(57)【要約】  【課題】液状熱媒体を断熱・保温・貯留する高断熱性能で高性能の保温タンクを提供する。  【解決手段】流入流路７と流出流路８との間に配置されて貯留部６を複数に仕切り、貯留部６間を連通する複数の連通孔１０が形成された整流板９を、内側に熱溶着層を有するガスバリア性の外被材の内部に芯材が減圧密封されて成り、芯材の近傍において芯材のすべての周縁に沿って外被材同士が密着している部分の全てが熱溶着された真空断熱材で構成したものであり、外被材同士が熱溶着された部分に連通孔１０を作製することで、複数の連通孔１０を有する整流板９であっても、真空断熱材を用いることができるとともに、整流板９の断熱性能が向上することで、整流板９を伝わってリークしていた熱を抑制することができ、保温タンク１の保温性能を向上させることができる。【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流路と、前記貯留部内の液状熱媒体を外部に流出させる流出流路と、前記貯留部内で、前記流入流路と前記流出流路との間に前記貯留部を複数に仕切り、前記貯留部間を連通する複数の連通孔が形成された整流板とを有する断熱構造の保温タンクであって、前記整流板が真空断熱材で構成され、前記真空断熱材は、内側に熱溶着層を有するガスバリア性の外被材の内部に芯材が減圧密封されて成り、前記芯材の近傍において前記芯材のすべての周縁に沿って前記外被材同士が密着している部分の全てが熱溶着された真空断熱材であることを特徴とする保温タンク。
【請求項２】
内部に液状熱媒体を貯留する貯留部と、前記貯留部内に前記液状熱媒体を流入させる流入流路と、前記貯留部内の液状熱媒体を外部に流出させる流出流路と、前記貯留部内で、前記流入流路と前記流出流路との間に前記貯留部を複数に仕切り、前記貯留部間を連通する複数の連通孔が形成された整流板とを有する断熱構造の保温タンクであって、前記整流板は、金属材料からなる箱体で芯材を覆い、前記箱体内部を減圧して密封した真空断熱体で構成されていることを特徴とする保温タンク。
【請求項３】
内部に液状熱媒体を貯留する貯留部と、前記貯留部内に前記液状熱媒体を流入させる流入流路と、前記貯留部内の液状熱媒体を外部に流出させる流出流路と、前記貯留部内で、前記流入流路と前記流出流路との間に前記貯留部を複数に仕切り、前記貯留部間を連通する複数の連通孔が形成された整流板とを有する断熱構造の保温タンクであって、前記整流板は、ガスバリア性を有する樹脂材料からなる箱体で芯材を覆い、前記箱体内部を減圧して密封した真空断熱体で構成されていることを特徴とする保温タンク。
【請求項４】
前記箱体が、ブロー成形により形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の保温タンク。
【請求項５】
前記箱体が、射出成形により形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の保温タンク。
【請求項６】
前記ガスバリア性の樹脂材料が、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３から請求項５のいずれか一項に記載の保温タンク。
【請求項７】
前記ガスバリア性の樹脂材料に、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蒸着皮膜形成されていることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の保温タンク。
【請求項８】
前記保温タンクの断熱構造が、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１から請求項７のいずれか一項に記載の保温タンク。
【請求項９】
前記芯材が、平均一次粒子径１００ｎｍ以下である乾式シリカに平均繊維径が１０μｍ以下の無機繊維材料を前記芯材における前記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ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項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】
例えば、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では、金属製の真空二重容器を断熱構造として用いられ、エンジンの動作に伴い循環されながら昇温していく冷却水を保温タンク本体内に隔壁を通じ導入して、エンジン停止後、容器内に停滞する昇温冷却水を保温し、次のエンジン始動時に、昇温冷却水が供給され、燃焼効率を確保できる。
