JP2012189114A - 真空断熱材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた断熱性を有する真空断熱材を簡便に製造し得る真空断熱材の製造方法を提供すること。
【解決手段】真空断熱材の外装材となるガス非透過性の包装材に芯材となる粉末を収容させるためのチャンバーと、該チャンバーに前記粉末を搬送する搬送機構とを有する真空断熱材製造装置を用い、減圧状態にされた前記チャンバー内に前記搬送中に減圧状態にさせた前記粉末を導入させ、該チャンバー内において前記粉末を前記包装材に収容させて密封する真空断熱材の製造方法であって、前記搬送機構は、前記粉末が流通される管体を有し、該管体中を通って前記粉末が前記チャンバーに搬送されるように構成されており、且つ、前記粉末の通過を抑制しつつ気体を通過させ得る複数の通気孔によって前記管体の内外が連通されており、前記通気孔を通じて前記管体内を流通する粉末中の気体を管体の外部に排出させつつ前記粉末の搬送を実施して該粉末を前記減圧状態にさせることを特徴とする真空断熱材の製造方法を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガス非透過性の包装材中に減圧状態で粉末が密封されている真空断熱材を製造するための真空断熱材の製造方法に関する。

近年、地球温暖化防止の観点から省エネルギーが強く望まれており、家庭用電化製品についても省エネルギー化は緊急の課題となっている。
特に、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機等の保温保冷用機器では熱を効率的に利用するという観点から、優れた断熱性能を有する断熱材が求められており、従来の発泡ポリスチレンボードやガラスファイバーなどの断熱材に代えて、ガス非透過性の包装材を外装材とし、該包装材の内部に芯材を封入してある程度の空間を設けさせ且つ内部を減圧（真空）状態にさせた真空断熱材の利用が検討されている。

このような真空断熱材は、その芯材として、繊維系、粉末系、発泡樹脂系などの種々のものが検討されているが、繊維系や発泡樹脂系の芯材を用いると芯材を通じての熱伝導が生じ易いことから芯材としては粉末を利用することが断熱性を向上させる上においては有利である。
一方で、粉末は、繊維や発泡樹脂に比べて飛散しやすいために取り扱い難く、粉末を芯材に用いて真空断熱材を製造するのに際しては、繊維系、発泡樹脂系の芯材を用いる場合に比べて慎重な作業が要求されるおそれを有する。

特に、優れた断熱性を発揮させるためには、粉末中の気体を十分排除して高い真空度とすることが求められている上に粉末間の空間容積を小さくし、粒子間距離を気体分子の平均自由行程以下にして、真空断熱材の内部に残存する気体分子どうしの衝突を防止することが求められている。
即ち、断熱性能の向上のためには、より小さな粒径のものを採用することが有利であるためにより一層取り扱い難い粉末を芯材として採用することが求められている状況である。

微細な粉末を芯材に用いた場合、該粉末をガス非透過性の包装材に収容させた後で該包装材の内部を真空ポンプなどで真空引きして減圧状態にさせようとすると、粉末が真空ポンプに吸引されて真空ポンプに障害を与えるおそれを有する。

このような問題に対して、粉末の通過を抑制しつつ気体を通過させ得る通気性のシートなどで中袋を形成させ、該中袋に粉末を封入して芯材とし、該芯材を包装材に収容させた後で該包装材の内部を減圧状態にさせることも検討されている。
しかし、このような中袋を用いると、一旦、中袋に粉末を封入させるという手間が必要になるばかりでなく、中袋による熱伝導によって真空断熱材の断熱性能が損なわれるおそれを有する。

このようなことから、下記特許文献１には、中袋を用いずに真空断熱材の芯材となる粉末を予め減圧状態にした後で包装材に収容させて密封することが記載されている。
具体的には、下記特許文献１に記載の真空断熱材製造装置は、減圧状態に保たれたチャンバー内に包装材を収容させ、該チャンバーに粉末を搬送するための搬送機構として複数段のホッパーを採用し、該ホッパーを通じてチャンバーに粉末を搬送する間に粉末を減圧状態にさせ、該粉末を前記包装材に収容させて密封する真空断熱材の製造方法が記載されている。
しかし、ホッパーは、通常、搬送する粉末に対して大容積なものとしなければならず、装置が大掛かりなものとなり易い。
しかも、先述のように芯材として用いる粉末に小さな粒径のものを採用するとホッパーへの粉末の導入に際して粉末を舞い上がらせてしまいやすく舞い上がった粉末を落ち着かせようとすると多大な時間を要するおそれが有る。

