真空断熱構造体
【課題】断熱性能を低下させることなく、組立作業性を向上する。
【解決手段】第１壁部１２と第２壁部１６とを備え、これらの間に多数の球状スペーサ２０を位置決め部材２１を介して配設するとともに、第１および第２壁部１２，１６の間を真空空間１９とした真空断熱構造体において、位置決め部材２１は、球状スペーサ２０の直径ｄより大きい大開口部２３と、球状スペーサ２０の直径ｄより少なくとも一部が小さい小開口部２４とを有する保持部２２を備え、保持部２２は、球状スペーサ２０に接する当接位置Ｐから小開口部２４までの高さＴ１が、球状スペーサ２０の当接位置Ｐから頂部までの上側寸法ｄ１より小さく、当接位置Ｐから大開口部２３までの高さＴ２が、球状スペーサ２０の下側寸法ｄ２より小さく、第１および第２壁部１２，１６のいずれにも固定されていない。
【解決手段】第１壁部１２と第２壁部１６とを備え、これらの間に多数の球状スペーサ２０を位置決め部材２１を介して配設するとともに、第１および第２壁部１２，１６の間を真空空間１９とした真空断熱構造体において、位置決め部材２１は、球状スペーサ２０の直径ｄより大きい大開口部２３と、球状スペーサ２０の直径ｄより少なくとも一部が小さい小開口部２４とを有する保持部２２を備え、保持部２２は、球状スペーサ２０に接する当接位置Ｐから小開口部２４までの高さＴ１が、球状スペーサ２０の当接位置Ｐから頂部までの上側寸法ｄ１より小さく、当接位置Ｐから大開口部２３までの高さＴ２が、球状スペーサ２０の下側寸法ｄ２より小さく、第１および第２壁部１２，１６のいずれにも固定されていない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱パネル、魔法瓶、真空二重管、真空二重ジャケット、真空容器等の真空断熱構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の真空断熱構造体は、対向する第１および第２壁部の間を密封して真空空間としている。この真空断熱構造体は、壁部の肉厚を厚くすれば、真空排気による内外の圧力差に抗して変形することを防止できるが、重量が重くなるという欠点がある。
【０００３】
そこで、特許文献１の真空断熱構造体では、第１および第２壁部の間に多数の球状スペーサを配設することにより、変形を防止できるようにしている。球状スペーサは、第１および第２壁部の間に均等に分布して配列しなければ、部分的な変形が生じる。そのため、特許文献１の真空断熱構造体は、球状スペーサを位置決め部材を介して配設する構成としている。この位置決め部材は、球状スペーサを覆う円錐筒部を備えている。この円錐筒部は、球状スペーサの直径より大きい大径開口部と、球状スペーサの直径より小さい小径開口部とを有する。そして、この位置決め部材に球状スペーサを配置し、第１および第２壁部のうち一方に溶接することによって、均等に分布して配設するように構成している。
【０００４】
特許文献１の真空断熱構造体は、第１および第２壁部を薄肉としても、内部の球状スペーサによって変形を確実に防止できるうえ、十分な断熱性能を得ることができる。しかし、この真空断熱構造体は、位置決め部材を壁部に対して溶接して固着する必要があるため、組立作業性が悪いという難点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２７５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では、断熱性能を低下させることなく、組立作業性を向上できる真空断熱構造体を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明の真空断熱構造体は、第１壁部と、この第１壁部と所定間隔をもって位置する第２壁部とを備え、これら第１および第２壁部の間に、これらの対向面に接触する直径（ｄ）の多数の球状スペーサを位置決め部材を介して配設するとともに、前記第１および第２壁部の間を密封して真空空間とした真空断熱構造体において、前記位置決め部材は、前記球状スペーサの直径（ｄ）より大きい寸法（Ｄ１）の大開口部と、前記球状スペーサの直径（ｄ）より少なくとも一部が小さい寸法（Ｄ２）の小開口部とを有する多数の保持部を備え、前記保持部は、前記球状スペーサに接する当接位置（Ｐ）から前記小開口部までの高さ（Ｔ１）が、前記球状スペーサの当接位置（Ｐ）から前記小開口部より突出した頂部までの上側寸法（ｄ１）より小さく、前記当接位置（Ｐ）から前記大開口部までの高さ（Ｔ２）が、前記球状スペーサの直径（ｄ）から前記上側寸法（ｄ１）を減算した下側寸法（ｄ２）より小さく、前記第１および第２壁部のいずれにも固定されていない構成としている。
【０００８】
ここで、第１および第２壁部の間の真空空間は、第１および第２壁部の周囲を溶着することにより密封して形成する構成、および、第１および第２壁部をラミネートフィルムで密封して形成する構成を含む。
【０００９】
この真空断熱構造体は、例えば位置決め部材の大開口部を上向きに位置させ、各保持部に球状スペーサを配置する。この状態で、大開口部が位置する上側に第１壁部を配置するとともに、小開口部が位置する下側に第２壁部を配置する。この状態で、上下を逆向きにすることにより、各保持部の軸線上に球状スペーサの中心を位置させる。その後、第１および第２壁部の間の空間を真空排気することにより形成される。このように、本発明の真空断熱構造体は、位置決め部材を第１および第２壁部のいずれにも固定しないため、組立作業性を向上できる。なお、球状スペーサは、真空排気により第１および第２壁部の間に圧接され、移動不可能な状態に位置決めされる。
【００１０】
そして、この真空断熱構造体では、第１壁部を下側に位置させると、固定していない位置決め部材の小開口部が球状スペーサに周方向に当接（嵌合）した状態をなす。この状態では、位置決め部材の大開口部の側は、保持部の高さ設定により第１壁部には当接しない。よって、この状態では、第１および第２壁部のうち、一方からの熱は点接触した球状スペーサからのみ他方へ伝熱される。
【００１１】
また、第２壁部を下側に位置させると、固定していない位置決め部材の小開口部が第２壁部に当接した状態をなす。この状態では、位置決め部材の大開口部の側は、第１壁部には当接しない。また、保持部の内周部は、球状スペーサに当接しない状態と、一部のみが点接触した状態のいずれかになる。位置決め部材と球状スペーサとが全く当接しない状態の場合、第２壁部からの熱は、位置決め部材を伝熱して再び第２壁部に戻されるため、第１壁部への伝熱は、球状スペーサからのみとなる。一方、位置決め部材と球状スペーサの一部が当接した状態の場合、第２壁部からの熱は、位置決め部材から球状スペーサを介して第１壁部へ伝熱する。しかし、位置決め部材と球状スペーサとの当接は点接触であるため、殆どの熱は第２壁部へ戻されることになる。
【００１２】
このように、本発明の真空断熱構造体は、固定していない位置決め部材が第１または第２壁部に当接しても、第１および第２壁部のうち、一方から他方への伝熱を最小限に抑えることができる。よって、断熱性能を低下させることはない。
【００１３】
この真空断熱構造体では、前記小開口部を、前記保持部の軸線に対して傾斜させることが好ましい。このようにすれば、第１または第２壁部に位置決め部材の小開口部が当接した状態になった際の伝熱を抑制し、断熱性能の低下を確実に防止できる。
【００１４】
または、前記位置決め部材の小開口部の側に、この小開口部が対向する壁部へ移動して干渉することを防止する規制部を設けることが好ましい。このようにすれば、位置決め部材の小開口部が第１または第２壁部に当接することを防止できる。そのため、第１および第２壁部の一方から他方へ位置決め部材を介して伝熱することを抑制できる。
この場合、前記規制部は、弾性的に変形可能な断熱材からなることが好ましい。このようにすれば、位置決め部材を介して伝熱することを確実に抑制できる。
または、前記規制部は、前記位置決め部材の一部を切り起こして設けることが好ましい。このようにすれば、位置決め部材を介して伝熱することを抑制できるとともに、部品点数が増加しないため、組立作業性を向上できる。
【００１５】
または、一部の前記保持部の前記小開口部を、少なくとも一部が前記寸法（Ｄ２）より小さく、前記球状スペーサの頂部が突出可能な寸法（Ｄ３）とすることが好ましい。このようにすれば、小開口部を寸法（Ｄ３）とした保持部には球状スペーサが接触し、小開口部を寸法（Ｄ２）とした保持部の殆どには球状スペーサが接触しない状態で、位置決め部材を規制できる。その結果、断熱性能を更に向上することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の真空断熱構造体では、第１および第２壁部の一方に球状スペーサと位置決め部材を配置し、位置決め部材を固定することなく、第１および第２壁部の他方を被せて真空排気すればよいため、組立作業性を向上できる。
【００１７】
