JP4797387B2 - Insulator and refrigeration / refrigeration equipment or refrigeration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、断熱を必要とするもの、例えば冷蔵庫、保温保冷容器、自動販売機、電気湯沸かし器、自動車、鉄道車両、及び住宅等の断熱体として使用可能な断熱体に関するものである。 The present invention relates to a heat insulator that can be used as a heat insulator such as a refrigerator, a heat insulating container, a vending machine, an electric water heater, an automobile, a railway vehicle, and a house.
近年、地球温暖化防止の観点から省エネルギーが強く望まれており、家庭用電化製品についても省エネルギー化は緊急の課題となっている。特に、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機等の保温保冷機器では熱を効率的に利用するという観点から、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。 In recent years, energy saving is strongly desired from the viewpoint of preventing global warming, and energy saving is an urgent issue for household appliances. In particular, a heat insulating material having excellent heat insulating performance is required from the viewpoint of efficiently using heat in a heat and cold insulation device such as a refrigerator, a freezer, and a vending machine.
一般的な断熱材として、グラスウールなどの繊維材やウレタンフォームなどの発泡体が用いられている。しかし、これらの断熱材の断熱性能を向上するためには断熱材の厚さを増す必要があり、断熱材を充填できる空間に制限があって省スペースや空間の有効利用が必要な場合には適用することができない。 As general heat insulating materials, fiber materials such as glass wool and foams such as urethane foam are used. However, in order to improve the heat insulation performance of these heat insulating materials, it is necessary to increase the thickness of the heat insulating material, and there is a limit to the space that can be filled with the heat insulating material, so when space saving and effective use of the space are necessary It cannot be applied.
そこで、高性能な断熱材として、真空断熱体が提案されている。これは、スペーサの役割を持つ芯材を、ガスバリア性を有する外被材中に挿入し内部を減圧にして封止した断熱体である。 Therefore, a vacuum heat insulator has been proposed as a high performance heat insulating material. This is a heat insulator in which a core material serving as a spacer is inserted into a jacket material having a gas barrier property and the inside is sealed under reduced pressure.
真空断熱体内部の真空度を上げることにより、高性能な断熱性能を得ることができるが、真空断熱体内部に存在する気体には大きく分けて次の3つがある。一つは、真空断熱体作製時、排気できずに残存する気体、別の一つは、減圧封止後、芯材や外被材から発生する気体(芯材や外被材に吸着している気体や、芯材の未反応成分が反応することによって発生する反応ガス等)、残りの一つは、外被材を通過して外部から侵入してくる気体である。 By increasing the degree of vacuum inside the vacuum heat insulating body, high performance heat insulating performance can be obtained, but the gas existing inside the vacuum heat insulating body is roughly divided into the following three types. One is the gas that cannot be evacuated when the vacuum heat insulator is manufactured, and the other is the gas generated from the core material and the jacket material after being vacuum-sealed (adsorbed to the core material and the jacket material). The remaining gas is a gas that passes through the jacket material and enters from the outside.
これらの気体を吸着するため、吸着材を真空断熱体に充填する方法が考案されている。 In order to adsorb these gases, a method of filling a vacuum heat insulating material with an adsorbent has been devised.
例えば、真空断熱体内の二酸化炭素や水分を、汎用的な吸着材であるシリカアルミナ等で吸着するものがある(例えば、特許文献1参照)。 For example, there exists what adsorb | sucks the carbon dioxide and water | moisture content in a vacuum heat insulating body with the silica alumina etc. which are general purpose adsorption materials (for example, refer patent document 1).
また、真空断熱体内の気体を、Ba−Li合金を用いて吸着するものがある(例えば、特許文献2参照)。 Moreover, there exists what adsorb | sucks the gas in a vacuum heat insulating body using Ba-Li alloy (for example, refer patent document 2).
ところで、真空断熱体内の吸着材が吸着すべき気体のうち、吸着困難な気体の一つが窒素である。これは、窒素分子が約940kJ/molという大きい結合エネルギーを有する非極性分子であるから、活性化させるのが困難なためである。しかし、Ba−Li合金により窒素を吸着可能とし、真空断熱体内部の真空度を維持するのである。
しかしながら、特許文献1に記載の上記従来の構成では、窒素等活性の低い気体は吸着することができない。
However, in the conventional configuration described in
また、特許文献2に記載の上記従来の構成では、活性化のための熱処理を必要とせず常温で窒素吸着可能であるが、窒素吸着に対するさらなる高活性化、大容量化が望まれていると共に、Baは劇物指定物質であるため、工業的に使用するには環境や人体に対して問題のないものが望まれている。
Further, in the conventional configuration described in
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、窒素等活性度の低い気体を吸着可能である吸着材を得ることにより、断熱性能のよい断熱体を提供することを目的とする。 This invention solves the said conventional subject, and it aims at providing the heat insulating body with favorable heat insulation performance by obtaining the adsorbent which can adsorb | suck the gas with low activity, such as nitrogen.
さらには、環境や人体に対して問題のないものを提供することを目的とする。 Furthermore, it aims at providing what does not have a problem with respect to an environment or a human body.
