JP2008200616A - Gas adsorbing device - Google Patents
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Abstract
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、少なくとも気体吸着材と、前記気体吸着材を内包する容器とからなり、所定の温度の変化が起きると、前記容器内の前記気体吸着材が存在する空間が、前記容器の外側の空間と遮断された状態から、前記容器の外側の空間と連通する状態へと変化するものである。 In order to achieve the above object, the gas adsorption device of the present invention comprises at least a gas adsorbent and a container containing the gas adsorbent, and when a change in a predetermined temperature occurs, the gas adsorption in the container The space where the material exists changes from a state where the space is blocked from the space outside the container to a state where the space communicates with the space outside the container.
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。 The change from the state in which the space where the gas adsorbent in the container exists is blocked from the space outside the container to the state in which the space where the gas adsorbent in the container exists communicates with the space outside the container is a predetermined temperature. Therefore, when the gas adsorbent is applied to a vacuum apparatus, it is not necessary to control factors other than temperature, and productivity can be improved. 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。また、形状記憶合金は、単位重量あたりの発生力が大きいため、形状記憶合金を用いることにより、気体吸着デバイスの小型化が可能である。 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. In addition, since the shape memory alloy has a large generated force per unit weight, the gas adsorption device can be miniaturized by using the shape memory alloy.
本発明の請求項1に記載の気体吸着デバイスの発明は、少なくとも気体吸着材と、前記気体吸着材を内包する容器とからなり、所定の温度の変化が起きると、前記容器内の前記気体吸着材が存在する空間が、前記容器の外側の空間と遮断された状態から、前記容器の外側の空間と連通する状態へと変化するものである。
The invention of the gas adsorption device according to
気体吸着材が高活性であるほど、また、比表面積が大きくなるほど、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、熱膨張、熱収縮による容器の変形や相変化による容器の変形等の方法がある。相変化の例としては、温度の上昇による融解、つまり、固相から液相への変化がある。また、温度の変化により形状が変形する物体を用いることも有効である。このような物質として形状記憶合金がある。 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 for switching due to temperature change, there are methods such as deformation of the container due to thermal expansion and contraction, deformation of the container due to phase change, and the like. An example of a phase change is melting due to an increase in temperature, that is, a change from a solid phase to a liquid phase. It is also effective to use an object whose shape is deformed by a change in temperature. Such materials include shape memory alloys.
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力を加えずに変形させ、容器の密閉性を解除して、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 force, the sealing property of the container can be released, and the adsorbing ability can be exhibited.
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.
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、容器が開口部を有し、前記開口部を、開口部を覆う部材で覆ってなるものである。
The invention of the gas adsorption device according to
開口部と開口部を覆う部材により閉空間を形成すると、気体吸着材が存在する空間への気体の侵入を抑制することができ、気体吸着材の劣化を抑制することができる。 When the closed space is formed by the opening and the member that covers the opening, the gas can be prevented from entering the space where the gas adsorbent exists, and the deterioration of the gas adsorbent can be suppressed.
一方、気体吸着材が気体を吸着するためには、気体吸着材の周囲に気体が侵入する必要がある。これは、開口部と、開口部を覆う部材間の温度変化率の違いによりなされ、具体的には次に示す通りである。 On the other hand, in order for the gas adsorbing material to adsorb gas, it is necessary for the gas to enter the periphery of the gas adsorbing material. This is done by the difference in temperature change rate between the opening and the member covering the opening, and is specifically as follows.
例えば、開口部、開口部を覆う部材のいずれもが膨張し、開口部の温度変化率がより大きい場合、開口部、開口部を覆う部材のいずれもが収縮し開口部を覆う部材の温度変化率がより大きい場合、開口部が膨張、開口部を覆う部材が収縮する場合のいずれかに該当する場合、開口部と、開口部を覆う部材の間に空間が生じ、気体の通過が可能になる。 For example, when both the opening and the member covering the opening expand and the temperature change rate of the opening is larger, both the opening and the member covering the opening contract and the temperature change of the member covering the opening If the rate is larger, if the opening expands or the member covering the opening contracts, a space is created between the opening and the member covering the opening, allowing gas to pass through. Become.
従って、気体吸着材を真空機器内部に設置した後に温度を変化させることによる切り替え手法を用いると、保存時の劣化を抑制し、真空機器内部では気体を吸着することが可能になる。 Therefore, if a switching method by changing the temperature after installing the gas adsorbent inside the vacuum device is used, deterioration during storage can be suppressed and gas can be adsorbed inside the vacuum device.
ここで、開口部を覆う部材とは、開口部を有する容器の開口部を覆うことにより、閉空間を形成するものである。 Here, the member covering the opening forms a closed space by covering the opening of the container having the opening.
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に記載の発明において、構成要素のうち、少なくとも1つの要素の温度変化率が、他の構成要素の温度変化率と異なるものである。
The invention of the gas adsorption device according to
常温において、気体吸着デバイスの構成要素が互いに密着して閉空間を形成することにより、気体吸着材が存在する閉空間内部に気体が侵入せず、保存時における気体吸着材の劣化を抑制することができる。 At normal temperature, the components of the gas adsorption device are in close contact with each other to form a closed space, so that gas does not enter the closed space where the gas adsorbent exists and suppresses deterioration of the gas adsorbent during storage. Can do.
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。 A closed space is a space that does not pass through an object having a certain shape, such as the inside of a spherical shell, and does not connect to other spaces.
一方、少なくとも一つの構成要素の温度変化率が、他の構成要素の温度変化率と異なるため、気体吸着デバイスの温度が変化すると、常温では密着している部分に空間が生じて外部の気体が吸着可能となる。 On the other hand, since the temperature change rate of at least one component is different from the temperature change rate of other components, when the temperature of the gas adsorption device changes, a space is created in the closely adhering portion at room temperature, and external gas is generated. Adsorption is possible.
従って、気体吸着材を真空機器内部に設置した後に温度を変化させることによる切り替え手法を用いると、保存時の劣化を抑制し、真空機器内部では気体を吸着することが可能になる。 Therefore, if a switching method by changing the temperature after installing the gas adsorbent inside the vacuum device is used, deterioration during storage can be suppressed and gas can be adsorbed inside the vacuum device.
請求項4に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項3に記載の発明において、構成要素のうち、少なくとも1つの要素の少なくとも一部が形状記憶合金であるものである。
An invention of a gas adsorption device according to
ここで、形状記憶合金とは、予め定められた形状を有しており、この形状から変形しても所定の温度になると外力に依ることなく変形し、元の形状に戻るものである。この、元に戻りきる温度を相変態温度と称する。主な形状記憶合金は、Ni−Ti系合金、Cu系合金、Fe系合金であり、これらのいずれも使用することが可能である。 Here, the shape memory alloy has a predetermined shape. Even if the shape memory alloy is deformed, the shape memory alloy is deformed without depending on an external force and returns to the original shape even when a predetermined temperature is reached. This temperature that can be returned to the original is called the phase transformation temperature. The main shape memory alloys are Ni-Ti alloys, Cu alloys, and Fe alloys, and any of these can be used.
形状記憶合金は相変態温度前後における変形が大きいため、所定温度において気体吸着デバイスの切り替えがより確実に行われる。また、相変態温度以外での温度変化率が小さいため、わずかな温度変動により切り替えがなされることがなく、保存時の取り扱いが容易になる。 Since the shape memory alloy is largely deformed before and after the phase transformation temperature, the gas adsorption device is more reliably switched at a predetermined temperature. In addition, since the temperature change rate other than the phase transformation temperature is small, switching is not performed due to slight temperature fluctuations, and handling during storage becomes easy.
さらに、形状記憶合金は組成により、相変態温度が異なる。また、形状記憶合金を気体吸着デバイスの切り替えに用いる場合、気体吸着デバイスの切り替え温度は、形状記憶合金の相変態温度に等しくなる。従って、適切な相変態温度の形状記憶合金を用いることにより、気体吸着デバイスの切り替え温度を制御することが可能である。 Further, shape memory alloys have different phase transformation temperatures depending on the composition. Further, when the shape memory alloy is used for switching the gas adsorption device, the switching temperature of the gas adsorption device is equal to the phase transformation temperature of the shape memory alloy. Therefore, it is possible to control the switching temperature of the gas adsorption device by using a shape memory alloy having an appropriate phase transformation temperature.
請求項5に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項2に記載の発明において、開口部を覆う部材が、形状記憶合金を内包した弾性体であるものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the gas adsorption device according to the second aspect, wherein the member covering the opening is an elastic body including a shape memory alloy.
気体吸着デバイス保存時において、開口部を覆う部材は、開口部と弾性体を介して接触している。弾性体は接触する物体の形状に応じて変形し、開口部と密着して閉空間を形成しているため、気体の侵入を抑制し、保存時における気体吸着材の劣化を抑制することができる。 When the gas adsorption device is stored, the member covering the opening is in contact with the opening via the elastic body. The elastic body is deformed according to the shape of the contacting object and forms a closed space in close contact with the opening. Therefore, it is possible to suppress gas intrusion and suppress deterioration of the gas adsorbent during storage. .
一方、ゴム等に代表される弾性体は、温度変化率が小さいため気体吸着デバイスの切り替えには適さない。ここで、内包された形状記憶合金によりこの課題が解決される。形状記憶合金は、弾性体に接触しているため、形状記憶合金が変形すると弾性体も変形する。従って、開口部を覆う部材の温度変化率が大きくなる。形状記憶合金が相変態温度に達すると、開口部を覆う部材が変形し、開口部との密閉性が解かれ、外部の気体が吸着可能になる。 On the other hand, an elastic body typified by rubber or the like is not suitable for switching the gas adsorption device because the temperature change rate is small. Here, this problem is solved by the included shape memory alloy. Since the shape memory alloy is in contact with the elastic body, when the shape memory alloy is deformed, the elastic body is also deformed. Accordingly, the temperature change rate of the member covering the opening is increased. When the shape memory alloy reaches the phase transformation temperature, the member covering the opening is deformed, the sealing with the opening is released, and external gas can be adsorbed.
ここで、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。 Here, the elastic body is deformed substantially in proportion to external stress and returns to a normal state where no stress is applied when the stress stops working, and rubber or the like corresponds to this.
請求項6に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項5に記載の発明において、形状記憶合金の相変態により、弾性体の見掛けの容積が増大するものである。
The invention of the gas adsorption device according to
気体吸着デバイス保存時は、容器の開口部の形状に応じて弾性体が変形しており、容器の開口部は弾性体から圧力を受けている。形状記憶合金が相変態することにより、弾性体から加わる圧力が強まり、弾性体の見掛けの容積が増大することにより、容器の開口部へ加える圧力が大きくなる。この結果、容器が変形し、開口部と開口部を覆う部材の間に空間が生じ、外部の気体が吸着可能となる。 When the gas adsorption device is stored, the elastic body is deformed according to the shape of the opening of the container, and the opening of the container receives pressure from the elastic body. When the shape memory alloy undergoes phase transformation, the pressure applied from the elastic body increases, and the apparent volume of the elastic body increases, so that the pressure applied to the opening of the container increases. As a result, the container is deformed, a space is created between the opening and the member covering the opening, and external gas can be adsorbed.
請求項7に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項5に記載の発明において、形状記憶合金の相変態により、弾性体の見かけの容積が減少するものである。
An invention of a gas adsorption device according to
気体吸着デバイス保存時は、容器の開口部の形状に応じて弾性体が変形することにより密閉性を確保している。形状記憶合金が相変態することにより、弾性体に加わる力が弱まり、弾性体の見掛けの容積が減少し、開口部と、開口部を覆う部材の間に空間が生じ、外部の気体が吸着可能となる。 When storing the gas adsorption device, the elastic body is deformed in accordance with the shape of the opening of the container to ensure sealing. The phase transformation of the shape memory alloy weakens the force applied to the elastic body, reduces the apparent volume of the elastic body, creates a space between the opening and the member covering the opening, and can absorb external gas It becomes.
請求項8に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項4に記載の発明において、容器で形成される閉空間に少なくとも形状記憶合金が内包されているものである。 An invention of a gas adsorption device according to an eighth aspect is the invention according to the fourth aspect, wherein at least a shape memory alloy is contained in a closed space formed by a container.
容器で形成される閉空間に内包されている形状記憶合金が相変態により長さが長くなり、容器内部と形状記憶合金が接触しても形状記憶合金が伸びきっていない場合は、形状記憶合金は接点を介して容器に力を加えることになる。この力により容器が変形し貫通孔が生じると、外部の気体の吸着が可能になる。 If the shape memory alloy contained in the closed space formed by the container becomes longer due to phase transformation and the shape memory alloy does not extend even when the shape memory alloy contacts the inside of the container, the shape memory alloy Will apply force to the container through the contacts. When the container is deformed by this force and a through hole is formed, external gas can be adsorbed.
請求項9に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項2に記載の発明において、容器と前記容器の開口部を覆う部材で形成される閉空間に少なくとも形状記憶合金が内包されているものである。
The invention of the gas adsorption device according to claim 9 is the invention according to
容器と開口部を覆う部材で形成される閉空間に内包されている形状記憶合金が相変態により長さが長くなり、容器内部または開口部を覆う部材と形状記憶合金が接触しても形状記憶合金が伸びきっていない場合は、形状記憶合金は接点を介して容器に力を加えることになる。この力により容器が変形し貫通孔が生じると、外部の気体の吸着が可能になる。 The shape memory alloy contained in the closed space formed by the member that covers the container and the opening becomes longer due to the phase transformation, and the shape memory even if the shape memory alloy contacts the inside of the container or the opening and the shape memory alloy. If the alloy is not fully extended, the shape memory alloy will exert a force on the container through the contacts. When the container is deformed by this force and a through hole is formed, external gas can be adsorbed.
