WO2020255604A1 - 真空断熱体の製造方法、及び真空断熱体 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a vacuum insulation body and a vacuum insulation body.
  • a vacuum heat insulating panel for construction in which a glass fiber is used as a core material and a core material is packed with a resin film containing an aluminum layer (see, for example, Patent Document 1).
  • This vacuum insulation panel is a diversion of refrigerator technology, has an undetermined shape (no shape stability), and does not have fire resistance. Further, since the resin film allows nitrogen and hydrogen to enter the atmosphere, the degree of vacuum decreases and there is a problem in heat insulation.
  • a vacuum insulation panel using glass fiber as a core material and packed with a thin stainless steel plate is also known (see, for example, Patent Document 2). Since this vacuum insulation panel uses a thin stainless steel plate, it can maintain a vacuum and ensure heat insulation, but its shape stability is insufficient and the core material is glass fiber (shrinks at 400 ° C or higher). Therefore, the fire resistance is also insufficient.
  • the above problem is not limited to the vacuum heat insulating panel, but is also common to the non-panel-shaped vacuum heat insulating body having the same size as the vacuum heat insulating panel.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is a method for manufacturing a vacuum heat insulating body capable of ensuring fire resistance, shape stability, and heat insulating property, and a vacuum.
  • the purpose is to provide insulation.
  • the method for producing a vacuum heat insulating body according to the present invention includes a first step of preparing a hollow body having a heat resistance of at least enough to withstand a flame of 781 ° C. for 20 minutes and having a hollow portion formed therein, and the above-mentioned method.
  • An inorganic foaming agent having heat resistance is introduced into the hollow portion of the hollow body prepared in the first step and foamed to form a foam having open cells, or the hollow body has heat resistance and is continuous.
  • the hollow portion in the second step of introducing and solidifying an inorganic foam having bubbles, after the foam is solidified in the second step, or during the solidification of the foam in the second step. It is provided with a third step of vacuuming.
  • the above manufacturing method is a concept including the case of introducing both a foaming agent and a foam. Therefore, the above-mentioned production method includes introducing a foaming agent which is partially pre-foamed (that is, a part is a foam) and foaming the rest in the hollow portion to form a foam having open cells. It's a waste. Further, the above-mentioned production method includes a case where one substance foaming agent has already been foamed and another substance foams in the hollow portion when two different foaming agents are introduced.
  • the vacuum heat insulating body according to the present invention has heat resistance of enough to withstand a flame at 781 ° C. for 20 minutes or more, and spreads between a hollow body having a hollow portion formed inside and the hollow portion of the hollow body.
  • the hollow portion is evacuated to include the heat-resistant inorganic foam formed by forming open cells and foaming and solidifying.
  • a method for manufacturing a vacuum heat insulating body and a vacuum heat insulating body capable of ensuring fire resistance, shape stability, and heat insulating property.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows an example of the vacuum insulation body which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is a process diagram which shows the manufacturing method of the vacuum insulation panel which concerns on 1st Embodiment, (a) shows a preparation process, (b) shows a hollow body manufacturing process, (c) shows a foaming agent introduction process, (D) shows a vacuum solidification process, and (e) shows a coating process. It is sectional drawing which shows an example of the vacuum insulation panel which concerns on 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a vacuum heat insulating body according to the first embodiment of the present invention.
  • the panel-shaped vacuum heat insulating panel will be described as an example of the vacuum heat insulating body, but the vacuum heat insulating body is not limited to the panel shape, but may have other shapes such as a cylindrical shape. There may be.
  • the vacuum heat insulating panel (vacuum heat insulating body) 1 according to the example shown in FIG. 1 includes a hollow body 10 and an inorganic foam 20.
  • the hollow body 10 is formed by processing a plurality of (two) metal plates 11 and 12 to form a hollow portion H inside. Each of the metal plates 11 and 12 is processed so as to form a recess. The hollow body 10 is combined so that the recesses of the metal plates 11 and 12 match each other, and the portions other than the recesses are integrated (sealed on the outer circumference) via the joint portion 13, so that the hollow portion H Is formed.
  • the joint portion 13 is formed by seam welding or diffusion joining.
  • the metal plates 11 and 12 have a heat resistance of 20 minutes or more with respect to a flame of 781 ° C., preferably a heat resistance of 30 minutes or more with a flame of 843 ° C., and more preferably a flame of 902 ° C. On the other hand, it has heat resistance (heat resistance that does not dissolve) that can withstand 45 minutes or more.
  • the metal plates 11 and 12 are made of, for example, stainless steel. Further, the metal plates 11 and 12 have a plate thickness of 0.1 mm or more and 2.0 mm or less, preferably 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.
  • the vacuum heat insulating panel 1 when used for construction, it is considered that at least 0.1 mm thickness is required in consideration of the piercing strength required for safety during construction and use. Further, it is considered necessary to have a thickness of 2.0 mm or less, more preferably 0.5 mm or less, due to the handling as a building material and the limitation of the load capacity of the building.
  • the foam 20 is foamed and solidified by forming open cells.
  • the foam 20 is composed of an inorganic substance, and in the present embodiment, the thickness is, for example, about several cm or more.
  • a foam 20 has a heat resistance of 20 minutes or more to withstand a flame of 781 ° C., preferably a heat resistance of 30 minutes or more to a flame of 843 ° C., more preferably 902. It has heat resistance that can withstand a flame of ° C for 45 minutes or more. This heat resistance means heat resistance that does not burn and shrink and does not generate outgas.
  • the foam 20 is composed of, for example, foamed glass, pearlite powder, vermiculite, fumed silica, diatomaceous earth, calcium silicate and the like. It is preferable that the foam 20 is foamed in the hollow portion H and spreads to every corner in the hollow portion H. In addition, the foam 20 is solidified by means such as pressing, and the foam 20 may be spread to every corner in the hollow portion H by this pressing.
