(57)【要約】  【課題】芯材として繊維系のように内圧変化による断熱性能の変動が大きい材料を使用した場合においても、長期に渡って断熱性能を維持できる真空断熱材を提供する。  【解決手段】少なくとも、繊維系材料からなる複数の芯材２と、外被材３と、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトからなる気体吸着材４とを有する真空断熱材１において、吸着材４が、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトの銅サイトのうち７３％以上の銅サイトが銅１価であるものであり、かつ、一箇所以上の芯材２部分に配置されている。優れた吸着性能を有する気体吸着材４の適用により、経時的なガス侵入による内圧変化を抑制することで、芯材２として断熱性能が内圧変化の影響を受けやすい材料を使用した場合においても、長期に渡って断熱性能を維持する。【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、複数の芯材と、熱溶着層を有するガスバリア性の外被材と、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトからなる吸着材とを有し、前記熱溶着層同士が対向する前記外被材の間に前記芯材が２つ以上の独立した真空空間内に位置するように減圧密封された真空断熱材であって、前記芯材が、繊維の配向方向が伝熱方向に対して垂直なガラス繊維の集合体をボード状に成形した成形体であり、かつ、前記吸着材が、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトの銅サイトのうち、７３％以上の銅サイトが、銅１価サイトであって、かつ、前記吸着材が、一箇所以上の芯材部分に配置されたことを特徴とする真空断熱材。
【請求項２】
前記吸着材が、少なくとも外被材の外周部に隣接した芯材部分に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材。
【請求項３】
前記吸着材が、全ての芯材部分に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の真空断熱材。
【請求項４】
前記吸着材の量が、外被材の外周部に隣接した芯材部分に配置された吸着材のほうが、隣接しない芯材部分に配置された吸着材よりも多い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真空断熱材。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の真空断熱材を適用した建築部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空断熱材および真空断熱材を適用した建築部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家電製品や産業機器と並んで住宅など建物の省エネルギーを推進する動きが活発となっており、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。
【０００３】
高性能な断熱材として、真空断熱材があるが、これはスペーサー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ものである。
【０００４】
ここで、真空断熱材が、複数の芯材を有する構成であって、かつ各芯材が独立した真空空間内に位置するように芯材の間に熱溶着部が設けられている構成であると、（１）外被材端面から離れた芯材部分は端面からの侵入ガスの影響が小さいために、真空断熱材全体としての経時断熱性能が維持しやすい、（２）一箇所で真空ブレークが生じてもそれが他の芯材部分に与える影響が小さいために断熱性能の悪化を最小限で抑えることができる、（３）芯材および真空断熱材形状の自由度が高く、アプリケーションに応じた形状設計が可能である、など、１枚の芯材を有する真空断熱材に比べて、様々なメリットを有している。このため、幅広い用途への展開が見込める。
【０００５】
一方で、真空断熱材には、外部から水蒸気や空気が侵入することで、真空度が悪化し、真空度の悪化に伴い、断熱性能が悪化してしまうという問題があるために、建物のように、長期に渡って断熱性能が要求される用途への適用は難しかった。
【０００６】
そこで、真空断熱材において真空度の劣化を防止し、長期に渡って優れた断熱性能を維持するために、プラスチック容器内に、断熱スペーサー材とともに、ゲッター材としてシリカアルミナ系吸着材を充填し、かつ上記プラスチック容器内を真空封止した真空断熱材を有機発泡断熱材中に埋設したことを特徴とする真空断熱構造体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