上記目的を達成するために、本発明の断熱体は、少なくとも、気体を吸着可能な吸着材と、前記吸着剤を覆うガスバリア性の外被材とを備え、前記吸着材が、少なくともLiと、Liと金属間化合物をつくらない遷移金属とをメカニカルアロイングにより混合してなる気体吸着合金であり、かつ前記2種の金属の混合のエンタルピーが0より大きく、前記2種の金属の間で少なくとも一部は相溶が起こっていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the heat insulator of the present invention includes at least an adsorbent capable of adsorbing a gas and a gas barrier outer covering material covering the adsorbent, and the adsorbent includes at least Li, and a transition metal not to make Li intermetallic compound is a gas adsorption alloy formed by mixing by mechanical alloying, and the enthalpy of mixing of the two metals is rather greater than 0, between the two metal It is characterized in that at least a part is compatible .
これにより、窒素を吸着可能なLiの活性を向上させることができる。従って、一般的には吸着が難しい気体である窒素に対する気体吸着活性が非常に高い合金を得ることができるのである。 Thereby, the activity of Li capable of adsorbing nitrogen can be improved. Therefore, it is possible to obtain an alloy having a very high gas adsorption activity for nitrogen, which is a gas that is generally difficult to adsorb.
相互に金属間化合物をつくらない、また、混合エンタルピーが0より大きい金属同士を合金化し、活性を向上するために、メカニカルアロイングで混合することが最適な方法なのである。 In order not to form an intermetallic compound with each other and to alloy metals having a mixing enthalpy greater than 0 and improve the activity, mixing by mechanical alloying is an optimal method.
また、気体吸着合金と共に、前記気体吸着合金とは別の、水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材を併用したことを特徴とする断熱体である。 Moreover, it is a heat insulator characterized by using an adsorbent capable of adsorbing moisture or oxygen separately from the gas adsorbing alloy together with the gas adsorbing alloy.
本発明の気体吸着合金は水分もしくは酸素等も吸着可能であるが、窒素等に対する吸着活性を維持するには、水分もしくは酸素が少ない雰囲気の方が好ましい。従って、吸着目的物が窒素等の場合は、水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材を用いる方が好ましい。 The gas adsorption alloy of the present invention can adsorb moisture or oxygen, but an atmosphere with little moisture or oxygen is preferable in order to maintain adsorption activity for nitrogen and the like. Therefore, when the adsorption object is nitrogen or the like, it is preferable to use an adsorbent capable of adsorbing moisture or oxygen.
また、外被材で覆われた空間内に、多孔質体からなる芯材を有することを特徴とする。 Moreover, it has the core material which consists of a porous body in the space covered with the jacket material, It is characterized by the above-mentioned.
これにより、例えば外被材として薄い金属板やプラスチック等のラミネートフィルムを用いても、中の芯材がスペーサとなり大気圧縮に耐えることができるため、外被材を伝わるヒートリークを減少させることができる断熱体となる。 As a result, for example, even if a thin metal plate or a laminate film such as plastic is used as the jacket material, the inner core material becomes a spacer and can withstand atmospheric compression, thereby reducing heat leaks transmitted through the jacket material. It becomes a heat insulator that can.
また、従来、魔法瓶は大気圧縮に耐えるため円筒形のものが多かったが、本発明は芯材を有しているため、円筒形を始めとして、平板状のもの、あるいは直方体や箱形のような任意の様々な形の断熱体を得ることができる。 Conventionally, many thermos bottles have a cylindrical shape in order to withstand atmospheric compression. However, since the present invention has a core material, a cylindrical shape, a flat plate shape, a rectangular parallelepiped shape, a box shape, etc. Any of various forms of insulation can be obtained.
また、上記のように芯材を有しているため真空排気の際の排気抵抗が大きくなり、真空排気に時間がかかる、もしくは所定真空度に達しにくいことが考えられる。しかし、本発明のように高活性な気体吸着合金を用いることにより残存窒素等を吸着可能となるため、例えばある程度の真空度までは真空ポンプで排気し、後は本発明の吸着材で残存気体を吸着して所定の真空度を得る等、生産効率の高い断熱体を得ることができるのである。 In addition, since the core material is provided as described above, the exhaust resistance during evacuation increases, and it may take time for evacuation or it may be difficult to achieve a predetermined degree of vacuum. However, by using a highly active gas adsorption alloy as in the present invention, it becomes possible to adsorb residual nitrogen and the like, for example, exhausting with a vacuum pump up to a certain degree of vacuum, and then the residual gas with the adsorbent of the present invention Thus, it is possible to obtain a heat insulator with high production efficiency, such as obtaining a predetermined degree of vacuum by adsorbing.
また、前記外被材が金属を含む箱体であることを特徴とする断熱体である。 Further, the heat insulating body is characterized in that the jacket material is a box containing metal.
平面状の断熱体と異なり、面を複数もつ箱体内部の空間を均一に減圧化することは困難である。さらに、箱体内部の壁間距離が小さい場合、特に厚みが30mm以下である場合、均一に減圧化することは困難である。 Unlike a planar heat insulator, it is difficult to uniformly reduce the pressure inside a box having a plurality of surfaces. Furthermore, when the distance between the walls inside the box is small, particularly when the thickness is 30 mm or less, it is difficult to reduce the pressure uniformly.
