JP4768933B2

JP4768933B2 - 気密フォイルで包まれ、真空にされた断熱要素およびその製造方法

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Publication number: JP4768933B2
Application number: JP2001234828A
Authority: JP
Inventors: エルマントラオトミヒャエル
Original assignee: Va Q Tec AG
Current assignee: Va Q Tec AG
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2021-08-02
Also published as: EP1177879A3; JP2002167882A; US6863949B2; EP1177879B1; US20020018872A1; EP1177879A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気密フォイルで包まれ、真空にされた、側面の平らな、おおむね角柱状の、平行六面体状、またはパネルで形成された断熱要素、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
極めて広範な分野で、高度な断熱性が必要とされている。冷凍された医療サンプル、器官などの搬送のために特に製造された容器内に、冷凍された医療サンプル、器官などを入れて運搬することだけでなく、建築物の断熱に使用することは特に重要である。
【０００３】
その理由は、良好な断熱をすると、主なエネルギー条件を大幅に低減でき、従来増加し続けている暖房用オイルの価格に対抗しうる重要な対策とすることができるからである。
【０００４】
これらすべての用途だけではなく、その他の用途にもおける制限条件は、この断熱目的のために使用される断熱要素の容積を、種々の観点、特に美的および実用的な観点から、できるだけ小さくしなければならないことである。例えばスタイロフォームパネルを使用すると、建築物の外壁を通過して生じる熱損失を低減できるが、例えば５ｃｍという通常のパネルの厚さでは、この目的のためには充分でないので、スタイロフォームパネルは、所望するように、熱損失を低減させることはできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
運搬中、数日間の間、運搬物を低温に維持しなければならない断熱容器に対して、真空断熱パネルを使用することは、既に行われている。このパネルは、気密フォイルで包まれ、高真空状態とされた、多孔質コアから成っている。孔から空気を吸引することによって、高い割合の潜在的な熱伝達媒体が除かれ、コアフレーム内の熱伝達によってしか、熱損失が生じなくなる。
【０００６】
可能な最良の断熱特性を有するコア材料を選択する他に、熱伝達係数をできるだけ最小とし、これを長期間維持する上での重要な要素は、ラッピングである。このラッピングは、できるだけ長時間にわたって、例えば建築分野で使用される場合には５０年以上にわたって、断熱パネル内を真空に維持できるように、１００％近くまで気密とされている。
【０００７】
このスタイロフォームのラッピングは、通常、プラスチック支持体から成り、この支持体は、片側にシール可能なコーティングを有し、反対側に気密性金属コーティングを有していることを念頭に入れていただきたい。このフォイル支持体は、弾性的であり、多少延伸可能であるが、通常、数ナノメータの厚さしかない金属コーティングは、顕著な延伸またはその他の変形に耐えることができず、このような場合には、顕微鏡的な大きさのクラックを発生する。かかるクラックは、裸眼で見つけることはできず、内部の真空の長さを大幅に短縮し、断熱特性を早期に過度に低いレベルまで低下させてしまう。
【０００８】
かかる真空断熱パネルを製造するプロセスの途中において、４つの外側エッジのうちの２つに沿って、マージンのまわりに延びるＵ字形シールにより、シール可能な内側表面が共に一体とされた同じ寸法および形状の２つのフォイル部分からポケットを形成し、次に、パネルが形成されたコアを、このポケット内に挿入する。これによって、最初合体していたフォイルの部分は離間する。これにより、特にシールされたコーナー領域において、フォイルに大きな応力が生じ、フォイルは、これらポイントで著しく変形する。次に、ポケットのまだ開いている側を、真空容器内でシールする。
【０００９】
このようにして形成された真空断熱パネルは、コアによって構成された中心領域と、互いに平らに当接し、径方向外側に延びる、２つの接触したフォイルの溶着されたフランジにより形成されたマージン領域を有する。
【００１０】
径方向外側に延びるこれらのフランジは、いくつかのかかる断熱パネルの端部と端部を接合した場合に大きい問題が生じる。その理由は、これらのポイントにおいて、フォイルの厚さが２倍となるので、このフォイルは極めて堅く、全体を折りたたまなければならないからである。しかし、このような折りたたみ作業は、フォイルに大きな応力を加えなければ実行できず、余分なフォイル領域を内側に折りたたむのに、コーナーを数回折りたたまなければならない。
【００１１】
従って、このような折りたたみをすると、ほとんど常に金属コーティングが損傷し、高い断熱能力の有効寿命が著しく短くなることとなる。
【００１２】