  • the vacuum heat insulating panel 1 When the vacuum heat insulating panel 1 is used for construction (for example, a required life of about 50 years), it is preferable to use a foam 20 that does not decompose and deteriorate for 50 years and does not generate outgas. Further, the foam 20 has a specific gravity of 0.7 or less, preferably 0.5 or less, and more preferably 0.2 or less due to the weight limitation even for construction.
  • the hollow portion H is evacuated.
  • the foam 20 in the hollow portion H forms open cells, the inside of the open cells is evacuated by vacuuming to exhibit heat insulating properties.
  • FIG. 2 is a process diagram showing a manufacturing method of the vacuum heat insulating panel 1 according to the first embodiment, (a) shows a preparation step, (b) shows a hollow body manufacturing process, and (c) is a foaming agent. The introduction step is shown, (d) shows the vacuum solidification step, and (e) shows the coating step.
  • metal plates 11 and 12 such as stainless steel having a plate thickness of 0.1 mm or more and 2.0 mm or less are prepared, and the joint portion 13 is formed by seam welding or diffusion joining. As a result, a flat plate-shaped laminated body S in which the metal plates 11 and 12 are integrated via the joint portion 13 can be obtained.
  • the flat plate-shaped laminated body S is put into a mold (not shown).
  • the inside of the mold is heated, and is near the foaming temperature of the foaming agent for obtaining the foam 20 shown in FIG. 1 (particularly, when the foaming agent is a mixture of two or more kinds, it is near the foaming temperature of at least one component).
  • the metal plates 11 and 12 are in a high temperature environment below the melting point (for example, 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower).
  • the vicinity of the foaming temperature refers to a temperature 200 ° C. or higher lower than the foaming temperature.
  • argon gas or the like is sent between the metal plates 11 and 12 (gap).
  • the mold has a mold structure so that the hollow body 10 having the shape shown in FIG. 2B can be obtained.
  • the gas pressure may be applied by continuously feeding a gas such as argon, or may be applied by sealing the hollow portion H after feeding a predetermined amount of a gas such as argon.
  • the foaming agent having the above heat resistance (including a partially foamed one) is introduced into the hollow portion H under the high temperature environment (second step).
  • An appropriate foaming agent has been selected, and after introduction into the hollow portion H, it foams so as to form open cells in a high temperature environment to become a foam 20 (if a part of the foam is already foamed, the balance is high temperature).
  • the foam 20 is formed as a whole by foaming so as to form open cells depending on the environment).
  • the foam 20 spreads to every corner of the hollow portion H by foaming in the hollow portion H. As a result, the intermediate I shown in FIG. 2C is produced.
  • the foaming agent introduction step if the temperature in the mold does not reach the foaming temperature of the foaming agent, the temperature is raised to the foaming temperature. Further, when introducing the foaming agent, it is preferable that the hollow portion H is evacuated and the foaming agent is drawn into the hollow portion H by utilizing the vacuum state. This is because the foaming agent can be easily introduced into every corner of the hollow portion H. In addition, a foamed foam 20 having open cells formed may be introduced instead of the foaming agent.
  • the vacuum solidification step shown in FIG. 2D pressing is performed from the outside of the metal plates 11 and 12 so as to compress the foam 20 (second step). After sufficient pressing is performed to solidify the foam 20, vacuuming is performed to evacuate the inside of the open cells (third step).
  • the gas introduction hole (not shown) used for feeding the gas in the intermediate manufacturing step of FIG. 2 (b) and the foaming agent in the foaming agent introduction step shown in FIG. 2 (c) are used. This is done using the foaming agent introduction holes (not shown) used for the introduction. Further, after evacuation, the gas filling hole (evacuation hole) or the like is sealed by an appropriate means.
  • glaze powder for enamel is fused to at least a part of the outer surfaces of the metal plates 11 and 12 in a high temperature state (at a melting temperature equal to or higher than the heat resistant temperature).
  • Surface treatment material is sprayed.
  • the glaze is melted at about 900 ° C. (melting temperature), fused to the outer surfaces of the metal plates 11 and 12, and then cooled to form a strong heat-resistant coating film. Therefore, in the coating step, after the foam 20 is solidified, the glaze is fused by spraying the metal plates 11 and 12 in a state where the outer surface is 900 ° C. or higher (fourth step).
  • the trouble of putting the metal plates 11 and 12 together in the furnace and reheating is omitted.
  • evacuation is performed after the foam 20 is solidified, but it is preferable that the vacuum is performed during the solidification of the foam 20.
  • some open cells are separated by the external force to become closed cells.
  • the inside of the cells cannot be evacuated by evacuation. Therefore, by performing vacuuming in the state of open cells during solidification, even if some of the open cells later become closed cells, the closed cells can also be evacuated to improve heat insulation. Can be done.
  • the foam 20 is solidified by pressing from the outside of the metal plates 11 and 12, but the present invention is not limited to this, and the foam 20 may be solidified by the following three methods.
  • a foaming agent that forms open cells during foaming for example, pearlite powder (powder that becomes pearlite powder after foaming)
  • a foaming agent that forms closed cells during foaming for example, powder
  • the foaming agent that forms closed cells has a higher viscosity at the foaming temperature than the foaming agent that forms open cells. That is, it is made into a sticky state by this highly viscous foaming agent, and is cooled and solidified as it is to be solidified.
  • the second method is an inorganic heat resistance of an adhesive that does not foam at the foaming temperature of the foaming agent and has heat resistance (for example, Aron Ceramic (registered trademark) manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd.) together with the foaming agent in the foaming agent introduction step.
  • Adhesive is introduced. That is, the foam 20 is solidified by utilizing the adhesive force of the adhesive.
  • the foaming agent introduction step for example, a powder that is fluidized at a temperature equal to or higher than the heat resistant temperature (the temperature related to the heat resistance) together with the foaming agent that forms open cells at the time of foaming or the foam 20 having the open cells. It is to introduce a thermoplastic material (fusing material) such as glass.
  • a thermoplastic material such as glass.
  • the temperature is further increased to fluidize the thermoplastic material. Then, by cooling after that, the foams 20 are bound to each other and solidified.
