されてしまう。また、湿った断熱材は、カビ若しくは細菌などの生物のためのインキュベータとなり、このことにより湯沸し器が好ましくない臭気を発することとなり得る。
【０００４】
標準的な金属製湯沸し器を使用することのもう一つの欠点は、湯沸し器の製造そのものが、比較的、労力がかかり、多くの材料を要するものであるということである。その上、上記の標準的な金属製湯沸し器の如き金属製二重壁容器を製作するのに必要な装備は、費用が掛かり、工場に於いて広い場所を必要とする。
【０００５】
従って、錆びずに衝撃力に対して高い耐久性を有し且つ湿潤により損傷にされにくい断熱材にてより良く断熱される湯沸し器を提供することは有益であろうということが理解される。更に、そのような湯沸し器を迅速に且つ効率的に製作し組み立てるための方法を提供することは非常に有益であろう。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、湯沸し器の如き二重壁容器を製作し組立てる新規な方法を提供する上で、従来の技術の問題を解決し、上記の目的に適合するものである。本発明による二重壁容器を構成する方法は、予め定められた寸法及び形状を有する内側シェルを提供する過程により始まる。内側シェルを収容するのに充分な予め定められた寸法と形状を有する外側シェルも提供される。外側シェルは、該外側シェル内に内側シェルが受容される際、各々のシェルの壁が互いに隔置され得るような大きさに構成される。その後、外側シェルは、切断される、即ちその底部が除去され、外側シェルの内部へ内側シェルを挿入できるようにされる。その後、内側シェルが、外側シェルへ挿入され、外側シェルに対して或る予め定められた関係にて配置される。最後に、外側シェルが底部を再配置すること等によって閉じられ、内側及び外側シェルの間の空間に膨張可能なフォーム（泡）が注入される。膨張可能なフォームは、内側及び外側シェルの間の空間を実質的に充満するよう膨張する。硬化に於いて、膨張可能なフォームは、実質的に硬くなり、これにより、内側シェルが、外側シェル内において、外側シェルに対して予め定められた関係にて永久的に配置される。
【０００７】
本発明による湯沸し器に用いられるための内側シェルを提供する上で、内側シェルの壁に少なくとも一つの加熱要素のためのフィッティング又は取付部（以下、加熱要素用取付部とする。）を一体的に装備する過程を含むことが好ましい。かかる一体的な装備により、内側シェルが漏洩するといったことが低減する。容器の内側及び外側シェルの間に湯沸し器のための制御器を配置することが望まれる場合には、外側シェルへ内側シェルを挿入するに先立って内側シェルの外側表面へ少なくとも一つの制御ハウジングの底表面を固定する過程を含む必要がある。適当な制御ハウジングは、内側及び外側シェルの間の空間に亙って延在する大きさに構成され、外側シェルの内側表面に実質的に面当接する態様にて接触して配置されるよう構成されたフランジを含む開いた面を有する。このことは、フォームが内側及び外側シェルの間に注入される際、迅速に膨張するフォームが制御ハウジングの内側へ入らないようにすることを保証する。
【０００８】
より大きな湯沸し器に於いては、内側シェルの外側表面へ一つ以上の制御ハウジングが取り付けられてよい。この場合、制御ハウジングの間には、好ましくは管が装備され、ハウジングの間にて、ワイヤ及び同様のもののための通路として物理的に接続される。更に、制御ハウジングの位置は、内側シェルの壁に一体成型された加熱要素用取付部の位置に整合されることが好ましい。一つ以上の加熱要素用取付部が内側シェルの壁へ一体成型される場合には、各々の加熱要素用取付部は、内側シェル上へ取り付けられた制御ハウジングを有する。
【０００９】
内側シェルの周りに於ける外側シェルの切断及び再組立を容易にするために、外側シェルには、該外側シェルの全周に亙りその表面から放射方向内方へオフセットされた内側表面を含む溝状構造が設けられる。この溝状構造の内側表面は、その上側縁及び下側縁に於いて、シェルの外側表面へ溝状構造の内側表面を接続する上側及び下側周方向接続領域により境界が付けられている。本発明の方法による外側シェルの切断には、溝状構造の上側接続領域を含む外側シェルの材料を除去することを含む。上側接続領域の除去により、外側シェルの上側部分が外側シェルの底部分から分離され、外側シェルの内部へ内側シェルを挿入することが可能となる。
【００１０】