【０００５】
この際、保温された冷却水と温度が低下した冷却水とが混合し、排出される保温冷却水の温度も低下するため連通孔を設けた隔壁である整流板を設置することで、強制対流を抑制することができ、温水と冷水が混ざり合うことを抑制することができるとともに、孔の大きさや位置を調整することで均一に冷水が温水を押出すことができる。
【０００６】
現行の蓄熱タンクは魔法瓶構造をしており、大気圧縮による変形を防止するため、整流板も含めステンレス等の金属材料で、構成されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−７１８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の構成では、箱体や整流板が比較的高熱伝導率の金属材料で構成されているため、壁材を通じてのヒートリークが大きくなる問題がある。特に整流板は断熱構造を有していないため、熱橋の原因となる。
【０００８】
また、蓄熱タンクが魔法瓶構造を有しているため、形状自由度が低く、また、強度の点から大型化が難しく、箱体の材料も断熱性能維持のためにはガスバリア性に有利な金属材料に限定される。
【０００９】
また、リークすると、真空空間が大きいため、わずかのリーク量で断熱性能が低下する。さらに、魔法瓶構造では、吸着した水分や気体を取り除くために、封止時に２００℃以上に加熱し、その温度で作動する吸着材を用いるが、樹脂材料には適用できず、さらにリークや内部に吸着した気体の脱離といった、継時的な内圧上昇には対応していない。
【００１０】
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、高断熱性能を有した高性能の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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の保温タンクは、流入流路と流出流路との間に配置されて貯留部を複数に仕切り、貯留部間を連通する複数の連通孔が形成された整流板を、内側に熱溶着層を有するガスバリア性の外被材の内部に芯材が減圧密封されて成り、前記芯材の近傍において前記芯材のすべての周縁に沿って前記外被材同士が密着している部分の全てが熱溶着された真空断熱材で構成したのである。
【００１２】
ところで、整流板は複数の連通孔を有するため、金属板に穿孔して作製する必要があるが、金属板は熱伝導率が高く、整流板から保温タンク内壁に熱が伝わり、保温タンクの内壁と外壁の短絡部および断熱部分を介して熱リークが起こる。また、樹脂板でも作製は可能だが、水流による圧力が加わるため、ある程度の強度が必要であり、厚みが必要になるため、金属板よりは改善されるが抜本的な改善にはならない。しかし、整流板を真空断熱材で作製すれば、保温タンク内箱への熱伝導を抑制し、保温性能を向上させることができる。
【００１３】
また、一般の真空断熱材は、芯材をＡｌ箔等を含むガスバリア性ラミネートフィルムで覆い、減圧・封止するため、真空を保つためには整流板の連通孔を開けることができない。事前に孔を開けたラミネートフィルムに芯材を充填することは考えられるが、形状が複雑なため、均一に充填することは困難であり、また、生産性も非常に悪い。
【００１４】
従って、ラミネートフィルムを外被材に用いる真空断熱材においては、真空断熱材の芯材の周囲を取り巻く外被材同士が密着する部分をすべて熱溶着する必要がある。真空断熱材の芯材の周囲を取り巻く外被材同士が密着する部分をすべて熱溶着すれば、外被材の熱溶着部が芯材にほぼ接して形成されることになり、外被材同士が密着しているだけで外被材同士が密着されていない部分がなくなり、熱溶着部の端面からのガス侵入を防ぐために所定の熱溶着幅を確保した上で、芯材の周縁に形成される外被材の間に芯材が無い外被材のみの部分が最も少なくなり、断熱材としての有効断熱面積を最大に確保することができるとともに、あらかじめ連通孔を設ける部分に芯材を配置しないようにすることで、外被材部分に連通孔をあけても、外気が真空断熱材の内部に進入してくることはない。
【００１５】
また、別の本発明の保温タンクは、流入流路と流出流路との間に配置されて貯留部を複数に仕切り、貯留部間を連通する複数の連通孔が形成された整流板を、金属材料からなる箱体で芯材を覆い前記箱体内部を減圧して密封した真空断熱体で構成したのである。
【００１６】
