真空封止装置
【課題】チャンバ容器内を所望の圧力まで減圧することができ、その減圧状態で被封止材を密封することができる真空封止装置を提供する。
【解決手段】真空封止装置１０は、真空ポンプ３２によって内部を減圧可能なチャンバ容器１２と、チャンバ容器１２内にセットされた真空断熱材１８の開口部２４ａを封止するシール装置１４とを備え、シール装置１４には、チャンバ容器１２内で伸縮可能であると共に、その内側空間がチャンバ容器１２外と連通されることで該チャンバ容器１２の内外空間を気密に仕切るベローズ１６ａ〜１６ｃと、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張方向で先端側に設けられ、ベローズ１６ａ〜１６ｃが伸張された場合に、チャンバ容器１２内に設置された受け台５４との間で前記開口部２４ａを押圧し挟持する押圧台４４と、押圧台４４及び受け台５４の接触面４４ａ、５４ａに設けられ、開口部２４ａを加熱して接合する加熱部５６、５８ヒータ６２とを備える。
【解決手段】真空封止装置１０は、真空ポンプ３２によって内部を減圧可能なチャンバ容器１２と、チャンバ容器１２内にセットされた真空断熱材１８の開口部２４ａを封止するシール装置１４とを備え、シール装置１４には、チャンバ容器１２内で伸縮可能であると共に、その内側空間がチャンバ容器１２外と連通されることで該チャンバ容器１２の内外空間を気密に仕切るベローズ１６ａ〜１６ｃと、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張方向で先端側に設けられ、ベローズ１６ａ〜１６ｃが伸張された場合に、チャンバ容器１２内に設置された受け台５４との間で前記開口部２４ａを押圧し挟持する押圧台４４と、押圧台４４及び受け台５４の接触面４４ａ、５４ａに設けられ、開口部２４ａを加熱して接合する加熱部５６、５８ヒータ６２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部を減圧したチャンバ容器内で被封止材の開口部を封止する真空封止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷蔵庫や自動販売機等のエネルギ効率を向上させるため、アルミ箔等の外被材の内側に発砲樹脂や繊維材等の芯材を減圧密封して形成した断熱材、いわゆる真空断熱材が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
通常、真空断熱材を製造する場合には、食品等の真空パックの製造等と略同様に、内部を減圧可能なチャンバ容器と、このチャンバ容器内で外被材の開口部を熱溶着によって封止するシール装置とを備えた真空封止装置が用いられる。すなわち、袋状に形成した外被材の内側に芯材を入れた被封止材をチャンバ容器内にセットして該チャンバ容器内を減圧し、その状態でシール装置を駆動して被封止材の開口部を封止することにより、外被材の内部に芯材を減圧封入することができる。
【０００４】
この種の真空封入装置において、特許文献２には、チャンバ容器の壁面を外部から貫通して内部へと延びたロッドを有するシリンダ機構を用い、このロッドをチャンバ容器内で進動させることで、ロッド先端の押圧台とチャンバ容器内に設置された受け台との間で被封止材の開口部を押圧挟持し、これを加熱することにより開口部を熱溶着によってシールする真空封止装置が開示されている。また、特許文献３には、チャンバ容器内に押圧台を設置した空気袋を配置し、チャンバ容器外から空気を供給して空気袋を膨らませることで押圧台を押上げ、これと受け台との間で被封止材の開口部を押圧挟持して加熱する真空封止装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１８７１８号公報
【特許文献２】特許第３５３５９５４号
【特許文献３】特許第３８８３４５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような真空断熱材は、内部の真空度が断熱性能の優劣に大きく影響するため、真空封止装置のチャンバ容器内を十分な真空度まで減圧した状態で開口部をシールする必要があり、例えば、容器内部の圧力を１Ｐａ程度まで減圧することが望まれる。勿論、このような低圧までチャンバ容器内、つまり被封止材の内部を減圧することは、食品等の分野においてもその保存期間の長期化等に繋がるため有効である。
【０００７】
ところが、上記特許文献２の装置の場合、シリンダ機構のロッドとチャンバ容器の壁面との間をＯリングでシールし、これによりチャンバ容器内外での気密状態を維持しようとしている。このため、上記のようにチャンバ容器内が１Ｐａ程度となるような真空状態では、Ｏリングでは十分なシール性が得られずにガスリークを生じ、チャンバ容器内を所望の圧力まで減圧し、その減圧状態を維持することが難しい。また、上記特許文献３の装置においてチャンバ容器内を１Ｐａ程度まで減圧した場合には、例えばゴム等によって形成される空気袋にひび割れを生じたり、空気袋自体の壁面の微細な気孔をガスが通過したりする可能性が考えられる。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、チャンバ容器内を所望の圧力まで減圧することができ、その減圧状態で被封止材を密封することができる真空封止装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る真空封止装置は、真空ポンプによって内部を減圧可能なチャンバ容器と、該チャンバ容器内にセットされた被封止材の開口部を封止するシール装置とを備える真空封止装置であって、前記シール装置は、前記チャンバ容器内で伸縮可能であると共に、その内側空間が前記チャンバ容器外と連通されることで該チャンバ容器の内外空間を気密に仕切るベローズと、前記ベローズの伸張方向で先端側に設けられ、前記ベローズが伸張された場合に、前記チャンバ容器内に設置された受け台との間で前記被封止材の開口部を押圧し挟持する押圧台と、前記受け台及び前記押圧台のうち、少なくとも一方の前記被封止材への接触面に設けられ、前記開口部を加熱して接合する加熱部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、チャンバ容器の内外空間を気密に仕切り、且つ、押圧台を被封止材の開口部に押し付けて受け台との間で該開口部を挟持させる進退機構として、ベローズを用いたことにより、チャンバ容器でのガスリークを防止して所望の真空状態まで減圧することができると共に、この真空状態を維持しながら開口部を封止することができる。すなわち、前記進退機構としてベローズを用いたことにより、チャンバ容器内を、例えば１Ｐａ程度の圧力まで減圧した場合であっても、チャンバ容器の内外空間の気密状態を当該ベローズによって確実に維持しながら、開口部を封止することができる。
【００１１】
前記ベローズは、前記被封止材の開口部の長手方向に沿って複数並んで設置され、前記押圧台は、各ベローズの先端側を渡って延在する棒状部材とすると、例えば、封止対象である被封止材の開口部が長尺な場合であっても、コンパクトな外径からなるベローズを用いて長尺な開口部を安定して押圧し挟持することができ、装置を小型化することができる。
【００１２】
前記ベローズの伸縮方向に沿って延在し、該ベローズの外側面に摺接可能に配置されるガイド部材を設けてもよい。すなわち、当該真空封止装置において、ベローズは、その外側空間が負圧となり、その内側空間が陽圧となるため、横揺れ等を生じながら伸張される可能性があるが、ガイド部材を設けてその外側面をガイドすることで、その伸縮動作を一層安定させることができる。
【００１３】
前記真空ポンプに接続された減圧配管は、第１配管と第２配管とに分岐され、前記第１配管が第１開閉弁を介して前記チャンバ容器の内部空間に連通される一方、前記第２配管が第２開閉弁を介して前記ベローズの内側空間に連通され、前記第２配管には、前記ベローズの内側空間を大気開放するための大気開放配管が大気開放弁を介して接続されると、１台の真空ポンプでチャンバ容器内とベローズ内とを一挙に減圧することができる。さらに、真空引き後、第１開閉弁及び第２開閉弁を閉じてから、大気開放弁を開くことにより、油圧シリンダ等の機械的な駆動機構を用いず、ベローズの内側空間の圧力を上昇させることで、ベローズを伸張させることができる。
【００１４】
前記ベローズが前記複数並んで設置されている場合に、前記第２配管は、前記ベローズの設置数分だけ分岐した複数の分岐配管によって各ベローズの内側空間へとそれぞれ連通されると、各ベローズの内側空間を分岐配管の分岐点で連通させることができるため、真空ポンプによる減圧時や大気開放配管による大気開放時に、各ベローズ間の圧力差を低減することができ、各ベローズの伸縮動作を揃えることができる。
【００１５】
前記各ベローズの内側空間へと連通される各分岐配管のうち、少なくとも前記開口部の長手方向で両端側に配置された各ベローズへの各分岐配管は、その分岐点から各ベローズの内側空間までの長さが同一に設定されると、互いに協働して押圧台を上昇させるベローズのうち、少なくとも開口部（押圧台）の長手方向で両端側のベローズ内への大気導入時の差圧を抑えることができるため、押圧台を安定して進動させることができるようになる。
【００１６】
前記第２配管又は前記大気開放配管には、流路容積を増大させたバッファ部が接続されてもよい。そうすると、大気開放配管から導入される大気をバッファ部で一旦緩衝させた後に、各分岐配管へと流入させることができるため、各ベローズの伸張動作をより安定して同期させることができる。
【００１７】
前記被封止材は、外被材で芯材を包含すると共に、減圧封止して形成される真空断熱材であってもよい。すなわち、当該真空封止装置では、上記のように、チャンバ容器の内外空間を気密に仕切り、且つ、押圧台を被封止材の開口部に押し付けて受け台との間で挟持させる進退機構とし、ベローズを用いているため、チャンバ容器でのガスリークを防止し、所望の減圧状態を維持したまま、開口部の封止を円滑に行ことができる。このため、例えば１Ｐａ程度の真空状態まで減圧した状態で安定して開口部を封止することができ、高品質な真空断熱材を製造することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、チャンバ容器の内外空間を気密に仕切り、且つ、押圧台を被封止材の開口部に押し付けて受け台との間で該開口部を挟持させる進退機構としてベローズを用いたことにより、チャンバ容器内を所望の真空状態まで減圧した場合であっても、この真空状態を維持しながら開口部を封止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る真空封止装置の全体構成図である。
【図２】図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図３は、図２に示す状態からベローズを収縮させた状態での断面図である。
【図４】図４は、チャンバ容器内にセットされた状態での真空断熱材の一端部近傍を拡大した側面断面図である。
