保温槽及び電気湯沸かし器
【課題】内容器の断熱材の改善により、長期的に高い省エネルギー性を有した保温槽及び電気湯沸かし器を得る。
【解決手段】断熱材の外郭を介した熱漏洩の小さい真空断熱材１を保温槽及び電気湯沸かし器に適用し、さらに蓋７周囲の被覆と内容器２より下方向の被覆を行うことにより、断熱材の外郭を介した熱漏洩を抑制しながら、より大きな断熱効果を得ることが出来る。また、真空断熱材１の外袋の蒸着層に隣接してポリアクリル酸系樹脂層を設けることにより、蒸着層を一層とした場合にも熱伝導率の経時劣化を低減するとともに、真空断熱材１の外郭を通じた熱漏洩のさらなる低減が可能となる。
【解決手段】断熱材の外郭を介した熱漏洩の小さい真空断熱材１を保温槽及び電気湯沸かし器に適用し、さらに蓋７周囲の被覆と内容器２より下方向の被覆を行うことにより、断熱材の外郭を介した熱漏洩を抑制しながら、より大きな断熱効果を得ることが出来る。また、真空断熱材１の外袋の蒸着層に隣接してポリアクリル酸系樹脂層を設けることにより、蒸着層を一層とした場合にも熱伝導率の経時劣化を低減するとともに、真空断熱材１の外郭を通じた熱漏洩のさらなる低減が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材を搭載した保温槽と電気湯沸かし器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の保温槽及び電気湯沸かし器は、内容器の外側に真空断熱材を設置しており、その結果内容器から漏洩する熱量を低減し、高い省エネ効果を有している。保温槽には、貯湯容器や給湯器、炊飯器、保温調理器などがあるが、中でも電気湯沸し器は、水を入れて電源をつなげると湯が沸き一定温度で保温できる為、お茶やコーヒーなどの用途の他に、乳幼児のミルク用のお湯など様々な用途に使用されている。その際、長時間お湯を保温しておく必要があるので、様々な断熱材が使用されてきた。
【０００３】
例えば、ウレタンなどの有機系の断熱材や、グラスウールやセラミックウールなどの無機系断熱材や、金属の反射板を使用したものや、真空断熱材を設けたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
図６は、特許文献１に記載された従来の電気湯沸し器を示すものである。図６に示すように、外郭部を構成する機体１０１と、水などの被収容物１０２を収容する容器１０３と、容器１０３の周囲に装着させた、芯材１１２と外袋１１３からなり内部を減圧して得られる真空断熱材１１１と、容器１０３の外底面部に設置した加熱手段１０６とから構成されている。
【０００５】
以上の様に構成された電気湯沸し器では、被収容物１０２は加熱手段１０６により一定温度に加熱・保温され、保温中は真空断熱材１１１により容器１０３側面からの放熱を抑え保温時のエネルギー量を低減していた。
【０００６】
さらに、このように適用された真空断熱材のうち、外袋のガスバリア層に高ガスバリア性を有するエチレンビニルアルコール共重合体フィルムを基材とする蒸着層を設けたものがある。
【０００７】
これは、従来のガスバリア層に金属箔を使用した真空断熱材よりもフィルムを介した熱漏洩を低減でき、またエチレンビニルアルコール共重合体フィルムの高ガスバリア性により従来の蒸着フィルムよりも真空断熱材へのガス侵入による熱伝導率の経時劣化を低減し、長期的な省エネ性を確保したものがある（特許文献２参照）。また、内容器周囲に金属からなる真空二重容器を設けたものがある（特許文献３参照）。
【０００８】
図７は、特許文献３に記載された従来の電気湯沸し器を示すものである。図７に示すように、外側部を構成する外装体２０１と、内部に湯沸し機能が付加された内容器２０７を収納し、上記の内容器２０７を取り囲む保温手段をもうけてなる電気湯沸し器であり、保温手段を真空断熱材二重ジャケットによって構成し、該真空二重ジャケット２１８を外装体２０１と内容器２０７の間に配置し、かつ真空二重ジャケット２１８と内容器２０７との間に所定の隙間を設けた構成とした。
【０００９】
以上の様に構成された電気湯沸し器では、被収容物はヒーター２１３により一定温度に加熱・保温され、保温中は真空二重ジャケット２１８により内容器２０７側面からの放熱を抑え保温時のエネルギー量を低減していた。
【００１０】
さらに、真空二重ジャケット２１８を高さ方向において内容器２０７の底部より低い位置まで覆うよう配置してある構成をとることや、または高さ方向において、内容器２０７と蓋パッキン２１１とが係合するシール部より高い位置まで覆うように配置してある構成をとることができ、さらなる熱漏洩防止効果を有していた。
【特許文献１】特開平１１−２９０２１０号公報
【特許文献２】特開２００１−２３１６８１号公報
【特許文献３】特開２０００−３１６７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ウレタンなどの有機系断熱材を使用した場合、電気湯沸し器が１００℃まで昇温するため断熱材が劣化し断熱性能が非常に悪くなるという問題があった。
【００１２】
また、無機系の断熱材は耐熱・耐久性には優れるものの、断熱性能が低いことや、表面から微細な繊維が発生して周囲へ散乱しやすく、取り扱い性が悪いなどの問題があった。
【００１３】
このような問題を解決する手段として、シリカ粉末や無機繊維を芯材とし、ガスバリア性を有したラミネート構造の外袋で包装し、内部を減圧封止して得られる真空断熱材を設けたものがある。
【００１４】
上記特許文献１の構成では、断熱性能の経時的な劣化が少なく、また熱伝導率が低い真空断熱材断熱材を用いたことにより、長期的に高い断熱効果が得られることから、電気湯沸かし器の消費電力を低減していた。しかしながら、真空断熱材の外袋として金属箔を使用している為、内容器から金属箔を介して外容器へと熱漏洩が生じていた。また、外袋に熱伝導性の小さい蒸着フィルムを使用した真空断熱材では、金属箔使用時よりもガスバリア性が劣る為、熱伝導率の経時劣化が増大していた。また、真空断熱材の存在しない箇所である蓋、開口部側面、底部周辺などでの熱漏洩が非常に大きく、省エネ性能の向上の妨げになるという課題を有していた。
【００１５】
そこで、外袋に金属箔層を設けず、高ガスバリア性を有するエチレンビニルアルコール共重合体フィルムを基材とした蒸着フィルムを適用したものがある。これにより、外袋による熱漏洩を低減するとともに、真空断熱材のガスバリア性の低下を、従来の蒸着フィルムの適用時よりも低減することができた。
【００１６】
しかしながら、上記従来の構成では、より長期的に熱伝導率を保持する為には蒸着層を二層設ける必要があった。また、特許文献１と同様に、真空断熱材の存在しない箇所である蓋、開口部側面、底部周辺などでの熱漏洩が非常に大きく、省エネ性能の向上の妨げになるという課題を有していた。
【００１７】
そこで、上記特許文献３の構成では、金属容器からなる真空二重ジャケットを内容器の上方向・下方向に長く配設したことにより、蓋と内容器の継ぎ目であるフランジ部分の熱漏洩を従来よりも低減するとともに、内容器の底部周辺に設置された加熱手段の周囲を断熱材で被覆することにより加熱手段の熱の外装体方面への漏洩を防いでいた。結果、断熱性が向上し、内容器を効果的に加熱することができるので、省エネルギー性の向上効果が得られる。
【００１８】
しかしながら、真空二重ジャケット内部の熱伝導性は非常に良好に保たれているものの、金属からなる真空二重ジャケットの外郭部分は非常に熱伝導性が高い為、外郭を通じての熱漏洩が大きいという課題を有していた。また、金属からなる真空二重ジャケットは重量が大きく、電気湯沸かし器へ装着した場合には、他の断熱材を使用した場合よりも総重量が大きく、持ち運び時の使い勝手が悪いという課題があった。
【００１９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、断熱性が良く、また経時的な断熱性能の劣化が従来よりも小さく、使い勝手の良好な保温槽及び電気湯沸かし器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記従来の課題を解決するために、本発明は、少なくとも芯材と外袋から構成され内部を減圧せしめた真空断熱材を、内容器側面を取り囲むと共に、蓋体側面の少なくとも一部を被覆するように配設し、前記外袋に蒸着層を有するフィルムを用いたのである。これにより、内容器側面のみならず、蓋と内容器との係合するフランジ部周囲または内容器底外部に設置された加熱手段を被覆できる。
