JP2008050022A - 中空構造部材、断熱部材及び緩衝部材 - Google Patents

Abstract

【課題】一定の空気層を有して断熱性能、緩衝性能を向上させた中空構造部材を提供する。
【解決手段】気密構造体の少なくとも一部を構成し、相対して配置される２枚のシート部材１１、１２と、通気性を備えると共に、前記２枚のシート部材１１、１２の相対する面に交互に接合される通気性シート部材１３とを備え、周囲を接合して気体を注入・排出可能な給気口を設けた。気室１８の内圧Ｐが荷重による面圧ｐより小さくな気密シート１１、１２が密着すると保温性が低下するので、気室１８内の空間にボール体２５を複数個挿入して内外のシート材が密着を起こさないようにして、空気層等の気体層を層状に保持し、保温性が維持されるようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、断熱性及び緩衝性に優れた中空構造部材に係り、特に２枚のシート間に空気層等の気体層を備えた中空構造部材に関するものである。

上述したように、断熱・緩衝部材として使用され、空気層を備えた中空構造部材として図１１ないし図１３に示すものがある。

図１１に示す中空構造部材６０は、平面状の基体シート材６１上に空気室形成用シート６２を間隔を開けて接合線部６４を形成するよう溶着加工し、基体シートと他のシートの間に空気を封入した複数の気室６３を並べて形成したものである。この中空構造部材６０は断熱、緩衝性を有する気泡緩衝シートとして知られている。

図１２に示す中空構造部材７０は、２枚のシート７１、７２に間隔を開けて溶着部７４を形成し、各溶着部間に空気を封入したものである。

さらに、図１３に示す中空構造部材８０、２枚のシート８１、８２間に複数のスポンジ性スペーサ８３を挟み込み、２枚のシート８１、８２間を所定距離に保ち空気室８４を形成したものである。なお上記の３例において、中空構造部材周縁は各シート同士を溶着するか、他の部材を介して接続し、中空構造部材全体としてみれば所定厚さを備えた板状の部材として形成したものである。

特許公開2005-263253

しかし、上述した第１及び第２の中空構造部材６０、７０にあっては空気層を形成する２枚のシートが溶着された箇所で接続されるので空気層がなくなる箇所が生じる。このため空気層がなくなる箇所ではいちじるしく熱効率が落ち、温度条件によっては、この部分に結露や結氷が生じ熱効率をさらに悪くするという問題がある。

また上述した第３の中空構造部材８０にあっては、一定の空気層の厚さを備えているものの、気室の空気を抜いて小さく折りたたむことができないという問題がある。

本発明は上記の課題を解決し、ほぼ均一な厚みの空気層を有して断熱性能、緩衝性能を向上させることができる中空構造部材を提供することを目的とする。

本発明に係る中空構造部材では、気密構造体の少なくとも一部を構成し、相対して配置される２枚のシート部材と、通気性を備えると共に、前記２枚のシート部材の相対する面に交互に接合される通気性シート部材とを備え、前記２枚のシート部材で形成する中空部内に、該２枚のシート部材の密着を防ぐスポンジボール、ＰＥ綿、キルト綿、不織布綿等の密着阻止用部材あるいは密着阻止用部材素材を介在させたものである。

また本発明の中空構造部材では、前記２枚のシート部材を、中空体の端縁部において接合されている構成とし得る。また、気体を注入・排出可能な給気口を形成したものし得る。また前記シート部材と通気性シート部材との接合部にはシート部材と通気性シート部材との接合力を増す補強シートを備え得る。

本発明の断熱部材は、断熱部として前記中空構造部材を備えたものである。また本発明の緩衝部材は、緩衝部として前記中空構造部材を備えたものである。

本発明の中空構造部材は、相対して配置される２枚のシート部材の間に、通気性を備える通気性シート部材を、前記２枚のシート部材の相対する面に交互に接合するようにしたから、シート部材間に気体を密封した状態で、気体は前記気密性シートを通り抜け全体としては、２枚のシート部材の間で１層の空気層等の気体層を形成すると共に、２枚のシート部材の密着を防ぐスポンジボール、ＰＥ綿、キルト綿、不織布綿等の密着阻止用部材あるいは密着阻止用部材素材を介在させたので、気体層の厚さがシート部材と通気性シート部材との接合寸法でほぼ一定に設定されるから局部的に薄くなることがなくなり、ほぼ均一な厚みのものとすることができる。