上記従来技術の欠点に鑑みて、本発明が解決しようとする問題が認められる。すなわち、好ましくは端面が突き合わせ接合された状態となるように、ギャップを生じることなく、断熱要素を互いに隣接でき、例えば建築物の広い面積をかかる断熱要素でカバーでき、同時に製造プロセス中に、外被用フォイルができるだけ引っ張り負荷を受けず、よって数ナノメータの厚さでしかない金属拡散バリアコーティングが引き裂かれることのないようにした、この包括的カテゴリーの断熱要素を設計するという発明をするに至った。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このタイプの断熱要素を製造するプロセスの範囲内において、特許請求の範囲１に記載の工程により、上記問題は解決される。
【００１４】
従って、本発明は、予め１つの端面、および全表側の表面をスライドさせるフォイルポケットを形成する方法を回避するものであり、むしろ、まず、最初に断熱要素の所望する形状のコアを製造し、次に、当初平らであるフォイルの１枚のシートで、このコアを包む。
【００１５】
このコアの外側表面のまわりを、まずフォイルで包み、次に、断熱要素の端面の領域に、２つの開口部をまだ有するコアの外側表面に接触した状態で、フォイルをほぼチューブ形状となるように溶接する。これらの端面を更にシールする前に、フォイルの突出する領域がコアの全表面にわたって支持されるよう、適当な折りたたみ部により、コアの対応する端面に、まずこのフォイルの突出する領域を折りたたむ。
【００１６】
これにより、コアの平らな面、およびその鋭いエッジの結果、理想的にはフォイルの膨れを生じることはなく、フォイルは、エッジに沿って折りたたまる。従って、この折りたたみプロセス中、またはその後の真空吸引中のいずれかにおいて、金属拡散バリアコーティングの機能を損なうような引っ張り応力をどこでも受けることがなくなる。フォイルの支持体自身は、わずか数μｍの厚さしかないので、折りたたまれたエッジでの変形はわずかであり、よって金属コーティングを容易に行うことができる。
【００１７】
端面をシールした後に、コアの表面にほぼ垂直に突出する溶接フランジが残る。この溶接フランジは、直線状に延び、ほぼ直角のコーナーを介して、フォイルの隣接する領域に接合する。このことは、応力を受けることなく、したがって、金属コーティングが破壊される危険性を生じることなく、コアの対応する端面に、この溶接フランジを折りたたむことができることを意味する。
【００１８】
最後に、溶接されたシームの一時的にシールされていない部分を介して、このように広くシールされた要素を真空吸引する。次に、このような真空状態で残りの溶接部分をシールする上では問題はない。
【００１９】
全ての溶接フランジは、コアの表面に応力を受けることなく折りたたまれ、所定位置に、例えば接着剤により固定できるので、完成した断熱要素の形状はあらかじめ製造されたコアの形状によって大きく決まる。パネルで形成された断熱要素の端面の領域には、突出する溶接フランジは残らないので、この断熱要素を、一体に突き合わせ接合することには問題はない。このことは、互いに隣接する２つの断熱要素の間の領域に熱ブリッジが残らないことを意味する。
【００２０】
コアを、例えば熱分解珪酸の粉体をプレス加工して形成するか、または例えばポリスチレン、またはポリウレタンの連続気泡プラスチック発泡体から形成することが望ましいことが判っている。
【００２１】
真空吸引中に、コアの緩い粒子を保持するガス透過性フィルタペーパー、またはフェルト内に断熱要素のコアをラップするように、本発明を更に発展できる。
【００２２】
プレス加工されたコア、または発泡成形されたコアのいずれでも、個々の粒子またはフレークが、真空吸引段階の間で本体から剥離されたり、吸引されたりすることを保証できないので、溶接されたシーム部を、クリーンに維持する対策が予め必要である。この場合、フィルタ内のように、かかる剥離した粒子を保持する紙またはファイバーフェルトによって、コアをラップすることが実用的である。
【００２３】
シール前に、コアまたはフォイルを、１００℃〜２００℃の温度で乾燥すると、これによって、その後真空吸引されるコア内のガス圧は高められ、断熱機能に悪影響を及ぼす水分が残留することはない。そのため、製品の使用寿命は極めて長くなる。
【００２４】
コアを、珪酸の粉体から構成した場合、断熱機能に悪影響を与えることなく、外被を通って拡散する１〜３％の水分を、時間をかけて吸収できる。
【００２５】
コアを気密フォイルでラップする前に、例えば板紙の薄いパネル、または耐圧性の連続気泡の水分吸収性パネル、例えば１００℃以上の温度で乾燥したウッドファイバーパネルで、コアをカバーすると実用的であることが判っている。かかるカバーは、本発明の製造プロセス中に取り扱われる間、コアの保護部を形成し、更に外被フォイルに穿孔したり、またはその金属コーティングに少なくとも損傷を与えるような突起を有しないコアの外側表面をスムーズにすることを保証できる。
【００２６】
更に、粉体コアのバッファ能力に水分吸収性パネルを加え、もって真空パネルの使用寿命を延ばすことができる。
【００２７】
本発明は、コアを気密フォイルで包む前に、比較的硬質の、特に有機材料、例えば板紙から形成されたエッジ保護部を、コアに設けることを可能にする。
【００２８】
本発明においては、端面において突出するフォイルを折りたたむ際に、まず短い方の面のエッジに隣接するフォイルの領域を、内側に折りたたむのがよい。これによって、当該端面を越えて横方向の突起部が形成されることが防止されるので、本発明の断熱要素の表面に対して、完全に溶接フランジを折りたたむのに、１回の折りたたみだけでよく、これにより、製造プロセスによって生じるフォイルにかかる応力を更に低減できる。
【００２９】
既に共に折りたたまれ、シールされている端面上のフォイルの領域を、コアの表面に折りたたむ場合に、本発明の断熱要素は、全ての辺で平らな表面によって境界が定められるので、この断熱要素を、隣接する断熱要素の隣接する端面に押圧し、当接接合部を形成できる。