制御ハウジングの内側へのアクセスを得るために、制御ハウジングの開いた面上に重なる外側シェルの壁の一部は除去されなければならない。一旦湯沸し器の加熱要素及び任意の制御機構が制御ハウジング内へ装備されると、ハウジングカバーが制御ハウジングの開いた面上に固定される。
【００１１】
本発明のこれら及びその他の目的及び利点は添付の図面に関連して構成された以下の説明からより完全に明らかになるであろう。図面に於いて、同一の符号は同一若しくは類似の部分を示す。ここでの開示は、同業者が本発明を実施するのに充分詳細に記載されているが、ここで開示されている実施態様は、本発明を例示するものであり、その他の構造に於いても具現化され得る。好ましい実施態様が記載されているが、特許請求の範囲に定められている本発明から逸脱することなく詳細は変更され得るものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の方法により製作された湯沸し器１を示している。湯沸し器１は、外側シェル３内に配置された内側シェル２から構成されている。内側シェル２と外側シェル３との間には間隙若しくは環状空間４が存在し、好ましくは膨張可能で硬化可能なフォーム材料である断熱材５で典型的には充満されている。間隙空間４を満たすために用いられる断熱フォーム５は、内側シェル２を湯沸し器が据え付けられる環境から断熱するよう機能し、それが硬化された状態に於いて実質的に強固であることにより、外側シェル３内にて内側シェル２を固定するよう機能する。湯沸し器１は、二重壁容器であるが、内側シェル２及び外側シェル３の間の間隙空間４内に膨張可能で硬化可能な断熱フォーム材５を用いることにより、効果的に、高い断熱性と高い耐衝撃損傷性とを有する単一の固体壁を有する容器が形成される。
【００１３】
内側シェル２及び外側シェル３の双方は、よく知られた押出し成型技術を用いて形成される。内側シェル２は、好ましくはポリブチレン材料から作られ、外側シェル３は、好ましくはポリエチレン材料から作られる。その他の成型可能な材料が、内側シェル２及び外側シェル３の双方を形成するために用いることができるということは理解されるが、内側シェル２及び外側シェル３を形成するポリブチレン及びポリエチレン材料が、要求される柔軟性、圧力及び温度に於ける広範な揺動に対する抵抗性、物理的な損傷、腐食に対する抵抗性、及び殆ど無限に存続するのに充分な耐久性のある湯沸し器１を産み出すのに必要な低い化学的反応性を提供する。内側シェル２及び外側シェル３が押出し成型過程により形成できるということは、内側シェル２及び外側シェル３が迅速に且つ廉価に製造できることを意味している。更に、製作過程においてシェル２、３を調製するためには、ルーター、ハンドドリル及び鋭いナイフなどの単純な工具のみが必要とされる。
【００１４】
次に図２及び図５を参照すると、内側シェル２の構造が更に明確に示されている。内側シェル２には、その上端にて３つのポート６、７、及び８が設けられている。ポート６は、入口として機能し、導管を提供して、これにより水が内側シェル２内へ導入されるようになっている。ポート７は、出口であり、これにより加熱された水が内側シェル２から除去される。ポート８は、ベントとして機能し、圧力弁１０が固定されている。内側シェル２内の圧力が或る予め定められたレベルを超える場合、圧力弁１０が開き、これにより内側シェル２内の加圧された空気若しくは水が逃がされ、湯沸し器１の内側シェル２へ対する損傷等を低減する。
【００１５】
又、内側シェル２にはその底部に於いてドレンポート９が設けられている。部分１１ａ及び１１ｂからなる配管１１は、ドレンポート９から外側シェル３の底部分の壁を通って延在し、外側シェル３の外表面に据え付けられたスピゴット１２を有する。ドレンポート９及びスピゴット１２は、湯沸し器１に於いてメンテナンスを実行する必要がある場合などに水を内側シェル２から排出するための手段を提供する。
【００１６】
内側シェル２の種々のポート６−９は、内側シェル２と一体成型されている。ポート６−９は、螺刻されたユニバーサルユニオン４２を含む標準的な圧縮フィッティングが固定され、これにより種々の水系ライン及び圧力弁が内側シェル２へ接続できるよう構成されている。圧縮フィッティングの形式のものは、その場所に接着剤で固定されるフィッティングよりも漏洩等が少なく、蝋付け若しくははんだ付けされるフィッティングの場合と同様の熱損傷の可能性を示さないので、そのような圧縮フィッティングを採用することが好ましい。更に、ユニバーサルユニオン圧縮フィッティング４２を使用することは、内側シェル２へ一体成型されたポート６−９にトルクを与える必要を回避するために好ましい。
