JP2018128129A - 真空断熱パネルの製造方法及び真空断熱パネル - Google Patents

Abstract

【課題】安価且つ高性能な真空断熱パネルを製造可能な真空断熱パネルの製造方法、及び、真空断熱パネルを提供する。【解決手段】本発明の真空断熱パネル１の製造方法は、断熱性を有する芯材１０の一面側に第１金属板２０を重ね、芯材１０の他面側に、芯材１０から順に、排気口３２が設けられた第２金属板３０と、開口部５１が設けられた補強材５０とを、排気口３２と開口部５１とが重なるように重ね合わせと、第１金属板２０及び第２金属板３０における芯材１０よりも外周側を溶接し、排気口３２及び開口部５１を通じて、第１金属板２０及び第２金属板３０により挟まれて芯材１０が配置されている内部を真空引きし、真空引き工程により内部が真空引きされた状態で、排気口３２及び開口部５１を封止材６０により塞ぎ、封止材６０と補強材５０と、又は封止材６０と補強材５０と第２金属板３０と、をレーザ溶接する。【選択図】図７

Description

本発明は、例えば冷蔵庫や保冷庫、或いは保温庫や住宅等の断熱壁等に好適に用いられる真空断熱パネルの製造方法及び真空断熱パネルに関する。

昨今、電力不足等の影響によりあらゆる産業で省エネ製品や省エネ技術の開発が進められている。真空断熱パネルも省エネ対策の１つとして開発された商品であり、現在では冷蔵庫や自動販売機等の断熱材として、断熱性能を高めて消費電力を抑えるために広く採用されている。また、住宅用の断熱材としての適用検討も進められているが、現行の真空断熱パネルは、グラスウール等の芯材をアルミラミネートフィルムでヒートシールした構造のものが一般的である。

アルミラミネートフィルムでヒートシールした構造の真空断熱パネルでは、ヒートシール部から水分が透過して真空度が低下するため、活性炭やゼオライト等の吸着剤を封入しているが、それでも７〜８年で断熱性能が半減するといった問題がある。このため、長期に亘って断熱性を維持できる真空断熱パネルの開発が望まれている。長期の断熱性を有する真空断熱パネルとして、グラスウール等の芯材がステンレス鋼等の薄金属板で包まれた状態で、ステンレス鋼の端部が溶接され、且つ内部が真空引きされた真空断熱パネルが開発されている。

このような真空断熱パネルの製造方法として、特許文献１には、排気口が設けられた外板体と内板体とで形成される空間に断熱材を配置し、外板体の周縁部と内板体の周縁部とが溶接された積層体を準備し、排気口の周囲にロウを配置してその上に封止材を載置し、その積層体をチャンバ内に配置し、排気口より真空吸引部により空気を吸引し、積層体を加熱することによってロウを溶融させて封止材により排気口を封止する方法が開示されている。

特許文献２には、金属製板状体の内部に形成される略平板状の空間内に、厚肉領域と薄肉領域とを有する断熱材を配置し、金属製板状体の薄肉領域と積層されている個所に設けられた排気口より真空引きを行う真空断熱パネルの製造方法が開示されている。

特許４３６５７３６号公報 特開２００１−３１１４９７号公報

特許文献１の製造方法によると、チャンバ内で真空引き及びロウ付けが行われるため、外板体と内板体と断熱材との積層体全体が入るチャンバが必要である。さらにチャンバ内にロウ付けを行うためにチャンバ内に加熱部も必要である。このため、真空断熱パネルの製造装置が大掛かりになりコストがかかる。

特許文献２の製造方法によると、断熱材の薄肉部では真空引きにより凹みが発生し平坦性が悪化する。また凹みにより断熱性能も低下する。初期の真空引きにより薄肉領域が圧縮されて上下の金属製板状体が近接するため排気通路が塞がれる。このため、厚肉領域の空気の排気口までの誘導が困難になり、高真空まで真空引きはできない（高性能な真空断熱パネルは製造できない）。

本発明は、安価且つ高性能な真空断熱パネルを製造可能な真空断熱パネルの製造方法、及び、安価且つ高性能な真空断熱パネルを提供することを目的とする。

本発明は、断熱性を有する芯材の一面側に第１金属板を重ね、前記芯材の他面側に、前記芯材から順に、排気口が設けられた第２金属板と、開口部が設けられた補強材とを、前記排気口と前記開口部とが重なるように重ね合わせる重ね合わせ工程と、前記第１金属板及び前記第２金属板における前記芯材よりも外周側を溶接する第１溶接工程と、前記排気口及び前記開口部を通じて、前記第１金属板及び前記第２金属板により挟まれて前記芯材が配置されている内部を真空引きする真空引き工程と、前記真空引き工程により前記内部が真空引きされた状態で、前記排気口及び前記開口部を封止材により塞ぎ、前記封止材と前記補強材と、又は前記封止材と前記補強材と前記第２金属板と、をレーザ溶接するレーザ溶接工程、を備える真空断熱パネルの製造方法に関する。