即ち、従来の真空断熱材の製造方法では、優れた断熱性を有する真空断熱材を簡便に製造することが困難であるという問題を有している。

特公平７−９８５２４号公報

本発明は上記のような問題点を解決することを課題としており、優れた断熱性を有する真空断熱材を簡便に製造し得る真空断熱材の製造方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するための本発明に係る真空断熱材の製造方法は、真空断熱材の外装材となるガス非透過性の包装材に芯材となる粉末を収容させるためのチャンバーと、該チャンバーに前記粉末を搬送する搬送機構とを有する真空断熱材製造装置を用い、前記搬送中に減圧状態にさせた前記粉末を減圧状態にされた前記チャンバー内に導入させ、該チャンバー内において前記粉末を前記包装材に収容させて密封する真空断熱材の製造方法であって、前記搬送機構は、前記粉末が流通される管体を有し、該管体中を通って前記粉末が前記チャンバーに搬送されるように構成されており、且つ、前記粉末の通過を抑制しつつ気体を通過させ得る複数の通気孔によって前記管体の内外が連通されており、前記通気孔を通じて前記管体内を流通する粉末中の気体を管体の外部に排出させつつ前記粉末の搬送を実施して該粉末を前記減圧状態にさせることを特徴としている。

本発明によれば、予め減圧状態にした粉末を包装材に収容させて密封することから中袋の使用を省略しつつ粉末を芯材とした真空断熱材を作製し得る。
しかも、通気孔を有する管体内を流通する間に粉末を減圧状態にさせることから、粉末を減圧状態にさせるために粉末に比べて大容積となるホッパーを設ける必要性がなく、設備の簡略化を図ることができる。
従って、本発明によれば、優れた断熱性を有する真空断熱材を簡便に製造し得る。

真空断熱材の製造に利用する真空断熱材製造装置の一例を示した装置構成図（（ａ）：概略全体図、（ｂ）：チャンバー拡大断面図、（ｃ）：（ａ）図におけるＸ部拡大断面図）。 図１におけるＺ−Ｚ線断面図。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
本実施形態に係る製造方法によって製造される真空断熱材は、外装材となるガス非透過性の包装材に芯材となる粉末を中袋などを用いることなく直接収容させて密封させたもので、内部を減圧（真空）状態にさせたものである。

本実施形態における真空断熱材の製造方法において用いられるガス非透過性の前記包装材は、芯材となる所定量の粉末を収容可能な内容積を有しており、ガスバリア性に優れ、しかも、ヒートシールによる接着が可能な２枚のラミネートシートによって袋状に形成されたものであり、該袋状の包装材（以下「包装袋」ともいう）は、２枚の矩形状のラミネートシートが３方シールされて前記矩形の１辺に相当する部分を開口させたものである。

前記ラミネートシートとしては、前記芯材（粉末）の密封状態（真空状態）を長期にわたって保持させ得るように、少なくとも表面側から順に、表面保護層、ガスバリア層を有し、最も内側（芯材側）に熱融着層を有するものを採用することが好ましい。
例えば、前記ガスバリア層としては、アルミニウムなどの金属の圧延箔や蒸着膜で形成されたものが挙げられ、通常、ラミネートシートには、１μｍ〜１００μｍの厚みで備えさせることができる。
このガスバリア層を蒸着膜で形成させる場合には、表面保護層を形成する部材又は熱融着層を形成する部材のいずれに対して蒸着を行ってもよい。
なお、気体分子は、ポリマー内に拡散することができ、ポリマーのみによって形成されたフィルムでは十分なガスバリア性の確保が困難であるが、この金属によって形成されたガスバリア層を有するラミネートシートを採用することで、シート厚み方向に気体分子が通過することが防止され、包装袋内部の真空度が低下することが抑制される。

また、表面保護層は、その一つの目的として、前記ガスバリア層を腐食や傷付きなどから保護する機能をラミネートシートに付与すべく設けられたものであり、通常、５μｍ〜２００μｍの厚みとなるように形成され、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルムの延伸加工品などによって形成され得る。
さらに、表面保護層は、単層に限定されず、上記延伸加工がされたフィルムの外側にポリアミドフィルムなどを設けることでラミネートシートの耐折り曲げ性などの機械的特性の向上を図ることができる。

