JP2007015696A - Vacuum heat insulating container, and heat-accumulation type heater for automobile to which vacuum heat insulating container is applied - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空断熱容器と真空断熱容器を冷却水保温用のリザーバータンクとして適用した蓄熱式暖気装置に関するものである。 The present invention relates to a heat storage type warming apparatus in which a vacuum heat insulating container and a vacuum heat insulating container are applied as a reservoir tank for heat insulation of cooling water.
断熱容器には、いわゆる魔法瓶のように、内側容器と外側容器との間に真空の断熱空間を設けた構造のものがある。この種の真空断熱容器では、断熱空間の真空度が断熱性能に大きな影響を与える。また、このように真空の断熱空間を有する真空断熱容器は、強度の面から形状に制約があり、円筒形状等の単純な形状が一般的である。 Some heat insulating containers have a structure in which a vacuum heat insulating space is provided between an inner container and an outer container, such as a so-called thermos. In this type of vacuum heat insulating container, the degree of vacuum in the heat insulating space greatly affects the heat insulating performance. In addition, the vacuum heat insulating container having the vacuum heat insulating space as described above is limited in shape from the viewpoint of strength, and a simple shape such as a cylindrical shape is common.
また、低い真空度で断熱性能を確保するために、前記断熱空間に微粒状シリカなどの断熱材を充填し、また、容器の機械強度を強めるために、内側容器と外側容器の間に支持体を設けた真空断熱容器も提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の構成は、内側容器と外側容器間の断熱材を嵩密度が0.1g/cm3程度の1種類の微粒状シリカとしているため、内部へのガス侵入による断熱性能の低下や温度上昇に伴う断熱性能の低下が起こりやすい。また、内側容器壁から外側容器壁への直接の熱伝導が起こりやすくヒートリークが大きくなり、容器内の媒体の保温性能を維持し難い。 However, in the above conventional configuration, the heat insulating material between the inner container and the outer container is made of one kind of finely divided silica having a bulk density of about 0.1 g / cm 3. The heat insulation performance is likely to decrease with increasing temperature. In addition, direct heat conduction from the inner container wall to the outer container wall tends to occur, heat leaks increase, and it is difficult to maintain the heat retaining performance of the medium in the container.
本発明は、上記従来の課題に鑑み、保温性能を向上させた真空断熱容器を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the vacuum heat insulation container which improved the heat retention performance in view of the said conventional subject.
上記目的を達成するために、本発明の真空断熱容器は、内側容器と外側容器間と開口部の内壁と外壁間に、二種類以上の粉体を混合し嵩密度が0.040〜0.065g/cm3とした混合粉を充填し減圧していることを特徴としたものである。 In order to achieve the above object, the vacuum heat insulating container of the present invention has a bulk density of 0.040 to 0.00 by mixing two or more kinds of powders between the inner container and the outer container and between the inner wall and the outer wall of the opening. This is characterized in that the mixed powder of 065 g / cm 3 is filled and decompressed.
これによって、粒子間の空隙径を小さくし、気体熱伝導率の影響を小さくすることができる。 Thereby, the void diameter between particles can be reduced, and the influence of gas thermal conductivity can be reduced.
また、本発明の真空断熱容器は、容器部の素材よりも熱伝導率の低い素材で凸状の開口部を設けて、開口部の内壁と外壁間に断熱材を設けて減圧していることを特徴としたものである。 Further, the vacuum heat insulating container of the present invention is provided with a convex opening made of a material having a lower thermal conductivity than the material of the container part, and a pressure is reduced by providing a heat insulating material between the inner wall and the outer wall of the opening part. It is characterized by.
これによって、内側容器壁から外側容器壁への直接の熱伝導によるヒートリークを激減させることができる。 Thereby, heat leak due to direct heat conduction from the inner container wall to the outer container wall can be drastically reduced.
