JP2006046512A

JP2006046512A - 断熱体

Info

Publication number: JP2006046512A
Application number: JP2004229147A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Nozue; 章浩野末
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】真空断熱体の内部圧力を低減し、かつ、その圧力を維持し、かつ、断熱体に適用するに際し、固体熱伝導が小さく、反応性が低い窒素を効果的に吸着する吸着材を用い、優れた断熱性能を有する高性能な真空断熱体を提供する。
【解決手段】断熱体４は、芯材５と、窒素吸着性金属と高分子を同時吸着法によって作製した窒素吸着膜からなる気体吸着材７と、水分吸着材８と、酸素吸着材９とをガスバリア性の外被材６で覆い外被材６の内部を減圧してなり、芯材５として無機繊維集合体を、外被材６として表面保護層、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が用いられたことを特徴とするものであり、工業的真空排気プロセスで除去しきれない窒素を窒素吸着膜が吸着除去し、その結果、断熱体４の断熱性能の向上を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、気体吸着材を含む断熱体に関するものである。

近年、地球環境問題である温暖化を防止することの重要性から、省エネルギー化が望まれており、民生用機器に対しても、省エネルギーの推進が行われている。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。

このような課題を解決する一手段として、空間を保持する芯材と、空間と外気を遮断する外被材によって構成される真空断熱体がある。その芯材として、一般に、粉体材料、繊維材料、連通化した発泡体などが用いられている。

例えば、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り、真空断熱パネルは、無機繊維集合体を用いた芯材を、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る。

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る。近年では、冷蔵庫などをはじめ真空断熱体への要求が多岐にわたってきており、一層高性能な真空断熱体が求められている。

空気が介在して熱伝導が行われる場合、断熱性能に影響を及ぼす物性として、気体の平均自由行程がある。気体の平均自由行程とは、空気を構成する分子の一つが、別の分子と衝突するまでに進む距離のことであり、平均自由行程よりも形成されている空隙が大きい場合は、空隙内において分子同士が衝突し、気体による熱伝導が生じるため、熱伝導率は大きくなる。

真空断熱体の断熱原理は、熱を伝える空気をできる限り排除し、気体による熱伝導を低減することである。一方、平均自由行程よりも空隙が小さい場合は、熱伝導率は小さくなる。これは空気の衝突による熱伝導が、ほとんどなくなるためである。

従って、真空断熱体の性能を長期間維持するためには、初期の内部圧力をより低圧とする必要がある。しかしながら、工業的レベルで高真空にすることは困難であり、実用的に達成可能な真空度は、１３．３Ｐａ程度までである。

また、真空断熱体内部から発生するガスや、外部から真空断熱体へ透過侵入してくるガスが、真空断熱体の経時的な断熱性能の劣化を招く要因となる。特に空気中にもっとも多く含まれる窒素は、反応性に乏しく、非極性分子のため、低圧における活性炭などの物理吸着材による除去が困難であり、その存在は、断熱性能の悪化要因となるものである。

一方、空気中に微量含まれる水素は、いかなる外被材をも透過し真空断熱体へ侵入することが可能であり、また低分子量であることから、気体熱伝導率が高いため、微量ではあるが、その存在は断熱性能の悪化要因となるものである。

このような課題を解決する手段として、窒素吸蔵合金や窒素ゲッター材と呼ばれる金属系の吸着材がある。例えば、窒素ゲッター材と呼ばれるものには、７０％Ｚｒ―１５％Ｖ―３.３％Ｆｅ―８や６９％Ｚｒ―２．６％Ｖ―０．６％Ｆｅ―２４．８％Ｍｎ―３％Ｍｍ（Ｍｍ：ミッシュメタル）の組成の合金があり、これらを断熱空間の最も温度が高いところに設置し、真空度維持に用いるものがある（特許文献１参照）。

また、窒素吸蔵合金とよばれるものとしては、ＮｄＦｅ₇やＣｅＯ₂−Ｆｅがある（特許文献２参照）。

また、酸化コバルト、酸化銅またはそれらの混合物から選択される遷移金属酸化物と金属パラジウムとの混合物を水素吸着材として含むゲッターが提案されている（特許文献３参照）。

