JP4867699B2 - Gas adsorption device - Google Patents
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Description
本発明は、気体吸着材を大気中で保存可能とする気体吸着デバイスに関するものである。 The present invention relates to a gas adsorption device capable of storing a gas adsorbent in the atmosphere.
近年、高真空を必要とする工業技術への期待が高まりつつある。例えば、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, expectations for industrial technology that requires high vacuum are increasing. For example, 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、真空断熱材が提案されている。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して封止した断熱体である。 Therefore, vacuum heat insulating materials have been proposed as high performance heat insulating materials. This is a heat insulator in which a core material serving as a spacer is inserted into a jacket material having gas barrier properties and the inside is decompressed and sealed.
真空断熱材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、真空断熱材内部に存在する気体には大きく分けて次の3つがある。一つ目は、真空断熱材作製時、排気できずに残存する気体、二つ目は、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)、三つ目は、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 material, high-performance heat insulating performance can be obtained, but the gas existing inside the vacuum heat insulating material is roughly divided into the following three types. The first is the gas that cannot be evacuated during vacuum insulation material production, and the second is the gas generated from the core material and jacket material after being sealed under reduced pressure (adsorbed on the core material and jacket material). The third gas is a gas that enters from the outside through the jacket material.
これらの気体を吸着するため、吸着材を真空断熱材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 the vacuum heat insulating material with the adsorbent has been devised.
例えば、真空断熱材内の気体を、Ba−Li合金を用いて吸着するものがある(例えば、特許文献1参照)。真空断熱材内の吸着材が吸着すべき気体のうち、吸着困難な気体のひとつが窒素である。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、真空断熱材内部の真空度を維持するのである。 For example, there exists what adsorb | sucks the gas in a vacuum heat insulating material using a Ba-Li alloy (for example, refer patent document 1). Of the gases to be adsorbed by the adsorbent in the vacuum heat insulating material, one of the gases that are difficult to adsorb is nitrogen. This is because the nitrogen molecule is a nonpolar molecule having a large binding energy of about 940 kJ / mol, and thus it is difficult to activate. However, nitrogen can be adsorbed by the Ba-Li alloy, and the degree of vacuum inside the vacuum heat insulating material is maintained.
真空断熱材の性能の更なる向上を目的として、真空断熱材内部の真空度をさらに低下させることや、プラズマディスプレーパネル等の様に、高真空を必要とする機器のためBa−Liより高活性な気体吸着材の実用化が望まれている。
しかしながら、特許文献1に記載の上記従来の構成では、活性化のための熱処理を必要とせず、常温下でも窒素吸着可能であり、数分間は空気雰囲気で取扱い可能と記載されているが、気体吸着材を用いる機器を工業的に製造する条件では、取扱い上、より長い許容時間が望ましい。
However, the conventional configuration described in
これは、窒素吸着能力の多くが空気と接触する製造プロセスで消耗することによって、気体吸着材を用いる機器の経時的な性能維持のための吸着能力が乏しくなり、性能劣化や性能ばらつきが大きくなることを防止するためである。真空断熱材等のさらなる高性能化が望まれている中で、機器内部の真空度維持を図るために、吸着材をより安定的に高効率に使いこなすことが大きな課題であった。 This is because most of the nitrogen adsorption capacity is consumed in the manufacturing process that comes into contact with air, so that the adsorption capacity for maintaining the performance over time of the equipment using the gas adsorbent becomes poor, and the performance deterioration and performance variation increase. This is to prevent this. While further improvement in performance of vacuum heat insulating materials and the like is desired, in order to maintain the degree of vacuum inside the equipment, it has been a big problem to use the adsorbent more stably and efficiently.
気体吸着材の活性の高さ、つまり、大気中に放置された場合に吸着が飽和するまでの時間は、その形態と材料仕様ごとに異なる。例えば、気体吸着材がペレット状であれば、比較的長い時間大気中に放置しても飽和しない。一方、気体吸着材が粉末状であれば、比表面積が大きくなるため、短時間大気中に放置しただけであっても飽和してしまう。 The height of activity of the gas adsorbent, that is, the time until the adsorption is saturated when left in the atmosphere varies depending on the form and material specifications. For example, if the gas adsorbent is in the form of pellets, it will not saturate even if left in the atmosphere for a relatively long time. On the other hand, if the gas adsorbent is in powder form, the specific surface area becomes large, so that even if it is left in the atmosphere for a short time, it is saturated.
従って、上記の構造ではBa−Liより高活性で、粉末状の気体吸着材を用いた場合は、大気に接触可能な時間が非常に短くなる可能性がある。 Therefore, in the above structure, when a powdery gas adsorbent is used, which has a higher activity than Ba-Li, there is a possibility that the time that can be contacted with the atmosphere will be very short.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高活性な気体吸着材が粉末状であっても、大気中で長時間保存可能とする気体吸着デバイスを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a gas adsorption device that can be stored in the atmosphere for a long time even when the highly active gas adsorbent is in a powder form.
上記目的を達成するために、本発明の気体吸着デバイスは、気体吸着材と、熱可塑性素材からなり前記気体吸着材を内包し貫通孔ができるまで前記気体吸着材が外部の気体を吸着することを防止する容器と、軟化する前の前記容器に対しては前記容器を貫通しない程度の力で前記容器に突き刺し力を加え続けており所定の温度上昇で軟化した前記容器に対しては前記突き刺し力で前記容器を変形させて前記容器に貫通孔をあける部材とを有するものである。 In order to achieve the above object, the gas adsorbing device of the present invention comprises a gas adsorbing material and a thermoplastic material, the gas adsorbing material adsorbs an external gas until the gas adsorbing material is contained and a through hole is formed. For the container that has been softened at a predetermined temperature rise, the container that has been softened with a predetermined temperature rise is applied to the container that is not softened, and the container that has been softened at a predetermined temperature rise. A member that deforms the container with force to open a through-hole in the container.
上記構成において、軟化する前の容器には部材が突き刺し力を加えているが、容器の強度と部材の突き刺し力の強さとの関係で、部材が容器に貫通孔をあけるまでには至っておらず、容器は密閉状態を保っており、容器内の気体吸着材は容器外の気体を吸着しておらず吸着力は劣化していない。このため、気体吸着デバイスの不使用時は、気体吸着材を劣化させることなく気体吸着材を収納した気体吸着デバイスを長時間保存できる。 In the above configuration, the member applies a piercing force to the container before softening, but due to the relationship between the strength of the container and the piercing force of the member, the member has not yet reached a through hole in the container. The container is kept in a hermetically sealed state, and the gas adsorbent in the container does not adsorb the gas outside the container and the adsorbing power is not deteriorated. For this reason, when the gas adsorbing device is not used, the gas adsorbing device containing the gas adsorbing material can be stored for a long time without deteriorating the gas adsorbing material.
また、気体吸着デバイスを使用する場合は、気体吸着デバイスの温度を所定温度以上に上昇させる。容器の温度を所定温度(容器の軟化温度)以上に上昇させると、容器は熱可塑性素材からなるため温度の上昇とともに軟化して、部材の突き刺し力で容器が変形し、やがて、容器に貫通孔ができ、容器内の気体吸着材が容器外の気体を吸着することができるようになる。 Moreover, when using a gas adsorption device, the temperature of a gas adsorption device is raised more than predetermined temperature. When the temperature of the container is raised to a predetermined temperature (the softening temperature of the container) or higher, the container is made of a thermoplastic material and softens as the temperature rises, and the container is deformed by the piercing force of the member. The gas adsorbent in the container can adsorb the gas outside the container.
以上のように本発明の気体吸着デバイスでは、容器内の気体吸着材が存在する空間が容器の外側の空間と遮断された状態から容器内の気体吸着材が存在する空間が容器の外側の空間と連通する状態への変化(気体吸着材の密閉解除)が、所定の温度の変化により起きるので、気体吸着材を真空機器に適用する際、温度以外の因子を制御する必要が無く、生産性の向上を図ることが可能である。また、真空機器に適用後に温度を制御することにより気体吸着デバイスの切り替えが可能であるため、真空機器の筐体外部から力を加えるのが不可能な場合であっても切り替え可能である。 As described above, in the gas adsorption device of the present invention, the space in which the gas adsorbent in the container exists is separated from the space in which the gas adsorbent in the container exists from the space outside the container. Since the change to the state of communication with the gas adsorbent (releasing the gas adsorbent) occurs due to a change in the predetermined temperature, there is no need to control factors other than temperature when applying the gas adsorbent to vacuum equipment, and productivity It is possible to improve. In addition, since the gas adsorption device can be switched by controlling the temperature after application to the vacuum device, it is possible to switch even when it is impossible to apply a force from the outside of the housing of the vacuum device.
ここで、真空機器とは、真空断熱材等のように、内部を真空にすることにより機能を発現する機器のことである。 Here, the vacuum equipment refers to equipment that exhibits its function by evacuating the inside, such as a vacuum heat insulating material.
また、切り替えとは、気体吸着デバイス容器の密閉性が解除され、気体吸着材が容器外部の気体を吸着可能となることである。 The switching means that the gas adsorbing device container is released from hermeticity and the gas adsorbing material can adsorb gas outside the container.