ところで、整流板を金属単体で作製する場合は、その熱伝導率の高さが問題になるが、真空断熱体とすることで熱伝導率を低減させ、保温性能を向上させる。この真空断熱体は、例えば、連通孔を設け、内部が空洞になった金属製箱体に芯材を充填し、減圧封止することで作製する。箱体を２個以上に分割すれば、芯材の充填も容易になり、生産性もあがる。また、封止は溶接、接着剤等で行うことで可能である。また、連通孔の部分も、溶接、接着することで、複数の連通孔が合っても、問題ない。金属箱体に連通孔を設けることは、プレス加工等で容易に行える。
【００１７】
また、本発明における整流板は、金属板のみからなるものとは異なり、内部に芯材を設けることができるため、金属板の厚さを薄くすることが可能となり、金属箱体上を熱伝導するが、金属板のみからなる整流板の金属板よりも薄くすることが可能となり、熱伝導を低減させることができる。
【００１８】
また、さらに別の本発明の保温タンクは、流入流路と流出流路との間に配置されて貯留部を複数に仕切り、貯留部間を連通する複数の連通孔が形成された整流板を、ガスバリア性を有する樹脂材料からなる箱体で芯材を覆い、前記箱体内部を減圧して密封した真空断熱体で構成したのである。
【００１９】
本発明では、整流板を構成する真空断熱体の箱体を樹脂で作製するため、真空断熱体の箱体が金属製のものよりも熱伝導率はさらに低減する。この真空断熱体は、例えば、連通孔を成型段階で設け、内部が空洞になった樹脂製箱体に芯材を充填し、減圧封止することで作製する。箱体を２個以上に分割すれば、芯材の充填も容易になり、生産性もあがる。また、封止は溶着、接着剤等で行うことで可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の保温タンクは、整流板が、内側に熱溶着層を有するガスバリア性の外被材の内部に芯材が減圧密封されて成り、前記芯材の近傍において前記芯材のすべての周縁に沿って前記外被材同士が密着している部分の全てが熱溶着された真空断熱材、または、金属製箱体内部に芯材を減圧密封した真空断熱体、または、ガスバリア性を有する樹脂製箱体内部に芯材を減圧密封した真空断熱体で構成されているので、保温タンクの断熱性能を向上させ、保温能力に優れ、断熱性能、信頼性とも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】
【００２１】
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流路と、前記貯留部内の液状熱媒体を外部に流出させる流出流路と、前記貯留部内で、前記流入流路と前記流出流路との間に前記貯留部を複数に仕切り、前記貯留部間を連通する複数の連通孔が形成された整流板とを有する断熱構造の保温タンクであって、前記整流板が真空断熱材で構成され、前記真空断熱材は、内側に熱溶着層を有するガスバリア性の外被材の内部に芯材が減圧密封されて成り、前記芯材の近傍において前記芯材のすべての周縁に沿って前記外被材同士が密着している部分の全てが熱溶着された真空断熱材であることを特徴とするものであり、外被材同士を熱溶着した部分に連通孔を作製することで、複数の連通孔を有する整流板であっても、真空断熱材を用いることができるとともに、整流板の断熱性能が向上することで、整流板を伝わってリークしていた熱を抑制することができ、保温タンクの保温性能を向上させることができる。
【００２２】
請求項２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流路と、前記貯留部内の液状熱媒体を外部に流出させる流出流路と、前記貯留部内で、前記流入流路と前記流出流路との間に前記貯留部を複数に仕切り、前記貯留部間を連通する複数の連通孔が形成された整流板とを有する断熱構造の保温タンクであって、前記整流板は、金属材料からなる箱体で芯材を覆い、前記箱体内部を減圧して密封した真空断熱体で構成されていることを特徴とするものであり、整流板を金属単体で作製する場合は、構成する金属の熱伝導率の高さが問題になるが、内部に芯材を減圧密封した真空断熱体とすることで熱伝導率を低減させ、保温性能を向上させる。この真空断熱体は、例えば、連通孔を設け、内部が空洞になった金属製箱体に芯材を充填し、減圧封止することで作製する。箱体を２個以上に分割すれば、芯材の充填も容易になり、生産性もあがる。また、封止は溶接、接着剤等で行うことで可能である。また、連通孔の部分も、溶接、接着することで、複数の連通孔があっても、問題ない。金属箱体に連通孔を設けることは、プレス加工等で容易に行える。
【００２３】
また、本発明における整流板は、金属板のみからなるものとは異なり、内部に芯材を設けることができるため、金属板の厚さを薄くすることが可能となり、金属箱体上を熱伝導するが、金属板のみからなる整流板の金属板よりも薄くすることが可能となり、熱伝導を低減させることができる。
【００２４】