形状記憶合金により貫通孔を生じさせるには、容器を変形させる方法と、開口部を覆う部材を容器から離脱させる方法があり、これらのうち、必要な力が小さい手法を用いることにより、形状記憶合金に必要な発生力を低減させることができる。従って、気体吸着デバイスのコストを低減させることができる。 There are a method of deforming the container and a method of detaching the member covering the opening from the container in order to generate the through-hole by the shape memory alloy. Of these, by using a technique that requires a small force, the shape memory is used. The generation force required for the alloy can be reduced. Therefore, the cost of the gas adsorption device can be reduced.
請求項10に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項4から請求項9のいずれか一項に記載の発明において、形状記憶合金がばね状であるものである。
The invention of the gas adsorption device according to claim 10 is the invention according to any one of
容器、または容器と前記容器の開口部を覆う部材で形成される閉空間に内包されているばね状の形状記憶合金が相変態により長さが長くなり、容器内部と形状記憶合金が接触してもばね状の形状記憶合金が伸びきっていない場合は、ばね状の形状記憶合金は接点を介して容器に力を加えることになる。この力が、開口部を覆う部材に加わった場合は、開口部と開口部を覆う部材を引き離す力として働く。従って開口部を覆う部材が容器から離脱し、開口部を通じて、外部の気体の吸着が可能になる。 The length of the spring-shaped shape memory alloy contained in the container or the closed space formed by the member covering the container and the opening of the container becomes longer due to the phase transformation, and the container and the shape memory alloy are in contact with each other. If the spring-shaped shape memory alloy is not fully extended, the spring-shaped shape memory alloy applies a force to the container through the contact. When this force is applied to the member covering the opening, it acts as a force for separating the opening and the member covering the opening. Therefore, the member covering the opening is detached from the container, and external gas can be adsorbed through the opening.
形状記憶合金がばね状であるため、形状記憶合金のバルクとしての変形量を大幅に増大したストロークが得られる。 Since the shape memory alloy is spring-like, a stroke that greatly increases the amount of deformation of the shape memory alloy as a bulk can be obtained.
ここで、ばねとはその形状を限定するものではなく、板ばね、コイルばね、竹の子ばね、うずまきばね、輪ばね、皿ばね等が用いられる。 Here, the shape of the spring is not limited, and a plate spring, a coil spring, a bamboo spring, a spiral spring, a ring spring, a disc spring, or the like is used.
請求項11に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項4、請求項8、請求項9、請求項10のいずれか一項に記載の発明において、形状記憶合金または形状記憶合金に結合した部材の少なくとも一方に突起部を有するものである。
The invention of the gas adsorption device according to claim 11 is the shape memory alloy or the member bonded to the shape memory alloy according to any one of
形状記憶合金または形状記憶合金に結合した部材の少なくとも一方に突起部を有するため、形状記憶合金が容器または容器の開口部に加える単位面積あたりの力が大きくなる。従って、容器または開口部を覆う部材に貫通孔が生じ易くなる。 Since at least one of the shape memory alloy or the member bonded to the shape memory alloy has the protrusion, the force per unit area that the shape memory alloy applies to the container or the opening of the container is increased. Therefore, a through-hole is easily generated in the member covering the container or the opening.
これにより、発生力が小さい形状記憶合金を用いた場合であっても、容器に貫通孔を生じさせることが可能であり、外部の気体が吸着可能となる。 Thereby, even if it is a case where a shape memory alloy with small generating force is used, a through-hole can be made in a container and external gas can be adsorbed.
請求項12に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項9から請求項11のいずれか一項に記載の発明において、開口部を覆う部材がガスバリア性に優れたフィルムまたはシートであるものである。 The invention of the gas adsorption device according to claim 12 is the invention according to any one of claims 9 to 11, wherein the member covering the opening is a film or sheet having excellent gas barrier properties. .
開口部を覆う部材がガスバリア性に優れたフィルムまたはシートであるため、保存時におけるガス侵入が少なく気体吸着材の劣化を抑制することができる。一方、フィルムまたはシートであるため、突刺し力が加わることにより容易に貫通孔が生じ、外部の気体の吸着が可能になる。 Since the member covering the opening is a film or sheet having excellent gas barrier properties, the gas adsorbent can be prevented from being deteriorated with little gas penetration during storage. On the other hand, since it is a film or a sheet, a through hole is easily generated by applying a piercing force, and external gas can be adsorbed.
ここで、ガスバリア性に優れたフィルムまたはシートとは、気体透過度が、104[cm3/m2・day・atm]以下となるものであり、より望ましくは103[cm3/m2・day・atm]以下のものである。 Here, the film or sheet having an excellent gas barrier property has a gas permeability of 10 4 [cm 3 / m 2 · day · atm] or less, and more desirably 10 3 [cm 3 / m 2]. [Day-atm]
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。 Specifically, a plastic film or sheet such as an ethylene-vinyl alcohol copolymer, nylon, polyethylene terephthalate, or polypropylene is made into a bag, but is not limited thereto.
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。 Furthermore, it is desirable to laminate a metal foil on a plastic film or to further improve the gas barrier property by depositing a metal. Gold, copper, aluminum, or the like can be used as the metal foil or metal that can be used for vapor deposition, but is not limited thereto.
請求項13に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項8、請求項10、請求項11のいずれか一項に記載の発明において、容器がガスバリア性に優れたフィルムまたはシートを製袋したものである。 The invention of the gas adsorption device according to claim 13 is the invention according to any one of claims 8, 10, and 11, wherein the container is made of a film or sheet having excellent gas barrier properties. It is.
容器がガスバリア性に優れたフィルムまたはシートであるため、保存時におけるガス侵入が少なく気体吸着材の劣化を抑制することができる。一方、容器全体がフィルムまたはシートであるため、内包された形状記憶合金によって、容易に貫通され外部の気体が吸着可能となる。 Since the container is a film or sheet excellent in gas barrier properties, the gas adsorbent can be prevented from deteriorating with little gas intrusion during storage. On the other hand, since the entire container is a film or a sheet, it can be easily penetrated by the included shape memory alloy and can adsorb external gas.
ここで、ガスバリア性に優れたフィルムまたはシートとは、気体透過度が、104[cm3/m2・day・atm]以下となるものであり、より望ましくは103[cm3/m2・day・atm]以下のものである。 Here, the film or sheet having an excellent gas barrier property has a gas permeability of 10 4 [cm 3 / m 2 · day · atm] or less, and more desirably 10 3 [cm 3 / m 2]. [Day-atm]
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。 Specifically, a plastic film or sheet such as an ethylene-vinyl alcohol copolymer, nylon, polyethylene terephthalate, or polypropylene is made into a bag, but is not limited thereto. Furthermore, it is desirable to laminate a metal foil on a plastic film or to further improve the gas barrier property by depositing a metal. Gold, copper, aluminum, or the like can be used as the metal foil or metal that can be used for vapor deposition, but is not limited thereto.
請求項14に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項8から請求項13のいずれか一項に記載の発明において、形状記憶合金が、支持体により区切られる空間内にあるものである。 The invention of a gas adsorption device according to claim 14 is the invention according to any one of claims 8 to 13, wherein the shape memory alloy is in a space partitioned by a support.
容器がフィルムまたはシート状である場合は、容器内が減圧されていると、大気圧縮により容器と内包されている形状記憶合金が接触する。この際、形状記憶合金が鋭利な形状の場合、容器が形状記憶合金の鋭利な部分により破断する可能性がある。形状記憶合金が、支持体により区切られる空間内にあるため、容器内部が減圧された場合であっても、形状記憶合金が容器に押し付けられるのを防ぐことができる。従って、保存性に優れた気体吸着デバイスを得ることができる。 When the container is in the form of a film or a sheet, when the inside of the container is depressurized, the shape memory alloy contained therein comes into contact with the container by atmospheric compression. At this time, if the shape memory alloy has a sharp shape, the container may be broken by the sharp portion of the shape memory alloy. Since the shape memory alloy is in the space delimited by the support, the shape memory alloy can be prevented from being pressed against the container even when the inside of the container is decompressed. Therefore, the gas adsorption device excellent in preservability can be obtained.
ここで、支持体とは、中空であるため物体を内包でき、大気圧が加わっても変形が小さく、内包する物体に大気圧が加わらないようにするものである。 Here, since the support is hollow, the object can be included, and deformation is small even when atmospheric pressure is applied, so that atmospheric pressure is not applied to the included object.
請求項15に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項14に記載の発明において、支持体が筒状であり、少なくとも一方に開口部を有するものである。 The invention of the gas adsorption device according to claim 15 is the invention according to claim 14, wherein the support is cylindrical and has an opening in at least one of them.
支持体が筒状であるため、内包された形状記憶合金の方向を容易に定めることができる。ここで、筒状とは中空になっており、物体を内包できるものである。また、3次元空間において、一つの方向が他の方向より長いものである。断面の形状は、円形、楕円形、三角形、四角形等の多角形、ひし形等があるが、内包する物体の動作を妨げないものであれば、特に限定するものではない。 Since the support is cylindrical, the direction of the included shape memory alloy can be easily determined. Here, the cylindrical shape is hollow and can contain an object. In the three-dimensional space, one direction is longer than the other direction. The shape of the cross section includes a circle, an ellipse, a polygon such as a triangle and a rectangle, and a rhombus, but is not particularly limited as long as it does not hinder the operation of the contained object.
形状記憶合金のアスペクト比が大きい場合は、形状記憶合金の長さ方向は、支持体の長さ方向とほぼ同じ方向を向く。従って、形状記憶合金の突起部を支持体の開口部へ向け、支持体の開口部を定めることにより、形状記憶合金の突起部を、貫通孔が生じやすい方向へ向けることが可能である。従って、形状記憶合金により生じた貫通孔を通じて、外部の気体の吸着が可能になる。 When the aspect ratio of the shape memory alloy is large, the length direction of the shape memory alloy faces substantially the same direction as the length direction of the support. Therefore, by directing the shape memory alloy protrusion toward the opening of the support and defining the opening of the support, it is possible to direct the shape memory alloy protrusion in a direction in which a through hole is likely to occur. Therefore, external gas can be adsorbed through the through-hole generated by the shape memory alloy.
請求項16に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項4に記載の発明において、少なくとも二つ以上の容器を、開口部を介して、弾性体を内包した形状記憶合金の継ぎ手で接合したものである。
The invention of the gas adsorption device according to claim 16 is the invention according to
気体吸着材は、容器と継ぎ手で形成される閉空間にあるため、保存時の劣化が抑制される。気体吸着デバイスを真空機器に設置し、温度を上昇させると、形状記憶合金を内包した継ぎ手の内径が大きくなり、容器の開口部との間に空間が生じ、外部の気体の吸着が可能になる。また、継ぎ手が容器の開口部と接する面は、弾性体で構成されているため、容器の開口部の形状に合わせて変形することにより密閉性が確保される。 Since the gas adsorbent is in a closed space formed by the container and the joint, deterioration during storage is suppressed. When the gas adsorption device is installed in a vacuum device and the temperature is raised, the inner diameter of the joint containing the shape memory alloy increases, creating a space between the opening of the container and allowing adsorption of external gas . Moreover, since the surface which a joint contacts with the opening part of a container is comprised with the elastic body, airtightness is ensured by deform | transforming according to the shape of the opening part of a container.
容器に吸着材以外の構成要素を内包する必要がないため、容器内を吸着材で密充填することが可能である。また、形状記憶合金を含む継ぎ手は、例えば両端に開口部を有する円筒のような簡単な形状とすることが可能である。従って、気体吸着デバイスの体積に対する気体吸着材の体積の割合を大きくすることができる。従って、真空機器内部における気体吸着デバイス設置可能な空間が小さく、かつ高真空を必要とするため大量の気体吸着材が必要とされる場合に対応することが可能である。 Since it is not necessary to enclose components other than the adsorbent in the container, the inside of the container can be closely packed with the adsorbent. Further, the joint including the shape memory alloy can have a simple shape such as a cylinder having openings at both ends. Therefore, the ratio of the volume of the gas adsorbent to the volume of the gas adsorption device can be increased. Therefore, it is possible to cope with a case where a large amount of gas adsorbing material is required because the space where the gas adsorbing device can be installed in the vacuum equipment is small and high vacuum is required.
請求項17に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項2に記載の発明において、開口部を有する容器と開口部を覆う部材で形成される閉空間に線状の形状記憶合金が内包されているものである。
The invention of the gas adsorption device according to claim 17 is the invention according to
気体吸着材は、容器と開口部を覆う部材で形成される閉空間にあるため、保存時における気体の侵入が少なく、気体吸着材の劣化が抑制される。開口部を覆う部材は、一部が脆性材料で構成されており、脆性材料に線状の形状記憶合金の一端が接合されている。線状の形状記憶合金の他端は容器に接合されており、撓まないようになっている。 Since the gas adsorbent is in a closed space formed by a member covering the container and the opening, there is little gas intrusion during storage, and deterioration of the gas adsorbent is suppressed. A part of the member covering the opening is made of a brittle material, and one end of a linear shape memory alloy is joined to the brittle material. The other end of the linear shape memory alloy is joined to the container so as not to bend.
線状の形状記憶合金は相変態温度において、長さが短くなる一方、撓みがないため、開口部を覆う部材と容器に引張り力を加える。この力により開口部を覆う部材が変形する。従って、容器の開口部と容器を覆う部材の間に空間が生じ、外部の気体の吸着が可能になる。 The linear shape memory alloy has a short length at the phase transformation temperature, but does not bend, and therefore applies a tensile force to the member covering the opening and the container. By this force, the member covering the opening is deformed. Therefore, a space is created between the opening of the container and the member covering the container, and external gas can be adsorbed.
