JP2014190443A

JP2014190443A - 真空断熱パネル

Info

Publication number: JP2014190443A
Application number: JP2013066818A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kumagai; 浩志熊谷; Takashi Tono; 隆東野; Takeo Jinno; 武男神野
Original assignee: Zojirushi Corp
Current assignee: Zojirushi Corp
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-06

Abstract

【課題】製造コストを削減できると共に、パネルを複数枚重ね合わせた時の隙間を少なくし、放熱を抑えた真空断熱パネルを提供する。
【解決手段】対向配置され、外周部に封止部１３，１４Ａ，１５が設けられた一対の金属板材１１Ａ，１１Ｂと、封止部１３，１４Ａ，１５の内側の真空排気された収容部１２に配設され、かつ、外周縁と封止部１３，１４Ａ，１５の間に隙間が設けられているコア材３１Ａ〜３１Ｃと、隙間の真空排気で金属板材１１Ａ，１１Ｂが変形することにより、封止部１３，１４Ａ，１５とコア材３１Ａ〜３１Ｃとの間に設けられた空隙部３４とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空断熱パネルに関する。

特許文献１には、一対の金属板材の間に複数のコア材が配設されると共に、コア材の間に金属箔が配設された真空断熱パネルが記載されている。金属板材は金型により屈曲加工され、外周部に外壁部と接合部とが形成されている。

しかし、前記真空断熱パネルでは、金属板材が金型で成形されているため、金型の調達費用が必要となり、また、金型による金属材料の成形加工時に付着した油を洗浄する必要があり、製造コストが増加していた。

特開２０１１−１７４６０２号公報

本発明は、製造コストを削減できると共に、パネルを複数枚重ね合わせた時の隙間を少なくし、放熱を抑えた真空断熱パネルを提供することを課題とする。

対向配置され、外周部に封止部が設けられた一対の金属板材と、
前記封止部の内側の真空排気された収容部に配設され、かつ、外周縁と前記封止部の間に隙間が設けられているコア材と、
前記隙間の真空排気で前記金属板材が変形することにより、前記封止部と前記コア材との間に設けられた空隙部と、
を備えた構成としている。

真空排気により金属板材を変形し、空隙部を設けるので、金型を用いて成形する場合と比べて金型の調達費用が不要となり、製造コストを削減できる。また、金型から金属板材に付着する油を洗浄する必要がなく、更に、製造コストを削減できる。

前記空隙部の幅寸法は、真空排気された前記真空断熱パネルの厚さの１／２以上、つまり、金属板材の曲がり角度が４５度より小さい曲がり角度であることが好ましい。

上記構成により、複数の真空断熱パネルを空隙部を近づけて重ね合わせる際に、重ねやすくなる。また、重ね合わせた真空断熱パネル間の隙間が少なくなり、放熱を抑えることができる。更に、封止部とコア材との間に間隔を設けることで、封止部の外側に設けた排気部とコア材との間に間隔を設け、排気部への排気通路を確保できる。

前記金属板材に折り目を設け、前記真空排気により前記折り目に沿って前記金属板材が折れ曲がることが好ましい。これにより、金属板材が折れ曲がりやすくなる。

前記金属板材の各辺を折り曲げて形成した第１辺部折返部と、
前記第１辺部折返部が形成された外周部を更に折り曲げて形成した第２辺部折返部と、
を有することが好ましい。

各辺を折り曲げることで、外周部に鋭い縁が形成される場合と比べて、取り扱いに関する作業性を向上できる。また、折返部を設けることにより外周部が補強されるため、剛性を高めることができ、反りが発生していても矯正して実質的に無くすことができる。

本発明の真空断熱パネルでは、金型の調達費用が不要で、製造コストを削減できると共に、パネルを複数枚重ね合わせた時の隙間を少なくできる。

本発明の第１実施形態に係る真空断熱パネルを示す平面図。図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。第１金属板材の加工構成を示す平面図。真空排気前の真空断熱パネルを示す部分拡大断面図。真空断熱パネルを重ね合わせた状態を示す部分拡大断面図。第２実施形態に係る真空断熱パネルを示す部分拡大断面図。折り目を設けた第１金属板材の平面図。異なる折り目を設けた第１金属板材の平面図。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る真空断熱パネル１０を示す。この真空断熱パネル１０は、一対の金属板材１１Ａ，１１Ｂを接合して形成された、肉厚が１〜２０ｍｍ程度の平面視正方形状の薄型パネル形状である。