また、金属パラジウムおよび酸化パラジウム、銀を含むコーティングをゲッター材料表面に施した複合材料により水素を吸着する手法が提案されている（特許文献４参照）。

また、金属系以外にもＣ６０やＣ７０などの球状カーボン材料を含む気体吸着材により、酸素、窒素、水素を吸着できることが提案されている（特許文献５参照）。
特表２００３―５３５２１８号公報特開２０００―２４７６１３号公報特開平９−４７６５２号公報特表２００３−５０１５５６号公報特表２００３−５１４６５３号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２の構成による窒素ゲッター材を用いた気体吸着材では、反応速度をできるだけ上げるために、断熱空間内で最も温度が高い箇所に設置する。窒素ゲッター材自身は、金属材料のため固体熱伝導率が高く、そのため、熱伝導が大きくなる。

また、窒素分子は三重結合を有し、約９４０ｋＪ／ｍｏｌという非常に大きな結合エネルギーのため、開裂させるのが非常に困難であり、多くの窒素ゲッター材や窒素吸蔵合金では、窒素分子を開裂させるため、Ｆｅを混入させているが、それでも速やかに窒素を吸着させるには、数百度という高温が必要である。

そのため、１００度以下の低温で、十分な窒素吸着速度を得るためには、窒素ゲッター材の使用量を増やす必要があり、その結果、吸着材を配設した部位の固体熱伝導率が著しく増加し、断熱体の断熱性能が悪化するという課題がある。

また、特許文献３および特許文献４の構成でも、気体吸着材が金属酸化物および金属との混合物であるため、気体吸着材自身の熱伝導率が高く、多くの気体吸着材を適用することにより、断熱性能の悪化する部位が生じることとなる。

また、特許文献５の構成では、気体吸着材がＣ６０やＣ７０などの球状カーボン材料であるため、炭素−炭素結合により形成される５員環および６員環が組み合わされ閉じられた球状構造では、多量の気体吸着は困難である。

本発明の目的は、断熱体の内部圧力を低減し、かつ、その圧力を維持する気体吸着材を備えた断熱体であって、特に反応性に乏しく、吸着除去が困難な窒素と、あるいは、いかなる外被材をも通過する水素を速やかに吸着可能な気体吸着材を用い、断熱性能が優れた断熱体を提供することにある。

また、金属材料の使用量を減ずることで、固体熱伝導率の悪化を減じた、断熱性能が優れた断熱体を提供することにある。また、芯材の空隙径を低減することによりさらに優れた断熱性能を有する高性能な断熱体を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の断熱体は、芯材と気体吸着材とをガスバリア性の外被材で覆い前記外被材の内部を減圧してなる断熱体であって、前記気体吸着材が、少なくとも、窒素吸着性金属と高分子を同時に蒸着する同時蒸発法によって作製した窒素吸着膜を含むことを特徴とするものである。

これによって、窒素吸着膜中に窒素吸着性金属が微粒子として分散され、高表面積、高触媒活性を有すると共に、高分子中に固定されることで、取り扱い性が増し、また、蒸着された窒素吸着性金属は、活性化処理を行わなくても活性度は高く、そのため、工業的真空排気プロセスで除去しきれない残存窒素や、経時的に外部から侵入してくる窒素を吸着し、高性能な断熱体を提供することが出来る。

さらに窒素吸着性金属が高分子中に分散されており、短時間であれば、活性を失うことなく大気中で取り扱うことができる。また、高温での活性化処理を行わないでよいため、耐熱性が低い外被材にも担持することができる。さらに、高分子が基材となるため、気体吸着材の固体熱伝導率は大きく減じられる。

また、本発明の断熱体は、前記窒素吸着性金属が、シングルナノ粒子であることを特徴とするものである。

同時蒸発法で作製した窒素吸着膜は、窒素吸着性金属粒子が１０ナノメートル以下のシングルナノサイズであるため、これにより、粒子サイズ効果により特異な触媒能を有し、ボールミル等の機械的粉砕法により得られるマイクロメートルサイズの粒子と比べ、著しく触媒活性が向上する。

