JP2021053528A - Vacuum heat insulation container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空断熱容器に関し、特にその真空断熱性を向上させる効果に関する。 The present invention relates to a vacuum heat insulating container, and more particularly to an effect of improving the vacuum heat insulating property.
特許文献1に開示されるように、例えば、内筒と外筒とを備え、外筒と内筒との間に大気圧よりも減圧された中空部が形成された真空断熱容器が知られている。中空部には、例えば、気体吸着材が配置される。
As disclosed in
上記した構成を有する真空断熱容器では、その真空断熱性の更なる向上が要求される場合がある。 In the vacuum insulation container having the above-described configuration, further improvement in the vacuum insulation property may be required.
そこで本発明は、内筒と外筒とを備え、外筒と内筒との間に大気圧よりも減圧された中空部が形成された真空断熱容器において、その真空断熱性の向上を安定して図れるようにすることを目的とする。 Therefore, the present invention stabilizes the improvement of the vacuum heat insulating property in a vacuum heat insulating container provided with an inner cylinder and an outer cylinder and in which a hollow portion depressurized from atmospheric pressure is formed between the outer cylinder and the inner cylinder. The purpose is to be able to plan.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る真空断熱容器は、有底筒状の外筒と、外表面と前記外筒の内表面との間に、大気圧よりも減圧された中空部を形成しながら前記外筒の内部に配置され、前記中空部を封止するように前記外筒と一体に接合された有底筒状の内筒と、前記中空部に配置された気体吸着材とを備え、前記外筒と前記内筒とが金属材料からなり、前記気体吸着材が、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含む。 In order to solve the above problems, in the vacuum insulation container according to one aspect of the present invention, the pressure is reduced from atmospheric pressure between the bottomed tubular outer cylinder and the outer surface and the inner surface of the outer cylinder. A bottomed tubular inner cylinder arranged inside the outer cylinder while forming a hollow portion and integrally joined with the outer cylinder so as to seal the hollow portion, and a gas arranged in the hollow portion. The outer cylinder and the inner cylinder are made of a metal material, and the gas adsorbent contains a copper ion exchange ZSM-5 type zeolite.
上記構成によれば、外筒と内筒との間の中空部に配置された気体吸着材が、高度な気体吸着性能を有する銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含んでいるので、中空部に存在する不要な気体を気体吸着材により良好に吸着できる。これにより、前記気体による熱伝導を防止し、外筒と内筒との間の真空断熱性を向上できる。 According to the above configuration, since the gas adsorbent arranged in the hollow portion between the outer cylinder and the inner cylinder contains the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite having a high gas adsorption performance, the hollow portion is formed. The existing unnecessary gas can be adsorbed satisfactorily by the gas adsorbent. As a result, heat conduction due to the gas can be prevented, and the vacuum heat insulating property between the outer cylinder and the inner cylinder can be improved.
また、外筒と内筒とが金属材料からなるため、外筒と内筒とは良好な剛性を有している。これにより、中空部の内部を高真空に設定しても、中空部に補強材を配置することなく外筒と内筒との形状を維持でき、真空断熱容器を軽量に保ちながら、外筒と内筒との間の真空断熱性を安定して得ることができる。また、中空部に補強材を配置しなくてもよいので、気体吸着材が中空部の内部の気体を吸着する際に補強材が障害となるのを回避できる。 Further, since the outer cylinder and the inner cylinder are made of a metal material, the outer cylinder and the inner cylinder have good rigidity. As a result, even if the inside of the hollow part is set to a high vacuum, the shape of the outer cylinder and the inner cylinder can be maintained without arranging a reinforcing material in the hollow part, and the vacuum insulation container can be kept lightweight while being connected to the outer cylinder. Vacuum heat insulation between the inner cylinder and the inner cylinder can be stably obtained. Further, since it is not necessary to dispose the reinforcing material in the hollow portion, it is possible to prevent the reinforcing material from becoming an obstacle when the gas adsorbent adsorbs the gas inside the hollow portion.
