JP2006150647A

JP2006150647A - 真空断熱パネルとその構造物の製造方法及び断熱遮音構造

Info

Publication number: JP2006150647A
Application number: JP2004341691A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Nakamoto; 英和中元; Seijirou Totori; 征二郎戸取; Takeshi Kawasaki; 健川崎; Kenji Kobayashi; 健治小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】真空断熱材を構体の曲面に沿う様に施工する場合、芯材へ局部的に大きな力が加わり、芯材の外包容器の破損を引き起こし断熱性能の低下が懸念される。これを防止するために可撓性を持たせた真空断熱パネルを提供し、曲面への施工性を向上させる。
【解決手段】パネルの厚みが３〜１０ｍｍの任意の値の真空断熱材５で、断熱材長手方向に設けた複数個の凹部状の溝３を形成して可撓性を持たせるとともに、真空断熱パネルパネル５の外表面の全体を繊維状不織布の吸音材４０で保持し、構体表面３０に密着させて施工する。
【選択図】図４

Description

本発明は真空断熱材の構造及び制作方法に関するものである．

近年、輸送車両では製作の合理化及び高速化に伴う軽量化と耐圧性向上の観点から、軽合金製の大形中空型材を利用した車体（ダブルスキン構造）が製作されている。これらの車体は軽量化と耐圧性向上を図るために側部や屋根構体が曲面を有する構造となっている。例えばこのような構体は下記の非特許文献１に記載された車両である。

このような車両構体に用いられる断熱構造としては、現状の主流は構体の室内側とぎ装用内張りの間にグラスウールなどの繊維状の断熱材を貼付て車体外部からの熱の侵入を遮断する構造がとられている。しかし、このような構造をダブルスキン構体に適用すると壁の厚さが厚くなり、とくに鉄道車両においては車内空間を確保する観点から出来るだけ薄くするように求められている。このために断熱性能の優れた材料を使用するようになっている。これらの要求に対応するために下記の特許文献１に記載のような真空断熱材を使用した車体構造が検討されている。本実施例では芯材として車両構体形状の最小半径の曲面に対し、局部的な変形と破損を伴わない範囲内で対応できる可撓性のある繊維系の材料を使用して施工する方法が提案されている。
特開平１０−２５８７３６号公報「車両技術」２００１／９、Ｎｏ．２２２ｐ２２−３１

上記従来技術において、真空断熱材を構体に取り付ける場合、構体の曲面部に真空断熱材を沿わせようとすると芯材に局部的に大きな力が加わり、芯材の変形、外包容器が破損し、機密性が失われ断熱性能が低下するという問題がある。

また、構体内側のレール部を利用して薄板のバネ材で真空断熱材の表面を押し付けて固定する方法が提案されているが、長期間の押さえつけにより外包容器と芯材が変形して沈み込み、最終的には亀裂の発生が懸念されている。

さらに、ダブルスキン構体と真空断熱材、真空断熱材と内張りパネルの間に空気層が設けられているが、近年車内の静音化の要求も強まり、この空気層を有効に利用することが検討されている。

上記の課題を解決するには気密性のある外包材と外包材内に芯材と捕集材を封入し、外包材の周囲を密閉し且つ外包材内部が真空排気された真空断熱パネルにおいて、パネルの厚みが３〜１０ｍｍで可撓性を持たせ、気密性のある外包材が柔軟性のある高分子フィルムのベース材にアルミニウム金属を蒸着し、外表面は強い引張り強度を有する薄膜フィルムからなる積層構造とし、芯材の形状が概略長方形で、短辺から長辺方向に貫通する複数本の凹部状の溝を有し、芯材の外周部は上面側の側面が内側に傾斜を持つように形成され、芯材は繊維状の無機材質を圧縮成形して形成することにより達成される。

さらに、芯材を外包材に挿入し、周囲を減圧密封する際に芯材の凹凸部に勘合するように外周部まで加圧可能な圧縮治具により加圧して外包材を芯材に密着させて減圧した後に外包材外周部を接合する工程により真空断熱パネルを製作することにより達成される。

また、最外層に２枚の板とそれらを連結するリブ構造で形成されるダブルスキン構造の軽量合金構造体において、真空断熱パネル外表面全体を繊維状不織布の吸音材で保持し、ダブルスキン構造体の内側構造体表面の形状に沿うように施工することにより解決される。

