(57)【要約】  【課題】芯材としても吸着材としても優れた性能を有する金属錯体を適用することにより、優れた断熱性能を長期間保持できる断熱体を提供する。  【解決手段】断熱体７は、芯材８と、水分吸着材９と、芯材８と水分吸着材９とを覆う二枚一対のガスバリア性を有する外被材１０とを備え、芯材８が多孔性骨格を有する金属錯体を含むことを特徴とするものである。芯材８として多孔性骨格を有する金属錯体を用いることにより、初期断熱性能及び吸着性能に優れた断熱体を得ることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、芯材と、ガスバリア性を有する外被材とを備え、芯材の主成分が多孔性骨格を有する金属錯体であることを特徴とする断熱体。
【請求項２】
前記金属錯体が、減圧下で気体を吸着することを特徴とする請求項１に記載の断熱体。
【請求項３】
前記金属錯体が、三次元構造を有することを特徴とする請求項１または２に記載の断熱体。
【請求項４】
前記金属錯体の細孔径が２０Å以下であ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断熱体。
【請求項５】
前記金属錯体と共に水分吸着材を適用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。
【請求項６】
前記金属錯体に対し、無機繊維材料が５〜２０％含有された芯材であり、前記芯材の曲げ弾性率が０．２ＭＰａ以上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。
【請求項７】
外箱と、内箱とを備え、前記外箱と前記内箱によって形成される空間に請求項１から６のいずれか一項記載の断熱体を配置し、前記断熱体以外の前記空間に発泡断熱体を充填したことを特徴とする冷凍機器及び冷温機器。
【請求項８】
外箱と、内箱とを備え、前記外箱と前記内箱によって形成される空間に多孔性骨格を有する金属錯体を配置し、前記金属錯体を配置した空間を減圧空間とすることを特徴とする冷凍機器及び冷温機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱体及びそれに関わる冷凍機器及び冷温機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、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】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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分けて次の３つがある。一つは、真空断熱体作製時、排気できずに残存する気体、別の一つは、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）、残りの一つは外被材を透過して外部から侵入してくる気体である。
【０００６】
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。
【０００７】
例えば、真空断熱体内の窒素をＢａ−Ｌｉ合金で吸着させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、芯材として、ガス吸着能を有する樹脂粉体をバインダーで接着して用いた真空断熱体が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これは、例えばイオン交換樹脂の粉体をエチルセルロースからなるバインダーで接着したものを用いることにより、大気圧による加圧に対して形状を保持するとともに、初期の断熱特性を長期にわたり保持する機能を有する芯材を備えた真空断熱体である。
【０００９】
また、近年、天然ガス自動車のメタン貯蔵を目的として、金属錯体に気体を吸脱着させる方法が考案されている。
【００１０】
例えば、ジカルボン酸金属錯体を加圧条件下でメタンと接触させることにより、ガスを吸着、貯蔵し、減圧にすることによりメタンを放出させるものである（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特表平９−５１２０８８号公報
【特許文献２】特開平１１−３５１４９３号公報
【特許文献３】特開平１０−３１６６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の上記従来の構成では、吸着材自身の熱伝導が高いため、吸着材を適用した部位の断熱性能が悪化してしまうことが考えられる。
【００１２】
また、特許文献２に記載の上記従来の構成では、芯材及び吸着材として樹脂を用いているため、均一にモノマーを重合させて均一な高分子を得ることは困難であり、従って、樹脂の細孔径を小さく均一なものにすることは困難である。そのため、所望する大きさの細孔よりも大きな細孔や小さな細孔も存在し、そのような細孔は目的とする気体を吸着できなかったり、全体として気体の吸着量が減少したりすることが考えられる。
【００１３】
また、樹脂粉体は粒径が１０〜２００μｍと大きく熱抵抗が小さいため、固体熱伝導が増大し断熱性能が悪化することが考えられる。
【００１４】