  • the hollow body 10 and the foam 20 have heat resistance of enough to withstand a flame of 781 ° C. for 20 minutes or more.
  • the vacuum heat insulating panel 1 having excellent fire resistance can be obtained.
  • a stable shape can be obtained by introducing an inorganic foaming agent into the hollow portion H and foaming to form and solidify the foam 20 or by introducing the foam 20 and solidifying it. it can.
  • foaming the foaming agent so as to form open cells, or by introducing the foam 20 having open cells and evacuating the inside of the bubbles can be evacuated to exhibit heat insulating properties. it can. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing the vacuum heat insulating panel 1 which can secure fire resistance, shape stability, and heat insulating property.
  • the hollow body 10 is obtained by processing a plurality of laminated metal plates 11 and 12 having a plate thickness of 0.1 mm or more and 2.0 mm or less, the shape stability can be improved depending on the plate thickness.
  • a plurality of metal plates 11 and 12 are processed in a high temperature environment to prepare (manufacture) a hollow body 10 having a hollow portion H, and a foaming agent is applied to the hollow portion H in the state of being in this high temperature environment. Introduce. Therefore, it is easy to create the hollow body 10 by processing the metal plates 11 and 12 in a situation where the breaking elongation of the metal is improved in a high temperature environment. Further, since the foaming agent is introduced in the high temperature environment, the foaming agent can be foamed as it is, which can contribute to the smooth production of the vacuum heat insulating panel 1.
  • a plurality of metal plates 11 and 12 are processed in a high temperature environment to prepare (manufacture) a hollow body 10 having a hollow portion H, and fusion with a foaming agent or a foam 20 to be fluidized at a heat resistant temperature or higher.
  • a foaming agent or a foam 20 to be fluidized at a heat resistant temperature or higher.
  • the foam 20 when an external force is applied to the foam 20 to solidify it, it can be solidified by pressing with a press, for example, to exhibit higher shape stability.
  • the adhesive force of the adhesive can be used to improve the shape stability.
  • a surface treatment material that fuses at a fusion temperature equal to or higher than the heat resistant temperature is sprayed onto at least a part of the outer surface of the hollow body 10 that maintains the fusion temperature or higher after the foam 20 is solidified. Therefore, the surface treatment of enamel or the like can be performed by spraying while the hollow body 10 is maintained at the fusion temperature or higher, which is more time-consuming than the case where the surface treatment is performed after the hollow body 10 is cooled. It can be omitted. Further, since the surface treatment material is fused at a heat resistant temperature or higher, heat resistant coating can be applied.
  • the foaming agent or the foam 20 when the foaming agent or the foam 20 is introduced into the hollow portion H, when the hollow portion H is evacuated, the foaming agent or the foam 20 can be drawn by using the vacuum, and the hollow portion H can be drawn. The foaming agent and the foam 20 can be distributed to every corner.
  • the vacuum heat insulating panel 1 since the hollow body 10 and the foam 20 have heat resistance of enough to withstand a flame of 781 ° C. for 20 minutes, the vacuum heat insulating body has excellent fire resistance. It can be panel 1. Further, since the foam 20 is spread over the hollow portion H of the hollow body 10 and is solidified, a stable shape can be obtained. In addition, since the foam 20 is foamed by forming open cells and the hollow portion H is evacuated, the inside of the open cells can be used as a vacuum portion to exhibit heat insulating properties. Therefore, it is possible to provide the vacuum heat insulating panel 1 capable of ensuring fire resistance, shape stability, and heat insulating property.
  • the foaming agent that forms closed cells for example, foamed glass of powder glass and foaming aid
  • the foaming temperature of the foaming agent that forms open cells for example, pearlite powder
  • the foaming temperature may be adjusted as appropriate.
  • the process can be simplified by adjusting the foaming temperature by selecting the glass type and foaming aid, mixing ratio, etc., or by lowering the foaming glass first and then foaming the pearlite powder to destroy the closed cells of the glass. Can be done.
  • the fluidization temperature of the thermoplastic material may be appropriately adjusted with respect to the foaming temperature of the foaming agent forming open cells.
  • the foaming agent for example, pearl rock powder
  • the foaming agent foams by matching the foaming temperature and the fluidization temperature to simplify the process, or by setting the fluidization temperature higher than the foaming temperature, it is in a solid powder state and does not interfere with the foaming. After the temperature is further raised, it can be fluidized to exhibit adhesiveness.
  • the hollow glass according to the second embodiment and the manufacturing method thereof are the same as those of the first embodiment, but some configurations and methods are different. Hereinafter, the differences from the first embodiment will be described.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the vacuum heat insulating panel (vacuum heat insulating body) 2 according to the second embodiment.
  • the vacuum heat insulating panel 2 according to the second embodiment is the same as the first embodiment in that the two metal plates 11 and 12 are sealed on the outer circumference via the joint portion 13. Further, it is different from that of the first embodiment in that a third metal plate 14 is provided.
  • the third metal plate 14 is integrated with the inner portion of one metal plate 12 via a joint portion 15.
  • the joints 15 are formed at a plurality of spots along the longitudinal direction of the vacuum heat insulating panel 2.
  • the joint portion 15 is also formed by seam welding or diffusion joining.
  • the third metal plate 14 is wavy in cross section, for example, and forms a second hollow portion H2 with one metal plate 12.
  • the second hollow portion H2 may be evacuated or may be filled with gas. Further, a latent heat storage material or the like may be charged into the second hollow portion H2.
  • FIG. 4 is a process diagram showing a manufacturing method of the vacuum heat insulating panel 2 according to the second embodiment, (a) shows a preparation step, (b) shows a hollow body manufacturing process, and (c) is a foaming agent. The introduction step is shown, and (d) shows the vacuum solidification step. In FIG. 4, the painting process is not shown.
  • the metal plates 11, 12, and 14 are prepared, and the joint portions 13, 15 are formed by seam welding or diffusion joining. As a result, a flat plate-shaped laminated body S is obtained.