前記銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、粒径が1mm以下の値に設定されていてもよい。銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトがこのような粒径に設定されていれば、中空部の容積が限られる場合でも中空部に気体吸着材を配置し易くすることができる。また、仮に中空部の内部で気体吸着材が移動した場合でも、気体吸着材が外筒又は内筒に当たることで発生する異音を生じにくくすることができる。 The copper ion exchange ZSM-5 type zeolite may have a particle size set to a value of 1 mm or less. If the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite is set to such a particle size, it is possible to easily arrange the gas adsorbent in the hollow portion even when the volume of the hollow portion is limited. Further, even if the gas adsorbent moves inside the hollow portion, it is possible to make it difficult to generate an abnormal noise generated when the gas adsorbent hits the outer cylinder or the inner cylinder.
前記気体吸着材は、0g/mlより大きく2g/ml以下の範囲の値に密度が設定されるように成形されていてもよい。これにより、気体吸着材の表面を中空部に広く露出させて、気体吸着材の豊富な吸着量を確保し易くすることができる。 The gas adsorbent may be molded so that the density is set to a value in the range of 2 g / ml or less, which is larger than 0 g / ml. As a result, the surface of the gas adsorbent can be widely exposed in the hollow portion, and it is possible to easily secure an abundant amount of the gas adsorbent.
前記気体吸着材は、無機バインダを含み成形されていてもよい。このように、無機バインダを用いることで、気体吸着材である銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの気体吸着活性がバインダにより損われるのを防止しながら、気体吸着材を無機バインダにより良好に成形できる。 The gas adsorbent may be molded including an inorganic binder. In this way, by using the inorganic binder, the gas adsorbent can be satisfactorily formed by the inorganic binder while preventing the gas adsorption activity of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite, which is a gas adsorbent, from being impaired by the binder. ..
前記気体吸着材中における前記無機バインダの重量が、前記気体吸着材の重量の0wt%より多く20wt%以下の範囲の値に設定されていてもよい。このように無機バインダの重量が上記範囲の値に設定されていることで、気体吸着材に含まれる銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの吸着性能が大量のバインダにより阻害されるのを防止しながら、気体吸着材を無機バインダにより良好に成形できる。 The weight of the inorganic binder in the gas adsorbent may be set to a value in the range of more than 0 wt% and 20 wt% or less of the weight of the gas adsorbent. By setting the weight of the inorganic binder to a value in the above range in this way, while preventing the adsorption performance of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite contained in the gas adsorbent from being hindered by a large amount of binder. , The gas adsorbent can be satisfactorily molded by the inorganic binder.
前記気体吸着材は、シート状に成形されており、前記外筒の内表面及び前記内筒の外表面のうち少なくともいずれかに沿って配置されていてもよい。この構成によれば、シート状に形成され且つ外筒の内表面及び内筒の外表面のうち少なくともいずれかに沿って配置された気体吸着材の比較的広い表面積を利用して、気体吸着材の吸着性能を良好に発揮させることができる。 The gas adsorbent is formed in a sheet shape, and may be arranged along at least one of the inner surface of the outer cylinder and the outer surface of the inner cylinder. According to this configuration, the gas adsorbent utilizes the relatively large surface area of the gas adsorbent formed in a sheet shape and arranged along at least one of the inner surface of the outer cylinder and the outer surface of the inner cylinder. The adsorption performance of the gas can be exhibited well.
前記気体吸着材は、ペレット状に成形されていてもよい。この構成によれば、気体吸着材を中空部にコンパクト且つ容易に配置できる。 The gas adsorbent may be formed into pellets. According to this configuration, the gas adsorbent can be compactly and easily arranged in the hollow portion.
前記気体吸着材の窒素吸着量が、常温且つ常圧にて10ml/g以上の値に設定されていてもよい。この構成によれば、真空断熱容器の製造時に中空部に残留した窒素等の気体や、容器の製造後に中空部に透過侵入する窒素等の気体を吸着除去できる。これにより、製造後初期の真空断熱性能を向上できると共に、真空断熱性能を良好に維持できる。 The amount of nitrogen adsorbed by the gas adsorbent may be set to a value of 10 ml / g or more at normal temperature and pressure. According to this configuration, it is possible to adsorb and remove a gas such as nitrogen remaining in the hollow portion during the production of the vacuum insulated container and a gas such as nitrogen that permeates and penetrates into the hollow portion after the production of the container. As a result, the vacuum insulation performance at the initial stage after production can be improved, and the vacuum insulation performance can be maintained satisfactorily.
