(57)【要約】      （修正有）【課題】金属箔外被材により真空度低下を防止しつつ金属箔外被材どうしを伝わるリーク熱を防止することによって総合的な断熱性能を向上させた真空断熱材、および製造方法、製造装置を提供する。【解決手段】真空断熱材１は、２枚の外被材２、３と、断熱芯材４とを備え、外被材間に耐熱性のある熱可塑性樹脂５、６、７が挟まれた状態で各端辺部が熱溶着されて封止され、内部が真空状態とされる。この製造方法は、金属箔外被材の４つの端辺部のうち、対向する２辺を大気中で熱溶着し、前記金属箔外被材の残りの２辺を真空雰囲気で熱溶着して真空封止をする。製造装置は、真空断熱材が載置され、周辺部に封止位置に対応した加熱押圧部材を有する下封止ユニットと、この下封止ユニットと係合して端辺部の溶着を行う上封止ユニットを設置し、真空断熱材の製品を得る。特に残りの２辺を封止するため、乾燥と封止を分担する連続する真空室を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔でなる２枚の外被材と、この２枚の外被材のほぼ中央部間に配置された断熱芯材とを備え、少なくとも各端辺部の前記外被材間に耐熱性のある熱可塑性樹脂が挟まれた状態で前記各端辺部が熱溶着されて封止され、内部が真空状態とされた真空断熱材。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂は、前記外被材の端部のみに、対向する前記外被材の間に１層のみ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂は、前記外被材の端部のみに、対向する前記外被材の各内面にそれぞれ層状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂は、前記外被材の端部から前記断熱芯材に達する領域に、対向する前記外被材の各内面にそれぞれ層状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂は、前記各外被材の端部を含む内面全体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂は１１０μｍ以上、２５０μｍ以下の厚さを有するポリイミドであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の真空断熱材。
【請求項７】
２枚の金属箔外被材間のほぼ中央に断熱芯材を、少なくとも端辺部には熱可塑性樹脂を配置し、
前記金属箔外被材の４つの端辺部のうち、対向する２辺を大気中で熱溶着し、
前記金属箔外被材の残りの２辺を真空雰囲気で熱溶着して真空封止をすることを特徴とする真空断熱材の製造方法。
【請求項８】
前記金属箔外被材の２辺を真空雰囲気で熱溶着する工程は、連続する２つの真空室を用い、前室の真空室で真空引きと加熱加圧により、空気の排除を行い前記断熱芯材と前記金属箔外被材の密着度を高め、後室の真空室で２辺の熱溶着による封止を行うことを特徴とする請求項７に記載の真空断熱材の製造方法。
【請求項９】
支持プレートと、２枚の金属箔およびこれらの間のほぼ中央部に断熱芯材と少なくとも端辺部に熱可塑性樹脂より成る真空断熱材の材料を載置する下プレートと、プレスプレートと、前記支持プレート上の封止位置に対応した加熱押圧部材を有する下封止ユニットと、
この下封止ユニットを載置し、前記真空断熱材の前記材料をその上にセットする第１ステージと、
前記下封止ユニットの前記加熱押圧部材との間で前記真空断熱材の材料の端辺部のうち２辺を熱溶着する加熱押圧部材を有する第１の上封止ユニットを備えた第２ステージと、
真空室を有し、この中で前記第２ステージで２辺が熱溶着された真空断熱材を上下から加熱加圧して空気の効率的な排除と乾燥を行う第３ステージと、
前記第３ステージに続く真空室を有し、この中で前記下封止ユニットの加熱押圧部材との間で前記真空断熱材の材料の端辺部の他の２辺を熱溶着して真空封止する加熱押圧部材を有する第２の上封止ユニットを備えた第４ステージと、
完成した真空断熱材を取り出す第５ステージと、を備えた真空断熱材の製造装置。
【請求項１０】
前記第１〜５ステージはそれぞれコンベア機構を有し、前記下封止ユニットを順次移動させることを可能とした請求項９に記載の真空断熱材の製造装置。
【請求項１１】
第５ステージから第１ステージへ前記下封止ユニットを戻す循環搬送路を備えた請求項１０に記載の真空断熱材の製造装置。
【請求項１２】
前記第３ステージの真空室と前記第４ステージの真空室間にこれらより低圧に維持される小真空室がさらに設けられたことを特徴とする請求項９に記載の真空断熱材の製造装置。
【請求項１３】
前記下封止ユニットは複数段の支持プレートと下プレートとプレスプレートと加熱押圧部材とを有し、前記上封止ユニットは複数の加熱押圧部材を有し、複数個の真空断熱材を同時に複数個製造できるものである、請求項９に記載の真空断熱材の製造装置。
