JP4279655B2 - 真空断熱材の製造方法及び断熱容体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、真空断熱材の製造方法及び断熱容体の製造方法に関するものである。

従来から、水筒やポットなどの断熱容体の周壁構造として、外壁と内壁との間に真空層を形成した真空二重断熱構造が一般的とされているが、この外壁と内壁との間を真空にすることで生じる大気圧の影響を考慮して、これらの真空二重断熱構造の周壁を有する容体は専ら円筒状とされている。

即ち、図11に図示したように円筒状の容体20とした場合には（特に小径の場合には）、大気圧（図11中の矢印Ｐ）を容体20を構成する周壁全体で支持することができる為、外壁21が凹んで内壁22に当接してしまうようなことはないが、図12に図示したように角筒状の容体30とした場合には、大気圧（図12中の矢印Ｐ）を容体30を構成する各周壁が単独で支持することになる為、この各周壁を構成する外壁31の中央部が内側に凹んで内壁32と当接してしまい（大気圧を平面で支持する形状だと凹み易い。）、見た目が悪くて商品としての価値がなくなるのは勿論、断熱構造としては致命的となる。

ところが、角筒状の容体は、円筒状の容体に比して容積効率（容体自体を他の収納空間へ収納する際の収納効率及び容体内に液体などを収納する際の収納効率）が良く、よって、真空二重断熱構造の壁部を具備した角筒状の容体（箱物）を得たいという要望もある。

そこで、従来においても、この真空二重断熱構造の壁部を具備した角筒状の容体を実現し得る板状の真空断熱材（以下、従来例）が提案されている。

この従来例は、外板体と内板体とで構成され、両者の間に真空加熱処理により作出される真空層が設けられた板状のものであり、外板体と内板体とで形成される空間にガラス繊維を配設せしめ、当該空間を真空処理して製造されている。

従って、従来例は、外板体と内板体との空間にガラス繊維が介在するため、空間を真空にしても外板体と内板体とが大気圧によって内側へ凹むことが阻止され、よって、大気圧によって変形しない板状の真空断熱材が得られることになり、この板状の真空断熱材を複数枚接合することで角筒状の容体を製造することができる。

ところが、本出願人は、この従来例について種々試して見たところ、次の問題点があることを確認した。

即ち、従来例は、外板体と内板体とで形成される空間に介在させる物としてガラス繊維が採用されているが、このガラス繊維は真空加熱炉における高温化での真空処理には耐えきれず（熱変形温度は約３００〜５００℃未満程度である。）、従って、従来例は真空度合いが高くならない常温化での真空処理とならざるを得ない。よって、従来例は断熱性が不十分であり、断熱性が強く要求される箇所には適用することができず、更に、ガラス繊維は耐熱性が良好とはいえない為、高温断熱が要求される箇所には不適であり、以上から、従来例は、断熱容体等への適用ができないなど、適用範囲が狭いのが現状である。

本出願人は、上述の問題点に着目し、種々の実験・研究を重ねた結果、従来にない作用効果を発揮する画期的な真空断熱材の製造方法及び断熱容体の製造方法を開発した。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

方形状の外板体１と方形状の内板体２とで構成され、両者の間に真空加熱処理により作出される真空層３が設けられた方形板状の真空断熱材の製造方法であって、前記外板体１と前記内板体２の各々は四周縁部に立ち上がり壁１ａ，２ａを有し、また、前記外板体１は前記内板体２に比して大きく形成され、更に、前記外板体１と前記内板体２とは両者を重合せしめて板状体を形成した場合、前記外板体１の立ち上がり壁１ａの内側に前記内板体２の立ち上がり壁２ａが配される構成であり、前記板状体内の空間Ｓに前記真空加熱処理の加熱に耐え得る耐熱性介在物４を配設せしめ、前記外板体１の立ち上がり壁１ａと前記内板体２の立ち上がり壁２ａの間に形成される該立ち上がり壁１ａ，２ａ同士の間の空隙の開口部が上方を向くようにし、前記開口部に該開口部の一部を塞ぐ量のロウ材を前記板状体の四辺に配した後、前記真空加熱処理し、前記空間Ｓを真空にした後、前記ロウ材で前記空隙を封止することを特徴とする真空断熱材の製造方法に係るものである。

