(57)【要約】  【課題】液状熱媒体を貯留し、高断熱性能を有し、かつ温水の排出能力に優れた高性能保温タンクを提供する。  【解決手段】保温タンク１は、内部に液状熱媒体を貯留する断熱構造の貯留部５と、貯留部５内に液状熱媒体を流入させる流入口６と、貯留部５内の液状熱媒体を貯留部５外部に流出させる流出口７と、貯留部５内の流入口６と流出口７との間に貯留部５を複数に区切って貯留部５内に流路断面積が略一定となる液状熱媒体の流路を形成するように設けられる仕切り板８とを有するものであり、流入口６から流入する冷水と保温タンク１内に貯留された温水との強制的な対流が抑制され、貯留部５内の温水がスムーズに押出され、貯留された温水の排出効率を高く使用することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液状熱媒体を貯留する断熱構造の貯留部と、前記貯留部内に前記液状熱媒体を流入させる流入口と、前記貯留部内の前記液状熱媒体を前記貯留部外部に流出させる流出口と、前記貯留部内の前記流入口と前記流出口との間に前記貯留部を複数に区切って前記貯留部内に流路断面積が略一定となる前記液状熱媒体の流路を形成するように設けられる仕切り板とを有する保温タンク。
【請求項２】
前記流入口近傍の前記流路に、前記液状熱媒体を流入方向から流出方向へ連通する複数の連通孔が形成された整流板を有することを特徴とする請求項１に記載の保温タンク。
【請求項３】
前記流出口近傍の前記流路に、前記液状熱媒体を流入方向から流出方向へ連通する複数の連通孔が形成された整流板を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の保温タンク。
【請求項４】
前記断熱構造が真空断熱構造であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の保温タンク。
【請求項５】
前記真空断熱構造が、それぞれガスバリア性材料からなる外箱と内箱とで構成される空間に芯材を減圧密封した構造を有することを特徴とする請求項４に記載の保温タンク。
【請求項６】
前記ガスバリア性材料が、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、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、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、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、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキサイドからなる樹脂材料群から少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項５に記載の保温タンク。
【請求項７】
前記樹脂材料に金属、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ダイヤモンドライクカーボンからなる群から少なくとも一つが皮膜形成されていることを特徴とする請求項６に記載の保温タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状熱媒体を断熱・保温・貯留する保温タンクであり、例えば車両等の高温のエンジン冷却水をエンジンに供給し、エンジンを暖機するための保温タンクとして使用可能な保温タンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題である温暖化を防止することの重要性から、省エネルギー化が望まれており、民生用機器に対しても省エネルギーの推進が行われている。
【０００３】
自動車のエンジンの循環系に組み込まれる保温貯液容器では、昇温冷却水を保温し、有効活用することで、エンジン動作初期からの燃焼効率を確保できる。また、ジャーポット等の保温容器においては、保温性能をあげることで、省エネルギーに貢献する。冷蔵庫などでは逆に熱の進入を遮断し、冷凍システムの稼働率を下げることで、省エネルギーに寄与する。以上のような観点から、断熱性能を向上した保温タンクが求められている。
【０００４】
ここで、自動車のエンジンの循環系に組み込まれ、冷却水を保温する従来の保温タンクについて図６を参考に説明する。
【０００５】
蓄熱タンク４０は、耐食性に優れた材質（例えば、ＳＵＳ３０４等のステンレス）製の内筒タンク３１と、所定の機械的強度を有する材質（例えば、ＳＵＳ３０４等のステンレス）製の外筒タンク３２とを具備しており、内筒タンク３１と外筒タンク３２との間の空間３３が略真空に保たれることにより、断熱構造となっている。
【０００６】
蓄熱タンク４０は、内部が流体の貯留部Ｔとなっており、底部を上方に向け、開口部４１を下方に向ける形で略垂直に車両に搭載されている。従って、蓄熱タンク４０の開口部４１が貯留部Ｔの重力下方部位に位置している。内筒タンク３１と外筒タンク３２とは開口部４１の近辺４２において溶接等により固着されている。
【０００７】
