JP4140132B2 - Electric water heater - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は家庭や事務所などで飲料用の湯を保温し、供給する電気湯沸かし器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電気湯沸かし器は水を入れ、電源をつなげると湯が沸くが、このお湯を長時間、略一定温度で保温しておく必要がある。そのため一般に、電気湯沸かし器内の貯水用容器の周囲を様々な断熱材で覆っている。その断熱材としては、ガラスウールなどの無機系の断熱材、そして金属の反射板を使用した断熱材がある。さらには、ガスバリアー層としてアルミ箔を用いた積層フィルムからなる包装材に断熱芯材を封入し、包装材内部を真空排気した真空断熱材がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガラスウール等の断熱材は熱的な耐久性能は優れるが、断熱性能は低いという問題がある。また、包装材内部を真空排気した真空断熱材において、ガスバリアー層としてアルミ箔などの金属箔を使用したものは、包装材内部の断熱性能は良いが、ガスバリアー層である金属箔を伝わる熱量が非常に大きく、真空断熱材全体としての断熱性は十分に良いとはいえない。この金属箔を伝わる熱量を抑えるために、ガスバリアー層としてアルミ蒸着などの蒸着層を用いた真空断熱材がある。
【0004】
しかしながら、その蒸着層の厚さは非常に薄く、また気体分子は一般的に高温になるほどその運動エネルギーが幾何級数的に増加していくため、高温になればなるほど蒸着層程度の厚さでは気体の透過を抑えることが困難となり、真空が保持できず断熱性が低下するという問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような問題を解決しようとするものであり、真空断熱材を構成する積層フィルム中のガスバリアー層において、金属箔からなるガスバリアー層を有する積層フィルム面を貯水用容器面側になるよう配置し、蒸着層をガスバリアー層として有する積層フィルム面を断熱芯材を介して貯水用容器の反対面側になるよう配置し、かつヒートシール部分を貯水用容器面側もしくは貯水用容器の反対面側に折り曲げたことで、より高い断熱性を劣化無く維持できる電気湯沸かし器を実現するものである。
【0006】
上記発明によれば、高温側に金属箔を用いたことで100℃程度の温度でのガスバリアー性は十分で、真空状態を十分に保持することができるため、断熱性が長期間落ちることがない。そして、低温部に蒸着層を用いたことで高温部から金属箔を伝って流れ込む熱を抑えることができ、真空断熱材全体の断熱性能を向上させることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、貯水用容器と、前記貯水用容器内の水を加熱するヒータと、水を流出させる出湯経路と、真空断熱材とを有し、前記真空断熱材は金属箔もしくは蒸着層からなるガスバリアー層と、シール層とを有する積層フィルムで、前記金属箔からなるガスバリアー層を有する積層フィルムと前記蒸着層からなるガスバリアー層を有する積層フィルムとを端面でシール層同士をヒートシールしたヒートシール部分を有する包装材に、断熱芯材を真空封入し端面のシール層同士をヒートシールしたヒートシール部分を有するものから構成された長方形状であり、それを円筒形に加工し前記貯水用容器外周に配置したもので、前記金属箔からなるガスバリアー層を有する積層フィルム面を前記貯水用容器面側になるよう配置し、前記蒸着層をガスバリアー層として有する積層フィルム面を前記断熱芯材を介して前記貯水用容器の反対面側になるよう配置し、かつ前記ヒートシール部分を前記貯水用容器面側もしくは前記貯水用容器の反対面側に折り曲げたことを特徴とする電気湯沸かし器としたものであり、ガスバリアー層に金属箔を用いた真空断熱材を配置した電気湯沸かし器に比べて、保温電力を低く抑えることができる。また、ガスバリアー層に蒸着層を用いた真空断熱材を配置した電気湯沸かし器に比べて、熱的耐久性を向上させることができる。
【0008】
また、請求項2記載の発明は、貯水用容器と、前記貯水用容器内の水を加熱するヒータと、水を流出させる出湯経路と、真空断熱材とを有し、前記真空断熱材はガスバリアー層とシール層とを有する積層フィルムで、前記積層フィルムの端面でシール層同士をヒートシールしたヒートシール部分を有する包装材に、断熱芯材を真空封入し端面のシール層同 士をヒートシールしたヒートシール部分を有するものから構成された長方形状であり、それを円筒形に加工し前記貯水用容器外周に配置したもので、前記ガスバリアー層は蒸着層1層の部分と、蒸着層と金属箔の2層の部分から構成され、前記蒸着層と金属箔の2層の部分からなるガスバリアー層を有する積層フィルム面を前記貯水用容器面側になるよう配置し、前記蒸着層1層の部分からなるガスバリアー層を有する積層フィルム面を前記断熱芯材を介して前記貯水用容器の反対面側になるよう配置し、かつ前記ヒートシール部分を前記貯水用容器面側もしくは前記貯水用容器の反対面側に折り曲げたことを特徴とする電気湯沸かし器としたものであり、ガスバリアー層に金属箔を用いた真空断熱材を配置した電気湯沸かし器に比べて、より保温電力を低く抑えることができる。また、ガスバリアー層に蒸着層を用いた真空断熱材を配置した電気湯沸かし器に比べて、より熱的耐久性を向上させることができる。
