JPWO2006103739A1

JPWO2006103739A1 - 断熱容器

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Publication number: JPWO2006103739A1
Application number: JP2007510268A
Authority: JP
Inventors: 藤井　孝文; 孝文藤井; 悠小林
Original assignee: Thermos KK
Current assignee: Thermos KK
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2008-09-04
Also published as: WO2006103739A1; CA2590409A1; CN101052334A; DE112005003091T5; GB2435091A; US20080190942A1; GB0710438D0

Abstract

一定の保温性能を有し、この保温性能を有することが外観から確認できる断熱容器を提供することを目的とする。この目的を達成するために、ガラス製の内容器12の外面及びガラス製の外容器16の内面のうちの少なくともいずれか一面に輻射防止膜20を被覆し、内容器12を外容器16内に空隙部14を設けて配置し、内容器12と外容器16とを接合し、空隙部14を真空排気して封止することにより形成される断熱容器10において、輻射防止膜20表面の粒子の平均的な粒径が所定の値以上であることを特徴とする。当該断熱容器10によると、輻射防止膜20表面の粒子の平均的な粒径が所定の値以上であるので、十分な保温性能を得ることができる。

Description

本発明は、断熱容器に関し、特に内容器と外容器とを接合し、その内容器と外容器との間に設けられた空隙部を真空排気してなるガラス製の断熱容器に関する。

従来、ガラス製の断熱容器は、外容器の内部に一定の空隙部を設けて内容器を配置し、口部近傍を溶融させて当該内容器の口部と外容器の口部とを一体に接合し、空隙部を真空排気することにより真空断熱層を設けて形成されている。そして、断熱容器の内外間の熱の移動を低減するために、内容器の外面には、ＩＴＯ膜（インジウム(Ｉｎ)の酸化物にスズ(Ｓｎ)をドーピングした物質）等の輻射防止膜が被覆されており、この被覆は、スパッタリング、ＣＶＤ、ＰＶＤ等によって行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２９９５８２

しかし、この輻射防止膜は、同一の装置によって被覆しても、その保温性能にばらつきを生じることがある。例えば、スパッタリングにより輻射防止膜を被覆する場合、他の条件を全く同じにしてスパッタリングを行っても、ターゲットの交換の前後で輻射防止膜の保温性能が異なる場合がある。

この保温性能は、輻射防止膜の膜厚と関係があると考えられる。しかし、膜厚を測定するには断熱容器を切断する必要があり、一旦切断された容器は製品とすることができない。従って、断熱容器が所定の保温性能を有するか否かの判断は、膜厚からではなく、断熱容器を最終工程まで組み立てた後、断熱容器に熱湯を入れて数時間経過後の湯の温度を測定することによって直接的に行わなくてはならない。この検査は時間がかかるため、結果的に製造コストが高くなってしまう。そして断熱容器の保温性能が基準を満たさないと判明されても、一旦完成された断熱容器に再度輻射防止膜を被覆することができず、廃棄処分となり、更に全体としての製造コストが高くなる。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、一定の保温性能を有し、この保温性能を有することが非破壊で確認できる断熱容器を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、輻射防止膜表面の粒子の平均的な粒径と保温性能との間に一定の関係があることを発見した。そして、この粒径を所定の値以上に保つことによって、一定の保温性能を確保することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の請求項１に記載の断熱容器は、ガラス製の内容器の外面及びガラス製の外容器の内面のうちの少なくともいずれか一面に輻射防止膜を被覆し、前記内容器を前記外容器の内部に空隙部を設けて配置し、前記内容器の口部と前記外容器の口部とを接合し、前記空隙部を真空排気して封止することにより形成される断熱容器において、前記輻射防止膜表面の粒子の平均的な粒径が所定の値以上であることを特徴とする。

請求項２に記載の断熱容器は、ガラス製の内容器の外面及びガラス製の外容器の内面のうちの少なくともいずれか一面に輻射防止膜を被覆し、前記内容器を前記外容器の内部に空隙部を設けて配置し、前記内容器の口部と前記外容器の口部とを接合し、前記空隙部を真空排気して封止することにより形成される断熱容器において、前記輻射防止膜のうちの、少なくとも前記断熱容器の側部に存在する部分の表面粒子の平均的な粒径が、所定の値以上であることを特徴とする。

また、請求項３に記載の断熱容器は、請求項１又は２において、前記所定の値が５０ｎｍであることを特徴とする。

請求項４に記載の断熱容器は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記輻射防止膜の膜厚が１５０ｎｍ以上であることを特徴とする。

