(57)【要約】  【課題】酸素等の気体を吸着可能である吸着材を用いて生産効率の向上、及び断熱性能のよい断熱体を提供することを目的とする。  【解決手段】断熱体１は、吸着材２を内部に埋め込んだ無機繊維集合体からなる芯材４を２枚のラミネートフィルムからなる外被材３で覆って外被材３内部を減圧密封している。吸着材２は、通気性のある袋材中に気体吸着性物質を封入したものを用いた。気体吸着性物質は、セルロースを水酸化ナトリウム水溶液中で撹拌後、固体を分離し乾燥させ、それを窒素気流下６７３Ｋにて焼成後、さらに真空加熱処理を行うことにより得た。ある程度の真空度までは真空ポンプで外被材３内の気体を排気し、後は吸着材２で外被材３内の残存気体を吸着して所定の真空度を得ることにより、生産効率と断熱性能に優れた断熱体１を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、外被材と、前記外被材内の気体を吸着可能な吸着材とを備えた断熱体であって、前記吸着材が少なくともアルカリ金属を含むセルロースを炭化させた物質を含むことを特徴とする断熱体。
【請求項２】
前記外被材内が減圧密閉されており、かつ前記外被材内に、前記吸着材を封入した容器と、前記容器を開封するための開封部材を有することを特徴とする請求項１に記載の断熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱を必要とするもの、例えば冷蔵庫、保温保冷容器、自動販売機、電気湯沸かし器、蓄熱容器、自動車、鉄道車両、及び住宅等の断熱体として使用可能な断熱体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、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わけて次の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、もう一つは、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等）、残りの一つは、外被材を通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、真空断熱体内の二酸化炭素や水分を、汎用的な吸着材であるシリカアルミナ等で吸着するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、プラスチック容器内の酸素を、バリウムゲッタを用いて吸着するものがある（例えば、特許文献２参照）。真空断熱体内の吸着材が吸着すべき気体のうち、減圧下・無水分もしくは低水分状態で吸着困難な気体として、窒素や酸素があげられる。しかし、Ｂａ合金により酸素を吸着可能とし、プラスチック容器内部の真空度を維持するのである。
【０００９】
また、酸素吸収剤として鉄粉、酸化促進物質、フィラー、水分供与体からなるものがある（例えば、特許文献３参照）。
【００１０】
これは、食品、医薬品等の品質保持用途に利用される酸素吸収剤であり、酸素吸収には水分が必要である。
【特許文献１】特開昭６１−１０３０９０号公報
【特許文献２】特開平５−１４６６７２号公報
【特許文献３】特許第３２５２８６６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、断熱体内に侵入してくる酸素等の気体は吸着することができない。
【００１２】
また、特許文献２に記載の上記従来の構成では、作製のため合金をＡｒ減圧下で溶融する必要があり、材料を製造するのにかかるエネルギーが大きくなる。また、合金であるため重量が大きくなり、結果として製品重量が大きくなる可能性がある。
【００１３】
また、特許文献３に記載の上記従来の技術では、酸素吸収に水分が必要であり、微量の水分も嫌う雰囲気では使用することができない。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、酸素等を吸着可能である吸着材を得ることにより、断熱性能、生産性に優れた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】
【００１５】
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、外被材と、前記外被材内の気体を吸着可能な吸着材とを備えた断熱体であって、前記吸着材が少なくともアルカリ金属を含むセルロースを炭化させた物質を含むことを特徴とする。
【００１６】
これにより、セルロースは酸素を吸着可能となる。また、部分的にでも炭化という、比較的低温で焼成することが可能なため、製造するのに要するエネルギーが比較的少ない。さらに、セルロースという天然物に由来する有機物を用いることもあり、環境に優しい吸着材とすることができる。さらに、比較的軽量な吸着材とすることができる。
【００１７】
このような吸着材を断熱体に用いることにより、断熱体中の酸素等の気体を吸着可能とし、生産性の向上及び断熱性能の向上を図ることができる。
【００１８】
すなわち、例えば工業的に到達容易な真空度まで外被材中を真空ポンプで排気し、その後の残存気体は吸着材で吸着することにより、効率よく断熱体を生産することができる。また、特に排気抵抗が大きく真空排気しにくい断熱体では、このような生産方法が特に効率がよい。