【図５】図５は、ベローズ、ガイド部材及びストッパ部材の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る真空封止装置についてその好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る真空封止装置１０の全体構成図であり、側面断面図で示すチャンバ容器１２内で、シール装置１４のベローズ１６ａ〜１６ｃを伸張させた状態を示している。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、図３は、図２に示す状態からベローズ１６ａ〜１６ｃを収縮させた状態での断面図である。
【００２２】
図１〜図３に示すように、本実施形態に係る真空封止装置１０は、チャンバ容器１２内を所望の真空状態まで減圧した後、このチャンバ容器１２内にセットした被封止材の開口部をシール装置１４で封止することにより、該被封止材の内部空間を所望の減圧状態で密封することができる装置である。以下、内部空間を減圧封止する被封止材として、冷蔵庫や自動販売機等の冷熱機器の断熱に好適に使用される真空断熱材１８を用いる場合を例示して説明するが、真空封止装置１０は真空断熱材以外の被封止材の減圧封止にも適用可能であることは勿論である。
【００２３】
先ず、真空封止装置１０の説明に先立ち、この真空封止装置１０によって開口部を封止される真空断熱材１８の具体的な構成例について、主に図４を参照して説明する。図４は、チャンバ容器１２内にセットされた状態での真空断熱材１８の一端部近傍を拡大した側面断面図である。
【００２４】
図４に示すように、真空断熱材１８は、それぞれ複数層で形成される２枚の外被材２０ａ、２０ｂの間に、ガラス繊維等の繊維材や発砲樹脂材等で形成された芯材２２を入れ、該芯材２２を囲繞する外被材２０ａ、２０ｂの外縁部２４（図１及び図２も参照）を真空中で熱溶着することで内部を真空状態のまま密閉封止して形成されるものであり、公知の真空断熱材と同様な構成である。例えば、真空断熱材１８は、長辺寸法（図１の左右方向）が１８００ｍｍ程度、短辺寸法（図２の左右方向）が８００ｍｍ程度、厚み（芯材２２が配置された部分の板厚）が１０ｍｍ程度で矩形の薄板形状として形成される。
【００２５】
外被材２０ａは、３枚のシート状部材を積層して密着形成した３層構造のシート（フィルム）であり、図４に示すように、最外層の保護層２６ａと、中間層のガスバリア層２８ａと、最内層の熱溶着層３０ａとを有する。保護層２６ａには、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やポリアミド系合成繊維（ナイロン）を厚み２０μｍ〜１００μｍ程度に形成した薄いシートが用いられる。ガスバリア層２８ａには、例えば、アルミ箔を厚み７μｍ〜１０μｍ程度に形成した薄いシートが用いられる。熱溶着層３０ａには、例えば、ポリエチレンを厚み５０μｍ〜１５０μｍ程度に形成した薄いシートが用いられる。
【００２６】
なお、外被材２０ｂは、上記の外被材２０ａと同一の構成でよく、保護層２６ａ、ガスバリア層２８ａ及び熱溶着層３０ａと同様な保護層２６ｂ、ガスバリア層２８ｂ及び熱溶着層３０ｂを有する。勿論、外被材２０ａ、２０ｂは、異なる構造のものであってもよい。
【００２７】
本実施形態の場合、真空断熱材１８の外縁部２４は、図１中で左側に示す一端部（短辺）に延在する開口部２４ａ以外の３辺については、予め図示しないシール装置等によって封止されている。つまり、真空断熱材１８は、開口部２４ａ以外の３辺の外縁部２４が封止された袋状の状態で当該真空封止装置１０にセットされ、残り１辺の開口部２４ａが真空中で溶着封止される。
【００２８】
次に、真空封止装置１０の構成について説明する。
【００２９】
図１〜図３に示すように、真空封止装置１０は、内部空間を所定の真空度まで減圧可能な密閉容器であるチャンバ容器（真空チャンバ）１２と、チャンバ容器１２内で真空断熱材１８の開口部２４ａを溶着封止するシール装置１４と、チャンバ容器１２の内部空間及びベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間を真空引きして減圧する真空ポンプ３２と、真空ポンプ３２と各部を接続する減圧配管（真空配管）３４と、当該真空封止装置１０の運転条件の設定や全体的な制御を行う制御盤３６とを備える。
【００３０】
チャンバ容器１２は、全体として矩形扁平な箱状に形成されると共に、一端側（シール装置１４側）に下方に突出した突出部１２ａが設けられ、内部空間を所定の圧力（例えば、１０Ｐａ以下、好ましくは１Ｐａ程度）まで減圧可能な密閉容器である。チャンバ容器１２内には、真空断熱材１８を位置決め載置するための載置台３８が設置されている（図１参照）。チャンバ容器１２は、例えば天面を形成する蓋体１２ｂを開閉可能に構成することで、真空断熱材１８を載置台３８上に容易にセットすることができる。
【００３１】
シール装置１４は、チャンバ容器１２の突出部１２ａの底面から立脚し、チャンバ容器１２内で上下方向に伸縮可能な３個のベローズ１６ａ、１６ｂ、１６ｃと（図２及び図３参照）、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの上部フランジ４０ａの上面中央からそれぞれ突出する円柱状の支柱４２と、各支柱４２の上面を渡って連結され、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの配列方向に延在する押圧台（押圧バー）４４とを備える。各ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間は、それぞれ分岐配管４６ａ〜４６ｃを介して真空ポンプ３２へと連通されている。
【００３２】
図２及び図３に示すように、ベローズ１６ａ〜１６ｃは、チャンバ容器１２の突出部１２ａの底面に気密に固着された下部フランジ４０ｂと、下端が下部フランジ４０ｂに気密に固着された蛇腹管状の伸縮部４８と、伸縮部４８の上端と気密に固着されることで該伸縮部４８の上部開口を閉塞する上部フランジ４０ａとから構成されている。ベローズ１６ａ〜１６ｃは、例えば、外径が２００ｍｍ程度、内径が１５０ｍｍ程度、高さが１００ｍｍ程度、伸縮ストロークが２０ｍｍ程度に設定される。
【００３３】
本実施形態では、ベローズ１６ａ〜１６ｃとして、伸縮部４８に、波付プレスされた薄板リング状（ディスク状）の金属板を積層し、隣接する各層の金属板の内縁及び外縁を交互に溶接して繋ぎ合わせたもの、いわゆる溶接ベローズを用いている。溶接ベローズは、大きな伸縮量をコンパクトな構成で得ることができ、内外の圧力差に対する耐圧力性も高いという利点がある。勿論、当該真空封止装置１０の使用条件等によっては、溶接ベローズに代えて、蛇腹管状の伸縮部を金属素材の成形で形成した成形ベローズを用いてもよい。
【００３４】
ベローズ１６ａ〜１６ｃの底面には、下部フランジ４０ｂから突出部１２ａの底面までを貫通する吸引口４９ａ、４９ｂ、４９ｃが設けられており、各吸引口４９ａ〜４９ｃに分岐配管４６ａ〜４６ｃが気密に接続されることにより、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間と分岐配管４６ａ〜４６ｃとが連通されている。
【００３５】
従って、ベローズ１６ａ〜１６ｃは、その内外空間によってチャンバ容器１２の内外空間を気密に仕切る伸縮可能な仕切り部材として設置されると共に、下部フランジ４０ｂのみがチャンバ容器１２の内面（突出部１２ａの底面）に固着されている。このため、ベローズ１６ａ〜１６ｃは、その内外空間を気密に仕切った状態のまま、チャンバ容器１２内でフリー状態にある伸縮部４８を伸縮させ、上部フランジ４０ａを上下動させることができる。本実施形態の場合、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張動作は、その内外空間での圧力差（差圧）によって行われる。また、収縮動作は、ベローズ１６ａ〜１６ｃ自体の自重や押圧台４４の重量、又は内外空間での差圧によって行われる。
【００３６】
図５は、ベローズ１６ｂ（１６ａ、１６ｃ）の平面図であり、該ベローズ１６ｂの上方に近接配置されるストッパ部材５２の一部を２点鎖線で省略した図である。
【００３７】
図１、図２及び図５に示すように、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの外周部には、その周方向に沿って均等間隔で複数本（本実施形態では４本）のガイド部材５０が立脚している。ガイド部材５０は、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの外側面（外周面）と摺接可能に近接配置され、ベローズ１６ａ〜１６ｃの軸方向（伸縮方向）に沿って延びたポールであり、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸縮時に生じる伸縮部４８の広がりや横揺れ等を防止して、円滑な伸縮動作をサポートするものである。
【００３８】
各ガイド部材５０の上端には、各ガイド部材５０をベローズ１６ａ〜１６ｃの周方向に渡って連結する薄板リング状のストッパ部材５２が固着されている。図５に示す平面視で、ストッパ部材５２は、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの上部フランジ４０ａ上面の外周縁部付近と重なる外形を有する。各ガイド部材５０は、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張方向での上限位置を規定するものであり、ベローズ１６ａ〜１６ｃが過度に伸張され、伸縮部４８における溶接部等が破損することを防止するために、ベローズ１６ａ〜１６ｃが所定長伸張された場合にその上部フランジ４０ａに当接可能に設置されている（図１及び図２も参照）。
【００３９】
押圧台４４は、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの上部、つまり伸張方向で先端側に渡って設置された矩形の棒状部材であり、チャンバ容器１２の天面（蓋体１２ｂの内面）に設けられた受け台５４と対向している。押圧台４４は、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張動作に伴って上動し、対向配置された受け台５４との間で、真空断熱材１８の開口部２４ａを押圧し挟持するものである。
【００４０】
押圧台４４は、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの配列方向、つまり真空断熱材１８の開口部２４ａの延在方向に沿って延在しており、例えば、長辺寸法（図２の左右方向）が９００ｍｍ程度、短辺寸法（図１の左右方向）が３０ｍｍ程度、厚み（高さ方向）が５０ｍｍ程度に設定される。略同様に、押圧台４４と共に開口部２４ａを挟持する受け台５４は、例えば、長辺寸法（図２の左右方向）が９００ｍｍ程度、短辺寸法（図１の左右方向）が３０ｍｍ程度に設定された段付きの棒状部材である。
【００４１】
図４に示すように、押圧台４４及び受け台５４の各先端面、つまり開口部２４ａへの各接触面４４ａ、５４ａには、両接触面４４ａ、５４ａ間で挟持した開口部２４ａを加熱するための加熱部５６、５８がそれぞれ設けられている。本実施形態の場合、両加熱部５６、５８は同一構造としており、押圧台４４（受け台５４）の長手方向に沿って延在するクッション材６０と、クッション材６０の外面に設けられたヒータ６２とを有する。
【００４２】
