(57)【要約】  【課題】魔法瓶の保温性および保温性とペットボトルの軽量性とを併せ持つ携帯用断熱容器を提供する。  【解決手段】携帯用断熱容器１は、側面を断熱する真空断熱材２と蓋部、底部を断熱する発泡樹脂３とＰＥＴ製内容器４とから形成されている。真空断熱材２は、芯材５をガスバリヤ性フィルム６内に減圧封入してなる。芯材５は、乾式シリカ粉末に対し重量比で５％のカーボンブラック粉末を添加混合して作製したものである。真空断熱材２は、芯材５がシリカ粉末とカーボンブラックとの混合品からなる芯材５であるため、カーボンブラックとシリカとの表面電荷の影響により凝集力が制御され、結果として低密度化が可能となり、芯材密度が１００〜２００ｋｇ／ｍ3のものを作製でき、結果として軽量性に優れた携帯用断熱容器が提供可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも乾式シリカ粉末とカーボンブラック粉末を含む混合材料を芯材とし、ガスバリヤ性フィルムで減圧封入してなる真空断熱材を、断熱壁に用いた携帯用断熱容器。
【請求項２】
ガスバリヤ性フィルムが、積層構造体であることを特徴とする請求項１記載の携帯用断熱容器。
【請求項３】
真空断熱材の少なくとも片側の面に、前記真空断熱材を曲げための複数の溝を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の携帯用断熱容器。
【請求項４】
真空断熱材の厚みが、１〜１０ｍｍである請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯用断熱容器。
【請求項５】
芯材の密度が、１００〜２００ｋｇ／ｍ3であること特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の携帯用断熱容器。
【請求項６】
真空断熱材を、容器側面に使用したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の携帯用断熱容器。
【請求項７】
携帯用断熱容器が、ペットボトルをカバーするものである請求項１から６のいずれか一項に記載の携帯用断熱容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保温性、軽量性に優れた携帯用断熱容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、お茶やジュース、コーヒー等の飲料を保温保冷する携帯用断熱容器としては、魔法瓶が知られている。魔法瓶は二重容器の中空部を高真空にし、内瓶の外側にメッキや金属箔を施された構造になっており、二重容器の中空部を真空にして、熱の伝導・対流を抑制すると共に、メッキや金属箔によって輻射熱をカットして、優れた断熱性能を発揮しているものである。
【０００３】
しかし、高真空を保つため容器に材質がガラスやステンレス、チタン等に限られており、重くてかさばるという問題があった。
【０００４】
一方、軽量な素材を使用したものとしては、プラスチックの二重容器に発泡ウレタン等の断熱材を充填して容器とした携帯用断熱容器があるが、容器厚みの薄いコンパクトなものは効果が低く、魔法瓶並みの高い断熱性を得るには５ｃｍ以上の厚みが必要となり、コンパクト性と高い断熱性を併せ持つものはないのが現状である。
【０００５】
また、清涼飲料として、近年ペットボトル飲料の需要が拡大している。ペットボトル飲料は非常に軽量で、蓋ができるため水筒代わりに用いられることも多い。しかし、保冷効果は全くない。
【０００６】
そのため、中綿の入った布やアルミ蒸着フィルムを張り合わせた不織布からなる保冷カバーが販売されている。これらのカバーは１時間程度の短時間の保冷効果はあるものの長時間の効果はなく、遠足やピクニックなど外出時間が長い時にはほとんど効果がない。
【０００７】
これらの課題を解決する施策として、特許文献１に開示されているものがある。
【０００８】
特許文献１には、繊維構造体、樹脂発泡体および粒状体から選ばれた少なくとも１種の芯材をガスバリヤ性フィルムで減圧封入した真空断熱材を適用した携帯用断熱容器が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−５８６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、芯材に繊維構造体を用いた場合は、繊維自体や繊維に混在している微量のショット（ガラス状の微小な塊）などにより、ペットボトルに巻き付ける曲げ加工時にリークする場合がまれにある。
【００１０】
一方、芯材に樹脂発泡体を用いた場合は、発泡体である事から薄肉化が困難であり、真空断熱材の厚みが１０ｍｍ以上になる。
【００１１】
これを改善する施策としては、発泡体をカットして薄肉の発泡体に加工する事が必要となるが、コストアップとなるばかりでなく、カット時に発泡体は反ったりして形状的に問題がある。
【００１２】
また、粒状体材料も記載されており、具体例としては、パーライト、珪藻土、ガラスバルーン、シラスバルーン、ケイ酸カルシウム、シリカエアロゲルなどが挙げられている。
【００１３】
しかしながら、珪藻土、ガラスバルーン、シラスバルーン、ケイ酸カルシウムなどは、密度が高くなり重量的に重くなってしまう課題があり、シリカエアロゲルなどの乾式シリカ単体ではコストが高くなってしまう問題がある。