  • the hollow body 10 is manufactured in the hollow body manufacturing process shown in FIG. 4 (b) (first step). This step is the same as that described with reference to FIG. 2 (b). After that, Intermediate I is produced in the foaming agent introduction step shown in FIG. 4 (c). This step is also the same as that described with reference to FIG. 2 (c).
  • argon gas or the like is sent into the gap between one metal plate 12 and the third metal plate 14.
  • gas pressure is applied to the gaps between the metal plates 12 and 14 to expand the internal space, and the second hollow portion H2 shown in FIG. 4D is formed.
  • the foam 20 is pressed by the formation of the second hollow portion H2, and the foam 20 is solidified (second step). Further, even if there is a portion in the hollow portion H where the foam 20 is not distributed, it can be distributed by this pressing.
  • the hollow portion H is evacuated to evacuate the inside of the open cell (third step). After evacuation, the hollow portion H is sealed by an appropriate means. The evacuation may be performed on the second hollow portion H2 after cooling to some extent.
  • the foam 20 in the hollow portion H is pressed and solidified, so that the foam 20 is further spread to every corner in the hollow portion H. Can be made.
  • the hollow body 10 is composed of a plurality of metal plates 11, 12, and 14, but is not limited to this, and is formed of another material such as a glass material as long as it has heat resistance. You may be. Further, the number of the metal plates 11, 12, and 14 is not limited to two or three, and may be four or more.
  • the hollow body 10 is manufactured by applying gas pressure to a plurality of metal plates 11, 12, and 14, but the present invention is not limited to this, and for example, a deep-drawn metal plate can be used.
  • the hollow body 10 may be formed by combining them.
  • the foaming agent is not limited to the case where the entire amount is introduced into the hollow portion H in an unfoamed state, and a part of the foaming agent may be introduced into the hollow portion H in a foamed state, or the entire amount is a foamed foam. It may be introduced into the hollow portion H in the state of 20.
  • the present invention it is possible to provide a method for manufacturing a vacuum heat insulating body and a vacuum heat insulating body capable of ensuring fire resistance, shape stability, and heat insulating property.
  • the present invention exhibiting this effect is useful with respect to a method for producing a vacuum insulation body and a vacuum insulation body.
  • Vacuum insulation panel (vacuum insulation) 10 Hollow body 11, 12, 14: Metal plate 13, 15: Joint part 20: Foam body H: Hollow part H2: Second hollow part I: Intermediate body S: Laminated body

Abstract

７８１℃の炎に対して２０分間耐える程度以上の耐熱性を有し、内部に中空部（Ｈ）が形成された中空体（１０）を用意する第１工程と、第１工程において用意された中空体の中空部に耐熱性を有する無機の発泡剤を導入して発泡させ連続気泡を有する発泡体（２０）を形成のうえ、又は、耐熱性を有すると共に連続気泡を有した無機の発泡体を導入のうえ、固化させる第２工程と、第２工程において発泡体が固化された後に、又は、第２工程における発泡体の固化中に、中空部を真空引きする第３工程とを有する。

