(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱体が充填され内部が減圧状態にある気体遮蔽性容器、気体吸収材料を充填し前記気体遮蔽性容器に接続された気体貯蔵容器、および冷熱システムを具備する断熱箱体であって、
前記気体吸収材料が物理的吸収剤であり、
前記気体貯蔵容器が前記冷熱システムの吸熱部側と熱交換し、かつ前記冷熱システムにより前記断熱箱体内を冷却または加熱するように構成された断熱箱体。
【請求項２】
断熱体が充填され内部が減圧状態にある気体遮蔽性容器、気体吸収材料を充填し前記気体遮蔽性容器に接続された気体貯蔵容器、および冷熱システムを具備する断熱箱体であって、
前記気体吸収材料が化学的吸収剤であり、
前記気体貯蔵容器が前記冷熱システムの放熱部側と熱交換し、かつ前記冷熱システムにより前記断熱箱体内を冷却または加熱するように構成された断熱箱体。
【請求項３】
断熱体が充填され内部が減圧状態にある気体遮蔽性容器、気体吸収材料を充填し前記気体遮蔽性容器に接続された気体貯蔵容器、および冷熱システムを具備する断熱箱体であって、
前記冷熱システムと熱交換される前記断熱箱体の内部に前記気体貯蔵容器が配置された断熱箱体。
【請求項４】
前記断熱体が連通構造体である請求項１〜３のいずれかに記載の断熱箱体。
【請求項５】
前記冷熱システムが、圧縮機を備えた冷却システムである請求項１〜３のいずれかに記載の断熱箱体。
【請求項６】
前記冷熱システムが、熱電変換素子によるシステムである請求項１〜３のいずれかに記載の断熱箱体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫、冷凍庫、保温器、保冷器、食品貯蔵庫などの用途に用いられる冷熱サイクルを有する断熱箱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギーの観点から機器の高性能化が進められている。断熱箱体の性能を向上する技術としては、真空断熱技術を用いた断熱材の高性能化が重要である。
従来、冷蔵庫などに多く用いられている真空断熱材としては、真空断熱パネルがある。真空断熱パネルの製造方法は、連続気泡からなる硬質ウレタンフォームなどのような連通構造のコア材をガスバリア性の金属−プラスチックラミネートフィルム等で覆い、内部を真空排気した後、パックしてパネルとするものであった（例えば特開平７−２９３７８５号公報）。これを冷蔵庫などの断熱箱体に用いる場合には、箱体の容器材料の内面に貼り付けられ、さらに発泡ウレタン樹脂を注入発泡成形する二重構造で構成されていた。
【０００３】
また、前述の真空断熱パネルによるものの他に、真空排気による断熱箱体がある（例えば特開平６−１７４１８６号公報、特開平７−１４８７５２号公報）。これらの断熱箱体は、独立構造または連通構造を有する材料が箱体の中に充填されており、その中を真空状態に保持するために真空ポンプが用いられている。また、経時的な断熱性能を確保するために真空インジケータを付け、真空度が悪化した際に再度真空排気する方法もある（特開平７−１４８７５２号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の真空断熱パネルは、連続気泡の硬質ウレタンフォームのブロックを製造した後に、任意のサイズに切り出し、真空排気設備によって真空パックして製造するものである。したがって、通常の発泡断熱材と組み合わせるために、別に製造しておくことが必要があった。さらに、断熱箱体の容器に貼り付ける工程が必要であり、生産性、作業性、およびコスト面で望ましくなかった。また、真空断熱パネルと発泡断熱材を組み合わせて用いるために、断熱箱体に部分的に真空断熱パネルのない箇所が存在し、従って真空断熱の性能が発揮できない部分が存在し、断熱性能面で問題があった。さらに、経時的に真空断熱パネル内の真空度が悪化した際にそれを回復する手段がないので、断熱性能の低下を招き、長期信頼性にも問題があった。
【０００５】
また、前述の真空排気による断熱箱体は、真空断熱パネルのように別の製造工程や貼り付け工程などは必要ではなく、箱体全体を真空断熱にすることができる。長期信頼性については、真空ポンプでの排気によって真空度の維持、または回復を行うことができ、信頼性がある。しかし、経時的に断熱性能を維持するためには、真空ポンプを用いて真空排気を続けたり、真空度をチェックした上で再度真空排気を行うなど、断熱性能を維持するのに電気エネルギーを必要とする上に、メンテナンスなど作業性に対しても問題があった。
