JP2004232735A

JP2004232735A - 真空断熱パネル

Info

Publication number: JP2004232735A
Application number: JP2003022171A
Authority: JP
Inventors: Takeo Jinno; 武男神野
Original assignee: Zojirushi Corp
Current assignee: Zojirushi Corp
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2023-01-30
Also published as: JP4175905B2

Abstract

【課題】不規則な皺の発生を防止する。
【解決手段】熱伝導度の低い材料からなるコア材１１Ａ〜１１Ｄの周囲を金属製の外装体１により被覆しており、該外装体１の少なくとも一部（側板部材１０）を薄板によって形成した真空断熱パネルにおいて、外装体１の薄板部分に、内向きに窪む凹溝または外向きに突出する凸条からなる折れ線１６を設け、内部を真空排気することにより、折れ線１６に沿って外装体の薄板部分が変形するように構成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温の液化ガスなどを搬送するためのタンクや冷凍庫などに使用される真空断熱パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、冷凍庫などの壁面には、断熱効果を高めるために真空断熱パネルが配設されている。この真空断熱パネルには、内部を真空排気した際に外装体が変形しないように、ウレタンフォームなどの多孔質材料からなるコア材が内部に収容されている。
【０００３】
本発明の真空断熱パネルに関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特表２００２−５０８４９５号公報
【０００５】
前記特許文献１では、コア材の表面に複数の溝を設け、該コア材を被覆した外装体の内部を真空排気することにより、外装体が前記溝の内部に適合するように変形し、実質的に皺のない表面が形成されるように構成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記真空断熱パネルは、真空排気によって外装体を変形させるように加わる力は規則性がなく、外装体の形状によって種々異なるため、確実に溝に適合させることは非常に困難である。言い換えれば、コア材の表面に、外装体の変形を予測して確実に適合する溝を形成するのは非常に困難である。
【０００７】
なお、外装体の表面に皺が発生しないようにする方法としては、コア材を真空排気による変形に耐え得る収縮に強いものを使用する方法と、外装体を変形しない厚肉の金属板によって形成する方法とがある。しかし、前者の場合には、コア材として使用可能な材料が限定されてしまううえ、圧縮により座屈が発生することが多い。また、後者の場合には、伝熱面積が増えるため、断熱効果が低下するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明では、不規則な皺の発生を確実に防止できる真空断熱パネルを提供することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の真空断熱パネルは、熱伝導度の低い材料からなるコア材の周囲を金属製の外装体により被覆しており、該外装体の少なくとも一部を薄板によって形成した真空断熱パネルにおいて、前記外装体の薄板部分に、内向きに窪む凹溝または外向きに突出する凸条からなる折れ線を設け、内部を真空排気することにより、前記折れ線に沿って外装体の薄板部分が変形する構成としている。
【００１０】
本発明の真空断熱パネルによれば、真空排気によって外装体の表面には、折れ線に沿った予め設計したデザイン的な屈曲が生じるため、不規則な皺が形成されることはない。そのため、各構成部品として使用可能な材料が限定されたり、断熱効果が低下する問題も生じることはない。
【００１１】