【００１４】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、保温性、軽量性に優れた携帯用断熱容器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明の携帯用断熱容器は、少なくとも乾式シリカ粉末とカーボンブラック粉末を含む混合材料を芯材とし、ガスバリヤ性フィルムで減圧封入してなる真空断熱材を、断熱壁に用いたのである。
【００１６】
これにより、保温保冷性と軽量性およびコンパクト性に優れた携帯用断熱容器を提供できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、保温保冷性と軽量性およびコンパクト性に優れた携帯用断熱容器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の請求項１記載の携帯用断熱容器の発明は、少なくとも乾式シリカ粉末とカーボンブラック粉末を含む混合材料を芯材とし、ガスバリヤ性フィルムで減圧封入してなる真空断熱材を、断熱壁に用いたものであり、少なくとも乾式シリカ粉末とカーボンブラック粉末を含む混合材料を芯材に用いた真空断熱材を、断熱壁に用いたので、保温保冷性と軽量性およびコンパクト性に優れた携帯用断熱容器を提供できる。
【００１９】
請求項２記載の携帯用断熱容器の発明は、請求項１記載の発明におけるガスバリヤ性フィルムが、積層構造体であるものである。
【００２０】
請求項３記載の携帯用断熱容器の発明は、請求項１または２記載の発明において、真空断熱材の少なくとも片側の面に、前記真空断熱材を曲げための複数の溝を形成したものである。
【００２１】
請求項４記載の携帯用断熱容器の発明は、請求項１から３のいずれか一項記載の発明における真空断熱材の厚みが、１〜１０ｍｍであるものである。
【００２２】
請求項５記載の携帯用断熱容器の発明は、請求項１から４のいずれか一項記載の発明における芯材の密度が、１００〜２００ｋｇ／ｍ3であるものである。
【００２３】
請求項６記載の携帯用断熱容器の発明は、請求項１から５のいずれか一項記載の発明における真空断熱材を、容器側面に使用したものである。
【００２４】
請求項７記載の携帯用断熱容器の発明は、請求項１から６のいずれか一項記載の発明における携帯用断熱容器が、ペットボトルをカバーするものである。
【００２５】
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。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における携帯用断熱容器の斜視図、図２は同実施の形態の携帯用断熱容器に用いる真空断熱材の断面図である。
【００２７】
図１、図２に示すように、携帯用断熱容器１は、側面を断熱する真空断熱材２と蓋部、底部を断熱する発泡樹脂３とＰＥＴ製内容器４とから形成されている。真空断熱材２は、芯材５と、芯材５を覆うガスバリヤ性フィルム６とからなり、芯材５をガスバリヤ性フィルム６内に減圧封入してなる。
【００２８】
芯材５は、乾式シリカ粉末とカーボンブラック粉末からなる材料から構成されており、乾式シリカ粉末に対し重量比で５％のカーボンブラック粉末を添加混合して作製したものである。
【００２９】
尚、このようにして得られた芯材５は、粉末材料であるため形状保持性が無いことから通気性を有する袋に充填し、その後ガスバリア性フィルム６に充填して減圧排気する。
【００３０】
これ以外の方法としては、芯材５に骨材としてグラスウールなどの無機繊維を充填し、加圧成型によって固形物にすることも可能であり、この場合は通気性を有する袋が不要となる。
【００３１】
ガスバリア性フィルム６は、最外層に１５μmの厚みからなるナイロン層、中間層に６μmの厚みからなるアルミ箔層、内層に５０μmの厚みからなる低密度ポリエチレン層から構成されている。
【００３２】
以上のような構成からなる真空断熱材２は、芯材５がシリカ粉末とカーボンブラックとの混合品からなる芯材５であるため、カーボンブラックとシリカとの表面電荷の影響により凝集力が制御され、結果として低密度化が可能となり、芯材密度が１００〜２００ｋｇ／ｍ3のものを作製でき、結果として軽量性に優れた携帯用断熱容器が提供可能となる。
【００３３】
珪藻土、ガラスバルーン、シラスバルーン、ケイ酸カルシウムなどの粉末材料を用いた場合、芯材密度が３００ｋｇ／ｍ3程度になってしまい、重量が重たくなってしまう。
【００３４】
ガスバリア性フィルム６の構成は、本実施の形態に限定されるものではなく、片側にアルミ箔ラミネートフィルム、もう一方にはアルミ蒸着ラミネートフィルムを用いても良い。アルミ蒸着を適用する場合は、ガスバリヤ性を強化させる必要があり、中間層に１２μｍからなるエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂フィルムにアルミ蒸着を施したものを用いる事が望ましい。
【００３５】
更にガスバリヤ性を強化させる施策として、１２μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムにアルミ蒸着を施したものを中間層に加えてもよい。この場合は、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂フィルムの蒸着面とポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムの蒸着面どうしを貼り合わせた方が、よりガスバリヤ性が強化される。
【００３６】
また、内層の熱溶着層についても種々のフィルム材料が適用可能であり、直鎖状低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレン、ポリアクリルニトリル樹脂など、種々の樹脂フィルムが適用できる。
