JP4829172B2

JP4829172B2 - 真空断熱パネル

Info

Publication number: JP4829172B2
Application number: JP2007124580A
Authority: JP
Inventors: 豊彦高槻; 武男神野; 隆東野
Original assignee: Zojirushi Corp
Current assignee: Zojirushi Corp
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2027-05-09
Also published as: JP2008082534A

Description

本発明は、使用形態に応じて折り曲げ可能な真空断熱パネル、真空断熱容器、及び、真空断熱パネルの製造方法に関するものである。

従来、折り曲げ可能な真空断熱パネルとして、例えば、一対のパネル面材の連続体を用い、この一対のパネル面材の連続体における各パネル部に充填材を充填した後、単数又は複数のパネル部毎に一対のパネル面材を密閉状態に接合し、その後密閉されたパネル部を順次真空排気して封止し、必要に応じて所要数のパネル部毎に切断して分離し、パネル部間で折り曲げ加工して構造物を形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１９３９１号公報

しかしながら、前記従来の真空断熱パネルでは、各パネル部を個別に真空引きする必要がある。このため、製造設備が大がかりとなり、加工コストが嵩むという問題がある。

そこで、本発明は、折り曲げ可能な構成を有しつつも、加工性に優れ、しかも安価に製作することができる真空断熱パネルを提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、コア材の周囲をパネル部材で覆い、内部を真空引きしてなる真空断熱パネルであって、前記パネル部材によって形成される、複数の空間部と、各空間部を接続する接続部とを備え、少なくとも、前記空間部はコア材を収容され、前記接続部は、隣接する空間部同士を連通する通路を備え、かつ、折り曲げ可能であり、前記接続部の通路は、接続部を構成する、パネル部材の対向面の少なくともいずれか一方に設けた複数の突部により形成したものである。

この構成により、金属製板材によって形成される内部空間の全領域を一度に真空引きすることができ、加工性に優れる。しかも、接続部を備えているので、真空引き後に、この接続部で折り曲げることが可能である。また、プレス加工により簡単に作成することができるので、非常に安価に製作することができる。さらに、前記突部は金属製板材に空間部を構成する凹部をプレス加工により形成する際、同時に形成することができ、加工性に優れている。

前記コア材は、前記空間部に配設される厚肉部と、前記接続部に配設される薄肉部とからなる構成とするのが好ましい。

これにより、金属製板材の接続部に突部を形成しなくても、隣接する空間部間で通路を確保することができる。また、突部を形成した場合には、より一層通路の流通状態を好ましいものとすることができる。

前記接続部を構成する壁面部は、縁部側から内側に向かうに従って徐々に高低差が大きくなる凹凸部を備えるのが好ましい。

この構成により、パネル部材を接続部で折り曲げたとしても、凹凸部が応力の集中を緩和し、皺や亀裂の発生を防止する。また、曲げやすいので、作業性に優れている。

本発明によれば、隣接する空間部を接続する接続部に、空間部同士を連通する通路を形成するようにしたので、真空引きを一方の空間部からのみ行うようにしても、接続部の通路を介して隣接する空間部からも真空引きすることができる。そして、接続部で簡単に折り曲げることができる。つまり、簡単かつ安価な構成であるにも拘わらず、優れた加工性を発揮する。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２は、本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、パネル部材１内にコア材２を収容し、内部を真空引きしてなる構成である。

パネル部材１は、２枚の金属製板材３で構成されている。金属製板材３には、厚さ０．２〜１．０ｍｍ程度のステンレス等からなる、平面視矩形状の薄板が使用される。金属製板材３には、長手方向に複数の凹部４が形成されている。隣接する凹部４は、平坦部６によって連接されており、平坦部６に連続する部分は傾斜部５となっている。一方の金属板の平坦部６には、幅方向に所定間隔で複数の突部７が形成されている。凹部４及び突部７は、プレス加工により同時に形成することができる。金属製板材３は、２枚を１組として、対向する凹部４で空間部８を形成できるように重ね合わせ、周縁部を接合することにより一体化される。このとき、平坦部同士で接続部９が構成され、突部７によって空間部同士を連通する通路１０が確保される。なお、凹部４の中央部には図示しないゲッターが設けられている。ゲッターは、真空断熱パネルの完成後に内部空間で発生したガスを吸引し、真空度を維持する。

