JP7166024B1 - 真空断熱パネル - Google Patents
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Abstract
Description
真空断熱パネルが使用される領域の温度が低ければ低いほど、一対の金属パネルの温度差が大きくなる。すなわち、真空断熱パネルを極低温領域において使用する場合に上記の問題が顕在化する。しかし、上記の問題は、極低温領域で使用される真空断熱パネルに限られず、低温領域で使用される真空断熱パネルに共通する課題である。
この発明の一実施形態では、前記四角環状溝が、互いに大きさの異なる同心の複数の四角環状溝であって、互いに間隔を隔てて形成された複数の四角環状溝を含む。
また、複数の四角環状溝が互いに間隔を隔てて形成されている。そのため、第2の金属パネルに四角環状溝を間隔をほとんど空けずに形成する場合と比較して、変形後の第2の金属パネルに応力が残留することをより一層防止できる。
この構成によれば、第1の金属パネルおよび第2の金属パネルを、互いに同じの材質および厚みを有する金属板を用いて形成するので、これらを互いに異ならせる場合と比較して、コストダウンを図ることが可能である。
前記複数の四角環状溝において、互いに隣接する二つの四角環状溝が、溝を介して繋がっていなくてもよい。前記溶接部が、前記複数の四角環状溝と同心かつ相似の四角環状をなしていてもよい。
図1は、この発明の一実施形態に係る真空断熱パネル1の斜視図である。図2は、真空断熱パネル1の平面図である。図3は、真空断熱パネル1の底面図である。図4は、真空断熱パネル1の断面図である。
以下、図1~図4を参照しながら、真空断熱パネル1について説明する。
真空断熱パネル1は、断熱性を有する芯材2と、芯材2を収容する内部空間3aを有する収容パネル3とを含む。
収容パネル3は、第1の金属パネル4の周縁部4cと第2の金属パネル5の周縁部5cとを溶接(たとえばシーム溶接)により接合する溶接部8をさらに含む。
真空断熱パネル1の収容パネル3の内部空間3aは、芯材2を収容した状態で略真空に保たれている。後述するように、内部空間3aに芯材2を収容した後、収容パネル3を構成する第1の金属パネル4の周縁部4cと第2の金属パネル5の周縁部5c同士とを互いに溶接によって密封した状態で真空引きが行われる。これにより、芯材2を収容する内部空間3aが略真空に保たれる。この状態では、第1の金属パネル4と第2の金属パネル5との間で対流や輻射によっては熱が伝播しない。芯材2が断熱性能を有することと、内部空間3aが略真空に保たれることとにより、真空断熱パネル1が高い断熱性能を発揮するようになる。
複数の環状溝は、最も内側の矩形の第1の四角環状溝11と、第1の四角環状溝11を包囲する矩形の第2の四角環状溝12と、第2の四角環状溝12を包囲する矩形の第3の四角環状溝13と、矩形の第3の四角環状溝13を包囲する矩形の第4の四角環状溝14とを備えている。4つの四角環状溝11,12,13,14は、矩形状の平板状部6の中心部を中心として同心に形成されている。
この実施形態では、複数の間隔WX2,WX3,WX4は、互いに同じであり、間隔WX1は間隔WX2の約2倍であり、間隔WX5は間隔WX4と同等である。また、複数の間隔WY2,WY3,WY4は、互いに同じであり、間隔WY1は間隔WY2の約2倍であり、間隔WY5は間隔WY4と同等である。
図5は、真空断熱パネル1の製造工程を説明するための図である。
第1および第2の金属パネル4,5は、金属板からなる第1および第2の金属板104,105をそれぞれ用いて形成されている。第1の金属板104は所定の寸法に切断される。第2の金属板105も所定の寸法に切断される。切断後の第2の金属板105に対し、プレス加工が施され、このプレス加工により、平板状部6およびテーパ部7が形成され(すなわち、容器状部が形成され)、かつ四角環状溝11,12,13,14が形成される。平板状部6、テーパ部7、四角環状溝11,12,13,14は、一回のプレス加工により同時に形成される。
芯材2の材料として無機繊維を圧縮したものを用いているので、真空引きによっても、芯材2の体積はほとんど減少しない。また、第2の金属パネル5の元の素材である第2の金属板105の剛性が比較的高いため、内部空間(内部空間3aに相当)が略真空に保たれた状態でも容器状を保持できる。しかし、真空引きにより、第1の金属板104(第1の金属パネル4)および第2の金属板105(第2の金属パネル5)がそれぞれ芯材2側に若干変形し、第1の金属パネル4の内表面4bおよび第2の金属パネル5の平板状部6の内表面5bが、それぞれ芯材2の一方主面2aおよび他方主面2bに当接(あるいはより接近)した状態となる。しかし、真空引き後も、四角環状溝11,12,13,14の形体にほとんど変化はない。真空引き後は、小穴109が封止される。この封止には、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が用いられてもよいし、ロウ付けの手法が用いられてもよい。
図5(b)には、第2の溶接工程後の第1および第2の金属板104,105を示す。