本発明の真空断熱容器は、減圧空間への空気侵入による断熱性能の低下と温度上昇時の気体熱伝導率増加による断熱性能の低下を最小限に抑えることができる。 The vacuum heat insulation container of the present invention can minimize a decrease in heat insulation performance due to air intrusion into the decompression space and a decrease in heat insulation performance due to an increase in gas thermal conductivity when the temperature rises.
また、本発明の真空断熱容器は、内側容器壁から外側容器壁へのヒートリークによる断熱性能の低下を著しく抑え、保温性能を向上させることができる。 Moreover, the vacuum heat insulation container of this invention can suppress significantly the fall of the heat insulation performance by the heat leak from an inner container wall to an outer container wall, and can improve heat retention performance.
請求項1に記載の真空断熱容器の発明は、内部が保温室にされている内側容器と、前記内側容器から所定距離隔ててその外側を包囲するように設けられた外側容器と、前記内側容器と前記外側容器との間に形成された真空の断熱空間とからなり、前記断熱空間に、二種類以上の粉体を混合し、嵩密度が0.040〜0.065g/cm3とした混合粉を充填しているものであり、粒子間の空隙径が小さくなり、気体熱伝導率の影響が小さくなるため、空気侵入による断熱性能の低下と温度上昇時の気体熱伝導率増加による断熱性能の低下を最小限に抑えることができる。
The invention of the vacuum heat insulating container according to
請求項2に記載の真空断熱容器の発明は、請求項1に記載の発明において、凸状の開口部を設け、前記開口部の内壁と外壁間の空間が断熱材で充填され減圧されているものであり、内側容器壁から外側容器壁への直接の熱伝導を減少させ、真空断熱容器の保温性能を向上させることができる。 According to a second aspect of the present invention, the vacuum heat insulating container according to the first aspect is provided with a convex opening, and the space between the inner wall and the outer wall of the opening is filled with a heat insulating material and decompressed. Therefore, direct heat conduction from the inner container wall to the outer container wall can be reduced, and the heat insulation performance of the vacuum heat insulating container can be improved.
請求項3に記載の真空断熱容器の発明は、請求項1または2に記載の発明において、開口部の断熱材を請求項1に記載の嵩密度が0.040〜0.065g/cm3の粉体としたものであり、請求項2に記載の発明の場合よりも開口部左右方向の熱通過を減少させることができるため、真空断熱容器の保温性能を請求項2に記載の発明の場合よりも更に向上させることができる。
Invention of the vacuum heat insulation container of
請求項4に記載の真空断熱容器の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の発明において、開口部の素材に容器部の素材よりも熱伝導率の低い素材を適用したものであり、内側容器壁から外側容器壁への熱伝導を減少させヒートリークを著しく減らし、真空断熱容器の保温性能を向上させることができる。
The invention of the vacuum heat insulation container according to
請求項5に記載の真空断熱容器の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載の発明において、開口部の素材にステンレス鋼、容器部の素材にアルミニウムを適用したものであり、ガス侵入及び水分侵入の少ない素材を適用することにより、断熱空間へのガス侵入及び水分侵入を最小限に抑え、真空断熱容器の経時的な保温性能を向上させることができる。また、安価で頑丈はアルミニウムを容器部、アルミニウムより熱伝導率が低く、若干高価で頑丈なステンレス鋼を開口部に使用することにより、低コストで筐体強度の強い真空断熱容器を提供することができると同時に、ステンレス鋼の熱伝導率がアルミニウムの熱伝導率の約0.07倍であるため、開口部を通じての内側容器から外側容器へのヒートリークを著しく抑制し、真空断熱容器の保温性能を著しく向上させることができる。
The invention of the vacuum heat insulating container according to
請求項6に記載の真空断熱容器の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載の発明において、開口部の素材にプラスチック、容器部の素材に金属を適用したものであり、開口部素材の熱伝導率が容器部素材の熱伝導率よりも著しく小さくなり、内側容器から外側容器へのヒートリークを請求項5に記載の発明の場合よりも更に抑制し、請求項5に記載の発明の場合よりも真空断熱容器の保温性能を更に向上させることができる。
The invention of the vacuum heat insulation container according to claim 6 is the invention according to any one of
請求項7に記載の真空断熱容器の発明は、請求項6に記載の発明において、開口部のプラスチックが、少なくとも一層が金属フィルムからなるラミネートフィルムで覆われているものであり、開口部の断熱空間へのガス侵入を著しく減らすことができるため、真空断熱容器の経時的な保温性能を向上させることができる。 The invention of the vacuum heat insulating container according to claim 7 is the invention according to claim 6, wherein at least one layer of the plastic of the opening is covered with a laminate film made of a metal film, and the opening is insulated. Since the gas intrusion into the space can be remarkably reduced, the heat retention performance of the vacuum heat insulating container over time can be improved.