ここで、脆性材料とは、僅かな変形により不連続に変形するものであり、ガラス等がこれに相当する。線状とは、3次元方向のうちの1方向が極めて長いものであり、糸、針金等がこれに相当する。 Here, the brittle material is one that is discontinuously deformed by slight deformation, and glass or the like corresponds to this. “Linear” means that one of the three-dimensional directions is extremely long, and a thread, a wire, or the like corresponds to this.
請求項18に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項4から請求項17のいずれか一項に記載の発明において、形状記憶合金がNi−Ti系であるものである。
The invention of the gas adsorption device according to claim 18 is the invention according to any one of
Ni−Ti系合金は形状記憶合金として、最も工業的に生産されている実績がある。従って、技術的な信頼性が高く、気体吸着デバイス作製の歩留まりが向上する。従って、気体吸着デバイスのコストを低減させることができる。 Ni-Ti alloys are the most industrially produced shape memory alloys. Therefore, the technical reliability is high, and the yield of manufacturing the gas adsorption device is improved. Therefore, the cost of the gas adsorption device can be reduced.
請求項19に記載の気体吸着デバイスの発明は、請求項4から請求項18のいずれか一項に記載の発明において、形状記憶合金の相変態温度が50℃以上100℃以下であるものである。
The invention of the gas adsorption device according to claim 19 is the invention according to any one of
相変態温度の下限が50℃であり、通常の環境下ではこの温度まで達することは非常に稀であるため、保存時において形状記憶合金が相変態せず、長期間保存することが可能である。また、100℃以下で相変態するため、真空機器に設置後の過熱による真空機器へのダメージを少なくすることができ、加熱に必要なエネルギーを低く抑えることができ、真空機器全体のコストを削減することができる。 The lower limit of the phase transformation temperature is 50 ° C., and since it is very rare to reach this temperature under normal circumstances, the shape memory alloy does not undergo phase transformation during storage and can be stored for a long time. . In addition, since the phase transformation occurs at 100 ° C or lower, damage to the vacuum equipment due to overheating after installation in the vacuum equipment can be reduced, energy required for heating can be kept low, and the overall cost of the vacuum equipment can be reduced. can do.
請求項20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19のいずれか一項に記載の発明において、気体吸着材がCuZSM−5であるものである。
The invention of the gas adsorption device according to claim 20 is the invention according to any one of
任意の雰囲気圧力で切り替えが可能であるため、非常に高活性な気体吸着材であるCuZSM−5の吸着能力を有効に活用することが可能になる。 Since switching can be performed at an arbitrary atmospheric pressure, it is possible to effectively utilize the adsorption capacity of CuZSM-5, which is a very highly active gas adsorbent.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における気体吸着デバイスの切り替え前の断面図である。図2は、本発明の実施の形態1における開口部を覆う部材の図1におけるA−A断面での切り替え前と切り替え後の大きさの変化を示す説明図である。図3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後の断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view before switching of the 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、気体吸着材2と、気体吸着材2を内包する有底円筒形状で一端が開口したポリエチレンテレフタレート製の容器3と、ブチルゴムからなる弾性体6で構成され形状記憶合金7を内包し外周面が容器3の開口部4の内面と密着する円柱形状を有し容器3の開口部4を覆う部材5とからなり、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が開口部4を覆う部材5で密閉され、真空封止されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
なお、形状記憶合金7は、常温では、平板状のものを両端が略接触する程度に円形に曲げてリング状にした形状をしていて、形状記憶合金7のリングが開口部4を覆う部材5の円筒状の外周面に沿うようにブチルゴムからなる弾性体6内に埋まっており、所定の温度の上昇変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇)が起きると、両端の間隔が広がってリング状から略C字状に変形するものである。
In addition, the
また、容器3の開口部4近傍の外周面には、容器3の開口端から容器3の長さ方向に開口部4を覆う部材5の長さ寸法より長く容器3の厚み寸法より浅い深さの溝を設けてある。
Further, on the outer peripheral surface in the vicinity of the
そして、所定の温度の上昇変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇)が起きると、形状記憶合金7がリング状から略C字状に変形して開口部4を覆う部材5の外径を大きくし、これにより、容器3の開口部4が、開口部4を覆う部材5により押し広げられて、容器3の開口部4と、開口部4を覆う部材5との間に隙間ができて、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が、容器3の外側の空間と遮断された状態から、容器3の外側の空間と連通する状態へと変化するように構成されている。
When a predetermined temperature increase change (temperature increase equal to or higher than the phase transformation temperature of the shape memory alloy 7) occurs, the
図4は、本実施の形態1の気体吸着デバイスを芯材と共に外被材に内包した真空断熱材の断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a vacuum heat insulating material in which the gas adsorption device according to the first embodiment is included in a jacket material together with a core material.
図4に示すように、真空断熱材8は、気体吸着デバイス1と芯材9とを外被材10で覆って外被材10内を減圧封止したものである。
As shown in FIG. 4, the vacuum heat insulating material 8 is obtained by covering 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
最初は、気体吸着材2は、容器3と、容器3の開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に真空封止されている。
Initially, the
そのため、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は気体に触れないため、劣化せず、長時間大気中で保存することができる。
Therefore, even if the
気体吸着デバイス1の保存時には開口部4を覆う部材5は弾性体6の弾性力で容器3と密着して密閉性を確保している。
When the
気体吸着デバイス1を芯材9と共に外被材10内に減圧封止した後、真空断熱材8を加熱して、気体吸着デバイス1の温度を上昇(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度に上昇)させることにより、形状記憶合金7の接点が離れ、図2に示すように、横断面がリング状から略C字状に変形する。これにより形状記憶合金7の見かけの直径は大きくなる。形状記憶合金7に接触している弾性体6は外側へ広がる力を受ける。さらに、弾性体6は密着している容器3に押し広げる力を加える。この結果、容器3は変形し、容器3の開口部4近傍の外周面に設けた溝が裂け、容器3の開口部4と、開口部4を覆う部材5との間に空間(隙間)が生じ、気体吸着材2は外部(外被材10と気体吸着デバイス1との間の空間)の気体を吸着可能になる。
After sealing the
以上のような機構により、保存時、真空断熱材8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8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1の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2と、気体吸着材2を内包する容器3とからなり、所定の温度の変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇変化)が起きると、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が、容器3の外側の空間と遮断された状態から、容器3の外側の空間と連通する状態へと変化するものであり、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。
The
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1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。
In addition, since the
また、気体吸着デバイス1を真空機器8に密閉した後、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り、気体吸着デバイス1に力を加えずに変形させ、容器3の密閉性を解除して、吸着能力を発揮することができる。
Further, after the
また、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
また、気体吸着デバイス1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2の劣化を防ぐことができる。また、形状記憶合金7は、単位重量あたりの発生力が大きいため、形状記憶合金7を用いることにより、気体吸着デバイス1の小型化が可能である。
Moreover, the gas adsorption |
また、本実施の形態1の気体吸着デバイス1は、容器3が開口部4を有し、開口部4を、開口部4を覆う部材5で覆ってなるものである。
In the
開口部4と開口部4を覆う部材5により閉空間を形成すると、気体吸着材2が存在する空間への気体の侵入を抑制することができ、気体吸着材2の劣化を抑制することができる。
When the closed space is formed by the
一方、気体吸着材2が気体を吸着するためには、気体吸着材2の周囲に気体が侵入する必要がある。これは、開口部4と、開口部4を覆う部材5間の温度変化率の違いによりなされ、本実施の形態では、開口部4を覆う部材5が膨張して開口部4を押し広げ、開口部4と、開口部4を覆う部材5の間に隙間が生じ、気体の通過が可能になる。
On the other hand, in order for the
従って、気体吸着材2を真空機器内部に設置した後に温度を変化させることによる切り替え手法を用いると、保存時の劣化を抑制し、真空機器内部では気体を吸着することが可能になる。
Therefore, if a switching method by changing the temperature after the
また、本実施の形態1の気体吸着デバイス1は、構成要素のうち、少なくとも1つの要素の温度変化率(開口部4を覆う部材5の温度変化率)が、他の構成要素の温度変化率(開口部4の温度変化率)と異なるものである。
Further, in the
常温において、気体吸着デバイス1の構成要素が互いに密着して閉空間を形成することにより、気体吸着材2が存在する閉空間内部に気体が侵入せず、保存時における気体吸着材2の劣化を抑制することができる。
At normal temperature, the components of the
気体吸着デバイス1の温度が変化すると、常温では密着している部分に空間(隙間)が生じて外部の気体が吸着可能となる。
When the temperature of the
また、本実施の形態1の気体吸着デバイス1は、少なくとも1つの要素(開口部4を覆う部材5)の少なくとも一部が形状記憶合金7であるものであり、気体吸着デバイス1の切り替えがより確実に行われる。また、相変態温度以外での温度変化率が小さいため、わずかな温度変動により切り替えがなされることがなく、保存時の取り扱いが容易になる。
Further, in the
さらに、形状記憶合金7は組成により、相変態温度が異なる。また、形状記憶合金7を気体吸着デバイス1の切り替えに用いる場合、気体吸着デバイス1の切り替え温度は、形状記憶合金の相変態温度に等しくなる。従って、適切な相変態温度の形状記憶合金7を用いることにより、気体吸着デバイス1の切り替え温度を制御することが可能である。
Further, the
また、本実施の形態1の気体吸着デバイス1は、開口部4を覆う部材5が、形状記憶合金7を内包した弾性体6であるものである。
In the
気体吸着デバイス1の保存時において、開口部4を覆う部材5は、開口部4と弾性体6を介して接触している。弾性体6は接触する物体の形状に応じて変形し、開口部4と密着して閉空間を形成しているため、気体の侵入を抑制し、保存時における気体吸着材2の劣化を抑制することができる。
When the
形状記憶合金7は、弾性体6に接触しているため、形状記憶合金7が変形すると弾性体6も変形する。従って、開口部4を覆う部材5の温度変化率が大きくなる。形状記憶合金7が相変態温度に達すると、開口部4を覆う部材5が変形し、開口部4との密閉性が解かれ、外部の気体が吸着可能になる。
Since the
また、本実施の形態1の気体吸着デバイス1は、形状記憶合金7の相変態により、開口部4を覆う部材5の弾性体6の見掛けの容積が増大するものである。
Further, in the
気体吸着デバイス1の保存時は、容器3の開口部4の形状に応じて開口部4を覆う部材5の弾性体6が変形しており、容器3の開口部4は弾性体6から圧力を受けている。形状記憶合金7が相変態することにより、弾性体6から加わる圧力が強まり、弾性体6の見掛けの容積が増大することにより、容器3の開口部4へ加える圧力が大きくなる。この結果、容器3が変形し、開口部4と開口部4を覆う部材5の間に空間(隙間)が生じ、外部の気体が吸着可能となる。
When 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断面図である。図6は、本発明の実施の形態2における開口部を覆う部材の図5におけるB−B断面での切り替え前と切り替え後の大きさの変化を示す説明図である。図7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後の断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a cross-sectional view before switching the gas adsorption device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a change in size of the member covering the opening according to the second embodiment of the present invention before and after switching in the BB cross section in FIG. 5. FIG. 7 is a cross-sectional view after switching the gas adsorption device according to the second embodiment of the present invention.
