真空断熱箱体
【課題】使用時まで気体吸着材の吸着性能を維持可能な気体吸着デバイスを用いた真空断熱箱体を提供する。
【解決手段】外箱１４と内箱１５との間に形成される空間１７に芯材１６と共に配置された気体吸着デバイス１は、気体吸着材と、水分吸着材と、気体難透過性素材からなる容器とからなり、前記容器は内部が通気性を調節可能な仕切りにより少なくとも２つ以上の収容空間に仕切られており、前記気体吸着材と前記水分吸着材はそれぞれ前記容器の異なる収容空間に収容されており、所定の温度上昇で水分吸着材が収容されている収容空間を形成している容器に貫通孔をあけるよう構成されている。
【解決手段】外箱１４と内箱１５との間に形成される空間１７に芯材１６と共に配置された気体吸着デバイス１は、気体吸着材と、水分吸着材と、気体難透過性素材からなる容器とからなり、前記容器は内部が通気性を調節可能な仕切りにより少なくとも２つ以上の収容空間に仕切られており、前記気体吸着材と前記水分吸着材はそれぞれ前記容器の異なる収容空間に収容されており、所定の温度上昇で水分吸着材が収容されている収容空間を形成している容器に貫通孔をあけるよう構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空二重壁構造を有する真空断熱箱体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高真空を必要とする工業技術への期待が高まりつつある。例えば、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
そこで、高性能な断熱材として、真空断熱材および真空断熱箱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、気体難透過性を有する外被材中に挿入し内部を減圧して封止した断熱体である。
【０００６】
真空断熱材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。
【０００７】
真空断熱材は、芯材を気体難透過性を有する外被材中に挿入し内部を減圧して封止するため、外被材は大気圧縮により、スペーサの役割を持つ芯材の形状に沿った形で密着する。芯材の形状が凹凸や曲げ部などで複雑な場合、外被材中に芯材を挿入することが困難になり、挿入できても、外被材は気体難透過性を有するため、成形追従性がなく、凹凸や曲げに追従して、減圧封止することは困難である。
【０００８】
成形追従しなければ、芯材に形状を付与する意味がなく、外被材にシワが寄り、芯材と密着せず浮いてしまい、局所的に外被材に応力がかかりやすく、また、芯材と密着していない部分は、わずかな外力により破損しやすくなる。そのため、一般的な真空断熱材は平板状になっている。
【０００９】
また、緩やかな凹凸や曲げに対して追従性はあり、また、平板状に作成後、曲げたり、変形を加えたりも可能であるが、やはり、大きな変形を加えると、外被材に破損が生じる可能性が高い。
【００１０】
そのため、外被材をあらかじめ必要とする凹凸や曲げ、形状に成形し、大気圧縮により大きな変形をしない強度を有した気体難透過性を有する箱体に、芯材を挿入し、減圧封止したものを真空断熱材と区別し、真空断熱箱体とする。この手法であれば、真空断熱材よりも複雑な凹凸や曲げ、箱体形状を有した真空断熱材（真空断熱箱体）を作製することができる。
【００１１】
また、真空断熱箱体と称しているが、必ずしも箱体形状である必要はなく、外被材が大気圧縮により大きな変形をしない強度を有していることを特徴とすればよく、大きさや形状を問わない。例えば、パイプ形状、平面板に凹凸を有する形状、ボトル形状、球状のようなものであっても構わない。
【００１２】
次に、真空断熱材や真空断熱箱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、真空断熱材や真空断熱箱体の作製時、排気できずに残存する気体であり、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）であり、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。
【００１３】
これらの気体を吸着するため、吸着材を真空断熱材に充填する方法が考案されている。
【００１４】
例えば、真空断熱材内の気体を、Ｂａ−Ｌｉ合金を用いて吸着するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
真空断熱材内の吸着材が吸着すべき気体のうち、吸着困難な気体の一つが窒素である。これは、窒素分子が約９４０ｋＪ／ｍｏｌという大きい結合エネルギーを有する非極性分子であるから、活性化させるのが困難なためである。しかし、Ｂａ−Ｌｉ合金により窒素を吸着可能とし、真空断熱材内部の真空度を維持するのである。
【００１６】
