真空隔热面板制造装置的制作方法

本发明涉及一种真空隔热面板制造装置，其适合用于例如冰箱、冷藏库、保温库或住宅等的隔热壁等。

背景技术：

近年来，由于电力不足等的影响，各个产业均在进行节能产品和节能技术等的开发。真空隔热面板也是作为一种节能对策而被开发的商品，为了提高隔热性能抑制电力消耗，现在被广泛采用于作为冰箱和自动贩卖机等的隔热材料。另外，也在检讨将其应用于作为住宅用的隔热材料，现行的真空隔热面板一般而言是以铝层压膜将玻璃棉等芯材热封而成的结构。

以铝层压膜热封而成的结构的真空隔热面板中，由于水分自热封部透过而造成真空度降低，因此封入活性碳或沸石等吸附剂，但即便如此，经过7～8年后还是会有隔热性能减半的问题。因此，希望开发出一种能够长期维持隔热性的真空隔热面板。作为具有长期隔热性的真空隔热面板，已开发有一种真空隔热面板，其在玻璃棉等的芯材被不锈钢等的薄金属板包覆的状态下，焊接不锈钢的端部并且将内部抽真空而成。

作为这种真空隔热面板的制造装置，在专利文献1中公开有一种制造装置，将隔热材料配置在由设有排气口的外板体与内板体形成的空间，然后准备将外板体的周缘部与内板体的周缘部焊接而成的层叠体，将焊料配置在排气口的周围并将密封件载置于其上，然后将该层叠体配置于腔室内，利用抽真空部自排气口吸引空气，并对层叠体加热，由此使焊料熔化而通过密封件将排气口密封。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许4365736号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

根据专利文献1的制造装置，由于在腔室内进行抽真空和钎焊，因此腔室需要有足以置入外板体、内板体及隔热材料而成的层叠体整体的尺寸。进而，为了在腔室内进行钎焊，在腔室内还需要加热部。因此，真空隔热面板制造装置会大型化而耗费成本。

本发明的目的在于，提供一种可小型化的真空隔热面板制造装置。

用于解决问题的技术方案

本发明提供一种真空隔热面板制造装置，其对包材的内部通过排气口抽真空并利用密封件将所述排气口密封而制造真空隔热面板，所述包材包围具有隔热性的芯材且设有所述排气口，其中，所述真空隔热面板制造装置具备：腔室，其下部开口；腔室排气孔，其被设置于所述腔室；石英玻璃窗口部，其被设置于所述腔室的上部；保持部，其能够保持所述密封件；升降机构，其使所述保持部升降；框部件，其保持并升降所述腔室；激光焊接部，其被设置于所述腔室的外侧。

也可以是，所述保持部含有磁铁，在所述保持部的排气口侧面，能够通过磁力保持磁性体的所述密封件。

也可以是，所述保持部能够将所述密封件按压于覆盖所述包材的所述排气口的区域。

也可以是，在所述腔室的所述开口的外周安装有密封部件。

也可以是，所述激光焊接部的激光发射部能够将轴线为中止旋转。

发明效果

根据本发明，能够提供一种可小型化的真空隔热面板制造装置。

附图说明

图1是真空隔热面板1的剖视图；

图2是真空隔热面板1的分解图；

图3是制造真空隔热面板1的真空隔热面板制造装置2的框图；

图4是说明缝焊装置100的图；

图5是缝焊装置100的概略立体图；

图6是说明真空隔热面板制造装置2的真空装置3的图；

图7是说明使用了真空隔热面板制造装置2的真空隔热面板1的制造方法的图。

符号的说明

1真空隔热面板

2真空隔热面板制造装置

3真空装置

10芯材

20第一金属板

20金属板

21膨出部

30第二金属板

30金属板

31膨出部

32排气口

50背衬件

60密封件

100缝焊装置

200抽真空部

210腔室

211开口部

214石英玻璃

217填料

250密封件升降机构

251保持板

255升降板

300激光焊接部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。图1是利用本发明的真空隔热面板制造装置2制造的真空隔热面板1的剖视图。图2是真空隔热面板1的分解图。