【００３０】
コアの表面に折りたたまれ溶接されるシーム部は、接着剤により、コイルの下方の層に固定することが好ましい。
【００３１】
１つの開口部を除き、完全に包まれている断熱要素を、次に１００ｈＰａよりも低い、好ましくは１０ｈＰａよりも低く、より好ましくは１ｈＰａよりも低い部分真空圧まで真空吸引する。
【００３２】
このような高い真空圧は、本発明の断熱要素の断熱容量を改善するだけでなく、その機械的安定性をも増す。その理由は、全ての辺で、コアは永続的に圧縮力を受けるからである。しかしながら、同時に、この高い真空圧は、フォイルに応力を加えない、本発明の製造プロセスによってしか満たすことのできない外被フォイルのシール能力に、ある課題を課す。
【００３３】
本発明の方法によって製造される、気密フォイルによって包まれ真空状態とされた側面の平らな、ほぼ角柱状の、特に平行六面体状、またはパネルで形成された断熱要素は、多孔性、特に連続気泡材料からプレフォームされた安定なコアを気密フォイルの１枚のカットシートによって完全に包み、これにより、２つの面に折りたたみ部、または溶接部がないという点で、公知の断熱要素と異なっている。
【００３４】
ポケットを形成するために共に溶接される２枚のカットシートに基づく従来の技術や公知の原理と比較すると、１枚のカットシートを使用することは、次のような利点を有する。
【００３５】
すなわち、異なるコアの形状により、良好に適合することが可能となり、更に、フォイルの１枚のカットシートによって、その後、コアを包むことにより、折りたたみ時にコアを支持に使用することが可能となり、かつフォイルを密に引っ張ることが可能となるので、真空吸引の結果、コアが収縮する際に、しわが生じる危険性が最小となる。
【００３６】
コアによって形成される全て辺を支持することによって、広い面積を断熱するために、同じタイプの断熱要素を共に設置するのに理想的に適した広い平らな面、および端面を形成することが可能となる。
【００３７】
コアの全てのエッジの径は、１〜２ｍｍよりも短い、シャープなエッジとすることが望ましく、本発明の特定の実施例では、コアの全ての外側表面、特に表側の面を、専ら外側エッジ、すなわち凸状の曲率を有するエッジで形成することを提案するものである。
【００３８】
同じ端面に隣接する２つのコーナーの内角の和が５４０度、特に１つのコーナーでの内角の和が２７０度に等しくなるように、コアを形成すると、更に最適にすることができる。
【００３９】
コアの対向する領域の合同な辺によって、ジョイントを用いることなく、いくつかの断熱要素を共に設置することが可能となる。
【００４０】
実際には、パネルで形成されたコアは、パネルの面の間の距離が等しくなるようにすることがかなり重要である。このことは、端部にある溶接フランジが、これら２つの面の間の中間平面に沿って延び、よって、この中間平面に対して対称的である２つのコーナーの間の領域が対称状態となることを意味する。このことは、均一な折りたたみを行う上で好ましいことである。
【００４１】
パネルの面を長方形にすることは、本発明の範囲に含まれる。
【００４２】
コアの溶融点は、フォイルのシール可能な部分の溶融点よりも高くなっていなければならない。
【００４３】
このフォイルは、内側面に、より低い溶融点のコーティングを有する複合フォイル状となっていることが極めて好ましい。このようにすることにより、溶接プロセス中に、実際のフォイル支持体に損傷が及ぶのを防止できる。
【００４４】
この融点が低い方のコーティングは液状状態とされ、互いに当接している溶融コーティングを共に流動化することにより、一方で表面張力が減少し、更に真空吸引すべき断熱要素の内容を完全にシールでき、絶縁要素が広い幅となっている結果、ガスが拡散することは、実際上不可能となっている。
【００４５】
本発明によれば、フォイル複合体は、気密性金属コーティングを特徴としている。例えばこのフォイルは、少なくとも数ナノメートルの厚さを有するアルミコーティングとすることができる。これによって、極めて薄いフォイル支持体を使用することができ、このことは、変形応力を生じることなく、フォイルを折りたたむことができることを意味する。
【００４６】
コアのまわりに密に延伸されるフォイルを、コアの１つの外側表面、特に表側の面に沿ってシールする。
【００４７】
本発明に係わる高品質の断熱要素は、コアの端面を越えて突出する気密性フォイルのカットされた部分の領域を、応力を生じることなく、共に折りたたみ、プレフォームされたコアの端面に、全面接触する状態で、この全面をカバーするという点で異なっている。
【００４８】
シールに先立ち、端面上のフォイルの突出領域を折りたたみ、シールされた状態で折りたたんだ時よりも応力がかなり小さくなるように個々に折りたたむという点で、本発明によると、かかる応力を生じない状態で折りたたみ可能な手段が形成される。
【００４９】
また、フォイルの隣接する領域に対し、溶接フランジを平らな状態で、その後折りたたむことは、重要でないと考えることができる。その理由は、溶接の前に、溶接フランジの形成中に、この目的のために使用される折りたたみラインが既に形成されており、他方、フォイルの他の領域が、最大限に圧縮さる一方、フォイルの一部の領域は、直線状に延伸されるにすぎないからである。
【００５０】
曲げエッジが既に存在しているので、延伸すべきフォイル部分は、シール後にくびれ部分が新たに完全に形成される結果、極めて望ましくない力の状態が生じるような従来の技術とは対照的に、膨張を施す必要はない。
【００５１】
これら溶接されるシーム部は、端面、特に溶接部を含む外側表面、特に正面とほぼ平行な端面の領域において、互いにほぼ平行に延びていなければならない。