蓄熱タンク４０の開口部４１には、熱伝導率の小さい樹脂（例えば、四フッ化エチレン樹脂）等の材質よりなるボディバルブ３４が螺着、接着等により流体密に固着されている。ボディバルブ３４の内部には、エンジン冷却水が流入する流入側流路５１と貯留部Ｔに貯留されたエンジン冷却水（温水）を流出する流出側流路５２とが形成されている。
【０００８】
なお、流出側流路４２は、タンク４０の略軸中心位置でタンク内に開口しており、一方、流入側流路５１は、タンクの軸中心位置よりずれた位置でタンク内に開口している。また、これらの流出入側流路５１，５２には、それぞれ図示しないエンジン冷却水の出入パイプが接続されている。
【０００９】
蓄熱タンク４０内に貯留されたエンジン冷却水（温水）の排水を誘導するセンターパイプ３５は、その一端がボディバルブ３４の流出側流路５２に接続し、混合防止板３６の貫通穴６３を通って、タンク４０の中央部を略垂直に延びて、他端がタンク底部近傍の貯留部Ｔに開口している。
【００１０】
ボディバルブ３４の上面３４ａに混合防止板３６が取り付けられている。混合防止板３６は、後述するセンターパイプ３５を通す貫通穴６３が形成された環状の上板６２と筒状の側板６１とが一体に形成された有底円筒形状又はカップ形状をしていて、開放側を下向きにしてボディバルブ３４の上面４ａに固定される。また、上板６２と側板６１には、タンク４０内に入ったエンジン冷却水が通る多数の流通孔６４が穿設されている。この場合、上板６２には、流通孔６４を設けなくてもよい。更に、混合防止板３６は、タンク４０の開口部４１の口径Ｄ１よりも小さい径（外径）Ｄ２になるように形成されている。
【００１１】
蓄熱タンク４０内に貯留されたエンジン冷却水（温水）の排水を誘導するセンターパイプ３５は、その一端がボディバルブ３４の流出側流路５２に接続し、混合防止板３６の貫通穴６３を通って、タンク４０の中央部を略垂直に延びて、他端がタンク底部近傍の貯留部Ｔに開口している。
【００１２】
上記のような構成においては、タンク４０と混合防止板３６とが独立することで、タンクの生産性が容易となり、かつタンク４０の開口部４１の口径Ｄ１よりも混合防止板３６を小さい外径Ｄ２で形成しているので、この開口部４１から混合防止板３６をボディバルブ３４と同時に容易に挿入でき、その組み付け性を飛躍的に向上させることができる。
【００１３】
また、上記構成では、ボディバルブ３４の流入側流路５１を通ってタンク４０内に流入したエンジン冷却水は、上方に移動し、混合防止板３６（上板６２）に衝突し、次いで多数の流通孔６４を介して分配した流れになってさらに上方に移動し、センターパイプ３５の上方の開口からセンターパイプ３５内に入り、下方流れとなって排出される。
【００１４】
この一連の流れにより、蓄熱タンク４０の貯留部Ｔで蓄熱された温水（エンジン冷却水）が順次、センターパイプ３５に誘導されることで、タンク４０内に流入したエンジン冷却水（冷水）が短絡して排水されることがなく、温水を効率良く排出することが可能となる。
【００１５】
また、混合防止板３６自体は、流入側流路５１からタンク４０内に吹き出す噴流により、タンク４０内のエンジン冷却水（温水）が撹拌されて強制対流してしまうことを抑制し、タンク４０内の温水と冷水とが混合してしまうことをも防止している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２３３７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、特許文献１の構成では、混合防止板３６により強制対流を抑制でき、温水と冷水が混ざり合うことを防ぐことができるが、これは円筒形の保温タンク４０であり、かつ、保温タンク４０の下部から冷水が流入するため、円筒形の貯留部Ｔと同形状の整流板を設置することで、均一に温水を押出すことができるのであり、冷水の流入口が保温タンク側面に設置されたり、円筒形とは異なる形状の保温タンクであれば、この構成では、壁面の形状により乱流が起こったり、温水が押しだされず滞留したりと、均一には冷水は流れず、十分に温水を活用できない問題がある。
【００１７】
また、箱体や整流板が金属材料で構成されているため、金属は高熱伝導率を有し、壁材を通じてのヒートリークが大きくなる問題がある。
【００１８】
また、魔法瓶構造を有しているため、ほぼ円筒形状に限定され形状自由度が低い。箱体の材料もガスバリア性、強度の点から金属材料に限定される。
【００１９】
本発明の目的は、液状熱媒体を断熱・保温・貯留する保温タンクであって、高断熱性能を有し、かつ温水の排出能力に優れた高性能保温タンクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の保温タンクは、貯留部内の流入口と流出口との間に前記貯留部を複数に区切って前記貯留部内に流路断面積が略一定となる前記液状熱媒体の流路を形成する仕切り板を設けている。
【００２１】
本発明によれば、液状熱媒体の流路断面積を一定とすることで、冷水と温水の強制的な対流が抑制され、貯留部内の温水がスムーズに押出される。これにより、高断熱性能を有し、かつ温水の排出能力に優れた高性能保温タンクを提供することができる。また、仕切り板を設ければよいため、保温タンクの形状に左右されることはない。