前記熱融着層は、包装袋に減圧状態の粉末を収容させた後に、ヒートシールによるラミネートシートどうしの接着を行って、前記粉末を減圧状態で密封させ得るように設けられたものであり、例えば、低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、無延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムなどによって形成させ得る。
この熱融着層は、その厚みが薄過ぎる場合には、シール不良を発生させるおそれがある 一方で、熱融着層の厚みが厚過ぎる場合には、シール部において、ガスバリア層の間に外袋の内外にわたる厚いポリマー層が当該熱融着層によって形成され易くなり、このポリマー層を通じての気体分子の流入が生じやすくなる。
すなわち、熱融着層の厚みが厚過ぎる場合には、真空断熱材製造後に、その内部の真空度の低下を早めてしまうおそれを有する。
このような観点から熱融着層の厚みは、２０μｍ〜１００μｍとされることが好ましい。

なお、真空断熱材の芯材として使用される粉末については、珪酸カルシウム、パーライト、シリカ等の無機材料からなる微細な粒子や、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の有機樹脂からなる粒子といったものが使用されうる。
この粉末には、上記のような無機物粒子、有機物粒子をそれぞれ単独、あるいは、複数種類混合して用いることができ、より細かな粒子径を有する粒子を含有させることで真空断熱材の芯材内部に形成される粒子−粒子間の空隙の大きさを小さくすることができる。
したがって、例えば、体積平均粒子径が０．０２〜４０μｍとなるような粉末を用いることで、真空断熱材の芯材を形成している粉末中に１０Ｐａ程度の分圧となる気体が残留している場合を想定した場合においても、気体分子の平均自由行程よりも小さな空隙を粒子−粒子間に形成させることができ気体分子どうしの衝突確率を低減することができる。
すなわち、粒径４０μｍ以下の粉末を芯材として用いることで、優れた断熱性能を有する真空断熱材を作製させ得る。

なお、前記粉末には、空隙の形成以外にも、ガス非透過性材料で作られた包装袋などから発生されるアウトガスなどの吸着に有効な成分を含有させることができ、水分吸着剤やガス吸着剤として、合成ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、ドーソナイト、ハイドロタルサイトなどの物理吸着剤粒子、および、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物および水酸化物などの化学吸着剤粒子を含有させることができる。

次いで、図１、２を参照しつつ本発明の真空断熱材の製造方法を実施するにあたって用いるのに好適な真空断熱材製造装置の一例を説明する。
図１は真空断熱材製造装置の装置構成を示す図であり、（ａ）は概略全体図であり、（ｂ）は、チャンバー１の内部構造を示す図である。
また、図１（ｃ）は（ａ）において破線Ｘで示した領域における内部構造を示す図であり、シリンダー２１の一部を切欠いてその内部構造をも示している。
そして、図２は、図１のＺ−Ｚ線矢視断面図である。
これらの図に示しているように本実施形態において用いられる真空断熱材製造装置は、真空断熱材の外装材となるガス非透過性の包装材に芯材となる粉末を収容させるためのチャンバー１と、該チャンバー１に前記粉末を搬送する搬送機構２とを有している。

前記チャンバー１は、その内部に袋状の包装材３（包装袋３）を収容しており、しかも、この包装袋３を減圧条件下収容させ得るように構成され、該減圧条件下において予め減圧状態にさせた粉末を前記包装袋３に収容させて密封させるべく形成されている。

より具体的には、本実施形態における前記チャンバー１は、該チャンバー内にガス非透過性材料からなる包装袋３を外部から導入させるための入庫室１１と、前記包装袋３に減圧状態で前記粉末４を収容させるための充填室１２と、該充填室１２で粉末が収容された包装袋３’を密封するためのシール室１３とが横並びに設けられており、前記入庫室１１と前記充填室１２との間が開閉可能な仕切材１４で仕切られているとともに前記充填室１２と前記シール室１３との間も開閉可能な仕切材１５で仕切られている。
即ち、前記チャンバー１は、前記仕切材１４，１５を開けることによって前記入庫室１１から前記シール室１３までの間を包装袋３が往来可能な状態になり、且つ、前記仕切材１４，１５を閉じることによって各室を個別に減圧可能な状態になるように形成されている。
また、前記チャンバー１は、前記入庫室１１に包装袋３を収容させるための扉１７と、前記シール室１３から真空断熱材を取り出すための扉１８とを有している。

本実施形態においては、前記の通りヒートシール可能なガス非透過性の矩形状のフィルムが２枚貼り合せられて前記矩形の１辺に相当する部分を開口させた袋体が前記包装袋３として用いられており、前記充填室１２には、該包装袋３を上方に向けて大きく開口させた状態で保持するための保持具１２ａと、前記包装袋３が載置され該包装袋３に粉末を収容させる際にその収容量を計量するための質量計１２ｂと、該質量計１２ｂごと前記包装袋３を充填室内で上下に移動させることができる昇降機構（図示せず）とが備えられている。