本発明は、上述の課題を解決した断熱箱体を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の断熱箱体は、断熱体が充填され内部が減圧状態にある気体遮蔽性容器、気体吸収材料を充填し前記気体遮蔽性容器に接続された気体貯蔵容器、および冷熱システムを具備し、前記気体吸収材料が物理的吸収剤であり、前記気体貯蔵容器が前記冷熱システムの吸熱部側と熱交換し、かつ前記冷熱システムにより前記断熱箱体内を冷却または加熱するように構成されている。
また、本発明の断熱箱体は、断熱体が充填され内部が減圧状態にある気体遮蔽性容器、気体吸収材料を充填し前記気体遮蔽性容器に接続された気体貯蔵容器、および冷熱システムを具備し、前記気体吸収材料が化学的吸収剤であり、前記気体貯蔵容器が前記冷熱システムの放熱部側と熱交換し、かつ前記冷熱システムにより前記断熱箱体内を冷却または加熱するように構成されている。
【０００７】
本発明の他の断熱箱体は、断熱体が充填され内部が減圧状態にある気体遮蔽性容器、気体吸収材料を充填し前記気体遮蔽性容器に接続された気体貯蔵容器、および冷熱システムを具備し、前記冷熱システムと熱交換される前記断熱箱体の内部に前記気体貯蔵容器が配置されている。
断熱箱体の気体遮蔽性容器に充填する断熱体としては、連通構造の断熱体であると優れた効果が得られる。
さらに、冷熱システムとしては、圧縮機による冷却システム、あるいは熱電変換素子による冷却システムなどを用いることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を適用することにより、断熱性、省エネルギー、およびメンテナンス性に優れた断熱箱体が得られる。その理由は以下に示すとおりである。
本発明の断熱箱体は、上述のように、冷熱システムを有しており、断熱体を充填した気体遮蔽性容器の内部が減圧状態になっていることにより、真空断熱が達成される。気体吸収材料を充填した気体貯蔵容器が気体遮蔽性容器に連通していることから、気体遮蔽性容器内に存在する気体および経時的に発生してくる気体成分が気体貯蔵容器に閉じ込められ、これによって気体遮蔽性容器内は減圧状態になる。本発明によれば、真空ポンプで排気することなく真空断熱が得られ、長期に渡って減圧状態を保持し断熱性能を維持することができる。
【０００９】
そして、気体貯蔵容器を冷熱システムと熱交換するように配置すると、冷熱システムからの吸熱あるいは放熱によって、気体貯蔵容器中の気体吸収材料の吸収能力が高くなり、効率的に気体遮蔽性容器内を減圧状態を保持することができる。気体吸収材料が物理的吸収剤である場合には、気体貯蔵容器を冷熱システムの吸熱部側と熱交換するように構成すると、気体貯蔵容器が冷却されて物理的吸収剤の吸着性能が向上する。また、気体吸収材料が化学的吸収剤である場合には、気体貯蔵容器を冷熱システムの放熱部側と熱交換するように構成すると、気体貯蔵容器が加熱されて化学的吸収剤の化学反応が促進され、気体の固定化性能が向上する。どちらかの構成、または両者の構成を用いることができる。実質的には、どちらかの構成にして、物理的あるいは化学的な吸収剤を主にして複数の気体吸収材料を組み合わせて用いればよい。
【００１０】
また、冷熱システムと熱交換されて庫内温度が調節された断熱箱体の内部に、気体貯蔵容器を配置すると、気体貯蔵容器中の気体吸収材料の吸収能力が高くなり、効率的に気体遮蔽性容器内を減圧状態を保持することができる。
断熱箱体の気体遮蔽性容器に充填する断熱体が連通構造体であれば、気体貯蔵による気体の流れに影響する圧力損失が抑えられ、効率的に容器内の減圧状態を保持することができる。
冷熱システムとして、圧縮機を用いた圧縮、凝縮、膨張、蒸発行程による冷却システム、あるいはペルティエ効果の熱電変換素子による吸熱の冷却システムや放熱の保温システムなどを用いることにより、断熱箱体の用途によって気体貯蔵容器との熱交換の構成を自由に設定することができる。
以下に、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１１】
《実施の形態１》
図１に本発明の一実施形態における断熱箱体の構成を示す。圧縮機を備えた冷熱システムの吸熱部側で気体貯蔵容器と熱交換させる例である。
この断熱箱体は、断熱体３が充填された気体遮蔽性容器２、箱体１の外部にあって、気体吸収材料５を充填した気体貯蔵容器４、および圧縮機７を備えた冷熱システムから構成されている。気体貯蔵容器４は、開閉栓６を有するパイプ１８によって気体遮蔽性容器２に連結されている。