本発明の各態様によれば、内筒と外筒とを備え、外筒と内筒との間に大気圧よりも減圧された中空部が形成された真空断熱容器において、その真空断熱性の向上を安定して図ることができる。 According to each aspect of the present invention, in a vacuum insulating container provided with an inner cylinder and an outer cylinder, and a hollow portion depressurized from atmospheric pressure is formed between the outer cylinder and the inner cylinder, the vacuum heat insulating property thereof. Improvement can be stably achieved.
以下、図面を参照して各実施形態を説明する。 Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る真空断熱容器1(以下、単に容器1と称する。)の断面図である。図1に示すように、容器1は、全体としてボトル状に形成されている。本書で言う真空とは、大気圧よりも減圧された状態を指す。容器1は、内筒2、外筒3、及び気体吸着材4を備える。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a vacuum insulated container 1 (hereinafter, simply referred to as a container 1) according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
外筒3と内筒2は、有底筒状に形成されている。外筒3と内筒2は、気体難透過性材料により構成されている。外筒3と内筒2は、金属材料により構成されている。この金属材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス、及び銅等が挙げられる。
The
外筒3と内筒2は、円筒状に形成されている。内筒2は、側部2a、底部2b、ネック部2c、及びショルダー部2dを有する。側部2aとネック部2cは、内筒2の筒軸方向に延びる円筒状に形成されている。底部2bは、一例として、内筒2の筒軸方向から見て円形に形成されている。側部2aは、底部2bの周縁から内筒2の筒軸方向に延びている。
The
ネック部2cは、側部2aの内径よりも小さい内径を有する。ネック部2cは、側部2aの底部2b側とは反対側から内筒2の筒軸方向に延びている。ネック部2cの底部2bとは反対側には、内筒2の内部と連通する開口が設けられている。ネック部2cと側部2aとは、ショルダー部2dにより接続されている。ショルダー部2dは、内筒2の筒軸方向から見て環状に形成されている。
The
外筒3は、側部3a、底部3b、ネック部3c、及びショルダー部3dを有する。側部3aとネック部3cは、外筒3の筒軸方向に延びる円筒状に形成されている。底部3bは、一例として、外筒3の筒軸方向から見て円形に形成されている。側部3aは、底部3bの周縁から外筒3の筒軸方向に延びている。
The
ネック部3cは、側部3aの内径よりも小さい内径を有する。ネック部3cは、側部3aの底部3b側とは反対側から外筒3の筒軸方向に延びている。ネック部3cの底部3bとは反対側には、内筒2の内部と連通する開口が設けられている。ネック部3cと側部3aとは、ショルダー部3dにより接続されている。ショルダー部3dは、外筒3の筒軸方向から見て環状に形成されている。側部3aの内径は、側部2aの内径よりも大きい。ネック部3cの内径は、ネック部2cの内径よりも大きい。底部3bの直径は、底部2bの直径よりも大きい。
The
内筒2は、外表面と外筒3の内表面との間に中空部S1を形成しながら外筒3の内部に配置されている。一例として、内筒2は、その筒軸方向を外筒3の筒軸方向と一致させた状態で、外筒3の内部に配置されている。内筒2の容積は、一例として、400ml以上600ml以下の範囲の値に設定されており、ここでは500mlである。
The
容器1では、このように外筒3の内部に内筒2を配置した状態で、内筒2の開口部の開口周縁が、外筒3の開口部の開口周縁と一体に接続されている。これにより内筒2は、中空部S1を封止するように外筒3と一体に接合されている。容器1では、外筒3と内筒2との接触部を各開口部の開口周縁に限定されることで、外筒3と内筒2との間におけるヒートブリッジの形成が最小限に抑制されながら、外筒3と内筒2との間の真空断熱効果が奏される。なお、当該ヒートブリッジの形成が許容される範囲内では、外筒3と内筒2とは各開口部の開口周縁以外の領域で熱結合されていてもよい。
In the
内筒2の開口部は、キャップ5により閉塞されている。キャップ5は、一例として、内筒2の開口部よりも内側の一部領域と、外筒3の開口部よりも外側の一部領域とに密着するように配置される。これにより、内筒2の内部S2は密に保たれる。
The opening of the
中空部S1は、大気圧よりも減圧されている。中空部S1の内圧は、一例として、1×10−3Pa以下の値に設定されている。この中空部S1の内圧の値としては、一例として、1×10−4Pa以下の値であることがより好ましい。容器1では、中空部S1を十分に減圧することにより、その内圧を1×10−4Pa以下の値に設定できると考えられる。中空部S1の容積は、一例として、10ml以上20ml以下の範囲の値に設定されており、ここでは15mlである。
