(57)【要約】  【課題】真空断熱体の内部圧力を維持できる低熱伝導率の気体吸着材を使用した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】無機繊維集合体からなる芯材８と、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からなる外被材９と、少なくとも、窒化リチウムと化学的水分吸着性物質とを含む気体吸着材１とを備え、外被材９が、芯材８と気体吸着材１とを覆い、外被材９の内部を減圧してなるものであり、水分及び内部発生水分を化学的水分吸着性物質が吸着除去し、窒化リチウムが水素を吸着固定化する。その結果、断熱体７の断熱性能の向上を図ることができる一方で、窒化リチウムは、固体密度が低く、従来の酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため固体熱伝導率が低減できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも窒化リチウムと化学的水分吸着性物質とを含むことを特徴とする気体吸着材。
【請求項２】
前記窒化リチウムが、その周囲を化学的水分吸着性物質に覆われていることを特徴とする請求項１記載の気体吸着材。
【請求項３】
少なくともリチウムあるいはリチウム化合物を含み、前記リチウムあるいはリチウム化合物が窒素を吸着することで前記窒化リチウムを形成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の気体吸着材。
【請求項４】
前記リチウム化合物が、マグネシウム−リチウム合金、アルミニウム−リチウム合金、カルシウム−リチウム合金のうち少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項３記載の気体吸着材。
【請求項５】
前記リチウムあるいはリチウム化合物が、その周囲を酸素吸着性物質に覆われていることを特徴とする請求項３または請求項４記載の気体吸着材。
【請求項６】
少なくとも、芯材と、ガスバリア性を有する外被材と、請求項１から請求項５のいずれか一項記載の気体吸着材とを備え、前記外被材の内部を減圧してなることを特徴とする断熱体。
【請求項７】
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６記載の断熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体吸着材および気体吸着材を含む断熱体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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。よって、これらの気体、すなわち空気中の窒素および酸素、水分、また含有量は微量であるが気体熱伝導率の大きい水素を、吸着除去することにより、初期断熱性能や経時的な断熱性能を維持することが可能となる。
【００１０】
特に水素は、気体熱伝導率が高く、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、断熱性能の悪化要因となるものである。さらに、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る。
【００１１】
このような課題を解決する手段として、ゲッター材と呼ばれる金属系の吸着材がある。例えば、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）。
【００１２】
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２参照）。
【００１３】
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３参照）。
【００１４】
また窒化リチウムの作製方法のとして、粒状窒化リチウムの製造方法がある（特許文献４参照）。
【特許文献１】特表２００３−５３５２１８号公報
【特許文献２】特開平９−４７６５２号公報
【特許文献３】特表２００３−５０１５５６号公報
【特許文献４】特開２００１−３２８８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１の構成では、窒素、水素とも吸着するが、数百度の高温で活性化を行う必要があり、耐熱性が低い材料系には用いることができない。
【００１６】
また、特許文献２および特許文献３の構成では、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、もともと気体吸着材自身の熱伝導率が高く、断熱性能の悪化する部位が生じることとなるが、銅や銀は特に熱伝導率が高く問題が大きい。さらに、コバルトやパラジウムや銀は高価であり、コバルトに至ってはＰＲＴＲ指定物質で環境負荷も大きい。さらに特許文献２はＢａＬｉ4合金との組み合わせで、窒素吸着も可能としているが、Ｂａはコバルト同様にＰＲＴＲ物質で、環境負荷が大きい。
【００１７】
また、特許文献４は、窒化リチウムの生成法であり、窒化リチウムはリチウムイオン電池に用いられるコバルト酸リチウム等の原料や、近年は、水素貯蔵材料の開発が行われているが、水分が存在するとリチウムや窒化リチウムは水酸化物を生成し、不活化してしまう問題がある。
【００１８】
