JP2012207682A - 真空断熱パネル - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で、厚みが小さく且つ断熱性能に優れた真空断熱パネルを提供する。
【解決手段】一対の側板１０１，１０２を対向配置し、これら側板１０１，１０２の各辺に沿って４枚の枠板１０３−１０６を配置することによって、密閉空間１２０を形成する。そして、排気口１１９を用いて、密閉空間１２０を真空引きする。密閉空間１２０内には、側板１０１，１０２と略平行に、補強板１１０が配置される。補強板１１０は、側板１０１の内側面に先端部で当接することによって該側板１０１を支える突起部１１１と、側板１０２の内側面に先端部で当接することにより該側板１０２を支える第２突起１１２とを複数個ずつ備える。補強板１１０を設けずに、突起部を側板の一方又は両方に形成しても良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空パネルの内部空間を真空引きしてなる真空断熱パネルとに関する。

断熱パネルは、冷蔵庫、保冷容器等の筐体や、航空輸送用コンテナの壁材等に使用されている。従来より、断熱パネルとして、一対の側板の間に発泡ウレタンや発泡ポリスチレン等の断熱材を埋設したものが知られている。しかし、これらの断熱材を用いて断熱パネルを作製する場合、十分な断熱性を得るためには、非常に厚い断熱材が必要になる。

また、中空パネルの内部空間を真空引きすることによって、かかるパネルの断熱性を向上させる技術が、従来より知られている。このような断熱パネルは、真空断熱パネルと呼ばれている。真空断熱パネルによれば、断熱材を使用しただけの場合と比較して、断熱性を向上させることができる。しかし、真空断熱パネルでは、内部空間の気圧と大気圧との差によって側板が変形して、側板どうしが接触し、側板間で直接熱が伝導するようになってしまうおそれがある。このため、真空断熱パネルには、かかる変形を抑えるための補強手段を設けることが望ましい。

例えば、下記特許文献１の技術では、凹凸を有する鋼板を積層することによって、真空断熱パネルの変形を抑制している（特許文献１の段落［００１５］、図１等参照）。

特開２００５−１１４０２８号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、複数枚の鋼板を使用するため、真空断熱パネルの重量が大きくなるという欠点がある。

また、かかる鋼板を介して２枚の側板の間で熱が伝導するようになるので、真空断熱パネルの断熱性能を悪化させるという欠点がある。

さらには、このような鋼板を積層したのでは、真空断熱パネルの厚みを十分に低減することができないという欠点もある。例えば、このような真空断熱パネルを用いて輸送用コンテナを作製する場合が考えられるが、輸送用コンテナでは外形寸法が予め規定されている場合が多い。このため、真空断熱パネルの厚みが大きいほど内部容積が小さくなってしまい、積載容量が減ってしまう。

本発明の課題は、軽量で、厚みが小さく且つ断熱性能に優れた真空断熱パネルを提供する点にある。

本願発明に係る真空断熱パネルは、対向配置された一対の側板とこれら側板の各辺に沿って配置された４枚の枠板とを用いて形成された密閉空間と、該密閉空間を真空引きするための排気口とを備える真空断熱パネルであって、少なくとも一方の前記側板の内側面に先端部で当接することにより、前記密閉空間の内外の気圧差によって前記一対の側板が変形することを抑制するための、複数の突起部を備えることを特徴とする。

本願発明においては、前記密閉空間内に配置された、前記一対の側板と略平行な補強板を有し、且つ、該補強板が、前記突起部として、一方の前記側板の内側面に先端部で当接する複数の第１突起部と、他方の前記側板の内側面に先端部で当接する複数の第２突起部とを備えることが望ましい。

本願発明においては、前記補強板の側面に１個又は複数個の真空引き用貫通孔が設けられることが望ましい。

本願発明においては、前記突起部として、一方の前記側板に設けられて、他方の前記側板の内側面に先端部で当接する複数の第１突起部と、該他方の側板に設けられて、該一方の側板の内側面に先端部で当接する複数の第２突起部とを備えることが望ましい。