請求項３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流路と、前記貯留部内の液状熱媒体を外部に流出させる流出流路と、前記貯留部内で、前記流入流路と前記流出流路との間に前記貯留部を複数に仕切り、前記貯留部間を連通する複数の連通孔が形成された整流板とを有する断熱構造の保温タンクであって、前記整流板は、ガスバリア性を有する樹脂材料からなる箱体で芯材を覆い、前記箱体内部を減圧して密封した真空断熱体で構成されていることを特徴とするものであり、整流板の真空断熱箱体を樹脂で作製するため、真空断熱体の箱体が金属製のものよりも熱伝導率はさらに低減する。この真空断熱体は、例えば、連通孔を成型段階で設け、内部が空洞になった樹脂製箱体に芯材を充填し、減圧封止することで作製する。箱体を２個以上に分割すれば、芯材の充填も容易になり、生産性もあがる。また、封止は溶着、接着剤等で行うことで可能である。
【００２５】
請求項４に記載の保温タンクの発明は、請求項３に記載の発明における前記箱体が、ブロー成形により形成されたものであることを特徴とするものであって、成形型に連通孔となる型を設けておくことで、成型と同時に連通孔部分の成型も可能となる。連通孔部分は、中空ではなく樹脂材料が密着した状態になり、穴あけ加工も容易である。
【００２６】
請求項５に記載の保温タンクの発明は、請求項３に記載の発明における前記箱体が、射出成形により形成されたものであることを特徴とするものであって、射出成型で成型することにより、精密な成型が可能となり、樹脂厚の均一化、連通孔の精密な成型も可能となる。また、射出成型では箱体状に一回では成型ができないが、二分割以上に成型し、溶着することで箱体に成型できる。
【００２７】
請求項６に記載の保温タンクの発明は、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の発明における前記ガスバリア性の樹脂材料が、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。
【００２８】
請求項７に記載の保温タンクの発明は、請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の発明における前記ガスバリア性の樹脂材料に、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蒸着皮膜形成されていることを特徴とするものであり、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。
【００２９】
請求項８に記載の保温タンクの発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明における前記保温タンクの断熱構造が、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ものであり、整流板だけでなく、保温タンクの断熱構造も真空断熱体とすることで、保温性能の向上を図るとともに、魔法瓶構造と異なり、異型性の保温タンクを形成することが可能となる。
【００３０】
請求項９に記載の保温タンクの発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発明における前記芯材が、平均一次粒子径１００ｎｍ以下である乾式シリカに平均繊維径が１０μｍ以下の無機繊維材料を前記芯材における前記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ことを特徴とするものであり、高温性能に優れ、また減圧による圧力強度に優れ、さらに、保温タンクの形状を問わず充填が可能である。また、粉体状の乾式シリカを成形体にすることで、取り扱い性が向上する。また、解体時にも粉体が飛散することなく回収することが可能になる。
【００３１】
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本発明が限定されるものではない。
【００３２】
（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り、図２は実施の形態１における保温タンクの整流板の平面図であり、図３は実施の形態１における保温タンクの整流板に用いた真空断熱材の平面断面図である。
【００３３】
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。
【００３４】
断熱性能に優れた保温タンク１は、内壁（内箱）２と外壁（外箱）３とで空間４を形成し、内壁２と外壁３は開口部で溶着し、形成されている。
【００３５】
