JP4797614B2

JP4797614B2 - 断熱体

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Publication number: JP4797614B2
Application number: JP2005363027A
Authority: JP
Inventors: 千恵平井; 一登上門; 明子湯淺
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: JP2006308078A

Description

本発明は、断熱を必要とするもの、例えば冷蔵庫、保温保冷容器、自動販売機、電気湯沸かし器、蓄熱容器、自動車、鉄道車両、及び住宅等の断熱体として使用可能な断熱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、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内部を減圧に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わけて次の３つがある。ひとつは、真空断熱体作製時、排気できずに残存する気体、ひとつは、減圧封止後、芯材や外被材から発生する気体（芯材や外被材に吸着している気体や、芯材の未反応成分が反応することによって発生する反応ガス等）、ひとつは、外被材を通過して外部から侵入してくる気体である。

これらの気体を吸着するため、吸着材を真空断熱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、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、真空断熱体内部の真空度を維持するのである。

また、酸素吸収剤として鉄粉、酸化促進物質、フィラー、水分供与体からなるものがある（例えば、特許文献３参照）。

これは、食品、医薬品等の品質保持用途に利用される酸素吸収剤であり、酸素吸収には水分が必要である。
特開昭６１−１０３０９０号公報特表平９−５１２０８８号公報特許第３２５２８６６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、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、さらなる高活性化、大容量化が望まれていると共に、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、作製のため合金を溶融する必要があり、製造にかかるエネルギーが大きくなる。

また、特許文献３に記載の上記従来の技術では、酸素吸収に水分が必要であり、微量の水分も嫌う雰囲気では使用することができない。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、窒素等活性度の低い気体を吸着可能である吸着材を得ることにより、断熱性能、生産性に優れた断熱体を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の断熱体は、少なくとも、外被材と、気体を吸着可能な吸着材とを備え、前記吸着材が、少なくともＬｉと硬度が５以上である酸化物
を含む固体物質とがメカニカルアロイングにより混合されて、前記Ｌｉの少なくとも一部が粒径１ｍｍ以下になっており、少なくとも前記Ｌｉと前記固体物質の少なくとも一部とが相溶している気体吸着性物質を含むことを特徴とする。

Ｌｉは、通常は表面に被膜が形成される等の理由で不活性化し、窒素あるいは酸素を吸着することができない。

しかしながら、Ｌｉの硬度が０．６であるのに対し、硬度が５以上の固体物質を共存させることにより、前記固体物質がＬｉを磨砕したりし、Ｌｉの表面が削られ活性な表面を新生することが可能となる。従って、常温で窒素あるいは酸素を速やかに吸着可能となる。

このような気体吸着性物質を断熱体に用いることにより、断熱体中の窒素や酸素等の気体を吸着可能とし、生産性の向上及び断熱性能の向上を図ることができる。

すなわち、例えば工業的に到達容易な真空度まで外被材中を真空ポンプで排気し、その後の残存気体は気体吸着性物質で吸着することにより、効率よく断熱体を生産することができる。また、特に排気抵抗が大きく真空排気しにくい断熱体では、このような生産方法が特に効率がよい。

このとき、通常の吸着材では外被材中の残存気体、特に窒素を吸着することができないが、本気体吸着性物質を使用することによりこのような生産方法が可能となる。さらに、高活性であることから気体を速やかに吸着することができるため、生産スピードが速く、生産効率のよい断熱体を得ることができる。

また、断熱体作製時、排気できずに残存する気体等を吸着可能とすることから初期熱伝導率を低減し、また、外被材を通過して外部から侵入してくる気体等を経時的に吸着可能とすることから経時的な信頼性を向上させるのである。

また、上記の本発明の断熱体において、上記固体物質として、少なくとも酸化物を含むことを特徴としている。

酸化物を用いることにより、Ｌｉの活性がより維持される傾向がある。これは、例えばＬｉと金属を組み合わせると、不純物として酸素を含有しやすい金属をＬｉが還元することにより、Ｌｉが劣化される可能性があることが考えられる。

