JP3666508B1

JP3666508B1 - 断熱パネル

Info

Publication number: JP3666508B1
Application number: JP2004261896A
Authority: JP
Inventors: 明中野; 卓人柴山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2024-09-09
Also published as: JP2006078076A

Abstract

【課題】充填断熱材からなる断熱パネルに真空断熱材を使用し、連結部を含む断熱パネル全体からの侵入熱量を低減し、断熱性のきわめて高い断熱パネルを提供する。
【解決手段】間隔を開けて互いに対向する面材１０２と、面材を固定する枠材１０５と、面材１０２間の内部空間に配設されている真空断熱材１０３と、面材１０２間の内部空間に充填発泡される充填断熱材１０４とで構成される断熱パネル１０１において、真空断熱材１０３が枠材１０５により固定され断熱パネル１０１に対する真空断熱材１０３の被覆面積を最大限大きくすることができると共に、面材１０２端部が断熱性のある枠材１０５内に挿入されているため、連結部を含む断熱パネル１０１全体の侵入熱量を大幅に削減することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、低温や高温に温度を一定に保つ断熱箱体などに用いられる断熱パネルに関するものである。

近年、地球温暖化防止の観点から様々な分野で省エネルギー化が大きな課題となっている。中でも食品の冷凍冷蔵や室内空間の温度制御に必要となる電気エネルギーの省力化も必須課題であり、様々な省エネルギー化の取組みがなされている。

本課題を解決する一つの策として、食品の冷凍や冷蔵に用いる大型倉庫や小型プレハブを構成する断熱パネルの断熱性能を高めて省エネルギー化を図るべく、断熱パネルに真空断熱材を用いることが考案された。具体的には、真空断熱材だけで断熱パネルを構成することは、生産性や信頼性の観点から極めて困難なため、断熱パネル内部に真空断熱材を配設した後、断熱パネル内にウレタンフォームを充填し断熱パネルを構成する方法がとられてきた。

但し、断熱パネルを構成する対向した面材と、断熱パネル内部に配設した真空断熱材との隙間にウレタンフォームを充填するため、ウレタンフォームが円滑に充填できずに空隙が残り適正な断熱性能を得ることが出来ないことがある。

そこでウレタンフォームの充填性を確保し適正な断熱性能を得るために、断熱パネルを構成する枠材や断熱パネルを連結して断熱箱体を構成するための連結装置と真空断熱材との距離をある程度確保し、真空断熱材を枠材や連結装置に対して紐やワイヤーを用いて支持する方法がとられていた（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上述した従来の断熱パネルを説明する。

図７は、従来の断熱パネル１の断面図である。図７に示すように、従来の断熱パネル１は、間隔を開けて互いに対向している一対の面材２と、この面材２間の内部空間に配置されている板状の真空断熱材３と、面材２間の真空断熱材３以外の内部空間に充填発泡される充填断熱材４と、対向する面材２を連結して断熱パネルを略密閉空間として構成するための枠材５と、複数の断熱パネル１を連結して断熱箱体を構成するための連結装置６と、真空断熱材３を連結装置６に対して支持する線状材７を備えている。

以上のように構成された断熱パネルについて、以下その作用を説明する。

対向する面材２の内部に配設される真空断熱材３は断熱パネル１の面積よりもある程度小さく、枠材５に接合された連結部材６に対して線状材７で位置決めされている。そのため、充填断熱材４を充填する際に、真空断熱材３が充填圧力に押されて移動してしまうといった問題が生じないとともに、線状材７で位置決めしているため充填断熱材４の充填性を損なうような邪魔な障害物がないため充填断熱材４が充填しきれず空隙ができてしまうといった問題が生じない。その結果、真空断熱材３を用いない場合と比較して高い断熱性能を得ることができると期待できる。