図１及び図２の例では、金属製板材３には３箇所に凹部４が形成され、これらは同一方向に並設されている。そして、中央の凹部４の隅部にチップ管１１が形成されている。チップ管１１は、内部空間を真空引きする際に使用され、真空引き後、封止される。チップ管１１は銅製で、変形しやすいので、必要に応じて封止後にステンレスパイプやセラミック等で覆うことにより保護するのが好ましい。また、真空引き後のチップ管１１は圧接封止すればよい。但し、シーラント、エポキシ、ウレタン樹脂等で封止してもよい。

コア材２には、ガラス繊維、セラミック繊維、カーボン繊維等の織布又は不織布、あるいは、マイカ板、セラミックウール、セラミックボード等が使用される。コア材２は、平板状のものを複数用意し、前記金属製板材３によって形成される空間部８にそれぞれ収容される。

次に、前記構成からなる真空断熱パネルの製造方法について説明する。

まず、プレス加工により金属製板材３に凹部４と突部７とを形成する。この場合、重ね合わせる金属製板材３は同一形状でよいため、プレス金型を別途作成する必要がない。

そして、一方の金属製板材３（第１金属製板材３ａ）を凹部４が上方に向かうように配置し、各凹部４に銅箔１２とコア材２を配置する。

続いて、前記第１金属製板材３ａに残る他方の金属製板材３（第２金属製板材３ｂ）を重ね合わせ、対向する両凹部４で前記コア材２がそれぞれ収容される空間部８を形成する（図２では、金属製板材３とコア材２との間には隙間が形成されているが、実際には隙間は殆ど形成されない。）。

次いで、重ね合わせた金属製板材３の周縁部をシーム溶接により接合一体化する。シーム溶接では、周縁部を円盤状の電極で挟み、この電極を転動させることにより行うが、周縁部が直線状に形成されているため、接合を簡単かつ確実に行うことができる。

そして、第２金属製板材３ｂの中央の凹部４を構成する壁面（詳しくは、平面視矩形状に突出する部分の隅部）にチップ管１１を接続し、このチップ管１１を介して真空引きする。真空引きでは、チップ管１１を介して、このチップ管１１が接続された空間部８のみならず、接続部９に形成された通路１０を介して隣接する空間部８をも真空引きすることができる。これは、接続部９で、図４に示すように、突部７の存在により変形を阻止され、通路１０が確保されるからである。したがって、空間部８が連接された大型のものであっても、１箇所から簡単に真空引きすることが可能である。金属製板材３を薄板で構成しているので、空間部８では真空引きにより内部空間側に変形するが、コア材２の存在により真空引きされる内部空間が確保される。なお、真空引き後、チップ管１１は圧接封止すればよい。

このようにして製造された真空断熱パネルは、図３に示すように、接続部９を折り曲げて略コ字形することにより使用する。この場合、隣接する凹部４の間には傾斜部５が形成されているため、互いに干渉することなく、スムーズに折り曲げることができる。また、傾斜部５同士を当接させて確実な位置決めを行うようにしてもよい。

前記実施形態は一例であり、例えば、次のような構成とすることも可能である。

真空断熱パネルの形成に、２枚の金属製板材３を使用したが、１枚の金属製板材３を２つ折りにすることにより形成することもできる。これにより、溶接箇所を少なくすることが可能となる。

金属製板材３は、プレス加工により種々の形態に形成することができる。例えば、２枚の金属製板材３を、凹部４を備えた同形状に加工したが、図５に示すように、一方を平坦なままで使用することも可能である。

また、突部７は、一方の金属製板材３のみに形成してもよいし、両方に形成してもよい。両方に形成する場合には、対向する平坦部６に当接可能としたもののほか、突部７同士を当接させる構成とすることも可能である。要は、真空引き時に、平坦部６の間に空気が流動可能な通路１０を確保できればよい。