しかし、本発明のように高活性な気体吸着合金を用いることにより残存窒素等を吸着可能となるため、箱体内部の気体を吸着し均一に減圧化できるため、断熱性能が高く、生産効率の高い箱体の断熱体を得ることができるのである。 However, by using a highly active gas adsorption alloy as in the present invention, it becomes possible to adsorb residual nitrogen and the like, so that the gas inside the box can be adsorbed and reduced in pressure uniformly, so that the heat insulation performance is high and the production efficiency is high. A high box heat insulator can be obtained.
また、内箱と外箱とを備え、前記外箱と内箱によって形成される空間に断熱体を配置し、前記断熱体以外の前記空間に発泡断熱体を充填した冷凍・冷蔵機器もしくは冷熱機器である。 Also, a freezing / refrigeration apparatus or a cooling / heating apparatus comprising an inner box and an outer box, a heat insulator disposed in a space formed by the outer box and the inner box, and the space other than the heat insulator filled with a foam heat insulator It is.
内箱と外箱とからなる空間に、本発明の断熱性能に優れた断熱体を配置し、それ以外の空間に発泡断熱体を充填することにより、断熱性能に優れた冷凍・冷蔵機器もしくは冷熱機器を得ることができる。 Refrigeration / refrigeration equipment or cold heat with excellent heat insulation performance by placing the heat insulation with excellent heat insulation performance of the present invention in the space consisting of the inner box and outer box and filling the other space with foam insulation. Equipment can be obtained.
本発明の断熱体は、少なくとも、気体を吸着可能な吸着材と、前記吸着剤を覆うガスバリア性の外被材とを備え、前記吸着材が、少なくともLiと、Liと金属間化合物をつくらない遷移金属とをメカニカルアロイングにより混合してなる気体吸着合金であり、かつ前記2種の金属の混合のエンタルピーが0より大きく、前記2種の金属の間で少なくとも一部は相溶が起こっていることにより、断熱体中の窒素、酸素、水素、二酸化炭素、一酸化炭素、水分等の気体、中でも特に窒素等の気体を吸着可能とし、断熱性能を向上することができる。 The heat insulator of the present invention includes at least an adsorbent capable of adsorbing a gas and a gas barrier outer covering material covering the adsorbent, and the adsorbent does not form at least Li and an intermetallic compound with Li. a transition metal is a gas adsorption alloy formed by mixing by mechanical alloying, and the enthalpy of mixing of the two metals is rather greater than 0, the at least partially compatible between two metal happening Thus, it is possible to adsorb gases such as nitrogen, oxygen, hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, and moisture in the heat insulator, and in particular, gases such as nitrogen, and improve heat insulation performance.
すなわち、真空断熱体作製時、排気できずに残存する気体等を吸着可能とすることから初期熱伝導率を低減し、また、外被材を通過して外部から侵入してくる気体等を経時的に吸着可能とすることから経時的な信頼性を向上させるのである。 That is, when making a vacuum heat insulator, it is possible to adsorb residual gas that cannot be evacuated, thereby reducing the initial thermal conductivity, and the gas that passes through the jacket material and enters from the outside over time. Therefore, the reliability over time can be improved.
さらには、例えばある程度の真空度までは真空ポンプで排気し、後は本発明の吸着材で残存気体を吸着して所定の真空度を得る等の方法により、生産効率の高い断熱体を得ることができるのである。 Further, for example, a heat insulator with high production efficiency can be obtained by a method such as evacuating with a vacuum pump until a certain degree of vacuum, and then adsorbing residual gas with the adsorbent of the present invention to obtain a predetermined degree of vacuum. Can do it.
請求項1に記載の発明は、少なくとも、気体を吸着可能な吸着材と、前記吸着剤を覆うガスバリア性の外被材とを備え、前記吸着材が、少なくともLiと、Liと金属間化合物をつくらない遷移金属とをメカニカルアロイングにより混合してなる気体吸着合金であり、かつ前記2種の金属の混合のエンタルピーが0より大きく、前記2種の金属の間で少なくとも一部は相溶が起こっていることを特徴とする断熱体である。
The invention according to
ここでいう合金とは、2種以上の金属によって構成される物質のことをいう。 The alloy here refers to a substance composed of two or more metals.
また、金属同士が金属間化合物をつくらないことは、例えばX線回折から確認できる。 Moreover, it can be confirmed from, for example, X-ray diffraction that metals do not form an intermetallic compound.
また、少なくとも2種の金属が金属間化合物をつくらなければよく、例えばもう1成分以上元素を添加することも可能であり、またその元素が前記金属と化合物をつくることも可能である。 Moreover, it is sufficient that at least two kinds of metals do not form an intermetallic compound. For example, one or more elements can be added, and the elements can form a compound with the metal.
混合のエンタルピーが0より大きいことは、例えば相図から確認でき、例えば図2に示すように温度をある程度上昇させても線が交わらないこと等から確認できる。 It can be confirmed from the phase diagram, for example, that the enthalpy of mixing is greater than 0, for example, from the fact that the lines do not intersect even if the temperature is raised to some extent as shown in FIG.
混合のエンタルピーが0より大きい金属種の相図には、図2に示すような非固溶型、あるいは共晶型といったことを表す相図が含まれる。 The phase diagram of the metal species having an enthalpy of mixing greater than 0 includes a phase diagram representing a non-solid solution type or a eutectic type as shown in FIG.