【請求項１４】
前記下封止ユニットの複数段の前記支持プレートのうち、最上段のもの以外は支柱に沿って昇降可能となっており、加熱加圧時に前記下プレートと前記プレスプレートとの間で最適な位置関係を形成するように前記支持プレート間にストッパが設けられたことを特徴とする請求項１３に記載の真空断熱材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材およびその製造方法、ならびにその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギーの観点から、近年、真空断熱材が、工業的に広く使用されている。この真空断熱材は真空に保たれた密閉空間の中に高性能断熱材が充填されたもので、典型的には、多孔質構造の発泡性芯材等をプラスチックフィルム等のシール性能の高い外被材で覆い、真空雰囲気中で周囲をシールすることにより、真空封止して得られたものが知られている。
【０００３】
この真空断熱材においては、その断熱性能を長期にわたって維持するために、シールされた外被材内部に形成される断熱材封入空間を高い真空度に保つ必要があるが、シール自体が完全であっても外被材の強度不足や経年変化等により、外部から空気や水蒸気などの気体が徐々に外被材を浸透して内部に侵入し、真空度が低下して断熱性能が劣化することがしばしばある。
【０００４】
このため、従来、外被材自体の気体バリア性を高めるため、ベースとなる樹脂フィルムの上にアルミニウム箔やアルミニウム蒸着フィルムをラミネートした多層フィルムを外被材として使用した断熱構造体が提案されている（特許文献１参
照）。
【０００５】
しかしながら、このような外被材を用いた真空断熱材であっても、例えば９０℃以上の高温雰囲気で使用すると、蒸着層を支持する樹脂フィルムに熱収縮が起こって蒸着物質に亀裂が入ることがあり、また、きわめて薄い金属蒸着層では層自体が劣化してピンホールなどが発生して気体の透過を押えることが困難になるなど、耐熱性、耐久性に問題があって、気体バリア性は十分ではない。
【０００６】
このような状況を脱却するため、さらに気体遮断効果の高い材料として、アルミニウム、ステンレスなどの金属箔単体の外被材を使用することが提案されており、このような金属箔の外被材は、外被材内部の真空度を長期にわたって安定的に維持することが期待できる。
【０００７】
金属箔単体を外被材として用いた真空断熱材を製造するには、従来の樹脂製外被材用の簡便な熱溶着封止とは異なり、金属箔外被材の封止部を完全に溶着させるために熱量を微小範囲に集中させる必要があり、レーザー溶接封止装置のような高価な封止装置が必要となる（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平２−５４４７９
【特許文献２】特開２００４−９００６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、金属箔外被材を用いた真空断熱材では、気体遮断効果は高いものの、金属自身の熱伝導率が高いために、高温環境では外被材どうしの熱伝導により、真空断熱材の表裏間の熱リークが大きくなって、全体としての断熱性能を低化させてしまうという問題がある。
【００１０】
また、金属箔外被材を用いると、真空封止前に真空断熱材の芯材を予め外被材で包装するとき、金属箔外被材の３辺をシールした外被材の袋に芯材を挿入充填する方法では作業性が悪く、外被材の大きさや形にも制限が生じるという問題がある。
【００１１】
また、一般に、真空断熱材の製造装置は、特定の大きさ、形状に関する仕様でのみ真空断熱材の製造が可能になっており、種々の大きさ、種々の形状等に対応するように汎用性を高めることによる総合的な設備コストの低減や、自動化による生産性の向上とランニングコストの低減等は十分には考慮されていない。この結果、最終的な製造コストは高いものとなってしまうという問題がある。
【００１２】
さらに、予め３方あるいは２方シールした外被樹脂材の袋に真空封止前に真空断熱材の芯材を挿入しておくことが従来行われているが、これは作業性が悪い。特に、本発明の断熱材のように熱可塑性樹脂を金属箔間に位置させる必要がある場合、さらに作業性が悪く、特に大きな形状の真空断熱材を製作するのはさらに困難である。
【００１３】
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、金属箔外被材により真空度低下を防止しつつ金属箔外被材どうしを伝わるリーク熱を防止することによって総合的な断熱性能を向上させた真空断熱材、レーザー溶接装置等の高価な封止装置を使用することなく製造可能な真空断熱材の製造方法、および種々の形状の真空断熱材を低コストで製造できる、真空断熱材の製造のための製造装置を提供することを目的とする。
【問題を解決するための手段】
【００１４】
