(57)【要約】【課題】  内部負圧に対する十分な剛性と、パネル全体の撓みや歪みに対する十分な剛性と、十分な気密性を備えながら、剛性補強の為の芯材・補強材・枠材を一切必要とせず、経年劣化せず、廃棄物処理の問題も生じない軽量・安価な真空断熱パネルの構造を実現する。【解決手段】  周囲に平面状の端部を有する２枚の薄い金属波板同士を、互いの端部が平面接触すると共に、互いの山線が略直交し、片方の谷線と他方の谷線とが点接触するように対向配設して端部同士を接着あるいは溶接、あるいは薄板状の高分子材料を介して熱融着あるいは接着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲に略平面状の端部１有する上部波板２と、周囲に略平面状の端部３を有する下部波板４と、前記端部１と前記端部３を接合する接合部５と、脱気孔６とから成り、前記波板２の谷部と前記波板４の山部とが略直角方向に当設するように対向配設されたことを特徴とする真空断熱パネル。
【請求項２】
接合部に高分子材料を挟むことを特徴とする請求項１記載の真空断熱パネル。
【請求項３】
上部波板端部と下部波板の端部とが一方向または２方向に一定幅だけずれて配設されたことを特徴とする請求項１記載の真空断熱パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は真空断熱パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  電気冷蔵庫等、冷凍車、冷凍倉庫などの断熱目的で真空断熱パネルが利用される例は多い。近年においては断熱性を高める目的で建物の壁や屋根に利用される例も増えている。これまでに発明され、あるいは実用化された真空断熱パネルはすべてスペースをあけて対向配設された平板状の２枚の板の周囲を溶接等の手段で気密性高く接合してなる薄い箱状の構造であり、脱気部より空気を抜くことによって成り立っている。平面状の板構造の内部を真空にするために、板が薄い場合には内部の負圧により板が内方向に撓んでしまう。あるいは全体の剛性が低くなって２枚の板ごと撓んでしまう。厚板であればこのような不都合は生じないが、全体の重量が重くなるという不都合が生じる。このために、これまでに真空パネルに関して為された発明・考案は薄板でありながら如何に剛性を高めるかということに多くが集中している。また、少なからぬ発明が複数の真空断熱パネルの接合に関して、接合を簡便にする、あるいは接合部からの熱損失を少なくする目的で為されている。更には、高分子材料で真空パネルを製造するに際して生じるガスバリア性の問題を解決するための発明も為されている。以下、これらの発明について概説する。【０００３】  引用文献１〜１６では、金属薄板が内部の負圧によって内部方向に撓んでしまうことを防止するための発明が行われている。引用文献１では、金属薄板の外側に剛性が高く、断熱性も高いウレタン樹脂の面材を接着することによって、全体の断熱性を低めることなく、金属薄体が内部方向に撓むことを防止している。引用文献２では、２枚の薄板の間に複数の中空円筒を配設することによって薄板が内側方向に撓むことを防止している。引用文献３では、板材に挟まれた芯材を断熱性に優れた繊維状芯材と強度に優れたブロック状芯材との複合効果で断熱性と剛性を高める工夫が為されている。引用文献４では、芯材としてケナフ靭皮繊維束を用いている。引用文献５では芯材としてガラス繊維集合体の粉砕物を寄せ集めたものを用いている。引用文献６と１０では、芯材としてハニカムコアを用いることとしている。引用文献７では芯材として短繊維グラスウールをニードリング加工してマット状にしたものを用いている。引用文献８では芯材として廃ウレタン微粉砕物にバインダー材を混練したものを用いている。引用文献９では、２枚の板材の間に板材と略直角方向に有孔金属薄板を設けている。引用文献１１では、芯材としてガス吸着性を有する多孔性樹脂粉体をバインダーで接着したものを用いることにより、強度を保持すると共に、真空度を長期間維持する工夫が為されている。引用文献１２では芯材としてセラミック微細中空粒子を用いている。