JP5256595B2 - 気体吸着デバイスおよび気体吸着デバイスを備えた真空機器 - Google Patents

Description

本発明は、高真空を必要とする機器、例えば真空断熱材、ブラウン管、プラズマディスプレーパネル等の分野に関するものである。

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。

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。

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。

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。一つは、真空断熱材作製時、排気できずに残存する気体、もう一つは、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。

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。

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。

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。
特表平９−５１２０８８号公報

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。

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。

さらに、上記の構造ではＢａ−Ｌｉより高活性な気体吸着材を用いた場合は、大気に接触可能時間が非常に短くなる可能性がある。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高活性気体吸着材を空気雰囲気で取り扱っても大気との接触による性能の劣化を抑制できる気体吸着デバイスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の気体吸着デバイスは容器内部に、気体吸着材と共に、気体吸着材に対して非吸着性の非吸着性気体を封入して気体吸着材と大気との接触を抑制するものである。

真空機器内部の気体を吸着するため、容器内の気体吸着材は、真空断熱材の内部等真空機器の内部空間とつながる必要がある。次のようなメカニズムにより気体吸着材を、１気圧付近の大気と接触させることなく真空機器の内部空間に設置することができる。

真空機器とは、真空断熱材、ブラウン管、プラズマディスプレーパネル、蛍光灯等の様に、真空にすることで機能を発現する機器のことである。

容器は少なくとも一部が筒状になっており、この筒状部に開口部を有する。さらに、筒状部には、容器筒状部の開口部を遮断して閉空間を形成し、容器内部への空気の浸入を抑制し、吸着材と大気の接触を防止するための隔壁が設けられている。この閉空間には気体吸着材に対して非吸着性の非吸着性気体が封入されており、気体吸着デバイスが大気圧下に置かれている場合は、大気圧と非吸着性気体の圧力は釣り合っており、隔壁に対する正味の力は生じない。

一方、気体吸着デバイスが真空断熱材等の真空機器内部で減圧されると、容器と隔壁で形成された閉空間内部の圧力が、雰囲気圧力より高くなるため、非吸着性気体が膨張する。膨張により生じた圧力が隔壁を筒状部の開口部方向へ移動させ、容器の筒状部と隔壁が分離することにより、気体吸着材は減圧されてから外部空間と接触する。以上のようなメカニズムにより、気体吸着材を大気圧下での空気と接触することなく真空機器の内部へ設置される。

本発明の気体吸着デバイスは、大気圧下では気体吸着材と大気との接触を防止し、減圧下でデバイス外部の雰囲気と接触する。大気圧下で、気体吸着材を真空機器に適用する際、大気による気体吸着材の劣化が起こらないため、気体吸着材は真空機器に適用後、本来の性能を発揮できる。

本発明の気体吸着デバイスの発明は、一端に開口部を有する少なくとも一部が筒状である容器と、前記容器の筒状部内壁に接する隔壁とを有し、前記容器と前記隔壁とにより囲まれる閉空間に気体吸着材と前記気体吸着材に対して非吸着性の非吸着性気体が封入されており、前記隔壁の移動によって前記閉空間が開口されることを特徴とするものである。

ここで、筒状とは、複数の個所での断面積、断面の形状がほぼ同一である形状であり、例えば、円柱、三角柱、四角柱等がこれにあたる。なお、断面形状はこれらに限定するものではなく、菱形、平行四辺形、台形、五角形、楕円等の形状でもよい。

吸着材に対して非吸着性気体とは、吸着材が吸着不可能な気体であり、窒素・酸素のみを吸着できる気体吸着材に対しては、アルゴンガス等の不活性気体等のことである。

少なくとも一部が筒状である容器の筒状部の内壁に隔壁が接しており、容器と隔壁で閉空間が形成されている。

閉空間とは、球殻の内部のように一定の形状を有する物体を通過せずには他の空間とつながることがない空間である。

隔壁は、容器の筒状部の内壁と、寸法や形状が同一であり、容器の筒状部の内壁と隔壁の間には隙間が生じないように作製することが望ましい。しかし、工業的生産において、容器の筒状部の内壁と、隔壁の寸法や形状が完全に同一にするには、困難が伴う。従って、容器の筒状部の内壁より隔壁がやや大きく、これらのいずれか一方が変形することにより、容器の筒状部の内壁と隔壁が密着し、閉空間の密閉性が確保されるようにするのが望ましい。