冷熱システムは、箱体の外部に配置された圧縮機７、箱体の内部に配された蒸発器９、圧縮機７と蒸発器９を連結する蒸発側配管１０、圧縮機への吸入配管１１、凝縮配管８、およびキャピラリ管１７から構成されている。そして、圧縮機７から吐出された高温高圧ガスの冷媒は、凝縮管８で放熱して高圧過冷却液冷媒となり、キャピラリ管あるいは膨張弁などの膨張工程を経て低圧二相冷媒となり、蒸発器９で吸熱して断熱箱体１内を冷却する。さらに、吸熱状態にある蒸発器からの配管１０により気体貯蔵容器４と熱交換して低圧加熱ガス冷媒となり、圧縮機７に吸入される。
【００１２】
気体吸収材料５としては、物理的吸収剤を主に使用する。この吸収剤を充填した気体貯蔵容器４は、冷熱システムとの熱交換によって冷却され続けるため、断熱体を充填した際の気体、空気、および経時的に発生する有機成分ガスなどの気体が効率的に吸収剤に吸着され、気体貯蔵容器４に貯蔵される。その結果、気体遮蔽性容器２内は長期にわたって減圧状態が保持されることになる。
【００１３】
《実施の形態２》
図２は圧縮機を備えた冷熱システムの放熱部側で気体貯蔵容器と熱交換させる構成の断熱箱体を示す。
この断熱箱体の実施の形態１と異なる点は、蒸発側配管１０が圧縮機７に接続され、圧縮機からの吐出配管１６に接続された凝縮配管８が気体貯蔵容器４と熱交換することである。すなわち、高温高圧ガスの冷媒が圧縮機７から吐出され、気体貯蔵容器４と熱交換した凝縮管８で放熱して高圧過冷却液冷媒となる。そして、キャピラリ管１７などの膨張工程を経て低圧二相冷媒となり、蒸発器９で吸熱して断熱箱体１内を冷却する。こうして低圧加熱ガス冷媒となり、圧縮機７に吸入される。
この例では、気体吸収材料５として化学的吸収剤を主に使用する。この化学的吸収剤を充填した気体貯蔵容器４は、冷熱システムとの熱交換によって加熱され続けるため、化学反応が加速される。従って、気体遮蔽性容器２へ断熱体を充填する際の気体、空気、および経時的に発生する有機成分ガスなどの気体は、効率的に気体貯蔵容器４内に貯蔵される。その結果、気体遮蔽性容器２内は長期にわたって減圧状態が保持されることになる。
【００１４】
上記の実施の形態１および２では、気体吸収材料との関係で気体貯蔵容器と冷熱システムとの熱交換箇所を決定しているが、これに限定されるものではない。気体吸収材料として物理的吸収剤と化学的吸収剤を組み合わせて使用し、気体貯蔵容器を冷却する構成によっても効果は得られるし、気体貯蔵容器を加熱する構成でも同様である。また、気体貯蔵容器を２種類用いて、気体吸収材料として物理的吸収剤を充填した気体貯蔵容器を吸熱部側で熱交換し、化学的吸収剤を充填した気体貯蔵容器を放熱部側で熱交換する構成とすることによっても優れた効果が得られる。
【００１５】
《実施の形態３》
図３は熱電変換素子による冷熱システムの吸熱部側で気体貯蔵容器と熱交換させる冷蔵用途の断熱箱体を示す。
この断熱箱体１は、気体遮蔽性容器２に連通構造の断熱体３が充填されている。そして、気体吸収材料５を充填した気体貯蔵容器４が気体透過性シート１５を介して気体遮蔽性容器２に接続されている。この冷熱システムは、吸熱部１３と放熱部１４からなるペルティエ効果の熱電変換素子による冷却システムである。箱体内部を冷却している吸熱部１３に、気体貯蔵容器４を接触させた構成であるから、両者間で熱交換することにより、断熱体を充填した際の気体、空気、および経時的に発生する有機成分ガスなどの気体は、気体貯蔵容器４内に効率的に貯蔵される。その結果、気体遮蔽性容器２内は長期にわたって減圧状態が保持されることになる。
【００１６】
《実施の形態４》
図４は熱電変換素子による冷熱システムの吸熱部側で気体貯蔵容器と熱交換させる保温用途の断熱箱体を示す。
実施の形態３と異なる点はつぎのとおりである。すなわち、冷熱システムが吸熱部１３と放熱部１４からなるペルティエ効果の熱電変換素子によって箱体内部を加熱する構成となっていること、箱体の外部に配置された気体貯蔵容器４は、同じく外部の吸熱部１３に接触して熱交換する構成となっていること、および気体貯蔵容器４は開閉栓６を有するパイプ１８によって気体遮蔽性容器２に接続されていることである。実施の形態３と同様に気体遮蔽性容器２内は長期にわたって減圧状態が保持されることになる。
【００１７】
《実施の形態５》
図５は圧縮機を備えた冷熱システムで冷却する構成の箱体内に気体貯蔵容器を配置した例を示す。
この断熱箱体１は、連通構造の断熱体３が充填された気体遮蔽性容器２、気体吸収材料５を充填し、気体透過性シート１５を介して気体遮蔽性容器２に接続された気体貯蔵容器４、および冷熱システムから構成されている。冷熱システムは、圧縮機７、凝縮管８、キャピラリ管１７、および蒸発器９からなり、蒸発器９で吸熱して断熱箱体１内を冷却する。こうして冷却される箱体１の内部に、気体吸収材料５を充填した気体貯蔵容器４が配置されているから、箱体内で気体貯蔵容器４が冷却され、気体は気体貯蔵容器４内に効率的に貯蔵される。その結果、気体遮蔽性容器２内は長期にわたっても減圧状態が保持されることになる。