【００２２】
また、前記流入口近傍の前記流路に、前記液状熱媒体を流入方向から流出方向へ連通する複数の連通孔が形成された整流板を有することが好ましい。
【００２３】
前記流入口近傍の前記流路に、上記の整流板を有することで、冷水と温水の混合対流が抑制され、さらに、温水の排出効率が向上する。特に、流入口が存在する階層の排出効率が向上する。
【００２４】
また、前記流出口近傍の前記流路に、前記液状熱媒体を流入方向から流出方向へ連通する複数の連通孔が形成された整流板を有することが好ましい。
【００２５】
前記流出口近傍の前記流路に、上記の整流板を有することで、冷水と温水の混合対流が抑制され、さらに、温水の排出効率が向上する。特に、排出口が存在する階層の排出効率が向上する。
【００２６】
また、貯留部の断熱構造としては、例えば、それぞれガスバリア性材料からなる外箱と内箱とで構成される空間に芯材を減圧密封した真空断熱構造を用いることができる。
【００２７】
このような真空断熱構造であれば内部に芯材が存在するため、芯材が支持材となり、円筒形でなくとも自由な形状の高性能な保温タンクに形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の保温タンクは、保温タンクの断熱性能を向上させ、さらに、温水の排出効率を向上させ、保温能力に優れ、温水の排出効率に優れた保温タンクを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の請求項１に記載の保温タンクの発明は、内部に液状熱媒体を貯留する断熱構造の貯留部と、前記貯留部内に前記液状熱媒体を流入させる流入口と、前記貯留部内の前記液状熱媒体を前記貯留部外部に流出させる流出口と、前記貯留部内の前記流入口と前記流出口との間に前記貯留部を複数に区切って前記貯留部内に流路断面積が略一定となる前記液状熱媒体の流路を形成するように設けられる仕切り板とを有するものであり、上記構成の仕切り板を設けていることにより、流入口から流入する冷水と保温タンク内に貯留された温水との強制的な対流が抑制され、貯留部内の温水がスムーズに押出され、貯留された温水の排出効率（保温タンク内の温水のうち冷水と混ざることなく高温を維持したまま排出される温水の割合）を高く使用することができる。これにより、高断熱性能を有し、かつ温水の排出能力に優れた高性能保温タンクを提供することができる。また、貯留部内に仕切り板を設ければよいため、保温タンクの形状に左右されることはない。また、貯留部内を仕切り板で複数の層に仕切った場合は、自然対流が抑制され、保温効率も向上する。
【００３０】
請求項２に記載の保温タンクの発明は、請求項１に記載の発明に加えて、前記流入口近傍の前記流路に、前記液状熱媒体を流入方向から流出方向へ連通する複数の連通孔が形成された整流板を有するものであり、流入口の後（下流側）に整流板を有することで、冷水の勢いが減衰され、かつ整流板の形状により均一な流量とすることが可能となり、それによって冷水と温水の混合対流が抑制され、従って、温水の排出効率がさらに向上する。特に、流入口が存在する階層の排出効率が向上する。
【００３１】
請求項３に記載の保温タンクの発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に加えて、前記流出口近傍の前記流路に、前記液状熱媒体を流入方向から流出方向へ連通する複数の連通孔が形成された整流板を有するものであり、流出口の前（上流側）に整流板を有することで、押出されて流入してきた冷水の勢いが減衰され、かつ整流板の形状により均一な流量とすることが可能となり、それによって流出口付近で対流し、押出されなかった温水が効率よく押出され、従って、温水の排出効率がさらに向上する。特に、流出口が存在する階層の排出効率が向上する。
【００３２】
請求項４に記載の保温タンクの発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記断熱構造が真空断熱構造であることを特徴とするものであり、真空断熱構造であれば、断熱性能に優れ、保温特性が著しく向上する。
【００３３】
請求項５に記載の保温タンクの発明は、請求項４に記載の発明における前記真空断熱構造が、それぞれガスバリア性材料からなる外箱と内箱とで構成される空間に芯材を減圧密封した構造を有するものであり、このような真空断熱構造であれば断熱性能に優れるだけでなく、内部に芯材が存在するため、芯材が支持材となり、円筒形でなくとも自由な形状の高性能な保温タンクに形成することが可能となる。
【００３４】
請求項６に記載の保温タンクの発明は、請求項５に記載の発明における前記ガスバリア性材料が、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、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、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、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、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキサイドからなる樹脂材料群から少なくとも一つを用いるものであり、気体成分の浸入を抑制し、断熱性能を長期間維持することができる。さらに、樹脂材料を基材に用いているため、保温タンクの固体熱伝導率が低減され、保温性能が向上する。さらに、樹脂で形成するため形状自由度も向上する。