また、特許文献３に記載の上記従来の構成では、加圧条件での気体吸着であり、断熱体としての記述はない。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、芯材としても吸着材としても優れた性能を有する金属錯体を用いることにより、初期及び経時的にも優れた断熱性能を有する断熱体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、芯材と、ガスバリア性を有する外被材とを備え、芯材の主成分が多孔性骨格を有する金属錯体であることを特徴とするものである。
【００１７】
多孔性骨格を有する金属錯体、特に三次元構造をもつものは、均一で微細な細孔をもつ構造を設計、合成しやすく、目的とする気体を選択的に吸着する吸着材となり得る。例えば窒素吸着を目的とするのであれば、１つの細孔に窒素が何分子吸着するかを考慮し、窒素吸着に最適な細孔径を有する金属錯体を設計することも可能である。
【００１８】
このとき、細孔径が大きすぎると気体分子を効率よく吸着できないため、細孔径は２０Å以下であることが望ましい。また、特に、活性な金属を錯体内に有することにより気体をより吸着できる。また、多孔性骨格を有し細孔を仕切る壁が薄いことから、比表面積を大きくすることが可能であるため、大容量な吸着材となり、経時的に優れた断熱体となる。
【００１９】
また、上記のように壁厚が薄いことから、細孔容積を増大させることが可能であると共に、金属錯体を一次粒子の集合体である二次粒子として用いることにより粒子間の熱抵抗を増大させることが可能であることから、固体熱伝導の低減が可能となり、初期断熱性能の優れた芯材を得ることができる。
【００２０】
以上のように、多孔性骨格を有する金属錯体を芯材かつ吸着材として用いることにより、初期及び経時的に断熱性能に優れた断熱材を得ることができる。
【００２１】
また、金属錯体は水分に対して弱いものもあるため、水分吸着材を適用することにより、さらに信頼性に優れた断熱体を得ることができる。
【００２２】
また、金属錯体のみでも芯材として用いることができるが、繊維材料を添加することにより、より芯材が強固となり作業性および平面性に優れた芯材を得ることができる。特に、無機繊維材料を含み、プレス加工等を行うことで曲げ弾性率を０．２ＭＰａ以上にすることにより、より取り扱い性に優れた芯材を得ることができる。
【００２３】
また、以上のような金属錯体を有する芯材を断熱箱体の壁間に用いることにより、優れた断熱性能を有し、かつ生産性に優れた断熱箱体を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の断熱体は、芯材として多孔性骨格を有する金属錯体を用いることにより、芯材として初期熱伝導率に優れ、かつ大容量な吸着材としての機能を果たすため、良好な断熱性能を長期間保持できる断熱体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
請求項１に記載の発明は、少なくとも、芯材と、ガスバリア性を有する外被材とを備え、芯材の主成分が多孔性骨格を有する金属錯体であることを特徴とする断熱体である。
【００２６】
多孔性骨格を有する金属錯体、特に三次元構造をもつものは、均一で微細な細孔をもつ構造を設計、合成しやすく、目的とする気体を選択的に吸着する吸着材となり得る。例えば窒素吸着を目的とするのであれば、１つの細孔に窒素が何分子吸着するかを考慮し、窒素吸着に最適な細孔径を有する金属錯体を設計することも可能である。
【００２７】
このとき、細孔径が大きすぎると気体分子を効率よく吸着できないため、細孔径は２０Å以下であることが望ましい。また、特に、活性な金属を錯体内に有することにより気体をより吸着できる。また、多孔性骨格を有し細孔を仕切る壁が薄いことから、比表面積を大きくすることが可能であるため、大容量な吸着材となり、経時的に優れた断熱体となる。
【００２８】
また、上記のように壁厚が薄いことから、細孔容積を増大させることが可能であると共に、金属錯体を一次粒子の集合体である二次粒子として用いることにより粒子間の熱抵抗を増大させることが可能であることから、固体熱伝導の低減が可能となり、初期断熱性能の優れた芯材を得ることができる。
【００２９】
以上のように、多孔性骨格を有する金属錯体を芯材かつ吸着材として用いることにより、初期及び経時的に断熱性能に優れた断熱材を得ることができる。
【００３０】
また、金属錯体は水分に対して弱いものもあるため、水分吸着材を適用することにより、さらに信頼性に優れた断熱体を得ることができる。
【００３１】
また、金属錯体のみでも芯材として用いることができるが、繊維材料を添加することにより、より芯材が強固となり作業性および平面性に優れた芯材を得ることができる。特に、無機繊維材料を含み、プレス加工等を行うことで曲げ弾性率を０．２ＭＰａ以上にすることにより、より取り扱い性に優れた芯材を得ることができる。
【００３２】
また、以上のような金属錯体を有する芯材を断熱箱体の壁間に用いることにより、優れた断熱性能を有し、かつ生産性に優れた断熱箱体を得ることができる。
【００３３】
金属錯体は一次元、二次元、三次元構造を有するものを利用できるが、三次元構造をもつものが好ましい。
【００３４】