また、気体吸着材の表面積が著しく増加することで、反応速度も増加する。それによって、１００度以下の低温でも、少量の窒素吸着性金属で十分な触媒活性と反応速度を有し、窒素吸着性金属の使用量を大幅に減らすことができ、固体熱伝導率を大きく減じられる。さらに、結晶サイズが非常に小さくなることで、フォノンによる熱伝導が低減され、気体吸着材の固体熱伝導率をさらに大きく減らすことができる。

また、本発明の断熱体は、芯材としてメソ多孔構造を有することを特徴とするものである。

これにより、芯材の空隙径を低減することでさらに優れた断熱性能を有する高性能な断熱体を提供することができる。

本発明の断熱体は、気体吸着材として、窒素吸着性金属と高分子を同時に蒸着する同時蒸発法によって作製した窒素吸着膜を含むことにより、気体吸着材の固体熱伝導を小さくすると共に、真空断熱材中の残存気体や芯材からの発生ガス、及び経時的に外部から侵入してくる気体、その中でも特に活性度の低い窒素と、いかなる外被材をも通過する水素を吸着可能とすることにより、工業的真空排気プロセスで除去しきれない残存窒素や、経時的に外部から侵入してくる窒素、また、いかなる外被材をも通過する水素を吸着し、断熱性能の向上を図ることができる。

また、本発明の断熱体は、芯材としてメソ多孔構造を有することで、芯材の空隙径を低減することでき、さらに優れた断熱性能を有する高性能な断熱体を提供することができる。

請求項１に記載の断熱体の発明は、芯材と気体吸着材とをガスバリア性の外被材で覆い前記外被材の内部を減圧してなる断熱体であって、前記気体吸着材が、少なくとも、窒素吸着性金属と高分子を同時に蒸着する同時蒸発法によって作製した窒素吸着膜を含むものであり、窒素吸着膜中に窒素吸着性金属が微粒子として分散され、高表面積、高触媒活性を有すると共に、高分子中に固定されることで、取り扱い性が増し、また、蒸着された窒素吸着性金属は、活性化処理を行わなくても活性度は高いため、工業的真空排気プロセスで除去しきれない残存窒素や、経時的に外部から侵入してくる窒素を吸着し、断熱体の断熱性能の向上を図ることができる。

さらに、高分子中に分散されており、短時間であれば、活性を失う大きな原因である酸素との接触が抑制され、活性を失うことなく大気中で取り扱うことができる。

また、高温での活性化処理を行わないでよいため、耐熱性が低い外被材にも窒素吸着膜を担持することができる。

また、窒素吸着膜は、高分子が基材となるため、気体吸着材の固体熱伝導率は大きく減じられる。

また、窒素吸着性金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、遷移元素を示し、これらを含むものであれば良く、混合物や化合物であってもよい。

また、高分子は特に特定するものではないが、断熱体内への外部からの窒素侵入速度よりも速いガス透過速度を有する必要がある。また、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であれば、熱溶着層を窒素吸着膜で作製してもよい。

また、気体吸着材は、窒素以外の酸素、水素、二酸化炭素、水、一酸化炭素等の気体を吸着するために、窒素吸着膜からなる気体吸着材と、その他の気体吸着材、例えば公知の化学吸着材や物理吸着材を併用ハイブリット化することも可能である。その構成比は、使用環境や内部発生ガスの種類により選択できるものである。

また、本発明における外被材は、ガスバリア性を有するものが利用でき、金属容器やガラス容器、樹脂と金属の積層されたガスバリア容器、さらには表面保護層、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など、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。

また、本発明における芯材としては、ポリスチレンやポリウレタンなどのポリマー材料の連通気泡体や、無機材料の連通気泡体、無機および有機の粉末、無機および有機の繊維材料などが利用できる。またそれらの混合物であっても良い。