【００１７】
内側シェル２内に収容される水を加熱するために、図２及び図６に示されている如き電気式加熱要素１５を用いることが好ましい。適当な電気式加熱要素１５は、米国特許第５，７７４，６２７号に開示されている。米国特許第５，７７４，６２７号は、本発明の出願人に譲渡されており、ここに於いて参考文献として参照される。水が漏洩しないようにしつつ該電気式加熱要素１５の置き換えを可能にする態様にて、内側シェル２の壁を通して電気式加熱要素１５を固定するためには、内側シェル２の壁に一体に加熱要素を取付るための部分（加熱要素用取付部）１７を成型することが好ましい。図６を参照。加熱要素用取付部１７は、典型的には、フランジ１８ａに装着された真鍮製フィッティング１８を含む。加熱要素用取付部１７は、内側シェル２を形成するのに用いられる鋳型に配置され、成型過程に於いて、フランジ１８ａ及び真鍮製フィッティング１８が内側シェル２の壁の一体的な部分となる。フランジ１８ａが、好ましくは、内側シェル２が形成されるものと同一の材料から好ましくは作られるということは理解されるべきである。
【００１８】
より大きな湯沸し器１に於いては、内側シェル２の壁に於いて二つの加熱要素１５を収容する上側及び下側加熱要素用取付部１７を据え付けることが好ましい。加熱要素用取付部１７が適所に置かれると、電気式加熱要素１５若しくはその他の加熱装置若しくは制御装置が真鍮製フィッティング１８にねじ込まれ若しくは固定されてよい。フィッティング１８は、加熱要素１５若しくはその他の構造が水密態様にて内側シェル２の壁を通して挿入され保持される限り、任意の態様にて構成されてよいということは理解されるべきである。又、真鍮製フィッティング１８は、外部加熱要素用取付部品３１を受容するよう構成され、外部加熱要素用取付部品３１は、それを通して加熱要素１５が装着されるよう配置構成されている。更に、フィッティング１８は、真鍮以外の本発明に適した材料から作られてよい。更に、外部加熱要素用取付部品３１は、その上に薄い板を装着するよう構成されてよい。板は、典型的には、制御ハウジング１９が外部加熱要素用取付部３１上に装着された後、外部加熱要素用取付部３１へ取り付けられる。板は、サーモスタットの如き制御デバイスを装着するため、或いは、湯沸し器１の制御及び構成要素についての警告若しくは指示を印刷するために有用である。
【００１９】
図２を再び参照して、断熱性フォーム材５が加熱要素１５を覆ってしまわないように、米国特許出願第０９／２１１，２１８号に記載されている如き制御ハウジング１９が湯沸し器１の内側シェル２及び外側シェル３の間の間隙空間４に据え付けられてよい。米国特許出願第０９／２１１，２１８号は、本発明の出願人に譲渡されており、ここに於いて参考文献として参照される。米国特許出願第０９／２１１，２１８号の図２と同様に、湯沸し器の製造に於いて有用な制御ハウジング１９は、開いた外側表面を有する実質的に四角形のハウジングを含み、その周囲がフランジ２２を形成する複数の曲線的な部分によって定められている。フランジ２２は、面当接する態様にて外側シェル３の内側表面に接するよう配置される。制御ハウジング１９の外側表面は開いているが、制御ハウジング１９の湾曲された底表面２５は、内側シェルの外側表面に相補的な曲線的な形状を有する。
【００２０】
本発明の図２に示されている如く、制御ハウジング１９は、内側シェル２及び外側シェル３の間の間隙空間４に亙って延在するよう配置され構成されており、面当接する態様にて内側シェル２及び外側シェル３の双方に接触する。好ましくは、制御パネル１９の底表面は、加熱要素用取付部１７及び外部加熱要素用取付部３１上にて内側シェル２の外側表面へ接着されている。開口２３が制御ハウジング１９の底表面を通して形成され、加熱要素用取付部１７及び外部加熱要素用取付部３１へアクセスできるようになっている。制御ハウジング１９のフランジ２２は、外側シェル３の内側表面には接着されていない。むしろ、内側シェル２が外側シェル３へ挿入されるとき、制御ハウジング１９のフランジ２２は、外側シェル３の内側表面に沿って自由に摺動する。この態様に於いて、制御ハウジング１９は、外側シェル３内に於ける内側シェル２の好ましい位置を維持するのに役立ち、即ち、内側シェル２の全表面の周囲にて実質的に均等な間隙空間４を維持するのに役立つ。