気体吸着デバイスの切り替えが温度により行われるため、真空機器への設置時に雰囲気温度の制御をするだけでよく、任意の状況で切り替えが可能である。従って、真空機器筐体が変形せず、外部から力を加えることができない場合であっても切り替え可能である。 Since the gas adsorbing device is switched depending on the temperature, it is only necessary to control the atmospheric temperature at the time of installation in the vacuum equipment, and switching can be performed in any situation. Therefore, even when the vacuum device casing is not deformed and a force cannot be applied from the outside, it can be switched.
また、気体吸着デバイスを真空機器に設置し、真空機器を密閉した後の切り替えが可能である。従って、吸着する必要のない気体、つまり、真空機器外部の気体を吸着することがなく、保存時、真空機器への適用時における気体吸着材の劣化を防ぐことができる。 Moreover, the gas adsorption device can be installed in a vacuum device and can be switched after the vacuum device is sealed. Therefore, gas that does not need to be adsorbed, that is, gas outside the vacuum device is not adsorbed, and deterioration of the gas adsorbent during storage and application to the vacuum device can be prevented.
本発明の請求項1に記載の気体吸着デバイスの発明は、気体吸着材と、熱可塑性素材からなり前記気体吸着材を内包し貫通孔ができるまで前記気体吸着材が外部の気体を吸着することを防止する容器と、軟化する前の前記容器に対しては前記容器を貫通しない程度の力で前記容器に突き刺し力を加え続けており所定の温度上昇で軟化した前記容器に対しては前記突き刺し力で前記容器を変形させて前記容器に貫通孔をあける部材とを有するものである。
The invention of the gas adsorption device according to
上記構成において、軟化する前の容器には部材が突き刺し力を加えているが、容器の強度と部材の突き刺し力の強さとの関係で、部材が容器に貫通孔をあけるまでには至っておらず、容器は密閉状態を保っており、容器内の気体吸着材は容器外の気体を吸着しておらず吸着力は劣化していない。このため、気体吸着デバイスの不使用時は、気体吸着材を劣化させることなく気体吸着材を収納した気体吸着デバイスを長時間保存できる。 In the above configuration, the member applies a piercing force to the container before softening, but due to the relationship between the strength of the container and the piercing force of the member, the member has not yet reached a through hole in the container. The container is kept in a hermetically sealed state, and the gas adsorbent in the container does not adsorb the gas outside the container and the adsorbing power is not deteriorated. For this reason, when the gas adsorbing device is not used, the gas adsorbing device containing the gas adsorbing material can be stored for a long time without deteriorating the gas adsorbing material.
また、気体吸着デバイスを使用する場合は、気体吸着デバイスの温度を所定温度以上に上昇させる。容器の温度を所定温度(容器の軟化温度)以上に上昇させると、容器は熱可塑性素材からなるため温度の上昇とともに軟化して、部材の突き刺し力で容器が変形し、やがて、容器に貫通孔ができ、容器内の気体吸着材が容器外の気体を吸着することができるようになる。 Moreover, when using a gas adsorption device, the temperature of a gas adsorption device is raised more than predetermined temperature. When the temperature of the container is raised to a predetermined temperature (the softening temperature of the container) or higher, the container is made of a thermoplastic material and softens as the temperature rises, and the container is deformed by the piercing force of the member. The gas adsorbent in the container can adsorb the gas outside the container.
以上のように本発明の気体吸着デバイスでは、容器内の気体吸着材が存在する空間が容器の外側の空間と遮断された状態から容器内の気体吸着材が存在する空間が容器の外側の空間と連通する状態への変化(気体吸着材の密閉解除)が、所定の温度の変化により起きるので、気体吸着材を真空機器に適用する際、温度以外の因子を制御する必要が無く、生産性の向上を図ることが可能である。また、真空機器に適用後に温度を制御することにより気体吸着デバイスの切り替えが可能であるため、真空機器の筐体外部から力を加えるのが不可能な場合であっても切り替え可能である。 As described above, in the gas adsorption device of the present invention, the space in which the gas adsorbent in the container exists is separated from the space in which the gas adsorbent in the container exists from the space outside the container. Since the change to the state of communication with the gas adsorbent (releasing the gas adsorbent) occurs due to a change in the predetermined temperature, there is no need to control factors other than temperature when applying the gas adsorbent to vacuum equipment, and productivity It is possible to improve. In addition, since the gas adsorption device can be switched by controlling the temperature after application to the vacuum device, it is possible to switch even when it is impossible to apply a force from the outside of the housing of the vacuum device.
また、気体吸着デバイスの切り替えが温度により行われるため、真空機器への設置時に雰囲気温度の制御をするだけでよく、任意の状況で切り替えが可能である。従って、真空機器筐体が変形せず、外部から力を加えることができない場合であっても切り替え可能である。 In addition, since the gas adsorption device is switched depending on the temperature, it is only necessary to control the atmospheric temperature at the time of installation in the vacuum equipment, and the switching can be performed in any situation. Therefore, even when the vacuum device casing is not deformed and a force cannot be applied from the outside, it can be switched.
また、気体吸着デバイスを真空機器に設置し、真空機器を密閉した後の切り替えが可能である。従って、吸着する必要のない気体、つまり、真空機器外部の気体を吸着することがなく、保存時、真空機器への適用時における気体吸着材の劣化を防ぐことができる。 Moreover, the gas adsorption device can be installed in a vacuum device and can be switched after the vacuum device is sealed. Therefore, gas that does not need to be adsorbed, that is, gas outside the vacuum device is not adsorbed, and deterioration of the gas adsorbent during storage and application to the vacuum device can be prevented.
気体吸着材が高活性である程、また、比表面積が大きくなる程、取り扱いの条件が厳しくなる。つまり、気体吸着材の活性を維持するために、空気に接触可能な時間が短くなり、また、接触可能な圧力も小さくなる。 The higher the activity of the gas adsorbent and the greater the specific surface area, the more severe the handling conditions. That is, in order to maintain the activity of the gas adsorbent, the time that can be contacted with air is shortened, and the pressure that can be contacted is also reduced.
従って、このような気体吸着材は、保存時に加えて、真空機器に設置する際の劣化も問題となる。従って、真空機器に気体吸着材を設置する際は、吸着すべき気体が存在する空間、つまり真空機器内部の圧力が、可能な限り低い状態となってから連通させる必要がある。 Therefore, such a gas adsorbing material also has a problem of deterioration when it is installed in a vacuum apparatus in addition to storage. Therefore, when installing the gas adsorbent in the vacuum equipment, it is necessary to communicate after the space in which the gas to be adsorbed, that is, the pressure inside the vacuum equipment is as low as possible.
真空機器の一例として、真空断熱材に気体吸着材を適用する際は、ガスバリア性の外被材中に芯材と気体吸着材を挿入したものをチャンバーに設置後、チャンバーを減圧し、外被材内部を減圧後、外被材の開口部を封止する。 As an example of vacuum equipment, when a gas adsorbent is applied to a vacuum heat insulating material, a core material and a gas adsorbent inserted into a gas barrier outer jacket material are placed in the chamber, the chamber is decompressed, After decompressing the inside of the material, the opening of the jacket material is sealed.
この際、チャンバー内の減圧は真空ポンプにて行われる。常圧領域、つまり真空封止前ではポンプ、吸着材いずれによっても減圧することが可能である。一方、低圧領域、つまり真空封止後の外被材内部には、真空ポンプで減圧しきれなかった気体、真空封止後に外被材を通して侵入する気体、芯材から発生する気体が存在し、これらは気体吸着材のみで吸着が可能である。従って、真空封止後の外被材内部において気体吸着材の能力を十分に発揮するためには、真空封止後に外部に連通することが必要である。 At this time, the pressure in the chamber is reduced by a vacuum pump. In the normal pressure region, that is, before vacuum sealing, the pressure can be reduced by either a pump or an adsorbent. On the other hand, in the low pressure region, that is, inside the jacket material after vacuum sealing, there is a gas that could not be decompressed by the vacuum pump, a gas that penetrates through the jacket material after vacuum sealing, and a gas generated from the core material, These can be adsorbed only with a gas adsorbent. Therefore, in order to fully demonstrate the capability of the gas adsorbent inside the outer jacket material after vacuum sealing, it is necessary to communicate with the outside after vacuum sealing.
真空機器は、内部に気体吸着材を設置した後は密閉されるため、外部から直接力を加えることにより気体吸着デバイスを切り替えることは困難である。従って、気体吸着材の切り替えは遠隔操作による切り替えが望ましい。遠隔操作による切り替えの手段として、気体吸着デバイスの温度変化により、気体吸着デバイスの密閉を解除する方法が有力である。 Since the vacuum equipment is sealed after the gas adsorbing material is installed inside, it is difficult to switch the gas adsorbing device by applying a force directly from the outside. Therefore, it is desirable to switch the gas adsorbent by remote control. As a means for switching by remote operation, a method of releasing the sealing of the gas adsorption device by changing the temperature of the gas adsorption device is effective.
真空機器が密閉された後、温度を変化させることにより、内部の気体吸着デバイスの温度をも変化させ、所定の温度に到達することにより切り替えが可能である。温度変化による切り替えの方法としては、本発明では、予め部材で容器に突き刺し力を加えておき、低温状態では容器の強度が勝るため変形しないが、容器の温度上昇により軟化して変形することにより貫通孔を生じさせる方法を採用している。 After the vacuum apparatus is sealed, the temperature of the internal gas adsorption device is also changed by changing the temperature, and switching is possible by reaching a predetermined temperature. As a method of switching due to temperature change, in the present invention, a piercing force is applied to the container in advance with a member, and the container strength is superior in a low temperature state, so it does not deform, but by softening and deforming due to the temperature rise of the container, A method of generating a through hole is adopted.