この真空断熱パネルでは、前記外装体は、前記コア材の対向する面を被覆した薄板からなる一対の平板部材と、これら平板部材の外周部に接合した一対の枠部材と、これら枠部材にかけて延びこれらに接合した薄板からなる側板部材とからなり、前記折れ線を、少なくとも前記側板部材に設けることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１から図５は、本発明の実施形態に係る真空断熱パネルを示す。この真空断熱パネルは、大略、金属製の外装体１と、該外装体１内に収容する複数（本実施形態では４個）のコア材１１Ａ〜１１Ｄおよびゲッター１４とからなる。
【００１３】
前記外装体１は、一対の平板部材２Ａ，２Ｂと、一対の枠部材８Ａ，８Ｂと、側板部材１０とからなる。これらの構成部材は、本実施形態ではステンレス（ＳＵＳ３０４）により形成されている。
【００１４】
前記平板部材２Ａ，２Ｂは、正方形状とした薄板からなり、後述するコア材１１Ａ，１１Ｄの対向する外面を被覆するものである。そのうち、上側に位置する平板部材２Ａには、その中央に排気部３が設けられている。この排気部３は、真空排気時には外方に円錐台形状に突出し、真空排気後には内方に没入される変形部４を有する。この変形部４の中央には貫通した排気孔が設けられ、この排気孔にチップ管５が台座部材６を介して接合されている。この台座部材６には、真空排気後にゲッター１４を密閉したアルミ箔１５を突き破る先細の破断部７が内向きに突設されている。
【００１５】
前記枠部材８Ａ，８Ｂは、前記平板部材２Ａ，２Ｂと同一の外形で、断面正方形状とした肉厚の環状枠からなる。図４に示すように、この枠部材８Ａ，８Ｂには、内面の一端から他端に向けて延びる段部９が全周にかけて環状に設けられている。
【００１６】
前記側板部材１０は、薄板を前記段部９に内嵌する四角筒状としたもので、後述する積層したコア材１１Ａ〜１１Ｄの側面を被覆するものである。この側板部材１０は、例えば、長尺な帯状金属シートを長手方向に若干位相させて張り合わせ、所定位置を折曲げるととともに両端を突き合わせ、その突き合わせ部分を接合することにより形成される。
【００１７】
なお、本実施形態の外装体１は、前記平板部材２Ａ，２Ｂの板厚を約０．５ｍｍ、前記枠部材８Ａ，８Ｂの厚さを約１０ｍｍ、前記側板部材１０の板厚を約０．３ｍｍとしている。即ち、本実施形態では、側板部材１０の板厚を平板部材２Ａ，２Ｂの板厚より薄くしている。これにより、一方の平板部材２Ａ，２Ｂから他方の平板部材２Ｂ，２Ａに伝わる熱の伝導効率の抑制している。また、前記段部９の深さは、前記側板部材１０の板厚と同一に設定されている。これにより、枠部材８Ａ，８Ｂの内面と側板部材１０の内面とが面一に位置するように構成されている。
【００１８】
前記コア材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、ウレタンフォームなどの発泡樹脂、グラスウールあるいはケイ酸カルシウム粉末、パーライト粉末を充填したものなどの熱伝導度の低い微細多孔質材料を、前記外装体１内に収容できるように直方体形状としたものである。これらコア材１１Ａ〜１１Ｄは、全てを積み上げた状態の高さが、外装体１の全高より高くなる肉厚とされている。
【００１９】
前記コア材１１Ａ〜１１Ｄのうち、最上段に配置されるコア材１１Ａには、その下面にそれぞれ同方向に延びる複数の通気溝１２ａが設けられているとともに、その中央には前記排気部３が没入するための貫通孔１３が設けられている。また、中央に配置されるコア材１１Ｂ，１１Ｃには、その下面にコア材１１Ａと同様に通気溝１２ａが設けられるとともに、その上面に通気溝１２ａと直交方向に延びる複数の通気溝１２ｂが設けられている。また、最下段に配置されるコア材１１Ｄには、その上面にコア材１１Ｂ，１１Ｃと同様に通気溝１２ｂが設けられている。即ち、通気溝１２ａ，１２ｂは、肉薄の平板部材２Ａ，２Ｂと接触しない面にのみ設けられ、真空排気時の排気効率の向上を図るとともに、外装体１の変形を防止できるようにしている。
【００２０】
前記ゲッター１４は、前記外装体１内に遊離するガスを吸収するもので、予め活性化させた後、不活性ガスとともに金属製のアルミ箔１５で密閉状態に包装して形成される。このように構成したゲッター１４は、活性化されているにも関わらず、密閉状態を維持している間は、水素などのガスを吸収することを防止できる。また、本実施形態のゲッター１４は、中央部に貫通した空間を有する環状に形成されている。
【００２１】