また、内壁２の長手方向端部には、開口部が１つ設けられており、温水を貯留部６に流入する流入経路７の一端側の側面が、内壁２の開口部に接合されている。また、空間４は所定の隙間を有しており、空間４内に芯材５が減圧密封され、真空断熱構造となっている。
【００３６】
流出経路８の配管には、整流板９が一体成形されており、この整流板９は、流入経路７からの水流が直角になるようになっている。そして、この整流板９は、内壁２の内周形状に沿った形状に形成されている。
【００３７】
これにより、整流板９は、貯留部６を上下方向に２つに仕切る仕切り壁の役割を果たすとともに、上下方向を連通する複数の連通孔１０が形成されている。
【００３８】
整流板９は、図２に示すように内壁２に沿った形状をしており、本実施の形態１では円形状である。連通孔１０は、円形状に形成され、整流板９の円の中心から放射状に配置され円の中心から外側に向かうほど連通孔１０が大きくなるように形成されている。
【００３９】
整流板９はさらに図３に示すように真空断熱材１１で形成されている。この真空断熱材１１は内側に熱溶着層を有するガスバリア性の外被材１２の内部に流出経路８の孔を囲むように中心部に配置されたドーナツ状の芯材１３とドーナツ状の芯材１３の外周側に放射状に円周方向に沿って略等間隔に円の中心から外側に向かうにつれて芯材１３の幅が広くなるように配置された二等辺三角形または扇状の複数の芯材１３が減圧密封されており、外被材１２の間に芯材１３がある部分を含めて加熱加圧されることにより、芯材１３の近傍において芯材１３のすべての周縁に沿って外被材１２同士が密着している部分の全てが熱溶着され、芯材１３のすべての周縁に沿って熱溶着部が形成される。そのため、連通孔１０を形成する部分に芯材１３を介在せずに溶着すれば、連通孔１０を形成しても真空断熱材１１の断熱性能が低下することはない。
【００４０】
このようにして作製した整流板９を用いた保温タンク１の保温性は、従来の金属板を用いた整流板での２４時間後の温度低下が８５℃から６５℃への２０℃低下であるのに対し、本実施の形態１の整流板９を用いた場合、２４時間後の温度低下が８５℃から６８℃への１７℃低下と改善された。
【００４１】
芯材１３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。
【００４２】
例えば繊維を用いた芯材１３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。
【００４３】
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。
【００４４】
一方、粉末を用いた芯材１３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。
【００４５】
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が、外被材１２の熱溶着時に融けないものが好ましい。
【００４６】
しかし、特に良好な芯材１３は平均一次粒子径１００ｎｍ以下である乾式シリカであり、乾式シリカに、無機繊維材料を混合し、無機繊維材料の平均繊維径１０μｍ以下で、芯材への含有量が０．５〜４０ｗｔ％であり、加圧成形することを特徴とするものである。
【００４７】
芯材１３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１１用芯材１３として優れている。
【００４８】
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。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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
また、真空断熱材１１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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
また、本実施の形態における外被材１２は、芯材１３と外気とを遮断することが可能なものが利用できる。例えば、ステンレススチール、アルミニウム、鉄などの金属薄板や、金属薄板とプラスチックフィルムとのラミネート材などである。ラミネート材は、表面保護層、ガスバリア層、および熱溶着層によって構成されることが好ましい。表面保護層としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルムの延伸加工品などが利用でき、さらに、外側にナイロンフィルムなどを設けると可とう性が向上し、耐折り曲げ性などが向上する。
【００６４】