【００２１】
種々の大きさの湯沸し器１を組立てる際、対応する種々の大きさの制御ハウジング１９を採用することが必要となろう。しかしながら、米国特許出願第０９／２１１，２１８号に開示されているように、湯沸し器１の組立に於いて単一の寸法及び形式の制御ハウジング１９を採用することが好ましい。従って、各々の外側シェル３は、寸法によらず、標準的な制御ハウジングの曲線的なフランジ２２に相補的な少なくとも一つの壁領域を有する。前記の特許出願の図３ａ−３ｄ及び４は、各々の外側シェル若しくは容器１０が標準的な制御ハウジング１９のフランジ２２に相補的に配置構成されている外側シェル若しくは容器１０の壁に一体成型された幾何学的に不連続な壁領域を少なくとも一つ有している。この態様に於いて、同一の制御ハウジング１９が一連の種々の寸法に構成された外側シェル３の何れのものにも用いることができるようになっている。
【００２２】
制御ハウジング１９は、典型的には、加熱要素用取付部１７上に於いて内側シェル２の外側表面へ接着されており、制御ハウジング１９の底表面が、内側シェル２の湾曲に面当接するよう合わされる必要はない。しかしながら、種々の大きさの湯沸し器１の内側シェル２へ制御ハウジング１９の底表面に相補的な表面領域を少なくとも一つ与えることは可能である。単一の形式の制御ハウジング１９を用いることにより、標準的な鋳型、部品、製造装置を用いて広範な寸法にて湯沸し器１を製造することが可能となる。このことにより、種々の寸法の部品のための大きな在庫を維持するための費用が低減され、湯沸し器の種々の寸法を考慮すべく押出し成型過程に於いて用いられる鋳型を修正するのに失われていた時間が抑えられることとなる。
【００２３】
上記の如く、湯沸し器１が充分な寸法である場合、一つ以上の加熱要素用取付部１７を内側シェル２の壁に一体成型することができ、これにより、一つ以上の電気式加熱要素１５を据え付けることは可能である。各々の加熱要素用取付部１７は、単一の制御ハウジング１９が取り付けられている。加熱要素用取付部１７は内側シェル２の表面上に於いて実際上任意の場所に配置され得るのであるが、加熱要素用取付部１７を内側シェル２の外側表面上に鉛直に並べることが最も都合がよく好ましい。この態様に於いて、対応する加熱要素用取付部１７上に固定された各々の制御ハウジング１９は、内側シェル２の外側表面上に鉛直に並べられることとなる。制御ハウジング１９に形成された電線管ポート３５は、対応する制御ハウジング１９の間に第一の長さの電線管３６ａを据え付けることを考慮している。又、最も上の制御ハウジング１９は、間隙空間４を通り、外側シェル３を通して形成された開口３７を通って上方へ延在する第二の長さの電線管３６ｂを有する。開口３７を通る電線管３６ｂは、外側シェル３へ固定された電気接続ボックス３８へ延在するよう配置されている。電導体（図示せず）は、対応する電気式加熱要素１５と対応する制御ハウジング１９に配置されたその他の制御構造へ接続され、電気接続ボックス３８へ種々の電線管３６ａ、３６ｂを通してねじ込まれている。種々の加熱要素１５及びその他の制御装置へ接続された電導体は、電気接続ボックス３８を介して外部電力源（図示せず）へ接続されている。
【００２４】
外側シェル３は、概ね円筒であり、予め定められた寸法の内側シェル２を受容するのに充分な高さ及び内直径を有する。外側シェルの上部には、ポート６−８が外側シェル３の壁を貫通することを可能にする複数の開口１３が設けられ、熱水システムへの外部接続がなされる。図３参照。図２及び図４は、外側シェル３の底部分を通して形成されたもう一つの開口１３を示しており、これにより配管１１が、ドレンポート９を外部に装着されたスピゴット１２へ接続できるようになっている。外側シェル３に形成された開口１３の寸法、位置及び数は、外側シェル３を通してなされる外部接続を要求する内側シェル２にて形成されるポートの性質及び数に依存する。
【００２５】