本願発明においては、前記複数の突起部が、一方の前記側板に設けられて、他方の前記側板の内側面に先端部で当接し、且つ、他方の前記側板が平板であることが望ましい。

本願発明においては、前記枠板は、前記一対の側板に面接触する両端部分と、前記一対の側板間の距離よりも熱伝導の経路長の方が長くなるように折り曲げ形成された中央部とを備えることが望ましい。

本願発明によれば、複数の突起部の先端部を側板に当接させることによって、内部空間の気圧と大気圧との差による側板の変形を抑える。このため、本願発明によれば、突起部と側板との接触面積を非常に小さくすることができる。このため、本願発明に係る真空断熱パネルでは、突起部と側板との間を伝導する熱が、非常に少ない。従って、本願発明に係る真空断熱パネルによれば、非常に優れた断熱性能得ることができる。

第１の実施の形態に係る真空断熱パネルの全体構成を示す概念図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図１（ｂ）に符号Ｘで示した部分を拡大して示す概略的断面図である。 第１の実施の形態に係る真空断熱パネルを用いて作製された収容箱を示す概念図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 第２の実施の形態に係る真空断熱パネルの全体構成を示す概念図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 図４（ｂ）に符号Ｙで示した部分を拡大して示す概略的断面図である。 第３の実施の形態に係る真空断熱パネルの全体構成を示す概念図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。 図６（ｂ）に符号Ｚで示した部分を拡大して示す概略的断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る真空断熱パネルについて、図面を用いて説明する。
［発明の実施の形態１］

図１は、第１の実施形態に係る真空断熱パネル１００の全体構成を示す概念図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図１に示したように、本実施形態の真空断熱パネル１００では、一対の側板１０１，１０２が、互いに向き合うように配置されている。また、側板１０１，１０２の間には、補強板１１０が配置されている。さらに、側板１０１，１０２の各辺に沿って、枠板１０３〜１０６が配置されており、側板１０１，１０２と枠板１０３〜１０６とはそれぞれ密着固定されている。これにより、側板１０１，１０２と枠板１０３〜１０６とによる密閉空間１２０が形成されている。この密閉空間１２０は、排気管１１９を用いて、例えば高真空に真空引きされる。なお、本願で「高真空」とはＪＩＳ規格に規定された高真空、すなわち気圧が１０^−５Ｐａ以上１０^−１Ｐａ以下の状態をいう。本実施形態の真空断熱パネル１００が中真空や低真空でも使用できることは、もちろんである。

以下、真空断熱パネル１００の構成について、詳細に説明する。図２は、図１（ｂ）に符号Ｘで示した部分の拡大図である。

側板１０１，１０２としては、例えばステンレス等の金属板を使用することができる。本実施形態では、ＳＵＳ３０４−Ｈ（バネ材）を使用している。また、本実施形態では、側板１０１，１０２の寸法を、５５０ｍｍ×５５０ｍｍとした。側板１０１，１０２の厚さは、例えば０．２〜０．８ｍｍが好ましいが、ここでは約０．５ｍｍとした。また、側板１０１，１０２としては、外側面１０１ａ，１０２ａが鏡面処理されたものが使用できる。

枠板１０３〜１０６としては、例えばステンレス等の金属板を使用することができる。図２の枠板１０３は、金属板等の長尺方向の両側部分１０３ａ，１０３ｂを略平行に折り曲げ、且つ、中央部分１０３ｃを波形に折り曲げることで形成される。十分な密閉性を得るためには、両側部分１０３ａ，１０３ｂの寸法を十分に長くすることが望ましく、例えば１２ｍｍ程度とすることが望ましい（図２参照）。中央部分１０３の寸法等は、任意であるが、両側部分１０３ａ，１０３ｂ間の熱伝導を十分に低く抑えるためには、全長（すなわち、側板１０１，１０２間で熱が伝導するときの伝導経路の長さ）が長いほど望ましい。なお、側板１０１，１０２間の距離よりも熱伝導の経路長の方が長くなるような折り曲げ形状であれば、波形以外であっても良い。また、図２では枠板１０３のみを示したが、他の枠板１０４〜１０６の構造も同様である。