本発明の目的は、真空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であって、特に吸着困難な水素あるいは窒素に関して、常温低圧下で水素吸着活性を発揮できる吸着材を提供することである。
【００１９】
また、高熱伝導率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気体吸着材を提供することにある。また、有害性を持たない気体吸着材を提供することである。
【００２０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成を解決するために、本発明の気体吸着材は、少なくとも、芯材と、ガスバリア性を有する外被材と、気体を吸着する気体吸着材を備え、前記外被材の内部を減圧してなる断熱体に適用する気体吸着材であって、少なくとも窒化リチウムと化学的水分吸着性物質とを含むことを特徴とするものである。
【００２２】
少なくとも窒化リチウムと化学的水分吸着性物質とを含む気体吸着材により、水分及び内部発生水分を、化学的水分吸着性物質が吸着除去し、窒化リチウムは、水素と反応し、Ｌｉ2ＮＨやＬｉＮＨ2を生成し固定化する。また、窒化リチウムは、固体密度が低く、酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため、固体熱伝導率が低減できる。その結果、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。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の気体吸着材は、少なくとも窒化リチウムと化学的水分吸着性物質とを含む気体吸着材により、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水分及び内部発生水分を、化学的水分吸着性物質が吸着除去し、水分が吸着除去されたことにより、窒化リチウムは、気体熱伝導率が高く、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な水素と反応し、Ｌｉ2ＮＨやＬｉＮＨ2を生成し、固定化する。
【００２４】
さらに、リチウムあるいはリチウム合金を含んでいれば、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侵入する窒素とリチウムが反応し、窒素を吸着除去すると共に窒化リチウムを形成する。窒素は水素に比して存在量がはるかに多く、水素を吸着除去するために十分な窒化リチウムを生成するため、別途、窒化リチウムを加える工程が省略できる。
【００２５】
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、窒化リチウムは、固体密度が低く、酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため、固体熱伝導率が低減できる。その結果、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ものである。
【００２６】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
請求項１に記載の気体吸着材の発明は、少なくとも窒化リチウムと化学的水分吸着性物質とを含むことを特徴とするものである。
【００２８】
窒化リチウムは水素と、（数１）に示される反応により、Ｌｉ2ＮＨやＬｉＮＨ2といった錯体水素化物を生成する。
【００２９】
【数１】
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ＬｉＮＨ2は、真空中でも４７３Ｋに加熱しないと水素を放出せず、非常に強固に吸着する。
【００３０】
次いで、気体吸着材の作製方法について述べる。窒化リチウムは、乾燥空気中では、急激に反応することはなく、短時間であれば、取り扱っても問題はない。しかし、水分が存在すると、Ｌｉと水分は激しく反応し、水酸化リチウムやアンモニアを生成し、（数１）の反応を阻害する。実際には、空気中には水分が存在するため、特別に水分を減じた環境でなければ取り扱うことはできない。
【００３１】
そのため、Ａｒなどの不活性ガス雰囲気下で、化学的水分吸着性物質と混合あるいは化学的水分吸着性物質により周囲を覆うなどして、ペレット化、あるいは取り扱い容易な形状に成形する。
【００３２】
さらに不活性ガスを充填した気体不透過性容器にてこれを封止し、断熱体への適用時まで保管することが望ましい。断熱体への適用時には、気体不透過性容器を開封し、速やかに使用する。このように取り扱うことにより、気体吸着材中の本発明の窒化リチウムは、水素を効果的に吸着除去できるものである。
【００３３】
窒化リチウムは、水分存在下では、水素より優先的に水分と反応し、水酸化リチウム等を形成し、その結果、水素吸着不活性となる。断熱体への適用を考えると、工業的真空排気で除去できなかった水分や経時的に侵入してくる水分が存在することから、そのまま適用することは困難である。
【００３４】
この課題に対し、本発明の気体吸着材は、化学的水分吸着性物質を含むことにより、水酸化リチウム等の生成を抑制することができる。より確実に水素吸着活性を維持するためには、窒化リチウムの周囲を化学的水分吸着性物質にて覆うことが望ましい。
【００３５】
また、窒化リチウムの形状は、特に指定するものではないが、粉末状であれば表面積が増大し、効率的に水素吸着を行うことができる。さらに、ペレット化等行うことで取り扱い性の向上を図ることができる。
【００３６】