The hollow portion S1 is depressurized more than the atmospheric pressure. The internal pressure of the hollow portion S1 is set to a value of 1 × 10 -3 Pa or less as an example. As an example, the value of the internal pressure of the hollow portion S1 is more preferably 1 × 10 -4 Pa or less. In the
なお、ネック部2c,3cは必須ではなく、省略してもよい。また、外筒3と内筒2とは、各筒軸状に延びる角筒状に形成されていてもよいし、互いに異なる形状に形成されていてもよい。
The
気体吸着材4は、中空部S1に配置されている。気体吸着材4は、内筒2の底部2bと、外筒3の底部3bとが対向する中空部S1の領域に配置されている。一例として、気体吸着材4は、外筒3の底部3bの内表面に固定されている。
The
気体吸着材4は、中空部S1の気体を吸着する。この気体は、一例として、窒素、酸素、水素、及び二酸化炭素の少なくともいずれかを含む。また気体吸着材4は、メタンやエタン等の比較的低分子量の炭化水素ガスをも吸着する。気体吸着材4は、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含んでいる。
The
一例として、この銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、粒径が1mm以下の値に設定されている。また気体吸着材4に含まれる銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、複数の空孔を有し、その空孔径が、5Å以上9Å以下の範囲の値に設定されている。
As an example, the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite has a particle size set to a value of 1 mm or less. Further, the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite contained in the
ここで、発明者の検討によれば、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトが有する空孔の径が上記範囲の値に設定されていることで、中空部S1が大気よりも減圧されている場合、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトが、中空部S1に存在する窒素や酸素等の気体分子を良好に吸着できることが分かっている。中空部S1は、大気に比べて気体濃度が希薄な状態になっている。このため、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトによる優れた吸着性能を期待できる。 Here, according to the study of the inventor, when the diameter of the pores of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite is set to a value in the above range, the hollow portion S1 is depressurized more than the atmosphere. , Copper ion exchange ZSM-5 type zeolite is known to be able to adsorb gas molecules such as nitrogen and oxygen existing in the hollow portion S1 satisfactorily. The hollow portion S1 has a leaner gas concentration than the atmosphere. Therefore, excellent adsorption performance by the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite can be expected.
銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの空孔径の値としては、例えば、6Å以上8Å未満の範囲の値がより好ましく、5Å以上6Å以下の範囲の値が、一層好ましい。また別の例では、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの空孔径の値としては、例えば、8Å未満の範囲の値がより好ましい。 As the value of the pore size of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite, for example, a value in the range of 6 Å or more and less than 8 Å is more preferable, and a value in the range of 5 Å or more and 6 Å or less is more preferable. In another example, the value of the pore size of the copper ion-exchanged ZSM-5 type zeolite is more preferably, for example, a value in the range of less than 8 Å.