また、真空断熱構造体は、固定していない位置決め部材が第１または第２壁部に当接しても、第１および第２壁部の一方から他方へ伝熱することを最小限に抑えることができる。よって、断熱性能を低下させることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態の真空断熱パネルを示し、（Ａ）は小開口部を上向きに配置した状態を示す断面図、（Ｂ）は小開口部を下向きに配置した状態を示す断面図、（Ｃ）は球状スペーサと保持部の関係を示す拡大断面図である。
【図２】密封前の真空断熱パネルの分解斜視図である。
【図３】図１（Ａ）での伝熱を示す断面図、（Ｂ）は図１（Ｂ）での伝熱を示す断面図である。
【図４】第２実施形態の真空断熱パネルを示す断面図である。
【図５】第３実施形態の真空断熱パネルを示す断面図である。
【図６】第４実施形態の真空断熱パネルを示す断面図である。
【図７】第５実施形態の真空断熱パネルを示す断面図である。
【図８】第６実施形態の真空断熱パネルを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は位置決め部材の斜視図である。
【図９】第７実施形態の真空断熱パネルを示す断面図である。
【図１０】第８実施形態の真空断熱パネルを示し、（Ａ）は小開口部を上向きに配置した状態を示す断面図、（Ｂ）は他の位置での要部断面図、（Ｃ）は球状スペーサと第２保持部の関係を示す拡大断面図、（Ｄ）は（Ｃ）の平面図である。
【図１１】第８実施形態の位置決め部材の斜視図である。
【図１２】（Ａ），（Ｂ）は組立工程の一例を示す断面図である。
【図１３】（Ａ），（Ｂ）は第８実施形態の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る真空断熱構造体である真空断熱パネル１０を示す。この真空断熱パネル１０は、一対の外装パネル１１，１５と、これらの間に配設した多数の球状スペーサ２０と、各球状スペーサ２０を位置決めするための位置決め部材２１とを備えている。そして、本実施形態では、位置決め部材２１を外装パネル１１，１５に固着することなく配設することにより、組立作業性を向上したものである。
【００２１】
なお、以下の説明では、外装パネル１１，１５を形式的に第１および第２として区別して説明するが、実際の生産および使用に関して、これらが区別されることはない。
【００２２】
第１および第２外装パネル１１，１５は、それぞれ薄肉（約０．５ｍｍ）のステンレス（ＳＵＳ３０４）により形成されている。第１外装パネル１１は、球状スペーサ２０が接触する第１壁部１２と、第１壁部１２の外周縁から屈曲された第１外面部１３と、第１外面部１３の端縁からフランジ状をなすように外向きに屈曲された第１接合部１４とを備えている。また、第２外装パネル１５は、第１外装パネル１１の開口側（第１接合部１４側）に配設される対称形状のもので、第２壁部１６と、第２外面部１７と、第２接合部１８とを備えている。
【００２３】
これら外装パネル１１，１５は、互いの接合部１４，１８が重畳するように突き合わされ、シーム溶接等の圧着接合またはＴＩＧ溶接等の突き合わせ溶接、ＭＩＧブレージング等によって接合されている。これにより、各外装パネル１１，１５の壁部１２，１６は、互いに所定間隔をもって平行に位置し、その間に形成される空間が、真空排気後に真空空間１９を構成する。なお、外装パネル１１，１５はステンレスに限られず、鉄やチタン等であってもよく、必要とされる耐熱温度に応じて変更が可能である。しかも、第１外装パネル１１と第２外装パネル１５とで異なる金属材料のものを使用してもよい。勿論、使用目的に応じた耐熱温度が得られるならば、樹脂により構成してもよい。
【００２４】
球状スペーサ２０は、熱伝導度が低い硬質なセラミックの一種であるジルコニア（Ｚｒｏ２）を、球状としたものである。この球状スペーサ２０の直径ｄは、外装パネル１１，１５を接合した状態で、壁部１２，１６の対向面間の隙間と同一に形成されている。なお、球状スペーサ２０はセラミックボールに限られず、ガラスボールや耐熱性樹脂ボールであってもよく、熱伝導度が低い硬質なものであれば適用可能である。
【００２５】
位置決め部材２１は、外装パネル１１，１５の壁部１２，１６間に球状スペーサ２０を均等に分布して配置するものである。この位置決め部材２１は薄肉（約０．２〜１．０ｍｍ）のシート状をなし、いずれの外装パネル１１，１５にも固定されることなく、対向する壁部１２，１６間に配置される。また、位置決め部材２１は、外装パネル１１，１５と同様のステンレス（ＳＵＳ３０４）により形成されている。なお、位置決め部材２１はステンレスに限られず、耐熱性樹脂により形成してもよい。また、輻射伝熱を防止するために、表面に銅メッキを施してもよい。
【００２６】
位置決め部材２１は、球状スペーサ２０を縦横に均等に分布して配置するために、多数の保持部２２が設けられている。これら保持部２２は、バーリング加工等によって一方向に突出するように設けた円錐筒状のものである。本実施形態では、保持部２２を３行４列の等間隔に設けているが、その形成位置や数は希望に応じて変更が可能である。
【００２７】
図１（Ｃ）に示すように、保持部２２の下端は、球状スペーサ２０の直径ｄより大きい寸法設定の大開口部２３とされている。また、保持部２２の上端は、球状スペーサ２０の直径ｄより小さい寸法設定の小開口部２４とされている。ここで、球状スペーサ２０の直径ｄより大きい寸法設定の大開口部２３とは、保持部２２の軸芯を通過する部分で切断した大開口部２３の両縁間寸法が、全て直径ｄより大きいことを意味する。また、球状スペーサ２０の直径ｄより小さい寸法設定の小開口部２４とは、保持部２２の軸芯を通過する部分で切断した小開口部２４の両縁間寸法が、少なくとも１箇所直径ｄより小さいことを意味する。そして、本実施形態の保持部２２は円錐筒状であるため、大開口部２３は直径ｄより大きい直径Ｄ１で形成され、小開口部２４は直径ｄより小さい直径Ｄ２で形成されている。
【００２８】
保持部２２の全高Ｔは、球状スペーサ２０の直径ｄより低く形成されている。更に具体的には、球状スペーサ２０に対して保持部２２を上方から被せると、球状スペーサ２０と保持部２２とは、平面視円形状をなすように接した状態をなす。この当接位置Ｐは、球状スペーサ２０の中心から保持部２２に対して垂直に交わる線上に位置する。当接位置Ｐから小開口部２４までの保持部２２の高さＴ１は、当接位置Ｐから球状スペーサ２０の上側頂部（保持部２２の軸線に沿った上端）までの上側寸法ｄ１より、小さくなるように構成されている。また、当接位置Ｐから大開口部２３までの保持部２２の高さＴ２は、当接位置Ｐから球状スペーサ２０の下側頂部、即ち球状スペーサ２０の直径ｄから上側寸法ｄ１を減算した下側寸法ｄ２より、小さくなるように構成されている。
【００２９】
次に、真空断熱パネル１０の製造方法の一例について説明する。
【００３０】
まず、位置決め部材２１の大開口部２３を上向きに位置させ、各保持部２２に球状スペーサ２０を配置する。この状態で、大開口部２３が位置する上側に第１外装パネル１１を配置するとともに、小開口部２４が位置する下側に第２外装パネル１５を配置する。この際、第１外装パネル１１または第２外装パネル１５に、真空排気後の真空空間１９で発生したガス等を吸収して所望の真空度を維持するためのゲッター（図示せず）を配設する。
【００３１】
ついで、第１および第２外装パネル１１，１５の接合部１４，１８を重畳させ、この状態で第１外装パネル１１が下側に位置するように、上下を逆向きにする。これにより、各保持部２２の軸線上に球状スペーサ２０の中心が位置するように、球状スペーサ２０が転動する。その結果、球状スペーサ２０を正確かつ簡単に均等に分布させることができる。その後、重畳させた接合部１４，１８を接合する。このように、位置決め部材２１は、第１および第２外装パネル１１，１５のいずれにも固着しない。
【００３２】
なお、大開口部２３が上側に位置するように位置決め部材２１を配置して、各保持部２２に球状スペーサ２０を配置した後、上側に第１装着パネル１１を配置する。その後、小開口部２４が上側に位置するように上下逆向きにして、その上側に第２装着パネル１５を配置してもよい。また、接合部１８が上側に位置するように第２装着パネル１５を配置し、その上側に大開口部２３が上側に位置するように位置決め部材２１を配置する。その後、各保持部２２に球状スペーサ２０を配置した後、上側に第１装着パネル１１を配置して、上下逆向きにしてもよい。これらのようにしても同様の作用を得ることができる。
【００３３】
接合前の第２外装パネル１５には、図２に示すように、断面凸形状に突出する排気部２５が形成され、この排気部２５に排気孔２６が形成されている。この排気孔２６は、第２外装パネル１５に開口を形成するだけでもよいし、チップ管を接合してもよい。また、第１外装パネル１１には、排気部２５の下面を閉塞する突片２７が設けられている。
【００３４】
この第２外装パネル１５の排気孔２６に排気装置の排気管をシール部材を介して押し付け、予め規定した真空度になるように真空排気する。そして、真空排気により規定の真空度に達すると、その真空度を維持した状態でリークテスト装置により外装体の内部空間にリークが存在するか否かをテストする。リークが無いことが確認されると、最後に、排気部２５の基部（付け根の部分）をシーム溶接により接合した後、他の外周縁と面一になる位置で切断する。