真空断熱材の性能の更なる向上を目的として、真空断熱材内部の真空度をさらに低下させることや、プラズマディスプレーパネル等の様に、高真空を必要とする機器のためＢａ−Ｌｉより高活性な気体吸着材の実用化が望まれている。
【００１７】
一方、真空断熱箱体の例として例えば特許文献２がある。特許文献２においては、冷蔵庫等の外箱と内箱の間に発泡断熱材を充填して成る真空断熱箱体において、前記発泡断熱材に連続気泡硬質ポリウレタンフォームを用い、前記外箱に断熱壁内部と連通した真空インジケータと開閉バルブを設け、前記開閉バルブを介して真空脱気して構成した真空断熱箱体がある。断熱壁内部と連通した真空インジケータにより内部の真空度がモニターできるため、外部から侵入した気体や内部に残留したガスにより真空度が劣化した場合でも、開閉バルブを介して真空脱気することにより、初期の断熱性能を回復することができる。
【特許文献１】特表平９−５１２０８８号公報
【特許文献２】特開平７−１４８７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献１に記載の上記従来の構成では、活性化のための熱処理を必要とせず、常温下でも窒素吸着可能であり、数分間は空気雰囲気で取り扱い可能と記載されているが、気体吸着材を用いる機器を工業的に製造する条件では、取り扱い上、より長い許容時間が望ましい。
【００１９】
これは、気体吸着能力の多くが空気と接触する製造プロセスで消耗することによって、気体吸着材を用いる機器の経時的な性能維持のための吸着能力が乏しくなり、性能劣化や性能ばらつきが大きくなることを防止するためである。真空断熱材等のさらなる高性能化が望まれている中で、機器内部の真空度維持を図るために、吸着材をより安定的に高効率に使いこなすことが大きな課題であった。
【００２０】
気体吸着材の活性の高さ、つまり、大気中に放置された場合に吸着が飽和するまでの時間は、その形態と材料仕様ごとに異なる。例えば、気体吸着材がペレット状であれば、比較的長い時間大気中に放置しても飽和しない。一方、気体吸着材が粉末状であれば、比表面積が大きくなるため、短時間大気中に放置しただけであっても飽和してしまう。
【００２１】
従って、上記の構造ではＢａ−Ｌｉより高活性で、粉末状の気体吸着材を用いた場合は、大気に接触可能な時間が非常に短くなる可能性がある。
【００２２】
また、上記従来の構成では、気体吸着材の水分による劣化を抑制するため、気体吸着材を乾燥材（水分吸着材）で被う構成となっている。この結果、気体吸着材および気体吸着材の機能保持及び発現を補助する機器（気体吸着デバイス）の厚さは、気体吸着材と水分吸着材の厚さの和より大きくなってしまう。
【００２３】
一方、真空断熱材の特徴の一つは他の断熱材に比較してより薄い厚さで断熱性能を得ることができるということである。真空断熱材に上記従来の構成の気体吸着材を適用すると、真空断熱材の厚さの低限は気体吸着デバイスの厚さとなるため、真空断熱材の薄型化が困難になる。このことは真空断熱箱体においても同様のことがいえる。
【００２４】
また、特許文献２の構成では、真空断熱箱体において、外部から侵入したガスや内部から発生したガスを、バルブを通じ再減圧しているが、開閉バルブから箱体内部を減圧するには、排気抵抗が大きく、減圧するために非常に時間がかかる。
【００２５】
特許文献２では、連続気泡硬質ポリウレタンフォームを芯材に用いているが、より微細な粒径を持つ例えば乾式シリカ（断熱性能は向上）のような粉体であれば、排気抵抗はさらに高くなり、機械式真空ポンプでは容易には減圧できず、減圧工程に相当の時間が必要になる。
【００２６】
この改善のためには、気体吸着材を内包し、機械式真空ポンプでは、短時間の工程で可能な粗引き程度の減圧を行い、封止後、保管期間や輸送期間等の、生産工程とは異なるフローにおいて、気体吸着材により、残存した空気を吸着するケミカル真空ポンプ機能を有することが好ましい。
【００２７】
そのためには、乾式シリカのような排気抵抗の高い芯材で、かつ排気容積が大きな真空断熱箱体の残存空気を除去するためには高活性で吸着容量が大きく、取り扱い性に優れた気体吸着デバイスが必要となる。
【００２８】
特に、高活性であるため空気中で取り扱えないにもかかわらず、気体吸着能の発現は、粗引き後に行う必要があるが、真空断熱箱体の中に挿入するため、気体吸着能の発現をコントロールできない。また、外被材に一定の強度があるため、外部からの応力で吸着能を発現させることも困難である。
【００２９】
従来のＢａ−Ｌｉではケミカル真空ポンプとして使用するためには、空気中で取り扱える長所はあるが、活性が低いため、使用量が多くなり、かつ減圧に時間がかかる。また、Ｂａ−Ｌｉ自体の固体熱伝導率が高いため、使用量が多くなると真空断熱箱体の断熱性能も低下してしまう。