【００１８】
なお、気体遮蔽性容器２と気体貯蔵容器４とを連通させる構成は、配管や、開閉栓を介した配管、または気体透過性材料を介して接続するなど、断熱体３の充填時にその断熱体３が気体貯蔵容器４内にまで侵入しないようにでき、気体遮蔽性容器２内に充填が十分に行われる構成であればよい。
また、断熱箱体１の形状としては、直方体以外に、円筒、球体、器状等任意である。
【００１９】
次に、本発明の断熱箱体の製造方法について図１を用いて説明する。
まず、断熱体３を気体遮蔽性容器２に充填する前に、図１のように気体遮蔽性容器２、気体貯蔵容器４、および冷熱システムを配設した断熱箱体１を作製する。この箱体において、気体遮蔽性容器２に設けた充填口１２から充填気体を用いて断熱体３を充填する。続いて、充填口１２を封止するとともに、気体遮蔽性容器２内を減圧状態にする。
この容器の減圧方法としては、つぎに（１）（２）などのいくつかの方法が考えられる。
（１）気体遮蔽性容器２内を真空ポンプを用いて一定真空度まで真空排気した後に、気体遮蔽性容器２と気体貯蔵容器４と連通させて、気体遮蔽性容器２内に残留している気体を吸収させ、減圧状態を向上し、その減圧状態を保持させる。
（２）充填気体による気体遮蔽性容器２内への断熱体３の充填が完了した後に、気体遮蔽性容器２と気体貯蔵容器４と連通させて気体遮蔽性容器２内に存在する充填気体を気体貯蔵容器４内へ貯蔵させ、気体遮蔽性容器２内を減圧状態にし、経時的にも真空状態を保持させる。この方法では、真空ポンプを用いない。
【００２０】
製造工程におけるどの工程で、断熱体３を充填するか、気体貯蔵容器２内を真空排気するか、気体貯蔵容器４を気体遮蔽性容器２と連通させるかなどは、箱体形状、充填する断熱体３の種類、冷熱システムの配設形態などその構成によって決定すればよい。また、気体貯蔵容器４の働きとしては、気体遮蔽性容器２内を減圧にすることと、減圧状態を保持することの２点である。上記に挙げた（１）と（２）の方法の違いは、気体貯蔵容器４による減圧状態にする働きを積極的に行うか、補助的に行うかの違いである。なお、ここでは製造された気体遮蔽性容器に断熱体を充填する方法を述べているが、気体遮蔽性容器を作製する際に同時に断熱体を充填してもよい。
この後、冷熱サイクルを起動することにより、減圧状態が向上し、気体貯蔵容器４への気体の貯蔵が促進される。
この製造方法によって、容器と一体化した優れた真空断熱の断熱箱体が得られる。
【００２１】
気体貯蔵容器に充填しておく気体吸収材料の充填量は、断熱体の充填直後の真空排気に真空ポンプを用いる場合には、気体遮蔽性容器内に残留している空気成分や経時的に発生してくる脱ガス成分の量に見合うものであればよい。また、断熱体を充填するための気体も含めて気体貯蔵容器に貯蔵し減圧状態とする場合には、充填に使用される気体の量に見合う吸収剤の量に、気体遮蔽性容器内に残留している空気成分や経時的に発生してくる脱ガス成分の量に見合う吸収剤の量を加える。これによって、経時的には真空ポンプを使用することなく、長期にわたって減圧状態を保持できる。このため、高性能、省エネルギー、および断熱性能の信頼性を得た断熱箱体を提供できる。
【００２２】
次に、本発明の断熱箱体の構成材料について詳細に説明する。
気体遮蔽性容器の材料としては、鋼鉄、銅、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属材料、ガラス、陶器などの無機材料を真空保持できるように成形加工したものを用いることができる。また、有機材料系をベースとした材料としては、ガスバリア性の高い、テフロンなどのフッ素系樹脂、エチレンビニルアルコール共重合樹脂などのビニルアルコール系樹脂、ポリアクリロニトリルなどのアクリロニトリル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂などが単独あるいはラミネートなど複合化して用いられる。さらに、これら樹脂に金属箔、金属蒸着、ケイ素酸化物やアルミニウム酸化物の蒸着などを行ってガスバリア性を高めたものなども好ましい。これらを組み合わせて、気体遮蔽度の高い容器を構成することができる。
【００２３】
気体遮蔽性容器の構成については、容器の壁厚は内部に断熱体が充填されているので、それ自体だけで減圧状態による圧縮強度を保持する必要はないために薄いものを使用できるし、内部に補強材などを使用しなくてもよい。断熱体の充填時において、容器としての強度が単位面積当たり１ｋｇ重以上あればよい。したがって、軽量になるし、耐久性、コストなどの面でも効果がある。壁厚としては、充填する構造体にもよるが、１ｍｍ以下で１００μｍ位のものでも十分に使用ができる。これらは気体遮蔽性を有するように加工成形されて容器構造とされる。