図5から図7に示すように、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2と、気体吸着材2を内包する有底円筒形状で一端が開口したポリエチレンテレフタレート製の容器3と、ブチルゴムからなる弾性体6で構成され形状記憶合金7を内包し外周面が容器3の開口部4の内面と密着する円柱形状を有し容器3の開口部4を覆う部材5とからなり、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が開口部4を覆う部材5で密閉され、真空封止されている。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
なお、形状記憶合金7は、常温では、平板状のものを横断面が略C字状になるように曲げた形状をしていて、形状記憶合金7の略C字状が開口部4を覆う部材5の円筒状の外周面に沿うようにブチルゴムからなる弾性体6内に埋まっており、所定の温度の上昇変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇)が起きると、両端の間隔が狭くなって両端が略接触する程度に横断面が円形(リング状)に変形するものである。
In addition, the
そして、所定の温度の上昇変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇)が起きると、形状記憶合金7が略C字状からリング状に変形して開口部4を覆う部材5の外径を小さくし、これにより、容器3の開口部4と、開口部4を覆う部材5との間に隙間ができて、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が、容器3の外側の空間と遮断された状態から、容器3の外側の空間と連通する状態へと変化するように構成されている。
When a predetermined temperature increase change (temperature increase equal to or higher than the phase transformation temperature of the shape memory alloy 7) occurs, the
本実施の形態と実施の形態1とは、形状記憶合金7の所定の温度上昇変化による形状変化が逆(実施の形態1の形状記憶合金7は所定の温度上昇変化でリング状から略C字状に変化するが、実施の形態2の形状記憶合金7は所定の温度上昇変化で略C字状からリング状に変化する)で、形状記憶合金7が所定の温度上昇変化で形状変化したときに、実施の形態1では、開口部4を覆う部材5の外径が容器3の開口部4の当初(温度上昇変化前)の内径よりも大きくなるのに対し、実施の形態2では、開口部4を覆う部材5の外径が容器3の開口部4の内径よりも小さくなる点でのみ相違し、その他の構成は同じである。
In the present embodiment and the first embodiment, the shape change due to a predetermined temperature rise change of 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
最初は、気体吸着材2は、容器3と、容器3の開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に真空封止されている。
Initially, the
そのため、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は気体に触れないため、劣化せず、長時間大気中で保存することができる。
Therefore, even if the
気体吸着デバイス1の保存時には開口部4を覆う部材5は弾性体6の弾性力で容器3と密着して密閉性を確保している。
When the
気体吸着デバイス1を芯材9と共に外被材10内に減圧封止した後、真空断熱材8を加熱して、気体吸着デバイス1の温度を上昇(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度に上昇)させることにより、形状記憶合金7の両端が近づき、図6に示すように、横断面が略C字状からリング状に変形する。これにより形状記憶合金7の見かけの直径は小さくなる。形状記憶合金7に接触している弾性体6は内側へ狭まる力を受け、開口部4を覆う部材5の外径が小さくなり、この結果、容器3の開口部4と、開口部4を覆う部材5との間に空間が生じ、気体吸着材2は外部(外被材10と気体吸着デバイス1との間の空間)の気体を吸着可能になる。
After sealing the
以上のような機構により、保存時、真空断熱材8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8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2の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2と、気体吸着材2を内包する容器3とからなり、所定の温度の変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇変化)が起きると、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が、容器3の外側の空間と遮断された状態から、容器3の外側の空間と連通する状態へと変化するものであり、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。
The
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1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。
In addition, since the
また、気体吸着デバイス1を真空機器8に密閉した後、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り、気体吸着デバイス1に力を加えずに変形させ、容器3の密閉性を解除して、吸着能力を発揮することができる。
Further, after the
また、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
また、気体吸着デバイス1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2の劣化を防ぐことができる。また、形状記憶合金7は、単位重量あたりの発生力が大きいため、形状記憶合金7を用いることにより、気体吸着デバイス1の小型化が可能である。
Moreover, the gas adsorption |
また、本実施の形態2の気体吸着デバイス1は、容器3が開口部4を有し、開口部4を、開口部4を覆う部材5で覆ってなるものである。
In the
開口部4と開口部4を覆う部材5により閉空間を形成すると、気体吸着材2が存在する空間への気体の侵入を抑制することができ、気体吸着材2の劣化を抑制することができる。
When the closed space is formed by the
一方、気体吸着材2が気体を吸着するためには、気体吸着材2の周囲に気体が侵入する必要がある。これは、開口部4と、開口部4を覆う部材5間の温度変化率の違いによりなされ、本実施の形態では、開口部4を覆う部材5が縮小して、開口部4と、開口部4を覆う部材5の間に隙間が生じ、気体の通過が可能になる。
On the other hand, in order for the
従って、気体吸着材2を真空機器内部に設置した後に温度を変化させることによる切り替え手法を用いると、保存時の劣化を抑制し、真空機器内部では気体を吸着することが可能になる。
Therefore, if a switching method by changing the temperature after the
また、本実施の形態2の気体吸着デバイス1は、構成要素のうち、少なくとも1つの要素の温度変化率(開口部4を覆う部材5の温度変化率)が、他の構成要素の温度変化率(開口部4の温度変化率)と異なるものである。
Further, in the
常温において、気体吸着デバイス1の構成要素が互いに密着して閉空間を形成することにより、気体吸着材2が存在する閉空間内部に気体が侵入せず、保存時における気体吸着材2の劣化を抑制することができる。
At normal temperature, the components of the
気体吸着デバイス1の温度が変化すると、常温では密着している部分に空間(隙間)が生じて外部の気体が吸着可能となる。
When the temperature of the
また、本実施の形態2の気体吸着デバイス1は、少なくとも1つの要素(開口部4を覆う部材5)の少なくとも一部が形状記憶合金7であるものであり、気体吸着デバイス1の切り替えがより確実に行われる。また、相変態温度以外での温度変化率が小さいため、わずかな温度変動により切り替えがなされることがなく、保存時の取り扱いが容易になる。
Further, in the
さらに、形状記憶合金7は組成により、相変態温度が異なる。また、形状記憶合金7を気体吸着デバイス1の切り替えに用いる場合、気体吸着デバイス1の切り替え温度は、形状記憶合金の相変態温度に等しくなる。従って、適切な相変態温度の形状記憶合金7を用いることにより、気体吸着デバイス1の切り替え温度を制御することが可能である。
Further, the
また、本実施の形態2の気体吸着デバイス1は、開口部4を覆う部材5が、形状記憶合金7を内包した弾性体6であるものである。
In the
気体吸着デバイス1の保存時において、開口部4を覆う部材5は、開口部4と弾性体6を介して接触している。弾性体6は接触する物体の形状に応じて変形し、開口部4と密着して閉空間を形成しているため、気体の侵入を抑制し、保存時における気体吸着材2の劣化を抑制することができる。
When the
形状記憶合金7は、弾性体6に接触しているため、形状記憶合金7が変形すると弾性体6も変形する。従って、開口部4を覆う部材5の温度変化率が大きくなる。形状記憶合金7が相変態温度に達すると、開口部4を覆う部材5が変形し、開口部4との密閉性が解かれ、外部の気体が吸着可能になる。
Since the
また、本実施の形態2の気体吸着デバイス1は、形状記憶合金7の相変態により、開口部4を覆う部材5の弾性体6の見掛けの容積が減少するものである。
Further, in the
気体吸着デバイス1の保存時は、容器3の開口部4の形状に応じて開口部4を覆う部材5の弾性体6が変形することにより密閉性を確保している。形状記憶合金7が相変態することにより、開口部4を覆う部材5の弾性体6に加わる力が弱まり、開口部4を覆う部材5(弾性体6)の見掛けの容積が減少し、開口部4と、開口部4を覆う部材5の間に空間が生じ、外部の気体が吸着可能となる。
When the
(実施の形態3)
図8は、本発明の実施の形態3における気体吸着デバイスの切り替え前の断面図である。図9は、本発明の実施の形態3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 3)
FIG. 8 is a cross-sectional view before switching of the gas adsorption device according to
図8、図9に示すように、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2と、気体吸着材2を内包する有底円筒形状で一端が開口したポリエチレンテレフタレート製の容器3と、ポリエチレンテレフタレートフィルム、アルミニウム箔、ポリエチレンテレフタレートフィルムの順にラミネートされたガスバリア性に優れたラミネートフィルムからなり容器3の開口部4に公知の方法で接合された開口部4を覆う部材5と、容器3内の開口部4付近の段差11部分に保持された形状記憶合金7とからなり、容器3内の気体吸着材2と形状記憶合金7とが存在する空間が開口部4を覆う部材5で密閉され、真空封止されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
なお、形状記憶合金7は、ばね状で開口部4を覆う部材5側の一端に突起部を有し、常温では、形状記憶合金7のばねが縮んでいて、突起部が開口部4を覆う部材5に当接していないか、突起部が開口部4を覆う部材5に当接した場合であっても開口部4を覆う部材5のラミネートフィルムを突起部が突き破るだけの力がかかっていない状態であり、所定の温度の上昇変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇)が起きると、形状記憶合金7のばねが伸びて、突起部とは反対側の端部が容器3内の開口部4付近の段差11部分に当接し、その後は段差11部分は形状記憶合金7のばねの突起部とは反対側の端部が容器3の開口部4から離れる方向に移動するのを防止する。また、形状記憶合金7のばねの突起部が開口部4を覆う部材5に当接し、形状記憶合金7のばねが伸びるにつれて突起部が開口部4を覆う部材5を突き刺す力が大きくなり、やがて、開口部4を覆う部材5のラミネートフィルムを突起部が突き破るように構成されている。
The
本実施の形態と、実施の形態1または実施の形態2とは、開口部4を覆う部材5の形状(開口部4への固定手段)と材料が変わり、実施の形態1または実施の形態2では開口部4を覆う部材5内にあった形状記憶合金7が、本実施の形態では開口部4を覆う部材5とは独立して、形状記憶合金7の形状と動作が変わり、本実施の形態では新たに形状記憶合金7を保持すると共に形状記憶合金7の伸縮動作を制限する段差11を設けた点でのみ相違し、その他の構成は同じである。
The present embodiment is different from the first embodiment or the second embodiment in the shape of 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
最初は、気体吸着材2は、容器3と、容器3の開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に真空封止されている。
Initially, the
そのため、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は気体に触れないため、劣化せず、長時間大気中で保存することができる。
Therefore, even if the
気体吸着デバイス1を保存している時(常温で保存時)は、形状記憶合金7は開口部4を覆う部材5と段差11部分との間にあり、形状記憶合金7の突起部は開口部4を覆う部材5のラミネートフィルムを突き破っていない。
When the
気体吸着デバイス1を真空機器に設置後、形状記憶合金7の相変態温度まで温度が上昇すると形状記憶合金7は長さが長くなる。突起部とは反対側の形状記憶合金7の端部が段差11部分に当接した後は形状記憶合金7はそれ以上は段差11側に移動できないため、形状記憶合金7は開口部4を覆う部材5に向かって伸びる。そして、形状記憶合金7のばねの突起部が開口部4を覆う部材5に当接し、形状記憶合金7のばねが伸びるにつれて突起部が開口部4を覆う部材5を突き刺す力が大きくなり、やがて、開口部4を覆う部材5のラミネートフィルムを突起部が突き破り、開口部4を覆う部材5に貫通孔が生じ、気体吸着材2は気体吸着デバイス1の外部(気体吸着デバイス1を芯材9と共に外被材10内に減圧封止していた場合は、外被材10と気体吸着デバイス1との間の空間)の気体を吸着可能になる。
After the
本実施の形態3の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2と、気体吸着材2を内包する容器3とからなり、所定の温度の変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇変化)が起きると、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が、容器3の外側の空間と遮断された状態から、容器3の外側の空間と連通する状態へと変化するものであり、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。
The
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1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。
In addition, since the
また、気体吸着デバイス1を真空機器8に密閉した後、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り、気体吸着デバイス1に力を加えずに変形させ、容器3の密閉性を解除して、吸着能力を発揮することができる。
Further, after the
また、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
また、気体吸着デバイス1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2の劣化を防ぐことができる。また、形状記憶合金7は、単位重量あたりの発生力が大きいため、形状記憶合金7を用いることにより、気体吸着デバイス1の小型化が可能である。
Moreover, the gas adsorption |
また、本実施の形態3の気体吸着デバイス1は、容器3が開口部4を有し、開口部4を、開口部4を覆う部材5で覆ってなるものである。
In the
開口部4と開口部4を覆う部材5により閉空間を形成すると、気体吸着材2が存在する空間への気体の侵入を抑制することができ、気体吸着材2の劣化を抑制することができる。
When the closed space is formed by the
また、本実施の形態3の気体吸着デバイス1は、容器3と容器3の開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に少なくとも形状記憶合金7が内包されているものである。
In addition, the
容器3と開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に内包されている形状記憶合金7が相変態により長さが長くなり、容器3内部または開口部4を覆う部材5と形状記憶合金7が接触しても形状記憶合金7が伸びきっていない場合は、形状記憶合金7は接点を介して容器3と開口部4を覆う部材5に力を加えることになる。この力により開口部4を覆う部材5が変形し貫通孔が生じると、外部の気体の吸着が可能になる。
The
形状記憶合金7により外部の気体の流通路を生じさせるには、開口部4を覆う部材5を変形させる方法と、開口部4を覆う部材5を容器3から離脱させる方法があり、これらのうち、必要な力が小さい手法を用いることにより、形状記憶合金7に必要な発生力を低減させることができる。従って、気体吸着デバイス1のコストを低減させることができる。
In order to generate an external gas flow path by the
また、本実施の形態3の気体吸着デバイス1は、形状記憶合金7がばね状であるものである。
Further, in the
容器3、または容器3と容器3の開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に内包されているばね状の形状記憶合金7が相変態により長さが長くなり、容器3内部と形状記憶合金7が接触してもばね状の形状記憶合金が伸びきっていない場合は、ばね状の形状記憶合金7は接点を介して容器3と開口部4を覆う部材5に力を加えることになる。この力が、開口部4を覆う部材5に加わった場合は、開口部4を覆う部材5が変形し、貫通孔が生じると、外部の気体の吸着が可能になる。
The shape of the spring-like
形状記憶合金7がばね状であるため、形状記憶合金7のバルクとしての変形量を大幅に増大したストロークが得られる。
Since the
ここで、ばねとは、その形状を限定するものではなく、板ばね、コイルばね、竹の子ばね、うずまきばね、輪ばね、皿ばね等を含む。 Here, the shape of the spring is not limited, and includes a leaf spring, a coil spring, a bamboo shoot spring, a spiral spring, a ring spring, a disc spring, and the like.
また、本実施の形態3の気体吸着デバイス1は、形状記憶合金7または形状記憶合金7に結合した部材の少なくとも一方に突起部を有するものである。
In addition, the
形状記憶合金7または形状記憶合金7に結合した部材の少なくとも一方に突起部を有するため、形状記憶合金7が容器3の開口部4を覆う部材5に加える単位面積あたりの力が大きくなる。従って、開口部4を覆う部材5に貫通孔が生じ易くなる。
Since at least one of the
これにより、発生力が小さい形状記憶合金7を用いた場合であっても、開口部4を覆う部材5に貫通孔を生じさせることが可能であり、外部の気体が吸着可能となる。
Thereby, even if it is a case where the
また、本実施の形態3の気体吸着デバイス1は、開口部4を覆う部材5がガスバリア性に優れたフィルムまたはシートであるものである。
Further, in the
開口部4を覆う部材5がガスバリア性に優れたフィルムであるため、保存時におけるガス侵入が少なく気体吸着材2の劣化を抑制することができる。一方、開口部4を覆う部材5がフィルムであるため、突刺し力が加わることにより容易に貫通孔が生じ、外部の気体の吸着が可能になる。
Since the
(実施の形態4)
図10は、本発明の実施の形態4における気体吸着デバイスの切り替え前の断面図である。図11は、本発明の実施の形態4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 4)
FIG. 10 is a cross-sectional view before switching of the gas adsorption device according to
図10、図11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、形状記憶合金7と、形状記憶合金7を保持すると共に形状記憶合金7の伸縮動作を制限する段差を内部に設けた有底円筒状の支持体12とを、内層側から低密度ポリエチレン、アルミニウム箔、ポリエチレンテレフタレートの順にラミネートしたフィルムを製袋した容器3に入れて、容器3内を略真空に減圧して封止したものである。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
なお、支持体12は、支持体12内部に気体吸着材2が入らないように支持体12の開口部が容器3で覆われるように配置される。
The support 12 is arranged so that the opening of the support 12 is covered with the
また、形状記憶合金7は、材質はNi−Ti系で、相変態温度が70℃で、形状はばね状で、支持体12の開口部を覆う容器3側の一端に突起部を有する。そして、形状記憶合金7は、常温では、形状記憶合金7のばねが縮んでいて、突起部が支持体12の開口部を覆う容器3に当接していないか、突起部が支持体12の開口部を覆う容器3に当接した場合であっても容器3を突起部が突き破るだけの力がかかっていない状態であり、形状記憶合金7の温度が相変態温度である70℃以上に上昇すると、形状記憶合金7のばねが伸びて、突起部とは反対側の端部が支持体12の段差部分に当接し、その後は段差部分は形状記憶合金7のばねの突起部とは反対側の端部が支持体12の開口部を覆う容器3から離れる方向に移動するのを防止する。また、形状記憶合金7のばねの突起部が支持体12の開口部を覆う容器3に当接し、形状記憶合金7のばねが伸びるにつれて突起部が支持体12の開口部を覆う容器3を突き刺す力が大きくなり、やがて、支持体12の開口部を覆う容器3を突起部が突き破るように構成されている。
The
本実施の形態と実施の形態3とは、容器3の材料と形状が変わり、また、実施の形態3では、容器3に形状記憶合金7を保持すると共に形状記憶合金7の伸縮動作を制限する段差11を設けていたのに対し、本実施の形態では、気体吸着材2と共に新たに容器3に入れることになった支持体12に形状記憶合金7を保持すると共に形状記憶合金7の伸縮動作を制限する段差を内部に設け、本実施の形態では、形状記憶合金7の材質と相変態温度を明確にした点でのみ相違し、その他の構成は同じである。
In the present embodiment and the third embodiment, the material and shape of 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
最初は、気体吸着材2は、ガスバリア性に優れたラミネートフィルム製の容器3に真空封止されているため、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は気体に触れないため、劣化せず、長時間大気中で保存することができる。この時、容器3は、その形態から柔軟性が高く、大気圧により変形して内包している物体(気体吸着材2と支持体12)に密着するようになるが、形状記憶合金7の突起部は、支持体12の内部にあって容器3に当接しないか、容器3に当接することがあっても容器3を突起部が突き破るだけの力がかかっていない状態であり、容器3は破袋しない。
At first, since the
気体吸着デバイス1を真空機器に設置後、気体吸着デバイス1の温度を形状記憶合金7の相変態温度である70℃以上にすると、形状記憶合金7の長さが長くなる。そして、突起部とは反対側の端部が支持体12の段差部分に当接し、その後は段差部分は形状記憶合金7のばねの突起部とは反対側の端部が支持体12の開口部を覆う容器3から離れる方向に移動するのを防止する。また、形状記憶合金7のばねの突起部が支持体12の開口部を覆う容器3に当接し、形状記憶合金7のばねが伸びるにつれて突起部が支持体12の開口部を覆う容器3を突き刺す力が大きくなり、やがて、支持体12の開口部を覆う容器3を突起部が突き破り、容器3に貫通孔が生じ、気体吸着材2は気体吸着デバイス1の外部(気体吸着デバイス1を芯材9と共に外被材10内に減圧封止していた場合は、外被材10と気体吸着デバイス1との間の空間)の気体を吸着可能になる。
If the temperature of the
本実施の形態4の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2と、気体吸着材2を内包する容器3とからなり、所定の温度の変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇変化)が起きると、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が、容器3の外側の空間と遮断された状態から、容器3の外側の空間と連通する状態へと変化するものであり、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。
The
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1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。
In addition, since the
また、気体吸着デバイス1を真空機器8に密閉した後、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り、気体吸着デバイス1に力を加えずに変形させ、容器3の密閉性を解除して、吸着能力を発揮することができる。
Further, after the
また、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
また、気体吸着デバイス1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2の劣化を防ぐことができる。また、形状記憶合金7は、単位重量あたりの発生力が大きいため、形状記憶合金7を用いることにより、気体吸着デバイス1の小型化が可能である。
Moreover, the gas adsorption |
また、本実施の形態4の気体吸着デバイス1は、容器3で形成される閉空間に少なくとも形状記憶合金7が内包されているものである。
Further, the
容器3で形成される閉空間に内包されている形状記憶合金7が相変態により長さが長くなり、容器3内部と形状記憶合金7が接触しても形状記憶合金7が伸びきっていない場合は、形状記憶合金7は接点を介して容器3に力を加えることになる。この力により容器3が変形し貫通孔が生じると、外部の気体の吸着が可能になる。
When the
また、本実施の形態4の気体吸着デバイス1は、形状記憶合金7がばね状であるものである。
Further, in the
容器3で形成される閉空間に内包されているばね状の形状記憶合金7が相変態により長さが長くなり、容器7内部と形状記憶合金7が接触しても、ばね状の形状記憶合金7が伸びきっていない場合は、ばね状の形状記憶合金7は接点を介して容器3に力を加えることになる。容器3が変形し、貫通孔が生じると、外部の気体の吸着が可能になる。
Even if the spring-shaped
形状記憶合金7がばね状であるため、形状記憶合金7のバルクとしての変形量を大幅に増大したストロークが得られる。
Since the
ここで、ばねとは、その形状を限定するものではなく、板ばね、コイルばね、竹の子ばね、うずまきばね、輪ばね、皿ばねを含む。 Here, the shape of the spring is not limited, and includes a leaf spring, a coil spring, a bamboo shoot spring, a spiral spring, a ring spring, and a disc spring.
また、本実施の形態4の気体吸着デバイス1は、形状記憶合金7または形状記憶合金7に結合した部材の少なくとも一方に突起部を有するものである。
Further, the
形状記憶合金7または形状記憶合金7に結合した部材の少なくとも一方に突起部を有するため、形状記憶合金7が容器3に加える単位面積あたりの力が大きくなる。従って、容器3に貫通孔が生じ易くなる。
Since at least one of the
これにより、発生力が小さい形状記憶合金7を用いた場合であっても、容器3に貫通孔を生じさせることが可能であり、外部の気体が吸着可能となる。
Thereby, even if it is a case where the
また、本実施の形態4の気体吸着デバイス1は、容器3がガスバリア性に優れたフィルムを製袋したものである。
Moreover, the
容器3がガスバリア性に優れたフィルムであるため、保存時におけるガス侵入が少なく気体吸着材2の劣化を抑制することができる。一方、容器3全体がフィルムであるため、内包された形状記憶合金7によって、容易に貫通され外部の気体が吸着可能となる。
Since the
また、本実施の形態4の気体吸着デバイス1は、形状記憶合金7が、支持体12により区切られる空間内にあるものである。
Further, the
容器3がフィルムで構成されていても、形状記憶合金7が、中空であるため物体を内包でき、大気圧が加わっても変形が小さく、内包する物体に大気圧が加わらないようにする支持体12により区切られる空間内にあるため、容器3内部が減圧された場合であっても、形状記憶合金7が容器3に押し付けられるのを防ぐことができる。従って、保存性に優れた気体吸着デバイス1を得ることができる。
Even if the
また、本実施の形態4の気体吸着デバイス1は、支持体12が筒状であり、少なくとも一方に開口部を有するものである。
Further, in the
支持体12が筒状であるため、内包された形状記憶合金7の方向を容易に定めることができる。形状記憶合金7のアスペクト比が大きい場合は、形状記憶合金7の長さ方向は、支持体12の長さ方向とほぼ同じ方向を向く。従って、形状記憶合金7の突起部を支持体12の開口部へ向け、支持体12の開口部を定めることにより、形状記憶合金7の突起部を、貫通孔が生じやすい方向へ向けることが可能である。従って、形状記憶合金7により生じた貫通孔を通じて、外部の気体の吸着が可能になる。
Since the support 12 is cylindrical, the direction of the
また、本実施の形態4の気体吸着デバイス1は、形状記憶合金7がNi−Ti系であるものである。
Further, in the
Ni−Ti系合金は形状記憶合金7として、最も工業的に生産されている実績がある。従って、技術的な信頼性が高く、気体吸着デバイス1の作製の歩留まりが向上する。従って、気体吸着デバイス1のコストを低減させることができる。
The Ni—Ti alloy has the most industrial production as the
また、本実施の形態4の気体吸着デバイス1は、形状記憶合金7の相変態温度が50℃以上100℃以下であるものである。
Further, in the
相変態温度の下限が50℃であるが、通常の環境下では50℃の温度まで達することは非常に稀であるため、保存時において形状記憶合金7が相変態せず、長期間保存することが可能である。また、100℃以下で相変態するため、真空機器8に設置後の過熱による真空機器8へのダメージを少なくすることができ、加熱に必要なエネルギーを低く抑えることができ、真空機器8全体のコストを削減することができる。
Although the lower limit of the phase transformation temperature is 50 ° C., it is very rare to reach a temperature of 50 ° C. under normal circumstances. Therefore, the
また、本実施の形態4の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2がCuZSM−5であるものであり、任意の雰囲気圧力で切り替えが可能であるため、非常に高活性な気体吸着材2であるCuZSM−5の吸着能力を有効に活用することが可能になる。
Moreover, since the
(実施の形態5)
図12は、本発明の実施の形態5における気体吸着デバイスの切り替え前の断面図である。図13は、本発明の実施の形態5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 5)
FIG. 12 is a cross-sectional view before switching the gas adsorption device according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 13 is a cross-sectional view after switching the gas adsorption device according to the fifth embodiment of the present invention.
図12、図13に示すように、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、2つの気体吸着材2と、それぞれ気体吸着材2を内包する有底円筒形状で一端が開口したポリエチレンテレフタレート製の2つの容器3と、ブチルゴム製のシート(弾性体6)を容器3の外周面と密着する内周面に有する略円筒形(両端に開口部を有する略円筒形)の形状記憶合金7とからなり、それぞれ気体吸着材2を内包する2つの容器3の開口部同士を所定間隔(形状記憶合金7の長さより短い間隔)空けて向かい合わせ、2つの容器3の開口部同士の隙間を外周側から円筒形の形状記憶合金7で覆ったもので、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が、2つの容器3の開口部同士の隙間を覆う形状記憶合金7で密閉され、真空封止されている。
As shown in FIG. 12 and FIG. 13, the
なお、形状記憶合金7は、常温では、平板状のものを両端が略接触する程度に円形に曲げてリング状にした形状であり、ブチルゴム製のシートが設けられた内周面が容器3の外周面と密着可能な大きさを有しており、所定の温度の上昇変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇)が起きると、形状記憶合金7の両端の間隔が広がってリング状から略C字状に変形してブチルゴム製のシートが設けられた内周面の内径が容器3の外周面の外径より大きくなるのである。
In addition, the
そして、所定の温度の上昇変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇)が起きると、形状記憶合金7の内周面の内径が容器3の外周面の外径より大きくなって、2つの容器3の開口部同士の隙間を覆う形状記憶合金7と、2つの容器3との間に隙間ができて、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が、容器3の外側の空間と遮断された状態から、容器3の外側の空間と連通する状態へと変化するように構成されている。
Then, when a predetermined temperature rise change (temperature rise equal to or higher than the phase transformation temperature of the shape memory alloy 7) occurs, the inner diameter of the inner peripheral surface of the
本実施の形態は、実施の形態1における気体吸着材2を内包する容器3を2つ用い、実施の形態1における開口部4を覆う部材5の代わりに、内周面に容器3の外周面と密着するブチルゴム製のシートを有し2つの容器3の開口部同士の隙間を外周側から覆う略円筒形の形状記憶合金7を用いたものに相当する。
In the present embodiment, two
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、2つの容器3と、2つの容器3の開口部同士の隙間を外周側から覆う形状記憶合金7とで形成される閉空間に真空封止されており、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は気体に触れないため、劣化せず、長時間大気中で保存することができる。
At first, the
気体吸着デバイス1の保存時には開口部4を覆う部材5は弾性体6の弾性力で容器3と密着して密閉性を確保している。
When the
気体吸着デバイス1の温度を上昇させ、形状記憶合金7の相変態温度以上にすると、形状記憶合金7の内径が大きくなる。この結果、形状記憶合金7によりブチルゴム製のシートを容器3の外周面と密着させる力が小さくなり、形状記憶合金7の内周面のブチルゴム製のシートと、2つの容器3との間に隙間ができて、気体吸着材2は外部(気体吸着デバイス1を芯材9と共に外被材10内に減圧封止していた場合は、外被材10と気体吸着デバイス1との間の空間)の気体を吸着可能になる。
When the temperature of the
本実施の形態5の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2と、気体吸着材2を内包する容器3とからなり、所定の温度の変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇変化)が起きると、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が、容器3の外側の空間と遮断された状態から、容器3の外側の空間と連通する状態へと変化するものであり、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。
The
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1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。
In addition, since the
また、気体吸着デバイス1を真空機器8に密閉した後、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り、気体吸着デバイス1に力を加えずに変形させ、容器3の密閉性を解除して、吸着能力を発揮することができる。
Further, after the
また、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
また、気体吸着デバイス1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2の劣化を防ぐことができる。また、形状記憶合金7は、単位重量あたりの発生力が大きいため、形状記憶合金7を用いることにより、気体吸着デバイス1の小型化が可能である。
Moreover, the gas adsorption |
また、本実施の形態5の気体吸着デバイス1は、容器3が開口部4を有し、開口部4を、部材(ブチルゴム製のシートを容器3の外周面と密着する内周面に有する略円筒形(両端に開口部を有する略円筒形)の形状記憶合金7)で覆ってなるものである。
Further, in the
容器3と、容器3の開口部4を覆う部材(ブチルゴム製のシートを容器3の外周面と密着する内周面に有する略円筒形の形状記憶合金7)により閉空間を形成すると、気体吸着材2が存在する空間への気体の侵入を抑制することができ、気体吸着材2の劣化を抑制することができる。
When a closed space is formed by the
一方、気体吸着材2が気体を吸着するためには、気体吸着材2の周囲に気体が侵入する必要がある。これは、容器3の開口部4と、開口部4を覆う部材(ブチルゴム製のシートを容器3の外周面と密着する内周面に有する略円筒形の形状記憶合金7)間の温度変化率の違いによりなされ、本実施の形態では、開口部4を覆う部材(ブチルゴム製のシートを容器3の外周面と密着する内周面に有する略円筒形の形状記憶合金7)が大きくなり、容器3の開口部4の外周面と、開口部4を覆う部材(ブチルゴム製のシートを容器3の外周面と密着する内周面に有する略円筒形の形状記憶合金7)の内周面との間に隙間が生じ、気体の通過が可能になる。
On the other hand, in order for the
従って、気体吸着材2を真空機器8内部に設置した後に温度を変化させることによる切り替え手法を用いると、保存時の劣化を抑制し、真空機器8内部では気体を吸着することが可能になる。
Therefore, if a switching method by changing the temperature after the
また、本実施の形態5の気体吸着デバイス1は、構成要素のうち、少なくとも1つの要素(ブチルゴム製のシートを容器3の外周面と密着する内周面に有する略円筒形の形状記憶合金7)の温度変化率が、他の構成要素(容器3開口部4)の温度変化率と異なるものである。
Further, the
常温において、気体吸着デバイス1の構成要素が互いに密着して閉空間を形成することにより、気体吸着材2が存在する閉空間内部に気体が侵入せず、保存時における気体吸着材2の劣化を抑制することができる。
At normal temperature, the components of the
気体吸着デバイス1の温度が変化すると、常温では密着している部分に空間(隙間)が生じて外部の気体が吸着可能となる。
When the temperature of the
また、本実施の形態5の気体吸着デバイス1は、少なくとも1つの要素(ブチルゴム製のシートを容器3の外周面と密着する内周面に有する略円筒形の形状記憶合金7)の少なくとも一部が形状記憶合金7であるものであり、気体吸着デバイス1の切り替えがより確実に行われる。また、相変態温度以外での温度変化率が小さいため、わずかな温度変動により切り替えがなされることがなく、保存時の取り扱いが容易になる。
Further, the
さらに、形状記憶合金7は組成により、相変態温度が異なる。また、形状記憶合金7を気体吸着デバイス1の切り替えに用いる場合、気体吸着デバイス1の切り替え温度は、形状記憶合金の相変態温度に等しくなる。従って、適切な相変態温度の形状記憶合金7を用いることにより、気体吸着デバイス1の切り替え温度を制御することが可能である。
Further, the
また、本実施の形態5の気体吸着デバイス1は、2つの容器3を、開口部4を介して、弾性体6(ブチルゴム製のシート)を内包した形状記憶合金7の継ぎ手で接合したものである。
Moreover, the
気体吸着材2は、容器3と継ぎ手(ブチルゴム製のシートを容器3の外周面と密着する内周面に有する略円筒形の形状記憶合金7)で形成される閉空間にあるため、保存時の劣化が抑制される。気体吸着デバイス1を真空機器8に設置し、温度を上昇させると、形状記憶合金7を内包した継ぎ手の内径が大きくなり、容器3の開口部4との間に空間(隙間)が生じ、外部の気体の吸着が可能になる。また、継ぎ手(ブチルゴム製のシートを容器3の外周面と密着する内周面に有する略円筒形の形状記憶合金7)が容器3の開口部4と接する面は、弾性体6(ブチルゴム製のシート)で構成されているため、容器3の開口部4の形状に合わせて変形することにより密閉性が確保される。
Since the
容器3に気体吸着材2以外の構成要素を内包する必要がないため、容器3内を気体吸着材2で密充填することが可能であり、気体吸着デバイス1の体積に対する気体吸着材2の体積の割合を大きくすることができる。従って、真空機器8内部における気体吸着デバイス1を設置可能な空間が小さく、かつ高真空を必要とするため大量の気体吸着材2が必要とされる場合に対応することが可能である。
Since it is not necessary to enclose components other than the
(実施の形態6)
図14は、本発明の実施の形態6における気体吸着デバイスの切り替え前の断面図である。図15は、本発明の実施の形態6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 6)
FIG. 14 is a cross-sectional view before switching the gas adsorption device according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 15 is a cross-sectional view after switching the gas adsorption device according to the sixth embodiment of the present invention.
図14、図15に示すように、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2と、気体吸着材2を内包する有底円筒形状で一端が開口したポリエチレンテレフタレート製の容器3と、弾性体6で構成され外周面が容器3の開口部4の内面と密着する円柱形状を有し容器3の開口部4を覆う部材5と、容器3内に保持された形状記憶合金7とからなり、容器3内の気体吸着材2と形状記憶合金7とが存在する空間が開口部4を覆う部材5で密閉され、真空封止(または減圧封止)されている。
As shown in FIGS. 14 and 15, the
なお、形状記憶合金7は、容器3の長さ方向に伸縮するばね状で、容器3内の開口部4付近の突起部に開口部4から遠い側の一端が保持されており、常温では、形状記憶合金7のばねが縮んでいて、形状記憶合金7における開口部4(または開口部4を覆う部材5)に近い側の自由端が開口部4を覆う部材5に当接していない状態であり、所定の温度の上昇変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇)が起きると、形状記憶合金7のばねが伸びて、形状記憶合金7における開口部4(または開口部4を覆う部材5)に近い側の自由端が開口部4を覆う部材5に当接し、形状記憶合金7のばねが伸びるにつれて形状記憶合金7のばねが開口部4を覆う部材5を開口部4の外側に押す力が大きくなり、形状記憶合金7のばねが開口部4を覆う部材5を開口部4の外側に押す力が、開口部4を覆う部材5の外周面と容器3の開口部4の内面との摩擦力を超えると、形状記憶合金7のばねの力で開口部4を覆う部材5が開口部4の外側に移動して、やがて、開口部4を覆う部材5が開口部4から外れるように構成されている。
In addition, the
本実施の形態は、実施の形態1または実施の形態2における開口部4を覆う部材5から形状記憶合金7を無くした代わりに、形状記憶合金7を容器3内に設けて、形状記憶合金7が相変態温度以上になった時に開口部4を覆う部材5を開口部4の外側に押すように構成したものに相当する。
In the present embodiment, instead of removing 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
最初は、気体吸着材2は、容器3と、容器3の開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に真空封止されているため、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は気体に触れないため、劣化せず、長時間大気中で保存することができる。
At first, since the
気体吸着デバイス1を保存している時(常温で保存時)は、形状記憶合金7は開口部4を覆う部材5に当接しておらず、開口部4を覆う部材5には、開口部4を覆う部材5を開口部4の外側に押す力が加わっていない。
When the
気体吸着デバイス1を真空機器に設置後、形状記憶合金7の相変態温度まで温度が上昇すると形状記憶合金7は長さが長くなるが、形状記憶合金7における開口部4から遠い側の端部が容器3内の突起部に固定されているため、形状記憶合金7は開口部4を覆う部材5に向かって伸びる。
After the
そして、形状記憶合金7における開口部4(または開口部4を覆う部材5)に近い側の自由端が開口部4を覆う部材5に当接し、徐々に形状記憶合金7のばねが開口部4を覆う部材5を開口部4の外側に押す力が大きくなり、形状記憶合金7のばねが開口部4を覆う部材5を開口部4の外側に押す力が、開口部4を覆う部材5の外周面と容器3の開口部4の内面との摩擦力を超えると、形状記憶合金7のばねの力で開口部4を覆う部材5が開口部4の外側に移動して、やがて、開口部4を覆う部材5が開口部4から外れる(離脱する)。
Then, the free end of the
その結果、気体吸着材2は気体吸着デバイス1の外部(気体吸着デバイス1を芯材9と共に外被材10内に減圧封止していた場合は、外被材10と気体吸着デバイス1との間の空間)の気体を吸着可能になる。
As a result, the
本実施の形態6の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2と、気体吸着材2を内包する容器3とからなり、所定の温度の変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇変化)が起きると、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が、容器3の外側の空間と遮断された状態から、容器3の外側の空間と連通する状態へと変化するものであり、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。
The
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1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。
In addition, since the
また、気体吸着デバイス1を真空機器8に密閉した後、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り、気体吸着デバイス1に力を加えずに変形させ、容器3の密閉性を解除して、吸着能力を発揮することができる。
Further, after the
また、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
また、気体吸着デバイス1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2の劣化を防ぐことができる。また、形状記憶合金7は、単位重量あたりの発生力が大きいため、形状記憶合金7を用いることにより、気体吸着デバイス1の小型化が可能である。
Moreover, the gas adsorption |
また、本実施の形態6の気体吸着デバイス1は、容器3が開口部4を有し、開口部4を、開口部4を覆う部材5で覆ってなるものである。
Further, in the
開口部4と開口部4を覆う部材5により閉空間を形成すると、気体吸着材2が存在する空間への気体の侵入を抑制することができ、気体吸着材2の劣化を抑制することができる。
When the closed space is formed by the
また、本実施の形態6の気体吸着デバイス1は、容器3と容器3の開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に少なくとも形状記憶合金7が内包されているものである。
In addition, the
容器3と開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に内包されている形状記憶合金7が相変態により長さが長くなり、容器3内部または開口部4を覆う部材5と形状記憶合金7が接触しても形状記憶合金7が伸びきっていない場合は、形状記憶合金7は接点を介して容器3と開口部4を覆う部材5に力を加えることになる。この力により開口部4を覆う部材5が容器3の外側に移動して、開口部4を覆う部材5容器3の開口部4から離脱すると、外部の気体の吸着が可能になる。
The
また、本実施の形態6の気体吸着デバイス1は、形状記憶合金7がばね状であるものである。
Further, in the
容器3、または容器3と容器3の開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に内包されているばね状の形状記憶合金7が相変態により長さが長くなり、形状記憶合金7の両端が容器3内部及び開口部4を覆う部材5と接触してもばね状の形状記憶合金7が伸びきっていない場合は、ばね状の形状記憶合金7は接点を介して容器3と開口部4を覆う部材5に力を加えることになる。この力が、開口部4を覆う部材5に加わった場合は、開口部から開口部4を覆う部材5を引き離す力として働く。開口部4を覆う部材5が容器3の外側に移動して、開口部4を覆う部材5容器3の開口部4から離脱すると、外部の気体の吸着が可能になる。
The spring-shaped
形状記憶合金7がばね状であるため、形状記憶合金の7バルクとしての変形量を大幅に増大したストロークが得られる。
Since the
ここで、ばねとはその形状を限定するものではなく、板ばね、コイルばね、竹の子ばね、うずまきばね、輪ばね、皿ばねを含む。 Here, the shape of the spring is not limited, and includes a leaf spring, a coil spring, a bamboo shoot spring, a spiral spring, a ring spring, and a disc spring.
(実施の形態7)
図16は、本発明の実施の形態7における気体吸着デバイスの切り替え前の断面図である。図17は、本発明の実施の形態7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 7)
FIG. 16 is a cross-sectional view before switching the gas adsorption device according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 17 is a cross-sectional view after switching the gas adsorption device according to the seventh embodiment of the present invention.