この閉空間に気体吸着材に対して非吸着性気体が封入されているため、気体吸着デバイスが置かれている雰囲気の気体の混入が抑制される。従って、吸着材は気体吸着デバイスが置かれている雰囲気の気体と接触することがないため、１気圧付近の大気下で気体吸着デバイスを真空機器に設置する作業を行っても気体吸着材が劣化しない。一方、真空機器内部においては、気体吸着材は気体吸着デバイスが置かれている雰囲気と接触する必要があり、これは次に示すメカニズムにより実現される。

気体吸着デバイスを真空機器に設置後、真空機器内部が減圧されると、容器と隔壁で形成された閉空間内部に存在する非吸着性気体が膨張する。膨張により生じた圧力により隔壁が筒状部の開口部方向へ移動し、容器の筒状部と隔壁が分離して気体吸着材と真空機器の内部空間がつながる。筒状容器と隔壁が分離する時点では真空機器内部は減圧されており、気体吸着材は１気圧付近の雰囲気に接触することなく真空機器内部の残存気体の吸着を行うことができる。

また、本発明は、気体吸着デバイスの容器が、筒状部、非筒状部ともに気体難透過性であるものである。

ここでの気体難透過性とは、物質固有の性質である気体透過度が小さいため、当該物質で作製した容器の気体透過度が、１０４［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下となるものであり、より望ましくは１０３［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下のものである。

具体的には、銅、鉄、アルミニウム等の金属類、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン―テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアセテート、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリプロピレン、ポリエチレン等のプラスチック類等がこれに相当するが、これらに限定するものではない。

容器が筒状部、非筒状部ともに気体難透過性であるため、気体吸着デバイスが、気体吸着材が吸着する気体を含む雰囲気下にあっても、容器を通して気体吸着材が吸着する気体の浸入が少ないため、気体吸着材の劣化を抑制することができる。

また、本発明は、気体吸着デバイスの隔壁が、気体難透過性であるものである。

ここでの気体難透過性とは、物質固有の性質である気体透過度が小さいため、当該物質で作製した隔壁の気体透過度が、１０４［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下となるものであり、より望ましくは１０３［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下のものである。

具体的には、銅、鉄、アルミニウム等の金属類、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン―テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアセテート、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリプロピレン、ポリエチレン等のプラスチック類等がこれに相当するが、これらに限定するものではない。

隔壁が気体難透過性であるため、気体吸着デバイスが、気体吸着材が吸着する気体を含む雰囲気下にあっても、隔壁を通して気体吸着材が吸着する気体の浸入が少ないため、気体吸着材の劣化を抑制することができる。

また、本発明は、気体吸着デバイスの容器の筒状部または隔壁の少なくともいずれか一方の少なくとも一部が弾性体であるものである。

弾性体とは、外部からの応力に略比例して変形し応力が働かなくなると応力が加わっていない常態に戻るものであり、ゴム等がこれに相当する。

容器の筒状部または隔壁の少なくともいずれか一方の少なくとも一部が弾性体であるため、円筒の内壁に、円筒内壁の直径より僅かに大きい円盤状の隔壁を設けると、容器の筒状部または、隔壁のいずれか一方が変形して容器の筒状部内壁と隔壁の隙間が無くなり、優れた密閉性を得ることができる。

従って、気体吸着デバイスが、気体吸着材が吸着する気体を含む雰囲気下にあっても気体吸着デバイス外部の気体の浸入による気体吸着材の劣化を抑制することができる。

金属、プラスチック等も僅かな歪では弾性変形をするため、広い意味での弾性体と考えられるが、応力に対する歪みの割合が大きい材料がより望ましい。

さらに、吸着デバイスは、真空機器に設置するまでは、取り扱いにおいて外力を受けることになる。従って、容器は歪による変形が小さいことが望ましく、隔壁が弾性体であるほうがより望ましい。

また、本発明は、気体吸着デバイスの気体吸着材が、気体透過性の包材で覆われているものである。

ここでの気体透過性とは気体透過度が１０８［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以上のものであるが、１０１０［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以上のものが望ましい。