(真空隔热面板1的整体结构)

真空隔热面板1具备：芯材10，其由具有隔热性的素材构成；第一金属板20(包材)及第二金属板30(包材)，这些金属板以夹持该芯材10的方式配置。

第一金属板20及第二金属板30在中央部设有膨出部21、31。第一金属板20及第二金属板30以将芯材10收容在该膨出部21、31的内表面侧的凹部处的状态叠合。

叠合后的第一金属板20及第二金属板30的周缘部40(4边)被缝焊。

在第二金属板30的中央设有圆形的开口即排气口32。夹着排气口32，在第二金属板30的内侧配置有圆环形状的背衬件50，在第二金属板30的外侧配置有圆形的密封件60以密封排气口32。

背衬件50、第二金属板30及密封件60如后所述被激光焊接，使得真空隔热面板1的内部保持真空状态。

(芯材10)

芯材10使用具有隔热性的素材，以具有规定厚度的方式层叠而构成，上述具有隔热性的素材为玻璃纤维或石棉等的无机纤维、或是合成纤维或天然纤维等有机纤维。

(金属板20、30)

第一金属板20及第二金属板30形成为在俯视下比芯材10大一圈的矩形形状，且以覆盖芯材10的上表面及下表面的方式配置。

作为第一金属板20及第二金属板30的材料，能够使用铝合金板或不锈钢板等各种金属板，但从耐变形性和长期保持外观的观点看，优选为使用强度及抗腐蚀性优秀的不锈钢板。

就第一金属板20及第二金属板30的厚度而言，从适合保持真空隔热面板1的内部的真空状态，并且使真空隔热面板1轻量化的观点看，优选为0.1mm～0.3mm。

(膨出部21、31)

在第一金属板20及第二金属板30上设有用于收容芯材的膨出部21、31。膨出部21、31具有以下的形状：使第一金属板20及第二金属板30各自的内面侧凹陷成与芯材10对应的形状，并向外面侧膨出。

(排气口32)

在第二金属板30的膨出部31的中央设有排气口32。

(背衬件50)

背衬件50具有圆环形状，在中央设有开口部51，该开口部51的直径与设于第二金属板30上的排气口32的直径相同。密封件60为圆板状，直径与背衬件50的直径相同。在实施方式中，背衬件50及密封件60使用磁性体即sus430不锈钢。然而，不限于此，背衬件50不限于磁性体而也可以为其它金属部件，另外，密封件60也可以为其它磁性体。

(真空隔热面板制造装置2)

接着，对制造上述真空隔热面板1的实施方式的真空隔热面板制造装置2进行说明。图3是真空隔热面板制造装置2的框图。真空隔热面板制造装置2具备：缝焊装置100，其进行第一金属板20及第二金属板30的外周的缝焊工序；真空装置3，其将已进行缝焊但内部尚未成为真空状态的面板的内部抽成真空并密封。真空装置3具备抽真空部200和激光焊接部300。

(缝焊装置100)

首先，对缝焊装置100进行说明。图4是说明缝焊装置100的图，图5是缝焊装置100的概略立体图。

缝焊装置100具备：多个下侧电极130、多个上侧电极140、支承这些多个上侧电极140的多个上侧电极支承部件150、上侧电极移动机构160、第一电极间距离可变机构170、第二电极间距离可变机构180。

在本实施方式中，下侧电极130、上侧电极140、上侧电极支承部件150、上侧电极移动机构160及第一电极间距离可变机构170均分别设有两个。

下侧电极130如图4和图5所示，形成为轨道状(块状)，且配置于地面101上。多个下侧电极130互相平行延伸。在本实施方式中，配置有两个下侧电极130。本实施方式中，下侧电极130经由被配置于地面101上的后述的第二电极间距离可变机构180配置于地面101上。

上侧电极140配置在下侧电极130各自的上方。上侧电极140形成为圆盘状，并且被配置成圆盘的周向(旋转方向)沿着下侧电极130延伸的方向。

上侧电极支承部件150对上侧电极140以可以在下侧电极130延伸的方向上旋转的方式支承。在本实施方式中，上侧电极支承部件150分别配置于上侧电极140的侧方，具备轴部件151和主体部152，该轴部件151连结于上侧电极140的旋转中心并沿水平方向延伸，该主体部152将该轴部件151可旋转地支承。