ここで、充填断熱材４として一般的に用いられているウレタンフォームの熱伝導率は０．０２Ｗ／ｍＫ程度である。一方、真空断熱材３の熱伝導率は０．００２〜０．００４Ｗ／ｍＫ程度であり、ウレタンフォームの５倍から１０倍の高い断熱性能を有する。そのため、断熱パネル１の真空断熱材３を複層した部分での熱伝導率は理論上の合成熱伝導率相当の高い断熱性能を得ることができる。
特開平１１−１４２０４９号公報

しかしながら、上記従来の構成では、充填断熱材４を円滑に充填するために枠材５に連結支持された連結装置６と真空断熱材３との距離をある程度大きく開けるため、真空断熱材３が存在せず充填断熱材４のみで断熱性を確保する部分が大きく残ることとなる。その結果、断熱パネル１の大部分の断熱性能を真空断熱材３により高めることは可能ではあるが、断熱パネル１を連結して構成する断熱箱体として考える場合には、真空断熱材３が存在する部分の断熱性能と、充填断熱材４のみで断熱される部分の断熱性能と、断熱パネル１の連結部分の断熱性能に起因して侵入熱量が決まるため、真空断熱材３と充填断熱材４との断熱性能差と比較して、箱体としての断熱性能は期待したほど向上しないという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、充填断熱材の円滑な充填性を確保した上で、箱体としての高い断熱性能を得るための真空断熱材を用いた断熱パネルを提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の断熱パネルは、対向する面材の端部と枠材の突き合わせる端部とが、それぞれ面材の平面方向にずれるように構成され、真空断熱材が、断熱パネルを連結している時に一方の側の面材の端部の連結部を覆うように他方の側の面材と枠材との隙間に挟持されているのである。また、別の本発明の断熱パネルは、隣接する一方の断熱パネルの凸型枠材と他方の断熱パネルの凹型枠材とを突き合わせて断熱パネルを連結するものであり、真空断熱材が、断熱パネルを連結している時に面材の端部の連結部を覆うように枠材の断面形状の略中央部分に挟持されているのである。これにより、充填断熱材の充填性が危惧される隙間を無くすと同時に、断熱パネルに対する真空断熱材の被覆面積を最大限大きくしたものである。これによって、充填断熱材のみで断熱される部分を最小限に留めることができ、断熱パネルからの侵入熱量を抑えることができる。また、断熱パネルの連結部分からの侵入熱量を削減することができるので、断熱箱体としての断熱性能を高めることができるという作用を有する。

また、本発明の断熱パネルは、対向してなる面材の端部の折り返し部分を枠材に差し込むようにしたものである。これによって、面材の端部を介して断熱パネルの連結部分に侵入する侵入熱量を低減することにより、断熱箱体としてのトータルの侵入熱量を大幅に低減するといった作用を有する。

本発明の断熱パネルは、断熱パネルを連結してなる箱体に対するトータルの侵入熱量を大幅に低減することで、箱体としての断熱性能を大幅に高める断熱パネルを提供することができる。

請求項１に記載の発明は、間隔を開けて互いに対向する面材と、前記面材の端部を固定する枠材と、前記面材間の内部空間に配設される真空断熱材と、前記面材間の前記真空断熱材以外の内部空間に充填発泡される充填断熱材とで構成される断熱パネルであって、前記断熱パネルを連結する場合は、前記枠材同士を突き合わせて連結するものであり、対向する前記面材の端部と前記枠材の突き合わせる端部とが、それぞれ前記面材の平面方向にずれるように構成され、前記真空断熱材は、前記断熱パネルを連結している時に一方の側の面材の端部の連結部を覆うように他方の側の前記面材と前記枠材との隙間に挟持されていることにより、真空断熱材と枠材とは略接合した状態となるため、断熱パネルの断熱性能が低下する程の空隙が生じることはなく、断熱パネルに対する真空断熱材の被覆面積を最大限大きくすることができるため、断熱パネルの断熱性能は、充填断熱材と真空断熱材の合成熱伝導率が支配的な因子となり、また、断熱パネルの連結部分からの侵入熱量を削減することができるので、断熱パネルを連結してなる断熱箱体としての断熱性能を高めることができる。