本発明にかかる真空断熱材は、金属箔でなる２枚の外被材と、この２枚の外被材のほぼ中央部間に配置された断熱芯材とを備え、少なくとも各端辺部の前記外被材間に耐熱性のある熱可塑性樹脂が挟まれた状態で各端辺部が熱溶着されて封止され、内部が真空状態とされたことを特徴とする。
【００１５】
本発明にかかる真空断熱材の製造方法は、２枚の金属箔外被材間のほぼ中央に断熱芯材を、少なくとも端辺部には熱可塑性樹脂を配置し、前記金属箔外被材の４つの端辺部のうち、対向する２辺を大気中で熱溶着し、前記金属箔外被材の残りの２辺を真空雰囲気で熱溶着して真空封止をすることを特徴とする。
【００１６】
本発明にかかる真空断熱材の製造装置は、真空断熱材の材料が載置され、周辺部に封止位置に対応した加熱押圧部材を有する下封止ユニットと、この下封止ユニットを設置して前記材料をセットする第１ステージと、前記下封止ユニットの前記加熱押圧部材との間で前記真空断熱材の材料の端辺部のうち２辺を熱溶着する加熱押圧部材を有する第１の上封止ユニットを備えた第２ステージと、真空室を有し、この中で前記第２ステージで２辺が熱溶着された真空断熱材を上下から加熱加圧を行って空気の効率的な排除と乾燥を行う第３ステージと、続く真空室を有し、この中で前記下封止ユニットの加熱押圧部材との間で前記真空断熱材の材料の端辺部の他の２辺を熱溶着して真空封止する加熱押圧部材を有する第２の上封止ユニットを備えた第４ステージと、完成した真空断熱材を取り出す第５ステージと、を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる真空断熱材は、封止部において金属箔外被材どうしが直接接触しないように断熱性と耐熱性とを備えた熱可塑性樹脂を挟むようにして封止を行っているため、確実な気体バリア性、耐熱性、コスト低減効果、経年変化への耐性などに優れ、熱のリークによる断熱性の低下を抑え、しかも従来普通に使用されている熱溶着封止装置の使用が可能となる。
【００１８】
また、本発明にかかる真空断熱材の製造方法は、金属箔間の中央部に断熱材と少なくとも端辺部に熱可塑性樹脂を配置した状態で大気中で対向する２辺の熱溶着を行い、その後真空雰囲気中で金属箔と断熱材を真空化および加熱密着させ、さらに残りの２辺の熱溶着を行うことにより封止を行っているため、汎用性が高く、自動化も容易であるため、設備コスおよびランニングコストを低下でき、生産性を向上させることができて製品コストの低下を図ることが可能となる。
【００１９】
本発明にかかる真空断熱材の製造装置は、５つのステージを順次通過することで確実に良好な品質の真空断熱材を得ることができる。特に連続した真空室を持つ第３および第４ステージでは、真空化と加熱乾燥を第３ステージでまず行い、次の第４ステージで最終的な真空封止を行うようにしているため、製品の封止品質の向上、および長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明に係る真空断熱材の封止部の３つの異なる態様の構成とそれらの封止工程を説明する断面図である。
【図２】本発明に係る真空断熱材における熱可塑性樹脂の厚さによる断熱効果の変化を示すグラフであり、（ａ）は表面温度を５０℃、（ｂ）は表面温度を１００℃とした場合を示す。
【図３】本発明に係る真空断熱材の製造方法および製造装置の主要部の概略構成を示す説明図である。
【図４】図３に示す製造装置で用いられる下封止ユニットの構成を示す側面図である。
【図５】図３に示すステップＳ３を示すもので、金属箔外被材の２辺の端部を間に熱可塑性樹脂を挟んで大気中で熱溶着する工程を示す側面図である。
【図６】図３に示す第３ステージにおけるステップＳ４のプレス、第４ステージにおけるステップＳ５の残りの２辺の真空封止の様子を示す、部分断面正面図である。
【図７】図６における小真空室の構成を詳細に説明する、拡大断面図である。
【図８】４つの真空断熱材を同時に処理することが可能な下封止ユニット構成および図３における第３ステージにおける動作を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態例を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、断熱性の芯材４が封入される外被材３として金属箔を使用し、端辺部において加熱押圧による封止を行って真空断熱材１を得る、３つの加工の態様を示す断面図であり、図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すいずれの態様でも、２枚の外被材２、３の間に芯材４としての高性能断熱材を収納した状態で図面上水平に表された外被材２、３の端辺部２ａ、３ａを熱溶着により封止する様子を示している。このような封止のうち、最初の対向する２辺の封止は大気中でも良いが、残りの対向する２辺の封止を行う場合には、後述するように真空中で行われ、外被材の中は真空となって真空断熱材が得られる。
【００２３】
