JPWO2019146471A1 - Vacuum container coating, coating liquid and vacuum insulation container - Google Patents
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Abstract
真空容器(1)の被膜(4,5)であって、真空容器(1)は、有底筒状の外筒(3)と、外筒(3)の内部に配置された、有底筒状の内筒(2)と、被膜(4,5)とを備えている。内筒(2)の外表面と、外筒(3)の内表面との間には、大気圧よりも減圧された中空部(S1)が形成されている。中空部(S1)を封止するように、内筒(2)と外筒(3)とは接合され、被膜(4,5)は、中空部(S1)内における、外筒(3)の内表面、および、内筒(2)の外表面のうち、少なくとも一方に形成されている。被膜(4,5)は、気体吸着材である銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含んでいる。It is a coating film (4,5) of the vacuum container (1), and the vacuum container (1) has a bottomed tubular outer cylinder (3) and a bottomed cylinder arranged inside the outer cylinder (3). It is provided with a shaped inner cylinder (2) and a coating (4,5). A hollow portion (S1) whose pressure is reduced from atmospheric pressure is formed between the outer surface of the inner cylinder (2) and the inner surface of the outer cylinder (3). The inner cylinder (2) and the outer cylinder (3) are joined so as to seal the hollow portion (S1), and the coating film (4,5) is formed on the outer cylinder (3) in the hollow portion (S1). It is formed on at least one of the inner surface and the outer surface of the inner cylinder (2). The coatings (4, 5) contain a copper ion-exchanged ZSM-5 type zeolite, which is a gas adsorbent.
Description
本開示は、真空断熱容器等の真空容器に関する。 The present disclosure relates to vacuum containers such as vacuum insulated containers.
特許文献1に開示されるように、真空容器として、例えば、内筒と外筒とを備え、外筒と内筒との間に、大気圧よりも減圧された中空部が形成された真空断熱容器が知られている。中空部には、吸着材が配置される。
As disclosed in
このような構成を有する真空容器においては、その仕様に応じて、吸着材における吸着性能のさらなる向上が要求される場合がある。 In a vacuum vessel having such a configuration, further improvement of the adsorption performance of the adsorbent may be required according to the specifications.
また、気体吸着デバイスに用いられる銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの製造方法等については、例えば、特許文献2に開示された技術が知られている。
Further, as a method for producing a copper ion exchange ZSM-5 type zeolite used in a gas adsorption device, for example, a technique disclosed in
本開示は真空容器において、その気体吸着材における吸着性能の向上を図れる真空容器の被膜、塗工液および真空断熱容器を提供するものである。 The present disclosure provides a vacuum container coating, a coating liquid, and a vacuum heat insulating container capable of improving the adsorption performance of the gas adsorbent in the vacuum container.
本開示の被膜は、真空容器の被膜である。真空容器は、有底筒状の外筒と、外筒の内部に配置された、有底筒状の内筒と、被膜とを備えている。内筒の外表面と、外筒の内表面との間には、大気圧よりも減圧された中空部が形成されている。中空部を封止するように、内筒と外筒とは接合されている。被膜は、中空部内における、外筒の内表面、および、内筒の外表面のうち、少なくとも一方に形成されている。被膜は、気体吸着材である銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含んでいる。 The coating film of the present disclosure is a coating film of a vacuum vessel. The vacuum container includes a bottomed tubular outer cylinder, a bottomed tubular inner cylinder arranged inside the outer cylinder, and a coating film. A hollow portion decompressed from atmospheric pressure is formed between the outer surface of the inner cylinder and the inner surface of the outer cylinder. The inner cylinder and the outer cylinder are joined so as to seal the hollow portion. The coating film is formed on at least one of the inner surface of the outer cylinder and the outer surface of the inner cylinder in the hollow portion. The coating contains a copper ion exchange ZSM-5 type zeolite which is a gas adsorbent.
このような構成によれば、被膜が、高度な気体吸着性能を有する気体吸着材である銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含んでいる。これにより、中空部に存在する不要な気体を、気体吸着材によって良好に吸着できる。これにより、気体吸着材における吸着性能を向上できる。 According to such a configuration, the coating contains copper ion exchange ZSM-5 type zeolite, which is a gas adsorbent having a high gas adsorption performance. As a result, the unnecessary gas existing in the hollow portion can be satisfactorily adsorbed by the gas adsorbent. Thereby, the adsorption performance of the gas adsorbent can be improved.
本開示の塗工液は、少なくとも、上述の気体吸着材とバインダとを含み、上述の被膜を塗布形成するために用いられる。 The coating liquid of the present disclosure contains at least the above-mentioned gas adsorbent and a binder, and is used for coating and forming the above-mentioned coating film.
本開示の真空断熱容器は、上述の被膜を備えている。 The vacuum insulated container of the present disclosure includes the above-mentioned coating.
本開示によれば、真空容器において、その気体吸着材における吸着性能の向上を図れる、真空容器の被膜、塗工液および真空断熱容器を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a vacuum container coating, a coating liquid, and a vacuum heat insulating container that can improve the adsorption performance of the gas adsorbent in the vacuum container.