請求項５に記載の断熱容器は、請求項１〜４のいずれか１項において、前記輻射防止膜がＩＴＯ膜であることを特徴とする。

本発明の断熱容器によると、輻射防止膜表面の粒子の平均的な粒径を所定の値以上とすることによって、十分な保温性能を得ることができる。そして、粒径は外部から観察することによって非破壊で測定することができるために、素早く検査可能で、また被覆が不十分と判断されても、重ねて成膜を行うことができる。従って、検査した断熱容器が無駄にならず、結果として全体の製造コストを低くすることができる。

なお、輻射防止膜の断熱容器の保温性能に大きく影響する部分は、断熱容器の側部に存在する部分である。従って、輻射防止膜のうちの、少なくとも断熱容器の側部に存在する部分の表面粒子の平均的な粒径が、所定の値以上であれば、十分な保温性能を確保することができる。

また、輻射防止膜の表面粒子の平均的な粒径を５０ｎｍ以上とすることにより、当該輻射防止膜を備える断熱容器は、その内部に９５℃の湯を１０００ｃｃ入れて密封し、２０℃の室内に置いて６時間経過した後であっても、内部の湯の温度を６０℃以上に保つことができる。

更に、輻射防止膜の膜厚を１５０ｎｍ以上とすることにより、当該輻射防止膜を備える断熱容器は、その内部に９５℃の湯を１０００ｃｃ入れて密封し、２０℃の室内に置いて６時間経過した後であっても、内部の湯の温度を６０℃以上に保つことができる。

本発明の好適な実施形態の断熱容器の断面図である。ＩＴＯ粒径と保温性能及びＩＴＯ膜の膜厚との関係を示したグラフである。図２と異なる条件での、ＩＴＯ粒径と保温性能及びＩＴＯ膜の膜厚との関係を示したグラフである。種々の粒径のＩＴＯ膜の拡大写真である。

符号の説明

10 断熱容器
12 内容器
14 空隙部
16 外容器
20 輻射防止膜
22 側部

以下、本発明による好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施形態にかかる断熱容器10の断面図である。図に示すように、本実施形態の断熱容器10は、ガラス製の内容器12と、当該内容器12の外側に一定の幅の空隙部14を設けて配置されたガラス製の外容器16とを備える。また、外容器16は上部外容器16aと下部外容器16bとが接合されたものであり、内容器12と上部外容器16aとは口部18において接合され、外容器16内面と内容器12外面との間の空隙部14は真空状態に保たれている。また、内容器12の外面には、熱の輻射を低減するために輻射防止膜としてＩＴＯ膜20が被覆されている。このＩＴＯ膜20は、スパッタリング法により被覆されたものであり、外部より観察すると、所定の値以上の粒径の粒子を表面に有する。なお、本実施形態でＩＴＯ膜20は、所定の値以上の粒径の粒子をＩＴＯ膜20表面の全体にわたって有している。しかし、これに限定されず、ＩＴＯ膜20のうちの、少なくとも断熱容器10の側部22に存在する部分の表面粒子の平均的な粒径が、所定の値以上であればよい。

ここで、この所定の値とは、その値以上の粒径の粒子を表面に有するＩＴＯ膜を備える断熱容器の内部に、９５℃の湯を１０００ｃｃ入れて密封し、２０℃の室内に置いて６時間経過した後であっても、当該断熱容器内部の湯の温度が６０℃以上に保たれる最小の粒径である。なお、２０℃の室内に断熱容器を置き、その中に約９５℃の湯を１０００ｃｃ入れて密封し、６時間経過した後の湯の温度を、本明細書において保温性能といい、この６０℃は、一般に断熱容器としての機能を果たすために要求される最低温度である。

従って、本実施形態の断熱容器10の内部に、９５℃の湯を１０００ｃｃ入れて密封し、２０℃の室内に置いて６時間経過した後、断熱容器10の内部の湯の温度を測定すると、６０℃以上である。

以上、本実施形態の断熱容器10は、ガラス製の内容器12の外面にＩＴＯ膜20を被覆し、内容器12を外容器16内に空隙部14を設けて配置し、内容器12と外容器16とを接合し、空隙部14を真空排気して封止することにより形成される断熱容器10において、ＩＴＯ膜20表面の粒子の平均的な粒径が所定の値以上であることを特徴とする。