【００３５】
このように製造された真空断熱パネル１０は、第１および第２壁部１２，１６の間に、球状スペーサ２０の直径ｄと同一幅の真空空間１９が形成される。そして、第１および第２壁部１２，１６の対向面（内側面）には、球状スペーサ２０がそれぞれ接触し、その間隔が維持される。球状スペーサ２０は、第１および第２壁部１２，１６との接触により、略移動不可能に位置決めされる。
【００３６】
このように、本発明の真空断熱パネル１０は、位置決め部材２１に形成した各保持部２２によって、球状スペーサ２０を第１および第２壁部１２，１６間に均等に分布して、簡単かつ確実に配置することができる。そのため、完成した真空断熱パネル１０の厚さが不均一になることを防止できるとともに、それに伴う断熱性能の低下を防止できる。しかも、位置決め部材２１は、第１および第２外装パネル１１，１５のいずれにも固定する必要がないため、組立作業性の向上を図ることができる。
【００３７】
図３（Ａ）に示すように、真空断熱パネル１０の第１壁部１２を下側に位置させて使用すると、固定していない位置決め部材２１の小開口部２４が球状スペーサ２０に周方向に当接（嵌合）した状態をなす。この状態では、位置決め部材２１の大開口部２３の側は、保持部２２の高さＴ２の設定により第１壁部１２には当接しない。よって、この状態では、第１および第２壁部１２，１６のうち、一方（第１壁部１２）からの熱は点接触した球状スペーサ２０からのみ他方（第２壁部１６）へ伝熱される。
【００３８】
また、図３（Ｂ）に示すように、第２壁部１６を下側に位置させて使用すると、固定していない位置決め部材２１の小開口部２４が第２壁部１６に当接した状態をなす。この状態では、位置決め部材２１の大開口部２３の側は、第１壁部１２には当接しない。また、保持部２２の内周部は、球状スペーサ２０に当接しない状態と、図示のように一部のみが点接触した状態のいずれかになる。位置決め部材２１と球状スペーサ２０とが全く当接しない状態の場合、第２壁部１６からの熱は、位置決め部材２１を伝熱して再び第２壁部１６に戻される。よって、第１壁部１２への伝熱は、球状スペーサ２０からのみとなる。一方、位置決め部材２１と球状スペーサ２０の一部が当接した状態の場合、第２壁部１６からの熱は、位置決め部材２１から球状スペーサ２０を介して第１壁部１２へ伝熱する。しかし、位置決め部材２１と球状スペーサ２０との当接は点接触であるため、殆どの熱は第２壁部１６へ戻されることになる。
【００３９】
なお、真空断熱パネル１０を垂直面に配設する場合には、第２壁部１６を下側に位置させた場合と同様に、保持部２２の内周部は、一部のみが点接触した状態になる。そのため、この場合の伝熱作用も前述と同様になる。
【００４０】
このように、本発明の真空断熱構造体は、固定していない位置決め部材２１が第２壁部１６に当接しても、第１および第２壁部１２，１６のうち、一方（第２壁部１６）から他方（第１壁部１２）への伝熱を最小限に抑えることができる。よって、断熱性能を低下させることはない。
【００４１】
（第２実施形態）
図４は第２実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第２実施形態では、保持部２２の小開口部２４が当接する第２壁部１６の側に、輻射伝熱を防止するための銅またはアルミ等からなる金属箔２８を配設した点でのみ、第１実施形態と相違する。このように構成した第２実施形態では、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができるうえ、更に断熱性能を向上できる。
【００４２】
（第３実施形態）
図５は第３実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第３実施形態では、第１および第２壁部１２，１６に重畳するように、補強板２９を配設した点でのみ、第２実施形態と相違する。この補強板２９は、外装パネル１１，１５と同様のステンレス（ＳＵＳ３０４）により構成された薄肉（０．５〜１．０ｍｍ）のものである。そして、第３実施形態の球状スペーサ２０の直径ｄは、これら補強板２９，２９間の寸法と同一とされている。なお、補強板２９は、表面硬度が高いステンレス（ＳＵＳ３０１）により構成してもよい。
【００４３】
この第３実施形態では、第２実施形態と同様の作用および効果を得ることができるうえ、補強板２９によって壁部１２，１６の変形を確実に防止できる。即ち、真空空間１９の真空度が高い場合には、内外の圧力差によって壁部１２，１６が変形して、球状部材に対して部分的に面接触する可能性があるが、本実施形態では、確実に点接触状態を確保できる。よって、断熱性能の低下を確実に防止できる。
【００４４】
（第４実施形態）
図６は第４実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第４実施形態では、保持部２２の小開口部２４を、保持部２２の軸心に対して先細に傾斜させた点でのみ、第１実施形態と相違する。このように構成した第４実施形態では、保持部２２の突出側である第２外装パネル１５を下側に位置させて使用すると、小開口部２４の傾斜した上端のみが第２壁部１６に点接触する。そのため、この状態での第２壁部１６から位置決め部材２１自体への伝熱を抑制できる。よって、断熱性能の低下を確実に防止できる。
【００４５】
（第５実施形態）
図７は第５実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第５実施形態では、位置決め部材２１の小開口部２４の側の第２壁部１６との間に、規制部として断熱材３０を配設した点でのみ、第１実施形態と相違する。この断熱材３０は、グラスウールやセラミックウールからなる弾性的に変形可能なものである。このように構成した第５実施形態では、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。しかも、断熱材３０によって、小開口部２４が対向する第２壁部１６へ向けて移動し、干渉（当接）することを防止できる。そのため、第２壁部１６から第１壁部１２へ位置決め部材２１を介して伝熱することを確実に抑制できる。
【００４６】
（第６実施形態）
図８（Ａ）は第６実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第６実施形態では、断熱材３０の代わりに、規制部として位置決め部材２１に切起部３１を設けた点でのみ、第５実施形態と相違する。この切起部３１は、図８（Ｂ）に示すように、矩形状をなす一辺を連続させ、他の辺を切断して保持部２２の突出方向に屈曲させて設けたものである。この切起部３１は、保持部２２のバーリング（プレス）加工と同時に形成することができる。このように構成した第６実施形態では、第５実施形態と略同様の作用および効果を得ることができる。しかも、別部材からなる規制部が不要であるため、部品点数を削減し、組立作業性を向上できる。
【００４７】
（第７実施形態）
図９は第７実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第７実施形態では、外装パネル１１，１５に外面部１３，１７および接合部１４，１８を設けることなく、壁部１２，１６のみにより構成し、別材のラミネートフィルム３２によって密封して真空空間１９を形成した点で、各実施形態と相違する。このラミネートフィルム３２は、一辺のみを開口部３３とした袋状のものである。このラミネートフィルム３２は、金属箔の両面を樹脂シートで挟み込むようにして接着したものである。
【００４８】
そして、この第７実施形態の真空断熱パネル１０は、大開口部２３を上側に位置させて保持部２２内に球状スペーサ２０を配置した状態で、上下に第１壁部１２と第２壁部１６とを配置する。そして、これらによって挟み込んだ状態で上下を逆向きに配置して、開口部３３からラミネートフィルム３２内に配置する。そして、開口部３３から内部を真空排気した後、その開口部３３を溶着により密封する。そして、このように構成した第７実施形態では、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００４９】
（第８実施形態）
図１０（Ａ），（Ｂ）は第８実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第８実施形態では、一部の保持部２２の小開口部２４を、球状スペーサ２０の頂部が突出可能な寸法（直径）Ｄ２より更に小さい寸法設定Ｄ３とした点で、各実施形態と相違する。なお、以下の説明では、各実施形態と同一の寸法Ｄ２としたものを第１保持部２２Ａおよび第１小開口部２４Ａと称し、寸法Ｄ３としたものを第２保持部２２Ｂおよび第２小開口部２４Ｂと称する。
【００５０】