本実施形態では、枠板１０３〜１０６の金属材料としてＳＵＳ３０４−Ｈを使用し、また、枠板１０３〜１０６の厚みをそれぞれ約０．３ｍｍとした。そして、これら枠板１０３〜１０６により、図１（ａ）に点線で示したような、真空断熱パネル１００の枠１０９を組み立てた。さらに、側板１０１，１０２の各辺に沿ってシーム溶接を施すことにより、枠板１０３〜１０６と側板１０１，１０２とを溶接部２０１，２０２で密着固定した。シーム溶接とは、抵抗溶接の一種であり、ローラ電極を用いて加圧且つ通電しながら電極を回転させることにより、溶接対象物を連続的に溶接する方法である。

補強板１１０としては、例えばステンレス等の金属を使用することができる。本実施形態では、補強板１１０の形成材料として、ＳＵＳ３０４−Ｈを使用した。補強板１１０の厚さは、約０．２ｍｍとした。

補強板１１０には、突起部１１１，１１２が設けられる。突起部１１１の先端部は、側板１０１の内側面に当接することにより、この側板１０１を支える。一方、突起部１１２の先端部は、側板１０２の内側面に当接することにより、この側板１０２を支える。突起部１１１，１１２の高さは、例えば３ｍｍである。本実施形態では、補強板１１０にプレス加工を施して略円錐状の窪みを形成することにより、突起部１１１，１１２を得た。突起部の形状や寸法、形成方法は任意であるが、補強板１１０を介して側板１０１，１０２間に熱が伝導し難くするためには、突起部１１１，１１２と側板１０１，１０２との接触面積を可能な限り小さくすることが望ましい。

本実施形態では、補強板１１０に、真空引き用の貫通孔１１３を複数個設けた。貫通孔１１３の寸法や個数等は、任意である。補強板１１０に貫通孔１１３を設けることにより、密閉空間１２０内の真空引きを行う際に、空気の流れが容易になる。

排気管１１９は、密閉空間１２０を真空引きするために使用される。排気管１１９の種類等は限定されないが、密閉空間１２０内を長期間にわたって真空状態（例えば、高真空）に維持できるような処理が施されることが望ましい。本実施形態では、排気管１１９を二重パイプ構造とし、外側パイプとして直径約１０ｍｍ且つ長さ約１ｍｍのステンレス・パイプを使用し、内側パイプとして銅パイプを使用した。そして、真空引き後にプレス加工にて排気管１１９の排気管を高圧着し、さらに、排気管１１９の外側先端を溶接した。これにより、密閉空間１２０の内部への大気ガスの侵入を防止することができて、密閉空間１２０が例えば高真空に維持される。

図３は、本実施形態の真空断熱パネル１００を用いて収容箱３００を作製した例であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

図３（ａ）に示したように、本実施形態の収容箱３００は、略正六面体の形状を有しており、６枚の真空断熱パネル１００を用いて作製される。なお、図３（ａ）では、３枚の真空断熱パネル１００−１〜１００−３のみを示した。

枠材３０１としては、例えば、硬質発泡樹脂が使用される。図３（ｂ）に示したように、枠材３０１は、隣接する２枚の真空断熱パネル１００（図３（ｂ）では真空断熱パネル１００−１，１００−２）の端部及びその近傍をそれぞれ覆うようにして、これら二枚の真空断熱パネル１００を平面が直角になるように固定する。これにより、６枚の真空断熱パネル１００の各辺を、隣接する他の真空断熱パネル１００に固定して、略正六面体の収容箱３００を作製することができる。

なお、収容箱３００に貨物を収容する場合や該収容箱３００から貨物を取り出す場合には、枠材３０１を図３（ｂ）の上方向に引き抜いて真空断熱パネル１００−１を取り外せばよい。

以下、本実施形態に係る真空断熱パネル１００の原理について説明する。

本実施形態に係る真空断熱パネル１００を使用する場合、密閉空間１２０内を例えば高真空（中真空又は低真空でもよい）に設定する。このため、密閉空間１２０内の空気対流による熱伝導（側板１０１，１０２間の熱伝導）を非常に少なくすることができるので、十分に高い断熱性を得ることができる。