また気体吸着材4は、密度が0g/mlより大きく2g/ml以下の範囲の値に設定されるように成形されている。気体吸着材4の密度としては、一例として、0.5g/ml以上1.7g/ml以下の範囲の値がより好ましく、0.9g/ml以上1.4g/ml以下の範囲の値が一層好ましい。
Further, the
例えば、気体吸着材4の密度を、0.9g/ml以上1.4g/ml以下の範囲の値に設定した場合、気体吸着材4中の銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの空隙率は、およそ40%以上60%以下の範囲の値となる。これにより、容器1の製造時において、中空部S1を真空ポンプ等を用いて脱気する際、気体吸着材4中の気体を迅速且つ適切に除去できると共に、気体吸着材4の気体吸着可能な表面積を確保し易くすることができる。
For example, when the density of the
気体吸着材4の窒素吸着量は、常温(20±15℃)且つ常圧(大気圧)にて10ml/g以上の値に設定されている。この窒素吸着量の値としては、常温且つ10Paの平衡圧にて2ml/g以上の値であることがより好ましい。なお気体吸着材4は、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライト以外の気体吸着成分を含んでいてもよい。
The amount of nitrogen adsorbed by the
図2は、図1の気体吸着材4の斜視図である。図2に示すように、本実施形態では、気体吸着材4は、ペレット状に成形されている。気体吸着材4は、ここでは圧縮成形されている。気体吸着材4は、高さ寸法が直径よりも小さい円盤状に成形されている。
FIG. 2 is a perspective view of the
一例として気体吸着材4の直径は、2mm以上8mm以下の範囲の値に設定されている。気体吸着材4の高さ寸法は、0.5mm以上3mm以下の範囲の値に設定されている。気体吸着材4の重量は、0.02g以上0.5g以下の範囲の値に設定されている。成形された気体吸着材4の表面には、複数の窪み又は貫通孔が形成されていてもよい。これにより、気体吸着材4の表面積を更に高めることができる。
As an example, the diameter of the
気体吸着材4は、無機バインダを含み成形されている。このような無機バインダを用いて気体吸着材4が成形されることにより、容器1の製造時において、気体吸着材4の粉立ちや、気体吸着材4の他の物体への不要な付着を防止でき、その取扱い性を向上できる。
The
気体吸着材4中における無機バインダの重量は、気体吸着材4の重量の0wt%より多く20wt%以下の範囲の値に設定されている。この気体吸着材4中における無機バインダの重量としては、気体吸着材4の重量の0wt%より多く10wt%以下の範囲の値がより好ましい。
The weight of the inorganic binder in the
気体吸着材4は、活性化された状態で中空部S1に配置されている。具体的に気体吸着材4は、吸着した気体を十分に放出した状態で、中空部S1に配置されている。この気体吸着材4の活性化方法としては、例えば、気体吸着材4を減圧雰囲気下で加熱する方法が挙げられる。気体吸着材4は、容器1の製造時において、活性化された状態で、内部が減圧された中空部S1に配置されている。
The
このときの中空部S1の内圧としては、例えば、10mPa以下の値が好ましく、1mPa以下の値がより好ましい。また、気体吸着材4の加熱温度としては、300℃以上の値が好ましく、400℃以上700℃以下の範囲の値がより好ましい。気体吸着材4を加熱することにより、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトに含まれる2価の銅イオン(Cu2+)が1価の銅イオン(Cu+)に還元されることで、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトが活性化される。
The internal pressure of the hollow portion S1 at this time is preferably, for example, a value of 10 mPa or less, and more preferably a value of 1 mPa or less. The heating temperature of the
活性化された銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、中空部S1内に存在する気体を常温にて良好に吸着する。また銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、減圧雰囲気下で十分に加熱されることで、吸着した気体を十分に放出する。これにより銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、中空部S1が高真空に設定されている場合でも、気体を放出することなく吸着性能を発揮できる。 The activated copper ion exchange ZSM-5 type zeolite satisfactorily adsorbs the gas existing in the hollow portion S1 at room temperature. Further, the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite is sufficiently heated in a reduced pressure atmosphere to sufficiently release the adsorbed gas. As a result, the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite can exhibit adsorption performance without releasing gas even when the hollow portion S1 is set to a high vacuum.
製造直後の容器1における中空部S1では、一例として、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの銅サイトのうち、少なくとも60%以上の銅サイトが、銅1価サイトである。この銅1価サイトは、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの銅サイトのうち、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることが一層好ましく、90%以上であることが更に好ましい。
In the hollow portion S1 of the
ZSM−5型ゼオライトの銅イオン交換方法としては、公知の方法を利用できる。例えば、塩化銅水溶液やアンミン酸銅水溶液等の銅の可溶性塩水溶液にZSM−5型ゼオライトを浸漬する方法が挙げられる。なお、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの製造方法等については、例えば、特許第5719995号公報を参照できる。 As a copper ion exchange method for ZSM-5 type zeolite, a known method can be used. For example, a method of immersing ZSM-5 type zeolite in an aqueous solution of a soluble salt of copper such as an aqueous solution of copper chloride or an aqueous solution of copper ammonium acid can be mentioned. For the method of producing the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite and the like, for example, Japanese Patent No. 5719995 can be referred to.