本発明によれば気密性のある外包材と外包材内に芯材と捕集材を封入し、外包材の周囲を密閉し且つ外包材内部が真空排気された真空断熱パネルにおいて、パネルの厚みが３〜１０ｍｍで可撓性を持たせることにより、ダブルスキン構造体の内層構造体表面の形状に沿うよう密着して施工できるので断熱性能の優れた車両構造体を得ることが出来る。さらに、真空断熱パネル外表面全体を繊維状不織布の吸音材で保持し、ダブルスキン構造体の内側構造体表面の形状に沿うように施工することにより断熱遮音性の優れた車両構造体を提供できる。また、真空断熱材の固定に直接固定用の金具を接触させないために、長期間に渡り気密性を確保できる。

真空断熱材に可撓性を持たせるために強度のある外包材と芯材の形状を薄肉化し、長手方向に凹部状の溝を形成することにより、曲面に密着可能な構造体にすることが可能となる。

本発明の実施例を図１乃至図４により説明する。１は真空断熱材５の芯材でガラス繊維を主材として製造されるもので、主材のほかにバインダを混入して圧縮成形後、加熱・乾燥されている。本発明の芯材１の形状は全体の厚みが３ｍｍから１０ｍｍの任意の一定の板厚になるように成形されている。さらに芯材１は長手方向に数箇所のＶ字状の溝、またはＵ字状の凹部状の溝３が形成されている。溝の底部は芯材１が無くても良いが、断熱性能を高性能に保つには溝の底部に芯材１が薄く残るように溝の深さを設定する方が良い。また、溝の外周面はなだらかな斜面を形成するように成形すると、外包材２との密着度を保つことができ、シール面にしわが出来にくくなるので、密着の信頼性が向上する。

以上のように構成された芯材１を柔軟性があり、強度も有する高分子フィルムのベース材に例えばアルミニウム合金を蒸着させ、外表面側には保護層として強度を有する高分子薄膜を積層した構造（例えばラミネートフィルム）の外包材２で包み、芯材１と密着するようにして内部を減圧密封して真空断熱材５を製作する。

図２に真空断熱材５の全体鳥瞰図を示す。本発明のように長手方向に溝３を形成することにより、真空断熱材５の溝を狭める側に容易に曲げることが可能になる。実際の車両の曲面部（凹部）に適用するには台形断面の底辺側を曲面部に押しつけることにより容易に変形させることが出来る。このとき内部の芯材１の溝部は一部が破砕するが、芯材１の破片は外包材２の中に留まったままで、変形状態を保つ。また、強度を持ったラミネートフィルムで包んでいるので芯材１の破片がフィルムを貫通することも無く気密性を保持できるので良好な断熱性能を保持できる。

また、本発明の真空断熱材５は図３に示す方法により簡単に製作できる。まず、長手方向に溝を形成した芯材１の上部と下部に外包材２のラミネートフィルムを設置する。さらにフィルムの上側には芯材１の溝と勘合するように成形された上押し型治具１０、フィルムの下側には下押し型治具２０が設置されている。下押し型治具２０の上にラミネートフィルム（外包材２）、芯材１、ラミネートフィルム（外包材２）を重ねていき、上押し型治具１０を前述の芯材１の上に重ね合わせる。このとき、上押し型治具１０が弾性体で形成されていれば中央部Ｐ_１を最初に押し込み、次にＰ_２、Ｐ_３と順に押し込んでいくことにより、ラミネートフィルム（外包材２）と溝を容易に密着させることが可能である。この状態で上押し型治具１０、あるいは下押し型治具２０の外周部に備え付けられた加熱手段（図示せず）により芯材１を密着（ヒートシール）する。これらの工程は図には示していないが当然、減圧雰囲気下で実施されるものである。このように溝に外包材２を密着させることにより、溝部分に曲げ変形を加えても外包材２の強度には十分余裕がある。本実施例では外包材２に２枚のシートを組み合わせて製造する例を示したが、外包材２は３辺が予め密着された袋状のものを用いても良い。

次に、図４にダブルスキン車両の側構体３０のＲ部に本発明を施工した場合の一実施例を示す。真空断熱材５は実施例の図２に示したように長手方向に凹部状の溝を持った真空断熱材５である。真空断熱材５は繊維状不織布の吸音材４０で周囲を包まれており、その厚さはレール部８の高さよりわずかに高い程度に調整されている。このような断熱吸音材４０を側構体３０のＲ部に押し付け、側構体３０のＲ部に沿って変形させる。さらにこの状態で内張り材５０はレール部３２を利用して固定する。レール部３２の高さは３０ｍｍから４０ｍｍ程度に設定されているので、断熱、吸音機能を持たせた部材をこの高さ内に施工することが出来る。このために車内の空間を狭めることなく構え厚さを薄くでき、高い断熱性と吸音性を同時に確保することができる。