以上のような方法を用いることにより、気体吸着デバイスに外部から力を加えずに変形させ、密閉性を解除して、吸着能力を発揮することができる。 By using the method as described above, the gas adsorbing device can be deformed without applying external force, the sealing property can be released, and the adsorbing ability can be exhibited.
さらに、真空機器を封止後に切り替えを行うため、気体吸着デバイスに、気体吸着材で吸着困難な気体が存在すると、真空封止後の真空機器内に残ってしまう。従って、気体吸着デバイス内部は予め真空にしておく必要があり、その許容圧力は100Pa以下である。 Further, since the switching is performed after sealing the vacuum equipment, if a gas that is difficult to be adsorbed by the gas adsorbent exists in the gas adsorption device, it remains in the vacuum equipment after the vacuum sealing. Therefore, the inside of the gas adsorption device needs to be evacuated in advance, and the allowable pressure is 100 Pa or less.
ここで、容器とは、例えば、球殻のように空間を内外に分断するものである。また、容器はガスバリア性に優れ、ガス透過度が104[cm3/m2・day・atm]以下であることが好ましく、より望ましくは103[cm3/m2・day・atm]以下となるものである。 Here, the container is one that divides the space into the inside and outside like a spherical shell, for example. Further, the container is excellent in gas barrier properties, and the gas permeability is preferably 10 4 [cm 3 / m 2 · day · atm] or less, and more preferably 10 3 [cm 3 / m 2 · day · atm] or less. It will be.
熱可塑性素材とは、温度の上昇により、同一の押圧力によって、より変形しやすくなるものである。これらの条件を満たすものとしては、金属、ガラス、プラスチック等がある。 The thermoplastic material is more easily deformed by the same pressing force due to an increase in temperature. There are metals, glass, plastics and the like that satisfy these conditions.
容器に押圧力(突き刺し力)を加える部材とは、所定の状況に設定することにより、外部からの力を加えることなく、容器に対して定常的に力を加える部材である。これらの手段は、弾性体に変形を加え、変形が戻ろうとする動作を容器により妨げることで、反作用の法則で容器に力が加えられるものである。例えば、有限な広さを有する容器に圧縮した状態で圧縮ばねを封入することがこれに相当する。圧縮ばねは長くなろうとすることで容器に押圧力(突き刺し力)を加える。 The member that applies a pressing force (piercing force) to the container is a member that constantly applies a force to the container without applying an external force by setting it to a predetermined state. These means apply a force to the container according to the law of reaction by applying deformation to the elastic body and preventing the container from attempting to return the deformation. For example, it corresponds to enclosing a compression spring in a compressed state in a container having a finite size. The compression spring applies a pressing force (piercing force) to the container by trying to be long.
本発明での軟化とは、素材の強度が低下して貫通孔が生じうるようになることである。従って、ガラスの軟化温度やプラスチックの軟化温度などは通常定義されている温度と異なる場合がある。従って、軟化する温度は物質により一意的なものではなく、容器に加わる押圧力(突き刺し力)との兼ね合いで決定する。つまり、容器に加えられる押圧力(突き刺し力)が大きい場合は、容器の強度が大きくても変形して貫通孔が生じうるため軟化する温度は通常定義されている温度より低くなる。容器に加えられる力が小さい場合は、容器の軟化温度は、通常定義されている軟化温度に近くなる。 The softening in the present invention means that the strength of the material is lowered and a through hole can be generated. Therefore, the softening temperature of glass, the softening temperature of plastic, etc. may be different from the normally defined temperature. Therefore, the softening temperature is not unique depending on the substance, and is determined in consideration of the pressing force (piercing force) applied to the container. That is, when the pressing force (the piercing force) applied to the container is large, the temperature at which the container is softened is lower than the normally defined temperature because the container can be deformed to generate a through-hole even if the container is strong. When the force applied to the container is small, the softening temperature of the container is close to the normally defined softening temperature.
請求項2に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項1に記載の発明において、軟化した状態の前記容器に前記部材が突き刺し力を加えた時に、前記容器が変形する部分を制限して、前記容器に貫通孔ができないように前記容器が変形することを防止する支持体を、前記容器における前記部材による変形を防ぎたい部分の内面に当接または近接するように設けたものである。
The invention of the gas adsorption device according to
温度の上昇により容器が軟化すると、容易に変形するようになる。従って、容器に押圧力(突き刺し力)を加える部材により予め加えられていた力により、容器は変形する。この際、容器は脆性が低くなっているため、部材の押圧力(突き刺し力)に追従して変形し、貫通孔が生じにくい。軟化している容器に貫通孔を生じさせるためには、押圧力(突き刺し力)による変形を容器の狭い部分に集中させることが効果的である。このためには、容器の変形を一部分に担わせるため、変形させる部分の周囲の変形を制限することが必要である。このように、変形させる部分の周囲の変形を制限する部材を支持体と称する。さらに十分な強度とは、部材の押圧力(突き刺し力)に抗してその形状を維持し、容器の変形を制限することが可能な強度である。 When the container softens due to an increase in temperature, it easily deforms. Therefore, the container is deformed by a force applied in advance by a member that applies a pressing force (piercing force) to the container. At this time, since the container is low in brittleness, the container is deformed following the pressing force (piercing force) of the member, and a through hole is hardly generated. In order to generate a through-hole in a softened container, it is effective to concentrate deformation due to a pressing force (piercing force) on a narrow part of the container. For this purpose, it is necessary to limit the deformation around the part to be deformed in order to cause the container to be deformed in part. Thus, the member which restrict | limits the deformation | transformation around the part to deform | transform is called a support body. Further, sufficient strength is strength that can maintain the shape against the pressing force (piercing force) of the member and limit deformation of the container.
このように、容器の変形は、支持体により変形が制限されていない部分に集中するため、この部分の変形率は非常に大きくなり、容器の壁面が破断する。従って、容器には貫通孔が生じ、外部の気体の吸着が可能になる。 Thus, since the deformation of the container is concentrated on the portion where the deformation is not restricted by the support, the deformation rate of this portion becomes very large and the wall surface of the container is broken. Accordingly, a through hole is formed in the container, and external gas can be adsorbed.
ここで、支持体は容器の軟化温度で十分な強度を有し、気体の発生が少ないものであれば特に制限するものではなく、金属、ガラス、セラミックス等の素材を用いることができる。 Here, the support is not particularly limited as long as it has sufficient strength at the softening temperature of the container and generates less gas, and materials such as metal, glass, and ceramics can be used.
請求項3に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項1または請求項2に記載の発明における前記容器が、プラスチックからなるものである。
In the invention of the gas adsorption device according to
真空機器は構成要素の強度により、大気圧に抗してその形状を維持している。このため、真空機器の一部分が軟化温度より高くなると、大気圧により変形してしまう。従って、容器の軟化温度は、真空機器の構成要素の軟化温度より低いことが必須である。プラスチックは、金属、硝子等の熱可塑性材料に比較して著しく軟化温度が低いため、真空機器の構成要素より軟化温度が低くなることは容易である。従って、容器をプラスチックとすることで、真空機器の構成の自由度を向上することができる。 The vacuum equipment maintains its shape against atmospheric pressure due to the strength of the components. For this reason, if a part of vacuum equipment becomes higher than a softening temperature, it will deform | transform by atmospheric pressure. Therefore, it is essential that the softening temperature of the container is lower than the softening temperature of the components of the vacuum equipment. Plastics have a remarkably lower softening temperature than thermoplastic materials such as metals and glass, so that it is easier to lower the softening temperature than components of vacuum equipment. Therefore, the freedom degree of a structure of a vacuum device can be improved by making a container into a plastic.
請求項4に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項3に記載の発明における前記容器が、ポリエチレンテレフタレートからなるものである。 According to a fourth aspect of the invention of the gas adsorption device, the container in the third aspect of the invention is made of polyethylene terephthalate.
ポリエチレンテレフタレートは、プラスチックの中でも特に軟化温度が低いため、より低温で容器に貫通孔を生じさせることができる。また、ガスバリア性が高いため、より薄い厚さでガス透過度を104[cm3/m2・day・atm]以下あるいは103[cm3/m2・day・atm]以下とすることが可能である。従って、容器の低コスト化、小型化が可能である。さらに、熱可塑性樹脂の中でも特に汎用性が高いため、より信頼性の高い容器を得ることが可能である。 Since polyethylene terephthalate has a particularly low softening temperature among plastics, a through-hole can be formed in the container at a lower temperature. In addition, since the gas barrier property is high, the gas permeability may be 10 4 [cm 3 / m 2 · day · atm] or less or 10 3 [cm 3 / m 2 · day · atm] or less with a thinner thickness. Is possible. Accordingly, the cost and size of the container can be reduced. Furthermore, since the versatility is particularly high among thermoplastic resins, it is possible to obtain a more reliable container.
請求項5に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項3に記載の発明における前記容器が、ポリエチレンからなるものである。 According to a fifth aspect of the present invention, the container in the third aspect of the invention is made of polyethylene.
