JP4920468B2 - 断熱容器及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、液体を収容する内容器と、内容器を包囲する外装ケースと、内容器と外装ケースとにより形成される空間に真空断熱材とシート状断熱材とを配した貯湯タンクの構造が知られている(特許文献2)。
さらに、液体を保温貯留する断熱容器としては、内筒と外筒との間に真空断熱材を配し、内部に電気ヒーターを設けた構造が知られている(特許文献3)。
特許文献2に示される断熱容器は、液体を収容する内容器と内容器を包囲する外装ケースとにより形成された空間に真空断熱材とシート状断熱材とを配した構造であり、内容器と真空断熱材およびシート状断熱材とに隙間が生じるため高性能な断熱効果は得られない。
特許文献3に示される断熱容器は、内筒と外筒との間に真空断熱板を配した構造であり、内筒および外筒と真空断熱板との接触部分に生じる隙間と、内筒側面部の真空断熱材と内筒の蓋部及び底部の真空断熱材との隙間からの熱損失により断熱効果が低減する問題がある。
請求項2の発明では、液体を保温貯留する断熱容器であって、該液体の流入出口部を備えた内部容器と、該内部容器を収容するシート状の外装材と、該外装材と内部容器との間に断熱材を封入し減圧状態とした断熱空間とを備え、前記液体の流入出口部に設けたフランジ部上面と断熱材上面とを略同一面とし、該フランジ部上面と外装材とを接合したことを特徴とし、前記内部容器が樹脂製及び外装材が接着層を備えたラミネートフィルムであって、該内部容器の表面にガスバリア層を設けるとともに、該接着層がエチレン−ビニルアルコール共重合体、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステルのいずれかであることを特徴とする断熱容器を提供する。
請求項3の発明では、前記内部容器がポリエチレン又はポリプロピレンからなる樹脂製及び外装材が接着層を備えたラミネートフィルムであって、該内部容器の表面にガスバリア層を設けることを特徴とする断熱容器を提供する。
請求項4の発明では、前記断熱材が、グラスウール、ロックウール、セラミックファイバーのいずれかあるいはこれらの繊維の組合せによる無機繊維からなり、前記断熱空間に酸化カルシウム、バリウム/リチウム合金、及び酸化コバルトの3層構造からなる吸着剤を封入するとともに、前記吸着剤の中間層をバリウム/リチウム合金とすることを特徴とする断熱容器を提供する。
請求項5の発明では、前記内部容器に設けられた流体の流出入口部がフランジ部上面より上部を取外し可能としたことを特徴とする断熱容器を提供する。
請求項6の発明では、液体を保温貯留する断熱容器の製造方法において、該液体の流入出口部を備えた内部容器の周囲に液体の流入出口部に設けたフランジ部上面と略同一の厚さに断熱材を被覆し、該断熱材を液体の流入出口部を通過する孔を設けた外装材にて覆い、該フランジ部上面と外装材に設けられた孔の周囲とを接合し、更に、前記内部容器と外装材との間を減圧状態で密封したことを特徴とし、前記外装材が袋状のラミネートフィルムであって、前記フランジ部上面と外装材とを接合した後、前記袋状のラミネートフィルムの開放口を真空雰囲気内で接合することを特徴とする断熱容器の製造方法を提供する。
請求項7の発明では、前記内部容器に設けられた液体の流出入口部がフランジ部上面より上部を取外し可能としたことを特徴とする断熱容器の製造方法を提供する。
(1)内部容器を樹脂製あるいは金属製とし、断熱材を内部容器の周囲に均一の厚さで巻き付け、さらに断熱材の周囲をラミネートフィルムにより覆い、内部容器とラミネートフィルム間を減圧状態とした構造としているため、断熱性に優れるとともにエンジンルーム内等の限定されたスペースに応じた形状に設計・製造することができる。
(2)液体の流出入口部にフランジを設け、断熱材をフランジ面の高さまで充填させてフランジ部とラミネートフィルムとを接合することにより、減圧封入時におけるラミネートフィルムへの応力を緩和させて接着性を向上させ、信頼性の高い真空断熱層を形成することができる。
(3)また、内部容器を樹脂製とし表面に金属メッキ層からなるガスバリア層を設け、外装材にラミネートフィルムを使用することにより、真空断熱層の真空度を長時間維持するとともに製造コストを大幅に削減することができる。
(4)内部容器に設けられた流体の流出入口部をフランジ部上面より上部を取外し可能とした構造とすることにより、断熱材を被覆した内部容器を袋状の外装材の中に容易に収納できる。
図6は、本製造工程で使用する外装材3を示したものである。袋状の外装材3の底面3aには、内部容器1の液体流出入口部5に係合する孔3b,3bが形成されている。