ガスバリア層としては、アルミなどの金属箔フィルムや金属蒸着フィルムが利用可能であるが、よりヒートリークを抑制し、優れた断熱効果を発揮するには金属蒸着フィルムが好ましい。ポリエチレンテレフタレートフィルム、エチレン・ビニルアルコール共重合体樹脂フィルム、ポリエチレンナフタレートフィリムなどへの蒸着が好ましい。また、熱溶着層としては、低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、無延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムなどが使用可能である。
【００６５】
真空断熱材１１の作製において、外被材１２の熱溶着は減圧空間で柔軟性のあるヒーターを、芯材１３を含めて全面に押し付けて行い、芯材１３の周囲および複数の芯材１３と芯材１３の間の外被材１２同士が密着可能な部分を残さず熱溶着する。その後、芯材１３の周縁に沿って熱溶着部を切断して整流板９とするための形状とする。このように芯材１３の周囲をすべて熱溶着することにより、熱溶着部の幅を狭くして有効断熱面積を拡大することができる。また、切欠きや切込み等も形成でき、任意の形状に作製できる。
【００６６】
なお、芯材１３の周囲の外被材１２をすべて熱溶着するには、外被材１２のしわの発生等を抑制する必要があり、そのためには芯材１３の厚みは５ｍｍ以下が望ましい。
【００６７】
また、真空断熱材１１を複数の芯材１３から構成することにより、曲げたり丸めたりすることが容易となって立体構造の真空断熱材を形成することが可能となる。
【００６８】
また、保温タンク１の構成を真空断熱体とすることにより、異型性の高い保温タンク１を形成することができる。また、保温タンク１の内壁２や外壁３はガスバリア性が高い材料であれば金属でも樹脂でもかまわない。
【００６９】
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貯留部６と、貯留部６内に液状熱媒体を流入させる流入流路７と、貯留部６内の液状熱媒体を外部に流出させる流出流路８と、貯留部６内で、流入流路７と流出流路８との間に貯留部６を複数に仕切り、貯留部６間を連通する複数の連通孔１０が形成された整流板９とを有する断熱構造の保温タンク１であって、整流板９が真空断熱材１１で構成され、真空断熱材１１は、内側に熱溶着層を有するガスバリア性の外被材１２の内部に芯材１３が減圧密封されて成り、芯材１３の近傍において芯材１３のすべての周縁に沿って外被材１２同士が密着している部分の全てが熱溶着された真空断熱材１１であることを特徴とするものであり、外被材１２同士を熱溶着した部分に連通孔１０を作製することで、複数の連通孔１０を有する整流板９であっても、真空断熱材１１を用いることができるとともに、整流板９の断熱性能が向上することで、整流板９を伝わってリークしていた熱を抑制することができ、保温タンク１の保温性能を向上させることができる。
【００７０】
また、本実施の形態の保温タンク１は、保温タンク１の断熱構造が、それぞれガスバリア性材料からなる外壁（外箱）３と内箱（内壁）２とで構成される空間４に芯材５を減圧密封した構造を有することを特徴とするものであり、整流板９だけでなく、保温タンク１の断熱構造も真空断熱体とすることで、保温性能の向上を図るとともに、魔法瓶構造と異なり、異型性の保温タンク１を形成することが可能となる。
【００７１】
また、本実施の形態の保温タンク１は、整流板９を構成する真空断熱材１１の芯材１３が、平均一次粒子径１００ｎｍ以下である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１３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ことを特徴とするものであり、高温性能に優れ、また減圧による圧力強度に優れ、さらに、保温タンク１の形状を問わず充填が可能である。また、粉体状の乾式シリカを成形体にすることで、取り扱い性が向上する。また、解体時にも粉体が飛散することなく回収することが可能になる。
【００７２】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における保温タンクの整流板に用いた真空断熱体の縦断面図である。なお、実施の形態１と同一構成のものについては詳細な説明を省略する。
【００７３】
図４に用いて本実施の形態２における保温タンク１の整流板９を構成する真空断熱体１４の構成について説明する。
【００７４】
この真空断熱体１４は、金属外被材１５の内部に芯材１３が減圧密封されており、周縁部を溶接して密閉されている。連通孔１０は事前に金属外被材１５を加工して形成し、連通孔１０部分も溶接して形成する。金属外被材１５内部に芯材１３を充填しているため、金属外被材１５は１ｍｍ以下の薄板でも強度は十分であり、断熱性能にも優れる。