【００３７】
最外層は保護の役割を有しており、ナイロン層の他にポリエチレンーテレフタレート樹脂やこれら両方を適用しても良い。
【００３８】
更には、ガスバリア性フィルムの袋形態についても種々の形態が適用可能であり、３方シール袋をはじめ、ピロー形態、ガゼット形態、リボン形態などを用いても問題無い。これらの形態を用いる事により、周縁部の熱溶着面積が低減できる事から、熱溶着部からのガス侵入量を抑制することができ、長きに亘って使用した場合に、携帯用断熱容器の性能劣化速度を抑制する事が可能となる。
【００３９】
加えて、真空断熱材２周縁部の熱溶着部が少なくなる事から、ヒレ部と呼ばれる部分が低減でき装着性等が向上する。
【００４０】
このような構成からなる真空断熱材２の製作方法は、まず乾式シリカ粉末とカーボンブラック粉末の混合物からなる粉末を所定量秤量し、これを通気性を有する袋に充填後、１２０℃の温度で１時間乾燥させて不要な水分を乾燥除去し、芯材２を作製した。
【００４１】
その後、ガスバリア性フィルム６に芯材２を挿入し真空チャンバー内で所定時間排気し、ヒートシールによって開口部を溶着密閉し、真空断熱材２を得た。
【００４２】
このようにして得られた真空断熱材２の熱伝導率を測定した結果、その熱伝導率は０．００３０Ｗ／ｍＫであった。使用した計測器は英弘精機（株）製Ａｕｔｏ−Λ０７３を用い、平均温度２４℃で測定した。
【００４３】
尚、作製した真空断熱材２の寸法は、芯材５部分が２００×６００ミリであり、厚みは８ミリであった。
【００４４】
こようにして作製した真空断熱材２を適用した保冷効果を測定した。
【００４５】
５℃の水を５００ｍｌのペットボトルに入れ、携帯用断熱容器１に収納し、外気温３０℃の雰囲気に放置し、時間の経過と水温の測定を実施した。結果、６時間後の水温はおよそ１１℃であり、約６℃の上昇であった。比較例として珪藻土を用いた真空断熱材では、６時間後に１０℃の上昇であり、保温保冷性能において大きな差が確認された。
【００４６】
また、本実施の形態の芯材５の密度を１００〜２００ｋｇ／ｍ3まで変化させたが、性能には大きな差は認められず、良好な結果得られた。
【００４７】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における携帯用断熱容器に用いる真空断熱材を示す斜視図である。
【００４８】
図３に示すように、実施の形態２における携帯用断熱容器に用いる真空断熱材７は、曲げ方向に対して略垂直に溝部８を形成した真空断熱材である。このような溝部８を形成し、かつ、その溝部８が曲げ方向に対して略垂直に形成されている事により容易に曲げ加工が可能となる。
【００４９】
この結果、ペットボトルへの装着性が改善され、ペットボトルと真空断熱材に大きな隙間ができてしまい、保温保冷性能が低下するといった問題が解決される。
【００５０】
溝深さについては３〜５ミリ程度がこのましく、これ以上溝深さが大きくなると真空断熱材７が変形してしまう。また２ミリ程度の溝加工では曲げ加工性が改善されず、保温保冷効果の向上ができない。
【００５１】
確認実験として実施の形態１との比較実験を実施した。
【００５２】
結果、溝深さが３〜５ミリではいづれも良好な結果を示し、６時間後の水温上昇は３℃であり、大きく改善された結果となった。
【００５３】
尚、ペットボトルへの装着性を考慮すると、真空断熱材７の厚みも大きく影響を及ぼす。具体的には１０ミリ以下にすることが望ましい。１０ミリよりも大きくなると、真空断熱材７の４角部に稜線が形成されやすくなり、ガスバリア性フィルムにストレスが常時加わることから、ストレスクラックによるリーク等が発生する可能性が高くなる。よって真空断熱材７の厚みとしては１０ミリ以下が望ましく、生産性や携帯用断熱容器としての性能を考慮すると１ミリ以上の厚みを有することが望ましい。以上のことから、１〜１０ミリの厚みで適用することが、本発明のような携帯用断熱容器としては適している事を見出した。
【００５４】
また、実施の形態１、２では、真空断熱材２，７を内容器４の側面に適用していることから、内容器４の表面積の殆どをカバーした事となり、真空断熱材２，７の効果を十分に引き出す事が可能となる。
【００５５】
当然、異形形状の真空断熱材を作製し、蓋部や底部へ適用すれば更なる保温保冷性能の向上が可能である。
【００５６】
以上のような特徴を有する携帯用断熱容器であるので、ペットボトルを収納した場合、魔法瓶と同等の保温保冷機能を発揮し、かつ軽量でコンパクトな携帯用断熱容器を適用できるのである。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の携帯用断熱容器は、保温保冷性と軽量性およびコンパクト性に優れているので、ペットボトルの保温保冷だけでなく、缶飲料、紙パック飲料、缶入り食品等の保温保冷に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１における携帯用断熱容器の斜視図
【図２】同実施の形態の携帯用断熱容器に用いる真空断熱材の断面図
【図３】本発明の実施の形態２における携帯用断熱容器に用いる真空断熱材を示す斜視図
【符号の説明】
【００５９】
１  携帯用断熱容器
２  真空断熱材
５  芯材
６  ガスバリア性フィルム
７  真空断熱材
８  溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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