また真空断熱材を支持するための固定部材を別途設ける必要がないため、製作工程の削減および直材の低コスト化にも寄与できる。

また、面材と真空断熱材が略一体となり構成できることから、充填断熱材を充填する空間容積を広く確保することができるため、充填断熱材をより確実に充填できることなり、適正な断熱性能をより容易に得ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明における前記断熱パネルは断熱箱体を構成するものであって、前記断熱箱体の内面を構成する前記面材により前記真空断熱材が挟持されることにより、厚みのある断熱パネルを連結してなる断熱箱体において、所定の断熱性能を得る際に真空断熱材の使用量を最小限に抑えることとなり、真空断熱材の費用を最小限に抑えて高い断熱性能を得ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記枠材には凸型枠材と凹型枠材があり、前記断熱パネルを連結する場合は、隣接する一方の前記断熱パネルの凸型枠材と他方の前記断熱パネルの凹型枠材とを突き合わせて連結することにより、断熱パネルの連結部分における熱の侵入経路となる枠材の断面を最小面積にすることが可能となり、連結部分からの侵入熱量を抑えることができ、断熱箱体としての断熱性能をトータルに高めることができる。

請求項４に記載の発明は、間隔を開けて互いに対向する面材と、前記面材の端部を固定する枠材と、前記面材間の内部空間に配設される真空断熱材と、前記面材間の前記真空断熱材以外の内部空間に充填発泡される充填断熱材とで構成される断熱パネルであって、前記枠材には凸型枠材と凹型枠材があり、前記断熱パネルを連結する場合は、隣接する一方の前記断熱パネルの凸型枠材と他方の前記断熱パネルの凹型枠材とを突き合わせて連結するものであり、前記真空断熱材は、前記断熱パネルを連結している時に前記面材の端部の連結部を覆うように前記枠材の断面形状の略中央部分に挟持されていることにより、断熱パネルの連結部分における真空断熱材の間隔をより狭くすることが可能になり、真空断熱材と枠材とは略接合した状態となるため、断熱パネルの断熱性能が低下する程の空隙が生じることはなく、断熱パネルに対する真空断熱材の被覆面積を最大限大きくすることができるため、断熱パネルの断熱性能は、充填断熱材と真空断熱材の合成熱伝導率が支配的な因子となり、また、断熱パネルの連結部分からの侵入熱量を削減することができるので、断熱パネルを連結してなる断熱箱体としての断熱性能を高めることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記面材の端部が折り返され、前記枠材に設けた切り欠き内に挿入されていることにより、面材が受けた熱が断熱パネル内に侵入する面材端部の経路が断熱性のある枠材によって遮断されることとなり、連結部分からの侵入熱量を抑えることができ、断熱箱体としての断熱性能をトータルに高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における断熱パネルを連結してなる断熱箱体の外観斜視図である。図２（ａ）は断熱パネルの正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図３は断熱パネル連結部の断面図である。

図１において、断熱箱体１１０は断熱パネル１０１を複数連結して構成されている。断熱パネル１には、断熱箱体１１０の天井を構成するパネルと、側壁を構成するパネルと、床を構成するパネルと、開閉部材やガスケットを設けることにより開閉自在に取り付けられた扉パネルがある。断熱パネル１０１は、幅９００ｍｍが基本寸法であり、高さはニーズ応じて１８００ｍｍ程度以上の様々なサイズが用意されているが、本実施の形態では１８００ｍｍとした。