また、前記シール室１３には、所定量の粉末を収容させた包装袋３の開口をヒートシールして当該包装袋３を密封するためのヒートシーラ１３ａが備えられている。

なお、前記チャンバー１は、前記入庫室１１から前記シール室１３までの間を包装袋３が治具１６に固定された状態で当該治具１６ごと移動するように構成されており、該治具１６には、真空断熱材を全体的に均一な厚みに仕上げるための２枚の成形板１６ａが備えられている。
該成形板１６ａは、治具１６に包装袋３を固定した際に、該包装袋３を前後から挟む形となるように備えられており、しかも、互いの距離を調整し得るようにして備えられている。
即ち、例えば、包装袋の左右両端のそれぞれ一箇所を把持しただけで粉末を収容させたりすると、粉末の重みで包装袋の底部が大きく膨らんでしまい、底部に比べて上部の厚みが薄い真空断熱材が形成されることになる。
一方で、本実施形態のごとくチャンバー内を前記治具１６に固定して包装袋３を移動させるようにした際には、粉末の収容時に成形板１６ａによって包装袋３の膨らみが規制されることから全体的に均一な厚みを有する真空断熱材を得られ易くなる。

このチャンバー１に粉末を搬送するための前記搬送機構２は、いわゆるスクリュー式の搬送装置で構成されており、２台のスクリュー式搬送装置２０ａ，２０ｂがタンデムに配置されている。
このスクリュー式搬送装置は、図２に示す通り、内部空間が円柱状の管体からなるシリンダー２１と、該シリンダー内に備えられたスクリュー２２とを有し、該スクリュー２２は、前記シリンダー２１の内部空間の中心に沿って延びる回転軸周りに回転可能で、該回転軸２２ａの周りに螺旋状に配置されたフライト２２ｂを有している。

また、スクリュー式搬送装置は、前記スクリュー２２を回転軸周りに回転させるためのモーター２３と、前記シリンダー２１との間に空間を設けて前記シリンダーを密封状態で覆う外筒２４と、該外筒２４と前記シリンダー２１との間の空間Ａの気体を真空引きして減圧状態にさせる真空ポンプ２５が備えられている。

なお、シリンダー２１は、その内部が前記粉末の流路となるものであり、前記スクリュー２２を回転させることによって前記粉末をフライト間のスペースに沿って当該シリンダー２１の一端部側から他端部側に向けて搬送させるためのものである。
このスクリュー式搬送装置は、シリンダー２１の長さ方向一端部において粉末を取り入れるための粉末供給部２６が形成され、他端部にシリンダー２１から粉末を排出させるための粉末排出部２７が形成されている。
そして、２台のスクリュー式搬送装置２０ａ，２０ｂの内の上流側のスクリュー式搬送装置２０ａの粉末排出部２７が下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂの粉末供給部２６に接続されており、本実施形態においては、粉末を上流側のスクリュー式搬送装置２０ａのシリンダー内を通過させた後で、連続して下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂのシリンダー内を通過させ得るように前記搬送機構２が構成されている。

さらに、前記上流側のスクリュー式搬送装置２０ａと前記下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂは、前記シリンダー２１を互いに角度を持たせて連結されており、具体的には略直角に連結されている。
即ち、図にも示されているように、下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂがシリンダー２１の長さ方向が上下方向となるように配されており、この下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂのシリンダー２１の一端部（上端部）に設けられた粉末供給部２６にシリンダーを水平方向に配した上流側のスクリュー式搬送装置２０ａの粉末排出部２７が連結されている。
また、前記上流側のスクリュー式搬送装置２０ａの粉末供給部２６には、シリンダー内に粉末を供給するためのホッパー２６ａが装着されており、前記下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂは、他端部（下端部）に設けられた粉末排出部２７を前記チャンバー１の充填室１２に上方から突入させており、該粉末排出部２７に取り付けられた供給ノズル２８を通じて前記包装袋内に粉末を吐出させ得るように配置されている。

なお、上流側のスクリュー式搬送装置２０ａと下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂとをこのように連結することで粉末を搬送しつつ減圧することのできる区間を長距離にわたって確保しつつも搬送機構２の全体規模が大型化することを抑制させることができる。
また、このような効果は、シリンダー２１を直接連結する場合のみならず、別の短い管体を介して連結する場合においても発揮されるものである。
さらには、このような効果は、略直角となる角度以外、例えば、鋭角にシリンダーを連結させた場合でも発揮されるものである。

