(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に導線性粉体を混合して適用することにより、取り扱いの容易な、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、ガスバリア性を有し芯材８と水分吸着材９とを覆う外被材１０とを備え、芯材８が多孔性骨格を有する金属錯体と導電性粉体とを含むことを特徴とする。芯材８として多孔性骨格を有する金属錯体と導電性粉体とを用いることにより、導電性粉体が金属錯体により生じる静電気を抑制するため機器への付着や金属錯体同士の凝集を抑制でき、芯材及び吸着材として作用する金属錯体は固定熱伝導が低減する。その結果、取り扱い性および初期断熱性能、経時断熱性能に優れた断熱体７を得ることができる。【選択図】図４
2006105286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、芯材と、ガスバリア性を有し前記芯材を覆う外被材とを備え、前記芯材が多孔性骨格を有する金属錯体であり、さらに前記芯材には少なくとも１種類の導電性粉体を含む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または請求項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から請求項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から請求項４のいずれか一項に記載の断熱体。
【請求項６】
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から請求項５のいずれか一項に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、多孔性骨格を有する金属錯体および少なくとも１種類の導電性粉体を混合した材料を配置し、多孔性骨格を有する前記金属錯体および少なくとも１種類の導電性粉体を混合した前記材料を配置した前記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、真空断熱体作製時に、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、芯材の一部または全てに、ガス吸着能を有する多孔性樹脂粉体をバインダーで接着しものを用いた真空断熱パネルが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【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多孔性樹脂を用いているが、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、樹脂の細孔径を完全に均一微細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、樹脂は非常に静電気を帯びやすい性質を有していることから、自身が静電気により凝集したり、製造プロセスの器具へ付着したりするため、非常に取り扱いが困難である。そのため、バインダーで接着処理されているが、このバインダーからのガス発生や、バインダー自体の固体熱伝導が高いことも問題である。
【００１５】
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。また、一般に金属錯体は粉体として合成されるが、この材料を断熱体として使用するには、樹脂同様に材料自身が静電気を帯びやすく、非常に取り扱いが困難である。
【００１６】
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に静電気を抑制する手段を用いることにより、取り扱い容易な芯材を備えた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】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の断熱体は、少なくとも、芯材と、ガスバリア性を有し前記芯材を覆う外被材とを備え、前記芯材が多孔性骨格を有する金属錯体であり、さらに前記芯材には少なくとも１種類の導電性粉体を含むことを特徴とするものである。
【００１８】
芯材としても吸着材としても優れた性能を有する多孔性骨格を有する金属錯体に静電気を抑制する導電性粉体を含ませたことにより、取り扱い容易な芯材を備えた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ができることとなる。
【発明の効果】
【００１９】
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と導電性粉体とを用いることにより、導電性粉体が、金属錯体が静電気により製造プロセスの器具に付着したり、また、金属錯体同士が凝集するのを防止するために、取り扱い性が容易になる。同時に、芯材としても、吸着材としても作用する金属錯体同士の凝集を解砕することで固体熱伝導の低減が得られるため、初期断熱性能に優れ、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】
【００２０】
本発明の請求項１に記載の断熱体の発明は、少なくとも、芯材と、ガスバリア性を有し前記芯材を覆う外被材とを備え、前記芯材が多孔性骨格を有する金属錯体であり、さらに前記芯材には少なくとも１種類の導電性粉体を含むことを特徴とするものである。
【００２１】
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、かつ、形成される細孔径は気体の平均自由行程未満であるため、断熱体の芯材として利用した場合に細孔内で気体の衝突による気体熱伝導がほとんどなく、気体熱伝導の影響を受けない優れた断熱性能を発現しうる芯材として作用することができるものである。
【００２２】
また、金属錯体は、壁厚が薄く無機多孔体であるゼオライトなどと比較しても非常に気相比率が大きいため、低固体熱伝導率が実現可能である。
【００２３】
さらに、芯材として、金属錯体と導電性粉体とを含むことにより、望ましくはこれらを混合して使用することにより、導電性粉体が金属錯体の静電気を抑制するため、金属錯体が製造プロセスの器具に付着したり、金属錯体同士の凝集を防止するため、取り扱い性が容易になる。
【００２４】
さらに、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。この現象は、おそらく、導電性粉体の有する帯電が、金属錯体粉体の凝集力に電気的反発を与えることにより、凝集が解砕されることによるものであると考える。凝集は解砕されることにより微細化され、単位体積あたりの固体接触点が増加するため、その結果、固体熱抵抗が高くなり、固体の熱伝導率が低下するものと考える。
【００２５】
また、凝集が解砕されることにより、金属錯体粉体により形成される空隙が微細化され、より気体熱伝導率の影響を受けにくい芯材構造が形成され、経時信頼性が向上するものである。
【００２６】
以上のように、多孔性骨格を有する金属錯体と少なくとも１種類の導電性粉体とを含む芯材を用いることにより、取り扱い性の容易な、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。
【００２７】
また、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。
【００２８】
また、金属錯体と導電性粉体とからなる芯材と、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。
【００２９】
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。
【００３０】
また、導電性粉体とは、粉体比抵抗値が、１×１０8Ω／ｃｍ未満のものを指し、好ましくは、カーボン粉体や酸化錫組成物など粉体比抵抗値が１×１０Ω／ｃｍ未満のものである。特にカーボンブラックは工業的にも安価であり、粉体比抵抗値は低いものでは０．１Ω／ｃｍ未満が得られ、適している。導電性粉体の添加率は、０．１ｗｔ％以上であれば効果が得られるが、添加率の増大に従って導電性粉体自身の固体熱伝導の悪影響が発現するため４０ｗｔ％未満が望ましい。より好ましくは、５ｗｔ％から３０ｗｔ％の範囲である。
【００３１】