以上説明したように、容器1によれば、外筒3と内筒2との間の中空部S1に配置された気体吸着材4が、高度な気体吸着性能を有する銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含んでいるので、中空部S1に存在する不要な気体を気体吸着材4により良好に吸着できる。これにより、前記気体による熱伝導を防止し、外筒3と内筒2との間の真空断熱性を向上できる。
As described above, according to the
具体的に、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、容器1の製造時に中空部S1に残留した気体や、製造後の容器1の外部から中空部S1に透過侵入する水素等の気体を吸着除去できる。これにより、製造後初期の真空断熱性能を向上できると共に、真空断熱性能を良好に維持できる。
Specifically, the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite adsorbs and removes the gas remaining in the hollow portion S1 during the production of the
また、外筒3と内筒2とが金属材料からなるため、外筒3と内筒2とは、良好な剛性を有している。これにより、中空部S1を高真空に設定しても、中空部S1に補強材を配置することなく外筒3と内筒2との形状を維持でき、容器1を軽量に保ちながら、外筒3と内筒2との間の真空断熱性を安定して得ることができる。また、中空部S1に補強材を配置しなくてもよいので、気体吸着材4が中空部S1の気体を吸着する際に補強材が障害となるのを回避できる。
Further, since the
また、気体吸着材4の熱伝導率は、気体吸着材4が銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含むことにより、内筒2及び外筒3の各熱伝導率よりも低い値に設定されている。これにより、気体吸着材4を中空部S1に配置したことによって外筒3と内筒2との間の熱伝導が増大するのを防止でき、容器1の優れた真空断熱性能を得ることができる。
Further, the thermal conductivity of the
また、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの熱伝導率は、内筒2及び外筒3の他、合金材料からなる一般的な気体吸着材の熱伝導率に比べても低い。このため、合金材料からなる一般的な気体吸着材を用いた場合に比べて、容器1の優れた真空断熱性能を維持しながら、その設計自由度を高めることができる。
Further, the thermal conductivity of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite is lower than that of the
ここで従来の合金系ゲッターは、表面に酸化被膜が形成されていると吸着性能が低下する。このため従来の合金ゲッターでは、加熱処理により表面の酸化被膜を除去することで必要な吸着性能を得ている。しかしながら、従来の合金ゲッターの吸着性能は、加熱処理中の高温時には高いものの、常温では低下する。 Here, in the conventional alloy getter, the adsorption performance deteriorates when an oxide film is formed on the surface. Therefore, in the conventional alloy getter, the required adsorption performance is obtained by removing the oxide film on the surface by heat treatment. However, although the adsorption performance of the conventional alloy getter is high at a high temperature during the heat treatment, it decreases at a normal temperature.
これに対して銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、このような従来の合金系ゲッターとは異なり、表面に酸化被膜が形成されない。また、常温でも継続して良好な吸着性能を発揮できる。このため、金属筐体を透過して侵入する水素等を継続して吸着できる。 On the other hand, unlike such conventional alloy getters, the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite does not form an oxide film on the surface. In addition, good adsorption performance can be continuously exhibited even at room temperature. Therefore, hydrogen and the like that penetrate through the metal housing can be continuously adsorbed.
また気体吸着材4では、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの粒径が1mm以下の値に設定されている。銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトがこのような粒径に設定されていることで、中空部S1の容積が限られる場合でも中空部S1に気体吸着材4を配置し易くすることができる。また、仮に中空部S1で気体吸着材4が移動した場合でも、気体吸着材4が外筒3又は内筒2に当たることで発生する異音を生じにくくすることができる。
Further, in the
また発明者の検討によれば、減圧雰囲気下では、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの空孔径が銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの吸着対象とする気体分子のサイズに近いほど、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトが気体を吸着し易いことが分かっている。 According to the study of the inventor, in a reduced pressure atmosphere, the closer the pore size of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite is to the size of the gas molecule to be adsorbed by the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite, the more copper ion exchange It is known that ZSM-5 type zeolite easily adsorbs gas.
ここで中空部S1には、窒素分子(分子サイズ:約3.6Å)、酸素分子(分子サイズ:約3.5Å)、及び水分子(分子サイズ:約3Å)のうち少なくともいずれかが存在することが考えられる。このような気体分子であれば、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの空孔径を上記範囲の値に設定することにより、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトに当該気体分子を良好に吸着させることができる。 Here, at least one of a nitrogen molecule (molecular size: about 3.6 Å), an oxygen molecule (molecular size: about 3.5 Å), and a water molecule (molecular size: about 3 Å) is present in the hollow portion S1. Can be considered. For such gas molecules, the gas molecules can be satisfactorily adsorbed on the copper ion-exchanged ZSM-5 type zeolite by setting the pore diameter of the copper ion-exchanged ZSM-5 type zeolite to a value in the above range. it can.