従って、Ｌｉと、安定的に酸素を含む酸化物との構成にすることにより、上記Ｌｉの酸化をより抑制できると考える。

このような構成の気体吸着性物質を断熱体に適用することにより、初期・経時的共に断熱性能に優れた断熱体を得ることができる。

また、前記Ｌｉの少なくとも一部が、粒径１ｍｍ以下になっていることを特徴とする。

粒径を１ｍｍ以下とすることにより、Ｌｉ外層部だけでなく、Ｌｉ内部まで窒化あるいは酸化されやすくなり、Ｌｉあたりの気体吸着量が増大し、材料を有効に使うことができる。

また、上記の本発明の断熱体において、少なくともＬｉと、前記固体物質の一部とが、相溶していることが好ましい。

Ｌｉと前記固体物質の一部とが相溶することにより、界面が増大し、活性が向上すると考えられる。

また、上記の本発明の断熱体に用いる気体吸着性物質において、少なくともＬｉと、前記固体物質とが、メカニカルアロイングにより混合されていることが好ましい。

メカニカルアロイすることにより、Ｌｉと前記固体物質とを高エネルギーで磨砕、混合することができ、前記固体物質によるＬｉを削る効果が増大し、Ｌｉ新生面露出や細分化効果が増大する。また、前記固体物質も削られ細分化されるので、Ｌｉを細分化することに対しさらに効果的となるのである。

また、メカニカルアロイすることにより、機械的エネルギーがＬｉや前記固体物質に蓄積され、出発点で有するエネルギーよりもメカニカルアロイ後に有するエネルギーの方が増大し、さらに高活性化することが考えられる。

また、本方法で作製することは、溶融等が必要なく熱エネルギーが必要でないため、環境的あるいはコスト的にも優れている。

また、本発明の気体吸着材は、少なくとも、相互に金属間化合物をつくらない少なくとも２種の金属からなりかつ前記２種の金属の混合のエンタルピーが０より大きいことを特徴とする気体吸着合金と、上記気体吸着性物質とを含むことを特徴とする気体吸着材である。

相互に金属間化合物をつくらない金属であり、かつ前記２種の金属の混合のエンタルピーが０より大きい金属で、通常では相互作用をもたないような金属を用いることにより、その中に含まれる金属の活性を向上させることが可能である。従って、金属と気体との反応性が向上し気体吸着活性が高くなるのである。

この理由としては、模式的に述べると、例えばＬｉ−Ｆｅ系合金ではＬｉ原子とＦｅ原子が安定な化学結合をつくらないため、強制的にそれらの原子を隣接させると、互いに他の第三元素と結合しようとする働きが一層大きくなり、吸着活性が高くなるためであると考えられる。

このように、異なる気体吸着活性をもつ、前記気体吸着合金と、本発明の気体吸着性物質を組み合わせることにより、吸着対象気体への暴露直後には活性な方が気体を急速に吸着し、より活性の低い方が前者よりも緩やかに吸着をするといった、速効性にも吸着活性維持にも優れた気体吸着材を得ることができ、従って、生産性、断熱性能に優れた断熱体を得ることができる。

また、密度が５ｇ／ｃｍ^３以下の物質を用いることにより、密度が０．５３ｇ／ｃｍ^３のＬｉと組み合わせたときでも密度上昇が少なく、５ｃｍ^３／ｇ以上もの窒素を吸着可能とすることにより、単位重量あたりの窒素吸着量を増大することができる。従って、例えば本気体吸着性物質を製品に組み込んだときでも重量増加が少なく、かつ窒素吸着量を確保できるのである。

また、前記吸着材とは別の、水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材を併用したことを特徴とする断熱体である。

本発明の気体吸着性物質は水分もしくは酸素等も吸着可能であるが、窒素に対する吸着活性を維持するには、水分もしくは酸素が少ない雰囲気の方が好ましい。また、酸素に対する吸着活性を維持するには、水分が少ない雰囲気の方が好ましい。

従って、水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材を用いる方が好ましい。

また、外被材で覆われた空間内に、さらに、芯材を有することを特徴とする。

これにより、例えば外被材として薄い金属板やプラスチック等のラミネートフィルムを用いても、中の芯材がスペーサとなり大気圧縮に耐えることができるため、外被材を薄くし、外被材を伝わるヒートリークを減少させることができる断熱体となる。芯材はその構成体や集合体として通気性を有する形態とし、広い意味での多孔質体として構成されるものである。