請求項２に記載の断熱体の発明は、請求項１に記載の発明における前記窒素吸着性金属が、シングルナノ粒子であるものであり、シングルナノ粒子からなる窒素吸着性金属は、粒子サイズ効果による特異な触媒活性と非常に大きな表面積により、１００度以下の低温でも、窒素の吸蔵速度が著しく大きく、少量の窒素吸着性金属で、工業的真空排気プロセスで除去しきれない残存窒素や、経時的に外部から侵入してくる窒素を吸着し、高性能な断熱体を供給できる。さらに、活性が大きいため固体熱伝導率が大きな窒素吸着性金属の使用量が少量で、効果が得られるため、気体吸着材の固体熱伝導率を低減することが出来る。さらに、超微細粒子のためフォノンによる固体熱伝導率が減少するため、気体吸着材自身の固体熱伝導率を減じることができ、その結果、断熱体の断熱性能の向上を図ることができる。

請求項３に記載の断熱体の発明は、請求項１に記載の発明における前記気体吸着材が、少なくとも、水素吸着性金属と高分子を同時に蒸着する同時蒸発法によって作製した水素吸着膜を含むものであり、水素吸着膜中に水素吸着性金属が微粒子として分散され、高表面積、高触媒活性を有すると共に、高分子中に固定されることで、取り扱い性が増し、また、蒸着された窒素吸着性金属は、活性化処理を行わなくても活性度は高いため、あらゆる外被材を通過し、経時的に外部から侵入してくる水素を吸着し、断熱体の断熱性能の向上を図ることができる。

また、水素吸着膜は、高分子が基材となるため、気体吸着材の固体熱伝導率は大きく減じられる。

また、水素吸着性金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、４族元素、５族元素、パラジウムを示し、これらをふくものであれば良く、また、混合物や化合物であってもよい。

また、高分子は、特に特定するものではないが、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であれば、熱溶着層を水素吸着膜で作製してもよい。

また、気体吸着材は、水素以外の酸素、窒素、二酸化炭素、水、一酸化炭素等の気体を吸着するために、水素吸着膜からなる気体吸着材と、その他の気体吸着材、例えば公知の化学吸着材や物理吸着材を併用ハイブリット化することも可能である。その構成比は、使用環境や内部発生ガスの種類により選択できるものである。

請求項４に記載の断熱体の発明は、請求項３に記載の発明における前記水素吸着性金属が、シングルナノ粒子であるものであり、シングルナノ粒子からなる水素吸着性金属は、粒子サイズ効果による特異な触媒活性と非常に大きな表面積により、１００度以下の低温でも、水素の吸蔵速度が著しく大きく、少量の水素吸着性金属で、いかなる外被材をも通過し、経時的に外部から侵入してくる水素を吸着し、高性能な断熱体を供給できる。

さらに、活性が大きいため固体熱伝導率が大きな水素吸着性金属の使用量が少量で、効果が得られるため、気体吸着材の固体熱伝導率を低減することが出来る。さらに、超微細粒子のためフォノンによる固体熱伝導率が減少するため、気体吸着材自身の固体熱伝導率を減じることができ、その結果、断熱体の断熱性能の向上を図ることができる。

請求項５に記載の断熱体の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明における前記芯材が、メソ多孔構造を有するものであり、気体吸着材が、工業的真空排気プロセスで除去しきれない残存窒素や、経時的に外部から侵入してくる窒素、あるいは、いかなる外被材をも通過し、経時的に外部から侵入してくる水素を吸着し、その結果、断熱体の断熱性能の向上を図ることができる一方で、芯材の空隙径が２〜５０ｎｍの範囲であるために、平均自由行程よりも空隙が小さく、その結果、気体吸着材によっても除去しきれなかった残存気体の気体熱伝導を、より低減可能とするものである。

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における窒素吸着膜１の模式図である。

図１において、窒素吸着膜１は、窒素吸着性金属２と高分子３を同時蒸着法により作製したもので、高分子３の中に、窒素吸着性金属２が１０ナノメートル以下の微粒子として取り込まれている。

図２は、本発明の実施の形態１における窒素吸着膜１からなる気体吸着材７を適用した断熱体の断面図である。

図２において、断熱体４は、芯材５と窒素吸着膜１からなる気体吸着材７と水分吸着材８と酸素吸着材９とをガスバリア性の外被材６で覆い外被材６の内部を減圧してなり、芯材５として、無機繊維集合体を、外被材６として、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が用いられたものであり、工業的真空排気プロセスで除去しきれない窒素を、窒素吸着膜が吸着除去し、その結果、断熱体４の断熱性能の向上を図ることができる。