また、四角環状溝11,12,13,14の溝深さD1,D2,D3,D4が、第2の金属パネル5の板厚tよりも大きくかつ板厚tの10倍よりも小さい。四角環状溝11,12,13,14の溝深さD1,D2,D3,D4が第2の金属パネル5の板厚tよりも大きいので、四角環状溝11,12,13,14の形成部位における第2の金属パネル5の変形量を大きく確保できる。そのため第1の金属パネル4における局所的な応力の発生をより一層抑制または防止できる。また、四角環状溝11,12,13,14の溝深さD1,D2,D3,D4が第2の金属パネル5の板厚tの10倍よりも小さいので、第2の金属パネル5の内表面5bにおける凸部25の突出量が大きくなり過ぎない。この場合、内部空間3aでの芯材2の収容に悪影響を与えることを抑制できる。さらに、四角環状溝11,12,13,14の溝深さD1,D2,D3,D4がそれぞれ溝幅W1,W2,W3,W4よりも小さいので、この観点からも、第2の金属パネル5の内表面5bにおける凸部25の突出量が大きくなり過ぎないから、内部空間3aでの芯材2の収容に悪影響を与えることを抑制できる。
たとえば、図6に示すように、四角環状溝11,12,13,14の溝深さD1,D2,D3,D4が、第2の金属パネル5の板厚tよりも小さくてもよい。この場合、図6に示すように第2の金属パネル5の平板状部6の内表面5bに凸部25(図4参照)が形成されない。この場合、四角環状溝11,12,13,14の形成のために、必ずしも金型が雄型、雌型の合計2つ必要ではなく、1つの金型で四角環状溝11,12,13,14を形成することも可能である。
また、複数の間隔WY2,WY3,WY4の少なくとも一つが、他と異なっていてもよい。間隔WY1は、間隔WY2の約2倍以外の寸法であってもよい。間隔WY5が間隔WY4と異なっていてもよい。
また、折り返し部10は、第1の金属パネル4側でなく第2の金属パネル5側に折り返されていてもよい。また、切り欠き(切り欠き107に相当)を設けない金属板104,105の周縁部を折り返すことにより、折り返し部10を構成してもよい。また、折り返し部10に相当する部分を切り落とすことにより折り返し部10を廃止してもよい。
また、第2の金属パネル5だけでなく、第1の金属パネル4も容器状としてもよい。すなわち、第1の金属パネル4が、平板状部(平板状部6に相当)と、テーパ部(テーパ部7に相当)と、フランジ部(フランジ部9に相当)とを含む構成であってもよい。この場合、第1の金属パネル4のフランジ部が第2の金属パネル5のフランジ部9と溶接により接合される。
四角環状溝の個数は複数であることが好ましいが、図7に示すように1つの四角環状溝(たとえば四角環状溝14)のみが形成されてもよい。この場合、第4の四角環状溝14の周縁側の外側部分(第4の外側部分24)が、第4の四角環状溝14よりも中央側の内側部分20Aに対し、第2の金属パネル5の周縁側に放射状に移動可能である。
また、四角環状溝11,12,13,14を第2の金属パネル5だけでなく、第1の金属パネル4に形成してもよい。この場合、第1の金属パネル4に形成される四角環状溝は、第2の金属パネル5に形成される四角環状溝11,12,13,14と同じ諸元を有していてもよいが、個数や寸法が、四角環状溝11,12,13,14と異なっていてもよい。
2 :芯材
2a :一方主面
2b :他方主面
3 :収容パネル
3a :内部空間
4 :第1の金属パネル
4c :周縁部
5 :第2の金属パネル
5a :外表面
5b :内表面
5c :周縁部
5d :辺
8 :溶接部
11 :第1の四角環状溝
12 :第2の四角環状溝
13 :第3の四角環状溝
14 :第4の四角環状溝
16 :直線溝
17 :直線溝
18 :直線溝
19 :直線溝
21 :第1の外側部分
22 :第2の外側部分
23 :第3の外側部分
24 :第4の外側部分
31 :低温領域
32 :第2の低温領域
Claims (3)
- 低温領域で使用される真空断熱パネルであって、
一方主面および他方主面を有する芯材であって断熱性を有する芯材と、
前記芯材を収容する内部空間を有し、前記芯材を収容した状態で前記内部空間が真空に保たれる収容パネルとを含み、
前記収容パネルが、
前記低温領域に配置され、金属板を用いて形成されたパネルであって、前記芯材の前記一方主面を包囲する平面視矩形の第1の金属パネルと、
前記低温領域よりも高温の第2の低温領域に配置され、金属板を用いて形成されたパネルであって、前記芯材の前記他方主面を包囲する平面視矩形の第2の金属パネルと、
前記第1の金属パネルの周縁部と前記第2の金属パネルの周縁部とを溶接により接合する環状の溶接部とを含み、
前記第2の金属パネルの外表面および内表面の少なくとも一方には、前記第2の金属パネルの4つの辺にそれぞれ対向する直線状の4つの直線溝であって前記第2の金属パネルの前記周縁部よりも中央側に隔てられた位置を当該周縁部に平行に延びる4つの直線溝を有する互いに大きさの異なる同心の四角環状溝であって、互いに間隔を隔てて形成された複数の四角環状溝が形成されており、
前記複数の四角環状溝において、互いに隣接する二つの四角環状溝が、溝を介して繋がっておらず、
前記溶接部が、前記複数の四角環状溝と同心かつ相似の四角環状をなしている、真空断熱パネル。 - 前記第1の金属パネルおよび前記第2の金属パネルが、互いに同じ材質および厚みを有する前記金属板を用いて形成されている、請求項1に記載の真空断熱パネル。
- 前記低温領域と前記第2の低温領域との温度差に伴って、前記第1の金属パネルの中央側に向かう引っ張り力が前記溶接部に作用すると、前記第2の金属パネルにおける前記四角環状溝よりも周縁側の部分である外側部分が前記第2の金属パネルの周縁側に向けて放射状に移動し、かつ前記第1の金属パネルの中央側に向けて前記溶接部が移動する、請求項1または2に記載の真空断熱パネル。
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