位置決め部材２１は、各実施形態と同様に、薄肉（約０．２〜１．０ｍｍ）のシート状ステンレス（ＳＵＳ３０４）からなり、いずれの外装パネル１１，１５にも固定されることなく、対向する壁部１２，１６間に配置される。この位置決め部材２１には、バーリング加工等によって保持部２２Ａ，２２Ｂがマトリクス状をなすように設けられている。本実施形態では、３行４列の保持部２２Ａ，２２Ｂのうち、対称に位置する第１，第３行第２，第３列の部分を第２保持部２２Ｂとし、他の部分を第１保持部２２Ａとしている。
【００５１】
第１保持部２２Ａは、各実施形態と同様に、直径Ｄ１の大開口部２３と直径Ｄ２の第１小開口部２４Ａを有する円錐筒状をなす。第２保持部２２Ｂは、第１保持部２２Ａと同様の円錐筒状をなし、その外周部に円弧状をなすように内向きに窪む凹部３５を周方向に所定間隔をもって複数（本実施形態では３箇所）設けたものである。具体的には、図１０（Ｃ），（Ｄ）に示すように、第２保持部２２Ｂの下端は、球状スペーサ２０の直径ｄより大きい寸法（直径）設定Ｄ１の大開口部２３である。また、第２保持部２２Ｂの上端は、一点鎖線で示す各凹部３５の内端部を結ぶ円形状の仮想開口部（内接円）により、第１小開口部２２Ａより更に小さい寸法（直径）設定Ｄ３の第２小開口部２４Ｂが構成されている。
【００５２】
第１および第２保持部２２Ａ，２２Ｂの全高Ｔは、球状スペーサ２０の直径ｄより低く形成されている。球状スペーサ２０に対して第２保持部２２Ｂを上方から被せると、球状スペーサ２０と第２保持部２２Ｂとは、凹部３５の内側頂部が点接触した状態をなす。この当接位置Ｐから小開口部２４Ｂまでの第２保持部２２Ｂの高さＴ１は、当接位置Ｐから球状スペーサ２０の上側頂部までの上側寸法ｄ１より小さく、当接位置Ｐから大開口部２３までの第２保持部２２Ｂの高さＴ２は、当接位置Ｐから球状スペーサ２０の下側頂部までの下側寸法ｄ２より小さくなるように構成されている。
【００５３】
この第８実施形態の真空断熱パネル１０は、第１実施形態と同様に組み立てられる。例えば、図１２（Ａ）に示すように、大開口部２３が上側に位置するように位置決め部材２１を配置して、各保持部２２Ａ，２２Ｂに球状スペーサ２０を配置した後、その上側に第１装着パネル１１を配置する。ついで、図１２（Ｂ）に示すように、小開口部２４Ａ，２４Ｂが上側に位置するように上下逆向きにする。これにより、各保持部２２Ａ，２２Ｂの軸線上に球状スペーサ２０の中心が位置するように、球状スペーサ２０が転動する。その後、小開口部２４Ａ，２４Ｂから突出した球状スペーサ２０上に第２装着パネル１５を配置した後、重畳させた接合部１４，１８を接合し、排気装置によって真空排気して排気部２５を封止する。
【００５４】
これにより、第１および第２壁部１２，１６の間に、球状スペーサ２０の直径ｄと同一幅の真空空間１９が形成される。第１および第２壁部１２，１６の対向面（内側面）には、球状スペーサ２０がそれぞれ接触して略移動不可能に位置決めされる。また、本実施形態の位置決め部材２１は、直径Ｄ２の第１小開口部２４Ａとした第１保持部２２Ａと、第１小開口部２４Ａより小さい直径Ｄ３の第２小開口部２４Ｂとした第２保持部２２Ｂを有する。そのため、図１０（Ａ）に示すように、小開口部２４Ａ，２４Ｂを上側に配置した状態は勿論、大開口部２３を上側に配置した状態でも、第１保持部２２Ａでは球状スペーサ２０と殆ど接触しない。その結果、第１および第２壁部１２，１６の双方向の伝熱を更に確実に抑えることができる。しかも、本実施形態では、更に以下の作用および効果を得ることができる。
【００５５】
即ち、位置決め部材２１を薄肉のシート状ステンレスにより構成する場合、図１２（Ａ）に示すように、保持部２２Ａ，２２Ｂを除く部分を平坦な状態とすることは極めて困難であり、図示のように歪みが生じることは避けられない。このように位置決め部材２１に歪みが生じていても、図１２（Ｂ）に示す状態で球状スペーサ２０上に第２装着パネル１５を配置し、下向きに負荷を加えた状態で接合部１４，１８を接合することにより、真空断熱パネル１０の製造には何ら問題はない。
【００５６】
しかし、このようにして製造した真空断熱パネル１０は、図１０（Ｂ）に示すように、歪みにより第２装着パネル１５に一部の保持部２２Ａ，２２Ｂが接触した状態になる。これにより、位置決め部材２１は、小開口部２４Ａ，２４Ｂを上側に配置した状態、大開口部２３を上側に配置した状態、開口部２３，２４Ａ，２４Ｂを横向きに配置した状態のいずれでも、歪みの矯正による弾性的な復元力や摩擦抵抗により、上下左右に移動不可能な状態をなす。
【００５７】
その結果、第２装着パネル１５と一部の保持部２２Ａ，２２Ｂとの接触により、図１０（Ａ）に示すように、小開口部２４Ａ，２４Ｂを上側に配置した状態では、第１および第２壁部１２，１６の双方向間の伝熱量が増えるかのように思われる。しかしながら、第２装着パネル１５と保持部２２Ａ，２２Ｂとは一部だけが接触した状態をなすうえ、本実施形態の真空断熱パネル１０は、第２小開口部２４Ｂとした第２保持部２２Ｂのみが球状スペーサ２０と接触した状態をなす。よって、全て直径Ｄ２の小開口部２４の保持部２２とした第１実施形態の位置決め部材２１に歪みが生じている場合と比較すると、第１および第２壁部１２，１６の双方向の伝熱を更に確実に抑えることができる。
【００５８】
なお、本発明の真空断熱構造体は、実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００５９】
例えば、前記実施形態では、全ての球状スペーサ２０を１枚の位置決め部材２１で位置決めしたが、２個以上の球状スペーサ２０を位置決め可能とした複数の位置決め部材２１によって、全て球状スペーサ２０を位置決めする構成としてもよい。
【００６０】
また、前記実施形態では、位置決め部材２１に対して縦横に均等に配列して保持部２２を設けたが、必ずしも平行かつ均等である必要はなく、特に加圧力が大きい部分が存在する場合には、その部分に多く配置する構成としてもよい。
【００６１】
さらに、第４実施形態から第８実施形態の真空断熱パネル１０では、第２実施形態と同様に金属箔２８を配設する構成としてもよく、また、第３実施形態のように金属箔２８と補強板２９を配設する構成としてもよい。しかも、第７実施形態では、第５実施形態または第６実施形態のように規制部を設ける構成としてもよい。
【００６２】
さらにまた、第８実施形態の第２保持部２２Ｂは、凹部３５を設けることにより直径Ｄ３の小開口部２４Ｂを設ける構成に限られず、図１３（Ａ）に示すように、直径Ｄ３の真円形状をなす小開口部２４Ｂとしてもよく、図１３（Ｂ）に示すように、短径Ｄ３の楕円形状をなす小開口部２４Ｂとしてもよい。
【００６３】
また、前記各実施形態では、保持部２２，２２Ａ，２２Ｂを円錐筒状をなすように形成したが、平面視三角形状以上の多角錐筒状であってもよい。さらに、前記実施形態では、真空断熱パネル１０の形状を平面視矩形状に形成したが、三角形状や五角形以上の多角形状でもよいうえ、円形状としてもよく、その形状は希望に応じて変更が可能である。
【００６４】
そして、前記実施形態では、真空断熱構造体として真空断熱パネル１０を用いて説明したが、魔法瓶、真空二重管、真空二重ジャケット、真空容器等の真空構造体にも適用可能であり、同様の作用および効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０…真空断熱パネル（真空断熱構造体）
１１…第１外装パネル
１２…第１壁部
１５…第２外装パネル
１６…第２壁部
１９…真空空間
２０…球状スペーサ
２１…位置決め部材
２２，２２Ａ，２２Ｂ…保持部
２３…大開口部
２４，２４Ａ，２４Ｂ…小開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱パネル、魔法瓶、真空二重管、真空二重ジャケット、真空容器等の真空断熱構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の真空断熱構造体は、対向する第１および第２壁部の間を密封して真空空間としている。この真空断熱構造体は、壁部の肉厚を厚くすれば、真空排気による内外の圧力差に抗して変形することを防止できるが、重量が重くなるという欠点がある。
【０００３】
そこで、特許文献１の真空断熱構造体では、第１および第２壁部の間に多数の球状スペーサを配設することにより、変形を防止できるようにしている。球状スペーサは、第１および第２壁部の間に均等に分布して配列しなければ、部分的な変形が生じる。そのため、特許文献１の真空断熱構造体は、球状スペーサを位置決め部材を介して配設する構成としている。この位置決め部材は、球状スペーサを覆う円錐筒部を備えている。この円錐筒部は、球状スペーサの直径より大きい大径開口部と、球状スペーサの直径より小さい小径開口部とを有する。そして、この位置決め部材に球状スペーサを配置し、第１および第２壁部のうち一方に溶接することによって、均等に分布して配設するように構成している。
【０００４】