そして、このような外装材3を用いて、図7(図7−1,図7−2)に示す製造手順で断熱容器を製造する。
具体的には、内部容器1の周囲にグラスウールからなるブランケット状の断熱材2を流体の流出入口部5に設けられたフランジ6上面の位置となる厚さまで被覆する。次に、袋状のラミネートフィルムからなる外装材3により内部容器1と断熱材2を覆い、外装材3に設けた孔3bの位置と流体の流出入口部5を係合させる。次に、外装材3と流体の流出入口部5に設けたフランジ6とをリング状のヒーター15を用いて接合(熱溶着)させる。次に、内部容器1と外装材3との間にガス吸着剤4を封入して図示しない真空チャンバー内に搬入し、10Pa以下の真空雰囲気内で外装材3の開放部分を溶着封止ヒーター16によって接合(熱溶着)する。
対応可能な樹脂としては、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体(ABS)、アクリルニトリルスチレン共重合体(AS)、EEA樹脂(EEA)、エポキシ樹脂(EP)、エチレン酢酸ビニルポリマー(EVA)、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)、液晶ポリマー(LCP)、MBS樹脂(MBS)、メラミンホルムアルデヒド(MMF)、ポリアミド(PA)、ポリブチレンテレフタラート(PBT)、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテルポリマー(PFA)、ポリイミド(PI)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリアセタール樹脂(POM)、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンスルフィド樹脂(PPS)、ポリスチレン(PS)、ポリテトラフルオロエチレンポリ四フッ化エチレン(PTFE)、ポリウレタン(PU)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、等から選択使用される。
また、内部容器1を樹脂製とした場合、気体の透過を防止するため内部容器1の表面に金属メッキ層からなるガスバリア層を設けることにより、内部容器1と外装材3間に形成された真空断熱空間の真空度を長時間維持することが可能となる。
本実施形態においては、図5に示す液体流出入口部5の上部を取外し可能な液体流出入口用ポート9を用いる。まず、内部容器1から液体流出入口用ポート9を取り外した状態で、内部容器1の周囲にグラスウールからなるブランケット状の断熱材2を流体の流出入口部5に設けられたフランジ6上面の位置となる厚さまで被覆する。次に、袋状のラミネートフィルムからなる外装材3により内部容器1と断熱材2を覆う。
下記に本発明の断熱容器の詳細な作製方法を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明の内部容器1は、内容積約2.6L、肉厚8mmの直方体形状のポリエチレン製容器を使用し、内部容器1の一面に外径φ18.5mm、内径φ13mm、高さ30mmの液体の流出入口部5を設け、さらに流出入口部5には外径12mm、厚さ3mmのフランジ6を形成した。フランジ6を除く内部容器1の表面にはABS樹脂を形成した後、無電解ニッケルメッキ層、更に電解銅メッキ層を形成してガスバリア層とした。
外装材3となるラミネートフィルムは保護層11となるポリエチレンテレフタラート層(12μm)/保護層12となるナイロン層(15μm)/ガスバリア層13となるアルミ箔(6μm)/接着層14となるポリエチレン層(50μm)という多層構成のものを使用し袋状に成形されたものを使用した。
繊維質断熱材2とは旭ファイバーグラス製ホワイトウールを用い、ガス吸着剤4(ゲッター材)はサエス・ゲッターズ製COMBO3GETTERを使用した。
その後、ガス吸着剤4となるゲッター材を内部容器1とラミネートフィルム間に1個(約7g)装填し、内部容器1とラミネートフィルムを真空チャンバー内に搬送して真空チャンバー内を10Pa迄減圧し、外装材3の開放部を真空チャンバー内に設けたヒーターにより接合(熱溶着)させて封止し、厚さ10mmの真空断熱層を有する断熱容器を製作した。
上記断熱容器に約100℃の温水を注ぎ約10分間放置した後廃棄し、再度約100℃の温水を断熱容器内に注ぎ液体の流出入口部から熱電対を挿入して流出入口部をゴム栓で閉じた。断熱容器内の水温が95℃になった時点をスタートとして12時間(720分)継続して水温を測定した。