真空断熱パネル１０は、対向配置された第１および第２金属板材１１Ａ，１１Ｂと、これらの間に形成される収容部１２に配設したコア材３１Ａ〜３１Ｃとを備える。収容部１２は、外周に一対の金属板材１１Ａ，１１Ｂを接合する封止部１３，１４Ａ，１５（図３参照）を設けることにより密封されると共に、真空排気されている。

収容部１２内には、コア材３１Ａ〜３１Ｃに加えて、輻射伝熱を防止するための金属箔３８Ａ，３８Ｂと、封止後に発生したガスを吸引して真空度を維持するためのゲッター（図示せず）とが配設される。

各金属板材１１Ａ，１１Ｂは肉厚０．０２〜０．３ｍｍの薄いステンレス（ＳＵＳ３０４）板により形成される。本実施形態では、肉厚は０．１ｍｍである。なお、金属板材１１Ａ，１１Ｂとしてステンレスのうち、例えば、焼鈍し、可撓性のあるＳＵＳ３０４−ＢＡを使用する。しかし、これに限定されず、焼鈍せず、固いバネ鋼であってもよい。しかも、第１金属板材１１Ａと第２金属板材１１Ｂとで異なる金属材料、つまり異なる材質および／または異なる肉厚寸法のものを使用してもよい。なお、本実施形態では、後述するように、角部が直交する略正方形状の金属板材１１Ａ，１１Ｂを用いたがこれに限定されない。例えば直交する角部を設けない八角形状の金属板材１１Ａ，１１Ｂを成形し、用いてもよい。これにより、隣り合う各辺に後述する折返部２６，２７を形成する際に、角部で重複するのを防止できる。

以下に、金属板材１１Ａ，１１Ｂの加工構成について、図３を参照して説明する。なお、図３は第１金属板材１１Ａを示し、第２金属板材１１Ｂは、後述する排気部２１が形成されていない点でのみ異なる。

接合前の金属板材１１Ａ，１１Ｂは略正方形状であり、第１封止部１３と、第２封止部１４Ａ，１４Ｂと、第３封止部（内側封止部）１５（１５Ａ，１５Ｂ）と、排気部２１と、排気通気溝２２とが形成されている。第１封止部１３と第２封止部１４Ａ，１４Ｂと第３封止部１５Ａとは各辺縁に対して所定間隔をあけて内側に位置し、隣り合う封止部はそれぞれ互いに直交している。第３封止部１５Ｂは排気部２１側の第２封止部１４Ｂよりも内側に第２封止部１４Ｂと平行に位置している。第１封止部１３と第２封止部１４Ａ，１４Ｂと第３封止部１５Ａとは真空排気前に封止され、第３封止部１５Ｂは真空排気後に封止される。なお、封止は、シーム溶接などの抵抗溶接またはＴＩＧ溶接やレーザ溶接、ＭＩＧブレージングなどによって行われる。

第２封止部１４Ｂと第３封止部１５Ｂとの間には排気部２１が設けられている。この排気部２１は、第１金属板材１１Ａのみに形成され、第２金属板材１１Ｂには形成されていない。排気部２１の近傍には、排気部２１の真空引き用の通路である排気通気溝２２が形成されている。この排気通気溝２２は、第１金属板材１１Ａと第２金属板材１１Ｂとの対向面のうち、少なくともいずれか一方に形成した凸部、凹部またはその両方により構成されている。

接合後の金属板材１１Ａ，１１Ｂの各角には、面取りされた角部を断面視Ｕ字形状に折り曲げた角部折返部２４が設けられている（図１参照）。図２に示すように、金属板材１１Ａ，１１Ｂの四方の各辺には、内側に位置する第１辺部折返部２６と、第１辺部折返部２６を間に封止部１３，１４Ａ，１５と反対側に位置する第２辺部折返部２７とを有する辺部折返部２８が設けられている。ただし、角部折返部２４を設けなくてもよい。また、辺部折返部２８の形状は特に限定されず、例えば、１つの折返部から構成されてもよい。

金属板材１１Ａ，１１Ｂは、コア材３１Ａ〜３１Ｃと封止部１３，１４Ａ，１５との間に傾斜部３３を有している。傾斜部３３は、金属板材１１Ａ，１１Ｂをコア材３１Ａ〜３１Ｃの外周部に沿って折れ曲がって変形しており、互いに向かって傾斜するように形成されている。