図16、図17に示すように、本実施の形態の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2と、気体吸着材2を内包する有底円筒形状で一端が開口したポリエチレンテレフタレート製の容器3と、中央部の脆性材料を弾性体6で覆った円柱形状をしており外周面が容器3の開口部4の内面と密着して容器3の開口部4を覆う部材5と、一端が容器3の底面に固定された形状記憶合金7とからなり、容器3内の気体吸着材2と形状記憶合金7とが存在する空間が開口部4を覆う部材5で密閉され、真空封止(または減圧封止)されている。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
なお、形状記憶合金7は、一端が容器3の底面に固定され他端が開口部4を覆う部材5の中央部の脆性材料部分と結合した線状(棒状)で、所定の温度の上昇変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇)が起きると、形状記憶合金7が縮んで開口部4を覆う部材5の中央部の脆性材料部分を容器3内に引っ張るように構成されている。
The
本実施の形態は、実施の形態6における開口部4を覆う部材5を、中央部に脆性材料を有するものに変え、実施の形態6における相変態温度以上になった時に開口部4を覆う部材5を開口部4の外側に押す形状記憶合金7を、相変態温度以上になった時に開口部4を覆う部材5の中央部の脆性材料部分を容器3内に引っ張るものに変えたものに相当する。
In the present embodiment, 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
最初は、気体吸着材2は、容器3と、容器3の開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に真空封止されているため、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は気体に触れないため、劣化せず、長時間大気中で保存することができる。
At first, since the
気体吸着デバイス1を保存している時(常温で保存時)は、形状記憶合金7は開口部4を覆う部材5の中央部の脆性材料部分を容器3内に引っ張っていないか、引っ張っていたとしても僅かな力であり、開口部4を覆う部材5は変形しておらず、開口部4を覆う部材5は、容器3の開口部4を封止している。
When the
気体吸着デバイス1を真空機器に設置後、形状記憶合金7の相変態温度まで温度が上昇すると形状記憶合金7は縮もうとする。しかし、形状記憶合金7は両端が固定されているため、容器3の底面と開口部4を覆う部材5の中央部とに、お互いを近づける方向の力を加える。開口部4を覆う部材5は容器3の開口部4の内面としっかりと密着しているため、開口部4を覆う部材5全体が容器3の底面側に移動せず、この力は、やがて開口部4を覆う部材5の中央部の脆性材料部分を変形させる力となり、やがて、脆性材料部分が脆性材料部分を変形させる力に耐えられなくなって脆性材料部分が破壊され、開口部4を覆う部材5が壊れる。その結果、開口部4を覆う部材5による容器3の開口部4の密閉性が解除され、気体吸着材2は気体吸着デバイス1の外部(気体吸着デバイス1を芯材9と共に外被材10内に減圧封止していた場合は、外被材10と気体吸着デバイス1との間の空間)の気体を吸着可能になる。
After the
本実施の形態7の気体吸着デバイス1は、気体吸着材2と、気体吸着材2を内包する容器3とからなり、所定の温度の変化(形状記憶合金7の相変態温度以上になる温度上昇変化)が起きると、容器3内の気体吸着材2が存在する空間が、容器3の外側の空間と遮断された状態から、容器3の外側の空間と連通する状態へと変化するものであり、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。
The
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1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。
In addition, since the
また、気体吸着デバイス1を真空機器8に密閉した後、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り、気体吸着デバイス1に力を加えずに変形させ、容器3の密閉性を解除して、吸着能力を発揮することができる。
Further, after the
また、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
また、気体吸着デバイス1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2の劣化を防ぐことができる。また、形状記憶合金7は、単位重量あたりの発生力が大きいため、形状記憶合金7を用いることにより、気体吸着デバイス1の小型化が可能である。
Moreover, the gas adsorption |
また、本実施の形態7の気体吸着デバイス1は、容器3が開口部4を有し、開口部4を、開口部4を覆う部材5で覆ってなるものである。
In the
開口部4と開口部4を覆う部材5により閉空間を形成すると、気体吸着材2が存在する空間への気体の侵入を抑制することができ、気体吸着材2の劣化を抑制することができる。
When the closed space is formed by the
また、本実施の形態7の気体吸着デバイス1は、容器3と容器3の開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に少なくとも形状記憶合金7が内包されているものである。
In addition, the
容器3と開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に内包されている形状記憶合金7は、両端がそれぞれ容器3と開口部4を覆う部材5の中央部の脆性材料部分とに固定されている。相変態により形状記憶合金7は縮もうとし、容器3の底面と開口部4を覆う部材5の中央部とに、お互いを近づける方向の力を加える。この力は、やがて開口部4を覆う部材5の中央部の脆性材料部分を変形させる力となり、やがて、脆性材料部分が脆性材料部分を変形させる力に耐えられなくなって脆性材料部分が破壊され、開口部4を覆う部材5が壊れ、開口部4を覆う部材5による容器3の開口部4の密閉性が解除され、気体吸着材2は気体吸着デバイス1の外部(気体吸着デバイス1を芯材9と共に外被材10内に減圧封止していた場合は、外被材10と気体吸着デバイス1との間の空間)の気体を吸着可能になる。
The
また、本実施の形態7の気体吸着デバイス1は、開口部4を有する容器3と開口部4を覆う部材5で形成される閉空間に線状の形状記憶合金7が内包されているものである。
Further, the
気体吸着材2は、容器3と開口部4を覆う部材5で形成される閉空間にあるため、保存時における気体の侵入が少なく、気体吸着材2の劣化が抑制される。開口部4を覆う部材5は、一部が脆性材料で構成されており、脆性材料に線状の形状記憶合金7の一端が接合されている。線状の形状記憶合金7の他端は容器3に接合されており、撓まないようになっている。
Since the
線状の形状記憶合金7は相変態温度において、長さが短くなる一方、撓みがないため、開口部4を覆う部材5と容器3に引張り力を加える。この力により開口部4を覆う部材5が変形する。従って、容器3の開口部4と容器3を覆う部材5の間に空間(隙間)が生じ、外部の気体の吸着が可能になる。
The linear
(実施例1)
以下、先に説明した実施の形態1の気体吸着デバイス1の具体例を、実施例1として説明するが、実施の形態1の説明と重複する部分については、一部説明を省略している。
(Example 1)
Hereinafter, although the specific example of the
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、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。
In the
容器3の形状は、厚さ1mm、内径10mm、長さ100mmであり、一方が開口している有底円筒形である。さらに、開口部4を基点とした切込みがあり、表面からの深さ0.8mm、長さ10mmで、円筒の対面にそれぞれ一本ある。
The shape of the
容器3の開口部4を覆う部材5は一方に開口部を有する有底円筒状のブチルゴムであり、外径が容器の内径に一致するように10mmであり、リング状の形状記憶合金7を内包している。リング状の形状記憶合金7は、幅10mm、長さ31mmの板状のものを両端が略接触する程度に円形に曲げてリング状にしたものである。このリング状の形状記憶合金7の相変態温度は70℃であり、加熱されて相変態温度に達すると略接触している両端が離れて略C字状に変形し、2.5mm離れる。
The
常温では容器3と開口部4を覆う部材5により密閉性が確保され、保存時における気体の侵入を防ぐことができる。
At normal temperature, the sealing property is secured by the
以上のように構成された本実施例の気体吸着デバイス1を用いて真空断熱材8を作製し物性を評価した。
The vacuum heat insulating material 8 was produced using the
芯材9として、ガラス短繊維の集合体を熱成型して板状としたものを用い、気体吸着デバイス1と共に、芯材9を、予め3辺をシールして一辺が開口した袋状にした四角形の外被材10内に挿入し、真空チャンバーに設置し100Paまで減圧後に袋状の外被材10の開口部を封止した。
As the core material 9, an aggregate of short glass fibers was thermoformed into a plate shape, and together with the
真空断熱材8を70℃まで加熱すると、形状記憶合金7のリングが広がり、容器3の開口部4付近に開口部4を外周側に広げる力を加える。容器3は予め開口部4の外周面に設けた溝を基点に変形し、容器3と開口部4を覆う部材5との間に隙間が生じ、外被材10内部の気体が吸着可能となる。
When the vacuum heat insulating material 8 is heated to 70 ° C., the ring of the
真空断熱材8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10の内部圧力が低減したことがわかる。
When the pressure inside the vacuum heat insulating material 8 is measured, it is 5 Pa, and it can be seen that the internal pressure of the jacket material 10 has decreased as a result of the adsorption by the
さらに、この真空断熱材8を1ヶ月大気中で保存した後の内圧は5Paであり、外被材10を介して侵入する気体を吸着していることがわかる。 Further, the internal pressure after the vacuum heat insulating material 8 is stored in the atmosphere for one month is 5 Pa, and it can be seen that the gas entering through the jacket material 10 is adsorbed.
本実施例1では、形状記憶合金7の相変態温度が50℃以上の70℃であり、通常の環境下ではこの温度まで達することは非常に稀であるため、保存時において形状記憶合金7が相変態せず、長期間保存することが可能である。また、100℃以下の70℃で相変態するため、真空機器8に設置後の過熱による真空機器8へのダメージを少なくすることができ、加熱に必要なエネルギーを低く抑えることができ、真空機器8全体のコストを削減することができる。
In Example 1, the phase transformation temperature of the
本実施例1では、気体吸着材2にCuZSM−5を用いており、任意の雰囲気圧力で切り替えが可能であるため、非常に高活性な気体吸着材であるCuZSM−5の吸着能力を有効に活用することが可能になる。
In Example 1, CuZSM-5 is used for the
(実施例2)
以下、先に説明した実施の形態2の気体吸着デバイス1の具体例を、実施例2として説明するが、実施の形態2の説明と重複する部分については、一部説明を省略している。
(Example 2)
Hereinafter, although the specific example 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、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。
In the
容器3の形状は、厚さ1mm、内径10mm、長さ100mmであり、一方が開口している有底円筒形である。
The shape of the
容器3の開口部4を覆う部材5は一方に開口部を有する有底円筒状のブチルゴムであり、外形が容器3の内径に一致するように10mmであり、リング状の形状記憶合金7を内包している。リング状の形状記憶合金7は幅10mm、長さ25mmの板状のものを、両端が3mm離れるように略C字状に曲げたものである。この略C字状の形状記憶合金7の相変態温度は70℃であり、加熱されて相変態温度に達すると、略C字状の形状記憶合金7の両端の間隔が狭くなって両端が略接触する程度にリング状に変形する。
The
常温では容器3と開口部4を覆う部材5により密閉性が確保され、保存時における気体の侵入を防ぐことができる。
At normal temperature, the sealing property is secured by the
以上のように構成された本実施例の気体吸着デバイス1を用いて真空断熱材8を作製し物性を評価した。
The vacuum heat insulating material 8 was produced using the
芯材9として、ガラス短繊維の集合体を熱成型して板状としたものを用い、気体吸着デバイス1と共に、芯材9を、予め3辺をシールして一辺が開口した袋状にした四角形の外被材10内に挿入し、真空チャンバーに設置し100Paまで減圧後に袋状の外被材10の開口部を封止した。
As the core material 9, an aggregate of short glass fibers was thermoformed into a plate shape, and together with the
真空断熱材8を70℃まで加熱すると、略C字状の形状記憶合金7がリング状に変形して開口部4を覆う部材5の外径を小さくし、容器3の内面と、開口部4を覆う部材5の外周面との間に隙間が生じ、外被材10内部の気体が吸着可能となる。
When the vacuum heat insulating material 8 is heated to 70 ° C., the substantially C-shaped
真空断熱材8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10の内部圧力が低減したことがわかる。さらに、この真空断熱材8を1ヶ月大気中で保存した後の内圧は5Paであり、外被材10を介して侵入する気体を吸着していることがわかる。
When the pressure inside the vacuum heat insulating material 8 is measured, it is 5 Pa, and it can be seen that the internal pressure of the jacket material 10 has decreased as a result of the adsorption by the
本実施例2では、形状記憶合金7の相変態温度が50℃以上の70℃であり、通常の環境下ではこの温度まで達することは非常に稀であるため、保存時において形状記憶合金7が相変態せず、長期間保存することが可能である。また、100℃以下の70℃で相変態するため、真空機器8に設置後の過熱による真空機器8へのダメージを少なくすることができ、加熱に必要なエネルギーを低く抑えることができ、真空機器8全体のコストを削減することができる。
In Example 2, the phase transformation temperature of the
本実施例2では、気体吸着材2にCuZSM−5を用いており、任意の雰囲気圧力で切り替えが可能であるため、非常に高活性な気体吸着材であるCuZSM−5の吸着能力を有効に活用することが可能になる。
In Example 2, CuZSM-5 is used for the
(実施例3)
以下、先に説明した実施の形態3の気体吸着デバイス1の具体例を、実施例3として説明するが、実施の形態3の説明と重複する部分については、一部説明を省略している。
(Example 3)
Hereinafter, although the specific example 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、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。
In the
容器3の形状は、厚さ1mm、内径10mm、長さ100mmであり、一方が開口している有底円筒形のものを用いた。
The shape of the
容器3の開口部4を覆う部材5は、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ6μmのアルミニウム箔、厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフィルムの順にラミネートしたフィルムであり、開口部4と開口部4を覆う部材5は公知の方法で接合されている。
The
ばね状の形状記憶合金7が容器3に内包されており、相変態温度は70℃であり、相変態温度に達すると、長さが長くなる。
The spring-shaped
以上のように構成された本実施例の気体吸着デバイス1を用いて真空断熱材8を作製し物性を評価した。
The vacuum heat insulating material 8 was produced using the
芯材9として、ガラス短繊維の集合体を熱成型して板状としたものを用い、気体吸着デバイス1と共に、芯材9を、予め3辺をシールして一辺が開口した袋状にした四角形の外被材10内に挿入し、真空チャンバーに設置し100Paまで減圧後に袋状の外被材10の開口部を封止した。
As the core material 9, an aggregate of short glass fibers was thermoformed into a plate shape, and together with the
真空断熱材8を70℃まで加熱すると、形状記憶合金7のばねが伸び、開口部4を覆う部材5につき刺し力が働いた結果、開口部4を覆う部材5に貫通孔が生じる。この結果、気体吸着材2は外被材10内部の気体を吸着可能となる。
When the vacuum heat insulating material 8 is heated to 70 ° C., the spring of the
真空断熱材8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10の内部圧力が低減したことがわかる。さらに、この真空断熱材8を1ヶ月大気中で保存した後の内圧は5Paであり、外被材10を介して侵入する気体を吸着していることがわかる。
When the pressure inside the vacuum heat insulating material 8 is measured, it is 5 Pa, and it can be seen that the internal pressure of the jacket material 10 has decreased as a result of the adsorption by the
本実施例3では、形状記憶合金7の相変態温度が50℃以上の70℃であり、通常の環境下ではこの温度まで達することは非常に稀であるため、保存時において形状記憶合金7が相変態せず、長期間保存することが可能である。また、100℃以下の70℃で相変態するため、真空機器8に設置後の過熱による真空機器8へのダメージを少なくすることができ、加熱に必要なエネルギーを低く抑えることができ、真空機器8全体のコストを削減することができる。
In Example 3, the phase transformation temperature of the