請求項8に記載の真空断熱容器の発明は、請求項6に記載の発明において、開口部のプラスチックが、少なくとも一層が金属又は金属酸化物を蒸着したフィルムからなるラミネートフィルムで覆われているものであり、開口部を覆うラミネートフィルムを通じての内側容器から外側容器へのヒートリークを減少させ、請求項7の場合よりも更に保温性能を向上させることができる。 The invention of the vacuum heat insulation container according to claim 8 is the invention according to claim 6, wherein at least one layer of the plastic of the opening is covered with a laminate film made of a film on which metal or metal oxide is deposited. Thus, heat leakage from the inner container to the outer container through the laminate film covering the opening can be reduced, and the heat retaining performance can be further improved than in the case of claim 7.
請求項9に記載の自動車の蓄熱式暖気装置の発明は、請求項1から8のいずれかに記載の真空断熱容器を自動車エンジン部の冷却水を保温するリザーバータンクとして使用したものであり、エンジン始動時に冷却水を所定の温度まで温め易くすることができるため、自動車の燃費を向上させることができる。
The invention of the heat storage type warming device for an automobile according to
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が、従来例または従来に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same configurations as those of the conventional examples or the embodiments described above, and detailed description thereof will be omitted. The present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における真空断熱容器の断面図である。
(Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view of a vacuum heat insulating container according to
本実施の形態の真空断熱容器1は、内側容器2と外側容器3とからなり、その間の空間に粉体4を充填し内部を減圧密封した容器である。内側容器2と外側容器3は、プラスチックまたは金属からなり、内側容器と外側容器の素材は同等でないこともあり得る。
The vacuum
プラスチックの例としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリルスチレン樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルペンテン、ポリカーボネイト、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフロロエチレン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、フェノ−ル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂等が上げられる。又、金属の例としては例えば、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル、コバルト等が挙げられる。 Examples of plastics include, for example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, acrylonitrile styrene resin, acrylonitrile butadiene styrene resin, methacrylic resin, vinyl chloride, polyamide, polyacetal, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polymethylpentene, polycarbonate, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide. , Polyetheretherketone, polytetrafluoroethylene, polyetherimide, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, polyamideimide, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, epoxy resin, Diallyl phthalate resin and the like. Examples of the metal include aluminum, stainless steel, copper, nickel, and cobalt.
粉体4は二種類以上の粉体を混合し、嵩密度が0.040〜0.065g/cm3とした混合粉からなる。二種類以上の粉体を混合することにより、粒間の空隙径を更に小さくする相乗効果を持たせている。この時内側容器と外側容器間への充填密度は0.02〜0.5g/cm3とした方がより望ましい。
The
開口部5はプラスチックまたはゴムで構成されている。 The opening 5 is made of plastic or rubber.