具体的には、図１（ａ）に示す態様では、外被材の端辺部２ａ、３ａのみの中間に１枚の熱可塑性樹脂５を配置し、端辺部２ａ、３ａの外部から加熱および押圧することにより、熱可塑性樹脂５を溶融させて端辺部２ａ、３ａを溶着させる熱溶着を行っている。
【００２４】
図１（ｂ）に示す態様では、上下の金属箔外被材の端辺部２ａ、３ａのそれぞれの内側に前工程で予め熱可塑性樹脂６ａ、６ｂを接着剤による接着あるいは熱溶着などで取り付けておき、端辺部２ａ、３ａの外部から加熱および押圧することにより封止している。この場合には予め熱可塑性樹脂が取り付けられているため、２枚の金属箔外被材に対する位置決めを行う必要がなく、作業の簡略化を図ることができる。
【００２５】
さらに、図１（ｃ）に示す態様では、図１（ｂ）の態様と類似しているが、上下の金属箔外被材２、３のそれぞれの内側に前工程で予め熱可塑性樹脂７ａ、７ｂを接着剤による接着あるいは熱溶着で取り付けておく点では同様であるが、金属箔外被材２、３の端辺部２ａ、３ａのみでなく、芯材４の位置まで達するように取り付けられている点が相違する。このような構成は、薄い金属箔外被材２、３を使用した場合などに、真空封止後の芯材４の端部から熱溶着真空封止部までの移行部に必然的に生ずる折れ曲がり部分の補強と芯材が接触する部分の補強に寄与する。
【００２６】
熱可塑性樹脂７ａ、７ｂは外被材２、３の全面に予めラミネート形成されていても良い。この場合は製造工程が簡略化される。
【００２７】
ここで用いる熱可塑性樹脂５、６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂとしては、断熱性と耐熱性を備えている必要があり、ポリイミドが好適である。すなわち、従来外被材に使用されるポリエチレンをはじめとする熱可塑性樹脂は、そのガラス転移温度が１００℃前後であるのに比べ、ポリイミド熱可塑性樹脂は２５０〜５００℃と耐熱性に優れている上、その熱伝導率も概ね０．１６Ｗ／ｍＫであってアルミニウム金属箔に比べて１／１０００程度、ポリエチレンと比べても半分程度の小さな値となっており、断熱性にも優れている。また、他の熱可塑性樹脂に比べ、金属箔との熱溶着を適度の温度条件で行え、かつ熱溶着可能な温度の幅が広い点でも優れている。
【００２８】
次に、金属箔としては、アルミニウムやステンレスが使用されるが、広い温度範囲で材質的に安定しており展延性が良好な金属であれば、他の金属も使用できる。実際の使用上、長期にわたる気体に対するバリア性、強度、取り扱い性などを考慮すると、その厚さは６０μｍ〜２００μｍの範囲が好ましい。
【００２９】
次に、熱可塑性樹脂の厚さの最適範囲について述べる。
【００３０】
図２は、図１（ａ）の態様のように、真空断熱材端辺部に熱可塑性ポリイミド樹脂を厚さ１００μｍのアルミ箔の外被材の間に挟んで熱溶着した時の熱可塑性ポリイミド樹脂の厚さによる断熱性の効果を示すグラフであって、図２（ａ）は端辺部表面を５０℃、図２（ｂ）は１００℃にした時の、熱可塑性ポリイミド樹脂の厚さを変化させたことによる端辺部裏面の温度変化を示している。
【００３１】
各グラフにおける３本の曲線は、最も上の線は裏面に自然対流程度の微弱な空気流しかない場合、２番目の線は裏面に強制的な空気対流がある場合、最も下の線が同様の強制的な空気対流とともに、裏面金属箔の中央部が冷却されて端辺部との間に温度差があり、熱伝導に伴う温度勾配がある場合をそれぞれ示している。
【００３２】
これらを比較すると、空気流の強さや金属箔の冷却により温度低下が大きくなることがわかるが、熱可塑性ポリイミド樹脂の厚さの違いによる断熱性（裏面の温度低下性）の傾向はほぼ同じである。つまり、厚さ１１０μｍ程度まで裏面温度は急激に低下し断熱効果を示し、その後２５０μｍまで緩やかで、それより厚くなると以後はほぼ一定となる。また、厚さが必要以上に厚くなると良質の熱溶着が困難になることを考慮すると、熱可塑性ポリイミド樹脂の好ましい厚さは、おおよそ１１０μｍ以上２５０μｍ以下である。
【００３３】
なお、熱可塑性樹脂に比べ非常に大きな熱伝導率を持つ金属箔外被材の材質、厚さによる違いは無視できるほど小さい。さらに、他の表面温度条件でも上記と同様の傾向を示す。
【００３４】
図１（ｂ）、図１（ｃ）のように２枚の金属箔外被材の各内面に熱可塑性ポリイミド樹脂が形成されるときには、それぞれの厚さは上述した範囲の半分である、５５μｍ以上１２５μｍ以下とし、２枚分の厚さが上述した１１０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲に収まるようにする。
【００３５】
図３に本発明に係る真空断熱材を製造するための製造装置１００の主要部、およびこれを用いた製造手順の概略を示す。この製造装置１００ではベルトコンベアが設けられる部分がステージとなっており、以下に説明される下封止ユニットは図面の煩雑化を避けるため表示されていない。
【００３６】