気体吸着材は、一般に水との親和性が高い。従って、容器内部の気体が水分を多く含む場合、水を吸着することにより気体を吸着できる量が低下してしまう。気体を選択的に吸着するためには、気体吸着材の周囲を水分吸着材で被い、気体吸着材に到達する気体に含まれる水の量を低減させる等の措置が必要となる。 The gas adsorbent generally has a high affinity with water. Therefore, when the gas inside the container contains a large amount of moisture, the amount of gas that can be adsorbed decreases by adsorbing water. In order to selectively adsorb the gas, measures such as covering the periphery of the gas adsorbent with a moisture adsorbent and reducing the amount of water contained in the gas reaching the gas adsorbent are necessary.
一方、容器内部の気体に含まれる水分が少ない場合、特別の措置を施す必要がない。 On the other hand, when the moisture contained in the gas inside the container is small, it is not necessary to take special measures.
ここで、ポリエチレンは熱可塑性樹脂の中では水分の透過度が小さいため容器内部への水分の侵入を抑制して、容器内部の水分の量を低減させることができる。 Here, since the moisture permeability of polyethylene is small in the thermoplastic resin, it is possible to reduce the amount of moisture inside the container by suppressing the penetration of moisture into the container.
従って、気体吸着材の周囲を水分吸着材で被う必要がなく、気体吸着デバイス作製のコストを低減することができる。 Therefore, it is not necessary to cover the periphery of the gas adsorbing material with the moisture adsorbing material, and the cost for producing the gas adsorbing device can be reduced.
請求項6に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の発明において、前記部材の少なくとも一部が、金属からなるものである。
The invention of the gas adsorption device according to
容器に貫通孔が生じる温度は、真空機器に加わる温度を低減するため、可能な限り低くすることが望ましい。このために、容器の単位面積あたりに加わる力を大きくし、容器の軟化の程度が少くても貫通孔が生じるようにすることが望ましい。 The temperature at which the through hole is generated in the container is desirably as low as possible in order to reduce the temperature applied to the vacuum equipment. For this reason, it is desirable to increase the force applied per unit area of the container so that a through hole is formed even if the degree of softening of the container is small.
容器の単位面積に加わる力を大きくすることは、容器に押圧力(突き刺し力)を加える部材と、容器の接触面積を小さくすることで達成される。容器に押圧力(突き刺し力)を加える部材と、容器の接触面積を小さくするには、部材が容器と接触する部分を鋭利な形状とすればよい。 Increasing the force applied to the unit area of the container is achieved by reducing the contact area between the member that applies a pressing force (piercing force) to the container and the container. In order to reduce the contact area between the member that applies a pressing force (piercing force) to the container and the container, the portion where the member contacts the container may be formed into a sharp shape.
この際、部材が容器と接触する部分の軟化温度が、容器の軟化温度より低いか同等の場合、容器の軟化温度では、その鋭利性が失われてしまう。従って、部材が容器と接触する部分の軟化温度は容器の軟化温度より著しく高いことが求められる。金属はプラスチックより軟化温度が著しく高いため、以上のような条件を満たすことができる。 At this time, when the softening temperature of the portion where the member contacts the container is lower than or equal to the softening temperature of the container, the sharpness is lost at the softening temperature of the container. Therefore, the softening temperature of the portion where the member comes into contact with the container is required to be significantly higher than the softening temperature of the container. Since metal has a remarkably higher softening temperature than plastic, the above conditions can be satisfied.
本発明で使用可能な金属としては、鉄、銅、アルミニウム等、通常、構造体として用いられるものを用いることが望ましい。また、単独の金属ではなく、ステンレス、ジュラルミン等、構造体として用いることができる合金を用いても良い。 As a metal that can be used in the present invention, it is desirable to use a metal that is usually used as a structure, such as iron, copper, and aluminum. In addition, an alloy that can be used as a structure, such as stainless steel and duralumin, may be used instead of a single metal.
請求項7に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の発明において、前記部材の少なくとも一部が、ばねになっているものである。 An invention of a gas adsorption device according to a seventh aspect is the invention according to any one of the first to sixth aspects, wherein at least a part of the member is a spring.
部材が容器に押圧力(突き刺し力)を加え続けるためには、その一部を弾性体で構成し、力を加えその力が開放されようとする作用で容器に力を加える現象が利用できる。クリップで物体を挟む事等がこれに該当する。 In order for the member to continuously apply a pressing force (piercing force) to the container, a phenomenon can be used in which a part of the member is made of an elastic body and a force is applied to the container by applying the force to release the force. For example, the object is sandwiched between clips.
弾性体がばねであることにより、容器に加える力を容易に制御できる。 Since the elastic body is a spring, the force applied to the container can be easily controlled.
請求項8に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項6または請求項7に記載の発明における前記部材が、容器に内設されているものである。
The invention of the gas adsorption device according to claim 8 is the one in which the member in the invention according to
真空機器内部に十分な空間が確保できない場合、気体吸着デバイスは可能な限り小型化することが求められる。容器に押圧力(突き刺し力)を加える部材を容器に内包することにより、気体吸着デバイスを小型化することができる。さらに、容器に対して内側から押圧力(突き刺し力)を加えるため、部材を容器に固定することが容易であり、構造を簡素化することができ、コストを低減することができる。 If sufficient space cannot be secured inside the vacuum device, the gas adsorption device is required to be as small as possible. By enclosing a member that applies a pressing force (piercing force) to the container, the gas adsorption device can be miniaturized. Furthermore, since a pressing force (piercing force) is applied to the container from the inside, it is easy to fix the member to the container, the structure can be simplified, and the cost can be reduced.
簡素化した構造および、押圧力(突き刺し力)を加える手法の一例としては、ばねの部材を、縮めた状態で容器に封入することがあげられる。ばねは、伸びようとする力を容器に加え続けるため、容器の温度が上昇することにより軟化して、容器に貫通孔が生じる。 An example of a simplified structure and a technique for applying a pressing force (piercing force) is to enclose a spring member in a contracted state. Since the spring continues to apply a force to be stretched to the container, the spring softens as the temperature of the container rises, and a through hole is generated in the container.
請求項9に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項6または請求項7に記載の発明における前記部材が、容器に外設されているものである。
The invention of the gas adsorption device according to claim 9 is such that the member in the invention according to
容器に押圧力(突き刺し力)を加える部材が容器に外設されているため容器に加わる押圧力(突き刺し力)は容器の外側から内側へ作用することになる。従って、容器の外側が変形困難な物体で満たされているために容器の内側から外側への押圧力(突き刺し力)により貫通孔を生じさせることが困難な場合であっても容易に貫通孔を生じさせることができる。 Since a member for applying a pressing force (piercing force) to the container is provided outside the container, the pressing force (piercing force) applied to the container acts from the outside to the inside of the container. Therefore, even if it is difficult to generate a through-hole by pressing force (piercing force) from the inside to the outside of the container because the outside of the container is filled with an object that is difficult to deform, the through-hole can be easily formed. Can be generated.
請求項10に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の発明における気体吸着材が、CuZSM−5からなるものである。
In the gas adsorption device according to claim 10, the gas adsorbent according to any one of
CuZSM−5は非常に高活性であるため、使用前の空気との接触は僅かでも避けるべきである。真空機器に設置後に容器の温度を上昇させることにより、真空機器への設置過程における空気への接触を防ぐことができる。 CuZSM-5 is very highly active, so any contact with air before use should be avoided. By increasing the temperature of the container after installation in the vacuum device, contact with air during the installation process in the vacuum device can be prevented.
以上のように、温度の上昇により軟化した容器に、予め加わっていた押圧力(突き刺し力)により貫通孔を生じさせ、密閉性を解除することにより、容器内の気体吸着材が、容器外の気体を吸着することができるようになる。 As described above, the container softened by the rise in temperature is caused to have a through-hole by the pressing force (piercing force) applied in advance and the hermeticity is released, so that the gas adsorbent in the container Gas can be adsorbed.
さらに、プラスチックとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンの他、ナイロン、ポリスチレン、ポリブチレンテレフタレート等を用いることができ、それぞれのプラスチックにおいて分子量の適正化や、添加剤により軟化温度をコントロールし、切り替え温度を変化するものである。 In addition to polyethylene terephthalate and polyethylene, nylon, polystyrene, polybutylene terephthalate, etc. can be used as plastics. In each plastic, the molecular weight is optimized and the softening temperature is controlled by additives to change the switching temperature. To do.
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この発明が限定されるものではない。また、真空機器の一例として真空断熱材をあげる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments. Moreover, a vacuum heat insulating material is mention | raise | lifted as an example of a vacuum device.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における気体吸着デバイスの切り替え前の側面図、図2は、同実施の形態1における気体吸着デバイスの切り替え前の断面図、図3は、同実施の形態1における気体吸着デバイスの切り替え後の断面図である。
(Embodiment 1)
1 is a side view before switching of a gas adsorption device according to
図1から図3に示すように、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、CuZSM−5からなる気体吸着材2と、両端が塞がれた円筒状で熱可塑性素材であるポリエチレンテレフタレートからなり気体吸着材2を真空状態で内包し貫通孔ができるまで気体吸着材2が外部の気体を吸着することを防止する容器3と、略C字形の金属製のばねで両端を広げて両端が容器3の円筒状の外周面に容器3の外側から内側への押圧力(突き刺し力)を加えるように付勢して容器3の外に設けられ軟化する前の容器3に対しては容器3を貫通しない程度の力で容器3に突き刺し力を加え続けており所定の温度上昇で軟化した容器3に対しては突き刺し力で容器3を変形させて容器3に貫通孔をあける部材4と、軟化した状態の容器3に部材4が突き刺し力を加えた時に、容器3が変形する部分を制限して、容器3に貫通孔ができないように容器3が変形することを防止する金属製で側壁面の一部に孔をあけた円筒状の支持体5とを有し、支持体5を、支持体5の孔が略C字形の部材の先端が尖った一端と重なるように容器3における部材4による変形を防ぎたい部分の内面に当接または近接するように設けたものである。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図4は、同実施の形態1の気体吸着デバイスを内包した真空断熱材の概略断面図である。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a vacuum heat insulating material including the gas adsorption device according to the first embodiment.