以上のような構成によって、窒化リチウムは、気体熱伝導率が高く、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な水素を吸着除去可能となり、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、窒化リチウムは、固体密度が低く、酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため、固体熱伝導率が低減できるものである。
【００３７】
また、環境負荷物質を使用しておらず、環境負荷も低い。
【００３８】
また、本発明の気体吸着材とは、気体成分を吸着可能な材料を指しており、少なくとも、窒化リチウムと化学的水分吸着性物質とを含み、化学的水分吸着材は、水による窒化リチウムの水素吸着能の低下を予め抑制し、かつ、断熱体中の水分を吸着除去することができ、窒化リチウムは、断熱体中の工業的排気プロセスで除去しきれない水素および経時的に侵入する水素を吸着除去できる。
【００３９】
また、さらに酸素吸着成分および窒素吸着成分を含むことに、なんら規制を加えるものではなく、断熱体へ適用する気体吸着材として、懸念する気体をすべて吸着除去可能な気体吸着材とすることも可能である。その気体吸着成分の構成比は、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。
【００４０】
また、本発明の化学的水分吸着性物質は、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物および水酸化物などの化学吸着剤などが使用できるが、化学的に水分を固定化できるものならば、特に規定するものではない。
【００４１】
請求項２に記載の気体吸着材の発明は、請求項１に記載の発明における窒化リチウムが、その周囲を化学的水分吸着性物質に覆われていることを特徴とするものであり、本構成により、化学的水分吸着性物質が、窒化リチウムと水分が反応し、水酸化リチウムやアンモニアを形成し、水素吸着不活性となることを抑制するため、窒化リチウムが、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素や経時的に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ものである。
【００４２】
また、窒化リチウムが、その周囲を化学的水分吸着性物質に覆われていることにより、さらに水素吸着活性を活かせるものである。
【００４３】
請求項３に記載の気体吸着材の発明は、請求項１または請求項２記載の発明に加えて、少なくともリチウムあるいはリチウム化合物を含み、前記リチウムあるいはリチウム化合物が窒素を吸着することで前記窒化リチウムを形成することを特徴とするものであり、本構成により、窒素吸着を可能とするとともに、窒化リチウムが気体吸着材内で生成されるため、別途窒化リチウムを添加する必要がなく、気体吸着材の作製工程を簡略する事ができる。
【００４４】
リチウムおよびリチウム化合物は、常温で窒素と反応する物質として知られており、リチウムと窒素が反応して窒化リチウムを生成する。工業的真空排気プロセスで残存するガスおよび経時的に侵入するガスは、空気および水分が主成分であり、その存在比率は、水素の０．０１％に比べ窒素は８０％と圧倒的に多い。
【００４５】
従って、水素が窒素と異なり、外被材をも通過して侵入してきても、リチウムあるいはリチウム化合物と窒素が反応して生成する窒化リチウムで十分に吸着することができる。そのため、窒素の吸着が可能となるとともに、窒化リチウムを別途添加することなく、水素吸着を可能とすることができ、気体吸着材の作製工程を簡略化する事ができる。
【００４６】
また、リチウムあるいはリチウム化合物の形状は実用途に応じて対応すれば良く、特に指定するものではないが、塊状の金属リチウムは、表面に窒化リチウム被膜が形成され、窒素の侵入が困難になるため、効率が悪い。従って、粉末状であれば表面積が増大し、効率的に窒素吸収を行うことができ、さらに窒素吸着により生成した窒化リチウムによる水素吸着も効率的に行うことができる。また、リチウムあるいはリチウム化合物の粉末をペレット化等行うことで、取り扱い性の向上を図ることができる。
【００４７】
また、リチウムは例えば活性炭との混合物のように他の材料との混合物であっても何ら問題はない。
【００４８】
また、リチウム化合物は、水酸化リチウムのように窒素と反応しないものやＢａＬｉ4のように環境負荷物質が含まれるものは望ましくない。
【００４９】
また、リチウムあるいはリチウム化合物も水分と反応するため、化学的水分吸着性物質を含むことで、水分を除去し、窒素吸着活性を維持することができる。また、窒素反応して生成する窒化リチウムの水素吸着活性をも維持することができる。より確実に窒素吸着活性を維持するためには、リチウムあるいはリチウム化合物の周囲を化学的水分吸着性物質にて覆うことが望ましい。
【００５０】
請求項４に記載の気体吸着材の発明は、請求項３に記載の発明におけるリチウム化合物が、マグネシウム−リチウム合金、アルミニウム−リチウム合金、カルシウム−リチウム合金のうち少なくとも一種を含むことを特徴とするものであり、この構成により、安価で軽量かつ環境負荷もない。さらに、マグネシウム、アルミニウム、カルシウムは、リチウムに比べ、水分との反応性が低いため、水分に対する耐性が向上する。
【００５１】