【0009】
また、請求項3記載の発明は、貯水用容器と、前記貯水用容器内の水を加熱するヒータと、水を流出させる出湯経路と、真空断熱材とを有し、前記真空断熱材はガスバリアー層とシール層とを有する積層フィルムで、前記積層フィルムの端面でシール層同士をヒートシールしたヒートシール部分を有する包装材に、断熱芯材を真空封入し端面のシール層同士をヒートシールしたヒートシール部分を有するものから構成された長方形状であり、それを円筒形に加工し前記貯水用容器外周に配置したもので、前記ガスバリアー層はガス透過率0.095mL/atm・m2・day以下である有機フィルム1層の部分と、金属箔と前記有機フィルム2層の部分から構成され、前記金属箔と前記有機フィルム2層の部分からなるガスバリアー層を有する積層フィルム面を前記貯水用容器面側になるよう配置し、前記有機フィルム1層の部分からなるガスバリアー層を有する積層フィルム面を前記断熱芯材を介して前記貯水用容器の反対面側になるよう配置し、かつ前記ヒートシール部分を前記貯水用容器面側もしくは前記貯水用容器の反対面側に折り曲げたことを特徴とする電気湯沸かし器としたものであり、ガスバリアー層に金属箔を用いた真空断熱材を配置した電気湯沸かし器に比べて、さらに保温電力を低く抑えることができる。また、ガスバリアー層に蒸着層を用いた真空断熱材を配置した電気湯沸かし器に比べて、さらに熱的耐久性を向上させることができる。
【0010】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【0011】
(実施例1)
以下、本発明の第一の実施例を図に基づいて説明する。図1において、1は電気湯沸かし器本体の本体(以下単に本体と称する)で、内部に貯水する内径184mm、深さ200mmの貯水用容器2(以下単に容器2と称する)を有している。3は容器2の口部を封じるようにした中栓である。また、4は本体1の上部を開閉可能に覆った上蓋である。5は上蓋に設けられた蒸気通路であり、一端は中栓3を貫通して容器2内と連通しており、他端は大気と連通している。6は水漏れ防止弁であり、蒸気通路5内に配置されており、転倒時等には蒸気通路5を遮断するようになっている。
【0012】
ここで、蒸気通路5は複雑に曲げられている。これにより容器2の水が沸騰したときなど大気に比べ、容器2の内側の圧力が高くなったときは、蒸気が蒸気通路5を通じて本体外に排出されるが、容易には外気と容器2内の水面と上蓋4の間の空気(以下内気と称する)が混合しない構成となっている。
【0013】
7は本体1と容器2との間の底部に設けたモータ、8はモータ7によって駆動されるポンプで、その吸い込み口9は容器2の底部と連通している。10はポンプ8の吐出口で、出湯経路の一部を構成する11の出湯管に連通している。12は出湯口であり、ここより電気湯沸かし器外に出湯する。13は加熱用のヒーターであり、ドーナツ状に中央部が抜けており、容器2の下部に装着されている。15はモータ7を駆動する起動スイッチであり、可変抵抗体を有しており、押しボタン16の押し動作スイッチによりロッド17を介して動作する。18は圧縮形のスプリングで、このスプリング18は、常時ロッド17を上方に押し上げるように付勢している。19は制御装置であり、14の温度検知器からの信号を取り込み、ヒーター13等を制御する。20は容器2の側面に巻いた真空断熱材であり、容器2の熱が本体1の側面から逃げることを抑える役割をしている。
【0014】
ここで、使用した真空断熱材20を図で説明する。図2は真空断熱材20の断面図を示している。22は真空断熱材の芯材である。芯材22は内袋23に納められている。芯材22を納めた内袋23はさらに耐熱性のラミネート袋24に真空状態で納められている。ラミネート袋24はシール層25とガスバリアー層26と保護層29より成り、保護層29は27のポリエステル層と28のナイロン層とから構成されている。芯材22は芯材自身の熱伝導率が小さく、孔や隙間は外部と連通している必要がある。芯材22としては有機、無機材料等が使用できるが、電気湯沸かし器などの高温下で使用するときは、ガス発生のしない材料が要求される。
【0015】