引用文献１３では芯材として段ボールを用いている。【０００４】  上記の引用文献では板材と芯材を併用しているが、引用文献１４では、上板と下板に外向きの凸部を直線状に配置することによって、薄板の剛性を強化し、これによって芯材を不要としている。引用文献１５では、板材に内向きの突起部を形成し、上板の突起と下板の突起を当設することによって板材の撓みを抑えることにより、芯材を不要としている。引用文献１６では板材内側を金属チャンネルで補強している。【０００５】  引用文���１７では金属板材周辺部に折り返しを設ける、あるいは高剛性枠材で補強することによりパネル全体の剛性を高めている。引用文献１８，１９では真空断熱パネル全体を硬質発泡樹脂でできた枠体に嵌め込むことによって全体の剛性を高めている。【０００６】  板材として金属ではなく樹脂材料を用いることによって生産性を高めたり、重量を軽くすることも多く実施されている。樹脂材料はガスバリア性が低いために、ガスバリア性を高めることに発明の努力が為されている。引用文献２０，２１，２２では金属フィルム層を設けることによってガスバリア性を高めている。引用文献２３では金属箔複合プラスチックフィルムと金属蒸着層複合プラスチックフィルムを組み合わせることによってこの問題の解決を図っている。引用文献２４では金属薄膜フィルムを非晶質炭素膜フィルムに重ね合わせることによって問題の解決を図っている。【０００７】  複数のパネルの連結部の熱損失の問題も重要である。引用文献２５では連結部をテーパー状の継手にすることによって、この問題の解決を図っている。引用文献２６では連結部の片方を凹、他方を凸型の形状にし、凹と凸とを嵌め込む構造としている。引用文献２７では板材の片方を金属板、他方を低熱伝導材料にすることによってこの問題の解決を図っている。【０００８】  以上概説したように、既に発明あるいは実用化された真空断熱パネルは、板材が金属のものと、樹脂のものとに大別される。金属性のものはそれ自体にガスバリア性が有るが、薄板の場合には内部の負圧のために内部方向に撓んでしまう。また全体の剛性も低く全体が歪んだり撓んだりしてしまう。この問題の解決を図るために前述のごとく芯材や補強材を加えることが多く為されているが、芯材の存在がコスト高や経年劣化、廃棄物処理等の不都合を招いている。補強材の追加は重量の増加とコスト高の不都合を生じる。前述の引用文献１４と１５のみは、芯材と補強材を必要としていない。然しながら引用文献１４については、板材外面部に直線状の凸部を設けることによって板材の剛性を高めているが、対向する板材同士が接していないために、内部の負圧に耐えるためには相当の板厚が必要となって、全体重量増とコスト高の不都合が懸念される。引用文献１５については、板材内面部に突起を設け、突起同士を当設することとしているが、突起部以外は平面であるために、内部負圧に耐えるためには、やはり相当の板厚を必要とする。更には突起を設けたとしても全体の剛性補強には利さないので、全体剛性を高めるためには、板厚を更に厚くするか、補強枠材等が必要となって、重量増とコスト高を招くことになる。【０００９】  一方、板材が樹脂製のものは軽量で生産性も高くコストも安いが、樹脂材料そのものの耐久性が金属に比べて低く、ガスバリア性を高めるために不可欠なフィルムの耐久性も低い。その上に廃棄物処理の問題も生じる。【００１０】  以上のように、従来発明され、あるいは実用化された真空断熱パネルを総括すると、軽量、安価で気密性も高く、且つ内部負圧に対する剛性もパネル全体剛性も高く、経年劣化の心配もなく、廃棄物処理の問題も生じないものは見当たらない。
【特許文献１】特許公開２００８−９５４６４
【特許文献２】実開平５−８５９１０
【特許文献３】特許公開２００７−１３９０９６
【特許文献４】特許公開２００７−７１２４７
【特許文献５】特許公開２００６−９０４９７
【特許文献６】特許公開２００６−９０４２３
【特許文献７】特許公開２００５−６９４４８
【特許文献８】特許公開２００３−２３２４９２
【特許文献９】特許公開２００３−１４７８７２
【特許文献１０】特許公開２００２−３３７２５６
【特許文献１１】特許公開２０００−３２０９５８
