JP4572757B2

JP4572757B2 - 真空断熱容器および真空断熱容器を適用した自動車の蓄熱式暖気装置

Info

Publication number: JP4572757B2
Application number: JP2005195925A
Authority: JP
Inventors: 啓介常次
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2025-07-05
Also published as: JP2007015696A

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。

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。

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）。
特開２００１−１２８８６０号公報

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。

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。

上記目的を達成するために、本発明の真空断熱容器は、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／ｃｍ^３とした混合粉を充填した真空断熱容器であって、前記真空断熱容器の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、前記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、もしくは、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のいずれかのラミネートフィルムで覆われていることを特徴としたものである。

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。

また、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ので、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。また、開口部のプラスチックを、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った場合は、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、開口部のプラスチックを、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った場合は、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、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った場合よりも更に保温性能を向上させることができる。

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。

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。

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／ｃｍ^３とした混合粉を充填した真空断熱容器であって、前記真空断熱容器の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、前記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、もしくは、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のいずれかのラミネートフィルムで覆われているものであり、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。また、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ので、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。また、開口部のプラスチックを、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った場合は、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、開口部のプラスチックを、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った場合は、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、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った場合よりも更に保温性能を向上させることができる。

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、開口部が凸状に設けられ、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。

請求項３に記載の真空断熱容器の発明は、請求項２に記載の発明において、開口部の内壁と外壁間の空間に充填される断熱材を、二種類以上の粉体を混合し、嵩密度が０．０４０〜０．０６５ｇ／ｃｍ^３とした混合粉としたものであり、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。

請求項４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３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。

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。

（参考例１）
図１は、本発明の参考例１における真空断熱容器の断面図である。

本参考例の真空断熱容器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。

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。

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。

開口部５はプラスチックまたはゴムで構成されている。

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。

（参考例２）
図２は、本発明の参考例２における真空断熱容器の断面図である。

本参考例の真空断熱容器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は参考例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／ｃｍ^３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／ｃｍ^３とした方がより望ましい。

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。

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。

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。

（参考例３）
図３は、本発明の参考例３における真空断熱容器の断面図である。

本参考例の真空断熱容器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。

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。

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。

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。

（参考例４）
図４は、本発明の参考例４における真空断熱容器の断面図である。

本参考例の真空断熱容器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参考例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。

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。

（実施の形態１）
図５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。

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。

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。

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。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における自動車の蓄熱式暖気装置を示す。

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。

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。

本発明の参考例１における真空断熱容器の断面図本発明の参考例２における真空断熱容器の断面図本発明の参考例３における真空断熱容器の断面図本発明の参考例４における真空断熱容器の断面図本発明の実施の形態１における真空断熱容器の断面図本発明の実施の形態２における蓄熱式暖気装置の概略図

符号の説明

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

Claims

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／ｃｍ^３とした混合粉を充填した真空断熱容器であって、前記真空断熱容器の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、前記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、もしくは、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のいずれかのラミネートフィルムで覆われていることを特徴とする真空断熱容器。
開口部が凸状に設けられ、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ことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱容器。
開口部の内壁と外壁間の空間に充填される断熱材を、二種類以上の粉体を混合し、嵩密度が０．０４０〜０．０６５ｇ／ｃｍ^３とした混合粉としたことを特徴とする請求項２に記載の真空断熱容器。
請求項１から３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ことを特徴とする自動車の蓄熱式暖気装置。