また、気体吸着材4に含まれる銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの空孔径を比較的小さな上記範囲の値に設定することにより、当該空孔径が比較的大きな範囲の値に設定した場合に比べて、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトから気体分子を脱離しにくくすることができる。この効果は、容器1の温度が上昇して中空部S1の気体分子の運動エネルギーが高まった場合に良好に得られる。
Further, by setting the pore diameter of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite contained in the
また気体吸着材4は、0g/mlより大きく2g/ml以下の範囲の値に密度が設定されるように成形されているので、気体吸着材4の表面を中空部S1に広く露出させて、気体吸着材4の豊富な吸着量を確保し易くすることができる。
Further, since the
また気体吸着材4は、無機バインダを含み成形されている。この無機バインダとしては、例えば、シリカ及びアルミナの少なくともいずれかを含むものが挙げられ、水分散シリカゾルや、水分散アルミナゾル、コロイダルシリカ、水ガラス等を用いることができる。
Further, the
このような無機バインダを用いることで、気体吸着材4に含まれる銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの気体吸着活性がバインダにより損なわれるのを防止しながら、気体吸着材4を無機バインダにより良好に成形できる。
By using such an inorganic binder, the
また、気体吸着材4中における無機バインダの重量が、気体吸着材4の重量の0wt%より多く20wt%以下の範囲の値に設定されているので、気体吸着材4に含まれる銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの吸着性能が大量のバインダにより阻害されるのを防止しながら、気体吸着材4を無機バインダにより良好に成形できる。また気体吸着材4は、ペレット状に成形されているので、気体吸着材4を中空部S1にコンパクト且つ容易に配置できる。
Further, since the weight of the inorganic binder in the
また、気体吸着材4の窒素吸着量が、常温且つ常圧にて10ml/g以上の値に設定されている。この構成によれば、容器1の製造時に中空部S1に残留した窒素等の気体や、容器1の製造後に中空部S1に透過侵入する窒素等の気体を吸着除去できる。これにより、製造後初期の真空断熱性能を向上させると共に、真空断熱性能を良好に維持できる。以下、第2実施形態について、第1実施形態との差異を中心に説明する。
Further, the amount of nitrogen adsorbed by the
(第2実施形態)
図3は、第2実施形態に係る真空断熱容器11の断面図である。図3では、容器11の底部を部分的に示している。図3に示すように、容器11は、気体吸着材14を備えている。気体吸着材14は、シート状に成形されている。気体吸着材14は、外筒3の内表面及び内筒2の外表面のうち少なくともいずれか(ここでは外筒3の内表面)に沿って配置されている。一例として、気体吸着材14は、外筒3の底部3bの内表面を被覆するように配置されている。気体吸着材14は、底部3bの内表面に固定されている。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
第2実施形態の容器11によれば、シート状に形成され且つ外筒3の内表面及び内筒2の外表面のうち少なくともいずれかに沿って配置された気体吸着材4の比較的広い表面積を利用して、気体吸着材4の吸着性能を良好に発揮させることができる。
According to the
なお気体吸着材14は、外筒3の側部3aにおける内表面を被覆するように配置されていてもよい。また気体吸着材14は、内筒2の内表面における側部2a及び底部2bの各表面のうち少なくともいずれかを被覆するように配置されていてもよい。
The
本発明は、各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成を変更、追加、又は削除できる。気体吸着材の形状は、ペレット状或いはシート状に限定されず、例えば、顆粒状であってもよい。また、気体透過性のパッケージに気体吸着材を収容した状態で、当該パッケージを中空部S1に配置してもよい。当該パッケージは、例えば金属材料により構成してもよい。 The present invention is not limited to each embodiment, and its configuration can be changed, added, or deleted without departing from the spirit of the present invention. The shape of the gas adsorbent is not limited to pellets or sheets, and may be, for example, granules. Further, the package may be arranged in the hollow portion S1 with the gas adsorbent contained in the gas permeable package. The package may be made of, for example, a metal material.