前記重ね合わせ工程は、前記第２金属板と前記補強材とを溶接する工程を含んでいてもよい。

前記真空引き工程は、前記補強材の前記開口部を含む領域にチャンバを被せ、前記チャンバ内を真空にすることで、前記排気口から、前記第１金属板及び前記第２金属板により挟まれて前記芯材が配置されている内部を真空引きしてもよい。

前記レーザ溶接工程は、レーザを前記チャンバの外側より照射してもよい。

前記封止材は磁性体で製造され、前記真空引き工程は、前記封止材を磁力によって保持して前記排気口に押し付ける押圧工程を含んでいてもよい。

前記第１溶接工程は、シーム溶接工程であってもよい。

また、本発明は断熱性を有する芯材と、前記芯材の一面側に配置された第１金属板と、前記芯材の他面側に前記芯材から順に配置された、排気口が設けられた第２金属板と、前記排気口と重なる位置に開口部が設けられた補強材と、前記開口部を封止する封止材と、を備え、前記第１金属板と前記第２金属板とにおける前記芯材が間に挟まれている領域の外側が溶接され、前記封止材と、前記補強材と、前記第２金属板と、が溶接され、前記第１金属板と前記第２金属板との間が真空状態である真空断熱パネルに関する。

前記封止材は磁性体であってもよい。

本発明によると、安価且つ高性能な真空断熱パネルを製造可能な真空断熱パネルの製造方法、及び安価且つ高性能な真空断熱パネルを提供することができる。

真空断熱パネル１の断面図である。 真空断熱パネル１の分解図である。 真空断熱パネル１を製造する真空断熱パネル製造装置２のブロック図である。 シーム溶接装置１００を説明する図である。 シーム溶接装置１００の概略斜視図である。 真空断熱パネル製造装置２の真空装置３を説明する図である。 真空断熱パネル製造装置２を用いた真空断熱パネル１の製造方法を説明する図である。

以下、本発明の真空断熱パネル１の製造方法及びその製造方法で製造された真空断熱パネル１の好ましい各実施形態につき、図面を参照しながら説明する。図１は真空断熱パネル１の断面図である。図２は真空断熱パネル１の分解図である。

（全体構成）
真空断熱パネル１は、断熱性を有する素材からなる芯材１０と、この芯材１０を挟むように配置される第１金属板２０及び第２金属板３０と、を備える。
第１金属板２０及び第２金属板３０は、中央部に膨出部２１、３１が設けられている。その膨出部２１、３１の内面側（凹状になっている側）に芯材１０を収容した状態で、第１金属板２０と第２金属板３０とが重ね合わされている。
重ね合わされた第１金属板２０及び第２金属板３０の周縁部４０（４辺）はシーム溶接されている。

第２金属板３０の中央には円形の開口である排気口３２が設けられている。第２金属板３０の排気口３２が設けられている部分の外側には、円環形状で中央に円形の開口部５１が設けられた補強材５０が配置され、補強材５０の開口部５１と、第２金属板３０の排気口３２の中心部とが一致するようにして、補強材５０と第２金属板３０とは全周が溶接されている。
補強材５０の外側には、円形の封止材６０が配置され、封止材６０により開口部５１が封止されている。補強材５０と、封止材６０とは、後述するようにレーザ溶接され、パネル１真空断熱パネル１の内部は真空状態に保たれている。

（芯材１０）
芯材１０は、断熱性を有する素材であるガラス繊維やロックウール等の無機繊維や、合成繊維や天然繊維等の有機繊維を用いて、所定の厚みを有するように積層されて構成されている。

（金属板２０，３０）
本実施形態で、第１金属板２０及び第２金属板３０は、平面視において芯材１０よりも一回り大きな矩形形状に形成され、芯材１０の上面及び下面を覆うように配置される。
第１金属板２０及び第２金属板３０の材料としては、アルミニウム合金板及びステンレス鋼板等の各種金属板を用いることができるが、耐変形性や長期に亘っての外観維持の観点から、強度及び耐食性に優れたステンレス鋼板を用いることが好ましい。
第１金属板２０及び第２金属板３０の厚さは、真空断熱パネル１の内部の真空状態を好適に保ちつつ、真空断熱パネル１を軽量化する観点から、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであることが好ましい。

（膨出部２１，３１）
第１金属板２０及び第２金属板３０には芯材収容用に膨出部２１，３１が設けられている。膨出部２１，３１は、第１金属板２０及び第２金属板３０のそれぞれの内面側が芯材１０に対応する形状に凹んで外面側に膨出した形状を有する。