包材とは、繊維を編み込んだり、バインダーで集積してフィルムまたはシートにしたものであり、マクロな観点からは連続体であるが、ミクロな観点からは無数の貫通孔が開いているものである。

さらに、包材を袋状に成形して、気体吸着材を内包してもよい。この際、袋の形態は、ピロー袋、ガゼット袋等を用いることができるが、これらに限定するものではない。また、包材は全ての辺が閉じられている必要は無く、開いた辺があっても良い。

容器の筒状部から隔壁が分離する圧力は、気体吸着デバイスの製造条件、気体吸着デバイスを真空機器に設置する際の減圧条件等により変化する。この圧力が大きい場合は、気体吸着デバイスの外部空間から、筒状容器に急激に気体が流入する。気体吸着材が粉状であれば、急激に流入した気体により飛散する可能性がある。しかし、包材の貫通孔を気体吸着材の粒径より小さくすることで、気体吸着材の飛散を抑制することができる。なお、包材に開いている辺がある場合は、開いている辺を、筒状容器の開口部と反対方向にすることが望ましい。

一方、上に示したように、包材の気体透過度は非常に大きいので、気体が透過する空間の連続性を妨げることが無く、気体吸着デバイスの吸着特性は劣化しない。

気体透過性の包材としては、不織布、ガーゼ、金網等があるが、これらに限定するものではなく、マクロな観点からは連続体であり、ミクロな観点からは貫通孔が多数開いているものであれば良い。

また、本発明は、気体吸着デバイスの隔壁と気体吸着材との間に気体透過性の仕切りを有するものである。

ここでの気体透過性とは気体透過度が１０８［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以上のものであるが、１０１０［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以上のものが望ましい。

仕切りとは、マクロな観点からは空間を複数に分けるが、ミクロな観点からは空間的につながっており、気体の透過性を有するものである。

仕切りは、気体吸着材と筒状容器の開口部の間に設置し、筒状容器内壁と接するようにする。

容器の筒状部から隔壁が分離する際の雰囲気圧力は、気体吸着デバイスの製造条件、気体吸着デバイスを真空機器に設置する際の減圧条件により変化する。この圧力が大きい場合は、気体吸着デバイスの外部空間から、筒状容器に急激に気体が流入する。気体吸着材が粉状であれば、急激に流入した気体により飛散する可能性がある。しかし、仕切りの貫通孔を気体吸着材の粒径より小さくすることで、気体吸着材の飛散を抑制することができる。

一方、上に示したように、仕切りの気体透過度は非常に大きいので、気体が透過する空間の連続性を妨げることが無く、気体吸着デバイスの吸着特性は劣化しない。

気体透過性の仕切りとしてはグラスウール、プラスチックの発泡体、不織布、金網等があるが、これらに限定するものではなく、マクロな観点からは連続体であり、ミクロな観点からは貫通孔が多数開いているものであれば良い。

また、本発明は、気体吸着デバイスの容器が、気体難透過性の被覆材で覆われているものである。

被覆材の中を、気体吸着材に対して非吸着性気体で満たすことにより、容器の筒状部の外部空間は、気体吸着材に対して非吸着性気体で満たされる。従って、容器の筒状部内壁と隔壁に僅かな隙間があり、これらで形成される閉空間と、容器筒状部の外部空間の気体が交換しても、気体吸着材が劣化しない。従って、気体吸着デバイスを長時間大気中に放置することができる。

ここでの気体難透過性の被覆材とは、気体透過度が１０４［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下の被覆材であるが、１０２［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下のものがより望ましい。

具体的にはエチレン−ビニルアルコール共重合体、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等のプラスチックのフィルムあるいはシートを製袋したものであるが、これらに限定するものではない。さらに、プラスチックフィルムに金属箔をラミネート、または、金属を蒸着してガスバリア性をより高めたものが望ましい。金属箔または、蒸着に適用できる金属は、金、銅、アルミ等を用いることができるが、これらに限定するものではない。なお、気体透過度は物質固有の値であるため、被覆材として上記の条件を満たさない場合があるため、厚さを適性化して、被覆材として上記の条件を満たすようにする。