図4に示すように、真空断熱材6は、気体吸着デバイス1とガラス繊維からなる芯材7とを、プラスチックラミネートフィルムの3方をシールして袋状とした外被材8内に入れて、減圧下で、袋状の外被材8の開口部をシールしたものである。
As shown in FIG. 4, the vacuum
以上のように構成された本実施の形態の気体吸着デバイス1について、以下、気体吸着デバイス1の動作、作用を説明する。
Regarding the
最初は、気体吸着材2は、プラスチック(ポリエチレンテレフタレート)製の容器3で形成される閉空間に真空封止されている。また、気体吸着デバイス1の保存は、室温付近の温度で保存する。容器3には部材4における先端が尖った一端が突き刺し力を加えているが、気体吸着デバイス1が室温付近の温度で保存されているために容器3は軟化しておらず、容器3の強度と部材4の突き刺し力の強さとの関係で、部材4が容器3に貫通孔をあけるまでには至っておらず、容器3は密閉状態を保っており、容器3内の気体吸着材2は容器3外の気体を吸着しておらず吸着力は劣化していない。このため、気体吸着デバイス1の不使用時は、気体吸着デバイス1を長時間大気中に放置しても、気体吸着材2は容器3外の気体に触れず気体吸着材2を劣化せず、気体吸着材2を収納した気体吸着デバイス1を長時間大気中で保存できる。
Initially, the
気体吸着デバイス1を芯材7と共に外被材8内に減圧封止した後、真空断熱材6を加熱すると、外被材8、芯材7を介して気体吸着デバイス1に熱が伝わり容器3の温度も上昇する。そして、容器3の温度を所定温度(容器3が軟化する温度)以上に上昇させると、容器3は熱可塑性素材(熱可塑性プラスチック)からなるため温度の上昇とともに軟化して、部材4の突き刺し力で容器3が変形するが、支持体5により容器3の変形可能な箇所は制限されるため、容器3の変形は略C字形の部材4の一端の突起部が容器3に押圧力(突き刺し力)を加える部分およびその近辺に集中する。やがて、容器3の変形する部分の変形率が大きくなって容器3に貫通孔ができ、容器3内の気体吸着材2が容器3外の外被材8内の気体を吸着することができるようになる。
When the vacuum
以上のような機構により、保存時、真空断熱材6への適用時のいずれの場合においても、気体吸着材2が劣化することなく、真空断熱材6に適用することができ、内圧の低減および長期間にわたる真空度の維持が可能となる。
With the mechanism as described above, the
本実施の形態の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2と、熱可塑性素材からなり気体吸着材2を内包し貫通孔ができるまで気体吸着材2が外部の気体を吸着することを防止する容器3と、軟化する前の容器3に対しては容器3を貫通しない程度の力で容器3に突き刺し力を加え続けており所定の温度上昇で軟化した容器3に対しては突き刺し力で容器3を変形させて容器3に貫通孔をあける部材4とを有するものである。
The
上記構成において、軟化する前の容器3には部材4が突き刺し力を加えているが、容器3の強度と部材4の突き刺し力の強さとの関係で、部材4が容器3に貫通孔をあけるまでには至っておらず、容器3は密閉状態を保っており、容器3内の気体吸着材2は容器3外の気体を吸着しておらず吸着力は劣化していない。このため、気体吸着デバイス1の不使用時は、気体吸着材2を劣化させることなく気体吸着材2を収納した気体吸着デバイス1を長時間保存できる。
In the above configuration, the
また、気体吸着デバイス1を使用する場合は、気体吸着デバイス1の温度を所定温度以上に上昇させる。容器3の温度を所定温度(容器の軟化温度)以上に上昇させると、容器3は熱可塑性素材からなるため温度の上昇とともに軟化して、部材4の突き刺し力で容器3が変形し、やがて、容器3に貫通孔ができ、容器3内の気体吸着材2が容器3外の気体を吸着することができるようになる。
Moreover, when using the
以上のように本実施の形態の気体吸着デバイス1では、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が容器2の外側の空間と遮断された状態から容器3内の気体吸着材2が存在する空間が容器3の外側の空間と連通する状態への変化(気体吸着材2の密閉解除)が、所定の温度の変化により起きるので、気体吸着材2を真空機器6に適用する際、温度以外の因子を制御する必要が無く、生産性の向上を図ることが可能である。また、真空機器6に適用後に温度を制御することにより気体吸着デバイス1の切り替えが可能であるため、真空機器6の筐体外部から力を加えるのが不可能な場合であっても切り替え可能である。
As described above, in the
本実施の形態の気体吸着デバイス1では、気体吸着デバイス1の切り替えが温度により行われるため、真空機器6への設置時に雰囲気温度の制御をするだけでよく、任意の状況で切り替えが可能である。従って、真空機器6筐体が変形せず、外部から力を加えることができない場合であっても切り替え可能である。
In the
また、気体吸着デバイス1を真空機器6に設置し、真空機器6を密閉した後の切り替えが可能である。従って、吸着する必要のない気体、つまり、真空機器6外部の気体を吸着することがなく、保存時、真空機器6への適用時における気体吸着材の劣化を防ぐことができる。
Moreover, the gas adsorption |
気体吸着材2が高活性である程、また、比表面積が大きくなる程、取り扱いの条件が厳しくなる。つまり、気体吸着材2の活性を維持するために、空気に接触可能な時間が短くなり、また、接触可能な圧力も小さくなる。
The more highly active the
従って、このような気体吸着材2は、保存時に加えて、真空機器6に設置する際の劣化も問題となる。従って、真空機器6に気体吸着材2を設置する際は、吸着すべき気体が存在する空間、つまり真空機器6内部の圧力が、可能な限り低い状態となってから連通させる必要がある。
Therefore, the
真空機器6の一例として、真空断熱材6に気体吸着材2を適用する際は、ガスバリア性の外被材8中に芯材7と気体吸着材2を挿入したものをチャンバーに設置後、チャンバーを減圧し、外被材8内部を減圧後、外被材8の開口部を封止する。
As an example of the
この際、チャンバー内の減圧は真空ポンプにて行われる。常圧領域、つまり真空封止前ではポンプ、気体吸着材2いずれによっても減圧することが可能である。一方、低圧領域、つまり真空封止後の外被材8内部には、真空ポンプで減圧しきれなかった気体、真空封止後に外被材を通して侵入する気体、芯材7から発生する気体が存在し、これらは気体吸着材2のみで吸着が可能である。従って、真空封止後の外被材8内部において気体吸着材2の能力を十分に発揮するためには、真空封止後に外部に連通することが必要である。
At this time, the pressure in the chamber is reduced by a vacuum pump. In the normal pressure region, that is, before vacuum sealing, the pressure can be reduced by either the pump or the
真空機器6は、内部に気体吸着材2を設置した後は密閉されるため、外部から直接力を加えることにより気体吸着デバイス1を切り替えることは困難である。従って、気体吸着材1の切り替えは遠隔操作による切り替えが望ましい。遠隔操作による切り替えの手段として、気体吸着デバイス1の温度変化により、気体吸着デバイス1の密閉を解除する方法が有力である。
Since the
真空機器6が密閉された後、温度を変化させることにより、内部の気体吸着デバイス1の温度をも変化させ、所定の温度に到達することにより切り替えが可能である。温度変化による切り替えの方法としては、本実施の形態では、予め部材4で容器3に突き刺し力を加えておき、低温状態では容器3の強度が勝るため変形しないが、容器3の温度上昇により軟化して変形することにより貫通孔を生じさせる方法を採用している。
After the
以上のような方法を用いることにより、気体吸着デバイス1に外部から力を加えずに変形させ、密閉性を解除して、吸着能力を発揮することができる。
By using the method as described above, the
さらに、真空機器6を封止後に切り替えを行うため、気体吸着デバイス1に、気体吸着材2で吸着困難な気体が存在すると、真空封止後の真空機器6内に残ってしまう。従って、気体吸着デバイス1内部は予め真空にしておく必要があり、その許容圧力は100Pa以下である。
Furthermore, since the
また、容器3はガスバリア性に優れ、ガス透過度が104[cm3/m2・day・atm]以下であることが好ましく、より望ましくは103[cm3/m2・day・atm]以下となるものである。
Further, the
また、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、軟化した状態の容器3に部材4が突き刺し力を加えた時に、容器3が変形する部分を制限して、容器3に貫通孔ができないように容器3が変形することを防止する支持体5を、容器3における部材4による変形を防ぎたい部分の内面に当接または近接するように設けたものである。
Moreover, the
温度の上昇により容器3が軟化すると、容易に変形するようになる。従って、容器3に押圧力(突き刺し力)を加える部材4により予め加えられていた力により、容器3は変形する。この際、容器3は脆性が低くなっているため、部材4の押圧力(突き刺し力)に追従して変形し、貫通孔が生じにくい。軟化している容器3に貫通孔を生じさせるためには、押圧力(突き刺し力)による変形を容器3の狭い部分に集中させることが効果的である。このためには、容器3の変形を一部分に担わせるため、変形させる部分の周囲の変形を制限することが必要である。そこで、変形させる部分の周囲の変形を支持体4により制限する。
When the
このように、容器3の変形は、支持体4により変形が制限されていない部分に集中するため、この部分の変形率は非常に大きくなり、容器3の壁面が破断する。従って、容器3には貫通孔が生じ、外部の気体の吸着が可能になる。
As described above, the deformation of the
ここで、支持体4は容器3の軟化温度で十分な強度を有し、気体の発生が少ないものである必要があり、本実施の形態では金属製であるが、ガラス、セラミックス等の素材を用いることもできる。
Here, the
また、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、容器3が、プラスチックからなる。
Moreover, as for the gas adsorption |