シリカアルミナ系吸着材が極性を有した無機ガスを吸着することができるため、炭酸ガスや水蒸気による真空度の劣化を防ぐことができた。
【０００８】
また、低温で窒素を除去する合金としては、Ｂａ−Ｌｉ合金がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
Ｂａ−Ｌｉ合金は、乾燥材と一緒に、断熱ジャケット内の真空を維持するためのデバイスとして使用され、室温においても窒素などのガスを吸着することができた。
【００１０】
また、精製対象ガスから窒素などの不純物ガスを除去するものとしては、銅イオン交換したＺＭＳ−５型ゼオライトからなる吸着材がある（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
これは、従来既存のイオン交換方法によって、ＺＭＳ−５型ゼオライトに銅イオンを導入し、熱処理を行うことによって、窒素吸着活性を付与するものであり、平衡圧力１０Ｐａにおける最大窒素吸着量は、０．２３８ｍｏｌ／ｋｇ（５．３３ｃｃ／ｇ）にて報告されている。
【特許文献１】特開昭６１−１０３０９０号公報
【特許文献２】特表平９−５１２０８８号公報
【特許文献３】特開２００３−３１１１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、窒素など活性の低い気体は吸着することができないために、住宅などのように真空断熱材を長期に渡って使用する場合、侵入ガスによる内圧上昇抑制効果が不十分である、また、吸着容量も少ないために吸着材の必要量が多くなってしまうという課題を有していた。また、特に芯材として、繊維系のように、内圧変化による断熱性能の変動が大きいという性質がある材料を使用する場合には、その課題は顕著であった。
【００１３】
また、上記特許文献２の構成では、窒素など活性の低い気体も吸着が可能であるが、吸着容量が少ないために吸着材の必要量が多くなってしまう。さらにＢａはＰＲＴＲ指定物質であるため、工業的に使用するには環境や人体に対して問題のないものが望まれる。
【００１４】
また、上記特許文献３の構成では、常温で窒素などの気体吸着が可能であるが、真空断熱材を長期に渡って使用する場合においては、より大容量の気体吸着可能な吸着材が望まれる。
【００１５】
また、複数の芯材を有する上記のような構成の真空断熱材では、外部からのガスが侵入しにくくなるものの、一つの空間における空間容積が小さくなるために内圧が上昇しやすくなるという課題があり、減圧下でも大容量の吸着が可能な吸着材が望まれていた。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、真空断熱材において、芯材として繊維系のように内圧変化による断熱性能の変動が大きい材料を使用した場合においても経時断熱性能を確保すること、また断熱性能に優れた真空断熱材を適用することで断熱性能に優れた建築部材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、本発明の真空断熱材は、少なくとも、繊維系材料からなる複数の芯材と、外被材と、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトからなる窒素を吸着可能な吸着材とを有し、前記熱溶着層同士が対向する前記外被材の間に前記芯材が２つ以上の独立した真空空間内に位置するように減圧密封された真空断熱材であって、前記吸着材が、一箇所以上の芯材部分に配置されたことを特徴とするものである。
【００１８】
気体吸着材の適用によりガス侵入が生じても内圧変化を抑制することで、芯材として繊維系のように断熱性能が内圧変化の影響を受けやすい材料を使用した場合においても断熱性能の変化を抑制する。芯材を少なくとも２つ以上の独立した空間に位置させることで、外被材端部に隣接しない芯材部分では、外被材端部からの侵入ガスが侵入しにくく、内圧変化が起こりにくいために、真空断熱材全体としての断熱性能がより維持できる。
【００１９】
さらに、気体吸着材として、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトからなる吸着材であって、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトの銅サイトのうち、７３％以上の銅サイトが、銅１価サイトであることを特徴とする吸着材を使用すると、窒素のように活性の低いガスの吸着も可能となるため、少ない使用量で、内圧変化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の真空断熱材は、初期断熱性能に優れるだけでなく、長期に渡って断熱性能を維持することができる。また、断熱性能に優れた真空断熱材を適用することで断熱性能に優れた建築部材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