ガス発生のしない材料としてパーライトやシラスバルーン等もあるが、本実施例では芯材22として合成シリカを使用した。合成シリカは粒子が非常に細かいため、粒子の熱伝導率が非常に小さい。さらに、10torr以下の圧力であれば圧力によらず非常に小さな熱伝導率を示すので、高温下での空気分子運動の大きな条件下では、非常にふさわしい材料である。
【0016】
シール層25は耐熱性のラミネート袋24を張り合わせ内部の真空を保持する役割を持つ。シール層としては容易にヒートシールできる必要があるが、電気湯沸かし器では100℃程度の温度となるために100℃では劣化しない必要がある。そこで本実施例ではシール層25として無延伸のポリプロピレンを使用し、30の位置でヒートシールしている。このポリプロピレンは耐熱性が必要であるのでホモポリマーで結晶度を上げたものである。ガスバリアー層26としてはアルミニウム箔、ガスバリアー層31としては蒸着アルミニウムを使用した。
【0017】
ガスバリアー層は耐熱性のラミネートフィルムの樹脂を透過する気体を遮断する役割を持つ。気体の遮断性が悪いと真空断熱材20の内圧が10torrをこえ出したあたりから、真空断熱材20の熱伝導率も上昇していき、30torrをこえてしまうと、もはやガラスウールの断熱性とほぼ同じになってしまう。したがって、100℃程度の温度で長期間気体を遮断できるものが必要である。
【0018】
また、気体の透過を遮断する遮断材は、厚いほど信頼性は高い。しかし、真空断熱材のガスバリアー層として使用するには、薄いほどそれ自身を伝う熱量が小さいので断熱性は向上する。そこで、本実施例ではガスバリアー層26として5〜6μmのアルミニウム箔を、ガスバリアー層31として500〜1000Åの蒸着アルミニウムを使用した。保護層29はシール層25とガスバリアー層26、ガスバリアー層31を保護する役割を持つ。保護層29のガスバリアー層に直接接する位置にポリエステル層27を配置した。
【0019】
本実施例ではポリエステル層27としてポリエチレンテレフタレート(以下PETと言う)を使用した。PETは耐熱性に優れるため、電気湯沸かし器の保護層としては非常にふさわしい。さらに保護層29の最外層にナイロン層28を配置している。電気湯沸かし器では装着時や取り外し時には他の部品などと多く接触し、傷が付く可能性が高い。しかし、ナイロンは滑り性能が高いため、傷つくことが少ない。また、最外層に滑りやすいナイロンを配置することにより、装着がスムースに行え、組立性能が向上する。さらにナイロンには引っ張り強度が高い性能も有している。よって、突起物に刺さったときも伸びて孔があきにくい性能を有しているため、電気湯沸かし器に使用する真空断熱材の耐熱性のラミネートフィルムとしてはナイロンを最外層に配置することは非常に重要である。
【0020】
また、真空断熱材20の平板の形状を図3に示す。32は芯材22の入っている部分で真空断熱材として断熱性を有する部分である。33はヒートシール部分で、シール層25が溶着している部分30を有するため、芯材が入っていない部分である。真空断熱材20は長方形の形状をしている。容器2に巻き付ける際はヒートシール部を折る。
【0021】
このとき図4に示すように円筒形の外側にヒートシール部分がくるようにして、容器2に巻き付ける。このようにすると耐熱性のラミネートのヒートシール部分33は熱湯の入っている容器2に直接接することがないので、耐熱劣化はさらに小さくできる。
【0022】
また、図5に示すように円筒形の内側にヒートシール部分がくるようにして、容器2に巻き付ける。このようにすると、円筒形の外側にガスバリアー層として蒸着アルミニウムを用いたラミネートフィルムを配置した場合、アルミニウム自身を伝って流れ込む熱を抑えることができ、真空断熱材全体の断熱性能を向上させることができる。
【0023】
以下、本実施例の動作を説明する。容器2に水を入れた後通電すると、容器2内の水温は温度検知器14により計測されその信号が制御装置19に送られ、制御装置はヒーター13の通電を開始し始める。容器2内の水が沸騰すると、ヒーター13への通電が終了する。その後、温度検知器14からの信号を受けて、制御装置19はヒーター13を容器2の温度が略一定温度になるように制御する。出湯する際は押しボタン16を押す。モーター7が動作し、容器2内の水はポンプ8により、11の出湯管を通り出湯口12より電気湯沸かし器外に排出され利用される。以下、各種真空断熱材の断熱性および熱的耐久性の実験例を示す。
【0024】
<実験例1>