請求項５記載の気体吸着材の発明は、請求項３または請求項４に記載の発明におけるリチウムあるいはリチウム化合物が、その周囲を酸素吸着性物質に覆われていることを特徴とするものであり、本構成により、酸素吸着性物質が、酸素とリチウムが反応し、酸化リチウムを形成することで、窒化リチウムの生成を阻害し、水素吸着不活性となることを抑制するため、リチウムが窒素を吸着して、窒化リチウムを生成し、窒化リチウムが工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素や経時的に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。
【００５２】
請求項６記載の断熱体の発明は、少なくとも、芯材と、ガスバリア性を有する外被材と、請求項１から請求項５のいずれか一項記載の気体吸着材とを備え、前記外被材の内部を減圧してなることを特徴とするものであり、窒化リチウムが、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素および経時的に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、窒化リチウムは、固体密度が低く、酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため固体熱伝導率が低減できるものである。
【００５３】
また、本発明で使用する芯材としては、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。
【００５４】
また、本発明で使用する外被材は、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。
【００５５】
また、本発明で使用する断熱体は、少なくとも、芯材と、ガスバリア性を有する外被材と、請求項１から請求項５のいずれか一項記載の気体吸着材を備えるものであり、工業的真空排気手段および請求項１から請求項５のいずれか一項記載の気体吸着材の作用により、ガスバリア性を有する外被材の内空間が減圧となっているものである。
【００５６】
請求項７記載の断熱体の発明は、請求項６に記載の発明における芯材が、メソ多孔構造を有することを特徴とするものであり、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。
【００５７】
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。
【００５８】
（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の断面図および拡大図を示すものである。
【００５９】
気体吸着材１は、水素吸着活性である窒化リチウム２と、化学的水分吸着性物質３と、酸素吸着材４と、窒素吸着材５とを含み、これらの材料をアルゴンなどの不活性気体中で混合し、ペレット化を施した。
【００６０】
以上のように構成された気体吸着材１では、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水分及び内部発生水分を、化学的水分吸着性物質３が吸着除去し、水分が吸着除去されたことにより、水素吸着活性を阻害されず水素吸着活性を有した窒化リチウム２が、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素および経時的に侵入する水素を吸着固定化する。
【００６１】
また、酸素吸着材４と、窒素吸着材５が、それぞれ酸素及び窒素を吸着除去し、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、窒化リチウム２は、固体密度が低く、従来の酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため、固体熱伝導率が低減できるものである。
【００６２】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における気体吸着材の断面図を示すものである。
【００６３】
気体吸着材１は、球状に成形された、窒化リチウム２と、酸素吸着材４と、窒素吸着材５とが、化学的水分吸着性物質３中に分散され覆われた構造で、これらを不活性ガス雰囲気中でペレット化を施したものである。
【００６４】
以上のように構成された気体吸着材１では、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水分及び内部発生水分を、化学的水分吸着性物質３が吸着除去し、水分が吸着除去されたことにより、水素吸着活性を阻害されず水素吸着活性を有した窒化リチウム２が、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素および経時的に侵入する水素を吸着固定化する。
【００６５】
また、酸素吸着材４と、窒素吸着材５が、それぞれ酸素及び窒素を吸着除去し、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、窒化リチウム２は、固体密度が低く、従来の酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため、固体熱伝導率が低減できるものである。
【００６６】
また、窒化リチウム２が化学的水分吸着性物質３に周囲を覆われているため、水分による水素吸着活性の低減がより一層抑制される。
【００６７】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における気体吸着材の断面図を示すものである。