窒素吸蔵性金属の種類を変えた気体吸着材を適用し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４に示す。実施例１から４においては、水分吸着材には酸化カルシウムを、酸素吸着材には、鉄系脱酸素材を用いた。評価は、いずれも初期の内圧を１３Ｐａとし、その後の経時的な内圧増大を比較例１の断熱体と比較して行った。

（実施例１）
気体吸着材として、ＮｄＦｅ₇からなる窒素吸着性金属をポリエチレンと同時蒸着し、作製した窒素吸着膜を、外被材内側に貼り、水分吸着材として酸化カルシウム、及び酸素吸着材として鉄系酸素吸着材を用いた断熱体を作製した。

経時１ヶ月後の内圧は１６Ｐａであり、比較例１と比較して経時的な劣化は少ない。これは、窒素吸着性金属が活性を維持し、かつ高表面積、高触媒活性により、外被材を透過侵入してくる窒素を速やかに吸着しているためと考える。

（実施例２）
気体吸着材として、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇からなる窒素吸着性金属をポリエチレンと同時蒸着し、作製した窒素吸着膜を外被材内側に貼り、水分吸着材として酸化カルシウム、及び酸素吸着材として鉄系酸素吸着材を用いた断熱体を作製した。

経時１ヶ月後の内圧は１８Ｐａであり、比較例１と比較して経時的な劣化は少ない。これは、窒素吸着性金属が活性を維持し、かつ高表面積、高触媒活性により、外被材を透過侵入してくる窒素を速やかに吸着しているためと考える。

（実施例３）
気体吸着材として、ＬａＮｉ_4.5Ｆｅ_0.5からなる窒素吸着性金属をポリエチレンと同時蒸着し、作製した窒素吸着膜を外被材内側に貼り、水分吸着材として酸化カルシウム、及び酸素吸着材として鉄系酸素吸着材を用いた断熱体を作製した。

経時１ヶ月後の内圧は１７Ｐａであり、比較例１と比較して経時的な劣化は少ない。これは、窒素吸着性金属が活性を維持し、かつ高表面積、高触媒活性により、外被材を透過侵入してくる窒素を速やかに吸着しているためと考える。

（実施例４）
気体吸着材として、Ｚｒ_0.7Ｖ_0.15Ｆｅ_0.15からなる窒素吸着性金属をポリエチレンと同時蒸着し、作製した窒素吸着膜を外被材内側に貼り、水分吸着材として酸化カルシウム、及び酸素吸着材として鉄系酸素吸着材を用いた断熱体を作製した。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における水素吸着膜１０の模式図である。

図３において、水素吸着膜１０は、水素吸着性金属１１と高分子１２を同時蒸着法により作製したもので、高分子１２の中に、水素吸着性金属１１が１０ナノメートル以下の微粒子として取り込まれている。

図４は、本発明の実施の形態２における水素吸着膜１０からなる気体吸着材１３を適用した断熱体１４の断面図である。

図４において、断熱体１４は、芯材５と水素吸着膜１０からなる気体吸着材１３と水分吸着材８と酸素吸着材９とをガスバリア性の外被材６で覆い外被材６の内部を減圧してなるものである。芯材５、外被材６は、実施の形態１と同様のものを使用している。

これにより、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素や外被材６を通過し外部から侵入する水素を、水素吸着膜１０が吸着除去し、その結果、断熱体１４の断熱性能の向上を図ることができる。

水素吸蔵性金属の種類を変えた気体吸着材を適用した断熱体における気体吸着の評価結果を、実施例５から実施例７に示す。実施例５から７においては、水分吸着材には、酸化カルシウムを、窒素および酸素吸着材には、Ｂａ−Ｌｉ合金を用いた。評価は、いずれも初期の内圧を１３Ｐａとし、その後の経時的な内圧増大を比較例２の断熱体と比較して行った。

（実施例５）
気体吸着材として、Ｌａからなる水素吸着性金属をポリエチレンと同時蒸着し、作製した水素吸着膜を熱溶着層に貼り、水分吸着材として酸化カルシウム、及び窒素・酸素吸着材としてＢａ−Ｌｉ合金を用いた断熱体を作製した。