また、本発明は、気体吸着デバイスの容器の開口部を気体難透過性のフィルムで封止したものである。

フィルムと、隔壁の間を気体吸着材に対して非吸着性気体で満たすことにより、隔壁の外部空間は気体吸着材に対して非吸着性気体で満たされる。従って、容器の筒状部内壁と隔壁に僅かな隙間があり、これらで形成される閉空間と、隔壁とフィルムの間の空間の気体が交換しても、気体吸着材が劣化しない。従って、気体吸着デバイスを長時間大気中に放置することができる。

ここでの気体難透過性のフィルムとは、金属、プラスチック等を薄く成形したものであり、気体透過度が１０４［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下の被覆材であるが、１０２［ｃｍ^３／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下のものがより望ましい。

具体的にはエチレン−ビニルアルコール共重合体、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等のプラスチックであるが、これらに限定するものではない。さらに、プラスチックフィルムに金属箔をラミネートまたは、金属を蒸着してガスバリア性をより高めたものが望ましい。金属箔または、蒸着に適用できる金属は、金、銅、アルミ等を用いることができるが、これらに限定するものではない。なお、気体透過度は物質固有の値であるため、封止材として上記の条件を満たさない場合があるため、厚さを適性化して、封止材として上記の条件を満たすようにする。

なお、容器の筒状部とフィルムの封止は超音波溶着、エポキシ樹脂による接着等が可能であるが、封止部での気体の透過を抑制できるものであればこれらに限定するものではない。

さらに、容器開口部のみを覆うため、必要な気体難透過性フィルムが少量であり、コストを低減することができる。

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、本実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における大気圧下での気体吸着デバイスの断面図である。図２は本発明の実施の形態１における気体吸着デバイスを適用した真空断熱材の断面図である。図３は本発明の実施の形態１における減圧下での気体吸着デバイスの断面図である。

図１に示すように、気体吸着デバイス１は、一端に開口部２を有する少なくとも一部が筒状である筒状容器３と、筒状容器３の筒状部内壁に接するゴム製の隔壁４とを有し、筒状容器３と隔壁４とにより囲まれる閉空間にＺＳＭ−５型ゼオライトから成る気体吸着材５と気体吸着材５に対して非吸着性の非吸着性気体６が封入されているものである。

図２に示すように、真空断熱材７は、気体吸着デバイス１と芯材８とを外被材９で覆って外被材９内部を減圧封止したものである。

以上のように構成された気体吸着デバイス１を真空断熱材７に適用した場合について、以下その動作、作用について説明する。

図１に示してあるように、筒状容器３と隔壁４で形成される閉空間に非吸着性気体６が封入されており、非吸着性気体６の圧力と大気圧が釣り合う条件で閉空間の容積が決まっている。また、隔壁４はゴム製であるため、隔壁４が容器内壁の形状と同じ形状に変形するため筒状容器３と隔壁４の密閉性が確保されている。従って、大気圧下においても閉空間に気体が侵入せず、気体吸着材５の劣化が抑制されている。さらに、筒状容器３と隔壁４は相対位置が固定されておらず、隔壁４に筒状容器３の長さ方向の力が加わった場合は、筒状容器３の長さ方向に沿って移動する。

筒状容器３中の気体吸着材５は、減圧下において、筒状容器３外部の空間に存在する気体を吸着するため、筒状容器３外部の空間とつながる必要がある。これは以下に示す過程により実現される。

まず、気体吸着デバイス１が大気圧下に置かれている場合は、筒状容器３と隔壁４の内部の閉空間内の非吸着性気体６の圧力と大気の圧力が釣り合っている。気体吸着デバイス１が置かれている雰囲気が減圧された場合、閉空間外部の圧力より閉空間内部の非吸着性気体６の圧力が大きくなり、隔壁４の閉空間側の面に加わる圧力と、隔壁４の外部空間側の面に加わる圧力に差が生じるため、隔壁４は容器１に沿って外部空間側、つまり開口部２側へと移動し、閉空間の体積が大きくなる。閉空間内に物質量が一定の場合、隔壁４は閉空間内外の圧力が同じになるまで移動する。更に減圧すると、隔壁４はさらに筒状容器３の開口部２方向へ移動し、筒状容器３と隔壁４が分離する。

図３に示してあるように、筒状容器３と隔壁４が分離することにより、開口部２を通して気体吸着デバイス１の外部空間と気体吸着材５がつながり、気体の吸着が可能となる。

真空断熱材７は、気体吸着デバイス１、芯材８を予め３方をシールして製袋した外被材９に挿入して真空チャンバー内に設置して減圧後、外被材９の未シール部を熱溶着により封止して作製される。