【００６８】
気体吸着材１は、水素吸着活性である窒化リチウム２を中心に、その周囲を酸素吸着材４と、窒素吸着材５と、化学的水分吸着性物質３とが覆うような構造で、不活性ガス雰囲気中でペレット化を施したものである。
【００６９】
以上のように構成された気体吸着材１では、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水分及び内部発生水分を、化学的水分吸着性物質３が吸着除去し、水分が吸着除去されたことにより、水素吸着活性を阻害されず水素吸着活性を有した窒化リチウム２が、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素および経時的に侵入する水素を吸着固定化する。
【００７０】
また、酸素吸着材４と、水素吸着材５が、それぞれ酸素及び水素を吸着除去し、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、窒化リチウム２は、固体密度が低く、従来の酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため、固体熱伝導率が低減できるものである。
【００７１】
また、水素吸着活性である窒化リチウム２が、化学的水分吸着性物質３に周囲を覆われているため、水分による水素吸着活性の低減がよりさらに抑制される。
【００７２】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における気体吸着材の断面図を示すものである。
【００７３】
気体吸着材１は、窒素吸着活性であるリチウムあるいはリチウム化合物６を中心に、その周囲を酸素吸着材４と、化学的水分吸着性物質３とが覆うような構造で、不活性ガス雰囲気中でペレット化を施したものである。
【００７４】
以上のように構成された気体吸着材１では、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水分及び内部発生水分を、化学的水分吸着性物質３が吸着除去し、さらに、工業的真空排気プロセスで除去しきれない酸素及び内部発生酸素を、酸素吸着材４が吸着除去し、水分および酸素が吸着除去されたことにより、窒素吸着活性を有するリチウムあるいはリチウム化合物６が、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侵入する窒素を吸着固定化する。
【００７５】
さらに、リチウムあるいはリチウム化合物６が、窒素を吸着して生成した窒化リチウム２が、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素及び内部発生水素を吸着固定化する。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、リチウムあるいはリチウム化合物６および窒化リチウム２は、固体密度が低く、従来の酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため、固体熱伝導率が低減できるものである。
【００７６】
また、窒素吸着活性を有するリチウムあるいはリチウム化合物が、化学的水分吸着性物質３および化学的酸素吸着性物質４に周囲を覆われているため、水分による窒素吸着活性の低減および水素吸着活性の低減がより一層抑制される。
【００７７】
また、リチウムあるいはリチウム化合物６と窒素が反応して生成する窒化リチウム２で、十分、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素及び内部発生水素を吸着することができる。そのため、窒素の吸着が可能となるとともに、窒化リチウムを別途添加することなく、水素吸着を可能とすることができ、気体吸着材の作製工程を簡略化する事ができる。
【００７８】
水素吸着活性を有する窒化リチウム２を用いた気体吸着材１を評価した結果を、実施例１に示す。窒素吸着活性を有するリチウムあるいはリチウム化合物６の種類を変えて、気体吸着材１を評価した結果を、実施例２から実施例４に示す。
【００７９】
実施例１においては、化学的水分吸着性物質３には酸化カルシウムを、酸素吸着材４にはＦｅ粉を、窒素吸着材５には、金属リチウムを用いた。実施例２から実施例５においては、化学的水分吸着性物質３には酸化カルシウムを、酸素吸着材４には金属酸化物をを用いた。評価は、それぞれの１３．３Ｐａ以下で気体吸着材を減圧封止したパネルの熱伝導率にて行い、比較例１を比較対象とした。
【００８０】
（実施例１）
有効吸着成分のうち、化学的水分吸着性物質３を７５ｗｔ％と、窒化リチウム２を５ｗｔ％と、酸素吸着材４を１０％と、窒素吸着材５を１０ｗｔ％含む、気体吸着材１ペレットを作製し、その熱伝導率を測定した。
【００８１】
熱伝導率は、０．１０５Ｗ／ｍＫであり、比較例１に対し１９％の改善が見られた。また、窒化リチウムは、ＰＲＴＲ指定物質ではなく、毒性などの指摘がない物質である。
【００８２】
（実施例２）
有効吸着成分のうち、化学的水分吸着性物質３を７５ｗｔ％と、リチウムあるいはリチウム化合物６を１０ｗｔ％と、酸素吸着材を１５％とを含む、気体吸着材１ペレットを作製し、その熱伝導率を測定した。リチウムあるいはリチウム化合物は、金属リチウム粉末を用いた。
【００８３】
熱伝導率は、０．０９９Ｗ／ｍＫであり、比較例１に対し２４％の改善が見られた。また、金属リチウムは、ＰＲＴＲ指定物質ではなく、毒性などの指摘がない物質である。