請求項１に記載の発明は、少なくとも、複数の芯材と、熱溶着層を有するガスバリア性の外被材と、窒素を吸着可能な気体吸着材とを有し、前記熱溶着層同士が対向する前記外被材の間に前記芯材が２つ以上の独立した真空空間内に位置するように減圧密封された真空断熱材であって、前記芯材が繊維の配向方向が伝熱方向に対して垂直なガラス繊維の集合体をボード状に成形した成形体であり、かつ、前記吸着材が、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトからなる吸着材であって、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトの銅サイトのうち、７３％以上の銅サイトが、銅１価サイトであり、かつ、前記吸着材が、１つ以上の独立した真空空間に配置されたことを特徴とする真空断熱材とすることにより、芯材として、内圧変化の影響を受けやすくわずかなガス侵入によって経時断熱性能が悪化する特性を有する材料を使用した場合でも、気体吸着材を適用することによって断熱性能の悪化が抑制できる。
【００２２】
本発明の芯材は、ガラス繊維が伝熱方向に垂直に配向していることにより繊維による伝熱が抑制されることにより、配向方向がランダムな場合に比べて断熱性能が高くなる。また、ガラス繊維集合体を加熱プレスなどによって成形すると、繊維が延伸する効果も期待できるため、ガラス繊維の積層配列が改善されるために、より断熱性能が向上する。さらに、芯材が成形体であると、製造時の取り扱い性や真空断熱材の表面性・寸法精度が向上する。
【００２３】
なお、このときの成形体の密度は特に指定するものではないが、成形体としての形状を維持できるという観点から１００ｋｇ／ｍ３以上、良好な断熱性能が得られるという観点から３００ｋｇ／ｍ３以下の範囲が望ましい。また、使用するガラス繊維は特に指定するものではないが、ガラス状態になり得るガラス形成酸化物が望ましく、熱変形温度が低く、厚み方向に積層配列されたものが望ましく、汎用的な工業製品としてはグラスウールが安価、かつ取り扱い性の観点からもより望ましい。また、繊維径は、特に指定するものではないが、繊維径が微細なものほど優れた断熱性能が得られるため、１０μｍ以下がより望ましい。
【００２４】
一般に繊維系芯材を使用すると、初期断熱性能には優れるものの、長期に渡って使用する場合においては、空隙径が大きいために、断熱性能が内圧変化の影響を受けやすく、断熱性能の悪化が大きくなってしまうという問題がある。そこで、気体吸着材で侵入ガスを吸着することによって内圧変化を少なくし、断熱性能の悪化を抑制する。
【００２５】
本発明の吸着材は、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトからなる吸着材であって、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトの銅サイトのうち、少なくとも７３％以上の銅サイトが、銅１価サイトであることを特徴としている。
【００２６】
銅イオン交換したＺＳＭ−５型ゼオライトは、窒素吸着に対する活性が高いことで知られており、おそらくは、細孔径と窒素の分子径の相対関係に起因する形状選択性、および、その三次元構造の特異性によると考える。さらに、窒素以外の気体種、すなわち、酸素、水分、一酸化炭素、二酸化炭素、水素などへの吸着活性をも有している。
【００２７】
銅イオン交換したＺＳＭ−５型ゼオライトの作製は、市販されているＺＳＭ−５型ゼオライトの銅イオン交換と、水洗と、乾燥、熱処理のプロセスを経て行う。
【００２８】
銅イオン交換は、既知の方法にて行うことが出来るが、塩化銅水溶液やアンミン酸銅水溶液など銅の可溶性塩の水溶液に浸漬する方法が一般的であり、中でもプロピオン酸銅（ＩＩ）や酢酸銅（ＩＩ）などカルボキシラトを含むＣｕ２＋溶液を用いた方法で調整されたものは、窒素吸着活性が高い。
【００２９】
水洗は、イオン交換後に十分に行う。
【００３０】
次いで、加熱乾燥または減圧下乾燥を行い、表面付着水を除去する。
【００３１】
その後、低圧下にて適切な熱処理を行う。これは、イオン交換により導入されたＣｕ２＋をＣｕ＋へと還元し、窒素吸着能を発現させるために必要である。熱処理時の圧力は、１０ｍＰａ以下、好ましくは１ｍＰａ以下であり、温度はＣｕ＋への還元を進行させるため、３００℃以上、好ましくは５００℃〜６００℃程度である。