Description

真空断熱体の製造方法、及び真空断熱体
　本発明は、真空断熱体の製造方法、及び真空断熱体に関する。
　従来、グラスファイバーをコア材としアルミ層を含む樹脂フィルムでコア材をパックした建築用の真空断熱パネルが知られている（例えば特許文献１参照）。この真空断熱パネルは、冷蔵庫用技術を転用したものであり、形状が定まらず（形状安定性がなく）、耐火性を有したものではない。さらに、樹脂フィルムが大気中の窒素や水素の侵入を許してしまうことから、真空度が低下していき断熱性についても問題がある。
　また、グラスファイバーをコア材としステンレス薄板でパックした真空断熱パネルも知られている（例えば特許文献２参照）。この真空断熱パネルは、ステンレス薄板を用いていることから真空を維持して断熱性を確保できるものの、形状安定性が不充分であると共に、コア材がグラスファイバー（４００℃以上で収縮）であることから耐火性も不充分である。
　一方で、内槽及び内槽を覆う外槽を有する二重構造のＬＮＧタンクの内外槽間にコア材としてパーライト粉末を充填したものが提案されている（例えば特許文献３参照）。このタンクは、タンクの二重構造自体で耐火性や形状安定性を有しており、また断熱性も高くすることができる。
日本国特開昭５８－１２７０８５号公報 日本国特開２０１０－２８１３８７号公報 日本国特開平２－２５６９９９号公報
　しかし、特許文献３に記載のタンクを特許文献１，２に記載の真空断熱パネルに適用した場合には、タンク壁のような分厚い構造を採用することが困難となり、耐火性、形状安定性、及び断熱性を確保できなくなる。特に、特許文献３においてパーライト粉末は固化されておらず粉末状態のままである。このため、真空断熱パネル内にパーライト粉末をコア材として用いる場合には、パーライト粉末が崩れ下がり、形状安定性を有しているといえなくなる。
　なお、上記問題は真空断熱パネルに限らず、真空断熱パネルと同程度の大きさ等を有するパネル状ではない真空断熱体についても共通するものである。
　本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、耐火性、形状安定性、及び断熱性を確保することができる真空断熱体の製造方法及び真空断熱体を提供することにある。
　本発明に係る真空断熱体の製造方法は、７８１℃の炎に対して２０分間耐える程度以上の耐熱性を有し、内部に中空部が形成された中空体を用意する第１工程と、前記第１工程において用意された前記中空体の前記中空部に前記耐熱性を有する無機の発泡剤を導入して発泡させ連続気泡を有する発泡体を形成のうえ、又は、前記耐熱性を有すると共に連続気泡を有した無機の発泡体を導入のうえ、固化させる第２工程と、前記第２工程において発泡体が固化された後に、又は、前記第２工程における発泡体の固化中に、前記中空部を真空引きする第３工程と、を備える。
　なお、上記製造方法は、発泡剤及び発泡体の双方を導入する場合を含む概念である。このため、上記製造方法は、一部が予備発泡済み（すなわち一部が発泡体）である発泡剤を導入して残部を中空部内で発泡させて連続気泡を有する発泡体を形成することを含むものである。さらに、上記製造方法は、２種の異なる発泡剤を導入する場合には、一物質の発泡剤が発泡済みであり、他物質が中空部内で発泡する場合を含むこととなる。
　本発明に係る真空断熱体は、７８１℃の炎に対して２０分間耐える程度以上の耐熱性を有し、内部に中空部が形成された中空体と、前記中空体の前記中空部内に行き渡り、連続気泡を形成して発泡固化された前記耐熱性を有する無機の発泡体と、を備え、前記中空部が真空引きされている。
　本発明によれば、耐火性、形状安定性、及び断熱性を確保することができる真空断熱体の製造方法及び真空断熱体を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る真空断熱体の一例を示す断面図である。 第１実施形態に係る真空断熱パネルの製造方法を示す工程図であり、（ａ）は準備工程を示し、（ｂ）は中空体製造工程を示し、（ｃ）は発泡剤導入工程を示し、（ｄ）は真空固化工程を示し、（ｅ）は塗装工程を示している。 第２実施形態に係る真空断熱パネルの一例を示す断面図である。 第２実施形態に係る真空断熱パネルの製造方法を示す工程図であり、（ａ）は準備工程を示し、（ｂ）は中空体製造工程を示し、（ｃ）は発泡剤導入工程を示し、（ｄ）は真空固化工程を示している。
　以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
　また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。
　図１は、本発明の第１実施形態に係る真空断熱体の一例を示す断面図である。なお、図１においてはパネル状となった真空断熱パネルを真空断熱体の一例として説明するが、真空断熱体はパネル状のものに限られるものではなく、円柱形状等、他の形状のものであってもよい。
　図１に示す例に係る真空断熱パネル（真空断熱体）１は、中空体１０と、無機の発泡体２０とを備えて構成されている。
　中空体１０は、複数枚（２枚）の金属板１１，１２を加工して内部に中空部Ｈを形成したものである。各金属板１１，１２は、それぞれが凹部を形成するように加工されている。中空体１０は、各金属板１１，１２の凹部同士が合致するように組み合わされ、且つ、凹部以外の箇所が接合部１３を介して一体化（外周封着）されることで、中空部Ｈが形成されている。接合部１３は、シーム溶接や拡散接合により形成されている。
　ここで、金属板１１，１２は、７８１℃の炎に対して２０分間耐える程度以上の耐熱性、好ましくは８４３℃の炎に対して３０分以上耐える耐熱性、さらに好ましくは９０２℃の炎に対して４５分以上耐える耐熱性（溶解しない耐熱性）を有する。金属板１１，１２は、例えばステンレスにより構成されている。また、金属板１１，１２は、板厚が０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下となっており、好ましくは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下となっている。ここで、真空断熱パネル１を建築用に使用する場合、施工時や使用時の安全に必要な突き刺し強度等を考慮すると０．１ｍｍ厚が少なくとも必要と考えられるからである。また、建材としての取り扱いや建物耐荷重の制限から２．０ｍｍ厚以下、より好ましくは０．５ｍｍ厚以下であることが必要と考えられるからである。