【００３５】
請求項７に記載の保温タンクの発明は、請求項６に記載の発明における前記樹脂材料に金属、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ダイヤモンドライクカーボンからなる群から少なくとも一つが皮膜形成されているものであり、上記の皮膜形成されていないものに較べて、さらに気体成分の侵入を抑制することができる。特に水分のバリア性、高温バリア性が著しく向上する。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら自動車のエンジンの循環系に組み込まれ、冷却水を保温する保温タンクについて説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における保温タンクの縦断面図である。図１を用いて本実施の形態１における保温タンクの構成について説明する。
【００３８】
保温タンク１は、内箱２と外箱３とで形成され、内箱２と外箱３は外周部で溶着し、内箱２と外箱３の間に芯材４を封入し、形成されている。また、内箱２内には温水（エンジン冷却水）を保温し貯留するための貯留部５を有する。
【００３９】
また、保温タンク１の重力下方層に冷水（エンジン冷却水）が流れ込む流入口６が設けられ、外箱３および芯材４を貫通し、内箱２とつながっている。流入口６は外箱３および内箱２との接触部で溶着され、固定されている。また、芯材４は流入口５の周囲を取り囲むように設置されている。
【００４０】
また、保温タンク１の重力上方層に温水（エンジン冷却水）が排出される流出口７が設けられ、内箱２および芯材４を貫通し、外箱３とつながっている。流出口７は内箱２および外箱３との接触部で溶着され、固定されている。また、芯材４は流出口７の周囲を取り囲むように設置されている。
【００４１】
また、貯留部５内には、エンジン冷却水（温水あるいは冷水）の流路断面積がほぼ一定になるように区切るための仕切り板８が設置されている。仕切り板８は内箱２と溶着され固定されている。
【００４２】
このようにして作製した保温タンク１は冷水と温水の強制対流が抑制され、排出効率に優れた保温タンクを形成することができる。
【００４３】
芯材４は、材料系を特に限定するものではなく、有機あるいは無機繊維、粉末、粉末を固形化したもの、発泡樹脂など、特に限定するものではない。
【００４４】
例えば繊維を用いた芯材４では、グラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、炭化ケイ素繊維等の無機繊維、あるいは木綿等の天然繊維、ポリエステル、ナイロン等の合成繊維等の有機繊維など、公知の材料を使用することができる。
【００４５】
繊維を使用するには、繊維を圧縮もしくは加熱圧縮、水やバインダーを用いての圧縮もしくは加熱圧縮、ニードリング、スパンレース、抄造等の方法がある。
【００４６】
一方、粉末を用いた芯材４ではシリカ、パーライト、カーボンブラック等の無機粉末、あるいは合成樹脂粉末等の有機粉末、あるいはそれらの混合物などを、粉末そのままで充填、あるいは通気性のある袋に充填して用いる、あるいは繊維バインダーあるいは無機や有機の液状バインダーにて固形化する等の方法がある。
【００４７】
また、発泡樹脂ではウレタンフォーム、フェノールフォーム、スチレンフォーム等を使用することができる。
【００４８】
また、本実施の形態１では流入口６は保温タンク１の重力下方部に設置し、流出口７は重力上方部に設置したが、特に場所を限定するものではない。ただし、保温能力からすると流入口６および流出口７は重力下方部に設置する方が望ましい。
【００４９】
また、保温タンク１の構成材料は特に限定するものではない。耐食性、耐熱性、強度の点からはステンレス等の金属材料が優れるが、成形性、低熱伝導性の観点からは樹脂材料の方が優れる。樹脂材料の場合、少なくとも保温水以上の耐熱性は必要である。また、固定方法も限定することはなく、熱溶着、ロウ材、機械的結合、接着剤等用いても構わない。
【００５０】
また、仕切り板８は、枚数、形状、材質を限定するものではないが、区切り面積が小さいほど、自然対流が少なくなり、対流による温度低下は抑制できる。一方で、仕切り板８が多すぎると、仕切り板８を伝わり、熱伝導が多くなり、かつ、貯留部５の体積効率が低下するため、多すぎても効果は大きくなく、仕切り板８により形成される断面積が貯留部５断面積の１／３〜１／３０程度が望ましい。
【００５１】
また、仕切り板８の設置は溶着に限らず、接合、接着、はめ込み等でもかまわない。
【００５２】
