JP6253534B2 - 真空断熱材の製造方法、及びその製造方法で製造された真空断熱材 - Google Patents
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Description
また、真空化の工程では、大気圧で圧縮される前の芯材を収容可能な大きさの真空容器が必要となり、真空ポンプの大容量化も必要となるため製造設備費が大きくなり、また、真空容器内を必要な圧力まで減圧するのに要する時間が長くなる。
図1は、本実施の形態1に係る真空断熱材1を示す斜視図である。図2は、本実施の形態1に係る真空断熱材1の断面図である。
本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造方法は、製造コストを抑制することができる改良が加えられたものである。
真空断熱材1は、グラスファイバーの集合体である芯材2と、芯材2を被覆する外包材3と、外包材3の内部に配置された吸着剤4で構成されている。外包材内部は数Pa程度に減圧され、密封されている。
なお、以下の説明においては、フィルム5a及びフィルム5bを総称してフィルム5とも称する。フィルム5は、たとえば多層構造を有するラミネートフィルムで構成することができる。より詳細には、フィルム5は、加熱により熱溶着する熱溶着層としての樹脂フィルムと、気体の透過を防止するガスバリア層としての金属フィルムとを有している。
次に、本実施の形態に係る真空断熱材1の製造方法について説明する。図3は、本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造方法を示すフローチャートである。
図4は、本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造方法の積層工程の説明図である。図4に示すように、予め設定された厚みを有する綿材2Aを複数積層する。綿材2Aは、グラスファイバーの繊維集合体である。この積層工程では、製造する真空断熱材1の厚みに応じて綿材2Aの積層数、綿材2A自体の厚みを適宜変更する。
図5は、本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造方法の切断工程の説明図である。図5に示すように、複数積層した綿材2Aが、予め設定された幅(水平方向の幅)になるように切断し、芯材2を作製する。切断する方法は、特に限定されるものではなく、カッターなどを備えている切断機を用いることもできるし、レーザーで切断する切断機を用いることもできる。
図6は、本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造方法の配置工程の説明図であり、芯材2を圧縮する前の状態の説明図である。配置工程は、芯材2を圧縮するプレス機11上に、芯材2を配置するとともに芯材2の周囲にフィルム5を配置する。ここで、プレス機11は、フィルム5が配置された芯材2を圧縮する部分となるプレス部11A及びプレス部11Bを有している。
図7は、本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造方法の圧縮工程の説明図であり、芯材2を圧縮している状態の説明図である。図7を参照して圧縮工程について説明する。
図8は、本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造方法のシール工程の説明図である。外包材3をシールする溶着シール機10は、プレス機11の側方に配置されている。シール工程では、圧縮工程で実施したプレス機11による圧縮を継続して実施している。
図9は、本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造方法の乾燥工程における説明図である。周縁部Fの一部がシールされたフィルム5a、フィルム5b及びこれらに収容されている芯材2を、乾燥炉17内に投入する。このとき、乾燥炉17内はフィルム5a及びフィルム5bを構成する各層の繊維の融点のうち、最も低いものに対して10℃〜20℃程度低い温度に加熱されている。これにより、フィルム5a及びフィルム5bが溶融してしまうことを防止している。
図10は、本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造方法の真空包装工程における説明図である。次に、真空包装工程において、まず、一体となったフィルム5a、フィルム5b及び芯材2を乾燥炉17から取り出し、真空容器18A内に設置する。真空容器18A内に設置した後に、フィルム5の開放部分を介してフィルム5内に吸着剤4を挿入する。その後、真空容器18Aを密閉し、弁18Cを開放するとともに真空ポンプ18Bを駆動して真空容器18A内を減圧する。なお、弁18Dについては閉とする。
真空容器18A内が十分排気され、圧力が数Pa程度になったところで、真空容器18A内に設置されている溶着シール機18Eを用いて、フィルム5の開放部分を熱溶着し、封止する。その後、真空ポンプ18Bを停止するとともに弁18Cを閉じて真空容器18A内の排気を停止し、弁18Dを開くことで真空容器18A内を大気開放する。これにより、芯材2は、フィルム5を介して大気圧により圧縮され、原綿に対して数十分の一の厚さとなる。このようにして、フィルム5内が真空化される。以上のような工程により真空断熱材1は製造される。