その一方で、密閉空間１２０内を高真空にすると、該密閉空間１２０の負圧によって、側板１０１，１０２が内側に変形しようとする。かかる変形を抑制する方法としては、強度の高い側板を使用する方法や補強板を使用する方法も考えられる。しかしながら、この変形を抑制するために強度の高い側板を使用する場合、かかる側板の板厚を厚くする必要が生じるので、真空断熱パネル１００の総重量が大きくなってしまう。また、上記特許文献１のような補強板を使用する場合も、補強板自体の重量が大きいために真空断熱パネル１００の総重量が大きくなってしまう。

これに対して、本実施形態では、補強板１１０に突起部１１１，１１２を形成したので、補強板１１０を非常に薄く形成しても、側板１０１，１０２に対して十分な補強を行うことができる。したがって、本実施形態によれば、真空断熱パネル１００を軽量化しつつ十分な強度を得ることができる。

本発明者の検討によれば、密閉空間１２０内が高真空の場合であっても、このような補強板１１０を使用するだけで十分な強度を得ることができた。

また、本実施形態では、突起部１１１，１１２を略円錐状としたので、側板１０１，１０２と補強板１１０との接触面積が非常に小さい。このため、補強板１１０を介して側板１０１，１０２間に熱が伝導し難く、従って、非常に優れた断熱性能を得ることができる。

さらに、本実施形態では、枠板１０３の中央部分１０３ｃを例えば波形に折り曲げることとしたので、両側部分１０３ａ，１０３ｂ間の熱伝導の経路長を、真空断熱パネル１００の厚さ（側板１０１，１０２間の距離）よりも長くすることができる。このため、枠板１０３を介して側板１０１，１０２間に熱が伝導し難く、この点でも、非常に優れた断熱性能を得ることができる（枠板１０４〜１０６についても同様）。

このように、本実施形態の真空断熱パネル１００は、密閉空間１２０内を真空状態（高真空、中真空又は低真空）にすること及び補強板１１０や枠板１０３〜１０６を介した熱伝導が小さい。このため、パネル厚さを非常に薄くしても、十分に高い断熱性能を得ることができる。すなわち、本実施形態によれば、断熱性能の高い真空断熱パネル１００を、非常に薄く形成することができる。本実施形態の真空断熱パネル１００では、パネル厚さは７．２ｍｍ、両側板１０１，１０２間の熱伝導率は０．０００９２Ｗ／ｍＫ（Ｗはワット、ｍはメートル、Ｋはケルビン）であった。これに対して、発泡ウレタンを用いた断熱パネルの熱伝導率は、０．０２Ｗ／ｍＫ程度である。

以上説明したように、本実施形態によれば、軽量で、厚みが小さく且つ断熱性能に優れた真空断熱パネルを提供することができる。
［発明の実施の形態２］

図４は、第２の実施形態に係る真空断熱パネル４００の全体構成を示す概念図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図５は、図４（ｂ）に符号Ｙで示した部分の拡大図である。図４及び図５において、図１及び図２と同じ符号を付した構成要素は、それぞれ、図１及び図２と同じものである。

本実施形態では、側板を支える突起部が、対向する側板に設けられている点等で、上述の第１の実施形態と異なる。

図４に示したように、本実施形態の真空断熱パネル４００では、一対の側板４０１，４０２が、互いに向き合うように配置されている。また、側板４０１，４０２の各辺に沿って、枠板１０３〜１０６が配置されており、側板４０１，４０２と枠板１０３〜１０６とはそれぞれ密着固定されている。これにより、側板４０１，４０２と枠板１０３〜１０６とによる密閉空間１２０が形成されている。この密閉空間１２０は、排気管１１９を用いて、例えば高真空に真空引きされる。

以下、真空断熱パネル４００の構成について、詳細に説明する。

側板４０１，４０２としては、上述の第１の実施形態と同様、例えばステンレス等の金属板を使用することができる。本実施形態では、側板４０１，４０２の材質、寸法等は、第１の実施形態と同様とした。

