JP2006043022A - 保温槽 - Google Patents

Abstract

【課題】平板状の真空断熱材を保温槽に設置した場合に生じる外袋へのダメージを低減し、経時性能の劣化を小さくする。
【解決手段】平板状の真空断熱材１に折り曲げ溝を作成し、溝部で折り曲げを行い、多角柱形状に内容器側面を取り囲むよう設置することにより、多角柱の上端部と下端部で稜線が折れ曲がることにより生じる外袋を構成するフィルムのガスバリア層の亀裂発生を低減することができる。これにより、真空断熱材１の侵入ガス量の増加を低減することができ、経時信頼性が従来の円筒加工品より向上する。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空断熱材を搭載した保温槽に関するものである。

従来、この種の保温槽は、内容器の外側に真空断熱材を設置しており、その結果内容器から漏洩する熱量を低減し、高い省エネ効果を有している（特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載された従来の電気湯沸し器を示すものである。図８に示すように、外側部を構成する機体２１と、水などの被収容物２２を収容する容器２３と、容器２３の周囲に装着させた、芯材３２と外袋３３からなり内部を減圧して得られる真空断熱材３１と、容器２３の外底面部に設置した加熱手段２６とから構成されている。

以上の様に構成された電気湯沸し器では、被収容物２２は加熱手段２６により一定温度に加熱・保温され、保温中は真空断熱材３１により容器２３側面からの放熱を抑え保温時のエネルギー量を低減していた。

また、真空断熱材３１は、平板形状のものを円筒に曲げ、容器２３と密着させたものであり、一般にヒレ部と呼ばれる外袋３３内において芯材３２を有さない箇所は外側に折り曲げられている。

これにより、外袋３３のヒートシール部は低温環境におかれるため、シール部から経時的に侵入するガス量は、折り曲げを行わない場合またはヒレ部を内側に折り曲げた場合と比較し大幅に低減していた。また、ヒレ部を折り曲げることにより、断熱材の有効面積が増大するため、保温対象物に対して効率よく適用することができた。

また、電気ポットに配設する真空断熱材を形成する際に、図９に示すように、所定幅の芯材２０を外袋１９内に所定の間隔を保ち複数枚配設して減圧・封止をおこない、芯材２０と芯材２０の間においてのみ折り曲げを行うことにより、真空断熱材の曲げ性を改善したものがある。ヒレ部の処理法については特に記載されていない（特許文献２参照）。
特開平１１−２９０２１０号公報 特開２００２−６５４６１号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成では、平板状の真空断熱材３１のヒレ部を折り曲げ後に円筒加工を行う為、円筒内面側のフィルムにシワが生じ、そのシワ部分の延長上にあたるヒレの折り曲げ部分には稜線の折れが生じる。この部分では伸縮性に乏しいフィルムに亀裂が生じることがあり、そこからガス侵入量の増大が生じるため、経時信頼性の低下を引き起こしていた。

また、上記特許文献２では、真空断熱材の可とう性改善を目的として芯材２０と芯材２０の間に隙間を設けており、折れ曲がり箇所が円筒加工品よりも低減することから外袋１９の亀裂を低減できるが、隙間箇所から熱漏洩が生じる為、初期の断熱性能が悪化するという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、従来よりも真空断熱材の曲げ時に生じる外袋のダメージを低減し、経時的な省エネ性能の低下が小さく、また初期断熱性能の良好な真空断熱材を適用した保温槽を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の保温槽は、真空断熱材を、折り曲げにより多角柱形状となるよう内容器側面に配設したのである。

これによって、円柱形状に成形した場合と比較して、多角柱状真空断熱材は内側のフィルムのシワ数を低減することができ、そのシワ部分の延長上にあたるヒレの折り曲げ部分に発生する、稜線の折れも低減することができる。この部分では伸縮性に乏しいフィルムに亀裂が生じ、そこからガス侵入量の増大が生じることにより、経時信頼性の悪化を引き起こしていたため、これを低減することで真空断熱材の経時性能の劣化を低減することが可能となる。

また、多角柱状真空断熱材は、内面に折り曲げ溝加工を施した後に形成されるもので、この溝加工によって折り曲げ性の向上による生産性の向上を図るとともに、本来折り曲げが不要な箇所に力が加わり、誤って折り曲げられることを防止することができる。また、折り曲げ溝の深さを真空断熱材１の厚みに対して６０％以下とすることにより、溝部の厚み低下による初期断熱性能の低下を従来よりも軽減できる。