真空機器6は構成要素の強度により、大気圧に抗してその形状を維持している。このため、真空機器6の一部分が軟化温度より高くなると、大気圧により変形してしまう。従って、容器3の軟化温度は、真空機器6の構成要素の軟化温度より低いことが必須である。プラスチックは、金属、硝子等の熱可塑性材料に比較して著しく軟化温度が低いため、真空機器6の構成要素より軟化温度が低くなることは容易である。従って、容器3をプラスチックとすることで、真空機器6の構成の自由度を向上することができる。
The
また、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、容器3が、ポリエチレンテレフタレートからなるものである。
Moreover, as for the
ポリエチレンテレフタレートは、プラスチックの中でも特に軟化温度が低いため、より低温で容器3に貫通孔を生じさせることができる。また、ガスバリア性が高いため、より薄い厚さでガス透過度を104[cm3/m2・day・atm]以下あるいは103[cm3/m2・day・atm]以下とすることが可能である。従って、容器3の低コスト化、小型化が可能である。さらに、熱可塑性樹脂の中でも特に汎用性が高いため、より信頼性の高い容器3を得ることが可能である。
Since polyethylene terephthalate has a particularly low softening temperature among plastics, a through hole can be formed in the
また、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、部材4の少なくとも一部が、金属からなるものである。
Further, in the
容器3に貫通孔が生じる温度は、真空機器6に加わる温度を低減するため、可能な限り低くすることが望ましい。このために、容器3の単位面積あたりに加わる力を大きくし、容器3の軟化の程度が少くても貫通孔が生じるようにすることが望ましい。
The temperature at which the through hole is generated in the
容器3の単位面積に加わる力を大きくすることは、容器3に押圧力(突き刺し力)を加える部材4と、容器3の接触面積を小さくすることで達成される。容器3に押圧力(突き刺し力)を加える部材4と、容器3の接触面積を小さくするには、部材4が容器3と接触する部分を鋭利な(先端が尖った)形状とすればよい。
Increasing the force applied to the unit area of the
この際、部材4が容器3と接触する部分の軟化温度が、容器3の軟化温度より低いか同等の場合、容器3の軟化温度では、その鋭利性が失われてしまう。従って、部材4が容器3と接触する部分の軟化温度は容器3の軟化温度より著しく高いことが求められる。金属はプラスチックより軟化温度が著しく高いため、以上のような条件を満たすことができる。
At this time, when the softening temperature of the portion where the
部材4に使用可能な金属としては、鉄、銅、アルミニウム等、通常、構造体として用いられるものを用いることが望ましい。また、単独の金属ではなく、ステンレス、ジュラルミン等、構造体として用いることができる合金を用いても良い。
As a metal that can be used for the
また、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、部材4の少なくとも一部が、ばねになっているものである。
In the
部材4が容器3に押圧力(突き刺し力)を加え続けるためには、その一部を弾性体で構成し、力を加えその力が開放されようとする作用で容器3に力を加える現象が利用できる。弾性体がばねであることにより、容器3に加える力を容易に制御できる。
In order for the
また、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、部材4が、容器3に外設されている(容器3の外側に設けられている)ものである。
Further, in the
容器3に押圧力(突き刺し力)を加える部材4が容器3に外設されているため容器3に加わる押圧力(突き刺し力)は容器3の外側から内側へ作用することになる。従って、容器3の外側が変形困難な物体で満たされているために容器3の内側から外側への押圧力(突き刺し力)により貫通孔を生じさせることが困難な場合であっても容易に貫通孔を生じさせることができる。
Since the
また、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2が、CuZSM−5からなるものである。
In the
CuZSM−5は非常に高活性であるため、使用前の空気との接触は僅かでも避けるべきである。真空機器6に設置後に容器3の温度を上昇させることにより、真空機器6への設置過程における空気への接触を防ぐことができる。
CuZSM-5 is very highly active, so any contact with air before use should be avoided. By raising the temperature of the
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2における気体吸着デバイスの切り替え前の側面図、図6は、同実施の形態2における気体吸着デバイスの切り替え後の側面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a side view before switching the gas adsorption device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a side view after switching the gas adsorption device according to the second embodiment.
図5、図6に示すように、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、CuZSM−5からなる気体吸着材2と、両端が塞がれた円筒状で熱可塑性素材であるポリエチレンからなり気体吸着材2を真空状態で内包し貫通孔ができるまで気体吸着材2が外部の気体を吸着することを防止する容器3と、一端の先端が先が尖った突起部になっている金属製のコイルばねで長さ方向に圧縮されて両端が容器3の円筒状の内周面に容器3の内側から外側への押圧力(突き刺し力)を加えるように付勢して容器3の内側に円筒状の内周面の径方向に設けられ軟化する前の容器3に対しては容器3を貫通しない程度の力で容器3に突き刺し力を加え続けており所定の温度上昇で軟化した容器3に対しては突き刺し力で容器3を変形させて容器3に貫通孔をあける部材4と、容器3よりも径が大きい一方が開口した有底円筒状で容器3を収納し部材4の先端が先が尖った突起部になっている一端側の円筒状の内周面は容器3の円筒状の外周面と所定の間隔をあけ部材4の他端側の円筒状の内周面は容器3の円筒状の外周面と密着するように配置され部材4の他端が容器3を変形させるのを防止し部材4の先が尖った突起部が容器3を内側から突き破った場合に部材4の先が尖った突起部が気体吸着デバイス1の外側の物を傷つけないように保護する金属製の保護材9とを有する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
以上のように構成された本実施の形態の気体吸着デバイス1について、以下、気体吸着デバイス1の動作、作用を説明する。
Regarding the
なお、本実施の形態における真空断熱材6の作製方法等は実施の形態1と同様である。
In addition, the manufacturing method of the vacuum
最初は、気体吸着材2は、プラスチック(ポリエチレン)製の容器3で形成される閉空間に真空封止されている。また、気体吸着デバイス1の保存は、室温付近の温度で保存する。容器3には部材4における先端が尖った突起部を有する一端が突き刺し力を加えているが、気体吸着デバイス1が室温付近の温度で保存されているために容器3は軟化しておらず、容器3の強度と部材4の突き刺し力の強さとの関係で、部材4が容器3に貫通孔をあけるまでには至っておらず、容器3は密閉状態を保っており、容器3内の気体吸着材2は容器3外の気体を吸着しておらず吸着力は劣化していない。このため、気体吸着デバイス1の不使用時は、気体吸着デバイス1を長時間大気中に放置しても、気体吸着材2は容器3外の気体に触れず気体吸着材2を劣化せず、気体吸着材2を収納した気体吸着デバイス1を長時間大気中で保存できる。
Initially, the
気体吸着デバイス1を芯材7と共に外被材8内に減圧封止した後、真空断熱材6を加熱すると、外被材8、芯材7を介して気体吸着デバイス1に熱が伝わり容器3の温度も上昇する。そして、容器3の温度を所定温度(容器3が軟化する温度)以上に上昇させると、容器3は熱可塑性素材(熱可塑性プラスチック)からなるため温度の上昇とともに軟化して、部材4の突き刺し力で容器3が変形するが、保護材9により容器3の変形する箇所は部材4の尖った突起部が突き刺し力を加えている箇所に制限される。やがて、容器3の変形する部分の変形率が大きくなって容器3に貫通孔ができ、容器3内の気体吸着材2が容器3外の外被材8内の気体を吸着することができるようになる。このとき、部材4の先が尖った突起部が容器3を内側から突き破るが、容器3の外側の金属製の保護材9を突き破ることはできず、部材4の先が尖った突起部が気体吸着デバイス1の外側の外被材8を損傷させることはない。
When the vacuum
以上のような機構により、保存時、真空断熱材6への適用時のいずれの場合においても、気体吸着材2が劣化することなく、真空断熱材6に適用することができ、内圧の低減および長期間にわたる真空度の維持が可能となる。
With the mechanism as described above, the
本実施の形態の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2と、熱可塑性素材からなり気体吸着材2を内包し貫通孔ができるまで気体吸着材2が外部の気体を吸着することを防止する容器3と、軟化する前の容器3に対しては容器3を貫通しない程度の力で容器3に突き刺し力を加え続けており所定の温度上昇で軟化した容器3に対しては突き刺し力で容器3を変形させて容器3に貫通孔をあける部材4とを有するものである。
The
上記構成において、軟化する前の容器3には部材4が突き刺し力を加えているが、容器3の強度と部材4の突き刺し力の強さとの関係で、部材4が容器3に貫通孔をあけるまでには至っておらず、容器3は密閉状態を保っており、容器3内の気体吸着材2は容器3外の気体を吸着しておらず吸着力は劣化していない。このため、気体吸着デバイス1の不使用時は、気体吸着材2を劣化させることなく気体吸着材2を収納した気体吸着デバイス1を長時間保存できる。
In the above configuration, the