この上流側のスクリュー式搬送装置２０ａと下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂとは、その主たる構成を共通させており、例えば、前記シリンダー２１は、その管壁が多孔質材によって形成されており、該多孔質材に形成されている通気孔（図示せず）によって内外が連通された状態となっている。
このシリンダーには、当該シリンダー内部を流通させる粉末に適した多孔質材が用いられていることが重要であり、粉末の通過を抑制しつつ気体を通過させ得る程度の大きさの通気孔を有する多孔質材が用いられることが重要な要件となる。

後述するように、本実施形態においては、前記外筒２４と前記シリンダー２１との間の空間Ａに対して前記真空ポンプ２５で真空引きを実施することによって該空間Ａを減圧し、シリンダー２１の管壁２１ｗを貫通する通気孔を通じてシリンダー内を流通する粉末中の気体をシリンダー２１の外部側に排出させつつ粉末を搬送し、該搬送過程において粉末を減圧状態にさせるものである。
従って、シリンダー全体に占める通気孔の開口割合が高く、通気孔の開口面積（径）が大きい方が粉末の減圧には有利である一方で通気孔が粉末を容易に通過させてしまう大きさのものでは、シリンダー外に多量の粉末を漏洩させてしまうおそれを有する。
なお、“粉末の通過を抑制しつつ気体を通過させ得る程度”とは、本明細書においては、必ずしも一粒たりとも粉末がシリンダー外部に漏洩しない場合のみを意図するものではなく、実用上問題が生じない程度に粉末の外部漏洩量を抑制させ得ることを意図するものである。
通常、搬送機構を通じて単位時間あたりにて搬送される粉末を質量で１００％とした場合に、外部漏洩量が０．１％以下であれば、実用上問題が生じないと判定することができる。

先に述べたような粉末を芯材として用いる場合においては、前記シリンダー２１を構成する多孔質材として金属繊維の焼結体や、該焼結体と他の多孔質材との積層材などを採用することができ、線径１５μｍ以下、好ましくは１〜１０μｍの微細な素線を素材としてウェブ状又は網状若しくは織物状としたものを真空焼結して圧縮し、その両面に金網を施すか、又は金網と一体的に焼結したもので前記金属繊維焼結体層の空隙率を６５〜８２％の範囲内とすることでこの繊維間に形成される通気孔から前記粉末がシリンダー外に漏洩するのを実用上問題が生じない程度に抑制させ得る。

本実施形態においては、優れた強度を有し、且つ、長期使用に耐え得る点において金属繊維を円筒状に焼結した焼結体を前記シリンダー２１として採用させているが、他の多孔質材でシリンダーを形成させてもよく、内側に前記スクリュー２２との接触などを勘案して保護プレートを設けるようにしてもよい。
前記焼結体は、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、インコネル、カーペンター、ハステロイ等耐蝕、耐熱製の金属、合金等の繊維で形成させることができる。
また、両面に金網を施す場合であれば、例えば、２０〜４０メッシュの平織構造のものが採用されうる。
前記保護プレートとしては、板厚が２〜３ｍｍ、開孔率６０〜７０％のパンチングメタルなどが用いられ得る。

また、本実施形態においては、スクリュー２２で粉末が攪拌されながら搬送されることになり、しかも、シリンダー内壁面２１ｉにフライト２２ｂによるせん断力を作用させることができ該内壁面２１ｉにおける粉末の吸着による減圧効果の低減を抑制させることができる。
なお、同じ材質でシリンダーを形成させた場合でも、シリンダーの内径が大きい場合には、シリンダーの内容積に対する表面積の割合が小さくなって粉末の減圧が十分に実施されなくなるおそれを有する。
このようなことからシリンダーの内径は１０ｍｍφ〜５０ｍｍφ程度されることが好ましい。なお、シリンダーの長さは、通常、３０ｃｍ〜２ｍ程度とされる。

また、シリンダー２１の内壁面２１ｉに粉末が吸着して粉末から気体を除去する作用が低減された場合でも、この吸着した粉末をフライトが掻き落として前記作用が再び向上されるという効果をより顕著に発揮させ得る点においては、スクリュー２２とシリンダー２１との間のクリアランスはできるだけ小さくすることが好ましい。

なお、前記スクリュー２２としては、一般的なフルフライトタイプのものを採用することができ、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属や各種の樹脂材料で形成されたものを採用することができるが、耐久性を向上させ且つ当該スクリュー自体への粉末の付着を防止するため、バネ鋼などの弾性材料で形成されたものを採用することが好ましい。