【００８４】
（実施例３）
有効吸着成分のうち、化学的水分吸着性物質３を７５ｗｔ％と、リチウムあるいはリチウム化合物６を１０ｗｔ％と、酸素吸着材を１５％とを含む、気体吸着材１ペレットを作製し、その熱伝導率を測定した。リチウムあるいはリチウム化合物は、マグネシウム３０％−リチウム７０％合金を用いた。
【００８５】
熱伝導率は、０．１０５Ｗ／ｍＫであり、比較例１に対し１９％の改善が見られた。また、マグネシウム−リチウム合金は、ＰＲＴＲ指定物質ではなく、毒性などの指摘がない物質である。
【００８６】
（実施例４）
有効吸着成分のうち、化学的水分吸着性物質３を７５ｗｔ％と、リチウムあるいはリチウム化合物６を１０ｗｔ％と、酸素吸着材を１５％とを含む、気体吸着材１ペレットを作製し、その熱伝導率を測定した。リチウムあるいはリチウム化合物は、アルミニウム３０％−リチウム７０％合金を用いた。
【００８７】
熱伝導率は、０．１１０Ｗ／ｍＫであり、比較例１に対し１５％の改善が見られた。また、アルミニウム−リチウム合金は、ＰＲＴＲ指定物質ではなく、毒性などの指摘がない物質である。
【００８８】
（実施例５）
有効吸着成分のうち、化学的水分吸着性物質３を７５ｗｔ％と、リチウムあるいはリチウム化合物６を１０ｗｔ％と、酸素吸着材を１５％とを含む、気体吸着材１ペレットを作製し、その熱伝導率を測定した。リチウムあるいはリチウム化合物は、カルシウム３０％−リチウム７０％合金を用いた。
【００８９】
熱伝導率は、０．０９５Ｗ／ｍＫであり、比較例１に対し２７％の改善が見られた。また、カルシウム−リチウム合金は、ＰＲＴＲ指定物質ではなく、毒性などの指摘がない物質である。
【００９０】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５における気体吸着材を適用した断熱体の断面図を示すものである。
【００９１】
断熱体７は、芯材８と、ガスバリア性を有する外被材９と、少なくとも、窒化リチウム２と化学的水分吸着性物質３とを含む気体吸着材１とを備え、外被材９が、芯材８と気体吸着材１とを覆い、外被材９の内部を減圧してなるものであり、芯材８として無機繊維集合体を、外被材９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１として実施の形態３の気体吸着材１が用いられた。
【００９２】
以上のように構成された気体吸着材１では、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水分及び内部発生水分を、化学的水分吸着性物質３が吸着除去し、水分が吸着除去されたことにより、水素吸着活性を阻害されず活性な窒化リチウム２が、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素および経時的に侵入する水素を吸着固定化する。その結果、断熱体７の断熱性能の向上を図ることができる一方で、窒化リチウム２は、固体密度が低く、従来の酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため、固体熱伝導率が低減できるものである。
【００９３】
（実施の形態６）
図６は、本発明の実施の形態６における気体吸着材を適用した断熱体の断面図を示すものである。
【００９４】
断熱体１０は、芯材８と、ガスバリア性を有する外被材９と、少なくとも、窒素を吸着することで窒化リチウムを形成するリチウムあるいはリチウム化合物６と化学的水分吸着性物質３とを含む気体吸着材１とを備え、外被材９が、芯材８と気体吸着材１とを覆い、外被材９の内部を減圧してなるものであり、芯材８として無機繊維集合体を、外被材９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１として実施の形態４の気体吸着材１が用いられた。
【００９５】
以上のように構成された気体吸着材１では、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水分及び内部発生水分を、化学的水分吸着性物質３が吸着除去し、また、工業的真空排気プロセスで除去しきれない酸素及び経時的に侵入してきた酸素を、酸素吸着材４が吸着除去されたことにより、窒素吸着活性を阻害されず活性なリチウムあるいはリチウム合金６が、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侵入する窒素を、吸着固定化する。
【００９６】
そして、窒素吸着により形成された窒化リチウム２は、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素及び経時的に侵入してきた水素を吸着固定化する。その結果、断熱体１０の断熱性能の向上を図ることができる一方で、窒化リチウム２は、固体密度が低く、従来の酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため、固体熱伝導率が低減できるものである。
【００９７】
また、窒素吸着材と窒化リチウムを別々に加える必要もなく、作製工程の簡略が行える。
【００９８】
実施例１から実施例５の気体吸着材１を適用した断熱体における窒素吸着の評価結果を、実施例６から実施例１０に示す。評価は、いずれも初期の内圧を１３．３Ｐａとし、その後の経時的な内圧増大を、比較例１の気体吸着材を適用した比較例２の断熱体と比較して行った。
【００９９】
（実施例６）