また本発明の中空構造部材は、前記２枚のシート部材は、中空体の端縁部において接合されているから、全体として気密構造を保つことができる。

また本発明の中空構造部材は、気体を注入・排出可能な給気口を形成しているから、中空構造部材内の気体を充填した状態で安定的にほぼ一定厚さの気体層を形成することができると共に、内部の気体を排気した状態で、中空構造部材がシート状となるため、薄く、小さく折りたたみ収納することができる。

また本発明の中空構造部材は、前記シート部材と通気性シート部材との接合部にはシート部材と通気性シート部材との接合力を増す補強シートを備えたから、シート部材と通気性シート部材との接合力が向上する。

さらに本発明の断熱部材は、断熱部として前記の中空構造部材を備えているから、ほぼ一定厚さの空気層を備えることができ、優れた断熱効果を有する。

さらにまた本発明の緩衝部材は、緩衝部として前記の中空構造部材を備えているから、優れた緩衝効果を有する。

以下本発明に係る中空構造部材、断熱部材、緩衝部材を以下の実施例に基づいて説明する。

図１は本発明に係る中空構造部材の第一実施例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、図２は図１に示した中空構造部材の断面斜視図である。本例では中空構造部材１０は、長方形状２枚の気密性のシート部材１１、１２と、これらのシート部材１１、１２の間に配置された長方形状の通気性シート部材１３とからなる。シート部材１１、１２は塩化ビニル等の熱可塑性樹脂で形成され、図１（ｂ）に示すようにその周囲の接合線部１７で熱溶着して接合されており、気室１８が形成され気密が保たれている。そして気室１８内には、２枚のシート部材の密着を防ぐスポンジボール等の弾性に富む素材からなるボール体２５を複数封入してある。このボール体２５は、後述するように、シート部材１１、１２の密着を防ぐためのものである。なお、シート部材１１には給気口１４が設けられており、シート部材１１、１２内に形成される気室１８への空気の注入・排出ができるものとなっている。

また、シート部材１１、１２としては、全体として気密性があればよく、ポリエチレンシート、ポリエステルシート、断熱シート、ゴムシート、ゴム引き布、樹脂コーティングされた布などを使用することができる。また、シート部材１１、１２の周囲の接合は熱溶着に限らず接着その他の手段で気密性を保って接合されれば足りる。

また、通気性シート部材１３は、通気性のシートはポリエステル樹脂のメッシュ地シートであり、容易に気体を通過させることができる。この通気性シート部材１３としては合成樹脂で構成されたメッシュ地シート、不織布、レース地シート、格子状あるいはパンチング孔を備えたシート、合成あるいは天然繊維製の布などを使用することができる。また、１枚あるいは複数枚の短冊状の気密性シートを通気性シートとして使用することもできる。

本例では、図１、及び図２に示すように、通気性シート部材１３は、相対して配置される２枚のシート部材１１、１２シート部材の相対する面に接合線部１５、１６で交互に熱溶着されて接合されている。なお、本例では、図３に示すようにこの接合線部１５、１６に沿って補強シート１９を介して熱溶着を行うと接合強度を増すようにしている。この補強シート１９は必要に応じて省略することができる。

本例によれば、シート部材間に気体を密封した状態で、気体は前記気密性シートを通り抜け全体としては、２枚のシート部材の間で１層の空気層を形成すると共に、空気層の厚さがシート部材と通気性シート部材との接合寸法でほぼ一定に設定されるから局部的に薄くなることがなくなり、ほぼ均一な厚みの中空構造部材とすることができ、大きな断熱力と緩衝力とを有するものとなる。また、給気口を形成しているから、中空構造部材内の気体を注入充填した状態で安定的にほぼ一定厚さの気体層を形成することができると共に、内部の気体を排出した状態で、中空構造部材がシート状となるため、薄く、小さく折りたたみ収納することができる。

そして、このようにして作成した中空構造部材１０は断熱力及び緩衝力に優れるからシート状保温材、保冷材、緩衝材として使用することができる。

次に、このような、中空構造部材を断熱材として使用したときの効果について説明する。図４は実施例に係る中空構造部材を使用した第１のシミュレーションの結果を示すグラフ、図５は実施例に係る中空構造部材を使用した第２のシミュレーションの結果を示すグラフ、図６は実施例に係る中空構造部材を使用した第３のシミュレーションの結果を示すグラフである。