（排気口３２）
第２金属板３０の膨出部３１の中央には排気口３２が設けられている。

（補強材５０、封止材６０）
補強材５０は、円環形状を有し、中央には、第２金属板３０に設けた排気口３２と同一径の開口部５１が設けられている。
封止材６０は円板状であり、実施形態では補強材５０と同一径である。実施形態では、補強材５０及び封止材６０として磁性体であるＳＵＳ４３０を用いる。ただし、これに限定されず、補強材５０は磁性体に限らず他の金属部材であってもよく、また封止材６０は他の磁性体であってもよい。

（真空断熱パネル製造装置２）
つぎに、上述の真空断熱パネル１を製造する真空断熱パネル製造装置２について説明する。図３は、真空断熱パネル製造装置２を示すブロック図である。真空断熱パネル製造装置２は、第１金属板２０及び第２金属板３０の外周のシーム溶接工程を行うシーム溶接装置１００と、シーム溶接が行われて、まだ内部が真空にされていない状態のパネルの内部を真空にして封止する真空装置３とを備える。真空装置３は、真空吸引部２００とレーザ溶接部３００とを備える。

（シーム溶接装置１００）
まず、シーム溶接装置１００について説明する。図４はシーム溶接装置１００を説明する図、図５はシーム溶接装置１００の概略斜視図である。
シーム溶接装置１００は、複数の下側電極１３０と、複数の上側電極１４０と、これら複数の上側電極１４０を支持する複数の上側電極支持部材１５０と、上側電極移動機構１６０と、第１電極間距離可変機構１７０と、第２電極間距離可変機構１８０と、を備える。
本実施形態では、下側電極１３０、上側電極１４０、上側電極支持部材１５０、上側電極移動機構１６０、及び第１電極間距離可変機構１７０は、それぞれ、２つずつ設けられている。

下側電極１３０は、図４及び図５に示すように、レール状（ブロック状）に形成され、床面１０１に配置されている。複数の下側電極１３０は、互いに平行に延びる。本実施形態では、２つの下側電極１３０が配置されている。本実施形態では、下側電極１３０は、床面１０１に配置された後述の第２電極間距離可変機構１８０を介して床面１０１に配置されている。

上側電極１４０は、下側電極１３０それぞれの上方に配置されている。上側電極１４０は、円盤状に形成され、円盤の周方向（回転方向）が下側電極１３０の延びる方向に沿うように配置される。
上側電極支持部材１５０は、上側電極１４０を、下側電極１３０の延びる方向に回転可能に支持する。本実施形態では、上側電極支持部材１５０は、上側電極１４０の側方にそれぞれ配置され、上側電極１４０の回転中心に連結され水平方向に延びる軸部材１５１と、この軸部材１５１を回転可能に支持する本体部１５２と、を備える。

上側電極移動機構１６０は、上側電極支持部材１５０を下側電極１３０の延びる方向に移動させる。上側電極移動機構１６０は、例えば、上側電極支持部材１５０の上方に配置されて下側電極１３０の延びる方向と同じ方向に延びると共に上側電極支持部材１５０を支持するレール部材により構成される。

第１電極間距離可変機構１７０は、下側電極１３０と上側電極１４０との間の距離を可変させる。第１電極間距離可変機構１７０は、例えば、下端側が上側電極支持部材１５０に連結され上端側が上側電極移動機構１６０に連結されるピストンロッド１７１と、このピストンロッド１７１を上下方向に進退させるシリンダ（図示せず）と、により構成される。

第２電極間距離可変機構１８０は、下側電極１３０と底面との間に介在して配置され、複数の下側電極１３０の間の距離Ｗ及び複数の上側電極１４０の間の距離Ｗを可変させる。第２電極間距離可変機構１８０は、床面１０１に設置される基台１８１と、この基台１８１の上面に配置される固定テーブル１８２及び可動テーブル１８３と、を備える。

基台１８１は、床面１０１に固定される。固定テーブル１８２は、基台１８１の上面に固定される。可動テーブル１８３は、基台１８１に対してスライド移動可能に設置される。
本実施形態では、上述の２つの下側電極１３０のうちの一方は、固定テーブル１８２の上面に固定され、他方は可動テーブル１８３の上面に固定される。また、２つの上側電極移動機構１６０及び第１電極間距離可変機構１７０のうちの一方は、支持フレーム１９０を介して固定テーブル１８２の上面に固定され、他方は支持フレーム１９０を介して可動テーブル１８３の上面に固定される。
可動テーブル１８３は、下側電極１３０の延びる方向に直交する方向Ｘにスライド移動する。これにより、２つの下側電極１３０の間の距離Ｗ及び２つの上側電極の間の距離Ｗを変更させられる。

