JP2006234028A - 断熱構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱構造体の廃棄もしくはリサイクル時に気体吸着材を回収可能とし、気体吸着材のリサイクル性を高める。
【解決手段】断熱構造体１は、密閉可能な構造体２と、気体吸着材３と、構造体２から取り外し可能に配設され気体吸着材３を収容する容器４と、構造体２の内部に充填される多孔質体５からなり、構造体２の内部を減圧してなるものである。容器４は、樹脂材料からなり、ねじ構造になっていると共に、構造体２における、容器４との接合部となる凹部６も、ねじ構造になっている。断熱構造体１使用後、ねじ式の容器４を取り外し、断熱構造体１本体と気体吸着材３とを別にリサイクルすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体吸着材を含む断熱構造体に関するものである。

近年、地球温暖化防止の観点から、省エネルギーが強く望まれており、家庭用電化製品についても、省エネルギー化は緊急の課題となっている。特に、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機等の保温保冷機器では、熱を効率的に利用するという観点から、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。

一般的な断熱材として、グラスウールなどの繊維材やウレタンフォームなどの発泡体が用いられている。しかし、これらの断熱材の断熱性能を向上するためには、断熱材の厚さを増す必要があり、断熱材を充填できる空間に制限があって省スペースや空間の有効利用が必要な場合には、適用することができない。

そこで、高性能な断熱材として、真空断熱体が提案されている。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、その外被材の内部を減圧して封止した断熱体である。

真空断熱体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、真空断熱体内部に存在する気体には、大きく分けて次の３つがある。

（１）真空断熱体作製時、排気できずに残存する気体
（２）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）
（３）外被材を通過して外部から侵入してくる気体
これらの気体を吸着するため、吸着材を真空断熱体に充填する方法が考案されている。

例えば、真空断熱体内の二酸化炭素や水分を、汎用的な吸着材であるシリカアルミナ等で吸着するものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、真空断熱体内の気体を、Ｂａ−Ｌｉ合金を用いて吸着するものがある（例えば、特許文献２参照）。

真空断熱体内の吸着材が吸着すべき気体のうち、最も吸着困難な気体の一つが窒素である。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、活性化させるのが非常に困難であるためである。しかし、Ｂａ−Ｌｉ合金により窒素を吸着可能とし、真空断熱体内部の真空度を維持するのである。

また、真空断熱装置として、密閉可能な構造体内部を真空化した断熱構造体と、この構造体内に存在するガスを吸着可能なゲッター剤を含む真空維持手段と、ゲッター剤のガス吸着機能を再生しうる再生手段を備えた真空断熱装置がある（例えば、特許文献３参照）。

これは、断熱構造体の内部とゲッター剤を排気ノズルで連結し、ゲッター剤の吸着能が飽和に近づき真空度が劣化する度に、加熱手段と真空排気手段でゲッター剤を再活性化するものである。
特開昭６１−１０３０９０号公報 特表平９−５１２０８８号公報 特開２００１−１３２８９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の上記従来の構成では、窒素等活性の低い気体は吸着することができない。また、吸着材を取り出すということには言及されていない。

また、特許文献２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、常温で窒素吸着可能であるが、Ｂａは劇物指定物質であるため、工業的に使用するには、
環境や人体に対して問題のないものが望まれている。また、ゲッター剤回収に関しても言及されていない。

また、特許文献３に記載の上記従来の構成では、断熱構造体使用中におけるゲッター剤の再生手段は記載されているが、ゲッター剤自体の回収には言及されていない。

さらに、特許文献３に記載のものに使用されている吸着材は、再生可能である物理吸着材を用いたものであるため、構造体内部に経時的に侵入してくる酸素、窒素等吸着困難な空気成分を吸着することは困難であり、吸着材を再活性化しても構造体内部の気体を吸着しきれず、断熱性能が悪化するおそれもある。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、断熱構造体の気体吸着材を回収可能とし、気体吸着材のリサイクル性を高めると共に、さらに、高活性な気体吸着材の場合、吸着材の活性が残存しており、構造体廃棄時に何らかの原因、例えば水に暴露される等により吸着材が反応、あるいは発熱すること等をできるだけ抑制し、廃棄・リサイクル時の安全性にも配慮した断熱構造体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の断熱構造体は、内部に多孔質体が充填される密閉可能な構造体と、前記構造体の内部と通気可能な部位に配設される気体吸着材とからなり、前記気体吸着材が前記構造体から取り外し可能に配設されていることを特徴とするものである。

気体吸着材が断熱構造体から取り外し可能であることにより、吸着材をリサイクルしやすくする。さらに、例えば非常に高活性な気体吸着材の場合、断熱構造体廃棄時に吸着材活性が残存していたとしても、吸着材だけを取り外し可能であるため、断熱構造体とは別処理可能となり、安全性向上にもつながる。

また、前記気体吸着材が容器に入っており、前記気体吸着材が入った前記容器は、前記断熱構造体に配設されている時に、前記構造体の内部と前記容器の内部とが通気可能であり、前記容器を前記断熱構造体から取り外す前または前記容器を前記断熱構造体から取り外すと同時に、前記容器を密閉化できるように構成した場合は、気体吸着材を封入した容器を密閉化して取り出すために、気体吸着材を取りこぼすことなく回収できると共に、高活性な気体吸着材の場合、例えば周囲の水分に暴露されること等による吸着材発熱を抑制することが可能となり、安全性向上にもつながるのである。

また、気体吸着材を複数箇所に分散させて構造体に配設すれば、高活性な気体吸着材の場合、例えば周囲の水分に暴露されると吸着材の発熱が予測される場合、１カ所あたりの発熱量を抑制することが可能となり、安全性向上にもつながる。

また、気体吸着材が少なくともＬｉを含んでもよい。Ｌｉは活性な状態では窒素吸着可能な物質であり、断熱構造体内の真空度を維持もしくは向上させることができるが、窒素吸着後は窒化リチウムとなり、水と反応するとアンモニアを発生する可能性がある。したがって、Ｌｉを含む気体吸着材を断熱構造体から取り外し、水と反応しないように処理あるいはガスを外に出さないように処理できるようにすることは、環境的、安全性向上に対する効果がより発揮されるのである。

本発明の断熱構造体は、気体吸着材を取り外し可能とし、また断熱構造体の廃棄時に気体吸着材を取り外すことにより、リサイクル性、及び安全性向上を図ることができる。

請求項１に記載の発明は、内部に多孔質体が充填される密閉可能な構造体と、前記構造体の内部と通気可能な部位に配設される気体吸着材とからなり、前記気体吸着材が前記構造体から取り外し可能に配設されていることを特徴とする断熱構造体である。

ここで、密閉可能な構造体とは、ステンレス、鉄、アルミニウム等の金属板、あるいは樹脂、あるいは金属や無機物を蒸着したプラスチック、あるいは金属箔、ガラスあるいはそれらの複合品等からなる板状材や箱体、円柱状あるいは異型体等の内部を密閉化できる構造体である。

また、多孔質体とは、繊維、粉体、発泡樹脂、薄膜積層体等、あるいはそれらの混合物等、特に指定するものではない。また、この多孔質体はスペーサの役割をもつものであり、構造体のみで強度を確保できる場合は、多孔性物質を用いないことも可能である。

また、気体吸着材とは、物理吸着、化学吸着、また、吸着、吸収、収着、吸蔵等、特に指定するものではない。また、気体として、窒素、酸素、水素、水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物、炭化水素等があげられるが、特に指定するものではない。

また、気体吸着材は、粉末あるいは成形体として配設したり、あるいはそれを容器等の中に封入したりして使用することができるが、特に指定するものではない。

また、成形した気体吸着材とは、圧縮成型、錠剤化、ペレット化等の形態で使用することも可能であり、あるいは別容器に粉体を入れた状態での使用もしくはその容器中の粉末を圧縮したもの等が考えられ、さらに気体吸着材を別の気体吸着材で覆っていてもよい。

また、このような断熱構造体は、構造体中に多孔質体及び気体吸着材を挿入して構造体中を真空排気し、その後構造体を密閉化することにより真空断熱空間を作りだし、気体吸着材にて構造体中の真空度を維持すること、あるいは構造体中を工業的に到達容易な程度の真空排気をし、その後、構造体を密閉化し、その際に残存する構造体中の気体を気体吸着材で吸着することにより、二段減圧のような働きをすること、あるいは気体吸着材は別容器に密閉しておき断熱体内を所定圧に真空排気後、気体吸着材を何らかの方法で構造体内と通じることを可能とすることにより、気体吸着材をより高活性に保ったまま二段減圧のような働きをさせることも可能であるが、使用方法については特に指定するものではない。

また、気体吸着材が取り外し可能とは、断熱構造体の構造を保ったまま、あるいは一部破損した状態で、気体吸着材を取り外しできることであり、例えば断熱構造体から気体吸着材あるいは気体吸着材の入った容器を手で取り外す、道具を使って取り外す、切断する、あるいは吸着材の入った容器を溶融させて取り外す等、特に指定するものではない。

また、請求項２に記載の発明は、前記気体吸着材の配設場所が外部から確認可能であることを特徴とする請求項１に記載の断熱構造体である。

外部から確認可能とは、外部から気体吸着材封入位置が見えていることの他に、構造体に気体吸着材封入位置を記している、また仕様書や梱包材に封入位置を記している等のことであるが、特に指定するものではない。

