(57)【要約】【課題】水分吸着による気体吸着性能の低下を抑制された、大容量の気体吸着能力を備えた気体吸着デバイスを提供する。【解決手段】気体吸着層Ａ７、気体吸着層Ｂ９、水分吸着層Ａ８、水分吸着層Ｂ１０は、有底容器６内に、閉塞された底側（下）から開口部側（上）に向かって、気体吸着層Ａ７、水分吸着層Ａ８、気体吸着層Ｂ９、水分吸着層Ｂ１０の順に、気体を吸着する層と水分を吸着する層が交互に積層（配置）された構成にすることで、気体吸着層Ｂ９の気体吸着性物質が水分を吸着し、活性を失っても、気体吸着層Ａ７の気体吸着性物質が気体を吸着することができ、気体吸着性能の低下を抑制することができるため、大容量の気体吸着能力を備えた気体吸着デバイス５を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方が開口し他方が閉塞された有底容器内に、前記閉塞された底側から開口部側に向かって、互いに間隔をあけて且つ水分吸着層を介して並ぶ複数の気体吸着層を有し、最も開口部側に配置された前記気体吸着層の開口部側にも水分吸着層が存在することを特徴とする気体吸着デバイス。
【請求項２】
気体吸着層と水分吸着層とを、閉塞された底側から開口部側に向かって、交互に配置したことを特徴とする請求項１に記載の気体吸着デバイス。
【請求項３】
複数の気体吸着層は、それぞれ水分吸着層によって覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載の気体吸着デバイス。
【請求項４】
水分吸着層が固形化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気体吸着デバイス。
【請求項５】
水分吸着層に含有される水分吸着性物質が化学的水分吸着性物質であ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気体吸着デバイス。
【請求項６】
気体吸着層に含有される気体吸着性物質がＺＳＭ−５型ゼオライト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気体吸着デバイス。
【請求項７】
外被材で覆われた空間内に、少なくとも芯材と気体吸着デバイスを内包して減圧密封した真空断熱材であって、前記気体吸着デバイスが請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の気体吸着デバイスであることを特徴とする真空断熱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体吸着デバイスとそれを用いた真空断熱材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題である温暖化の対策として、省エネルギーを推進する動きが活発となっており、温冷熱利用機器に関しては、熱を有効活用するという観点から、優れた断熱性能を有する真空断熱材が普及しつつある。
【０００３】
真空断熱材とは、袋状に加工したラミネートフィルム内へ、グラスウールのように気相容積比率が高く微細な空隙を構成する芯材を収納し、芯材収納空間を減圧して密封したものである。
【０００４】
芯材の空隙径を、減圧下における気体分子の平均自由行程よりも小さくすることで、気体熱伝導成分は小さくなり、また、１ｍｍ程度の微細な空隙では対流熱伝達成分の影響は無視できるようになる。
【０００５】
さらに、室温付近では輻射成分の影響は軽微であるため、真空断熱材における熱伝導は、芯材の固体熱伝導成分と僅かに残る気体熱伝導成分が支配的であるため、真空断熱材の熱伝導率は他の断熱材と比較して非常に小さいとされている。
【０００６】
しかしながら、ラミネートフィルムを介して真空断熱材中へ空気が徐々に侵入すると、気体熱伝導成分が増加するため、真空断熱材の熱伝導率は徐々に増加してゆくという課題を有していた。
【０００７】
そこで、上記課題を解決するために、これらの気体を吸着するための気体吸着性物質を用いた気体吸着デバイスの適用が試みられている。
【０００８】
従来の気体吸着デバイスとして、ガスバリア性の上部開放容器内に、Ｂａ−Ｌｉ合金ゲッター材と乾燥材とを、乾燥材が上部開放容器の開放部側になる２層構造となるように収納した気体吸着デバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
図３は、特許文献１に開示された従来の気体吸着デバイスを示す縦断面図である。
【００１０】