【００３２】
以上のプロセスを経て、気体吸着活性を付与された銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトは、窒素、水分、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素などの気体吸着活性を有する。
【００３３】
銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトにおいては、銅がまずＣｕ２＋としてイオン交換される。次いで、低圧下にて適切な熱処理を行うことによりＣｕ２＋はＣｕ＋へ還元され、気体吸着活性を発揮するものである。よって、ＺＳＭ−５型ゼオライトのシリカ対アルミナ比に関しては、シリカ対アルミナ比が低い場合、すなわち−１価のアルミニウムが多数存在する場合、銅はＣｕ２＋の方が安定となり、熱処理によってＣｕ＋へ還元されるサイトが低減するため、窒素吸着活性もまた低減する。一方、シリカ対アルミナ比が大きい場合、すなわち−１価のアルミニウムが少ない場合、イオン交換により導入される銅が少なく、よってＣｕ＋サイトが少なくなるため、これもまた窒素吸着活性が低減する。よって、窒素吸着活性を発現するためには、シリカ対アルミナ比が適正な範囲であることが望ましく、８以上２５以下の範囲が望ましい。
【００３４】
また、銅イオン交換ＺＳＭ−５型ゼオライトは有害性情報がなく、環境負荷も低いと考える。
【００３５】
これまでに報告されている銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトは、塩化銅水溶液やアンミン酸銅水溶液、酢酸銅水溶液など、銅の可溶性塩の水溶液にてイオン交換され、その後、熱処理を行うことにより、銅イオンを１価へ還元し、窒素吸着活性を付与されていた。このようにして合成された銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトの銅サイト中に占める窒素吸着活性な銅１価サイトの最大割合は６０数％程度であった。
【００３６】
本発明では、低圧領域における気体吸着容量に優れた、７３％以上の銅サイトが吸着活性な銅１価サイトとして存在する銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトを気体吸着材として適用することにより、窒素、一酸化炭素のみならず、水、酸素、水素、二酸化炭素などの気体種の低圧吸着が可能となる。
【００３７】
なお、銅イオン交換された銅サイトのうち、銅１価サイトの割合は、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライト中の総銅モル量に対する、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトにおける一酸化炭素吸着モル量を算出することによって求められる。
【００３８】
また、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライト中の総銅モル量は、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトを過塩素酸などで溶解し、ＩＣＰ発光分光分析装置や、ＥＤＴＡ滴定などによって求めることが可能である。
【００３９】
さらに、銅１価サイトのうち、酸素３配位の銅１価サイトが、気体分子とより強い相互作用を生じ、気体を化学吸着可能であることが明らかとなっている。さらに、銅１価サイトのうち、少なくとも８４％以上を酸素３配位の銅１価サイトとすることにより、気体の吸着容量が増大するとともに、高真空下において不純物ガスをより強固に気体を吸着する化学吸着容量を増大させることが可能となる。また、窒素、一酸化炭素のみならず、水、酸素、水素、二酸化炭素などの気体種の低圧吸着が可能となる。
【００４０】
なお、銅１価サイトのうち、酸素３配位の銅１価サイトの割合は、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトにおける一酸化炭素吸着モル量に対する、窒素吸着モル数を算出することによって求められる。
【００４１】
さらに、前記銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトが、少なくとも、銅イオンと、バッファー作用を有するイオンとを含むイオン交換溶液にてイオン交換されていると、ＺＳＭ−５型ゼオライトへ銅イオンが交換される際、バッファー作用を有するイオンが、銅イオンの還元を促進する作用を有するために、銅１価サイトの割合を増大させ、その結果、気体吸着容量の増大が得られる。