また、吸着可能な気体としては、窒素、酸素、水素、水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物、炭化水素等があげられるが、特に指定するものではない。 Examples of adsorbable gases include nitrogen, oxygen, hydrogen, water vapor, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen oxides, sulfur oxides, hydrocarbons, and the like, but are not particularly specified.
また、本報でいう吸着とは、表面への吸着の他に内部への吸収も含むものとする。 In addition, the term “adsorption” in this report includes absorption to the inside in addition to adsorption to the surface.
また、本発明に記載の吸着材は高活性であるため、常温、あるいは約80℃以下の雰囲気にて常圧以下、特に低圧領域での吸着が可能である。 Further, since the adsorbent described in the present invention is highly active, it can be adsorbed at normal temperature or lower, particularly in a low pressure region at room temperature or in an atmosphere of about 80 ° C. or lower.
また、合金の使用形態としては、粉体、圧縮成型、ペレット化、シート状、薄膜状、あるいは別容器への収容、他物質への蒸着といった使用方法をあげられるが、特に指定するものではない。 In addition, the usage form of the alloy includes powder, compression molding, pelletization, sheet form, thin film form, accommodation in another container, vapor deposition onto other substances, but is not particularly specified. .
また、外被材としては、少なくとも熱融着層、ガスバリア層、保護層を有するラミネートフィルム、あるいは金属やプラスチック、ガラス等の容器等、あるいはそれらの組み合わせ等、ガスバリア性を有するものを利用できる。 Further, as the jacket material, a laminate film having at least a heat fusion layer, a gas barrier layer, a protective layer, a container made of metal, plastic, glass, or the like, or a combination thereof can be used.
また、このような断熱体は、外被材中に気体吸着合金を挿入して外被材中を真空排気し、その後外被材を密閉化することにより真空断熱空間を作りだし、気体吸着合金にて外被材中の真空度を維持すること、あるいは外被材中を工業的に到達容易な程度の真空排気をし、その後外被材を密閉化し、その際に残存する外被材中の気体を気体吸着合金で吸着することにより、二段減圧のような働きをすること、あるいは気体吸着合金は別容器に密閉しておき外被材内を所定圧に真空排気後、気体吸着合金を何らかの方法で外被材内と通じることを可能とすることにより、気体吸着合金をより高活性に保ったまま二段減圧のような働きをさせることも可能であるが、使用方法については特に指定するものではない。 In addition, such a heat insulating body creates a vacuum heat insulating space by inserting a gas adsorption alloy into the jacket material, evacuating the jacket material, and then sealing the jacket material. Maintain the degree of vacuum in the jacket material, or evacuate the jacket material to an industrially easily reachable degree, and then seal the jacket material. It works like a two-stage decompression by adsorbing gas with a gas adsorption alloy, or the gas adsorption alloy is sealed in a separate container and the inside of the jacket material is evacuated to a predetermined pressure, and then the gas adsorption alloy is By making it possible to communicate with the jacket material in some way, it is possible to work like a two-stage decompression while keeping the gas adsorption alloy more active, but the usage method is particularly specified Not what you want.
Liとの混合エンタルピーが0より大きい遷移金属としては、Co、Cr、Cu、Fe、Hf、Mn、Mo、Nb、Ni、Ta、Ti、V、W、Y、Zr等がある。 Examples of transition metals having a mixed enthalpy greater than 0 with Li include Co, Cr, Cu, Fe, Hf, Mn, Mo, Nb, Ni, Ta, Ti, V, W, Y, and Zr.
また、遷移金属の含有率は5mol%以上95mol%以下であることが望ましい。 The transition metal content is preferably 5 mol% or more and 95 mol% or less.
合金100mol%に対し、遷移金属が5mol%よりも少なくなると、延性の高いLiが多くなることにより、遷移金属と均一に混合しにくくなり、また、95mol%より多くなると活性の高いLiが減少し気体吸着活性が小さくなるためである。 When the transition metal content is less than 5 mol% with respect to 100 mol% of the alloy, it becomes difficult to uniformly mix with the transition metal due to the increase in highly ductile Li, and when it exceeds 95 mol%, the highly active Li decreases. This is because the gas adsorption activity is reduced.
少なくとも一部は相溶が起こっているとは、少なくとも一部が物理的に2種の金属を分離できない状態のことをいう。例えば2種の金属の境界面の一部が原子レベルで金属同士が混合している等の状態をいうが、これに限定するものではない。 That at least a part is compatible means that at least a part of the two metals cannot be physically separated. For example, a state in which a part of the boundary surface between two kinds of metals is mixed with metals at an atomic level is not limited thereto.
メカニカルアロイングで混合するとは、機械的に混合する方法を指し、特に指定するものではない。また、高活性な気体吸着合金を作製するため、不活性気体中、例えばAr、He等の雰囲気中でメカニカルアロイングを行うことが好ましい。 “Mixing by mechanical alloying” refers to a mechanical mixing method and is not particularly specified. In order to produce a highly active gas adsorption alloy, it is preferable to perform mechanical alloying in an inert gas, for example, in an atmosphere of Ar, He, or the like.