　発泡体２０は、連続気泡を形成して発泡固化されたものである。この発泡体２０は、無機物から構成されており、本実施形態では厚みが例えば数ｃｍ程度以上となっている。このような発泡体２０は、中空体１０と同様に７８１℃の炎に対して２０分間耐える程度以上の耐熱性、好ましくは８４３℃の炎に対して３０分以上耐える耐熱性、さらに好ましくは９０２℃の炎に対して４５分以上耐える耐熱性を有する。この耐熱性とは、燃焼収縮せずアウトガスを発生させない耐熱性を意味する。発泡体２０は、例えば発泡ガラス、パーライト粉末、バーミキュライト、ヒュームドシリカ、珪藻土、及びケイ酸カルシウム等によって構成されている。発泡体２０は、中空部Ｈ内において発泡させられて、中空部Ｈ内の隅々まで行き渡っていることが好ましい。加えて、発泡体２０は、押圧等の手段により固化されており、この押圧によって中空部Ｈ内の隅々まで行き渡るようにされてもよい。
　なお、真空断熱パネル１を建築用（例えば要求寿命５０年程度）に使用する場合、発泡体２０は、５０年間分解劣化せず更にアウトガスを発生しないものを採用することが好ましい。また、発泡体２０は、建築用としても重量制限から、比重が０．７以下、好ましくは０．５以下、より好ましくは０．２以下のものが採用される。
　さらに、第１実施形態に係る真空断熱パネル１は中空部Ｈが真空引きされている。ここで、中空部Ｈ内の発泡体２０は連続気泡を形成しているため、真空引きによって連続気泡内が真空化され断熱性を発揮するようになっている。
　図２は、第１実施形態に係る真空断熱パネル１の製造方法を示す工程図であり、（ａ）は準備工程を示し、（ｂ）は中空体製造工程を示し、（ｃ）は発泡剤導入工程を示し、（ｄ）は真空固化工程を示し、（ｅ）は塗装工程を示している。
　まず、図２（ａ）に示す準備工程において、板厚０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下のステンレス等の金属板１１，１２が用意され、シーム溶接や拡散接合により接合部１３が形成される。これにより、接合部１３を介して金属板１１，１２が一体化した平板状の積層体Ｓが得られる。
　次の中空体製造工程において、平板状の積層体Ｓが金型（不図示）内に投入される。金型内は加熱されており、図１に示した発泡体２０を得るための発泡剤の発泡温度近辺（特に発泡剤が２種以上の混合物である場合には少なくとも一成分の発泡温度近辺）、且つ、金属板１１，１２の融点未満の高温環境下（例えば８００℃以上１０００℃以下）とされている。ここで発泡温度近辺とは、発泡温度より２００℃低い温度以上を指す。このような高温環境下において、金属板１１，１２の間（隙間）にアルゴンガス等が送り込まれる。このようなガス圧の印加により、金属板１１，１２の内部空間が拡張していき、図２（ｂ）に示す中空部Ｈを有した中空体１０が得られる（第１工程）。なお、金型は、図２（ｂ）に示す形状の中空体１０が得られるような型構造とされている。また、ガス圧は、アルゴン等のガスが送り込まれ続けることで印加されてもよいし、アルゴン等のガスを所定量送り込んだ後に中空部Ｈを密閉することで印加されるようにしてもよい。
　次に、発泡剤導入工程において、上記高温環境下のまま上記耐熱性を有する発泡剤（一部が発泡済みのものを含む）が中空部Ｈに導入される（第２工程）。発泡剤は適切なものが選択されており、中空部Ｈへの導入後、高温環境により連続気泡を形成するように発泡して発泡体２０となる（一部発泡済みの場合には残部が高温環境により連続気泡を形成するように発泡して全体として発泡体２０が形成される）。発泡体２０は中空部Ｈ内で発泡することにより中空部Ｈの隅々まで行き渡る。この結果、図２（ｃ）に示す中間体Ｉが製造される。なお、発泡剤導入工程において、金型内の温度が発泡剤の発泡温度に達していない場合には発泡温度まで昇温させられる。さらに、発泡剤の導入にあたっては、中空部Ｈが真空引きされ、真空状態を利用して発泡剤が中空部Ｈに引き込まれるようにすることが好ましい。これにより、中空部Ｈ内の隅々まで発泡剤を導入させ易くすることができるためである。加えて、発泡剤に代えて連続気泡を形成した発泡済みの発泡体２０を導入するようにしてもよい。
　次いで、図２（ｄ）に示す真空固化工程において、例えば発泡体２０を圧縮するように金属板１１，１２の外側からプレスが行われる（第２工程）。プレスが充分に行われて発泡体２０が固化した後に、真空引きが行われて連続気泡内が真空化される（第３工程）。
　なお、真空引きは、例えば図２（ｂ）の中間体製造工程においてガスを送り込むために使用されたガス導入孔（不図示）や、図２（ｃ）に示す発泡剤導入工程において発泡剤を導入するために使用された発泡剤導入孔（不図示）を利用して行われる。また、真空引き後、ガス封入孔（真空引き孔）等は適宜の手段によって封止される。
　次に、図２（ｅ）に示す塗装工程において、高温状態にある金属板１１，１２の外表面の少なくとも一部に、琺瑯付けのための釉薬の粉末（耐熱温度以上の溶融温度で融着する表面処理材料）が吹き付けられる。釉薬はおよそ９００℃（溶融温度）で溶融して金属板１１，１２の外表面に融着し、その後冷却することで強固な耐熱性塗膜となる。このため、塗装工程では、発泡体２０の固化後、金属板１１，１２の外表面が９００℃以上となっている状態において吹き付けを行って釉薬を融着させる（第４工程）。これにより、冷却した金属板１１，１２に吹き付け等を行った後に、金属板１１，１２ごと炉に入れて再加熱する手間を省略するようにしている。
　ここで、上記では発泡体２０の固化後に真空引きが行われているが、真空引きは発泡体２０の固化中に行われることが好ましい。例えば外力を付与して発泡体２０を固化させる場合、外力によって一部の連続気泡が分断されて独立気泡となってしまう。独立気泡については真空引きにより気泡内部を真空化できない。よって、固化中の連続気泡状態であるときに真空引きを行うことで、後に一部の連続気泡が独立気泡化したとしても、その独立気泡についても真空化させることができ、断熱性を高めることができる。
　さらに、上記では金属板１１，１２の外側からプレスを行うことで発泡体２０を固化させているが、これに限らず、以下の３つの方法により固化されてもよい。
　第１の方法は、発泡剤導入工程において、発泡剤として発泡時に連続気泡を形成するもの（例えば真珠岩粉末（発泡後にパーライト粉末となる粉末））と発泡時に独立気泡を形成するもの（例えば粉末ガラスと発泡助剤との混合物）との混合物を導入することである。ここで、独立気泡を形成する発泡剤は、連続気泡を形成する発泡剤よりも発泡温度での粘性が高い。すなわち、この粘性が高い発泡剤により粘着状態にし、そのまま冷却固化させて固化させることとなる。
　第２の方法は、発泡剤導入工程において、発泡剤と共に、発泡剤の発泡温度で発泡せずかつ耐熱性を有する接着剤（例えば東亜合成株式会社製アロンセラミック（登録商標）等の無機耐熱性接着剤）を導入することである。すなわち、接着剤の接着力を利用して発泡体２０を固化させることとなる。
　第３の方法は、発泡剤導入工程において、発泡時に連続気泡を形成する発泡剤又は連続気泡を有した発泡体２０と共に、耐熱温度（上記耐熱性に関する温度）以上の温度で流動化する例えば粉末ガラス等の熱可塑性材料（融着材）を導入することである。この場合、未発泡、又は一部発泡済みの発泡剤が中空部Ｈ内に導入されて発泡済み状態となった後、又は、全量発泡済みの発泡体２０が中空部Ｈ内に導入された後、更に昇温して熱可塑性材料を流動化させる。そして、その後冷却することで発泡体２０同士を結び付けて固化させることになる。