（真空装置３）
次に、真空断熱パネル製造装置２の真空装置３について説明する。図６は、真空断熱パネル製造装置２の真空装置３を説明する図である。真空装置３は、真空吸引部２００と、レーザ溶接部３００とを備える。図中、わかりやすいように一部断面で示すが、必ずしも全体を断面で示すわけではない。

（真空吸引部２００）
真空吸引部２００は、底部が開口しているチャンバ２１０と、チャンバ２１０内に設けられた封止材昇降機構２５０とを備える。

（チャンバ２１０）
チャンバ２１０は底部が開口（開口部２１１）している。その開口部２１１の外周には、パッキン２１７が円周方向の全周に亘り配置されている、このパッキン２１７と第２金属板３０の表面とが密着することでシール性が保たれ、真空引きが可能となっている。

チャンバ２１０の底部の外周には、外径側に延びるフランジ部２１２が設けられている。フランジ部２１２の外周には、上方に延びる柱部材２１８が固定されている。柱部材２１８は、図６においては左右対称に２本取り付けられているように示すが、実施形態では周方向に均等に３か所に取り付けられている。
柱部材２１８の上端は、封止材昇降機構２５０を保持する上板２１９に固定されている。上板２１９は、円環状で中央部に円形の上板開口部２２０が設けられている。

チャンバ２１０の上部の中央には窓２１３が設けられ、窓２１３には、石英ガラス２１４が取り付けられている。チャンバ２１０の側部にはチャンバ排気穴２１５が設けられている。チャンバ排気穴２１５には配管２１６が接続され、配管２１６には図示しない真空ポンプが接続されている。

封止材昇降機構２５０は、封止材６０を保持する保持プレート２５１と、保持プレート２５１を下端で支持する支持棒２５３と、支持棒２５３の上端が固定された昇降プレート２５５と、昇降プレート２５５と螺合された昇降棒２５８と、昇降棒を回転する鎖歯車２６０，鎖２６１，回転ノブ２６２と、を備える。

（保持プレート２５１）
保持プレート２５１は、中央に穴２５２の開いた円環状で、磁石が内部に取り付けられている。上述のように封止材６０は磁性体で製造されているので、保持プレート２５１は封止材６０を磁力で保持することができる。
なお、保持プレート２５１の磁力は、作業者が手で簡単に保持プレート２５１から封止材６０を脱着可能な程度である。

保持プレート２５１には、円周に沿った３か所に支持棒２５３が取り付けられている。支持棒２５３は、図６においては左右対称に２本取り付けられているように示すが、実施形態では周方向に均等に３か所に取り付けられている。支持棒２５３は、上方に延び、上端は昇降プレート２５５に取り付けられている。
支持棒２５３は、チャンバ２１０の上面の石英ガラス２１４の周囲の３か所を、チャンバ２１０の気密状態を保持しつつ上下動可能に挿通されている。

（昇降プレート２５５）
昇降プレート２５５は、中央に穴２５６の開いた円環状で、保持プレート２５１を支持する支持棒２５３が固定されている個所の外周側には、ねじ穴２５７が設けられている。
図６においては左右対称に２か所にねじ穴２５７が設けられているように示すが、実施形態では周方向に均等に３か所に取り付けられている。

昇降プレートのねじ穴２５７には、外周がねじ切りされた昇降棒２５８が螺合している。昇降棒２５８も、図６においては左右対称に２か所に設けられているように示すが、実施形態では周方向に均等に３か所に設けられている。

昇降棒２５８は、上板２１９に設けられた孔２５９を貫通し、上板２１９に対して、回転可能且つ上下動不能に保持されている。
昇降棒２５８の上端には、鎖歯車２６０が取り付けられている。３本の昇降棒２５８の鎖歯車２６０の間には鎖２６１が架け渡されている。鎖２６１は、鎖歯車２６０との歯車と噛み合っている。昇降棒２５８のうちの１つの、鎖歯車２６０の上部には、回転ノブ２６２が取り付けられている。

（レーザ溶接部３００）
上述した真空吸引部２００の外側を覆うような形で、枠部材３０１が配置されている。枠部材３０１は、ベース部材３０２と、ベース部材３０２の外周部より上方に延びる柱部材３０３と、柱部材３０３の上端に固定された上枠部３０４とを備え、連結棒３０６で真空吸引部２００と固定されている。
上枠部３０４と柱部材３０３を固定しているナット３０７とバネ３０８の作用により、ナット３０７を時計方向または反時計方向に回すと上枠部３０４が上下に移動し、封止前の真空断熱パネル１の固定ならびに封止後の真空断熱パネル１の開放が可能な構造となっている。上枠部３０４の中央には円形の穴３０５が設けられている。
上枠部３０４の上部には、レーザ溶接部３００が配置されている。レーザ溶接部３００はレーザ照射部３１０を備える。レーザ照射部３１０は、真空装置３の軸線Ａを中心として回転可能である。すなわち、軸線Ａを中心とした所定径の円周に沿って移動可能である。