【特許文献１２】特許公開平１１−２１１３３８
【特許文献１３】特許公開平１１−２０１３７６
【特許文献１４】特許公開平１１−１９３８９８
【特許文献１５】特許公開２００４−２１１３７６
【特許文献１６】実用新案公開平５−６９４８９
【特許文献１７】特許公開２００８−９５４６５
【特許文献１８】特許公開２００５−２９９６９７
【特許文献１９】特許公開２００７−１９８００４
【特許文献２０】特許公開２００６−２９６８６
【特許文献２１】特許公開２００８−８７１７６
【特許文献２２】特許公開平９−２８６０８９
【特許文献２３】特許公開平５−１９６１９５
【特許文献２４】特許公開２００２−２２５１７０
【特許文献２５】特許公開２００４−２２５４４６
【特許文献２６】特許公開２００６−１４５０２６
【特許文献２７】特許公開平７−９８１７５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】  本発明は上述の事情に鑑み為されたもので、その解決しようとする課題は内部負圧に対する十分な剛性と、パネル全体の撓みや歪みに対する十分な剛性と、十分な気密性を備えながら、剛性補強の為の芯材・補強材・枠材を一切必要とせず、経年劣化せず、廃棄物処理の問題も生じない軽量・安価な真空断熱パネルの構造を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  周囲に平面状の端部を有する２枚の薄い金属波板同士を、互いの端部が平面接触すると共に、互いの山線が略直交し、片方の谷線と他方の谷線とが点接触するように対向配設して端部同士を接着あるいは溶接する。請求項では訴求していないが、端部は狭い面積を選ぶと共に、接合された端部の外側表面を断熱材料で覆うなどの手段が講じられる。あるいは、請求項２で訴求したごとく、端部の接合部に高分子材料が挟まれる。
【発明の効果】
【００１３】  金属薄板は波板形状であるために、波の山線すなわち突起の稜線方向に対しては高い剛性を有するが、山線とは略直角方向の剛性は低い。然るに２枚の金属薄板の波板が略直交するように対向配接されるので、お互いの弱点方向を補い合うことによって全方向に高い剛性を有することになる。また、２枚の金属薄板の波板の接触部は、互いの端部および互いの谷線の交点のみである。接触部は狭い面積が選ばれると共に、接合された端部の外側表面を断熱材料で覆うなどの手段が講じられ、あるいは、端部の接合部に高分子材料が挟まれる。したがって、端部における熱損失は少ない。互いの谷線の交点は凸部同士が略直交するために接触面積は極めて小さいから、交点からの熱損失も極めて小さい。このようにして、芯材や補強材・枠材を要せずに内部の負圧に対する剛性とパネル全体剛性の双方を高く保つことが可能となった。２枚の金属薄板のみで構成されるために、軽量・安価である。経年劣化の心配も無い。金属板であるために、ガスバリア性はまったく問題ない。廃棄物処理の問題も生じない。本発明により、十分な剛性と気密性を備えなから、経年劣化せず、廃棄物処理の問題も生じない軽量・安価な真空断熱パネルの構造が初めて実現された。これにより、建築物の壁面や屋根面の断熱性向上の要請に応えられる。また、冷蔵庫、冷凍倉庫、冷凍車に利用されている断熱パネルの耐久性の向上や廃棄物処理の問題の軽減に資することが期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  金属板の材料は、特殊な環境条件下ではステンレスが選ばれるが、一般の建築用途あるいは冷凍倉庫においては、安価で強靭であるところから塗装された鋼板、亜鉛鋼板、ガルマニウム鋼板が選ばれる。冷凍車用の断熱パネルとしては、高価ではあるが軽量化のためにアルミニウムあるいはマグネシウムが選ばれることもある。金属板の厚さは内部負圧に対する剛性と、全体剛性が十分であり、互いの谷線の交点が内部負圧により塑性変形しない範囲で最低限の厚さにすることによって、全体の重量と価格を低く抑えると共に、生産性を高める。但し、プレス成形によって波板を成形する際には、薄すぎると成形が困難になるので注意を要する。