このシミュレーションでは、従来例として図１２に示す構成で以下の通りの寸法のものとした。
シートの厚さｔ：０．４ ｍｍ
シートの材質：塩化ビニル、ポリエステル樹脂
空気層の厚さＤ：５０mm
空気無し部分の幅ｗ：２mm
空気無し部分のピッチｐ：８０mm

また、本願の実施例として図１に示す構成で以下の通りの寸法のものとした。
シートの厚さ：０．４ ｍｍ
シートの材質：塩化ビニル、ポリエステル樹脂
空気層の厚さ：５０ｍｍ

さらに共通事項として、
空気：容積量が大きく温度変化は無い、
保温（保冷）液：水、
保温（保冷）面積：１ｍ２ （平方メートル）、
（従来保温材の空気無し部の長さ：８４０ｍｍ（１０００−２×８０）、
保温（保冷）液深さ：深さは微少とし、内部温度として保温（保冷）液側内壁温度を計算した。

図４に示した第１のシミュレーションは、４０°Ｃの温水と２０°Ｃの空気の間に各中空構造部材を挟んだ場合である。これは、浴槽に湯をため断熱蓋を浮かべ、保温している場合に相当する。

図５に示した第２のシミュレーションは、９０°Ｃの熱水と０°Ｃの空気の間に各中空構造部材を挟んだ場合である。これは、飲用の熱湯を冷気中に保温している場合に相当する。

図６に示した第３のシミュレーションは、５°の冷水と３０°Ｃの空気の間に各中空構造部材を挟んだ場合である。これは飲用の冷水を外気中で保冷する場合に相当する。

いずれのシミュレーションでも、従来例に比べて熱伝達率（Ｋｃａｌ／m２・ｈ°Ｃ）について３０％以上の効果があり、本願の実施例は保温、保冷力が優れていることが分かる。

図７は図１に示した中空構造部材を断熱部材として使用し、浴槽蓋とした例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。本例では浴槽蓋２０として、３つの蓋部材２１、２２、２３を並べるようにして使用している。この例では浴槽４０に溜置かれた湯のうえに蓋部材２１、２２、２３を並べて、湯面が空気に触れないようにしており、上記第１のシミュレーション（図４）のように従来の中空構造部材より長い時間暖かい湯を保温することができる。

図８は図１に示した中空構造部材を飲料水ペットボトルの容器として使用した例を示す断面図である。この例では容器５０は、２枚のシート部材４１、４２及び通気シート部材４３で気室４４を備えた袋状の立体中空構造部材を形成し、内部に飲料水ペットボトル５０を格納できるようにしたものである。なお図中符号４５は容器５０の口に設けられ、内部を密閉状態とし、開閉可能でありシール体を示している。本例によれば、ペットボトルに暖かい飲料水を入れた場合には上記第２のシミュレーション（図５）のように従来の中空構造部材に比べて高い保温力を備える。また、ペットボトルに冷たい飲料水を入れた場合には、上記第３のシミュレーション（図６）のように優れた保冷力を備える。

ここで、本発明のような構造体を、上述のような各種形態で使用する場合、注入空気量が少なかったり、注入した空気が何らかの原因で漏洩した場合には、気室１８の内圧Ｐが荷重による面圧ｐより小さくなり、外側の気密シートと内側の気密シートが密着した状態が生じることがあり得る。このような状態になった箇所では、熱貫流率が下がり、放熱が大きくなり、保温性が低下してしまう。そこで本発明では、既述のように気室１８内の空間にボール体２５を複数個挿入して内外のシート材が密着を起こさないようにして、空気層等の気体層を層状に保持し、保温性が維持されるようにしている。もちろんボール体２５には、その他種々公知の弾性に富む素材からなるものを採用できる。

なお、図示の実施例では、容器として保温力、保冷力を備えるものとして説明したが、内部格納された物品を衝撃から守る緩衝容器としても作用する。このように緩衝容器として使用する場合には、内部に様々な物品に合わせてその形状を選択することができる。

図９は本発明に係る中空構造部材の第二実施例を示す図１（ａ）相当の断面図であり、図１０は図９に示した中空構造部材を飲料水ペットボトルの容器として使用した図８に相当する例を示す断面図である。