経時１ヶ月後の内圧は２２Ｐａであり、比較例２と比較して経時的な劣化はほぼ同等である。これは、水素吸着性金属が活性を維持し、かつ高表面積、高触媒活性により外被材を透過侵入してくる水素を速やかに吸着しているためと考える。

（実施例６）
気体吸着材として、ＺｒＮｉ₂からなる水素吸着性金属をポリエチレンと同時蒸着し、作製した水素吸着膜を熱溶着層に貼り、水分吸着材として酸化カルシウム、及び窒素・酸素吸着材としてＢａ−Ｌｉ合金を用いた断熱体を作製した。

経時１ヶ月後の内圧は２１Ｐａであり、比較例２と比較して経時的な劣化はほぼ同等である。これは、水素吸着性金属が活性を維持し、かつ高表面積、高触媒活性により外被材を透過侵入してくる水素を速やかに吸着しているためと考える。

（実施例７）
気体吸着材として、ＭｇＮｉ₂からなる水素吸着性金属をポリエチレンと同時蒸着し、作製した水素吸着膜を熱溶着層に貼り、水分吸着材として酸化カルシウム、及び窒素・酸素吸着材としてＢａ−Ｌｉ合金を用いた断熱体を作製した。

経時１ヶ月後の内圧は２０Ｐａであり、比較例２と比較して経時的な劣化は、ほぼ同等である。これは、水素吸着性金属が活性を維持し、かつ高表面積、高触媒活性により外被材を透過侵入してくる水素を速やかに吸着しているためと考える。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における、窒素吸着膜１からなる気体吸着材７を適用した断熱体１５の断面図である。

断熱体１５は、芯材５と窒素吸着膜１からなる気体吸着材７とをガスバリア性の外被材６で覆い外被材６の内部を減圧してなるものである。芯材５、外被材６は、実施の形態１と同様のものを使用している。

窒素吸着性金属として実施例１にて使用した気体吸着材を適用した断熱体における断熱性能の評価結果を実施例８に示す。評価は、吸着材を含む部位の熱伝導率を測定し、比較例３の断熱体と比較した。

（実施例８）
気体吸着材として、ＮｄＦｅ₇からなる窒素吸着性金属をポリエチレンと同時蒸着し、作製した窒素吸着膜を用いて断熱体を作製した。気体吸着材を含む部位の熱伝導率は、０．００２７Ｗ／ｍＫであり、比較例３と比較して熱伝導率は小さい。これは、気体吸着材に窒素吸着性金属が高分散した窒素吸着膜を用いているため、金属成分が少量で窒素吸着効果を発揮するため、吸着材自身の熱伝導率が小さくなるためと考える。

（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における、水素吸着膜１０からなる気体吸着材１３を適用した断熱体１６の断面図である。

断熱体１６は、芯材５と水素吸着膜１０からなる気体吸着材１３とをガスバリア性の外被材６で覆い外被材６の内部を減圧してなるものである。芯材５、外被材６は実施の形態１と同様のものを使用している。

水素吸着性金属として実施例５にて使用した気体吸着材を適用した断熱体における断熱性能の評価結果を実施例９に示す。評価は、吸着材を含む部位の熱伝導率を測定し、比較例４の断熱体と比較した。

（実施例９）
気体吸着材として、Ｌａからなる水素吸着性金属をポリエチレンと同時蒸着し作製した窒素吸着膜を用いて断熱体を作製した。気体吸着材を含む部位の熱伝導率は、０．００２６Ｗ／ｍＫであり、比較例４と比較して熱伝導率は小さい。これは、気体吸着材に水素吸着性金属が高分散した水素吸着膜を用いているため、金属成分が少量で水素吸着効果を発揮するため、吸着材自身の熱伝導率が小さくなるためと考える。

（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５における、窒素吸着膜１からなる気体吸着材７を適用した断熱体１７の断面図である。