【００１９】
また、外被材を通過して外部から侵入してくる気体等を経時的に吸着可能とすることから経時的な信頼性を向上させるのである。
【００２０】
また、別の本発明の断熱体は、前記外被材内が減圧密閉されており、かつ前記外被材内に、前記吸着材を封入した容器と、前記容器を開封するための開封部材を有することを特徴とする。
【００２１】
このような構成にすることにより、所定の真空度までは真空ポンプで排気し、その後に吸着材を封入した容器を、前記開封するための部材にて開封することにより、必要な真空領域で本発明の吸着材の性能を発揮させることができ、生産効率、信頼性の高い断熱体を得ることができるのである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の断熱体は、断熱体中の酸素等の気体を吸着可能とし、断熱性能を向上することができる。すなわち、外被材を通過して外部から侵入してくる気体等を経時的に吸着可能とすることから経時的な信頼性を向上させるのである。
【００２３】
さらには、例えばある程度の真空度までは真空ポンプで排気し、後は本発明の吸着材で残存気体を吸着して所定の真空度を得る等の方法により、生産効率の高い断熱体を得ることができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
請求項１に記載の断熱体の発明は、少なくとも、外被材と、前記外被材内の気体を吸着可能な吸着材とを備えた断熱体であって、前記吸着材が少なくともアルカリ金属を含むセルロースを炭化させた物質を含むことを特徴とするものである。
【００２５】
本発明におけるアルカリ金属として、ナトリウム、カリウムが好ましい。また、アルカリ金属を含むセルロースを炭化させるのは、部分的に炭化させるのが好ましく、７７３Ｋ以下で加熱処理をすること、さらには窒素・アルゴン等の不活性ガス雰囲気下や真空下で行ったものを用いることが望ましい。
【００２６】
また、アルカリ金属を含むセルロースを炭化させた物質（気体吸着性物質）は、少なくとも酸素を吸着することが好ましく、２５℃常圧もしくは減圧下で少なくとも酸素を吸着可能とするものである。また、酸素以外の気体を吸着するものであってもよい。酸素以外に吸着する気体については、特に指定するものではない。
【００２７】
また、本発明において、吸着量の測定方法については、特に指定するものではなく、吸着容量法、重量法等、公知のものを利用でき、少なくとも酸素の吸着を確認できればよい。
【００２８】
また、ここでいう吸着とは、表面への吸着の他に内部への吸収、あるいは収着も含むものとする。
【００２９】
また、本発明における吸着材は、常温、あるいは約８０℃以下の雰囲気にて、常圧以下、特に低圧領域での吸着が可能である。また、いうまでもないが常圧以上の領域、あるいは低温や高温での吸着も可能である。
【００３０】
また、吸着材の使用形態としては、粉体、圧縮成型、ペレット化、シート状、薄膜状、あるいは別容器への収容といった使用方法をあげられるが、特に指定するものではない。
【００３１】
また、外被材としては、金属やプラスチック、ガラス等の容器、あるいはプラスチックフィルム、プラスチックへ金属、無機物、酸化物、炭素を蒸着したフィルム、金属箔等を有するラミネートフィルムからなるラミネート袋、あるいはそれらの組み合わせ等を利用できる。
【００３２】
また、外被材内部に多孔質体からなる芯材を有することも可能である。
【００３３】
多孔質体からなる芯材とは、繊維、粉体、発泡樹脂、薄膜積層体等、あるいはそれらの混合物等、特に指定するものではない。
【００３４】
また、このような断熱体は、外被材中に吸着材を挿入して外被材中を真空排気し、その後外被材を密閉化することにより真空断熱空間を作りだし、吸着材にて外被材中の真空度を維持すること、あるいは外被材中を工業的に到達容易な程度の真空排気をし、その後外被材を密閉化し、その際に残存する外被材中の気体を吸着材で吸着することにより、二段減圧のような働きをすること、あるいは吸着材は別容器に密閉しておき外被材内を所定圧に真空排気後、吸着材を何らかの方法で外被材内と通じることを可能とすることにより、吸着材をより高活性に保ったまま二段減圧のような働きをさせることも可能であるが、使用方法については特に指定するものではない。
【００３５】
また、吸着材と共に、前記吸着材とは別の、水分を吸着可能な吸着材を併用することも可能である。
【００３６】
水分を吸着可能な吸着材とは、例えば酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、ゼオライト、シリカゲル、不飽和脂肪酸、鉄や鉄化合物等があげられるが、特に指定するものではない。また、複数使用することも可能である。
【００３７】
水分を吸着可能な吸着材を気体吸着性物質と共に使用する際、外被材中の空間にこれらを別々もしくは混合して、粉末あるいは成形体として配設したり、あるいは通気性のある容器等の中にこれらを別々もしくは混合して封入したりして使用することが考えられるが、特に指定するものではない。
【００３８】