このように構成された、真空断熱容器1は、充填された粉体4が二種類以上の粉体を混合し嵩密度が0.040〜0.065g/cm3とした混合粉からなるため、粒子間の空隙径が小さくなり、気体熱伝導率の影響が小さくなるため、空気侵入による断熱性能の低下と温度上昇時の気体熱伝導率増加による断熱性能の低下を最小限に抑えることができる。それゆえ保温性能を向上させることができる。
Since the vacuum
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2における真空断熱容器の断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a cross-sectional view of a vacuum heat insulating container according to
本実施の形態の真空断熱容器1は、凸状の開口部6を設けて、開口部6の内壁と外壁の間に断熱材7を設け、開口部6の内壁と外壁間の空間も容器部の内側容器2と外側容器3間の空間と同様に減圧し密閉した真空断熱容器である。断熱材7は実施の形態1において、容器部に充填した粉体と同様、二種類以上の粉体を混合し嵩密度が0.040〜0.065g/cm3とした混合粉を使用している。この時内壁と外壁間への充填密度は0.02〜0.5g/cm3とした方がより望ましい。
The vacuum
また、開口部に栓部8を設けて容器内に液体が入った場合の漏れを防止するようにしている。 In addition, a stopper 8 is provided in the opening to prevent leakage when liquid enters the container.
栓部8の素材としては、プラスチックまたはゴムを使用している。 As the material of the plug portion 8, plastic or rubber is used.
このように構成された真空断熱容器1は、開口部を凸状とし内側容器壁から外側容器壁への直接の熱伝導を減少させ、更に開口部の内壁と外壁間の空間を嵩密度が0.040〜0.065g/cm3の粉体で充填し減圧することにより、開口部左右方向の熱通過も減少させることができるため、内側容器壁から外側容器壁へのヒートリークを減少させ、真空断熱容器の保温性能を向上させることができる。
The vacuum
(実施の形態3)
図3は、本発明の実施の形態3における真空断熱容器の断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the vacuum heat insulating container according to
本実施の形態の真空断熱容器1は、内側容器2、外側容器3の容器部が熱伝導率240W/mKのアルミニウム、開口部6が熱伝導率16W/mKのステンレスから構成されている。
In the vacuum
このように構成された真空断熱容器1は、開口部6素材を容器部素材よりも熱伝導率が1/15倍と低い素材とすることにより、開口部6を通じての内側容器壁から外側容器壁への熱伝導を著しく減少させヒートリークを抑え、真空断熱容器の保温性能を向上させることができる。
The vacuum
この場合、2.5Lの立方体容器とし、90℃のお湯を保温した場合、24時間後のお湯の温度が70℃前後と著しく高い保温性能を有した。一方、蓋部もアルミニウムとした場合は24時間後のお湯の温度は25℃前後であった。 In this case, when a 2.5 L cubic container was used and 90 ° C. hot water was kept warm, the temperature of the hot water after 24 hours was around 70 ° C., which was remarkably high. On the other hand, when the lid was also made of aluminum, the temperature of hot water after 24 hours was around 25 ° C.
また、容器部素材をアルミニウム、開口部6素材をステンレスと、ガス侵入及び水分侵入の少ない素材を適用しているため、断熱空間へのガス侵入及び水分侵入を最小限に抑え、経時的な断熱性能の低下を抑えることができると同時に、安価で頑丈はアルミニウム、ステンレスを使用しているため、低コストで筐体強度の強い真空断熱容器を提供することができる。 In addition, because the material of the container part is aluminum and the material of the opening 6 is stainless steel, and the material with little gas intrusion and moisture intrusion is applied, the gas intrusion and moisture intrusion into the heat insulation space are minimized, and the heat insulation over time It is possible to suppress a decrease in performance, and at the same time, since aluminum and stainless steel are inexpensive and sturdy, low-cost vacuum insulation containers with strong housing strength can be provided.