図３に示すように、特許文献１に開示された従来の気体吸着デバイスは、ガスバリア性の上部開放容器１と、Ｂａ−Ｌｉ合金ゲッター材の粉末から約３０〜１０００ｂａｒの圧力で圧縮形成され上部開放容器１内の下部に収納された第１ペレット２と、乾燥材の粉末から形成され第１ペレット２を上（上部開放容器１の開放部４側）から完全に覆うように上部開放容器１内の上部に収納された第２ペレット３とからなる。
【００１１】
そして、上記構成の従来の気体吸着デバイスにおいて、上部開放容器１の開放部４から侵入した水分を含む空気は、まず、第２ペレット３を通過する際に空気中の水分が吸着され、その後、第２ペレット３により水分が吸着された後の空気が、第１ペレット２により吸着される。
【００１２】
このように、上記従来の気体吸着デバイスは、第１ペレット２を構成するゲッター材が空気中の水分を吸着することにより、第１ペレット２を構成するゲッター材の空気吸着性能が早く劣化してしまうのを、乾燥材で構成された第２ペレット３で第１ペレット２を上
部開放容器１の開放部４側を覆う構成により抑制しながら、気体吸着デバイスが配置された密閉空間中の真空度を維持できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特表平９−５１２０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来の気体吸着デバイスの構成では、第１ペレット２を構成するＢａ−Ｌｉ合金ゲッター材は水分（空気中の水分）に対して親和性が高いため、第１ペレット２（Ｂａ−Ｌｉ合金ゲッター材）に接触する酸素や窒素等の混合ガスからなる空気から水分（空気中の水分）を完全に除去する必要がある。
【００１５】
このため、乾燥材で構成された第２ペレット３で第１ペレット２（Ｂａ−Ｌｉ合金ゲッター材）を上部開放容器１の開放部４側を覆う構成にする必要があった。
【００１６】
そして、層状の乾燥材（第２ペレット３）が水分を吸着した際に体積膨張を起こし、割れが生じると、第１ペレット２（Ｂａ−Ｌｉ合金ゲッター材）は水分を吸着し、活性を失う（空気吸着性能が早く劣化する）ため、気体吸着性能が低下するといった課題を有していた。
【００１７】
そこで、本発明は、水分吸着による気体吸着性能の低下を抑制された、大容量の気体吸着能力を備えた気体吸着デバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の気体吸着デバイスは、一方が開口し他方が閉塞された有底容器内に、前記閉塞された底側から開口部側に向かって、互いに間隔をあけて且つ水分吸着層を介して並ぶ複数の気体吸着層を有し、最も開口部側に配置された前記気体吸着層の開口部側にも水分吸着層が存在するのである。
【００１９】
これにより、容器の最も開口部側に配置された気体吸着層の気体吸着性物質が水分（開口部側の水分吸着層を通過した水分）を吸着することによって活性を失っても、容器の底側に隣接する気体吸着層の気体吸着性物質が気体を吸着することができるので、気体吸着性能の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、容器の最も開口部側に配置された気体吸着層の気体吸着性物質が水分（開口部側の水分吸着層を通過した水分）を吸着することによって活性を失っても、容器の底側に隣接する気体吸着層の気体吸着性物質が気体を吸着することができるので、気体吸着性能の低下を抑制することができるため、大容量の気体吸着能力を備えた気体吸着デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１における気体吸着デバイスの断面図
【図２】本発明の実施の形態２における真空断熱材の断面図
【図３】特許文献１に記載された従来の気体吸着デバイスの断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第１の発明は、一方が開口し他方が閉塞された有底容器内に、前記閉塞された底側から
開口部側に向かって、互いに間隔をあけて且つ水分吸着層を介して並ぶ複数の気体吸着層を有し、最も開口部側に配置された前記気体吸着層の開口部側にも水分吸着層が存在することを特徴とする気体吸着デバイスである。
【００２３】
上記構成において、容器の最も開口部側に配置された気体吸着層の気体吸着性物質が水分（開口部側の水分吸着層を通過した水分）を吸着することによって活性を失っても、容器の底側に隣接する気体吸着層の気体吸着性物質が気体を吸着することができるので、気体吸着性能の低下を抑制することができるため、大容量の気体吸着能力を備えた気体吸着デバイスを提供することができる。
【００２４】