ステージは５つの部分からなり、最初の第１ステージ（１１０）ではベルトコンベア１１１上に後述する下封止ユニットが載置され（ステップＳ１）、下封止ユニット内に予め準備された真空断熱材の構成材料がセットされる（ステップＳ２）。
【００３７】
図４は下封止ユニット１０の構成を示す正面図である。ここで説明されているのは、２個の真空断熱材を同時に作成できる２段構成のものである。
【００３８】
全体を支持するベースプレート１１の各コーナー部に支柱１２が立っており、ベースプレート１１の上に載置され、下段支持プレート１３は、支柱１２に対応する孔部が設けられ、支柱１２をガイドとして自由に上昇、下降が可能となっている。
【００３９】
下段支持プレート１３の上にヒータを内蔵した下段下プレート１４が設けられ、その両側にはヒータを内蔵した下段加熱押圧部材１５が設けられている。下段加熱押圧部材１５は紙面に垂直な方向に下段下プレート１４の幅よりも広く連続している。この上に図１に示した各材料が積層状態で載置されるが、下段加熱押圧部材１５の高さは下段下プレート１４の表面高さより、金属箔外被材の厚さと断熱性芯材の厚さの１／２を加えた高さ分高くなっていることが望ましい。
【００４０】
前述した支柱１２の先端部は上段支持プレート１６に連結され、この上段支持プレート１６の下面にはヒータを内蔵した下段プレスプレート１７、上面にはヒータを内蔵した上段下プレート１８が設けられ、下段と同様に上段下プレート１８の両側にはヒータを内蔵した上段加熱押圧部材１９が形成されている。
【００４１】
図４に示した下封止ユニット１０は図３の第１ステージ（１１０）のベルトコンベア１１１上に載置され、下段下プレート１４および上段下プレート１８の上に図１（ａ）のように金属箔外被材２、３の間の中央部に断熱性芯材４と、端辺部のみに熱可塑性樹脂５を重ねたものが配置される。
【００４２】
次の第２ステージ（１２０）では上封止ユニット２０、３０が使用され、ベルトコンベア１２１、１２２のベルト間を昇降する昇降保持具１２３を有している。なお、上封止ユニットは奥側にあるため、表示されていないが、次に説明する図５においては表示されている。
【００４３】
上封止ユニット２０は、図３および図３の下流側から上流側に向かうＡ方向から見た状態を示す図５に示されるように、図示されていない支持構造により支持された支持板２１にヒータ２２を備えたシリンダ２３により上下駆動される軸２４に取り付けられた２本の加熱押圧部材２５、２６を有している。
【００４４】
これらにより金属箔外被材の４辺のうち２辺の溶着が熱可塑性樹脂を挟んで大気中で行われる（ステップＳ３）。
【００４５】
図５はステップＳ３による対向する２辺の金属箔外被材の溶着を行う様子を説明する図であり、ベルトコンベア１２１、１２２の間から上昇される昇降保持具１２３が下封止ユニット１０のベースプレート１１の開口部において下段支持プレート１３の底部を支えると共に、上封止ユニット２０のシリンダ２３の作用により、加熱押圧部材２５、２６が下封止ユニット１０の加熱押圧部材１９、１５との間で２枚の金属箔外被材２、３の間に挿入された熱可塑性樹脂５を挟んで押圧する。
【００４６】
このとき、加熱押圧部材１９、１５はヒータを内蔵し、ヒータ２２は加熱押圧部材２５、２６を加熱するので、熱可塑性樹脂５は軟化し、押圧圧力により２枚の金属箔外被材２、３が強固に溶着される。
【００４７】
溶着終了後シリンダ２３は上昇し、昇降保持具１２３が下降する。
【００４８】
以上の上封止ユニット２０と対になる上封止ユニット３０は上封止ユニット２０と対称な構成を有しており、上封止ユニット２０の各部に対応する部分が３０番台の対応する参照番号で表されている。
【００４９】
これらの上封止ユニット２０、３０を同時に作動させることで、真空断熱材の対向する２辺の大気中での溶着を同時に行うことができる。
【００５０】
図３に戻ると、第３ステージ（１３０）および第４ステージ（１５０）は連続した真空室をなすステージとなっている。
【００５１】
第３ステージ（１３０）にはベルトコンベア１３４が備えられており、入口側の壁体１３１外側に設けられた第１の気密扉１３３が開放され、開口部１３１ａを通って第２ステージから下封止ユニットが搬送されてベルトコンベア１３４上に載置される。
【００５２】
ベルトコンベア１３４の２枚のベルト間を通って昇降する昇降保持具１３５は真空室１３２の底面壁の下面に取り付けられたシリンダ１３６により昇降され、この昇降保持具１３５に対向するように、真空室１３２の天井壁の上面に取り付けられたシリンダ１４０により昇降駆動されるプレスプレート１４２が備えられている。
【００５３】
また、第３ステージ（１３０）の出口側壁体の内側には第２の気密扉１３８が設けられている。
【００５４】
第３ステージではシリンダ１３６の作動により昇降保持具１３５を上昇させて下封止ユニットのベースプレートを支持し、シリンダ１４０を作動させてプレスプレート１４２を下降させることにより、ステップＳ３で２辺の溶着が行われた下封止ユニット内の真空断熱材に真空雰囲気の中で金属箔の上下から圧力をかける。これにより、金属箔と断熱性芯材との密着が図られる（ステップＳ４）。