また、請求項2に記載の発明は、前記気体吸着合金の窒素吸着量が、常温、常圧にて10cm3/g以上であることを特徴とする請求項1に記載の断熱体である。
The invention according to
窒素吸着は減圧下でも起こるが、25℃付近の常温、常圧条件での測定にて10cm3/g以上を吸着すればよい。 Nitrogen adsorption occurs even under reduced pressure, but it is sufficient to adsorb 10 cm 3 / g or more by measurement under normal temperature and normal pressure conditions around 25 ° C.
また、測定方法は特に指定するものではなく、吸着容量法、重量法等、公知のものを利用できる。 The measuring method is not particularly specified, and known methods such as an adsorption capacity method and a gravimetric method can be used.
また、このような気体吸着合金を用いることにより、窒素吸着量が大きいことから、例えば工業的に到達容易な真空度まで外被材中を真空ポンプで排気し、その後の残存気体は気体吸着合金で吸着することが、より効率的に行える。 In addition, by using such a gas adsorption alloy, the amount of nitrogen adsorption is large, so for example, the inside of the jacket material is evacuated with a vacuum pump to a degree of vacuum that is industrially easily reachable, and the remaining gas after that is gas adsorption alloy Adsorption can be performed more efficiently.
また、請求項3に記載の発明は、前記気体吸着合金と共に、前記気体吸着合金とは別の、水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材を併用したことを特徴とする請求項1または2に記載の断熱体である。
The invention according to
水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材とは、例えば酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、ゼオライト、シリカゲル、不飽和脂肪酸、鉄や鉄化合物等があげられるが、特に指定するものではない。また、複数使用することも可能である。 Examples of the adsorbent capable of adsorbing moisture or oxygen include calcium oxide, magnesium oxide, strontium oxide, barium oxide, zeolite, silica gel, unsaturated fatty acid, iron and iron compounds, but are not particularly specified. Multiple use is also possible.
水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材を気体吸着合金と共に使用する際、外被材中の空間にこれらを別々もしくは混合して、粉末あるいは成形体として配設したり、あるいは通気性のある容器等の中にこれらを別々もしくは混合して封入したりして使用することが考えられるが、特に指定するものではない。 When using an adsorbent capable of adsorbing moisture or oxygen together with a gas adsorption alloy, these are separately or mixed in the space in the jacket material and arranged as a powder or a molded body, or a breathable container, etc. It is conceivable to use these separately or mixed and encapsulated, but it is not particularly specified.
また、請求項4に記載の発明は、成形した前記気体吸着合金の少なくとも一面を、前記水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材で被覆したことを特徴とする請求項3に記載の断熱体である。
The invention according to claim 4 is the heat insulator according to
成形した気体吸着合金とは、気体吸着合金を圧縮成型、錠剤化、ペレット化、あるいは別容器に粉体を入れた状態での使用もしくはそれを圧縮成型したもの等が考えられるが、それらの少なくとも一面を水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材で覆っていればよく、少なくとも一面の一部、もしくは数面、全面を覆っていてもよい。 The molded gas adsorption alloy may be compression molded, tableted, pelletized, or used in a state where powder is put in a separate container, or a product obtained by compression molding of at least one of them. It is only necessary to cover one surface with an adsorbent capable of adsorbing moisture or oxygen, and at least a part of one surface, or several surfaces or the entire surface may be covered.
このような構成にすることにより、水分等は汎用的な吸着材で吸着した後、より吸着しにくい気体を気体吸着合金で吸着する等、効率的に気体を吸着可能と思われる仕様にすることができる。 By adopting such a configuration, moisture, etc. is adsorbed with a general-purpose adsorbent, and then it is designed so that it is possible to adsorb gas efficiently, such as adsorbing gas that is harder to adsorb with gas adsorption alloy. Can do.
また、請求項5に記載の発明は、前記外被材で覆われた空間内に、気体を吸着可能な吸着材の他に、多孔質体からなる芯材を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の断熱体である。
The invention according to
多孔質体からなる芯材とは、繊維、粉体、発泡樹脂、薄膜積層体等、あるいはそれらの混合物等、特に指定するものではないが、気体による熱伝導率の悪化が起こりやすい繊維状の芯材と気体吸着合金を用いるとより効果がある。 A core material made of a porous material is not particularly specified, such as fibers, powders, foamed resins, thin film laminates, or mixtures thereof, but is a fibrous material that tends to deteriorate in thermal conductivity due to gas. Use of a core material and a gas adsorption alloy is more effective.
また、請求項6に記載の発明は、前記外被材が金属を含む箱体である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断熱体である。
Moreover, the invention according to
金属を含む箱体とは、ステンレス、鉄、アルミニウム等の板、あるいは金属を蒸着したプラスチック等の板等のことであり、これらを少なくとも一部に使用して箱体としている。 The box containing metal is a plate made of stainless steel, iron, aluminum, or the like, or a plate made of plastic or the like on which metal is vapor-deposited.