減圧下において、筒状容器３と隔壁４に囲まれた閉空間の体積は以下の様に計算される。

ボイル−シャルルの法則により、閉空間内の気体の体積と圧力の積は一定であるため、
大気圧下での閉空間の体積×大気圧＝減圧下での閉空間の体積×減圧下の圧力
となる。従って、減圧下での閉空間の体積は以下の通りとなる。

減圧下での閉空間の体積＝大気圧下での閉空間の体積／（減圧下での圧力／大気圧）
静的条件では、隔壁４が開口部２に達したときの圧力が、気体吸着材５が外部雰囲気とつながる圧力になる。従って次の関係が成り立つ。

筒状容器３の体積／大気圧下での閉空間の体積＝大気圧／気体吸着材５が外部雰囲気とつながる圧力
従って、
気体吸着材５が外部雰囲気とつながる圧力＝大気圧×大気圧下での閉空間の体積／筒状容器３の体積
となる。

この結果、次に示すことが判る。気体吸着材５が外部雰囲気とつながる圧力は、大気圧下での閉空間の体積と筒状容器３の比に比例する。これらは、気体吸着デバイス１設計の際、制御可能であり、これらを適正化することにより気体吸着材５が外部雰囲気とつながる圧力を制御することが可能となる。

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における気体吸着デバイスの断面図である。

図４に示されているように、気体吸着デバイス１において、気体吸着材５は包材１０で覆われており、筒状容器３は被覆材１１に覆われている。図４において、包材１０は不織布であり、被覆材１１は、プラスチックラミネートフィルムを熱溶着したものからなり、低密度ポリエチレン、アルミ箔、ナイロンの順にラミネートされたフィルムの低密度ポリエチレンどうしを対向させ、４辺を熱溶着しして被覆材１１の内外の空間を分離している。

被覆材１１はアルミニウム箔を含むため、気体透過度が非常に小さく、被覆材１１内部に侵入する気体は極めて少なくなる。従って、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５の劣化は極めて小さく、本来の吸着特性を得ることができる。

さらに、筒状容器３内部が減圧されると、気体吸着材５周囲の気体は包材１０を通過して筒状容器の外部に排出される。この排出速度が速い場合は、気体吸着材５の飛散が懸念されるが、気体吸着材５は、包材１０内部で留まるため、飛散することがない。

この気体吸着デバイス１を真空断熱材７に適用すると、外被材内部において気体吸着材５が飛散せず、真空断熱材７のリサイクルを容易にすることができる。

なお、本実施の形態における気体吸着デバイス１の機能を発現させるためには、使用の際に被覆材１１を破断させ取り除いてから使用する。また、減圧下における気体吸着デバイス１の動作は実施の形態１と同等である。

（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における気体吸着デバイスの断面図である。

図５に示されているように、気体吸着デバイス１において、気体吸着材５と隔壁４の間には仕切り１２が設置されており、開口部２は封止１３により気体の透過が抑制されている。仕切り１２はグラスウールからなる。封止１３はプラスチックラミネートフィルムであり、ナイロン、アルミ箔、ナイロンの順にラミネートしたものである。封止１３は筒状容器３にエポキシ樹脂により貼り付けられて筒状容器３内外の空間を分離している。

封止１３はアルミニウム箔を含むため、気体透過度が非常に小さく、被覆材１１内部に侵入する気体は極めて少なくなる。従って、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５の劣化は極めて小さく、本来の吸着特性を得ることができる。

さらに、筒状容器３内部が減圧されると、気体吸着材５周囲の気体は仕切り１２を通過して筒状容器３の外部に排出される。この排出速度が速い場合は、気体吸着材５の飛散が懸念されるが、気体吸着材５は、仕切り１２より内部で留まるため、飛散することがない。

この気体吸着デバイス１を真空断熱材７に適用すると、外被材内部において気体吸着材５が飛散せず、真空断熱材７のリサイクルを容易にすることができる。

なお、本実施の形態における気体吸着デバイス１の機能を発現させるためには、使用の際に封止１３を取り除いてから使用する。また、減圧下における気体吸着デバイス１の動作は実施の形態１と同等である。