【００５２】
本発明で規定する折りたたみ技術により、プレフォームされたコアの１つのコーナーの領域で、５本の折りたたみラインが収束する。これらのうち２本の折りたたみラインは、このコーナーの領域にあるコアの１つのエッジと対応し、他の２本の折りたたみラインは、最終状態において、このコーナー領域にある第３エッジに従い、第５の折りたたみラインは、当該コーナーにおけるフォイルの余分な領域を折りたたむことから生じた、好ましくは合同な２つの角度のある領域を分割する。
【００５３】
本発明における折りたたみ技術は、折りたたみラインの１つが、少なくとも１つの、好ましくは２つの隣接する折りたたみラインとの間に、３０度〜６０度、好ましくは約４５度の角度をなしていることをも特徴としている。
【００５４】
この折りたたみラインは、２つの、好ましくは同一の角度を分割する、上記折りたたみラインのうちの最後のラインである。この角度は、当該コーナーにおいて折りたたむべきフォイルの領域の一部、好ましくは半分を定め、従って、この角度は、当該コーナーの幾何学的形状に応じて、より大きい限度内またはより小さい限度内で変化し得る。
【００５５】
本発明に係わるコアでは、２つの隣接する表面は、必ずしも直角で整合している必要はないが、これらの表面は、過度の鋭角で合流してはならない。その理由は、かかる露出したポイントでは、損傷の恐れが特に高くなるからであり、折りたたむべきフォイルの領域の角度は、多少狭い許容度の範囲内で変化するので、コアエッジが完全に直角で合流するようなコーナーでは、４５度の重なり角を使用すべきである。
【００５６】
フォイルの重なり幅Ｂに対する上記条件を検討すると、溶接フランジの両側にある２つの隣接するコーナーからスタートする２本の折りたたみラインは、対応する正面エッジの外側の端面の溶接フランジの下方で合流する。
【００５７】
対応する面のエッジの外側の合流点では、総計５本の折りたたみラインも収束している。これら折りたたみラインのうちの２つは、上記折りたたみ三角形の境界を形成し、他方、好ましくは互いに対称的な折りたたみラインは、この折りたたみ三角形の一部にわたって折りたたまれる重なった領域の境界を形成し、これら折りたたみラインのうちの最後のラインは、隣接する溶接フランジを通過するように、径方向外側に延び、外側の限界のエッジを形成するか、または折りたたみによって生じる溶接フランジの端部と側面の重なった領域の境界を形成する。
【００５８】
２つの内側表面、または２つの外側表面が互いに当接するようなフォイル部分が常に存在するように、端面上の折りたたみラインが延びている場合、任意の通路で問題を生じることなく、溶接部を位置決めできる。
【００５９】
その理由は、シール可能であり、よって、より低い溶融点のコーティングを共に流動化できるような表面によって、この領域にある全てのシール可能な表面が常にカバーされるからである。
【００６０】
より短い方の面のエッジと隣接するフォイル領域を、まず内側に折りたたむため、別の利点が得られる。
【００６１】
これによって、対応する端面に対して折りたたむべき隣接する表面の領域内の突起を折りたたむことが可能となり、より長い方の面のエッジと平行に延びる溶接フランジは、この短い方の面のエッジで終端するので、この溶接フランジを、１回の作業で対応する端面に折りたたむことができる。
【００６２】
端面が気密状態となるように、フォイルで包まれた断熱要素をシールするには、共に折りたたんだフォイルの領域を、コアの端面にシールする。
【００６３】
従来の技術状態とは対照的に、本発明によれば、その後の折りたたみ応力をできるだけ小さく維持するように、できるだけ単一層のフォイルをコアに折りたたむまで、端部のシールを実行しない。
【００６４】
本発明の製造プロセスに関し、平らな断熱パネルのパネル面を、端面として使用する実施例では、１つの残っている面の溶接部を除き、かかる断熱パネルの狭い面にある当接接合部を、完全に折りたたみ部のないように製造でき、これによって、介在領域に熱ブリッジを有しない、同じように形成された断熱パネルを共に接合することがより容易となる。
【００６５】
共に折りたたまれ、端面がシールされたフォイルの領域を、対応する端面に折りたたむことにより、コアによって定められる断熱要素の形状を、できるだけ近似させることができるので、本発明に係わる断熱要素により、狭く定められた幾何学的許容度の範囲を満たすこともできる。
【００６６】
コアの表面に折りたたまれる、溶接されるシーム部を、接着剤により、フォイルの下方層に固定するようにして、本発明を実施することもできる。
【００６７】
本発明の有利な形態では、互いに交差するか、または重なるいくつかの部分のパネル面で、溶接されるシーム部を形成する。
【００６８】
本発明の概念の一部として、包むべきコアの２つの端面の領域内で、まずパネル面の溶接フランジだけをシールし、可能な場合にはこのフランジをコアの表側の面に折りたたみ、可能な場合には、これを接着剤によってここに固定し、よって端面の折りたたみおよびシールを正しく実行できるようにすることも可能である。
【００６９】
しかし、まだ広い領域にわたって含まれるガスを吸引するのに使用できる１つの開口部が、パネル面の溶接シーム部のほぼ中間部に残っている。
【００７０】
この残っている開口部は、真空容器内で完全に溶接して閉じることができ、よって当初形成された溶接シーム部との交点または重なり部は、真空状態にされた断熱要素の内部をハーメチックシールすることを保証する。
【００７１】
この真空状態にされた断熱要素内の部分真空圧は、１００ｈＰａより低い値、好ましくは１０ｈＰａより低い値、より好ましくは１ｈＰａよりも低い値とするべきである。