前記モーター２３や真空ポンプ２５としては特に限定されず、例えば、前記モーター２３としてはブラシレス直流モーター、誘導モーター、シンクロナスモーター、或いは、これらに位置検出機構が備えられたサーボモーターなどを採用することができる。
また、前記真空ポンプ２５としてはメカニカルブースターポンプや油回転ポンプなどを採用することができる。

なお、上記においては、上流側のスクリュー式搬送装置２０ａと下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂとを同様の構成としているが、各構成の材質を上流側と下流側とで異ならせていてもよい。
また、シリンダー径、スクリューの径や溝深さを上流側と下流側とで異ならせていてもよい。
さらにここではこれ以上詳細な説明を省略するが、従来公知の真空断熱材製造装置において採用されている各種の機構を上流側のスクリュー式搬送装置２０ａと下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂとに適宜採用することが可能なものである。

次いで、このような真空断熱材製造装置を用いた真空断熱材の製造方法について説明する。
まず、前記包装袋３を治具１６に固定したものを用意するとともに上流側のスクリュー式搬送装置２０ａのホッパー２６ａに芯材として使用する粉末を収容させる。
次いで、上流側のスクリュー式搬送装置２０ａ、及び、下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂの真空ポンプ２５を運転させスクリュー式搬送装置２０ａ，２０ｂの内部を減圧状態にさせる。
続いて、入庫室１１と充填室１２との間を仕切材１４で閉じるとともに前記充填室１２とシール室１３との間も仕切材１５で閉じた状態にし、充填室１２とシール室１３との減圧を真空ポンプ１９を用いて開始させる。

一方で入庫室１１の扉１７を開けて、治具１６に固定した包装袋３を入庫室１１に収容させ、この入庫室１１の扉１７を閉じて入庫室１１の減圧を開始させる。
なお、治具１６と包装袋３とは、１組のみならず複数組入庫室１１に収容させても良い。

その後、少なくとも、入庫室１１と充填室１２とが所望の真空度に到達した時点で仕切材１４を開けて治具１６に固定したままの状態で包装袋３を入庫室１１から充填室１２に移動させ、質量計１２ｂの上に載せ、前記昇降機構によって治具１６を載置した質量計１２ｂを上方に移動させ、下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂの下端部に取り付けられた供給ノズル２８の先端が包装袋３の上部開口から侵入した時点で昇降機構による移動を停止させる。

この時点で、上流側のスクリュー式搬送装置２０ａのスクリュー２２並びに下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂのスクリュー２２を駆動させ、搬送機構２による粉末の搬送を開始させる。

このときホッパー２６ａから上流側のスクリュー式搬送装置２０ａのシリンダー内に落下した粉末がスクリュー２２のフライト２２ｂによって下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂに向けて水平方向に搬送され、前記ホッパーから自然落下によって順次粉末が上流側のスクリュー式搬送装置２０ａのシリンダー内に供給される。
ここで、前記真空ポンプ２５を継続して駆動させることによってシリンダー２１を内外連通した状態にさせている通気孔を通じてシリンダー中を通って前記チャンバー１に搬送される粉末中の気体をシリンダー２１の外部空間Ａに排出させ粉末を減圧状態にさせる。
やがて、上流側のスクリュー式搬送装置２０ａのシリンダー２１を通過しつつ減圧された粉末は、下流側のスクリュー式搬送装置２０ｂの粉末供給部２６に至り、該スクリュー式搬送装置２０ｂのシリンダー内を下方に向けて搬送されることになるが、ここでも同様にシリンダー２１と外筒２４との間の空間Ａを真空ポンプ２５で減圧状態にさせることで該スクリュー式搬送装置２０ｂのシリンダー中を通過する粉末がさらに減圧されることになる。

その後、減圧状態（例えば、１０Ｐａ以下）の粉末を供給ノズル２８を通じて包装袋３に収容させることになるが、前記質量計１２ｂによって観測される包装袋３の質量増加、即ち、粉末の収容量が所望の値に到達した時点でスクリュー式搬送装置２０ａ，２０ｂのスクリュー２２を停止させ、それ以上粉末が包装袋内に収容させないようにする。
その後、昇降機構によって包装袋３を降下させ、シール室１３との間の仕切材１５を開けて粉末を収容した包装袋３’を充填室１２からシール室１３に移動させる。

なお、この時点で、入庫室１１に新たな包装袋３が減圧状態で待機されているようであれば、粉末を収容した包装袋３’のシール室１３への移動に併せて、入庫室１１との間の仕切材１４を開けて入庫室１１から充填室１２に新たな包装袋３を導入させるようにしてもよい。
この新たな包装袋３を昇降機構によって上昇させ、供給ノズル２８を上部開口から侵入させて粉末を所定量収容させる工程については、先の説明と同様に実施することができる。