【００２１】
従来、断熱材に金属二重容器から構成される真空管を適用した保温槽及び電気湯沸かし器では、真空管の外郭の熱伝導が極めて高いことから断熱材の外郭を介した熱漏洩量が多く、断熱材の保温効果を阻害していた。真空断熱材の外郭は熱伝導の小さい外袋からなるため、断熱材外郭を介した熱漏洩は従来よりも大きく低減し、その結果、保温性の向上効果が得られる。
【００２２】
また、一般に対流熱は上方へ移動する性質を持つことから、内容器内部の空気層の対流熱は蓋・フランジ方向へ進行し、蓋内側とフランジ部へ達した後熱伝導により外部へ漏洩していく。
【００２３】
従来、特に電気湯沸かし器では、蓋内に厚み数センチ程度の発泡系断熱材などが挿入されており、熱伝導を抑制していた。一方、フランジ部は断熱性の低い樹脂材料からなるため、外容器方向への熱伝導が蓋部よりも大きく、またその熱伝導が周囲の空気へ熱を伝え、外容器と内容器の間で対流伝熱を引き起こしていた。結果、保温槽または電気湯沸かし器の外部へ熱を漏洩させるため、保温性の低下が生じていた。そこで、フランジ部の周囲を高い断熱性能を有した真空断熱材で被覆することにより、フランジ部樹脂とその周辺の空気より伝達された熱の外容器方向への移動を抑制することができる。
【００２４】
また、電源を入れると加熱手段で発熱が起こり、内容器方向へ伝達され、その内部を温める働きをするが、同時に加熱手段周囲の空気へも熱が伝達されていた。従来、加熱手段周囲には断熱材が存在せず、そのため対流熱が外容器方向へ移動し、外容器内面から伝導により外部へ漏洩していた。そこで、高い断熱性能を有した真空断熱材で加熱手段周囲を被覆することにより、加熱手段周囲の対流熱の熱伝導が真空断熱材により抑制される。また、空気層の対流範囲が狭まり、対流熱の大部分が内容器の底部方向へ移動するため、内容器の保温性が更に向上する。
【００２５】
以上より、保温槽及び電気湯沸かし器の保温性は大きく向上する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の保温槽及び電気湯沸かし器は、真空断熱材の被覆率を上げることにより、被保温物からの熱漏洩の低減効果と、断熱材の外郭を介した熱漏洩の低減効果が大きく、そのため従来よりも少ないエネルギーで被保温物の保温または加温を行うことができる。
【００２７】
また、真空断熱材の熱伝導率の経時劣化を従来の蒸着フィルム適用時よりも低減することができるので、長期的に保温槽及び電気湯沸かし器の省エネ性を維持することが可能となるほか、従来よりも軽量となるため、保温槽及び電気湯沸かし器の使い勝手性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
請求項１に記載の保温層の発明は、少なくとも外容器と、外容器の内部に収納された有底形状の内容器と、外容器の上部を被覆する蓋体と、内容器側面を取り囲む真空断熱材とを有した保温槽において、前記真空断熱材は、少なくとも芯材と外袋から構成され内部を減圧せしめたものであり、蓋体側面の少なくとも一部を被覆するよう配設し、前記外袋は蒸着層を有するフィルムからなるものである。
【００２９】
これにより、従来の金属容器からなる真空管と比較して断熱材外郭の熱伝導が低減するため、断熱材外郭を介しての漏洩熱量が低減する。
【００３０】
また、真空断熱材が蓋の周囲の一部を被覆することにより、フランジ周囲を断熱できるので、フランジから漏洩する熱を防ぐことが可能となる。よって保温性が向上し、省エネルギー効果が得られる。
【００３１】
また、真空断熱材は、従来の金属からなる真空二重ジャケットより軽量である為、輸送・持ち運びが容易になるという効果が得られる。
【００３２】
なお、真空断熱材は、芯材に、乾式シリカ粉末、カーボン粉末、無機繊維単体またはそれらの混合品を、固形化あるいは不織布などに充填したものや、無機繊維をシート状に積層したものなどを使用し、外袋には、少なくともガスバリア性と熱融着性を有したフィルムを用いるが、芯材、外袋ともに使用温度における耐熱性を有していれば無機物質、有機物質ともに使用でき特に指定するものではない。
【００３３】
以上のように真空断熱材を適用することにより、保温性が向上するので、従来よりも少ないエネルギーで被保温物の保温を行うことができる。
【００３４】
請求項２に記載の保温層の発明は、請求項１に記載の発明における真空断熱材の下端部を内容器より下方向に長く配設したものであり、これにより内容器底部の加熱手段から発せられた熱の外容器方向への漏洩を遮断することが可能となる為、保温性が向上する。また、熱せられた空気分子は上昇方向へ対流することから、真空断熱材によって漏洩を遮断された熱は内容器方向へ伝熱する為、保温槽及び電気湯沸かし器の加熱効率が向上する。結果、より高い省エネルギー効果を得ることができる。
【００３５】
請求項３に記載の保温層の発明は、請求項１または２に記載の発明において、芯材が間に存在しない箇所の外袋の少なくとも一部を外容器側に折り曲げたものであり、これにより、外袋の熱融着部は折り曲げを行わない場合またはヒレを内側に折り曲げた場合と比較して低温環境におかれる。
【００３６】
シール部から経時的に侵入するガス量は温度上昇と比例して増加することから、折り曲げを行わない場合またはヒレを内側に折り曲げた場合と比較して侵入ガス量は大幅に低減する。よって、真空断熱材の内部圧力の上昇を防ぐため、熱伝導率の経時劣化を低減することができる。
【００３７】
また、ヒレを折り曲げることにより、断熱材の有効面積が増大するため、保温対象物に対して効果的に断熱材を配設することができる。
【００３８】
以上のように真空断熱材を適用することにより、保温槽及び電気湯沸かし器の省エネルギー性を長期的に保持することが可能となり、また省エネルギー性の向上効果が得られる。
【００３９】
請求項４に記載の保温層の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、真空断熱材の外袋はラミネート構造をなすもので、少なくとも蒸着層と隣接するポリアクリル酸系樹脂層を有するものである。
【００４０】
ポリアクリル酸系樹脂層は、それ自身が高いガスバリア性を有するが、蒸着層の上層にこれを設けることにより、ポリアクリル酸分子が蒸着層の分子間の欠陥を補う働きをする為、各々を単層で用いた場合よりも遥かにガスバリア性が向上する。さらに、ポリアクリル酸系樹脂層が非常に屈曲性に優れた性質を有することから、真空断熱材を円筒加工した場合にもクラックが発生せず、蒸着層にクラックが発生した場合のガスバリア性の低下を従来よりも低減することができる。また、ポリアクリル酸系樹脂層は非常に耐熱性に優れることから、熱融着時の劣化も殆どない。
【００４１】
外袋のラミネート構造は特に指定するものではなく、少なくとも蒸着層に隣接するポリアクリル酸樹脂層と、蒸着層の基材となるフィルムと、熱融着層とを有し、使用温度範囲における耐熱性を有していれば如何なる構成でもよい。また、耐ピンホール性の強化や磨耗防止の為に、表面に保護層を設けることも可能である。
【００４２】
請求項５に記載の保温層の発明は、請求項４に記載の発明におけるポリアクリル酸系樹脂層が、蒸着層よりも内側になるよう構成したものである。これにより、真空断熱材のシール層断面において熱融着層を挟んだポリアクリル酸系樹脂層同士の距離が縮小するため、ガスや水分の侵入を低減することができ、真空断熱材の内部圧力の上昇を防ぐことができる。
【００４３】
また、基材フィルムに含まれる水分の真空断熱材内部への侵入を蒸着層とポリアクリル酸系樹脂層が阻害する為、基材フィルムに吸湿性の高い樹脂を使用した場合においてもアウトガスの影響を受けにくくなるため、真空断熱材の初期内部圧力の上昇を防ぐことができる。
【００４４】