【００４２】
また、ＺＳＭ−５型ゼオライトへ銅イオンが交換される際、バッファー作用を有するイオンが、銅イオンを、酸素３配位のサイトへ導入する作用をも有するため、より強固に気体を吸着する化学吸着容量の増大が得られる。
【００４３】
ここで、バッファー作用を有するイオンとは、銅イオンを含む溶液の解離平衡を緩衝する作用を有するイオンのことを指している。
【００４４】
一例を挙げて説明すると、酢酸銅水溶液中のイオン解離挙動を（化１）に示す。
【００４５】
【化１】
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【００４６】
この系へ、適切なバッファー作用を有するアニオン、たとえば、ＣＨ３ＣＯＯ−が加えられると、平衡は式中央へ進行し、アセテートとの会合種を含む１価イオン（ＣＨ３ＣＯＯＣｕ）＋の生成が安定となる。これにより、銅１価サイトの割合、および、酸素３配位の銅１価サイトの割合が増大する。
【００４７】
この要因について詳細は不明であるが、おそらくは窒素吸着活性なイオン交換サイトの位置及び、その細孔径とイオン径の立体的な障害などの、相対関係に起因する形状選択性、その三次元構造の特異性によるものと考える。
【００４８】
なお、銅イオンとバッファー作用を有するイオンとを含むイオン交換溶液が、酢酸銅と酢酸アンモニウムとを含むイオン交換溶液であることがより望ましい。その理由は、酢酸イオンが、効果的に、銅イオンを、１価へ還元されやすいサイトへ導入する作用を有するために、銅１価サイトの割合を増大させ、その結果、気体吸着量の増大が得られ、また、ＺＳＭ−５型ゼオライトへ銅イオンが交換される際、バッファー作用を有する酢酸イオンが、銅イオンを、酸素３配位のサイトへ導入する作用をも有するため、より強固に気体を吸着する化学吸着容量の増大が得られること、さらに、酢酸アンモニウムの添加により生成される銅−アンモニウムイオン会合種は、大きさの観点からも３配位サイトへのイオン交換が有利であり、気体吸着活性を高める作用を有し、アンモニウムイオンが酸素２配位となるサイトに銅より優先的にイオン交換されるため、銅イオンが３配位サイトへ選択的にイオン交換されるという効果が得られるためである。
【００４９】
銅１価サイトの割合と、銅１価サイト中の酸素３配位の銅１価サイト割合と窒素吸着量の関係を（表１）に示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
（表１）より、条件１から５のように銅１価サイトの割合が７３％以上、銅１価サイト中の酸素３配位の銅１価サイト割合が８４％以上、イオン交換溶液が酢酸銅と酢酸アンモニウムとを含むイオン交換溶液であると、条件６、７に対して窒素吸着量が増大することがわかる。よってこれらの条件を満たすことが望ましい。
【００５２】
また、本発明における外被材はバリア性を有するラミネートフィルムが使用でき、その構成は特に指定するものではない。
【００５３】
最内層の熱溶着層には、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、無延伸ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、無延伸ポリエチレンテレフタレート、無延伸ナイロン、無延伸エチレン−ポリビニルアルコール共重合体樹脂などが使用可能であり、特に指定するものではない。
【００５４】
また、外部からのガス侵入を抑制するために、金属箔や、蒸着フィルム、コーティングフィルムなどが使用可能である。その種類や積層数は特に指定するものではない。金属箔は、アルミニウム、ステンレス、鉄やその混合物など、特に指定するものではない。また、蒸着やコーティングの基材となるプラスチックフィルムの材料は、ポリエチレンテレフタレート、エチレン−ポリビニルアルコール共重合体樹脂、ポリエチレンナフタレート、ナイロン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミドなど特に指定するものではない。また、蒸着の材料としては、アルミニウム、コバルト、ニッケル、亜鉛、銅、銀、シリカ、アルミナ、ダイヤモンドライクカーボンやそれらの混合物など、特に指定するものではない。また、コーティングの材料としては、ＰＶＡ、ポリアクリル酸系樹脂やその混合物など特に指定するものではない。
【００５５】
また、耐ピンホール性や耐摩耗性の向上、難燃性の付与、さらなるバリア性の向上などを目的としてさらに外層や中間層にフィルムを設けることも可能である。
【００５６】