本発明の断熱要素を最適にするために、その表面を、異形、例えば波形としてもよい。
【００７２】
最後に本発明は、隣接する断熱要素の対応する連続部と共に溶接できる、フォイルの外被の少なくとも１つの連続部を提供するものである。
【００７３】
添付図面を参照し、本発明の好ましい実施例の次の詳細な説明から、本発明の上記以外の特徴、細部、利点および効果が明らかとなると思う。
【００７４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の方法による、例えば図４の平面図に示されたパネル状の断熱要素２を製造するための製造ラインの略図である。
【００７５】
粉体、例えば熱分解珪酸をプレス加工するか、またはプラスチック、例えばポリスチレンまたはポリウレタンから発泡成形してコアを成形する方法については示されていない。
【００７６】
このブランクコアは、製造するべき断熱要素２の所望する形状を既に有していてもよいし、また、例えばソーイングまたはカッティングによりこの目的のために更に処理してもよい。このブランクは、できるだけ正確に最終の熱断熱要素２の所望する形状に対応していることが好ましいが、寸法を最終寸法よりも大きくすることにより、約５％の大きさの真空吸引段階における収縮を保証できる。
【００７７】
ブランクコア３を、中間の貯蔵位置から取り出し、まず第１処理ステーション４においてをフェルトで包む。この作業は、後の真空吸引段階の間にコア本体から粒子を除去し、もってシーム部を、クリーン状態に保持する機能を有する。
【００７８】
次にブランクコア３を、コンベアシステムにより、乾燥ステーション６へ搬送７する。
【００７９】
ここで、フェルトに包まれたコア３を、１００℃から２００℃までの間の温度に加熱し、コアにまだ含まれていた残留水分を完全に除去する。次に、フェルトによって包まれたコア３を、包みステーション９へ送し（７）、ここで、フェルトの外被と合体した乾燥されたコア３を、プラスチック気密フォイル１０で包む。
【００８０】
このプラスチック気密フォイル１０は、プラスチック支持体から成り、このプラスチック支持体は、より低い融点のプラスチックのシール可能なコーティングと、更にプラスチック内に埋め込まれるか、または好ましくはプラスチックの１つ以上の保護コーティングによってカバーされた、好ましくは金属製の拡散バリアとを有する。
【００８１】
この気密フォイル１０は、ロール１１に巻かれており、平行六面体のコア３を包むケースでは、このフォイルの幅は、フォイル１０に対して横方向の測定した幅ｂとコンベア７に垂直に測定した高さｈとにシールをするのに必要な溶接フランジｓの幅の２倍とを加えた和に対応する。他方、この溶接フランジの幅ｓは、コア３の高さｈの半分以下でなければならない。
【００８２】
この極めて長い気密フォイル１０の最も前方のエッジ１２は、例えばコンベアベルト５の上方に位置している溶接ダイ１３に固定されており、他方の溶接ダイ１４およびフォイルロール１１は、このポイントでは、コンベア５の下方に位置しているので、前方に移動されるコア３の前方エッジ１５は、図２に示されている位置まで、フォイル１０を支持する。
【００８３】
次に、溶接ダイ１４は、コンベアシステム５内のギャップを通って上方にスイングする。コンベアシステム５は、例えばローラーコンベア状となっている。従って、同時にロール１０を制動することにより、気密フォイル１０を遅れて引くことができ、気密フォイル１０は、常に強く延伸された状態に維持される。
【００８４】
溶接ダイ１４が上にスイングするにつれ、このダイ１４は、固定された溶接ダイ１３に接近し、最終的に、図１３に示すように、これら２つの要素は、一体となるようにプレスされ、熱作用を受けて、互いに当接している気密フォイル１０の溶接コーティングを一体に溶接する。コア３を囲む気密フォイル１０は、溶接されたシームの外部の残りのウェブからカットされる。
【００８５】
次に、最初にパネル１６の上部面に対して直角に突出している状態のままとなっている溶接フランジ１７を、図４に示すような断熱要素２の上部側面１８に折りたたみ、例えば高温接着剤によって、フランジをこの位置に固定できる。
【００８６】
これに関連し、また、連続して溶接されたシームを形成せず、図１２に示すような中断した溶接シーム１９を、折りたたまれた溶接フランジ１７上に形成することも可能である。このことは、２つの溶接された部分２０と２１との間に開口部２２が残り、この開口部を通して、コア３内に含まれる空気を後のステージで吸引できることを意味する。
【００８７】
次に、このコンベアシステムは、別の処理ステーション２３に達し、このステーションで既に側面がフォイル１０に包まれているコア３の端面２４を、フォイルのエッジによってカバーし、シールする。このフォイルは、包みステーション９の出口では、まだ横方向に突出している。
【００８８】
本発明の第１実施例によれば、この側方のシールは、図５〜図８に示されるプロセス工程によって実施できる。
【００８９】
第１段階（図５〜図７）では、一方で、突出するエッジ領域２６が対応する端面２４を完全にカバーし、他方で、ほぼ直角にこの端面から突出する平らな溶接フランジ２７を形成するために折りたたまれるよう、この突出するエッジ領域２６を折りたたむ。
【００９０】
次に、シール装置（図示せず）によって、この溶接フランジ２７をシールし、最後に、図８に示すように、端面２４に対して溶接フランジ２７を折りたたむ。
【００９１】
本発明者は、端面２４の最適なカバー、すなわち気密フォイル１０の膨張のない平面状の平行接触部を形成し、溶接にも大いに適した溶接フランジ２７、すなわち一定の幅を有する平らなフランジを形成するには、特定の折りたたみ方法により特定の利点が得られることを発見した。これについては、図５〜図７に示されている。