断熱体１７は、メソ多孔構造を有する芯材１８と窒素吸着膜１からなる気体吸着材７とをガスバリア性の外被材６で覆い外被材６の内部を減圧してなるものであり、芯材１８として気相法により製造されたシリカ粉体を圧縮成形したメソ多孔体を、外被材６として、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を、気体吸着材７として、実施の形態１の気体吸着材７が用いられたものであり、工業的真空排気プロセスで除去しきれない窒素および経時的に外部から侵入してくる窒素を窒素吸着膜１が吸着除去し、その結果、断熱体１７の断熱性能の向上を図ることができる。

また、芯材１８の空隙径が２〜５０ｎｍの範囲であるために、平均自由行程よりも空隙が小さく、その結果、気体吸着材によっても除去しきれなかった残存気体の衝突による気体熱伝導を抑制することが可能であるため、優れた断熱性能を有する断熱体が提供できるものである。

（実施の形態６）
図８は、本発明の実施の形態６における、窒素吸着膜１からなる気体吸着材７を適用した断熱体１９の断面図を示すものである。

断熱体１９は、芯材５と気体を吸着する気体吸着材７とをガスバリア性の外被材２０で覆い外被材２０の内部を減圧してなるものであり、芯材５として無機繊維集合体を、外被材２０としてステンレス鋼からなる容器を、気体吸着材７として実施の形態１の気体吸着材７を用いたことを特徴とするものであり、工業的真空排気プロセスで除去しきれない窒素を窒素吸着膜が吸着除去し、その結果、断熱体１９の断熱性能の向上を図ることができる。

次に本発明の気体吸着材および断熱体に対する比較例を示す。評価方法は実施例に準じるものとする。

（比較例１）
吸着材として、酸化カルシウムとＺｒ_0.7Ｖ_0.15Ｆｅ_0.15合金をペレット状にし、また、酸素吸着材として鉄系脱酸素材を用いて断熱体を作製した。経時１ヶ月後の内圧は２２Ｐａであった。

（比較例２）
吸着材として、酸化カルシウムとＢａ−Ｌｉ合金と酸化コバルトをペレット状にし、断熱体を作製した。経時１ヶ月後の内圧は２３Ｐａであった。

（比較例３）
吸着材として、Ｚｒ_0.7Ｖ_0.15Ｆｅ_0.15合金を用いて断熱体を作製した。吸着材を含む部位の熱伝導率は、０．００６４Ｗ／ｍＫであった。

（比較例４）
吸着材として、酸化コバルトを用いて断熱体を作製した。吸着材を含む部位の熱伝導率は、０．００５４Ｗ／ｍＫであった。

本発明にかかる断熱体は、真空断熱材中の気体、その中でも特に反応性が低い窒素を吸着可能とすることにより、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における断熱体の窒素吸着膜の模式図本発明の実施の形態１における断熱体の断面図本発明の実施の形態２における断熱体の水素吸着膜の模式図本発明の実施の形態２における断熱体の断面図本発明の実施の形態３における断熱体の断面図本発明の実施の形態４における断熱体の断面図本発明の実施の形態５における断熱体の断面図本発明の実施の形態６における断熱体の断面図

符号の説明

１窒素吸着膜
２窒素吸着性金属
３高分子
４断熱体
５芯材
６外被材
７気体吸着材
８水分吸着材
９酸素吸着材
１０水素吸着膜
１１水素吸着性金属
１２高分子
１３気体吸着材
１４断熱体
１５断熱体
１６断熱体
１７断熱体
１８メソ多孔構造を有する芯材
１９断熱体
２０外被材

Claims

芯材と気体吸着材とをガスバリア性の外被材で覆い前記外被材の内部を減圧してなる断熱体であって、前記気体吸着材が、少なくとも、窒素吸着性金属と高分子を同時に蒸着する同時蒸発法によって作製した窒素吸着膜を含むことを特徴とする断熱体。
前記窒素吸着性金属が、シングルナノ粒子であることを特徴とする請求項１に記載の断熱体。
前記気体吸着材が、少なくとも、水素吸着性金属と高分子を同時に蒸着する同時蒸発法によって作製した水素吸着膜を含むことを特徴とする請求項１記載の断熱体。
前記水素吸着性金属が、シングルナノ粒子であることを特徴とする請求項３に記載の断熱体。
前記芯材が、メソ多孔構造を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載の断熱体。