【００３０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高活性な気体吸着材が粉末状であっても、使用時まで気体吸着材の吸着性能を維持可能な気体吸着デバイスを用いた真空断熱箱体を提供することを目的とする。
【００３１】
さらに、薄型の機器に適用した場合に、その薄型化を容易にする真空断熱箱体を提供することを目的とする。
【００３２】
さらに、ケミカル真空ポンプ機能を発現し、作製工程短縮を図るため、高活性な気体吸着材の気体吸着材を、必要なタイミングで発現させる真空断熱箱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】
【００３３】
上記目的を達成するために、本発明の真空断熱箱体は、それぞれ気体難透過性素材からなる外箱及び内箱と、芯材と、気体吸着デバイスとからなり、前記外箱と前記内箱との間に形成される空間に前記芯材と前記気体吸着デバイスとを配置し、前記外箱に設けた排気口から前記空間内の空気を排気して前記空間を減圧密封してなる真空二重壁構造を有する真空断熱箱体であって、前記気体吸着デバイスは、気体吸着材と、水分吸着材と、気体難透過性素材からなる容器とからなり、前記容器は内部が通気性を調節可能な仕切りにより少なくとも２つ以上の収容空間に仕切られており、前記気体吸着材と前記水分吸着材はそれぞれ前記容器の異なる収容空間に収容されているのである。
【００３４】
これにより、気体吸着材と水分吸着材は気体難透過性素材からなる容器内に収容されているため、容器内と容器の外の大気とを遮断でき、高活性であっても長時間保存することが可能となる。
【００３５】
また、仕切りにより仕切られた少なくとも２つ以上の空間が、気体吸着材または水分吸着材を収容する収容空間の厚み方向に対して略垂直な方向に並ぶようにすれば、気体吸着デバイスの厚さは、気体吸着材を収容する空間または水分吸着材を収容する空間のどちらか厚い方の厚みにほぼ等しくなるため、気体吸着デバイスの薄型化を容易に実現でき、真空断熱箱体の薄型化を実現することができる。
【００３６】
さらに、前記気体吸着デバイスが、熱可塑性素材からなり軟化するまで前記水分吸着材が収容されている前記収容空間を形成している前記容器に貫通孔が生じることを防ぎ、前記気体吸着材が前記容器の外部の気体を吸着することを防止する制御部材と、軟化する前の前記制御部材に対しては前記制御部材を貫通しない程度の力で前記制御部材に突き刺し力を加え続けており所定の温度上昇で軟化した前記制御部材に対しては前記突き刺し力で前記制御部材を変形させて前記制御部材および前記水分吸着材が収容されている前記収容空間を形成している前記容器に貫通孔をあける部材とを有することが好ましい。
【００３７】
これにより、気体吸着デバイスの温度を上げることにより、気体吸着材を収容する収容空間と、芯材が配置された空間とを連通させることができるため、気体吸着能を発現させる際、温度以外の因子を制御する必要がなく、生産性の向上を図ることができる。また、真空断熱箱体のように外被材が大気圧縮に大きく変形しない強度があり、真空断熱箱体外部から力を加えるのが困難な場合であっても、吸着能を発現させるタイミングを選定することが可能となる。
【発明の効果】
【００３８】
気体吸着材は、水分に対しても高活性であるため、気体を吸着する際、水分を吸着することにより失活してしまうが、水分吸着材を併用することにより、気体吸着材周囲の気体に含まれる水分を低減できる。水分吸着材を外気と連通させることで、外気成分は先に水分吸着材に接触するため、空気中の水分を吸着し、その後、気体吸着材へ流れるため、水分による気体吸着材の劣化を防止することができる。これにより、水分による失活が低減し、気体吸着材が有する特性を十分に発揮することが可能になる。
【００３９】
また、気体吸着材と水分吸着材を独立した収容空間に収容するため、仕切りにより仕切られた少なくとも２つ以上の収容空間が、気体吸着材または水分吸着材を収容する収容空間の厚み方向に対して略垂直な方向に並ぶようにすれば、気体吸着デバイスの厚さは、気体吸着材を収容する収容空間または水分吸着材を収容する収容空間のどちらか厚い方の厚みにほぼ等しくなる。
【００４０】
従って、収容空間に収容する気体吸着材と水分吸着材を薄くすることにより、薄型化された気体吸着デバイスを得ることができる。真空断熱箱体の寸法、とりわけ厚さは気体吸着デバイスの厚さにも依存する。
【００４１】
したがって、真空断熱箱体の優位性である薄型化に貢献することができる。また、気体吸着材の活性に応じて、仕切りの通気性を調節することにより種々の活性を有する気体吸着材を使用することが可能である。
【００４２】
また、気体吸着デバイスの容器に貫通孔を生じさせる貫通孔をあける部材を熱可塑性素材からなる制御部材で制御し、加温することで制御部材が軟化し、容器に貫通孔が生じさせることができ、箱体に一定の強度があり、外部から突き刺し力をかけられない真空断熱箱体であっても、吸着能を発現させることができる。
【００４３】
