WO2022264646A1 - 真空断熱パネルの製造方法、及び真空断熱パネル - Google Patents

真空断熱パネルの製造方法、及び真空断熱パネル Download PDF

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拓樹 中村
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矢崎エナジーシステム株式会社
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    • Y02B80/10Insulation, e.g. vacuum or aerogel insulation

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum insulation panel manufacturing method and a vacuum insulation panel.
  • Patent Document 1 Conventionally, there is known a vacuum insulation panel for construction that uses glass fiber as a core material and packs the core material with a resin film containing an aluminum layer (see Patent Document 1, for example). Also known is a vacuum insulation panel in which glass fiber is used as a core material and packed with stainless thin plates (see, for example, Patent Document 2).
  • the present invention has been made to solve such problems, and the object thereof is to provide a method for manufacturing a vacuum insulation panel and a vacuum insulation panel capable of improving wind pressure resistance performance. be.
  • a method for manufacturing a vacuum insulation panel according to the present invention includes: A method for manufacturing a vacuum insulation panel in which a foam having open cells is accommodated as a core material in a hollow body having a hollow portion formed therein, The hollow body has a first inner surface and a second inner surface facing each other with the hollow portion interposed therebetween, The core material has a first surface facing the first inner surface and a second surface facing the second inner surface, The manufacturing method is A method for manufacturing a vacuum insulation panel, comprising a bonding step of bonding the first inner surface and the first surface, and bonding the second inner surface and the second surface.
  • a vacuum insulation panel according to the present invention is a vacuum insulation panel in which a foam having open cells is accommodated as a core material in a hollow body having a hollow portion formed therein,
  • the hollow body has a first inner surface and a second inner surface facing each other with the hollow portion interposed therebetween,
  • the core material has a first surface facing the first inner surface and a second surface facing the second inner surface, The first inner surface and the first surface are adhered, and the second inner surface and the second surface are adhered.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows an example of the vacuum insulation panel which concerns on 1st Embodiment of this invention, (a) shows a perspective view, (b) shows sectional drawing, (c) is a partial enlargement of (b).
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a vacuum insulation panel according to a first embodiment of the present invention, where (a) shows a perspective view, (b) shows a cross-sectional view, and (c) shows (b). shows a partially enlarged view of.
  • the vacuum insulation panel 1 shown in FIGS. 1(a) to 1(c) comprises a hollow body 10 and a core material 20 housed inside the hollow body 10. As shown in FIG.
  • 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 has heat resistance to withstand a flame of at least 781° C. for 20 minutes or more, that is, does not melt against a flame of at least 781° C. for 20 minutes or longer.
  • Each of the metal plates 11 and 12 preferably has heat resistance to withstand a flame of 843° C. for 30 minutes, more preferably heat resistance to withstand a flame of 902° C. for 45 minutes (heat resistance without dissolution).
  • Each of the metal plates 11 and 12 is made of stainless steel, for example.
  • Each metal plate 11, 12 is processed so as to have a recess.
  • the hollow body 10 is assembled so that the recesses of the metal plates 11 and 12 are aligned with each other, and the portions other than the recesses, excluding a communication port 40, which will be described later, are integrated via the joint portion 13.
  • a hollow portion H is formed by being formed.
  • the hollow portion H is formed by sealing the outer peripheries of the metal plates 11 and 12 via the joint portion 13 .
  • the surfaces of the metal plates 11 and 12 facing the hollow portion H are examples of a first inner surface and a second inner surface facing each other with the hollow portion H therebetween.
  • the joint 13 is formed by seam welding or diffusion bonding.
  • the core material 20 is a solidified foam having open cells.
  • the core material 20 is made of, for example, an inorganic material, and has a thickness of, for example, several centimeters or more in this embodiment.
  • the core material 20 has heat resistance to withstand a flame of at least 781° C. for 20 minutes or more, that is, it does not burn and shrink against a flame of at least 781° C. for 20 minutes or more. It does not generate outgassing.
  • the core material 20 is made of at least one of, for example, foam glass, perlite powder, vermiculite, fumed silica, diatomaceous earth, and calcium silicate. It is preferable that the core material 20 is spread all over the inside of the hollow portion H.
  • the core material 20 is preferably one that does not decompose and deteriorate for 50 years and does not generate outgassing. Further, the core material 20 has a specific gravity of 0.7 or less, preferably 0.5 or less, and more preferably 0.2 or less due to weight restrictions for construction.
  • the hollow portion H of the vacuum insulation panel 1 according to the first embodiment is evacuated.
  • the core material 20 in the hollow portion H forms open cells, the inside of the open cells is evacuated by vacuuming to exhibit heat insulating properties.
  • the conventional vacuum insulation panel did not satisfy the wind pressure resistance required as a building material.
  • the panel is a sandwich panel composed of a core material that does not bear the strength and stainless steel face plates on the indoor side and the outdoor side that bear the strength.
  • Such a section modulus requires a thickness of 7.7 mm to be realized with a single stainless steel plate, and a thickness of 5.5 mm is required for each of two stainless steel plates that are not adhered to each other. Not practical.
  • a vacuum insulation panel using a resin film as a surface material requires a thickness several times greater than that due to the difference in fatigue limit, which cannot be achieved in practice.
  • the vacuum insulation panel 1 has an adhesive layer 30 as shown in FIGS. 1(b) and 1(c).
  • the vacuum insulation panel 1 includes a first inner surface 11a and a second inner surface 12a, which are inner surfaces of the hollow body 10 on one side and the other side of the panel, and a first surface 22a of the core material 20 on the one side of the panel. and the second surface 22b on the other side of the panel are adhered via an adhesive layer 30, respectively.
  • the first inner surface 11a is the surface of the metal plate 11 facing the hollow portion H
  • the second inner surface 12a is the surface of the metal plate 12 facing the hollow portion H.
  • the first surface 22a is the portion of the surface portion 22 of the core material 20 that faces the first inner surface 11a, and the second surface 22b of the surface portion 22 of the core material 20 faces the second inner surface 12a. part.
  • the entire inner surface of the hollow body 10, that is, the first inner surface 11a and the second inner surface 12a, and the entire surface portion 22 of the core material 20, that is, the first surface 22a and the second surface 22b is adhered only through the adhesive layer 30.
  • the adhesive layer 30 is formed by applying an adhesive or the like. By providing the adhesive layer 30 in this way, the metal plates 11 and 12 and the core material 20 are integrated, and the wind pressure resistance performance is equivalent to that of a single thick plate material.
  • the one side of the panel and the other side of the panel may be simply referred to as the one side and the other side (see FIGS. 1(a) and 1(b)).
  • the vacuum insulation panel 1 has a width of 2 m, a height of 1 m, and a thickness of 50 mm. It is assumed that the plates 11 and 12 and the core material 20 are strongly bonded and integrated.
  • the surface material of such a sandwich panel preferably has a fatigue limit of 50 N/mm 2 or more, more preferably about 100 N/mm 2 like the above stainless steel.
  • the entire panel surface side of the core material 20 is adhered to the inner surface of the panel surface side of the hollow body 10. , more preferably 80% or more, and still more preferably 90% or more, are adhered. The same applies to the other side.
  • water glass as the adhesive. Adopting water glass allows the core material 20 to be as light as possible so that the thermal conductivity of the core material 20 is low, and at the same time, a sufficient amount of adhesive is applied only to the contact portion between the inner surface of the hollow body 10 and the core material 20. This is because the adhesive can be strongly adhered to the substrate.
  • the core material 20 according to the present embodiment has a density higher in the surface portion 22 than in the central portion 21 . This is because the adhesive strength between the hollow body 10 and the core material 20 via the adhesive layer 30 can be enhanced by increasing the density of the surface portion 22 .
  • the surface portion 22 is a portion of the core material 20 facing the hollow portion H, and the central portion 21 is a portion of the core material 20 other than the surface portion 22 .
  • the hollow body 10 includes a communication port 40 that communicates the hollow portion H with the outside, and a temperature of 200° C. or more and 600° C. or less that seals the communication port 40. preferably a substance 50 having a melting point.
  • the substance 50 includes a low melting point metal such as solder, a low melting point glass, and the like. Such material 50 will melt in the event of a fire and air will be drawn into the hollow portion H. Advantages resulting from air being drawn into the hollow portion H in the event of a fire will be described below. Even if the core material 20 has heat resistance in the event of a fire, it may be slightly softened under a high temperature environment.
  • the vacuum insulation panel 1 shrinks more than expected because it continues to receive atmospheric pressure through the metal plates 11 and 12. sometimes progressed. However, by drawing air into the hollow portion H in the event of a fire, it is possible to prevent the vacuum insulation panel 1 from shrinking more than expected.
  • FIG. 2 and 3 are process diagrams showing the manufacturing method of the vacuum insulation panel 1 according to the first embodiment.