また、請求項7に記載の発明は、前記箱体内部の少なくとも一部の壁間距離が30mm以下であることを特徴とする請求項6に記載の断熱体である。
The invention described in
また、請求項8に記載の発明は、請求項6もしくは7に記載の断熱体を、冷凍・冷蔵も
しくは冷熱用断熱箱体として用いたことを特徴とする冷凍・冷蔵機器もしくは冷熱機器である。
The invention according to
また、請求項9に記載の発明は、内箱と外箱とを備え、前記外箱と内箱によって形成される空間に断熱体を配置し、前記断熱体以外の前記空間に発泡断熱体を充填し、前記断熱体が請求項1から5のいずれか一項に記載の断熱体を有することを特徴とする冷凍・冷蔵機器もしくは冷熱機器である。
The invention according to claim 9 includes an inner box and an outer box, and a heat insulator is disposed in a space formed by the outer box and the inner box, and a foam heat insulator is provided in the space other than the heat insulator. filled, the heat-insulating body is a refrigerated device or cool thermal device and having a heat-insulating body according to any one of
例えば冷蔵庫に適用した場合、冷蔵庫の外箱と内箱の間の空間の外箱側または内箱側に真空断熱材を貼付しその他の空間に樹脂発泡体を充填する、あるいは真空断熱体と発泡樹脂体とを一体発泡した断熱体を冷蔵庫の外箱と内箱の間の空間に配設する、あるいはドア部に同様に使用する、あるいは仕切り板に使用する等特に指定するものではない。 For example, when applied to a refrigerator, a vacuum heat insulating material is applied to the outer box side or the inner box side of the space between the outer box and the inner box of the refrigerator, and other spaces are filled with resin foam, or the vacuum heat insulating material and the foam are filled. There is no particular designation such that the heat insulating body integrally foamed with the resin body is disposed in the space between the outer box and the inner box of the refrigerator, is similarly used for the door portion, or is used for the partition plate.
また、冷凍機器及び冷温機器は、動作温度帯である−30℃から常温で断熱を必要とする機器の代表として示したものであり、例えば保冷車や電子冷却を利用した冷蔵庫等にも使用できる。また、自動販売機などの、より高温までの範囲で温冷熱を利用した冷・温機器を指す。また、ガス機器、あるいはクーラーボックス等の動力を必要としない機器も含むものである。 In addition, the refrigeration equipment and the cooling / heating equipment are shown as representatives of equipment that requires heat insulation at a room temperature from -30 ° C., which is an operating temperature range, and can be used for, for example, a cold car or a refrigerator using electronic cooling. . It also refers to cold / hot equipment that uses hot and cold heat up to higher temperatures, such as vending machines. Moreover, the apparatus which does not require motive power, such as a gas apparatus or a cooler box, is also included.
さらには、パソコン、ジャーポット、炊飯器、あるいは自動車エンジンの保温・蓄熱の外装材等、保温・蓄熱・断熱を目的とするさらに温度の高い領域でも使用することも可能である。 Furthermore, it can also be used in a higher temperature region for heat insulation / heat storage / heat insulation, such as a heat insulation / heat storage exterior material of a personal computer, a jar pot, a rice cooker, or an automobile engine.
また、請求項10に記載の発明は、前記冷凍・冷蔵機器もしくは冷熱機器が圧縮機を有し、前記圧縮機付近に前記吸着材を配置し、圧縮機からの熱により吸着材の活性を向上可能とすることを特徴とする請求項8もしくは9に記載の冷凍・冷蔵機器もしくは冷熱機器である。
In the invention according to
圧縮機付近に吸着材を配置するとは、同一空間にあって接近させるだけではなく、緩衝物を挟んでいたり、壁面を挟んで配置したりと、特に指定するものではない。 Arranging the adsorbent in the vicinity of the compressor is not particularly specified that the adsorbent is not only placed in the same space but also approached, and a buffer is sandwiched or a wall is sandwiched.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における、断熱体を示す模式図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a heat insulator in
図1において、断熱体1は、気体吸着合金2と、気体吸着合金2を収納する容器3と、気体吸着合金2と容器3を覆う金属の2重の円筒容器で構成された外被材4とからなり、外被材4の内部(2重の円筒容器の間の空間)は減圧している。
In FIG. 1, a
気体吸着合金2として、Li及びFeを使用した。LiとFeをAr雰囲気中ボールミルにてメカニカルアロイングを行い混合した。
Li and Fe were used as the
また、図2のLi−Feの相図より混合エンタルピーが0より大きいことを確認した。 Further, it was confirmed from the phase diagram of Li—Fe in FIG. 2 that the mixing enthalpy was larger than zero.
このような金属同士は通常温度をあげても相互作用をもつものは得られないが、メカニカルアロイングにより混合することにより相互に混合することができる。ここで相互に混合することができるのは、2種の金属の境界面の一部がナノレベルで金属同士が混合しており、2種の金属同士の境界面で相溶が生じているためと考える。 Such metals cannot normally be obtained even if the temperature is raised, but they can be mixed with each other by mixing by mechanical alloying. The reason why they can be mixed with each other is that a part of the boundary surface between the two types of metals is nano-level and the metals are mixed with each other, and the compatibility occurs at the boundary surface between the two types of metals. I think.