【００５５】
次の第４ステージ（１５０）との間の隔壁１４５に形成された開口部１４６は前述した第２の気密扉１３８と第４ステージ（１５０）の入口側の内側に設けられた第３の気密扉１５３により閉空間が形成され、この閉空間は排気口１４７により排気されることにより、小真空室１４６となる。この小真空室の機能については後述する。
【００５６】
図３から明らかなように、第４ステージ（１５０）の真空室１５２を形成する壁体のうちの天井板は後述するように上封止ユニットを設置できるように、段差を有する断面形状となっている。
【００５７】
他のステージと同様に、第４ステージ（１５０）の真空室１５２内にもベルトコンベア１５４が設けられており、第３ステージ（１３０）で加熱加圧された断熱材が第３の気密扉１５３を通って搬入され、ベルトコンベア１５４上に載置される。ベルトコンベア１５４の２枚のベルト間を通って昇降する昇降保持具１５５は真空室１５２の底面壁の下面に取り付けられたシリンダ１５６およびその軸１５７により昇降され、封止を行うときの昇降保持具１５５の最高上昇位置は１５５’で表されている。
【００５８】
第４ステージ（１５０）の真空室１５２の天井板に設置される上封止ユニットは図３および図５に図示されたものと同様の構成を有している。
【００５９】
第４ステージ（１５０）では真空雰囲気中で上封止ユニット４０、５０により、真空断熱材の２枚の金属箔外被材間に熱可塑性樹脂が挟まれた状態の残りの２辺についての封止が行われる（ステップＳ５）。
【００６０】
第３ステージおよび４における構成と動作をこれらを拡大して示す図６を参照して説明する。
【００６１】
第３ステージ（１３０）では、第１の気密扉１３３が開放された状態で壁体１３１の開口部１３１ａを通って下封止ユニット１０が搬入され、ベルトコンベア１３４上に載置される。この搬入時には隣接ステージへの出口となる第２の気密扉１３８は閉じられている。この状態では下段下プレート１４の上と上段下プレート１８の上に、前ステージで２辺のみが溶着された断熱材が載置されている。
【００６２】
まず、第１の気密扉１３３と第２の気密扉１３８が閉じられ、排気口１３９から排気が行われ、真空室１３２の真空化が行われる。このとき、隣接する第４ステージ（１５０）の真空室１５２およびこれらの真空室間の隔壁１４５に形成された小真空室１４６もそれぞれ排気口１５９、１４７から排気が行われることにより真空化される。
【００６３】
この状態で下段下プレート１４、下段プレスプレート１７、上段下プレート１８が加熱され、上からはシリンダ１４０およびその軸１４１で昇降制御されるプレスプレート１４２が降下し、下からは昇降保持具１３５がシリンダ１３６およびその軸１３７により１３５’で表される位置まで上昇される。
【００６４】
昇降保持具１３５が上昇すると、ベースプレート１１の開放口を通って下段支持プレート１３を上昇させるが、下段支持プレート１３のコーナー部には支柱１２が設けられ、下段支持プレートはこの支柱を貫通するように設けられているので、下段支持プレート１３および下段下プレート１４がともに押し上げられ、下段下プレート１４と下段プレスプレート１７の間で断熱材がプレスされる。同様に、上段下プレート１８とシリンダ１４０で駆動されるプレスプレート１４２との間でも断熱材がプレスされる。
【００６５】
このようにして２枚の断熱材が同時にプレスされ、金属箔外被材と芯材とが密着することにより、余分な空気が排除される。
【００６６】
加熱加圧が終了すると、シリンダ１３６および１４０は初期位置に戻り、第２の気密扉１３８と第３の気密扉１５３が開放され、下封止ユニット１０は真空室１５２内のベルトコンベア１５４上に移送される。この移送の際には真空室１３２、小真空室１４６、真空室１５２がいずれも真空状態であるため、真空度の変化を招かずに移送が可能となっている。
【００６７】
真空室１５２内に下封止ユニット１０が移送され、気密扉１３８および１５３が閉じられた後は、真空室１３２は大気状態に戻され、気密扉１３３を開放することにより、次の下封止ユニット１０の搬入が可能となる。
【００６８】
ここで小真空室１４６の構成と機能について説明する。図７に拡大断面図が示されるように、小真空室１４６は真空室１３２と１５２を隔てる隔壁１４５内に形成され、パッキン１４８が隔壁１４５との接触面に設けられた気密扉１３８および１５３により囲まれる空間であり、排気口１４７から排気が行われ、真空化される。
【００６９】
この小真空室がなく、気密扉１５３のみが存在していたとすれば、真空室１３２が真空状態で、真空室１５２が大気状態のときには気密扉１５３が隔壁１４５に押しつけられるため、真空室１３２の気密状態を保つことができるが、逆に真空室１３２が大気状態、真空室１５２が真空状態のときは気密扉１５３を開く力が働いて真空室１５２の真空状態を保てない。