本実施例3では、気体吸着材2にCuZSM−5を用いており、任意の雰囲気圧力で切り替えが可能であるため、非常に高活性な気体吸着材であるCuZSM−5の吸着能力を有効に活用することが可能になる。
In Example 3, CuZSM-5 is used for the
(実施例4)
以下、先に説明した実施の形態4の気体吸着デバイス1の具体例を、実施例4として説明するが、実施の形態4の説明と重複する部分については、一部説明を省略している。
Example 4
Hereinafter, although the specific example of the
実施例4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、容器3として、内層側から厚さ50μmの低密度ポリエチレンフィルム、厚さ6μmのアルミニウム箔、厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフィルムの順にラミネートしたフィルムを製袋したものを用いた。支持体12として厚さ3mm、内径4mm、長さ10mmであり、一方に開口部を有する有底円筒状のポリエチレンテレフタレート製の部材を用いた。支持体12には、ばね状であり、一方に突起部を有する形状記憶合金7が内包されている。このばね状の形状記憶合金7の相変態温度は70℃であり、相変態温度に達すると、長さが長くなる。
The
以上のように構成された本実施例の気体吸着デバイス1を用いて真空断熱材8を作製し物性を評価した。
The vacuum heat insulating material 8 was produced using the
芯材9として、ガラス短繊維の集合体を熱成型して板状としたものを用い、気体吸着デバイス1と共に、芯材9を、予め3辺をシールして一辺が開口した袋状にした四角形の外被材10内に挿入し、真空チャンバーに設置し100Paまで減圧後に袋状の外被材10の開口部を封止した。
As the core material 9, an aggregate of short glass fibers was thermoformed into a plate shape, and together with the
真空断熱材8を70℃まで加熱すると、形状記憶合金7のばねが伸び、容器3につき刺し力が働いた結果、容器3に貫通孔が生じる。この結果、気体吸着材2は外被材10内部の気体が吸着可能になる。
When the vacuum heat insulating material 8 is heated to 70 ° C., the spring of the
真空断熱材8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10の内部圧力が低減したことがわかる。さらに、この真空断熱材8を1ヶ月大気中で保存した後の内圧は5Paであり、外被材10を介して侵入する気体を吸着していることがわかる。
When the pressure inside the vacuum heat insulating material 8 is measured, it is 5 Pa, and it can be seen that the internal pressure of the jacket material 10 has decreased as a result of the adsorption by the
本実施例4では、形状記憶合金7の相変態温度が50℃以上の70℃であり、通常の環境下ではこの温度まで達することは非常に稀であるため、保存時において形状記憶合金7が相変態せず、長期間保存することが可能である。また、100℃以下の70℃で相変態するため、真空機器8に設置後の過熱による真空機器8へのダメージを少なくすることができ、加熱に必要なエネルギーを低く抑えることができ、真空機器8全体のコストを削減することができる。
In Example 4, the phase transformation temperature of the
本実施例4では、気体吸着材2にCuZSM−5を用いており、任意の雰囲気圧力で切り替えが可能であるため、非常に高活性な気体吸着材であるCuZSM−5の吸着能力を有効に活用することが可能になる。
In this Example 4, CuZSM-5 is used for the
(実施例5)
以下、先に説明した実施の形態5の気体吸着デバイス1の具体例を、実施例5として説明するが、実施の形態5の説明と重複する部分については、一部説明を省略している。
(Example 5)
Hereinafter, although the specific example of the
実施例5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、容器3として、ポリエチレンテレフタレート製のもの2本を用いた。
In the
容器3の形状は、厚さ1mm、内径10mm、長さ50mmであり、一方が開口している有底円筒形である。これらは筒状のブチルゴムを内包している形状記憶合金7で接合されている。筒状の形状記憶合金7は、板状のものを両端が略接触する程度に円形に曲げて筒状にしたものである。この形状記憶合金7の相変態温度は70℃であり相変態温度に達すると、略接触していた両端が離れるようになっている。
The shape of the
筒状のブチルゴムの内径は12mmであり、形状記憶合金7からの圧力により、容器3の開口部4に密着するようになっている。容器3の開口部4はそれぞれ筒状のブチルゴムを介して結合しており、容器3とブチルゴムで閉空間を形成している。気体吸着材2はこの閉空間に内包されているため、気体の侵入が少なく、劣化を抑制することができる。
The inner diameter of the cylindrical butyl rubber is 12 mm, and is brought into close contact with the
以上のように構成された本実施例の気体吸着デバイス1を用いて真空断熱材8を作製し物性を評価した。
The vacuum heat insulating material 8 was produced using the
芯材9として、ガラス短繊維の集合体を熱成型して板状としたものを用い、気体吸着デバイス1と共に、芯材9を、予め3辺をシールして一辺が開口した袋状にした四角形の外被材10内に挿入し、真空チャンバーに設置し100Paまで減圧後に袋状の外被材10の開口部を封止した。
As the core material 9, an aggregate of short glass fibers was thermoformed into a plate shape, and together with the
真空断熱材8を70℃まで加熱すると、筒状の形状記憶合金7が広がり、ブチルゴムに加える力が低減する。この結果、ブチルゴムと開口部4の間に隙間が生じ、気体吸着材2は外被材10内部の気体が吸着可能になる。
When the vacuum heat insulating material 8 is heated to 70 ° C., the cylindrical
真空断熱材8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10の内部圧力が低減したことがわかる。さらに、この真空断熱材8を1ヶ月大気中で保存した後の内圧は5Paであり、外被材10を介して侵入する気体を吸着していることがわかる。
When the pressure inside the vacuum heat insulating material 8 is measured, it is 5 Pa, and it can be seen that the internal pressure of the jacket material 10 has decreased as a result of the adsorption by the
本実施例5では、形状記憶合金7の相変態温度が50℃以上の70℃であり、通常の環境下ではこの温度まで達することは非常に稀であるため、保存時において形状記憶合金7が相変態せず、長期間保存することが可能である。また、100℃以下の70℃で相変態するため、真空機器8に設置後の過熱による真空機器8へのダメージを少なくすることができ、加熱に必要なエネルギーを低く抑えることができ、真空機器8全体のコストを削減することができる。
In Example 5, the phase transformation temperature of the
本実施例5では、気体吸着材2にCuZSM−5を用いており、任意の雰囲気圧力で切り替えが可能であるため、非常に高活性な気体吸着材であるCuZSM−5の吸着能力を有効に活用することが可能になる。
In Example 5, CuZSM-5 is used for the
(実施例6)
以下、先に説明した実施の形態6の気体吸着デバイス1の具体例を、実施例6として説明するが、実施の形態6の説明と重複する部分については、一部説明を省略している。
(Example 6)
Hereinafter, although the specific example of the
実施例6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、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。
In the
容器3の形状は、厚さ1mm、内径10mm、長さ100mmであり、一方が開口している有底円筒形である。容器3の開口部4はブチルゴム製の栓5により封止されている。容器3には形状記憶合金7製のばねが内包されており、この形状記憶合金7のばねは温度の上昇に従って長くなり70℃で5kgの力を発生する。
The shape of the
以上のように構成された本実施例の気体吸着デバイス1を用いて真空断熱材8を作製し物性を評価した。
The vacuum heat insulating material 8 was produced using the
芯材9として、ガラス短繊維の集合体を熱成型して板状としたものを用い、気体吸着デバイス1と共に、芯材9を、予め3辺をシールして一辺が開口した袋状にした四角形の外被材10内に挿入し、真空チャンバーに設置し100Paまで減圧後に袋状の外被材10の開口部を封止した。
As the core material 9, an aggregate of short glass fibers was thermoformed into a plate shape, and together with the
真空断熱材8を70℃まで加熱すると、形状記憶合金7のばねが伸び、ブチルゴム栓5を移動させ、容器3から離脱させる。この結果、気体吸着材2は外被材10内部の気体が吸着可能になる。
When the vacuum heat insulating material 8 is heated to 70 ° C., the spring of the
真空断熱材8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10の内部圧力が低減したことがわかる。さらに、この真空断熱材8を1ヶ月大気中で保存した後の内圧は5Paであり、外被材10を介して侵入する気体を吸着していることがわかる。
When the pressure inside the vacuum heat insulating material 8 is measured, it is 5 Pa, and it can be seen that the internal pressure of the jacket material 10 has decreased as a result of the adsorption by the
本実施例6では、形状記憶合金7の相変態温度が50℃以上の70℃であり、通常の環境下ではこの温度まで達することは非常に稀であるため、保存時において形状記憶合金7が相変態せず、長期間保存することが可能である。また、100℃以下の70℃で相変態するため、真空機器8に設置後の過熱による真空機器8へのダメージを少なくすることができ、加熱に必要なエネルギーを低く抑えることができ、真空機器8全体のコストを削減することができる。
In Example 6, the phase transformation temperature of the
本実施例6では、気体吸着材2にCuZSM−5を用いており、任意の雰囲気圧力で切り替えが可能であるため、非常に高活性な気体吸着材であるCuZSM−5の吸着能力を有効に活用することが可能になる。
In Example 6, CuZSM-5 is used for the
(実施例7)
以下、先に説明した実施の形態7の気体吸着デバイス1の具体例を、実施例7として説明するが、実施の形態7の説明と重複する部分については、一部説明を省略している。
(Example 7)
Hereinafter, although the specific example of the
実施例7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、容器3として、銅製のものを用いた。
In the
容器3の形状は、厚さ1mm、内径10mm、長さ100mmであり、一方が開口している有底円筒形のものである。容器3の開口部は直径8mm、厚さ1mmの円盤状のセラミックスを厚さ1mm、内径8mmの円筒のブチルゴムで内包したものである。
The shape of the
線状の形状記憶合金7の一端は容器3に接合され、もう一方の端は開口部4を覆う部材5のセラミックス部分に接合されている。この形状記憶合金7の相変態温度は70℃であり、相変態温度に達すると長さが短くなる。
One end of the linear
以上のように構成された本実施例の気体吸着デバイス1を用いて真空断熱材8を作製し物性を評価した。
The vacuum heat insulating material 8 was produced using the
芯材9として、ガラス短繊維の集合体を熱成型して板状としたものを用い、気体吸着デバイス1と共に、芯材9を、予め3辺をシールして一辺が開口した袋状にした四角形の外被材10内に挿入し、真空チャンバーに設置し100Paまで減圧後に袋状の外被材10の開口部を封止した。
As the core material 9, an aggregate of short glass fibers was thermoformed into a plate shape, and together with the
真空断熱材8を70℃まで加熱すると、線状の形状記憶合金7は長さが短くなり、開口部4を覆う部材5に引張る力を加え、セラミックスが破断する。この結果、容器3と開口部4を覆う部材5の間に隙間が生じ、気体吸着材2は外被材10内部の気体が吸着可能となる。
When the vacuum heat insulating material 8 is heated to 70 ° C., the length of the linear
真空断熱材8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10の内部圧力が低減したことがわかる。さらに、この真空断熱材8を1ヶ月大気中で保存した後の内圧は5Paであり、外被材10を介して侵入する気体を吸着していることがわかる。
When the pressure inside the vacuum heat insulating material 8 is measured, it is 5 Pa, and it can be seen that the internal pressure of the jacket material 10 has decreased as a result of the adsorption by the
本実施例7では、形状記憶合金7の相変態温度が50℃以上の70℃であり、通常の環境下ではこの温度まで達することは非常に稀であるため、保存時において形状記憶合金7が相変態せず、長期間保存することが可能である。また、100℃以下の70℃で相変態するため、真空機器8に設置後の過熱による真空機器8へのダメージを少なくすることができ、加熱に必要なエネルギーを低く抑えることができ、真空機器8全体のコストを削減することができる。
In Example 7, the phase transformation temperature of the
本実施例7では、気体吸着材2にCuZSM−5を用いており、任意の雰囲気圧力で切り替えが可能であるため、非常に高活性な気体吸着材であるCuZSM−5の吸着能力を有効に活用することが可能になる。
In Example 7, CuZSM-5 is used for the
(比較例1)
特許文献1に記載の気体吸着デバイスを用いて真空断熱材を作製した。真空断熱材作製の条件は、実施例1と同等である。
(Comparative Example 1)
A vacuum heat insulating material was produced using the gas adsorption device described in
特許文献1に記載の気体吸着デバイスは、開口部を有する金属製の容器にBa−Liを封入し、開口部を酸化カルシウムで覆った構成である。
The gas adsorption device described in
作製した真空断熱材の内部の圧力を測定すると、100hPaであった。この結果から、Ba−Liは真空断熱材内部の気体を吸着していないことがわかる。これは、本比較例で用いた気体吸着デバイスでは、酸化カルシウムのガスバリア性が不足しているため、真空断熱材作製の際、Ba−Liが気体を吸着して劣化したためであると考えられる。 It was 100 hPa when the pressure inside the produced vacuum heat insulating material was measured. From this result, it can be seen that Ba-Li does not adsorb the gas inside the vacuum heat insulating material. This is presumably because the gas adsorption device used in this comparative example lacks the gas barrier property of calcium oxide, so that Ba-Li was adsorbed and deteriorated during the production of the vacuum heat insulating material.
(比較例2)
予め不織布製の袋にCuZSM−5を封入した気体吸着デバイスを用いて真空断熱材を作製した。真空断熱材作製の条件は、実施例1と同等である。
(Comparative Example 2)
A vacuum heat insulating material was prepared using a gas adsorption device in which CuZSM-5 was previously enclosed in a non-woven bag. The conditions for producing the vacuum heat insulating material are the same as in Example 1.
真空断熱材内部の圧力を測定すると100Paであった。この結果から、CuZSM−5は真空断熱材内部の気体を吸着していないことがわかる。これは、不織布の気体透過度が大きいため、真空断熱材作製の際、CuZSM−5が気体を吸着して劣化したためであると考えられる。 When the pressure inside the vacuum heat insulating material was measured, it was 100 Pa. From this result, it is understood that CuZSM-5 does not adsorb the gas inside the vacuum heat insulating material. This is considered to be because CuZSM-5 adsorbed gas and deteriorated during the production of the vacuum heat insulating material because the gas permeability of the nonwoven fabric was large.
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 開口部
5 開口部を覆う部材
6 弾性体
7 形状記憶合金
12 支持体
DESCRIPTION OF
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