本発明の保温槽は、従来よりも真空断熱材の経時劣化を低減するので、長期的に省エネ性能を維持することができる。

また、本発明の保温槽は、効果的に被保温物からの熱漏洩を低減できるので、従来よりも少ないエネルギーで被保温物の保温または加温を行うことができる。

請求項１に記載の保温槽の発明は、少なくともボデーと、外袋の内部に収納された有底形状の内容器と、外袋の上部を被覆する蓋体と、内容器側面を取り囲む真空断熱材とを有した保温槽において、前記真空断熱材は少なくとも芯材と外袋から構成され内部を減圧せしめた平板形状であり、折り曲げにより多角柱形状となるよう内容器側面に配設したものである。

このように、真空断熱材を多角柱形状とすることにより、真空断熱材を円筒加工して配設した場合よりも外袋内面のシワ数が低減するので、シワの延長上のヒレ部に生じる稜線の折れにより、外袋を構成するラミネートフィルムの、特にガスバリア層である金属箔や金属蒸着フィルム、または無機酸化物蒸着フィルムに生じる亀裂などのダメージを低減できる。ガスバリア層に生じる亀裂は、真空断熱材に経時的に侵入するガス量の増大を引き起こすおそれがある為、この亀裂を低減することにより、真空断熱材の経時的な性能低下を低減することが可能となる。

真空断熱材は、芯材に乾式シリカ粉末、カーボン粉末、無機繊維単体またはそれらの混合品を、固形化あるいは不織布などに充填したものを使用し、外袋には少なくともガスバリア性とヒートシール性を有したフィルムを用いるが、芯材、外袋ともに使用温度における耐熱性を有していれば無機物質、有機物質ともに使用でき特に指定するものではない。

また、本明細書において多角柱とは、少なくとも相対する平行な２辺を有した平板形状をなした真空断熱材を、相対する２辺と平行なラインにて数カ所折り曲げ、その相対する２辺が接する、あるいは重なるよう固定してなるものとする。また、角の数増大する程に、稜線の折れは増大する為、経時性能の低下は増加すると考えられる。また角の数を増大するほどに隣接する二角の間の距離は低減し、その結果殆ど円柱形状となることから、隣接する二角の間の距離は少なくとも１０ｍｍ以上であることが好ましいが、特に規定するものではない。

以上のように、保温槽に真空断熱材を適用することにより、真空断熱材の経時性能の劣化が低減できるので、保温槽の省エネ性能を長期的に保持することができる。

請求項２に記載の保温槽の発明は、請求項１に記載の発明において、多角柱形状の真空断熱材の折り曲げ部に溝加工を施したものであり、これにより溝加工箇所での折り曲げ性が向上することから、容易に折り曲げ作業を行うことが可能となり、生産性が向上する。

また、溝を設けることにより、誤って他の箇所で折り曲げられることを防止することができるので、折り曲げ箇所の増大に伴う外袋へのダメージの増大を防ぐことができる。

さらに、折り曲げ溝の深さを真空断熱材１の厚みに対して６０％以下程度とすることにより、溝部の厚み低下による初期断熱性能の低下を従来よりも軽減できる。

請求項３に記載の保温槽の発明は、請求項１または２に記載の発明における真空断熱材の外袋において内部に芯材を含まない箇所の少なくとも一部はボデー方向へ折り曲げられたものであり、これにより外袋のヒートシール部は折り曲げを行なわない場合またはヒレ部を内側に折り曲げた場合と比較して低温環境におかれる。シール部から経時的に侵入するガス量は温度上昇と比例して増加することから、折り曲げを行なわない場合またはヒレ部を内側に折り曲げた場合と比較して侵入ガス量は大幅に低減することができる。また、ヒレ部を折り曲げることにより、断熱材の有効面積が増大するため、保温対象物に対して効果的に断熱材を配設することができる。

請求項４に記載の保温槽の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、多角柱形状の真空断熱材の上端部は、内容器と蓋の係合するフランジ部の周囲を被覆するよう配設したものであり、これにより最も熱漏洩の生じやすいフランジ部を効果的に断熱することが可能となるため、断熱性が向上し、より高い省エネ効果を得ることができる。

請求項５に記載の保温槽の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、多角柱形状の真空断熱材の下端部は、内容器の底部よりも下方向に長く配設したものであり、これにより内容器底部のヒーター部からボデー方向への熱漏洩を効果的に遮断することが可能となるため、断熱性が向上し、より高い省エネ効果を得ることができる。

請求項６に記載の保温槽の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、前記内容器と前記真空断熱材との間の少なくとも一部に対流遮断部材を配設したものであり、これにより真空断熱材と内容器との間の空間層における対流による熱伝導を低減し、対流熱が真空断熱材の外側へ漏洩することを防ぐことができる。