第２の発明は、特に第１の発明において、気体吸着層と水分吸着層とを、閉塞された底側から開口部側に向かって、交互に配置したことを特徴とする。
【００２５】
容器内に、気体吸着層と水分吸着層とを、底側から開口部側に向かって交互に積層することにより、簡単に気体吸着デバイスを得ることができる。
【００２６】
第３の発明は、特に第１または第２の発明において、複数の気体吸着層は、それぞれ水分吸着層によって覆われていることを特徴とする。
【００２７】
気体吸着層を水分吸着層で覆うと、水分を含んだ気体が水分吸着層を通過せずに気体吸着層に到達するのを防ぐことができ、水分による気体吸着層の気体吸着性能の低下を遅らせることができる。
【００２８】
第４の発明は、特に第１から第３の発明において、水分吸着層が固形化されていることを特徴とする。
【００２９】
固形化された水分吸着層を用いることにより、水分吸着層内の隙間が小さくなり、水分を含んだ気体が水分吸着層を通過する時の通過抵抗が増し、通過時間が増加するため、水分による気体吸着層の気体吸着性能の低下を遅らせることができる。
【００３０】
第５の発明は、特に第１から第４の発明において、水分吸着層に含有される水分吸着性物質が化学的水分吸着性物質であることを特徴とする。
【００３１】
ところで、吸着現象には、ファンデルワールス力による物理吸着と、共有結合による化学吸着がある。物理吸着は比較的弱く、温度や圧力の制御で可逆的に吸脱着できる。化学吸着は強固で、一般に不可逆吸着であり、一度吸着した水分が脱離することがない。
【００３２】
したがって、水分吸着層に化学的水分吸着性物質を含有させることにより、物理的水分吸着性物質を含有させた場合よりも、水分吸着層を通過して気体吸着層に到達する水分の量を減らすことができる。
【００３３】
第６の発明は、特に第１から第５の発明において、気体吸着層に含有される気体吸着性物質がＺＳＭ−５型ゼオライトであることを特徴とする。
【００３４】
ＺＳＭ−５型ゼオライトは、常温低圧下でも大容量の気体を吸着させることができるので、ＺＳＭ−５型ゼオライトを含有した気体吸着層を用いることにより、常温低圧下での大容量の気体吸着能力を備えた気体吸着デバイスを提供することができる。
【００３５】
第７の発明は、外被材で覆われた空間内に、少なくとも芯材と気体吸着デバイスを内包して減圧密封した真空断熱材であって、前記気体吸着デバイスが第１から第６の発明のい
ずれかの発明における気体吸着デバイスであることを特徴とするものである。
【００３６】
これにより、外被材を通過して芯材を減圧密封した空間内に進入してくる気体を気体吸着デバイスで吸着し、減圧状態を保つことができる。
【００３７】
よって、長期間内部を高真空に保ち、高い断熱性能を持つ真空断熱材を提供することができる。
【００３８】
以下、本発明の気体吸着デバイスと、それを用いた真空断熱材の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略するものとする。
【００３９】
なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における気体吸着デバイスの断面図である。
【００４１】
図１に示すように、本実施の形態の気体吸着デバイス５は、一方（上方）が開口し他方（下方）が閉塞された有底容器６と、気体吸着性物質としてＺＳＭ−５型ゼオライトを含有する気体吸着層Ａ７及び気体吸着層Ｂ９と、化学的水分吸着性物質を含有する水分吸着層Ａ８及び水分吸着層Ｂ１０とで構成される。
【００４２】
気体吸着層Ａ７と気体吸着層Ｂ９は、有底容器６内に、閉塞された底側（下）から開口部側（上）に向かって、互いに間隔をあけて、気体吸着層Ａ７が底側（下）で、気体吸着層Ｂ９が開口部側（上）となり、気体吸着層Ａ７と気体吸着層Ｂ９との間に水分吸着層Ａ８が介在するように配置される。また、有底容器６の開口部（上）側の気体吸着層Ｂ９の開口部側には水分吸着層Ｂ１０が存在する。
【００４３】
また、気体吸着層Ａ７、気体吸着層Ｂ９、水分吸着層Ａ８、水分吸着層Ｂ１０は、有底容器６内に、閉塞された底側（下）から開口部側（上）に向かって、気体吸着層Ａ７、水分吸着層Ａ８、気体吸着層Ｂ９、水分吸着層Ｂ１０の順に、気体を吸着する層と水分を吸着する層が交互に積層（配置）されている。
【００４４】
また、有底容器６の底（下）側の気体吸着層Ａ７は、下面と側面が有底容器６の底壁と外周壁によって、それぞれ覆われており、気体吸着層Ａ７の上面（有底容器６の開口部側の面）は水分吸着層Ａ８によって覆われている。
【００４５】