また、隣接する凹部４の間には平坦部６を形成するようにしたが、この平坦部６は必ずしも必要なものではない。例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、円弧状や断面三角形状に膨出させた部分（膨出部１３）を互いに対向させるようにしてもよい。この場合、通路１０は、前記同様、膨出部１３に突部７を形成して確保してもよいし、膨出部１３に、空間部８同士を連通する溝１４を形成するようにしてもよい。要は、金属製板材３に別途部品を付加することなく、プレス加工等によって簡単に空間部８同士を連通可能な通路１０を形成できればよい。

また、空間部８を３箇所に形成し、略コ字形に折り曲げて使用するようにしたが、例えば、図７に示すように、中心の空間部８の４辺に空間部８をそれぞれ連接することにより、接続部９で折り曲げて上方が開口する箱状として使用するようにしてもよい。また、図８に示すように、空間部８の対向する２辺に空間部８を連接し、残る２辺のうちの１辺に３つの空間部８を連接することにより、接続部９で折り曲げて６面を覆われる箱状としてもよい。図７及び図８のように多数の空間部８を連接させる場合、周縁部のシーム溶接は、接合ラインＬが交差する部分で、互いの接合ラインＬを超える位置まで行うようにするのが好ましい。これにより、接続部９で折り曲げたとしても、接合部分の封止性が損なわれるといった不具合が発生することがない。

また、チップ管１１は１箇所のみに形成したが、連接される空間部８が多くなれば、複数箇所に形成することも可能である。但し、接続部９に形成した通路１０を介して複数の空間部８をまとめて真空引きするようにすればよい。

また、チップ管１１は、真空引き後に圧接封止するようにしたが、超音波溶着してもよいし、溶着後切除するようにしてもよい。切除すれば、真空断熱パネルからの突出部分がなくなり、取り扱いに便利である。

コア材２は、各空間部８に収容される複数部材で構成したが、図９に示すように、連続する１又は２以上の部材で構成してもよい。この場合、空間部８に位置する部分を厚肉（厚肉部）とし、接続部９に位置する部分を薄肉（薄肉部）とした段付き構造を採用すれば、空間部８での十分な真空領域と、接続部９での空気通路とを確保することができる。

また、コア材２は、図９中、２点鎖線で示すように、複数枚を重ねた構成とし、空間部８での厚さを前記厚肉部と同等とすると共に、接続部９での厚さを前記薄肉部と同等としてもよい。

また、コア材２は、端部を平坦としたが、図１０に示すように、金属製板材３の傾斜部５に沿う傾斜面を備えた構成とするのが好ましい。これにより、真空引き時の金属製板材３の変形を傾斜部５でも防止することができ、隣接する空間部８間での空気の流れをより一層確実に確保することが可能となる。

また、前記真空断熱パネルは、図１１及び図１２に示すように、平面視略矩形状である２枚の金属製板材３に、一端側から他端側に向かって断面波形形状の凹部４をそれぞれ形成し、コア材２を挟み込んだ後、両金属製板材３の周縁部をシーム溶接し、図示しないチップ管を介して内部を真空引きしてなる構成としてもよい。

この構成によれば、断面波形形状の凹部４により温度変化が大きくて熱収縮あるいは熱膨張した場合であっても、その影響を十分に吸収し、溶接箇所に無理な負荷がかかって損傷させる等の不具合を防止することができる。また、図１３に示すように、波形形状が連続する方向に対して自由に屈曲させることができ、使用場所に適した形状とすることが容易にできる。

また、前記真空断熱パネルは、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、接続部９に断面鋸歯状の凹凸部１５を形成された構造としてもよい。これにより、接続部９で折り曲げる際、凹凸部１５によって応力の集中が緩和され、皺や亀裂が発生することを防止することができる。特に、凹凸部１５は縁部から内側に向かうに従って徐々に高低差が大きくなるように構成されているので、応力集中の発生しやすい箇所での亀裂等の発生を確実に防止することが可能となる。なお、凹凸部１５の断面形状は鋸歯状に限らず、波形等の他の形状であってもよい。