また、溶着方法は特に限定するものではなく、工数、設備の差はあるが接合には十分であり、振動溶着、超音波溶着、レーザー溶着、ＩＲＡＭ、ＤＳＩ、溶接、ホットメルト、電磁誘導、熱風溶着、インパルス溶着、熱風溶着、近赤溶着、拡散結合等が用いられる。また、これらを複合しても構わない。
【００５３】
また、溶着部はあらかじめフランジ部を設けていると溶着シロができるため、溶着が容易になる。
【００５４】
また、流路断面積を一定とあるが、平均流路断面積の±３０％以内であれば、排出量の効率は十分得られ、一定とみなせる。ただし、その誤差は小さければ小さいほど、排出効率は高い。
【００５５】
本実施の形態の保温タンク１は、内部に液状熱媒体を貯留する断熱構造の貯留部５と、貯留部５内に液状熱媒体を流入させる流入口６と、貯留部５内の液状熱媒体を貯留部５外部に流出させる流出口７と、貯留部５内の流入口６と流出口７との間に貯留部５を複数に区切って貯留部５内に流路断面積が略一定となる液状熱媒体の流路を形成するように設けられる仕切り板８とを有するものであり、上記構成の仕切り板８を設けていることにより、流入口６から流入する冷水と保温タンク１（貯留部５）内に貯留された温水との強制的な対流が抑制され、貯留部５内の温水がスムーズに押出され、貯留された温水の排出効率（保温タンク１（貯留部５）内の温水のうち冷水と混ざることなく高温を維持したまま排出される温水の割合）を高く使用することができる。これにより、高断熱性能を有し、かつ温水の排出能力に優れた高性能保温タンク１を提供することができる。また、貯留部５内に仕切り板８を設ければよいため、保温タンク１の形状に左右されることはない。また、貯留部５内を仕切り板８で複数の層に仕切ったので、自然対流が抑制され、保温効率も向上する。
【００５６】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における保温タンクの断面図である。また、図３は本発明の実施の形態２における保温タンクの整流板の平面図である。なお、実施の形態１と同構成のものについては説明を省略する。
【００５７】
図２に示すように、整流板９ａは流入口６から貯留部５内側にあり、流入口６が存在する階層に仕切り板８ａと内箱２とに接合され、固定している。また、整流板９ｂは流出口７から貯留部５内側にあり、流入口６が存在する階層に仕切り板８ｂと内箱２とに接合され、固定している。また、図３に示すように整流板９は、連通孔１０を設けている。
【００５８】
流入口６から流れ込む冷水は流れを持っているため、流入口６直後では乱流を生じやすく、特に流入口６が存在する階層では冷水と温水が混ざりやすい。そのため、連通孔１０を設けた整流板９ａを設置することで、乱流を抑制し、流入口６が存在する階層でも均一に冷水が温水を押出せるようにする。
【００５９】
また、流出口７の手前では、流路断面積と流出口７の断面積が異なるため、どうしても滞留する箇所が生じる。そこで、連通孔１０を設けた整流板９ｂを設置することで、流出口７手前の流量を均一にすることができ、滞留温水の割合を低下させ、排水効率を向上させることができる。
【００６０】
連通孔１０の孔の大きさ、数、分布には制限はなく、これらは保温タンク１の形状に応じ、最適を図る。
【００６１】
整流板９ａ，９ｂの材質も特に制限はなく、金属でも樹脂でも構わない。整流板９ａ，９ｂの固定方法も溶着だけでなく、接着、物理的結合等でよく、また、樹脂材料であれば内箱成形時に同時成形しても構わない。
【００６２】
また、整流板９ａ，９ｂは、必ずしも流れ方向に対して垂直である必要はなく、斜め、湾曲、波型等限定するものではない。
【００６３】
本実施の形態の保温タンク１は、内部に液状熱媒体を貯留する断熱構造の貯留部５と、貯留部５内に液状熱媒体を流入させる流入口６と、貯留部５内の液状熱媒体を貯留部５外部に流出させる流出口７と、貯留部５内の流入口６と流出口７との間に貯留部５を複数に区切って貯留部５内に流路断面積が略一定となる液状熱媒体の流路を形成するように設けられる仕切り板８とを有するものであり、上記構成の仕切り板８を設けていることにより、流入口６から流入する冷水と保温タンク１（貯留部５）内に貯留された温水との強制的な対流が抑制され、貯留部５内の温水がスムーズに押出され、貯留された温水の排出効率（保温タンク１（貯留部５）内の温水のうち冷水と混ざることなく高温を維持したまま排出される温水の割合）を高く使用することができる。これにより、高断熱性能を有し、かつ温水の排出能力に優れた高性能保温タンク１を提供することができる。また、貯留部５内に仕切り板８を設ければよいため、保温タンク１の形状に左右されることはない。また、貯留部５内を仕切り板８で複数の層に仕切ったので、自然対流が抑制され、保温効率も向上する。
【００６４】
また、本実施の形態の保温タンク１は、流入口６近傍の流路に、液状熱媒体を流入方向から流出方向へ連通する複数の連通孔１０が形成された整流板９ａを有するものであり、流入口６の後（下流側）に整流板９ａを有することで、冷水の勢いが減衰され、かつ整流板９ａの形状により均一な流量とすることが可能となり、それによって冷水と温水の混合対流が抑制され、従って、温水の排出効率がさらに向上する。特に、流入口６が存在する階層の排出効率が向上する。
【００６５】