図８を参照して、外側シェル３若しくは容器は、又、外側シェル３に一体成形された溝状構造２０を含んでいることが分かる。溝状構造２０は、外側シェル３の準備された切断及び再組立を容易にする。溝状構造２０は、外側シェル３の壁に実質的に平行であり外側シェル３の壁から放射方向内方へオフセットされた内側表面２４を有する周方向溝２０からなる。溝２０の内側表面２４を外側シェル３の壁へ接続する上側接続領域２６及び下側接続領域２８は、その上側縁及び下側縁に於いて溝２０の内側表面２４の境界を定める。溝２０の内側表面２４の外径が外側シェル３の内径より小さいことを気付くことが重要である。続いて、上側接続領域２６を含む材料を除去することにより外側シェル３が切断された後、外側シェル３は、外側シェル３の上側部分の内側へ溝２０の円筒上の内側表面２４を入れ子の態様にて挿入することにより再組立される。この態様に於いて、外側シェル３が開かれ、湯沸し器１の内側シェル２及び内側シェル２に取り付けられた制御構造が外側シェル３の内部へ挿入される。
【００２６】
上記の如く、膨張可能で硬化可能な断熱材若しくはフォーム５が内側シェル２及び外側シェル３の間の間隙空間４を充満するために用いられる。間隙空間４を充満するために膨張可能で硬化可能な断熱フォーム５を用いることの利点の一つは、フォーム５が溝状構造２０によって生成された外側シェル３に於ける入れ子式の接続部分に亙って広がり、これにより外側シェル３の上側部分の内直径内にて溝状構造２０の円筒上の内側表面２４を機械的に保持するということである。外側シェル３の上側部分及び下側の底部分の間の機械的接続を改善するために、外側シェル３は、更に、外方に延在する周方向放射リング３２を含んでいてよい。フォーム５は、放射リング３２の内部に膨張することとなるので、フォーム５のシアー強度により、外側シェルの底部分が外側シェルの上側部分から離れる方向へ移動することを防ぐこととなる。溝２０の内側表面２４と外側シェル３の内側表面との間に密なシールを形成するために、放射方向外方へ延在する周方向リッジ構造３０が溝２０の内側表面２４に形成されてよい。リッジ構造３０は、溝２０の内側表面２４と外側シェル３の上側部分の内直径との間に適度な摩擦嵌合を生成し、溝状構造２０に形成された接続領域に於ける継ぎ目を通して膨張可能で硬化可能な断熱フォーム５が逃げることを回避するよう機能する。
【００２７】
本発明の湯沸し器１を製造する方法は、ポート６−９及び一体的な加熱要素用取付部１７とを完備した内側シェル２を成型する過程から始まる。図７及び図８に示されている湯沸し器１は、二つの電気式加熱要素１５のための二つの加熱要素用取付部１７を含む。
【００２８】
次に、望ましくない揮発性の化学物質に対して不浸透性の膜４０が内側シェル２の周囲に巻かれる。膜４０は、スチレン等の揮発性化学物質が内側シェルを形成しているポリブチレン材料を通って内側シェル２内に収容された水に移動することを防ぐ。内側シェル２の圧力定格を増大するために、樹脂含浸繊維ガラステープ若しくはバンド４１が膜４０の上にて内側シェル２の周りに巻かれる。繊維ガラステープ４１は、約３ｍｍ（１／８インチ）の厚みになるまで、螺旋状の態様にてシェルの周りに巻かれる。その後、巻かれた内側シェル２は、樹脂含浸繊維テープ４１が迅速に硬化する上昇された温度にあるオーブンに配置される。
【００２９】
繊維ガラスの覆い４１が硬化されると、螺刻されたユニバーサルユニオン圧縮フィッティング４２がポート６−７上に取り付けられる。螺刻されたユニバーサルユニオン４２によって、水管は、はんだ付け若しくは蝋付け操作の必要なく湯沸し器１へ接続され、これによりポート６−７への損傷を防ぐ。同様に、ユニバーサルユニオン４２は、排出ポート９上にも押し付けられる。その後、エルボ１１ａ及びニップル１１ｂからなる配管１１が、出口ポート９へ取り付けられたユニバーサルユニオン４２へ接続される。又、この時点に於いて、多くのフォームカラー４３がポート６−８上に置かれる。これらのフォームカラー４３は、内側シェル２と外側シェル３との間のスペーサとして機能し、内側シェル２及び外側シェル３の間に実質的に一定の間隙空間４を維持することに役立ち、又、ポート６−８の周囲の開口部１３をシールすることに役立ち、断熱フォーム材料５が逃がされること、及び間隙空間４へ湿気が侵入することを防ぐ。
【００３０】