傾斜部３３とコア材３１Ａ〜３１Ｃとの間には、断面視で外形が三角形状の空隙部３４が形成されている。空隙部３４の幅寸法Ｌ１は、真空断熱パネル１０の厚さ寸法Ｌ２の１／２以上である。具体的には、本実施形態では、金属板材１１Ａ，１１ＢとしてＳＵＳ３０４−ＢＡを用いており、幅寸法Ｌ１と厚さ寸法Ｌ２とは共に、４．５ｍｍである。このように、幅寸法Ｌ１を厚さ寸法Ｌ２の１／２と同等、または厚さ寸法Ｌ２の１／２以上、つまり、金属板材１１Ａ，１１Ｂの曲がり角度を４５度より小さい曲がり角度にすることで、図５に示すように、複数の真空断熱パネル１０を重ね合わせる際に、傾斜部３３同士を当接して重ねやすくなる。具体的には、傾斜部３３の傾斜角度が小さくなるため、辺部折返部２８を互いに対して外側に向け、辺部折返部２８をコア材３１Ａ〜３１Ｃと重複するように配置した後、傾斜部３３同士を重ねやすくなる。また、重ね合わせた真空断熱パネル１０間の隙間が少なくなり、放熱を抑えることができる。更に、封止部１３，１４Ａ，１５とコア材３１Ａ〜３１Ｃの外周縁外側の全周にわたり、排気部２１への排気通路を確保できる。なお、図５では、辺部折返部２８を外側に向けているがこれに限定されない。例えば、辺部折返部２８は薄いため、一方の真空断熱パネル１０の第１辺部折返部２６が、他方の真空断熱パネル１０の第２金属板材１１Ｂに隣接するように、辺部折返部２８を配設してもよい。

コア材３１Ａ〜３１Ｃは、正方形状または４方の角を面取りした略正方形状であり、ガラス繊維、セラミック繊維、カーボン繊維等の織布又は不織布、あるいは、マイカ板、セラミックウール、セラミックボード等が使用される。コア材３１Ａ〜３１Ｃの各辺の長さは、金属板材１１Ａ，１１Ｂの各辺の長さよりも短く、コア材３１Ａ〜３１Ｃは金属板材１１Ａ，１１Ｂよりも小さい。従って、金属板材１１Ａ，１１Ｂの間にコア材３１Ａ〜３１Ｃを配設すると、コア材３１Ａ〜３１Ｃの外周縁は、封止部１３，１４Ａ，１５の内側に位置し、隙間が設けられている。即ち、辺部折返部２６，２７を折り曲げた状態で、第１および第２金属板材１１Ａ，１１Ｂの内側縁より内側にコア材３１Ａ〜３１Ｃの外周縁が位置する寸法設定である。

図２に示すように、金属箔３８Ａ、３８Ｂはコア材３１Ａ〜３１Ｃと略同一寸法または小さい寸法で形成される。これら金属箔３８Ａ、３８Ｂは、コア材３１Ａ〜３１Ｃの間に挟み込んだ状態で配設される。具体的には、下方からコア材３１Ａ、金属箔３８Ａ、コア材３１Ｂ、金属箔３８Ｂ、コア材３１Ｃの順番で積層する。そして、例えば治具を貫通させ、各コア材３１Ａ〜３１Ｃの繊維を部分的に絡ませることにより一体化し、一体的に配置可能としている。

次に、真空断熱パネル１０の製造方法について説明する。

図２に示すように、第２金属板材１１Ｂを配置し、その上に一体化したコア材３１Ａ〜３１Ｃ、金属箔３８Ａ、３８Ｂおよびゲッターを配置する。ついで、コア材３１Ｃ上に第１金属板材１１Ａを配置した後、封止部１３，１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａに沿って金属板材１１Ａ，１１Ｂを接合して収容部１２を密封する。このように、金属板材１１Ａ，１１Ｂが封止部１３，１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａで接合されているため、図４に示すように、コア材３１Ａ〜３１Ｃは封止部１３，１４Ａ，１５Ａの近傍で金属板材１１Ａ，１１Ｂにより圧縮されている。この状態で、排気部２１に周知の排気装置を接続し、収容部２１を予め規定した真空度になるように真空排気する。