特許文献１の真空断熱構造体は、第１および第２壁部を薄肉としても、内部の球状スペーサによって変形を確実に防止できるうえ、十分な断熱性能を得ることができる。しかし、この真空断熱構造体は、位置決め部材を壁部に対して溶接して固着する必要があるため、組立作業性が悪いという難点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２７５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では、断熱性能を低下させることなく、組立作業性を向上できる真空断熱構造体を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明の真空断熱構造体は、第１壁部と、この第１壁部と所定間隔をもって位置する第２壁部とを備え、これら第１および第２壁部の間に、これらの対向面に接触する直径（ｄ）の多数の球状スペーサを位置決め部材を介して配設するとともに、前記第１および第２壁部の間を密封して真空空間とした真空断熱構造体において、前記位置決め部材は、前記球状スペーサの直径（ｄ）より大きい寸法（Ｄ１）の大開口部と、前記球状スペーサの直径（ｄ）より少なくとも一部が小さい寸法（Ｄ２）の小開口部とを有する多数の保持部を備え、前記保持部は、前記球状スペーサに接する当接位置（Ｐ）から前記小開口部までの高さ（Ｔ１）が、前記球状スペーサの当接位置（Ｐ）から前記小開口部より突出した頂部までの上側寸法（ｄ１）より小さく、前記当接位置（Ｐ）から前記大開口部までの高さ（Ｔ２）が、前記球状スペーサの直径（ｄ）から前記上側寸法（ｄ１）を減算した下側寸法（ｄ２）より小さく、前記第１および第２壁部のいずれにも固定されていない構成としている。
【０００８】
ここで、第１および第２壁部の間の真空空間は、第１および第２壁部の周囲を溶着することにより密封して形成する構成、および、第１および第２壁部をラミネートフィルムで密封して形成する構成を含む。
【０００９】
この真空断熱構造体は、例えば位置決め部材の大開口部を上向きに位置させ、各保持部に球状スペーサを配置する。この状態で、大開口部が位置する上側に第１壁部を配置するとともに、小開口部が位置する下側に第２壁部を配置する。この状態で、上下を逆向きにすることにより、各保持部の軸線上に球状スペーサの中心を位置させる。その後、第１および第２壁部の間の空間を真空排気することにより形成される。このように、本発明の真空断熱構造体は、位置決め部材を第１および第２壁部のいずれにも固定しないため、組立作業性を向上できる。なお、球状スペーサは、真空排気により第１および第２壁部の間に圧接され、移動不可能な状態に位置決めされる。
【００１０】
そして、この真空断熱構造体では、第１壁部を下側に位置させると、固定していない位置決め部材の小開口部が球状スペーサに周方向に当接（嵌合）した状態をなす。この状態では、位置決め部材の大開口部の側は、保持部の高さ設定により第１壁部には当接しない。よって、この状態では、第１および第２壁部のうち、一方からの熱は点接触した球状スペーサからのみ他方へ伝熱される。
【００１１】
また、第２壁部を下側に位置させると、固定していない位置決め部材の小開口部が第２壁部に当接した状態をなす。この状態では、位置決め部材の大開口部の側は、第１壁部には当接しない。また、保持部の内周部は、球状スペーサに当接しない状態と、一部のみが点接触した状態のいずれかになる。位置決め部材と球状スペーサとが全く当接しない状態の場合、第２壁部からの熱は、位置決め部材を伝熱して再び第２壁部に戻されるため、第１壁部への伝熱は、球状スペーサからのみとなる。一方、位置決め部材と球状スペーサの一部が当接した状態の場合、第２壁部からの熱は、位置決め部材から球状スペーサを介して第１壁部へ伝熱する。しかし、位置決め部材と球状スペーサとの当接は点接触であるため、殆どの熱は第２壁部へ戻されることになる。
【００１２】
このように、本発明の真空断熱構造体は、固定していない位置決め部材が第１または第２壁部に当接しても、第１および第２壁部のうち、一方から他方への伝熱を最小限に抑えることができる。よって、断熱性能を低下させることはない。
【００１３】
この真空断熱構造体では、前記小開口部を、前記保持部の軸線に対して傾斜させることが好ましい。このようにすれば、第１または第２壁部に位置決め部材の小開口部が当接した状態になった際の伝熱を抑制し、断熱性能の低下を確実に防止できる。
【００１４】
または、前記位置決め部材の小開口部の側に、この小開口部が対向する壁部へ移動して干渉することを防止する規制部を設けることが好ましい。このようにすれば、位置決め部材の小開口部が第１または第２壁部に当接することを防止できる。そのため、第１および第２壁部の一方から他方へ位置決め部材を介して伝熱することを抑制できる。
この場合、前記規制部は、弾性的に変形可能な断熱材からなることが好ましい。このようにすれば、位置決め部材を介して伝熱することを確実に抑制できる。
または、前記規制部は、前記位置決め部材の一部を切り起こして設けることが好ましい。このようにすれば、位置決め部材を介して伝熱することを抑制できるとともに、部品点数が増加しないため、組立作業性を向上できる。
【００１５】
または、一部の前記保持部の前記小開口部を、少なくとも一部が前記寸法（Ｄ２）より小さく、前記球状スペーサの頂部が突出可能な寸法（Ｄ３）とすることが好ましい。このようにすれば、小開口部を寸法（Ｄ３）とした保持部には球状スペーサが接触し、小開口部を寸法（Ｄ２）とした保持部の殆どには球状スペーサが接触しない状態で、位置決め部材を規制できる。その結果、断熱性能を更に向上することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の真空断熱構造体では、第１および第２壁部の一方に球状スペーサと位置決め部材を配置し、位置決め部材を固定することなく、第１および第２壁部の他方を被せて真空排気すればよいため、組立作業性を向上できる。
【００１７】
また、真空断熱構造体は、固定していない位置決め部材が第１または第２壁部に当接しても、第１および第２壁部の一方から他方へ伝熱することを最小限に抑えることができる。よって、断熱性能を低下させることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態の真空断熱パネルを示し、（Ａ）は小開口部を上向きに配置した状態を示す断面図、（Ｂ）は小開口部を下向きに配置した状態を示す断面図、（Ｃ）は球状スペーサと保持部の関係を示す拡大断面図である。
【図２】密封前の真空断熱パネルの分解斜視図である。
【図３】図１（Ａ）での伝熱を示す断面図、（Ｂ）は図１（Ｂ）での伝熱を示す断面図である。
【図４】第２実施形態の真空断熱パネルを示す断面図である。
【図５】第３実施形態の真空断熱パネルを示す断面図である。
【図６】第４実施形態の真空断熱パネルを示す断面図である。
【図７】第５実施形態の真空断熱パネルを示す断面図である。
【図８】第６実施形態の真空断熱パネルを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は位置決め部材の斜視図である。
【図９】第７実施形態の真空断熱パネルを示す断面図である。
【図１０】第８実施形態の真空断熱パネルを示し、（Ａ）は小開口部を上向きに配置した状態を示す断面図、（Ｂ）は他の位置での要部断面図、（Ｃ）は球状スペーサと第２保持部の関係を示す拡大断面図、（Ｄ）は（Ｃ）の平面図である。
【図１１】第８実施形態の位置決め部材の斜視図である。
【図１２】（Ａ），（Ｂ）は組立工程の一例を示す断面図である。
【図１３】（Ａ），（Ｂ）は第８実施形態の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る真空断熱構造体である真空断熱パネル１０を示す。この真空断熱パネル１０は、一対の外装パネル１１，１５と、これらの間に配設した多数の球状スペーサ２０と、各球状スペーサ２０を位置決めするための位置決め部材２１とを備えている。そして、本実施形態では、位置決め部材２１を外装パネル１１，１５に固着することなく配設することにより、組立作業性を向上したものである。
【００２１】
なお、以下の説明では、外装パネル１１，１５を形式的に第１および第２として区別して説明するが、実際の生産および使用に関して、これらが区別されることはない。
【００２２】
第１および第２外装パネル１１，１５は、それぞれ薄肉（約０．５ｍｍ）のステンレス（ＳＵＳ３０４）により形成されている。第１外装パネル１１は、球状スペーサ２０が接触する第１壁部１２と、第１壁部１２の外周縁から屈曲された第１外面部１３と、第１外面部１３の端縁からフランジ状をなすように外向きに屈曲された第１接合部１４とを備えている。また、第２外装パネル１５は、第１外装パネル１１の開口側（第１接合部１４側）に配設される対称形状のもので、第２壁部１６と、第２外面部１７と、第２接合部１８とを備えている。
【００２３】
これら外装パネル１１，１５は、互いの接合部１４，１８が重畳するように突き合わされ、シーム溶接等の圧着接合またはＴＩＧ溶接等の突き合わせ溶接、ＭＩＧブレージング等によって接合されている。これにより、各外装パネル１１，１５の壁部１２，１６は、互いに所定間隔をもって平行に位置し、その間に形成される空間が、真空排気後に真空空間１９を構成する。なお、外装パネル１１，１５はステンレスに限られず、鉄やチタン等であってもよく、必要とされる耐熱温度に応じて変更が可能である。しかも、第１外装パネル１１と第２外装パネル１５とで異なる金属材料のものを使用してもよい。勿論、使用目的に応じた耐熱温度が得られるならば、樹脂により構成してもよい。