  • 2(a) shows a preparation process
  • FIG. 2(b) shows a hollow body manufacturing process (hollow body preparation process)
  • FIG. 2(c) shows an adhesion layer forming process
  • FIG. 2(d) shows a core
  • the material input process is shown
  • FIG.2(e) has shown the impregnation process.
  • FIG. 3(a) shows the bonding surface forming process
  • FIG. 3(b) shows the first heating process (adhesion and solidification process)
  • FIG. 3(c) shows the second heating process (adhesion and solidification process).
  • FIG. 3(d) shows the heat evacuation process (adhesion and solidification process, sealing process).
  • 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 joints 13 are formed by seam welding or diffusion bonding. .
  • joints 13 are formed by seam welding or diffusion bonding.
  • a flat laminate S in which the metal plates 11 and 12 are integrated via the joint 13 is obtained.
  • a part of the laminate S having the communication port 40 is obtained without seam welding or the like.
  • the flat laminate S is put into a mold (not shown), and argon is injected into the gap between the metal plates 11 and 12 through the communication port 40. and other gases are fed.
  • argon is injected into the gap between the metal plates 11 and 12 through the communication port 40. and other gases are fed.
  • the mold has such a mold structure that the hollow body 10 having the shape shown in FIG. 2(b) can be obtained.
  • the inside of the mold is preferably heated so that the metal plates 11 and 12 are easily softened and deformed.
  • the gas pressure may be applied by continuously feeding gas such as argon, or may be applied by temporarily closing the communication port 40 after feeding a predetermined amount of gas such as argon.
  • water glass is introduced into the hollow portion H through the communication port 40.
  • Water glass is an example of a liquid for forming the adhesive layer 30 .
  • the hollow body 10 is rotated, and the entire inner surface of the hollow body 10 is coated with water glass. Thereby, the adhesive layer 30 is formed.
  • powder of the foamed core material 20 is introduced through the communication port 40 into the hollow portion H of the hollow body 10 having the adhesive layer 30 formed therein.
  • diluted water glass which is diluted more than the water glass used in the adhesive layer forming step, for example, diluted 30 times, is introduced into the hollow portion H through the communication port 40 . and the core material 20 powder is impregnated with diluted water glass.
  • the hollow member 10 is vibrated while the metal plates 11 and 12 are pressed toward the hollow portion H side.
  • part of the core material 20 in the hollow portion H which is in contact with the inner surface of the hollow body 10, is pulverized.
  • the surface portion 22 of the core material 20 has a higher density than the central portion 21, and the surface portion 22 easily functions as an adhesive surface.
  • the core material 20 is solidified, and the adhesive layer 30 is adhered, that is, adhered by water glass. And the communication port 40 is sealed.
  • the hollow body 10 containing the core material 20 is heated at a first temperature (eg, 120° C.) for a first predetermined time, eg, three days.
  • a first temperature eg, 120° C.
  • a first predetermined time eg, three days.
  • the hollow body 10 containing the core material 20 is heated at a second temperature for a second predetermined time.
  • the second temperature is higher than the first temperature, eg, 300°C.
  • the second predetermined time is a time shorter than the first predetermined time, such as one day.
  • the diluted water glass and the moisture in the water glass become steam and are discharged to the outside through the communication port 40 .
  • the temperature is also the temperature at which water glass begins to melt.
  • the heating temperature (first temperature) and heating time (first predetermined temperature) in the first heating step, and the heating temperature (second temperature) and heating time (second predetermined temperature) in the second heating step are It is preferable to set the temperature so that the core material 20 does not crack, that is, the moisture is slowly removed. Prior to these steps, the core material 20 is impregnated with diluted water glass. Therefore, if it is attempted to blow water at a higher temperature and for a shorter period of time, the core material 20 is solidified, and at the same time steam is generated at once, causing the core material 20 to break. In this case, even if the core material 20 and the metal plates 11 and 12 are adhered together, the internal core material 20 is crushed and becomes difficult to act like a single thick plate. Therefore, in the first and second heating steps, the heating temperature and the heating time are optimized so that the core material 20 is not cracked.
  • heating is performed after the hollow body 10 is pressurized from the outside by, for example, putting a weight on it. This is because it is possible to suppress the situation in which the hollow portion H is pressurized by the steam generated during heating and the metal plates 11 and 12 are spread out and the shape cannot be maintained.
  • heating is performed at a third temperature for a third predetermined period of time, and at the same time, vacuuming is performed.
  • the third temperature is a temperature higher than the second temperature, eg, 600°C.
  • the third predetermined time is a time shorter than the second predetermined time, and is, for example, 6 hours.
  • the communication port 40 is sealed with a substance 50 having a melting point of 200°C or higher and 600°C or lower. This sealing may be performed after waiting until the temperature of the hollow body 10 or the like heated to 600° C. becomes lower than the melting point of the substance 50, for example.
  • the inner surface of the hollow body 10 and the surface portion 22 of the core material 20 are adhered by the adhesive layer 30 made of water glass, and water is removed from the diluted water glass.
  • the core material 20 is solidified.
  • the vacuum insulation panel 1 in which the metal plates 11 and 12 and the core material 20 are integrated is obtained.
  • the inner surfaces of the panel one surface side and the other surface side of the hollow body 10 and the panel one surface side and the other surface of the core material 20 The surface side is adhered via the adhesive layer 30 . Therefore, the one panel surface side of the hollow body 10, the core material 20, and the other panel surface side of the hollow body 10 are not independent but integrated. As a result, it is possible to obtain wind pressure resistance performance equivalent to that of a single thick plate material. Therefore, wind pressure resistance performance can be improved.
  • the density of the surface portion 22 of the core material 20 is higher than that of the central portion 21, the density of the surface portion 22 of the core material 20 is low. It is possible to suppress the situation in which the adhesion with is insufficient.
  • the adhesive layer 30 is formed prior to adhesion, the adhesion is less likely to become unstable, and more stable adhesion can be achieved.
  • the communication port 40 is sealed with the substance 50 having a melting point of 200° C. or more and 600° C. or less, the communication port 40 is opened by melting the substance 50 sealing the communication port 40 in case of fire. As a result, it is possible to prevent air from being drawn into the hollow portion H in the event of a fire, thereby preventing the vacuum insulation panel 1 from greatly shrinking in the event of a fire.
  • water glass is introduced into the hollow portion H of the hollow body 10 through the communication port 40, and the hollow body 10 is rotated.
  • An adhesive layer 30 may be formed on the inner surface after formation.
  • the water is released from the diluted water glass impregnated in the core material 20 by heating and solidified, and the bonding is also performed by releasing the water from the water glass, the water is released from both water glasses by heating.
  • the steps of solidification and adhesion can be performed simultaneously.
  • the hollow glass and the manufacturing method thereof according to the second embodiment are similar to those of the first embodiment, but are partially different in configuration and method. Differences from the first embodiment will be described below.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a vacuum insulation panel according to the second embodiment, where (a) is a perspective view and (b) an exploded perspective view is shown.
  • the vacuum insulation panel 2 according to the second embodiment includes two metal plates 14 and 15 made of stainless steel or the like, and a substantially square cylindrical tube made of stainless steel or the like. It comprises a portion 16 and a core material 20 .
  • the vacuum insulation panel 2 is formed by closing one end side and the other end side of the cylindrical portion 16 in the cylindrical axial direction with two metal plates 14 and 15, respectively, with the core material 20 housed in the cylindrical portion 16. It is composed of
  • the cylinder portion 16 has flanges 16a at one end and the other end in the cylinder axis direction, respectively, and the flanges 16a and the metal plate 16a are separated from each other except for the communication port 40 (see FIG. 6).
  • 14 and 15 are integrated through a joint 13 (see FIG. 6), that is, the outer periphery is sealed.
  • the communication port 40 is sealed with a substance 50 (see FIG. 6) having a melting point of 200° C. or more and less than 600° C., as in the first embodiment.
  • FIG. 5 and 6 are process diagrams showing the manufacturing method of the vacuum insulation panel 2 according to the second embodiment.
  • 5(a) shows the preparation step
  • FIG. 5(b) shows the impregnation step
  • FIG. 5(c) shows the bonding surface forming step
  • FIG. 5(d) shows the heating step (solidification step).
  • FIG. 6(a) shows an adhesive layer forming step
  • FIG. 6(b) shows a hollow body forming step
  • FIG. 6(c) shows a heating vacuum drawing step (adhesion step, sealing step).
  • the core material 20 impregnated with the diluted water glass is vibrated while being kept in the mold while being pressurized.
  • part of the core material 20 that contacts the inner surface of the mold is pulverized, the density of the surface portion 22 of the core material 20 becomes higher than that of the central portion 21, and the surface portion 22 is adhered. made easy.
  • the core material 20 is heated in the heating step shown in FIG. 5(d).
  • the core material 20 is first heated at a first temperature for a first specified time, for example, one day, and then heated at a second temperature for a second specified time.
  • the second specified time is a time shorter than the first specified time, such as eight hours.
  • the heating time is shortened.
  • the core material 20 according to the first embodiment tends to easily create a path for the steam toward the communication port 40 and is relatively easy to crack.
  • the core material 20 according to the form can release steam from the entire surroundings, making it more difficult to crack.
  • the core material 20 shown in FIG. 5D since the core material 20 shown in FIG. 5D is exposed without being covered with the metal plates 14 and 15, it can be heated by irradiating microwaves with a large industrial magnetron or the like. may Moisture can be sufficiently removed by irradiating with microwaves. Some powders of the core material 20, such as perlite, absorb microwaves at a certain temperature, so they can be heated up to, for example, 300.degree.
  • the adhesive layer 30 is formed.
  • water glass is applied to the inner surfaces of the metal plates 14 and 15, that is, the surfaces on the hollow portion H side.
  • the hollow body forming step shown in FIG. 6(b) the hollow body 10 containing the core material 20 is assembled.
  • heating is performed at a third temperature for a third prescribed time, and vacuum evacuation is performed at the same time.
  • the third temperature is a temperature higher than the second temperature, eg, 600°C.
  • the third specified time is a time shorter than the second specified time, such as 6 hours.
  • the communication port 40 is sealed with a substance 50 having a melting point of 200° C. or more and 600° C. or less.
  • the inner side surfaces of the hollow body 10 on one side and the other side of the panel and the surface portion 22 of the core material 20 are respectively bonded by the adhesive layer 30 made of water glass, Also, water is blown off from the diluted water glass and the core material 20 is solidified.
  • the vacuum insulation panel 2 in which the metal plates 14 and 15 and the core material 20 are integrated is obtained.
  • the core material 20 before the core material 20 is housed in the hollow portion H, it is heated to release moisture and solidify. For this reason, it is not necessary to release water from the relatively small gap of the communication port 40 of the hollow body 10, and the water can be released from the entire circumference of the core material 20, so that the core material 20 can be solidified in a relatively short time. Further, by solidifying the core material 20 in advance, the time required for releasing moisture during adhesion using the adhesive layer 30 can be shortened, and the manufacturing time can be shortened.
  • the vacuum insulation panel according to the third embodiment is similar to that of the first embodiment, but the manufacturing process is different. Differences from the first embodiment will be described below.
  • FIG. 7 and 8 are process diagrams showing a method for manufacturing a vacuum insulation panel according to the third embodiment.
  • 7(a) shows the preparation process
  • FIG. 7(b) shows the hollow body manufacturing process (hollow body preparation process)
  • FIG. 7(c) shows the core material input process
  • FIG. 7(d) shows the impregnation It shows the process.
  • FIG. 8(a) shows the bonding surface forming process
  • FIG. 8(b) shows the first heating process (adhesion and solidification process)
  • FIG. 8(c) shows the second heating process (adhesion and solidification process).
  • FIG. 8D shows the heating vacuum drawing process (adhesive solidification process, sealing process).
  • the adhesive layer forming process performed in the first embodiment is omitted, and as shown in FIG. 7C, the core material input process is performed in the same manner as in the first embodiment. Thereafter, as shown in FIG. 7(d), the impregnation step is performed in the same manner as in the first embodiment.
  • the core is subjected to a series of steps shown in FIGS. 8(b) to 8(d). As the material 20 is solidified, bonding is performed, and vacuuming and communication port 40 are sealed.
  • the step of forming the adhesive layer 30 can be omitted, and the vacuum heat insulating panel 3 can be obtained with improved wind resistance performance through a simpler step.
  • the vacuum insulation panel according to the fourth embodiment is similar to that of the first embodiment, but the manufacturing process is different. Differences from the first embodiment will be described below.
  • FIG. 9 is a process diagram showing a method for manufacturing a vacuum insulation panel according to the fourth embodiment, (a) showing a partial charging step and an adhesion step, (b) showing a remaining charging step and an impregnation step, (c) shows the solidification step, (d) shows the moisture absorbing material introduction step, and (e) shows the evacuation step (sealing step).
  • a preparation process, a hollow body manufacturing process, and an adhesive layer forming process are performed.
  • part of the powder of the core material 20 (for example, about 10% of the total amount) is introduced into the hollow portion H through the communication port 40 in a partial introduction step shown in FIG. 9(a)
  • the hollow body 10 is rotated in the same manner as in the adhesive layer forming step shown in FIG. 2(c)
  • carbon dioxide is injected into the hollow body 10 through the communication port 40. be done.
  • the water glass which is the adhesive layer 30 formed in the adhesive layer forming step, reacts with carbon dioxide and solidifies.
  • the surface portion 22 having a high density is also formed. As a result, the surface portion 22 of the core material 20 and the inner surface of the hollow body 10 are adhered via the adhesive layer 30 .
  • the remaining powder of the core material 20 is charged into the hollow portion H through the communication port 40 .
  • the impregnation step shown in FIG. 9B diluted water glass is introduced into the hollow portion H through the communication port 40 . This causes the rest of the powder of the core material 20 to be impregnated with the diluted water glass.
  • a moisture absorbing material such as calcium oxide is charged into the hollow portion H through the communication port 40.
  • a moisture absorbing material such as calcium oxide
  • the construction method according to the fourth embodiment since no heating is performed, the moisture in the water glass and diluted water glass is not released, and outgassing occurs during long-term use of the vacuum insulation panel 4, resulting in heat insulation. may reduce sexuality. Therefore, in the fourth embodiment, a hygroscopic material is added to suppress the deterioration of the heat insulation due to outgassing.
  • the inside of the hollow body 10 is evacuated by evacuation. Thereafter, communication port 40 is sealed with substance 50 having a melting point of 200° C. or higher and 600° C. or lower.
  • part of the powder of the core material 20 is put in, and carbon dioxide is put in while rotating the hollow body 10 . Therefore, by optimizing the amount of the powder of the core material 20 to be introduced, the surface portion 22 of the core material 20 in the final product state can have a higher density than the central portion 21, thereby omitting the bonding surface forming step. Strong adhesion can also be achieved.
  • carbon dioxide is added to solidify the powder of the core material 20 by impregnating it with diluted water glass. can be adhered and solidified. This can contribute to manufacturing the vacuum insulation panel 4 in a shorter period of time without requiring a long heating process as in the case of heating.
  • the present invention has been described based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments. You may combine the same technique and a well-known or well-known technique suitably.
  • the hollow body 10 is composed of metal plates 11, 12, 14, 15 such as stainless steel and the cylindrical portion 16.
  • the hollow body 10 is not limited to this. may be formed of other materials.
  • the number of metal plates 11, 12, 14, 15 is not limited to two, and may be three or more.
  • the hollow body 10 is manufactured by applying gas pressure to the plurality of metal plates 11 and 12.
  • the present invention is not limited to this. Equally, the hollow body 10 may be formed.
  • the core material 20 powder is impregnated with diluted water glass, and the core material 20 is solidified by removing water. You may make it harden by pressing.
  • the foaming agent is not limited to the case where the entire amount is introduced into the hollow portion H in an unfoamed state. It may be introduced into the hollow portion H in the state of 20 .
  • the diluted water glass is used to not only solidify the core material 20 but also to bond the core material 20, so the dilution is not limited to 30 times, and may be diluted to a higher concentration such as 10 times. , can be adjusted accordingly.
  • the water glass and the water glass component in the diluted water glass are adhered and solidified by the reaction of carbon dioxide, and are not adhered and solidified by heating. From the viewpoint of suppressing the generation, additional heat treatment may be performed.
  • a high-density surface portion 22 is obtained in the partial filling step and the bonding step shown in FIG. 9(a). If there is, a bonding surface forming step shown in FIG. 3(a) may be added.
  • the hollow body has a first inner surface (11a) and a second inner surface (12a) facing each other across the hollow portion, the core material has a first surface (22a) facing the first inner surface and a second surface (22b) facing the second inner surface;
  • the manufacturing method is A method for manufacturing a vacuum insulation panel, comprising a bonding step of bonding the first inner surface and the first surface, and bonding the second inner surface and the second surface.
  • the adhesion layer forming step is a step of introducing a liquid for forming the adhesion layer into the hollow portion of the hollow body prepared in the hollow body preparation step through the communication port and rotating the hollow body.
  • a hollow body having a communication port (40) communicating between the hollow part and the outside is formed, and the core material formed in the solidification step is stored in the hollow part when the hollow body is formed.
  • a hollow body preparing step of preparing the hollow body having a communication port (40) for communicating the hollow part with the outside; a partial introduction step of introducing a portion of the powder of the core material through the communication port into the hollow portion of the hollow body on which the adhesion layer is formed in the adhesion layer forming step;
  • a vacuum insulation panel (1 to 4) in which a foam having open cells is housed as a core material (20) in a hollow body (10) having a hollow portion (H) formed therein,
  • the hollow body has a first inner surface (11a) and a second inner surface (12a) facing each other across the hollow portion, the core material has a first surface (22a) facing the first inner surface and a second surface (22b) facing the second inner surface;
  • a vacuum insulation panel (1-4) wherein said first inner surface and said first surface are adhered, and said second inner surface and said second surface are adhered.
  • the hollow body includes a communication port (40) that communicates the hollow portion with the outside, and a substance that seals the communication port and has a melting point of 200° C. to 600° C. Above [13] Or the vacuum insulation panel according to [14].
  • the present invention it is possible to provide a vacuum insulation panel manufacturing method and a vacuum insulation panel capable of improving wind pressure resistance performance.
  • the present invention which exhibits this effect, is useful for a method of manufacturing a vacuum insulation panel and a vacuum insulation panel.
  • Vacuum insulation panel 10 Hollow bodies 11, 12, 14, 15: Metal plate 13: Joint portion 16: Cylindrical portion 16a: Flange 20: Core material 21: Central portion 22: Surface portion 30: Adhesive layer 40: Communication port 50: substance H: hollow part S: laminate

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Abstract

真空断熱パネル(1)は、内部に中空部(H)が形成された中空体(10)に、連続気泡を有する発泡体がコア材(20)として収納される。中空体(10)は、中空部(H)を挟んで互いに対向する第1内面(11a)及び第2内面(12a)を有する。コア材(20)は、第1内面(11a)に面する第1表面(22a)と、第2内面(12a)に面する第2表面(22b)と、を有する。真空断熱パネル(1)の製造方法は、第1内面(11a)と第1表面(22a)とを接着し、第2内面(12a)と第2表面(22b)を接着する、接着工程を備える。

Description

真空断熱パネルの製造方法、及び真空断熱パネル
 本発明は、真空断熱パネルの製造方法、及び真空断熱パネルに関する。
 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)。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)。
日本国特開昭58-127085号公報 日本国特開2010-281387号公報
 しかし、特許文献1,2に記載の真空断熱パネルは、建築材として要求される耐風圧性能を満たすものではない。
 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、耐風圧性能を向上させることができる真空断熱パネルの製造方法及び真空断熱パネルを提供することにある。
 本発明に係る真空断熱パネルの製造方法は、
 内部に中空部が形成された中空体に、連続気泡を有する発泡体がコア材として収納された真空断熱パネルの製造方法であって、
 前記中空体は、前記中空部を挟んで互いに対向する第1内面及び第2内面を有し、
 前記コア材は、前記第1内面に面する第1表面と、前記第2内面に面する第2表面と、を有し、
 前記製造方法は、
 前記第1内面と前記第1表面とを接着し、前記第2内面と前記第2表面とを接着する、接着工程を備える
 真空断熱パネルの製造方法。
 本発明に係る真空断熱パネルは、内部に中空部が形成された中空体に、連続気泡を有する発泡体がコア材として収納された真空断熱パネルであって、
 前記中空体は、前記中空部を挟んで互いに対向する第1内面及び第2内面を有し、
 前記コア材は、前記第1内面に面する第1表面と、前記第2内面に面する第2表面と、を有し、
 前記第1内面と前記第1表面とが接着され、前記第2内面と前記第2表面とが接着されている。
 本発明によれば、耐風圧性能を向上させることができる真空断熱パネルの製造方法及び真空断熱パネル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パネルの一例を示す構成図であり、(a)は斜視図を示し、(b)は断面図を示し、(c)は(b)の一部拡大図を示している。 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(中空体用意工程)を示し、(c)は接着層形成工程を示し、(d)はコア材投入工程を示し、(e)は含浸工程を示している。 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)は接着面形成工程を示し、(b)は第1加熱工程(接着固化工程)を示し、(c)は第2加熱工程(接着固化工程)を示し、(d)は加熱真空引き工程(接着固化工程、封止工程)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構成図であって、(a)は斜視図であり、(b)は分解斜視図を示している。 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)は含浸工程を示し、(c)は接着面形成工程を示し、(d)は加熱工程(固化工程)を示している。 第2実施形態に係る真空断熱パネルの製造方法を示す工程図であり、(a)は接着層形成工程を示し、(b)は中空体形成工程を示し、(c)は加熱真空引き工程(接着工程、封止工程)を示している。 第3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(中空体用意工程)を示し、(c)はコア材投入工程を示し、(d)は含浸工程を示している。 第3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)は接着面形成工程を示し、(b)は第1加熱工程(接着固化工程)を示し、(c)は第2加熱工程(接着固化工程)を示し、(d)は加熱真空引き工程(接着固化工程、封止工程)を示している。 第4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)は一部投入工程及び接着工程を示し、(b)は残投入工程及び含浸工程を示し、(c)は固化工程を示し、(d)は吸湿材投入工程を示し、(e)は真空引き工程(封止工程)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パネルの一例を示す構成図であり、(a)は斜視図を示し、(b)は断面図を示し、(c)は(b)の一部拡大図を示している。図1(a)~図1(c)に示す真空断熱パネル1は、中空体10と、中空体10の内部に収納されたコア材20とを備える。
 図1の(a)及び図1の(b)に示すように、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、少なくとも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、すなわち、少なくとも781℃の炎に対して20分間以上溶解しない。各金属板11,12は、好ましくは843℃の炎に対して30分間耐える程度以上の耐熱性、さらに好ましくは902℃の炎に対して45分間耐える程度以上の耐熱性(溶解しない耐熱性)を有する。各金属板11,12は、例えばステンレスにより構成されている。各金属板11,12は、それぞれが凹部を有するように加工されている。
 中空体10は、各金属板11,12の各凹部同士が合致するように組み合わされ、且つ、各凹部以外の箇所であって後述の連通口40を除く箇所が接合部13を介して一体化されることで、中空部Hが形成されている。言い換えれば、中空体10は、各金属板11,12の各外周が接合部13を介して封着されることで、中空部Hが形成されている。中空体10において、金属板11,12の中空部Hに面する各面は、中空部Hを挟んで互いに対向する第1内面及び第2内面の各一例である。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。
 コア材20は、連続気泡を有した発泡体が固化されたものである。このコア材20は、例えば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。このようなコア材20は、中空体10と同様に少なくとも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、すなわち、少なくとも781℃の炎に対して20分間以上、燃焼収縮せずアウトガスを発生させないものである。コア材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の少なくともいずれかによって構成されている。コア材20は、中空部H内の隅々まで行き渡っていることが好ましい。
 なお、真空断熱パネル1を、例えば要求寿命50年程度の建築用に使用する場合、コア材20は、50年間分解劣化せずさら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、コア材20は、建築用としての重量制限から、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。
 また、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内のコア材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。
 ここで、従来の真空断熱パネルは、建築材として要求される耐風圧性能を満たすものではなかった。台風等による風速60m/sの風による風圧はおよそ2000Pa(=2000N/m)で、建材は一般にこの規模の風圧に耐える必要がある。2mの間隔で立つ柱の間に渡された幅2m、高さ1mの外壁パネルを考えたとき、この外壁パネルに風圧によってかかる曲げモーメントはパネルの中央部で1/8×(2000(N/m)×2(m))=1000Nmである。パネルが強度を負担しないコア材と強度を負担する室内側及び室外側のステンレス製の面板とで構成されるサンドイッチパネルである場合を想定する。この場合、風圧によってステンレス板にかかる応力を疲労限度内に抑えるため、その0.2%耐力の半分程度、すなわち100N/mm程度に抑えようとすると、パネルの断面係数は1000(Nm)/100(N/mm)=10000mm程度必要となる。このような断面係数は、ステンレスの一枚板で実現しようとすると7.7mm厚が必要となり、互いに接着されていないステンレス板二枚で実現しようとするとそれぞれ5.5mm厚が必要となり、建材として実用的ではない。樹脂フィルムを表面材とする真空断熱パネルでは疲労限度の違いからさらにその数倍の厚みが必要で、現実的に達成し得ない。
 そこで、本実施形態において真空断熱パネル1は、図1(b)及び図1(c)に示すように、接着層30を有している。かつ、真空断熱パネル1は、中空体10のパネル一面側及びパネル他面側の各内側面である第1内面11a、第2内面12aと、コア材20のうちパネル一面側の第1表面22a及びパネル他面側の第2表面22bとが接着層30を介してそれぞれ接着されている。第1内面11aは、金属板11のうち、中空部Hに対向する面であり、第2内面12aは、金属板12のうち中空部Hに対向する面である。第1表面22aは、コア材20の表面部22のうち、第1内面11aに面する部分であり、第2表面22bは、コア材20の表面部22のうち、第2内面12aに面する部分である。図1(b)に示す例では、中空体10の内側面全域、すなわち第1内面11a及び第2内面12aの全域と、コア材20の表面部22全域、すなわち第1表面22a及び第2表面22bの全域とが、接着層30のみを介して接着されている。接着層30は、接着剤が塗布等されて形成されている。このように接着層30を備えることで、各金属板11,12とコア材20とが一体となり、耐風圧性能については、一枚の厚い板材と同程度の性能を得られることとなり、高い断面係数の実現、すなわち耐風圧性能の向上を図ることができる。尚、本開示において、パネル一面側、パネル他面側を、単に、一面側、他面側と表記する場合がある(図1(a)及び図1(b)参照)。
 具体的に真空断熱パネル1の幅が2m、高さが1m、厚みが50mmであって、金属板11,12を構成する各ステンレス面板の厚みがt(mm)で、上記の如く2つの金属板11,12とコア材20とが強固に接着され一体化したものを想定する。この真空断熱パネル1の断面係数は1/6×1000(mm)×{50(mm)-(50(mm)-2t)}で計算され、t=0.3mm以上で必要な断面係数(10000mm)を得ることができる。同様にして計算すると、真空断熱パネル1の厚みが30mmであればt=0.5mm以上で必要な断面係数を得ることができ、パネル厚みが100mmあればt=0.15mm以上で必要な断面係数を得ることができる。すなわち真空断熱パネル1を風圧に耐える外壁材として使うためには、パネル表面材はステンレスの薄板程度の強度があって、かつコア材20と強固に接着され一体化して大きな断面係数を持つことが肝要である。なお、このようなサンドイッチパネルの表面材として、疲労限度が50N/mm以上あることが好ましく、上記のステンレスのように100N/mm程度あることがさらに好ましい。
 ここで、上記のような大きな断面係数を持つためには、コア材20のうちパネル一面側の面全体の50%以上が中空体10のパネル一面側の内側面に接着していることが好ましく、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上が接着しているとよい。他面側についても同様である。
 また、接着剤は水ガラスが採用されることが好ましい。水ガラスを採用することで、コア材20の熱伝導率が低くなるようできるだけ軽量としながらも、中空体10の内側面とコア材20との接触部のみに十分な量の接着剤を配して強固に接着できるからである。
 加えて、本実施形態に係るコア材20は、その表面部22における密度が中央部21における密度よりも高くされていることが好ましい。表面部22の密度が高くされることにより、接着層30を介した中空体10とコア材20との接着力を高めることができるからである。表面部22は、コア材20のうち中空部Hに面する部分であり、中央部21は、コア材20のうち表面部22以外の部分である。
 また、図1(a)に示すように、本実施形態に係る中空体10は、中空部Hと外部とを連通させる連通口40と、連通口40を封止した200℃以上600℃以下の融点を有する物質50とを備えることが好ましい。物質50には、半田等の低融点金属や低融点ガラス等が挙げられる。このような物質50は火災時に溶けることとなり、中空部Hに空気が引き込まれる。以下、火災時に中空部Hに空気が引き込まれることによる利点を説明する。火災時にはコア材20が耐熱性を有していても、高温環境下では若干軟化していることがある。中空体10は、内部が真空引きされている状態で火事のような加熱条件に遭遇すると、金属板11,12を介して大気圧を受け続けてしまうため、想定以上に真空断熱パネル1の収縮が進むことがあった。しかし、火災時において中空部Hに空気を引き込むことで、真空断熱パネル1が想定以上に収縮してしまうことを防止することができる。
 図2及び図3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る。図2(a)は準備工程を示し、図2(b)は中空体製造工程(中空体用意工程)を示し、図2(c)は接着層形成工程を示し、図2(d)はコア材投入工程を示し、図2(e)は含浸工程を示している。また、図3(a)は接着面形成工程を示し、図3(b)は第1加熱工程(接着固化工程)を示し、図3(c)は第2加熱工程(接着固化工程)を示し、図3(d)は加熱真空引き工程(接着固化工程、封止工程)を示している。
 まず、図2(a)に示す準備工程において、例えば板厚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。なお、この工程においては、一部がシーム溶接等されず、連通口40を有した積層体Sが得られることとなる。
 次に、図2(b)に示す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、連通口40を通じて、金属板11,12の間の隙間にアルゴン等のガスが送り込まれる。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。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。なお、金型内は加熱されており、金属板11,12が軟化変形し易いようにされていることが好ましい。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連通口40を一時的に閉じて印加されてもよい。
 次いで、図2(c)に示す接着層形成工程において、水ガラスが連通口40を介して中空部H内に投入される。水ガラスは、接着層30を形成するための液体の一例である。この工程において、中空体10は回転させられることとなり、水ガラスは中空体10の内側面の全域に塗られた状態となる。これにより、接着層30が形成されることとなる。
 その後、図2(d)に示すコア材投入工程において、発泡済みのコア材20の粉末が連通口40を介して、接着層30が形成された中空体10の中空部H内に投入される。次いで、図2(e)に示す含浸工程において、接着層形成工程で用いられた水ガラスよりも希釈された、例えば30倍に希釈された、希釈水ガラスが連通口40を介して中空部H内に投入され、コア材20の粉末が希釈水ガラスによって含浸させられる。
 次に、図3(a)に示す接着面形成工程において、金属板11,12が中空部H側に向けて加圧された状態で、中空体10が振動させられる。これにより、中空部H内のコア材20のうち中空体10の内側面に接触するものの一部が粉砕されることとなる。結果として、コア材20のうち表面部22の密度が中央部21よりも高くなり、表面部22が接着面として機能し易くなる。
 その後、図3(b)~図3(d)に示す一連の工程により、コア材20が固化されると共に、接着層30での接着、すなわち水ガラスによる接着、が行われ、且つ、真空引き及び連通口40の封止が行われる。
 まず、図3(b)に示す第1加熱工程において、コア材20を収納した中空体10が第1温度(例えば120℃)にて第1所定時間、例えば3日間、加熱される。これにより、30倍に希釈された希釈水ガラスの水分、及び、接着層30となって中空体10の内側面に塗布状態とされる水ガラスの水分が蒸気となり連通口40を通じて外部放出される。この第1加熱工程において多くの水分が放出される。
 次いで、図3(c)に示す第2加熱工程において、コア材20を収納した中空体10が第2温度にて第2所定時間加熱される。第2温度は、第1温度よりも高い温度であって、例えば300℃である。第2所定時間は、第1所定時間よりも短い時間であって、例えば1日間である。この工程によっても、希釈水ガラス及び水ガラスの水分が蒸気となり連通口40を通じて外部放出される。また、この工程においては、水ガラスが溶けだす温度でもある。
 ここで、第1加熱工程における加熱温度(第1温度)及び加熱時間(第1所定温度)、並びに、第2加熱工程における加熱温度(第2温度)及び加熱時間(第2所定温度)は、コア材20が割れない程度に、すなわち、ゆっくりと水分を飛ばすように、設定されることが好ましい。これらの工程より前では、コア材20には希釈水ガラスが含浸されている。このため、より高い温度及びより短い時間で水を飛ばそうとすると、コア材20を固化させる一方、蒸気が一気に発生してコア材20が砕けてしまうこととなる。この場合、折角コア材20と金属板11,12とを接着したとしても、内部のコア材20が砕けており一枚の厚い板のように作用し難くなってしまう。そこで、第1及び第2加熱工程では、加熱温度及び加熱時間を適切化してコア材20が割れないようにしている。
 さらに、第1加熱工程及び第2加熱工程においては、中空体10に重りが乗せられる等して外部からの加圧状態とされたうえで、加熱が行われる。これにより、加熱時に発生する蒸気により中空部Hが加圧されて金属板11,12を押し広げて形状維持できなくなる事態を抑制できるからである。
 その後、図3(d)に示す加熱真空引き工程において、第3温度にて第3所定時間加熱されると共に、これと同時に真空引きが行われる。第3温度は、第2温度よりも高い温度であって、例えば600℃である。第3所定時間は、第2所定時間よりも短い時間であって、例えば6時間である。これにより、コア材20にナノレベルの厚さで密着している水分を飛ばすことができると共に、コア材20に化学的に結合している二酸化炭素についても飛ばすことができる。ここで、真空断熱パネル1を建築材に用いる場合、断熱性能を例えば50年近く維持する必要がある。一方で通常のコア材は長期間の使用によってアウトガスを発生させてしまい、断熱性が低下する傾向にある。しかし、本工程のようにナノレベルの厚さで密着している水分や化学的に結合している二酸化炭素を飛ばすことで、アウトガスの発生を抑えてより長期に亘って高い断熱性を維持することが可能な真空断熱パネル1とすることができる。
 そして、加熱及び真空引き後、連通口40が200℃以上600℃以下の融点を有する物質50によって封止される。この封止については、例えば600℃の加熱により高温となった中空体10等が物質50の融点未満となるまで待ってから行うようにすればよい。
 さらに、この工程の完了時には、水ガラスで構成される接着層30によって、中空体10の内側面とコア材20の表面部22とが接着されており、且つ、希釈水ガラスから水分が飛ばされておりコア材20が固化されている。
 以上により、金属板11,12とコア材20とが一体化された真空断熱パネル1が得られることとなる。
 このようにして、第1実施形態に係る真空断熱パネル1及びその製造方法によれば、中空体10のうちパネル一面側及び他面側の内側面と、コア材20のうちパネル一面側及び他面側とが接着層30を介して接着する。このため、中空体10のパネル一面側、コア材20、及び、中空体10のパネル他面側がそれぞれ独立しておらず一体化することとなる。この結果、耐風圧性能については、一枚の厚い板材と同程度の性能を得られることとなる。従って、耐風圧性能を向上させることができる。
 また、コア材20の表面部22における密度を中央部21における密度よりも高くされているため、コア材20の表面部22の密度が低いことに起因して中空体10の内側面とコア材との接着が不充分となってしまう事態を抑制することができる。
 また、接着に先立って接着層30を形成しておくため、接着が不安定となり難く、より安定的な接着を行うことができる。
 また、連通口40を、200℃以上600℃以下の融点を有する物質50で封止するため、火災時に連通口40を封止する物質50が溶けて連通口40が開放される。これにより、火災時には中空部Hに空気が引き込まれ、火災時に真空断熱パネル1が大きく収縮してしまう事態を抑制することができる。
 また、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の中空部H内に連通口40を通じて水ガラスを投入し、中空体10を回転させるため、中空体10の形成後に内側面に接着層30を形成することができる。これにより、中空体10の内側面に接着層30を形成するために中空体10をバラバラの部品状態で保管をしておく必要がなく、中空部Hを有した中空体10の作り置きをすることができる。
 さらに、加熱によってコア材20に含浸された希釈水ガラスから水分を放出させて固化させると共に、接着についても水ガラスから水分を放出させることで行うため、加熱により双方の水ガラスから水分を放出させて固化と接着との工程を同時的に行うことができる。
 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4は、第2実施形態に係る真空断熱パネルの一例を示す構成図であって、(a)は斜視図であり、(b)分解斜視図を示している。図4(a)及び図4(b)に示すように、第2実施形態に係る真空断熱パネル2は、ステンレス等の2枚の金属板14,15と、ステンレス等の略四角筒状の筒部16と、コア材20とを備える。真空断熱パネル2は、筒部16の筒内にコア材20を収納した状態で、筒部16の筒軸方向の一端側と他端側とを2枚の金属板14,15でそれぞれ閉じることにより構成されている。
 また、第2実施形態において筒部16は、筒軸方向の一端と他端とにフランジ16aをそれぞれ有しており、連通口40(図6参照)となる箇所を除き、フランジ16aと金属板14,15とが接合部13(図6参照)を介して一体化、すなわち外周封着されている。連通口40は、第1実施形態と同様に、融点が200℃以上600℃未満の物質50(図6参照)によって封止されている。
 図5及び図6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る。図5(a)は準備工程を示し、図5(b)は含浸工程を示し、図5(c)は接着面形成工程を示し、図5(d)は加熱工程(固化工程)を示している。また、図6(a)は接着層形成工程を示し、図6(b)は中空体形成工程を示し、図6(c)は加熱真空引き工程(接着工程、封止工程)を示している。
 まず、図5(a)に示す準備工程において、金型内にコア材20の粉末が投入される。次に、図5(b)に示す含浸工程において、後述の接着層形成工程で用いられる水ガラスよりも希釈された、例えば30倍に希釈された、希釈水ガラスが金型内に投入され、コア材20の粉末が希釈水ガラスによって含浸させられる。
 次いで、図5(c)に示す接着面形成工程において、希釈水ガラスが含浸させられたコア材20を型内に収めたまま加圧された状態で振動させる。これにより、コア材20のうち金型の内側面に接触するものが一部粉砕されることとなり、コア材20のうち表面部22の密度が中央部21よりも高くなり、表面部22が接着し易くされる。
 その後、図5(d)に示す加熱工程において、コア材20が加熱される。この工程においてコア材20は、まず第1温度で第1規定時間、例えば1日間、加熱された後に、第2温度で第2規定時間加熱される。第2規定時間は、第1規定時間よりも短い時間であって、例えば8時間である。ここで、第2実施形態においては、コア材20がむき出し状態となって周囲全体から蒸気を放出できることから、連通口40(図1(a)等参照)から蒸気を放出する第1実施形態と比較すると、加熱時間が短縮される。特に、第1実施形態に係るコア材20は、蒸気が連通口40に向かって移動することから、連通口40に向かう蒸気の通り道ができ易く、比較的割れ易い傾向にあるが、第2実施形態に係るコア材20は周囲全体から蒸気を放出でき、より割れ難くなる。
 ここで、図5(d)に示すコア材20は金属板14,15に覆われることなくむき出し状態となっていることから、例えば大型の工業用マグネトロン等によりマイクロ波を照射することで加熱されてもよい。マイクロ波を照射することで充分に水分を飛ばすことができる。なお、パーライトのように一部のコア材20の粉末については或る程度の温度となるとマイクロ波を吸収することから、例えば300℃まで加熱可能である。
 次に、図6(a)に示す接着層形成工程において、接着層30が形成される。この工程においては、水ガラスが金属板14,15の各内側面、すなわち中空部H側の各面、に塗布される。次いで図6(b)に示す中空体形成工程において、コア材20を収納した中空体10が組み立てられる。
 その後、図6(c)に示す加熱真空引き工程において、第3温度にて第3規定時間加熱されると共に、これと同時に真空引きが行われる。第3温度は、第2温度よりも高い温度であって、例えば600℃である。第3規定時間は、第2規定時間よりも短い時間であって、例えば6時間である。そして、加熱及び真空引き後、連通口40が200℃以上600℃以下の融点を有する物質50によって封止される。
 さらに、この工程の完了時には、水ガラスで構成される接着層30によって、中空体10のパネル一面側及び他面側の各内側面とコア材20の表面部22とがそれぞれ接着されており、且つ、希釈水ガラスから水分が飛ばされておりコア材20が固化されている。
 以上により、金属板14,15とコア材20とが一体化された真空断熱パネル2が得られることとなる。