前記コア材１１Ａ〜１１Ｄの外面を被覆する板部材２Ａ，２Ｂ，１０のうち、肉厚が薄く、かつ、真空排気時に変形が発生し易い側板部材１０の各面には、内向きに窪む凹溝からなる折れ線１６が設けられている。この折れ線１６は、例えば、四角筒状に加工する前の平板状態でプレスすることにより、図５（Ａ），（Ｂ）に示す略Ｖ字形状の溝として形成される。本実施形態では、長方形状をなす各面において、各隅部から約４５度の角度で延びる４本の折れ線１６と、中央を幅方向に延びる１本の折れ線１６とが設けられている。
【００２２】
次に、前記真空断熱パネルの製造方法について説明する。
図６に示すように、まず、設置台１７上に、四角筒状とした側板部材１０を設置する。その後、一方の枠部材８Ａを、その段部９の開放位置が下側になるように側板部材１０の上端に配置し、側板部材１０の縁が段部９内に位置するように外嵌させる。この枠部材８Ａを外嵌して位置決めする作業は、前記段部９により容易に行うことができる。
【００２３】
ついで、枠部材８Ａの内部に、外向きに張り出す方向に移動可能な押圧部材１８を配置し、枠部材８Ａの段部９に位置させる。この押圧部材１８は、その内端に外広がりに傾斜する斜面１９を備えたものである。その後、押圧部材１８の内側に、該押圧部材１８を斜面１９の傾斜に従って外向きに移動させる移動部材２０を挿入する。これにより、押圧部材１８は、枠部材８Ａの段部９に位置する側板部材１０の上端を外向きに移動させ、該側板部材１０の上端を枠部材８Ａに対して押圧して隙間の発生を防止する。
【００２４】
この状態で、枠部材８Ａと側板部材１０との組み合わせ部分を、図示しない溶接トーチによって照射し、これら枠部材８Ａと側板部材１０とを隙間なく接合する。
【００２５】
ついで、図７に示すように、接合した枠部材８Ａを下側に位置させて側板部材１０を設置台１７上に設置する。その後、前記枠部材８Ａと同様に、段部９の開放位置が下側になるように枠部材８Ｂを側板部材１０の上端に配置し、側板部材１０の縁が段部９内に位置するように外嵌させる。
【００２６】
ついで、枠部材８Ｂの段部９に押圧部材１８が位置するように配置する。その後、押圧部材１８の内側に移動部材２０を挿入し、側板部材１０の上端を枠部材８Ｂに対して押圧して隙間の発生を防止する。そして、この状態で、前記と同様に、これら枠部材８Ｂと側板部材１０とを隙間なく接合する。
【００２７】
ついで、図８に示すように、接合した枠部材８Ｂの上側に、下側に位置する平板部材２Ｂを配置する。この際、枠部材８Ｂは、撓みや変形が生じないため、簡単に平板部材２Ｂの縁と枠部材８Ｂとの縁を一致させることができる。そして、この状態で、前記と同様に、これら枠部材８Ｂと平板部材２Ｂとを接合する。
【００２８】
ついで、図９に示すように、接合した平板部材２Ｂが下側に位置するように設置台１７上に設置し、上向きに開放した状態とする。その後、前記平板部材２Ｂおよび側板部材１０により囲繞された空間に、下段に位置するコア材１１Ｄ〜１１Ａを順次収容させる。
【００２９】
この際、上下方向に隣接するコア材１１Ａ〜１１Ｄは、それらに設けた通気溝１２ａ，１２ｂが互いに直交方向に位置するように配置する。また、これらコア材１１Ａ〜１１Ｄの収容状態では、最上段のコア材１１Ａの上端面が枠部材８Ａの上端面より上方に突出している。この状態で、コア材１１Ａにおける貫通孔１３内に、アルミ箔１５により密閉したゲッター１４を収容させる。ここで、ゲッター１４は、その中央の空間とチップ管５の軸心とが一致するように配置する。
【００３０】
ついで、図１０に示すように、上方に突出したコア材１１Ａの上面に平板部材２Ａを配置する。その後、平板部材２Ａの上面に圧縮治具２１を配置するとともに、側板部材の外面に該側板部材１０の変形を防止するための規制治具２２を配置する。そして、図１１に示すように、前記平板部材２Ａを介してコア材１１Ａ〜１１Ｄを圧縮し、平板部材２Ａの下面を枠部材８Ａの上端面に当接させる。この状態で、前記と同様に、これら枠部材８Ａと平板部材２Ａとを接合する。
【００３１】
このように、本発明の真空断熱パネルでは、撓みや変形が生じない肉厚の枠部材８Ａ，８Ｂを設け、該枠部材８Ａ，８Ｂに対して側板部材１０を接合するため、各板部材２Ａ，２Ｂ，１０を位置決めする際には、枠部材８Ａ，８Ｂに対して押圧しても撓みが生じることはない。そのため、大型の真空断熱パネルを製造する場合でも、周知の位置決め用治具を用い、高精度な位置決めが可能になる。その結果、製造コストが高くなることを防止できる。
【００３２】
なお、組立状態の断熱パネルは、前記コア材１１Ａ〜１１Ｄの圧縮により、これらコア材１１Ａ〜１１Ｄが外装体１を構成する平板部材２Ａ，２Ｂの内面に密着する。
【００３３】