また、このような気体吸着デバイスを排気抵抗が高い微細な粒径をもつ芯材を用いた真空断熱箱体において、初期の真空度を高めるためのケミカル真空ポンプとして用いることで、真空引き時間を短縮でき、かつ、外気が侵入しても、気体吸着材が吸着することで真空度を維持することができ、高い信頼性を得ることができる。
【００４４】
また、ケミカル真空ポンプ機能を用いる場合、吸着気体量が増えるため、水分の含有量も増える。そのため、水分による気体吸着材の失活量も増え、気体吸着能が低減してしまうが、水分吸着材を外気と連通させることで、外気成分は先に水分吸着材に接触するため、ほとんど失活することなく、気体吸着材が有する特性を十分に発揮することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明の請求項１に記載の真空断熱箱体の発明は、それぞれ気体難透過性素材からなる外箱及び内箱と、芯材と、気体吸着デバイスとからなり、前記外箱と前記内箱との間に形成される空間に前記芯材と前記気体吸着デバイスとを配置し、前記外箱に設けた排気口から前記空間内の空気を排気して前記空間を減圧密封してなる真空二重壁構造を有する真空断熱箱体であって、前記気体吸着デバイスが、気体吸着材と、水分吸着材と、気体難透過性素材からなる容器とからなり、前記容器は内部が通気性を調節可能な仕切りにより少なくとも２つ以上の収容空間に仕切られており、前記気体吸着材と前記水分吸着材はそれぞれ前記容器の異なる収容空間に収容されているものである。
【００４６】
一般に、気体吸着材は非常に水分を吸着し易い性質を有している。このため、気体吸着デバイスの周辺の気体が水分を含む場合は、水分を吸着することにより、気体の吸着容量が低減してしまう。
【００４７】
気体吸着デバイス周辺の気体が水分を含む場合であっても、気体吸着デバイスに収容する気体吸着材を増量することにより、必要な空気吸着量を得ることは可能である。しかし、一般に、気体吸着材は水分吸着材に比較して高価である。従って、水分吸着材で吸着が可能な水分を気体吸着材で吸着することは、コストの観点から得策ではない。
【００４８】
このような理由から、水分を水分吸着材で吸着し、気体を気体吸着材で吸着させることで気体吸着デバイスのコストを低減することが可能である。また、気体吸着材は水分吸着材に比較して水分を吸着する速度が大きい。従って、これらの吸着材を、水分を含む気体中に混在させると気体吸着材が大量に水分を吸着し、気体吸着材による水分の吸着を抑えるという目的は達成されない。
【００４９】
この目的を達成するため、吸着材を収容する容器と、容器内の吸着材の配置を適正化する。このため、気体吸着材と水分吸着材をそれぞれ独立した収容空間に収容する。また、独立した収容空間同士は適切な通気性を確保する。
【００５０】
さらに、気体吸着デバイス外の気体を吸着する際、気体は水分吸着材を収容した収容空間を通り、含まれる水分は吸着され、気体吸着材を収容した収容空間には水分が少ない気体となって到達するようにする。
【００５１】
この際、収容空間同士の通気性が大きすぎる場合は、水分吸着材が水分を吸着しきれず、水分を多く含む気体が気体吸着材に到達する。一方、収容空間同士の通気性が小さすぎる場合は、気体吸着材に気体が到達せず、気体吸着材の吸着性能が発現できない。従って、収容空間同士の通気性を調節することにより、上記の目的が達成される。
【００５２】
気体吸着デバイスの薄型化のためには、気体吸着材と水分吸着材を並列的に収容することが効果的である。気体吸着材と水分吸着材はそれぞれ独立した収容空間に収容され、仕切りにより仕切られた少なくとも２つ以上の収容空間が、気体吸着材または水分吸着材を収容する収容空間の厚み方向に対して略垂直な方向に並ぶようにすれば、気体吸着デバイスの厚さは、気体吸着材を収容する収容空間または水分吸着材を収容する収容空間のどちらか厚い方の厚みにほぼ等しくなる。
【００５３】
従って、収容空間に収容する気体吸着材と水分吸着材（または、気体吸着材または水分吸着材を収容する収容空間）の最大厚さを調節することにより、気体吸着デバイスの厚さを調節することができる。薄型化された気体吸着デバイスを適用することにより、真空断熱箱体（の壁厚）を薄型化することが可能である。
【００５４】
また、気体吸着材が高活性であるほど、また、比表面積が大きくなるほど取り扱いの条件が厳しくなる。つまり、気体吸着材の活性を維持するために、空気に接触可能な時間が短くなり、また、接触可能な圧力も小さくなる。
【００５５】
従って、このような気体吸着材は、保存時に加えて、真空断熱箱体に設置する際の劣化も問題となる。従って、真空断熱箱体に気体吸着材を設置する際は、吸着すべき気体が存在する空間、つまり真空断熱箱体内部の圧力が、可能な限り低い状態となってから連通させる必要がある。
【００５６】
真空断熱箱体に気体吸着材を適用する際は、気体難透過性の外被材（外箱と内箱）中に芯材と気体吸着材を挿入し、排気口から減圧し、外被材内部（外箱と内箱とで形成される空間）を減圧後、排気口を封止する。