また、気体吸着デバイス1を使用する場合は、気体吸着デバイス1の温度を所定温度以上に上昇させる。容器3の温度を所定温度(容器の軟化温度)以上に上昇させると、容器3は熱可塑性素材からなるため温度の上昇とともに軟化して、部材4の突き刺し力で容器3が変形し、やがて、容器3に貫通孔ができ、容器3内の気体吸着材2が容器3外の気体を吸着することができるようになる。
Moreover, when using the
以上のように本実施の形態の気体吸着デバイス1では、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が容器2の外側の空間と遮断された状態から容器3内の気体吸着材2が存在する空間が容器3の外側の空間と連通する状態への変化(気体吸着材2の密閉解除)が、所定の温度の変化により起きるので、気体吸着材2を真空機器6に適用する際、温度以外の因子を制御する必要が無く、生産性の向上を図ることが可能である。また、真空機器6に適用後に温度を制御することにより気体吸着デバイス1の切り替えが可能であるため、真空機器6の筐体外部から力を加えるのが不可能な場合であっても切り替え可能である。
As described above, in the
本実施の形態の気体吸着デバイス1では、気体吸着デバイス1の切り替えが温度により行われるため、真空機器6への設置時に雰囲気温度の制御をするだけでよく、任意の状況で切り替えが可能である。従って、真空機器6筐体が変形せず、外部から力を加えることができない場合であっても切り替え可能である。
In the
また、気体吸着デバイス1を真空機器6に設置し、真空機器6を密閉した後の切り替えが可能である。従って、吸着する必要のない気体、つまり、真空機器6外部の気体を吸着することがなく、保存時、真空機器6への適用時における気体吸着材の劣化を防ぐことができる。
Moreover, the gas adsorption |
気体吸着材2が高活性である程、また、比表面積が大きくなる程、取り扱いの条件が厳しくなる。つまり、気体吸着材2の活性を維持するために、空気に接触可能な時間が短くなり、また、接触可能な圧力も小さくなる。
The more highly active the
従って、このような気体吸着材2は、保存時に加えて、真空機器6に設置する際の劣化も問題となる。従って、真空機器6に気体吸着材2を設置する際は、吸着すべき気体が存在する空間、つまり真空機器6内部の圧力が、可能な限り低い状態となってから連通させる必要がある。
Therefore, the
真空機器6の一例として、真空断熱材6に気体吸着材2を適用する際は、ガスバリア性の外被材8中に芯材7と気体吸着材2を挿入したものをチャンバーに設置後、チャンバーを減圧し、外被材8内部を減圧後、外被材8の開口部を封止する。
As an example of the
この際、チャンバー内の減圧は真空ポンプにて行われる。常圧領域、つまり真空封止前ではポンプ、気体吸着材2いずれによっても減圧することが可能である。一方、低圧領域、つまり真空封止後の外被材8内部には、真空ポンプで減圧しきれなかった気体、真空封止後に外被材を通して侵入する気体、芯材7から発生する気体が存在し、これらは気体吸着材2のみで吸着が可能である。従って、真空封止後の外被材8内部において気体吸着材2の能力を十分に発揮するためには、真空封止後に外部に連通することが必要である。
At this time, the pressure in the chamber is reduced by a vacuum pump. In the normal pressure region, that is, before vacuum sealing, the pressure can be reduced by either the pump or the
真空機器6は、内部に気体吸着材2を設置した後は密閉されるため、外部から直接力を加えることにより気体吸着デバイス1を切り替えることは困難である。従って、気体吸着材1の切り替えは遠隔操作による切り替えが望ましい。遠隔操作による切り替えの手段として、気体吸着デバイス1の温度変化により、気体吸着デバイス1の密閉を解除する方法が有力である。
Since the
真空機器6が密閉された後、温度を変化させることにより、内部の気体吸着デバイス1の温度をも変化させ、所定の温度に到達することにより切り替えが可能である。温度変化による切り替えの方法としては、本実施の形態では、予め部材4で容器3に突き刺し力を加えておき、低温状態では容器3の強度が勝るため変形しないが、容器3の温度上昇により軟化して変形することにより貫通孔を生じさせる方法を採用している。
After the
以上のような方法を用いることにより、気体吸着デバイス1に外部から力を加えずに変形させ、密閉性を解除して、吸着能力を発揮することができる。
By using the method as described above, the
さらに、真空機器6を封止後に切り替えを行うため、気体吸着デバイス1に、気体吸着材2で吸着困難な気体が存在すると、真空封止後の真空機器6内に残ってしまう。従って、気体吸着デバイス1内部は予め真空にしておく必要があり、その許容圧力は100Pa以下である。
Furthermore, since the
また、容器3はガスバリア性に優れ、ガス透過度が104[cm3/m2・day・atm]以下であることが好ましく、より望ましくは103[cm3/m2・day・atm]以下となるものである。
Further, the
また、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、容器3が、プラスチックからなる。
Moreover, as for the gas adsorption |
真空機器6は構成要素の強度により、大気圧に抗してその形状を維持している。このため、真空機器6の一部分が軟化温度より高くなると、大気圧により変形してしまう。従って、容器3の軟化温度は、真空機器6の構成要素の軟化温度より低いことが必須である。プラスチックは、金属、硝子等の熱可塑性材料に比較して著しく軟化温度が低いため、真空機器6の構成要素より軟化温度が低くなることは容易である。従って、容器3をプラスチックとすることで、真空機器6の構成の自由度を向上することができる。
The
また、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、容器3が、ポリエチレンからなる。
Moreover, as for the gas adsorption |
気体吸着材2は、一般に水との親和性が高い。従って、容器3内部の気体が水分を多く含む場合、水を吸着することにより気体を吸着できる量が低下してしまう。気体を選択的に吸着するためには、気体吸着材2の周囲を水分吸着材で被い、気体吸着材2に到達する気体に含まれる水の量を低減させる等の措置が必要となる。
The
一方、容器3内部の気体に含まれる水分が少ない場合、特別の措置を施す必要がない。
On the other hand, when the moisture contained in the gas inside the
ここで、ポリエチレンは熱可塑性樹脂の中では水分の透過度が小さいため容器3内部への水分の侵入を抑制して、容器3内部の水分の量を低減させることができる。
Here, since the moisture permeability of polyethylene is small among thermoplastic resins, it is possible to suppress the intrusion of moisture into the
従って、気体吸着材2の周囲を水分吸着材で被う必要がなく、気体吸着デバイス1作製のコストを低減することができる。
Therefore, it is not necessary to cover the periphery of the
また、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、部材4の少なくとも一部が、金属からなるものである。
Further, in the
容器3に貫通孔が生じる温度は、真空機器6に加わる温度を低減するため、可能な限り低くすることが望ましい。このために、容器3の単位面積あたりに加わる力を大きくし、容器3の軟化の程度が少くても貫通孔が生じるようにすることが望ましい。
The temperature at which the through hole is generated in the
容器3の単位面積に加わる力を大きくすることは、容器3に押圧力(突き刺し力)を加える部材4と、容器3の接触面積を小さくすることで達成される。容器3に押圧力(突き刺し力)を加える部材4と、容器3の接触面積を小さくするには、部材4が容器3と接触する部分を鋭利な(先端が尖った)形状とすればよい。
Increasing the force applied to the unit area of the
この際、部材4が容器3と接触する部分の軟化温度が、容器3の軟化温度より低いか同等の場合、容器3の軟化温度では、その鋭利性が失われてしまう。従って、部材4が容器3と接触する部分の軟化温度は容器3の軟化温度より著しく高いことが求められる。金属はプラスチックより軟化温度が著しく高いため、以上のような条件を満たすことができる。
At this time, when the softening temperature of the portion where the
部材4に使用可能な金属としては、鉄、銅、アルミニウム等、通常、構造体として用いられるものを用いることが望ましい。また、単独の金属ではなく、ステンレス、ジュラルミン等、構造体として用いることができる合金を用いても良い。
As a metal that can be used for the
また、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、部材4の少なくとも一部が、ばねになっているものである。
In the
部材4が容器3に押圧力(突き刺し力)を加え続けるためには、その一部を弾性体で構成し、力を加えその力が開放されようとする作用で容器3に力を加える現象が利用できる。弾性体がばねであることにより、容器3に加える力を容易に制御できる。
In order for the
また、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、部材4が、容器3に内設されている(容器3の内側に設けられている)ものである。
Further, in the
真空機器6内部に十分な空間が確保できない場合、気体吸着デバイス1は可能な限り小型化することが求められる。容器3に押圧力(突き刺し力)を加える部材4を容器3に内包することにより、気体吸着デバイス1を小型化することができる。さらに、容器3に対して内側から押圧力(突き刺し力)を加えるため、部材4を容器3に固定することが容易であり、構造を簡素化することができ、コストを低減することができる。
When a sufficient space cannot be secured inside the