上侧电极移动机构160将上侧电极支承部件150移动到下侧电极130延伸的方向。上侧电极移动机构160例如由轨道部件构成，该轨道部件被配置于上侧电极支承部件150的上方，在与下侧电极130延伸的方向相同的方向上延伸，并且支承上侧电极支承部件150。

第一电极间距离可变机构170使下侧电极130与上侧电极140之间的距离可变。第一电极间距离可变机构170例如由活塞杆171和缸筒(未图示)构成，该活塞杆171的下端侧连结于上侧电极支承部件150且上端侧连结于上侧电极移动机构160，该缸筒使该活塞杆171在上下方向上进退。

第二电极间距离可变机构180被配置为介于下侧电极130与底面之间，使多个下侧电极130之间的距离w和多个上侧电极140之间的距离w可变。第二电极间距离可变机构180具备设置于地面101的基台181和被配置于该基台181的上表面的固定平台182及可动平台183。

基台181固定于地面101。固定平台182被固定于基台181的上表面。可动平台183被设置为可相对于基台181滑移。

在本实施方式中，上述两个下侧电极130中的一方被固定于固定平台182的上表面，另一方被固定于可动平台183的上表面。另外，两个上侧电极移动机构160及第一电极间距离可变机构170中的一方通过支承框架190固定于固定平台182的上表面，另一方通过支承框架190固定于可动平台183的上表面。

可动平台183在与下侧电极130延伸的方向正交的方向x上滑移。由此，能够变更两个下侧电极130之间的距离w和两个上侧电极之间的距离w。

(真空装置3)

接着，对真空隔热面板制造装置2的真空装置3进行说明。图6是说明真空隔热面板制造装置2的真空装置3的图。真空装置3具备抽真空部200和激光焊接部300。图中，为了容易理解而将其中一部分以剖面表示，但并非整体都以剖面表示。

(抽真空部200)

抽真空部200具备底部开口的腔室210和设于该腔室210内的密封件升降机构250。

(腔室210)

腔室210的底部开口(开口部211)。在该开口部211的外周上，遍及圆周方向的全周配置有填料217，通过使该填料217与第二金属板30的表面密接保持密封性，能够进行抽真空。

在腔室210的底部的外周设有向外径侧延伸的凸缘部212。在凸缘部212的外周固定有向上方延伸的柱部件218。柱部件218在图3中虽然表示为安装了左右对称的2根，但在实施方式中是在周向上均等地安装于3处。

柱部件218的上端被固定于保持密封件升降机构250的上板21。上板219为圆环状，且在中央部设有圆形的上板开口部220。

在腔室210的上部的中央设有窗口213，在窗口213中安装有石英玻璃214。在腔室210的侧部设有腔室排气孔215。配管216连接至腔室排气孔215，并且将未图示的真空泵连接至配管216。

密封件升降机构250具备：保持板251，其保持密封件60；支承棒253，其由下端支承保持板251；升降板255，支承棒253的上端固定于该升降板255；升降棒258，其与升降板255螺合；链轮260，其旋转升降棒；链条261；旋转钮262。

(保持板251)

保持板251为中央开设有孔252的圆环状，在内部安装有磁铁。如上所述，密封件60由磁性体制造，因此，保持板251能够以磁力保持密封件60。

此外，保持板251的磁力为作业员可徒手简单地自保持板251拆装密封件60的程度，如后述，对第二金属板30的排气口32进行密封时，真空吸引的力比磁力更强，因此若在真空吸引的状态下使保持板251上升，则密封件60自保持板251分离。

在保持板251上，在沿着圆周的3处安装有支承棒253。支承棒253在图3中虽然表示为安装有左右对称的2根，但在实施方式中在周向上均等地安装于3处。支承棒253向上方延伸，上端被安装于升降板255。

支承棒253在保持腔室210的气密状态的同时，可上下移动地插通腔室210的上表面的石英玻璃214的周围3处。

(升降板255)