断熱パネル１０１は、互いに間隔を開けて対向する一対の略矩形の面材１０２と、面材１０２の端部に配設されている枠材１０５を備えており、枠材１０５が断熱パネル１０１の周縁部を塞いでいる。面材１０２の端部は折り返され、枠材１０５の切り欠き部に５ｍｍ程度挿入されている。本実施の形態では、断熱パネル１０１の厚みは冷蔵用保冷庫を想定して４０ｍｍとした。

ここで、面材１０２には厚み０．４ｍｍ程度の鉄板が一般的であり、枠材１０５は断熱性を有する材料を押出し成形などにより成形しており、ここでは発泡ポリスチレンを用い、その熱伝導率は０．０３０Ｗ／ｍＫ程度である。強度面から考えその基本厚みは１０ｍｍとした。

また、枠材１０５には互いに断面形状が異なる凸型枠材１０５ａと凹型枠材１０５ｂとがあり、枠材１０５同士を突き合わした後、シリコンなどの目地シール材１０８で固定され断熱パネル１０１は連結される。ここで、シリコンの熱伝導率は０．２Ｗ／ｍＫ程度である。

真空断熱材１０３は、両面テープなどで断熱箱体１１０の内側面材１０２ａに密着固定した後、枠材１０５の支持位置１０５ｃにて確実に内側面材１０２ａと枠材１０５の間に挟持され端部まで確実に固定される。ここで、真空断熱材１０３は、断熱パネル１０１内に縦８８０ｍｍ程度、横８８０ｍｍ程度のものを２枚固定している。なお、真空断熱材１０３は、無機繊維系のコア材をガスバリア性のある外皮材で覆い、内部を脱気して密封することにより形成されている。

そして、真空断熱材１０３が固定された後、充填断熱材１０４を断熱パネル１０１内部に充填発泡し、断熱パネル１０１内の空間を充填断熱材１０４で埋めることにより断熱パネル１０１が完成する。ここで、充填断熱材１０４としてはウレタンフォームを用いることが一般的でありその熱伝導率は０．０２Ｗ／ｍＫ程度である。

なお、真空断熱材１０３の熱伝導率は０．００２〜０．００４Ｗ／ｍＫであることからウレタンフォームの５倍から１０倍という高い断熱性能を有している。

以上のように構成された断熱パネルについて、以下にその動作、作用を説明する。

断熱パネル１０１の面積に対する真空断熱材１０３の被覆面積の比率である被覆率は本実施の形態では約９６％である。また、真空断熱材１０３を複層した部分の合成熱伝導率はおよそ０．０６Ｗ／ｍＫ程度であり、断熱パネル１０１端部に近い位置に残るウレタンフォーム１０４のみの部分と比較して３倍強の断熱性能を有している。なお、厳密に言えば真空断熱材１０３の外皮材や、真空断熱材１０３を複層したことによる熱の回り込み現象があるが、ここでは影響が小さいものとして考慮していない。

これに対して、従来例の場合には、面材２の端部から真空断熱材１０３までの距離が大きいため、被覆率は８５％以下程度まで低下する。また、面材端部の折り返し部分が枠材１０５の外側に位置しているため断熱パネル１０１の連結部からの侵入熱量が大きい。

図４には、侵入熱量の低減効果の特性図を示す。まず、比較のためウレタンフォーム１０４のみで断熱した場合には断熱パネル１０１の一枚当たりの侵入熱量は約２６Ｗあり、断熱パネル１０１からの侵入熱量Ｕが７５％、連結部からの侵入熱量Ｓが１５％程度と考えられる。なお、侵入熱量の値は実験や机上計算ならびにコンピュータシミュレーションからの推算値である。

これに対して、従来例では真空断熱材１０３を複層したことにより、断熱パネル１０３からの侵入熱量（ＵとＶの合計）は約５０％程度低減できると考えられるが、連結部からの侵入熱量Ｓが低減できないため、侵入熱量の合計量は半減できない。