本実施例は、気室１８内に、２枚のシート部材の密着を防ぐために、ＰＥ綿、キルト綿、不織布綿等からなる密着阻止用部材素材５１を介在させた点のみ第一実施例と異なっている。もちろん密着阻止用部材素材５１には、その他種々公知の類似する性質を有する素材からなるものを採用できる。

なお、上記各実施例では、中空構造部材では空気層を一重のものとして説明したが、空気室を二重以上のものとして形成することができる。

そして、本発明に係る中空構造部材は、浴槽蓋、自動車ガラス凍結防止シート、自動車ボディカバー、防寒衣料、防霜シート、保温シート、保温袋、哺乳瓶保温袋、鍋保温袋、お櫃保温袋、保温筒、救命胴衣、防露シート、テント、防熱シート、凍結防止シート、ビニルハウス、浮き袋、ボート、生鮮食料品の保冷搬送袋、美術工芸品保存袋、食器類保存袋、衣類保存袋、電子・電気機器搬送袋、精密機器搬送袋、帽子保存袋、靴保存袋、卵搬送袋、カメラケース等として使用することができる。

また、上記各例においては、中空構造部材は気体を抜いた状態とできるので、保管にスペースを取らないという利点がある。また、中空構造部材は、給気口を除いて細かな凹凸がないため、汚れが付きにくく、拭き取り洗浄を容易に行うことができる。さらに、中空構造部材の経年変化や大きな損傷により廃棄する場合でもグラスウールや合成樹脂製の断熱部材を使用していないので廃棄物を減容化させることができる。

本発明に係る中空構造部材の実施例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 図１に示した中空構造部材の断面斜視図である。 他の実施例に係る中空構造部材を示す拡大断面図である。 実施例に係る中空構造部材を使用した第１のシミュレーションの結果を示すグラフである。 実施例に係る中空構造部材を使用した第２シミュレーションの結果を示すグラフである。 実施例に係る中空構造部材を使用した第３のシミュレーションの結果を示すグラフである。 図１に示した中空構造部材を浴槽蓋として使用した例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 図１に示した中空構造部材に開閉可能なシール部を形成し、飲料水ペットボトルの保冷袋として使用した例を示す断面図である。 本発明に係る中空構造部材の第二実施例を示す図１（ａ）相当の断面図である。 図９に示した中空構造部材を飲料水ペットボトルの容器として使用した図８に相当する例を示す断面図である。 従来の中空構造部材を示す断面図である。 従来の他の中空構造部材を示す断面図である。 従来の他の中空構造部材を示す断面図である。

符号の説明

１０ 中空構造部材
１１ シート部材
１２ シート部材
１３ 通気性シート部材
１４ 給気口
１５ 溶着部
１６ 溶着部
１７ 周囲溶着部
１８ 気室
１９ 補強シート
２０ 浴槽蓋
２１ 蓋部材
２２ 蓋部材
２３ 蓋部材
２５ スポンジボール等のボール体（密着阻止用部材素材）
３０ 浴槽
４０ 保冷容器
４１ シート部材
４２ シート部材
４３ 通気シート部材
４４ 気室
４５ シール部
５０ ペットボトル
５１ ＰＥ綿、キルト綿、不織布綿等の密着阻止用部材素材

Claims (6)

1. 気密構造体の少なくとも一部を構成し、相対して配置される２枚のシート部材と、通気性を備えると共に、前記２枚のシート部材の相対する面に交互に接合される通気性シート部材とを備え、前記２枚のシート部材で形成する中空部内に、該２枚のシート部材の密着を防ぐスポンジボール、ＰＥ綿、キルト綿、不織布綿等の密着阻止用部材あるいは密着阻止用部材素材を介在させたことを特徴とする中空構造部材。
2. 前記２枚のシート部材は、中空体の端縁部において接合されていることを特徴とする請求項１に記載の中空構造部材。
3. 気体を注入・排出可能な給気口を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２の中空構造部材。
4. 前記シート部材と通気性シート部材との接合部にはシート部材と通気性シート部材との接合力を増す補強シートを備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかの中空構造部材。
5. 断熱部として請求項１ないし請求項４の中空構造部材を備えた断熱部材。
6. 緩衝部として請求項１ないし請求項４の中空構造部材を備えた緩衝部材。