【００９２】
図８から、溶接フランジ２７の幅ｓが、パネルに形成された断熱要素２の高さｈの半分よりも狭い場合に、溶接フランジ２７が最適となることが理解できると思う。その理由は、この場合、溶接フランジを対応する端面２４に完全に折りたたむことができ、そのエッジ２８を越えては突出しないからである。溶接フランジ２７の端部エッジ２８が、断熱パネル２の隣接する端面１５を越えて突出しないことが重要である。
【００９３】
このように定められた付随的な問題を解決するに当たり、本発明者たちは、３つの辺１５、１６、２４の全体が、特に平行六面体コア３のコーナー２９の領域に一致するという知識に基づいて発明を進めた。
【００９４】
平行六面体では、各コーナーは直角であり、かかるコーナーにおける全ての角度β₁、β₂、β₃の和は、次のようになる。
【００９５】
β₁＋β₂＋β₃ ＝３×９０°＝２７０°．
【００９６】
他方、フォイルは、コーナー２９にあるポイントを完全に囲み、３６０度の円のまわりを囲むので、９０度の残り領域が残る。この領域は、本発明に従い、フォイル１０を、例えば所定の形状にカットすることにより、長方形から、別の形状とするように処理する必要がないように折りたたむ。
【００９７】
この折りたたみの原理は、空気を後に透過させて、真空断熱要素２内に進入させるような開口部を、フォイルが形成しないように保証できるという利点を有する。
【００９８】
この折りたたみは、平行六面体の場合、９０度に達する余分な角度を、３つの辺のうちの１つで、このケースでは、端面２４にあるフォイル１０の多層領域によって吸収するように、この折りたたみを実行する。
【００９９】
従って、１つの領域では、端面２４は、フォイル１０の単一層によってはカバーされず、フォイルの３層によってカバーされる。これら２つの追加フォイル層３０、３１を、図５において隣接する折りたたみライン３２〜３４から見ることができる。
【０１００】
合流する他の全てのエッジ２８、３５、２６まで斜めに延びる中心折りたたみライン３９は、折りたたまなければならないフォイル３０、３１の余分な領域を２つの等しい角度α₁とδ₁とに分割する。
【０１０１】
この場合、α₁とδ₁は、次の関係にある。
α₁＝δ₁＝４５°．
【０１０２】
図５〜図８から判るように、この折りたたみは、パネルの２つの面の間に延び、これら２つの面と平行な中心平面に対して、完全に対称的であるので、この中心平面を直角に通過するコアエッジ３６の反対の端部の、コア３のコーナー３８で同じ対称的な折りたたみが行われる。従って、この折りたたみライン３２は、特に検討した第１コーナー２９から延びる折りたたみラインに交差する。
【０１０３】
図７に示す状態では、折りたたみライン３３は、折りたたみライン３２およびコアエッジ３６に平行に延びるので、この折りたたみライン３３は、コアエッジ２８と直角を形成しなければならず、コアエッジ２８は、次にコアエッジ３５に対して直角に延びる。従って、折りたたみライン３３は、まだ完全に折りたたまれていないエッジ領域２６と関連し、コアエッジ３５に対して同軸状に延び、従って、対向する折りたたみライン３３と平行に延びる。
【０１０４】
直角β₂および平行六面体の形状に起因し、全ての辺が同じサイズとなっているエッジ領域２６により、このエッジ領域２６は、溶接フランジ２７を形成する２つの外側表面の間に、フォイル４０の長方形領域を形成する。溶接フランジ２７は、この溶接フランジの２つのカバー表面の間に、できるだけスムーズに折りたたまなければならない。
【０１０５】
この目的のため、折りたたみライン３２と、斜めの折りたたみライン３４と、コアの中心平面に対してこの折りたたみライン３４に対称的な折りたたみライン４１とによって構成される三角形領域４２は、図６に示すように、コア３の端面２４に折りたたまれる。
【０１０６】
この三角形領域４２は、同じく三角形であるフォイル３１の領域およびこの領域に対して対称的なフォイル４３の領域によってカバーされるので、最初の上部境界４４は最終的に一致する。三角形領域３１、４３は重ねによって、三角形領域３０、４１をカバーするので、これらの三角形は、合同でなければならない。
【０１０７】
三角形４２における角度の和に起因し、三角形の領域４２の頂点４５の角度は、この場合９０度であるので、このポイントからスタートする隣接する三角形３１、４１の角度は、各々４５度でなければならない。
【０１０８】
そのため、エッジエリア２６の本の折りたたまれていない状態に関連する折りたたみライン４４は、水平、すなわち端面２４に平行に延びており、三角形３０、３１、４１、４３は全て二等辺三角形である。
【０１０９】
この理由から、当初垂直であった折りたたみライン３３、３９に交差する水平折りたたみライン４４のコーナーポイントは、図７に示した最終折りたたみ状態では、折りたたみライン３２の中心点４６に合流する。
【０１１０】
従って、これら折りたたみライン４４よりも上にある長方形のフォイル領域４０の上方部分は、図６および図７に示すように、溶接フランジ２７のカバー表面の間で、コンチェルティーナ（アコーディオン状の楽器）のように容易に折りたたまれる。従って、フォイルのシール可能な内側領域、すなわちフォイルの金属でコーティングされた外側領域は、金属コーティングに影響を与えることなく、完全なシールが可能となるように互いに当接する。
【０１１１】
更に検討すれば理解できるように、コア３の形状が違うため、溶接フランジ２７の形状に対する影響も異なる。しかし、コア３の隣接するコーナー２９、３８における側方の角度の和が、次のように、常に５４０度に等しいとした場合、少なくとも折りたたみの質に関して、これらの影響を無視しうることが判っている。