よって、真空断熱材の熱伝導率の経時的な劣化の低減とフィルムの吸湿に起因する真空断熱材の初期性能の低下を防止することができるため、保温槽及び電気湯沸かし器は長期的に省エネルギー性が維持され、また初期省エネルギー性能の悪化を防止できる。
【００４５】
請求項６に記載の保温層の発明は、請求項４または５に記載の発明において、外袋の蒸着層を一層としたものである。従来、外袋のガスバリア性強化の為、ガスバリア層には蒸着層を二層積層して用いることが多かったが、蒸着層の上に高いガスバリア性を有するポリアクリル酸系樹脂層を設けることにより、ポリアクリル酸分子が蒸着層の分子間の欠陥を補う働きをする為、各々を単層で用いた場合よりも遥かにガスバリア性が向上する。
【００４６】
よって、蒸着層を一層とした場合においても十分に経時信頼性を保持することができる。これにより、外袋のラミネートフィルムに使用される蒸着層の厚みを従来よりも低減することができる為、外袋の熱伝導が低減し、外袋表面を介した漏洩が低減し、保温槽及び電気湯沸かし器がより省エネルギーとなるほか、コストダウン化が可能となる。
【００４７】
請求項７に記載の電気湯沸かし器の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の保温槽を備えた電気湯沸かし器であり、これにより内容器内部の被保温物を効果的に断熱しながら、真空断熱材の経時的な劣化を低減することが可能となるため、電気湯沸かし器は高い省エネ性能を長期的に発揮することができる。
【００４８】
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。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。
【００４９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における保温槽を備えた電気湯沸し器の断面図を示すものである。図２は、本発明による実施の形態１の保温槽における真空断熱材１の縦断面図である。
【００５０】
図１、図２に示すように、真空断熱材１は、例えばグラス繊維シートを積層したものから構成される芯材１０を、ガスバリア性を有する層と熱融着性を有する層とを含んだラミネートフィルムからなる外袋９中に挿入し、内部を減圧して封止したものであり、その熱伝導率は２４℃において０．００２〜０．００８Ｗ／ｍＫ程度と、優れた断熱性能を有している。
【００５１】
真空断熱材１の芯材１０には、例えば乾式シリカ粉末や、カーボン粉末、無機繊維などの単品または混合品を固形化あるいは不織布などに充填したものや、多孔体や発泡体なども使用可能であるが、使用温度における耐熱性を有していれば無機物質、有機物質ともに使用でき、特に指定するものではない。
【００５２】
また、必要に応じて外袋９の表面に保護層１１を設けることも可能であるが、特に指定するものではない。
【００５３】
真空断熱材１は、平板形状のものに曲面またはコーナーを付与することにより筒形状とし、内容器２の外側を取り囲みながら外容器３内に収納されている。内容器２の底外部には加熱手段４と給水経路５が、また内容器２の上部には蓋７を備えている。
【００５４】
このとき、内容器２の形状としては、手入れの簡便さ、省スペース性などの観点から円柱形状が好ましいが、特に限定するものではない。
【００５５】
図３は本発明による実施の形態１の保温槽における筒加工を行った真空断熱材１の斜視図である。
【００５６】
図３において、真空断熱材１は、平板形状のものに曲面またはコーナーを付与することにより筒形状とし、内容器２の外側を取り囲みながら外容器３内に収納されている。また、真空断熱材１の外袋９において芯材１０を含まない箇所はヒレ５と呼ばれるが、ヒレ５は筒外側に折り曲げられている。
【００５７】
図４は本発明による実施の形態１の保温槽における真空断熱材１の外袋９のラミネートフィルムの断面図である。
【００５８】
図４において、真空断熱材１の外袋１０を構成するラミネートフィルムの最上層には保護層１２、その下にはガスバリア層１２が設けられており以下、熱溶着層１６と、それら各層を接着する接着剤１７から構成されている。ガスバリア層１２は、外側から順に、基材フィルム１３と、蒸着層１４と、ポリアクリル酸系樹脂層１５とから構成されている。
【００５９】
本実施の形態では、保護層１１として最外層に厚み２５μｍのナイロンフィルムと、その下層のガスバリア層１２として、蒸着時の基材フィルム１３である厚み１２μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムと、蒸着層１４であるアルミニウム蒸着層１４と、１μｍのポリアクリル酸系樹脂層１５とを有し、さらにその下層に熱融着層１６として５０μｍの低密度ポリエチレンフィルムとを有しており、保護層１１とガスバリア層１２と熱融着層１６とを接着剤１５によりラミネートした。
【００６０】
なお、保護層７として、例えばナイロンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルムなどを適用することができるが、熱融着層１６よりも高い融点有していればその他公知の材料を使用でき、指定するものではない。
【００６１】
また、ガスバリア層１２は、基材フィルム１３にはポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどが、蒸着層１４の材料にはアルミニウム、鉄、銅、銀、アルミナ、シリカなどが適用できるが、ガスバリア性と熱融着層１６よりも高い融点を有していればその他公知の材料を使用でき、特に指定するものではない。
【００６２】
熱融着層１６は、例えば低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、無延伸ポリプロピレンなどが適用できるが、熱融着性と使用温度帯における耐熱性を有していればその他公知の材料を使用でき、特に指定するものではない。
【００６３】
なお、外袋９のガスバリア層１２の少なくとも片面はポリアクリル酸系樹脂層１５と蒸着層１４と基材フィルム１３であればよいものとし、もう片面は金属箔やポリアクリル酸系樹脂層１５を有さない蒸着層１４から構成されても構わず、その材料についても特に指定するものではない。
【００６４】
また、真空断熱材１の外袋１１の袋形状は、内部の真空度を保持可能な形状であれば、四方シールであっても、ピロー形状であっても構わず、特に規定するものではない。
【００６５】
以上のように構成された電気湯沸し器において、以下その動作、作用を説明する。内容器２の中の液体は加熱手段４により加温・保温され、保温中は、内容器側面と蓋７周囲の一部を被覆している真空断熱材１により内容器２からの放熱を抑制している。
【００６６】
真空断熱材１は、厚み約１００μｍのラミネートフィルムからなり、三方を熱融着により封止された外袋９に、無機繊維シートを積層した芯材１０を挿入し、内部を減圧した後に熱融着により封止したものである。真空断熱材１は高い気相比率と真空度を有することから、高い断熱性能を備えている。
【００６７】
本実施の形態では、真空断熱材１が内容器２周囲だけでなく、蓋７の周囲を一部被覆している為、蓋７と内容器２の継ぎ目であるフランジ６から漏洩する熱を低減することができる。このとき、真空断熱材１自体が非常に断熱性能が高いことだけでなく、従来の金属二重容器からなる真空管に比べて金属厚みが小さいことから熱伝導が低減するため、断熱材の外郭を介しての熱漏洩を低減することができる。よって保温性が向上し、少ないエネルギーで長時間液体を保温することが可能となる。このとき真空断熱材１は少なくとも蓋７周囲を被覆しておればよいが、その被覆率が高いほど断熱効果が向上するため、被覆率を上げることが好ましいが、特に指定するものではない。
【００６８】
また、真空断熱材１のヒレ８を、筒形状にした真空断熱材１の外側方向へ折り曲げたことより熱融着された外袋９の端部が低温に保たれる。通常、フィルムの酸素透過度は温度の増大と比例して増大するため、この熱融着部１８を低温に維持することにより、真空断熱材１へ侵入するガス量を低減することができる。よって、真空断熱材１の内部圧力の上昇を防ぐことができ、経時的な熱伝導率の悪化を防ぐので、電気湯沸し器の省エネ性能を長期的に維持することができる。
【００６９】
真空断熱材１の外袋９はガスバリア層１２にポリアクリル酸系樹脂層１５を有するものであり、ポリアクリル酸系樹脂層１５はそれ自身が高いガスバリア性を有するが、蒸着層１４の上層にこれを設けることにより、ポリアクリル酸分子が蒸着層の分子間の欠陥を補う働きをする為、各々を単層で用いた場合よりも遥かにガスバリア性が向上する。さらに、ポリアクリル酸系樹脂層１５が非常に屈曲性に優れた性質を有することから、真空断熱材を筒加工した場合にもクラックが発生せず、蒸着層１４にクラックが発生した場合のガスバリア性の低下を従来よりも低減することができる。また、ポリアクリル酸系樹脂層１５は非常に耐熱性に優れることから、熱融着時の劣化も殆どない。
【００７０】
また、このポリアクリル酸系樹脂層１５が蒸着層よりも内側になるよう構成したことにより、真空断熱材１の熱融着部１８断面において熱融着層１６を挟んだポリアクリル酸系樹脂層１５同士の距離が縮小するため、ガスや水分の侵入を低減することができる。
【００７１】
また、基材フィルム１３に含まれる水分の真空断熱材内部への侵入を蒸着層１４とポリアクリル酸系樹脂層１５が阻害する為、基材フィルム１３に吸湿性の高い樹脂を使用した場合においてもアウトガスの影響を受けにくくなる。よって、真空断熱材１の経時信頼性の向上とフィルムの吸湿に起因する真空断熱材１の初期性能の低下を防止することができる。
【００７２】
さらに、蒸着層１４の上に高いガスバリア性を有するポリアクリル酸系樹脂層１５を設けることにより、ポリアクリル酸分子が蒸着層１４の分子間の欠陥を補う働きをする為、各々を単層で用いた場合よりも遥かにガスバリア性が向上する。よって、蒸着層１４を一層とした場合においても十分に経時信頼性を保持することができる。
【００７３】
これにより、外袋９のラミネートフィルムに使用される蒸着層１４の厚みを従来よりも低減することができる為、外袋９の熱伝導が低減し、外袋表面を介した漏洩が低減し、電気湯沸かし器がより省エネルギーとなるほか、コストダウン化が可能となる。
【００７４】
電気湯沸かし器に各種断熱材を適用し、一定条件において保温時の消費電力を計測した。結果を（表１）に示す。
【００７５】
【表１】
（実施例１）
実施例１における電気湯沸かし器について、保温時の消費電力を計測した。計測は２５℃室内にて行い、保温安定時の積算電力より、1時間あたりの電力量を求めた。真空断熱材１の外袋３は両面ともに、ポリエチレンテレフタレートの基材フィルム１３と、アルミ蒸着層１４一層と、その下に設置したポリアクリル酸系樹脂層１５とからなるガスバリア層１２を使用した。得られた保温時消費電力値を１とした。
【００７６】
（実施例２）
実施例２における電気湯沸かし器について、保温時の消費電力を計測した。計測は実施例１と同様におこない、真空断熱材１の外袋３は両面ともアルミ蒸着層１４とポリエチレンテレフタレートの基材フィルム１３からなるガスバリア層１２を二層積層したものを使用した。結果、保温時消費電力は実施例１と比較して１．１倍であった。
【００７７】
（比較例１）
断熱材に金属二重容器からなり、内部を減圧して封止した真空管を使用した電気湯沸かし器の保温時の消費電力を計測した。計測は実施例１と同様に行った。結果、保温時消費電力は実施例１と比較して１．５倍であった。
【００７８】
以上より、金属二重容器からなる真空管から真空断熱材１へ変更したことにより、断熱材の外郭の熱伝導が大きく低減するため、断熱材の外郭を介しての熱漏洩を防ぐことができ、消費電力の低減効果が得られたと考える。さらに、真空断熱材１の金属蒸着層１４を一層としたことにより真空断熱材１の外袋９の熱伝導がさらに低減したため、外袋９を介しての熱漏洩をさらに小さくでき、消費電力が低減したと考える。
【００７９】
なお、本実施の形態では保温槽を電気湯沸し器としたが特に限定するものではなく、炊飯器や保温調理器、給湯器、また電気・ガス機器に限らず貯湯容器など保温を目的とする機器類であれば適用することが可能であり、長期的な保温効果の向上と消費エネルギー量の低減を図ることができる。
【００８０】
（実施の形態２）
図５は本発明による実施の形態２の保温槽を備えた電気湯沸し器の縦断面図である。図５において、内容器２周囲を被覆している真空断熱材１は、縦方向において内容器２よりも下方に長く配設されており、内容器２の底部に設置されている加熱手段４の周囲を被覆している。
【００８１】
加熱手段４は内容器２を温めるとともに、周辺の空気へ熱を伝え、さらにその温められた空気が対流による熱伝導を周囲へ引き起こす。温められた空気は上方向へ移動する性質を有することから、真空断熱材１と外容器３の間へ漏洩することがあり、その結果、加熱手段４の熱効率が悪化し、電気湯沸し器の消費エネルギー量が増大していた。
【００８２】
本実施の形態では、真空断熱材１を縦方向において内容器２よりも下方に長く配設し、内容器２の底部に設置されている加熱手段４の周囲を被覆することで、加熱手段４から外容器３方向へ漏洩していた熱を遮断することができ、電気湯沸かし器の保温性が向上する。また、熱せられた空気分子は上昇方向へ対流することから、真空断熱材１によって漏洩を遮断された熱は内容器２方向へ伝熱する為、電気湯沸かし器の加熱効率が向上する。よって、電気湯沸し器の消費エネルギー量を低減することが可能となる。
【００８３】
なお、真空断熱材１は少なくとも内容器２よりも下方向の一部を被覆しておればよいが、その被覆率が高いほど断熱効果が向上するため被覆率を上げることが好ましいが、特に指定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上の様に、本発明は、真空断熱材の効果的な適用により保温性を高め、消費エネルギーを低減するものである。よって、保温を目的とする機器、例えば炊飯器や給湯器、貯湯槽、保温調理器などの省エネルギー対策に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施の形態１における電気湯沸し器の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図
【図３】本発明の実施の形態１における電気湯沸かし器に適用した時の真空断熱材の斜視図
【図４】本発明の実施の形態１における真空断熱材の外袋のラミネートフィルムの断面図
【図５】本発明の実施の形態２における電気湯沸し器の縦断面図
【図６】従来の電気湯沸かし器の縦断面図
【図７】従来の別の電気湯沸かし器の縦断面図
【符号の説明】
【００８６】
１ 真空断熱材
２ 内容器
３ 外容器
７ 蓋
９ 外袋
１０ 芯材
１４ 蒸着層
１５ ポリアクリル酸系樹脂層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材を搭載した保温槽と電気湯沸かし器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の保温槽及び電気湯沸かし器は、内容器の外側に真空断熱材を設置しており、その結果内容器から漏洩する熱量を低減し、高い省エネ効果を有している。保温槽には、貯湯容器や給湯器、炊飯器、保温調理器などがあるが、中でも電気湯沸し器は、水を入れて電源をつなげると湯が沸き一定温度で保温できる為、お茶やコーヒーなどの用途の他に、乳幼児のミルク用のお湯など様々な用途に使用されている。その際、長時間お湯を保温しておく必要があるので、様々な断熱材が使用されてきた。
【０００３】
例えば、ウレタンなどの有機系の断熱材や、グラスウールやセラミックウールなどの無機系断熱材や、金属の反射板を使用したものや、真空断熱材を設けたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
図６は、特許文献１に記載された従来の電気湯沸し器を示すものである。図６に示すように、外郭部を構成する機体１０１と、水などの被収容物１０２を収容する容器１０３と、容器１０３の周囲に装着させた、芯材１１２と外袋１１３からなり内部を減圧して得られる真空断熱材１１１と、容器１０３の外底面部に設置した加熱手段１０６とから構成されている。
【０００５】
以上の様に構成された電気湯沸し器では、被収容物１０２は加熱手段１０６により一定温度に加熱・保温され、保温中は真空断熱材１１１により容器１０３側面からの放熱を抑え保温時のエネルギー量を低減していた。
【０００６】
さらに、このように適用された真空断熱材のうち、外袋のガスバリア層に高ガスバリア性を有するエチレンビニルアルコール共重合体フィルムを基材とする蒸着層を設けたものがある。
【０００７】
これは、従来のガスバリア層に金属箔を使用した真空断熱材よりもフィルムを介した熱漏洩を低減でき、またエチレンビニルアルコール共重合体フィルムの高ガスバリア性により従来の蒸着フィルムよりも真空断熱材へのガス侵入による熱伝導率の経時劣化を低減し、長期的な省エネ性を確保したものがある（特許文献２参照）。また、内容器周囲に金属からなる真空二重容器を設けたものがある（特許文献３参照）。
【０００８】
図７は、特許文献３に記載された従来の電気湯沸し器を示すものである。図７に示すように、外側部を構成する外装体２０１と、内部に湯沸し機能が付加された内容器２０７を収納し、上記の内容器２０７を取り囲む保温手段をもうけてなる電気湯沸し器であり、保温手段を真空断熱材二重ジャケットによって構成し、該真空二重ジャケット２１８を外装体２０１と内容器２０７の間に配置し、かつ真空二重ジャケット２１８と内容器２０７との間に所定の隙間を設けた構成とした。
【０００９】
以上の様に構成された電気湯沸し器では、被収容物はヒーター２１３により一定温度に加熱・保温され、保温中は真空二重ジャケット２１８により内容器２０７側面からの放熱を抑え保温時のエネルギー量を低減していた。
【００１０】
さらに、真空二重ジャケット２１８を高さ方向において内容器２０７の底部より低い位置まで覆うよう配置してある構成をとることや、または高さ方向において、内容器２０７と蓋パッキン２１１とが係合するシール部より高い位置まで覆うように配置してある構成をとることができ、さらなる熱漏洩防止効果を有していた。
【特許文献１】特開平１１−２９０２１０号公報
【特許文献２】特開２００１−２３１６８１号公報
【特許文献３】特開２０００−３１６７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ウレタンなどの有機系断熱材を使用した場合、電気湯沸し器が１００℃まで昇温するため断熱材が劣化し断熱性能が非常に悪くなるという問題があった。
【００１２】
また、無機系の断熱材は耐熱・耐久性には優れるものの、断熱性能が低いことや、表面から微細な繊維が発生して周囲へ散乱しやすく、取り扱い性が悪いなどの問題があった。
【００１３】
このような問題を解決する手段として、シリカ粉末や無機繊維を芯材とし、ガスバリア性を有したラミネート構造の外袋で包装し、内部を減圧封止して得られる真空断熱材を設けたものがある。
【００１４】
上記特許文献１の構成では、断熱性能の経時的な劣化が少なく、また熱伝導率が低い真空断熱材断熱材を用いたことにより、長期的に高い断熱効果が得られることから、電気湯沸かし器の消費電力を低減していた。しかしながら、真空断熱材の外袋として金属箔を使用している為、内容器から金属箔を介して外容器へと熱漏洩が生じていた。また、外袋に熱伝導性の小さい蒸着フィルムを使用した真空断熱材では、金属箔使用時よりもガスバリア性が劣る為、熱伝導率の経時劣化が増大していた。また、真空断熱材の存在しない箇所である蓋、開口部側面、底部周辺などでの熱漏洩が非常に大きく、省エネ性能の向上の妨げになるという課題を有していた。
【００１５】
そこで、外袋に金属箔層を設けず、高ガスバリア性を有するエチレンビニルアルコール共重合体フィルムを基材とした蒸着フィルムを適用したものがある。これにより、外袋による熱漏洩を低減するとともに、真空断熱材のガスバリア性の低下を、従来の蒸着フィルムの適用時よりも低減することができた。
【００１６】
しかしながら、上記従来の構成では、より長期的に熱伝導率を保持する為には蒸着層を二層設ける必要があった。また、特許文献１と同様に、真空断熱材の存在しない箇所である蓋、開口部側面、底部周辺などでの熱漏洩が非常に大きく、省エネ性能の向上の妨げになるという課題を有していた。
【００１７】
そこで、上記特許文献３の構成では、金属容器からなる真空二重ジャケットを内容器の上方向・下方向に長く配設したことにより、蓋と内容器の継ぎ目であるフランジ部分の熱漏洩を従来よりも低減するとともに、内容器の底部周辺に設置された加熱手段の周囲を断熱材で被覆することにより加熱手段の熱の外装体方面への漏洩を防いでいた。結果、断熱性が向上し、内容器を効果的に加熱することができるので、省エネルギー性の向上効果が得られる。
【００１８】
しかしながら、真空二重ジャケット内部の熱伝導性は非常に良好に保たれているものの、金属からなる真空二重ジャケットの外郭部分は非常に熱伝導性が高い為、外郭を通じての熱漏洩が大きいという課題を有していた。また、金属からなる真空二重ジャケットは重量が大きく、電気湯沸かし器へ装着した場合には、他の断熱材を使用した場合よりも総重量が大きく、持ち運び時の使い勝手が悪いという課題があった。
【００１９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、断熱性が良く、また経時的な断熱性能の劣化が従来よりも小さく、使い勝手の良好な保温槽及び電気湯沸かし器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記従来の課題を解決するために、本発明は、少なくとも芯材と外袋から構成され内部を減圧せしめた真空断熱材を、内容器側面を取り囲むと共に、蓋体側面の少なくとも一部を被覆するように配設し、前記外袋に蒸着層を有するフィルムを用いたのである。これにより、内容器側面のみならず、蓋と内容器との係合するフランジ部周囲または内容器底外部に設置された加熱手段を被覆できる。
【００２１】
従来、断熱材に金属二重容器から構成される真空管を適用した保温槽及び電気湯沸かし器では、真空管の外郭の熱伝導が極めて高いことから断熱材の外郭を介した熱漏洩量が多く、断熱材の保温効果を阻害していた。真空断熱材の外郭は熱伝導の小さい外袋からなるため、断熱材外郭を介した熱漏洩は従来よりも大きく低減し、その結果、保温性の向上効果が得られる。
【００２２】
また、一般に対流熱は上方へ移動する性質を持つことから、内容器内部の空気層の対流熱は蓋・フランジ方向へ進行し、蓋内側とフランジ部へ達した後熱伝導により外部へ漏洩していく。
【００２３】
従来、特に電気湯沸かし器では、蓋内に厚み数センチ程度の発泡系断熱材などが挿入されており、熱伝導を抑制していた。一方、フランジ部は断熱性の低い樹脂材料からなるため、外容器方向への熱伝導が蓋部よりも大きく、またその熱伝導が周囲の空気へ熱を伝え、外容器と内容器の間で対流伝熱を引き起こしていた。結果、保温槽または電気湯沸かし器の外部へ熱を漏洩させるため、保温性の低下が生じていた。そこで、フランジ部の周囲を高い断熱性能を有した真空断熱材で被覆することにより、フランジ部樹脂とその周辺の空気より伝達された熱の外容器方向への移動を抑制することができる。
【００２４】
また、電源を入れると加熱手段で発熱が起こり、内容器方向へ伝達され、その内部を温める働きをするが、同時に加熱手段周囲の空気へも熱が伝達されていた。従来、加熱手段周囲には断熱材が存在せず、そのため対流熱が外容器方向へ移動し、外容器内面から伝導により外部へ漏洩していた。そこで、高い断熱性能を有した真空断熱材で加熱手段周囲を被覆することにより、加熱手段周囲の対流熱の熱伝導が真空断熱材により抑制される。また、空気層の対流範囲が狭まり、対流熱の大部分が内容器の底部方向へ移動するため、内容器の保温性が更に向上する。
【００２５】
以上より、保温槽及び電気湯沸かし器の保温性は大きく向上する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の保温槽及び電気湯沸かし器は、真空断熱材の被覆率を上げることにより、被保温物からの熱漏洩の低減効果と、断熱材の外郭を介した熱漏洩の低減効果が大きく、そのため従来よりも少ないエネルギーで被保温物の保温または加温を行うことができる。
【００２７】
また、真空断熱材の熱伝導率の経時劣化を従来の蒸着フィルム適用時よりも低減することができるので、長期的に保温槽及び電気湯沸かし器の省エネ性を維持することが可能となるほか、従来よりも軽量となるため、保温槽及び電気湯沸かし器の使い勝手性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
請求項１に記載の保温層の発明は、少なくとも外容器と、外容器の内部に収納された有底形状の内容器と、外容器の上部を被覆する蓋体と、内容器側面を取り囲む真空断熱材とを有した保温槽において、前記真空断熱材は、少なくとも芯材と外袋から構成され内部を減圧せしめたものであり、蓋体側面の少なくとも一部を被覆するよう配設し、前記外袋は蒸着層を有するフィルムからなるものである。
【００２９】
これにより、従来の金属容器からなる真空管と比較して断熱材外郭の熱伝導が低減するため、断熱材外郭を介しての漏洩熱量が低減する。
【００３０】
また、真空断熱材が蓋の周囲の一部を被覆することにより、フランジ周囲を断熱できるので、フランジから漏洩する熱を防ぐことが可能となる。よって保温性が向上し、省エネルギー効果が得られる。
【００３１】
また、真空断熱材は、従来の金属からなる真空二重ジャケットより軽量である為、輸送・持ち運びが容易になるという効果が得られる。
【００３２】
なお、真空断熱材は、芯材に、乾式シリカ粉末、カーボン粉末、無機繊維単体またはそれらの混合品を、固形化あるいは不織布などに充填したものや、無機繊維をシート状に積層したものなどを使用し、外袋には、少なくともガスバリア性と熱融着性を有したフィルムを用いるが、芯材、外袋ともに使用温度における耐熱性を有していれば無機物質、有機物質ともに使用でき特に指定するものではない。
【００３３】
以上のように真空断熱材を適用することにより、保温性が向上するので、従来よりも少ないエネルギーで被保温物の保温を行うことができる。
【００３４】
請求項２に記載の保温層の発明は、請求項１に記載の発明における真空断熱材の下端部を内容器より下方向に長く配設したものであり、これにより内容器底部の加熱手段から発せられた熱の外容器方向への漏洩を遮断することが可能となる為、保温性が向上する。また、熱せられた空気分子は上昇方向へ対流することから、真空断熱材によって漏洩を遮断された熱は内容器方向へ伝熱する為、保温槽及び電気湯沸かし器の加熱効率が向上する。結果、より高い省エネルギー効果を得ることができる。
【００３５】
請求項３に記載の保温層の発明は、請求項１または２に記載の発明において、芯材が間に存在しない箇所の外袋の少なくとも一部を外容器側に折り曲げたものであり、これにより、外袋の熱融着部は折り曲げを行わない場合またはヒレを内側に折り曲げた場合と比較して低温環境におかれる。
【００３６】
シール部から経時的に侵入するガス量は温度上昇と比例して増加することから、折り曲げを行わない場合またはヒレを内側に折り曲げた場合と比較して侵入ガス量は大幅に低減する。よって、真空断熱材の内部圧力の上昇を防ぐため、熱伝導率の経時劣化を低減することができる。
【００３７】
また、ヒレを折り曲げることにより、断熱材の有効面積が増大するため、保温対象物に対して効果的に断熱材を配設することができる。
【００３８】
以上のように真空断熱材を適用することにより、保温槽及び電気湯沸かし器の省エネルギー性を長期的に保持することが可能となり、また省エネルギー性の向上効果が得られる。
【００３９】
請求項４に記載の保温層の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、真空断熱材の外袋はラミネート構造をなすもので、少なくとも蒸着層と隣接するポリアクリル酸系樹脂層を有するものである。
【００４０】
ポリアクリル酸系樹脂層は、それ自身が高いガスバリア性を有するが、蒸着層の上層にこれを設けることにより、ポリアクリル酸分子が蒸着層の分子間の欠陥を補う働きをする為、各々を単層で用いた場合よりも遥かにガスバリア性が向上する。さらに、ポリアクリル酸系樹脂層が非常に屈曲性に優れた性質を有することから、真空断熱材を円筒加工した場合にもクラックが発生せず、蒸着層にクラックが発生した場合のガスバリア性の低下を従来よりも低減することができる。また、ポリアクリル酸系樹脂層は非常に耐熱性に優れることから、熱融着時の劣化も殆どない。
【００４１】
外袋のラミネート構造は特に指定するものではなく、少なくとも蒸着層に隣接するポリアクリル酸樹脂層と、蒸着層の基材となるフィルムと、熱融着層とを有し、使用温度範囲における耐熱性を有していれば如何なる構成でもよい。また、耐ピンホール性の強化や磨耗防止の為に、表面に保護層を設けることも可能である。
【００４２】
請求項５に記載の保温層の発明は、請求項４に記載の発明におけるポリアクリル酸系樹脂層が、蒸着層よりも内側になるよう構成したものである。これにより、真空断熱材のシール層断面において熱融着層を挟んだポリアクリル酸系樹脂層同士の距離が縮小するため、ガスや水分の侵入を低減することができ、真空断熱材の内部圧力の上昇を防ぐことができる。
【００４３】
また、基材フィルムに含まれる水分の真空断熱材内部への侵入を蒸着層とポリアクリル酸系樹脂層が阻害する為、基材フィルムに吸湿性の高い樹脂を使用した場合においてもアウトガスの影響を受けにくくなるため、真空断熱材の初期内部圧力の上昇を防ぐことができる。
【００４４】
よって、真空断熱材の熱伝導率の経時的な劣化の低減とフィルムの吸湿に起因する真空断熱材の初期性能の低下を防止することができるため、保温槽及び電気湯沸かし器は長期的に省エネルギー性が維持され、また初期省エネルギー性能の悪化を防止できる。
【００４５】
請求項６に記載の保温層の発明は、請求項４または５に記載の発明において、外袋の蒸着層を一層としたものである。従来、外袋のガスバリア性強化の為、ガスバリア層には蒸着層を二層積層して用いることが多かったが、蒸着層の上に高いガスバリア性を有するポリアクリル酸系樹脂層を設けることにより、ポリアクリル酸分子が蒸着層の分子間の欠陥を補う働きをする為、各々を単層で用いた場合よりも遥かにガスバリア性が向上する。
【００４６】
よって、蒸着層を一層とした場合においても十分に経時信頼性を保持することができる。これにより、外袋のラミネートフィルムに使用される蒸着層の厚みを従来よりも低減することができる為、外袋の熱伝導が低減し、外袋表面を介した漏洩が低減し、保温槽及び電気湯沸かし器がより省エネルギーとなるほか、コストダウン化が可能となる。
【００４７】
請求項７に記載の電気湯沸かし器の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の保温槽を備えた電気湯沸かし器であり、これにより内容器内部の被保温物を効果的に断熱しながら、真空断熱材の経時的な劣化を低減することが可能となるため、電気湯沸かし器は高い省エネ性能を長期的に発揮することができる。
【００４８】
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。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。
【００４９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における保温槽を備えた電気湯沸し器の断面図を示すものである。図２は、本発明による実施の形態１の保温槽における真空断熱材１の縦断面図である。
【００５０】
図１、図２に示すように、真空断熱材１は、例えばグラス繊維シートを積層したものから構成される芯材１０を、ガスバリア性を有する層と熱融着性を有する層とを含んだラミネートフィルムからなる外袋９中に挿入し、内部を減圧して封止したものであり、その熱伝導率は２４℃において０．００２〜０．００８Ｗ／ｍＫ程度と、優れた断熱性能を有している。
【００５１】
真空断熱材１の芯材１０には、例えば乾式シリカ粉末や、カーボン粉末、無機繊維などの単品または混合品を固形化あるいは不織布などに充填したものや、多孔体や発泡体なども使用可能であるが、使用温度における耐熱性を有していれば無機物質、有機物質ともに使用でき、特に指定するものではない。
【００５２】
また、必要に応じて外袋９の表面に保護層１１を設けることも可能であるが、特に指定するものではない。
【００５３】
真空断熱材１は、平板形状のものに曲面またはコーナーを付与することにより筒形状とし、内容器２の外側を取り囲みながら外容器３内に収納されている。内容器２の底外部には加熱手段４と給水経路５が、また内容器２の上部には蓋７を備えている。
【００５４】
このとき、内容器２の形状としては、手入れの簡便さ、省スペース性などの観点から円柱形状が好ましいが、特に限定するものではない。
【００５５】
図３は本発明による実施の形態１の保温槽における筒加工を行った真空断熱材１の斜視図である。
【００５６】
図３において、真空断熱材１は、平板形状のものに曲面またはコーナーを付与することにより筒形状とし、内容器２の外側を取り囲みながら外容器３内に収納されている。また、真空断熱材１の外袋９において芯材１０を含まない箇所はヒレ５と呼ばれるが、ヒレ５は筒外側に折り曲げられている。
【００５７】
図４は本発明による実施の形態１の保温槽における真空断熱材１の外袋９のラミネートフィルムの断面図である。
【００５８】
図４において、真空断熱材１の外袋１０を構成するラミネートフィルムの最上層には保護層１２、その下にはガスバリア層１２が設けられており以下、熱溶着層１６と、それら各層を接着する接着剤１７から構成されている。ガスバリア層１２は、外側から順に、基材フィルム１３と、蒸着層１４と、ポリアクリル酸系樹脂層１５とから構成されている。
【００５９】
本実施の形態では、保護層１１として最外層に厚み２５μｍのナイロンフィルムと、その下層のガスバリア層１２として、蒸着時の基材フィルム１３である厚み１２μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムと、蒸着層１４であるアルミニウム蒸着層１４と、１μｍのポリアクリル酸系樹脂層１５とを有し、さらにその下層に熱融着層１６として５０μｍの低密度ポリエチレンフィルムとを有しており、保護層１１とガスバリア層１２と熱融着層１６とを接着剤１５によりラミネートした。
【００６０】
なお、保護層７として、例えばナイロンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルムなどを適用することができるが、熱融着層１６よりも高い融点有していればその他公知の材料を使用でき、指定するものではない。
【００６１】
また、ガスバリア層１２は、基材フィルム１３にはポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどが、蒸着層１４の材料にはアルミニウム、鉄、銅、銀、アルミナ、シリカなどが適用できるが、ガスバリア性と熱融着層１６よりも高い融点を有していればその他公知の材料を使用でき、特に指定するものではない。
【００６２】
熱融着層１６は、例えば低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、無延伸ポリプロピレンなどが適用できるが、熱融着性と使用温度帯における耐熱性を有していればその他公知の材料を使用でき、特に指定するものではない。
【００６３】
なお、外袋９のガスバリア層１２の少なくとも片面はポリアクリル酸系樹脂層１５と蒸着層１４と基材フィルム１３であればよいものとし、もう片面は金属箔やポリアクリル酸系樹脂層１５を有さない蒸着層１４から構成されても構わず、その材料についても特に指定するものではない。
【００６４】
また、真空断熱材１の外袋１１の袋形状は、内部の真空度を保持可能な形状であれば、四方シールであっても、ピロー形状であっても構わず、特に規定するものではない。
【００６５】
以上のように構成された電気湯沸し器において、以下その動作、作用を説明する。内容器２の中の液体は加熱手段４により加温・保温され、保温中は、内容器側面と蓋７周囲の一部を被覆している真空断熱材１により内容器２からの放熱を抑制している。
【００６６】
真空断熱材１は、厚み約１００μｍのラミネートフィルムからなり、三方を熱融着により封止された外袋９に、無機繊維シートを積層した芯材１０を挿入し、内部を減圧した後に熱融着により封止したものである。真空断熱材１は高い気相比率と真空度を有することから、高い断熱性能を備えている。
【００６７】
本実施の形態では、真空断熱材１が内容器２周囲だけでなく、蓋７の周囲を一部被覆している為、蓋７と内容器２の継ぎ目であるフランジ６から漏洩する熱を低減することができる。このとき、真空断熱材１自体が非常に断熱性能が高いことだけでなく、従来の金属二重容器からなる真空管に比べて金属厚みが小さいことから熱伝導が低減するため、断熱材の外郭を介しての熱漏洩を低減することができる。よって保温性が向上し、少ないエネルギーで長時間液体を保温することが可能となる。このとき真空断熱材１は少なくとも蓋７周囲を被覆しておればよいが、その被覆率が高いほど断熱効果が向上するため、被覆率を上げることが好ましいが、特に指定するものではない。
【００６８】
また、真空断熱材１のヒレ８を、筒形状にした真空断熱材１の外側方向へ折り曲げたことより熱融着された外袋９の端部が低温に保たれる。通常、フィルムの酸素透過度は温度の増大と比例して増大するため、この熱融着部１８を低温に維持することにより、真空断熱材１へ侵入するガス量を低減することができる。よって、真空断熱材１の内部圧力の上昇を防ぐことができ、経時的な熱伝導率の悪化を防ぐので、電気湯沸し器の省エネ性能を長期的に維持することができる。
【００６９】
真空断熱材１の外袋９はガスバリア層１２にポリアクリル酸系樹脂層１５を有するものであり、ポリアクリル酸系樹脂層１５はそれ自身が高いガスバリア性を有するが、蒸着層１４の上層にこれを設けることにより、ポリアクリル酸分子が蒸着層の分子間の欠陥を補う働きをする為、各々を単層で用いた場合よりも遥かにガスバリア性が向上する。さらに、ポリアクリル酸系樹脂層１５が非常に屈曲性に優れた性質を有することから、真空断熱材を筒加工した場合にもクラックが発生せず、蒸着層１４にクラックが発生した場合のガスバリア性の低下を従来よりも低減することができる。また、ポリアクリル酸系樹脂層１５は非常に耐熱性に優れることから、熱融着時の劣化も殆どない。
【００７０】
また、このポリアクリル酸系樹脂層１５が蒸着層よりも内側になるよう構成したことにより、真空断熱材１の熱融着部１８断面において熱融着層１６を挟んだポリアクリル酸系樹脂層１５同士の距離が縮小するため、ガスや水分の侵入を低減することができる。
【００７１】
また、基材フィルム１３に含まれる水分の真空断熱材内部への侵入を蒸着層１４とポリアクリル酸系樹脂層１５が阻害する為、基材フィルム１３に吸湿性の高い樹脂を使用した場合においてもアウトガスの影響を受けにくくなる。よって、真空断熱材１の経時信頼性の向上とフィルムの吸湿に起因する真空断熱材１の初期性能の低下を防止することができる。
【００７２】
さらに、蒸着層１４の上に高いガスバリア性を有するポリアクリル酸系樹脂層１５を設けることにより、ポリアクリル酸分子が蒸着層１４の分子間の欠陥を補う働きをする為、各々を単層で用いた場合よりも遥かにガスバリア性が向上する。よって、蒸着層１４を一層とした場合においても十分に経時信頼性を保持することができる。
【００７３】
これにより、外袋９のラミネートフィルムに使用される蒸着層１４の厚みを従来よりも低減することができる為、外袋９の熱伝導が低減し、外袋表面を介した漏洩が低減し、電気湯沸かし器がより省エネルギーとなるほか、コストダウン化が可能となる。
【００７４】
電気湯沸かし器に各種断熱材を適用し、一定条件において保温時の消費電力を計測した。結果を（表１）に示す。
【００７５】
【表１】
（実施例１）