簡素化した構造および、押圧力(突き刺し力)を加える手法の一例としては、ばねの部材4を、縮めた状態で容器3に封入することがあげられる。ばねは、伸びようとする力を容器3に加え続けるため、容器3の温度が上昇することにより軟化して、容器3に貫通孔が生じる。
An example of a simplified structure and a technique for applying a pressing force (piercing force) is to enclose the
また、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2が、CuZSM−5からなるものである。
In the
CuZSM−5は非常に高活性であるため、使用前の空気との接触は僅かでも避けるべきである。真空機器6に設置後に容器3の温度を上昇させることにより、真空機器6への設置過程における空気への接触を防ぐことができる。
CuZSM-5 is very highly active, so any contact with air before use should be avoided. By raising the temperature of the
(実施例1)
実施例1は実施の形態1の具体例であり、実施の形態1と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
Example 1
Example 1 is a specific example of the first embodiment. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
実施例1の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2として、粉末状のCuZSM−5を用いた。容器3として、ポリエチレンテレフタレート製のものを用いた。容器3の形状は、厚さ1mm、内径10mm、長さ100mmの両端が塞がった円筒形である。支持体5はステンレス製であり長さ10mm、内径9mm、外形10mmの円筒形であり、側面(側壁)に直径2mmの孔が開いており、容器3に内接している。
In the
容器3に押圧力(突き刺し力)を加える部材4は、ステンレス製の略C字形のクリップであり、容器3に接する部分の一端が先が尖った突起部になっており、この突起部が、支持体5の孔に重なるように取り付けられている。容器3内部には、気体吸着材2として粉末状のCuZSM−5が内包されており、水による劣化を防ぐため周りを酸化カルシウム製の水分吸着材で被ってある。
The
上記の通り構成された気体吸着デバイス1を用いて真空断熱材6を作製した。真空断熱材6の芯材7としてガラス繊維集合体を加圧しながら400℃で熱成型して板状としたものを用いた。外被材8はプラスチックラミネートフィルムであり、厚さ15μmのナイロン、厚さ25μmのナイロン、厚さ6μ、mのアルミニウム、厚さ50μmの低密度ポリエチレンフィルムの順にラミネートされている。
The vacuum
予め3方向をシールして袋状とした外被材8内に芯材7と気体吸着デバイス1を挿入し、真空チャンバーに設置し100Paまで減圧後に外被材8の開口部を封止した。常温では、気体吸着デバイス1の容器3は十分な強度を有するため、大気圧が加わっても変形が小さく貫通孔は生じない。
The
真空断熱材6を70℃まで加熱し、2時間放置すると、熱伝導により加熱された気体吸着デバイス1の容器3が軟化する。支持体5の孔に重なる部分は、予め突起物を押し付ける押圧力(突き刺し力)が働いているので、軟化によりこの力に耐え切れなくなり、貫通孔が生じる。この結果、外被材8内部の気体が吸着可能となる。
When the vacuum
真空断熱材6の内部の圧力を計測すると、5Paであり気体吸着材2による吸着の結果、外被材8の内部圧力が低減したことがわかる。
When the pressure inside the vacuum
さらに、この真空断熱材6を1ヶ月大気中で保存した後の内圧は5Paであり、外被材8を介して侵入する気体を気体吸着材2であるCuZSM−5が吸着していることがわかる。
Further, the internal pressure after the vacuum
(実施例2)
実施例2は実施の形態1の容器3の材料を変えた場合の具体例であり、実施の形態1と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
(Example 2)
Example 2 is a specific example when the material of the
実施例2の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2として、粉末状のCuZSM−5を用いた。容器3として、ポリエチレン製のものを用いた。容器3の形状は、厚さ1mm、内径10mm、長さ100mmの両端が塞がった円筒形である。支持体5はステンレス製であり長さ10mm、内径9mm、外形10mmの円筒形であり、側面(側壁)に直径2mmの孔が開いており、容器3に内接している。
In the
容器3に押圧力(突き刺し力)を加える部材4は、ステンレス製の略C字形のクリップであり、容器3に接する部分の一端が先が尖った突起部になっており、この突起部が、支持体5の孔に重なるように取り付けられている。ポリエチレンは水蒸気透過度が小さいため、水分吸着材を使用しなくても、気体吸着材2であるCuZSM−5の劣化を少なくすることができる。
The
上記の通り構成された気体吸着デバイス1を用いて真空断熱材6を作製した。真空断熱材6の芯材7としてガラス繊維集合体を加圧しながら400℃で熱成型して板状としたものを用いた。外被材8はプラスチックラミネートフィルムであり、厚さ15μmのナイロン、厚さ25μmのナイロン、厚さ6μmのアルミニウム、厚さ50μmの低密度ポリエチレンフィルムの順にラミネートされている。
The vacuum
予め3方向をシールして袋状とした外被材8内に芯材7と気体吸着デバイス1を挿入し、真空チャンバーに設置し100Paまで減圧後に外被材8の開口部を封止した。常温では、気体吸着デバイス1の容器3は十分な強度を有するため、大気圧が加わっても変形が小さく貫通孔は生じない。
The
真空断熱材6を105℃まで加熱し、2時間放置すると、熱伝導により加熱された気体吸着デバイス1の容器3が軟化する。支持体5の孔に重なる部分は、予め突起物を押し付ける押圧力(突き刺し力)が働いているので、軟化によりこの力に耐え切れなくなり、貫通孔が生じる。この結果、外被材8内部の気体が吸着可能となる。
When the vacuum
真空断熱材6の内部の圧力を計測すると、5Paであり気体吸着材2による吸着の結果、外被材8の内部圧力が低減したことがわかる。
When the pressure inside the vacuum
さらに、この真空断熱材6を1ヶ月大気中で保存した後の内圧は5Paであり、外被材8を介して侵入する気体を気体吸着材2であるCuZSM−5が吸着していることがわかる。
Further, the internal pressure after the vacuum
(実施例3)
実施例3は実施の形態2の容器3の材料を変えた場合の具体例であり、実施の形態2と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
(Example 3)
Example 3 is a specific example when the material of the
実施例3の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2として、粉末状のCuZSM−5を用いた。容器3として、ポリエチレンテレフタレート製のものを用いた。容器3の形状は、厚さ1mm、内径10mm、長さ100mmの両端が塞がった円筒形である。
In the
容器3内部には、気体吸着材2であるCuZSM−5が内包されており、水による劣化を防ぐため周りを酸化カルシウム製の水分吸着材で被ってある。さらに容器3内部には、一方に突起部を有する圧縮ばねの部材4が内包されており、容器3に接触することにより伸びが制限されており、容器3には内側から外側へ向かって突き刺し力が働いている。
The
上記の通り構成された気体吸着デバイス1を用いて真空断熱材6を作製した。真空断熱材6の芯材7としてガラス繊維集合体を加圧しながら400℃で熱成型して板状としたものを用いた。外被材8はプラスチックラミネートフィルムであり、厚さ15μmのナイロン、厚さ25μmのナイロン、厚さ6μ、mのアルミニウム、厚さ50μmの低密度ポリエチレンフィルムの順にラミネートされている。
The vacuum
予め3方向をシールして袋状とした外被材8内に芯材7と気体吸着デバイス1と保護材9を挿入し、真空チャンバーに設置し100Paまで減圧後封止した。この際、保護材9は容器3と外被材8の間になるように設置してある。
The
常温では、気体吸着デバイス1の容器3は十分な強度を有するため、大気圧が加わっても変形が小さく貫通孔は生じない。真空断熱材6を70℃まで加熱し、2時間放置すると、熱伝導により加熱された気体吸着デバイス1の容器3が軟化する。容器3には内側から外側へ向かって部材4の突き刺し力が働いているので、軟化によりこの力に耐え切れなくなり、貫通孔生じる。
At room temperature, the
この結果、外被材8内部の気体が吸着可能となる。さらに、容器3と外被材8の間には保護材9があるため、外被材8に部材4の突き刺し力は働かず、外被材8の劣化(破損)を防ぐことができる。
As a result, the gas inside the jacket material 8 can be adsorbed. Furthermore, since the protective material 9 is provided between the
真空断熱材6の内部の圧力を計測すると、5Paであり気体吸着材2による吸着の結果、外被材8の内部圧力が低減したことがわかる。
When the pressure inside the vacuum
さらに、この真空断熱材6を1ヶ月大気中で保存した後の内圧は5Paであり、外被材8を介して侵入する気体を気体吸着材2であるCuZSM−5が吸着していることがわかる。
Further, the internal pressure after the vacuum
本発明にかかる気体吸着デバイスは、高活性の気体吸着材を大気圧下で劣化することなく取り扱うことが可能であるので、真空断熱材等のように、内部を真空にすることにより機能を発現する真空機器に適用できる。 The gas adsorbing device according to the present invention can handle a highly active gas adsorbing material without deteriorating under atmospheric pressure. Applicable to vacuum equipment.
1 気体吸着デバイス
2 気体吸着材
3 容器
4 部材
5 支持体
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