押出し成型過程を用いて湯沸し器１の内側シェル２の壁に一体に加熱要素用取付部１７を形成する上で、内側シェル２の壁の一部により真鍮フィッティング１８が封鎖される。更に、樹脂含浸繊維ガラス４１の層は、フィッティング１８を見えなくする。従って、標準的なホールソー４４などの装置を用いて真鍮フィッティング１８を露出させ真鍮フィッティング１８へ及び内側シェル２の内部へアクセスできるようにすることが必要である。好ましくは、真鍮フィッティング１８は、二つの過程により、露出される。第一の過程は、典型的にはフィッティング１８の直径よりも大きな直径を有する大きなホールソー４４を用いて内側シェル２の周りに巻かれた樹脂含浸繊維ガラス４１の層を切削することを含む。第二の過程に於いてフィッティング１８の直径よりも幾分か小さな直径を有するホールソー４４がフィッティング１８を通して挿入され、内側シェル２の内部へのアクセスを閉鎖する内側シェル２の壁に孔を切削する。これらの切削動作に於いて用いられるホールソー４４は、真空プローブが装備され、切削作動と同時に切削のデブリを除去するようになっていることが好ましい。この態様に於いて、切削作動からのデブリは内側シェル２内へ落下しないこととなる。
【００３１】
次に、外部加熱要素用取付部品３１が対応する加熱要素用取付部品１７のフィッティング１８にねじ込まれるか若しくは固定される。外部加熱要素用取付部品３１を真鍮フィッティング１８へ向けてスウェージ加工により固定し、これにより真鍮フィッティングが外れないようにするのが好ましい。外部加熱要素用取付部品３１が対応する真鍮フィッティング１８に固定されると、ポート６−９の全て及び外部加熱要素用取付部品３１が閉鎖され内側シェル２について圧力試験が実行できるようになる。圧力試験は、内側シェルに加圧されたヘリウムを配置し、ヘリウム感知プローブを用いてポート６−９の何れか又は外部加熱要素用取付部品３１に於いて漏れがないかどうか決定することを含む。
【００３２】
図７及び図８に示されている湯沸し器１には、二つの電気式加熱要素１５を装着するための手段が設けられている。本発明の方法により構成された湯沸し器１には本発明の範囲を逸脱することなく二つ以上若しくは二つ以下の電気式加熱要素１５が設けられてよいということは理解されるべきである。上記の如く、制御ハウジング１９が外部加熱要素用取付部品３１の上にて内側シェル２の外側表面へ接着される。対応する制御ハウジング１９の間に電気的接続をなすために、電線管３６が制御ハウジング１９の間に固定される。図７に示されているように、制御ハウジング１９は、第一の長さの管３６ａにより接続されている。管３６ａは、各々の端に於いて図２に示されている如き対応する制御ハウジング１９に形成された対応する電線管ポート３５に受け入れられている。内側シェル２の上部近くに配置されている制御ハウジング１９には、最も上の制御ハウジング１９上に於ける上側管ポート３５から外側シェル３に於ける開口３７を通して延在するような寸法に構成された第二の長さの電線管３６ｂが設けられている。制御ハウジング１９に取り付けられた第二の長さの電線管３６ｂは、制御ハウジング１９と、外部電力源からの電導体が湯沸し器１へ接続されている電気的接続ボックス３８との間に接続を提供するよう構成されている。
【００３３】
制御ハウジングが内側シェル２の外側表面へ固定された後で対応する制御ハウジング１９の間に或る長さの導管３６ａを装備することは難しいであろう。従って、制御ハウジング１９が内側シェル２の外側表面に固定される前に制御ハウジング１９と、対応する長さの電線管３６ａ、３６ｂを予め組立てておくことが好ましい。しかる後、制御ハウジング１９の底表面を通って形成された開口２３の中心を外部加熱要素用取付部品３１上において合わせることができるような態様にて、制御ハウジング組立体が内側シェル２の外側表面上に配置されることを保証するために、制御ハウジングジグ４５が対応する制御ハウジング１９に固定される。制御ハウジングジグ４５は、対応する制御ハウジング１９を該ジグ４５に固定する目的で予め定められた位置にて取り付けられたブラケットを有する金属製の棒からなる。ジグ４５は、又、外部加熱要素用取付部品３１内へ延在し外部加熱要素用取付部品３１の上にて制御ハウジング１９の底表面上に於ける開口２３の中心を定めるようにする手段を有している。内側シェル２の外側表面上に制御ハウジング１９を配置することに先立ってホットメルト接着剤の如き適当な接着剤が外部加熱要素用取付部品３１を直に囲繞するシェルの表面に適用される。ジグ４５を用いて、制御ハウジング１９の開口２３の位置が外部加熱要素用取付部３１の位置に整合されるように、制御ハウジング組立体が内側シェル２の外側表面に接触するよう配置される。制御ハウジング１９を内側シェル２の外側表面へ固定するのに充分なだけ接着剤が冷却され硬化されると、ジグ４５が除去される。
【００３４】