真空排気された収容部２１と外部（大気圧）との圧力差により、金属板材１１Ａ，１１Ｂはコア材３１Ａ〜３１Ｃの外周部に沿って変形して折れ曲がり、傾斜部３３が形成される。また、傾斜部３３とコア材３１Ａ〜３１Ｃとの間には空隙部３４が形成される。このように、真空排気により金属板材１１Ａ，１１Ｂを成形するので、金型を用いて成形する場合と比べて金型の調達費用が不要となり、製造コストを削減できる。また、金型から金属板材１１Ａ，１１Ｂに付着する油を洗浄する必要がなく、更に、製造コストを削減できる。

規定の真空度に達し、リークが無いことを確認すると排気部２１を封止する。ついで、第３封止部１５Ｂに沿って排気部２１の内側を接合して収容部１２を封止した後、切断線１７に沿って金属板材１１Ａ，１１Ｂを切断する。また、必要に応じ、金属板材１１Ａ，１１Ｂの各角を切断（面取り）してもよく、または、各角を内側に折り曲げてもよい。

そして、角部折返部２４をコア材３１Ａ〜３１Ｃを配置した上側に折り曲げる。この後、第１辺部折返部２６を上側に折り曲げる。最後に、第２辺部折返部２７を上側に折り曲げる。これにより、第１辺部折返部２６を第２辺部折返部２７と封止部１３，１４Ａ，１５との間で挟み込んでいる。以上により、図１および図２に示す真空断熱パネル１０が形成される。

上述したように、各角および各辺を折り曲げることで、外周部に鋭い縁または角が形成される場合と比べて、取り扱いに関する作業性および安全性を向上できる。また、折返部２４，２６，２７を設けることにより外周部が補強されるため、剛性を高めることができ、反りが発生していても矯正して実質的に無くすことができる。

図６に、第２実施形態に係る真空断熱パネル１０を示す。第１実施形態では、金属板材１１Ａ，１１Ｂがコア材３１Ａ〜３１Ｃの外周部に沿って、互いに向かって折れ曲がっている。しかし、これに限定されず、例えば、金属板材１１Ａと１１Ｂとの材料を異なったものとすることにより、一方の金属板材１１Ａだけが他方の金属板材１１Ｂに向かって折れ曲がる傾斜部３３を有する構成を採用してもよい。これにより、設計の自由度を高めることができる。

なお、本発明の真空断熱パネルは前記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。

前記実施形態では、封止した金属板材１１Ａ，１１Ｂ内を真空排気すると、金属板材１１Ａ，１１Ｂはコア材３１Ａ〜３１Ｃの外周部に沿って折れ曲がる。しかし、例えば、図７に示すように、金属板材１１Ａ、１１Ｂのいずれか一方、または両方に、平面視でコア材３１Ａ〜３１Ｃの外周部に一致する略正方形状の折り目４１を設けてもよい。これにより、金属板材１１Ａ，１１Ｂは折り目４１に沿って変形するため、より一層、折れ曲がりやすくなる。

または、図８に示すように、金属板材１１Ａ，１１Ｂのいずれか一方、または両方に、平面視でコア材３１Ａ〜３１Ｃの外周部に一致し、金属板材１１Ａ，１１Ｂの一辺から対向する辺まで延びる折り目４２を設けても、同様の効果を得ることができる。

１０真空断熱パネル
１１Ａ第１金属板材
１１Ｂ第２金属板材
１２収容部
１３第１封止部
１４Ａ第２封止部
１４Ｂ第２封止部
１５（１５Ａ，１５Ｂ）第３封止部（内側封止部）
２４角部折返部
２６第１辺部折返部
２７第２辺部折返部
３１Ａコア材
３１Ｂコア材
３１Ｃコア材
３３傾斜部
３４空隙部
４１折り目
４２折り目

Claims

対向配置され、外周部に封止部が設けられた一対の金属板材と、
前記封止部の内側の真空排気された収容部に配設され、かつ、外周縁と前記封止部の間に隙間が設けられているコア材と、
前記隙間の真空排気で前記金属板材が変形することにより、前記封止部と前記コア材との間に設けられた空隙部と、
を備えた、真空断熱パネル。
前記空隙部の幅寸法は、真空排気された前記真空断熱パネルの厚さの１／２以上である、請求項１に記載の真空断熱パネル。
前記金属板材に折り目を設け、前記真空排気により前記折り目に沿って前記金属板材が折れ曲がる、請求項１または２に記載の真空断熱パネル。
前記金属板材の各辺を折り曲げて形成した第１辺部折返部と、
前記第１辺部折返部が形成された外周部を更に折り曲げて形成した第２辺部折返部と、
を有する、請求項１から３のいずれかに記載の真空断熱パネル。