真空断熱材において、ガスバリアー層が両面ともアルミニウム箔であるもの(本実験例では両面箔と言う)、両面とも蒸着アルミニウムであるもの(本実験例では両面蒸着と言う)、片面がアルミニウム箔、もう一方が蒸着アルミニウムであるもの(本実験例では片面箔と言う)を用意した。両面箔、両面蒸着をそれぞれ図4に示すように円筒形の外側にヒートシール部分がくるようにして、容器2に巻き付けた(本実験例ではそれぞれ両面箔外折り、両面蒸着外折りと言う)。また、片面箔をアルミニウム箔が円筒形の内側となるよう、そして図4に示すように円筒形の外側にヒートシール部分がくるように、容器2に巻き付けた(本実験例では片面箔外折りと言う)。さらに片面箔をアルミニウム箔が円筒形の内側となるように、そして図5に示すように円筒形の内側にヒートシール部分がくるようにして、容器2に巻き付けた(本実験例では片面箔内折りと言う)。これらを有する電気湯沸かし器を用意し、これらの電気湯沸かし器に水を入れ、それぞれの保温電力を測定した。なお、保温水温は96.5℃、雰囲気温度は20℃とした。測定は十分平衡状態に達した後に行った。以上の実験結果を真空断熱材の構成と保温電力を(表1)に示す。
【0025】
【表1】
【0026】
このように、真空断熱材のガスバリアー層として、蒸着アルミニウムを使用したものはアルミニウム箔を使用したものに比べ、保温電力を低くおさえることができる。このことより、ガスバリアー層としてアルミ箔より薄い、蒸着アルミニウムを使用することによりガスバリアー層自身を伝って流れ込む熱量を抑えることができ、真空断熱材の断熱性能を向上させることができたことが分かる。したがって、このような真空断熱材を使用することにより、保温電力の少ない電気湯沸かし器が実現できる。
【0027】
<実験例2>
25℃、40℃、100℃の恒温漕、および両面箔、両面蒸着、片面箔の真空断熱材を用意した。予め、真空断熱材の内圧を測定しておき、その後両面箔を100℃の恒温漕へ、両面蒸着を25℃、40℃、100℃の恒温漕へ入れることで耐熱試験を行った。また、片面箔の真空断熱材については、アルミ箔側を100℃に蒸着層側を40℃として耐熱試験を行った。そして、両面蒸着を3日後、12日後、3.5年後、5.5年後に恒温漕から取り出し、内圧を測定した。両面箔は5年後、10年後に恒温漕から取り出し、内圧を測定した。また、片面箔は3日後、12日後、5年後、7年後に内圧を測定した。ここで100℃という温度は、電気湯沸かし器の断熱材が受ける最高の温度(円筒形とした真空断熱材を容器2に巻き付けたとき、容器2に接している部分の温度)であり、40℃という温度は、図4に示すように円筒形とした真空断熱材の外側にヒートシール部分がくるように、容器2に巻き付けたとき、容器2に接していない部分における最高温度である。両面蒸着の耐熱試験結果を(表2)に示す。
【0028】
【表2】
【0029】
両面箔の耐熱試験結果を(表3)に示す。
【0030】
【表3】
【0031】
また、片面箔の耐熱試験結果を(表4)に示す。
【0032】
【表4】
【0033】
(表2)より、約100℃の温度である容器2側のガスバリアー層として蒸着アルミニウムを使用すると、長期間の耐熱性は得られないことが分かる。したがって(表3)、および(表4)、また実験例1の結果より、容器2側のガスバリアー層としてアルミ箔を使用し、容器2の逆側のガスバリアー層として蒸着アルミニウムを使用することで、長期間断熱性能が劣化しない保温電力の少ない電気湯沸かし器が実現できる。
【0034】
また、図6に示すように、真空断熱材のガスバリアー層として蒸着アルミニウムを用い、さらに高温側の芯材に当たる部分にガスバリアー層としてアルミ箔を使用したとき、100℃に曝されるアルミニウム蒸着部分があるため、片面箔の真空断熱材に比べると耐久性は若干劣るが、ガスバリアー層自身を伝って流れ込む熱量を抑えることができ、片面箔の真空断熱材より断熱性能を向上させることができる。したがって、このような真空断熱材を使用することにより、保温電力の少ない電気湯沸かし器が実現できる。
【0035】
(実施例2)
真空断熱材の内圧の上昇の原因は、外部の空気がガスバリアー層を透過し、真空断熱材の内部へ入り込むことである。したがって、内圧の上昇速度はガスバリアー層として用いているフィルム(蒸着層など)のガス透過度に依存し、ガス透過度はフィルム(蒸着層など)の面積に比例し、また時間に比例する。
【0036】
本実施例では、高温側には図7のような寸法で、ガスバリアー層としてPVA、バレックス(三井東圧化学株式会社製)、EVOH(クラレ株式会社製)などのハイガスバリアー性の有機フィルムとアルミ箔35を、低温側にはガスバリアー層としてハイガスバリアー性の有機フィルムを用いた(図7のアルミ箔がない)真空断熱材を使用した。
【0037】
前述したように、真空断熱材の内圧が30torrを越えると、ガラスウールと同じ程度の断熱性しか得られなくなる。したがって、本実施例で使用した初期内圧1torrの真空断熱材の内圧が5年間で30torr以下に抑えるために、必要なガス透過度を計算した。ここで5年というのは、電気湯沸かし器の一般的な保証期間である。また、ハイガスバリアー性の有機フィルムと比較すると、アルミ箔のガス透過度はほぼ0であり、真空断熱材の内部温度は100℃であるとする。