また、従来、魔法瓶は大気圧縮に耐えるため円筒形のものが多かったが、本発明は芯材を有しているため、円筒形を始めとして、平板状のもの、あるいは直方体や箱形のような任意の様々な形の断熱体を得ることができる。

また、上記のように芯材を有しているため真空排気の際の排気抵抗が大きくなり、真空排気に時間がかかる、もしくは所定真空度に達しにくいことが考えられる。しかし、本発明のように高活性な気体吸着性物質を用いることにより残存窒素あるいは酸素等を吸着可能となるため、例えばある程度の真空度までは真空ポンプで排気し、後は本発明の吸着材で残存気体を吸着して所定の真空度を得る等、生産効率の高い断熱体を得ることができるのである。

また、前記外被材が金属を含む箱体であることを特徴とする断熱体である。

平面状の断熱体と異なり、面を複数もつ箱体内部の空間を均一に減圧化することは困難である。さらに、箱体内部の壁間距離が小さい場合では特に、均一に減圧化することは困難である。

しかし、本発明のように高活性な気体吸着性物質を用いることにより残存窒素等を吸着可能となるため、箱体内部の気体を吸着し均一に減圧化できるため、断熱性能が高く、生産効率の高い箱体の断熱体を得ることができるのである。

本発明の断熱体は、断熱体中の窒素、酸素、水素、二酸化炭素、一酸化炭素、水分等の気体、中でも特に窒素や酸素等の気体を吸着可能とし、断熱性能を向上することができる。すなわち、断熱体作製時、排気できずに残存する気体等を吸着可能とすることから初期熱伝導率を低減し、また、外被材を通過して外部から侵入してくる気体等を経時的に吸着可能とすることから経時的な信頼性を向上させるのである。

さらには、例えばある程度の真空度までは真空ポンプで排気し、後は本発明の吸着材で残存気体を吸着して所定の真空度を得る等の方法により、生産効率の高い断熱体を得ることができるのである。

請求項１に記載の発明は、少なくとも、外被材と、気体を吸着可能な吸着材とを備え、前記吸着材が、少なくともＬｉと硬度が５以上である酸化物を含む固体物質とがメカニカルアロイングにより混合されて、前記Ｌｉの少なくとも一部が粒径１ｍｍ以下になっており、少なくとも前記Ｌｉと前記固体物質の少なくとも一部とが相溶している気体吸着性物質を含むことを特徴とする断熱体である。

硬度が５以上である固体物質としては、Ｓｉ、Ｂ、ｃ−Ｃ（ダイヤモンド）、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、ｃ−ＢＮ（立方晶窒化ホウ素）、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２等があげられる。

また、その他の成分を添加することも可能である。

また、ここでいう硬度とは１０段階のモース硬度を指す。

また、上記固体物質の確認方法としては、例えばＸ線回折にて、Ｌｉと、固体物質のピークが確認できる等の方法で行ってもよいが、特に指定するものではない。

また、前記固体物質の含有率は５ｍｏｌ％以上９５ｍｏｌ％以下であることが望ましい。それは、気体吸着性物質１００ｍｏｌ％に対し、固体物質が５ｍｏｌ％よりも少なくなると、延性の高いＬｉが多くなることにより、固体物質と均一に混合しにくくなり、また、９５ｍｏｌ％より多くなると活性の高いＬｉが減少し気体吸着活性が小さくなるためである。

また、密度の観点からは、好ましくは、前記固体物質の密度が４ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましいが、上述した硬度が５以上である固体物質の中には密度が４〜５ｇ／ｃｍ^３の範囲に入るものも含まれており、硬度と密度との両面より本発明における固体物質の条件を満足させる物質という観点からは、密度が５ｇ／ｃｍ^３以下と規定することがより適切である。

このような条件を満足する固体物質を用いることにより、密度が０．５３ｇ／ｃｍ^３のＬｉと組み合わせたときでも密度上昇が少なく、また、単位重量あたりの窒素吸着量を増大することができる。

従って、例えば、本気体吸着性物質を製品に組み込んだときでも重量増加が少なく、かつ窒素吸着量を確保できるのである。

また、本発明の気体吸着性物質は、２５℃常圧下で少なくとも窒素もしくは酸素を吸着可能とするものであるが、窒素もしくは酸素以外の気体、例えば、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、炭化水素を吸着するものであってもよい。窒素あるいは酸素以外に吸着する気体については、特に指定するものではない。