【００７０】
逆に気密扉１３８のみが存在していたとすれば、真空室１３２が真空状態、真空室１５２が大気状態のときに真空室１３２の真空状態を保てない。
【００７１】
これに対し、図７のように２つの気密扉１３８、１５３で密閉される真空室１４６を設け、真空室１３２、１５２の気圧よりも常に低い気圧とすることにより、どのような圧力関係の場合でも各真空室の状態を維持できる。すなわち、真空室１３２と１５２のいずれかが大気状態のとき、および双方とも真空状態のときには、小真空室の気圧を最も高い真空度にしておくことにより、２つの気密扉１３８、１５３は隔壁１４５に押し付けられ、各真空室の状態を維持できる。
【００７２】
真空室１３２と１５２のいずれもが大気状態のときには、小真空室１４６をわずかな減圧状態にしておけば２つの気密扉１３８、１５３は隔壁１４５に密着する。なお、両真空室が大気状態でこれらの気密扉を開放するような場合には小真空室１４６も大気状態になっていても良い。
【００７３】
以上のように、２つの真空室の間により減圧された小真空室を設けることにより、２つの真空室の真空状態を良好に維持することができる。
【００７４】
図６に戻ると、真空室１５２内では残りの２辺の封止が行われる。
【００７５】
前述したように、気密扉１３８、１５３を開放した状態で下封止ユニット１０は真空室１５２内のベルトコンベア１５４上に移送される。
【００７６】
図６に設けられた上封止ユニット４０および５０は固定位置に設けられているため、下封止ユニット１０をベルトコンベア１５４で封止を行う位置に位置決めして封止が行われることになる。図６では金属箔外被材の残りの２つの端辺を同時に封止するように図示されているが、上封止ユニット４０、５０の取り付け位置が封止位置と一致する寸法関係の場合にのみ、図示のような同時封止が可能である。しかし、上封止ユニット４０、５０の取り付け位置が封止位置と一致しないときには、ベルトコンベアの動きを制御することにより、上封止ユニット４０、５０の加熱押圧部材４５、４６を下封止ユニットの加熱押圧部材１９、１５と対向するように位置決めし、これらの間に挟持される、２枚の金属箔の間に熱可塑性樹脂が介在する端辺部を加熱しつつシリンダ４３で押圧することにより熱封止を行う。このときヒータ部４２で発生した熱により軸４４を介して加熱押圧部材４５、４６の加熱が行われる。
【００７７】
最後の１辺の封止も上封止ユニット５０のヒータ５２で軸５４を介して加熱される加熱押圧部材５５、５６と下封止ユニットの加熱押圧部材１９、１５との間で、２枚の金属箔の間に熱可塑性樹脂が介在する端辺部を加熱しつつシリンダ５３で押圧することにより熱封止を行う。この最終封止を行う真空室１５２は真空となっているので、４辺が封止された金属箔外被材の内部は真空となる。
【００７８】
このように、第３ステージと４を連続した真空室とし、第３ステージでは真空断熱材１内の真空排気と同時に真空断熱材の構成材の加熱加圧と乾燥を行い、次の第４ステージで真空雰囲気の中で最終封止を行うことにより、真空引きと封止作業が分割されて生産効率が上がるばかりでなく、乾燥工程と封止工程とを直結させることで品質保持や真空度を上げ断熱性を向上させることが可能となる。
【００７９】
封止工程の終了後、真空室１５２内の減圧状態は解消され、第４の気密扉１５８が開放されて壁体１５１に設けられた開口部１５１ａを通って次の第５ステージ（１６０）のベルトコンベア１６１に真空断熱材が載置され、このベルトコンベアの移動と図示しない取り出し機構により真空断熱材の製品が取り出され、出荷される。
【００８０】
この第５ステージでは製品の取り出し後、下封止ユニットが回収され、第１ステージに送られる。このため、第５ステージから第１ステージに戻る循環コンベア（図示せず）が設けられて自動的に搬送が行われることが好ましい。
【００８１】
このようにして製造された真空断熱材は、高い気体遮断性能を有する金属箔を用いているため、長期にわたって内部の真空度が維持され、また、金属箔どうしの溶着は断熱性のある熱可塑性樹脂を挟んで行われるため、外被材どうしが接触することはなく、表裏間での熱リークは激減する。また断熱性芯材を最初からセットして封止作業を進めるため、製品の大きさや形状の自由度が高い。
【００８２】
以上説明した実施の形態では、２つの真空断熱材を同時に製造するための下封止ユニットを用いているが、効率化のために、４つの真空断熱材を同時に製造するような下封止ユニットも可能である。
【００８３】
図８（ａ）はこのような４段構成の下封止ユニットを示す正面図、図８（ｂ）はこの下封止ユニットを用いて第３ステージにおいて加圧を行う工程を示す正面図である。
【００８４】