気体遮蔽性容器に充填する断熱体としては、粉末、繊維、発泡体、多孔質体など一般に断熱材として用いられるものが適用できる。特に、断熱体が充填された気体遮蔽性容器から真空排気や気体貯蔵を行うためには、断熱体は独立気泡体でもよいが、連通構造体の方が気体の圧力損失が少なく短時間で実行できるために好ましい。
【００２４】
連通構造体としては、大きく３つの材料系に分類できる。第１には、シリカ、パーライト、アルミナなどの無機粉末や、ポリビニルアルコール粉末、ポリウレアのキセロゲル、ポリウレタン粉末など各種樹脂粉末など。第２には、無機繊維、有機繊維など。第３には発泡樹脂成形体であり、ポリウレタンフォーム、ポリカルボジイミドフォームなどの注入発泡成形体、ポリスチレンフォーム、塩化ビニリデン樹脂フォームなどの発泡粒子成形体など、これらの連続気泡、半連続気泡構造体などが挙げられる。これらに限らず、気体遮蔽性容器内に充填できて、連通構造体を形成できれば用いることができる。
【００２５】
断熱体を気体遮蔽性容器に充填するときの気体成分としては、空気成分が殆どであるが、気体成分の数を減らしたり、空気より貯蔵されやすい気体を用いたりすることができる。そのため、気体遮蔽性容器内を他の気体で置換してから充填してもよいし、充填するのに特定の充填気体だけを用いてもよい。充填気体としては、二酸化炭素、水蒸気、酸素、窒素など空気成分や、フロン類、メタノール、エタノールなどの低級アルコール、シクロペンタン、ブタンなどの炭化水素などの有機化合物や、６フッ化硫黄など無機気体を代表として用いることができる。しかし、これらに限定されることはなく、常温常圧で気体、または蒸気圧が高い低沸点化合物を用いることができる。また、これらは単独あるいは混合して用いることもできる。特に、充填気体としては、拡散しやすく、比較的吸着しやすかったり、比較的化学反応しやすいものが好ましく、二酸化炭素や水蒸気、酸素が適している。これらは、充填気体として、気体遮蔽性容器内で化学的な反応によって発生して連通構造体を充填してもよいし、物理的に容器内に連通構造体を充填してもよい。充填気体の充填状態としては、例えば二酸化炭素であれば、気体状態、液化状態、超臨界液化状態など様々な状態を用いることができ、充填する連通構造体によって選択すればよい。
【００２６】
気体貯蔵容器としては、気体遮蔽性容器と同様のものが使用できる。好ましくは、断熱箱体への設置前に気体吸収材料を充填した気体貯蔵容器内の気体を除いておくために、加熱または減圧などの処理をする場合もあり、金属製の容器が適している。気体貯蔵容器については、本発明の断熱箱体の使用が終わった時点で、容易に取り外し解体でき、分離回収できるという特徴もある。さらに、この気体貯蔵容器のまま内部の気体吸収材料を再生して再利用することもでき、利用後の廃棄に関する環境問題も配慮した構成である。
気体貯蔵容器に充填されてなる気体吸収材料としては、容器内の気体成分の他に、残留気体成分、経時的脱ガス成分に対する吸収剤を混合して用いることができる。残留気体成分としては、通常は空気成分が殆どである。そのため、空気成分である窒素、酸素、二酸化炭素、水蒸気、アルゴンなどの吸収剤が混合されているのが好ましい。また、経時的脱ガス成分としては、気体遮蔽性容器の内壁や断熱体内に存在する吸着ガス成分、断熱体からの経時的な発生ガス成分である。吸着ガス成分は空気成分などであり、発生ガス成分は二酸化炭素、水蒸気、有機化合物ガスなどが殆どである。
【００２７】
上記の気体成分を吸収する材料としては、一般的な物理的、または化学的に気体を吸収するものを用いることができる。
例えば、二酸化炭素の吸収材料は、物理的な吸着剤としてモレキュラーシーブス、ゼオライト、活性炭などを用いることができる。化学的な二酸化炭素固定化剤としては、金属無機化合物、有機化合物がある。金属無機化合物はソーダ灰、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物、酸化カルシウム、酸化マグネシウムなどの金属酸化物、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムなどの金属炭酸化合物、など二酸化炭素と反応して金属炭酸化合物や金属炭酸水素化合物を生成するものが代表的なものである。これらは、反応に水を必要としたり、反応によって水が発生したりするので、吸着剤の選定には水分吸着剤との最適な組合せも必要である。