また、本発明において吸着量の測定方法については、特に指定するものではなく、吸着容量法、重量法等、公知のものを利用でき、少なくとも窒素あるいは酸素の吸着を確認できればよい。

また、本発明の気体吸着性物質は、１ｇあたり窒素もしくは酸素を１ｃｍ^３以上吸着可能、さらに好ましくは３ｃｍ^３以上吸着可能、さらに好ましくは５ｃｍ^３以上吸着することが好ましい。その吸着量の測定は、例えば、吸着している過程にある、一部吸着した気体吸着性物質を取り出し、その気体吸着性物質に対し窒素吸着量を測定してもよく、また一部吸着もしくは吸着活性を失った気体吸着性物質に対し、加熱する等の方法で窒素を追い出し、その窒素量と、加熱後の気体吸着性物質とから１ｇあたりの窒素吸着量を求めてもよい。

また、ここでいう吸着とは、表面への吸着の他に内部への吸収、あるいは収着も含むものとする。

また、本発明の気体吸着性物質は、常温、あるいは約８０℃以下の雰囲気にて、常圧以下、特に低圧領域での吸着が可能である。

また、気体吸着性物質の使用形態としては、粉体、圧縮成型、ペレット化、シート状、薄膜状、あるいは別容器への収容、他物質への蒸着といった使用方法をあげられるが、特に指定するものではない。

また、外被材としては、金属やプラスチック、ガラス等の容器、あるいはプラスチックフィルム、プラスチックへ金属、無機物、酸化物、炭素を蒸着したフィルム、金属箔等を有するラミネートフィルムからなるラミネート袋、あるいはそれらの組み合わせ等を利用できる。

また、このような断熱体は、外被材中に気体吸着性物質を挿入して外被材中を真空排気し、その後外被材を密閉化することにより真空断熱空間を作りだし、気体吸着性物質にて外被材中の真空度を維持すること、あるいは外被材中を工業的に到達容易な程度の真空排気をし、その後外被材を密閉化し、その際に残存する外被材中の気体を気体吸着性物質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、あるいは気体吸着性物質は別容器に密閉しておき外被材内を所定圧に真空排気後、気体吸着性物質を何らかの方法で外被材内と通じることを可能とすることにより、気体吸着性物質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。

このとき、前記二段減圧のような働き、特に後者の場合、所定圧に真空排気後、気体吸着性物質を何らかの方法で外被材と通じることを可能とするとあるが、例えば所定圧に達したあと、外部からの物理的刺激により、気体吸着性物質を密閉した容器に通気孔を設け外被材内と通じさせること、また、気体吸着性物質を、Ａｒ等と共に容器・袋に充填し、前記容器・袋を外被材内部に配設して減圧し、減圧により圧力差で膨らんだ前記容器・袋の一部を破裂させて開口部を形成する等の方法があるが、特に指定するものではない。

ここで、酸化物とは、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２等である。

あるいは、三元素以上含む酸化物であってもよい。

粒径１ｍｍ以下とは、少なくとも一部の粒径が１ｍｍ以下となっていればよく、一般的な確認方法で確認することが可能である。また、気体吸着前の粒径であっても、吸着後の粒径であっても、特に指定するものではない。

ここで、少なくとも一部が相溶しているとは、少なくとも一部が物理的に２種の物質を分離できない状態のことをいう。例えば２種の物質の境界面の一部が原子レベルで物質同士が混合している等の状態をいうが、これに限定するものではない。

ここで、メカニカルアロイングで混合するとは、機械的に混合する方法を指し、特に指定するものではない。また、高活性な気体吸着性物質を作製するため、不活性気体中、例えばＡｒ、Ｈｅ等の雰囲気中、あるいは真空下でメカニカルアロイングを行うことが好ましい。

また、メカニカルアロイングを行う際、別にＣを添加したり、冷却下で行ったり、アルコール等を少量滴下したりして、容器への付着を防いだりすることもできる。

また、請求項２に記載の発明は、少なくとも、相互に金属間化合物をつくらない少なくとも２種の金属からなりかつ前記２種の金属の混合のエンタルピーが０より大きいことを特徴とする気体吸着合金と、請求項１に記載の気体吸着性物質とを含むことを特徴とする断熱体である。

ここで、金属同士が金属間化合物をつくらないことは、例えばＸ線回折から確認できる。

ここで、混合のエンタルピーが０より大きいことは、例えば相図から確認できる。混合のエンタルピーが０より大きい金属種の相図には、非固溶型、あるいは共晶型といったことを表す相図が含まれる。

また、ここでいう合金とは、２種以上の金属によって構成される物質のことをいう。

また、前者の気体吸着合金と後者の気体吸着物質とを含むとは、前者と後者を一度に混合する、あるいは予め前者の気体吸着合金と気体吸着物質を別々に作製して同一雰囲気中で使用する、あるいは別々に作製したものをその後混合する、またその混合物を圧縮成形する、あるいは各々別にペレット化して同雰囲気中で使用する、あるいはどちらかをどちらかで被覆する等の方法が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、請求項１または２に記載の気体吸着性物質もしくは気体吸着材と共に、前記吸着材とは別の、水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材を併用したことを特徴とする断熱体である。

水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材とは、例えば酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、ゼオライト、シリカゲル、不飽和脂肪酸、鉄や鉄化合物等があげられるが、特に指定するものではない。また、複数使用することも可能である。

水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材を気体吸着性物質と共に使用する際、外被材中の空間にこれらを別々もしくは混合して、粉末あるいは成形体として配設したり、あるいは通気性のある容器等の中にこれらを別々もしくは混合して封入したりして使用することが考えられるが、特に指定するものではない。

また、これらの水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材を同時に用いてもよい。

また、請求項４に記載の発明は、成形した前記吸着材の少なくとも一面を、前記水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材で被覆したことを特徴とする請求項３に記載の断熱体である。

成形した気体吸着性物質とは、気体吸着性物質を圧縮成型、錠剤化、ペレット化、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れを圧縮成型したもの等が考えられるが、それらの少なくとも一面を水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材で覆っていればよく、少なくとも一面の一部、もしくは数面、全面を覆っていてもよい。

このような構成にすることにより、水分等は汎用的な吸着材で吸着した後、より吸着しにくい気体を気体吸着性物質で吸着する等、効率的に気体を吸着可能と思われる仕様にすることができる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記外被材で覆われた空間内に、さらに、芯材を有することを特徴とする断熱体である。

芯材はその構成体や集合体として通気性を有する形態とし、広い意味での多孔質体として構成されるものである。

多孔質体からなる芯材とは、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が、気体による熱伝導率の悪化が起こりやすい繊維状の芯材と気体吸着性物質を用いるとより効果がある。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、前記外被材が金属を含む箱体であることを特徴とする断熱体である。

金属を含む箱体とは、ステンレス、鉄、アルミニウム等の箱体、あるいは金属を蒸着したプラスチックを用いた箱体、あるいは金属箔を有するプラスチックの箱体等のことであり、これらを少なくとも一部に使用している。また、それらを組み合わせて使用したり、板体を複数枚用いて箱体を形成してもよい。また、箱体とは文字通り箱状の形態のみを指すものでなく、異形のものや包装体等の外郭を形成する形態を含めていうものである。

また、断熱体の使用方法としては、内箱と外箱とを備え、前記外箱と内箱によって形成される空間に断熱体を配置し、前記断熱体以外の前記空間に発泡断熱体を充填した箱体としても使用可能である。

例えば冷蔵庫に適用した場合、冷蔵庫の外箱と内箱の間の空間の外箱側または内箱側に前記断熱体を貼付しその他の空間に樹脂発泡体を充填する、あるいは真空断熱体と発泡樹脂体とを一体発泡した断熱体を冷蔵庫の外箱と内箱の間の空間に配設する、あるいはドア部に同様に使用する、あるいは仕切り板に使用する等特に指定するものではない。

また、断熱体は、冷凍機器及び冷温機器、保冷車や電子冷却を利用した冷蔵庫等にも使用できる。また、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・温機器を指す。また、ガス機器、蓄熱・蓄冷容器、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、冷凍・冷蔵機器に用いる場合、圧縮機や霜取りヒーター付近に前記気体吸着性物質を配置することも可能である。

さらに、断熱体だけではなく、減圧、あるいは窒素、酸素等の除去を必要とする構造体として用いることができる。例えば減圧状態を保持、あるいは特定の成分を嫌うようなディスプレイ、例えばＰＤＰ、ＳＥＤ、有機ＥＬ、ＣＲＢ等としても利用できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、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における断熱体の一例を示す斜視図である。

図１において、１は断熱体、２は気体吸着性物質、３は容器、４は外被材であり、外被材内部を減圧としている。

気体吸着性物質２は容器３に収められており、外被材４は、金属の２重の円筒容器からなり、円筒容器間を減圧としている。

気体吸着性物質２として、Ｌｉ及びＡｌ_２Ｏ_３を使用した。１ｍｏｌのＬｉと１．１ｍｏｌのＡｌ_２Ｏ_３とを、Ａｒ雰囲気中、ステンレス製ボールによる遊星ボールミルを用いてメカニカルアロイングを行い混合して、気体吸着性物質（Ｌｉ−Ａｌ_２Ｏ_３）を得た。

本気体吸着性物質の吸着量を測定するため、気体吸着性物質（Ｌｉ−Ａｌ_２Ｏ_３）をＱｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製Ａｕｔｏｓｏｒｂ−１−Ｃにより、窒素・酸素吸着量評価を行った。

窒素吸着量を評価することにより、約５３００Ｐａで２１．９８ｃｍ^３／ｇＳＴＰ、約９２０００Ｐａにて３０．４５ｃｍ^３／ｇＳＴＰ吸着することを確認した。また、酸素吸着量を評価することにより、約９００Ｐａにて１．９９ｃｍ^３／ｇＳＴＰ、約９２０００Ｐａにて６．３１ｃｍ^３／ｇＳＴＰ吸着することを確認した。

断熱体１における気体吸着の評価結果を以下に示す。評価は、円筒容器からなる外被材４中に、密閉された容器３に封入した気体吸着性物質を静置し、外被材４内を約１ｋＰａまで真空排気した後、気体吸着性物質２を封入した密閉容器３に通気性をもたせて外被材４内の残存気体を吸着できるようにした。その外被材内の圧力変化を観察すると、雰囲気圧力は１ｋＰａから１５Ｐａとなった。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における断熱体の一例を示す断面図である。

図２において、５は断熱体、６は吸着材、７は芯材、８は外被材であり、外被材内部を減圧としている。

吸着材６に用いる気体吸着性物質２Ａとして、１ｍｏｌのＬｉと２ｍｏｌのＭｇＯとを、ステンレス製ボールによる振動ボールミルを用いてメカニカルアロイングを行い混合して、気体吸着性物質（Ｌｉ−ＭｇＯ）を得た。

また、目視により、Ｌｉの少なくとも一部が１ｍｍ以下の粉末になっていることを確認した。

また、本気体吸着性物質の吸着量を測定するため、気体吸着性物質（Ｌｉ−ＭｇＯ）をＱｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製Ａｕｔｏｓｏｒｂ−１−Ｃにより、窒素・酸素吸着量評価を行った。

窒素吸着量を評価することにより、約４５Ｐａで５．４４ｃｍ３／ｇＳＴＰ、約９２０００Ｐａにて２６．６４ｃｍ３／ｇＳＴＰ吸着することを確認した。また、酸素吸着量を評価することにより、約４５Ｐａで１．９４ｃｍ３／ｇＳＴＰ、約９２０００Ｐａにて１１．９３ｃｍ３／ｇ吸着することを確認した。

また、芯材７として無機繊維集合体を、外被材８として熱融着層、ガスバリア層、表面保護層からなるラミネートフィルムを使用している。

また、図３、図４、図５、図６は、図２の吸着材６を示す模式的な断面図である。

実施例１において図３に示す吸着材６Ａを、実施例２において図４に示す吸着材６Ｂを、実施例３において図５に示す吸着材６Ｃ、実施例５において図６に示す吸着材６Ｄを用いている。

図３において、９は袋材であり、図４において、１０は水分吸着材、１１は容器であり、図６において、１２は充填袋である。

また、図７は実施の形態２における実施例４での断熱体を示す断面図である。

図７において、１３は断熱体である。

吸着材の種類を変えた断熱体における気体吸着の評価結果を実施例１から実施例５に示す。評価は、実施例１から４はいずれも吸着材を静置した外被材内を約１ｋＰａまで真空排気し密閉した後、外被材内の圧力変化を観察した。