【００７５】
芯材１３の封入手順は、金属外被材１５を溶接してから、芯材１３を封入し、減圧後密封しても、先に芯材１３を内部に封入し、溶接後減圧・封止しても特に問題はなく、芯材１３や整流板９の形状にて、最適な構成を選ぶ。
【００７６】
このようにして作製した整流板９を用いた保温タンク１の保温性は、従来の金属板を用いた整流板での２４時間後の温度低下が８５℃から６５℃への２０℃低下であるのに対し、本実施の形態２の整流板９を用いた場合、２４時間後の温度低下が８５℃から６８℃への１７℃低下と改善された。
【００７７】
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貯留部６と、貯留部６内に液状熱媒体を流入させる流入流路７と、貯留部６内の液状熱媒体を外部に流出させる流出流路８と、貯留部６内で、流入流路７と流出流路８との間に貯留部６を複数に仕切り、貯留部６間を連通する複数の連通孔１０が形成された整流板９とを有する断熱構造の保温タンク１であって、整流板９は、金属材料からなる箱体（金属外被材）１５で芯材１３を覆い、箱体（金属外被材）１５内部を減圧して密封した真空断熱体１４で構成されていることを特徴とするものであり、整流板９を金属単体で作製する場合は、構成する金属の熱伝導率の高さが問題になるが、内部に芯材１３を減圧密封した真空断熱体１４とすることで熱伝導率を低減させ、保温性能を向上させる。この真空断熱体１４は、例えば、連通孔１０を設け、内部が空洞になった金属製箱体（金属外被材）１５に芯材１３を充填し、減圧封止することで作製する。箱体（金属外被材）１５を２個以上に分割すれば、芯材１３の充填も容易になり、生産性もあがる。また、封止は溶接、接着剤等で行うことで可能である。また、連通孔１０の部分も、溶接、接着することで、複数の連通孔１０があっても、問題ない。金属箱体（金属外被材）１５に連通孔１０を設けることは、プレス加工等で容易に行える。
【００７８】
また、本発明における整流板９は、金属板のみからなるものとは異なり、内部に芯材１３を設けることができるため、金属板の厚さを薄くすることが可能となり、金属箱体（金属外被材）１５上を熱伝導するが、金属板のみからなる整流板の金属板よりも薄くすることが可能となり、熱伝導を低減させることができる。
【００７９】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における保温タンクの整流板に用いた真空断熱体の縦断面図である。なお、実施の形態１と同一構成のものについては詳細な説明を省略する。
【００８０】
図５に用いて本実施の形態３における保温タンク１の整流板９を構成する真空断熱体１６の構成について説明する。
【００８１】
この真空断熱体１６はガスバリア性を有する樹脂外被材１７の内部に芯材１３が減圧密封されており、周縁部を溶着して密閉されている。連通孔１０は事前に樹脂外被材１７を加工して形成し、連通孔１０部分も溶着して形成する。樹脂外被材１７内部に芯材１３を充填しているため、真空断熱体１６は強度は十分であり、樹脂の熱伝導率は金属に比べ小さく、断熱性能にも優れる。また、樹脂外被材１７の表面にガスバリア性の高い表面コートを付与することでガスバリア性をさらに高めることができる。
【００８２】
また、樹脂外被材１７を構成するガスバリア性樹脂材料は、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、ポリブチレンテレフタレート、ポリエ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ィド、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群から少なくとも一つを用いることがよい。
【００８３】
これらの材料は高ガスバリア性樹脂の中でも特にガスバリア性が高い材料であり、気体成分の浸入を抑制し、断熱体の性能が長期間維持でき、断熱性能が高く、保温・保冷性能に優れる。
【００８４】
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、樹脂外被材１７の耐久性が向上するためである。
【００８５】
また、樹脂外被材１７表面の表面コート層（蒸着被膜）１８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蒸着皮膜形成することが良い。
【００８６】
これにより、真空断熱体１６のガスバリア性はさらに向上し、さらに気体成分の侵入を抑制することができ、信頼性が向上する。特に水分のバリア性、高温バリア性が著しく向上する。