　このようにして、第１実施形態に係る真空断熱パネル１の製造方法によれば、中空体１０及び発泡体２０は７８１℃の炎に対して２０分間耐える程度以上の耐熱性を有することから、耐火性に優れた真空断熱パネル１とすることができる。また、中空部Ｈに無機の発泡剤を導入して発泡して発泡体２０を形成のうえ固化させることで、又は、発泡体２０を導入して固化させることで、安定した形状とすることができる。加えて、連続気泡を形成するように発泡剤を発泡させてから、又は連続気泡を有した発泡体２０を導入して真空引きすることで、気泡内を真空部として断熱性を発揮させることができる。従って、耐火性、形状安定性、及び断熱性を確保することができる真空断熱パネル１の製造方法を提供することができる。
　また、板厚０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下となる積層された複数枚の金属板１１，１２を加工して中空体１０を得るため、その板厚によって形状安定性を向上させることができる。
　また、複数枚の金属板１１，１２を高温環境下で加工して中空部Ｈを有した中空体１０を用意（製造）し、この高温環境下のままの状態で中空部Ｈに発泡剤を導入させる。このため、高温環境下という金属の破断伸びが向上する状況で金属板１１，１２を加工することで中空体１０を作成し易い。また、その高温環境下のまま発泡剤を導入するため、そのまま発泡剤を発泡させることができ、真空断熱パネル１のスムーズな製造に寄与することができる。
　また、複数枚の金属板１１，１２を高温環境下で加工して中空部Ｈを有した中空体１０を用意（製造）し、発泡剤や発泡体２０と耐熱温度以上で流動化する融着材とを導入する場合には、以下の利点がある。すなわち、導入後に融着材を流動化させ、その後冷却させていくことで、融着材をバインダーとして発泡体２０同士を結び付けた状態で冷却固化させて形状安定性を高めることができる。
　また、発泡体２０に外力を付与して固化させる場合には、例えばプレスによる押圧によって固化させてより高い形状安定性を発揮させることができる。
　また、発泡時に連続気泡を形成する発泡剤と、発泡時に独立気泡を形成する発泡剤との混合物が導入される場合には、断熱性を発揮させるために導入される連続気泡を形成する発泡剤のほか、この発泡剤よりも粘着性が高い独立気泡を形成する発泡剤も導入される。このため、粘着性の高い発泡剤により形状安定性を高めることができる。
　また、発泡剤と共に、発泡剤の発泡温度で発泡せずかつ耐熱性を有する接着剤が導入される場合には、接着剤の接着力を利用して形状安定性を高めることができる。
　また、発泡体２０が固化された後の融着温度以上を維持する中空体１０の外表面の少なくとも一部に、耐熱温度以上の融着温度で融着する表面処理材料を吹き付ける。このため、中空体１０が融着温度以上を維持しているうちに吹き付けを行って琺瑯等の表面処理を行うことができ、中空体１０の冷却後に表面処理を行う場合と比較して手間を省略することができる。また、表面処理材料は耐熱温度以上で融着することから、耐熱塗装を施すことができる。
　また、発泡剤や発泡体２０を中空部Ｈに導入するにあたり中空部Ｈが真空引きされている場合には、真空を利用して発泡剤や発泡体２０を引き込むことができ、中空部Ｈの隅々まで発泡剤や発泡体２０を行き渡らせることができる。
　また、本実施形態に係る真空断熱パネル１によれば、中空体１０及び発泡体２０は７８１℃の炎に対して２０分間耐える程度以上の耐熱性を有することから、耐火性に優れた真空断熱パネル１とすることができる。また、中空体１０の中空部Ｈに発泡体２０が行き渡っており、しかも固化されているから、安定した形状とすることができる。加えて、発泡体２０は連続気泡を形成して発泡しており、中空部Ｈが真空引きされていることから、連続気泡内を真空部として断熱性を発揮させることができる。従って、耐火性、形状安定性、及び断熱性を確保することができる真空断熱パネル１を提供することができる。
　なお、上記第１の方法において、連続気泡を形成する発泡剤（例えば真珠岩粉末）の発泡温度に対して、独立気泡を形成する発泡剤（例えば粉末ガラスと発泡助剤との発泡ガラス）の発泡温度は適宜調整してよい。例えばガラス種や発泡助剤の選定、混合比等により発泡温度を合わせて工程を簡素化したり、低めにして発泡ガラスが先に発泡した後に真珠岩粉末を発泡させてガラスの独立気泡を破壊させたりすることができる。
　また、第３の方法においても連続気泡を形成する発泡剤の発泡温度に対して熱可塑性材料（融着材）の流動化温度は適宜調整してよい。例えば発泡温度と流動化温度と一致させて工程を簡素化したり、流動化温度を発泡温度よりも高めにして発泡剤（例えば真珠岩粉末）が発泡するときには固体粉末状態であって発泡を妨げず、更に昇温してから流動化し粘着性を発揮するようにすることができる。
　次に、本発明に係る第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る中空ガラス及びその製造方法は第１実施形態のものと同様であるが、一部構成及び方法が異なっている。以下、第１実施形態との相違点について説明する。
　図３は、第２実施形態に係る真空断熱パネル（真空断熱体）２の一例を示す断面図である。図３に示すように、第２実施形態に係る真空断熱パネル２は、２枚の金属板１１，１２が接合部１３を介して外周封着される点が第１実施形態と同じであるが、更に第３の金属板１４を備えている点が第１実施形態のものと異なっている。
　第３の金属板１４は、一方の金属板１２の内側部分に接合部１５を介して一体化されている。接合部１５は、真空断熱パネル２の長手方向に沿ってスポット的に複数箇所に形成されている。この接合部１５についてもシーム溶接や拡散接合によって形成されている。
　さらに、第３の金属板１４は例えば断面視して波状となっており一方の金属板１２との間に第２中空部Ｈ２を形成している。この第２中空部Ｈ２は、真空引きされてもよいし、ガスが封入等されていてもよい。さらに、第２中空部Ｈ２は潜熱蓄熱材等が投入されてもよい。
　図４は、第２実施形態に係る真空断熱パネル２の製造方法を示す工程図であり、（ａ）は準備工程を示し、（ｂ）は中空体製造工程を示し、（ｃ）は発泡剤導入工程を示し、（ｄ）は真空固化工程を示している。なお、図４においては塗装工程の図示を省略する。
　まず、図４（ａ）に示す準備工程において、金属板１１，１２，１４が用意され、シーム溶接や拡散接合により接合部１３，１５が形成される。これにより、平板状の積層体Ｓが得られる。
　次に、図４（ｂ）に示す中空体製造工程において中空体１０が製造される（第１工程）。この工程は図２（ｂ）を参照して説明したものと同様である。その後、図４（ｃ）に示す発泡剤導入工程において中間体Ｉが製造される。この工程についても図２（ｃ）を参照して説明したものと同様である。