また、本実施の形態の保温タンク１は、流出口７近傍の流路に、液状熱媒体を流入方向から流出方向へ連通する複数の連通孔１０が形成された整流板９ｂを有するものであり、流出口７の前（上流側）に整流板９ｂを有することで、押出されて流入してきた冷水の勢いが減衰され、かつ整流板９ｂの形状により均一な流量とすることが可能となり、それによって流出口７付近で対流し、押出されなかった温水が効率よく押出され、従って、温水の排出効率がさらに向上する。特に、流出口７が存在する階層の排出効率が向上する。
【００６６】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における保温タンクの断面図である。なお、実施の形態１、実施の形態２と同構成のものについては説明を省略する。
【００６７】
図４に示すように、保温タンク１は、ガスバリア性材料からなる内箱１１と外箱１２に囲まれ、芯材４が存在する空間を減圧し、真空断熱構造を有する。減圧は排気口１３から行う。
【００６８】
真空断熱構造は非常に高い断熱性能を有するため、保温性能が向上するとともに、内部に芯材４が存在するため、形状自由度が高い。また、外箱、内箱がガスバリア性材料で構成されているため真空断熱材の信頼性が高い。
【００６９】
芯材４は、材料系を特に限定するものではなく、有機あるいは無機繊維、粉末、粉末を固形化したもの、発泡樹脂など、特に限定するものではない。
【００７０】
例えば繊維を用いた芯材４では、グラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、炭化ケイ素繊維等の無機繊維、あるいは木綿等の天然繊維、ポリエステル、ナイロン等の合成繊維等の有機繊維など、公知の材料を使用することができる。
【００７１】
繊維を使用するには、繊維を圧縮もしくは加熱圧縮、水やバインダーを用いての圧縮もしくは加熱圧縮、ニードリング、スパンレース、抄造等の方法がある。
【００７２】
一方、粉末を用いた芯材４ではシリカ、パーライト、カーボンブラック等の無機粉末、あるいは合成樹脂粉末等の有機粉末、あるいはそれらの混合物などを、粉末そのままで充填、あるいは通気性のある袋に充填して用いる、あるいは繊維バインダーあるいは無機や有機の液状バインダーにて固形化する等の方法がある。
【００７３】
また、発泡樹脂ではウレタンフォーム、フェノールフォーム、スチレンフォーム等を使用することができる。
【００７４】
しかし、特に良好な芯材４は、平均一次粒子径が１００ｎｍ以下の乾式シリカに、平均繊維径が１０μｍ以下の無機繊維材料を、芯材４における無機繊維材料の含有量が０．５〜４０ｗｔ％となるように混合し、加圧して成形されたものである。
【００７５】
芯材４材料は空隙間距離が短くなる粉体材料の方が、圧力依存性に優れるため、長期信頼性を得るためには繊維系材料よりも有利である。また、粉体材料を固形化して、封入することが工程上、望ましい。粉体材料としてはシリカ系材料が真空断熱材用芯材として優れている。
【００７６】
固形化手段として、一般的なシリカ粉末と繊維材料を混合撹拌し、加圧成形しても成形体にはならないが、平均一次粒子径が１００ｎｍ以下の乾式シリカと、繊維材料とを混合、加圧成形することで、成形体を形成することができる。
【００７７】
この要因として、粒子径の小さい粉末同士であるため分子間力が働き粉末同士が付着する、あるいは乾式であるため表面官能基が少なく相互反発が少ないため粉末同士が付着しやすいこと等が考えられ、したがって、加圧等の成形方法により成形体を作製するためには、平均一次粒子径１００ｎｍ以下の乾式シリカと繊維材料を用いる必要がある。
【００７８】
また、無機繊維材料を、平均繊維径１０μｍ以下とすることで、無機繊維の繊維径が小さいため比表面積が大きくなるすなわち表面エネルギーが大きくなり粉末と結びつきやすくなる、また、シリカ粉末は無機繊維と親和性のよい組合せであるため相互に付着しやすい、あるいはそれらの相互作用によること等が考えられ、したがって、加圧等の成形方法により成形体を作製する際に、平均繊維径１０μｍ以下の無機繊維材料を用いることで、より強固な成形体を作製することができる。
【００７９】
さらに、粒子径の非常に細かい乾式シリカと繊維径の小さい無機繊維材料を用いることにより、粉立ちのほとんどない成形体が得られる。この理由は、上記のように粒子径の小さい粉末同士の分子間力、表面官能基が少ないことによる粉末同士の付着、シリカと無機繊維との良好な親和性、細い繊維材料の大きな表面エネルギー等が考えられる。
【００８０】
また、上記組合せにより強固な成形体を得るとともに、弾性も有しているため可撓性をも有する成形体を得ることができる。
【００８１】
この理由は、平均繊維径が１０μｍ以下の繊維を用いているため曲げ弾性が向上し、可とう性を有することができる等が考えられる。
【００８２】
繊維添加量が０．５〜４０ｗｔ％であるのは、添加量が少なすぎると成形体形状を保てないし、多すぎると断熱性能が繊維に依存するようになり断熱性能が悪化するからである。
【００８３】
さらに、芯材にカーボンブラック１〜３０ｗｔ％を混合すると断熱性能がさらに向上する。これにより、従来のシリカ粉末成形体を用いた真空断熱材よりも断熱性能は向上する。