本実施形態では、側板４０１には、突起部４１１が設けられている。突起部４１１の先端部は、側板４０２の内側面に当接することにより、この側板４０２を支える。一方、側板４０２には、突起部４１２が設けられている。突起部４１２の先端部は、側板４０１の内側面に当接することにより、この側板４０１を支える。突起部４１１，４１２の高さは、例えば３ｍｍである。本実施形態では、側板４０１，４０２にプレス加工を施して略円錐状の窪みを形成することにより、突起部４１１，４１２を得た。突起部の形状や寸法、形成方法は任意であるが、突起部４１１，４１２を介して側板１０１，１０２間に熱が伝導し難くするためには、これら突起部４１１，４１２と側板４０１，４０２との接触面積を可能な限り小さくすることが望ましい。

本実施形態に係る真空断熱パネル４００を使用する場合も、第１の実施形態と同様、密閉空間１２０内を例えば高真空に設定する。このため、密閉空間１２０内の空気対流による熱伝導（側板４０１，４０２間の熱伝導）を非常に少なくすることができるので、十分に高い断熱性を得ることができる。

また、側板４０１，４０２に突起部４１１，４１２を形成したので、密閉空間１２０の負圧による側板４０１，４０２の変形に対して十分な補強を行うことができる。したがって、本実施形態によれば、真空断熱パネル４００を軽量化しつつ十分な強度を得ることができる。本発明者の検討によれば、密閉空間１２０内が高真空の場合であっても、このような補強板１１０を使用するだけで十分な強度を得ることができた。

また、突起部４１１，４１２を略円錐状としたので、突起部４１１，４１２と側板４０１，４０２との接触面積を非常に小さくすることができる。このため、側板１０１，１０２間に熱が伝導し難いので、非常に優れた断熱性能を得ることができる。

さらに、本実施形態では、第１の実施形態と同様、枠板１０３〜１０６の中央部分を例えば波形に折り曲げることとしたので、枠板１０３〜１０６を介して側板４０１，４０２間に熱が伝導し難く、この点でも、非常に優れた断熱性能を得ることができる。

加えて、本実施形態によれば、補強板を設ける必要が無く、従って、第１の実施形態よりもさらに薄く、且つ軽量の真空断熱パネル４００を、安価に提供することができる。
［発明の実施の形態３］

図６は、第３の実施形態に係る真空断熱パネル６００の全体構成を示す概念図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図７は、図６（ｂ）に符号Ｚで示した部分の拡大図である。図６及び図７において、図１及び図２と同じ符号を付した構成要素は、それぞれ、図１及び図２と同じものである。

本実施形態では、一方の側板のみに突起部が設けられている点等で、上述の第１、第２の実施形態と異なる。

図６に示したように、本実施形態の真空断熱パネル６００では、一対の側板６０１，６０２が、互いに向き合うように配置されている。また、側板６０１，６０２の各辺に沿って、枠板１０３〜１０６が配置されており、側板６０１，６０２と枠板１０３〜１０６とはそれぞれ密着固定されている。これにより、側板６０１，６０２と枠板１０３〜１０６とによる密閉空間１２０が形成されている。この密閉空間１２０は、排気管１１９を用いて、例えば高真空に真空引きされる。

以下、真空断熱パネル６００の構成について、詳細に説明する。

側板６０１，６０２としては、上述の第１の実施形態と同様、例えばステンレス等の金属板を使用することができる。本実施形態では、側板６０１，６０２の材質、寸法等は、第１の実施形態と同様とした。

本実施形態では、側板６０１には、突起部６１１が設けられている。突起部６１１の先端部は、側板６０２の内側面に当接することにより、この側板６０２を支える。突起部６１１の高さは、例えば３ｍｍである。本実施形態では、側板６０１にプレス加工を施して略円錐状の窪みを形成することにより、突起部６１１を得た。突起部の形状や寸法、形成方法は任意であるが、突起部６１１を介して側板６０１，６０２間に熱が伝導し難くするためには、この突起部６１１と側板６０２との接触面積を可能な限り小さくすることが望ましい。