また、気体として、窒素、酸素、水素、二酸化炭素、水、一酸化炭素等を吸着できるものが好ましい。
【００３５】
また、金属錯体からなる芯材と、その他の吸着材、例えば公知の化学吸着材や物理吸着材を併用することも可能である。
【００３６】
また、外被材としては、少なくとも熱融着層、ガスバリア層、保護層を有するラミネートフィルム、あるいは金属やプラスチック、ガラス等の容器等、ガスバリア性を有する公知のものを利用できる。
【００３７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明における前記金属錯体が、減圧下で気体を吸着するものであり、多孔性骨格を有する金属錯体を芯材かつ吸着材として用いることにより、初期及び経時的に断熱性能に優れた断熱材を得ることができる。
【００３８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明における前記金属錯体が、三次元構造を有するものであり、多孔性骨格を有する金属錯体、特に三次元構造をもつものは、均一で微細な細孔をもつ構造を設計、合成しやすく、目的とする気体を選択的に吸着する吸着材となり得る。例えば窒素吸着を目的とするのであれば、１つの細孔に窒素が何分子吸着するかを考慮し、窒素吸着に最適な細孔径を有する金属錯体を設計することも可能である。
【００３９】
金属錯体が三次元構造をもち、気体を吸着していない状態でもその構造が維持されるような強固で安定な構造として、配位結合による二重シート構造が密接に絡み合って積層した多孔性骨格、あるいは三次元に配位結合でつなげた骨格をもつ構造等が必要である。
【００４０】
これら本発明の断熱体に適用する金属錯体の構造として、例えば図１に示すように、自らの骨格同士が相互貫通した構造である相互貫入構造をもつ金属錯体１がある。図１では平面構造をもつ錯体が相互貫通しているが、三次元状の格子構造をもつ錯体が相互貫通したような構造でもよい。貫通しあっている骨格同士の隙間からなる孔に気体２を吸着することができる。
【００４１】
あるいは図２に示すように、層構造４同士をピラー分子５が配位結合して連結したピラー層構造をもつ金属錯体３がある。
【００４２】
あるいは図３に示すように格子状に連結した骨格をもつ連絡格子層構造をもつ金属錯体６等がある。
【００４３】
このような錯体の構造としては、例えば［Ｃｕ2（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）2（４，４‘−ビピリジル）］ｎや、［Ｃｕ2（テレフタル酸）2（４，４‘−ビピリジル）］ｎなどがある。
【００４４】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明における前記金属錯体の細孔径が２０Å以下であるものであり、細孔径が大きすぎると気体分子を効率よく吸着できないため、細孔径は２０Å以下であることが望ましい。
【００４５】
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、前記金属錯体と共に水分吸着材を適用するものであり、金属錯体は水分に対して弱いものもあるため、水分吸着材を適用することにより、さらに信頼性に優れた断熱体を得ることができる。
【００４６】
芯材と共に用いる水分吸着材としては、ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル等の物理吸着材や、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、酸化バリウム等の化学吸着材を使用することができる。
【００４７】
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、前記金属錯体に対し、無機繊維材料が５〜２０％含有された芯材であり、前記芯材の曲げ弾性率が０．２ＭＰａ以上であるものであり、金属錯体のみでも芯材として用いることができるが、グラスウール、グラスファイバー、シリカ繊維などの繊維材料を添加することにより、より芯材が強固となり作業性および平面性に優れた芯材を得ることができる。特に、無機繊維材料を含み、プレス加工等を行うことで曲げ弾性率を０．２ＭＰａ以上にすることにより、より取り扱い性に優れた芯材を得ることができる。
【００４８】
請求項７に記載の発明は、外箱と、内箱とを備え、前記外箱と前記内箱によって形成される空間に請求項１から６のいずれか一項記載の断熱体を配置し、前記断熱体以外の前記空間に発泡断熱体を充填したことを特徴とする冷凍機器及び冷温機器である。
【００４９】
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又は内箱側に、真空断熱体を貼付し、その他の空間に発泡断熱体を充填する、あるいは真空断熱体と発泡断熱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等の方法で使用できる。
【００５０】
請求項８に記載の発明は、外箱と、内箱とを備え、前記外箱と前記内箱によって形成される空間に多孔性骨格を有する金属錯体を配置し、前記金属錯体を配置した空間を減圧空間とすることを特徴とする冷凍機器及び冷温機器であり、ステンレス板からなる外箱と内箱の間の空間に金属錯体を充填し、内部を減圧にすることもできる。このとき、水分吸着材を一緒に封入したり、あるいは金属錯体に混合して用いることも可能である。