 このようにして、第2実施形態に係る真空断熱パネル2及びそ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実施形態係る真空断熱パネル2の製造方法によれば、コア材20を中空部Hに収納する前に加熱によって水分を放出させて固化しておく。このため、中空体10の連通口40という比較的小さな隙間から水分を外部放出させる必要がなく、コア材20の周囲全体から水分を放出でき、比較的短い時間で固化させることができる。また、予めコア材20を固化しておくことで、接着層30を利用した接着時における水分放出の時間を短くすることにもなり、製造時間の短縮を図ることができる。
 次に、本発明の第3実施形態を説明する。第3実施形態に係る真空断熱パネルは第1実施形態のものと同様であるが、製造工程が異なっている。以下、第1実施形態との相違点を説明する。
 図7及び図8は、第3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る。図7(a)は準備工程を示し、図7(b)は中空体製造工程(中空体用意工程)を示し、図7(c)はコア材投入工程を示し、図7(d)は含浸工程を示している。また、図8(a)は接着面形成工程を示し、図8(b)は第1加熱工程(接着固化工程)を示し、図8(c)は第2加熱工程(接着固化工程)を示し、図8(d)は加熱真空引き工程(接着固化工程、封止工程)を示している。
 第3実施形態に係る真空断熱パネル3(図8(d)参照)の製造方法においては、まず、図7(a)及び図7(b)に示すように、第1実施形態と同様に準備工程と中空体製造工程が行われる。次いで、第3実施形態では、第1実施形態で実施された接着層形成工程が省略され、図7(c)に示すように、第1実施形態と同様にコア材投入工程が行われる。その後、図7(d)に示すように、第1実施形態と同様に含浸工程が行われる。
 次いで、図8(a)に示すように、第1実施形態と同様にして、接着面形成工程が行われた後に、図8(b)~図8(d)に示す一連の工程により、コア材20が固化されると共に、接着が行われ、且つ、真空引き及び連通口40の封止が行われる。
 このようにして、第3実施形態に係る真空断熱パネル3及びそ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3実施形態によれば、中空部H内にコア材20の粉末を投入し加熱により希釈水ガラスから水分を放出させる際に接着とコア材20の粉末の固化を行う。このため、接着層30の形成工程を省略することができ、より簡素な工程で耐風圧性能を向上させることができる真空断熱パネル3を得ることができる。
 次に、本発明の第4実施形態を説明する。第4実施形態に係る真空断熱パネルは第1実施形態のものと同様であるが、製造工程が異なっている。以下、第1実施形態との相違点を説明する。
 図9は、第4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)は一部投入工程及び接着工程を示し、(b)は残投入工程及び含浸工程を示し、(c)は固化工程を示し、(d)は吸湿材投入工程を示し、(e)は真空引き工程(封止工程)を示している。
 まず、第4実施形態においては、図2(a)~図2(c)に示すように、準備工程、中空体製造工程、及び接着層形成工程が行われる。次いで、図9(a)に示す一部投入工程において、中空部H内にコア材20の粉末の一部(例えば全量の10%程度)が連通口40を通じて投入される。その後、図9(a)に示す接着工程において、中空体10が図2(c)に示す接着層形成工程と同様に回転させられ、且つ、連通口40を通じて中空体10内に二酸化炭素が投入される。これにより、接着層形成工程により形成された接着層30である水ガラスが二酸化炭素と反応して固化する。この際、コア材20の粉末の一部が投入されているため、密度が高い表面部22についても形成されることとなる。これにより、コア材20の表面部22と中空体10の内側面とが接着層30を介して接着されることとなる。
 次いで、図9(b)に示す残投入工程において、コア材20の粉末の残りが連通口40を通じて中空部H内に投入される。次に、図9(b)に示す含浸工程において、希釈水ガラスが連通口40を通じて中空部H内に投入される。これにより、コア材20の粉末の残りが希釈水ガラスによって含浸させられる。
 その後、図9(c)に示す固化工程において、二酸化炭素が連通口40を通じて中空部H内に投入される。これにより、コア材20の粉末の残りに含浸された希釈水ガラスの水ガラス成分が二酸化炭素と反応して固化する。
 次に、図9(d)に示す吸湿材投入工程において、酸化カルシウム等の吸湿材が連通口40を通じて中空部H内に投入される。ここで、第4実施形態に係る工法では、加熱を行っていないことから、水ガラスや希釈水ガラス中の水分が放出されておらず、真空断熱パネル4の長期使用時にアウトガスが発生して断熱性を低下させる可能性がある。そこで、第4実施形態においては吸湿材を投入してアウトガスによる断熱性の低下を抑えるようにしている。
 次いで、図9(e)に示す真空引き工程において、真空引きを行って中空体10の内部を真空化する。その後、連通口40が200℃以上600℃以下の融点を有する物質50によって封止される。
 このようにして、第4実施形態に係る真空断熱パネル4及びそ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。
 また、コア材20の粉末の一部を投入して中空体10を回転させながら二酸化炭素を投入する。このため、投入するコア材20の粉末の量を適切化することで最終製品状態でコア材20の表面部22において密度を中央部21よりも高い状態とでき、接着面形成工程を省略しつつも強固な接着を図ることができる。
 また、コア材20の粉末の残りを投入後、希釈水ガラスを含侵させて二酸化炭素を投入して、コア材20の粉末を固化させるため、二酸化炭素の投入を複数回に分けて行うことで接着と固化とを行うことができる。これにより、加熱を行ったときのように長時間に亘る加熱工程を必要とせず、より短時間で真空断熱パネル4を製造することに寄与することができる。
 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はステンレス等の金属板11,12,14,15及び筒部16により構成されているが、これに限らず、耐熱性を有していれば、ガラス材等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11,12,14,15は2枚に限らず、3枚以上であってもよい。
 さらに、第1実施形態において中空体10は、複数の金属板11,12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コア材20の粉末に希釈水ガラスが含浸され、水分を飛ばすことによりコア材20が固化されているが、これに限らず、例えばコア材20の粉末を押圧して固化するようにしてもよい。
 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コア材20の状態で中空部Hに導入されてもよい。
 また、第3実施形態においては希釈水ガラスを利用してコア材20の固化のみならず接着も行うため、希釈については30倍に限らず、10倍等のより高い濃度のものとしてもよいし、適宜調整可能である。
 さらに、第4実施形態においては水ガラス及び希釈水ガラス中の水ガラス成分を二酸化炭素の反応によって接着及び固化させており、加熱による接着及び固化を行っていないが、これに限らず、アウトガスの発生を抑える観点から追加的に加熱処理を行ってもよい。
 加えて、第4実施形態においては図9(a)に示す一部投入工程及び接着工程において密度が高い表面部22を得ているが、さらに表面部22の密度を高くする目的から、可能であれば、図3(a)に示す接着面形成工程が追加されていてもよい。
 ここで、上述した本発明に係る真空断熱パネルの製造方法及び真空断熱パネルの実施形態の特徴をそれぞれ以下[1]~[15]に簡潔に纏めて列記する。
[1] 内部に中空部(H)が形成された中空体(10)に、連続気泡を有する発泡体がコア材(20)として収納された真空断熱パネル(1)の製造方法であって、
 前記中空体は、前記中空部を挟んで互いに対向する第1内面(11a)及び第2内面(12a)を有し、
 前記コア材は、前記第1内面に面する第1表面(22a)と、前記第2内面に面する第2表面(22b)と、を有し、
 前記製造方法は、
 前記第1内面と前記第1表面とを接着し、前記第2内面と前記第2表面とを接着する、接着工程を備える
 真空断熱パネルの製造方法。
[2] 前記接着工程に先立って、前記コア材のうち前記第1表面及び前記第2表面における密度を、中央部(21)における密度よりも高くして接着面を形成する接着面形成工程を有する
 上記[1]に記載の真空断熱パネル(1~4)の製造方法。
[3] 前記接着工程に先立って、前記第1内面及び前記第2内面、又は、前記第1表面及び前記第2表面に接着層(30)を形成する接着層形成工程をさらに備え、
 前記接着工程では、前記接着層形成工程において形成された前記接着層を利用して、前記第1内面と前記第1表面とを接着し、前記第2内面と前記第2表面とを接着する
 上記[1]に記載の真空断熱パネルの製造方法。
[4] 前記中空部と外部とを連通する連通口(40)を有した前記中空体を用意する中空体用意工程をさらに備え、
 前記接着層形成工程は、前記中空体用意工程において用意された前記中空体の前記中空部内に前記連通口を通じて前記接着層を形成するための液体を投入し、前記中空体を回転させる工程である
 上記[3]に記載の真空断熱パネルの製造方法。
[5] 前記接着層形成工程において前記接着層が形成された前記中空体の前記中空部内に前記連通口を通じて前記コア材の粉末を投入するコア材投入工程と、
 前記連通口を通じて前記中空部に希釈された水ガラスである希釈水ガラスを投入して、前記コア材投入工程において投入された前記コア材の粉末に希釈水ガラスを含浸させる含浸工程と、をさらに備え、
 前記接着層形成工程は、前記液体として水ガラスを投入し、
 前記接着工程は、加熱によって水ガラスから水分を放出させて接着を行うと共に、当該加熱によって前記コア材の粉末に含浸された希釈水ガラスからも水分を放出させて、前記コア材の粉末を固化させる接着固化工程である
 上記[4]に記載の真空断熱パネルの製造方法。
[6] 前記中空部と外部とを連通する連通口を有した前記中空体を用意する中空体用意工程と、