実施例１の気体吸着材を適用した断熱体にて、経時１ヶ月後の内圧は１３．１Ｐａであり、経時的な劣化は比較例２とほぼ同等であり、外部より侵入した気体および内部発生ガスを気体吸着材が吸着除去していると考える。
【０１００】
（実施例７）
実施例２の気体吸着材を適用した断熱体にて、経時１ヶ月後の内圧は１２．０Ｐａであり、経時的な劣化は比較例２とほぼ同等であり、外部より侵入した気体および内部発生ガスを気体吸着材が吸着除去していると考える。
【０１０１】
また、実施例６と比較しても、ほぼ同等であり、窒化リチウムを別途加えなくても、窒素吸着により生成した窒化リチウムにより十分水素吸着の機能を果たしていると考える。
【０１０２】
（実施例８）
実施例３の気体吸着材を適用した断熱体にて、経時１ヶ月後の内圧は１２．８Ｐａであり、経時的な劣化は比較例２とほぼ同等であり、外部より侵入した気体および内部発生ガスを気体吸着材が吸着除去していると考える。
【０１０３】
また、実施例７と比較しても、ほぼ同等であり、合金化しても金属リチウムと同等の効果を示し、かつ取り扱い性も向上している。
【０１０４】
（実施例９）
実施例４の気体吸着材を適用した断熱体にて、経時１ヶ月後の内圧は１２．５Ｐａであり、経時的な劣化は比較例２とほぼ同等であるり、外部より侵入した気体および内部発生ガスを気体吸着材が吸着除去していると考える。
【０１０５】
また、実施例７と比較しても、ほぼ同等であり、合金化しても金属リチウムと同等の効果を示し、かつ取り扱い性も向上している。
【０１０６】
（実施例１０）
実施例４の気体吸着材を適用した断熱体にて、経時１ヶ月後の内圧は１１．７Ｐａであり、経時的な劣化は比較例２とほぼ同等であるり、外部より侵入した気体および内部発生ガスを気体吸着材が吸着除去していると考える。
【０１０７】
また、実施例７と比較しても、ほぼ同等であり、合金化しても金属リチウムと同等の効果を示し、かつ取り扱い性も向上している。
【０１０８】
（実施の形態７）
図７は、本発明の実施の形態７における気体吸着材を適用した断熱体の断面図を示すものである。
【０１０９】
断熱体１１は、メソ多孔構造を有する芯材１２と、ガスバリア性を有する外被材９と、少なくとも、窒化リチウム２と化学的水分吸着性物質３とを含む気体吸着材１とを備え、外被材９が、芯材１２と気体吸着材１とを覆い、外被材９の内部を減圧してなるものである。
【０１１０】
芯材１２として気相法により製造されたシリカ粉体と無機繊維材料の混合物を圧縮成形したメソ多孔体を、外被材９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１として実施の形態３の気体吸着材１が用いられた。
【０１１１】
以上のように構成された気体吸着材１では、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水分及び内部発生水分を、化学的水分吸着性物質３が吸着除去し、水分が吸着除去されたことにより、水素吸着活性を阻害されず活性な窒化リチウムが、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素および経時的に侵入する水素を吸着固定化する。その結果、断熱体１１の断熱性能の向上を図ることができる一方で、窒化リチウム２は、固体密度が低く、従来の酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため、固体熱伝導率が低減できるものである。
【０１１２】
また、芯材１２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。
【０１１３】
（実施の形態８）
図８は、本発明の実施の形態８における気体吸着材を適用した断熱体の断面図を示すものである。
【０１１４】
断熱体１３は、メソ多孔構造を有する芯材１２と、ガスバリア性を有する外被材９と、少なくとも、窒素を吸着することで窒化リチウムを形成するリチウムあるいはリチウム化合物６と化学的水分吸着性物質３とを含む気体吸着材１とを備え、外被材９が、芯材１２と気体吸着材１とを覆い、外被材９の内部を減圧してなるものである。
【０１１５】
芯材１３として気相法により製造されたシリカ粉体と無機繊維材料の混合物を圧縮成形したメソ多孔体を、外被材９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１として実施の形態４の気体吸着材１が用いられた。
【０１１６】
以上のように構成された気体吸着材１では、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水分及び内部発生水分を、化学的水分吸着性物質３が吸着除去し、また、工業的真空排気プロセスで除去しきれない酸素及び経時的に侵入してきた酸素を、酸素吸着材４が吸着除去されたことにより、窒素吸着活性を阻害されず活性なリチウムあるいはリチウム合金が、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侵入する窒素を吸着固定化する。そして、窒素吸着により形成された窒化リチウム２は、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素及び経時的に侵入してきた水素を吸着固定化する。その結果、断熱体１３の断熱性能の向上を図ることができる一方で、窒化リチウム２は、固体密度が低く、従来の酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため、固体熱伝導率が低減できるものである。
【０１１７】