要求される真空度によっても最低限の厚さは変わってくるが、真空度がある程度以上高くなると、ほとんど大気圧と等しい外圧が生じるので、実際上は真空度に関わらず大気圧程度の外圧に耐えることが必要になる。一方、波のピッチは大きいほど、また山の高さは低いほど、板の総面積は小さくなるが、剛性が低くなるために、その分だけ板厚を厚くする必要がある。逆に、ピッチが小さいほど、山が高いほど板の総面積は大きくなるが、剛性が高くなるために、その分だけ板厚を薄くできる。このように、最低限の厚さは、材質と波のピッチおよび山の高さとの兼ね合いで決定される。材質が鋼板で、波のピッチが３０ミリメートル、山の高さが５ミリメートルの場合、最低限の鋼板の厚さは０．３ミリメートル程度となる。【００１５】  波板の波の形状は図２の（ａ）のような三角型、（ｂ）のような丸型、（ｃ）のような丸い山と三角の谷、（ｄ）のような台形など、様々な形状が可能であるが、交点の接触面積が狭く、剛性が高く、かつ成形しやすいという点で、（ａ）の三角形状が最良である。但し、谷線部分は点接触するために、鋭角過ぎると局部変形するし、丸みが大きすぎると接触面積が大きくなって熱損失に繋がる。総合的に見ると、板厚の２〜３倍程度の曲率の丸みを有することが望ましい。【００１６】  金属薄板の端部は、図３の（ａ）に示すように単純な平面が成形性の点でも気密性の点でも最良であるが、断熱パネルを建築物等に組み付ける際の利便性から図３の（ｂ）に示すような屈曲部を有した方が好都合な場合もある。同じく、組み付ける際の利便性から端部に取り付け用の孔が開けられることもある。この場合には、孔部が気密性を損なわないように、溶接部の外側に孔が開けられる等の配慮を要する。【００１７】  ２枚の波板の端部同士の接合は直接に溶接するのが最も好ましいが、ロウ付けや接着でも構わない。２枚の波板の接合部の間に、図４に示すように、薄板状の高分子材料を挟み、熱融着あるいは接着することによって接合する方法も、接合部からの熱損失を少なくする上で効果がある。更には、図５に示すように、接合部の外側を板状の断熱材で覆うことによって熱損失を少なくすることもできる。【００１８】  ２枚の波板の端部同士は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、２枚がずれないように成形しても構わないが、２枚の端部が一定幅だけ平行にずれているように成形すると、図６に示すように、複数の真空断熱パネルを結合して大きな面積の断熱パネルを構成する場合には、結合部からの熱損失を少なく抑��る上でも、平面度を保つ上でも効果的である。【００１９】  波板の成形方法に関しては特に訴求しないが、通常の波板とは異なり、１枚の薄板上に屈曲部と平面部が同居するという構造上、プレス成形が最良と考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】  断熱性が高く、軽量で安価であることと、廃棄物処理の問題も生じにくいことから、環境負荷の軽減という時代の要請に応えて、建築物の壁面や屋根面に利用される可能性が高い。また、冷蔵庫、冷凍倉庫、冷凍車に利用されて、省エネルギーおよび耐久性の向上や廃棄物処理の問題の軽減に資することが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の真空断熱パネルの基本構造を示す図である。
【図２】本発明の真空断熱パネルの波板形状を示す図である。
【図３】本発明の真空断熱パネルの端部形状を示す図である。
【図４】接合部に高分子材料を挟んだ構造を示す図である。
【図５】接合部を断熱材で覆った構造を示す図である。
【図６】複数の真空断熱パネルの接合部の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】１．上部波板端部
２．上部波板
３．下部波板端部
４．下部波板
５．接合部
６．脱気孔
７．高分子材料
８．断熱材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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