　次いで、第２実施形態に係る真空固化工程においては、一方の金属板１２と第３の金属板１４との隙間にアルゴンガス等が送り込まれる。この結果、金属板１２，１４の隙間にガス圧が印加されて内部空間が拡張していき、図４（ｄ）に示す第２中空部Ｈ２が形成される。この第２中空部Ｈ２の形成によって発泡体２０が押圧され、発泡体２０が固化されることとなる（第２工程）。さらに、中空部Ｈ内において仮に発泡体２０が行き渡っていない部分があったとしても、この押圧によって行き渡らせるようにすることができる。そして、発泡体２０が固化した後、又は固化中に中空部Ｈに対して真空引きが行われて連続気泡内が真空化される（第３工程）。真空引き後、中空部Ｈは適宜の手段によって封止される。なお、真空引きはある程度冷却後に第２中空部Ｈ２に対して行われてもよい。
　このようにして、第２実施形態に係る真空断熱パネル２の製造方法によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　さらに、第２実施形態によれば、第２中空部Ｈ２を形成することで、中空部Ｈ内の発泡体２０を押圧固化させるため、より一層中空部Ｈ内の隅々まで発泡体２０を行き渡らせることができる。
　以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で実施形態同士の技術や、適宜公知又は周知の技術を組み合わせてもよい。
　例えば、上記実施形態において中空体１０は複数の金属板１１，１２，１４から構成されているが、これに限らず、耐熱性を有していれば、ガラス材などの他の素材によって形成されていてもよい。さらに、金属板１１，１２，１４は２枚又は３枚に限らず、４枚以上であってもよい。
　さらに、上記実施形態において中空体１０は、複数の金属板１１，１２，１４に対してガス圧を印加することで製造されているが、これに限らず、例えば深絞り加工された金属板を組み合わせる等して中空体１０が形成されてもよい。
　加えて、上記実施形態においては３つの発泡体２０の固化方法のいずれか１つが行われる例を説明したが、これに限らず、２つ以上が行われてもよい。
　また、発泡剤は全量が未発泡状態で中空部Ｈに導入される場合に限らず、一部が発泡状態とされて中空部Ｈに導入されてもよいし、又は全量が発泡済みの発泡体２０の状態で中空部Ｈに導入されてもよい。
　以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　なお、本出願は、２０１９年６月１９日出願の日本特許出願（特願２０１９－１１３６１７）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
　本発明によれば、耐火性、形状安定性、及び断熱性を確保することができる真空断熱体の製造方法及び真空断熱体を提供することができる。この効果を奏する本発明は、真空断熱体の製造方法、及び真空断熱体に関して有用である。
１，２：真空断熱パネル（真空断熱体）
１０ ：中空体
１１，１２，１４ ：金属板
１３，１５ ：接合部
２０ ：発泡体
Ｈ ：中空部
Ｈ２ ：第２中空部
Ｉ ：中間体
Ｓ ：積層体

Claims (10)

  1. 　７８１℃の炎に対して２０分間耐える程度以上の耐熱性を有し、内部に中空部が形成された中空体を用意する第１工程と、
    　前記第１工程において用意された前記中空体の前記中空部に前記耐熱性を有する無機の発泡剤を導入して発泡させ連続気泡を有する発泡体を形成のうえ、又は、前記耐熱性を有すると共に連続気泡を有した無機の発泡体を導入のうえ、固化させる第２工程と、
    　前記第２工程において前記発泡体が固化された後に、又は、前記第２工程における前記発泡体の固化中に、前記中空部を真空引きする第３工程と、
    　を有する真空断熱体の製造方法。
  2. 　前記第１工程では、板厚０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下となる積層された複数枚の金属板を加工して前記中空部を有した前記中空体を製造して用意する
    　請求項１に記載の真空断熱体の製造方法。
  3. 　前記第１工程では、前記複数枚の金属板を前記発泡剤の少なくとも一部の発泡温度より２００℃低い温度以上となる高温環境下で加工して前記中空部を有した前記中空体を製造して用意し、
    　前記第２工程では、前記高温環境下のままの状態で、前記中空部に前記発泡剤を導入させる
    　請求項２に記載の真空断熱体の製造方法。
  4. 　前記第２工程では、発泡時に連続気泡を形成する前記発泡剤又は連続気泡を有した前記発泡体と、７８１℃の耐熱温度以上の温度で流動化する融着材とが導入され、
    　前記第１工程では、前記複数枚の金属板を前記融着材の流動化温度より２００℃低い温度以上となる高温環境下で加工して前記中空部を有した前記中空体を製造して用意する
    　請求項２に記載の真空断熱体の製造方法。
  5. 　前記第２工程では、前記発泡体に外力を付与して固化させる
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の真空断熱体の製造方法。
  6. 　前記第２工程では、発泡時に連続気泡を形成する発泡剤と、発泡時に独立気泡を形成する発泡剤との混合物が導入される
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の真空断熱体の製造方法。
  7. 　前記第２工程では、前記発泡剤と共に、前記発泡剤の発泡温度で発泡せずかつ耐熱性を有する接着剤が導入される
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の真空断熱体の製造方法。
  8. 　７８１℃の耐熱温度以上の溶融温度で溶融する表面処理材料を、前記第２工程において前記発泡体が固化された後に前記溶融温度以上を維持している前記中空体の外表面の少なくとも一部に施す第４工程をさらに有する
    　請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の真空断熱体の製造方法。
  9. 　前記第２工程では、前記発泡剤又は前記発泡体の導入にあたり前記中空部が真空引きされている
    　請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の真空断熱体の製造方法。
  10. 　７８１℃の炎に対して２０分間耐える程度以上の耐熱性を有し、内部に中空部が形成された中空体と、
    　前記中空体の前記中空部内に行き渡り、連続気泡を形成して発泡固化された前記耐熱性を有する無機の発泡体と、を備え、
    　前記中空部が真空引きされている
    　真空断熱体。
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