【００５７】
この際、減圧は機械式真空ポンプにて行われる。常圧領域、つまり真空封止前ではポンプ、吸着材いずれによっても減圧することが可能である。一方、低圧領域、つまり真空封止後の外被材内部には、真空ポンプで減圧しきれなかった気体、真空封止後に外被材を通して侵入する気体、芯材から発生する気体が存在し、これらは気体吸着材のみで吸着が可能である。従って、真空封止後の外被材内部（外箱と内箱とで形成される空間）において気体吸着材の能力を十分に発揮するためには、真空封止後に外部に連通することが必要である。
【００５８】
これらの要求は、気体吸着材は、真空断熱箱体に設置するまで気体への接触を抑制する必要があり、気体難透過性素材からなる容器に収容することで達成される。
【００５９】
さらに、真空断熱箱体を封止後に連通を行うため、気体吸着デバイスに、気体吸着材で吸着困難な気体が存在すると、真空封止後の真空断熱箱体に残ってしまう。従って、気体吸着デバイス内部は予め真空にしておく必要があり、その圧力は１００Ｐａ以下が望ましい。
【００６０】
ここで、容器とは、例えば、球殻のように空間を内外に分断するものである。
【００６１】
気体難透過性素材とは、ガス透過度が１０４［ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下の素材であり、より望ましくは１０３［ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下となるものである。
【００６２】
また、水分吸着材とは、気体中に含まれる水分を吸着できるものであり、ＣａＯ、ＣａＣｌ２、ＳｉＯ２、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｐ２Ｏ５、無水Ｎａ２ＳＯ４、過塩素酸マグネシウム、活性炭等がある。
【００６３】
気体吸着材とは、気体中に含まれる非凝縮性気体を吸着できるものであり、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物や、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物等が利用でき、特に、酸化リチウム、水酸化リチウム、酸化バリウム、水酸化バリウム等がある。
【００６４】
本発明における仕切りとは、空間と空間の間の通気性を調節するものであり、管状の部材、連続気泡の多孔体等が使用できる。
【００６５】
連通とは、気体吸着デバイスの容器に貫通孔が生じることにより、容器内部の空間と、容器外部の空間に気体の通過が可能になることである。
【００６６】
また、気体吸着材を収容する収容空間と水分吸着材を収容する収容空間との仕切りの通気性が大き過ぎる場合は、水分吸着材が水分を吸着しきれず、気体吸着材に水分が到達し、水分吸着材が劣化してしまう。一方、気体吸着材を収容する収容空間と水分吸着材を収容する収容空間との仕切りの通気性が小さ過ぎる場合は、気体吸着材に気体が到達せず、気体吸着材の吸着特性を発揮することが困難になる。
【００６７】
仕切り通気性は、気体透過度、断面積、長さに依存する。気体吸着デバイスを軟包材で覆った場合、大気圧が気体吸着デバイスに加わる。気体吸着デバイスの容器が軟包材の場合、収容空間をつなぐ仕切りに大気圧が加わり、変形等をおこすと収容空間の断面積が減少し、気体の透過性が小さくなる。従って、大気圧に抗して収容空間の断面積を維持するためのスペーサが必要となる。そこで、仕切りとして連続多孔体を用いることにより、バルク部はスペーサとして、空隙部は気体が通過する仕切りとして作用するため、これらの条件を満足することができる。
【００６８】
連続多孔体として用いる部材は、大気圧に抗して空隙の体積を維持でき、空隙が連通しているものであれば、セラミックスのように、無機物からなる粒子の集合体であってもよく、連通ウレタンフォームのように有機物であってもよいが、ガス発生の少ないものがより望ましい。
【００６９】
また、典型的な連続多孔体として不織布があり、優れた通気性を有している。また、適切な素材、製法を選択することにより圧力が加わった際の圧縮率を調節することができる。
【００７０】
ここで、不織布とは、繊維状構造物で、機械的結合方法、化学的結合方法、またはそれらを組み合わせて、繊維間を結合し、または絡合させることにより成型されたものである。
【００７１】
不織布の材料となる繊維は、特に指定するものではなく、コットン、レーヨン、ガラス繊維、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ビニロン、炭素繊維等を用いることができる。また、繊維の形態も短繊維または長繊維のいずれかに限定するものではなく、いずれの繊維も用いることが可能である。製法も特に指定するものではなく、水流結合法、サーマルボンド、スパンボンド、ニードルパンチ、湿式法、ケミカルボンド、ステッチボンドなどいずれの方法も用いることができる。