断熱体1における気体吸着の評価結果を以下に示す。評価は、円筒容器からなる外被材4中に、密閉された容器3に封入した気体吸着合金を静置し、外被材4内を約1kPaまで真空排気した後、気体吸着合金2を封入した密閉容器3に通気性をもたせて外被材4内の残存気体を吸着できるようにした。その外被材内の圧力変化を観察すると、雰囲気圧力は1kPaから15Paとなった。
The evaluation results of gas adsorption in the
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2における、断熱体を示す模式図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a heat insulator in the second embodiment of the present invention.
図3において、断熱体5は、吸着材6と、芯材7と、吸着材6と芯材7を覆う外被材8とからなり、外被材8内部を減圧している。
In FIG. 3, the
芯材7として無機繊維集合体を、外被材8として熱融着層、ガスバリア層、表面保護層からなるラミネートフィルムを使用している。
An inorganic fiber aggregate is used as the
また、図4、図5、図6は、本実施の形態の吸着材6を示す模式図である。
4, 5 and 6 are schematic views showing the
実施例1は、図4に示すように、気体吸着合金2を袋材9内に入れた吸着材6Aを用いており、実施例2は、図5に示すように、気体吸着合金2と水分吸着材10とを容器11に入れた吸着材6Bを用いており、実施例3は、図6に示すように、気体吸着合金2を水分吸着材10で覆った吸着材6Cを用いている。
Example 1 uses an adsorbent 6A in which a
また、図7は実施の形態2における実施例4での断熱体12を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the
吸着材の種類を変えた断熱体における気体吸着の評価結果を実施例1から実施例4に示す。評価は、いずれも吸着材を静置した外被材内を約1kPaまで真空排気し密閉した後、外被材内の圧力変化を観察した。 Example 1 to Example 4 show the evaluation results of gas adsorption in a heat insulator with different types of adsorbents. In all the evaluations, the inside of the jacket material in which the adsorbent was left still was evacuated to about 1 kPa and sealed, and then the pressure change in the jacket material was observed.
また、外被材内の圧力が極小になった後所定時間放置し、外被材内の気体吸着合金2を外気と触れないように取り出した。その気体吸着合金2を窒素雰囲気とした密閉系内に静置し、その系内の圧力変化を観察することにより、それぞれの気体吸着合金2の窒素吸着に対する残存能力を評価した。
Further, after the pressure in the jacket material became minimum, it was left for a predetermined time, and the
(実施例1)
吸着材6Aとして、図4に示すように、通気性のある袋材9中に気体吸着合金2を封入したものを用いている。気体吸着合金2は実施の形態1で示したものと同様のものを使用している。
Example 1
As the adsorbent 6A, as shown in FIG. 4, a gas-absorbing
吸着材6Aを外被材内に配設したとき、雰囲気圧力は約1kPaから15Paとなった。 When the adsorbent 6A was disposed in the jacket material, the atmospheric pressure was about 1 kPa to 15 Pa.
また、15Paとなった断熱体5を所定時間放置後、気体吸着合金2の窒素吸着に対する残存能力の評価を行うと、窒素をわずかに吸着することを確認した。
Moreover, after leaving the
(実施例2)
吸着材6Bとして、図5に示すように、上面を開口部とした容器11の底部に気体吸着合金2を入れ、その上を酸化カルシウムからなる水分吸着材10で覆い、圧縮成型したものを用いた。
(Example 2)
As the adsorbent 6B, as shown in FIG. 5, the
吸着材6Bを外被材内に配設したとき、雰囲気圧力は約1kPaから15Paとなった。 When the adsorbent 6B was disposed in the jacket material, the atmospheric pressure was about 1 kPa to 15 Pa.
また、15Paとなった断熱体5を所定時間放置後、気体吸着合金2の窒素吸着に対する残存能力の評価を行うと、窒素を吸着することを確認した。
Moreover, after leaving the
これは、実施例1に比べて周囲を水分吸着材10及び容器11で覆われており、水分等は水分吸着材で吸着するため、気体吸着合金2への負荷が小さくなったためと考えられる。
This is presumably because the surroundings were covered with the
(実施例3)
吸着材6Cとして、図6に示すように、圧縮成型した気体吸着合金2の周囲を、さらに酸化カルシウムからなる水分吸着材10で覆い圧縮成型したものである。
(Example 3)
As the adsorbent 6C, as shown in FIG. 6, the periphery of the compression-adsorbed
吸着材6Cを外被材内に配設したとき、雰囲気圧力は約1kPaから15Paとなった。 When the adsorbent 6C was disposed in the jacket material, the atmospheric pressure was about 1 kPa to 15 Pa.
また、15Paとなった断熱体5を所定時間放置後、気体吸着合金2の窒素吸着に対する残存能力の評価を行うと、窒素を吸着することを確認した。
Moreover, after leaving the
これは、実施例1に比べて周囲を水分吸着材10で覆われており、水分等は水分吸着材で吸着するため、気体吸着合金2への負荷が小さくなったためと考えられる。
This is thought to be because the load on the
(実施例4)
断熱体12として、図7に示すように、外被材8中に気体吸着合金2を袋材9に封入したもの、及び水分吸着材10を袋材9に封入したものを別々に用いている。
Example 4
As the
これらの吸着材を外被材内に配設したとき、雰囲気圧力は約1kPaから15Paとなった。 When these adsorbents were disposed in the jacket material, the atmospheric pressure was about 1 kPa to 15 Pa.