【0038】
本実施例では使用した真空断熱材において、ハイガスバリアー性の有機フィルムが大気と接触する面積は0.152m2である。さらに真空断熱材には芯材が入っているため、真空断熱材の厚さは約7mmであるため、真空断熱材の体積は891mLである。したがって、ボイル・シャルルの法則より、29torrの圧力、100℃の温度で体積が891mLの気体は、760torrの圧力、25℃の温度では27.16mLである。したがって面積が0.152m2、5年間で27.16mL以下の気体量、つまりガス透過度0.095mL/atm・day・m2以下であれば真空断熱材の断熱性を保持できる。
【0039】
有機フィルムはアルミニウム蒸着層に比べ、はるかに熱伝導率が小さいため、有機フィルムをガスバリアー層として使用すると、ガスバリアー層自身を伝って流れ込む熱量を抑えることができ、保温電力の少ない電気湯沸かし器が実現できる。
【0040】
しかしながら、有機フィルムは一般に熱に弱く、有機フィルムのみで真空断熱材のガスバリアー層として使用しても、高温部から劣化が起こり長期間断熱性を保持できない。よって、ガス透過度0.095mL/atm・day・m2以下のハイガスバリアー性の有機フィルムを、ガスバリアー層として用い、さらに高温となる部分のガスバリアー層として金属箔を用いることで、長期間断熱性能が劣化しない保温電力の少ない電気湯沸かし器が実現できる。
【0041】
なお、本実施例の形状の真空断熱材においては、ガスバリアー層としてガス透過度0.095mL/atm・day・m2以下のハイガスバリアー性の有機フィルムを用いることが好適であるが、真空断熱材の形状が変われば、当然好適なガス透過度の値も変わる。しかしながら、この考え方が適用されれば、発明の範疇に入るものである。
【0042】
【発明の効果】
以上のように、請求項1記載の発明によると、長期間断熱性能が劣化することがなく、また非常に保温電力の少ない電気湯沸かし器を得ることができる。
【0043】
また、請求項2記載の発明によれば、長期間断熱性能が劣化することがなく、またさらに保温電力の少ない電気湯沸かし器を得ることができる。
【0044】
また、請求項3記載の発明によれば、ガスバリアー層として有機フィルムを用いているので、容器との断熱性能が更に向上し、保温電力の少ない電気湯沸かし器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例における電気湯沸かし器の縦断面図
【図2】 本発明の実施例における真空断熱材の断面図
【図3】 本発明の実施例における真空断熱材の平板図
【図4】 本発明の実施例における真空断熱材の円筒図
【図5】 本発明の実施例における真空断熱材の円筒図
【図6】 本発明の実施例における真空断熱材の断面図
【図7】 本発明の実施例における真空断熱材の平板図
【符号の説明】
2 貯水用容器
13 ヒーター
20 真空断熱材
22 芯材
25 シール層
26 ガスバリアー層
31 ガスバリアー層
34 ガスバリアー層
35 アルミ箔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric water heater that keeps and supplies hot water for drinking at home or office.
[0002]
[Prior art]
An electric water heater boils water when it is turned on and connected to a power source, but it is necessary to keep this hot water at a substantially constant temperature for a long time. Therefore, generally, the periphery of the water storage container in the electric water heater is covered with various heat insulating materials. As the heat insulating material, there are an inorganic heat insulating material such as glass wool and a heat insulating material using a metal reflector. Furthermore, there is a vacuum heat insulating material in which a heat insulating core material is sealed in a packaging material made of a laminated film using an aluminum foil as a gas barrier layer, and the inside of the packaging material is evacuated.