【００２８】
また、有機化合物との反応による二酸化炭素の固定化剤は、代表的なものとしてはエタノールアミン系のアミン化合物、遊離アミノ基を担持した固体物質などがある。さらに、エポキシ化合物への付加反応も反応収率が高いために用いることができる。具体的には、エポキシエタン、１，２−エポキシプロパン、１，２−エポキシブタン、２，３−エポキシブタン、１，２−エポキシヘキサン、１，２−エポキシオクタン、３，４−エポキシ−１−プロペン、スチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、グリシジルフェニル、パーフルオロプロピレンオキシド等の単官能及び多官能エポキシ化合物、酢酸グリシジルエステル、プロピオン酸グリシジルエステル、アジピン酸ジグリシジルエステル等のグリシジルエステル化合物、フェニルグリシジルエーテル、トリメチルシリルグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、アリールグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル化合物といった汎用のエポキシ化合物を挙げることができる。
これらエポキシ化合物による二酸化炭素の吸収においては、反応触媒として有機亜鉛化合物、マグネシウム系の触媒、各種オニウム塩化合物を併用することにより、高い反応選択性で二酸化炭素を吸収して好ましい。
【００２９】
この反応触媒として具体的には、ジアルキル亜鉛やジアルキルマグネシウムと２価の活性水素化合物、例えば水、一級アミン、２価のフェノール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸とのモル比１：１で反応させた物質、ジエチル亜鉛／γ-アルミナ、炭酸亜鉛、酢酸亜鉛、酢酸コバルト、塩化亜鉛/テトラブチルアンモニウムブロマイド等の有機亜鉛系触媒や無機系触媒の組み合わせ、トリエチルアルミニウム/ルイス塩基系、ジエチルアルミニウムジエチルアミド、α,β,γ,δ-テトラフェニルポルフィナトアルミニウムメトキシド等のアルミニウム化合物系触媒、ハロゲン化アンモニウム塩、ハロゲン化ホスホニウム塩などのオニウム塩触媒を挙げることができる。
さらに、二酸化炭素を固定化する別の有機化合物として、プロピレンイミン等の環状イミン化合物、４員環エーテルであるオキセタン、ホルムアルデヒド、メチルアジリジン等の３員環アミン、ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン、プロピレンスルフィド、エチレンフェニルフォスファイト、亜リン酸エステルと芳香族一級アミンあるいは芳香族ジアミンの混合物、さらにクラウンエーテルとアルキルジハロゲン化物と金属ジアルコキシドの混合物等を挙げることができる。
【００３０】
次に、水分の吸収材料としては、ゼオライト、モレキュラーシーブス、塩化カルシウム、酸化カルシウム、硫化カルシウム、無水硫酸マグネシウム、吸水性高分子など一般的に知られている吸湿、吸水材料の水分吸着剤を用いることができる。
また、酸素の吸収剤についても、鉄粉、無水硫酸第１鉄など鉄系脱酸素剤、チタン系脱酸素剤、マグネシウム系脱酸素剤、サルコミン系コバルト錯体などの酸素吸収剤など一般的なものを使用することができる。
また、窒素の吸収材としては、ゲッタ材であるリチウム、バリウム、チタンやジルコニウム系合金、リチウム−バリウム系合金などを用いることができる。
また、水素に吸収材としてはパラジウム微粉等を用いることができる。
また、アルゴンなど希ガスに関しては、モレキュラーシーブスなどを用いることができる。
【００３１】
さらに、有機ガス成分に対しては、活性炭、モレキュラーシーブス、ゼオライト、シリカ、アルミナなど各種吸着剤を用いることができる。
上記の吸収材料に限られるものではなく、上記の吸収材料も複数の気体成分に対して吸収能力を有しているものも多いので用いる充填気体などを考慮して決定する必要がある。例えば、モレキュラーシーブスやゼオライト、活性炭などの物理的な吸収剤を用いることで全ての気体成分に対応でき、冷熱システムとの熱交換によって冷却されることで吸収効果が向上する。また、酸素、二酸化炭素、水、窒素などの化学的な吸収剤については、冷熱システムとの熱交換によって加熱することで吸収効果が向上する。
【００３２】
これらの物理的な吸収剤と化学的な吸収剤を混合して使用することも十分に効果がある。例えば、物理的な吸収剤に化学的な吸収剤を担持させておくこと、物理的に吸着された気体がさらに化学的に反応することになり、気体の吸脱着の平衡状態は一定になろうとするので化学反応との併用によって吸着が進行することになる。この場合、両者を混合しておくだけでも効果は発揮される。