この対流遮断部材としては、空間層に挿入することが可能な柔軟性と、１００℃程度の温度に対する耐熱性とを有するものであれば、有機材料、無機材料を問わず使用でき、中でもメラミン樹脂等の耐熱性を有した樹脂や、熱伝導率の小さいガラスウールなどが好ましいが、特に指定するものではない。

また、対流遮断部材は真空断熱材と内容器に接し、挟み込まれているためその位置が固定され、特に保持部材などを設ける必要がない。

請求項７に記載の保温槽の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の保温槽を電気湯沸し器としたものであり、真空断熱材の経時的な劣化を低減しながら、内容器内部の被保温物を効果的に断熱することが可能となるため、電気湯沸かし器は高い省エネ性能を長期的に発揮することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における保温槽の一つである電気湯沸し器の断面図を示すものである。

図１において、真空断熱材１は例えばヒュームドシリカとカーボン粉末の混合物等から構成される芯材９をガスバリア性を有する層を含んだラミネートフィルムからなる外袋１０中に挿入し、内部を減圧して封止したものである。真空断熱材１は平板形状であり、数箇所折り曲げをおこない多角柱形状にして内容器２の外側を取り囲みながらボデー３内に収納されている。内容器２の底外部には加熱手段６と給水経路７が、上部には蓋９を備えている。

図２は本発明による実施の形態１の保温槽における折り曲げ後の真空断熱材の斜視図である。

図２において、真空断熱材１は、数箇所折り曲げられ、多角柱形状をなしている。真空断熱材１の外袋１１において芯材１０を含まない箇所はヒレ５と呼ばれるが、ヒレ５は円柱外側に折り曲げられている。

図３は本発明による実施の形態１の保温槽における真空断熱材の縦断面図である。

図３において、真空断熱材１は芯材９と少なくともガスバリア性とヒートシール性を有したフィルムからなる外袋１０とから構成され、芯材１０は外袋１１内に挿入され、内部を減圧したのち封止されている為、高い真空度を有し、その熱伝導率は０．００３〜０．００８Ｗ／ｍＫ（２４℃）程度と、優れた断熱性能を有している。また、真空断熱材１の片面には、深さ１〜３ミリ程度の溝４が一定間隔を保って設けられている。

図４は本発明による実施の形態１の保温槽における真空断熱材の外袋のラミネートフィルムの断面図である。

図４において、真空断熱材１の外袋１０を構成するラミネートフィルムの最上層には保護層１２、その下にはガスバリア層１３が設けられており以下、熱溶着層１４と、それら各層を接着する接着剤１５から構成されている。

以上のように構成された保温槽の一つである電気湯沸し器において、以下その動作、作用を説明する。

内容器２の中の被収容物４は加熱手段６により加温・保温され、保温中は真空断熱材１により内容器２の側面からの放熱を抑制している。この内容器２からの放熱抑制を強化していくことにより、電気湯沸し器の消費エネルギー量をより低減することが可能となる。

真空断熱材１は、厚み約１００μｍのラミネートフィルムからなり、三方を熱融着により封止された外袋１１に、ヒュームドシリカとカーボン粉末の混合物である芯材１０を不織布からなる内袋に封入し、内部を減圧した後に熱融着により封止したものである。真空断熱材１は高い気相比率と真空度を有することから、高い断熱性能を備えている。

真空断熱材１の芯材には、例えば乾式シリカ粉末や、カーボン粉末、無機繊維などの単品または混合品を固形化あるいは不織布などに充填したものや、多孔体や発泡体なども使用可能であるが、使用温度における耐熱性を有していれば無機物質、有機物質ともに使用でき、特に指定するものではない。

真空断熱材１の外袋１１はラミネート構造のフィルムである。保護層１１として最外層に厚み４０μｍのナイロンフィルムと、ガスバリア層１２として厚み５μｍのアルミニウム箔と、熱融着層１４として５０μｍの低密度ポリエチレンフィルムらが接着剤１５によりラミネートされている。このような構造により、真空断熱材１内部へのガス侵入を防ぎ、真空断熱材１の内部圧力の上昇を経時的に抑制することができる。

なお、保護層７として、例えばナイロンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルムなどを適用することができるが、熱融着層よりも高い融点有していればその他公知の材料を使用でき、指定するものではない。

また、ガスバリア層１２は、アルミニウム、鉄、亜鉛、銅、銀などの金属箔や、ポリエチレンテレフタレート、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂、ポリエチレンナフタレートなどの基材フィルムにアルミニウム、鉄、銅、銀、アルミナ、シリカなどの蒸着を施したものが適用できるが、ガスバリア性と熱融着層よりも高い融点を有していれば、その他公知の材料を使用でき、特に指定するものではない。