【００７２】
また、不織布はその製法中に、布のように織るプロセスを経ないことから安価に得ることが可能であり、これを用いることにより、気体吸着デバイスを安価に得ることができる。さらに、不織布は折り曲げる力に対する形状自由度が大きいため、気体吸着デバイスの容器が軟包材であれば、気体吸着デバイスの折り曲げ自由度も大きくなり、より汎用的な用途に用いることが可能になる。
【００７３】
また、紙は典型的な連続多孔体であり、適切なものを選択することにより、優れた耐圧縮性を得ることができる。また、適切な素材、製法を選択することにより、圧力が加わった際の圧縮率をより精密に調節することができる。従って、より活性が高い気体吸着材を用いた場合でも、吸着特性を十分に発揮しつつ、水分による劣化を抑制することができる。
【００７４】
ここで紙とは、植物性繊維をからませることによりシート状にしたものである。紙はその製法中に布のように織るプロセスを経ないことから安価に得ることが可能であり、これを用いることにより気体吸着デバイスを安価に得ることができる。さらに、紙は折り曲げる力に対する形状自由度が大きいため、気体吸着デバイスの容器が軟包材であれば、気体吸着デバイスの折り曲げ自由度も大きくなり、より汎用的な用途に用いることが可能になる。
【００７５】
ここで、軟包材とは、外力により容易に変形し、収容されている部材の形状に追従するものであり、プラスチックラミネートフィルム等がこれに相当する。気体透過度とは、単位断面積、単位長さあたりの通気性である。
【００７６】
プラスチックラミネートフィルムは、折り曲げ力に対する形状自由度が大きい。従って、プラスチックラミネートフィルムを容器として用いることにより、気体吸着デバイスの折り曲げ力に対する形状自由度が大きくなる。さらに、アルミ箔をラミネートすることにより、優れた気体難透過性を得ることができ、気体吸着材を長期間保存することが可能となる。
【００７７】
また、水分吸着材は、粉末状が好ましい。水分吸着材が粉末状であると、単位重量あたりの表面積が大きくなる。このため、周囲の水分をより早く吸着することが可能になる。従って、気体吸着材と水分吸着材を収容する空間をつなぐ仕切りの設計が容易になる。
【００７８】
これは、次に示す理由による。水分吸着材による水分の吸着漏れを少なくするため気体吸着材が収容された収容空間と水分吸着材が収容された収容空間をつなぐ仕切りの通気性は、ある値より小さくなければならない。これは、水分を含む気体が、水分吸着材を収容した収容空間に留まる時間を確保するためであり、この時間は、水分吸着材が水分を吸着する速度が大きいほど短くすることが可能である。
【００７９】
これは、気体吸着材が収容された収容空間と水分吸着材が収容された収容空間をつなぐ仕切りの通気性を大きくすることができることを意味する。従って、気体吸着デバイス外の気体を単位時間当たりにより多く吸着することができ、気体の吸着速度を速める必要がある用途に用いることができる。
【００８０】
ここで、粉末状とは、平均粒子径が５０μｍ以下のものであり、望ましくは平均粒子径が１０μｍ以下のものである。
【００８１】
また、真空断熱箱体を構成する気体難透過性素材については限定するものではないが、ステンレスや鉄などの金属材料、ガラス材料、また、樹脂材料にＡＬ箔ラミネートフィルム、ＡＬ蒸着ラミネートフィルムをインサート成形したもの、樹脂材料にシリカ、ダイヤモンドライクカーボン、アルミナ等の無機材料を蒸着・コーティングしたもの、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ＭＸナイロン、ポリビニルアルコール等の気体難透過性樹脂などがある。
【００８２】
また、芯材についても制限するものではなく、用途、使用条件により異なるが、ガラス繊維、ポリエステル等の有機繊維、シリカ等の無機粉末、連通ウレタンなどがある。
【００８３】
また、請求項２に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項１に記載の発明において、熱可塑性素材からなり軟化するまで前記水分吸着材が収容されている前記収容空間を形成している前記容器に貫通孔が生じることを防ぎ、前記気体吸着材が前記容器の外部の気体を吸着することを防止する制御部材と、軟化する前の前記制御部材に対しては前記制御部材を貫通しない程度の力で前記制御部材に突き刺し力を加え続けており所定の温度上昇で軟化した前記制御部材に対しては前記突き刺し力で前記制御部材を変形させて前記制御部材および前記水分吸着材が収容されている前記収容空間を形成している前記容器に貫通孔をあける部材とを有するものである。
【００８４】
