JP6038713B2

JP6038713B2 - 真空断熱パネル

Info

Publication number: JP6038713B2
Application number: JP2013077061A
Authority: JP
Inventors: 隆東野; 熊谷　浩志; 浩志熊谷; 武男神野
Original assignee: Zojirushi Corp
Current assignee: Zojirushi Corp
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2033-04-02
Also published as: JP2014202236A

Description

本発明は、真空断熱パネルに関する。

従来、断熱したい壁面に真空断熱パネルを取り付けると、真空断熱パネルの厚み方向に放熱を防止するが、真空断熱パネルの外周部に隙間があると、熱が対流で壁面と真空断熱パネルとの間の隙間から放出され、断熱効果が損なわれる。

このため、外周部の隙間を防止する方法として、耐熱テープを貼るなどの方法もある。しかし、高温になる場合または加熱が繰り返される場合には、粘着性が低下し、耐熱テープが壁面から剥離してシール機能が損なわれ、やはり隙間が生じる。

特に、真空断熱パネルの場合、断熱性能が優れているため、真空断熱パネル本体の加熱される側と加熱されない側で温度差が生じ、反りが発生するため、大きな隙間が生じる。

例えば、特許文献１には、断熱性の枠体を介して壁面に取り付けられる真空断熱パネル本体が記載されている。また、特許文献２には、コア材を内部に封止する封止用溶接ラインの外側に位置する離隔領域に取り付けられた取付け部を介して壁面に取り付けられる真空断熱パネル本体が記載されている。

しかし、特許文献１に記載の真空断熱パネル本体では、真空断熱パネル本体を直接、高温の壁面に接触させるため、壁面に接触する金属板材が部分的に加熱される。これにより、真空断熱パネル本体の壁面側が熱変形をし、真空断熱パネル本体の壁面と反対の大気側が熱変形をしないことで生じる反りが大きくなる。従って、真空断熱パネル本体と枠体との間に隙間が生じ、この隙間から放熱することにより、断熱性が損なわれていた。

特許文献２に記載の真空断熱パネル本体では、複数の取付け部を介して壁面に取り付けるため、施工性が悪かった。また、真空断熱パネル本体と壁面との間に隙間が生じ、この隙間から放熱することにより、断熱性が損なわれていた。

特開２０１２−１５４４７３号公報特許第５０８４３７６号公報

本発明は、取付面からの放熱量を削減すると共に、施工性を向上できる真空断熱パネルを提供することを課題とする。

取付面に取り付けられた真空断熱パネル本体と、
前記真空断熱パネル本体との間に配設され、前記真空断熱パネル本体を前記取付面から離間させて、前記真空断熱パネル本体と前記取付面との間に略密閉された空気断熱層を形成するシール部材と、
を備えた。

取付面と真空断熱パネル本体との間にシール部材を配設することで、取付面と真空断熱パネル本体との間を密封し、放熱を防止して、取付面からの放熱量を削減できる。また、真空断熱パネル本体の取付面側が熱変形をし、真空断熱パネル本体の取付面と反対の大気側が熱変形をしないことで反りが生じても、真空断熱パネル本体と取付面との間に隙間が生じるのを防ぎ、断熱性を向上できる。シール部材により、真空断熱パネル本体を取付面から離間させることで、取付面と真空断熱パネル本体との間に空気断熱層を設け、取付面の断熱効果を高めることができる。

前記真空断熱パネル本体に外周部を折り曲げた辺部折返部が設けられ、
前記シール部材が前記辺部折返部に挟持されていることが好ましい。

辺部折返部を設けることで、真空断熱パネル本体の反りの量を低減できる。また、予め、辺部折返部にシール部材を挟み込むことで、真空断熱パネル本体にシール部材を一体化できる。従って、例えば、取付面と真空断熱パネル本体との間をシールするためのテープを別途、用意する必要がなく、現場での施工性が向上する。

前記シール部材が、前記真空断熱パネル本体の外周部に沿った断面視Ｕ字形状に形成されることが好ましい。
これにより、真空断熱パネル本体が熱により反っても、シール部材が取付面に圧接し、取付面と真空断熱パネル本体との間に隙間が生じるのを防止できる。

前記シール部材が、前記真空断熱パネル本体の外周部から、前記真空断熱パネル本体の前記取付面側の面に沿って延びることが好ましい。
これにより、確実に真空断熱パネル本体を取付面から離間することができる。

前記真空断熱パネル本体と前記シール部材とが係止手段を介して前記取付面に取り付けられることが好ましい。
これにより、前記真空断熱パネル本体と前記シール部材とを確実に前記取付面に取り付けることができる

前記シール部材が弾性を有する部材であることが好ましい。
これにより、真空断熱パネル本体の反り量が増大しても、シール部材は真空断熱パネル本体の反りに合わせて変形するので、取付面と真空断熱パネル本体との間に隙間が生じるのを防止できる。