一方で、シール室１３に移動させた包装袋３’は、上部開口をヒートシーラ１３ａでヒートシールして収容させた粉末を密封させ真空断熱材とすることができる。
なお、要すれば、充填室１２との間の仕切材１５を閉じてシール室１３の減圧状態を解除し、隣の充填室１２で包装袋３への粉末の収容を実施しつつ出来上がった真空断熱材をチャンバー１から取り出すこともできる。

このシール室１３におけるヒートシールにおいて、例えば、シール箇所に粉末が付着していたりするとシール性が損なわれ、良好にヒートシールされたものに比べて真空断熱材中に空気を侵入させやすくなる。
この点において、本実施形態に示した真空断熱材製造装置では、上部開口させた包装袋に上方から粉末を収容させるため、包装袋を横向きに寝かせ、側方から供給ノズルを差し入れるような態様で粉末を収容させる場合に比べて包装袋の開口付近に粉末が付着し難く良好なるシール性を得られ易い。

また、上部開口させた包装袋に上方から粉末を収容させる場合であっても収容時に粉末を舞い上がらせてしまうと包装袋の開口付近に粉末を付着させるおそれを有する。
本実施形態において例示したようにスクリュー式搬送装置を用いて粉末を搬送させると、シリンダー内部において粉末を圧縮させやすく、前記供給ノズルから粉末を凝集させた状態で排出させやすいため、例えば、スクリューを取り除いてシリンダー中を自由落下させて粉末を包装袋に収容させるような場合に比べて粉末の舞い上がりが抑制されることになる。

このような点において、本実施形態に示した真空断熱材の製造方法は、短時間に断熱性能が低下してしまうような不良品の発生を抑制することができ、真空断熱材の歩留り向上に有効な方法であるといえる。

なお、本実施形態においては、シリンダー内壁面に粉末が吸着して減圧効果が低減したとしても、この付着した粉末を掻き落として減圧効果を再度向上させうる点においてシリンダー内にスクリューを配した態様を示しているが、本発明の真空断熱材の製造方法は、スクリューによる搬送を必須の要件とするものではない。
例えば、ピストンのようなもので単に後押しさせて粉末を搬送させても良い。
また、スクリューによる掻き落とし効果と同様の効果を得るべく、要すれば、外筒とシリンダーとの間の空間Ａに加圧気体を吹き込んでシリンダーの通気孔を閉塞させている粉末をシリンダー内に吹き込む逆洗工程を設けてもよい。

また、本実施形態においては、減圧しつつ搬送する区間を長距離にわたって確保しつつも装置が大型化することを防止することができ、従来のホッパーを多段に配した方法に比べて簡便に真空断熱材を作製することができるという効果をより顕著に発揮させうる点において多孔質材で形成された管体からなる２つのシリンダーを角度を持たせて連結させ、粉末を一つのシリンダー中を通過させつつ減圧させた後で他のシリンダー中を通過させつつさらに減圧させるような態様を示しているが、本発明の真空断熱材の製造方法は、このような態様に限定されるものでもない。

本実施形態においては、内部の減圧が容易である点においてシリンダー全体を多孔質材で形成させる場合を例示しているが、シリンダーの一部にのみ多孔質材を用いてもよく、粉末を流通させる管体に通気孔を形成させる方法を管体の形成部材として多孔質材を利用する場合に限定するものでもない。

さらには、本実施形態においては、真空断熱材を効率よく製造し得る点において、個別に減圧することができる３室（入庫室、充填室、及び、シール室）に内部が区分けされたチャンバーを利用する態様を例示しているが、本発明の真空断熱材の製造方法は、このような態様に限定されるものでもない。