この断熱容器10によると、ＩＴＯ膜20表面の粒子の平均的な粒径を所定の大きさ以上とすることによって、６０℃の保温性能を得ることができる。そして、粒径は外部から観察することによって非破壊で検査することができるため、素早く検査可能である。また被覆が不十分と判断されても、非破壊で検査されているため、被覆されたＩＴＯ膜の上に更に成膜を行うことができる。従って、検査した断熱容器が無駄にならず、結果として全体の製造コストを低くすることができる。

なお、本実施形態では、輻射防止膜としてＩＴＯ膜20を用いたが、輻射防止膜の種類はこれに限定されず、ＺｎＯ，ＳｉＯ_X，ＳｎＯ₂，又はＴiＯ_X等の金属酸化物（半導体）であってもよい。その場合の輻射防止膜表面の粒子の平均的な粒径も、当該輻射防止膜を備える断熱容器の内部に９５℃の湯を１０００ｃｃ入れて密封し、２０℃の室内に置いて６時間経過した後、当該断熱容器内部の湯の温度が６０℃以上に保たれる最小の値以上の粒径である。また、本実施形態では、当該ＩＴＯ膜20を内容器12外面に被覆したが、被覆する面はこれに限定されず、例えば外容器16の内面等、他の面であってもよい。

アルゴン対酸素の重量比が７６対７である雰囲気下で、ＩＴＯを内容器外面にスパッタリングした場合の、ＩＴＯ膜の表面粒子の平均的な粒径（ＩＴＯ粒径）と、ＩＴＯ膜の膜厚及びそのＩＴＯ膜を被覆した内容器を備えた完成品の断熱容器の保温性能との関係を調べた。

図２のグラフＡは、縦軸を断熱容器の保温性能（℃）、横軸をＩＴＯ粒径（ｎｍ）とした、保温性能とＩＴＯ粒径との関係を示したグラフである。なお、グラフの左側に保温性能の目盛を示す。このグラフＡに示すように、表面粒子の平均的な粒径が約５０ｎｍ以上のＩＴＯ膜が内容器外面に被覆された断熱容器の場合、６時間後であっても湯の温度は６０℃以上を維持する。また、粒径が大きくなっても保温性能が比例して向上するわけではなく、粒径１５０ｎｍ以上になると粒径が保温性能に及ぼす影響は小さくなり、特に２００ｎｍ以上になると粒径が大きくなっても保温性能はほとんど変わらない。従って、本実施例の条件下において粒径は５０ｎｍ以上が好ましく、更に好適には６０ｎｍ以上、また、スパッタの効率を考えると２００ｎｍ以下が好ましく、更に効率を考えると１５０ｎｍ以下が好適である。

また、グラフＢは、縦軸をＩＴＯ膜の膜厚（ｎｍ）、横軸をグラフＡと同様にＩＴＯ粒径（ｎｍ）とした、ＩＴＯ膜の膜厚と粒径との関係を示したグラフであり、グラフの右側にＩＴＯ膜の膜厚の目盛を示す。なお、この直線は実際のプロットから若干ずれているが、これは、この直線が、後述する実施例２の図３に示す測定値から求めた近似式であるためである。このグラフによると、粒径５０ｎｍは約１５０ｎｍの膜厚、粒径６０ｎｍは約２００ｎｍの膜厚、粒径２００ｎｍは約８００ｎｍの膜厚、粒径１５０ｎｍは約６００ｎｍの膜厚に相当する。従って、上記粒径の条件を膜厚で表すと、ＩＴＯ膜は１５０ｎｍ以上の膜厚が好ましく、更に好適には２００ｎｍ以上、また、スパッタの効率を考えると、８００ｎｍ以下が好ましく、更に効率を考えると、６００ｎｍ以下が好適である。

この実験結果より、アルゴン対酸素の重量比が７６対７である雰囲気下で、ＩＴＯをスパッタリングして形成したＩＴＯ膜を被覆した断熱容器10において、表面粒子の平均的な粒径が５０ｎｍ以上の場合、６時間経過後であっても、６０℃以上の保温性能を維持することがわかる。また、ＩＴＯ膜の膜厚が１５０ｎｍ以上の場合、６時間経過後であっても、６０℃以上の保温性能を維持することがわかる。