気体貯蔵容器に上記の気体吸収材料５を充填した後に、活性化の処理を実施してあれば、より効果が発揮される。
なお、気体貯蔵工程によって保持する減圧状態は、気体遮蔽性容器内に気泡や粉末間の微空間が形成されているために、容器の中に何も充填していない真空断熱のように高い断熱性能を得るのに１０-5トール以下の高真空は必要ない。断熱体の構造によるが、到達真空度としては数トールから１０-3トール程度の低真空から中真空の領域で十分に優れた断熱性能を得られる。長期的にもこの真空領域を気体貯蔵によって保持できるために信頼性も高い。
【００３３】
次に、気体遮蔽性容器と気体貯蔵容器との接続は、配管を用いてもよいし、区画形成で両者を分離してもよいし、気体が通過できる材料によって両容器を接続してもよい。例えば、配管を用いた場合には開閉栓を用いることができ、開閉栓としては一般的なバルブを用いることができる。すなわち、気体遮蔽性容器に断熱体を十分な充填状態にまで充填してから減圧状態にするために、開閉栓を設けることが効果的である。開閉栓を用いる場合には、成形完了の確認後にバルブ等を開けばよいので、完全に両工程を時間的に分離することができる。また、気体が通過できる材料を用いる場合、気体透過性材料としては、一般的な高分子シート、不織布などを用いることができる。ただし、高分子シートの場合にはガスバリア性の高い材質ではなく、密度が低くガス透過性の高い材料が選ばれ、ポリエステル、ポリスチレン、ポリオレフィンなどが適している。
【００３４】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例について示す。
《実施例１》
図１の構成の断熱箱体を作製した。気体遮蔽性容器２は厚み０．５ｍｍのステンレス鋼板から作製した。気体遮蔽性容器２と同じくステンレス鋼製の気体貯蔵容器４とをステンレス鋼製の配管１８で接続した。配管１８はバルブ６を有する。気体貯蔵容器４中には、モレキュラーシーブス、活性炭、塩化カルシウムなどからなる気体吸収材料５を封入してある。気体貯蔵容器は冷熱システムの蒸発器からの配管に接触して熱交換され、室温より低温に冷却される。
容器２に充填口１２から、パーライト粉末を注入し、連通構造の断熱体３を充填した。次いで、容器２に真空ポンプを接続して真空排気後、容器内を減圧状態で封止した。この後にバルブ６を開き、気体貯蔵容器４にて減圧状態を保持した。バルブ部に真空ゲージを取り付けて到達真空度を計測したところ、約０．０１トールであり、真空断熱筐体が製造されていることが確認された。さらに、冷熱システムを起動することにより、気体貯蔵容器４が熱交換により冷却されるので、気体吸収の効率が向上し、真空度も約０．００５トールまで向上し、同真空度が保持された。
この断熱箱体の断熱性能は、減圧していない状態の断熱性能に対して約２倍の高い断熱性能を実現できた。さらに、長期的にもその性能を維持することができた。
【００３５】
《実施例２》
図２の構成の断熱箱体を作製した。アクリル−ブタジエン−スチレン樹脂とアルミニウム箔のラミネートフィルムの張り合わせ構造の内箱および鉄板製外箱から気体遮蔽性容器の断熱筐体を構成した。この気体遮蔽性容器２に、バルブ６を有する鉄製の配管１８で鉄製気体貯蔵容器４を接続した。気体貯蔵容器４中には、エポキシ化合物、その付加反応触媒、および水酸化カルシウムからなる化学反応による二酸化炭素固定化剤、水酸化カルシウムが二酸化炭素と反応して発生する水を補足するための塩化カルシウム、残留有機成分ガスの吸着のための活性炭などを混合して封入してある。さらに、気体貯蔵容器４は、冷熱システムの圧縮機７の吐出口からの配管に接触して熱交換され、室温より高温に加熱される。
【００３６】
容器２に充填口から、ポリオール、ウレタン触媒、整泡剤、破泡剤、水、およびイソシアネートからなるウレタン原料を注入し、水とイソシアネートとの反応による二酸化炭素によって発泡成形を行った。この水発泡ウレタンフォームは、硬質で、気泡は破泡剤の添加によって完全に連通化し、二酸化炭素が充填されてなる。このウレタンフォームを注入した容器２を約４０℃でキュアし、完全にウレタンフォームの樹脂形成を行い、単位面積当たりのフォーム強度１ｋｇ重以上の連通構造体を充填した。この後バルブを開放することによって、気泡内の二酸化炭素が気体貯蔵容器４に貯蔵され、断熱筐体は減圧化した。冷熱システムを起動することによって、さらに減圧は進行した。バルブ部６に真空ゲージを取り付けて到達真空度を計測したところ、約０．１トール以下であり、真空断熱筐体が製造されていることが確認された。