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, a heat insulating material such as glass wool is excellent in thermal durability, but has a problem that the heat insulating performance is low. In addition, the vacuum insulation that evacuates the inside of the packaging material that uses a metal foil such as aluminum foil as the gas barrier layer has good heat insulation performance inside the packaging material, but the amount of heat transmitted through the metal foil that is the gas barrier layer Is very large, and it cannot be said that the heat insulating property as a whole vacuum heat insulating material is sufficiently good. In order to suppress the amount of heat transmitted through the metal foil, there is a vacuum heat insulating material using a vapor deposition layer such as aluminum vapor deposition as a gas barrier layer.
[0004]
However, the thickness of the deposited layer is very thin, and gas molecules generally increase in kinetic energy geometrically as the temperature rises. Therefore, the higher the temperature, the greater the thickness of the deposited layer. There is a problem that it is difficult to suppress the permeation of the film, and the vacuum cannot be maintained, resulting in a decrease in heat insulation.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is intended to solve such a problem, and in the gas barrier layer in the laminated film constituting the vacuum heat insulating material, the laminated film surface having the gas barrier layer made of metal foil is replaced with the water storage container surface side. The laminated film surface having a vapor deposition layer as a gas barrier layer is disposed on the opposite side of the water storage container through a heat insulating core, and the heat seal portion is on the water storage container surface side or for water storage By bending the container on the opposite side, an electric water heater capable of maintaining higher heat insulation without deterioration is realized.