熱融着層１４は、例えば低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、無延伸ポリプロピレンなどが適用できるが、ヒートシール性と使用温度帯における耐熱性を有していれば、その他公知の材料を使用でき、特に指定するものではない。

なお、真空断熱材１の外袋１１の袋形状は、内部の真空度を保持可能な形状であれば、四方シールであっても、ピロー形状であっても構わず、特に規定するものではない。

真空断熱材１は厚み５ｍｍ程度の直方体平板であり、ヒレ５を多角柱の外側方向へ折り曲げておき、その後折り目が相対する２辺と平行となるよう数箇所折り曲げることにより、多角柱に形成している。

この場合、多角柱形状に折り曲げた箇所では、多角柱の内側に外袋１１のシワが生じ、そのシワと芯材１０の端部が交わる箇所には、ヒレ５の折り曲げ部または芯材１０の端部の稜線に折れが生じている。この稜線の折れた箇所では、フィルムに引っ張られる力が加えられることにより、伸縮性に乏しいフィルムに亀裂が生じやすくなる。特に、この亀裂がガスバリア層に及んだ場合、ガス侵入量の増大が起こる為、真空断熱材１の経時性能の低下を引き起こすことがある。

従来、真空断熱材１は円筒形状に加工され、内容器１に巻きつけられていたが、円筒形状にした場合、円筒内側の外袋１１には多数のシワが生じ、それと比例して多数の稜線の折れが生じていた。よって真空断熱材１を多角柱形状とすることにより、稜線の折れの発生を大幅に低減することが可能となるため、真空断熱材１の外袋１１へのダメージは低減し、結果、経時性能の低下を小さくすることができる。

また、真空断熱材１のヒレ５を多角柱の外側に折り曲げたことより、熱融着された外袋の端部が低温に保たれる。通常、フィルムの酸素透過度は温度の増大と比例して増大するため、この熱融着部を低温に維持することにより、真空断熱材１へ侵入するガス量を低減することができる。よって、真空断熱材１の断熱性能の低下を防ぐので、電気湯沸し器の省エネ性能を維持することができる。

さらに、真空断熱材１を多角柱状に形成する際、真空断熱材１の片面に溝４を、相対する２辺と平行に、一定の間隔を設けて形成し、溝４側を内側にして真空断熱材１を折り曲げることにより、折り曲げ性が大きく向上する。また、溝４を設けたことにより、折り曲げが不要な箇所に力がかかり、誤って折り曲げられることを防止することができる。

溝４は、Ｒ１０ｍｍ程度の円筒形状の金属棒などを真空断熱材１に押し当て、圧力をかけ、表面を数ミリ凹ませることにより形成したが、特にその工法を指定するものではなく、所定の深さの溝４を形成することができ、真空断熱材１の外袋１１に傷をつけるようなことがければ如何なる工法でもよい。

また、溝４の深さは、特に規定するものではないが真空断熱材１の厚みの６０％以下とすることが好ましい。溝４の深さを増大する程、外袋１１が引っ張られ、ガスバリア層に亀裂が生じる可能性が増大するが、この範囲内であれば特に問題はない。また、溝４の深さを増大する程、芯材１０の厚みが低減することから断熱性能が低下する為、溝４は折り曲げが可能な範囲で浅く形成することが好ましい。

なお、内容器２の形状としては、円柱や多角柱形状が好ましいが、特に限定するものではない。

なお、本実施の形態では保温槽を電気湯沸し器としたが、特に限定するものではなく、炊飯器や保温調理器、給湯器、また電気・ガス機器に限らず貯湯容器など保温を目的とする機器類であれば適用することが可能であり、長期的な保温効果の向上と消費エネルギー量の低減を図ることができる。

（実施の形態２）
図５は本発明による実施の形態２の保温槽の一つである電気湯沸し器の縦断面図である。図５において、内容器２周囲を被覆している真空断熱材１は、縦方向において、内容器２よりも上方に長く配設されており、内容器２と蓋７の係合するフランジ６の周囲を被覆している。

熱された空気は、上方向へ移動する性質をもつことから、内容器２内の空気は、内容器２を覆う蓋７の方向に移動していく。このとき、蓋７内には通常発泡体や多孔体、無機繊維などの断熱材が挿入されているため、熱漏洩が起こりにくい構造となっており、そのため特に内容器２と蓋７との継ぎ目であるフランジ６周辺において熱が漏れやすい傾向がある。