次に真空断熱材の製造例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

まず、図１に例示のものと同様に構成されている真空断熱材製造装置を用い、１５０℃で加熱乾燥した粉末 (鈴木油脂製、ゴッドボール、平均粒子径５μｍ)をすばやくホッパーへ投入し、ホッパーの上部を蓋で塞いだ後で、ホッパー下のバルブを開けて搬送機構の真空ポンプを作動させ、次いで、チャンバーの真空ポンプを作動させた。
チャンバーが１００Ｐａの減圧状態に到達したとき、外筒とシリンダーとの間の空間の圧力は２０Ｐａとなった。
ガス非透過性材料で作られた包装袋(外幅２５０ｍｍ、長さ３７０ｍｍ、シール幅１０ｍｍ)を治具に固定して入庫室へ入れ、該入庫室を真空引きして圧力が１００Ｐａとなるまで減圧した。
なお、このときのガス非透過性材料としては、表面保護層が４０μｍのポリアミド樹脂フィルム、ガスバリア層が６μｍのアルミニウム箔、ヒートシール層が５０μｍのポリエチレン樹脂フィルムからなるラミネートフィルム(昭和電工パッケージング製)を使用した。
入庫室と充填室との圧力を略同じにさせた後、仕切材を開けて、包装袋を固定させた治具を入庫室から充填室に移動させ、当該充填室において下向きに開口している供給ノズルの真下で停止させ、昇降機構によって包装袋を治具ごと上昇させた。
次にスクリューを回転させて粉末を包装袋内へ充填し、所定量の粉末を包装袋に収容させた後、スクリューを停止させるとともに粉末を収容させた包装袋を昇降機構によって下降させた。
予め充填室と同じ圧力に調整させたシール室へ粉末を収容させた包装袋を移動させるべく充填室とシール室との間の仕切材を開け、前記包装袋を治具ごとシール室へ移動させヒートシーラによって前記包装袋の開口部をヒートシールし、且つ、充填室との間の仕切材を閉じた後、該シール室を大気開放し、中袋等を用いていない真空断熱体を製造した。
また、同様の操作を繰り返し、真空断熱体を連続的に製造することができた。
この間の作業は簡便であり、また、製造された真空断熱材は断熱性能に優れ、且つ、時間が経過しても実質的な断熱性能の低下が見られない優れたものであった。

Claims (4)

1. 真空断熱材の外装材となるガス非透過性の包装材に芯材となる粉末を収容させるためのチャンバーと、該チャンバーに前記粉末を搬送する搬送機構とを有する真空断熱材製造装置を用い、減圧状態にされた前記チャンバー内に前記搬送中に減圧状態にさせた前記粉末を導入させ該チャンバー内において前記粉末を前記包装材に収容させて密封する真空断熱材の製造方法であって、
   前記搬送機構は、前記粉末が流通される管体を有し、該管体中を通って前記粉末が前記チャンバーに搬送されるように構成されており、且つ、前記粉末の通過を抑制しつつ気体を通過させ得る複数の通気孔によって前記管体の内外が連通されており、前記通気孔を通じて前記管体内を流通する粉末中の気体を管体の外部に排出させつつ前記粉末の搬送を実施して該粉末を前記減圧状態にさせることを特徴とする真空断熱材の製造方法。
2. 前記管体は粉末の流路となる内部空間が円柱状であり、該内部空間の中心に沿って延びる回転軸周りに回転可能で、且つ、前記回転軸周りに螺旋状に配置されたフライトを有するスクリューが前記管体中に備えられており、該スクリューを回転させることによって粉末の前記搬送を実施する請求項１記載の真空断熱材の製造方法。
3. 内部にスクリューを備え、通気孔によって内外が連通されている前記管体が前記搬送機構には２以上備えられており、前記管体の内の一管体の一端部側から他端部側に向けて前記粉末を流通させつつ該粉末を減圧させた後で他管体の一端部側から他端部側に向けて前記粉末を流通させつつ該粉末をさらに減圧させ得るように前記一管体と前記他管体とが連結されて前記搬送機構に備えられており、前記一管体と前記他管体とが略直角に角度を持たせて連結されている請求項２に記載の真空断熱材の製造方法。
4. 前記チャンバーが、前記包装材を外部から導入させるための入庫室と、前記包装材に減圧状態で前記粉末を収容させるための充填室と、該充填室で粉末が収容された包装材を密封するためのシール室とを有し、前記入庫室と前記充填室との間、及び、前記充填室と前記シール室との間に開閉可能な仕切材が設けられて各室を個別に減圧し得るように形成されており、且つ、前記搬送機構によって前記充填室に減圧状態の粉末が搬送されるように構成されている真空断熱材製造装置を用いて、前記入庫室と前記充填室とを減圧状態にさせて入庫室と充填室との間の仕切材を開き、前記入庫室から包装材を充填室に供給した後で前記仕切材を閉じ、充填室を減圧状態に維持させたまま前記搬送機構により該充填室に前記粉末を減圧状態で導入させて前記包装材に収容させ、前記シール室が減圧されている状態において該シール室と前記充填室との間の仕切材を開いて前記シール室に粉末の収容された包装材を導入させて該シール室で前記包装材を密封する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空断熱材の製造方法。

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