真空断熱箱体は、内箱や外箱を構成する気体難透過性素材に凹凸等の形状を付与するために、一定の強度を有している。そのため、一旦、内箱と外箱の空間内に気体吸着デバイスを挿入し、減圧封止してしまうと、外部から、気体吸着能を発現させることが困難になる。しかし、この構成であれば、気体吸着デバイスの温度を上げることにより、気体吸着材を収容する収容空間と、芯材が配置された空間とを連通させることができるため、真空断熱箱体のように気体難透過性素材が一定の強度を持つ場合でも、気体吸着能を発現できる。さらに、気体吸着能を発現させる際、温度以外の因子を制御する必要がなく、生産性の向上を図ることができる。
【００８５】
また、気体吸着デバイス外の気体を吸着する際、気体は水分吸着材を収容した収容空間を通り、含まれる水分は吸着され、気体吸着材を収容した収容空間には水分が少ない気体となって到達するようにする。
【００８６】
温度変化による切り替えの方法としては、あらかじめ突き刺し力を加える部材で、気体難透過性素材からなる外被材で気体吸着材を内包した外被材（容器）に突き刺し力を加えておき、その際、突き刺し力を加える部材に針のような貫通孔を生じさせる部材を設けておいて、さらに、その部材の先にたとえば樹脂ででき、軟化前に貫通孔が生じるのを防ぐ制御部材を設けておく。
【００８７】
すると低温状態では制御部材の強度が勝るため貫通しないが、真空機器の温度上昇により制御部材が軟化して変形することにより外被材（容器）にも貫通孔を生じさせることができる。この際、真空機器自体が断熱性の高いものとなっているため、気体吸着デバイスは加温面に近い方が、貫通時間は短縮でき、さらに、貫通手段および貫通制御手段の部位は、特に、加温面に近い方が貫通時間を短縮することができる。
【００８８】
熱可塑性素材とは、温度の上昇により、同一の突き刺し力によって、より変形しやすくなるものである。これらの条件を満たすものとしては、金属、ガラス、樹脂等がある。
【００８９】
突き刺し力を加える部材とは、所定の状況に設定することにより、外部からの力を加えることなく、外被材（容器）に対して定常的に力を加える部材である。これらの手段は、弾性体に変形を加え、変形が戻ろうとする動作を外被材により妨げることで、反作用の法則で外被材（容器）に力が加えられるものである。
【００９０】
例えば、有限な広さを有する外被材（容器）に圧縮した状態で圧縮ばねを封入することがこれに相当する。圧縮ばねは長くなろうとすることで外被材（容器）に突き刺し力を加え、制御部材および外被材（容器）への突き刺し力となる。
【００９１】
ここでの軟化とは、制御部材の強度が低下して貫通孔が生じうるようになることである。従って、ガラスの軟化温度や樹脂の軟化温度などは通常定義されている温度と異なる場合がある。従って、軟化する温度は物質により一意的なものではなく、制御部材に加わる突き刺し力との兼ね合いで決定する。
【００９２】
つまり、制御部材に加えられる突き刺し力が大きい場合は、制御部材の強度が大きくても変形して貫通孔が生じうるため軟化する温度は通常定義されている温度より低くなる。貫通制御手段に加えられる力が小さい場合は、制御部材の軟化温度は、通常定義されている軟化温度に近くなる。
【００９３】
また、熱可塑性素材は熱可塑性樹脂であることが好ましい。制御部材の軟化温度は、真空機器の構成要素の軟化温度より低いことが必須である。熱可塑性樹脂は、金属、硝子等の熱可塑性素材に比較して著しく軟化温度が低いため、真空機器の構成要素より軟化温度が低くなることは容易である。従って、制御部材を熱可塑性樹脂とすることで、真空機器の構成の自由度を向上することができる。
【００９４】
また、制御部材の設置場所も限定するものではないが、外被材と貫通孔をあける部材の間に置くことで、簡便に作成でき、かつ、確実に制御できるため歩留まりが高い。
【００９５】
また、貫通孔をあける部材は鋭利な金属が良い。外被材（容器）に貫通孔が生じる温度は、真空機器に加わる温度を低減するため、可能な限り低くすることが望ましい。このために、外被材（容器）の単位面積あたりに加わる力を大きくし、外被材（容器）の軟化の程度が小さくても貫通孔が生じるようにすることが望ましい。
【００９６】
外被材（容器）の単位面積に加わる力を大きくすることは、外被材（容器）に突き刺し力を加える部材と、外被材（容器）の接触面積を小さくすることで達成される。外被材（容器）に突き刺し力を加える部材と、外被材（容器）の接触面積を小さくするには、外被材（容器）に突き刺し力を加える部材が外被材（容器）と接触する部分を鋭利な形状とすればよい。
【００９７】
この際、外被材（容器）に突き刺し力を加える部材が外被材（容器）と接触する部分の軟化温度が、外被材（容器）の軟化温度より低いか同等の場合、外被材（容器）の軟化温度では、その鋭利性が失われてしまう。従って、外被材（容器）に突き刺し力を加える部材が外被材（容器）と接触する部分の軟化温度は外被材（容器）の軟化温度より著しく高いことが求められる。金属は樹脂より軟化温度が著しく高いため、以上のような条件を満たすことができる。