【００５１】
また、冷凍機器及び冷温機器は、動作温度帯である−３０℃から常温で断熱を必要とする機器の代表として示したものであり、例えば保冷車等にも使用できる。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、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。
【００５２】
更には、パソコン、ジャーポット、炊飯器等にも使用することも可能である。
【００５３】
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。
【００５４】
（実施の形態１）
図４は、本発明の実施の形態１における、金属錯体からなる芯材８を適用した断熱体７の断面図を示すものである。
【００５５】
断熱体７は、金属錯体からなる芯材８と、水分吸着材９と、芯材８と水分吸着材９とを覆う二枚一対のガスバリア性を有する外被材１０とを備え、前記外被材１０の内部を減圧してなるものである。
【００５６】
芯材８として、テレフタル酸と４，４‘−ビピリジンと銅とからなる三次元構造を有する金属錯体、水分吸着材９として酸化カルシウム、外被材１０として、芯材８側（内側）から順に、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断熱体を作製した。
【００５７】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における、金属錯体１３に無機繊維材料１４を混合した芯材１２を適用した断熱体１１の断面図を示すものである。
【００５８】
断熱体１１は、金属錯体１３と無機繊維材料１４とからなる芯材１２と、水分吸着材９と、芯材１２と水分吸着材９とを覆う二枚一対のガスバリア性を有する外被材１０とを備え、前記外被材１０の内部を減圧してなるものである。
【００５９】
芯材１２として、２，５−ジヒドロキシ安息香酸と４，４‘−ビピリジンと銅からなる三次元構造を有する金属錯体１３と、グラスウールからなる無機繊維材料１４とを混合、プレスし、芯材１２として用いている。芯材１２の曲げ弾性率は０．８ＭＰａであった。なお、外被材１０は実施の形態１と同様のものを使用している。
【００６０】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における、冷凍機器及び冷温機器としての冷蔵庫に用いる断熱箱体の断面図を示すものである。
【００６１】
断熱箱体１５は、ＡＢＳ樹脂からなる内箱１６、プレス成型した鉄板からなる外箱１７とからなる箱体内部にあらかじめ実施の形態１に記載の断熱体７を配設し、断熱体７以外の空間部を硬質ウレタンフォームからなる発泡断熱体１８にて発泡充填したものである。
【００６２】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における、冷凍機器及び冷温機器としての冷蔵庫に用いる断熱箱体の断面図を示すものである。
【００６３】
断熱箱体１９は、ステンレスからなる箱体２０の内部に金属錯体からなる芯材８、及び水分吸着材９を備え、箱体２０の内部を減圧してなるものである。
【００６４】
箱体内部に芯材８として金属錯体を用い内部を減圧とすることにより、初期及び経時的な断熱性能の向上を図るとともに、別途断熱材を箱体内部に貼付しその他の空間に発泡断熱体を充填する方法よりも箱体の生産工数を大幅に低減し、生産性向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明にかかる断熱体は、芯材に多孔性骨格を有する金属錯体を適用することにより、優れた断熱性能や長期信頼性向上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。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】相互貫入構造をもつ金属錯体からなる吸着材の模式図
【図２】ピラー層構造をもつ金属錯体からなる吸着材の模式図
【図３】連絡格子層構造をもつ金属錯体からなる吸着材の模式図
【図４】本発明の実施の形態１における断熱体の断面図
【図５】本発明の実施の形態２における断熱体の断面図
【図６】本発明の実施の形態３における断熱箱体の断面図
【図７】本発明の実施の形態４における断熱箱体の断面図
【符号の説明】
【００６７】
１    相互貫入構造をもつ金属錯体
２    気体
３    ピラー層構造をもつ金属錯体
４    層構造
５    ピラー分子
６    連絡格子層構造をもつ金属錯体
７    断熱体
８    金属錯体
９    水分吸着材
１０  外被材
１１  断熱体
１２  芯材
１３  金属錯体
１４  無機繊維材料
１５  断熱箱体
１６  内箱
１７  外箱
１８  発泡断熱体
１９  断熱箱体
２０  箱体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006064087.tif 000008
【図７】
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