ここで、外層や中間層に設けるフィルムは、ナイロン、エチレン・４フッ化エチレン共重合体樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、エチレン−ポリビニルアルコール共重合体樹脂など、その種類や積層数は、特に指定するものではない。
【００５７】
なお、本発明における芯材および真空断熱材の形状は、断熱を必要とする箇所に応じて三角形、四角形、多角形、円形、Ｌ型あるいはそれらの組み合わせからなる任意形状が使用できる。
【００５８】
また、真空断熱材の作製において、独立した空間の形成方法は、減圧下において芯材のある部分を含めて外被材を加熱加圧して溶着する方法や、減圧下において外被材の外周部のみを熱溶着して芯材を減圧密封した後に大気圧によって押圧されている熱溶着層同士を高温雰囲気において熱溶着層の融点まで加熱して溶着する方法など特に指定するものではない。
【００５９】
なお、吸着材を一部の芯材部に配置した場合においては、後者のように外被材の外周部を封止した後に、芯材と芯材の間の外被材のみからなる非芯材部分を溶着する方法にすると、外周部のみを封止した時点では各芯材部分は独立した空間にないので、少なくとも一箇所以上の芯材部分に配置した吸着材が真空断熱材全体のガスを吸着した後、独立空間に分かれるために、前者のように同時に溶着する方法に比べて、各芯材部分の初期内圧バラツキが抑制できる。
【００６０】
請求項２に記載の真空断熱材は、請求項１に記載の真空断熱材において、前記吸着材が、少なくとも外被材の端面に隣接した芯材部分に配置されたことにより、端面からの侵入ガスを吸着材が吸着するために、経時断熱性能を向上できる。
【００６１】
金属箔などの使用により外被材のラミネート面のバリア性を強化しても、外被材の端部はガス透過度の高い熱溶着層が露出しているため、外被材端部に隣接した芯材部分ほど真空度が悪化しやすくなり、断熱性能が悪化しやすい。そこで、この部分に空気吸着材を適用することによって、端部からの侵入ガスを効率的に吸着し、断熱性能の悪化を抑制する。また、このように吸着材を配置すると、外被材端部に隣接しない芯材部分においても、端部に隣接する芯材部分で侵入ガスが吸着されるために、ガスが一層侵入しにくくなることで内圧変化が生じにくくなる。
【００６２】
なお、吸着材は、よりガスが侵入しやすい部分である２辺以上の端部と隣接する芯材部分に配置することがより望ましい。
【００６３】
請求項３に記載の真空断熱材は、請求項１または２に記載の真空断熱材において、前記吸着材が、全ての芯材部分に配置されたことにより、内圧上昇を抑制するために経時断熱性能を向上できる。
【００６４】
また、全ての芯材部分に配置されていると、建物への適用時などに一部の芯材部分に釘打ちを行っても、その部分からの侵入ガスを、隣接する芯材部に配置された吸着材によって吸着することができる。
【００６５】
請求項４に記載の真空断熱材は、請求項１から３のいずれか一項に記載の真空断熱材において、前記吸着材の使用量が、外被材の外周部に隣接した芯材部分のほうが、隣接しない芯材部分よりも多いことによって、使用量を抑制できるために、低コスト化になる。
【００６６】
侵入ガスの量は隣接しない芯材部分に比べて、隣接する芯材部分のほうが多い。よって、侵入ガス量にあわせて吸着材の使用量を変更することが可能である。なお、外周部に隣接した芯材部分の中でも、よりガスが侵入しやすい部分である２辺以上の端部と隣接する芯材部分への使用量を多くすることがより望ましい。
【００６７】
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真空断熱材を使用した建築部材であり、真空断熱材の断熱性能の変化が少ないために、建物のように長期間使用されるような用途においても、断熱性能の悪化が少なく省エネ効果が維持できる。
【００６８】
また、複数の芯材を有する真空断熱材であると、施工においても、一枚の芯材を有する真空断熱材を複数枚貼り付けるのに比べて、作業の効率が向上する。
【００６９】
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が、従来例または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。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。
【００７０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における真空断熱材の平面図である。図１において、真空断熱材１は、複数の芯材２と、ガスバリア性の外被材３と、気体吸着材４とから構成されている。ここで、芯材２は繊維の配向方向が伝熱方向に対して垂直なガラス繊維の集合体を成形した成形体であり、吸着材４は、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトからなり、かつ、銅サイトのうち、７３％以上の銅サイトが、銅１価サイトであることを特徴としている。