ヒータ６２としては、例えば、図２の左右方向での長さが８００ｍｍ程度、図１の左右方向での幅が２０ｍｍ程度に設定された電気式のリボンヒータが用いられる。クッション材６０は、押圧台４４と受け台５４との間でヒータ６２が開口部２４ａと共に挟持された際に、該ヒータ６２の破損を防止するための緩衝材であり、ヒータ６２を敷設可能な外形に設定され、十分なクッション性を確保するために、その厚みを例えば２ｍｍ程度に設定したシリコーンゴム等を用いるとよい。勿論、ヒータ６２の設置条件や押圧台４４の駆動条件等によっては、クッション材６０を省略可能である。
【００４３】
図１及び図２に示すように、減圧配管３４は、チャンバ容器１２の内部空間と真空ポンプ３２とを接続し、さらに、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間と真空ポンプ３２とを接続する真空用管路である。
【００４４】
減圧配管３４は、チャンバ容器１２から真空ポンプ３２手前の分岐点（合流点）Ｐ１までを接続する第１配管３４ａと、ベローズ１６ａ〜１６ｃから分岐点Ｐ１までを接続する第２配管３４ｂとを有し、第１配管３４ａと第２配管３４ｂとが分岐点Ｐ１で合流した後、真空ポンプ３２の吸引口に接続されている。これにより、チャンバ容器１２内とベローズ１６ａ〜１６ｃ内の減圧を１台の真空ポンプ３２で同時に行うことができるため、コストを低減できると共に制御も容易となるが、第１配管３４ａと第２配管３４ｂとを別々の真空ポンプに接続してもよいことは勿論である。
【００４５】
図１に示すように、第１配管３４ａは、チャンバ容器１２の側壁１２ｃに貫通形成された吸引口６４に気密に接続され、吸引口６４の近傍にＯＮ・ＯＦＦ式の電磁開閉弁（第１開閉弁）６６を備えている。
【００４６】
ここで、吸引口６４が設けられる側壁１２ｃは、載置台３８にセットされた真空断熱材１８の開口部２４ａ側（封止側端部）とは反対側となる端部（封止済端部）に近接した位置にある。このような位置にある側壁１２ｃに吸引口６４を設けたことにより、真空断熱材１８の開口部２４ａから最も遠い位置で且つその開口方向とは反対方向に向いた吸引口６４からチャンバ容器１２の内部空間を真空引きすることができる。このため、真空断熱材１８内に粉状等で封入された芯材２２が、減圧時に開口部２４ａから飛び出すことを可及的に低減することができる。すなわち、仮に吸引口６４を開口部２４ａと対面する位置に設けた場合には、真空ポンプ３２からの吸引力によって芯材２２の粉末等が開口部２４ａから直接的に吸引され、第１配管３４ａ内へと吸い込まれる可能性があるが、当該真空封止装置１０では、この第１配管３４ａへの芯材２２の吸い込みを可及的に抑制することができる。勿論、吸引口６４の設置位置は適宜変更可能であり、例えば飛び出し等を生じにくい芯材２２を用いた場合であれば、開口部２４ａに対面する位置に設けても勿論よい。
【００４７】
第１配管３４ａの電磁開閉弁６６と吸引口６４との間には、流量調整弁（ニードルバルブ）６８及びストップ弁７０を介して大気開放されるチャンバ側大気開放配管７２が接続されている。チャンバ側大気開放配管７２は、ストップ弁７０を開くことで、チャンバ容器１２の内部空間を大気開放することができる管路であり、その開放速度を流量調整弁６８によって適宜調整することができる。チャンバ側大気開放配管７２は、第１配管３４ａに接続せず、チャンバ容器１２の所定の外壁を貫通させて接続してもよい。
【００４８】
第２配管３４ｂは、真空ポンプ３２からＯＮ・ＯＦＦ式の電磁開閉弁（第２開閉弁）７４を経た後、分岐点（合流点）Ｐ２で３本の分岐配管４６ａ、４６ｂ、４６ｃに分岐し、各分岐配管４６ａ〜４６ｃがそれぞれ各ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間に連通する吸引口４９ａ〜４９ｃに接続されている。この際、図２から諒解されるように、真空断熱材１８の開口部２４ａ（押圧台４４）の長手方向に３個並んだベローズ１６ａ〜１６ｃへの分岐配管４６ａ〜４６ｃのうち、両端側のベローズ１６ａ、１６ｃに接続される分岐配管４６ａ、４６ｃは、分岐点Ｐ２から吸引口４９ａ、４９ｃまでの流路長さ、換言すれば、分岐点Ｐ２からベローズ１６ａ、１６ｃの内部空間入口までの流路長さが同一（又は略同一）に設定されている。
【００４９】
第２配管３４ｂの電磁開閉弁７４と分岐点Ｐ２との間には、流量調整弁（ニードルバルブ）７８及びストップ弁（大気開放弁）８０を介して大気開放されるベローズ側大気開放配管（大気開放配管）８２が接続されている。ベローズ側大気開放配管８２は、上記したチャンバ側大気開放配管７２と同様に、ストップ弁８０を開くことで、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間を大気開放することができる管路であり、その開放速度を流量調整弁７８によって適宜調整することができる。
【００５０】
真空封止装置１０には、さらに、チャンバ容器１２の内部圧力を検出するために該チャンバ容器１２内に設置された圧力センサ８４と、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側圧力を検出するためにベローズ側大気開放配管８２の流量調整弁７８と分岐点Ｐ２との間に設置された圧力センサ８６とが備えられる。勿論、圧力センサ８４、８６の設置場所は、それぞれチャンバ容器１２内とベローズ１６ａ〜１６ｃ内の圧力を検出可能な場所であれば適宜変更可能である。
【００５１】
制御盤３６は、当該真空封止装置１０の運転条件の設定や全体的な制御を行うために、図示しない入力手段や表示手段等を備えた制御装置であり、例えば、図１に破線で示すように、真空ポンプ３２、電磁開閉弁６６、７４及び圧力センサ８４、８６が信号線によって接続される。制御盤３６は、例えば、圧力センサ８４、８６による検出圧力に基づき、真空ポンプ３２の駆動制御や電磁開閉弁６６、７４のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う。なお、当該真空封止装置１０では、流量調整弁６８、７８及びストップ弁７０、８０は手動式のものを用いているが、これら流量調整弁６８、７８及びストップ弁７０、８０についても、制御盤３６で駆動制御可能な電動式のものを用いてもよい。
【００５２】
次に、以上のように構成される真空封止装置１０を用いた真空断熱材１８の真空封止方法の一例を説明する。
【００５３】
先ず、大気中でチャンバ容器１２の蓋体１２ｂを開き、外縁部２４のうち、一端の開口部２４ａのみが封止されていない袋状の真空断熱材１８を載置台３８上にセットし、蓋体１２ｂを閉じてチャンバ容器１２内を密閉する。この際、真空断熱材１８の開口部２４ａは、図４に示されるように、押圧台４４及び受け台５４の間となる位置にセットされる。
【００５４】
続いて、チャンバ側大気開放配管７２及びベローズ側大気開放配管８２のストップ弁７０、８０を閉じた状態とし、制御盤３８の図示しない運転スイッチをＯＮすることにより、予め制御盤３８に設定しておいた設定圧力等の運転条件で真空封止装置１０の運転を開始する。すなわち、制御盤３８の制御下に、第１配管３４ａの電磁開閉弁６６を開き、第２配管３４ｂの電磁開閉弁７４も開いた後、真空ポンプ３２の運転を開始する。
【００５５】
真空ポンプ３２が運転されると、チャンバ容器１２の内部空間及びベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間が次第に減圧される。そして、圧力センサ８４、８６による検出圧力が、予め設定しておいた設定圧力になったことが確認されると、制御盤３８は、両電磁開閉弁６６、７４を閉じると共に、真空ポンプ３２の運転を停止する。これにより、チャンバ容器１２の内部空間及びベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間は、所望の圧力まで減圧された真空状態となり、真空断熱材１８の内部もチャンバ容器１２内と同じ真空状態となる。
【００５６】
例えば、本実施形態のように、被封止材として真空断熱材１８を真空封止する場合には、その断熱性能を十分に確保するため、チャンバ容器１２内が１０Ｐａ以下、より好ましくは１Ｐａ程度になるまで減圧するとよい。
【００５７】
このようにチャンバ容器１２内とベローズ１６ａ〜１６ｃ内とが所望の真空状態まで減圧された状態では、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内外空間、つまり、ベローズ１６ａ〜１６ｃの外側空間であるチャンバ容器１２ａの内部空間と、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間である伸縮部４８の内部や第２配管３４ｂ（分岐配管４６ａ〜４６ｃ）との間に圧力差はなく、例えば、両者共に１Ｐａ程度になっている。このため、ベローズ１６ａ〜１６ｃはその自重及び押圧台４４の重量等により、初期位置（自然長）まで収縮した状態にある（図３参照）。
【００５８】
そこで、次に、流量調整弁７８による流量調整下でストップ弁８０を開くことにより、ベローズ側大気開放配管８２を介してベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間を大気開放させる。これにより、ベローズ側大気開放配管８２から、負圧状態にあるベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間及び電磁開閉弁７４の下流側（真空ポンプ３２側とは反対側）の第２配管３４ｂ（分岐配管４６ａ〜４６ｃ）内へと、外部の空気が吸引される。
【００５９】
そうすると、ベローズ１６ａ〜１６ｃは、その内側空間の圧力が次第に上昇するのに伴い、その内外差圧によって内側から圧力を受けて次第に伸張し、押圧台４４を押し上げる。すなわち、ベローズ１６ａ〜１６ｃは、その外側空間が１Ｐａ程度の真空状態にある一方、その内側空間が０．１ＭＰａ程度の大気圧状態へと次第に近づくことから、チャンバ容器１２の底面に固着された下部フランジ４０ｂを基準として伸縮部４８が次第に伸張し、その上部に保持した押圧台４４を押し上げる。
【００６０】
最終的に、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間が大気圧と等しくなって安定すると、図２に示すように、ベローズ１６ａ〜１６ｃは押圧台４４が真空断熱材１８の開口部２４ａの下面側を押圧し、受け台５４との間で開口部２４ａを強固に挟持した状態となり、その伸張が規制される。
【００６１】
なお、ベローズ１６ａ〜１６ｃの上部フランジ４０ａをストッパ部材５２によって受け止めることで、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張を規制し、この状態で押圧台４４が開口部２４ａを所望の圧力で押圧するように構成してもよい。また、このようなストッパ部材５２を設けておくことで、開口部２４ａの過度の押圧を防止することができるだけでなく、開口部２４ａのセット位置がずれていて、押圧台４４の上昇が規制できない場合であっても、ベローズ１６ａ〜１６ｃの上限の伸張長をストッパ部材５２によって規制できるため、ベローズ１６ａ〜１６ｃが過度な伸張を受けて破損することを防止できる。
【００６２】