また、請求項１記載の真空断熱材の製造方法において、前記外板体１と前記内板体２とで形成される前記空間Ｓを約５００℃以上の高温下で前記真空加熱処理することを特徴とする真空断熱材の製造方法に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の真空断熱材の製造方法において、前記耐熱性介在物４としてセラミックから成る耐熱性介在物４を採用したことを特徴とする真空断熱材の製造方法に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載の真空断熱材の製造方法において、前記耐熱性介在物４を板状としたことを特徴とする真空断熱材の製造方法に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の真空断熱材の製造方法において、前記外板体１の内面または前記内板体２の内面のいずれか一方若しくは双方に、銅，アルミ，銀若しくはニッケルなどの熱輻射材から成る熱輻射層６を形成したことを特徴とする真空断熱材の製造方法に係るものである。

また、請求項１〜５いずれか１項に記載の真空断熱材の製造方法において、前記真空断熱材５を複数組み合わせて形成することを特徴とする断熱容体の製造方法に係るものである。

本発明は上述のようにしたから、真空加熱処理による高断熱性を具備し、製品化する際の適用範囲が広い板状の真空断熱材が得られることになるなど、従来にない作用効果を発揮する画期的な真空断熱材の製造方法及び断熱容体の製造方法となる。

好適と考える本発明の最良の形態を、図面に基づいて本発明の作用効果を示して簡単に説明する。

本発明は、外板体１と内板体２とで形成される空間Ｓに真空加熱処理の加熱に耐え得る耐熱性介在物４を配設せしめて当該空間Ｓを真空加熱処理して真空にする。

特に大気圧の影響を受け易い真空度合いの高い真空加熱処理を行った際、外板体１と内板体２とが変形してくっついてしまうのが危惧されるが、この点、本発明は、前記外板体１と内板体２とで形成される空間Ｓに介在物が存在するため外板体１と内板体２とがくっついてしまうのが確実に防止されることになる。

更に、この介在物は、真空断熱処理の加熱に耐え得る耐熱性介在物４であるから、空間Ｓの真空度合いを高めることができ、更に、高温断熱が要求される使用場面への適用も可能となる。

従って、前述した従来例と異なり、真空度合いが非常に高い状態であるから、極めて秀れた高断熱性を具備する真空断熱材となり、高断熱が要求される他の製品へ広く適用できることになるなど、板状の真空断熱材の商品価値を飛躍的に向上することができる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、内部に真空層３を有する板状の真空断熱材５の製造方法である。

具体的には、この板状の真空断熱材５は、外板体１と内板体２とで構成され、この外板体１と内板体２との間には耐熱性介在物４が配設され、更に、この外板体１と耐熱性介在物４との間及び内板体２と耐熱性介在物４との間には熱輻射層６が形成されている。

外板体１と内板体２は、夫々図１に図示したように適宜な金属製（ステンレス製）の部材を方形板状に形成したものであり、外板体１が内板体２に比して若干表面積が大きくなるように形成されている。

また、外板体１及び内板体２は、夫々周縁部に立ち上がり壁１ａ，２ａが形成されており、互いに重合させた際、外板体１の立ち上がり壁１ａの内側に内板体２の立ち上がり壁２ａが配される状態となり、よって、外板体１と内板体２との間には内板体２の立ち上がり壁２ａで周囲が囲まれた空間Ｓが形成されるように構成されている。

また、外板体１の立ち上がり壁１ａと、内板体２の立ち上がり壁２ａとの間には空隙が形成されるように設けられており、この空隙は、真空処理を行う際の空気抜き部７として機能するように構成されている。

耐熱性介在物４は、図１に図示したようにセラミックを方形板状に形成したものである。

本実施例では、セラミックとしてイソライト工業（株）製の「イソウール（商標）１２６０ブランケット」を採用しており、これは１２６０℃までの耐熱性を有し、本実施例で使用する真空加熱炉での高温化（約１１００℃までの高温状態にできる。）に耐え得るものであり、更に、真空加熱炉を構成する壁面の断熱構造にも使用されるなどそれ自体が秀れた断熱性を有している。その他にも、前記セラミック（繊維）は、軽量で柔軟であり、取り扱い性が非常に秀れている。

また、耐熱性介在物４の厚さは、該耐熱性介在物４を外板体１と内板体２との間の空間Ｓに配設した際、外板体１，内板体２夫々の内面に当接若しくは近接した状態となる厚さに設定される。