図５は、本発明の真空断熱部材の他の施工例を示す説明図である。
車両１００は、側構体３０、床構体６０、屋根構体７０を有し、側構体３０には、窓用の開口部８０が設けられる。
そこで、側構体３０の開口部８０を除く内側と、屋根構体７０の内側に真空断熱部材を施工して、断熱及び吸音性の向上を図ることができる。

図６は、側構体３０を車内側からみた図である。
窓用の開口部８０の上下と、隣接する開口部８０の間に真空断熱部材が施工される状態を示す。

図７は、車両の側構体の断熱、吸音構造を示す説明図である。
ダブルスキン構造のアルミ合金の押し出し形材でつくられた側構体３０の内側には、構体の長手方向に設けられるカーテンレール３２を有する。このカーテンレール３２は、側構体３０の内側に座席等の各種の機器を取付けるために用意されている。

真空断熱部材５の外側を吸音部材４０で覆ったユニットは、このカーテンレール３２の間の空間に挿入される。
内装材５０の内側とカーテンレール３２の両者にファスナー９０を取付けておき、矢印方向に内装材５０を押圧することにより、内装材５０は側構体３０に対して固定される。
断熱、吸音ユニットは、内装材５０と側構体３０の間の空間に確実に固定される。

容積効率が問題となる輸送車両の断熱遮音構体の製造に適用可能である。

本発明の真空断熱材の横断面図。本発明の真空断熱材の鳥瞰図。本発明の真空断熱材の製作工程説明図。本発明の真空断熱材の車両構体への施工例を示す説明図。本発明の真空断熱材の車両構体への施工例を示す説明図。車両構体を内側からみた説明図。断熱遮音構造を示す説明図。

符号の説明

１：芯材
２：外包材
３：凹溝
１０：上押し型治具
２０：下押し型治具
３０：側構体
４０：吸音材
５０：内装材
６０：台枠
７０：屋根構体
８０：窓
１００：鉄道車両

Claims

気密性のある外包材が柔軟性のある高分子フィルムのベース材にアルミニウム金属を蒸着し、外表面は強い引張り強度を有する薄膜フィルムからなる積層構造を備えた真空断熱パンネルにおいて、
芯材の形状が概略長方形で、短辺から長辺方向に貫通する複数本の凹部状の溝を有し、芯材の外周部は上面側の側面が内側に傾斜を持つように形成され、芯材は繊維状の無機材質を圧縮成形して形成されること、を特徴とする真空断熱パネル。
気密性のある外包材が柔軟性のある高分子フィルムのベース材にアルミニウム金属を蒸着し、外表面は強い引張り強度を有する薄膜フィルムからなる積層構造を備えた真空断熱パンネルの構造の製造方法において、
外包材の周囲を減圧密封する際に芯材の凹部に勘合し、外周部も同時に加圧可能な圧縮治具により加圧して外包材を芯材に密着させて減圧した後に外包材外周部を接合する工程により真空断熱パネルを製作すること、を特徴とする真空パネル構造物の製造方法。
最外層に２枚の板とそれらを連結するリブ構造で形成されるダブルスキン構造の軽量合金構造体の車両において、気密性のある外包材が柔軟性のある高分子フィルムのベース材にアルミニウム金属を蒸着し、外表面は強い引張り強度を有する薄膜フィルムからなる積層構造を備えた真空断熱パネル外表面全体を繊維状不織布の吸音材で保持し、ダブルスキン構造体の内側構造体表面の形状に沿うように施工したことを特徴とするダブルスキン構造の軽量合金構造体の断熱遮音構造。
最外層に２枚の板とそれらを連結するリブ構造で形成されるダブルスキン構造の軽量合金構造体の車両において、気密性のある外包材が柔軟性のある高分子フィルムのベース材にアルミニウム金属を蒸着し、外表面は強い引張り強度を有する薄膜フィルムからなる積層構造を備えた真空断熱パネル外表面全体を繊維状不織布の吸音材で保持し、車両の車内側の内装材と断熱遮音層とを密着して施工し、ダブルスキン構造体の内側構造体表面の形状に沿うように施工したことを特徴とする車両の断熱遮音構造。