開口部２４ａがその両面側から押圧台４４と受け台５４とによって強固に押圧され挟持された状態となると、続いて、加熱部５６、５８の各ヒータ６２をＯＮして、開口部２４ａを外面側（保護層２６ａ、２６ｂ側）から加熱し、内側で互いに密着されている熱溶着層３０ａ、３０ｂ間を熱溶着（高周波溶着）によって溶着させる。本実施形態では、上記のように熱溶着層３０ａ、３０ｂとしてポリエチレンを用いていることから、その融点（例えば、８０℃〜１００℃程度）以上の温度まで熱溶着層３０ａ、３０ｂを確実に加熱できるように、例えば、ヒータ６２の表面温度を１５０℃程度に設定し、加熱状態を所定時間継続する。
【００６３】
熱溶着層３０ａ、３０ｂの溶着が完了すると、次に、ヒータ６２への通電を停止した状態でしばらく放置して溶着部を冷却することで、開口部２４ａの封止工程を完了する。
【００６４】
続いて、流量調整弁６８による流量調整下でストップ弁７０を開くことにより、チャンバ側大気開放配管７２を介してチャンバ容器１２の内部空間を大気開放させた後、蓋体１２ｂを開くことで、外被材２０ａ、２０ｂ間に芯材２２を所望の圧力で減圧密封した真空断熱材１８を取り出すことができる。なお、この取り出し工程は、例えば、チャンバ側大気開放配管７２を介してチャンバ容器１２の内部空間を大気開放させる前に、ストップ弁８０を閉じてベローズ側大気開放配管８２を閉塞した後、電磁開放弁７４を開き、真空ポンプ３２を駆動してベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間を再度真空引きして当該ベローズ１６ａ〜１６ｃの内外空間での差圧をなくした後、ストップ弁７０、８０を開き、チャンバ容器１２の内部空間とベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間とを同時に大気開放させるようにしてもよい。
【００６５】
以上のように、本実施形態に係る真空封止装置１０では、真空ポンプ３２によって内部を減圧可能なチャンバ容器１２と、チャンバ容器１２内にセットされた被封止材（真空断熱材１８）の開口部２４ａを封止するシール装置１４とを備え、シール装置１４に、チャンバ容器１２内で伸縮可能であると共に、その内側空間が第２配管３４ｂ（分岐配管４６ａ〜４６ｃ）によってチャンバ容器１２外と連通されることで該チャンバ容器１２の内外空間を気密に仕切るベローズ１６ａ〜１６ｃと、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張方向で先端側に設けられ、ベローズ１６ａ〜１６ｃが伸張された場合に、チャンバ容器１２内に設置された受け台５４との間で開口部２４ａを押圧し挟持する押圧台４４と、押圧台４４及び受け台５４の接触面４４ａ、５４ａに設けられ、開口部２４ａを加熱・接合して封止する加熱部５６、５８とを備える。
【００６６】
このように、真空封止装置１０では、チャンバ容器１２の内外空間を気密に仕切り、且つ、押圧台４４を開口部２４ａに押し付けて受け台５４との間で挟持させる進退機構として、ベローズ１６ａ〜１６ｃを用いたことにより、チャンバ容器１２でのガスリークを防止し、所望の真空状態まで確実に減圧した後、その真空状態を維持したまま、開口部２４ａの封止作業を行ことができ、所望の真空状態を有する製品（例えば、真空断熱材１８）を製造することができる。しかも、当該真空封止装置１０では、前記進退機構としてベローズ１６ａ〜１６ｃを用いているため、チャンバ容器１２内を１０Ｐａ以下、さらには１Ｐａ程度の圧力まで減圧した場合であっても、上記従来技術のようにガスリークを生じることがなく、より高品質な真空断熱材１８を製造することができる。
【００６７】
この際、ベローズ１６ａ〜１６ｃでは、その外側空間が負圧（例えば、１Ｐａ）となり、その内側空間が陽圧（例えば、大気圧）となるため、伸張時に横揺れ等を生じる懸念があるが、シール装置１４では、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸縮方向に沿って延在し、その外側面に摺接可能なガイド部材５０を設けたことにより、ベローズ１６ａ〜１６ｃの横揺れや破損を防止することができる。
【００６８】
ところで、平面視で円形状に形成されるベローズを１個のみ用い、例えば、長さ８００ｍｍ以上で幅３０ｍｍ程度に構成された長尺な押圧台４４を駆動しようとした場合には、当該ベローズが過度に大径化され、チャンバ容器１２を大型化する必要がある。これに対して、当該真空封止装置１０では、真空断熱材１８の開口部２４ａの長手方向に沿って複数（３個）のベローズ１６ａ〜１６ｃを並べて設置し、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの先端側（上部）を渡って延在する棒状の押圧台４４を設けているため、各ベローズ１６ａ〜１６ｃにコンパクトな外形のものを用いることができ、特に図１での左右方向の寸法を抑えて装置を小型化することができる。なお、平面視で楕円状や矩形状のベローズを用いれば、ベローズ１６ａ〜１６ｃに代えて、１個又は２個のベローズでも長尺な開口部２４ａに十分対応することができる。すなわち、ベローズの設置数は、当該ベローズの構造や開口部２４ａの寸法、チャンバ容器１２の構造等によって適宜変更可能である。
【００６９】
減圧配管３４のうち、シール装置１４を駆動する第２配管３４ｂは、ベローズ１６ａ〜１６ｃの設置数分だけ分岐した複数（本実施形態では３本）の分岐配管４６ａ〜４６ｃによって各ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間へとそれぞれ連通されている。このため、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間を分岐点Ｐ２で連通させることができるため、真空ポンプ３２による減圧時や、ベローズ側大気開放配管８２による大気開放時に、各ベローズ１６ａ〜１６ｃ相互間での圧力差を低減することができ、１つの押圧台４４を協働して支持・駆動する各ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸縮動作を揃えることができる。
【００７０】
この際、上記のように、各分岐配管４６ａ〜４６ｃのうち、開口部２４ａの長手方向で両端側に配置されたベローズ１６ａ、１６ｃへの分岐配管４６ａ、４６ｃについて、その流路断面積を等しくし、さらに分岐点Ｐ２から両ベローズ１６ａ、１６ｃの内側空間までの長さを同一又は略同一に設定しておくことが好ましい。そうすると、互いに協働して押圧台４４を上昇させるベローズ４６ａ〜４６ｃのうち、押圧台４４（開口部２４ａ）の長手方向で両端側のベローズ４６ａ、４６ｃ内への大気導入時の差圧を一層確実に抑えることが可能となり、押圧台４４を安定して上昇させることが可能となる。すなわち、本実施形態では、３個のベローズ１６ａ〜１６ｃを一列に並べているため、その両端にあるベローズ１６ａ、１６ｃの伸縮動作を可及的に同期させることができれば、真ん中のベローズ１６ｂの伸縮動作が多少ずれたとしても、押圧台４４の上下動を十分に安定させることができ、４個以上のベローズを用いた場合にも略同様に構成するとよい。
【００７１】
なお、図２中に２点鎖線で示すように、例えば、分岐配管４６ａ〜４６ｃの分岐点Ｐ２を含む位置に、流路容積を大幅に増大させるバッファ部９０を接続してもよい。このバッファ部９０を設けることにより、ベローズ側大気開放配管８２から導入される大気が、一旦バッファ部９０によって緩衝された後に、各分岐配管４６ａ〜４６ｃへと流入されるため、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張動作をより安定して同期させることができる。勿論、バッファ部９０は、分岐点Ｐ２を含む位置以外に接続してもよく、例えば、ベローズ側大気開放配管８２に接続してもよい。
【００７２】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【００７３】
例えば、上記実施形態では、被封止材としての真空断熱材１８の一端部にのみ開口部２４ａが形成されており、この開口部２４ａのみを封止する構成を例示したが、例えば、シール装置１４を２台以上設置して、又は押圧台４４の形状を変更して、被封止材の２以上の開口部を同時に又は連続的に封止するように構成してもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、押圧台４４及び受け台５４の両方に加熱部５６、５８をそれぞれ設けた構成を例示したが、加熱部としては被封止材の開口部を溶着できればよいことから、押圧台４４及び受け台５４の一方のみに設けてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 真空封止装置
１２ チャンバ容器
１４ シール装置
１６ａ〜１６ｃ ベローズ
１８ 真空断熱材
２０ａ、２０ｂ 外被材
２２ 芯材
２４ａ 開口部
３２ 真空ポンプ
３４ 減圧配管
３４ａ 第１配管
３４ｂ 第２配管
３６ 制御盤
４４ 押圧台
４４ａ、５４ａ 接触面
４６ａ〜４６ｃ 分岐配管
４８ 伸縮部
５０ ガイド部材
５２ ストッパ部材
５４ 受け台
５６、５８ 加熱部
６０ クッション材
６２ ヒータ
６６、７４ 電磁開閉弁
６８、７８ 流量調整弁
７０、８０ ストップ弁
７２ チャンバ側大気開放配管
８２ ベローズ側大気開放配管
９０ バッファ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部を減圧したチャンバ容器内で被封止材の開口部を封止する真空封止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷蔵庫や自動販売機等のエネルギ効率を向上させるため、アルミ箔等の外被材の内側に発砲樹脂や繊維材等の芯材を減圧密封して形成した断熱材、いわゆる真空断熱材が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
通常、真空断熱材を製造する場合には、食品等の真空パックの製造等と略同様に、内部を減圧可能なチャンバ容器と、このチャンバ容器内で外被材の開口部を熱溶着によって封止するシール装置とを備えた真空封止装置が用いられる。すなわち、袋状に形成した外被材の内側に芯材を入れた被封止材をチャンバ容器内にセットして該チャンバ容器内を減圧し、その状態でシール装置を駆動して被封止材の開口部を封止することにより、外被材の内部に芯材を減圧封入することができる。
【０００４】
この種の真空封入装置において、特許文献２には、チャンバ容器の壁面を外部から貫通して内部へと延びたロッドを有するシリンダ機構を用い、このロッドをチャンバ容器内で進動させることで、ロッド先端の押圧台とチャンバ容器内に設置された受け台との間で被封止材の開口部を押圧挟持し、これを加熱することにより開口部を熱溶着によってシールする真空封止装置が開示されている。また、特許文献３には、チャンバ容器内に押圧台を設置した空気袋を配置し、チャンバ容器外から空気を供給して空気袋を膨らませることで押圧台を押上げ、これと受け台との間で被封止材の開口部を押圧挟持して加熱する真空封止装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１８７１８号公報
【特許文献２】特許第３５３５９５４号
【特許文献３】特許第３８８３４５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような真空断熱材は、内部の真空度が断熱性能の優劣に大きく影響するため、真空封止装置のチャンバ容器内を十分な真空度まで減圧した状態で開口部をシールする必要があり、例えば、容器内部の圧力を１Ｐａ程度まで減圧することが望まれる。勿論、このような低圧までチャンバ容器内、つまり被封止材の内部を減圧することは、食品等の分野においてもその保存期間の長期化等に繋がるため有効である。