また、請求項３に記載の発明は、前記気体吸着材が、前記断熱構造体の廃棄時もしくはリサイクル時に、前記構造体から取り外し可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の断熱構造体である。

取り外した気体吸着材は、容易にリサイクル工程に回すことができる。また、断熱構造体使用途中に気体吸着材を取り替えることも可能である。

また、請求項４に記載の発明は、前記気体吸着材は容器に入っており、前記気体吸着材が入った前記容器は、前記断熱構造体に配設されている時に、前記構造体の内部と前記容器の内部とが通気可能であり、前記容器を前記断熱構造体から取り外す前または前記容器を前記断熱構造体から取り外すと同時に、前記容器を密閉化できるように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の断熱構造体である。

密閉化されるとは、例えば、予め断熱構造体内部と気体吸着材を封入した容器をバルブ付き配管でつないでおき、取り外す前にバルブを閉じる、あるいは容器取り外し時にバネや磁気により密閉化できるような構造にしておく、あるいは容器取り外し時に容器を熱や超音波等で封止し切る等が考えられるが、特に指定するものではない。

また、請求項５に記載の発明は、前記気体吸着材が、複数箇所に分散されて前記構造体に配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の断熱構造体である。

複数箇所に分散されているとは、気体吸着材、あるいはそれを収容した容器が複数箇所に分散されて配設されている、あるいは一つの容器内が複数に分割された中に気体吸着材が収容されている等、特に指定するものではない。

また、断熱構造体は、冷凍・冷蔵機器、保冷車や電子冷却を利用した冷蔵庫等あるいは、自動販売機などの、より高温までの範囲で温冷熱を利用した冷・温機器、あるいはガス機器、あるいはクーラーボックス等の動力を必要としない機器も含むものである。

さらには、パソコン、ジャーポット、炊飯器、あるいは自動車エンジンの保温・蓄熱の外装材等、保温・蓄熱・断熱を目的とするさらに温度の高い領域でも使用することも可能である。

また、請求項６に記載の発明は、前記気体吸着材が少なくともＬｉを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の断熱構造体である。

Ｌｉは活性な状態では窒素吸着可能な物質であり、断熱構造体内の真空度を維持もしくは向上させることができるが、窒素吸着後は窒化リチウムとなり、水と反応するとアンモニアを発生する可能性がある。したがって、Ｌｉを含む気体吸着材を断熱構造体から取り外し、水と反応しないように処理あるいはガスを外に出さないように処理できるようにすることは、環境的、安全性向上に対する効果がより発揮されるのである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における、気体吸着材３を適用した断熱構造体１の概略断面図を示すものである。図２は、気体吸着材３を封入した容器４を示した概略断面図である。

断熱構造体１は、密閉可能な構造体２と、気体吸着材３と、構造体２から取り外し可能に配設され気体吸着材３を収容する容器４と、構造体２の内部に充填される多孔質体５からなり、構造体２の内部を減圧してなるものである。

構造体２として、樹脂材料及び金属箔を複合した材料を成型し箱体としたものを用いている。また、気体吸着材３として、ゼオライト及び酸化カルシウムを加圧成型したものを用いている。多孔質体５は、グラスウールからなる繊維体を用いている。

容器４は、樹脂材料からなり、ねじ構造７になっていると共に、構造体２における、容器４との接合部となる凹部６もねじ構造になっている。また、両者が通気可能となるような小さな孔が複数あいている。

また他に、例えば、容器４、構造体２共に、上記のような小さな孔はなく密閉構造をとっており、容器４をねじこんだ際に、ばね等の作用により、針等の突き刺し物により容器４及び構造体２の合わさり部に孔があく等の構造になっていてもよい。

また、容器を配設する位置、個数については、特に指定するものではなく、作業性を重視するなら構造体外板側に、手の触れにくいところに配設するなら構造体内板側に、また、個数についても、作業性向上には１個、あるいは高活性な吸着材の場合は複数箇所に分散させる、あるいは構造体内部の気体を均一に吸着するには複数個取り付ける等が考えられる。

また、容器は構造体に埋め込まれた状態でもよいが、一部を構造体より突出させ作業性向上を図ることも可能である。

容器４を構造体２にねじ入れた状態では、構造体２は、構造体外のポンプ（図示せず）でつながれた部分以外は密閉化されており、この状態で構造体２の内部が、構造体外のポンプで減圧化される。構造体内が７００Ｐａ程度になったところで構造体のポンプとのつなぎ部分を封止し切り、断熱構造体を完成する。構造体使用中は、気体吸着材３により気体を吸着し断熱性能を保持する。

断熱構造体使用後、例えばリサイクルセンターでは、ねじ式の容器４を取り外し、断熱構造体本体と気体吸着材３とを別にリサイクルすることができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における、気体吸着材１０を適用した断熱構造体８の概略断面図を示したものである。図４は、気体吸着材１０を収容した容器１１の概略断面図を示したものである。