上述した上板開口部２２０、窓２１３、穴２５２、及び石英ガラス２１４は、軸線Ａを中心として配置されており、軸線Ａを中心として回転可能なレーザ照射部３１０から発射されたレーザ光は、上板開口部２２０を通って石英ガラス２１４を透過し、穴２５２を通過し、封止材６０と補強材５０とを溶接する。

なお、上板開口部２２０、窓２１３、穴２５２、及び石英ガラス２１４の径は、排気口３２の径より、一定の幅大きく、例えば補強材５０の外径程度で、後述するように、封止材６０と補強材５０とをレーザ溶接する際に、レーザ光の光路を邪魔することがない。

（真空断熱パネル１の製造方法）
次に、真空断熱パネル製造装置２を用いた真空断熱パネル１の製造方法について説明する。図７は、真空断熱パネル製造装置２を用いた真空断熱パネル１の製造方法を説明する図である。
真空断熱パネル１の製造方法は、補強材５０と第２金属板３０との溶接を含んだ重ね合わせ工程と、シーム溶接工程と、真空引き工程と、レーザ溶接工程と、切断工程と、を備える。

（重ね合わせ工程）
図７（ａ）は、重ね合わせ工程を説明する図である。
まず、膨出部２１が形成された第１金属板２０を膨出部２１が下方を向くように配置し、その第１金属板２０の上面の凹部に芯材１０を収容する。
芯材１０の上に、予め溶接により補強材５０が取付けられた第２金属板３０を膨出部３１が上側を向くように重ね合わせて積層体１Ａを形成する。この際、補強材５０は第２金属板３０の膨出部側（外面）に取付けられており、且つ補強材５０の開口部５１と第２金属板３０の排気口３２とは穴と中心の位置がほぼ一致するように円周溶接されている。このため、パネル１真空断熱パネル１の製造における真空引き工程では、補強材５０の開口部５１より真空引きを行う。
尚、本実施形態においては、第２金属板３０と補強材５０がレーザ溶接により溶接されているので、重ね合わせ工程において排気口３２と開口部５１の位置ズレなどの発生が防止でき、最終レーザ封止工程において位置合せの必要がなくなる。

（シーム溶接工程）
図７（ｂ）はシーム溶接工程を説明する図である。シーム溶接工程では、重ね合わせ工程で製造された積層体１Ａにおける、第１金属板２０及び第２金属板３０の縁部（４辺）をシーム溶接する。縁部は、膨出部２１，３１よりも外側で、内部に芯材１０が含まれていない部分である。このシーム溶接工程は、大気中で行われる。

シーム溶接は、図４及び図５に示すシーム溶接装置１００により行われる。
まず、重ね合わせ工程で製造された積層体１Ａをシーム溶接装置１００にセットする。
具体的には、図４においての可動テーブル１８３をスライド移動させて、２つの下側電極１３０の間の距離を、シーム溶接する２つの辺Ｌ１（図５に図示）の間の距離に一致させておく。
そして、積層体１Ａをシーム溶接する２つの辺Ｌ１が下側電極１３０の上面に位置するように配置する。

次いで、シーム溶接装置１００により２つの辺Ｌ１をシーム溶接する。
具体的には、まず、第１電極間距離可変機構１７０により２つの上側電極１４０を下降させてそれぞれ下側電極１３０との間に第１金属板２０及び第２金属板３０を挟み込む。
上側電極移動機構１６０により２つの上側電極１４０をそれぞれ下側電極１３０の延びる方向に同時に回転移動させつつ、第１金属板２０と第２金属板３０とをシーム溶接する。
これにより、第１金属板２０及び第２金属板３０の互いに対向する２つの辺Ｌ１が同時にシーム溶接される。

次いで、シーム溶接装置１００により、辺Ｌ１と直交する２つの辺Ｌ２を、上記Ｌ１と同様にシーム溶接する。このとき、辺Ｌ１の溶接ラインと、辺Ｌ２の溶接ラインとが交差するようにする。
これにより、第１金属板２０及び第２金属板３０の互いに対向する２つの辺Ｌ１と、それと直交し且つ互いに対向する辺Ｌ２とがシーム溶接される。
以上のシーム溶接工程により、内部が真空にされていないパネル１Ｂが製造される。

（真空引き工程）
図７（ｃ）は真空引き工程を説明する図である。
まず、保持プレート２５１に封止材６０を装着する。このとき、保持プレート２５１はチャンバ２１０の開口部２１１よりも上方に位置している。また、封止材６０の中心が軸線Ａに来るようにする。このとき、封止材６０は磁性体で製造されており、保持プレート２５１の磁力により、容易に着脱可能である。