【００８７】
これらの材料はガス透過性がないため、蒸着することで、ガスバリア性を向上させるとともに、耐水性や耐薬品性も向上することができる。
【００８８】
蒸着面は、断熱体の内側、外側どちらでもよく、もちろん両面に蒸着してもよい。
【００８９】
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ことがよい。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
また、成型方法も限定するものではないが、ブロー成形、射出成型、真空成型、圧空成型が最も一般的で、簡便に成型しやすく、いずれの成型方法でも構わないが、ブロー成形であれば、溶着の必要がなく、成形型に連通孔１０となる型を設けておくことで、成型と同時に連通孔１０部分の成型も可能となる。連通孔１０部分は、中空ではなく樹脂材料が密着した状態になり、穴あけ加工も容易であり、好ましい。
【００９４】
また、射出成形は精密な形状の成形が可能であり、細かな連通孔設計、複雑な整流板の形状であれば、射出成型が優れる。また、射出成型で成型することにより、精密な成型が可能となり、樹脂厚の均一化、連通孔の精密な成型も可能となる。また、射出成型では箱体状に一回では成型ができないが、二分割以上に成型し、溶着することで箱体に成型できる。
【００９５】
また、これらの成型方法を組み合わせても構わない。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
このようにして作製した整流板９を用いた保温タンク１の保温性は、従来の金属板を用いた整流板での２４時間後の温度低下が８５℃から６５℃への２０℃低下であるのに対し、本実施の形態３の整流板９を用いた場合、２４時間後の温度低下が８５℃から６９℃への１６℃低下と改善された。
【００９９】
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貯留部６と、貯留部６内に液状熱媒体を流入させる流入流路７と、貯留部６内の液状熱媒体を外部に流出させる流出流路８と、貯留部６内で、流入流路７と流出流路８との間に貯留部６を複数に仕切り、貯留部６間を連通する複数の連通孔１０が形成された整流板９とを有する断熱構造の保温タンク１であって、整流板９は、ガスバリア性を有する樹脂材料からなる箱体（樹脂外被材）１７で芯材１３を覆い、箱体（樹脂外被材）１７内部を減圧して密封した真空断熱体１６で構成されていることを特徴とするものであり、整流板９の真空断熱箱体１６を樹脂で作製するため、真空断熱体１６の箱体が金属製のものよりも熱伝導率はさらに低減する。この真空断熱体１６は、例えば、連通孔１０を成型段階で設け、内部が空洞になった樹脂製箱体（樹脂外被材）１７に芯材１３を充填し、減圧封止することで作製する。箱体（樹脂外被材）１７を２個以上に分割すれば、芯材１３の充填も容易になり、生産性もあがる。また、封止は溶着、接着剤等で行うことで可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上のように、本発明にかかる保温タンクは、整流板を真空断熱体とすることで保温性の向上を図るものであり、自動車用の蓄熱式暖気装置の効率向上や同様の技術をもち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】
【０１０１】
【図１】本発明の実施の形態１における保温タンクの縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１における保温タンクの整流板の平面図
【図３】本発明の実施の形態１における保温タンクの整流板を構成する真空断熱材の平面断面図
【図４】本発明の実施の形態２における保温タンクの整流板を構成する真空断熱体の縦断面図
【図５】本発明の実施の形態３における保温タンクの整流板を構成する真空断熱体の縦断面図
【符号の説明】
【０１０２】
１    保温タンク
２    内壁（内箱）
３    外壁（外箱）
４    空間
５    芯材
６    貯留部
７    流入流路
８    流出流路
９    整流板
１０  連通孔
１１  真空断熱材
１２  外被材
１３  芯材
１４  真空断熱体
１５  金属外被材
１６  真空断熱体
１７  樹脂外被材
１８  表面コート層（蒸着被膜）
【図１】
2008215197.tif 000003
【図２】
2008215197.tif 000004
【図３】
2008215197.tif 000005
【図４】
2008215197.tif 000006
【図５】
2008215197.tif 000007