よって、電気湯沸し器のフランジ６周囲を真空断熱材１で被覆することにより高い断熱効果を得ることができるため、電気湯沸し器の消費エネルギー量を低減することが可能となる。

（実施の形態３）
図６は本発明による実施の形態２の保温槽の一つである電気湯沸し器の縦断面図である。図６において、内容器２周囲を被覆している真空断熱材１は、縦方向において内容器２よりも下方に長く配設されており、内容器２の底部に設置されている加熱手段８の周囲を被覆している。

加熱手段８は内容器をあたためるとともに、周辺の空気へ熱を伝え、その温められた空気が対流による熱伝導を周囲へ引き起こす。温められた空気は上方向へ移動する性質をもつことから、真空断熱材１とボデー３の間へ漏洩することがあり、その結果、加熱手段８の熱効率の悪化にともない、電気湯沸し器の消費エネルギー量が増大する。

よって真空断熱材１を縦方向において内容器２よりも下方に長く配設し、内容器２の底部に設置されている加熱手段８の周囲を被覆することで、加熱手段８の熱漏洩を低減することができるため、熱効率が向上し、電気湯沸し器の消費エネルギー量を低減することが可能となる。

（実施の形態４）
図７は本発明による実施の形態４の保温槽の一つである電気湯沸し器の縦断面図である。図７において、真空断熱材１と内容器２の間には対流遮断部材１６が存在する。対流遮断部材１６は真空断熱材１と内容器２に接し、挟み込まれているためその位置が固定され、特に保持部材などを設ける必要がない。

真空断熱材１と内容器２との間の空間層では対流による熱伝導が生じることがあり、また、加熱手段６から伝達された熱が空間層に伝熱され、その結果伝熱量の増大を引き起こすため、電気湯沸し器の消費エネルギー量が増大する。

この空間層の対流熱は、真空断熱材１と内容器２の間に設置した対流遮断部材３により上方向への対流伝熱を抑制され、固体伝熱に変換されるので、熱漏洩が従来よりも大きくなること防ぐことができる。

この対流遮断部材３としては、空間層に挿入することが可能な柔軟性と、１００℃程度の温度に対する耐熱性とを有するものであれば、有機材料、無機材料を問わず使用でき、中でもメラミン樹脂等の耐熱性を有した樹脂や、熱伝導率の小さいガラスウールなどが好ましいが、特に指定するものではない。

本発明にかかる保温槽は、長期使用による真空断熱材の経時性能の悪化を低減するとともに、真空断熱材のより効果的な適用をおこなうので、保温を目的とする機器、例えば炊飯器や給湯器、貯湯槽、保温調理器、電気湯沸し器等の機器に適用できる。

本発明の実施の形態１における電気湯沸し器の縦断面図 本発明の実施の形態１における真空断熱材の斜視図 本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図 本発明の実施の形態１における真空断熱材の外袋のラミネートフィルムの断面図 本発明の実施の形態２における電気湯沸し器の縦断面図 本発明の実施の形態３における電気湯沸し器の縦断面図 本発明の実施の形態４における電気湯沸し器の縦断面図 従来の電気湯沸し器の縦断面図 従来の真空断熱材の縦断面図

符号の説明

１ 真空断熱材
２ 内容器
３ ボデー
４ 溝
６ フランジ
７ 蓋
１０ 芯材
１１ 外袋
１６ 対流遮断部材

Claims (7)

1. 少なくともボデーと、外袋の内部に収納された有底形状の内容器と、外袋の上部を被覆する蓋体と、内容器側面を取り囲む真空断熱材とを有した保温槽において、前記真空断熱材は少なくとも芯材と外袋から構成され内部を減圧せしめた平板形状であり、折り曲げにより多角柱形状となるよう内容器側面に配設した保温槽。
2. 多角柱形状の真空断熱材の折り曲げ部に溝加工を施した請求項１に記載の保温槽
3. 真空断熱材の外袋において内部に芯材を含まない箇所の少なくとも一部はボデー方向へ折り曲げられた請求項１または２に記載の保温槽。
4. 多角柱形状の真空断熱材の上端部は、内容器と蓋の係合するフランジ部の周囲を被覆するよう配設した請求項１から３のいずれか一項に記載の保温槽
5. 多角柱形状の真空断熱材の下端部は、内容器の底部よりも下方向に長く配設した請求項１から４のいずれか一項に記載の保温槽
6. 前記内容器と前記真空断熱材との間の少なくとも一部に対流遮断部材を配設した請求項１から５のいずれか一項に記載の保温槽
7. 保温槽は電気湯沸し器とした請求項１から６のいずれか一項に記載の保温槽。

Images