また、前記真空断熱パネルは、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、平面視矩形状に形成し、９箇所の空間部８と、両側２箇所の切込み部１６とを形成することにより、隣接する空間部８同士が、切込み部１６以外の部分で接続部９を介して接続された構成としてもよい。

このような構成の真空断熱パネルによれば、図１５（ｂ）に示すように、中央に位置する底面部１７に対して側面部１８ａ、１８ｂを直角に曲げ起こし、さらに曲げ起こした側面部１８ａ、１８ｂのうち、対向する２箇所の側面部１８ｂの両側に連続する補助側面部１８ｃを直角に曲げて箱状とすることにより断熱容器を得ることができる。この場合、折り曲げた側面部１８ａ、１８ｂ及び補助側面部１８ｃを溶接等により接合してもよい。

このようにして得られた断熱容器では、角部に側面部１８ａの縁が露出せず、接続部９を介して真空空間が連続する側面部１８ｂ及び補助側面部１８ｃによって覆われた状態となる。したがって、真空断熱パネルを折り曲げて形成した容器であるにも拘わらず、深絞り加工によって形成した真空二重容器とほぼ同等な断熱性能を発揮させることができる。

また、前記真空断熱パネルは、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、さらに上方開口部をも閉鎖できるように、側面部１８ａ、１８ｂにそれぞれ連続する天井部１９ａ、１９ｂを形成するようにしてもよい。この場合も、前記図１５に示す断熱容器と同様に、天井部分が天井部１９ａ、１９ｂによって二重に覆われるので、非常に断熱性能に優れている。

本実施形態に係る真空断熱パネルの斜視図である。図１の概略断面図である。図１に示す真空断熱パネルの使用形態を示す概略断面図である。図２の接続部近傍を示す拡大断面図である。他の実施形態に係る真空断熱パネルの概略部分断面図である。他の実施形態に係る真空断熱パネルの接続部近傍を示す拡大断面図である。他の実施形態に係る真空断熱パネルの展開図である。他の実施形態に係る真空断熱パネルの展開図である。他の実施形態に係る真空断熱パネルの接続部近傍を示す拡大断面図である。他の実施形態に係る真空断熱パネルの接続部近傍を示す拡大断面図である。他の実施形態に係る真空断熱パネルの斜視図である。図１１の一部破断斜視図である。図１１に示す真空断熱パネルの使用形態の一例を示す正面図である。（ａ）は他の実施形態に係る真空断熱パネルの部分斜視図、（ｂ）はその正面図である。（ａ）は他の実施形態に係る真空断熱容器を形成するための真空断熱パネルの平面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は折り曲げ状態を示す斜視図である。（ａ）は他の実施形態に係る真空断熱容器を形成するための真空断熱パネルの平面図、（ｂ）は折り曲げ状態を示す斜視図である。

符号の説明

１…パネル部材
２…コア材
２ａ…傾斜面
３…金属製板材
４…凹部
５…傾斜部
６…平坦部
７…突部
８…空間部
９…接続部
１０…通路
１１…チップ管
１２…銅箔
１３…膨出部
１４…溝
１５…凹凸部
１６…切込み部
１７…底面部
１８ａ、１８ｂ…側面部
１８ｃ…補助側面部
１９ａ、１９ｂ…天井部

Claims

コア材の周囲をパネル部材で覆い、内部を真空引きしてなる真空断熱パネルであって、
前記パネル部材によって形成される、複数の空間部と、各空間部を接続する接続部とを備え、
少なくとも、前記空間部はコア材を収容され、
前記接続部は、隣接する空間部同士を連通する通路を備え、かつ、折り曲げ可能であり、
前記接続部の通路は、接続部を構成する、パネル部材の対向面の少なくともいずれか一方に設けた複数の突部により形成したことを特徴とする真空断熱パネル。
前記コア材は、前記空間部に配設される厚肉部と、前記接続部に配設される薄肉部とからなることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱パネル。
前記コア材は、隣接する空間部側に向かって徐々に傾斜する傾斜面を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の真空断熱パネル。
前記接続部を構成する壁面部は、縁部側から内側に向かうに従って徐々に高低差が大きくなる凹凸部を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の真空断熱パネル。