【０００７】
ところが、上記特許文献２の装置の場合、シリンダ機構のロッドとチャンバ容器の壁面との間をＯリングでシールし、これによりチャンバ容器内外での気密状態を維持しようとしている。このため、上記のようにチャンバ容器内が１Ｐａ程度となるような真空状態では、Ｏリングでは十分なシール性が得られずにガスリークを生じ、チャンバ容器内を所望の圧力まで減圧し、その減圧状態を維持することが難しい。また、上記特許文献３の装置においてチャンバ容器内を１Ｐａ程度まで減圧した場合には、例えばゴム等によって形成される空気袋にひび割れを生じたり、空気袋自体の壁面の微細な気孔をガスが通過したりする可能性が考えられる。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、チャンバ容器内を所望の圧力まで減圧することができ、その減圧状態で被封止材を密封することができる真空封止装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る真空封止装置は、真空ポンプによって内部を減圧可能なチャンバ容器と、該チャンバ容器内にセットされた被封止材の開口部を封止するシール装置とを備える真空封止装置であって、前記シール装置は、前記チャンバ容器内で伸縮可能であると共に、その内側空間が前記チャンバ容器外と連通されることで該チャンバ容器の内外空間を気密に仕切るベローズと、前記ベローズの伸張方向で先端側に設けられ、前記ベローズが伸張された場合に、前記チャンバ容器内に設置された受け台との間で前記被封止材の開口部を押圧し挟持する押圧台と、前記受け台及び前記押圧台のうち、少なくとも一方の前記被封止材への接触面に設けられ、前記開口部を加熱して接合する加熱部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、チャンバ容器の内外空間を気密に仕切り、且つ、押圧台を被封止材の開口部に押し付けて受け台との間で該開口部を挟持させる進退機構として、ベローズを用いたことにより、チャンバ容器でのガスリークを防止して所望の真空状態まで減圧することができると共に、この真空状態を維持しながら開口部を封止することができる。すなわち、前記進退機構としてベローズを用いたことにより、チャンバ容器内を、例えば１Ｐａ程度の圧力まで減圧した場合であっても、チャンバ容器の内外空間の気密状態を当該ベローズによって確実に維持しながら、開口部を封止することができる。
【００１１】
前記ベローズは、前記被封止材の開口部の長手方向に沿って複数並んで設置され、前記押圧台は、各ベローズの先端側を渡って延在する棒状部材とすると、例えば、封止対象である被封止材の開口部が長尺な場合であっても、コンパクトな外径からなるベローズを用いて長尺な開口部を安定して押圧し挟持することができ、装置を小型化することができる。
【００１２】
前記ベローズの伸縮方向に沿って延在し、該ベローズの外側面に摺接可能に配置されるガイド部材を設けてもよい。すなわち、当該真空封止装置において、ベローズは、その外側空間が負圧となり、その内側空間が陽圧となるため、横揺れ等を生じながら伸張される可能性があるが、ガイド部材を設けてその外側面をガイドすることで、その伸縮動作を一層安定させることができる。
【００１３】
前記真空ポンプに接続された減圧配管は、第１配管と第２配管とに分岐され、前記第１配管が第１開閉弁を介して前記チャンバ容器の内部空間に連通される一方、前記第２配管が第２開閉弁を介して前記ベローズの内側空間に連通され、前記第２配管には、前記ベローズの内側空間を大気開放するための大気開放配管が大気開放弁を介して接続されると、１台の真空ポンプでチャンバ容器内とベローズ内とを一挙に減圧することができる。さらに、真空引き後、第１開閉弁及び第２開閉弁を閉じてから、大気開放弁を開くことにより、油圧シリンダ等の機械的な駆動機構を用いず、ベローズの内側空間の圧力を上昇させることで、ベローズを伸張させることができる。
【００１４】
前記ベローズが前記複数並んで設置されている場合に、前記第２配管は、前記ベローズの設置数分だけ分岐した複数の分岐配管によって各ベローズの内側空間へとそれぞれ連通されると、各ベローズの内側空間を分岐配管の分岐点で連通させることができるため、真空ポンプによる減圧時や大気開放配管による大気開放時に、各ベローズ間の圧力差を低減することができ、各ベローズの伸縮動作を揃えることができる。
【００１５】
前記各ベローズの内側空間へと連通される各分岐配管のうち、少なくとも前記開口部の長手方向で両端側に配置された各ベローズへの各分岐配管は、その分岐点から各ベローズの内側空間までの長さが同一に設定されると、互いに協働して押圧台を上昇させるベローズのうち、少なくとも開口部（押圧台）の長手方向で両端側のベローズ内への大気導入時の差圧を抑えることができるため、押圧台を安定して進動させることができるようになる。
【００１６】
前記第２配管又は前記大気開放配管には、流路容積を増大させたバッファ部が接続されてもよい。そうすると、大気開放配管から導入される大気をバッファ部で一旦緩衝させた後に、各分岐配管へと流入させることができるため、各ベローズの伸張動作をより安定して同期させることができる。
【００１７】
前記被封止材は、外被材で芯材を包含すると共に、減圧封止して形成される真空断熱材であってもよい。すなわち、当該真空封止装置では、上記のように、チャンバ容器の内外空間を気密に仕切り、且つ、押圧台を被封止材の開口部に押し付けて受け台との間で挟持させる進退機構とし、ベローズを用いているため、チャンバ容器でのガスリークを防止し、所望の減圧状態を維持したまま、開口部の封止を円滑に行ことができる。このため、例えば１Ｐａ程度の真空状態まで減圧した状態で安定して開口部を封止することができ、高品質な真空断熱材を製造することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、チャンバ容器の内外空間を気密に仕切り、且つ、押圧台を被封止材の開口部に押し付けて受け台との間で該開口部を挟持させる進退機構としてベローズを用いたことにより、チャンバ容器内を所望の真空状態まで減圧した場合であっても、この真空状態を維持しながら開口部を封止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る真空封止装置の全体構成図である。
【図２】図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図３は、図２に示す状態からベローズを収縮させた状態での断面図である。
【図４】図４は、チャンバ容器内にセットされた状態での真空断熱材の一端部近傍を拡大した側面断面図である。
【図５】図５は、ベローズ、ガイド部材及びストッパ部材の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る真空封止装置についてその好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る真空封止装置１０の全体構成図であり、側面断面図で示すチャンバ容器１２内で、シール装置１４のベローズ１６ａ〜１６ｃを伸張させた状態を示している。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、図３は、図２に示す状態からベローズ１６ａ〜１６ｃを収縮させた状態での断面図である。
【００２２】
図１〜図３に示すように、本実施形態に係る真空封止装置１０は、チャンバ容器１２内を所望の真空状態まで減圧した後、このチャンバ容器１２内にセットした被封止材の開口部をシール装置１４で封止することにより、該被封止材の内部空間を所望の減圧状態で密封することができる装置である。以下、内部空間を減圧封止する被封止材として、冷蔵庫や自動販売機等の冷熱機器の断熱に好適に使用される真空断熱材１８を用いる場合を例示して説明するが、真空封止装置１０は真空断熱材以外の被封止材の減圧封止にも適用可能であることは勿論である。
【００２３】
先ず、真空封止装置１０の説明に先立ち、この真空封止装置１０によって開口部を封止される真空断熱材１８の具体的な構成例について、主に図４を参照して説明する。図４は、チャンバ容器１２内にセットされた状態での真空断熱材１８の一端部近傍を拡大した側面断面図である。
【００２４】
図４に示すように、真空断熱材１８は、それぞれ複数層で形成される２枚の外被材２０ａ、２０ｂの間に、ガラス繊維等の繊維材や発砲樹脂材等で形成された芯材２２を入れ、該芯材２２を囲繞する外被材２０ａ、２０ｂの外縁部２４（図１及び図２も参照）を真空中で熱溶着することで内部を真空状態のまま密閉封止して形成されるものであり、公知の真空断熱材と同様な構成である。例えば、真空断熱材１８は、長辺寸法（図１の左右方向）が１８００ｍｍ程度、短辺寸法（図２の左右方向）が８００ｍｍ程度、厚み（芯材２２が配置された部分の板厚）が１０ｍｍ程度で矩形の薄板形状として形成される。
【００２５】
外被材２０ａは、３枚のシート状部材を積層して密着形成した３層構造のシート（フィルム）であり、図４に示すように、最外層の保護層２６ａと、中間層のガスバリア層２８ａと、最内層の熱溶着層３０ａとを有する。保護層２６ａには、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やポリアミド系合成繊維（ナイロン）を厚み２０μｍ〜１００μｍ程度に形成した薄いシートが用いられる。ガスバリア層２８ａには、例えば、アルミ箔を厚み７μｍ〜１０μｍ程度に形成した薄いシートが用いられる。熱溶着層３０ａには、例えば、ポリエチレンを厚み５０μｍ〜１５０μｍ程度に形成した薄いシートが用いられる。
【００２６】
なお、外被材２０ｂは、上記の外被材２０ａと同一の構成でよく、保護層２６ａ、ガスバリア層２８ａ及び熱溶着層３０ａと同様な保護層２６ｂ、ガスバリア層２８ｂ及び熱溶着層３０ｂを有する。勿論、外被材２０ａ、２０ｂは、異なる構造のものであってもよい。
【００２７】
本実施形態の場合、真空断熱材１８の外縁部２４は、図１中で左側に示す一端部（短辺）に延在する開口部２４ａ以外の３辺については、予め図示しないシール装置等によって封止されている。つまり、真空断熱材１８は、開口部２４ａ以外の３辺の外縁部２４が封止された袋状の状態で当該真空封止装置１０にセットされ、残り１辺の開口部２４ａが真空中で溶着封止される。
【００２８】
次に、真空封止装置１０の構成について説明する。
【００２９】
図１〜図３に示すように、真空封止装置１０は、内部空間を所定の真空度まで減圧可能な密閉容器であるチャンバ容器（真空チャンバ）１２と、チャンバ容器１２内で真空断熱材１８の開口部２４ａを溶着封止するシール装置１４と、チャンバ容器１２の内部空間及びベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間を真空引きして減圧する真空ポンプ３２と、真空ポンプ３２と各部を接続する減圧配管（真空配管）３４と、当該真空封止装置１０の運転条件の設定や全体的な制御を行う制御盤３６とを備える。
【００３０】