ジグ４５が制御ハウジング１９から除去されると、電気加熱要素１５と、サーモスタットやプログラマブル論理コントローラ等のその他の任意の制御装置が対応する制御ハウジング１９に固定される。所望の場合には、板が外部加熱要素用取付部に取り付けられてよい。更に、電導体（図示せず）が対応する長さの電線管３６ａ、３６ｂを通してねじ込まれ、予め定められた態様にて対応する電気式加熱要素１５及びその他の制御装置へ接続される。
【００３５】
図８を参照して、内側シェル２を外側シェル３の内部へ挿入することを可能にするために、外側シェル３が切断されなければならないということは理解されるであろう。図８に示されている如く、外側シェル３は、外側シェルの全周に亙って上側接続領域２６を形成する材料を除去することによって切断される。このことは、標準的な直線ビット５５を有するルータ４６の如き工具を用いて達成される。外側シェル３の底部分が除去されると、内側シェル２が外側シェル３の上部分に挿入できるようになる。内側シェル２は、ポート６−８が外側シェル３の上部に形成された開口１３を通って延在するよう外側シェル３の上側部分へ挿入される。更に、制御ハウジング１９の曲線的フランジ２２が外側シェル３の内側表面と面当接する態様にて接触される。上記の如く、フォームカラー４３が内側シェル２及び外側シェル３の上部の間に於いて或る予め定められた距離を維持するよう機能する。又、制御ハウジング１９は、内側シェル２の側壁及び外側シェル３の側壁の間に於いて或る予め定められた距離を維持するよう機能する。その後、水管１１が外側シェル３の底部分の側壁を通して形成された開口１３を通して延在するように外側シェル３の底部分が内側シェル２の底部分上に配置される。図４に於いて明らかに見られる如く、センタリング開口部２７が外側シェル３の底部の中心に形成されている。外側シェル３の底部分が内側シェル２の底部分上に受容され、外側シェルの溝状構造２０の内側表面２４が外側シェル３の上側部分の内部へ挿入されると、センタリングピン２９が開口２７を通して挿入され、ドレンポート９へ取り付けられた配管１１のエルボー１１ａに係合する。フォームカラー４３、制御ハウジング１９、及びセンタリングピン２９によるエルボー１１ａの係合の組合せは、全て、内側シェル２と外側シェル３との間に実質的に一定の間隙空間４を維持するよう機能する。
【００３６】
この半分組立てられた状態に於いて、湯沸し器１の外側シェル３の上部がカート４８上に装着されたクレードル４７に配置される。その後、湯沸し器１は、回転され、カート４８上にて鉛直方向に逆さになった状態に向けられる。その後、カート４８がプレス板４９の下方に配置される。カート４８のコーナーとプレス板４９との間に装着された多くのシリンダ６０が外側シェル３の底部分を外側シェル３の上側部分内へ押し付ける。シリンダ６０によって、プレス板４９は、外側シェル３の上側部分及び底部分が再組立されている接合部上に均一な圧力を維持し、完成された湯沸し器１の上側部分と底部分との接合部が互いに適当に整合されることを保証するようになっている。プレス板４９は、それを貫通するよう形成された開口部を有し、外側シェル３の底部に穿孔された複数の充填孔５０へアクセスができるようになっている。図４参照。
【００３７】
その後、断熱性フォーム材５が充填孔５０を通して内側シェル及び外側シェルの間の間隙空間４内へ導入される。典型的には、或る短い長さの可撓性のチューブ５１が充填孔５０のうちの一つを通して間隙空間４内へ挿入される。チューブ５１は、内側シェル２の底部の周りに延在し、フォームが可撓性のチューブ５１を通して間隙空間４へ、内側及び外側シェル２、３の上部の間の空間まで直接に流れるよう注入できるようになっている。上記の如く、断熱性フォーム材５は、膨張可能であり且つ硬化可能であり、間隙空間４を満たしている空気中の湿気と反応して迅速に膨張し、湯沸し器１の上部から湯沸し器１の底部までの間隙空間４に充満する。フォーム材５を間隙空間４へ注入するのに使われた可撓性チューブ５１は、充填孔５０から除去され廃棄される。別の態様では、断熱能の損失なく若しくは湯沸し器１の機能に悪影響を与えることなく膨張可能なフォーム材料５が完全に可撓性チューブ５１内に入るよう可撓性チューブ５１が間隙空間４に落とし込まれるようにされてよい。
【００３８】