[0006]
According to the above invention, by using the metal foil on the high temperature side, the gas barrier property at a temperature of about 100 ° C. is sufficient, and the vacuum state can be sufficiently maintained. Absent. And by using a vapor deposition layer for a low-temperature part, the heat | fever which flows along metal foil from a high-temperature part can be suppressed, and the heat insulation performance of the whole vacuum heat insulating material can be improved.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention according to
[0008]
The invention described in
[0009]
The invention described in
[0010]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0011]
(Example 1)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1,
[0012]
Here, the steam passage 5 is bent in a complicated manner. As a result, when the pressure inside the
[0013]
7 is a motor provided at the bottom between the
[0014]
Here, the used vacuum
[0015]
Although there are pearlite and shirasu balloons as materials that do not generate gas, synthetic silica is used as the
[0016]
The
[0017]
The gas barrier layer has a role of blocking the gas that permeates the resin of the heat resistant laminate film. When the gas barrier property is poor, the thermal conductivity of the vacuum
[0018]
Further, the thicker the blocking material that blocks gas permeation, the higher the reliability. However, in order to use as a gas barrier layer of a vacuum heat insulating material, since the heat amount transmitted through itself becomes smaller as the thickness becomes thinner, the heat insulating property is improved. Therefore, in this example, 5 to 6 μm aluminum foil was used as the
[0019]
In this embodiment, polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) was used as the
[0020]
Moreover, the shape of the flat plate of the vacuum
[0021]
At this time, as shown in FIG. 4, the heat seal portion is placed outside the cylindrical shape, and is wound around the
[0022]
Further, as shown in FIG. 5, the heat seal portion is placed inside the cylindrical shape and is wound around the
[0023]
The operation of this embodiment will be described below. When energizing after putting water into the
[0024]
<Experimental example 1>
In the vacuum heat insulating material, the gas barrier layer is aluminum foil on both sides (referred to as double-sided foil in this experimental example), both sides are vapor-deposited aluminum (referred to as double-sided vapor deposition in this experimental example), one side is aluminum foil, The other one was vapor-deposited aluminum (referred to as single-sided foil in this experimental example). As shown in FIG. 4, the double-sided foil and the double-sided vapor deposition were wound around the
[0025]
[Table 1]
[0026]
As described above, as the gas barrier layer of the vacuum heat insulating material, the one using vapor deposited aluminum can keep the heat retention power lower than the one using aluminum foil. From this, it was possible to suppress the amount of heat flowing through the gas barrier layer itself by using evaporated aluminum, which is thinner than the aluminum foil as the gas barrier layer, and to improve the heat insulation performance of the vacuum heat insulating material. I understand. Therefore, by using such a vacuum heat insulating material, an electric water heater with less heat retention power can be realized.
[0027]
<Experimental example 2>
A thermostat of 25 ° C., 40 ° C., and 100 ° C., and double-sided foil, double-sided vapor deposition, and single-sided foil vacuum heat insulating materials were prepared. The internal pressure of the vacuum heat insulating material was measured in advance, and then the heat resistance test was performed by putting the double-sided foil into a 100 ° C constant temperature bath and the double-sided vapor deposition into a 25 ° C, 40 ° C, and 100 ° C constant temperature bath. Moreover, about the vacuum heat insulating material of single-sided foil, the heat resistance test was done by making the aluminum foil side into 100 degreeC and the vapor deposition layer side to 40 degreeC. And double-sided vapor deposition was taken out of the thermostat after 3 days, 12 days, 3.5 years and 5.5 years, and the internal pressure was measured. The double-sided foil was removed from the thermostat after 5 years and 10 years, and the internal pressure was measured. Moreover, the internal pressure of the single-sided foil was measured after 3 days, 12 days, 5 years, and 7 years. Here, the temperature of 100 ° C. is the highest temperature received by the heat insulator of the electric water heater (the temperature of the portion in contact with the
[0028]
[Table 2]
[0029]
The heat resistance test results of the double-sided foil are shown in (Table 3).
[0030]
[Table 3]
[0031]
Moreover, the heat resistance test result of single-sided foil is shown in (Table 4).
[0032]
[Table 4]
[0033]
From Table 2, it can be seen that when vapor-deposited aluminum is used as the gas barrier layer on the
[0034]
Moreover, as shown in FIG. 6, when aluminum vapor deposition is used as a gas barrier layer of a vacuum heat insulating material, and aluminum foil is used as a gas barrier layer in a portion that hits the core material on the high temperature side, aluminum vapor deposition exposed to 100 ° C. Because there is a part, durability is slightly inferior to vacuum insulation material of single-sided foil, but the amount of heat flowing through the gas barrier layer itself can be suppressed, and heat insulation performance can be improved than vacuum insulation material of single-sided foil it can. Therefore, by using such a vacuum heat insulating material, an electric water heater with less heat retention power can be realized.