 前記接着工程に先立って前記中空体の前記中空部内に前記連通口を通じて前記コア材の粉末を投入するコア材投入工程と、
 前記連通口を通じて前記中空部に希釈された水ガラスである希釈水ガラスを投入して、前記コア材投入工程において投入された前記コア材の粉末に希釈水ガラスを含浸させる含浸工程と、をさらに備え、
 前記接着工程は、加熱によって希釈水ガラスから水分を放出させて接着を行うと共に前記コア材の粉末を固化させる接着固化工程である
 上記[1]又は[2]に記載の真空断熱パネルの製造方法。
[7] 希釈された水ガラスである希釈水ガラスを前記コア材の粉末に含浸して加熱することで前記コア材の粉末を固化して前記コア材とする固化工程と、
 前記中空部と外部とを連通する連通口(40)を有した前記中空体を形成すると共に、前記中空体の形成時に前記固化工程において形成された前記コア材を前記中空部に収納する中空体形成工程と、
 を備える上記[1]又は[2]に記載の真空断熱パネルの製造方法。
[8] 前記中空部と外部とを連通する連通口(40)を有した前記中空体を用意する中空体用意工程と、
 前記接着層形成工程において前記接着層が形成された前記中空体の前記中空部内に前記連通口を通じて前記コア材の粉末の一部を投入する一部投入工程と、をさらに備え、
 前記接着工程は、前記中空体を回転させ、且つ、前記中空部内に二酸化炭素を投入する工程である
 上記[3]に記載の真空断熱パネルの製造方法。
[9] 前記接着工程の後に、前記中空体の前記中空部内に前記連通口を通じて前記コア材の粉末の残りを投入する残投入工程と、
 前記残投入工程において前記コア材の粉末の残りが投入された前記中空部内に前記連通口を通じて希釈された水ガラスである希釈水ガラスを投入して、前記コア材の粉末の残りに希釈水ガラスを含浸させる含浸工程と、
 前記含浸工程後に、前記連通口を通じて前記中空部内に二酸化炭素を投入して、希釈水ガラスが含浸された前記コア材の粉末の残りを固化させる固化工程と、
 を備える上記[8]に記載の真空断熱パネルの製造方法。
[10] 前記連通口を200℃以上600℃以下の融点を有する物質で封止する封止工程をさらに備える
 上記[4]、[5]、[8]、及び[9]のいずれかに記載の真空断熱パネルの製造方法。
[11] 前記連通口を200℃以上600℃以下の融点を有する物質で封止する封止工程をさらに備える
 上記[6]に記載の真空断熱パネルの製造方法。
[12] 前記連通口を200℃以上600℃以下の融点を有する物質で封止する封止工程をさらに備える
 上記[7]に記載の真空断熱パネルの製造方法。
[13] 内部に中空部(H)が形成された中空体(10)に、連続気泡を有する発泡体がコア材(20)として収納された真空断熱パネル(1~4)であって、
 前記中空体は、前記中空部を挟んで互いに対向する第1内面(11a)及び第2内面(12a)を有し、
 前記コア材は、前記第1内面に面する第1表面(22a)と、前記第2内面に面する第2表面(22b)と、を有し、
 前記第1内面と前記第1表面とが接着され、前記第2内面と前記第2表面とが接着されている
 真空断熱パネル(1~4)。
[14] 前記コア材は、前記第1表面及び前記第2表面における密度が中央部(21)における密度よりも高くされている
 上記[13]に記載の真空断熱パネル。
[15] 前記中空体は、前記中空部と外部とを連通させる連通口(40)と、前記連通口を封止した200℃以上600℃以下の融点を有する物質と、を備える
 上記[13]又は[14]に記載の真空断熱パネル。
 なお、本出願は、2021年6月15日出願の日本特許出願(特願2021-099209)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、耐風圧性能を向上させることができる真空断熱パネルの製造方法及び真空断熱パネルを提供することができる。この効果を奏する本発明は、真空断熱パネルの製造方法、及び真空断熱パネルに関して有用である。
1~4 :真空断熱パネル
10  :中空体
11,12,14,15  :金属板
13  :接合部
16  :筒部
16a :フランジ
20  :コア材
21  :中央部
22  :表面部
30  :接着層
40  :連通口
50  :物質
H   :中空部
S   :積層体

Claims (15)

  1.  内部に中空部が形成された中空体に、連続気泡を有する発泡体がコア材として収納された真空断熱パネルの製造方法であって、
     前記中空体は、前記中空部を挟んで互いに対向する第1内面及び第2内面を有し、
     前記コア材は、前記第1内面に面する第1表面と、前記第2内面に面する第2表面と、を有し、
     前記製造方法は、
     前記第1内面と前記第1表面とを接着し、前記第2内面と前記第2表面とを接着する、接着工程を備える
     真空断熱パネルの製造方法。
  2.  前記接着工程に先立って、前記コア材のうち前記第1表面及び前記第2表面における密度を、中央部における密度よりも高くして接着面を形成する接着面形成工程を有する
     請求項1に記載の真空断熱パネルの製造方法。
  3.  前記接着工程に先立って、前記第1内面及び前記第2内面、又は、前記第1表面及び前記第2表面に接着層を形成する接着層形成工程をさらに備え、
     前記接着工程では、前記接着層形成工程において形成された前記接着層を利用して、前記第1内面と前記第1表面とを接着し、前記第2内面と前記第2表面とを接着する
     請求項1に記載の真空断熱パネルの製造方法。
  4.  前記中空部と外部とを連通する連通口を有した前記中空体を用意する中空体用意工程をさらに備え、
     前記接着層形成工程は、前記中空体用意工程において用意された前記中空体の前記中空部内に前記連通口を通じて前記接着層を形成するための液体を投入し、前記中空体を回転させる工程である
     請求項3に記載の真空断熱パネルの製造方法。
  5.  前記接着層形成工程において前記接着層が形成された前記中空体の前記中空部内に前記連通口を通じて前記コア材の粉末を投入するコア材投入工程と、
     前記連通口を通じて前記中空部に希釈された水ガラスである希釈水ガラスを投入して、前記コア材投入工程において投入された前記コア材の粉末に希釈水ガラスを含浸させる含浸工程と、をさらに備え、
     前記接着層形成工程は、前記液体として水ガラスを投入し、
     前記接着工程は、加熱によって水ガラスから水分を放出させて接着を行うと共に、当該加熱によって前記コア材の粉末に含浸された希釈水ガラスからも水分を放出させて、前記コア材の粉末を固化させる接着固化工程である
     請求項4に記載の真空断熱パネルの製造方法。
  6.  前記中空部と外部とを連通する連通口を有した前記中空体を用意する中空体用意工程と、
     前記接着工程に先立って前記中空体の前記中空部内に前記連通口を通じて前記コア材の粉末を投入するコア材投入工程と、
     前記連通口を通じて前記中空部に希釈された水ガラスである希釈水ガラスを投入して、前記コア材投入工程において投入された前記コア材の粉末に希釈水ガラスを含浸させる含浸工程と、をさらに備え、
     前記接着工程は、加熱によって希釈水ガラスから水分を放出させて接着を行うと共に前記コア材の粉末を固化させる接着固化工程である
     請求項1又は請求項2に記載の真空断熱パネルの製造方法。
  7.  希釈された水ガラスである希釈水ガラスを前記コア材の粉末に含浸して加熱することで前記コア材の粉末を固化して前記コア材とする固化工程と、
     前記中空部と外部とを連通する連通口を有した前記中空体を形成すると共に、前記中空体の形成時に前記固化工程において形成された前記コア材を前記中空部に収納する中空体形成工程と、
     を備える請求項1又は請求項2に記載の真空断熱パネルの製造方法。
  8.  前記中空部と外部とを連通する連通口を有した前記中空体を用意する中空体用意工程と、
     前記接着層形成工程において前記接着層が形成された前記中空体の前記中空部内に前記連通口を通じて前記コア材の粉末の一部を投入する一部投入工程と、をさらに備え、
     前記接着工程は、前記中空体を回転させ、且つ、前記中空部内に二酸化炭素を投入する工程である
     請求項3に記載の真空断熱パネルの製造方法。
  9.  前記接着工程の後に、前記中空体の前記中空部内に前記連通口を通じて前記コア材の粉末の残りを投入する残投入工程と、
     前記残投入工程において前記コア材の粉末の残りが投入された前記中空部内に前記連通口を通じて希釈された水ガラスである希釈水ガラスを投入して、前記コア材の粉末の残りに希釈水ガラスを含浸させる含浸工程と、
     前記含浸工程後に、前記連通口を通じて前記中空部内に二酸化炭素を投入して、希釈水ガラスが含浸された前記コア材の粉末の残りを固化させる固化工程と、
     を備える請求項8に記載の真空断熱パネルの製造方法。
  10.  前記連通口を200℃以上600℃以下の融点を有する物質で封止する封止工程をさらに備える
     請求項4、請求項5、請求項8、及び請求項9のいずれか1項に記載の真空断熱パネルの製造方法。
  11.  前記連通口を200℃以上600℃以下の融点を有する物質で封止する封止工程をさらに備える
     請求項6に記載の真空断熱パネルの製造方法。
  12.  前記連通口を200℃以上600℃以下の融点を有する物質で封止する封止工程をさらに備える
     請求項7に記載の真空断熱パネルの製造方法。
  13.  内部に中空部が形成された中空体に、連続気泡を有する発泡体がコア材として収納された真空断熱パネルであって、
     前記中空体は、前記中空部を挟んで互いに対向する第1内面及び第2内面を有し、
     前記コア材は、前記第1内面に面する第1表面と、前記第2内面に面する第2表面と、を有し、
     前記第1内面と前記第1表面とが接着され、前記第2内面と前記第2表面とが接着されている
     真空断熱パネル。
  14.  前記コア材は、前記第1表面及び前記第2表面における密度が中央部における密度よりも高くされている
     請求項13に記載の真空断熱パネル。
  15.  前記中空体は、前記中空部と外部とを連通させる連通口と、前記連通口を封止した200℃以上600℃以下の融点を有する物質と、を備える
     請求項13又は請求項14に記載の真空断熱パネル。
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