つまり、真空断熱材１０３を複層した部分の断熱性能は、ウレタンフォーム１０４のみの場合と比較して３倍以上向上しているが、連結部を含む断熱パネル１０１全体の侵入熱量の合計は約４０％程度しか低減できないと推察される。

一方、本実施の形態の場合には、枠材１０５の厚みを１０ｍｍに抑えて結合部の熱の侵入経路面積を小さくすると共に、枠材１０５で真空断熱材１０３を支持することにより、被覆面積を９５％以上まで高めることができるため、ウレタンフォーム１０４のみで断熱する部分は殆ど残らない。

更に面材１０２端部の折り返しを枠材１０５の切り欠きに挿入することにより、熱伝導性の高い面材１０２からの侵入熱はかなり低減し、連結部からの侵入熱量Ｓが半減する。その結果、連結部まで含めた断熱パネル１０３全体からの侵入熱量を５０％以上削減することができる。

なお、本実施の形態では真空断熱材１０３の厚みを約１０ｍｍとしたが、真空断熱材１０３の厚みを調節することにより、更に断熱性能を高めることが出来る。

この結果、本実施の形態の断熱パネル１０１を連結してなる断熱箱体１１０の断熱性能を、２倍程度まで高めることが可能となり、冷蔵に必要な冷却量が半減するため、冷却システムまでランクダウンすることが可能と考えられる。これらの効果を総合的に合わせると、従来の冷蔵に必要となる電気エネルギーを２０％から３０％程度まで低減することが可能となり、大幅な省エネルギー化が図れる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における断熱パネル連結部の断面図である。

実施の形態２の断熱パネル２０１の基本構成は、実施の形態１の断熱パネル１０１と同様であるので、同じ構成については説明を省略する。

枠材２０５の凸型枠材２０５ａと凹型枠材２０５ｂは基本厚みを１０ｍｍにし、略中央部分に真空断熱材２０３の支持位置２０５ｃを設けている。

また、真空断熱材２０３は、枠材２０５の支持位置２０５ｃに挟持されており、断熱パネル２０１端部の連結部を塞ぐように配設されている。

本実施の形態では、真空断熱材２０３が断熱パネル２０１の連結部を塞ぐように配設されていると共に、断熱パネル２０１の接合時における面材２０２同士の当たりを防止するための接合代の分だけ真空断熱材２０３同士の間隔を狭くすることが可能となるため真空断熱材の被覆率も若干向上する。

その結果、断熱性能の悪いシリコンゴムによりシールされていた連結部からの侵入熱量を激減させることが可能となり、連結部を含む断熱パネル２０１全体からの侵入熱量はウレタンフォーム２０４だけで構成される場合と比較して約７０％近く低減できると考えられる。

その結果、本実施の形態の断熱パネル２０１を連結してなる断熱箱体では実施の形態１以上に冷蔵に必要な冷却量を削減することができるため、更に大幅な省エネルギー化が可能となる。

また、本実施の形態では、真空断熱材２０３を断熱パネル２０１の厚み方向の略中央部分に複層したため、真空断熱材２０３を面材２０２に固定する両面テープなどの固定部材の削減が可能であると共に、断熱パネル２０３の表面の平滑性も高めることができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における断熱パネル連結部の断面図である。

実施の形態３の断熱パネル３０１の基本構成は、実施の形態１および実施の形態２と同様であるので同じ構成については説明を省略する。

枠材３０５の凸型枠材３０５ａと凹型枠材３０５ｂは、基本厚みを１０ｍｍにし、対向する面材３０２の端部の位置がずれるように構成している。

また、真空断熱材３０３は、内側面材３０２ａと枠材３０５の支持位置３０５ｃに挟持されている。

本実施の形態では、枠材３０５とウレタンフォーム３０４が断熱パネル３０１の連結部を塞ぐように配設されていると共に、連結部の熱の侵入経路となる枠材３０５の経路長を長くしている。