(本開示の態様の一例)
本開示の態様の一例の被膜は、真空容器の被膜である。真空容器は、有底筒状の外筒と、外筒の内部に配置された、有底筒状の内筒と、被膜とを備えている。内筒の外表面と、外筒の内表面との間には、大気圧よりも減圧された中空部が形成されている。中空部を封止するように、内筒と外筒とは接合されている。被膜は、中空部内における、外筒の内表面、および、内筒の外表面のうち、少なくとも一方に形成されている。被膜は、気体吸着材である銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含んでいる。(Example of the aspect of the present disclosure)
An example coating of an embodiment of the present disclosure is a coating of a vacuum vessel. The vacuum container includes a bottomed tubular outer cylinder, a bottomed tubular inner cylinder arranged inside the outer cylinder, and a coating film. A hollow portion decompressed from atmospheric pressure is formed between the outer surface of the inner cylinder and the inner surface of the outer cylinder. The inner cylinder and the outer cylinder are joined so as to seal the hollow portion. The coating film is formed on at least one of the inner surface of the outer cylinder and the outer surface of the inner cylinder in the hollow portion. The coating contains a copper ion exchange ZSM-5 type zeolite which is a gas adsorbent.
このような構成によれば、被膜が、高度な気体吸着性能を有する気体吸着材である銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含んでいる。これにより、中空部に存在する不要な気体を、気体吸着材により良好に吸着できる。よって、気体吸着材における吸着性能を向上できる。 According to such a configuration, the coating contains copper ion exchange ZSM-5 type zeolite, which is a gas adsorbent having a high gas adsorption performance. As a result, the unnecessary gas existing in the hollow portion can be satisfactorily adsorbed by the gas adsorbent. Therefore, the adsorption performance of the gas adsorbent can be improved.
さらに、被膜が、発泡構造を有してもよい。 Further, the coating film may have a foamed structure.
これにより、さらに、被膜に含まれる気体吸着材の表面を、中空部に広く露出させて、気体吸着材の豊富な吸着量を確保し易くすることができる。 As a result, the surface of the gas adsorbent contained in the coating film can be widely exposed in the hollow portion, and it is possible to easily secure an abundant amount of the gas adsorbent.
さらに、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、粒径が300μm以下の値に設定されていてもよい。 Further, the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite may have a particle size set to a value of 300 μm or less.
銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトがこのような粒径に設定されていれば、さらに、中空部の容積が限られる場合でも、中空部に気体吸着材を配置し易くすることができる。また、仮に中空部において、被膜から脱離した気体吸着材が移動した場合でも、気体吸着材が、外筒または内筒に当たることで発生する異音を生じにくくすることができる。 If the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite is set to such a particle size, it is possible to facilitate the arrangement of the gas adsorbent in the hollow portion even when the volume of the hollow portion is limited. Further, even if the gas adsorbent desorbed from the coating moves in the hollow portion, it is possible to make it difficult to generate an abnormal noise generated by the gas adsorbent hitting the outer cylinder or the inner cylinder.
また、被膜は、無機バインダを含んでいてもよい。 The coating may also contain an inorganic binder.
無機バインダを用いることで、さらに、気体吸着材である銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの気体吸着活性が、被膜に含まれるバインダにより損われることを防止できる。 By using the inorganic binder, it is possible to further prevent the gas adsorption activity of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite, which is a gas adsorbent, from being impaired by the binder contained in the coating film.
また、被膜中における無機バインダの重量が、被膜の重量の0wt%より多く20wt%以下の範囲の値に設定されていてもよい。 Further, the weight of the inorganic binder in the coating film may be set to a value in the range of 20 wt% or less, which is more than 0 wt% of the weight of the coating film.
無機バインダの重量が、上述範囲の値に設定されていることで、さらに、気体吸着材に含まれる銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの吸着性能が、大量の無機バインダにより阻害されるのを防止しながら、被膜において、気体吸着材を無機バインダにより良好に保持できる。 By setting the weight of the inorganic binder to a value in the above range, it is further prevented that the adsorption performance of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite contained in the gas adsorbent is hindered by a large amount of the inorganic binder. At the same time, the gas adsorbent can be better held by the inorganic binder in the coating film.
また、気体吸着材の窒素吸着量が、常温かつ常圧にて、10ml/g以上の値に設定されていてもよい。 Further, the nitrogen adsorption amount of the gas adsorbent may be set to a value of 10 ml / g or more at normal temperature and pressure.
この構成によれば、さらに、真空容器の製造時に中空部に残留した窒素等の気体、および、容器の製造後に中空部に透過浸入する窒素等の気体を、吸着除去できる。よって、製造後初期における気体吸着材の吸着性能を向上できると共に、吸着性能を良好に維持できる。 According to this configuration, gas such as nitrogen remaining in the hollow portion during the production of the vacuum container and gas such as nitrogen that permeates and infiltrates into the hollow portion after the production of the container can be adsorbed and removed. Therefore, the adsorption performance of the gas adsorbent in the initial stage after production can be improved, and the adsorption performance can be maintained well.
本開示の一態様に係る塗工液は、少なくとも、上述した気体吸着材と、バインダとを含み、上述した被膜を塗布形成するためのものである。 The coating liquid according to one aspect of the present disclosure contains at least the above-mentioned gas adsorbent and a binder, and is for coating and forming the above-mentioned coating film.
この構成によれば、真空容器の製造時において、中空部内における、外筒の内表面、および、内筒の外表面のうち、少なくとも一方に塗工液を塗布して乾燥させることにより、被膜を比較的容易に形成することができる。 According to this configuration, at the time of manufacturing a vacuum container, a coating liquid is applied to at least one of the inner surface of the outer cylinder and the outer surface of the inner cylinder in the hollow portion and dried to form a coating film. It can be formed relatively easily.
また、塗工液は、熱分解型発泡剤を含んでいてもよい。 Further, the coating liquid may contain a thermal decomposition type foaming agent.
これにより、さらに、塗布した塗工液を熱分解することで、発泡構造を有する被膜を形成できる。 As a result, a film having a foamed structure can be formed by further thermally decomposing the applied coating liquid.
また、本開示の真空断熱容器は、上述したいずれかの被膜を備えている。 Further, the vacuum insulation container of the present disclosure includes any of the above-mentioned coatings.
本開示の各態様によれば、内筒と外筒とを備え、外筒と内筒との間に大気圧よりも減圧された中空部が形成され、この中空部に気体吸着材が配置された真空容器において、気体吸着材における吸着性能の向上を、安定して図ることができる。 According to each aspect of the present disclosure, an inner cylinder and an outer cylinder are provided, and a hollow portion depressurized from atmospheric pressure is formed between the outer cylinder and the inner cylinder, and a gas adsorbent is arranged in the hollow portion. In the vacuum container, the adsorption performance of the gas adsorbent can be stably improved.
(実施の形態)
以下、図面を参照して、本開示の実施の形態を説明する。(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
図1は、本開示の実施の形態に係る真空断熱容器1(以下、単に容器1と称する。)の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a vacuum insulated container 1 (hereinafter, simply referred to as a container 1) according to the embodiment of the present disclosure.
図1に示すように、容器1は、全体としてボトル状に形成されている。なお、本明細書でいう真空とは、大気圧よりも減圧された状態を指す。
As shown in FIG. 1, the
容器1は、内筒2、外筒3および被膜4,5を備える。
The
外筒3および内筒2は、有底筒状に形成されている。外筒3および内筒2は、気体難透過性材料により構成されている。本実施の形態では、外筒3および内筒2は、一例として、金属材料により構成されている。この金属材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレスおよび銅等が挙げられる。
The
外筒3および内筒2は、円筒状に形成されている。内筒2は、側部2a、底部2b、ネック部2cおよびショルダー部2dを有する。側部2aおよびネック部2cは、内筒2の筒軸方向に延びる円筒状に形成されている。底部2bは、一例として、内筒2の筒軸方向(図1における上方向または下方向)から見て、円形に形成されている。側部2aは、底部2bの周縁から内筒2の筒軸方向に延びている。
The
ネック部2cは、側部2aの内径よりも小さい内径を有する。ネック部2cは、側部2aの、底部2b側とは反対側から、ショルダー部2dを介して、内筒2の筒軸方向に延びている。ネック部2cの、底部2bとは反対側には、外部と内筒2の内部とが連通する開口が設けられている。ネック部2cと側部2aとは、ショルダー部2dにより接続されている。ショルダー部2dは、内筒2の筒軸方向から見て環状に形成されている。
The
外筒3は、側部3a、底部3b、ネック部3cおよびショルダー部3dを有する。側部3aおよびネック部3cは、外筒3の筒軸方向に延びる円筒状に形成されている。底部3bは、一例として、外筒3の筒軸方向から見て、円形に形成されている。側部3aは、底部3bの周縁から外筒3の筒軸方向に延びている。
The
ネック部3cは、側部3aの内径よりも小さい内径を有する。ネック部3cは、側部3aの、底部3b側とは反対側から、ショルダー部3dを介して、外筒3の筒軸方向に延びている。ネック部3cの、底部3bとは反対側には、容器1の内部と外部とが連通する開口が設けられている。ネック部3cと側部3aとは、ショルダー部3dにより接続されている。ショルダー部3dは、外筒3の筒軸方向から見て環状に形成されている。
The neck portion 3c has an inner diameter smaller than the inner diameter of the
側部3aの内径は、側部2aの内径よりも大きい。ネック部3cの内径は、ネック部2cの内径よりも大きい。底部3bの直径は、底部2bの直径よりも大きい。
The inner diameter of the
内筒2は、内筒2の外表面と外筒3の内表面との間に中空部S1を形成しながら、外筒3の内部に配置されている。一例として、内筒2は、その筒軸方向を外筒3の筒軸方向と一致させた状態で、外筒3の内部に配置されている。内筒2の容積は、一例として、400ml以上600ml以下の範囲の値に設定されており、ここでは500mlである。
The
容器1では、外筒3の内部に内筒2が配置された状態で、内筒2の開口部の開口周縁が、外筒3の開口部の開口周縁と一体に接続されている。これにより、内筒2は、中空部S1を封止するように、外筒3と接合されている。
In the
このように、容器1では、外筒3と内筒2との接触部が、各開口部の開口周縁に限定される。これにより、外筒3と内筒2との間におけるヒートブリッジの形成を最小限に抑制しながら、外筒3と内筒2との間の真空断熱効果を発揮させることができる。
As described above, in the
なお、このヒートブリッジの形成が、許容される範囲内であれば、外筒3と内筒2とは、各開口部の開口周縁以外の領域で熱結合されていてもよい。
As long as the formation of the heat bridge is within the permissible range, the
内筒2の開口部は、キャップ6により閉塞されている。キャップ6は、一例として、内筒2の開口部よりも内側の一部領域と、外筒3の開口部よりも外側の一部領域とに密着するように配置される。これにより、内筒2の内部S2は気密状態に保たれる。
The opening of the
中空部S1は、大気圧よりも減圧されている。中空部S1の内圧は、一例として、1×10−3Pa以下の値に設定されている。この中空部S1の内圧の値としては、一例として、1×10−4Pa以下の値であることが、より好ましい。容器1では、中空部S1を十分に減圧することにより、その内圧を1×10−4Pa以下の値に設定できる。The hollow portion S1 is depressurized more than the atmospheric pressure. The internal pressure of the hollow portion S1 is set to a value of 1 × 10 -3 Pa or less as an example. As an example, the value of the internal pressure of the hollow portion S1 is more preferably 1 × 10 -4 Pa or less. In the
中空部S1の容積は、一例として、10ml以上20ml以下の範囲の値に設定されており、ここでは15mlである。 The volume of the hollow portion S1 is set to a value in the range of 10 ml or more and 20 ml or less as an example, and is 15 ml here.
なお、ネック部2c,3cは必須ではなく、省略してもよい。また、外筒3および内筒2は、各筒軸方向に延びる角筒状に形成されていてもよいし、互いに異なる形状に形成されていてもよい。
The
被膜4,5は、中空部S1内における、外筒3の内表面、および、内筒2の外表面のうち、少なくとも一方(ここでは両方)に形成されている。被膜4,5は、気体吸着材である銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含んでいる。
The
一例として、被膜4は、外筒3の内表面のうち、側部3aおよび底部3bの表面に形成されている。また被膜5は、内筒2の外表面のうち、側部2aおよび底部2bの表面に形成されている。被膜4,5は、発泡構造を有する。これにより、被膜4,5の表面積が広く確保されている。容器1は、このような被膜4,5による被膜構造10を備えている。
As an example, the
なお、発泡構造とは、被膜内に気体が分散している状態で、発泡状(フォーム)または多孔質形状に成形された構造のことをいうものとする。 The foamed structure refers to a structure formed into a foam or porous shape in a state where gas is dispersed in the coating film.
被膜4,5の膜厚寸法は、例えば1μm以上500μm以下の範囲の値に設定されている。この膜厚寸法の値は、例えば、1μm以上400μm以下の範囲の値が好ましく、100μm以上300μm以下の範囲の値が一層好ましい。
The film thickness dimensions of the
気体吸着材は、中空部S1の気体を吸着する。この気体は、一例として、窒素、酸素、水素および二酸化炭素のうち、少なくともいずれかを含む。また、気体吸着材は、メタンおよびエタン等の、比較的低分子量の炭化水素ガスをも吸着する。 The gas adsorbent adsorbs the gas in the hollow portion S1. The gas comprises, for example, at least one of nitrogen, oxygen, hydrogen and carbon dioxide. The gas adsorbent also adsorbs hydrocarbon gases with relatively low molecular weight, such as methane and ethane.
一例として、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、粒径が300μm以下の値に設定されている。銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、複数の空孔を有し、その空孔径が、5Å以上9Å以下の範囲の値に設定されている。 As an example, the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite has a particle size set to a value of 300 μm or less. The copper ion exchange ZSM-5 type zeolite has a plurality of pores, and the pore diameter is set to a value in the range of 5 Å or more and 9 Å or less.
銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトが有する空孔の径は、上述範囲の値に設定されている。これにより、発明者の検討によれば、中空部S1が大気よりも減圧されている場合、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、中空部S1に存在する、窒素および酸素等の気体分子を良好に吸着できる。中空部S1は、大気に比べて、気体濃度が希薄な状態になっている。このため、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトによる、優れた吸着性能が期待できる。 The diameter of the pores of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite is set to a value in the above range. As a result, according to the inventor's examination, when the hollow portion S1 is depressurized more than the atmosphere, the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite favors gas molecules such as nitrogen and oxygen present in the hollow portion S1. Can be adsorbed on. The hollow portion S1 has a leaner gas concentration than the atmosphere. Therefore, excellent adsorption performance can be expected due to the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite.
銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの空孔径の値としては、例えば、6Å以上8Å未満の範囲の値がより好ましく、5Å以上6Å以下の範囲の値が、一層好ましい。また別の例では、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの空孔径の値としては、例えば、8Å未満の範囲の値がより好ましい。 As the value of the pore size of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite, for example, a value in the range of 6 Å or more and less than 8 Å is more preferable, and a value in the range of 5 Å or more and 6 Å or less is more preferable. In another example, the value of the pore size of the copper ion-exchanged ZSM-5 type zeolite is more preferably, for example, a value in the range of less than 8 Å.
気体吸着材は、密度が、0g/mlより大きく2g/ml以下の範囲の値に設定されるように成形されている。気体吸着材の密度としては、一例として、0.5g/ml以上1.7g/ml以下の範囲の値が、より好ましく、0.9g/ml以上1.4g/ml以下の範囲の値が、一層好ましい。 The gas adsorbent is molded so that the density is set to a value in the range of 2 g / ml or less, which is larger than 0 g / ml. As an example, the density of the gas adsorbent is preferably in the range of 0.5 g / ml or more and 1.7 g / ml or less, and more preferably in the range of 0.9 g / ml or more and 1.4 g / ml or less. More preferred.
例えば、気体吸着材の密度を、0.9g/ml以上1.4g/ml以下の範囲の値に設定した場合、気体吸着材中の銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの空隙率は、およそ40%以上60%以下の範囲の値となる。これにより、容器1の製造時において、中空部S1を真空ポンプ等を用いて脱気する際、気体吸着材中の気体を、迅速かつ適切に除去できる。さらに、気体吸着材の気体吸着可能な表面積を、確保し易くすることができる。
For example, when the density of the gas adsorbent is set to a value in the range of 0.9 g / ml or more and 1.4 g / ml or less, the porosity of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite in the gas adsorbent is about 40. The value is in the range of% or more and 60% or less. As a result, when the hollow portion S1 is degassed using a vacuum pump or the like during the production of the
気体吸着材の窒素吸着量は、常温(20±15℃)かつ常圧(大気圧)において、10ml/g以上の値に設定されている。この窒素吸着量の値としては、常温かつ10Paの平衡圧において、2ml/g以上の値であることが、より好ましい。なお、被膜4,5は、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライト以外の気体吸着成分をさらに含んでいてもよい。また、被膜4,5の表面には、複数の窪みおよびまたは貫通孔のうち、少なくともいずれかが形成されていてもよい。これにより、被膜4,5の表面積を、さらに大きくすることができる。
The amount of nitrogen adsorbed by the gas adsorbent is set to a value of 10 ml / g or more at normal temperature (20 ± 15 ° C.) and normal pressure (atmospheric pressure). The value of the amount of nitrogen adsorbed is more preferably 2 ml / g or more at room temperature and at an equilibrium pressure of 10 Pa. The
気体吸着材は、無機バインダを含んでいる。この無機バインダとしては、例えば、シリカおよびアルミナのうち、少なくともいずれかを含むものが挙げられ、水分散シリカゾル、水分散アルミナゾル、コロイダルシリカおよび水ガラス等を用いることができる。 The gas adsorbent contains an inorganic binder. Examples of the inorganic binder include those containing at least one of silica and alumina, and water-dispersed silica sol, water-dispersed alumina sol, colloidal silica, water glass and the like can be used.
被膜4中における無機バインダの重量は、被膜4の重量の0wt%より多く20wt%以下の範囲の値に設定されている。この被膜4中における無機バインダの重量としては、被膜4の重量の0wt%より多く10wt%以下の範囲の値がより好ましい。また、一例として、被膜5中における無機バインダの重量も同様である。
The weight of the inorganic binder in the
気体吸着材は、活性化された状態で、中空部S1に配置されている。具体的に、気体吸着材は、吸着した気体を十分に放出した状態で、中空部S1に配置されている。気体吸着材の活性化方法としては、例えば、気体吸着材を減圧雰囲気下で加熱する方法が挙げられる。気体吸着材は、容器1の製造時において、活性化された状態で、内部が減圧された中空部S1に配置されている。
The gas adsorbent is arranged in the hollow portion S1 in an activated state. Specifically, the gas adsorbent is arranged in the hollow portion S1 in a state where the adsorbed gas is sufficiently released. Examples of the method for activating the gas adsorbent include a method of heating the gas adsorbent in a reduced pressure atmosphere. The gas adsorbent is arranged in the hollow portion S1 whose inside is depressurized in an activated state at the time of manufacturing the
このときの中空部S1の内圧としては、例えば、10mPa以下の値が好ましく、1mPa以下の値が、より好ましい。また、気体吸着材の加熱温度としては、300℃以上の値が好ましく、400℃以上700℃以下の範囲の値が、より好ましい。気体吸着材を加熱することにより、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトに含まれる2価の銅イオン(Cu2+)が1価の銅イオン(Cu+)に還元されることで、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトが活性化される。As the internal pressure of the hollow portion S1 at this time, for example, a value of 10 mPa or less is preferable, and a value of 1 mPa or less is more preferable. The heating temperature of the gas adsorbent is preferably 300 ° C. or higher, more preferably 400 ° C. or higher and 700 ° C. or lower. By heating the gas adsorbent, the divalent copper ion (Cu 2+ ) contained in the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite is reduced to the monovalent copper ion (Cu + ), so that the copper ion exchange ZSM -5 type zeolite is activated.
活性化された銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、中空部S1内に存在する気体を、常温にて良好に吸着する。これにより、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、中空部S1が高真空に設定されている場合でも、気体を放出することなく、吸着性能を発揮できる。 The activated copper ion exchange ZSM-5 type zeolite satisfactorily adsorbs the gas existing in the hollow portion S1 at room temperature. As a result, the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite can exhibit adsorption performance without releasing gas even when the hollow portion S1 is set to a high vacuum.
製造直後の容器1における中空部S1では、一例として、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの銅サイトのうち、少なくとも60%以上の銅サイトが銅1価サイトである。この銅1価サイトは、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの銅サイトのうち、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることが一層好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。
In the hollow portion S1 of the
ZSM−5型ゼオライトの銅イオン交換方法としては、公知の方法を利用できる。例えば、塩化銅水溶液およびアンミン酸銅水溶液等の、銅の可溶性塩水溶液に、ZSM−5型ゼオライトを浸漬する方法が挙げられる。なお、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの製造方法等については、例えば、日本国特許第5719995号公報(特許文献2)を参照できる。 As a copper ion exchange method for ZSM-5 type zeolite, a known method can be used. For example, a method of immersing ZSM-5 type zeolite in an aqueous solution of a soluble salt of copper such as an aqueous solution of copper chloride and an aqueous solution of copper ammonium acid can be mentioned. For the method for producing the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite and the like, for example, Japanese Patent No. 5719995 (Patent Document 2) can be referred to.
図2Aおよび図2Bは、被膜4,5の形成方法を示す断面図である。
2A and 2B are cross-sectional views showing a method of forming the
図2Aおよび図2Bでは、一例として、外筒3の表面に被膜4を形成する様子を示しているが、内筒2の表面に被膜5を形成する方法も同様である。被膜4,5の形成方法は、塗工液を調整する調整ステップと、調整した塗工液を容器1の対象表面に塗布する塗布ステップと、塗布した塗工液を乾燥させる乾燥ステップとを有する。
In FIGS. 2A and 2B, as an example, the
調整ステップでは、オペレータは、複数の材料を用いて、塗工液14を調整する。塗工液14は、被膜4,5を塗布形成するためのものであり、少なくとも、上述した気体吸着材とバインダとを含む。本実施の形態では、気体吸着材とバインダとに加えて、さらに熱分解型発泡剤を含む塗工液14を調整する。バインダとしては、上述した無機バインダを用いることができる。熱分解型発泡剤としては、公知のものを用いることができる。塗工液14は、粘度調整剤等の、他の成分を含むように調整されてもよい。
In the adjustment step, the operator adjusts the
塗布ステップでは、オペレータは、塗工液14を、容器1の対象表面(図2Aでは外筒3の底部3bの内表面)に塗布する。このとき、オペレータは、被膜4,5の最終(乾燥後)膜厚寸法に合わせて、塗工液14の、塗布回数および塗布量を調整する。
In the coating step, the operator applies the
乾燥ステップでは、オペレータは、塗布した塗工液14を加熱することにより、塗工液14の揮発成分を揮発させる。これにより、塗工液14を乾燥させる。なお、対象表面上の塗工液14は、全てが塗布されてから一度に加熱されてもよいし、数回に分けて塗布される毎に加熱されてもよい。すなわち、塗布ステップと乾燥ステップとは、交互に複数回繰り返されてもよい。
In the drying step, the operator volatilizes the volatile components of the
全ての乾燥ステップが終了すると、塗工液14が乾燥されて、被膜4,5が形成される(図2B)。ここで、塗工液14には、熱分解型発泡剤が含まれているので、塗工液14を加熱することで、被膜4,5が発泡構造を有するように形成される。
When all the drying steps are completed, the
以上説明したように、容器1によれば、被膜4,5が、高度な気体吸着性能を有する気体吸着材である銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含んでいる。これにより、中空部S1に存在する不要な気体を、気体吸着材により良好に吸着できる。よって、気体吸着材における吸着性能を向上できる。本実施の形態の容器1では、不要な気体による熱伝導を防止し、外筒3と内筒2との間の真空断熱性を向上できる。
As described above, according to the
銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、容器1の製造時に中空部S1に残留した気体、および、製造後の容器1の外部から中空部S1に透過浸入する水素等の気体を吸着除去できる。これにより、製造後初期の真空断熱性能を向上できると共に、真空断熱性能を良好に維持できる。
The copper ion exchange ZSM-5 type zeolite can adsorb and remove the gas remaining in the hollow portion S1 during the production of the
また、外筒3と内筒2とが金属材料からなるため、外筒3と内筒2とは、良好な剛性を有している。これにより、中空部S1を高真空に設定しても、中空部S1に補強材を配置することなく、外筒3と内筒2との形状を維持できる。よって、容器1を軽量に保ちながら、外筒3と内筒2との間の真空断熱性を安定して得ることができる。また、中空部S1に補強材を配置しなくてもよいので、被膜4,5の気体吸着材が中空部S1の気体を吸着する際に、補強材が障害となることを回避できる。
Further, since the
また、被膜4,5の熱伝導率は、被膜4,5が銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含むことにより、内筒2および外筒3それぞれの熱伝導率よりも低い値に設定されている。これにより、被膜4,5を中空部S1に配置したことによって、外筒3と内筒2との間の熱伝導が増大することを防止でき、容器1の優れた真空断熱性能を得ることができる。
Further, the thermal conductivity of the
また、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの熱伝導率は、内筒2および外筒3の他、合金材料からなる一般的な気体吸着材の熱伝導率に比べても低い。このため、合金材料からなる一般的な気体吸着材を用いた場合に比べても、容器1の優れた真空断熱性能を維持しながら、その設計自由度を高めることができる。
Further, the thermal conductivity of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite is lower than that of the
ここで、従来の合金系ゲッターは、表面に酸化被膜が形成されていると、吸着性能が低下する。このため、従来の合金ゲッターでは、加熱処理により表面の酸化被膜を除去することで、必要な吸着性能を得ている。しかしながら、従来の合金ゲッターの吸着性能は、加熱処理中の高温時には高いものの、常温では低下する。 Here, in the conventional alloy getter, if an oxide film is formed on the surface, the adsorption performance is lowered. Therefore, in the conventional alloy getter, the required adsorption performance is obtained by removing the oxide film on the surface by heat treatment. However, although the adsorption performance of the conventional alloy getter is high at a high temperature during the heat treatment, it decreases at a normal temperature.
これに対して、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、このような従来の合金系ゲッターとは異なり、表面に酸化被膜が形成されない。また、常温でも、継続して良好な吸着性能を発揮できる。このため、金属筐体を透過して浸入する水素等を、継続して吸着できる。 On the other hand, unlike such conventional alloy getters, the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite does not form an oxide film on the surface. Moreover, even at room temperature, good adsorption performance can be continuously exhibited. Therefore, hydrogen and the like that permeate through the metal housing and infiltrate can be continuously adsorbed.
また、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトは、粒径が300μm以下の値に設定されている。銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトがこのような粒径に設定されていることで、中空部S1の容積が限られる場合でも、中空部S1に、気体吸着材を配置し易くすることができる。また、仮に、中空部S1内において、被膜4,5から脱離した気体吸着材が移動した場合でも、気体吸着材が外筒3または内筒2に当たることで発生する異音を、生じにくくすることができる。
The particle size of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite is set to a value of 300 μm or less. By setting the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite to such a particle size, it is possible to easily arrange the gas adsorbent in the hollow portion S1 even when the volume of the hollow portion S1 is limited. Further, even if the gas adsorbent desorbed from the
発明者の検討によれば、減圧雰囲気下では、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの空孔径が、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの吸着対象とする気体分子のサイズに近いほど、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトが気体を吸着し易いことが分かっている。 According to the study of the inventor, in a reduced pressure atmosphere, the closer the pore size of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite is to the size of the gas molecule to be adsorbed by the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite, the more copper ion exchange It is known that ZSM-5 type zeolite easily adsorbs gas.
中空部S1には、窒素分子(分子サイズ:約3.6Å)、酸素分子(分子サイズ:約3.5Å)、および、水分子(分子サイズ:約3Å)のうち、少なくともいずれかが存在すると考えられる。このような気体分子であれば、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの空孔径を、上述した各分子サイズを含む範囲の値に設定することにより、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトに、上述の気体分子を良好に吸着させることができる。 When at least one of a nitrogen molecule (molecular size: about 3.6 Å), an oxygen molecule (molecular size: about 3.5 Å), and a water molecule (molecular size: about 3 Å) is present in the hollow portion S1. Conceivable. In the case of such a gas molecule, by setting the pore diameter of the copper ion-exchanged ZSM-5 type zeolite to a value in the range including each of the above-mentioned molecular sizes, the copper ion-exchanged ZSM-5 type zeolite can be obtained as described above. Gas molecules can be adsorbed well.
また、気体吸着材に含まれる銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの空孔径を、比較的小さな上述範囲の値に設定することにより、空孔径を、比較的大きな範囲の値に設定した場合に比べて、銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトから気体分子を脱離しにくくすることができる。この効果は、容器1の温度が上昇して、中空部S1の気体分子の運動エネルギーが高まった場合に、良好に得られる。
Further, by setting the pore diameter of the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite contained in the gas adsorbent to a value in the above-mentioned relatively small range, the pore diameter is set to a value in a relatively large range as compared with the case where the pore diameter is set to a value in a relatively large range. Therefore, it is possible to make it difficult for gas molecules to be desorbed from the copper ion exchange ZSM-5 type zeolite. This effect is satisfactorily obtained when the temperature of the
また、気体吸着材は、密度が、0g/mlより大きく2g/ml以下の範囲の値に設定されるように成形されている。これにより、気体吸着材の表面を中空部S1に広く露出させて、気体吸着材の豊富な吸着量を確保し易くすることができる。 Further, the gas adsorbent is molded so that the density is set to a value in the range of 2 g / ml or less, which is larger than 0 g / ml. As a result, the surface of the gas adsorbent can be widely exposed in the hollow portion S1, and it is possible to easily secure an abundant amount of adsorbed gas adsorbent.
また被膜4,5は、無機バインダを含んでいるので、気体吸着材である銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの吸着性能が、無機バインダにより阻害されることを防止しながら、被膜4,5において、気体吸着材を、無機バインダにより良好に保持できる。
Further, since the
また、被膜4,5中における無機バインダの重量が、被膜4,5の重量の0wt%より多く20wt%以下の範囲の値に設定されている。これにより、気体吸着材に含まれる銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトの吸着性能が、大量の無機バインダにより阻害されるのを防止しながら、被膜4,5において、気体吸着材を、無機バインダにより良好に保持できる。
Further, the weight of the inorganic binder in the
また、気体吸着材の窒素吸着量は、常温かつ常圧において、10ml/g以上の値に設定されている。この構成によれば、容器1の製造時に中空部S1に残留した窒素等の気体、および、容器1の製造後に中空部S1に透過浸入する窒素等の気体を、吸着除去できる。これにより、製造後初期における気体吸着材の吸着性能を向上できるとともに、吸着性能を良好に維持できる。
The amount of nitrogen adsorbed by the gas adsorbent is set to a value of 10 ml / g or more at normal temperature and pressure. According to this configuration, a gas such as nitrogen remaining in the hollow portion S1 during the production of the
このように、本実施の形態の容器1では、製造後初期における真空断熱性能を向上できると共に、真空断熱性能を良好に維持できる。
As described above, in the
また本実施の形態では、被膜4,5の膜厚寸法が、100μm以上300μm以下の範囲の値に設定されている。これにより、比較的豊富な気体吸着材を中空部S1に配置でき、中空部S1に存在する気体を、良好に吸着除去できる。
Further, in the present embodiment, the film thickness dimensions of the
また、容器1の製造時において、中空部S1内における外筒3の内表面および内筒2の外表面のうち、少なくとも一方に、塗工液14を塗布・乾燥することにより、被膜4,5を比較的容易に形成することができる。また、塗工液14が熱分解型発泡剤を含んでいるため、塗布した塗工液14を熱分解することで、発泡構造を有する被膜4,5を形成できる。
Further, at the time of manufacturing the
本開示は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成を変更、追加および削除できる。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and its configuration may be changed, added, or deleted without departing from the spirit of the present disclosure.
例えば、被膜は、中空部S1内における外筒3の内表面、および、内筒2の外表面のうち、少なくとも一方において、複数の位置に配置されていてもよい。この場合、複数の位置に、膜厚寸法および形状のうち、少なくとも一方が異なる被膜が配置されていてもよい。また、側部2a,3aの少なくとも一方に、比較的大面積の被膜を配置し、底部2b,3bの少なくとも一方に、比較的小面積の被膜を配置してもよい。
For example, the coating film may be arranged at a plurality of positions on at least one of the inner surface of the
また、中空部S1内における、外筒3の内表面、および、内筒2の外表面のうち、被膜を配置する表面には、被膜を保持するための凹部を形成してもよい。この凹部は、例えば、内筒2および外筒3の各周方向に延びるように形成してもよいし、内筒2および外筒3の各筒軸方向に延びるように形成してもよい。なお、容器1は、真空断熱容器であることは必須ではなく、断熱性を必要としない真空容器であってもよい。
Further, in the hollow portion S1, the inner surface of the
以上述べたように、本開示は、内筒と外筒とを備え、外筒と内筒との間に、大気圧よりも減圧された中空部が形成された真空断熱容器において、その真空断熱性の向上を安定して図れるという優れた効果を有する。したがって、真空断熱容器等の真空容器に本開示を広く適用でき、有用である。 As described above, the present disclosure is a vacuum insulation container in which a hollow portion having an inner cylinder and an outer cylinder and a hollow portion decompressed from atmospheric pressure is formed between the outer cylinder and the inner cylinder. It has an excellent effect of stably improving the property. Therefore, the present disclosure can be widely applied to vacuum containers such as vacuum insulated containers, which is useful.
1 容器(真空断熱容器)
2 内筒
2a 側部
2b 底部
2c ネック部
2d ショルダー部
3 外筒
3a 側部
3b 底部
3c ネック部
3d ショルダー部
4,5 被膜
6 キャップ
10 被膜構造
14 塗工液
S1 中空部
S2 内部1 container (vacuum insulation container)
2
Claims (9)
前記真空容器は、有底筒状の外筒と、前記外筒の内部に配置された、有底筒状の内筒と、前記被膜とを備え、前記内筒の外表面と、前記外筒の内表面との間には、大気圧よりも減圧された中空部が形成され、前記中空部を封止するように、前記内筒と前記外筒とは接合され、前記被膜は、前記中空部内における、前記外筒の前記内表面、および、前記内筒の外表面のうち、少なくとも一方に形成され、
前記被膜は、気体吸着材である銅イオン交換ZSM−5型ゼオライトを含む、
真空容器の被膜。It is a coating of a vacuum container,
The vacuum container includes a bottomed tubular outer cylinder, a bottomed tubular inner cylinder arranged inside the outer cylinder, and the coating film, and has an outer surface of the inner cylinder and the outer cylinder. A hollow portion decompressed from atmospheric pressure is formed between the inner surface and the inner surface of the inner cylinder, and the inner cylinder and the outer cylinder are joined so as to seal the hollow portion, and the coating film is formed of the hollow portion. Formed on at least one of the inner surface of the outer cylinder and the outer surface of the inner cylinder in the portion.
The coating contains a copper ion exchange ZSM-5 type zeolite which is a gas adsorbent.
Vacuum container coating.
請求項1に記載の真空容器の被膜。The coating has a foamed structure.
The coating of the vacuum container according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の真空容器の被膜。The copper ion exchange ZSM-5 type zeolite has a particle size set to a value of 300 μm or less.
The coating of the vacuum vessel according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の真空容器の被膜。The coating contains an inorganic binder,
The coating film of a vacuum container according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の真空容器の被膜。The weight of the inorganic binder in the coating is set to a value in the range of more than 0 wt% and 20 wt% or less of the weight of the coating.
The coating of the vacuum container according to claim 4.
請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の真空容器の被膜。The amount of nitrogen adsorbed by the gas adsorbent is set to a value of 10 ml / g or more at normal temperature and pressure.
The coating film of a vacuum container according to any one of claims 1 to 5.
請求項7に記載の塗工液。In addition, it contains a pyrolyzable foaming agent,
The coating liquid according to claim 7.
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