升降板255为中央开设有孔256的圆环状，在固定对保持板251进行支承的支承棒253的部位的外周侧设有螺丝孔257。

在图3中虽然表示为在左右对称的2处设有螺丝孔257，但在实施方式中，在周向上均等地安装于3处。

在升降板的螺丝孔257内螺合有外周切削有螺纹的升降棒258。升降棒258在图3中虽然表示为设于左右对称的2处，但在实施方式中也在周向上均等地安装于3处。

升降棒258贯穿上板219上所设置的孔259，并以相对于上板219能够旋转且不能上下移动的方式保持。

在升降棒258的上端安装有链轮260。在3根升降棒258的链轮260间挂设有链条261。链条261与链轮260的齿轮啮合。升降棒258中的1根在链轮260的上部安装有旋转钮262。

(激光焊接部300)

以覆盖上述抽真空部200的外侧的形式配置有框部件301。框部件301具备：基底部件302、其自基底部件302的外周部向上方延伸的柱部件303、及被固定于柱部件303的上端的上框部304，框部件301利用连结棒306与抽真空部200固定。

通过固定上框部304与柱部件303的螺母307与弹簧308的作用，若将螺母307朝顺时针方向或逆时针方向转动，则上框部304上下移动，成为可固定密封前的真空隔热面板1以及使密封后的真空隔热面板1开放的结构。在上框部304的中央设有圆形的孔305。

在上框部304的上部配置有激光焊接部300。激光焊接部300具备激光照射部310。激光照射部310能够以真空装置3的轴线a为中心旋转。即，能够沿着以轴线a为中心的规定半径的圆周移动。

上述的上板开口部220、窗口213、孔252及石英玻璃214以轴线a为中心配置，自以轴线a为中心可旋转的激光照射部310发射的激光，经由上板开口部220透射过石英玻璃214，并通过孔252，对密封件60、第二金属板30的排气口32的外周部以及背衬件50进行焊接。

此外，上板开口部220、窗口213、孔252及石英玻璃214的直径比排气口32的直径更大一定的宽度，例如为背衬件50的外径的程度，由此，如后述，当对密封件60、第二金属板30及背衬件50进行激光焊接时，不会妨碍到激光的光路。

(真空隔热面板1的制造方法)

接着，对使用了实施方式的真空隔热面板制造装置2的真空隔热面板1的制造方法进行说明。图7是说明使用了真空隔热面板制造装置2的真空隔热面板1的制造方法的图。

真空隔热面板1的制造方法具备：叠合工序、缝焊工序、抽真空工序、激光焊接工序及切断工序。

(叠合工序)

图7(a)是说明叠合工序的图。

首先，将形成有膨出部21的第一金属板20以膨出部21朝向下方的方式进行配置，并将芯材10收容于该第一金属板20的上表面的凹部。

将背衬件50载置于芯材10上。背衬件50大致配置于芯材10的中央。

而且，在第一金属板20、芯材10及背衬件50上将形成有膨出部31的第二金属板30以膨出部31朝向上侧的方式叠合，形成层叠体1a。

此时，以使背衬件50的开口部51与第二金属板30的排气口32一致的方式进行调整。

(缝焊工序)

图7(b)是说明缝焊工序的图。缝焊工序中，对已通过叠合工序制造的层叠体1a中的第一金属板20及第二金属板30的边缘部(4边)进行缝焊。边缘部是指比膨出部21、31的更外侧、且在内部不包含芯材10的部分。该缝焊工序在大气中进行。