【００２４】
球状スペーサ２０は、熱伝導度が低い硬質なセラミックの一種であるジルコニア（Ｚｒｏ２）を、球状としたものである。この球状スペーサ２０の直径ｄは、外装パネル１１，１５を接合した状態で、壁部１２，１６の対向面間の隙間と同一に形成されている。なお、球状スペーサ２０はセラミックボールに限られず、ガラスボールや耐熱性樹脂ボールであってもよく、熱伝導度が低い硬質なものであれば適用可能である。
【００２５】
位置決め部材２１は、外装パネル１１，１５の壁部１２，１６間に球状スペーサ２０を均等に分布して配置するものである。この位置決め部材２１は薄肉（約０．２〜１．０ｍｍ）のシート状をなし、いずれの外装パネル１１，１５にも固定されることなく、対向する壁部１２，１６間に配置される。また、位置決め部材２１は、外装パネル１１，１５と同様のステンレス（ＳＵＳ３０４）により形成されている。なお、位置決め部材２１はステンレスに限られず、耐熱性樹脂により形成してもよい。また、輻射伝熱を防止するために、表面に銅メッキを施してもよい。
【００２６】
位置決め部材２１は、球状スペーサ２０を縦横に均等に分布して配置するために、多数の保持部２２が設けられている。これら保持部２２は、バーリング加工等によって一方向に突出するように設けた円錐筒状のものである。本実施形態では、保持部２２を３行４列の等間隔に設けているが、その形成位置や数は希望に応じて変更が可能である。
【００２７】
図１（Ｃ）に示すように、保持部２２の下端は、球状スペーサ２０の直径ｄより大きい寸法設定の大開口部２３とされている。また、保持部２２の上端は、球状スペーサ２０の直径ｄより小さい寸法設定の小開口部２４とされている。ここで、球状スペーサ２０の直径ｄより大きい寸法設定の大開口部２３とは、保持部２２の軸芯を通過する部分で切断した大開口部２３の両縁間寸法が、全て直径ｄより大きいことを意味する。また、球状スペーサ２０の直径ｄより小さい寸法設定の小開口部２４とは、保持部２２の軸芯を通過する部分で切断した小開口部２４の両縁間寸法が、少なくとも１箇所直径ｄより小さいことを意味する。そして、本実施形態の保持部２２は円錐筒状であるため、大開口部２３は直径ｄより大きい直径Ｄ１で形成され、小開口部２４は直径ｄより小さい直径Ｄ２で形成されている。
【００２８】
保持部２２の全高Ｔは、球状スペーサ２０の直径ｄより低く形成されている。更に具体的には、球状スペーサ２０に対して保持部２２を上方から被せると、球状スペーサ２０と保持部２２とは、平面視円形状をなすように接した状態をなす。この当接位置Ｐは、球状スペーサ２０の中心から保持部２２に対して垂直に交わる線上に位置する。当接位置Ｐから小開口部２４までの保持部２２の高さＴ１は、当接位置Ｐから球状スペーサ２０の上側頂部（保持部２２の軸線に沿った上端）までの上側寸法ｄ１より、小さくなるように構成されている。また、当接位置Ｐから大開口部２３までの保持部２２の高さＴ２は、当接位置Ｐから球状スペーサ２０の下側頂部、即ち球状スペーサ２０の直径ｄから上側寸法ｄ１を減算した下側寸法ｄ２より、小さくなるように構成されている。
【００２９】
次に、真空断熱パネル１０の製造方法の一例について説明する。
【００３０】
まず、位置決め部材２１の大開口部２３を上向きに位置させ、各保持部２２に球状スペーサ２０を配置する。この状態で、大開口部２３が位置する上側に第１外装パネル１１を配置するとともに、小開口部２４が位置する下側に第２外装パネル１５を配置する。この際、第１外装パネル１１または第２外装パネル１５に、真空排気後の真空空間１９で発生したガス等を吸収して所望の真空度を維持するためのゲッター（図示せず）を配設する。
【００３１】
ついで、第１および第２外装パネル１１，１５の接合部１４，１８を重畳させ、この状態で第１外装パネル１１が下側に位置するように、上下を逆向きにする。これにより、各保持部２２の軸線上に球状スペーサ２０の中心が位置するように、球状スペーサ２０が転動する。その結果、球状スペーサ２０を正確かつ簡単に均等に分布させることができる。その後、重畳させた接合部１４，１８を接合する。このように、位置決め部材２１は、第１および第２外装パネル１１，１５のいずれにも固着しない。
【００３２】
なお、大開口部２３が上側に位置するように位置決め部材２１を配置して、各保持部２２に球状スペーサ２０を配置した後、上側に第１装着パネル１１を配置する。その後、小開口部２４が上側に位置するように上下逆向きにして、その上側に第２装着パネル１５を配置してもよい。また、接合部１８が上側に位置するように第２装着パネル１５を配置し、その上側に大開口部２３が上側に位置するように位置決め部材２１を配置する。その後、各保持部２２に球状スペーサ２０を配置した後、上側に第１装着パネル１１を配置して、上下逆向きにしてもよい。これらのようにしても同様の作用を得ることができる。
【００３３】
接合前の第２外装パネル１５には、図２に示すように、断面凸形状に突出する排気部２５が形成され、この排気部２５に排気孔２６が形成されている。この排気孔２６は、第２外装パネル１５に開口を形成するだけでもよいし、チップ管を接合してもよい。また、第１外装パネル１１には、排気部２５の下面を閉塞する突片２７が設けられている。
【００３４】
この第２外装パネル１５の排気孔２６に排気装置の排気管をシール部材を介して押し付け、予め規定した真空度になるように真空排気する。そして、真空排気により規定の真空度に達すると、その真空度を維持した状態でリークテスト装置により外装体の内部空間にリークが存在するか否かをテストする。リークが無いことが確認されると、最後に、排気部２５の基部（付け根の部分）をシーム溶接により接合した後、他の外周縁と面一になる位置で切断する。
【００３５】
このように製造された真空断熱パネル１０は、第１および第２壁部１２，１６の間に、球状スペーサ２０の直径ｄと同一幅の真空空間１９が形成される。そして、第１および第２壁部１２，１６の対向面（内側面）には、球状スペーサ２０がそれぞれ接触し、その間隔が維持される。球状スペーサ２０は、第１および第２壁部１２，１６との接触により、略移動不可能に位置決めされる。
【００３６】
このように、本発明の真空断熱パネル１０は、位置決め部材２１に形成した各保持部２２によって、球状スペーサ２０を第１および第２壁部１２，１６間に均等に分布して、簡単かつ確実に配置することができる。そのため、完成した真空断熱パネル１０の厚さが不均一になることを防止できるとともに、それに伴う断熱性能の低下を防止できる。しかも、位置決め部材２１は、第１および第２外装パネル１１，１５のいずれにも固定する必要がないため、組立作業性の向上を図ることができる。
【００３７】
図３（Ａ）に示すように、真空断熱パネル１０の第１壁部１２を下側に位置させて使用すると、固定していない位置決め部材２１の小開口部２４が球状スペーサ２０に周方向に当接（嵌合）した状態をなす。この状態では、位置決め部材２１の大開口部２３の側は、保持部２２の高さＴ２の設定により第１壁部１２には当接しない。よって、この状態では、第１および第２壁部１２，１６のうち、一方（第１壁部１２）からの熱は点接触した球状スペーサ２０からのみ他方（第２壁部１６）へ伝熱される。
【００３８】
また、図３（Ｂ）に示すように、第２壁部１６を下側に位置させて使用すると、固定していない位置決め部材２１の小開口部２４が第２壁部１６に当接した状態をなす。この状態では、位置決め部材２１の大開口部２３の側は、第１壁部１２には当接しない。また、保持部２２の内周部は、球状スペーサ２０に当接しない状態と、図示のように一部のみが点接触した状態のいずれかになる。位置決め部材２１と球状スペーサ２０とが全く当接しない状態の場合、第２壁部１６からの熱は、位置決め部材２１を伝熱して再び第２壁部１６に戻される。よって、第１壁部１２への伝熱は、球状スペーサ２０からのみとなる。一方、位置決め部材２１と球状スペーサ２０の一部が当接した状態の場合、第２壁部１６からの熱は、位置決め部材２１から球状スペーサ２０を介して第１壁部１２へ伝熱する。しかし、位置決め部材２１と球状スペーサ２０との当接は点接触であるため、殆どの熱は第２壁部１６へ戻されることになる。
【００３９】
なお、真空断熱パネル１０を垂直面に配設する場合には、第２壁部１６を下側に位置させた場合と同様に、保持部２２の内周部は、一部のみが点接触した状態になる。そのため、この場合の伝熱作用も前述と同様になる。
【００４０】
このように、本発明の真空断熱構造体は、固定していない位置決め部材２１が第２壁部１６に当接しても、第１および第２壁部１２，１６のうち、一方（第２壁部１６）から他方（第１壁部１２）への伝熱を最小限に抑えることができる。よって、断熱性能を低下させることはない。
【００４１】
（第２実施形態）