また、請求項２に記載の断熱体の発明は、請求項１に記載の発明において、前記外被材内が減圧密閉されており、かつ前記外被材内に、前記吸着材を封入した容器と、前記容器を開封するための開封部材を有するものである。
【００３９】
ここで、容器とは、袋材でもよく、また開封のしやすさ及びガスバリア性能から主成分がプラスチックからなることが好ましい。また、プラスチックとは単層フィルムあるいは多層フィルムでもよい。また、金属箔や金属や無機物、有機物の蒸着品を用いることもできる。
【００４０】
また、開封部材とは、容器を開封できるものであれば特に指定はないが、例えば吸着材を封入したプラスチックフィルムからなる容器に貫通孔を設けられるように、突起物を容器に隣接させておき、外力が加わったときに突起物に容器に貫通孔を生じさせることも可能である。また、素材についても指定するものではないが、プラスチックや金属のもの等を利用することができる。
【００４１】
あるいは、磁力や温度によるスイッチにより開封可能なものでもよいが、特に指定するものではない。
【００４２】
真空ポンプによる排気により外被材内部を所定の圧力まで排気し、その後開封部材により吸着材を封入した容器を開封することにより、吸着材をより効果的な圧力領域にて使用することができる。
【００４３】
また、断熱体の使用方法としては、内箱と外箱とを備え、前記外箱と内箱によって形成される空間に断熱体を配置し、前記断熱体以外の前記空間に発泡断熱体を充填した箱体としても使用可能である。
【００４４】
また、断熱体は、冷凍機器及び冷温機器、保冷車や電子冷却を利用した冷蔵庫等にも使用できる。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、蓄熱・蓄冷容器、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。
【００４５】
さらには、パソコン、ジャーポット、炊飯器、あるいは自動車エンジンの保温・蓄熱の外装材等、保温・蓄熱・断熱を目的とするさらに温度の高い領域でも使用することも可能である。
【００４６】
さらに、断熱体だけではなく、減圧、あるいは酸素等の除去を必要とする構造体として用いることができる。例えば減圧状態を保持、あるいは特定の成分を嫌うようなディスプレイ、例えばＰＤＰ、ＳＥＤ、有機ＥＬ、ＣＲＴ等としても利用できる。
【００４７】
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。
【００４８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における、断熱体を示す概略断面図である。
【００４９】
図１に示すように、断熱体１は、吸着材２と外被材３と芯材４とからなり、吸着材２を内部に埋め込んだ芯材４を２枚の外被材３で覆って外被材３内部を減圧とし、芯材４の外周部の外被材３同士を接合し密封している。
【００５０】
また、本実施の形態では、外被材３として、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、芯材４として、無機繊維集合体を使用している。
【００５１】
また、図２、図３、図４は、図１の吸着材２を示す概略断面図である。
【００５２】
実施例１において図２に示す吸着材２を、実施例２において図３に示す吸着材２Ａ、実施例３において図４に示す吸着材２Ｂを用いている。
【００５３】
図２、図３、図４において、符号５で示すものは吸着材２を構成する気体吸着性物質である。また、図２において、符号６で示すものは気体吸着性物質５を収納する袋材であり、図３、図４において、符号７で示すものは水分吸着材であり、気体吸着性物質５と一緒に容器８に収納されており、水分吸着材７が気体吸着性物質５よりも容器８の開口部側に位置する。
【００５４】
本実施の形態（実施例１から実施例３）では、セルロースを水酸化ナトリウム水溶液中で撹拌後、固体を分離し乾燥させ、それを窒素気流下６７３Ｋにて焼成後、さらに真空加熱処理を行うことにより、気体吸着性物質５を得た。また、気体吸着性物質５の酸素吸着量を容量法により、真空部から常圧部まで酸素を吸着することを確認した。
【００５５】
また、外被材３内部への侵入ガス成分を加速試験により評価したところ、酸素成分が４０〜５０％占めることを確認した。
【００５６】
吸着材２の種類を変えた断熱体１における気体吸着の評価結果を実施例１から実施例３に示す。評価は、いずれも吸着材２を静置した外被材３内を約５０Ｐａまで真空排気し密閉した後、外被材３内の圧力変化を観察した。
【００５７】
また、実施例１から実施例３において、断熱体１を所定時間放置し、外被材３内の吸着材２を外気と触れないように取り出した。その吸着材２を酸素雰囲気とした密閉系内に静置し、その系内の圧力変化を観察することにより、それぞれの吸着材２の酸素吸着に対する残存能力を評価した。
【００５８】
（実施例１）
実施例１では、吸着材２として、図２に示すように、通気性のある袋材６中に気体吸着性物質５を封入したものを用いた。
【００５９】
吸着材２を外被材３内に配設することにより、外被材３内の圧力変化は、吸着材２がないものと比較して、所定の圧力まで上昇するのに要する時間が約２倍となり、断熱性能の経時的な信頼性向上を図ることができる。