断熱性フォーム５が膨張すると、湯沸し器１の外側シェル３の底部に於ける充填孔５０を通して空気が逃れる。放射リング３２の下側には、インジケータ孔５２が等しく隔置されている。図４参照。典型的には、４−７のインジケータ孔５２が放射リング３２の底表面に穿孔される。インジケータ孔５２は、湯沸し器１が直立し据え付け状態にあるときにインジケータ孔５２が見えなくなるよう配置される。迅速に膨張するフォーム５により置き換えられた空気は、インジケータ孔５２から逃れる。フォームが外側シェル３の底部まで膨張すると、フォームは、溝状構造２０の内側表面２４を外側シェル３の上側部分の内部から追い出す方向の力を外側シェル３の底部に作用する。更に、膨張するフォーム材５の或る量がインジケータ孔５２から逃れることとなる。膨張可能なフォーム材５が放射リング３２の下側表面に穿孔されたインジケータ孔５２の全てから流出するようになったところで、内側シェル２及び外側シェル３の間の全間隙空間４が膨張可能なフォーム材５により充満されているということを確認することができる。一つ若しくはそれ以上のインジケータ孔５２がフォーム材５により満たされていない場合は、間隙空間４内に空気ポケットが存在している可能性があることとなる。この例に於いて、そのような湯沸し器は不良品とされることとなろう。
【００３９】
或る予め定められた時間が経過され、フォーム材５が硬化すると、センタリングピン２９が除去され、湯沸し器１が転倒され、スピゴット１２が配管１１へ取り付けられる。次に、層状物質をトリミングするのに典型的に用いられる形式の標準的なバリ切削ビット５６を有するルーター４６が、図９に示されている如くフランジ２２により輪郭が定められた制御ハウジング１９の開いた面上に於ける外側シェル３の壁を通してプランジカットをなすべく用いられる。その後、ルーター４６に保持されたバリ切削ビットが制御ハウジング１９の側壁に接触するよう移動され、制御ハウジング１９の開いた面の全周周りに移動されて、無駄な部分５４を切除し、制御ハウジング１９の内側全体を露出する。制御ハウジング１９の開いた面に対応する外側シェルの壁の無駄な部分５４は除去され廃棄される。米国特許出願第０９／２１１，２１８号に記載されている如く制御ハウジングのカバー３９は、板及びドームの中間のカバーパネルを含み、制御ハウジング１９上にて外側シェル３の外部へ固定される。
【００４０】
最後に、電気接続ボックス３８が開口３７を通して延在する管３６ｂの上側端にて外側シェル３の表面へ固定される。
【００４１】
以上の説明は、本発明の原理の単なる例示として考えられるものである。更に、当業者にとって多くの修正及び変更が容易になされるので、本発明は、ここに示され記載されている構成及び作動に限定されるものではない。好ましい実施態様に説明されているが、本発明から逸脱することなく詳細は変更され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明により構成された完全に組立てられた湯沸し器の正面図。
【図２】  湯沸し器の構造の詳細を示すべく部分的に破断されている図１の湯沸し器の側面図。
【図３】  図１の湯沸し器の上面図。
【図４】  図１の湯沸し器の底面図。
【図５】  図２の線５−５に沿って見た湯沸し器の上部の断面図。
【図６】  適所にて成型された加熱要素用取付部を示す内側タンク壁の拡大した部分断面図。
【図７】  本発明による湯沸し器を製造する上で含まれる内側シェルの構成過程の模式図。
【図８】  本発明による湯沸し器を製造する上で含まれる外側シェルの構成過程の模式図。
【図９】  外側容器の壁が如何にして制御ハウジングの内側を露出するべく開かれるかを示す湯沸し器の制御ハウジングの近接前面図。
【符号の説明】
１…湯沸し器
２…内側シェル
３…外側シェル
４…間隙空間
５…フォーム材
６、７、８…ポート
９…ドレンポート
１０…圧力弁
１２…スピゴット
１５…電気式加熱要素
１７…加熱要素用取付部
１８…真鍮製フィッティング
１９…制御ハウジング
２０…溝状構造
２６…上側接続領域
２８…下側接続領域
３０…リッジ構造
３１…外部加熱要素用取付部品
３２…放射リング
３５…電線管ポート
３８…電気接続ボックス
４０…膜
４１…繊維ガラステープ
４２…ユニバーサルユニオン
４３…フォームカラー
４７…クレードル
４８…カート
４９…プレス板
５０…充填孔
５２…インジケータ孔
６０…シリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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