図４は第２実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第２実施形態では、保持部２２の小開口部２４が当接する第２壁部１６の側に、輻射伝熱を防止するための銅またはアルミ等からなる金属箔２８を配設した点でのみ、第１実施形態と相違する。このように構成した第２実施形態では、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができるうえ、更に断熱性能を向上できる。
【００４２】
（第３実施形態）
図５は第３実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第３実施形態では、第１および第２壁部１２，１６に重畳するように、補強板２９を配設した点でのみ、第２実施形態と相違する。この補強板２９は、外装パネル１１，１５と同様のステンレス（ＳＵＳ３０４）により構成された薄肉（０．５〜１．０ｍｍ）のものである。そして、第３実施形態の球状スペーサ２０の直径ｄは、これら補強板２９，２９間の寸法と同一とされている。なお、補強板２９は、表面硬度が高いステンレス（ＳＵＳ３０１）により構成してもよい。
【００４３】
この第３実施形態では、第２実施形態と同様の作用および効果を得ることができるうえ、補強板２９によって壁部１２，１６の変形を確実に防止できる。即ち、真空空間１９の真空度が高い場合には、内外の圧力差によって壁部１２，１６が変形して、球状部材に対して部分的に面接触する可能性があるが、本実施形態では、確実に点接触状態を確保できる。よって、断熱性能の低下を確実に防止できる。
【００４４】
（第４実施形態）
図６は第４実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第４実施形態では、保持部２２の小開口部２４を、保持部２２の軸心に対して先細に傾斜させた点でのみ、第１実施形態と相違する。このように構成した第４実施形態では、保持部２２の突出側である第２外装パネル１５を下側に位置させて使用すると、小開口部２４の傾斜した上端のみが第２壁部１６に点接触する。そのため、この状態での第２壁部１６から位置決め部材２１自体への伝熱を抑制できる。よって、断熱性能の低下を確実に防止できる。
【００４５】
（第５実施形態）
図７は第５実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第５実施形態では、位置決め部材２１の小開口部２４の側の第２壁部１６との間に、規制部として断熱材３０を配設した点でのみ、第１実施形態と相違する。この断熱材３０は、グラスウールやセラミックウールからなる弾性的に変形可能なものである。このように構成した第５実施形態では、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。しかも、断熱材３０によって、小開口部２４が対向する第２壁部１６へ向けて移動し、干渉（当接）することを防止できる。そのため、第２壁部１６から第１壁部１２へ位置決め部材２１を介して伝熱することを確実に抑制できる。
【００４６】
（第６実施形態）
図８（Ａ）は第６実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第６実施形態では、断熱材３０の代わりに、規制部として位置決め部材２１に切起部３１を設けた点でのみ、第５実施形態と相違する。この切起部３１は、図８（Ｂ）に示すように、矩形状をなす一辺を連続させ、他の辺を切断して保持部２２の突出方向に屈曲させて設けたものである。この切起部３１は、保持部２２のバーリング（プレス）加工と同時に形成することができる。このように構成した第６実施形態では、第５実施形態と略同様の作用および効果を得ることができる。しかも、別部材からなる規制部が不要であるため、部品点数を削減し、組立作業性を向上できる。
【００４７】
（第７実施形態）
図９は第７実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第７実施形態では、外装パネル１１，１５に外面部１３，１７および接合部１４，１８を設けることなく、壁部１２，１６のみにより構成し、別材のラミネートフィルム３２によって密封して真空空間１９を形成した点で、各実施形態と相違する。このラミネートフィルム３２は、一辺のみを開口部３３とした袋状のものである。このラミネートフィルム３２は、金属箔の両面を樹脂シートで挟み込むようにして接着したものである。
【００４８】
そして、この第７実施形態の真空断熱パネル１０は、大開口部２３を上側に位置させて保持部２２内に球状スペーサ２０を配置した状態で、上下に第１壁部１２と第２壁部１６とを配置する。そして、これらによって挟み込んだ状態で上下を逆向きに配置して、開口部３３からラミネートフィルム３２内に配置する。そして、開口部３３から内部を真空排気した後、その開口部３３を溶着により密封する。そして、このように構成した第７実施形態では、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００４９】
（第８実施形態）
図１０（Ａ），（Ｂ）は第８実施形態の真空断熱パネル１０を示す。この第８実施形態では、一部の保持部２２の小開口部２４を、球状スペーサ２０の頂部が突出可能な寸法（直径）Ｄ２より更に小さい寸法設定Ｄ３とした点で、各実施形態と相違する。なお、以下の説明では、各実施形態と同一の寸法Ｄ２としたものを第１保持部２２Ａおよび第１小開口部２４Ａと称し、寸法Ｄ３としたものを第２保持部２２Ｂおよび第２小開口部２４Ｂと称する。
【００５０】
位置決め部材２１は、各実施形態と同様に、薄肉（約０．２〜１．０ｍｍ）のシート状ステンレス（ＳＵＳ３０４）からなり、いずれの外装パネル１１，１５にも固定されることなく、対向する壁部１２，１６間に配置される。この位置決め部材２１には、バーリング加工等によって保持部２２Ａ，２２Ｂがマトリクス状をなすように設けられている。本実施形態では、３行４列の保持部２２Ａ，２２Ｂのうち、対称に位置する第１，第３行第２，第３列の部分を第２保持部２２Ｂとし、他の部分を第１保持部２２Ａとしている。
【００５１】
第１保持部２２Ａは、各実施形態と同様に、直径Ｄ１の大開口部２３と直径Ｄ２の第１小開口部２４Ａを有する円錐筒状をなす。第２保持部２２Ｂは、第１保持部２２Ａと同様の円錐筒状をなし、その外周部に円弧状をなすように内向きに窪む凹部３５を周方向に所定間隔をもって複数（本実施形態では３箇所）設けたものである。具体的には、図１０（Ｃ），（Ｄ）に示すように、第２保持部２２Ｂの下端は、球状スペーサ２０の直径ｄより大きい寸法（直径）設定Ｄ１の大開口部２３である。また、第２保持部２２Ｂの上端は、一点鎖線で示す各凹部３５の内端部を結ぶ円形状の仮想開口部（内接円）により、第１小開口部２２Ａより更に小さい寸法（直径）設定Ｄ３の第２小開口部２４Ｂが構成されている。
【００５２】
第１および第２保持部２２Ａ，２２Ｂの全高Ｔは、球状スペーサ２０の直径ｄより低く形成されている。球状スペーサ２０に対して第２保持部２２Ｂを上方から被せると、球状スペーサ２０と第２保持部２２Ｂとは、凹部３５の内側頂部が点接触した状態をなす。この当接位置Ｐから小開口部２４Ｂまでの第２保持部２２Ｂの高さＴ１は、当接位置Ｐから球状スペーサ２０の上側頂部までの上側寸法ｄ１より小さく、当接位置Ｐから大開口部２３までの第２保持部２２Ｂの高さＴ２は、当接位置Ｐから球状スペーサ２０の下側頂部までの下側寸法ｄ２より小さくなるように構成されている。
【００５３】
この第８実施形態の真空断熱パネル１０は、第１実施形態と同様に組み立てられる。例えば、図１２（Ａ）に示すように、大開口部２３が上側に位置するように位置決め部材２１を配置して、各保持部２２Ａ，２２Ｂに球状スペーサ２０を配置した後、その上側に第１装着パネル１１を配置する。ついで、図１２（Ｂ）に示すように、小開口部２４Ａ，２４Ｂが上側に位置するように上下逆向きにする。これにより、各保持部２２Ａ，２２Ｂの軸線上に球状スペーサ２０の中心が位置するように、球状スペーサ２０が転動する。その後、小開口部２４Ａ，２４Ｂから突出した球状スペーサ２０上に第２装着パネル１５を配置した後、重畳させた接合部１４，１８を接合し、排気装置によって真空排気して排気部２５を封止する。
【００５４】
これにより、第１および第２壁部１２，１６の間に、球状スペーサ２０の直径ｄと同一幅の真空空間１９が形成される。第１および第２壁部１２，１６の対向面（内側面）には、球状スペーサ２０がそれぞれ接触して略移動不可能に位置決めされる。また、本実施形態の位置決め部材２１は、直径Ｄ２の第１小開口部２４Ａとした第１保持部２２Ａと、第１小開口部２４Ａより小さい直径Ｄ３の第２小開口部２４Ｂとした第２保持部２２Ｂを有する。そのため、図１０（Ａ）に示すように、小開口部２４Ａ，２４Ｂを上側に配置した状態は勿論、大開口部２３を上側に配置した状態でも、第１保持部２２Ａでは球状スペーサ２０と殆ど接触しない。その結果、第１および第２壁部１２，１６の双方向の伝熱を更に確実に抑えることができる。しかも、本実施形態では、更に以下の作用および効果を得ることができる。