チャンバ容器１２は、全体として矩形扁平な箱状に形成されると共に、一端側（シール装置１４側）に下方に突出した突出部１２ａが設けられ、内部空間を所定の圧力（例えば、１０Ｐａ以下、好ましくは１Ｐａ程度）まで減圧可能な密閉容器である。チャンバ容器１２内には、真空断熱材１８を位置決め載置するための載置台３８が設置されている（図１参照）。チャンバ容器１２は、例えば天面を形成する蓋体１２ｂを開閉可能に構成することで、真空断熱材１８を載置台３８上に容易にセットすることができる。
【００３１】
シール装置１４は、チャンバ容器１２の突出部１２ａの底面から立脚し、チャンバ容器１２内で上下方向に伸縮可能な３個のベローズ１６ａ、１６ｂ、１６ｃと（図２及び図３参照）、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの上部フランジ４０ａの上面中央からそれぞれ突出する円柱状の支柱４２と、各支柱４２の上面を渡って連結され、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの配列方向に延在する押圧台（押圧バー）４４とを備える。各ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間は、それぞれ分岐配管４６ａ〜４６ｃを介して真空ポンプ３２へと連通されている。
【００３２】
図２及び図３に示すように、ベローズ１６ａ〜１６ｃは、チャンバ容器１２の突出部１２ａの底面に気密に固着された下部フランジ４０ｂと、下端が下部フランジ４０ｂに気密に固着された蛇腹管状の伸縮部４８と、伸縮部４８の上端と気密に固着されることで該伸縮部４８の上部開口を閉塞する上部フランジ４０ａとから構成されている。ベローズ１６ａ〜１６ｃは、例えば、外径が２００ｍｍ程度、内径が１５０ｍｍ程度、高さが１００ｍｍ程度、伸縮ストロークが２０ｍｍ程度に設定される。
【００３３】
本実施形態では、ベローズ１６ａ〜１６ｃとして、伸縮部４８に、波付プレスされた薄板リング状（ディスク状）の金属板を積層し、隣接する各層の金属板の内縁及び外縁を交互に溶接して繋ぎ合わせたもの、いわゆる溶接ベローズを用いている。溶接ベローズは、大きな伸縮量をコンパクトな構成で得ることができ、内外の圧力差に対する耐圧力性も高いという利点がある。勿論、当該真空封止装置１０の使用条件等によっては、溶接ベローズに代えて、蛇腹管状の伸縮部を金属素材の成形で形成した成形ベローズを用いてもよい。
【００３４】
ベローズ１６ａ〜１６ｃの底面には、下部フランジ４０ｂから突出部１２ａの底面までを貫通する吸引口４９ａ、４９ｂ、４９ｃが設けられており、各吸引口４９ａ〜４９ｃに分岐配管４６ａ〜４６ｃが気密に接続されることにより、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間と分岐配管４６ａ〜４６ｃとが連通されている。
【００３５】
従って、ベローズ１６ａ〜１６ｃは、その内外空間によってチャンバ容器１２の内外空間を気密に仕切る伸縮可能な仕切り部材として設置されると共に、下部フランジ４０ｂのみがチャンバ容器１２の内面（突出部１２ａの底面）に固着されている。このため、ベローズ１６ａ〜１６ｃは、その内外空間を気密に仕切った状態のまま、チャンバ容器１２内でフリー状態にある伸縮部４８を伸縮させ、上部フランジ４０ａを上下動させることができる。本実施形態の場合、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張動作は、その内外空間での圧力差（差圧）によって行われる。また、収縮動作は、ベローズ１６ａ〜１６ｃ自体の自重や押圧台４４の重量、又は内外空間での差圧によって行われる。
【００３６】
図５は、ベローズ１６ｂ（１６ａ、１６ｃ）の平面図であり、該ベローズ１６ｂの上方に近接配置されるストッパ部材５２の一部を２点鎖線で省略した図である。
【００３７】
図１、図２及び図５に示すように、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの外周部には、その周方向に沿って均等間隔で複数本（本実施形態では４本）のガイド部材５０が立脚している。ガイド部材５０は、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの外側面（外周面）と摺接可能に近接配置され、ベローズ１６ａ〜１６ｃの軸方向（伸縮方向）に沿って延びたポールであり、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸縮時に生じる伸縮部４８の広がりや横揺れ等を防止して、円滑な伸縮動作をサポートするものである。
【００３８】
各ガイド部材５０の上端には、各ガイド部材５０をベローズ１６ａ〜１６ｃの周方向に渡って連結する薄板リング状のストッパ部材５２が固着されている。図５に示す平面視で、ストッパ部材５２は、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの上部フランジ４０ａ上面の外周縁部付近と重なる外形を有する。各ガイド部材５０は、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張方向での上限位置を規定するものであり、ベローズ１６ａ〜１６ｃが過度に伸張され、伸縮部４８における溶接部等が破損することを防止するために、ベローズ１６ａ〜１６ｃが所定長伸張された場合にその上部フランジ４０ａに当接可能に設置されている（図１及び図２も参照）。
【００３９】
押圧台４４は、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの上部、つまり伸張方向で先端側に渡って設置された矩形の棒状部材であり、チャンバ容器１２の天面（蓋体１２ｂの内面）に設けられた受け台５４と対向している。押圧台４４は、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張動作に伴って上動し、対向配置された受け台５４との間で、真空断熱材１８の開口部２４ａを押圧し挟持するものである。
【００４０】
押圧台４４は、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの配列方向、つまり真空断熱材１８の開口部２４ａの延在方向に沿って延在しており、例えば、長辺寸法（図２の左右方向）が９００ｍｍ程度、短辺寸法（図１の左右方向）が３０ｍｍ程度、厚み（高さ方向）が５０ｍｍ程度に設定される。略同様に、押圧台４４と共に開口部２４ａを挟持する受け台５４は、例えば、長辺寸法（図２の左右方向）が９００ｍｍ程度、短辺寸法（図１の左右方向）が３０ｍｍ程度に設定された段付きの棒状部材である。
【００４１】
図４に示すように、押圧台４４及び受け台５４の各先端面、つまり開口部２４ａへの各接触面４４ａ、５４ａには、両接触面４４ａ、５４ａ間で挟持した開口部２４ａを加熱するための加熱部５６、５８がそれぞれ設けられている。本実施形態の場合、両加熱部５６、５８は同一構造としており、押圧台４４（受け台５４）の長手方向に沿って延在するクッション材６０と、クッション材６０の外面に設けられたヒータ６２とを有する。
【００４２】
ヒータ６２としては、例えば、図２の左右方向での長さが８００ｍｍ程度、図１の左右方向での幅が２０ｍｍ程度に設定された電気式のリボンヒータが用いられる。クッション材６０は、押圧台４４と受け台５４との間でヒータ６２が開口部２４ａと共に挟持された際に、該ヒータ６２の破損を防止するための緩衝材であり、ヒータ６２を敷設可能な外形に設定され、十分なクッション性を確保するために、その厚みを例えば２ｍｍ程度に設定したシリコーンゴム等を用いるとよい。勿論、ヒータ６２の設置条件や押圧台４４の駆動条件等によっては、クッション材６０を省略可能である。
【００４３】
図１及び図２に示すように、減圧配管３４は、チャンバ容器１２の内部空間と真空ポンプ３２とを接続し、さらに、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間と真空ポンプ３２とを接続する真空用管路である。
【００４４】
減圧配管３４は、チャンバ容器１２から真空ポンプ３２手前の分岐点（合流点）Ｐ１までを接続する第１配管３４ａと、ベローズ１６ａ〜１６ｃから分岐点Ｐ１までを接続する第２配管３４ｂとを有し、第１配管３４ａと第２配管３４ｂとが分岐点Ｐ１で合流した後、真空ポンプ３２の吸引口に接続されている。これにより、チャンバ容器１２内とベローズ１６ａ〜１６ｃ内の減圧を１台の真空ポンプ３２で同時に行うことができるため、コストを低減できると共に制御も容易となるが、第１配管３４ａと第２配管３４ｂとを別々の真空ポンプに接続してもよいことは勿論である。
【００４５】
図１に示すように、第１配管３４ａは、チャンバ容器１２の側壁１２ｃに貫通形成された吸引口６４に気密に接続され、吸引口６４の近傍にＯＮ・ＯＦＦ式の電磁開閉弁（第１開閉弁）６６を備えている。
【００４６】
ここで、吸引口６４が設けられる側壁１２ｃは、載置台３８にセットされた真空断熱材１８の開口部２４ａ側（封止側端部）とは反対側となる端部（封止済端部）に近接した位置にある。このような位置にある側壁１２ｃに吸引口６４を設けたことにより、真空断熱材１８の開口部２４ａから最も遠い位置で且つその開口方向とは反対方向に向いた吸引口６４からチャンバ容器１２の内部空間を真空引きすることができる。このため、真空断熱材１８内に粉状等で封入された芯材２２が、減圧時に開口部２４ａから飛び出すことを可及的に低減することができる。すなわち、仮に吸引口６４を開口部２４ａと対面する位置に設けた場合には、真空ポンプ３２からの吸引力によって芯材２２の粉末等が開口部２４ａから直接的に吸引され、第１配管３４ａ内へと吸い込まれる可能性があるが、当該真空封止装置１０では、この第１配管３４ａへの芯材２２の吸い込みを可及的に抑制することができる。勿論、吸引口６４の設置位置は適宜変更可能であり、例えば飛び出し等を生じにくい芯材２２を用いた場合であれば、開口部２４ａに対面する位置に設けても勿論よい。
【００４７】
第１配管３４ａの電磁開閉弁６６と吸引口６４との間には、流量調整弁（ニードルバルブ）６８及びストップ弁７０を介して大気開放されるチャンバ側大気開放配管７２が接続されている。チャンバ側大気開放配管７２は、ストップ弁７０を開くことで、チャンバ容器１２の内部空間を大気開放することができる管路であり、その開放速度を流量調整弁６８によって適宜調整することができる。チャンバ側大気開放配管７２は、第１配管３４ａに接続せず、チャンバ容器１２の所定の外壁を貫通させて接続してもよい。
【００４８】
第２配管３４ｂは、真空ポンプ３２からＯＮ・ＯＦＦ式の電磁開閉弁（第２開閉弁）７４を経た後、分岐点（合流点）Ｐ２で３本の分岐配管４６ａ、４６ｂ、４６ｃに分岐し、各分岐配管４６ａ〜４６ｃがそれぞれ各ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間に連通する吸引口４９ａ〜４９ｃに接続されている。この際、図２から諒解されるように、真空断熱材１８の開口部２４ａ（押圧台４４）の長手方向に３個並んだベローズ１６ａ〜１６ｃへの分岐配管４６ａ〜４６ｃのうち、両端側のベローズ１６ａ、１６ｃに接続される分岐配管４６ａ、４６ｃは、分岐点Ｐ２から吸引口４９ａ、４９ｃまでの流路長さ、換言すれば、分岐点Ｐ２からベローズ１６ａ、１６ｃの内部空間入口までの流路長さが同一（又は略同一）に設定されている。
【００４９】