アルゴン対酸素の重量比が７６対１２である雰囲気下で、ＩＴＯを内容器12外面にスパッタリングした場合の、ＩＴＯ膜の表面粒子の平均的な粒径（ＩＴＯ粒径）と、ＩＴＯ膜の膜厚及びそのＩＴＯ膜を被覆した内容器を備えた完成品の断熱容器の保温性能との関係を調べた。

図３のグラフＡは、縦軸を断熱容器の保温性能（℃）、横軸をＩＴＯ粒径（ｎｍ）とした、保温性能とＩＴＯ粒径との関係を示したグラフである。なお、図２と同様に、グラフの左側に保温性能の目盛を示す。このグラフＡに示すように、実施例１と異なる条件下においても、表面粒子の平均的な粒径が約５０ｎｍ以上のＩＴＯ膜が内容器外面に被覆された断熱容器の場合、６時間後であっても湯の温度は６０℃以上を維持することがわかる。また、実施例１と同様に粒径が大きくなっても保温性能が比例して向上するわけではなく、粒径１２０ｎｍ以上になると粒径が保温性能に及ぼす影響が小さくなり、特に１５０ｎｍ以上になると粒径が大きくなっても保温性能はほとんど変わらない。従って、本実施例の条件下において粒径は５０ｎｍ以上が好ましく、更に好適には６０ｎｍ以上、また、スパッタの効率を考えると、１５０ｎｍ以下が好ましく、更に効率を考えると１２０ｎｍ以下が好適である。

また、グラフＢは、縦軸をＩＴＯ膜の膜厚（ｎｍ）、横軸をグラフＡと同様にＩＴＯ粒径（ｎｍ）として、ＩＴＯ膜の膜厚とＩＴＯ粒径との関係を実際の測定値より求めた近似式であり、グラフの右側にＩＴＯ膜の膜厚の目盛を示す。このグラフによると、粒径５０ｎｍは約１５０ｎｍの膜厚、粒径６０ｎｍは約２００ｎｍの膜厚、粒径１２０ｎｍは約５００ｎｍの膜厚、粒径１５０ｎｍは約６００ｎｍの膜厚に相当する。従って、上記粒径の条件を膜厚で表すと、ＩＴＯ膜は１５０ｎｍ以上の膜厚が好ましく、更に好適には２００ｎｍ以上、スパッタの効率を考えると６００ｎｍ以下が好ましく、更に効率を考えると５００ｎｍ以下が好適である。

この実験結果より、アルゴン対酸素の重量比が７６対１２である雰囲気下でＩＴＯをスパッタリングしたＩＴＯ膜を被覆した断熱容器において、表面粒子の平均的な粒径が５０ｎｍ以上の場合、６時間経過後であっても、６０℃以上の保温性能を維持することがわかる。また、ＩＴＯ膜の膜厚が１５０ｎｍ以上の場合、６時間経過後であっても、６０℃以上の保温性能を維持することがわかる。

なお、図４はＩＴＯ膜の表面の拡大写真である。この写真に示すように、ＩＴＯ膜表面の粒子は球形とは限らず、また大きさも異なるものが混在する。特に例えば粒子が約０.２μｍと大きくなると、粒径が約０．０６μｍの場合と比べてその形状は楕円形や多角形と多様になり、また大きさもばらついてくる。本明細書においてＩＴＯ膜表面の粒子の平均的な粒径とは、図示のように、平均的な大きさの粒子の平均的な直径をいう。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

Claims

ガラス製の内容器の外面及びガラス製の外容器の内面のうちの少なくともいずれか一面に輻射防止膜を被覆し、前記内容器を前記外容器の内部に空隙部を設けて配置し、前記内容器の口部と前記外容器の口部とを接合し、前記空隙部を真空排気して封止することにより形成される断熱容器において、
前記輻射防止膜表面の粒子の平均的な粒径が所定の値以上であることを特徴とする断熱容器。
ガラス製の内容器の外面及びガラス製の外容器の内面のうちの少なくともいずれか一面に輻射防止膜を被覆し、前記内容器を前記外容器の内部に空隙部を設けて配置し、前記内容器の口部と前記外容器の口部とを接合し、前記空隙部を真空排気して封止することにより形成される断熱容器において、
前記輻射防止膜のうちの、少なくとも前記断熱容器の側部に存在する部分の表面粒子の平均的な粒径が、所定の値以上であることを特徴とする断熱容器。
前記所定の値が５０ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の断熱容器。
前記輻射防止膜の膜厚が１５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の断熱容器。
前記輻射防止膜がＩＴＯ膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の断熱容器。