また、窒素吸着材と窒化リチウムを別々に加える必要もなく、作製工程の簡略が行える。
【０１１８】
（実施の形態９）
図９は、本発明の実施の形態９における気体吸着材を適用した断熱体の断面図を示すものである。
【０１１９】
断熱体１４は、芯材１２と、ガスバリア性を有する外被材１５と、気体を吸着する気体吸着材１を備え、外被材１５が、芯材１２と気体吸着材１とを覆い、外被材１５の内部を減圧してなるものであり、芯材１２として気相法により製造されたシリカ粉体と無機繊維材料の混合物を圧縮成形したメソ多孔体を、外被材１５としてステンレス鋼からなる容器を、気体吸着材１として実施の形態３の気体吸着材１を用いた。
【０１２０】
以上のように構成された気体吸着材１では、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水分及び内部発生水分を、化学的水分吸着性物質３が吸着除去し、水分が吸着除去されたことにより、水素吸着活性を阻害されず活性な窒化リチウムが、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素および経時的に侵入する水素を吸着固定化する。その結果、断熱体１１の断熱性能の向上を図ることができる一方で、窒化リチウム２は、固体密度が低く、従来の酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため、固体熱伝導率が低減できるものである。
【０１２１】
以上のように本発明の気体吸着材は、少なくとも、窒化リチウムと、窒化リチウムの水素吸着活性を制御するための化学的水分吸着性物質とを含むことにより、化学的水分吸着性物質が、窒化リチウムが水分接触により水酸化リチウムとアンモニアを生成し不活性かすることを抑制することができるため、窒化リチウムが効果的に工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素を吸着し、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、窒化リチウム２は固体密度が低く、従来の酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため固体熱伝導率が低減できるものである。その結果、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ものである。
【０１２２】
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。
【０１２３】
（比較例１）
有効吸着性分のうち、酸化カルシウムを７５ｗｔ％と、Ｂａ−Ｌｉ合金を５ｗｔ％と、コバルト酸化物を２０ｗｔ％とを含むペレットを作製し、その熱伝導率を測定したところ、０．１３０Ｗ／ｍＫであった。また、Ｂａ−Ｌｉ合金およびコバルト酸化物は、ＰＲＴＲ指定物質であり、作業環境が規制されている物質である。
【０１２４】
（比較例２）
比較例１の気体吸着材を適用した断熱体にて、経時１ヶ月後の内圧は１４．７Ｐａであった。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
以上のように、本発明にかかる気体吸着材および断熱体は、工業的真空排気プロセスで除去しきれない水素およびその他気体を吸着し、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、窒化リチウムは固体密度が低く、従来の酸化銅や金属パラジウム等と比べても固体熱伝導率は低いため固体熱伝導率が低減できるため、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を効率的に利用することにより省エネルギーに貢献できるあらゆる機器や、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。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の実施の形態１における気体吸着材の断面図
【図２】本発明の実施の形態２における気体吸着材の断面図
【図３】本発明の実施の形態３における気体吸着材の断面図
【図４】本発明の実施の形態４における気体吸着材の断面図
【図５】本発明の実施の形態５における断熱体の断面図
【図６】本発明の実施の形態６における断熱体の断面図
【図７】本発明の実施の形態７における断熱体の断面図
【図８】本発明の実施の形態８における断熱体の断面図
【図９】本発明の実施の形態９における断熱体の断面図
【符号の説明】
【０１２７】
１    気体吸着材
２    窒化リチウム
３    化学的水分吸着性物質
４    酸素吸着材
５    水素吸着材
６    リチウムあるいはリチウム化合物
７    断熱体
８    芯材
９    外被材
１０  断熱体
１１  断熱体
１２  メソ多孔構造を有する芯材
１３  断熱体
１４  断熱体
１５  外被材
【図１】
2006075756.tif 000004
【図２】
2006075756.tif 000005
【図３】
2006075756.tif 000006
【図４】
2006075756.tif 000007
【図５】
2006075756.tif 000008
【図６】
2006075756.tif 000009
【図７】
2006075756.tif 000010
【図８】
2006075756.tif 000011
【図９】
2006075756.tif 000012