次に、接合した外装体１内の真空排気について説明する。
まず、図１２に示すように、組み立てた断熱パネルを７０℃で所定時間加熱しつつ、平板部材２Ａに接合したチップ管５を通して、真空にすべき外装体１の内部空間から空気を排出して減圧しつつ、外装体１から放出された水素（Ｈ）、一酸化炭素（ＣＯ）および水（Ｈ_２Ｏ）を放出する。
【００３４】
この際、本実施形態では、組立状態の断熱パネルは、コア材１１Ａ〜１１Ｄが外装体１の内面に密着しているが、これらコア材１１Ａ〜１１Ｄに通気溝１２ａ，１２ｂを設けているため、これらの隙間により真空効率を向上でき、真空排気時間を大幅に短縮することができる。具体的には、コア材１１Ａ〜１１Ｄに通気溝１２ａ，１２ｂを設けていないものと設けたものとでは、その排気時間を半分以下に短縮することができる。
【００３５】
また、この真空排気時には、従来と同様に、外装体１の内部が減圧されるため、薄肉の板部材２Ａ，２Ｂ，１０には内向きに変形する力が加わる。しかし、コア材１１Ａ，１１Ｄの外面を被覆する平板部材２Ａ，２Ｂは、これらコア材１１Ａ〜１１Ｄが原状に復元しようとする外向きの力により、変形することはない。また、コア材１１Ａ〜１１Ｄの外周面を被覆する側板部材１０は、コア材１１Ａ〜１１Ｄによる外向きの復元力は加えられないため、内向きに変形する。
【００３６】
そして、本実施形態では、前記側板部材１０の各面には折れ線１６を設けているため、その折れ線１６に沿って折れ曲がり易くなっている。そのため、図２および図３に示すように、側板部材１０の各面には、不規則な皺が生じるのではなく、折れ線１６によって区画された各領域の屈曲により、予め設定したデザイン的な模様が形成されることになる。
【００３７】
なお、前記真空排気により、外装体１内が所定の真空度に達すると、図１３に示すように、チップ管５を封止する。
【００３８】
ついで、排気部３における平坦な上端面を下向きに押圧することにより、図１４に示すように、排気部３を外装体１の内部に没入させる。
【００３９】
この際、本実施形態では、チップ管５を接合した台座部材６に破断部７を設けているとともに、ゲッター１４の貫通した空間が台座部材６の軸心と一致するように配置しているため、この破断部７により、ゲッター１４を収容したアルミ箔１５が突き破られる。これにより、ゲッター１４は、金属材料から放出され、遊離した水素などのガスを吸収可能な状態になる。その結果、封止後に外装体１内に残留して遊離している水素、一酸化炭素および水は、ゲッター１４に吸収され、外装体１の内部空間が真空に維持される。
【００４０】
このように、本実施形態では、予め活性化させたゲッター１４を使用し、真空状態に排気した後にガスを吸収可能な状態とするため、ゲッター１４を活性化させるための加熱時間を削減することができる。そのため、加熱・排気時間の短縮を図ることができる。また、ゲッター１４は、アルミ箔１５が破られるまで大気中に放置されるのではなく、アルミ箔１５により密閉されているため、ゲッター１４を機能的に使用可能な期間（寿命）を長期化することができる。
【００４１】
さらに、このようにして形成した真空断熱パネルには、その表面に予め設計したデザイン的な屈曲が生じ、不規則な皺が形成されることはない。言い換えれば、本実施形態では、変形を予測するのではなく、デザイン的に変形させるものであるため、その設計の自由度を向上できる。
【００４２】
そのため、本実施形態の真空断熱パネルを製造する場合には、各構成部品として使用可能な材料が限定されたり、断熱効果が低下する問題も生じることはない。また、不規則な皺が発生した場合、使用時の内外部の温度差により外装体１の各構成部品２Ａ，２Ｂ，１０が膨張したり収縮すると、リークが発生する可能性があるが、本発明ではその問題も生じることはない。
【００４３】
なお、本発明の真空断熱パネルは、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００４４】
例えば、前記実施形態では、折れ線１６は、内向きに窪む凹溝により形成したが、外向きに突出する凸条により構成してもよい。勿論、その窪みまたは突出の形状は断面Ｖ字形状に限られず、円弧状としてもよい。
【００４５】
また、前記実施形態では、組立前の状態で積層したコア材１１Ａ〜１１Ｄの全高を、外装体１の全高より高く設定したが、略同一高さとなるように形成してもよい。この場合、真空排気時に側板部材１０と同様に平板部材２Ａ，２Ｂが変形する可能性があるため、図１５に示すように、これら平板部材２Ａ，２Ｂにも同様にして折れ線１６を形成することが好ましい。