実施例１における電気湯沸かし器について、保温時の消費電力を計測した。計測は２５℃室内にて行い、保温安定時の積算電力より、1時間あたりの電力量を求めた。真空断熱材１の外袋３は両面ともに、ポリエチレンテレフタレートの基材フィルム１３と、アルミ蒸着層１４一層と、その下に設置したポリアクリル酸系樹脂層１５とからなるガスバリア層１２を使用した。得られた保温時消費電力値を１とした。
【００７６】
（実施例２）
実施例２における電気湯沸かし器について、保温時の消費電力を計測した。計測は実施例１と同様におこない、真空断熱材１の外袋３は両面ともアルミ蒸着層１４とポリエチレンテレフタレートの基材フィルム１３からなるガスバリア層１２を二層積層したものを使用した。結果、保温時消費電力は実施例１と比較して１．１倍であった。
【００７７】
（比較例１）
断熱材に金属二重容器からなり、内部を減圧して封止した真空管を使用した電気湯沸かし器の保温時の消費電力を計測した。計測は実施例１と同様に行った。結果、保温時消費電力は実施例１と比較して１．５倍であった。
【００７８】
以上より、金属二重容器からなる真空管から真空断熱材１へ変更したことにより、断熱材の外郭の熱伝導が大きく低減するため、断熱材の外郭を介しての熱漏洩を防ぐことができ、消費電力の低減効果が得られたと考える。さらに、真空断熱材１の金属蒸着層１４を一層としたことにより真空断熱材１の外袋９の熱伝導がさらに低減したため、外袋９を介しての熱漏洩をさらに小さくでき、消費電力が低減したと考える。
【００７９】
なお、本実施の形態では保温槽を電気湯沸し器としたが特に限定するものではなく、炊飯器や保温調理器、給湯器、また電気・ガス機器に限らず貯湯容器など保温を目的とする機器類であれば適用することが可能であり、長期的な保温効果の向上と消費エネルギー量の低減を図ることができる。
【００８０】
（実施の形態２）
図５は本発明による実施の形態２の保温槽を備えた電気湯沸し器の縦断面図である。図５において、内容器２周囲を被覆している真空断熱材１は、縦方向において内容器２よりも下方に長く配設されており、内容器２の底部に設置されている加熱手段４の周囲を被覆している。
【００８１】
加熱手段４は内容器２を温めるとともに、周辺の空気へ熱を伝え、さらにその温められた空気が対流による熱伝導を周囲へ引き起こす。温められた空気は上方向へ移動する性質を有することから、真空断熱材１と外容器３の間へ漏洩することがあり、その結果、加熱手段４の熱効率が悪化し、電気湯沸し器の消費エネルギー量が増大していた。
【００８２】
本実施の形態では、真空断熱材１を縦方向において内容器２よりも下方に長く配設し、内容器２の底部に設置されている加熱手段４の周囲を被覆することで、加熱手段４から外容器３方向へ漏洩していた熱を遮断することができ、電気湯沸かし器の保温性が向上する。また、熱せられた空気分子は上昇方向へ対流することから、真空断熱材１によって漏洩を遮断された熱は内容器２方向へ伝熱する為、電気湯沸かし器の加熱効率が向上する。よって、電気湯沸し器の消費エネルギー量を低減することが可能となる。
【００８３】
なお、真空断熱材１は少なくとも内容器２よりも下方向の一部を被覆しておればよいが、その被覆率が高いほど断熱効果が向上するため被覆率を上げることが好ましいが、特に指定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上の様に、本発明は、真空断熱材の効果的な適用により保温性を高め、消費エネルギーを低減するものである。よって、保温を目的とする機器、例えば炊飯器や給湯器、貯湯槽、保温調理器などの省エネルギー対策に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施の形態１における電気湯沸し器の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１における真空断熱材の断面図
【図３】本発明の実施の形態１における電気湯沸かし器に適用した時の真空断熱材の斜視図
【図４】本発明の実施の形態１における真空断熱材の外袋のラミネートフィルムの断面図
【図５】本発明の実施の形態２における電気湯沸し器の縦断面図
【図６】従来の電気湯沸かし器の縦断面図
【図７】従来の別の電気湯沸かし器の縦断面図
【符号の説明】
【００８６】
１ 真空断熱材
２ 内容器
３ 外容器
７ 蓋
９ 外袋
１０ 芯材
１４ 蒸着層
１５ ポリアクリル酸系樹脂層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも外容器と、外容器の内部に収納された有底形状の内容器と、外容器の上部を被覆する蓋体と、内容器側面を取り囲む真空断熱材とを有した保温槽において、前記真空断熱材は、少なくとも芯材と外袋から構成され内部を減圧せしめたものであり、蓋体側面の少なくとも一部を被覆するよう配設し、前記外袋は蒸着層を有するフィルムからなる保温槽。
【請求項２】
真空断熱材の下端部を内容器より下方向に長く配設した請求項１に記載の保温槽。
【請求項３】
芯材が間に存在しない箇所の外袋の少なくとも一部を外容器側に折り曲げた請求項１または２に記載の保温槽。
【請求項４】
真空断熱材の外袋はラミネート構造をなすもので、少なくとも蒸着層と隣接するポリアクリル酸系樹脂層を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の保温槽。
【請求項５】
ポリアクリル酸系樹脂層が、蒸着層の内側にある請求項４に記載の保温槽。
【請求項６】
外袋の蒸着層を一層とした請求項４または５に記載の保温槽。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の保温槽を備えた電気湯沸かし器。
【請求項１】
少なくとも外容器と、外容器の内部に収納された有底形状の内容器と、外容器の上部を被覆する蓋体と、内容器側面を取り囲む真空断熱材とを有した保温槽において、前記真空断熱材は、少なくとも芯材と外袋から構成され内部を減圧せしめたものであり、蓋体側面の少なくとも一部を被覆するよう配設し、前記外袋は蒸着層を有するフィルムからなる保温槽。
【請求項２】
真空断熱材の下端部を内容器より下方向に長く配設した請求項１に記載の保温槽。
【請求項３】
芯材が間に存在しない箇所の外袋の少なくとも一部を外容器側に折り曲げた請求項１または２に記載の保温槽。
【請求項４】
真空断熱材の外袋はラミネート構造をなすもので、少なくとも蒸着層と隣接するポリアクリル酸系樹脂層を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の保温槽。
【請求項５】
ポリアクリル酸系樹脂層が、蒸着層の内側にある請求項４に記載の保温槽。
【請求項６】
外袋の蒸着層を一層とした請求項４または５に記載の保温槽。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の保温槽を備えた電気湯沸かし器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−４３０２３（Ｐ２００６−４３０２３Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２６４３７（Ｐ２００４−２２６４３７）
【出願日】平成１６年８月３日（２００４．８．３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１５年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「高性能、高機能真空断熱材」に関する委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３日（２００４．８．３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１５年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「高性能、高機能真空断熱材」に関する委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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