缝焊处理通过图4和图5所示的缝焊装置100进行。

首先，将通过叠合工序制造的层叠体1a设置在缝焊装置100中。

具体而言，使图4中的可动平台183滑移，使两个下侧电极130之间的距离与进行缝焊的两个边l1(图示于图5中)之间的距离一致。

然后，将层叠体1a配置成使进行缝焊的两个边l1位于下侧电极130的上表面。

接着，通过缝焊装置100对两个边l1进行缝焊处理。

具体而言，首先通过第一电极间距离可变机构170使两个上侧电极140下降，将第一金属板20及第二金属板30分别夹持在上侧电极140与下侧电极130之间。

通过上侧电极移动机构160使两个上侧电极140分别同时在下侧电极130延伸的方向上进行旋转移动，同时对第一金属板20与第二金属板30进行缝焊。

由此，第一金属板20及第二金属板30的彼此对向的两个边l1被同时缝焊。

接着，通过缝焊装置100，与上述l1同样地对与边l1正交的两个边l2进行缝焊处理。此时，边l1的焊接线与边l2的焊接线交叉。

由此，第一金属板20及第二金属板30的彼此对向的两个边l1和与该两个边正交且彼此对向的边l2被缝焊。通过以上的缝焊工序，制造内部尚未成为真空状态的面板1b。

(抽真空工序)

图7(c)是说明抽真空工序的图。

首先，将密封件60安装于保持板251。此时，保持板251位于比腔室210的开口部211靠上方。另外，使密封件60的中心对齐轴线a。此时，密封件60由磁性体制造，能够通过保持板251的磁力而轻易拆装。

将通过缝焊工序制造的内部尚未成为真空的面板1b配置于框部件301的基底部件302之上的腔室210之下。而且，通过旋紧螺母307，使用框部件301固定。此时，设置成使面板1b的排气口32的中心对齐至装置的轴线a上，并且以可均匀地将面板1b压下的方式进行固定。

此时，在腔室210的底部安装有填料217，因此，与面板1b的第二金属板30的上表面的密闭性良好。

使连接于腔室210的腔室排气孔215的未图示的真空泵动作，进行抽真空，直到腔室210内达到目标真空度以下。

此外，进行该抽真空时，也可以暂时使密封件60下降而靠近排气口32，在该状态下开始抽真空。抽真空在刚启动时有可能发生乱气流而使芯材10的例如玻璃棉等飞散，但在可能发生乱气流的抽真空的初期，通过这样使密封件60与排气口32的距离靠近，气流可稳定，因此，降低这种内容物飞散等的可能性。在气流稳定后，以不会对抽真空造成干扰的方式使密封件60上升。

就抽真空刚启动时的排气口32与密封件60之间的距离而言，从防止因乱气流而造成玻璃棉飞散的观点看，优选为0.5mm～3.0mm。

到达目标真空度后，如图7(d)所示，使密封件60下降以封闭排气口32。在此，如下进行密封件60的下降。

旋转图6所示的旋转钮262。这样，旋转力会通过链条261传递，链轮260分别旋转。如果链轮260旋转，连结于链轮260上的升降棒258也旋转，与升降棒258的螺纹部螺合的升降板255上下移动。如果升降板255下降，由升降板255支承的支承棒253和由支承棒253的下端支承的保持板251下降，而由保持板251保持的密封件60也下降。

这样使密封件60下降，对排气口32侧进行推压。通过该推压，形成由插入面板1b内的背衬件50与已降下的密封件60夹持第二金属板30的形态，因此，已降下的密封件60、第二金属板30及背衬件50的这3片重叠的部分成为被压挤到没有空隙的状态。

(激光焊接工序)

然后，通过激光焊接部300的激光照射部310，将激光照射至密封件60、第二金属板30及背衬件50这3片重叠的部分。激光的照射通过使激光照射部310旋转而对排气口32的整个周围进行。

在此，除了已降下的密封件60与第二金属板30以外，还配置有背衬件50。因为第二金属板30较薄，所以在激光焊接时若仅有密封件60与第二金属板30，有可能会发生熔穿。然而，本实施方式中因为还配置有背衬件50，因此熔穿的可能性较低。

通过激光照射部310所照射的激光，密封件60、第二金属板30及背衬件50这3片重叠的部分被沿着圆周焊接，能够完全密封被第一金属板20及第二金属板30夹持且配置有芯材10的内部空间，由此完成真空隔热面板1。

对已降下的密封件60、第二金属板30及背衬件50这3片重叠的部分进行激光焊接后，解除真空状态，使旋转钮262进行与下降时相反的旋转，从而使保持板251上升。

(切断工序)