本実施の形態1に係る真空断熱材1の製造方法では、圧縮工程において、芯材2の上下面にフィルム5を配置し、その状態でプレス機11で予め設定された厚みに圧縮する。そして、圧縮している状態で、フィルム5の周縁部Fの一部をシールし、溶着シール部6を形成する。これにより、芯材2を加熱プレスで圧縮したり、バインダーを添加して結着させたり、内包材を用いたりするなどをしなくても、フィルム5に余分な耳部が発生することなどを抑制しながら、外包材3の内部に芯材2を収納することができる。
すなわち、本実施の形態1に係る真空断熱材の製造方法では、余分な耳部の発生を抑制できるだけでなく、加熱プレス、バインダー、内包材を用いない分、製造コストを抑制することができる。
すなわち、ポンプの大容量化の抑制及び減圧時間の増大の抑制などを実現できる。
本実施の形態2は、実施の形態1と共通する構成については同一符号を付し、相違点について中心に説明するものとする。本実施の形態2の製造方法では、規制板13a及び規制板13bと規制部材14a及び規制部材14bとを用いる。
図11は、実施の形態2に係る真空断熱材1の製造方法の配置工程の説明図であり、芯材2を圧縮する前の状態の説明図である。
図11に示すように、配置工程において、芯材2とフィルム5をプレス機11上に設置する際に、上下一対の規制板13a及び規制板13bをフィルム5a及びフィルム5bの上下に配置する。すなわち、規制板13aは、配置工程において、プレス機11のプレス部11Aとフィルム5aとの間に介在するように配置され、規制板13bは、配置工程においてプレス部11Bとフィルム5bとの間に介在するように配置される。
図12は、実施の形態2に係る真空断熱材1の製造方法の圧縮工程の説明図であり、芯材2を圧縮している状態の説明図である。図12に示すように、プレス機11によって、フィルム5a、フィルム5b、規制板13a及び規制板13bとともに芯材2を真空断熱材1の1.1倍程度の厚さまで圧縮する。
図13は、本実施の形態2に係る真空断熱材1の製造方法のシール工程の説明図である。図14は、本実施の形態2に係る真空断熱材1の製造方法のシール工程にて用いられる厚さ規制冶具15の説明図である。次に、図13に示すように溶着シール機10により、上下のフィルム5a及びフィルム5bを、周縁部Fのうちの開放する部分を除いて溶着し、その後、溶着シール機10を退避させる。
図15は、本実施の形態2に係る真空断熱材1の製造方法の乾燥工程の説明図である。乾燥工程においては、一体となった芯材2とフィルム5を厚さ規制冶具15による規制を解除せず、プレス機11上から取り出し、乾燥炉17内に投入する。
図16は、本実施の形態2に係る真空断熱材1の製造方法の真空包装工程の説明図である。真空包装工程においては、一体となった芯材2とフィルム5を厚さ規制冶具15による規制を解除せず取り出し、真空容器18A内に設置する。設置後、吸着剤4をフィルム5内に挿入し、真空容器18A内を減圧する。そして、フィルム5内を減圧して密封する。真空容器18A内の減圧をやめた後に、真空容器18A内を大気開放する。このとき、真空断熱材1は、規制板13aと規制板13bとの間の間隔よりも薄くなっているため、厚さ規制冶具15を容易に着脱することができる。
本実施の形態2に係る真空断熱材1の製造方法では、実施の形態1に係る真空断熱材1の製造方法と同様の効果を有することに加えて次の効果を有する。
本実施の形態2に係る真空断熱材1の製造方法では、フィルム5の周縁部のシールだけでなく、厚さ規制冶具15の作用によっても芯材2の厚みの復元を抑制することができる。
そこで、本実施の形態2では、プレス機11での圧縮の解除後も、芯材2を真空断熱材1と同等の厚さを維持するため、厚さの不均一の発生を抑制することができ、真空包装工程後の真空断熱材1の表面うねりを厚さの1割以下程度に抑制することができる。
すなわち、本実施の形態2によれば、形状精度及び断熱性能の良好な真空断熱材1を安価に得ることができる。
図18は、本実施の形態3に係る真空断熱材1の製造方法におけるシール工程の説明図である。図19は、図18に示す封止部材16でフィルム5を封止した状態の斜視図である。本実施の形態3は、実施の形態1、2と共通する構成については同一符号を付し、相違点について中心に説明するものとする。
本実施の形態3においては、圧縮工程及びシール工程において、プレス機11により芯材2とフィルム5を同時に圧縮するときに、真空断熱材1と同等の厚さまで圧縮する。
次に、溶着シール機10により、上下のフィルム5の周縁部Fを1辺を除いて溶着する。さらに、図18に示すように、周縁部Fの残りの部分である開放部分を着脱自在の封止部材16によって仮止めして封止する。これにより、図19に示すように、3辺が熱溶着、一辺が封止部材16によってフィルム5内部が密封された構成となる。このとき、封止部材16で封止する位置を、真空包装工程におけるシールする位置よりも、芯材2の端部からの距離が大きくなるようにしている。具体的には、図18に示すように、芯材2の右側に示す端部を基準としたとき、封止部材16の位置の方が、シールする位置SPよりも外側にくるようにしているということである。こうすることで、封止部材16によってフィルム5が損傷したとしても、真空化後にこの損傷による真空漏れが発生せず、断熱性能の劣化を防ぐことができる。