４段型下封止ユニット６０のベースプレート６１の各コーナー部にはガイドとなる４本の支柱８０が垂直に取り付けられており、最上段の第４支持プレート７１に固着され、第１支持プレート６２、第２支持プレート６５、第３支持プレート６８はコーナー部で支柱８０が貫通しており、これをガイドとして上下可動となっている。各支持プレート６２、６５、６８、７１の上面にはそれぞれ第１下プレート６３、第２下プレート６６、第３下プレート６９、第４下プレート７２が設けられ、各支持プレート６５、６８、７１の下面にはそれぞれ第１プレスプレート６４、第２プレスプレート６７、第３プレスプレート７０が設けられる。これらの下プレートおよびプレスプレートにはヒータが内蔵され、加熱が可能なようになっている。
【００８５】
また、第１支持プレート６２、第２支持プレート６５、第３支持プレート６８、第４支持プレート７１には封止を行うためのヒータを内蔵した第１加熱押圧部材７３、第２加熱押圧部材７４、第３加熱押圧部材７５、第４加熱押圧部材７６が設けられている。
【００８６】
次に、このような下封止ユニットを用いて真空断熱材の加熱加圧を行う過程を図８（ｂ）を参照して説明する。
【００８７】
各支持プレート６２、６５、６８、７１の上面に２辺の溶着が行われた真空断熱材９１、９２、９３、９４が位置決めされ、下から昇降保持具１３５が１３５’で表される位置まで上昇することにより押し上げられた第１支持プレート６２上の第１下プレート６３と第１プレスプレート６４の間で真空断熱材９１の加熱加圧が行われる。昇降保持具１３５が上昇することにより、第２下プレート６６と第２プレスプレート６７の間で真空断熱材９２の加熱加圧が行われ、第３下プレート６９と第３プレスプレート７０の間で真空断熱材９３の加熱加圧が行われ、第４下プレート７２とシリンダ駆動されるプレスプレート１４２の間で真空断熱材９４の加熱加圧が行われる。
【００８８】
この加熱加圧を安全確実に行うために、押し上げられあるいは降下する第２支持プレート６５および第３支持プレート６８に対しては、それ以上降下しないように支柱８０に降下防止ストッパ８１、８２が設けられている。さらに、荷重がより多くかかる下段部の第１支持プレート６２および第２支持プレート６５には、プレス力が過重になることを防止するために過負荷防止ストッパ７７、７８が設けられている。これらは交換可能で高さ調整も可能なようにそれぞれの支持プレートにねじ止めされている。
【００８９】
以上金属箔外被材を用いた本発明に特化した熱溶着封止装置について述べたが、上記装置は僅かな設計上の変更で従来の金属蒸着フィルムや樹脂外被材の真空封止装置としても使用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１  真空断熱材
２、３  金属箔外被材      
２ａ、３ａ  端辺部
４  芯材
５、６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ  熱可塑性樹脂
１０  下封止ユニット
１１  ベースプレート
１２  支柱
１３  下段支持プレート
１４  下段下プレート
１５  下段加熱押圧部材
１６  上段支持プレート
１７  下段プレスプレート
１８  上段下プレート
１９  上段加熱押圧部材
２０、３０  上封止ユニット
２１  支持板
２２  ヒータ
２３  シリンダ
２４  軸
２５、２６  加熱押圧部材
４０、５０  上封止ユニット
４３  シリンダ
４４  軸
４５、４６  加熱押圧部材
６０  ４段型下封止ユニット
６１  ベースプレート
６２、６５、６８、７１  支持プレート
６３、６６、６９、７２  下プレート
６４、６７、７０  プレスプレート
７３、７４、７５、７６  加熱押圧部材
７７、７８  過負荷防止ストッパ
８０  支柱
８１、８２  降下防止ストッパ
９１、９２、９３、９４  真空断熱材
１００  製造装置
１１０  第１ステージ
１１１  ベルトコンベア
１２０  第２ステージ
１２１、１２２  ベルトコンベア
１２３  昇降保持具
１３０  第３ステージ
１３１  壁体
１３１ａ  開口部
１３２  真空室
１３３  第１の気密扉
１３４  ベルトコンベア
１３５  昇降保持具
１３６  シリンダ
１３７  シリンダ軸
１３８  第２の気密扉
１３９  排気口
１４０  シリンダ
１４１  シリンダ軸
１４２  プレスプレート
１４５  隔壁
１４６  小真空室（開口部）
１４７  排気口
１４８  パッキン
１５０  第４ステージ
１５１  壁体
１５１ａ  開口部
１５２  真空室
１５３  第３の気密扉
１５４  ベルトコンベア
１５５  昇降保持具
１５６  シリンダ
１５７  シリンダ軸
１５８  第４の気密扉
１５９  排気口
１６０  第５ステージ
１６１  ベルトコンベア
【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】
2013083283.tif 000008
【図７】
2013083283.tif 000009
【図８】
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