また、芯材を容器や袋に封入して用いたり、プレス加工して用いることも可能であるが、さらにはグラスウール、グラスファイバー、シリカ繊維などの無機繊維材料と共に混合、プレスし固形化して断熱材として用いることも可能である。
【００３２】
また、断熱体の内部を減圧にしても、常圧で用いることも可能である。
【００３３】
以上のような金属錯体と導電性粉体とを含む芯材を断熱体の芯材に用いることにより、取り扱い性容易で優れた断熱性能を有し、かつ信頼性に優れた断熱体を得ることができる。
【００３４】
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金属錯体が、減圧下で気体を吸着することを特徴とする。
【００３５】
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、合成しやすいだけでなく、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。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担持することにより、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ものである。
【００３６】
吸着気体種として、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。
【００３７】
請求項３に記載の断熱体の発明は、請求項１または請求項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ことを特徴とするものである。
【００３８】
金属錯体が三次元構造を有することによって、気体を吸着していない状態でも、その構造が維持され、安定に使用することが可能となる。強固で安定な構造としては、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あげられる。
【００３９】
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分子２を吸着することができる。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
このような錯体の構造としては、例えば［Ｃｕ2（２，５一ジヒドロキシ安息香酸）2（４，４‘一ビピリジル）］ｎや、［Ｃｕ2（テレフタル酸）2（４，４‘一ビピリジル）］ｎなどがある。
【００４３】
請求項４に記載の断熱体の発明は、請求項１から請求項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以下であることを特徴とするものである。
【００４４】
金属錯体の細孔径を２０Å以下にすると、窒素及び酸素などの吸着に適した細孔構造が得られるため、断熱体の内空間を減圧として用いる場合に、芯材が酸素及び窒素を吸着可能な吸着材としても作用し、その経時信頼性が向上するものである。
【００４５】
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いて、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ものである。
【００４６】
金属錯体は水分に対して反応性が高いものがあり、水分との反応により多孔構造が破壊されてしまうことがある。そこで、水分を除去するために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。
【００４７】
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。
【００４８】
請求項６に記載の冷凍機器及び冷温機器の発明は、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から請求項５のいずれか一項に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ものである。
【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】
なお、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。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。
【００５１】
請求項７に記載の冷凍機器及び冷温機器の発明は、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および少なくとも１種類の導電性粉体を混合した材料を配置し、多孔性骨格を有する前記金属錯体および少なくとも１種類の導電性粉体を混合した前記材料を配置した前記空間を減圧空間とすることを特徴とするものである。
【００５２】
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。
【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、多孔性骨格を有する金属錯体と導電性粉体とからなる芯材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、金属錯体と導電性粉体とからなる芯材８と、水分吸着材９と、ガスバリア性を有し芯材８と水分吸着材９とを覆う外被材１０とを備え、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‘一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、導電性粉体としてカーボンブラック、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７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、冷凍機器及び冷温機器の一例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。
【００５８】
断熱箱体１１は、ＡＢＳ樹脂からなる内箱１２、プレス成型した鉄板からなる外箱１３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１４にて発泡充填したものである。
【００５９】
（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の一例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。
【００６０】
断熱箱体１５は、ステンレスからなる箱体１６の内部に金属錯体と導電性粉体とからなる芯材８、及び水分吸着材９を備え、箱体１６の内部を減圧してなるものである。
【００６１】
箱体１６内部に芯材８として金属錯体と導電性粉体とを用い、より好ましくはこれらを混合した芯材８を用い、箱体１６内部を減圧空間とすることにより、取り扱い性に優れ、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１６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１６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】
【００６２】
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と導電性粉体とを適用することにより、取り扱い性の向上や優れた断熱性能、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】
【００６３】
【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における断熱箱体の断面図
【図６】本発明の実施の形態３における断熱箱体の断面図
【符号の説明】
【００６４】
１    相互貫入構造をもつ金属錯体
２    気体分子
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  断熱箱体
１２  内箱
１３  外箱
１４  発泡断熱体
１５  断熱箱体
１６  箱体
【図１】
2006105286.tif 000003
【図２】
2006105286.tif 000004
【図３】
2006105286.tif 000005
【図４】
2006105286.tif 000006
【図５】
2006105286.tif 000007
【図６】
2006105286.tif 000008