また、有底容器６の開口部（上）側の気体吸着層Ｂ９は、下面が水分吸着層Ａ８に、上面が水分吸着層Ｂ１０によって、それぞれ覆われている。また、気体吸着層Ｂ９の側面は有底容器６の外周壁によって覆われている。
【００４６】
また、本実施の形態の気体吸着デバイス５は、有底容器６の開口部から進入した気体が水分吸着層Ｂ１０、気体吸着層Ｂ９、水分吸着層Ａ８、空気吸着層Ａ７の順に進入していくような構成となっている。
【００４７】
上記構成により、有底容器６の外の気体が、有底容器６の底（下）側の気体吸着層Ａ７に到達するまでには、水分吸着層Ｂ１０と気体吸着層Ｂ９と水分吸着層Ａ８の層内を通過しなければならない。
【００４８】
有底容器６は、空気及び水蒸気などの気体を通過させにくい材質からなり（ガスバリア
性の材料で構成され）、開口部以外からは空気及び水蒸気などの気体を進入させないようにする役割を持ったものである。
【００４９】
有底容器６の材質としては、アルミニウムや銅などの金属、ガスバリア性の樹脂（蒸着やコーティングによる難透過性処理を施したり金属箔をラミネートしたりした樹脂）等が使用できる。
【００５０】
気体吸着層Ａ７と気体吸着層Ｂ９は、ＺＳＭ−５型ゼオライトを気体吸着性物質として含有しており、窒素や酸素などの気体を吸着、固定する役割を持ったものであり、常温低圧下で窒素吸着性の高い一価の銅イオンを担持したＺＳＭ−５型ゼオライトが望ましい。
【００５１】
水分吸着層Ａ８と水分吸着層Ｂ１０は、化学的水分吸着性物質を含有しており、水分を吸着、固定化する役割を持ったものであり、金属酸化物を用いることができ、特に限定するものではないが、入手が容易で、比較的安価な酸化カルシウムを用いることができる。
【００５２】
水分吸着層Ａ８と水分吸着層Ｂ１０の形状としては、ペレット状に固形化をした方が、水分を含んだ気体が水分吸着層Ａ（水分吸着層Ｂ）の化学的水分吸着性物質を通過する抵抗が増し、通過時間が増加するため、水分吸着層Ａ（水分吸着層Ｂ）の水分吸着量が増加し、気体吸着層Ａ（気体吸着層Ｂ）のＺＳＭ−５型ゼオライトに到達する水分を大きく低減できるため、化学的水分吸着性物質が先に水分を吸着固定化し、水分によるＺＳＭ−５型ゼオライトの気体吸着性能の低下を抑制することができるため、望ましい。
【００５３】
上記構成の本実施の形態の気体吸着デバイス５は、有底容器６の最も開口部側に配置された気体吸着層Ｂ９の気体吸着性物質が水分（開口部側の水分吸着層Ｂ１０を通過した水分）を吸着することによって活性を失っても、水分吸着層Ａ８を介して有底容器６の底側に隣接する気体吸着層Ａ７の気体吸着性物質が気体を吸着することができるので、気体吸着性能の低下を抑制することができるため、大容量の気体吸着能力を備えた気体吸着デバイス５を提供することができる。
【００５４】
また、本実施の形態の気体吸着デバイス５は、有底容器６内に、閉塞された底側（下）から開口部側（上）に向かって、気体吸着層Ａ７、水分吸着層Ａ８、気体吸着層Ｂ９、水分吸着層Ｂ１０の順に、気体を吸着する層と水分を吸着する層を交互に積層（配置）することにより、簡単に気体吸着デバイス５を得ることができる。
【００５５】
また、有底容器６の底（下）側の気体吸着層Ａ７の上面（有底容器６の開口部側の面）を水分吸着層Ａ８によって覆い、有底容器６の開口部（上）側の気体吸着層Ｂ９の上面を水分吸着層Ｂ１０によって覆ったので、水分を含んだ気体が水分吸着層Ｂ１０を通過せずに気体吸着層Ｂ９に到達するのを防ぐことができると共に、水分を含んだ気体が水分吸着層Ａ８を通過せずに気体吸着層Ａ７に到達するのを防ぐことができるので、水分による気体吸着層Ｂ９、気体吸着層Ａ７の気体吸着性能の低下を遅らせることができる。
【００５６】
また、水分吸着層Ｂ１０と水分吸着層Ａ８が固形化されているので、水分を含んだ気体が水分吸着層（水分吸着層Ｂ１０、水分吸着層Ａ８）を通過する時の通過抵抗が増し、通過時間が増加するため、水分による気体吸着層（気体吸着層Ｂ９、気体吸着層Ａ７）の気体吸着性能の低下を遅らせることができる。
【００５７】
また、水分吸着層（水分吸着層Ｂ１０、水分吸着層Ａ８）に含有される水分吸着性物質が化学的水分吸着性物質であるので、物理的水分吸着性物質を含有させた場合よりも、水分吸着層（水分吸着層Ｂ１０、水分吸着層Ａ８）を通過して気体吸着層（気体吸着層Ｂ９、気体吸着層Ａ７）に到達する水分の量を減らすことができる。
【００５８】
また、気体吸着層（気体吸着層Ｂ９、気体吸着層Ａ７）はＺＳＭ−５型ゼオライトを含有しているので、常温低圧下での大容量の気体吸着能力を備えた気体吸着デバイス５を提供することができる。