【００４６】
さらに、真空断熱パネルの形状は矩形状に限られず、希望に応じて種々の変更が可能である。即ち、図１６から図１８に示すように、平面視円形状としてもよい。この場合、平板部材２Ａ，２Ｂに形成する折れ線１６は、複数の円環状とすることが好ましい。また、円環状をなす側板部材１０に形成する折れ線１６は、図１６に示すように、略六角形状をなす複数の亀の甲のように垂直方向に延びる線と４５度の傾斜角度で延びる線とを組み合わせた形状とすることが好ましい。または、図１７に示すように、４５度の傾斜角度とした複数の折れ線１６を形成してもよい。または、図１８に示すように、２種の４５度の傾斜角度の折れ線１６を組み合わせた略ハの字形状としてもよい。
【００４７】
このように、折れ線１６を形成する方向や長さなどは種々の変更が可能であり、デザイン的な観点も含んで希望に応じて形成することができる。
【００４８】
さらにまた、前記実施形態では、コア材１１の表面を被覆する外装体１を、一対の平板部材２Ａ，２Ｂと、一対の枠部材８Ａ，８Ｂと、側板部材１０とからなる構成としたが、２枚の薄板だけにより構成したものでもよく、その構成も希望に応じて種々の変更が可能である。
【００４９】
即ち、本発明は、コア材１１の周囲を金属製の外装体１により被覆しており、該外装体１の少なくとも一部が金属製薄板によって形成した真空断熱パネルであれば、その外装体１の薄板部分に、内向きに窪む凹溝または外向きに突出する凸条からなる折れ線１６を設けることにより、前記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の真空断熱パネルでは、外装体の表面に折れ線に沿った予め設計したデザイン的な屈曲を生じさせることができ、不規則な皺が形成されることを防止できる。即ち、本発明では、変形を予測するのではなく、デザイン的に変形させるものであるため、その設計の自由度を向上できる。また、各構成部品として使用可能な材料が限定されたり、断熱効果が低下する問題が生じることはなく、この点からも設計の自由度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の真空断熱パネルを示す分解斜視図である。
【図２】完成した真空断熱パネルを示す斜視図である。
【図３】図２の要部断面図である。
【図４】図３の一部拡大断面図である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）は図１の要部拡大断面図である。
【図６】組立作業の第１工程を示す断面図である。
【図７】組立作業の第２工程を示す断面図である。
【図８】組立作業の第３工程を示す断面図である。
【図９】組立作業の第４工程を示す断面図である。
【図１０】組立作業の第５工程を示す断面図である。
【図１１】組立作業の第６工程を示す断面図である。
【図１２】真空排気作業の第１工程を示す断面図である。
【図１３】真空排気作業の第２工程を示す断面図である。
【図１４】真空排気作業の第３工程を示す断面図である。
【図１５】真空断熱パネルの変形例を示す断面図である。
【図１６】真空断熱パネルの他の変形例を示す断面図である。
【図１７】真空断熱パネルの他の変形例を示す断面図である。
【図１８】真空断熱パネルの他の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…外装体２Ａ，２Ｂ…平板部材
３…排気部８Ａ，８Ｂ…枠部材
１０…側板部材１１Ａ〜１１Ｄ…コア材
１４…ゲッター１６…折れ線

Claims

熱伝導度の低い材料からなるコア材の周囲を金属製の外装体により被覆しており、該外装体の少なくとも一部を薄板によって形成した真空断熱パネルにおいて、
前記外装体の薄板部分に、内向きに窪む凹溝または外向きに突出する凸条からなる折れ線を設け、内部を真空排気することにより、前記折れ線に沿って外装体の薄板部分が変形するようにしたことを特徴とする真空断熱パネル。
前記外装体は、前記コア材の対向する面を被覆した薄板からなる一対の平板部材と、これら平板部材の外周部に接合した一対の枠部材と、これら枠部材にかけて延びこれらに接合した薄板からなる側板部材とからなり、
前記折れ線を、少なくとも前記側板部材に設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱パネル。