JP6646812B2 - 気体吸着デバイス、およびそれを用いた真空断熱材 - Google Patents

Description

本発明は、気体吸着デバイス、およびそれを用いた真空断熱材に関する。

ガスバリア性を有する外被材で芯材を覆い、外被材の内部を減圧して作製される真空断熱体に用いるための、気体吸着デバイスが多数提案されている。これらの気体吸着デバイスは、空気成分、特に難吸着気体である窒素を吸着可能な気体吸着性物質を含んでいる。

このような気体吸着デバイスは、断熱体の外被材の内部において、工業的な真空排気工程で除去しきれずに残留した気体を、吸着して外被材の内部から除去し、断熱性能を向上させる。しかしながら、断熱体に適用されるまでに、気体吸着デバイスと空気とが接触すると、気体吸着デバイスの気体吸着性物質が空気成分等を吸着して、一部が消費されてしまう。

例えば、断熱ジャケット内の真空を維持するために提案されているデバイスがある。このデバイスにおいては、ガス不透過性材料で形成された上部開放容器に、室温においても窒素等のガスに対して反応性を示すＢａ−Ｌｉ合金が充填されている。そして、Ｂａ−Ｌｉ合金を覆うように、この容器の上部内に乾燥材粉末が配設されている（例えば、特許文献１を参照）。

このデバイスは、乾燥材粉末が配設されていることにより、Ｂａ−Ｌｉ合金の水分吸着を抑制して、水分吸着によるＢａ−Ｌｉ合金の消費を抑制することができる。

また、真空断熱材に用いるための、気体吸着材を内包した容器が提案されている。この容器は、気体吸着材を覆う外郭と、外力が未付加の時には外郭の内外を連通させず、所定の外力が付加された時には外郭の内外を連通させる連通部とを有している（例えば、特許文献２を参照）。

このような、気体吸着材を内包した容器においては、外郭によって気体吸着材が空気等に曝されることが防がれ、かつ、使用時には、連通部に外力を付加することによって外郭の内外が連通して気体吸着が開始される。したがって、この容器によれば、気体吸着材の消費を抑制し、任意の使用環境において高い吸着能力を保持することができる。

また、一端が開口し、他端が密封された気体難透過性容器を用いた気体吸着デバイスも提案されている。この気体難透過性容器は、一端から他端までの胴部の長さが、端部の最大幅以上の、中空の筒状金属部材によって構成されている。この気体吸着デバイスの作製においては、気体難透過性容器の開口部から気体吸着材が充填された後に、開口部内の開口部付近に封止材が設置される。そして、封止材を加熱融解させ、その後、開口部内の封止材を冷却固化させることにより、開口部が封止される（例えば、特許文献３を参照）。

このデバイスを用いることによって、吸着対象の気体が存在する空間に気体吸着デバイスを設置する工程での、気体吸着材の劣化を抑制することができる。さらに、この気体吸着デバイスにおいては、封止材、封止材と気体難透過性容器との界面、および、気体難透過性容器のうち、少なくとも一つを破壊して、気体難透過性容器の内部と外部と連通させる。これにより、この気体吸着デバイスは、吸着対象の気体を吸着することができる。

ここで、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトを含む気体吸着材は、従来の気体吸着材よりも気体吸着容量が大きく、かつ、吸着速度が大きいという特徴を有している。その一方で、この気体吸着材は、従来の気体吸着材と同様に、断熱体等の、吸着対象の気体が存在する空間に適用されるまでに空気と接触すると、空気中の窒素、酸素、および水分等を吸着して、消費されてしまう。このため、真空断熱体の外被材の内部に存在する、工業的な真空排気工程で除去しきれずに残留した空気を吸着する能力が低下してしまう。

特許文献１のデバイスにおいて、Ｂａ−Ｌｉ合金は、窒素吸着に対する能力が比較的低く、吸着速度が遅い。また、Ｂａは、少なくとも日本においてはＰＲＴＲ（Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ａｎｄ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）指定物質である。そのため、Ｂａを含む物質を工業的に使用するには、その物質が、環境および人体に対して安全であることが望まれている。また、乾燥材粉末で覆うことにより、Ｂａ−Ｌｉ合金への水分の到達を抑えることはできるが、空気の到達を防ぐことはできない。このため、Ｂａ−Ｌｉ合金が空気を吸着してしまい、その一部が消費されてしまう。

また、特許文献２の技術においては、気体吸着材を内包した容器の内外を、外力によって、非連通または連通とする制御が行われる。これにより、断熱材内部において、必要なタイミングで容器の内外を連通させることによって、気体吸着材の消費を防ぐことができる。その一方で、この制御には外力が求められ、容器に機構を付与するための費用が必要となる。さらに、外被材の内部に存在する、工業的な真空排気工程で除去しきれずに残留した気体に水分が含まれている場合には、気体吸着材の水分吸着による消費を抑制することができない。

また、特許文献３のデバイスにおいて、吸着対象となる気体を吸着させる際には、この気体が存在する空間にデバイスを設置した後に、この空間の外から力を加えて、封止材を破壊することが必要となる。

特表平９−５１２０８８号公報 特開２００８−５６３１７号公報 特開２０１１−１８３３６７号公報

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、空気中で取り扱っても、空気接触による気体吸着材の消費を抑制することが可能であり、かつ、吸着対象の気体が存在する空間に適用後に、容器の内外を連通させる必要のない、気体吸着デバイス、およびそれを用いた真空断熱材を提供するものである。

本発明の気体吸着デバイスは、容器と、容器内に配置され、気体を吸着するように構成された気体吸着材と、所定の通気度を有する通気部材とを備え、前記通気部材の通気度は、１気圧の圧力差下で、０．０１ｃｃ／ｍｉｎ以上、かつ、１０ｃｃ／ｍｉｎ以下である。そして、容器と通気部材とが形成する空間に、気体吸着材が配設され、且つ、前記通気部材の一部が容器の外側に露出するように設けられている。

このような構成によれば、空気中で取り扱っても、空気接触による気体吸着材の消費を抑制することが可能な気体吸着デバイスを得ることができ、その結果、吸着対象の気体を大量に吸着することができる。

また、本発明の気体吸着デバイスによれば、吸着対象の気体が存在する空間に適用した後に、容器の内側と外側とを連通させなくてもよい。したがって、吸着対象の気体が存在する空間への適用に際しての工数を低減することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態における気体吸着デバイスの断面図である。 図２は、本発明の第２の実施の形態における気体吸着デバイスの熱処理前の構成を示す断面図である。 図３は、本発明の第２の実施の形態における、気体吸着デバイスの熱処理後の構成を示す断面図である。 図４は、本発明の第３の実施の形態における気体吸着デバイスの熱処理前の構成を示す断面図である。 図５は、本発明の第３の実施の形態における気体吸着デバイスの熱処理後の構成を示す断面図である。 図６は、本発明の第１の実施の形態から第３の実施の形態で説明した気体吸着デバイスについて、大気接触時間が１０分の例に関して、実施例１から実施例７までの条件および測定結果を示した図である。 図７は、本発明の第４の実施の形態における気体吸着デバイスの熱処理前の構成を示す断面図である。 図８は、本発明の第４の実施の形態における気体吸着デバイスの熱処理後の構成を示す断面図である。 図９は、本発明の第５の実施の形態における気体吸着デバイスの熱処理前の構成を示す断面図である。 図１０は、本発明の第５の実施の形態における気体吸着デバイスの熱処理後の構成を示す断面図である。 図１１は、本発明の第６の実施の形態における、図７に示した気体吸着デバイスの接合層の一部を除去した後の構成を示す断面図である。 図１２は、本発明の第６の実施の形態における気体吸着デバイスを適用した真空断熱材の断面図である。 図１３は、本発明の第６の実施の形態における、気体吸着デバイスの実施例１０から実施例１５までの条件および評価結果を示す図である。 図１４は、本発明の第６の実施の形態における、比較例１から比較例３までの条件および評価結果を示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態の通気部材の、別の例の断面構成を示す図である。

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。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における気体吸着デバイス１の断面図である。

図１において、気体吸着デバイス１は、容器２と、気体吸着材３と、焼結体からなる通気部材４とを有する。容器２は、開口部２ａと底部２ｂとを有する筒形状である。気体吸着材３は、容器２内に配置されて、気体を吸着するように構成されている。通気部材４は、所定の通気度を有している。容器２と通気部材４とにより形成される空間に、気体吸着材３が配設されている。

気体吸着デバイス１は、容器２に気体吸着材３が配置または充填された後に、通気部材４を、機械的に容器２の開口部２ａに接合することによって作製される。気体吸着デバイス１においては、吸着すべき気体が、通気部材４を通して気体吸着材３に到達する。通気部材４の、気体が通過する経路の太さおよび長さの少なくともいずれかを適切に調整することによって、通気度を制御することができる。これにより、通気部材４が、所定の通気度を有し、適切な通気性を有するように調整される。これによって、気体吸着デバイス１が空気中で取り扱われても、空気接触による気体吸着材３の消費を抑制することができる。したがって、気体吸着材３が、吸着すべき気体を大量に吸着することが可能となる。

ここで、第１の実施の形態の気体吸着デバイス１の製造方法の一例について、説明する。

まず、密閉でき、減圧でき、コックで通気度を制御することのできる真空熱処理容器が用意される。そして、気体吸着材３が真空熱処理容器内に配置された後、真空熱処理容器のコックが開いた状態で、真空熱処理容器が真空系に接続され、真空熱処理容器内が減圧される。

減圧後に、真空熱処理容器内が加熱される。これにより、気体吸着材３が活性化されて、吸着特性が付与される。熱処理の終了後、真空熱処理容器のコックを閉じ、密閉した後、真空熱処理容器を真空系から離脱させて、アルゴン雰囲気のグローブボックス内へ設置する。その後、グローブボックス内で、真空熱処理容器から気体吸着材３が取り出される。そして、気体吸着材３が、予めグローブボックス内に設置された容器２内に充填される。次に、容器２の開口部２ａに通気部材４が機械的作用により接合されて、気体吸着デバイス１が作製される。

なお、気体吸着材３はアルゴンを吸着しないため、気体吸着デバイス１を作製する時、気体吸着材３は劣化しない。

本実施の形態の容器２は、所定量の気体吸着材３を充填可能な容量を有しており、大気中で保管しても、空気の侵入が僅かになるようなガスバリア性を有している。容器２としては、例えば、金属、ガラス、およびセラミックス等から選択される無機材料を使用することができる。

気体吸着材３としては、化学吸着または物理吸着による各種吸着材、例えば、各種金属系ゲッターおよびゼオライト等の、気体吸着性を有する材料を用いることができる。さらに、減圧中に熱処理を行うことにより、吸着特性を獲得することのできる吸着材を用いることが望ましい。

また、通気部材４としては、セラミックスまたはガラスの粉末を焼結すること等によって、適切な通気性を有するように調整した材料を用いることが望ましい。例えば、大気中での気体吸着材３の劣化を抑制するために、通気部材４の通気度を、１０ｃｃ／ｍｉｎ以下とすることが望ましい。さらに、吸着対象の気体をより短時間で吸着するために、通気部材４の通気度を、０．０１ｃｃ／ｍｉｎ以上とすることが望ましい。

つまり、通気部材４の通気度を、１気圧の圧力差下で、０．０１ｃｃ／ｍｉｎ以上、かつ、１０ｃｃ／ｍｉｎ以下とすることにより、大気圧下での空気の吸着による吸着容量を低下させることができる。また、このような条件により、気体吸着デバイス１が、吸着対象となる気体の存在する空間に設置された際、適正な吸着速度を得ることができる。すなわち、気体吸着デバイス１の吸着速度は、容器２と通気部材４とで形成される空間内外の圧力差、および、通気部材４の通気度の積に比例する。したがって、大気圧下で取り扱う際には、通気部材４の通気度は小さいことが望ましく、１気圧の圧力差下で、１０ｃｃ／ｍｉｎ以下とすることが望ましい。

逆に、気体吸着デバイス１が、吸着対象の気体の存在する空間に設置された際は、通気部材４の通気度が大きいことが望ましく、１気圧の圧力差下で、０．０１ｃｃ／ｍｉｎ以上とすることが望ましい。したがって、これらのいずれをも満たす通気度は、１気圧の圧力差下で、０．０１ｃｃ／ｍｉｎ以上、かつ、１０ｃｃ／ｍｉｎ以下となる。

なお、本実施の形態において、容器２と通気部材４とにより形成される空間は、容器２および通気部材４で完全に覆われている。また、空間は、必要量の気体吸着材３を収容できる容積を有している。

次に、本実施の形態において用いられる焼結体について説明する。金属または無機材料の粉末の集合体は、融点よりも低い温度、または、軟化温度程度で加熱されることにより、粉末同士が、表面積が小さくなるように変形して結合する。このように、粉末が、粉末間の空隙を減少させながら固形状となって焼結体となる。したがって、適切な焼結温度で粉末を焼結させることにより、容易に、適切な通気性を有する通気部材４としての焼結体を得ることができる。

以上説明したように、空気中で取り扱っても、空気が接触することによる気体吸着材３の消費を抑制することが可能な気体吸着デバイス１を得ることができる。この結果、気体吸着デバイス１は、吸着対象の気体を大量に吸着することができる。

さらに、真空断熱材内の吸着対象の気体に水分が含まれている場合には、吸着対象の気体の存在する空間に、水分吸着材と気体吸着デバイス１とを配置すればよい。これにより、主として水分吸着材が水分を吸着するので、気体吸着材が水分を吸着する割合が低減される。

このように、気体吸着デバイス１を、真空断熱材の断熱性能を向上させるために用いることができる、真空断熱材の製造工程において、機械的なポンプによって除去し切れなかった残存空気は、気体吸着デバイス１の通気部材４を通して気体吸着材３に到達し、吸着される。このように、真空断熱材の内圧が低減されるので、真空断熱材の断熱性能を向上させることができる。

さらに、気体吸着デバイス１は、真空断熱材に適用された時点では、通気部材４を通して気体を吸着できる状態にある。そのため、真空断熱材の作製後の、気体吸着デバイスの開封工程を必要とせず、コストを低減した真空断熱材を得ることができる。

また、上記の構成によれば、気体吸着材３が、気体吸着容量の大きく、気体吸着速度の速い、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトのような場合であっても、吸着すべき気体を大量に吸着することができる。

本実施の形態においては、通気部材４を通して、吸着すべき気体が気体吸着材３に到達するような構成が用いられる。さらに、通気部材４として、気体が通過する経路の太さおよび長さの少なくともいずれかが適切に調整された、通気性を有する材料が用いられる。これにより、気体吸着デバイス１としての通気度を制御することができる。

本実施の形態の気体吸着デバイス１によれば、空気中で取り扱われても、空気接触による気体吸着材３の消費が抑制され、吸着すべき気体を大量に吸着することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

図２は、本発明の第２の実施の形態における気体吸着デバイス１１の熱処理前の構成を示す断面図である。

図２において、気体吸着デバイス１１は、容器１２と、気体吸着材１３と、焼結体からなる通気部材１４と、接合材１５とを備えている。容器１２は、一方が封止され、底部１２ｄを有する筒状の金属により構成されている。容器１２において、開口部１２ｆ側の第1の部分１２ａの直径は、底部１２ｄ側の第２の部分１２ｂの直径よりも大きく、第1の部分１２ａと第２の部分１２ｂとは、段部１２ｃを介してつながっている。

なお、容器１２は、円筒形、または円筒形ではない筒状の金属から形成されていてもよい。

ここで、気体吸着材１３は、減圧下において、６００℃で熱処理されることにより、気体を吸着するようになる。

通気部材１４は、軟化温度が７００℃のガラス粉末の成型体を、７００℃で焼結することにより得られる。これにより、通気部材１４の通気度は、１気圧の圧力差下で、０．１ｃｃ／ｍｉｎとなるように調整されている。

接合材１５は、軟化温度が５００℃であり、６２０℃において、充分な流動性を有する低融点ガラスからなる。

図３は、本発明の第２の実施の形態における、気体吸着デバイス１１の熱処理後の構成を示す断面図である。

ここで、第２の実施の形態の気体吸着デバイス１１の製造方法の一例について説明する。

まず、容器１２の開口部１２ｆを上方にして、容器１２に気体吸着材１３が充填される。そして、気体吸着材１３の上に通気部材１４が設置された後、接合材１５が、容器２と通気部材１４との隙間に設置される。接合材１５は粉末形状であるので、容器１２と通気部材１４との隙間に容易に設置される。

次に、上記の通りセットされた部材が、減圧加熱炉に設置される。減圧加熱炉においては、減圧後、気体吸着材１３の活性化温度である６００℃まで加熱が行われ、気体吸着材１３は吸着特性を与えられる。

その後、減圧加熱炉において、接合材１５が充分に流動する温度である６２０℃まで加熱が行われる。これにより、接合材１５に充分な流動性が与えられ、接合材１５は重力によって流動し、容器１２と通気部材１４との隙間に貯留される。その後、減圧加熱炉において、減圧状態が保たれたままで冷却することにより、接合材１５が固化する。これにより、容器１２と通気部材１４とが接合材１５によって接合され、気体吸着デバイス１１は、図３に示された熱処理後の状態になる。

この状態で、気体吸着デバイス１１は空気を吸着することができる。したがって、一般的には、気体吸着デバイス１１は、吸着対象の気体のある空間に設置されるまで、大気に触れないことが必要である。

しかしながら、本実施の形態の気体吸着デバイス１１においては、通気部材１４を通して、吸着すべき気体が気体吸着材１３に到達する。そして、通気部材１４の、気体が通過する経路の太さおよび長さの少なくともいずれかを適切に調整することによって、通気度を制御することができるので、通気部材１４は、所定の通気度を有し、適切な通気性を有している。具体的には、通気部材１４の通気度を、０．１ｃｃ／ｍｉｎに制御することができる。これにより、気体吸着デバイス１１が空気中で取り扱われても、空気接触による気体吸着材１３の消費を抑制することができる。したがって、気体吸着デバイス１１は、大量の吸着すべき気体を吸着することができる。

気体吸着材１３は、減圧下で熱処理を行うことにより、吸着特性を得る。本実施の形態においては、容器１２および通気部材１４の融点および軟化温度の少なくともいずれかが、気体吸着材１３の熱処理温度より高い。そのため、容器１２と通気部材１４とで形成される空間に気体吸着材１３を充填してから、熱処理を行っても、容器１２および通気部材１４の変形および溶融等を生じることがない。このとき、通気部材１４の通気度へも影響を与えることは無く、調整された通気度を変化させずに気体吸着デバイス１１を得ることができる。

さらに、通気部材１４が焼結体からなることにより、容易に、通気度を適切な値に調整することが可能となる。すなわち、第１の実施の形態において説明したように、適切な焼結温度で粉末を焼結させることによって、容易に、適切な通気性を有する通気部材１４としての焼結体を得ることができる。その結果、空気中で取り扱っても、空気接触による気体吸着材の消費を抑制することの可能な気体吸着デバイス１１を得ることができる。これにより、気体吸着デバイス１１は、吸着すべき気体を大量に吸着することができる。

さらに、熱可塑性の接合材１５を用いることにより、接合材１５によって、減圧下で容器１２内に気体吸着材１３を封止することができる。熱可塑性の接合材１５は、熱が加わることにより流動性を得ることができるため、傾斜面に置かれている場合、重力によって低い方へと流動する。第２の実施の形態における、容器１２および通気部材１４の配置の場合、容器１２と通気部材１４との間の隙間に接合材１５が流れ、容器１２と通気部材１４とが接合される。つまり、外部から処理を加えることなく、加熱することによって、自動的に熱可塑性の接合材１５が接合箇所へ流れ込むので、冷却することによって、接合箇所を接合して封止することができる。

このように、本実施の形態においては、減圧下で熱処理した後に、気体吸着材１３を大気中で取り扱うことがない。また、気体吸着材１３を、減圧下または不活性ガス中で取り扱うことの困難さによる工数増加を防止できる。さらに、気体吸着材１３の取り扱い中、減圧下または不活性ガス中での環境に含まれる不純物ガスを吸着することによる劣化も防止することができる。したがって、工数を低減し、安価な気体吸着デバイス１１を得ることができる。

さらに、接合材１５の融点が通気部材１４の融点よりも低いこと、および、接合材１５の軟化温度が通気部材１４の軟化温度よりも低いことのうち、少なくともいずれかが満たされるため、通気部材１４の通気度への影響を与えることが無く、接合材１５に流動性を与えることが可能になる。本実施の形態における容器１２および通気部材１４の配置の場合、容器１２と通気部材１４との間の隙間に接合材１５が流れて、容器１２と通気部材１４とを接合する。つまり、外部から処理を加えることなく、加熱することによって、自動的に熱可塑性の接合材１５が接合箇所に流れ込む。そして、冷却することにより、接合箇所を接合して封止することができる。その結果、通気部材１４の、適性に調整された通気度を変化させずに気体吸着デバイス１１を得ることができる。

本実施の形態の容器１２は、所定量の気体吸着材１３を充填可能な容量を有しており、接合材１５の溶融熱処理温度に耐えることができ、大気中で保管しても空気の侵入が僅かになるようなガスバリア性を有している。容器１２の耐熱温度は、気体吸着材１３の熱処理温度よりも高いことが求められるため、例えば、金属、ならびに、ガラスおよびセラミックス等から選択される無機材料から選択される材料が使用できる。

本実施の形態の通気部材１４は、接合材１５が流動する温度に加熱した場合の通気度の変化が、非常に小さい材料が望ましい。例えば、セラミックスまたはガラスの粉末を焼結させ、適性に調整された通気性を有する材料が望ましい。例えば、通気部材１４としては、その軟化温度が、接合材１５の軟化温度よりも１００℃以上、望ましくは１５０℃以上高いガラス等が望ましい。通気部材１４の大気中での気体吸着材１３の劣化を抑制するため、通気部材１４の通気度は、１０ｃｃ／ｍｉｎ以下であることが望ましい。さらに、通気部材１４は、吸着対象の気体をより短時間で吸着するために、通気部材１４の通気度を０．０１ｃｃ／ｍｉｎ以上とすることが望ましい。

本実施の形態において、接合材１５は、例えば、ガラスが望ましい。熱可塑性であり、気体吸着材１３の熱処理温度程度において、重力により流動することにより、狙いの位置で接合することのできる材料を用いることが望ましい。さらに、例えば、鉄等、容器１２の部材との接合性を有する材料が望ましい。さらに、真空断熱材等、吸着対象の気体の存在する空間での、ガス発生量が少ない材料を用いることが望ましい。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。

図４は、本発明の第３の実施の形態における気体吸着デバイス２１の熱処理前の構成を示す断面図である。

図４において、気体吸着デバイス２１は、容器２２と、気体吸着材２３と、筒状の金属管２６に充填された通気部材２４と、接合材２５とを備えている。容器２２は、一方が封止された、底部２２ｄを有する筒状の金属からなっている。容器２２において、開口部２２ｆ側の第１の部分２２ａの直径は、底部２２ｄ側の第２の部分２２ｂの直径よりも大きく、第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂとは、段部２２ｃを介してつながっている。

ここで、通気部材２４と気体吸着材２３とは、段部２２ｃに設けられた連通孔または隙間等の気体移動通路により、連通している。

なお、容器２２は、円筒形、または円筒形ではない筒状の金属から形成されていてもよい。

気体吸着材２３は、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトを用いて形成され、減圧中において、６００℃で熱処理を行うことにより気体の吸着が可能になる。

通気部材２４は、金属管２６に、軟化温度が７００℃のガラス粉末を充填し、その通気度が、１気圧の圧力差下で、０．１ｃｃ／ｍｉｎとなるように調整されている。本実施の形態において、通気部材２４は円筒形であり、その直径は、容器２２の開口部２２ｆの直径よりも細く、その円筒の長さは、容器２２の開口部２２ｆから段部２２ｃの位置付近の長さと同等である。

接合材２５は、軟化温度が５００℃であり、６２０℃において、充分な流動性を有する低融点ガラスからなる。

図５は、本発明の第３の実施の形態における気体吸着デバイス２１の熱処理後の構成を示す断面図である。

本実施の形態の気体吸着デバイス２１の製造方法の一例について、説明する。

まず、容器２２の開口部を上方にして、容器２２に気体吸着材２３が充填され、通気部材２４が設置された後、接合材２５が設置される。

次に、上述のようにセットされた部材が、減圧加熱炉に設置される。減圧加熱炉において、減圧後、気体吸着材２３の活性化温度である６００℃まで加熱が行われ、活性化処理が行われる。

この後、減圧加熱炉において、接合材２５が充分に流動する温度である、６２０℃まで加熱が行われる。これにより、接合材２５に充分な流動性が与えられ、接合材２５は重力により流動して、容器２２と通気部材２４の隙間に貯留される。この後、減圧加熱炉において、減圧を保ったままの状態で冷却することにより、接合材２５が固化し、容器２２と通気部材２４とが接合される。こうして、気体吸着デバイス２１は、図５に示された熱処理後の状態となる。

この状態において、気体吸着デバイス２１は空気を吸着する。したがって、一般的には、気体吸着デバイス２１は、吸着対象の気体のある空間に設置されるまで、大気に触れないことが必要である。しかしながら、気体吸着デバイス２１においては、通気部材２４を通して、吸着すべき気体が気体吸着材２３に到達する。さらに、通気部材２４の気体の通過する経路の太さおよび長さのうち少なくともいずれかを適切に調整することによって、通気度が制御されている。これにより、通気部材２４は所定の通気度を有し、適切な通気性を有している。

こうして、通気部材２４の通気度が、０．１ｃｃ／ｍｉｎに制御されているので、気体吸着デバイス２１が空気中で取り扱われても、空気接触による気体吸着材２３の消費が抑制される。したがって、気体吸着デバイス２１は大量の吸着すべき気体を吸着することができる。

以下、実施例１から実施例９として、条件を変えて作製した気体吸着デバイスを、大気に接触させてから真空断熱材に適用した例を説明する。

量産時を考慮すると、真空断熱材に適用した後、真空断熱材内部の空気の吸着完了までの時間は短いことが望ましい。したがって、ここでは、真空断熱材内部の、空気の吸着完了までの時間も併せて評価した。

各実施例では、気体吸着材３，１３，２３として、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトを、デバイス１個につき１．５ｇ用いた。この気体吸着材３，１３，２３の窒素吸着量は、吸着平衡圧１０Ｐａにおいて、１ｇにつき５ｃｃである。

通気度測定に関しては、堀場エステック製の流量計を、窒素吸着量測定についてはカンタクローム製のオートソーブを、それぞれ用いて行った。

図６は、本発明の第１の実施の形態から第３の実施の形態で説明した気体吸着デバイス１，１１，２１について、大気接触時間が１０分の例に関して、実施例１から実施例７までの条件および測定結果を示した図である。

（実施例１）
実施例１においては、図１に示される気体吸着デバイス１が用いられる。気体吸着デバイス１は、容器２と、気体吸着材３と、焼結体からなる通気部材４とからなる。気体吸着デバイス１においては、厚さ０．３ｍｍ、直径２０ｍｍ、深さ１０ｍｍのステンレス製の容器２に気体吸着材３が充填された後、通気部材４が機械的作用によって接合されている。通気部材４は、ガラス粉末をプレス後、７５０℃で焼結させて、直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍに作製する。通気部材４の通気度は、０．５ｃｃ／ｍｉｎである。

この気体吸着デバイス１を作製した後、直ちに窒素吸着量を測定した結果は、吸着平衡圧１０Ｐａにおいて、７．５ｃｃである。さらに、大気に１０分間接触させた後、窒素吸着量を測定した結果は、２．５ｃｃである。これは、１０分間大気に接触させるため、通気度が０．５ｃｃ／ｍｉｎの通気部材４を通して、５ｃｃの空気が容器２内に侵入し、気体吸着材３の吸着量が５ｃｃ分消費されたためであると考えられる。

実施例１の気体吸着デバイス１を、大気に１０分間接触させた後、真空断熱材に適用した結果、断熱性能の向上を確認することができる。この断熱性能の向上の理由は、次のように考えられる。通気度が制御された通気部材４を通して、吸着すべき気体が気体吸着材３に到達することにより、空気中で取り扱っても、空気接触による気体吸着材３の消費を抑制することができる。その結果、吸着すべき気体を吸着することができる。したがって、気体吸着デバイス１が、真空断熱材の外被材の内部に残留した気体を吸着除去することにより、断熱性能の向上が得られる。

この真空断熱材の外被材の内部に残留した気体は、工業的な真空排気工程では除去しきれなかった気体である。なお、真空断熱材内の気体の吸着は、６時間で完了し、短時間での吸着が可能であることが判る。

（実施例２）
実施例２においては、実施例１と同様に、図１に示される気体吸着デバイス１が用いられる。実施例１と異なる条件は、通気部材４が直径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの大きさに作製され、通気部材４の通気度が、０．１ｃｃ／ｍｉｎであることである。他の条件は実施例１と同じである。

この気体吸着デバイス１を作製した後、直ちに窒素吸着量を測定した結果は、吸着平衡圧１０Ｐａにおいて、７．５ｃｃである。さらに、大気に１０分間接触させた後に、窒素吸着量を測定した結果は、６．５ｃｃである。

これは、１０分間大気に接触させたとき、通気度が０．１ｃｃ／ｍｉｎの通気部材４を通して１ｃｃの空気が容器内に侵入し、気体吸着材３の吸着量が１ｃｃ分消費されるためであると考えられる。

ここで、通気部材の通気度は０．１ｃｃと、実施例１の通気部材の通気度と比較して１／５になっている。これは、通気部材４の厚さを、実施例１と比較して５倍にしているためであり、通気度は、厚さに反比例するということが判る。

実施例２の気体吸着デバイス１を大気に１０分間接触させた後、真空断熱材に適用した結果、断熱性能の向上を確認することができる。この断熱性能の向上の理由は、実施例１の断熱性能の向上の理由と同じだと考えられる。なお、真空断熱材内の気体の吸着は、１日で完了し、短時間での吸着が可能であることが判る。

（実施例３）
実施例３においては、図３に示される構成を有する気体吸着デバイス１１が用いられる。気体吸着デバイス１１は、段部１２ｃを有し、長さ９０ｍｍであり、開口部１２ｆ側の第1の部分１２ａの直径が、第２の部分１２ｂの直径に比較して大きく、開口部１２ｆから１０ｍｍまでの第1の部分１２ａの直径は１２ｍｍである。また、開口部１２ｆから１０ｍｍの部分から底部１２ｄまでの８０ｍｍの、第２の部分１２ｂの直径は９ｍｍである。気体吸着デバイス１１においては、厚さが０．３ｍｍのアルミ製の容器１２と、ガラス粉末をプレスした後、７３０℃で焼結させて直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍに作製した通気部材１４とにより形成される空間に、気体吸着材１３が配設されている。

気体吸着材１３は、容器１２と通気部材１４とによって、完全に覆われている。さらに、通気部材１４と容器１２との隙間には、接合材１５が設置されている。この気体吸着デバイス１１は、減圧加熱炉で６２０℃において熱処理が行われた後、冷却されている。

実施例３の通気部材１４の通気度は、０．０５ｃｃ／ｍｉｎである。

この気体吸着デバイス１１を作製した後、直ちに窒素吸着量を測定した結果は、吸着平衡圧１０Ｐａにおいて、７．５ｃｃである。さらに、大気に１０分間接触させた後に、窒素吸着量を測定した結果は、７ｃｃである。

これは、１０分間大気に接触させたため、通気度が０．０５ｃｃ／ｍｉｎの通気部材を通して、０．５ｃｃの空気が容器内に侵入し、気体吸着材の吸着量が０．５ｃｃ分消費されるためであると考えられる。

実施例３の気体吸着デバイス１１を、大気に１０分間接触させた後、真空断熱材に適用した結果、断熱性能の向上を確認することができる。この断熱性能の向上の理由は、次のように考えられる。通気度が制御された通気部材１４を通して、吸着すべき気体が気体吸着材１３に到達するので、空気中で取り扱っても空気接触による気体吸着材１３の消費が抑制される。その結果、吸着すべき気体を吸着することができる。したがって、気体吸着デバイス１１が、真空断熱材の外被材の内部に残留した気体を吸着除去することにより、断熱性能の向上が得られる。

この真空断熱材の外被材の内部に残留した気体は、工業的な真空排気工程では除去しきなかった気体である。なお、真空断熱材内の気体の吸着は、２日で完了し、短時間での吸着が可能であることが判る。

（実施例４）
実施例４においては、実施例３と同様に、図３に示される気体吸着デバイス１１が用いられる。実施例３と異なる条件は、通気部材１４が、直径１０ｍｍ、長さ５ｍｍに作製され、通気部材４の通気度が、０．１ｃｃ／ｍｉｎであることである。その他の条件は、実施例３と同様である。

この気体吸着デバイス１１を作製した後、直ちに窒素吸着量を測定した結果は、吸着平衡圧１０Ｐａにおいて、７．５ｃｃである。さらに、大気に１０分間接触させた後に、窒素吸着量を測定した結果は、６．５ｃｃである。

これは、１０分間大気に接触させたために、通気度が０．１ｃｃ／ｍｉｎの通気部材１４を通して、１ｃｃの空気が容器内に侵入し、気体吸着材１３の吸着量が１ｃｃ分消費されるためであると考えられる。

ここで、通気部材１４の通気度は、０．１ｃｃと、実施例３の通気部材１４の通気度と比較して２倍になっている。これは、通気部材１４の長さが、実施例３に比較して０．５倍になっているためであり、通気度は長さに反比例するということが判る。

実施例４の気体吸着デバイス１１を、大気に１０分間接触させた後、真空断熱材に適用した結果、断熱性能の向上を確認することができる。この断熱性能の向上の理由も次のように考えられる。通気度が制御された通気部材１４を通して、吸着すべき気体が気体吸着材１３に到達する。これにより、気体吸着デバイス１１は、空気中で取り扱っても空気接触による気体吸着材１３の消費が抑制され、吸着すべき気体を吸着することができる。したがって、気体吸着デバイス１１が、真空断熱材の外被材の内部に残留した気体を吸着除去することにより、断熱性能の向上が得られる。

この真空断熱材の外被材の内部に残留した気体は、工業的な真空排気工程では除去しきなかった気体である。なお、真空断熱材内の気体の吸着は、１日で完了し、短時間での吸着が可能であることが判る。

（実施例５）
実施例５においては、実施例３と同様に、図３に示される気体吸着デバイス１１が用いられる。実施例３と異なるのは、条件が、通気部材１４がガラス粉末をプレス後、７１０℃で焼結されて直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍに作製され、通気部材１４の通気度は０．１ｃｃ／ｍｉｎであることである。その他の条件は実施例３と同様である。

この気体吸着デバイス１１を作製した後、直ちに窒素吸着量を測定した結果は、吸着平衡圧１０Ｐａにおいて７．５ｃｃである。さらに、大気に１０分間接触させた後、窒素吸着量を測定した結果は、６．５ｃｃである。

これは、１０分間大気に接触させるため、通気度が０．１ｃｃ／ｍｉｎの通気部材１４を通して、１ｃｃの空気が容器内に侵入して、気体吸着材１３の吸着量が１ｃｃ分消費されるためであると考えられる。

ここで、通気部材１４の形状は実施例３と同じであるが、通気部材１４の通気度は、０．１ｃｃ／ｍｉｎと実施例３に比較して２倍になっている。これは、実施例５の通気部材１４の焼結温度が、７１０℃と、実施例３の通気部材１４の焼結温度である７３０℃よりも低いため、焼結度合いが少ない、すなわち空隙が多くなっており、同一形状であれば、より通気度が大きくなっているためであると考えられる。

実施例５の気体吸着デバイス１１を大気に１０分間接触させた後、真空断熱材に適用した結果、断熱性能の向上を確認することができる。この断熱性能の向上の理由も、実施例３の断熱性能の向上の理由と同じと考えられる。なお、真空断熱材内の気体の吸着は１日で完了し、短時間での吸着が可能であることが判る。

（実施例６）
実施例６においては、図５に示される気体吸着デバイス２１が用いられる。気体吸着デバイス２１は、段付き形状を有し、長さ９０ｍｍであり、開口部２２ｆ側の直径が他の部分に比較して大きい。開口部２２ｆから１０ｍｍまでの第１の部分２２ａの直径は、１２ｍｍであり、開口部２２ｆから１０ｍｍの部分から底部２２ｄまでの８０ｍｍの第２の部分２２ｂの直径は、９ｍｍである。

気体吸着デバイス２１においては、厚さが０．３ｍｍのアルミ製の容器２２と、外径１．４ｍｍ、内径１ｍｍ、長さ１０ｍｍの金属管２６にガラス粉末を充填させた通気部材２４とにより形成される空間に、気体吸着材２３が配設されている。そして、通気部材２４と容器２２との隙間には、接合材２５が設置されている。この気体吸着デバイス２１は、減圧加熱炉で６２０℃で熱処理を行った後、冷却される。

この気体吸着デバイス２１を作製した後、直ちに窒素吸着量を測定した結果は、吸着平衡圧１０Ｐａにおいて、７．５ｃｃである。さらに、大気に１０分間接触させた後、窒素吸着量を測定した結果は、７ｃｃである。

これは、１０分間大気に接触させるため、通気度が０．０５ｃｃ／ｍｉｎの通気部材２４を通して、０．５ｃｃの空気が容器内に侵入し、気体吸着材の吸着量が０．５ｃｃ分消費されるためであると考えられる。

ここで、通気部材２４は、その形状のために、作製時に容器２２の開口部２２ｆ付近に、容器２２の側面と略平行に設置することは困難である。しかしながら、通気部材２４と容器２２の側面との角度に関わらず、通気部材２４を気体が通る長さは同じである。そのため、通気部材２４と容器２２の側面との角度に関わらず、通気度は同じであることも確認されている。

実施例６の気体吸着デバイス２１を、大気に１０分間接触させた後、真空断熱材に適用した結果、断熱性能の向上を確認することができる。この断熱性能の向上の理由も、上述した各実施例の断熱性能の向上の理由と同じと考えられる。なお、真空断熱材内の気体の吸着は、２日で完了し、短時間での吸着が可能であることが判る。

（実施例７）
実施例７においては、図５に示される気体吸着デバイス２１が用いられる。実施例６と異なる条件は、通気部材２４が、外径２．４ｍｍ、内径２ｍｍ、長さ１０ｍｍの金属管２６にガラス粉末を充填して作製されることと、通気部材２４の通気度は、０．２ｃｃ／ｍｉｎであることである。

この気体吸着デバイス２１を作製した後に、直ちに窒素吸着量を測定した結果は、吸着平衡圧１０Ｐａにおいて、７．５ｃｃである。さらに、大気に１０分間接触させた後に、窒素吸着量を測定した結果は、５．５ｃｃである。

これは、１０分間大気に接触させるため、通気度が０．２ｃｃ／ｍｉｎの通気部材２４を通して、２ｃｃの空気が容器内に侵入し、気体吸着材２３の吸着量が２ｃｃ分消費されるためであると考えられる。

実施例７の気体吸着デバイス２１を大気に１０分間接触させた後、真空断熱材に適用した結果、断熱性能の向上を確認することができる。この断熱性能の向上の理由も、実施例６の断熱性能の向上の理由と同じと考えられる。なお、真空断熱材内の気体の吸着は、６時間で完了し、短時間での吸着が可能であることが判る。

（実施例８）
実施例８においては、実施例３と同様に、図３に示される構成を有する気体吸着デバイス１１が用いられる。実施例３と異なる条件は、通気部材１４が、ガラス粉末をプレス後、６５０℃で焼結されて直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍに作製され、その結果、通気部材１４の通気度は、２０ｃｃ／ｍｉｎであることである。

実施例８では、通気部材１４の通気度が、実施例１から実施例７までの通気部材４，１４，２４の通気度に比較して著しく大きい。このため、より短い大気との接触時間で、大量の気体を吸着し、気体吸着材１３の吸着量が消費されると考えられる。そこで、大気接触時間を１５秒として評価を行う。

この気体吸着デバイス１１を作製後に、直ちに窒素吸着量を測定した結果は、吸着平衡圧１０Ｐａにおいて、７．５ｃｃである。さらに、大気に１５秒接触させた後に、窒素吸着量を測定した結果は、２．５ｃｃである。

これは、１５秒間大気に接触させるため、通気度が２０ｃｃ／ｍｉｎの通気部材１４を通して、５ｃｃの空気が容器１２内に侵入して、気体吸着材１３の吸着量が５ｃｃ分消費されたためであると考えられる。

以上のように、実施例８では、通気部材１４の通気度が他の実施例に比較して著しく大きいため、大気接触時間が１５秒と短くても、気体吸着材１３の消費が大きくなっていることが判る。

ここで、通気部材１４の通気度は、２０ｃｃ／ｍｉｎと、他の実施例に比較して大きくなっているが、これは、焼結温度が６５０℃と、他の実施例に比較して低いので、空隙が多いためである。

実施例８の気体吸着デバイス１１を、大気に１５秒間接触させた後、真空断熱材に適用した結果、断熱性能の向上を確認することができる。この断熱性能の向上の理由も、実施例３の断熱性能の向上の理由と同じだと考えられる。なお、真空断熱材内の気体の吸着は、１時間で完了し、短時間での吸着が可能であることが判る。

（実施例９）
実施例９においては、実施例３と同様に、図３に示される構成を有する気体吸着デバイス１１が用いられる。実施例３と異なる条件は、気体吸着デバイス１１が、段付き形状を有し、通気部材１４がガラス粉末をプレス後、７８０℃で焼結されて、直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍに作製されることと、その結果、通気部材１４の通気度は、０．００５ｃｃ／ｍｉｎであることである。

ここで、通気部材１４の通気度は、流量計の測定限界以下となる。したがって、通気度を測定するため、通気部材１４の面積を１０倍にして通気度を測定し、０．０５ｃｃ／ｍｉｎとなるように調整する。

この気体吸着デバイス１１を作製後に、直ちに窒素吸着量を測定した結果は、吸着平衡圧１０Ｐａにおいて、７．５ｃｃである。さらに、大気に１０分接触させた後に、窒素吸着量を測定した結果は、７．４５ｃｃである。

これは、１０分間大気に接触させるため、通気度が０．００５ｃｃ／ｍｉｎの通気部材１４を通して、０．０５ｃｃの空気が容器内に侵入し、気体吸着材の吸着量が０．０５ｃｃ分消費されたためであると考えられる。

実施例９の気体吸着デバイス１１を大気に１０分間接触させた後、真空断熱材に適用した結果、断熱性能の向上を確認することができる。この断熱性能の向上の理由も実施例３の断熱性能の向上の理由と同じと考えられる。なお、真空断熱材内の気体の吸着には、１５日間要することから、短時間での吸着は困難であることが判る。

ここで、異なる圧力間の気体の流量は、圧力差の増加関数で示される。そのため、通気部材４の通気度が小さい場合、気体吸着デバイス１１が、例えば真空断熱材のように圧力が小さい空間の気体を吸着するには、気体吸着デバイス１１による気体の吸着完了まで時間がかかる。したがって、目的により通気度を適正な値に調整することによって、適正仕様の気体吸着デバイスを得ることができる。

以上のように、焼結体からなる通気部材１４の通気度は、焼結度による空隙率および形状に依存し、同じ形状では、気体が通る面積に比例し、長さに反比例することが判った。したがって、異なる材質からなる通気部材１４であっても、気体が通る面積および長さの少なくともいずれかを適正化することによって、目的とする通気度を得ることができる。

したがって、次のようにして、好ましい気体吸着デバイスを得ることができる。気体吸着デバイスは、通気部材を通して、吸着すべき気体が気体吸着材に到達するように構成される。さらに、通気部材を、気体が通過する経路の太さおよび長さの少なくともいずれかが適正な値に設定された通気性を有する材料から形成される。これにより通気度を制御することができる。これにより、空気中で取り扱っても、空気接触による気体吸着材の消費を抑制することの可能な気体吸着デバイスを得ることができる。その結果、気体吸着デバイスは、吸着対象の気体を大量に吸着することができる。

さらに、吸着対象の気体に水分が含まれている場合であっても、吸着対象の気体が存在する空間に、水分吸着材と実施の形態で説明した気体吸着デバイスとを配置すればよい。この場合、主に水分吸着材が水分を吸着するため、気体吸着材が水分を吸着する割合が低減される。すなわち、水分吸着材は水分が含まれる空間の水分を直接吸着するが、気体吸着材は通気部材を通して水分を吸着する。そのため、通気部材の通気度を適性な値に設定することにより、水分が通気部材を通して気体吸着材に吸着される割合に比べて、水分吸着材に水分が吸着される割合が支配的になり、気体吸着材の消費を抑えることができる。

さらに、実施の形態の気体吸着デバイスによれば、吸着対象の気体の存在する空間に適用した後に、容器内外を連通化して気体吸着を開始する必要がなく、吸着対象の気体の存在する空間への適用に際しての工数を低減することが可能となる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。

図７は、本発明の第４の実施の形態における気体吸着デバイス３１の熱処理前の構成を示す断面図である。

図７において、気体吸着デバイス３１は、容器３２と、気体吸着材３３と、通気部材３４と、接合材３５ａと、蓋３６とを有する。蓋３６は、容器３２と蓋３６との接点３７、および、通気部材３４と蓋３６との接点３８それぞれの付近において傾斜して、傾斜部３６ｂが形成されている。図７に示されるように、断面図において、それぞれの接点３７，３８が、その傾斜部３６ｂの最下点となるＶ形状が形成されている。

通気部材３４は、蓋３６の孔部３６ａを通って、容器３２および蓋３６の外側へ突出している。

なお、以下の説明においては、容器３２と蓋３６とを含めて容器と記すこともあり得る。

なお、本実施の形態、および、後述の第５の実施の形態および第６の実施の形態においては、断面図を用いて説明する。容器３２および蓋３６は、平面視において円形または方形等の、鍋様の形状を有している。気体吸着材３３は、円盤状または方形状等の形状を有してもよい。通気部材３４は、円柱状、角柱状、または壁状等の形状を有してもよい。

図８は、本発明の第４の実施の形態における気体吸着デバイス３１の熱処理後の構成を示す断面図である。

図８に示されるように、容器３２と蓋３６との間、および、通気部材３４と蓋３６との間それぞれの、断面図においてＶ形状をなしている部分に、接合材３５ａが流れ込む。これによって接合層３５ｂが形成される。形成された接合層３５ｂによって、容器３２と蓋３６、および、通気部材３４と蓋３６が接合されている。したがって、容器３２と蓋３６との接合部３７ａ、および、通気部材３４と蓋３６との接合部３８ａそれぞれが、接合層３５ｂによって覆われることとなる。

さらに、通気部材３４の表面も、接合層３５ｂにより被われている。このため、大気中に保管しても、通気部材３４を通して気体吸着材３３に空気が到達せず、劣化を抑制することが出来る。図７に示された熱処理前の状態では、気体吸着材３３は空気を吸着しない。このため、気体吸着材３３が大気中で取り扱われても、空気を吸着することによる気体吸着材３３の劣化は起こらない。

図８に示される気体吸着デバイス３１は、使用時には、接合層３５の突出部分が取り除かれる（詳細は後述する。図１１を参照）。

次に、第４の実施の形態の気体吸着デバイス３１の製造方法の一例について、説明する。

まず、図７に示されるように、容器３２に気体吸着材３３が配置されて、蓋３６、および通気部材３４が設置された後、接合材３５ａが設置される。

そして、上述の説明の通りセットされた気体吸着デバイス３１の部材が、真空加熱炉に設置されて、減圧された後、気体吸着材３３の活性化温度まで加熱され、活性化処理が行われる。

この際、接合材３５ａには充分な流動性が与えられるので、溶融した接合材３５ａが蓋３６の傾斜に沿って流れ込む。さらに、溶融した接合材３５ａは、溶融した接合材３５ａが通気部材３４の表面を被うように予め設置されている。この後、気体吸着デバイス３１の部材が、減圧を保ったまま冷却されることにより、接合材３５ａが固化して接合層３５ｂとなる。この接合層３５ｂが、容器３２と蓋３６、および、通気部材３４と蓋３６とを接合する。さらに、通気部材３４が接合層３５ｂに被われて、気体吸着デバイス３１は図８に示された構成となる。

図８の状態では、気体吸着材３３は、容器３２、接合層３５ｂ、および、蓋３６で形成される空間内にあるため、外部から空気が侵入せず、長期間大気中で保管しても吸着量が低下しない。

本実施の形態の容器３２は、所定量の気体吸着材３３を配置可能な容量を有しており、接合材３５ａの溶融熱処理温度に耐えることができ、大気中で保管しても空気の侵入が僅かになるようなガスバリア性を有している。容器３２の耐熱温度は、気体吸着材３３の熱処理温度、および、接合材３５ａが流動する温度よりも高いことが求められる。したがって、例えば、容器３２の材料としては、金属、ならびに、ガラスおよびセラミックス等の無機材料等から選択される材料が使用される。

気体吸着材３３としては、化学吸着または物理吸着による各種吸着材、例えば、各種金属系ゲッターまたはゼオライト等の気体吸着性の材料を用いることができる。さらに、気体吸着材３３としては、減圧中で熱処理を行うことで吸着特性を獲得する材料を用いることが、より望ましい。

接合材３５ａとしては、熱可塑性であり、気体吸着材３３の熱処理温度程度の温度で流動性が得られる材料であるガラスを用いることが望ましい。ガラスは、無機物質からなる非結晶性で、熱可塑性の材質からなり、酸化硼素、酸化珪素、および酸化ビスマス等を主成分とする。

通気部材３４は、接合材３５ａが流動する温度に加熱した場合に、通気度の変化が非常に小さい材料が望ましい。例えば、セラミックスまたはガラスの粉末を焼結させる等して無機多孔体とした材料が望ましい。通気部材３４の材料としては、例えば、その軟化温度が、接合層３５ｂの軟化温度よりも１００℃以上、望ましくは１５０℃以上高いガラス等が望ましい。さらに、通気部材３４の材料としては、大気中での気体吸着材３３の劣化を抑制するため、通気度が、０．５ｃｃ／ｍｉｍ以下、望ましくは、０．３ｃｃ／ｍｉｍ以下、さらに望ましくは、０．１ｃｃ／ｍｉｍ以下の特性を有することが望ましい。

無機多孔体は、ガラス、セラミックス、またはカーボン等の無機材料から構成され、空気等を通すための貫通孔が存在するものである。

本明細書中において、「傾斜」とは、蓋３６の接合材３５ａが設置される部分が、鉛直方向に対して傾きを有していることを意味している。つまり、接合材３５ａが溶融した際、重力により、蓋３６および容器３２、ならびに、蓋３６および通気部材３４それぞれの接合部３７ａ，３８ａに向かって、接合材３５ａが流動するような形状を「傾斜」と呼ぶ。

図７，図８等に示されるように、断面図において、容器３２の壁面３２ａと、蓋３６の傾斜部３６ｂとで、Ｖ形状が形成される。このＶ形状では、鋭角をなす部分が、重力方向、すなわち鉛直方向において下方にあることにより、溶融状態の接合材３５ａが、Ｖ形状の鋭角をなす部分に重力によって流れ込み、効率的に溜まる。

蓋３６は、容器３２の開口部を被い、容器３２、通気部材３４、および、接合材３５ａが溶解した後に固化した接合層３５ｂが、空間を形成する。したがって、気体吸着デバイス３１が大気中で保管されても空気の侵入は抑制される。蓋３６の材料としては、金属、ならびに、ガラスおよびセラミックス等の無機材料から選択される材料が使用でき、生産の効率化等を考慮すると、容器３２と同一の材料を用いることが望ましい。

また、本実施の形態において、容器３２、通気部材３４、接合層３５ｂ、および、蓋３６により形成される空間は、容器３２、通気部材３４、接合層３５ｂ、および、蓋３６によって完全に覆われており、必要量の気体吸着材３３を収容できる容積を有する。

以上の構成により、気体吸着デバイス３１が大気中で保管されても気体吸着材３３に到達する空気は非常に少なく、気体吸着材３３の劣化が抑制される。その結果、気体吸着材３３が、真空断熱材の内部に存在する吸着対象の空気を大量に吸着することが可能となるため、真空断熱材の内圧を充分に低下させることができる。したがって、優れた断熱性能を達成可能な気体吸着デバイス３１を得ることができる。

（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。

図９は、本発明の第５の実施の形態における気体吸着デバイス３１の熱処理前の構成を示す断面図である。

図９において、気体吸着デバイス３１は、容器３２と、気体吸着材３３と、通気部材３４と、接合材３５ａと、蓋３６とを有する。蓋３６は、容器３２と蓋３６との接点３７、および、通気部材３４と蓋３６との接点３８、それぞれの付近において傾斜しており、それぞれの接点３７，３８が、その傾斜の最下点となるようなＶ形状が形成されている。

図１０は、本発明の第５の実施の形態における気体吸着デバイス３１の熱処理後の構成を示す断面図である。

図１０に示されるように、容器３２および蓋３６、ならびに、通気部材３４および蓋３６それぞれの、断面図においてＶ形状が形成されている部分に、接合材３５ａが流れ込むことによって、接合層３５ｂが形成される。形成された接合層３５ｂによって、容器３２および蓋３６、ならびに、通気部材３４および蓋３６それぞれが接合されている。

本実施の形態の気体吸着デバイス３１は、通気部材３４の一部が接合層３５ｂに覆われずに、容器３２の外側の空気に触れている点を除いて、第４の実施の形態の気体吸着デバイス３１と共通する構成を有している。

図９に示された熱処理前の状態では、気体吸着材３３は空気を吸着しない。そのため、気体吸着材３３が大気中で取り扱われても、空気を吸着することによる気体吸着材３３の劣化は起こらない。気体吸着材３３は、減圧下で熱処理することにより、吸着特性が付与される。

図１０で示された熱処理後においては、気体吸着材３３は大気に接触すると劣化してしまう。そのため、気体吸着材３３を大気に触れさせずに、気体吸着デバイス３１を何らかの容器に密封することが求められる。気体吸着材３３を密封する方法としては、真空中で、気体吸着デバイス３１をガスバリア性を有するラミネートフィルムに密封する等の方法がある。この場合、真空断熱材の真空度を上げるために用いる際には、気体吸着デバイス３１をラミネートフィルムから取り出して使用する。

本実施の形態の気体吸着デバイス３１の製造方法の一例について、説明する。

まず、容器３２に気体吸着材３３が充填されて、蓋３６および通気部材３４が設置された後、接合材３５ａが設置される。

次に、上記の通りセットされた気体吸着デバイス３１の部材が真空加熱炉に設置されて、減圧された後、気体吸着材３３の活性化温度まで加熱され、活性化処理が行われる。

この際、接合材３５ａには充分な流動性が与えられるので、溶融した接合材３５ａは、蓋３６のＶ形状の傾斜に沿って流れ込む。この後、減圧を保ったまま冷却することにより、接合材３５ａが固化して接合層３５ｂとなる。この接合層３５ｂが、容器３２および蓋３６、ならびに、通気部材３４および蓋３６を接合する。このようにして、気体吸着デバイス３１は、図１０に示された状態になる。

この状態で、気体吸着デバイス３１は空気を吸着することが可能であるため、真空断熱材に適用することにより、空気を吸着して、真空断熱材の真空度を向上させることができ、断熱性に優れた真空断熱材を得ることできる。

（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。

図１１は、本発明の第６の実施の形態における、図８に示した気体吸着デバイス３１の接合層３５ｂの一部を除去した後の構成を示す断面図である。

図１１に示されるように、第４の実施の形態で説明した気体吸着デバイス３１において、通気部材３４を被う接合層３５ｂの一部を除去することにより、通気部材３４を通して気体吸着材３３に空気が到達する状態になっている。

図１２は、本発明の第６の実施の形態における気体吸着デバイス３１を適用した真空断熱材４７の断面図である。

第６の実施の形態の真空断熱材４７の製造方法の一例について、説明する。

図１２に示されるように、真空断熱材４７において、芯材４８、および、通気部材３４を被う接合層３５ｂの一部が除去された気体吸着デバイス３１が、ガスバリア性を有する外被材４９内部に設置される。真空ポンプが接続されたチャンバー内等で、真空断熱材４７の外被材４９の内部が減圧された後、外被材４９の開口部が封止されて、真空断熱材４７が作製される。

外被材４９が封止された時点では、外被材４９内部には、僅かに真空ポンプで除去しきれなかった空気が存在する。気体吸着デバイス３１においては、気体吸着材３３が、通気部材３４を通して空気を吸着除去し、外被材４９内の圧力が低下することで、真空断熱材４７の断熱性能を向上させることができる。

芯材４８としては、ポリスチレンまたはポリウレタン等のポリマー材料の連通気泡体、無機材料の連通気泡体、無機および有機の粉末、ならびに、無機および有機の繊維材料等から選択される材料が利用できる。またこれらの混合物も芯材４８として使用することができる。

外被材４９としては、ガスバリア性を有する材料が利用でき、金属容器またはガラス容器、樹脂と金属の積層されたガスバリア容器、ならびに、表面保護層、ガスバリア層および熱溶着層によって構成されるラミネートフィルム等の、気体侵入を阻害可能な、種々の材料および複合材料が利用できる。

簡便な方法としては、次のような方法を使用することができる。熱融着層を有する三方がヒートシールされた、袋状のラミネートフィルムを用いて外被材４９を用意する。そして、外被材４９の内部に、芯材４８と気体吸着デバイス３１とを挿入して、この外被材４９を真空チャンバー内に設置し、減圧下で外被材４９の残り一辺の開口部をヒートシールする。

第６の実施の形態において、気体吸着デバイス３１は、大気中で取り扱われてから真空断熱材４７に適用されている。大気中で取り扱われる時間が、短時間であれば、大気を吸着することによる気体吸着材３３の劣化は少ない。したがって、気体吸着デバイス３１は、真空断熱材４７内の気体を大量に吸着することができる。

なお、接合層３５ｂを除去する方法は、金属製のやすり、紙やすり、ドリル、およびグラインダー等から選択される方法による機械的研磨等を用いることができる。

以下、第６の実施の形態について、実施例１０から実施例１５に条件を変えて作製した気体吸着デバイス３１と、これを適用した真空断熱材４７について説明する。あわせて、比較例１から比較例３についても説明する。

実施例１０〜実施例１５、および、比較例１〜比較例３においては、気体吸着デバイス３１の効果を評価するために、通気部材３４以外の気体吸着デバイス３１の構成部材は、同じ部材を使用する。

また、製造方法は、以下のとおりである。

容器３２としては、厚さ０．３ｍｍのステンレス製容器を、気体吸着材３３としては、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトを、接合材３５ａとしては、ガラスを、蓋３６としては、厚さ０．３ｍｍのステンレス製の蓋を、それぞれ用いる。

気体吸着デバイス３１は、大気中で部材を組立てした後、真空熱処理炉に設置して、気体吸着材３３を活性化させ、接合材３５ａを融解させた後に冷却して作製する。

芯材４８としては、グラスウール積層体を、外被材としては、ナイロンフィルム層、アルミ箔層およびポリエチレン層で構成されるラミネートフィルムの三方をヒートシールした袋を使用する。外被材４９の袋の内部に、芯材４８および気体吸着デバイス３１を配置し、真空チャンバー内で、１０Ｐａまで真空引きを行った後、外被材４９の残りの一辺をヒートシールして、真空断熱材４７を作製する。

また、真空断熱材４７の大きさは、縦９００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚さ５ｍｍとする。

通気部材３４について通気度の評価としては、気体吸着デバイス３１について窒素吸着量の評価を、真空断熱材４７について熱伝導率の評価をそれぞれ実施する。

通気部材３４の通気度測定に関しては、堀場エステック製の流量計を、気体吸着デバイス３１の窒素吸着量測定については、カンタクローム製のオートソーブを、真空断熱材４７の熱伝導率測定については、英弘精機製のオートラムダをそれぞれ用いる。

熱伝導率評価は、真空断熱材４７作製後の初期熱伝導率の評価に加えて、８０℃の恒温炉に２００日保管し、外被材４９を通して外被材４９内部に経時的に侵入する空気量を加速させた評価も実施する。実施例における外被材４９を用いた場合、８０℃にて２００日保管することは、常温保管の約４年に相当するものと考えられる。

図１３は、本発明の第６の実施の形態における、気体吸着デバイス３１の実施例１０から実施例１５までの条件および評価結果を示す図である。また、図１４は、同実施の形態における、比較例１から比較例３までの条件および評価結果を示す図である。

（実施例１０）
実施例１０においては、図１１に示された気体吸着デバイス３１が用いられる。気体吸着材３３としては、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトを１．５ｇ用いている。また、通気部材３４としては、プレス後、焼結されたガラス粉末を用いている。これらの部材と、容器３２、蓋３６、および接合材３５ａとを大気中で組立てた後、活性化熱処理し、封止の熱処理をし、気体吸着デバイス３１を作製する。

蓋３６の傾斜の角度は３０°であり、蓋３６と容器３２の接触部との断面はＶ形状をなしている。さらに、容器３２と蓋３６との接合に際して、十分な歩留まりを得るために必要な接合材３５ａの量は、０．３ｇ以上である。

通気部材３４の通気度は０．１ｃｃ／ｍｉｎである。

気体吸着デバイス３１について、通気部材３４を被う接合層３５ｂを除去した後、直ちに窒素吸着量を測定した結果は、３．５ｃｃ／ｇである。

気体吸着デバイス３１を適用した真空断熱材４７の初期の熱伝導率、および、２００日経過後の熱伝導率は、それぞれ、０．００２０Ｗ／ｍＫ、０．００２０Ｗ／ｍＫであり、後述する比較例１、比較例２および比較例３よりも低く、優れた断熱性能を示すことがわかる。

（実施例１１）
実施例１１においては、図１０に示される気体吸着デバイス３１が用いられる。気体吸着材３３としては、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトを１．５ｇ用い、通気部材３４としては、プレス後、焼結したガラス粉末を用いる。これらの部材と、容器３２、蓋３６および接合材３５ａとを大気中で組立てた後、活性化熱処理、封止の熱処理をして気体吸着デバイス３１を作製する。

蓋３６の傾斜の角度は３０°であり、蓋３６と容器３２の接触部の断面はＶ形状をなしている。さらに、容器３２と蓋３６との接合において、十分な歩留まりを得るために必要な接合材３５ａは、０．３ｇ以上である。

通気部材３４の通気度は、０．１ｃｃ／ｍｉｎである。

この気体吸着デバイス３１について、通気部材３４を被う接合層３５ｂを除去した後、大気中で１０分放置して、窒素吸着量を測定した結果は、２．５ｃｃ／ｇである。実施例１０に比較して吸着量が１ｃｃ少なくなっている。この理由は、通気度が０．１ｃｃ／ｍｉｎの通気部材３４を、１０分間で空気が１ｃｃ通過し、空気が気体吸着材３３に吸着されるためであると考える。

この気体吸着材３３を適用した真空断熱材４７の、初期の熱伝導率、および２００日経過後の熱伝導率は、それぞれ、０．００２０Ｗ／ｍＫ、０．００２０Ｗ／ｍＫであり、比較例１、比較例２および比較例３よりも低く、優れた断熱性能を示すことがわかる。

ここで、この気体吸着材３３を適用した真空断熱材４７の、初期の熱伝導率、および２００日経過後の熱伝導率は、真空断熱材４７への適用時点の残存吸着量が、より多い実施例１０と同等である。この理由は、初期の残存空気量に、２００日経過による侵入空気量を加えた量が２．５ｃｃ以下であるため、これ以上の残存吸着量があれば、熱伝導率は同等になるためである。

（実施例１２）
実施例１２においては、図１１に示される気体吸着デバイス３１が用いられる。気体吸着材３３としては、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトを１．５ｇ用い、通気部材２４としては、プレス後、焼結されたガラス粉末を用いる。これらの部材と、容器３２、蓋３６、および接合材３５ａとを大気中で組立てた後、活性化熱処理し、封止の熱処理をして、気体吸着デバイス３１を作製する。

蓋３６の傾斜の角度は３０°であり、蓋３６と容器３２との接触部の断面は、Ｖ形状をなしている。さらに、容器３２と蓋３６との接合において、十分な歩留まりを得るために必要な接合材３５ａの量は、０．３ｇ以上である。

通気部材３４の通気度は、０．１ｃｃ／ｍｉｎである。

この気体吸着デバイス３１について、通気部材３４を被う接合層３５ｂを除去した後、大気中で２０分放置して、窒素吸着量を測定した結果は、１．５ｃｃ／ｇである。実施例１０に比較して吸着量が２ｃｃ少なくなっている。この理由は通気度が０．１ｃｃ／ｍｉｎの通気部材２４を、２０分間で空気が２ｃｃ通過して、空気が気体吸着材２３に吸着されるためであると考える。

この気体吸着材２３を適用した真空断熱材４７の、初期の熱伝導率、および２００日経過後の熱伝導率は、それぞれ、０．００２０Ｗ／ｍＫ、０．００２５Ｗ／ｍＫであり、比較例１、比較例２および比較例３よりも低く、優れた断熱性能を示すことがわかる。

これは、真空断熱材４７に適用した時の気体吸着デバイス３１の残存吸着量が、残存空気を吸着するためには充分であるため、外被材４９の内部は、実施例１０、および実施例１１と同等の内圧となり、熱伝導率が同等になる。一方で、２００日間で、侵入する空気の全てを吸着可能な残存吸着量は無いため、吸着しきれなかった空気により、内圧が上昇することで熱伝導率が高くなるためである。

（実施例１３）
実施例１３においては、図１１に示された気体吸着デバイス３１が用いられる。気体吸着材３３としては、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトを１．５ｇ用い、通気部材３４としては、プレス後、焼結したガラス粉末を用いている。これらの部材と、容器３２、蓋３６、および接合材３５ａとを大気中で組立てた後、活性化熱処理し、封止の熱処理をして、気体吸着デバイス３１を作製する。

蓋３６の傾斜の角度は３０°であり、蓋３６と容器３２との接触部の断面はＶ形状をなしている。さらに、容器３２と蓋３６との接合において、十分な歩留まりが得るために必要な接合材３５ａは、０．３ｇ以上である。

通気部材３４の通気度は、０．１ｃｃ／ｍｉｎである。

この気体吸着デバイス３１について、通気部材３４を被う接合層３５ｂを除去した後、大気中で３０分放置して、窒素吸着量を測定した結果は、０．５ｃｃ／ｇである。実施例１０に比較して吸着量が３ｃｃ少なくなっている。この理由は、通気度が０．１ｃｃ／ｍｉｎの通気部材３４を、３０分間で空気が３ｃｃ通過して、空気が気体吸着材３３に吸着されるためであると考えられる。

この気体吸着材３３を適用した真空断熱材４７の、初期の熱伝導率、および２００日経過後の熱伝導率は、それぞれ、０．００２０Ｗ／ｍＫ、０．００４０Ｗ／ｍＫであり、比較例１、比較例２および比較例３よりも低く、優れた断熱性能を示す。

これは、真空断熱材４７に適用した時の気体吸着デバイス３１の残存吸着量が、残存空気を吸着するためには充分であるため、外被材４９内部は、実施例１０、実施例１１、および実施例１２と同等の内圧となり、熱伝導率が同等になる。一方で、２００日間で侵入する空気の全てを吸着可能な残存吸着量は無いため、吸着しきれかかった空気により、内圧が上昇することで熱伝導率が大きくなるためである。

（実施例１４）
実施例１４における気体吸着デバイス３１の構成および材料は、実施例１０の気体吸着デバイス３１の構成および材料と、蓋３６の傾斜の角度以外は同様である。

蓋３６の傾斜の角度は４５°であり、蓋３６と容器３２との接触部の断面はＶ形状をなしている。さらに、容器３２と蓋３６との接合において、十分な歩留まりを得るために必要な接合材３５ａは、０．１ｇ以上である。

実施例１０と比較して、十分な歩留まりを得られる接合材３５ａの量が少なくなっている。この理由は、実施例１０よりも傾斜が大きくなっているため、効率的に接合材３５ａが接合部に溜まるためである。

この気体吸着デバイス３１について、通気部材３４を被う接合層３５ｂを除去した後、直ちに窒素吸着量を測定した結果は、３．５ｃｃ／ｇである。

この気体吸着デバイス３１を適用した真空断熱材４７の、初期の熱伝導率、および、２００日経過後の熱伝導率は、それぞれ、０．００２０Ｗ／ｍＫ、０．００２０Ｗ／ｍＫであり、比較例１、比較例２および比較例３よりも低く、優れた断熱性能を示すことがわかる。

（実施例１５）
実施例１５における気体吸着デバイス３１の構成と材料は、実施例１０の気体吸着デバイス３１と比較して、通気部材３４の材料以外は同様である。

通気部材３４としては、プレスして焼結したセラミックス粉末を用いる。通気部材３４の通気度は０．１ｃｃ／ｍｉｎである。この気体吸着デバイス３１について、通気部材３４を被う接合層３５ｂを除去した後、直ちに窒素吸着量を測定した結果は、３．５ｃｃ／ｇである。通気部材３４の材質は異なっても、通気度が等しい場合には、吸着量は同一となることがわかる。

この気体吸着デバイス３１を適用した真空断熱材４７の、初期の熱伝導率、および、２００日経過後の熱伝導率は、それぞれ、０．００２０Ｗ／ｍＫ、０．００２０Ｗ／ｍＫであり、比較例１、比較例２および比較例３よりも低く、優れた断熱性能を示すことがわかる。

次に、比較例について説明する。

（比較例１）
比較例１においては、ガス不透過性材で形成された上部開放容器に、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトを１．５ｇ充填し、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトを覆うように、容器の上部内に乾燥材粉末が配設されている構成を有する気体吸着デバイスを作製する。

この気体吸着デバイスについて、作製後、直ちに窒素吸着量を測定した結果は、３．５ｃｃ／ｇである。さらに、大気中で１０分放置した後、窒素吸着量を測定した結果は、０．１ｃｃ／ｇである。

この気体吸着デバイスを１０分間大気中に放置した後、真空断熱材に適用して熱伝導率の評価を行う。

この気体吸着デバイスを適用した真空断熱材の、初期の熱伝導率、および、２００日経過後の熱伝導率は、それぞれ、０．００２２Ｗ／ｍＫ、０．００５０Ｗ／ｍＫであり、実施例１０から実施例１５と比較して、熱伝導率が大きくなっている。この理由は次のように考えられる。乾燥材粉末の気体透過度は大きいため、高活性な銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトが、気体吸着デバイスが大気中に放置されている間に空気を吸着する。このことにより、初期の吸着量は一定量残存しているが、真空断熱材の内圧を、実施例１０から実施例１５と同等とするには不足しているものと考えられる。

（比較例２）
比較例２においては、実施例１０の構成において、接合層３５ｂを用いずに気体吸着デバイスを作製して評価を行う。

この気体吸着デバイスについて、作製後、直ちに窒素吸着量を評価した結果、窒素吸着量は、０．０５ｃｃである。実施例１０と比較して、窒素吸着量は大幅に低下している。これは、接合層３５ｂを用いていないので、容器３２と蓋３６、および、通気部材３４と蓋３６、それぞれの隙間から、気体吸着材３３の吸着量をほぼ消費してしまう空気が侵入するためであると考えられる。

この気体吸着デバイスを適用した真空断熱材の、初期の熱伝導率、および、２００日経過後の熱伝導率は、それぞれ、０．００２５Ｗ／ｍＫ、０．００５３Ｗ／ｍＫであり、実施例１０から実施例１５のいずれよりも熱伝導率が大きくなる。これは、初期の吸着量は一定量残存しているものの、真空断熱材の内圧を、実施例１０から実施例１５と同等とするには不足しているためであると考えられる。

（比較例３）
比較例３においては、実施例１１の構成において、接合層３５ｂを用いずに気体吸着デバイスを作製して評価を行う。

大気中で１０分放置した後の窒素吸着量を評価した結果、窒素吸着量は、０ｃｃである。実施例１１と比較して窒素吸着量は大幅に低下している。これは、接合層３５ｂを用いていないので、容器と蓋、および、通気部材と蓋、それぞれの隙間から、１０分間の放置において、気体吸着材の吸着量を完全に消費してしまう空気が侵入するためであると考えられる。

この気体吸着デバイスを適用した真空断熱材の、初期の熱伝導率、および、２００日経過後の熱伝導率は、それぞれ、０．００３０Ｗ／ｍＫ、０．００５９Ｗ／ｍＫであり、実施例１０から実施例１５、および、比較例１、比較例２のいずれよりも熱伝導率が大きくなる。これは、初期吸着量が残存しておらず、真空断熱材の内圧を低減させることができないためであると考えられる。

以上述べたように、実施の形態によれば、空気中で取り扱っても、空気接触による気体吸着材の消費を抑制することが可能な気体吸着デバイスを得ることができる。その結果、気体吸着デバイスは、吸着すべき気体を大量に吸着することができる。

さらに、実施の形態の気体吸着デバイスは、真空断熱材に適用した後に、真空断熱材内の気体を吸着するために、気体吸着デバイスの容器に貫通孔を形成する必要がない。したがって、気体吸着デバイスを真空断熱材に適用するに際して、工数を低減することができる。

なお、上述した実施の形態においては、通気部材４，１４，２４，３４として、セラミックスまたはガラス等の粉末を焼結すること等によって、適切な通気性を有するように調整した材料、すなわち無機材料の焼結多孔質体を用いて説明を行った。しかしながら、本発明の通気部材はこの例に限定されない。

図１５は、本発明の実施の形態の通気部材の別の例の断面構成を示す図である。

図１５に示される例においては、通気部材１０４として、樹脂の（有機）焼結多孔質体を用いている。図１５に示される気体吸着デバイス１０１は、容器１０２と、気体吸着材１０３と、樹脂の焼結体からなる通気部材１０４とを有する。

容器１０２は、断面図において、両端部（容器１０２が円筒状であれば、その平面図において円周の周縁部）に外向きのフランジ部１０５を有している。そして、そのフランジ部１０５間には、ガスバリア性を有するフィルム１０６が気体吸着材１０３を覆うように配置され、容器１０２の気密が保たれている。フィルム１０６は、フランジ部１０５に接着または溶着によって貼り付けられている。

容器１０２は、開口部１０２ａと底部１０２ｂとを有する筒形状である。気体吸着材１０３は、容器１０２内に配置されて、気体を吸着するように構成されている。通気部材１０４は、所定の通気度を有している。容器１０２と通気部材１０４とにより形成される空間に、気体吸着材１０３が配設されている。

気体吸着材１０３は、これまで各実施の形態で説明してきた材料を用いることができる。ここではゼオライトを用いて説明を行う。

通気部材１０４を構成する、多孔質体の樹脂の材質としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、超高分子量ポリエチレン、および、ポリプロピレン（ＰＰ）等から選択されるオレフィン樹脂を用いることができる。また、ポリメタクリル酸メチル等のような（メタ）アクリル樹脂、四フッ化エチレン等のようなフッ素樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、および、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等から選択された樹脂も用いることができる。

なお、樹脂から水分が放出されると、気体吸着材１０３の吸着能力が消費されるため、オレフィン樹脂のように、親水性の官能基を樹脂の分子鎖に含まない樹脂を用いることが、より好ましい。

気体吸着デバイス１０１は、減圧熱処理によって吸着性能を付与された、気体吸着材１０３であるゼオライトおよび通気部材１０４が容器１０２に充填された後、フィルム１０６によって、容器１０２に蓋がされて作製される。

このとき、容器１０２の内部は、減圧された状態で密封されている。密封する際には、高温の熱処理を必要としない。ガスバリア性を有するフィルム１０６の材質にもよるが、例えば１００〜３００℃の範囲内の温度で容器１０２と蓋であるフィルム１０６とを熱接着することにより、封止することができる。また、熱接着を用いずに、接着剤等を用いて、接着を行ってもよい。

このような構成の気体吸着デバイス１０１によれば、密封処理に高温の熱処理を行う必要がないので、容器１０２の材質として、例えば、金属、ガラス、およびセラミックス等から選択される無機材料に加えて、樹脂を用いることができる。

また、フィルム１０６と、容器１０２および通気部材１０４とを接着する場合には、フィルム１０６の接着層と相溶性のある熱可塑性の樹脂を通気部材１０４として選択することにより、強固な熱溶着が可能となる。この場合には、面で接着するので、フィルム１０６と通気部材１０４との間には空間が存在せず、一体化した構成を実現することができる。

以上述べたように、実施の形態の気体吸着デバイスは、容器と、容器内に配置され、気体を吸着するように構成された気体吸着材と、所定の通気度を有する通気部材とを備えている。さらに、容器と通気部材とが形成する空間に、気体吸着材が配設されている。

このような構成によれば、気体吸着材として、気体吸着容量が大きく、気体吸着速度の速い、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトを用いたような場合であっても、吸着すべき気体は、通気部材を通して気体吸着材に到達する。通気部材は、気体が通過する経路の太さおよび長さのうち少なくともいずれかを適正化することによって、通気性を有する材料となる。通気部材の通気度を制御することにより、空気中で取り扱っても、空気接触による気体吸着材の消費を抑制することができ、吸着すべき気体を大量に吸着することができる。

さらに、真空断熱材内に、気体吸着デバイスおよび水分吸着材を設置する場合には、吸着対象の気体に水分が含まれている場合であっても、吸着対象の気体が存在する空間に水分吸着材を併用することにより、水分吸着材が優先的に水分を吸着する。そのため、気体吸着材が水分を吸着する割合を低減することができる。すなわち、水分吸着材は、水分が含まれる空間の水分を直接吸着するが、その一方で、気体吸着材は、通気部材を通して水分を吸着する。このため、通気部材の通気度を適正化することにより、水分が通気部材を通して気体吸着材に吸着される割合より、水分が水分吸着材に吸着される割合が支配的になり、気体吸着材の消費を抑えることができるものである。

さらに、気体吸着デバイスを、吸着対象の気体が存在する空間に適用した後に、容器内外を連通化して気体吸着を開始する必要がないので、吸着対象の気体が存在する空間への適用に際しての工数を低減することができる。

また、空間が、容器および通気部材によって完全に覆われた構成としてもよい。

このような構成によれば、空気中で取り扱っても、空気接触による気体吸着材の消費をより一層抑制することができ、吸着すべき気体を大量に吸着することができる。

また、接合層をさらに備え、接合層は、通気部材と容器とを接合し、空間を完全に覆うように構成されていてもよい。

このような構成によれば、接合層を用いて、空気中で取り扱っても、空気接触による気体吸着材の消費をより一層抑制することができ、吸着すべき気体を大量に吸着することができる気体吸着デバイスを実現することが可能である。

また、通気部材の通気度が、１気圧の圧力差下で、０．０１ｃｃ／ｍｉｎ以上、かつ、１０ｃｃ／ｍｉｎ以下である構成であってもよい。

このような構成によれば、大気圧下での空気の吸着による吸着容量を低下させることができるとともに、気体吸着デバイスが吸着対象となる気体の存在する空間に設置された際、適正な吸着速度を得ることができる。

すなわち、気体吸着デバイスの吸着速度は、容器と通気部材とで形成される空間内外の圧力差と、通気部材の通気度との積に比例する。したがって、大気圧下で取り扱う際には、通気部材の通気度は小さいことが望ましく、１気圧の圧力差下において、１０ｃｃ／ｍｉｎ以下であることが望ましい。

逆に、気体吸着デバイスが、吸着対象の気体の存在する空間に設置された際には、通気部材の通気度は大きいことが望ましく、１気圧の圧力差下で、０．０１ｃｃ／ｍｉｎ以上であることが望ましい。したがって、これらのいずれをも満たす通気度は、１気圧の圧力差下で、０．０１ｃｃ／ｍｉｎ以上、かつ、１０ｃｃ／ｍｉｎ以下となる。

また、気体吸着材は、減圧下で熱処理を行うことにより吸着特性を得て、容器および通気部材の融点および軟化温度のうち少なくともいずれかが、気体吸着材の熱処理温度より高い構成であってもよい。

このような構成によれば、容器と通気部材とで形成される空間に気体吸着材を充填してから熱処理を行っても、容器および通気部材の変形および溶融等を生じることがない。また、通気部材の通気度へも影響を与えることが無く、適正化した通気度を変化させずに気体吸着デバイスを得ることができる。

また、通気部材は焼結体からなる構成であってもよい。

このように、通気部材が焼結体からなることにより、容易に通気度を適正化することができる。すなわち、焼結においては、金属または無機材料の粉末の集合体を、融点よりも低い温度、または、軟化温度程度で加熱することにより、粉末同士が表面積が小さくなるように変形して結合し、粉末間の空隙を減少させながら固形状になる。このため、通気部材としての焼結体は、焼結温度を適正化することにより、容易に通気性を適正化できる。その結果、空気中で取り扱っても、空気接触による気体吸着材の消費を抑制することが可能な気体吸着デバイスを得ることができ、吸着すべき気体を大量に吸着することができる。