比較例として、金属製2重管構造であって内部容器及び外部容器ともに厚さ約0.5mmのステンレス板を用いており、内部容器及び外部容器間に真空断熱層を設けた構造のものを使用した。また、比較例の断熱容器の流体注ぎ口は蓋材により断熱された構造となっており、流体注ぎ口からの放熱が抑えられている。
この比較例の断熱容器に、実施例と同じ容量の約100℃の温水を注ぎ10分間放置した後廃棄し、再度約100℃の温水を断熱容器内に注ぎ、断熱容器内に熱電対を挿入した後注ぎ口を閉じた。断熱容器内の水温が95℃になった時点をスタートとして12時間(720分)継続して水温を測定した。
実施例および比較例の測定結果を図10に示す。
本発明の断熱容器は95℃の温水を12時間経過後に約80℃を維持し、比較例では95℃の温水を12時間経過させた後の温度は約78℃であった。尚、上記比較例として用いた金属製2重管構造の断熱容器は市販の魔法瓶タイプであり、内部容器及び外部容器ともに厚さ約0.5mmのステンレス板を用いており、内部容器及び外部容器間に真空断熱層を設けた構造のものである。また、比較例の断熱容器の流体注ぎ口は蓋材により断熱された構造となっており、流体注ぎ口からの放熱が抑えられている。
2:繊維質断熱材(グラスウール)
3:外装材(ラミネートフィルム)
3a:底面
3b:孔
4:吸着剤
5:液体の流出入口部
6:フランジ
9:液体の流出入口ポート
10:Oリング
11:保護層(または基材層)
12:基材層(または保護層)
13:ガスバリア層
14:接着層
15:フランジ部接合用リング状ヒーター
16:溶着封止ヒーター
Claims (7)
- 液体を保温貯留する断熱容器であって、該液体の流入出口部を備えた内部容器と、該内部容器を収容するシート状の外装材と、該外装材と内部容器との間に断熱材を封入し減圧状態とした断熱空間とを備え、前記液体の流入出口部に設けたフランジ部上面と断熱材上面とを略同一面とし、該フランジ部上面と外装材とを接合したことを特徴とし、
前記内部容器が金属製及び外装材が接着層を備えたラミネートフィルムであって、該接着層がエチレン−ビニルアルコール共重合体、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステルのいずれかであることを特徴とする断熱容器。 - 液体を保温貯留する断熱容器であって、該液体の流入出口部を備えた内部容器と、該内部容器を収容するシート状の外装材と、該外装材と内部容器との間に断熱材を封入し減圧状態とした断熱空間とを備え、前記液体の流入出口部に設けたフランジ部上面と断熱材上面とを略同一面とし、該フランジ部上面と外装材とを接合したことを特徴とし、
前記内部容器が樹脂製及び外装材が接着層を備えたラミネートフィルムであって、該内部容器の表面にガスバリア層を設けるとともに、該接着層がエチレン−ビニルアルコール共重合体、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステルのいずれかであることを特徴とする断熱容器。 - 前記内部容器がポリエチレン又はポリプロピレンからなる樹脂製及び外装材が接着層を備えたラミネートフィルムであって、該内部容器の表面にガスバリア層を設けることを特徴とする請求項2記載の断熱容器。
- 前記断熱材が、グラスウール、ロックウール、セラミックファイバーのいずれかあるいはこれらの繊維の組合せによる無機繊維からなり、前記断熱空間に酸化カルシウム、バリウム/リチウム合金、及び酸化コバルトの3層構造からなる吸着剤を封入するとともに、前記吸着剤の中間層をバリウム/リチウム合金とすることを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載の断熱容器。
- 前記内部容器に設けられた流体の流出入口部がフランジ部上面より上部を取外し可能としたことを特徴とする請求項1ないし4いずれかに記載の断熱容器。
- 液体を保温貯留する断熱容器の製造方法において、該液体の流入出口部を備えた内部容器の周囲に液体の流入出口部に設けたフランジ部上面と略同一の厚さに断熱材を被覆し、該断熱材を液体の流入出口部を通過する孔を設けた外装材にて覆い、該フランジ部上面と外装材に設けられた孔の周囲とを接合し、更に、前記内部容器と外装材との間を減圧状態で密封したことを特徴とし、
前記外装材が袋状のラミネートフィルムであって、前記フランジ部上面と外装材とを接合した後、前記袋状のラミネートフィルムの開放口を真空雰囲気内で接合することを特徴とする断熱容器の製造方法。 - 前記内部容器に設けられた液体の流出入口部がフランジ部上面より上部を取外し可能としたことを特徴とする請求項6記載の断熱容器の製造方法。
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