【００８４】
断熱性能向上のためにシリカに添加する粉末として、例えばカーボンブラックや酸化チタンなどは高温域で輻射防止材として働くことが知られているが、低温域でもカーボンブラック添加により大きな断熱性能向上が見られる。この理由は定かではないが、シリカ粉末とカーボンブラックとの何らかの作用により固体熱伝導が低減されるためと考える。
【００８５】
粉末状カーボン材料の添加量は、１〜３０ｗｔ％がよい。これは、添加量が少なすぎると断熱性能向上の効果がなく、多すぎると断熱性能が粉末状カーボン材料に依存するようになり断熱性能が悪化することや、減圧下でガス発生が多くなり経時的に断熱性能が悪化するからである。
【００８６】
また、真空断熱材内部に空気成分や水分を吸着する吸着材を備えている方が好ましい。吸着材を備えておくことで、溶着部分等から侵入する空気および水分を吸着し、高性能を維持することができる。
【００８７】
吸着材の種類は特に限定するものではなく、その吸着機構は、物理吸着、化学吸着、および吸蔵、収着等のいずれでもよいが、非蒸発型ゲッターとして作用する物質が良好である。
【００８８】
具体的には、合成ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、ドーソナイト、ハイドロタルサイト、金属錯体等の物理吸着剤である。
【００８９】
化学吸着剤としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物や、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物等が利用でき、特に、酸化リチウム、水酸化リチウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸グネシウム、水酸化マグネシウム、酸化バリウム、水酸化バリウムが効果的に作用する。
【００９０】
また、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化カルシウム、炭酸リチウム、不飽和脂肪酸、鉄化合物等も効果的に作用する。
【００９１】
また、バリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、リチウム等の物質を単独、もしくは合金化したゲッター物質を適用するのがより効果的である。
【００９２】
また、排気口１３の数は１箇所である必要はなく、複数個設置し、減圧する方が減圧時間を短縮することができる。
【００９３】
また、排気口１３は減圧しながら封止することで、芯材４は減圧を維持することができる。
【００９４】
また、ガスバリア性材料は金属材料でもよいが、樹脂材料の方が熱伝導率が低く、かつ成形性が高い。樹脂材料であるならばガスバリア性が高い、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、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、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、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、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキサイドからなる樹脂材料群から少なくとも一つを用いることが望ましい。
【００９５】
この場合、気体成分の浸入を抑制し、断熱性能を長期間維持することができる。さらに、樹脂材料を基材に用いているため、保温タンクの固体熱伝導率が低減され、保温性能が向上する。さらに、樹脂で形成するため形状自由度も向上する。
【００９６】
さらに、これらの高ガスバリア性樹脂材料は多層化し、表面はオレフィン系樹脂を多層化することが望ましい。理由として、オレフィン系樹脂は耐水性に富み、かつ安価であるため、樹脂材料の耐久性が向上するためである。
【００９７】
本実施の形態の保温タンク１は、内部に液状熱媒体を貯留する断熱構造の貯留部５と、貯留部５内に液状熱媒体を流入させる流入口６と、貯留部５内の液状熱媒体を貯留部５外部に流出させる流出口７と、貯留部５内の流入口６と流出口７との間に貯留部５を複数に区切って貯留部５内に流路断面積が略一定となる液状熱媒体の流路を形成するように設けられる仕切り板８とを有するものであり、上記構成の仕切り板８を設けていることにより、流入口６から流入する冷水と保温タンク１（貯留部５）内に貯留された温水との強制的な対流が抑制され、貯留部５内の温水がスムーズに押出され、貯留された温水の排出効率（保温タンク１（貯留部５）内の温水のうち冷水と混ざることなく高温を維持したまま排出される温水の割合）を高く使用することができる。これにより、高断熱性能を有し、かつ温水の排出能力に優れた高性能保温タンク１を提供することができる。また、貯留部５内に仕切り板８を設ければよいため、保温タンク１の形状に左右されることはない。また、貯留部５内を仕切り板８で複数の層に仕切ったので、自然対流が抑制され、保温効率も向上する。
【００９８】