【０１１２】
β₁＋β₂＋β₃＋γ₁＋γ₂＋γ₃＝５４０°
【０１１３】
このことは、内側に折りたたむことが好ましい三角形４２も、まだ直角の頂点４５を有するので、ここからスタートする折りたたみライン４４は共通に整合し、図７に示す状態では、折りたたみライン４９は端面２４に直角であり、これらに対してほぼ直角であるエッジ領域２６の上方エッジ４７、４８は、端面２４に対して平行に延び、その結果、溶接フランジの幅ｓは一定となる。
【０１１４】
この結果に影響を与えるエッジ領域２６の上方エッジ４７、４８に対する折りたたみライン４９の傾きは、コア３に対する次のようなより厳密な幾何学的条件によって防止できる。
【０１１５】
β₁＋β₂＋β₃＝γ₁＋γ₂＋γ₃＝２７０°
【０１１６】
上記のように、図５〜図８に示す折りたたみを行う場合、余分なフォイル領域４０は、その上部領域が、溶接フランジ２７の端部領域の間にある状態で、端面２４の上の底部にて折りたたまれ、従って溶接されたシーム５０が形成された後に、折りたたみフランジ２７をその下方エッジ４８のまわりで折りたたむだけでよい。
【０１１７】
図９〜図１１に示す別の折りたたみ技術では、端面２４の長手方向エッジにおいて突出するフォイル５１の領域を、まず端面２４の上に互いに接近するように折りたたみ、溶接フランジ５６を形成し、次に、隣接する端面１５上に突出するように、フォイル５２の余分な領域を外側に折りたたむ。
【０１１８】
この結果生じる三角形５３は端面２４に整合し、最初に述べた折りたたみ技術における三角形４２と同じように、この三角形は、上記折りたたみ三角形３１、４３と重なり、本ケースでは別の折りたたみ三角形５４と重なる。
【０１１９】
次に、これら上部のフォイルの三角形５４は、垂直の二重層フォイル領域５５と境界をなし、このフォイル領域５５は、溶接フランジ５６の延長部となる。ここでも、フォイル１０の領域は平らに接触するシール可能な内側表面を有するにすぎないので、これらの領域を、容易にシールすることができる。
【０１２０】
一旦これを行った後に、図１０に示すように、ベースエッジ５７上に溶接フランジ５６を、そのベースエッジ５７上に折りたたみ、最後に、側方突起５３〜５５によって形成された領域５２を、図１１に示すように、端面２４の方向にコア３の対応する面のエッジ３６上に折りたたむ。ここでも、エッジの突起Ｂに対する上記条件は満たされないので、更にカット作業が必要である。
【０１２１】
この最後に述べた折りたたみ方法は、基本的には可能であるが、本発明者たちは、これをあまり推奨するものではない。その理由は、このケースでは、溶接フランジ５６を２回折りたたまなければならず、これによって、金属拡散バリアコーティングが損傷を受ける恐れがあるからである。
【０１２２】
処理ステーション２３において、端面をシールするプロセス工程の後に、開口部２２を除き、フォイル１０で完全に包まれているコア３を、真空可能な容器５８内に入れ、図１３に示すように、開口部２２を含むパネル面溶接フランジ１７の領域５９を、パネルの対応する面の表面１６にほぼ垂直に持ち上げる。
【０１２３】
これは、例えば持ち上げた溶接フランジ１２の領域５９が、短い切開部６０により既にシールされている隣接する部分２０、２１から離間し、次に上方に折りたたまれ、別の折りたたみ部を形成するように実行できる。開口部２２を含むこの領域５９は、２つの溶接ダイ６２の間に置かれるが、これらのダイ６２は、共に移動されるわけではない。むしろ容器５８をシールし、０.１〜１ｈＰａの圧力まで真空状態とされる。
【０１２４】
真空と比較した差圧の結果、最初にコア３内に含まれている空気を開口部２２から吸引できるようにするには、例えば２０〜１２０秒の時間が必要である。
【０１２５】
圧力が等しくなり、コア３も真空状態になると、すぐに、遠隔制御により溶接ダイ６１、６２を閉じ、溶接プロセスを開始する。これにより、２つの第１の溶接された部分２０、２１と平行に延び、かつ好ましくは、パネル面溶接フランジ１７の自由エッジ６４の方向にずれている別の溶接されたシーム６３が形成される。
【０１２６】
残りの開口部２２のエッジ上に最初に溶接される部分２０、２１が形成される間、この開口部２２は、溶接フランジ１７の長手方向に対してほぼ直角に、エッジ６２まで延びる溶接シーム６５により、溶接フランジ１７の実質的に全幅にわたって境界が定められ、最終シール６３の間で直角に溶接されたシーム部６５と容易に交差できるので、断熱要素２の絶対的に気密なシールを保証できる。
【０１２７】
最後に、断熱要素２の対応する平らな側面１６に対して、当初の開口部を含むフランジ領域５９を折りたたみ、高温接着剤によって個々に固定する。
【０１２８】
次に、この断熱要素２を完成し、検査ステーション６６で品質検査を行うことができる。
【０１２９】
他方、パネル面の溶接されたシームにおける開口部２２を通して真空吸引をする代わりに、まず２つのコーナー領域だけをシールし、残りの中心領域を、単に真空状態でシールされるように、端面における溶接されたシーム部の１つを介して真空吸引を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる断熱要素を製造するためのプラントの略図を示す。
【図２】図１の細部ＩＩを示す。
【図３】溶接プロセス中の、図２の溶接装置を示す。
【図４】図３に示されるように形成された、溶接されたシーム部を折りたたんだ後の断熱要素を示す。
【図５】第１の折りたたみ段階における、本発明の第１実施例における応力のない端面の折りたたみ部の製造を示す。
【図６】図６に示された折りたたみの第２段階を示す。