熱輻射層６は、図１に図示したように熱輻射材としての銅を方形シート状（箔状）に形成し、この銅箔６を、外板体１と耐熱性介在物４との間及び内板体２と耐熱性介在物４との間に配設するようにして構成されている。尚、熱輻射層６を形成する熱輻射材としては銅に限らず、例えば金、アルミ、銀、ニッケルでも良く、そして、これらの外板体１の内面と内板体２の内面に熱輻射材をメッキ処理することによって熱輻射層６を形成するようにしても良い。

以上の構成から成る板状の真空断熱材５の製造方法について説明する。

まず、図１に図示したように外板体１と内板体２夫々の内面に銅箔６を配した状態で、この外板体１と内板体２との空間Ｓに耐熱性介在物４を挟み込み状態で配設する。この際、真空加熱処理時に外板体１及び内板体２夫々から発生するガスを吸収するガス吸収剤８（ゲッター材）も配設しており、このガス吸収剤８としては約５００℃以上の高温化になるとその機能を発揮するガス吸収剤８を採用している。

続いて、図２に図示したように空気抜き部７の一部が閉塞状態となるようにロウ材９を配設する（図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。）。本実施例では約１０００℃で溶融するロウ材９を採用している。

続いて、真空加熱炉によって真空加熱処理を行う。

具体的には、真空加熱炉内の温度を上昇させて約５００℃に達した時点においてガス吸収剤８が作用して外板体１及び内板体２から発生するガスを吸収し、更に、空気を抜きながら温度を上昇させ、約１０００℃に達した時点でロウ材９は溶融し、この溶融したロウ材９は空気抜き部７に流れ込み該空気抜き部７の全部を塞ぐことになる（図５，６参照）。

その後、温度を低下させてロウ材９を固化させることで空気抜き部７が密閉され真空の空間Ｓを有する真空断熱材５となる。

尚、参考までにロウ材９を溶融固化させて密閉する方法としては、例えば図７，８に図示したように、外容体１の周縁部に凹溝１ｂを形成し、この凹溝１ｂに立ち上がり壁２ａの端部を配設し、この凹溝１ｂと立ち上がり壁２ａとで形成される空気抜き部７の一部が閉塞状態となるようにロウ材９を配設し、この状態で加熱することで、溶融したロウ材９が凹溝１ｂ内に流れ込んで空気抜き部７の全部を塞ぐような構成がある。

前述した真空加熱炉を使用して真空度合いの高い真空加熱処理を行った際、大気圧の影響から外板体１と内板体２とが変形しようとするが、外板体１と内板体２とで形成される空間Ｓには真空加熱処理の加熱に耐え得る耐熱性介在物４が介在する為、外板体１と内板体２の変形が防止され、当然外板体１と内板体２とが当接してしまうのも確実に防止されることになる。

以上のようにして得られた板状の真空断熱材５は、図９に図示したように複数組み合せ（例えば溶接）することで、水筒やポット、その他にもオーブンレンジや冷蔵庫など、壁部に断熱構造が要求される真空二重断熱容体を作出することができ、この真空断熱材５の空間Ｓが真空になる為、秀れた断熱効果が得られるのは勿論、耐熱性介在物４自体が耐熱性を有するセラミックであるから、特に高温化での使用に適したものとなる。

また、本実施例の技術は、図10に図示したように角筒状の外板体１内に所定間隔を介した状態で角筒状の内板体２を配し、この空間Ｓに耐熱性介在物４を配設した状態で真空加熱処理を行うことで作出した、角筒状の真空二重断熱容体を得る場合にも適用し得るものである。

また、仮に円筒状の真空二重断熱容体であっても大気圧の影響を受ける場合はあり、例えば大きな鍋（断熱調理鍋）やドラムカンなどの径の大きな容体の底部分は大気圧の影響を受け易く、従来においては、この底部分を構成する板材にはリブを形成するなどの対策を施していたが製造効率が悪く、そこで、この円筒状の容体の空間Ｓに耐熱性介在物４を配設した状態で真空加熱処理を行うことで良好な真空断熱構造を具備した円筒状の真空二重断熱容体を簡易に得ることができる。

本実施例は上述のように構成したから、前述した従来例と異なり、真空度合いが非常に高い状態であるから、極めて秀れた高断熱性を具備する真空断熱材５となり、高断熱性が要求される他の製品へ広く適用できることになるなど、板状の真空断熱材５の商品価値を飛躍的に向上することができる。