【００５９】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における真空断熱材の断面図である。
【００６０】
図２に示すように、本実施の形態の真空断熱材１１は、芯材１２と気体吸着デバイス５とを外被材１３で覆い、外被材１３に内包された芯材１２と芯材１２の内部に設置された気体吸着デバイス５とを減圧密封したものである。
【００６１】
なお、本実施の形態の気体吸着デバイス５には、実施の形態１で説明した構成と同様のものを用いている。
【００６２】
芯材１２は、真空断熱材１１の骨格となって真空空間を形成する役割を果たすものであり、芯材１２の材質としては、グラスウールやロックウール、アルミナ繊維、金属繊維など無機繊維や、ポリエチレンテレフタレート繊維など従来公知の材料が利用できる。
【００６３】
なお、金属繊維を用いる場合は、金属の中でも比較的熱伝導性に優れた金属からなる金属繊維は、好ましくない。
【００６４】
その中でも、繊維自体の弾性が高く、また繊維自体の熱伝導率が低く、なおかつ工業的に安価なグラスウールを用いることが望ましい。
【００６５】
さらに、繊維の繊維径は、小さいほど真空断熱材１１の熱伝導率が低下する傾向にあるため、より小さい繊維径の繊維を用いることが望ましいが、汎用的でないため繊維のコストアップが予想される。
【００６６】
したがって、真空断熱材１１用の繊維として一般的に使用されている比較的安価な平均繊維径が３μｍ〜６μｍ程度の集合体からなるグラスウールがより望ましい。
【００６７】
外被材１３は、真空断熱材１１の真空度を維持する役割を果たすものであり、最内層の熱溶着フィルムと、中間層としてのガスバリアフィルムとして金属箔や金属原子を蒸着した樹脂フィルムと、最外層として表面保護フィルムを、それぞれラミネートしたものである。
【００６８】
なお、熱溶着フィルムとしては、低密度ポリエチレンフィルム、直鎖低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム等の熱可塑性樹脂、或いはそれらの混合体が使用できる。
【００６９】
また、ガスバリアフィルムとしては、アルミニウム箔や銅箔などの金属箔や、ポリエチレンテレフタレートフィルムやエチレン−ビニルアルコール共重合体へアルミニウムや銅等の金属や金属酸化物を蒸着したフィルム等が使用できる。
【００７０】
また、表面保護フィルムとしては、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム等、従来公知の材料が使用できる。
【００７１】
さらに、真空断熱材１１の製造方法としては、例えば、一枚のラミネートフィルムを折り返し、対向するラミネートフィルムの端部に位置する熱溶着フィルム同士を熱溶着する
ことで得た袋状のラミネートフィルム（外被材１３）内へ、予め気体吸着デバイス５を埋設しておいた芯材１２を挿入し、減圧下にて袋状ラミネートフィルム（外被材１３）の開口部に位置する熱溶着フィルム（外被材１３）同士を熱溶着する方法や、熱溶着フィルム同士が対向するよう二枚のラミネートフィルム（外被材１３）を配置し、各ラミネートフィルムの端部に位置する熱溶着フィルム同士を熱溶着することで得た袋状のラミネートフィルム（外被材１３）内に、予め気体吸着デバイス５を埋設しておいた芯材１２を挿入し、減圧下にて袋状ラミネートフィルム（外被材１３）の開口部付近に位置する熱溶着フィルム同士を熱溶着する方法が利用できる。
【００７２】
本実施の形態の真空断熱材１１は、実施の形態１の気体吸着デバイス５を芯材１２と共に減圧密封したので、外被材１３を通過して芯材１２を減圧密封した空間内に進入してくる気体を気体吸着デバイス５で吸着し、減圧状態を保つことができる。
【００７３】
よって、長期間内部を高真空に保ち、高い断熱性能を持つ真空断熱材１１を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の気体吸着デバイスは、取り扱いが容易であり、大容量の気体吸着能力を備えたものであるため、真空断熱材や真空断熱容器、プラズマディスプレー、蛍光灯など真空の維持が必要な機器にて適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
５    気体吸着デバイス
６    有底容器
７    気体吸着層Ａ
８    水分吸着層Ａ
９    気体吸着層Ｂ
１０  水分吸着層Ｂ
１１  真空断熱材
１２  芯材
１３  外被材
【図１】
2014213240.tif 000003
【図２】
2014213240.tif 000004
【図３】
2014213240.tif 000005