【００６０】
（実施例２）
実施例２では、吸着材２Ａとして、図３に示すように、上面を開口部とした容器８の底部に気体吸着性物質５を入れ、気体吸着性物質５の上面を酸化カルシウムからなる水分吸着材７で覆い、圧縮成型したものを用いた。
【００６１】
吸着材２Ａを外被材３内に配設した後、外被材３内の圧力変化は、吸着材２Ｂがないものと比較して、所定の圧力まで上昇するのに要する時間が約２倍となり、断熱性能の経時的な信頼性向上を図ることができる。
【００６２】
また、所定時間経過後、吸着材２Ａにおける気体吸着性物質５の酸素吸着に対する残存能力の評価を行うと、実施例１に比べて酸素を吸着することを確認した。これは、実施例１に比べて周囲を水分吸着材７及び容器８で覆われており、水分等は水分吸着材７で吸着するため、気体吸着性物質５への負荷が小さくなったためと考えられる。
【００６３】
（実施例３）
実施例３では、吸着材２Ｂとして、図４に示すように、圧縮成型した気体吸着性物質５の周囲を、さらに酸化カルシウムからなる水分吸着材７で覆い圧縮成型したものを用いた。
【００６４】
吸着材２Ｂを外被材３内に配設した後、外被材３内の圧力変化は、吸着材２Ｂがないものと比較して、所定の圧力まで上昇するのに要する時間が約２倍となり、断熱性能の経時的な信頼性向上を図ることができる。
【００６５】
また、所定時間経過後、吸着材２Ｂにおける気体吸着性物質５の酸素吸着に対する残存能力の評価を行うと、実施例１に比べて酸素を吸着することを確認した。これは、実施例１に比べて周囲を水分吸着材７で覆われており、水分等は水分吸着材７で吸着するため、気体吸着性物質５への負荷が小さくなったためと考えられる。
【００６６】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における、断熱体を示す概略断面図である。
【００６７】
図５に示すように、断熱体９は、吸着材２Ｃと外被材３と芯材４と開封部材１０とからなり、吸着材２と開封部材１０を内部に埋め込んだ芯材４を２枚の外被材３で覆って外被材３内部を減圧とし、芯材４の外周部の外被材３同士を接合し密封している。
【００６８】
また、外被材３、芯材４、気体吸着性物質５は、実施の形態１で使用したものと同様のものを使用している。また、吸着材２Ｃは、気体吸着性物質５を、通気性のない袋材（容器）１１に真空密閉されたものを使用している。
【００６９】
開封部材１０は、プラスチックからなり、一方の面が凸で他方の面が凹で、凸の面を押す外力が加わっていない状態で凹の面の凹んだ部分に凹みの深さと同じ高さか若干低い高さの突起部を有し、凸の面を押す外力が加わると開封部材１０の凹凸が小さくなり突起部の高さが凹みの深さより高くなるように変形可能に構成され、突起部のある凹の面側に吸着材２Ｃが配置され、大気圧程度の力で凸の面が押されると、開封部材１０の突起部が、吸着材２Ｃの袋材１１に接触して、やがて袋材１１を貫通するように構成している。
【００７０】
外被材３内に芯材４、吸着材２Ｃ、及び開封部材１０を、開封部材１０の凸の面が外被材３に接触し、開封部材１０の突起部のある凹の面が吸着材２Ｃに接触するように挿入した後、真空ポンプとつながれたチャンバー内に設置し、真空ポンプにてチャンバー内を１０Ｐａまで減圧し、外被材３内を減圧・封止することにより、断熱体９を得た。さらに、断熱体９をチャンバーから取り出すと、断熱体９が大気圧縮され、開封部材１０に外力がかかり、袋材１１に貫通孔が生じ、吸着材２Ｃの気体吸着性物質５の機能が発現した。
【００７１】
実施の形態１の断熱体と比較して、低圧まで真空ポンプにて排気し、その後、吸着材２Ｃの気体吸着性物質５の機能を発現させたことから、効率的に酸素を吸着し、気体吸着性物質５の適用量を低減させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように、本発明にかかる断熱体は、断熱体中の気体、その中でも特に酸素を吸着可能とすることにより、生産効率の向上、及び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。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態１における断熱体を示す概略断面図
【図２】同実施の形態の断熱体に用いた吸着材の実施例１を示す概略断面図
【図３】同実施の形態の断熱体に用いた吸着材の実施例２を示す概略断面図
【図４】同実施の形態の断熱体に用いた吸着材の実施例３を示す概略断面図
【図５】本発明の実施の形態２における断熱体を示す概略断面図
【符号の説明】
【００７４】
１  断熱体
２  吸着材
３  外被材
４  芯材
５  気体吸着性物質
６  袋材（容器）
７  水分吸着材
８  容器
９  断熱体
１０  開封部材
１１  袋材（容器）
【図１】
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【図２】
2009063033.tif 000004
【図３】
2009063033.tif 000005
【図４】
2009063033.tif 000006
【図５】
2009063033.tif 000007