【００７１】
真空断熱材１は、芯材２がそれぞれ所定の間隔で配置され、また、吸着材４は所定の芯材２部分に配置され、外被材３により減圧密封されている。また、芯材２はそれぞれが独立した真空空間内に位置するように芯材２の周囲には熱溶着部５が設けられている。なお、吸着材４は、外被材の外周に隣接した芯材部分２ａへの釘打ちを想定して、外被材の外周に隣接しない芯材部分２ｂに配置した。
【００７２】
まず、真空断熱材１の作製方法について説明する。まず、外被材３の熱溶着層を上に向け、複数の芯材２と、外被材の端部に隣接した芯材２ａ部分に吸着材４を配置する。次に、これを熱溶着層同士が対向するようにもう１枚の外被材３で覆う。さらにこれを減圧下で外被材３の外周部分を溶着後、大気圧下で高温環境に置くなどの方法により芯材２間を溶着し、熱溶着部５を設ける。
【００７３】
芯材２として、上記構成の芯材を使用したことによって、非常に高い初期断熱性能が得られた。さらに、吸着材４として、上記構成の吸着材を使用したことによって、芯材２に断熱性能が内圧変化の影響を受けやすい材料を使用した場合でも、吸着能力に優れているために、経時的な断熱性能の変化が抑制できた。
【００７４】
なお、図２は、本実施の形態における芯材の配置を変更した真空断熱材の平面図である。図１同様に、外周に隣接した芯材２ａ部分への釘打ちを想定したものであるが、芯材の数に応じて吸着材を複数配置してもよい。また、このときの配置箇所は特に指定するものではなく、図２のように釘打ちする芯材部に隣接した芯材部分のみでもよく、全体でもよく、釘打ちなどを行う芯材部分には配置しなくてもよく、必要に応じて配置できる。また、あらかじめ釘打ちする場所がわかっている場合は、その周囲の芯材部分に配置することが望ましい。
【００７５】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における真空断熱材の平面図である。図３において、真空断熱材６は、複数の芯材７と、ガスバリア性の外被材８と、気体吸着材９とから構成されている。ここで、芯材７は繊維の配向方向が伝熱方向に対して垂直なガラス繊維の集合体を成形した成形体であり、吸着材９は、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトからなり、かつ、銅サイトのうち、７３％以上の銅サイトが、銅１価サイトであることを特徴としている。
【００７６】
真空断熱材６は、芯材７がそれぞれ所定の間隔で配置され、また、吸着材９は所定の芯材７部分に配置され、外被材８により減圧密封されている。また、芯材２はそれぞれが独立した真空空間内に位置するように芯材７の周囲には熱溶着部１０が設けられている。なお、吸着材９は、外被材端部からの侵入ガスの吸着を狙って、外被材の外周部に隣接した芯材７ａ部分に配置した。
【００７７】
真空断熱材の作製方法は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００７８】
芯材７として、上記構成の芯材を使用したことによって、非常に高い初期断熱性能が得られた。さらに、吸着材９として、上記構成の吸着材を使用したことによって、芯材７に断熱性能が内圧変化の影響を受けやすい材料を使用した場合でも、吸着能力に優れているために、経時的な断熱性能の変化が抑制できた。
【００７９】
外被材の外周部に隣接した２０個の芯材７ａの空間には、大気圧と芯材７ａ部分の圧力の差に応じて空気や水蒸気などのガスが侵入するが、吸着材９が侵入ガスを吸着することで内圧変化が抑制される。また、外被材の外周部に隣接しない１６個の芯材７ｂは、芯材２ａ部分に配置した吸着材９が端部からのガスを効率的に吸着することと、外被材の外周部に隣接した芯材７ａとは熱溶着部１０を介して別の独立空間にあることにより、外被材の外周部に隣接した芯材７ａよりも断熱性能の悪化が抑制される。よって、真空断熱材全体の断熱性能を長期に渡って維持することが可能となる。
【００８０】
なお、吸着材の配置箇所は外被材の外周部に隣接した芯材２ａ部分のみに限定するものではなく、あらかじめ釘打ちする場所がわかっている場合は、その周囲の芯材部分にも吸着材を配置することがより望ましい。