また、実施例１から５において、外被材内の圧力が極小になった後所定時間放置し、外被材内の気体吸着性物質２Ａを外気と触れないように取り出した。その気体吸着性物質を窒素雰囲気とした密閉系内に静置し、その系内の圧力変化を観察することにより、それぞれの気体吸着性物質の窒素吸着に対する残存能力を評価した。

（実施例１）
吸着材６Ａとして、図３に示すように、通気性のある袋材９中に気体吸着性物質２Ａを封入したものを用いている。

吸着材６Ａを外被材内に配設したとき、雰囲気圧力は約１ｋＰａから１５Ｐａとなった。

また、１５Ｐａとなった断熱体５を所定時間放置後、気体吸着性物質２Ａの窒素吸着に対する残存能力の評価を行うと、窒素をわずかに吸着することを確認した。

（実施例２）
吸着材６Ｂとして、図４に示すように、上面を開口部とした容器１１の底部に気体吸着性物質２Ａをいれ、その上を酸化カルシウムからなる水分吸着材１０で覆い、圧縮成型したものを用いた。

吸着材６Ｂを外被材内に配設したとき、雰囲気圧力は約１ｋＰａから１５Ｐａとなった。

また、１５Ｐａとなった断熱体５を所定時間放置後、気体吸着性物質２Ａの窒素吸着に対する残存能力の評価を行うと、窒素を吸着することを確認した。

これは、実施例１に比べて周囲を水分吸着材１０及び容器１１で覆われており、水分等は水分吸着材で吸着するため、気体吸着性物質２Ａへの負荷が小さくなったためと考えられる。

（実施例３）
吸着材６Ｃとして、図５に示すように、圧縮成型した気体吸着性物質２Ａの周囲を、さらに酸化カルシウムからなる水分吸着材１０で覆い圧縮成型したものである。

吸着材６Ｃを外被材内に配設したとき、雰囲気圧力は約１ｋＰａから１５Ｐａとなった。

これは、実施例１に比べて周囲を水分吸着材１０で覆われており、水分等は水分吸着材で吸着するため、気体吸着性物質２Ａへの負荷が小さくなったためと考えられる。

（実施例４）
断熱体１３として、図７に示すように、外被材８中に気体吸着性物質２Ａを袋材９に封入したもの、及び水分吸着材１０を袋材９に封入したものを別々に用いている。

これらの吸着材を外被材内に配設したとき、雰囲気圧力は約１ｋＰａから１５Ｐａとなった。

また、１５Ｐａとなった断熱体１３を所定時間放置後、気体吸着性物質２Ａの窒素吸着に対する残存能力の評価を行うと、窒素を吸着することを確認したが、吸着量は実施例２、３と比較すると劣る。

（実施例５）
吸着材６Ｄとして、図６に示すように、通気性のある袋材９中に気体吸着性物質２Ａを封入し、さらに、圧力差により膨らみ、圧力差が約５００Ｐａとなった時点でヒートシール部が破裂して開口部を形成する充填袋１２に、Ａｒガスと共に封入されている。

断熱体作製時、真空ポンプとつながれたチャンバー内に、開口部を有する外被材８中に、芯材７と、充填袋１２中に封入された、気体吸着性物質２Ａと袋材９とが配置されている。チャンバー内を減圧とし、チャンバー内部と、充填袋１２との圧力差が約５００Ｐａになった時点で充填袋は破裂し、チャンバー内と通気性を有し、封入されていたＡｒガスも排気され、その後、外被材８の開口部をヒートシールにより密閉化した。その後、気体吸着性物質２Ａの効果により、断熱体は１５Ｐａとなった。

これは、実施例１に比べて、気体吸着性物質２Ａへの負荷が小さくなったためと考えられる。

次に本発明の断熱体に対する比較例を示す。評価方法は実施例１に準じるものとする。

（比較例１）
本発明の断熱体に対する比較例を示す。図２において、吸着材６ａとして、Ｌｉ−Ａｕを用いた。ＬｉとＡｕをＡｒ雰囲気中ボールミルにてメカニカルアロイングを行った。

吸着材６ａを外被材内に配設したとき、雰囲気圧力は約１ｋＰａからほとんど減少しなかった。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における断熱体の一例を示す模式的な断面図である。