そのため、実施の形態２と同様に断熱性能の悪いシリコンゴムによりシールされていた連結部からの侵入熱量を激減させることが可能となり、連結部を含む断熱パネル３０１全体からの侵入熱量を大幅に低減することが可能である。

その結果、本実施の形態の断熱パネル３０１を連結してなる断熱箱体では実施の形態２と同程度まで冷蔵に必要な冷却量を削減することが可能となり、大幅な省エネルギー化が可能となる。

なお、本実施の形態は断熱性能の効果としては同程度と考えられるが断熱パネル３０１の壁厚が薄くウレタンフォーム３０４の充填性を高める必要がある場合について特に有効な連結部の構成手段であると言える。

以上のように、本発明にかかる断熱パネルは、真空断熱材を用いた断熱パネル全体の断熱性能を高めると共に、断熱パネルの接合部の断熱性能も高めることが出来るため、低温や高温に温度を一定に保つ冷凍冷蔵庫や倉庫ならびに屋外のＡＴＭプレハブなど空調空間を構成する断熱箱体や断熱壁等の温度コントロールに必要となる電気エネルギーの省力化にも適用できる。

本発明の実施の形態１における断熱箱体の外観斜視図（ａ）は同実施の形態における断熱パネルの正面図、（b）は同実施の形態におけるＣ−Ｃ断面図同実施の形態における断熱パネル連結部の断面図同実施の形態における侵入熱量の低減効果を示す特性図本発明の実施の形態２における断熱パネル連結部の断面図本発明の実施の形態３における断熱パネル連結部の断面図従来の断熱パネル連結部の断面図

符号の説明

１０１，２０１，３０１断熱パネル
１０２，２０２，３０２面材
１０２ａ，３０２ａ内側面材
１０３，２０３，３０３真空断熱材
１０４，２０４，３０４充填断熱材
１０５，２０５，３０５枠材
１０５ａ凸型枠材
１０５ｂ凹型枠材
１１０断熱箱体

Claims

間隔を開けて互いに対向する面材と、前記面材の端部を固定する枠材と、前記面材間の内部空間に配設される真空断熱材と、前記面材間の前記真空断熱材以外の内部空間に充填発泡される充填断熱材とで構成される断熱パネルであって、前記断熱パネルを連結する場合は、前記枠材同士を突き合わせて連結するものであり、対向する前記面材の端部と前記枠材の突き合わせる端部とが、それぞれ前記面材の平面方向にずれるように構成され、前記真空断熱材は、前記断熱パネルを連結している時に一方の側の面材の端部の連結部を覆うように他方の側の前記面材と前記枠材との隙間に挟持されていることを特徴とする断熱パネル。
前記断熱パネルは断熱箱体を構成するものであって、前記断熱箱体の内面を構成する前記面材により前記真空断熱材が挟持されることを特徴とする請求項１に記載の断熱パネル。
前記枠材には凸型枠材と凹型枠材があり、前記断熱パネルを連結する場合は、隣接する一方の前記断熱パネルの凸型枠材と他方の前記断熱パネルの凹型枠材とを突き合わせて連結することを特徴とする請求項１または２に記載の断熱パネル。
間隔を開けて互いに対向する面材と、前記面材の端部を固定する枠材と、前記面材間の内部空間に配設される真空断熱材と、前記面材間の前記真空断熱材以外の内部空間に充填発泡される充填断熱材とで構成される断熱パネルであって、前記枠材には凸型枠材と凹型枠材があり、前記断熱パネルを連結する場合は、隣接する一方の前記断熱パネルの凸型枠材と他方の前記断熱パネルの凹型枠材とを突き合わせて連結するものであり、前記真空断熱材は、前記断熱パネルを連結している時に前記面材の端部の連結部を覆うように前記枠材の断面形状の略中央部分に挟持されていることを特徴とする断熱パネル。
前記面材の端部が折り返され、前記枠材に設けた切り欠き内に挿入されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の断熱パネル。