シーム溶接工程により製造された、内部が真空にされていないパネル１Ｂを、枠部材３０１のベース部材３０２の上におけるチャンバ２１０の下に配置する。そして、ナット３０７を締めることにより枠部材３０１を使って固定する。このとき、パネル１Ｂの排気口３２の中心が、装置の軸線Ａ上に来るようセットし、均一にパネル１Ｂを圧下するように固定する。
この際、チャンバ２１０の底部には、パッキン２１７が取り付けられているので、パネル１Ｂの第２金属板３０の上面との密閉性がよい。
チャンバ２１０のチャンバ排気穴２１５に接続された図示しない真空ポンプを作動させ。チャンバ２１０内が目標真空度以下になるまで真空引きを行う。

なお、この真空引きを行う際に、一旦真空ポンプのバルブを絞って吸気量を減らすと共に、封止材６０を一旦下降させて補強材５０の開口部５１に近接させ、その状態で真空引きを開始するようにしてもよい。
真空引きの初期は急激な圧力変化により乱気流が発生し、芯材１０の例えばグラスウール等が飛び散る可能性があるが、このように、乱気流が発生する可能性のある真空引きの初期において、吸気量を減らし急激な圧力低下を防止しつつ封止材６０と開口部５１との距離を近接させることにより気流が安定するので、このような内容物の飛び散り等の可能性が低減される。気流が安定した後、真空引きに支障がないように真空ポンプのバルブを完全に開き、また、封止材６０を上昇させる。
真空引き初期の開口部５１と封止材６０との間の距離（近接させた状態の距離）は、乱気流によるグラスウールの飛散を防止する観点から、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍであることが好ましい。

目標真空度到達後、図７（ｄ）に示すように、封止材６０を降下させて開口部５１を塞ぐ。ここで、封止材６０の降下は以下のように行う。図６に示す回転ノブ２６２を回転する。そうすると、鎖２６１により回転力が伝達され、鎖歯車２６０がそれぞれ回転する。鎖歯車２６０が回転すると、鎖歯車２６０に連結した昇降棒２５８も回転し、昇降棒２５８のねじ部と螺合している昇降プレート２５５が上下動する。昇降プレート２５５が下降すると、昇降プレート２５５に支持された支持棒２５３及び支持棒２５３の下端に支持された保持プレート２５１が降下し、保持プレート２５１に保持された封止材６０も降下する。そして、降下した封止材６０を補強材５０側に押圧する。この押圧により、降下した封止材６０と、補強材５０と第２金属板３０とが重ねられた部分とは、隙間なく押さえられた状態になる。

（レーザ溶接工程）
その後、レーザ溶接部３００のレーザ照射部３１０より、封止材６０と、補強材５０とにレーザを照射する。レーザの照射は、レーザ照射部３１０を回転させることにより、排気口３２の周囲に全周に亘って行う。
ここで、降下した封止材６０と、補強材５０との他に、第２金属板３０が配置されているが、本工程においては封止材６０と補強材５０のみを接合し、第２金属板が溶融しない条件でレーザ溶接する。
先述したように予め重ね合わせ工程で、第２金属板３０と補強材５０は接合されているので、本工程においては封止材６０で補強材５０の開口部５１を封止するだけでよい。
封止材６０と補強材５０と第２金属板３０の３枚を重ねて溶接する事も可能であるが、この場合、第２金属板３０は薄いので、貫通しやすく、レーザがパネル内部の芯材１０まで到達し焼き付きダメージを与える可能性もあり好ましくない。本実施形態であれば最終封止が封止材６０と補強材５０の２枚重ね溶接で済み、板厚も厚めのためレーザ溶接で安定して封止が可能となる。
レーザ照射部３１０より照射されたレーザ光により、封止材６０と、補強材５０とが重ねられた部分は、円周溶接され、第１金属板２０及び第２金属板３０により挟まれて芯材１０が配置されている内部空間を完全封止することが可能であり、これにより真空断熱パネル１が完成する。

降下した封止材６０と、補強材５０をレーザ溶接した後、真空を解除し、回転ノブ２６２を下降時と逆回転することで保持プレート２５１を上昇させる。

（切断工程）
切断工程では、レーザ溶接工程を経て内部空間が封止された真空断熱パネル１を、枠部材３０１のナット３０７を緩めて真空装置３から取り外し、真空断熱パネル１の外周部における余剰部分を切断し、真空断熱パネル１が完成する。