この断熱筐体の断熱性能は、気体貯蔵工程前の二酸化炭素の充填されている状態の断熱性能に対して約１．８倍の高い断熱性能を実現できた。
【００３７】
《実施例３》
図３の構成の断熱箱体を作製した。厚み０．５ｍｍのステンレス鋼板製の気体遮蔽性容器２の冷蔵筐体に、ペルティエ効果の熱電変換素子を吸熱部１３を箱体内側にして設けた。そして、ステンレス鋼製気体貯蔵容器４を気体透過性シート１５を介して気体遮蔽性容器２に接続した。気体貯蔵容器４中には、ゼオライト、および水酸化ナトリウムを担持したゼオライトを主成分とした気体吸収材料を封入してある。気体貯蔵容器４は、熱電変換素子の吸熱部１３に接触して、室温より低温に冷却されるとともに、断熱箱体内部にて冷却される。
【００３８】
気体遮蔽性容器２に充填口から、ウレタンフォームの破砕粉砕粉末を二酸化炭素ガスと共に注入し、連通構造の断熱体３を充填した。次いで、気体遮蔽性容器２に真空ポンプを接続して真空排気後、容器内を減圧状態で封止した。この後は、気体貯蔵容器４によって減圧状態が保持された。この断熱箱体の断熱性能は、減圧にしていない場合の断熱性能に対して約２倍の高い断熱性能を実現できた。長期的な性能については、気体貯蔵容器を接続していない構成の場合には数日間で性能の低下が見られたが、本実施例の構成では長期的にもその性能を維持することができた。
【００３９】
《実施例４》
実施例３と同様な材料構成で、図４の構成の断熱箱体を構成した。気体貯蔵容器４は、熱電変換素子の吸熱部１３で熱交換される。この構成によっても、真空断熱による高性能と、長期の断熱性の維持性能を得ることができた。
【００４０】
《実施例５》
図５の構成の断熱箱体を作製した。厚み０．３ｍｍのステンレス鋼板製の気体遮蔽性容器２に、ステンレス鋼製の気体貯蔵容器４を不織布１５を介して接続した。気体貯蔵容器４中には、モレキュラーシーブス、活性炭、および塩化カルシウムからなる気体吸収材料を封入してある。気体貯蔵容器部４は、冷熱システムの蒸発器９によって冷却された箱体内にて冷却される。
容器２に充填口から、多孔質シリカ粉末を注入し、連通構造の断熱体３を充填した。容器２に真空ポンプを接続して約５トールまで真空排気後、容器内を減圧状態で封止した。容器２のバルブ部に真空ゲージを取り付けて到達真空度を計測したところ、約０．０１トールであり、真空断熱筐体が製造されていることが確認された。さらに、冷熱システムを起動することにより、気体貯蔵容器部４との熱交換が開始され、冷却による吸着の効率が向上したため、真空度も約０．００５トールまで向上し、同真空度が保持された。
この断熱箱体の断熱性能は、減圧していない状態の断熱性能に対して約２倍の高い断熱性能を実現できた。さらに、長期的にもその性能を維持することができた。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、断熱体が充填され減圧状態の気体遮蔽性容器、および気体遮蔽性容器を減圧にするための気体吸収材料を充填して気体遮蔽性容器に接続された気体貯蔵容器を有する断熱箱体に、気体貯蔵容器と熱交換する冷熱システムを組み合わせたもので、冷熱システムからの吸熱あるいは放熱によって、気体貯蔵容器中の気体吸収材料の吸収能力が高くなり、効率的に気体遮蔽性容器内の減圧状態を保持することができる。
以上のように本発明によれば、高い断熱性、長期信頼性、およびそれに関わる省エネルギー、メンテナンス性に優れた断熱箱体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における断熱箱体の断面図である。
【図２】本発明の他の実施例における断熱箱体の断面図である。
【図３】本発明の他の実施例における冷蔵用途の断熱箱体の断面図である。
【図４】本発明の他の実施例における保温用途の断熱箱体の断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例における断熱箱体の断面図である。
【符号の説明】
１  断熱箱体
２  気体遮蔽性容器
３  断熱体
４  気体貯蔵容器
５  気体吸収材料
６  開閉栓
７  圧縮機
８  冷熱システムの凝縮配管
９  冷熱システムの蒸発器
１０  冷熱システムの蒸発側配管
１１  圧縮機への吸入配管
１２  断熱体の充填口
１３  熱電変換素子の吸熱部
１４  熱電変換素子の放熱部
１５  気体透過性シート
１６  圧縮機からの吐出配管
１７  キャピラリ
１８  パイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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