一方、側板６０２は、平板であり、突起部を有していない。

本実施形態に係る真空断熱パネル６００を使用する場合も、第１、第２の実施形態と同様、密閉空間１２０内を例えば高真空に設定する。このため、密閉空間１２０内の空気対流による熱伝導（側板６０１，６０２間の熱伝導）を非常に少なくすることができるので、十分に高い断熱性を得ることができる。

また、側板６０１に突起部６１１を形成したので、密閉空間１２０の負圧による側板６０１，６０２の変形に対して十分な補強を行うことができる。したがって、本実施形態によれば、真空断熱パネル６００を軽量化しつつ十分な強度を得ることができる。本発明者の検討によれば、密閉空間１２０内が高真空の場合であっても、このような補強板１１０を使用するだけで十分な強度を得ることができた。

また、突起部６１１を略円錐状としたので、かかる突起部６１１と側板６０２との接触面積を非常に小さくすることができる。このため、側板６０１，６０２間に熱が伝導し難いので、非常に優れた断熱性能を得ることができる。

さらに、本実施形態では、第１、第２の実施形態と同様、枠板１０３〜１０６の中央部分を例えば波形に折り曲げることとしたので、枠板１０３〜１０６を介して側板４０１，４０２間に熱が伝導し難く、この点でも、非常に優れた断熱性能を得ることができる。

加えて、本実施形態によれば、補強板を設ける必要が無い。従って、第１の実施形態よりもさらに薄い真空断熱パネル６００を提供することができる。

さらに、本実施形態では、一方の側板６０１にのみ突起部６１１が設けられ、他方の側板６０２としては平板が使用される。従って、第２の実施形態よりも、製造コストを低減することができる。

本発明の真空断熱パネルは、例えば輸送用コンテナ、保存容器、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、建築物の壁材、溶鉱炉の遮熱板等、あらゆる用途の断熱材に使用できる。

１００，４００，６００，１００−１，１００−２，１００−１１〜１００−１３ 真空断熱パネル
１０１，１０２，４０１，４０２，６０１，６０２ 側板
１０３〜１０６ 枠板
１０９ 枠
１１０ 補強板
１１１，１１２，４１１，４１２，６１１ 突起部
１１３ 真空引き用貫通孔
１１９ 排気管
１２０ 密閉空間
２０１，２０２ シーム溶接による溶接部分
３００ 収容箱
３０１ 枠材

Claims (6)

1. 対向配置された一対の側板とこれら側板の各辺に沿って配置された４枚の枠板とを用いて形成された密閉空間と、該密閉空間を真空引きするための排気口とを備える真空断熱パネルであって、
   少なくとも一方の前記側板の内側面に先端部で当接することにより、前記密閉空間の内外の気圧差によって前記一対の側板が変形することを抑制するための、複数の突起部を備えることを特徴とする真空断熱パネル。
2. 前記密閉空間内に配置された、前記一対の側板と略平行な補強板を有し、且つ、
   該補強板が、前記突起部として、
   一方の前記側板の内側面に先端部で当接する複数の第１突起部と、
   他方の前記側板の内側面に先端部で当接する複数の第２突起部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱パネル。
3. 前記補強板の側面に１個又は複数個の真空引き用貫通孔が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の真空断熱パネル。
4. 前記突起部として、
   一方の前記側板に設けられて、他方の前記側板の内側面に先端部で当接する複数の第１突起部と、
   該他方の側板に設けられて、該一方の側板の内側面に先端部で当接する複数の第２突起部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱パネル。
5. 前記複数の突起部が、一方の前記側板に設けられて、他方の前記側板の内側面に先端部で当接し、且つ、他方の前記側板が平板であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱パネル。
6. 前記枠板は、前記一対の側板に面接触する両端部分と、前記一対の側板間の距離よりも熱伝導の経路長の方が長くなるように折り曲げ形成された中央部とを備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の真空断熱パネル。

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