【００５５】
即ち、位置決め部材２１を薄肉のシート状ステンレスにより構成する場合、図１２（Ａ）に示すように、保持部２２Ａ，２２Ｂを除く部分を平坦な状態とすることは極めて困難であり、図示のように歪みが生じることは避けられない。このように位置決め部材２１に歪みが生じていても、図１２（Ｂ）に示す状態で球状スペーサ２０上に第２装着パネル１５を配置し、下向きに負荷を加えた状態で接合部１４，１８を接合することにより、真空断熱パネル１０の製造には何ら問題はない。
【００５６】
しかし、このようにして製造した真空断熱パネル１０は、図１０（Ｂ）に示すように、歪みにより第２装着パネル１５に一部の保持部２２Ａ，２２Ｂが接触した状態になる。これにより、位置決め部材２１は、小開口部２４Ａ，２４Ｂを上側に配置した状態、大開口部２３を上側に配置した状態、開口部２３，２４Ａ，２４Ｂを横向きに配置した状態のいずれでも、歪みの矯正による弾性的な復元力や摩擦抵抗により、上下左右に移動不可能な状態をなす。
【００５７】
その結果、第２装着パネル１５と一部の保持部２２Ａ，２２Ｂとの接触により、図１０（Ａ）に示すように、小開口部２４Ａ，２４Ｂを上側に配置した状態では、第１および第２壁部１２，１６の双方向間の伝熱量が増えるかのように思われる。しかしながら、第２装着パネル１５と保持部２２Ａ，２２Ｂとは一部だけが接触した状態をなすうえ、本実施形態の真空断熱パネル１０は、第２小開口部２４Ｂとした第２保持部２２Ｂのみが球状スペーサ２０と接触した状態をなす。よって、全て直径Ｄ２の小開口部２４の保持部２２とした第１実施形態の位置決め部材２１に歪みが生じている場合と比較すると、第１および第２壁部１２，１６の双方向の伝熱を更に確実に抑えることができる。
【００５８】
なお、本発明の真空断熱構造体は、実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００５９】
例えば、前記実施形態では、全ての球状スペーサ２０を１枚の位置決め部材２１で位置決めしたが、２個以上の球状スペーサ２０を位置決め可能とした複数の位置決め部材２１によって、全て球状スペーサ２０を位置決めする構成としてもよい。
【００６０】
また、前記実施形態では、位置決め部材２１に対して縦横に均等に配列して保持部２２を設けたが、必ずしも平行かつ均等である必要はなく、特に加圧力が大きい部分が存在する場合には、その部分に多く配置する構成としてもよい。
【００６１】
さらに、第４実施形態から第８実施形態の真空断熱パネル１０では、第２実施形態と同様に金属箔２８を配設する構成としてもよく、また、第３実施形態のように金属箔２８と補強板２９を配設する構成としてもよい。しかも、第７実施形態では、第５実施形態または第６実施形態のように規制部を設ける構成としてもよい。
【００６２】
さらにまた、第８実施形態の第２保持部２２Ｂは、凹部３５を設けることにより直径Ｄ３の小開口部２４Ｂを設ける構成に限られず、図１３（Ａ）に示すように、直径Ｄ３の真円形状をなす小開口部２４Ｂとしてもよく、図１３（Ｂ）に示すように、短径Ｄ３の楕円形状をなす小開口部２４Ｂとしてもよい。
【００６３】
また、前記各実施形態では、保持部２２，２２Ａ，２２Ｂを円錐筒状をなすように形成したが、平面視三角形状以上の多角錐筒状であってもよい。さらに、前記実施形態では、真空断熱パネル１０の形状を平面視矩形状に形成したが、三角形状や五角形以上の多角形状でもよいうえ、円形状としてもよく、その形状は希望に応じて変更が可能である。
【００６４】
そして、前記実施形態では、真空断熱構造体として真空断熱パネル１０を用いて説明したが、魔法瓶、真空二重管、真空二重ジャケット、真空容器等の真空構造体にも適用可能であり、同様の作用および効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０…真空断熱パネル（真空断熱構造体）
１１…第１外装パネル
１２…第１壁部
１５…第２外装パネル
１６…第２壁部
１９…真空空間
２０…球状スペーサ
２１…位置決め部材
２２，２２Ａ，２２Ｂ…保持部
２３…大開口部
２４，２４Ａ，２４Ｂ…小開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１壁部と、この第１壁部と所定間隔をもって位置する第２壁部とを備え、これら第１および第２壁部の間に、これらの対向面に接触する直径（ｄ）の多数の球状スペーサを位置決め部材を介して配設するとともに、前記第１および第２壁部の間を密封して真空空間とした真空断熱構造体において、
前記位置決め部材は、前記球状スペーサの直径（ｄ）より大きい寸法（Ｄ１）の大開口部と、前記球状スペーサの直径（ｄ）より少なくとも一部が小さい寸法（Ｄ２）の小開口部とを有する多数の保持部を備え、
前記保持部は、前記球状スペーサに接する当接位置（Ｐ）から前記小開口部までの高さ（Ｔ１）が、前記球状スペーサの当接位置（Ｐ）から前記小開口部より突出した頂部までの上側寸法（ｄ１）より小さく、前記当接位置（Ｐ）から前記大開口部までの高さ（Ｔ２）が、前記球状スペーサの直径（ｄ）から前記上側寸法（ｄ１）を減算した下側寸法（ｄ２）より小さく、前記第１および第２壁部のいずれにも固定されていないことを特徴とする真空断熱構造体。
【請求項２】
前記小開口部を、前記保持部の軸線に対して傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱構造体。
【請求項３】
前記位置決め部材の小開口部の側に、この小開口部が対向する壁部へ移動して干渉することを防止する規制部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱構造体。
【請求項４】
前記規制部は、弾性的に変形可能な断熱材からなることを特徴とする請求項３に記載の真空断熱構造体。
【請求項５】
前記規制部は、前記位置決め部材の一部を切り起こして設けたものであることを特徴とする請求項３に記載の真空断熱構造体。
【請求項６】
一部の前記保持部の前記小開口部を、少なくとも一部が前記寸法（Ｄ２）より小さく、前記球状スペーサの頂部が突出可能な寸法（Ｄ３）としたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱構造体。
【請求項１】
第１壁部と、この第１壁部と所定間隔をもって位置する第２壁部とを備え、これら第１および第２壁部の間に、これらの対向面に接触する直径（ｄ）の多数の球状スペーサを位置決め部材を介して配設するとともに、前記第１および第２壁部の間を密封して真空空間とした真空断熱構造体において、
前記位置決め部材は、前記球状スペーサの直径（ｄ）より大きい寸法（Ｄ１）の大開口部と、前記球状スペーサの直径（ｄ）より少なくとも一部が小さい寸法（Ｄ２）の小開口部とを有する多数の保持部を備え、
前記保持部は、前記球状スペーサに接する当接位置（Ｐ）から前記小開口部までの高さ（Ｔ１）が、前記球状スペーサの当接位置（Ｐ）から前記小開口部より突出した頂部までの上側寸法（ｄ１）より小さく、前記当接位置（Ｐ）から前記大開口部までの高さ（Ｔ２）が、前記球状スペーサの直径（ｄ）から前記上側寸法（ｄ１）を減算した下側寸法（ｄ２）より小さく、前記第１および第２壁部のいずれにも固定されていないことを特徴とする真空断熱構造体。
【請求項２】
前記小開口部を、前記保持部の軸線に対して傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱構造体。
【請求項３】
前記位置決め部材の小開口部の側に、この小開口部が対向する壁部へ移動して干渉することを防止する規制部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱構造体。
【請求項４】
前記規制部は、弾性的に変形可能な断熱材からなることを特徴とする請求項３に記載の真空断熱構造体。
【請求項５】
前記規制部は、前記位置決め部材の一部を切り起こして設けたものであることを特徴とする請求項３に記載の真空断熱構造体。
【請求項６】
一部の前記保持部の前記小開口部を、少なくとも一部が前記寸法（Ｄ２）より小さく、前記球状スペーサの頂部が突出可能な寸法（Ｄ３）としたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２１５２９３（Ｐ２０１２−２１５２９３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−６３６７０（Ｐ２０１２−６３６７０）
【出願日】平成２４年３月２１日（２０１２．３．２１）
【出願人】（０００００２４７３）象印マホービン株式会社 (440)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月２１日（２０１２．３．２１）
【出願人】（０００００２４７３）象印マホービン株式会社 (440)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]