以下に本発明の実施例を説明する。

（実施例１）
筒状容器の体積は１０ｍｌであり、大気圧下での閉空間の体積は１ｍｌで作製した気体吸着デバイスを真空チャンバーに設置して動作を確認した。真空チャンバー内部を、大気圧から１００Ｐａまで３分間かけて減圧した。

気体吸着材が外部雰囲気とつながる圧力は、静的に減圧した場合は１０１．３ｈＰａであるが、減圧は有限な速度で行ったため、気体吸着材５が外部雰囲気とつながる圧力はこの値より小さく３００Ｐａであった。

このように、有限な速度で減圧を行った場合、静的条件の理論値との乖離が生じるが、この乖離は以下のメカニズムで生じる。筒状容器と隔壁は密着しているため、筒状容器３の長さ方向に力が加わっても、隔壁は動き出すまでに時間がかかる。従って、隔壁４が筒状容器の開口部２に達したときは既に３００ｈＰａ到達後から時間が経過した後であり、この間にも減圧工程が続いているため、３００ｈＰａより更に圧力が低下しているためである。ここで、静的条件とは圧力を極めてゆっくりと変化させることにより閉空間の体積と外部雰囲気圧力との関係が理論と一致する条件である。

以上のように有限の速度で減圧を行った場合、気体吸着材が外部空間と繋がる圧力は、静的条件の場合の理論値より低くなる。従って、気体吸着材の劣化をより少なくすることができる。

（実施例２）
筒状容器の体積は１０ｍｌであり、大気圧下での閉空間の体積は１ｍｌで作製した気体吸着デバイスを真空チャンバーに設置して動作を確認した。真空チャンバー内部を、大気圧から１００Ｐａまで６０分間かけて減圧した。この場合、気体吸着材が外部雰囲気とつながる圧力は、１００．１ｈＰａとほぼ理論どおりであった。これは、減圧速度が非常に小さく、静的減圧工程に準ずる条件が達成されたためである。

（実施例３）
本実施例では、筒状容器をナイロン−アルミ箔−ナイロンの順にラミネートした被覆材で被った。気体吸着デバイス作製後一ヶ月経過後に気体吸着材の吸着特性を評価したところ、吸着能力の劣化は認められなかった。これは、被覆材で被ってあるため、筒状容器に気体が浸入しないためである。

以上のように、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となる。

本発明の実施の形態１における大気圧下での気体吸着デバイスの断面図 本発明の実施の形態１における気体吸着デバイスを適用した真空断熱材の断面図 本発明の実施の形態１における減圧下での気体吸着デバイスの断面図 本発明の実施の形態２における気体吸着デバイスの断面図 本発明の実施の形態３における気体吸着デバイスの断面図

符号の説明

１ 気体吸着デバイス
２ 開口部
３ 筒状容器
４ 隔壁
５ 気体吸着材
６ 非吸着性気体
１０ 包材
１１ 被覆材
１２ 仕切り
１３ 封止

Claims (9)

1. 一端に開口部を有する少なくとも一部が筒状である容器と、前記容器の筒状部内壁に接する隔壁とを有し、前記容器と前記隔壁とにより囲まれる閉空間に気体吸着材と前記気体吸着材に対して非吸着性の非吸着性気体が封入されており、前記隔壁の移動によって前記閉空間が開口されることを特徴とする気体吸着デバイス。
2. 容器は筒状部、非筒状部ともに気体難透過性である請求項１に記載の気体吸着デバイス。
3. 隔壁は気体難透過性である請求項１または請求項２に記載の気体吸着デバイス。
4. 容器の筒状部または隔壁の少なくともいずれか一方の少なくとも一部が弾性体である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の気体吸着デバイス。
5. 気体吸着材が気体透過性の包材で覆われている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の気体吸着デバイス。
6. 隔壁と気体吸着材との間に気体透過性の仕切りを有する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の気体吸着デバイス。
7. 容器が気体難透過性の被覆材で覆われている請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の気体吸着デバイス。
8. 容器の開口部を気体難透過性のフィルムで封止した請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の気体吸着デバイス。
9. 内部が減圧されている真空機器であって、前記真空機器の内部に請求項１から８のいずれか一項に記載の気体吸着デバイスを備えた真空機器。