この他の製品への適用例として、例えばオーブンレンジを構成する壁部に本発明で得られる真空断熱材５を適用することが好適と考えられる。

具体的には、従来から、オーブンレンジの壁部の厚みは、該壁部内に配設される断熱材の厚さで決定される為、小型軽量化等が極めて困難とされているが、本製造方法で得られる真空断熱材５は薄くても秀れた高断熱性を具備することになる為、このオーブンレンジの壁部を飛躍的に薄くして小型軽量化を達成することができるなど、他の製品に適用した場合において、断熱効果の他にも秀れた作用効果を発揮することになる。

また、本実施例は、外板体１と内板体２とで形成される空間Ｓを約５００℃以上の高温化で真空加熱処理して真空にするものであり、この約５００℃以上の高温化とは、高断熱性を達成し得る良好な真空度が得られる温度であって、約５００℃以上とすることでガス吸収剤８やロウ材９が作用する温度である。

また、本実施例は、耐熱性介在物４としてセラミックから成る耐熱性介在物４を採用したから、真空加熱処理が行えることになり秀れた高断熱性を具備した板状の真空断熱材５が確実に得られることになる。

また、本実施例は、前記耐熱性介在物４を板状としたから、真空処理を行うことで変形しようとする外板体１と内板体２とを確実に支持することができ、しかも、真空断熱材５全体にわたって秀れた高断熱性が発揮されることになる。

また、本実施例は、外板体１の内面及び内板体２の内面双方に熱輻射材から成る熱輻射層６を形成したから、より一層良好な高断熱性を具備せしめることができる。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

本実施例に係る真空断熱材の分解斜視図である。 本実施例を示す斜視図である。 本実施例に係る要部を説明する断面図である。 本実施例に係る要部を説明する断面図である。 本実施例に係る真空断熱材の斜視図である。 本実施例に係る要部を説明する断面図である。 参考例に係る真空断熱材を説明する断面図である。 参考例に係る真空断熱材を説明する断面図である。 本実施例に係る製造方法によって製造された断熱容体の説明図である。 本実施例に係る製造方法によって製造された断熱容体の説明図である。 従来例を示す説明図である。 従来例を示す説明図である。

Ｓ 空間
１ 外板体
１ａ 立ち上がり壁
１ｂ 凹溝
２ａ 立ち上がり壁
２ 内板体
３ 真空層
４ 耐熱性介在物
５ 真空断熱材
６ 熱輻射層

Claims (6)

1. 方形状の外板体と方形状の内板体とで構成され、両者の間に真空加熱処理により作出される真空層が設けられた方形板状の真空断熱材の製造方法であって、前記外板体と前記内板体の各々は四周縁部に立ち上がり壁を有し、また、前記外板体は前記内板体に比して大きく形成され、更に、前記外板体と前記内板体とは両者を重合せしめて板状体を形成した場合、前記外板体の立ち上がり壁の内側に前記内板体の立ち上がり壁が配される構成であり、前記板状体内の空間に前記真空加熱処理の加熱に耐え得る耐熱性介在物を配設せしめ、前記外板体の立ち上がり壁と前記内板体の立ち上がり壁の間に形成される該立ち上がり壁同士の間の空隙の開口部が上方を向くようにし、前記開口部に該開口部の一部を塞ぐ量のロウ材を前記板状体の四辺に配した後、前記真空加熱処理し、前記空間を真空にした後、前記ロウ材で前記空隙を封止することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
2. 請求項１記載の真空断熱材の製造方法において、前記外板体と前記内板体とで形成される前記空間を約５００℃以上の高温下で前記真空加熱処理することを特徴とする真空断熱材の製造方法。
3. 請求項１，２いずれか１項に記載の真空断熱材の製造方法において、前記耐熱性介在物としてセラミックから成る耐熱性介在物を採用したことを特徴とする真空断熱材の製造方法。
4. 請求項１〜３いずれか１項に記載の真空断熱材の製造方法において、前記耐熱性介在物を板状としたことを特徴とする真空断熱材の製造方法。
5. 請求項１〜４いずれか１項に記載の真空断熱材の製造方法において、前記外板体の内面または前記内板体の内面のいずれか一方若しくは双方に、銅，アルミ，銀若しくはニッケルなどの熱輻射材から成る熱輻射層を形成したことを特徴とする真空断熱材の製造方法。
6. 請求項１〜５いずれか１項に記載の真空断熱材の製造方法において、前記真空断熱材を複数組み合わせて形成することを特徴とする断熱容体の製造方法。

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