【００８１】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における真空断熱材の平面図である。図４において、真空断熱材１１は、複数の芯材１２と、ガスバリア性の外被材１３と、気体吸着材１４とから構成されている。ここで、芯材１２は繊維の配向方向が伝熱方向に対して垂直なガラス繊維の集合体を成形した成形体であり、吸着材１４は、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトからなり、かつ、銅サイトのうち、７３％以上の銅サイトが、銅１価サイトであることを特徴としている。
【００８２】
真空断熱材１１は、芯材１２がそれぞれ所定の間隔で配置され、また、吸着材１４は所定の芯材１２部分に配置され、外被材１３により減圧密封されている。また、芯材１２はそれぞれが独立した真空空間内に位置するように芯材１２の周囲には熱溶着部１５が設けられている。なお、吸着材１４は、全ての芯材部１２に配置した。
【００８３】
真空断熱材の作製方法は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００８４】
芯材１２として、上記構成の芯材を使用したことによって、非常に高い初期断熱性能が得られた。さらに、吸着材１４として、上記構成の吸着材を使用したことによって、芯材２に断熱性能が内圧変化の影響を受けやすい材料を使用した場合でも、吸着能力に優れているために、経時的な断熱性能の変化が抑制できた。
【００８５】
全ての芯材１２部分に吸着材１４を配置したために、釘打ちなどにより、一部の芯材部分に真空ブレークが生じた場合や、芯材間の熱溶着部に穴が開いた場合においても、穴が開いた部分に隣接する芯材部分に配置した吸着材が侵入ガスを吸着するために断熱性能の悪化を抑制できる。
【００８６】
なお、侵入ガス量は、外被材の外周部に隣接しない芯材１２ｂ部分に比べ、外被材の外周部に隣接する芯材１２ａ部分のほうが多いため、侵入ガス量に応じて、吸着材の適用量を変更することが可能である。なお、外周部に隣接した芯材１２ａ部分の中でも、よりガスが侵入しやすい部分である２辺以上の端部と隣接する芯材部分の使用量を多くすることがより望ましい。また、あらかじめ釘打ちする場所がわかっている場合には、その周囲の芯材１２部分に使用する吸着剤１４の量を多くすることが望ましい。
【００８７】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４における真空断熱材を適用した建物の断面図である。
【００８８】
本実施の形態の建物１６には外壁１７と内壁１８との間や、床板１９に接する床下や、屋根材２０に接した屋根裏に、実施の形態３の真空断熱材１１が配置されている。このように構成された建物１６は、優れた断熱性能を有する真空断熱材を適用したことにより、優れた保温、および、省エネルギー効果を示した。また、真空断熱材の断熱性能の変動が少なかったため、長期に渡って省エネ効果が維持できた。
【００８９】
なお本実施の形態では実施の形態３の真空断熱材を使用したが、実施の形態１、２の真空断熱材でも優れた省エネ効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上のように本発明にかかる真空断熱材は、長期に渡って断熱性能を維持できる。このため、非常に長い間断熱性能が要求される建物への使用が可能である。また、冷蔵庫のような保冷機器や、電気湯沸かし器、炊飯器、保温調理器、給湯器などの保温機器に使用すれば長期に渡って優れた省エネ効果を示す。また、省スペースで高い断熱性能が要求されるようなノート型コンピューター、コピー機、プリンター、プロジェクターなどの事務機器への適用も可能である。また、コンテナボックスやクーラーボックスなどの保冷が必要な用途への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態１における真空断熱材の平面図
【図２】本発明の実施の形態１における別の真空断熱材の平面図
【図３】本発明の実施の形態２における真空断熱材の平面図
【図４】本発明の実施の形態３における真空断熱材の平面図
【図５】本発明の実施の形態４における真空断熱材を適用した建物の断面図
【符号の説明】
【００９２】
１    真空断熱材
２    芯材
３    外被材
４    吸着材
６    真空断熱材
７    芯材
８    外被材
９    吸着材
１１  真空断熱材
１２  芯材
１３  外被材
１４  吸着材
１６  建物
【図５】
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【図１】
2009019697.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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