真空ステンレスボトルは断熱を考えたボトル

素材や形状、飲み口、容量などボトルとひとくくりにはできないほど選ぶ要素が多岐にわたります。中でも真空ステンレスボトルはボトルの中でも最も多く支持されるボトルの中心選手。2020年、真夏に開催される東京オリンピックでは炎天下の中、多くの人が沿道などで大声援を送られることとなるでしょう。熱中症の心配もあり、冷たい飲み物を冷たいままに保冷のできる真空ステンレスボトルは人気の高いノベルティになります。今回は、真空ステンレスボトルの断熱性について解説します。

真空二重構造の基本

外気温をいかに中の飲み物へ伝えないようにするか、というのがボトルに求められる最も大きなものの一つと言えます。
もともと熱が別のところへ移る、熱伝導率の高い金属素材を使用する以上、外気温を遮断するのに外板一枚では無理があり、その外板を二枚折りにし、その間にできる隙間を真空にしてしまえば断熱できる、という考え方を元に作られた構造のことを言います。
折り曲げられた金属の隙間にできる空気をわざわざ抜いて真空にするのにも意味があり、空気があると空気中の分子同士が外からの熱で激しい運動をし、そこに摩擦熱が発生し飲み物に熱を伝えてしまいます。
なので、運動する分子を除いてしまえば熱を発生するものがなくなり断熱ができるという考え方で製品化したのです。

断熱で最も近いものが窓ガラス

住宅などで最も熱損失の多いのが窓ガラスです。フレーム部分がアルミでできたアルミサッシは、フレーム自体が熱伝導率の高いアルミニウムでできており、ガラスそのものも非常に薄いためせっかく温めた、あるいは冷やした室内の空気も、エアコンなどの冷房・暖房機を止めればすぐに外気に近くなってしまいます。このことを断熱性が低いといいますが、最近の住宅設備ではフレームに樹脂を使って熱伝導率を下げたり、ガラスそのものを断熱性の高い、Low-Eガラスにするとともに、二重・三重にし、さらにその間の空気層をアルゴンガスなどを充てんし分子の動きを抑制、熱の損失を防ぐ工夫がなされています。
断熱性の低い窓ガラスの場合、冬の朝には結露で悩まされることからもわかるのではないでしょうか?

ボトルにも断熱という基本性能が求められます。

窓ガラスを例に出しましたが、ボトル素材に最も多く使われるステンレス素材も、ガラスを1としたときに80を超える熱伝導率になります。ちなみにアルミニウムは230を超えます。
中に相当量の飲み物を入れることや携帯を考えればあまり丈夫でない素材を使うことは控えなければなりません。コストと堅牢性のバランスを考えた時にステンレス素材を使うことは理にかなっているのですが、もっとも重要な断熱を考えるとあまり優れた素材とは言えないでしょう。
そこで考え出されたのが二重構造＋真空でした。
温かい飲み物を温かく、冷たい飲み物を冷たいまま、一定時間は保持してほしい、そのことを保温とか保冷といいますが、まさにその、保冷・保温機能をボトルに求めたのが真空二重構造のステンレスボトルということになります。