（実施例）
以下の条件の下、上述の製造方法により、実際に９００ｍｍ×９００ｍｍ×厚さ５．０ｍｍの真空断熱パネル１を製造した。芯材１０として、約１２００ｇ／ｍ^２の目付のグラスウールを用い、第１金属板２０及び第２金属板３０を重ね合わせた際に、後述の膨出部の内面側をすき間なく充填できる寸法の物を使用した。
第１金属板２０及び第２金属板３０として、ＳＵＳ３０４の鋼板を用いた。寸法は９２０ｍｍ×９２０ｍｍ×０．１ｍｍである。そして、第１金属板２０及び第２金属板３０に、８９０ｍｍ×８９０ｍｍ×５．０ｍｍの膨出部２１，３１をそれぞれプレス成形により作製した。
第２金属板３０の膨出部３１の中央の排気口３２は、直径２０ｍｍとした。
補強材５０及び封止材６０としては、磁性体であるＳＵＳ４３０を用いた。寸法は、補強材５０が厚さ０．３ｍｍ、外径寸法１２０ｍｍ、封止材６０は厚さ０．３ｍｍ、外径寸法６０ｍｍのものを用いた。補強材５０の開口部５１は、第２金属板３０に設けた排気口３２と同一となる直径２０ｍｍとした。

シーム溶接装置１００としては単相交流式を用いた。上側電極は、直径１００ｍｍで厚さ４ｍｍの電極先端部がフラットの円盤状である。下側電極は、厚さ４ｍｍ、高さ５０ｍｍ、長さ２５０ｍｍで電極先端部の曲率が２０Ｒの円盤状のものである。溶接条件は、加圧力２５０Ｎ、溶接速度１ｍ／ｍｉｎ、溶接電流１．６ｋＡ、通電時間のＯＮ／ＯＦＦ比は、３ｍｓ／２ｍｓである。

チャンバ２１０の開口部２１１の外径は１００ｍｍ程度であり、パッキン２１７は厚さ２０ｍｍのシリコンゴム製である。
石英ガラス２１４は、波長１μｍのレーザ光が透過可能な外径４０ｍｍの円形の石英ガラスを用いた。

レーザ溶接部３００は、ＩＰＧ社製のファイバーレーザ溶接機を用い、溶接条件は、溶接速度：１０ｍ／ｍｉｎ、出力：１ｋＷ、レーザスポット径：φ０．２ｍｍ、レーザ発振方式は連続発振方式とした。

上述の条件の下、真空断熱パネル１を製造し、その性能評価を実施した。
真空断熱パネル１の性能は、英弘精機社製の熱伝導率測定装置（型式：ＦＯＸ２００）を用い、真空断熱パネル１の中央部の平均温度が２５℃となる条件で熱伝導率を測定し評価した。
同様の条件で３体の真空断熱パネル１を試作し、熱伝導率を測定した結果、いずれのサンプルも熱伝導率は２．５〜３．０ｍＷ／ｍ・Ｋの範囲に収まっており、断熱性能に優れ耐熱性にも優れたステンレス製の真空断熱パネル１を試作可能な事が確認できた。

（効果）
（１）本実施形態で封止材６０と補強材５０とは、レーザ溶接するので、ロウ付けのような溶接個所の加熱が必要なく、石英ガラス２１４を通してチャンバ２１０の外部より照射可能である。したがって、チャンバ２１０内に、加熱部等を配置する必要がなく、チャンバ２１０の小型化が可能であり、真空断熱パネル１の製造コストを削減することができる。このため、安価に且つ性能を落とすことなく高性能な真空断熱パネルを製造することができる。

（２）このようにチャンバ２１０は小型化が可能であるので、パネル１Ｂの排気口３２を含む一部分を被せるように配置するコンパクトな形状にすることができ、排気が容易で手間がかからず、コスト削減と共に、操作時間の短縮も可能である。

（３）例えば、補強材５０が第２金属板３０の内側にあり、補強材５０と第２金属板３０とが溶接されていない場合、開口部５１と排気口３２との位置がずれる可能性がある。位置ずれの程度によっては、排気口３２が塞がれてしまうため、真空引き工程において真空排気の所要時間が長時間化することがある。そのため、真空引き工程の直前に、補強材５０の位置を確認する作業が必要である。また、実際に位置ずれを起こしていると、製造工程を中断して第２金属板３０の内側にある補強材５０の位置を手作業で修正することになり、手間と時間が掛かかる。
しかし、本実施形態では、補強材５０の開口部５１と、第２金属板３０の排気口３２の中心部とが一致するようにして、補強材５０と第２金属板３０との円周が溶接されている。このため、重ね合わせ工程の過程で補強材５０が位置ずれを起こしてしまうことがない。
ゆえに、真空引き工程における真空排気の所要時間が長時間化する可能性がない。真空引き工程の直前の、補強材５０の位置の確認作業が不要である。さらに位置ずれの可能性がないので、製造工程を中断して第２金属板３０の内側にある補強材５０の位置の修正という手作業が発生しない。
なお、補強材５０と第２金属板３０とを溶接していない場合であっても、本実施形態では、補強材５０が第２金属板３０の外側に出ている。このため、補強材５０が位置ずれを起こしていても、補強材５０の位置確認は容易であり、位置の修正作業も簡単である。