第２配管３４ｂの電磁開閉弁７４と分岐点Ｐ２との間には、流量調整弁（ニードルバルブ）７８及びストップ弁（大気開放弁）８０を介して大気開放されるベローズ側大気開放配管（大気開放配管）８２が接続されている。ベローズ側大気開放配管８２は、上記したチャンバ側大気開放配管７２と同様に、ストップ弁８０を開くことで、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間を大気開放することができる管路であり、その開放速度を流量調整弁７８によって適宜調整することができる。
【００５０】
真空封止装置１０には、さらに、チャンバ容器１２の内部圧力を検出するために該チャンバ容器１２内に設置された圧力センサ８４と、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側圧力を検出するためにベローズ側大気開放配管８２の流量調整弁７８と分岐点Ｐ２との間に設置された圧力センサ８６とが備えられる。勿論、圧力センサ８４、８６の設置場所は、それぞれチャンバ容器１２内とベローズ１６ａ〜１６ｃ内の圧力を検出可能な場所であれば適宜変更可能である。
【００５１】
制御盤３６は、当該真空封止装置１０の運転条件の設定や全体的な制御を行うために、図示しない入力手段や表示手段等を備えた制御装置であり、例えば、図１に破線で示すように、真空ポンプ３２、電磁開閉弁６６、７４及び圧力センサ８４、８６が信号線によって接続される。制御盤３６は、例えば、圧力センサ８４、８６による検出圧力に基づき、真空ポンプ３２の駆動制御や電磁開閉弁６６、７４のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う。なお、当該真空封止装置１０では、流量調整弁６８、７８及びストップ弁７０、８０は手動式のものを用いているが、これら流量調整弁６８、７８及びストップ弁７０、８０についても、制御盤３６で駆動制御可能な電動式のものを用いてもよい。
【００５２】
次に、以上のように構成される真空封止装置１０を用いた真空断熱材１８の真空封止方法の一例を説明する。
【００５３】
先ず、大気中でチャンバ容器１２の蓋体１２ｂを開き、外縁部２４のうち、一端の開口部２４ａのみが封止されていない袋状の真空断熱材１８を載置台３８上にセットし、蓋体１２ｂを閉じてチャンバ容器１２内を密閉する。この際、真空断熱材１８の開口部２４ａは、図４に示されるように、押圧台４４及び受け台５４の間となる位置にセットされる。
【００５４】
続いて、チャンバ側大気開放配管７２及びベローズ側大気開放配管８２のストップ弁７０、８０を閉じた状態とし、制御盤３８の図示しない運転スイッチをＯＮすることにより、予め制御盤３８に設定しておいた設定圧力等の運転条件で真空封止装置１０の運転を開始する。すなわち、制御盤３８の制御下に、第１配管３４ａの電磁開閉弁６６を開き、第２配管３４ｂの電磁開閉弁７４も開いた後、真空ポンプ３２の運転を開始する。
【００５５】
真空ポンプ３２が運転されると、チャンバ容器１２の内部空間及びベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間が次第に減圧される。そして、圧力センサ８４、８６による検出圧力が、予め設定しておいた設定圧力になったことが確認されると、制御盤３８は、両電磁開閉弁６６、７４を閉じると共に、真空ポンプ３２の運転を停止する。これにより、チャンバ容器１２の内部空間及びベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間は、所望の圧力まで減圧された真空状態となり、真空断熱材１８の内部もチャンバ容器１２内と同じ真空状態となる。
【００５６】
例えば、本実施形態のように、被封止材として真空断熱材１８を真空封止する場合には、その断熱性能を十分に確保するため、チャンバ容器１２内が１０Ｐａ以下、より好ましくは１Ｐａ程度になるまで減圧するとよい。
【００５７】
このようにチャンバ容器１２内とベローズ１６ａ〜１６ｃ内とが所望の真空状態まで減圧された状態では、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内外空間、つまり、ベローズ１６ａ〜１６ｃの外側空間であるチャンバ容器１２ａの内部空間と、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間である伸縮部４８の内部や第２配管３４ｂ（分岐配管４６ａ〜４６ｃ）との間に圧力差はなく、例えば、両者共に１Ｐａ程度になっている。このため、ベローズ１６ａ〜１６ｃはその自重及び押圧台４４の重量等により、初期位置（自然長）まで収縮した状態にある（図３参照）。
【００５８】
そこで、次に、流量調整弁７８による流量調整下でストップ弁８０を開くことにより、ベローズ側大気開放配管８２を介してベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間を大気開放させる。これにより、ベローズ側大気開放配管８２から、負圧状態にあるベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間及び電磁開閉弁７４の下流側（真空ポンプ３２側とは反対側）の第２配管３４ｂ（分岐配管４６ａ〜４６ｃ）内へと、外部の空気が吸引される。
【００５９】
そうすると、ベローズ１６ａ〜１６ｃは、その内側空間の圧力が次第に上昇するのに伴い、その内外差圧によって内側から圧力を受けて次第に伸張し、押圧台４４を押し上げる。すなわち、ベローズ１６ａ〜１６ｃは、その外側空間が１Ｐａ程度の真空状態にある一方、その内側空間が０．１ＭＰａ程度の大気圧状態へと次第に近づくことから、チャンバ容器１２の底面に固着された下部フランジ４０ｂを基準として伸縮部４８が次第に伸張し、その上部に保持した押圧台４４を押し上げる。
【００６０】
最終的に、ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間が大気圧と等しくなって安定すると、図２に示すように、ベローズ１６ａ〜１６ｃは押圧台４４が真空断熱材１８の開口部２４ａの下面側を押圧し、受け台５４との間で開口部２４ａを強固に挟持した状態となり、その伸張が規制される。
【００６１】
なお、ベローズ１６ａ〜１６ｃの上部フランジ４０ａをストッパ部材５２によって受け止めることで、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張を規制し、この状態で押圧台４４が開口部２４ａを所望の圧力で押圧するように構成してもよい。また、このようなストッパ部材５２を設けておくことで、開口部２４ａの過度の押圧を防止することができるだけでなく、開口部２４ａのセット位置がずれていて、押圧台４４の上昇が規制できない場合であっても、ベローズ１６ａ〜１６ｃの上限の伸張長をストッパ部材５２によって規制できるため、ベローズ１６ａ〜１６ｃが過度な伸張を受けて破損することを防止できる。
【００６２】
開口部２４ａがその両面側から押圧台４４と受け台５４とによって強固に押圧され挟持された状態となると、続いて、加熱部５６、５８の各ヒータ６２をＯＮして、開口部２４ａを外面側（保護層２６ａ、２６ｂ側）から加熱し、内側で互いに密着されている熱溶着層３０ａ、３０ｂ間を熱溶着（高周波溶着）によって溶着させる。本実施形態では、上記のように熱溶着層３０ａ、３０ｂとしてポリエチレンを用いていることから、その融点（例えば、８０℃〜１００℃程度）以上の温度まで熱溶着層３０ａ、３０ｂを確実に加熱できるように、例えば、ヒータ６２の表面温度を１５０℃程度に設定し、加熱状態を所定時間継続する。
【００６３】
熱溶着層３０ａ、３０ｂの溶着が完了すると、次に、ヒータ６２への通電を停止した状態でしばらく放置して溶着部を冷却することで、開口部２４ａの封止工程を完了する。
【００６４】
続いて、流量調整弁６８による流量調整下でストップ弁７０を開くことにより、チャンバ側大気開放配管７２を介してチャンバ容器１２の内部空間を大気開放させた後、蓋体１２ｂを開くことで、外被材２０ａ、２０ｂ間に芯材２２を所望の圧力で減圧密封した真空断熱材１８を取り出すことができる。なお、この取り出し工程は、例えば、チャンバ側大気開放配管７２を介してチャンバ容器１２の内部空間を大気開放させる前に、ストップ弁８０を閉じてベローズ側大気開放配管８２を閉塞した後、電磁開放弁７４を開き、真空ポンプ３２を駆動してベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間を再度真空引きして当該ベローズ１６ａ〜１６ｃの内外空間での差圧をなくした後、ストップ弁７０、８０を開き、チャンバ容器１２の内部空間とベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間とを同時に大気開放させるようにしてもよい。
【００６５】
以上のように、本実施形態に係る真空封止装置１０では、真空ポンプ３２によって内部を減圧可能なチャンバ容器１２と、チャンバ容器１２内にセットされた被封止材（真空断熱材１８）の開口部２４ａを封止するシール装置１４とを備え、シール装置１４に、チャンバ容器１２内で伸縮可能であると共に、その内側空間が第２配管３４ｂ（分岐配管４６ａ〜４６ｃ）によってチャンバ容器１２外と連通されることで該チャンバ容器１２の内外空間を気密に仕切るベローズ１６ａ〜１６ｃと、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張方向で先端側に設けられ、ベローズ１６ａ〜１６ｃが伸張された場合に、チャンバ容器１２内に設置された受け台５４との間で開口部２４ａを押圧し挟持する押圧台４４と、押圧台４４及び受け台５４の接触面４４ａ、５４ａに設けられ、開口部２４ａを加熱・接合して封止する加熱部５６、５８とを備える。
【００６６】
このように、真空封止装置１０では、チャンバ容器１２の内外空間を気密に仕切り、且つ、押圧台４４を開口部２４ａに押し付けて受け台５４との間で挟持させる進退機構として、ベローズ１６ａ〜１６ｃを用いたことにより、チャンバ容器１２でのガスリークを防止し、所望の真空状態まで確実に減圧した後、その真空状態を維持したまま、開口部２４ａの封止作業を行ことができ、所望の真空状態を有する製品（例えば、真空断熱材１８）を製造することができる。しかも、当該真空封止装置１０では、前記進退機構としてベローズ１６ａ〜１６ｃを用いているため、チャンバ容器１２内を１０Ｐａ以下、さらには１Ｐａ程度の圧力まで減圧した場合であっても、上記従来技術のようにガスリークを生じることがなく、より高品質な真空断熱材１８を製造することができる。
【００６７】
この際、ベローズ１６ａ〜１６ｃでは、その外側空間が負圧（例えば、１Ｐａ）となり、その内側空間が陽圧（例えば、大気圧）となるため、伸張時に横揺れ等を生じる懸念があるが、シール装置１４では、ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸縮方向に沿って延在し、その外側面に摺接可能なガイド部材５０を設けたことにより、ベローズ１６ａ〜１６ｃの横揺れや破損を防止することができる。
【００６８】