本発明の真空断熱パネルでは、放熱量を削減すると共に、施工性を向上できる。

本発明の真空断熱パネル本体を示す底面図。（Ａ）は辺部折返部を形成する前の真空断熱パネル本体とシール部材との関係を示す図１のII−II線断面図、（Ｂ）は辺部折返部でシール部材を挟み込んだ状態を示す断面図、（Ｃ）はシール部材を折り畳んだ状態を示す断面図。第１金属板材の加工構成を示す底面図。取付け治具により真空断熱パネル本体を壁面に固定した平面図。図４のV-V線断面図。取付け治具の斜視図。シール部材の変形例を示す図２（Ｃ）の断面図。角部に取付け用孔を形成した真空断熱パネル本体の底面図。真空断熱パネル本体をビスで壁面に取り付けた状態を示す図８のX-X線断面図。

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に示すように、本発明に係る真空断熱パネル１は、真空断熱パネル本体１０とシール部材２７とを備えている。

この真空断熱パネル本体１０は、一対の対向配置された第１および第２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。

第１および第２金属板材１１Ａ，１１Ｂの間に形成される収容部１２には、熱伝導度が低いコア材３１Ａ〜３１Ｃと、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。

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。

各金属板材１１Ａ，１１Ｂは肉厚０．１〜０．５ｍｍ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（ＳＵＳ３０４）を使用しているが、他のステンレス材および違う金属材料を使用してもよい。

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の四方の各辺には、図２（Ａ）に示すように、封止部１５よりも外側にフランジ部１８が形成されている。このフランジ部１８を、図２（Ｂ）に示すように、シール部材２７の一方側２８ａを挟み込むように断面視Ｕ字形状に折り返すことで、辺部折返部２４が形成される。この辺部折返部２４は、金属板材１１Ａ，１１Ｂの全周にわたって、封止部１３，１４Ａ，１５の外側に形成されている。

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。

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の外周部は、封止部１３，１４Ａ，１５の内側に位置する。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位置する寸法設定である。

図２（Ａ）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。

シール部材２７は、例えば断熱性能を有することが望ましいので、高温使用ではガラスウール又はセラミックウールからなり、低温使用ではゴム若しくはスポンジなどの弾性を有する材料からなる帯状のシートである。
ただし、上記材料に限定されず、真空断熱パネル本体１０に使用している金属材料より薄いステンレス材料でもよい。

シール部材２７は、図２（Ｂ）に示すように、金属板材１１Ａ，１１Ｂの全周にわたって、辺部折返部２４に挟み込まれている。なお、図１に示すように、辺部折返部２４に挟み込まれたシール部材２７の長さＬ１は、真空断熱パネル本体１０の各辺の長さＬ２から辺部折返部２４の折り返された長さＬ３を引いた値に等しい。従って、真空断熱パネル本体１０の角部では、シール部材２７が各辺の辺部折返部２４の側縁２５から露出している。これにより、真空断熱パネル本体１０の全周にわたり、シール部材２７を辺部折返部２４に沿って折り畳めるように構成している。

図２（Ｃ）に示すように、一方側２８ａが辺部折返部２４に挟み込まれたシール部材２７は断面視Ｕ字形状に折り畳まれる。他方側２８ｂは、真空断熱パネル本体１０が取り付けられる取付面である壁面５と辺部折返部２４との間に配設され、壁面５と辺部折返部２４との間を密封している。

次に、真空断熱パネル本体１０の製造方法について説明する。

図２（Ａ）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。この状態で、排気部２１に周知の排気装置を接続し、収容部１２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１２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。

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、金属板材１１Ａ，１１Ｂの封止部１３，１４Ａ，１５よりも外側のフランジ部１８をシール部材２７の一方側２８ａを挟み込むように断面視Ｕ字形状に折り曲げ、辺部折返部２４を形成する。辺部折返部２４を設けることで、真空断熱パネル本体１０の壁面５側が熱変形をし、真空断熱パネル本体１０の壁面５と反対の大気側が熱変形をしないことで生じる反りの量を低減できる。また、予め、金属板材１１Ａ，１１Ｂの全周にわたって、辺部折返部２４にシール部材２７を挟み込むことで、真空断熱パネル本体１０にシール部材２７を一体化できる。従って、例えば、壁面５と真空断熱パネル本体１０との間をシールするためのテープを別途、用意する必要がなく、現場での施工性が向上する。