断熱構造体８は、密閉可能な構造体９と、気体吸着材１０と、構造体９から取り外し可能に配設され気体吸着材１０を収容する容器１１と、構造体９の内部に充填される多孔質体１２からなり、構造体９の内部を減圧してなるものである。

構造体９として、ステンレス板を加工して箱体としたものを用いている。また、箱体下部には圧縮機１３を収めた機械室がある。

また、気体吸着材１０として、ＦｅとＬｉをメカニカルアロイングした粉末を圧縮成形したものを用いている。多孔質体１２は、シリカ粉末とカーボンブラックを混合した粉末からなる。

容器１１は、ばね構造により容器内が密閉化できる構造になっている。ノブ１５を回すと、ばね１６の作用により通気孔１７の開口部１８の開閉ができる。開口部１８を閉めた状態で容器１１を構造体９との接合部となる凹部１４にセットし、通気孔１５と、構造体９に予め設けられた通気孔がかみ合うようにする。容器１１は、凹部１４にはめ込み構造となっており、この構造とＯリング等の使用により密閉化されている。

容器１１を構造体９にセットした状態では、構造体９は、構造体外のポンプ（図示せず）でつながれた部分以外は密閉化されており、この状態で構造体９の内部が、構造体外のポンプで減圧化される。構造体９内が３５０Ｐａ程度になったところで構造体とポンプとのつなぎ部分を封止する。その後ノブを回して開口部１８を開き、構造体９の内部と容器１１とを通気可能とし、構造体内部に残存する気体を気体吸着材１０により吸着し断熱構造体８の断熱性能を向上させると共に、構造体使用中は、気体吸着材１０により気体を吸着し断熱性能を保持する。

断熱構造体８使用後、ノブを回し開口部１８を閉めた状態で、断熱構造体８本体から容器１１を取り外し、気体吸着材１０を回収する。

この際、気体吸着材１０を大気中で解放すると、大気中の水分でアンモニアを発生する可能性もあるので、大気中で解放しない方が望ましい。このように、気体吸着材１０を取り外せることにより、リサイクル性にも優れ、環境的、安全性にも優れたものを得ることができる。

次に本発明の断熱体に対する比較例を示す。

（比較例１）
断熱構造体を構成する構造体内部に、多孔質体としてシリカ粉末とカーボンブラック粉末、及び気体吸着材としてＢａ−Ｌｉ合金粉末の圧縮成型品を、混合した状態で構造体内部に封入し、内部を減圧下し断熱構造体とした。

断熱構造体廃棄時、気体吸着材であるＢａ−Ｌｉを取り出すことができず、リサイクルすることができなかった。

以上のように、本発明にかかる断熱構造体は、気体吸着材を取り外し可能とし、また断熱構造体の廃棄時に気体吸着材を取り外すことにより、リサイクル性、及び安全性向上を図ることができ、冷凍冷蔵庫および冷凍機器をはじめとした温冷熱機器や、熱や寒さから保護したい物象などのあらゆる断熱用途に適用できるものである。

本発明の実施の形態１の断熱構造体の概略断面図 同実施の形態の断熱構造体における気体吸着材を収容した容器の概略断面図 本発明の実施の形態２の断熱構造体の概略断面図 同実施の形態の断熱構造体における気体吸着材を収容した容器の概略断面図

符号の説明

１ 断熱構造体
２ 構造体
３ 気体吸着材
４ 容器
５ 多孔質体
６ 凹部
７ ねじ構造
８ 断熱構造体
９ 構造体
１０ 気体吸着材
１１ 容器
１２ 多孔質体
１４ 凹部
１５ ノブ
１６ ばね
１７ 通気孔
１８ 開口部

Claims (6)

1. 内部に多孔質体が充填される密閉可能な構造体と、前記構造体の内部と通気可能な部位に配設される気体吸着材とからなり、前記気体吸着材が前記構造体から取り外し可能に配設されていることを特徴とする断熱構造体。
2. 前記気体吸着材の配設場所が外部から確認可能であることを特徴とする請求項１に記載の断熱構造体。
3. 前記気体吸着材は、前記断熱構造体の廃棄時もしくはリサイクル時に、前記構造体から取り外し可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の断熱構造体。
4. 前記気体吸着材は容器に入っており、前記気体吸着材が入った前記容器は、前記断熱構造体に配設されている時に、前記構造体の内部と前記容器の内部とが通気可能であり、前記容器を前記断熱構造体から取り外す前または前記容器を前記断熱構造体から取り外すと同時に、前記容器を密閉化できるように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の断熱構造体。
5. 前記気体吸着材が、複数箇所に分散されて前記構造体に配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の断熱構造体。
6. 前記気体吸着材が少なくともＬｉを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の断熱構造体。

Images