ところで、平面視で円形状に形成されるベローズを１個のみ用い、例えば、長さ８００ｍｍ以上で幅３０ｍｍ程度に構成された長尺な押圧台４４を駆動しようとした場合には、当該ベローズが過度に大径化され、チャンバ容器１２を大型化する必要がある。これに対して、当該真空封止装置１０では、真空断熱材１８の開口部２４ａの長手方向に沿って複数（３個）のベローズ１６ａ〜１６ｃを並べて設置し、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの先端側（上部）を渡って延在する棒状の押圧台４４を設けているため、各ベローズ１６ａ〜１６ｃにコンパクトな外形のものを用いることができ、特に図１での左右方向の寸法を抑えて装置を小型化することができる。なお、平面視で楕円状や矩形状のベローズを用いれば、ベローズ１６ａ〜１６ｃに代えて、１個又は２個のベローズでも長尺な開口部２４ａに十分対応することができる。すなわち、ベローズの設置数は、当該ベローズの構造や開口部２４ａの寸法、チャンバ容器１２の構造等によって適宜変更可能である。
【００６９】
減圧配管３４のうち、シール装置１４を駆動する第２配管３４ｂは、ベローズ１６ａ〜１６ｃの設置数分だけ分岐した複数（本実施形態では３本）の分岐配管４６ａ〜４６ｃによって各ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間へとそれぞれ連通されている。このため、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの内側空間を分岐点Ｐ２で連通させることができるため、真空ポンプ３２による減圧時や、ベローズ側大気開放配管８２による大気開放時に、各ベローズ１６ａ〜１６ｃ相互間での圧力差を低減することができ、１つの押圧台４４を協働して支持・駆動する各ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸縮動作を揃えることができる。
【００７０】
この際、上記のように、各分岐配管４６ａ〜４６ｃのうち、開口部２４ａの長手方向で両端側に配置されたベローズ１６ａ、１６ｃへの分岐配管４６ａ、４６ｃについて、その流路断面積を等しくし、さらに分岐点Ｐ２から両ベローズ１６ａ、１６ｃの内側空間までの長さを同一又は略同一に設定しておくことが好ましい。そうすると、互いに協働して押圧台４４を上昇させるベローズ４６ａ〜４６ｃのうち、押圧台４４（開口部２４ａ）の長手方向で両端側のベローズ４６ａ、４６ｃ内への大気導入時の差圧を一層確実に抑えることが可能となり、押圧台４４を安定して上昇させることが可能となる。すなわち、本実施形態では、３個のベローズ１６ａ〜１６ｃを一列に並べているため、その両端にあるベローズ１６ａ、１６ｃの伸縮動作を可及的に同期させることができれば、真ん中のベローズ１６ｂの伸縮動作が多少ずれたとしても、押圧台４４の上下動を十分に安定させることができ、４個以上のベローズを用いた場合にも略同様に構成するとよい。
【００７１】
なお、図２中に２点鎖線で示すように、例えば、分岐配管４６ａ〜４６ｃの分岐点Ｐ２を含む位置に、流路容積を大幅に増大させるバッファ部９０を接続してもよい。このバッファ部９０を設けることにより、ベローズ側大気開放配管８２から導入される大気が、一旦バッファ部９０によって緩衝された後に、各分岐配管４６ａ〜４６ｃへと流入されるため、各ベローズ１６ａ〜１６ｃの伸張動作をより安定して同期させることができる。勿論、バッファ部９０は、分岐点Ｐ２を含む位置以外に接続してもよく、例えば、ベローズ側大気開放配管８２に接続してもよい。
【００７２】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【００７３】
例えば、上記実施形態では、被封止材としての真空断熱材１８の一端部にのみ開口部２４ａが形成されており、この開口部２４ａのみを封止する構成を例示したが、例えば、シール装置１４を２台以上設置して、又は押圧台４４の形状を変更して、被封止材の２以上の開口部を同時に又は連続的に封止するように構成してもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、押圧台４４及び受け台５４の両方に加熱部５６、５８をそれぞれ設けた構成を例示したが、加熱部としては被封止材の開口部を溶着できればよいことから、押圧台４４及び受け台５４の一方のみに設けてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 真空封止装置
１２ チャンバ容器
１４ シール装置
１６ａ〜１６ｃ ベローズ
１８ 真空断熱材
２０ａ、２０ｂ 外被材
２２ 芯材
２４ａ 開口部
３２ 真空ポンプ
３４ 減圧配管
３４ａ 第１配管
３４ｂ 第２配管
３６ 制御盤
４４ 押圧台
４４ａ、５４ａ 接触面
４６ａ〜４６ｃ 分岐配管
４８ 伸縮部
５０ ガイド部材
５２ ストッパ部材
５４ 受け台
５６、５８ 加熱部
６０ クッション材
６２ ヒータ
６６、７４ 電磁開閉弁
６８、７８ 流量調整弁
７０、８０ ストップ弁
７２ チャンバ側大気開放配管
８２ ベローズ側大気開放配管
９０ バッファ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプによって内部を減圧可能なチャンバ容器と、該チャンバ容器内にセットされた被封止材の開口部を封止するシール装置とを備える真空封止装置であって、
前記シール装置は、前記チャンバ容器内で伸縮可能であると共に、その内側空間が前記チャンバ容器外と連通されることで該チャンバ容器の内外空間を気密に仕切るベローズと、
前記ベローズの伸張方向で先端側に設けられ、前記ベローズが伸張された場合に、前記チャンバ容器内に設置された受け台との間で前記被封止材の開口部を押圧し挟持する押圧台と、
前記受け台及び前記押圧台のうち、少なくとも一方の前記被封止材への接触面に設けられ、前記開口部を加熱して接合する加熱部と、
を備えることを特徴とする真空封止装置。
【請求項２】
請求項１記載の真空封止装置において、
前記ベローズは、前記被封止材の開口部の長手方向に沿って複数並んで設置され、
前記押圧台は、各ベローズの先端側を渡って延在する棒状部材であることを特徴とする真空封止装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の真空封止装置において、
前記ベローズの伸縮方向に沿って延在し、該ベローズの外側面に摺接可能に配置されるガイド部材を設けたことを特徴とする真空封止装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の真空封止装置において、
前記真空ポンプに接続された減圧配管は、第１配管と第２配管とに分岐され、
前記第１配管が第１開閉弁を介して前記チャンバ容器の内部空間に連通される一方、前記第２配管が第２開閉弁を介して前記ベローズの内側空間に連通され、
前記第２配管には、前記ベローズの内側空間を大気開放するための大気開放配管が大気開放弁を介して接続されることを特徴とする真空封止装置。
【請求項５】
請求項４記載の真空封止装置において、
前記ベローズが前記複数並んで設置されている場合に、前記第２配管は、前記ベローズの設置数分だけ分岐した複数の分岐配管によって各ベローズの内側空間へとそれぞれ連通されることを特徴とする真空封止装置。
【請求項６】
請求項５記載の真空封止装置において、
前記各ベローズの内側空間へと連通される各分岐配管のうち、少なくとも前記開口部の長手方向で両端側に配置された各ベローズへの各分岐配管は、その分岐点から各ベローズの内側空間までの長さが同一に設定されることを特徴とする真空封止装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の真空封止装置において、
前記第２配管又は前記大気開放配管には、流路容積を増大させたバッファ部が接続されることを特徴とする真空封止装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の真空封止装置において、
前記被封止材は、外被材で芯材を包含すると共に、減圧封止して形成される真空断熱材であることを特徴とする真空封止装置。
【請求項１】
真空ポンプによって内部を減圧可能なチャンバ容器と、該チャンバ容器内にセットされた被封止材の開口部を封止するシール装置とを備える真空封止装置であって、
前記シール装置は、前記チャンバ容器内で伸縮可能であると共に、その内側空間が前記チャンバ容器外と連通されることで該チャンバ容器の内外空間を気密に仕切るベローズと、
前記ベローズの伸張方向で先端側に設けられ、前記ベローズが伸張された場合に、前記チャンバ容器内に設置された受け台との間で前記被封止材の開口部を押圧し挟持する押圧台と、
前記受け台及び前記押圧台のうち、少なくとも一方の前記被封止材への接触面に設けられ、前記開口部を加熱して接合する加熱部と、
を備えることを特徴とする真空封止装置。
【請求項２】
請求項１記載の真空封止装置において、
前記ベローズは、前記被封止材の開口部の長手方向に沿って複数並んで設置され、
前記押圧台は、各ベローズの先端側を渡って延在する棒状部材であることを特徴とする真空封止装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の真空封止装置において、
前記ベローズの伸縮方向に沿って延在し、該ベローズの外側面に摺接可能に配置されるガイド部材を設けたことを特徴とする真空封止装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の真空封止装置において、
前記真空ポンプに接続された減圧配管は、第１配管と第２配管とに分岐され、
前記第１配管が第１開閉弁を介して前記チャンバ容器の内部空間に連通される一方、前記第２配管が第２開閉弁を介して前記ベローズの内側空間に連通され、
前記第２配管には、前記ベローズの内側空間を大気開放するための大気開放配管が大気開放弁を介して接続されることを特徴とする真空封止装置。
【請求項５】
請求項４記載の真空封止装置において、
前記ベローズが前記複数並んで設置されている場合に、前記第２配管は、前記ベローズの設置数分だけ分岐した複数の分岐配管によって各ベローズの内側空間へとそれぞれ連通されることを特徴とする真空封止装置。
【請求項６】
請求項５記載の真空封止装置において、
前記各ベローズの内側空間へと連通される各分岐配管のうち、少なくとも前記開口部の長手方向で両端側に配置された各ベローズへの各分岐配管は、その分岐点から各ベローズの内側空間までの長さが同一に設定されることを特徴とする真空封止装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の真空封止装置において、
前記第２配管又は前記大気開放配管には、流路容積を増大させたバッファ部が接続されることを特徴とする真空封止装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の真空封止装置において、
前記被封止材は、外被材で芯材を包含すると共に、減圧封止して形成される真空断熱材であることを特徴とする真空封止装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２３２２９（Ｐ２０１３−２３２２９Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６７９０（Ｐ２０１１−１５６７９０）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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