また、本実施の形態の保温タンク１は、流入口６近傍の流路に、液状熱媒体を流入方向から流出方向へ連通する複数の連通孔１０が形成された整流板９ａを有するものであり、流入口６の後（下流側）に整流板９ａを有することで、冷水の勢いが減衰され、かつ整流板９ａの形状により均一な流量とすることが可能となり、それによって冷水と温水の混合対流が抑制され、従って、温水の排出効率がさらに向上する。特に、流入口６が存在する階層の排出効率が向上する。
【００９９】
また、本実施の形態の保温タンク１は、流出口７近傍の流路に、液状熱媒体を流入方向から流出方向へ連通する複数の連通孔１０が形成された整流板９ｂを有するものであり、流出口７の前（上流側）に整流板９ｂを有することで、押出されて流入してきた冷水の勢いが減衰され、かつ整流板９ｂの形状により均一な流量とすることが可能となり、それによって流出口７付近で対流し、押出されなかった温水が効率よく押出され、従って、温水の排出効率がさらに向上する。特に、流出口７が存在する階層の排出効率が向上する。
【０１００】
また、本実施の形態の保温タンク１は、保温タンク１（貯留部５）の断熱構造が真空断熱構造であるので、断熱性能に優れ、保温特性が著しく向上する。
【０１０１】
また、本実施の形態の保温タンク１は、真空断熱構造が、それぞれガスバリア性材料からなる外箱１２と内箱１１とで構成される空間に芯材４を減圧密封した構造を有するものであり、このような真空断熱構造であれば断熱性能に優れるだけでなく、内部に芯材４が存在するため、芯材４が支持材となり、円筒形でなくとも自由な形状の高性能な保温タンク１に形成することが可能となる。
【０１０２】
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４における保温タンクの断面図である。なお、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３と同構成のものについては説明を省略する。
【０１０３】
図５に示すように、本実施の形態は、実施の形態３の構成に加えて、ガスバリア性材料からなる内箱１１と外箱１２の表面に無機ガスバリア層１４（皮膜）を形成したものである。
【０１０４】
また、無機ガスバリア層１４は、金属、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ダイヤモンドライクカーボンからなる群から少なくとも一つを皮膜形成することが良い。皮膜形成方法は蒸着でもメッキでもかまわない。これらの皮膜はガスバリア性をさらに向上させるだけでなく、特に耐湿性・耐水性・耐薬品性を向上させることができ、保温タンクの信頼性を向上させることができる。
【０１０５】
ガスバリア層は、断熱体の内側、外側どちらでもよく、もちろん両面に形成してもよい。
【０１０６】
金属蒸着の場合、金属の熱伝導率が高いため表面熱伝導が大きくなることから、断熱体外側に蒸着する際は、不連続な構成にし、熱的な障壁を設けるほうがよい。
【０１０７】
また、蒸着ではなく、金属シートを成型時にインサート成形して、ガスバリア性を向上させても構わない。金属シートの種類は限定するものではないが、コストや汎用性の点からＡｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、ステンレスもしくはこれらを複合して用いるのが好ましい。
【０１０８】
また、金属シートは厚いほどガスバリア性は高まるが、ヒートリークが増え、加工性が低下する。逆に金属シートが薄いと、ヒートリークは減少するが、ピンホールが増えたりし、ガスバリア性は劣る。従って好ましくは５μｍ〜５０μｍの厚さが良い。
【０１０９】
また、金属の被覆に関してはメッキ法を用いても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明にかかる保温タンクは、エンジン冷却水の流路断面積を一定とすることで温水の排出効率を向上させるとともに、真空断熱構造を有することで保温性の向上も図るものであり、自動車用の蓄熱式暖気装置の効率向上や同様の技術を用いることでヒートポンプ用保温タンク等の温熱機器や、熱や寒さから保護したい物象などのあらゆる断熱用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の実施の形態１における保温タンクの断面図
【図２】本発明の実施の形態２における保温タンクの断面図
【図３】本発明の実施の形態２における保温タンクの整流板の平面図
【図４】本発明の実施の形態３における保温タンクの断面図
【図５】本発明の実施の形態４における保温タンクの断面図
【図６】従来例の保温タンクの断面図
【符号の説明】
【０１１２】
１    保温タンク
２，１１  内箱
３，１２  外箱
４    芯材
５    貯留部
６    流入口
７    流出口
８，８ａ，８ｂ  仕切り板
９，９ａ，９ｂ  整流板
１０  連通孔
１４  無機ガスバリア層（皮膜）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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