上記方法で形成された複数の真空断熱パネル本体１０を、図４に示すように、取付け治具５０を介して壁面５に取り付ける。この取付け治具５０は、図６に示すように、基板５１と、支持腕５２と、位置決め用溝５３と、固定板５４とを備えている。支持腕５２は、基板５１の表面との間で真空断熱パネル本体１０を厚さ方向および鉛直方向に支持する。位置決め用溝５３は、基板５１の裏面側で真空断熱パネル本体１０を厚さ方向および鉛直方向に位置決めする。固定板５４は、基板５１の両外側に位置し、円形孔５５を有している。固定板５４は、円形孔５５に挿通するねじ（図示せず）を介して壁面５に固定される。

壁面５に固定された取付け治具５０の支持腕５２および基板５１の間と位置決め用溝５３とに真空断熱パネル本体１０を挿通する。このとき、図５に示すように、隣接する真空断熱パネル本体１０を辺部折返部２４およびシール部材２７の周縁部同士が当接するように位置決めする。

同時に、図２（Ｃ）に示すように、シール部材２７を辺部折返部２４を挟み込むように断面視でＵ字形状に折り畳む。そして、壁面５と辺部折返部２４との間にシール部材２７の他方側２８ｂを介在させて、真空断熱パネル本体１０を壁面５に取り付ける。壁面５と真空断熱パネル本体１０との間をシール部材２７で密封することで、壁面５と真空断熱パネル本体１０との間から放熱するのを防止し、放熱量を削減できる。また、シール部材２７が弾性を有するので、真空断熱パネル本体１０が壁面５の熱により反っても、真空断熱パネル本体１０と壁面５との間に隙間が生じるのを防ぎ、断熱性を維持できる。

更に、シール部材２７の厚さＬ４は、真空断熱パネル本体１０と壁面５との間隔Ｌ５よりも厚いため、真空断熱パネル本体１０と壁面５との間には空気断熱層２９が形成されている。この空気断熱層２９は、壁面５と真空断熱パネル本体１０とシール部材２７とで囲まれ、略密閉されている。これにより、壁面５の断熱効果を高めることができる。また、真空断熱パネル本体１０が熱により反っても、真空断熱パネル本体１０は空気断熱層２９を介して、壁面５と所定の間隔を空けて配置されているので、壁面５と接触することによる負荷が掛からない。

なお、本発明の真空断熱パネル本体１０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、シール部材２７をＵ字形状に折り畳んだが、これに限定されない。例えば、図７に示すように、一方側２８ａが辺部折返部２４に挟み込まれたシール部材２７の他方側２８ｂを第１金属板材１１Ｂの外表面に沿って延ばす構成を採用してもよい。このとき、シール部材２７の他方側２８ｂ先端は、コア材３１Ａ〜３１Ｃの外周部よりも内方に位置し、他方側２８ｂの端部とコア材３１Ａ〜３１Ｃとが重なっている。これにより、真空断熱パネル本体１０を壁面５に取り付けると、他方側２８ｂが真空断熱パネル本体１０と壁面５との間に介在する。従って、真空断熱パネル本体１０と壁面５とを離間し、これらの間に空気断熱層２９を確実に設けることができる。

前記実施形態では、シール部材２７を辺部折返部２４に挟み込んだが、これに限定されない。例えば、クリップ等の留め具を用いて、シール部材２７を辺部折返部２４に取り付けてもよく、または、辺部折返部２４を設けず、例えば、ホッチキスやリベットなどでシール部材２７を真空断熱パネル本体１０に取り付けてもよい。

前記実施形態では、取付け治具５０により、真空断熱パネル本体１０を壁面５に取り付けたが、これに限定されない。例えば、図８に示すように、真空断熱パネル本体１０の封止部１３，１４Ａ，１５よりも外側に位置する角部に取付け用孔４３を形成する。また、シール部材２７の取付け用孔４３に対応する位置に貫通孔４４を設ける。そして、図９に示すように、ビス（係止手段）４５をこれら取り付け孔４３および貫通孔４４を挿通させ、壁面５にねじ込み、真空断熱パネル本体１０を壁面５に固定してもよい。なお、係止手段としてビスではなく、フックや釘、リベットなどを用いてもよい。これにより、真空断熱パネル本体１０の全周をより確実に壁面５に密封して、真空断熱パネル本体１０を壁面５に取り付けることができる。

１真空断熱パネル
５壁面（取付面）
１０真空断熱パネル本体
２４辺部折返部
２７シール部材
２９空気断熱層
４５ビス（係止手段）

Claims

現場での施工性を有する真空断熱パネルであって、
取付面に取り付けられた真空断熱パネル本体と、
前記真空断熱パネル本体との間に配設され、前記真空断熱パネル本体を前記取付面から離間させて、前記真空断熱パネル本体と前記取付面との間に略密閉された空気断熱層を形成するシール部材と、
を備え、
前記真空断熱パネル本体に外周部を折り曲げた辺部折返部が設けられ、前記シール部材が前記辺部折返部に挟持されている真空断熱パネル。