図８において、１４、１５は断熱体、１６は箱体である。吸着材６Ｂ、及び芯材７は実施の形態２の実施例２で示したものと同様の構成である。

断熱体１４は、樹脂材料を加工して内部を中空とした箱体１６を用いている。また、断熱体１５はドア体として用いている。

断熱体１４、１５を形成する際、無機繊維集合体からなる芯材７、及び吸着材６Ｂを箱体内部に配設した後、箱体内部を真空排気し密閉化する。

このように構成された断熱体１４の内部圧力が５０Ｐａに達するのに要する時間は、真空ポンプによる排気だけで５０Ｐａに達するのに要する時間に比べて、真空ポンプによる排気時間は５分の１以下とした後断熱体を密閉化し、その後５０Ｐａまで気体吸着性物質により自動的に減圧することにより、生産効率を向上させることが可能であることを確認した。

（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４における冷蔵庫を示す断面図である。

図９において、１７は冷蔵庫、１８は断熱箱体、５は断熱体である。断熱体５は実施の形態２で示したものと同様の構成である。

断熱箱体１８は、鉄板からなる外箱１９とプラスチックからなる内箱２０とからなる箱体内部に、断熱体５を外箱１９側に配設し、断熱体５以外の空間部を、硬質ウレタンフォーム２１にて発泡充填したものである。

冷蔵庫１６内には蒸発器２２が配置され、圧縮機２３、凝縮器２４、キャピラリチューブ２５とを環状に接続し、冷凍サイクルを形成する。

また、冷蔵庫１７にはドア体２６が取り付けられており、ドア体２６の内部に断熱体５が配設され、断熱体５以外の空間部は硬質ウレタンフォーム２１にて発泡充填されている。

このように構成された冷蔵庫１７の消費電力量を測定したところ、断熱体５を装着しない冷蔵庫よりも３０％低下しており、断熱効果を確認した。

以上のように、本発明にかかる断熱体は、断熱体中の気体、その中でも特により活性の低い気体を吸着可能とすることにより、生産効率の向上、及び断熱性能の向上を図ることができ、優れた断熱性能を発現可能なものであり、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。

本発明の実施の形態１における断熱体の一例を示す斜視図本発明の実施の形態２における断熱体の一例を示す断面図同実施の形態の断熱体に用いる吸着材の一例を示す模式的な断面図同実施の形態の断熱体に用いる吸着材の他の例を示す模式的な断面図同実施の形態の断熱体に用いる吸着材の他の例を示す模式的な断面図同実施の形態の断熱体に用いる吸着材の他の例を示す模式的な断面図同実施の形態の断熱体の他の例を示す断面図本発明の実施の形態３における断熱体の一例を示す模式的な断面図本発明の実施の形態４における冷蔵庫の一例を示す断面図

符号の説明

１，５，１３，１４，１５断熱体
２，２Ａ気体吸着性物質
３，１１容器
４外被材
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ吸着材
７芯材
８外被材
９袋材
１０水分吸着材
１２充填袋
１６箱体
１７冷蔵庫
１８断熱箱体
１９外箱
２０内箱
２１硬質ウレタンフォーム
２２蒸発器
２３圧縮機
２４凝縮器
２５キャピラリチューブ
２６ドア体

Claims

少なくとも、外被材と、気体を吸着可能な吸着材とを備え、前記吸着材が、少なくともＬｉと硬度が５以上である酸化物を含む固体物質とがメカニカルアロイングにより混合されて、前記Ｌｉの少なくとも一部が粒径１ｍｍ以下になっており、少なくとも前記Ｌｉと前記固体物質の少なくとも一部とが相溶している気体吸着性物質を含むことを特徴とする断熱体。
吸着材として、請求項１に記載の気体吸着性物質とともに、少なくとも、相互に金属間化合物をつくらない少なくとも２種の金属からなりかつ前記２種の金属の混合のエンタルピーが０より大きい気体吸着合金を用いたことを特徴とする断熱体。
請求項１または２に記載の吸着材と共に、前記吸着材とは別の、水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材を併用したことを特徴とする断熱体。
成形した前記吸着材の少なくとも一面を、前記水分もしくは酸素を吸着可能な吸着材で被覆したことを特徴とする請求項３に記載の断熱体。
前記外被材で覆われた空間内に、さらに、芯材を有す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体。
前記外被材が金属を含む箱体である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体。