[0035]
(Example 2)
The cause of the increase in the internal pressure of the vacuum heat insulating material is that outside air permeates the gas barrier layer and enters the inside of the vacuum heat insulating material. Therefore, the rate of increase of the internal pressure depends on the gas permeability of a film (evaporated layer or the like) used as the gas barrier layer, and the gas permeability is proportional to the area of the film (evaporated layer or the like) and is also proportional to time.
[0036]
In this example, the high temperature side has a dimension as shown in FIG. 7, and the gas barrier layer is a high gas barrier organic film such as PVA, Valex (made by Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd.), EVOH (made by Kuraray Co., Ltd.), etc. And a vacuum heat insulating material using a high gas barrier organic film as a gas barrier layer (without the aluminum foil of FIG. 7) on the low temperature side.
[0037]
As described above, when the internal pressure of the vacuum heat insulating material exceeds 30 torr, only a heat insulating property equivalent to that of glass wool can be obtained. Therefore, the required gas permeability was calculated in order to keep the internal pressure of the vacuum heat insulating material having an initial internal pressure of 1 torr used in this example to 30 torr or less in 5 years. Here, 5 years is a general warranty period for electric water heaters. Further, it is assumed that the gas permeability of the aluminum foil is almost 0 and the internal temperature of the vacuum heat insulating material is 100 ° C. as compared with a high gas barrier organic film.
[0038]
In this example, in the vacuum heat insulating material used, the area where the high gas barrier organic film is in contact with the atmosphere is 0.152 m 2 . Furthermore, since the vacuum heat insulating material contains a core material, the thickness of the vacuum heat insulating material is about 7 mm, and the volume of the vacuum heat insulating material is 891 mL. Therefore, according to Boyle-Charles' law, a gas having a volume of 891 mL at a pressure of 29 torr and a temperature of 100 ° C. has a pressure of 27.16 mL at a pressure of 760 torr and a temperature of 25 ° C. Therefore, if the area is 0.152 m 2 and the gas amount is 27.16 mL or less over 5 years, that is, the gas permeability is 0.095 mL / atm · day · m 2 or less, the heat insulating property of the vacuum heat insulating material can be maintained.
[0039]
Since the organic film has a much lower thermal conductivity than the aluminum vapor deposition layer, if the organic film is used as a gas barrier layer, the amount of heat flowing through the gas barrier layer itself can be suppressed, and an electric water heater with low heat retention power can be achieved. realizable.
[0040]
However, organic films are generally vulnerable to heat, and even when only organic films are used as a gas barrier layer of a vacuum heat insulating material, they deteriorate from a high temperature portion and cannot retain heat insulating properties for a long time. Therefore, a high gas barrier organic film having a gas permeability of 0.095 mL / atm · day · m 2 or less is used as a gas barrier layer, and a metal foil is used as a gas barrier layer at a portion where the temperature becomes high. It is possible to realize an electric water heater with low heat retention power that does not deteriorate the thermal insulation performance during the period.
[0041]
In the vacuum heat insulating material having the shape of the present embodiment, it is preferable to use a high gas barrier organic film having a gas permeability of 0.095 mL / atm · day · m 2 or less as the gas barrier layer. If the shape of the heat insulating material is changed, naturally, a suitable gas permeability value is also changed. However, if this idea is applied, it falls within the scope of the invention.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to obtain an electric water heater that does not deteriorate the heat insulation performance for a long period of time and has very little heat retention power.
[0043]
In addition, according to the invention described in
[0044]
Further, according to the invention described in
[Brief description of the drawings]
1 is a longitudinal sectional view of an electric water heater in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a vacuum heat insulating material in an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view of a vacuum heat insulating material in an embodiment of the present invention. 4] Cylindrical view of the vacuum heat insulating material in the embodiment of the present invention [Fig. 5] Cylindrical view of the vacuum heat insulating material in the embodiment of the present invention [Fig. 6] Cross-sectional view of the vacuum heat insulating material in the embodiment of the present invention [Fig. Plan view of vacuum heat insulating material in an embodiment of the present invention [Explanation of symbols]
2
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