また、通気部材は、円筒状の部材から構成されていてもよい。

このような構成によれば、通気部材が円筒状の部材であるため、通気速度を容易に適正化することができる。すなわち、円筒状の形状の部材からなる通気部材の通気度は、太さに対して正の相関を有し、長さに対して負の相関を有する。したがって、太さおよび長さのうち少なくともいずれかを適正化することにより、狙いの通気度を容易に得ることができる。

また、容器と通気部材とが、熱可塑性の接合層により接合されている構成であってもよい。

このように、熱可塑性の接合材を用いることで、減圧下で自動的に封止することのできる機構が実現できる。例えば、熱可塑性の接合材は、熱が加わることにより流動性を得ることができるため、傾斜面に置かれている場合、重力により低い方へ流動する。ここで、接合材が流れる方向が、容器と通気部材との接合箇所に向かう方向であれば、外部から工程を加えることなく、自動的に接合材が接合箇所に流れ込む。これを冷却することで、接合箇所を接合して封止することができる。

このような構成によれば、気体吸着材を減圧下で熱処理を行った後、気体吸着材を大気中で取り扱う必要がない。したがって、気体吸着材を、減圧下または不活性ガス中で取り扱うことの困難さによる工数増加を防止することができる。さらに、取り扱い中、減圧下または不活性ガス中に含まれる不純物ガスを吸着することによる劣化を防止しながら、工数を低減し、安価な気体吸着デバイスを得ることができる。

また、接合層の融点が通気部材の融点よりも低いこと、および、接合層の軟化温度が、通気部材の軟化温度より低いことのうち、少なくともいずれかが満たされるように構成されてもよい。

これにより、接合材に流動性を与えて、接合する位置にまで移動させる工程を、通気部材の通気度への影響を与えることが無く、適正化した通気度を変化させずに実行することができる。

また、接合層が、ガラスである構成であってもよい。

このような構成によれば、接合層がガラスであるため、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトのように、熱処理により吸着特性を発揮する気体吸着材の活性化熱処理と、熱可塑性材料のガラスである接合層を融解させて行う、容器と通気部材との接合処理がほぼ同一工程で行える。これにより、コストを低減した気体吸着デバイスを得ることができる。

また、通気部材が、無機多孔体である構成であってもよい。

このように、通気部材が無機多孔体であることにより、気体吸着材の熱処理工程、および、接合層の融解工程の温度に耐えることができる。さらに、気体が通過する経路の太さおよび長さの少なくともいずれかが適正化された多孔体とすることにより、通気度を制御することができる。これにより、狙いの大気接触可能時間を定めた気体吸着デバイスを得ることができる。

また、通気部材の表面の少なくとも一部が、接合層により被われている構成であってもよい。

このように、通気部材の少なくとも一部が、接合層により被われているため、気体吸着デバイス保管時に、通気部材を通して気体吸着材に到達する空気の量を、気体吸着材の劣化量が無視できる程度に小さくすることができる。

したがって、空気中で取り扱っても、空気接触による気体吸着材の消費を抑制し、吸着すべき気体を大量に吸着することができる。

また、蓋をさらに備え、容器および蓋、ならびに、通気部材および蓋は、接合層により接合され、容器と蓋との接合部、および、通気部材と蓋との接合部、それぞれの付近は、接合部へ向かって傾斜しているように構成されていてもよい。

このような構成により、容器および蓋、ならびに、通気部材および蓋、それぞれの接合部付近は、接合部へ向かって傾斜しているため、後述する相反する特性を満たすことができる。

すなわち、大気中で取り扱い可能な、活性化熱処理されていない気体吸着材を含む部材が大気中で組立てされた後、減圧中に熱処理可能な真空熱処理装置内に設置される。真空熱処理装置内に設置された部材の機械的操作を行うためには、真空熱処理炉内に稼動部を設ける必要がある。そのため、技術的、コスト的観点のいずれからも不利である。一方、溶融状態の接合層は、何らかの方法で、接合部に位置決めする必要がある。接合層が設置された蓋が傾斜しているので、溶融状態の接合層は、重力によって、低い方へ流れる。そのため、接合部を鉛直方向において低い位置にすることで、機械的操作を加えることなく、接合層を接合部に位置決めすることができるのである。

また、容器および蓋、ならびに、通気部材および蓋、それぞれの接合部の断面形状がＶ形状である構成であってもよい。

このような構成によれば、容器および蓋、ならびに、通気部材および蓋の接合部の断面形状がＶ形状となっているので、融解状態の接合層が効率よく接合部に流れ込む。すなわち、Ｖ形状となっている部分は、体積が少ないために、より少量の接合層での接合できる。これにより、コストを低減した気体吸着デバイスを得ることができる。

また、通気部材を被う接合層の少なくとも一部を除去することによって気体吸着デバイスが構成されていてもよい。

これにより、確実に通気性を確保することができる。

このように、通気部材を被う接合層の少なくとも一部を除去することにより、後述する、相反する課題を解決することができる。

まず、気体吸着デバイスを保管する時は、通気部材を、空気透過度が非常に小さい接合層で被う。これにより、通気部材を通して気体吸着材に空気が到達することを抑制することができる。一方、気体吸着デバイスの使用時には、通気部材を被う接合層を除去することにより、気体は、通気部材を通して気体吸着材に到達する。さらに、接合層を除去する面積を適正化することにより、通気部材を通して気体吸着材へ到達する気体の量を適正にできる。

また、実施の形態の真空断熱材は、上述した気体吸着デバイスを用いるている。

実施の形態の気体吸着デバイスを用いることにより、真空断熱材の製造工程において、機械的なポンプにより除去し切れなかった残存空気は、通気部材を通して気体吸着デバイスに到達し、吸着され、真空断熱材の内圧を低減する。そのため、真空断熱材の断熱性能を向上させることができる。

さらに、実施の形態の気体吸着デバイスは、真空断熱材に適用される時点で通気部材を通して気体を吸着する状態となるので、真空断熱材を作製した後の、気体吸着デバイスの開封工程を必要とせず、コストを低減することができる。

以上述べたように、本発明によれば、空気中で取り扱っても、空気接触による気体吸着材の消費を抑制することが可能であり、かつ、吸着対象の気体の存在する空間に適用した後に、容器の内側と外側とを連通する必要がない、という格別な効果を奏することができる。よって、密閉空間から不純物ガスおよび空気等を除去することができ、不純物ガスが高純度に除去された状態の空間や、高真空状態の空間を実現することができる。本発明は、プラズマディスプレイパネル、および、グローブボックス等の、密閉空間内を高真空にした後、特定のガスを導入し、不純物ガス濃度を低くすることが必要な用途等に使用することができ、有用である。

１ 気体吸着デバイス
２ 容器
２ａ 開口部
２ｂ 底部
３ 気体吸着材
４ 通気部材
１１ 気体吸着デバイス
１２ 容器
１２ａ 第1の部分
１２ｂ 第２の部分
１２ｃ 段部
１２ｄ 底部
１２ｆ 開口部
１３ 気体吸着材
１４ 通気部材
１５ 接合材
２１ 気体吸着デバイス
２２ 容器
２２ａ 第１の部分
２２ｂ 第２の部分
２２ｃ 段部
２２ｄ 底部
２２ｆ 開口部
２３ 気体吸着材
２４ 通気部材
２５ 接合材
２６ 金属管
３１ 気体吸着デバイス
３２ 容器
３２ａ 壁面
３３ 気体吸着材
３４ 通気部材
３５ａ 接合材
３５ｂ 接合層
３６ 蓋
３６ａ 孔部
３６ｂ 傾斜部
３７ 接点
３７ａ 接合部
３８ 接点
３８ａ 接合部
４７ 真空断熱材
４８ 芯材
４９ 外被材
１０１ 気体吸着デバイス
１０２ 容器
１０２ａ 開口部
１０２ｂ 底部
１０３ 気体吸着材
１０４ 通気部材
１０５ フランジ部
１０６ フィルム

Claims (16)

1. 容器と、
   前記容器内に配置され、気体を吸着するように構成された気体吸着材と、
   所定の通気度を有する通気部材とを備え、
   前記通気部材の通気度は、１気圧の圧力差下で、０．０１ｃｃ／ｍｉｎ以上、かつ、１０ｃｃ／ｍｉｎ以下であり、
   前記容器と前記通気部材とが形成する空間に前記気体吸着材が配設され、
   且つ、前記通気部材の一部が容器の外側に露出するように設けられている
   気体吸着デバイス。
2. 前記空間が、前記容器および前記通気部材によって完全に覆われた
   請求項１に記載の気体吸着デバイス。
3. 接合層を、さらに備え、
   前記接合層は、前記通気部材と前記容器とを接合し、前記空間を完全に覆うように構成された、
   請求項１に記載の気体吸着デバイス。
4. 前記通気部材は、焼結体からなる
   請求項１または請求項２に記載の気体吸着デバイス。
5. 前記通気部材は、円筒状の部材から構成される
   請求項１または請求項２に記載の気体吸着デバイス。
6. 前記容器と前記通気部材とが、熱可塑性の前記接合層により接合されている
   請求項３に記載の気体吸着デバイス。
7. 前記接合層の融点が前記通気部材の融点よりも低いこと、および、前記接合層の軟化温度が、前記通気部材の軟化温度よりも低いこと、のうち、少なくともいずれかが満たされるように構成された
   請求項３に記載の気体吸着デバイス。
8. 前記接合層が、ガラスである
   請求項３に記載の気体吸着デバイス。
9. 前記通気部材は、無機多孔体である
   請求項１に記載の気体吸着デバイス。
10. 前記通気部材は、有機多孔体である
    請求項１に記載の気体吸着デバイス。
11. 前記通気部材の表面の少なくとも一部が、前記接合層により被われている
    請求項３に記載の気体吸着デバイス。
12. 蓋をさらに備え、
    前記蓋は孔部を有し、
    前記孔部を通って、前記通気部材が、前記容器および前記蓋で形成する空間の外側に突出し、
    前記容器および前記蓋、ならびに、前記通気部材および前記蓋は、前記接合層により接合され、
    前記蓋の、前記容器と前記蓋との接合部、および、前記通気部材と前記蓋との接合部、それぞれの付近は、前記容器と前記蓋との接合部、および、前記通気部材と前記蓋との接合部に向かって、前記容器および前記蓋で形成する空間の内側に傾斜しているように構成された
    請求項３に記載の気体吸着デバイス。
13. 前記容器と前記蓋の接合部、ならびに、前記通気部材と前記蓋の接合部の断面形状はＶ形状である
    請求項１２に記載の気体吸着デバイス。
14. 前記通気部材を被う前記接合層の少なくとも一部を除去することによって構成された
    請求項１３に記載の気体吸着デバイス。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれか一項に記載の気体吸着デバイスを用いた真空断熱材。
16. 前記容器は、
    底部と、
    開口部を有する円筒形の第１の部分と、
    前記底部を有する円筒形の第２の部分と、
    前記第１の部分と前記第２の部分とをつなぐ段部と、を有し、
    前記第１の部分の直径は、前記第２の部分の直径よりも大きく、
    前記第１の部分には、前記気体吸着材を覆うように前記通気部材が配置され、
    前記第２の部分には、前記気体吸着材が配置され、
    前記通気部材の周りには、前記接合材が、前記通気部材を前記第１の部分の内周に接着するように配置され、
    前記通気部材はその一部が容器の外側に露出するように設けられている
    請求項３に記載の気体吸着デバイス。
    

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