気体吸着材は、分散された粉体として中空部S1に配置されていてもよい。この場合、容器1,11の製造時において、気体吸着材を袋に入れた状態で中空部S1に配置し、気体吸着材を加熱しながら活性化させると共に、前記袋を加熱により除去してもよい。
The gas adsorbent may be arranged in the hollow portion S1 as a dispersed powder. In this case, at the time of manufacturing the
また気体吸着材は、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを担持する耐熱性の基材を含んでいてもよい。この場合、基材の形状は、一例として、ハニカム型、格子型、シート型、及びスパイラル型の少なくともいずれかに設定できる。この場合、例えば、基材の表面に銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトが被着されていてもよい。 Further, the gas adsorbent may contain a heat-resistant base material supporting a copper ion-exchanged ZSM-5 type zeolite. In this case, the shape of the base material can be set to at least one of a honeycomb type, a lattice type, a sheet type, and a spiral type as an example. In this case, for example, copper ion exchange ZSM-5 type zeolite may be adhered to the surface of the base material.
基材への銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの被着方法としては、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトと、コロイダルシリカ等の無機バインダとを含む溶液を調製し、この溶液に基材を浸漬し、溶液から引き上げた基材を減圧雰囲気下で加熱乾燥する方法が挙げられる。基材は、例えば、ガラス繊維等の材料により構成できる。 As a method for adhering the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite to the base material, a solution containing the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite and an inorganic binder such as colloidal silica is prepared, and the base material is immersed in this solution. Then, a method of heating and drying the substrate pulled up from the solution in a reduced pressure atmosphere can be mentioned. The base material can be made of, for example, a material such as glass fiber.
気体吸着材は、中空部S1における複数の位置に配置されていてもよい。この場合、中空部S1における異なる位置に、異なる形状に成形された気体吸着材が配置されていてもよい。例えば、内筒2の側部2aの外表面と、外筒3の側部3aの内表面とが対向する中空部S1の領域には、シート状の気体吸着材が配置され、内筒2の底部2bと、外筒3の底部3bとが対向する中空部S1の領域には、ペレット状の気体吸着材が配置されていてもよい。
The gas adsorbent may be arranged at a plurality of positions in the hollow portion S1. In this case, gas adsorbents molded into different shapes may be arranged at different positions in the hollow portion S1. For example, a sheet-shaped gas adsorbent is arranged in the region of the hollow portion S1 in which the outer surface of the
以上のように本発明は、内筒と外筒とを備え、外筒と内筒との間に大気圧よりも減圧された中空部が形成された真空断熱容器において、その真空断熱性の向上を安定して図れる優れた効果を有する。従って、この効果の意義を発揮できる真空断熱容器に本発明を広く適用すると有益である。 As described above, the present invention improves the vacuum heat insulating property in a vacuum heat insulating container provided with an inner cylinder and an outer cylinder and in which a hollow portion depressurized from atmospheric pressure is formed between the outer cylinder and the inner cylinder. It has an excellent effect that can be stably achieved. Therefore, it is beneficial to widely apply the present invention to a vacuum insulated container capable of exerting the significance of this effect.
S1 中空部
1,11 真空断熱容器
2 外筒
3 内筒
4,14 気体吸着材
Claims (8)
外表面と前記外筒の内表面との間に、大気圧よりも減圧された中空部を形成しながら前記外筒の内部に配置され、前記中空部を封止するように前記外筒と一体に接合された有底筒状の内筒と、
前記中空部に配置された気体吸着材とを備え、
前記外筒と前記内筒とが金属材料からなり、前記気体吸着材が、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含む、真空断熱容器。 With a bottomed tubular outer cylinder,
It is arranged inside the outer cylinder while forming a hollow portion depressurized from atmospheric pressure between the outer surface and the inner surface of the outer cylinder, and is integrated with the outer cylinder so as to seal the hollow portion. With a bottomed tubular inner cylinder joined to
With a gas adsorbent arranged in the hollow portion,
A vacuum-insulated container in which the outer cylinder and the inner cylinder are made of a metal material, and the gas adsorbent contains copper ion-exchanged ZSM-5 type zeolite.
The vacuum insulation container according to any one of claims 1 to 7, wherein the amount of nitrogen adsorbed by the gas adsorbent is set to a value of 10 ml / g or more at normal temperature and pressure.
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