(実施の形態4)
図4は、本発明の実施の形態4における真空断熱容器の断面図である。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a cross-sectional view of a vacuum heat insulating container according to
本実施の形態の真空断熱容器1は、容器部の素材に熱伝導率が240W/mKのアルミニウム、開口部6の素材に熱伝導率が0.34W/mKのポリエチレンを使用している。この場合、内側容器から外側容器へのヒートリークを実施の形態3の場合よりも更に抑制し、真空断熱容器の保温性能を更に向上させることができる。
In the vacuum
この場合、2.5Lの立方体容器とし、90℃のお湯を保温した場合、24時間後のお湯の温度が75℃前後と更に著しく高い保温性能を有した。 In this case, when a 2.5 L cubic container was used and hot water of 90 ° C. was kept warm, the temperature of hot water after 24 hours was about 75 ° C., which was much higher.
(実施の形態5)
図5は、本発明の実施の形態5における真空断熱容器の断面図である。
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a cross-sectional view of a vacuum heat insulating container according to
本実施の形態の真空断熱容器1は、プラスチックからなる開口部6の表面を、ガスバリア性を有するラミネートフィルム12で覆っている。この場合開口部6プラスチック部からの減圧空間へのガス侵入を減少させることができ、容器自身の経時的な断熱性能を向上させることができる。
In the vacuum
ラミネートフィルム12は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等の高分子化合物と金属箔の積層構造で、溶着時、金属箔の融点以下の温度に加熱して開口部のプラスチックに溶着している。この時、金属箔の融点以下で溶着しているため、金属箔は溶けずに維持され、金属箔のガスバリア性が良いため、開口部からのガス侵入の影響を抑えることができる。
The
また、上記ラミネートフィルム12の金属箔の代わりに、エチレンビニルアルコール共重合体フィルムに金属又は金属酸化物を蒸着させたフィルムを使用すると、ガスバリア性を維持しつつ、更に金属箔を使用した時よりもフィルムを伝わるヒートリークを減らすことができ、更に保温性能を向上させることができる。この時、ラミネートフィルムは開口部のプラスチックに接着剤で貼り付ける。
In addition, when a film obtained by vapor-depositing a metal or metal oxide on an ethylene vinyl alcohol copolymer film is used instead of the metal foil of the
(実施の形態6)
図6は、本発明の実施の形態6における自動車の蓄熱式暖気装置を示す。
(Embodiment 6)
FIG. 6 shows a heat storage warm-up device for an automobile in Embodiment 6 of the present invention.
本実施の形態の蓄熱式暖気装置13は、冷却水回路14を通じて、エンジン15で温められた冷却水がラジエーター16で冷却され、再びエンジン15に戻る循環経路である。また、エンジン始動時の冷却水が温まってない場合は、サーモスタット17が全閉されており、冷却水は放熱作用のあるラジエーター16を介さず、バイパス流路18を通り循環し冷却水の昇温を早める。また、自動車連続走行中、冷却水回路14の温まっている冷却水を、流量制御弁21を切り替え入口パイプ19からリザーバータンクと称する真空断熱容器1に流入させ保温しておく。その後エンジン始動時に流動制御弁21を切り替え出口パイプ20から、冷却水回路に流出させ、冷却水に混合し冷却水の昇温を早める。従ってエンジン始動時の車の燃費を向上させることができる。
The
以上のように、本発明にかかる真空断熱容器は、空気侵入による断熱性能の低下と温度上昇に伴う断熱性能の低下を最小限に抑えることが可能となり、更に内側容器壁から外側容器壁へのヒートリークによる断熱性能の低下を抑えることができるため、保冷、保温を必要とする多方面な用途に、効率良く使用することができる。 As described above, the vacuum heat insulating container according to the present invention can minimize a decrease in heat insulating performance due to air intrusion and a decrease in heat insulating performance due to a temperature rise, and further from the inner container wall to the outer container wall. Since the deterioration of the heat insulation performance due to heat leak can be suppressed, it can be efficiently used for various applications requiring cold insulation and heat insulation.
1 真空断熱容器
2 内側容器
3 外側容器
4 粉体
6 開口部
7 断熱材
9 アルミニウム
10 ステンレス
12 ラミネートフィルム
13 蓄熱式暖気装置
15 エンジン
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