在切断工序中，针对经过激光焊接工序使内部空间密封的真空隔热面板1，通过松开框部件301的螺母307自真空装置3取下，将真空隔热面板1的外周部的多余部分切断，完成真空隔热面板1。

(实施例)

在以下的条件下，使用上述真空隔热面板制造装置2实际制造了真空隔热面板1。

作为芯材10，使用约1200g/m²单位面积重量的玻璃棉，并且使用在叠合第一金属板20及第二金属板30时能够以没有空隙的方式填充后述膨出部的内面侧的尺寸的芯材。

作为第一金属板20及第二金属板30，使用sus304不锈钢板。尺寸为220mm×220mm×0.1mm。而且，分别通过冲压成型在第一金属板20及第二金属板30上制作出190mm×190mm×5.0mm的膨出部21、31。

第二金属板30的膨出部31的中央的排气口32的直径为20mm。

背衬件50及密封件60使用磁性体，即sus430。使用厚度0.3mm、外径尺寸40mm的尺寸。背衬件50的开口部51设为与设于第二金属板30上的排气口32相同的直径20mm。

作为缝焊装置100使用了单相交流式的装置。上侧电极为直径100mm、厚度4mm，且电极前端部平坦的圆盘状电极。下侧电极为厚度4mm、高度50mm、长度250mm，且电极前端部的曲率为20r的块状电极。焊接条件为：加压力250n、焊接速度1m/min、焊接电流1.6ka，且通电时间的开关比为3ms/2ms。

腔室210的开口部211的外径为220mm的程度，填料217为厚度20mm的硅橡胶制。

石英玻璃214使用波长1μm的激光能够透射的外径40mm的圆形石英玻璃。

激光焊接部300使用ipg公司制的光纤激光焊接机，焊接条件为：焊接速度10m/min、输出功率700w，激光点口径且激光振荡方式为脉冲方式。

在上述条件下，制造真空隔热面板1，并实施其性能评价。

真空隔热面板1的性能使用英弘精机公司制的热传导率测定装置(型号：fox200)，以真空隔热面板1的中央部的平均温度成为25℃的条件测定热传导率并进行评价。

以同样的条件试作出3件真空隔热面板1，测定热传导率，结果是，每一件试样的热传导率均落在2.5～3.0mw/m·k的范围内，能够确认到可试作出隔热性能优异且耐热性也优异的不锈钢制的真空隔热面板1。

(效果)

(1)由于实施方式中的真空隔热面板制造装置2具备激光焊接部300，所以能够利用激光通过密封件60对排气口32进行密封。

激光焊接不需要如钎焊那样在焊接位置加热，能够通过石英玻璃214自腔室210的外部进行照射。因此不需要在腔室210内配置加热部等。能够实现腔室210的小型化，能够削减真空隔热面板1的制造成本。

在进行激光焊接的情况下，在第二金属板30的排气口32的部分的内侧配置背衬件50。因此激光焊接造成的熔穿的可能性较低，能够对配置有该背衬件50的部分进行激光焊接。因此能够通过已使用激光焊接的密封件60对排气口32进行密封。

(2)这样，由于腔室210可小型化，因此能够作成以将包含面板1b的排气口32一部分被覆的方式配置的紧凑的形状，使得排气容易而不耗费劳力，能够削减成本并且也能够缩短操作时间。

(3)由于具备可保持密封件60的保持部251与可使该保持部251升降的升降机构250，因此能够使密封件60下降而按压排气口32侧。因此能够通过插入面板1b内的背衬件50和已下降的密封件60夹持第二金属板30。由此，已下降的密封件60、第二金属板30及背衬件50这3片重叠的部分能够成为被压挤到没有空隙的状态，可以进行后续的由激光照射执行的密封。

(5)由于保持板251含有磁铁，所以容易拆装由磁性体制造的密封件60。

(6)激光照射部310能够以轴线a为中心旋转。即，由于沿着以轴线a为中心的规定半径的圆周移动，因此能够对排气口32的外周进行圆形焊接。

(7)由于在腔室210的底部安装有填料(密封部件)217，因此与面板1b的第二金属板30的上表面的密闭性良好。