図20は、本実施の形態3に係る真空断熱材1の製造方法における乾燥工程で用いる乾燥棚20の説明図である。図21は、本実施の形態3に係る真空断熱材1の製造方法における乾燥工程の説明図である。次に乾燥工程において、一体となった芯材2とフィルム5を、図20のような乾燥棚20に設置する。このとき、乾燥棚20は、真空断熱材1の厚さと同等の大きさの対向間隔をもって配置された複数の規制板21を有している。一体となった芯材2及びフィルム5は、この規制板21の間に挿入する。規制板21の間に挿入したら、封止部材16を取り外し、乾燥炉17で芯材2及びフィルム5の乾燥を開始する。このとき、芯材2は密封を解除されるため復元しようとするが、溶着シール6を形成したことによるフィルム5の張力に加えて規制板21の作用によって厚さが維持される。
図22は、本実施の形態3に係る真空断熱材1の製造方法における真空包装工程の説明図である。次に真空包装工程において、一体となった芯材2とフィルム5を真空容器18A内に設置された真空断熱材1の厚さと同等のクリアランスを持つ規制板22間に挿入する。次に、封止部材16を取り外し、吸着剤4をフィルム内に挿入する。さらに、真空容器18A内を減圧して、フィルム5内を減圧し、密封する。
実施の形態3に係る真空断熱材1の製造方法では、実施の形態1に係る真空断熱材1の製造方法と同様の効果を有することに加えて次の効果を有する。本実施の形態3によれば、着脱可能な封止部材16によって、フィルム5の溶着されていない一辺を封止することで圧縮状態を維持する。このため、一体となった芯材2とフィルム5の高さで、これを真空容器18Aに投入することができる。このため、真空容器18A及び真空ポンプ18Bの容量を抑制することができ、製造設備費を抑制することができる。また、内包材などを用いて減圧、密封することなく、真空断熱材1と同等の厚さを維持できるため、真空包装工程の直前に乾燥工程を実施できる。さらに、真空乾燥工程及び真空包装工程において必要となる、乾燥炉17、真空容器18Aへの設置、及び、それぞれにおける密封の解除を容易に行うことができる。
Claims (7)
- 芯材及び前記芯材が収容されるガスバリア性を有するフィルムを備えた真空断熱材の製造方法であって、
前記芯材を圧縮するプレス機上に、前記芯材を配置するとともに前記芯材の上下面にそれぞれ前記フィルムを配置する配置工程と、
前記プレス機で前記フィルムを介して前記芯材を圧縮する圧縮工程と、
前記プレス機で前記芯材を圧縮している状態で、前記フィルムの周縁部の一部をシールするシール工程と、
前記シール工程を経た後に実施され、前記圧縮工程で圧縮された前記芯材の厚みに対応する間隔を有する乾燥棚に、前記芯材及び前記フィルムを挿入した状態で前記芯材を乾燥させる乾燥工程と、
を有し、
前記乾燥工程は、前記周縁部のシールされていない残りの部分を、シールしないまま実施している
ことを特徴とする真空断熱材の製造方法。 - 前記圧縮工程では、
前記芯材の上面に配置された前記フィルムの上面、及び前記芯材の下面に配置された前記フィルムの下面にそれぞれ配置される一対の規制板を前記プレス機に設置した状態で前記芯材を圧縮し、
前記プレス機で前記芯材を圧縮したときに、一対の前記規制板の対向間隔が変わらないように一対の前記規制板同士を固定する規制部材を取り付ける
ことを特徴とする請求項1に記載の真空断熱材の製造方法。 - 前記シール工程では、
前記周縁部の残りを着脱自在の封止部材で封止しておき、
前記乾燥工程では、
前記フィルムに収容された前記芯材、及び前記封止部材で封止された状態の前記フィルムを前記乾燥棚に挿入してから前記封止部材を外し、乾燥炉で前記芯材を乾燥させる
ことを特徴とする請求項1に記載の真空断熱材の製造方法。 - 前記乾燥工程を経た後に実施され、前記芯材が収容されている前記フィルム内を減圧し、前記周縁部のシールされていない残りの部分をシールする真空包装工程をさらに有し、
前記シール工程では、
前記封止部材で封止する位置を、前記真空包装工程におけるシールする位置よりも、前記芯材の端部からの距離が大きくなるようにしている
ことを特徴とする請求項3に記載の真空断熱材の製造方法。 - 前記圧縮工程では、
前記真空断熱材の厚みと同等の厚みまで前記芯材を圧縮する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の真空断熱材の製造方法。 - 前記芯材は、繊維の集合体である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の真空断熱材の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の真空断熱材の製造方法で製造された
ことを特徴とする真空断熱材。
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