また、15Paとなった断熱体12を所定時間放置後、気体吸着合金2の窒素吸着に対する残存能力の評価を行うと、窒素を吸着することを確認したが、吸着量は実施例2、3と比較すると劣る。
In addition, after the
次に本発明の断熱体に対する比較例を示す。評価方法は実施例1に準じるものとする。 Next, the comparative example with respect to the heat insulating body of this invention is shown. The evaluation method is in accordance with Example 1.
(比較例1)
本発明の断熱体に対する比較例を示す。図3において、吸着材6aとして、Ni−Ti合金を用いた。NiとTiをAr雰囲気中ボールミルにてメカニカルアロイングを行い混合した結果、Ni−Ti合金は金属間化合物をつくった。
(Comparative Example 1)
The comparative example with respect to the heat insulating body of this invention is shown. In FIG. 3, a Ni—Ti alloy was used as the adsorbent 6a. Ni and Ti were mechanically alloyed and mixed in a ball mill in an Ar atmosphere. As a result, the Ni-Ti alloy produced an intermetallic compound.
吸着材6aを外被材内に配設したとき、雰囲気圧力は約1kPaからほとんど減少しなかった。 When the adsorbent 6a was disposed in the jacket material, the atmospheric pressure hardly decreased from about 1 kPa.
(実施の形態3)
図8は、本発明の実施の形態3における、断熱体を示す模式図である。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a schematic diagram showing a heat insulator in the third embodiment of the present invention.
図8において、本実施の形態は、断熱体13と断熱体14とを組み合わせたものである。吸着材6B、及び芯材7は実施の形態2の実施例2で示したものと同様の構成である。
In FIG. 8, the present embodiment is a combination of a heat insulator 13 and a
断熱体13は、ステンレスからなる複数枚の板状材を加工して内部を中空とした箱体15を用いている。また、断熱体14はドア体として用いている。
The heat insulator 13 uses a
断熱体13,14を形成する際、無機繊維集合体からなる芯材7、及び吸着材6Bを箱体内部に配設した後、箱体内部を真空排気し密閉化する。
When the
このように構成された断熱体13の内部圧力が50Paに達するのに要する時間は、真空排気だけで50Paに達するのに要する時間に比べて、5分の1以下であり、生産効率を向上させることが可能であることを確認した。 The time required for the internal pressure of the heat insulator 13 configured as described above to reach 50 Pa is less than one-fifth compared with the time required to reach 50 Pa only by vacuum evacuation, thereby improving production efficiency. Confirmed that it was possible.
(実施の形態4)
図9は、本発明の実施の形態4における、冷蔵庫を示す模式図である。
(Embodiment 4)
FIG. 9 is a schematic diagram showing a refrigerator in the fourth embodiment of the present invention.
図9において、冷蔵庫16は、実施の形態2で示したものと同様の構成の断熱体5を断熱材に用いた断熱箱体17を備える。
In FIG. 9, the
断熱箱体17は、鉄板からなる外箱18とプラスチックからなる内箱19とからなる箱体内部に、断熱体5を外箱18側に配設し、断熱体5以外の空間部を、硬質ウレタンフォーム20にて発泡充填したものである。
The
冷蔵庫16内には蒸発器21が配置され、圧縮機22、凝縮器23、キャピラリチューブ24とを環状に接続し、冷凍サイクルを形成する。
An
また、冷蔵庫16にはドア体25が取り付けられており、ドア体25の内部に断熱体5が配設され、断熱体5以外の空間部は硬質ウレタンフォーム20にて発泡充填されている。
In addition, a
このように構成された冷蔵庫16の消費電力量を測定したところ、断熱体5を装着しない冷蔵庫よりも30%低下しており、断熱効果を確認した。
When the electric power consumption of the
以上のように、本発明にかかる断熱体は、断熱体中の気体、その中でも特により活性の低い気体を吸着可能とすることにより、生産効率の向上、及び断熱性能の向上を図ることができ、優れた断熱性能を発現可能なものであり、冷凍冷蔵庫および冷凍機器をはじめとした温冷熱機器や、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。 As described above, the heat insulator according to the present invention can improve the production efficiency and the heat insulation performance by making it possible to adsorb the gas in the heat insulator, in particular, the gas having lower activity. It can exhibit excellent heat insulation performance, and can be applied to all types of heat insulation such as hot and cold equipment such as refrigerators and refrigerators, and objects to be protected from heat and cold.
1 断熱体
2 気体吸着合金
3 容器
4 外被材
5 断熱体
6 吸着材
7 芯材
8 外被材
9 袋材
10 水分吸着材
11 容器
12 断熱体
13 断熱体
14 断熱体
15 箱体
16 冷蔵庫
17 断熱箱体
18 外箱
19 内箱
20 硬質ウレタンフォーム
22 圧縮機
25 ドア体
DESCRIPTION OF
Claims (10)
項に記載の断熱体を有することを特徴とする冷凍・冷蔵機器もしくは冷熱機器。 An inner box and an outer box are provided, a heat insulator is arranged in a space formed by the outer box and the inner box, and the space other than the heat insulator is filled with a foam heat insulator, and the heat insulator is from claim 1. A refrigeration / refrigeration apparatus or a refrigeration apparatus comprising the heat insulator according to any one of claims 5 to 6.
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