【図７】整合されたシール可能なフランジを製造する、図５および６に示された折りたたみの最終第３段階を示す。
【図８】折りたたみプロセス後の、図７からの溶接フランジの折りたたみを示す。
【図９】整合したシール可能なフランジの形成に至る中間段階における、本発明に係わる、応力のない端面の折りたたみの別の可能な手段を示す。
【図１０】溶接プロセス後の、図９からの折りたたみフランジの第１の折りたたみを示す。
【図１１】断熱要素の端面に対する溶接フランジの部分の別の折りたたみを示す。
【図１２】端面のシールを実行した後の、図７または図９に示された折りたたみ状態にある断熱要素全体を示す。
【図１３】図１からの細部ＸＩＩを示す。
【図１４】完成した断熱要素の平面図を示す。
【符号の説明】
２断熱要素
３コア
４第１処理ステーション
５コンベアシステム
６乾燥ステーション
７コンベア
８フェルト外被
９包みステーション
１０プラスチック気密フォイル
１１ロール
１２最も前方のエッジ
１３溶接ダイ
１４溶接ダイ
１５端面
１６パネル
１７溶接フランジ
１８上部側面
１９溶接シーム
２０、２１溶接される部分
２２開口部
２３処理ステーション
２４端面
２５長手方向面
２６エッジ領域
２７溶接フランジ
２８エッジ
２９コーナー
３０、３１フォイル
３２〜３４折りたたみライン
３５、３６エッジ
３８コーナー
３９折りたたみライン
４０フォイル
４２三角形
４４上部境界
４５頂点
４７、４８上部エッジ
４９折りたたみライン

Claims

気密フォイル（１０）によって包まれ、真空にされた、側面が平らな、ほぼ角柱状の、平行六面体、またはパネルで形成された断熱要素（２）を製造するための方法であって、
ａ）多孔性の、例えば連続気泡材料から、断熱要素（２）の形状に対応する、側面が平らなコア（３）を製造する工程と、
ｂ）このコア（３）の外側表面のまわり、特にその長手方向面（２５）のまわりを、１枚の気密フォイル（１０）の１枚のシートで包む工程と、
ｃ）前記コア（３）の表面、特にコアの表側の面（２５）に沿って、前記コア（３）のまわりに密着するように引き寄せられたフォイル（１０）を、少なくとも部分的にシール（２０）（２１）するか、または共に溶接する工程と、
ｄ）前記コア（３）の対応する外側表面、特に表側の面（１６）に対して、前記フォイル（１０）の溶接されたシーム領域（１７）を折りたたむ工程と、
ｅ）前記コア（３）、特に端面（２４）を越えて突出する前記気密フォイル（１０）のカットされたシートの領域（２６）（５１）を、実質的に張力および応力のない状態で共に折りたたみ、前記コアの残りの表面、特にその端面（２４）に平らに接触した状態で、これをカバーする工程と、
ｆ）前記コア（３）の少なくとも１つの端面（２４）に、前記共に折りたたまれたフォイル領域（２７）（５６）を共にシールまたは溶接する工程と、
ｇ）前記フォイルで包まれたコア（３）を真空吸引する工程と、
ｈ）真空状態（５８）において、前記フォイル（１０）内の残りの全ての開口部（２２）を共に完全にシール（５０）するか、または溶接する工程とを有する、断熱要素（２）を製造する方法。
気密フォイル（１０）で包む前に、真空吸引（５８）中、前記コア（３）の緩い粒子を保持する、空気を透過でき、フォイルが形成された材料（例えば繊維フェルト、フィルタペーパー）（８）で、前記断熱要素（２）の前記コア（３）を包むか、または例えば板紙またはウッドファイバー製の薄いパネルでカバーすることを特徴とする、請求項１記載の方法。
シール（９）前に、前記コア（３）、前記フェルト（８）、またはフォイル（１０）を乾燥させることを特徴とする、請求項１記載の方法。
前記断熱要素（２）を、１００ｈＰａよりも低く、好ましくは１０ｈＰａよりも低く、より好ましくは１ｈＰａよりも低い部分真空圧に吸引することを特徴とする、請求項１記載の方法。
端面に共に折りたたみ、シールする前記フォイル（２７）（５６）の領域を、前記コア（３）の端面（２４）に折りたたみ、接着剤によって、下方のフォイル（１０）に固定することを特徴とする、請求項１記載の方法。
気密フォイル（１０）で包まれ、真空にされた、側面の平らな、ほぼ角柱状の、平行六面体、またはパネルで形成された断熱要素（２）において、
多孔質の、連続気泡材料からプレフォームされた安定なコア（３）を、気密フォイル（１０）の１枚のカットされたシートで完全に包み、前記コア（３）、特にその端面（２４）を越えて突出する気密フォイル（１０）のカットされたシートの領域（２６）（５１）が、応力を受けることなく、この領域を共に折りたたみ、プレフォームされたコア（３）、特に、それらの端面の表面（２４）に平らに接触するよう、これら表面をカバーすることを特徴とする断熱要素（２）。
前記コア（３）のまわりに密に引き寄せた前記コア（１０）を、前記コア（３）の外側表面に沿って、特に面（１６）（３７）に沿ってシールし、よって外側表面、特に表側の面に沿って延びるフォイル（１０）の溶接フランジ（１７）を、前記コア（３）の対応する表側の面（１６）に対して折りたたむことを特徴とする、請求項６記載の断熱要素。
前記プレフォームされたコア（３）のエッジ（２９）（３８）の領域において、５本の折りたたみライン（３２）〜（３４）を収束させたことを特徴とする、請求項６記載の断熱要素。
前記フォイル（１０）の部分が接触する２つの内側面または２つの外側面を常に有するように、端面上の前記折りたたみライン（３２）〜（３４）（４４）（４９）が延びていることを特徴とする、請求項６記載の断熱要素。
前記コア（３）の前記端面（２４）上のフォイル（１０）（５６）の、共に折りたたまれた領域がシールされており、対応する端面（２４）に折りたたまれるか、またはフォイル（１０）の下方の層に固定されていることを特徴とする、請求項６記載の断熱要素。