（４）本実施形態の真空断熱パネル１の製造方法によると、本実施形態では、予め、重ね合わせ工程で、第２金属板３０と補強材５０は接合されているので、レーザ溶接工程においては、封止材６０と補強材５０の２枚を溶接して排気口を塞げばよいことになる。
補強材５０は第２金属板３０よりも厚いので、封止材６０を降下させて押圧する相手の部材は、第２金属板３０よりも板厚が大きい補強材５０であったほうが隙間なく密着させることができ、レーザ溶接による封止がやりやすい。
さらに、第２金属板３０がレーザにより貫通してしまう可能性も少ない。

（５）第１金属板２０と第２金属板３０との間に芯材１０が配置されている部分より真空引きを行う。したがって、真空引きにより第１金属板２０と第２金属板３０とが接触して排気通路が塞がれることがない。

（６）封止材６０を磁性体で製造し、磁石を含む保持プレート２５１によって保持するので着脱が容易である。

（７）レーザ照射部３１０は、軸線Ａを中心として回転させる。すなわち、軸線Ａを中心とした所定径の円周に沿って移動させので、排気口３２の外周を円形溶接することができる。

（８）チャンバ２１０の底部には、パッキン２１７を取り付けるので、パネル１Ｂの第２金属板３０の上面との密閉性がよい。

１ 真空断熱パネル
２ 真空断熱パネル製造装置
３ 真空装置
１０ 芯材
２０ 第１金属板
２０ 金属板
２１ 膨出部
３０ 第２金属板
３０ 金属板
３１ 膨出部
３２ 排気口
５０ 補強材
６０ 封止材
１００ シーム溶接装置
２００ 真空吸引部
２１０ チャンバ
２１１ 開口部
２１４ 石英ガラス
２１７ パッキン
２５０ 封止材昇降機構
２５１ 保持プレート
２５５ 昇降プレート
３００ レーザ溶接部

Claims (8)

1. 断熱性を有する芯材の一面側に第１金属板を重ね、
   前記芯材の他面側に、前記芯材から順に、排気口が設けられた第２金属板と、開口部が設けられた補強材とを、前記排気口と前記開口部とが重なるように重ね合わせる重ね合わせ工程と、
   前記第１金属板及び前記第２金属板における前記芯材よりも外周側を溶接する第１溶接工程と、
   前記排気口及び前記開口部を通じて、前記第１金属板及び前記第２金属板により挟まれて前記芯材が配置されている内部を真空引きする真空引き工程と、
   前記真空引き工程により前記内部が真空引きされた状態で、前記排気口及び前記開口部を封止材により塞ぎ、前記封止材と前記補強材と、又は前記封止材と前記補強材と前記第２金属板と、をレーザ溶接するレーザ溶接工程、を備える真空断熱パネルの製造方法。
2. 前記重ね合わせ工程は、前記第２金属板と前記補強材とを溶接する工程を含む、
   請求項１に記載の真空断熱パネルの製造方法。
3. 前記真空引き工程は、前記補強材の前記開口部を含む領域にチャンバを被せ、前記チャンバ内を真空にすることで、前記排気口から、前記第１金属板及び前記第２金属板により挟まれて前記芯材が配置されている内部を真空引きする、
   請求項１または２に記載の真空断熱パネルの製造方法。
4. 前記レーザ溶接工程は、レーザを前記チャンバの外側より照射する、
   請求項３に記載の真空断熱パネルの製造方法。
5. 前記封止材は磁性体で製造され、
   前記真空引き工程は、前記封止材を磁力によって保持して前記排気口に押し付ける押圧工程を含む、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の真空断熱パネルの製造方法。
6. 前記第１溶接工程は、シーム溶接工程である、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の真空断熱パネルの製造方法。
7. 断熱性を有する芯材と、
   前記芯材の一面側に配置された第１金属板と、
   前記芯材の他面側に前記芯材から順に配置された、排気口が設けられた第２金属板と、
   前記排気口と重なる位置に開口部が設けられた補強材と、
   前記開口部を封止する封止材と、を備え、
   前記第１金属板と前記第２金属板とにおける前記芯材が間に挟まれている領域の外側が溶接され、
   前記封止材と、前記補強材と、前記第２金属板と、が溶接され、
   前記第１金属板と前記第２金属板との間が真空状態である真空断熱パネル。
8. 前記封止材は磁性体である、
   請求項７に記載の真空断熱パネル。

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