【００９８】
金属としては、鉄、銅、アルミニウム等、通常、構造体として用いられるものを用いることが望ましい。また、単独の金属ではなく、ステンレス、ジュラルミン等、構造体として用いることができる合金を用いても良い。
【００９９】
また、請求項３に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項２に記載の発明において、前記貫通孔をあける部材が、弾性力により前記容器に突き刺し力をかけ、貫通孔を生じさせるものである。
【０１００】
外被材（容器）に突き刺し力を加える部材が外被材（容器）に突き刺し力を加え続けるためには、その一部を弾性体で構成し、突き刺し力を加えその突き刺し力が開放されようとする作用で外被材（容器）に力を加える現象が利用できる。クリップで物体を挟む事等がこれに該当する。弾性体がばねであることにより、外被材（容器）に加える力を容易に制御できる。
【０１０１】
また、弾性体で突き刺し力を加える手法の別の一例としては、ばねの部材を縮めた状態で押し付けておくことで突き刺し力を外被材（容器）に加え続けるため、外被材（容器）の温度が上昇することにより貫通制御手段の熱可塑性素材が軟化して、外被材（容器）に貫通孔が生じる。
【０１０２】
また、請求項４に記載の真空断熱箱体の発明は、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いて、前記気体吸着材が、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトであるものである。
【０１０３】
銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトは、不活性な窒素も吸着する数少ない吸着材であり、単位重量あたりの空気吸着量も多く、空気吸着能は非常に優れているが、気体と水分のいずれに対しても非常に高活性である。このため水分吸着材で水分を吸着しきった気体を気体吸着材に到達させることが必要である。気体吸着材と水分吸着材を収容する空間をつなぐ仕切りの通気性を適正化することにより、気体が水分吸着材付近に留まる時間を長くすることで、水分を含む量が少ない気体が気体吸着材に到達する。
【０１０４】
本発明の請求項５に記載の真空断熱箱体の発明は、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、前記芯材が、平均一次粒子径１００ｎｍ以下の乾式シリカであるものである。
【０１０５】
平均一次粒子径１００ｎｍ以下の乾式シリカは空隙間距離が小さく、平均自由行程が小さいため、真空断熱材（真空断熱箱体）の芯材として優れたものであり、特に圧力依存性に優れ、長期信頼性に優れた芯材であるが、排気抵抗が大きいという問題がある。
【０１０６】
そこで、空間内を粗引き後、排気口を封止し、空気吸着デバイスを発現することで、空気吸着材により減圧するケミカル真空ポンプによって、放置している間に減圧することが可能となり、減圧工程を短縮することが可能となる。
【０１０７】
また、ケミカル真空ポンプ効果は、乾式シリカよりも排気抵抗が小さい芯材であっても適用することは可能である。機械式真空ポンプによる減圧時間、吸着材コスト、断熱性能と総合して、適用を勘案することが好ましい。
【０１０８】
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、この発明が限定されるものではない。
【０１０９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における真空断熱箱体に用いた気体吸着デバイスの開封前の状態を示す概略断面図、図２は、本発明の実施の形態１における真空断熱箱体に用いた気体吸着デバイスの開封後の状態を示す概略断面図、図３は、本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の概略断面図である。
【０１１０】
図１、図２に示すように、本実施の形態の気体吸着デバイス１は、気体吸着材２と、水分吸着材３と、アルミ箔を含むプラスチックラミネートフィルム（気体難透過性素材）からなる軟包材で構成された容器４とからなり、容器４は内部が通気性を調節可能な不織布からなる仕切り５により２つの収納空間に仕切られており、気体吸着材２と水分吸着材３はそれぞれ容器４の異なる収容空間に収容されている。なお、仕切り５により仕切られた２つの収容空間が、気体吸着材２または水分吸着材３を収容する収容空間の厚み方向に対して略垂直な方向に並んでいる。
【０１１１】
また、水分吸着材３が収容されている収容空間を形成している容器４にはクリップ状の突き刺し力を加える部材１０により突き刺し力が加えられている。さらに、突き刺し力を加える部材１０と水分吸着材３が収容されている収容空間を形成している容器４との間には鋭利な形状の貫通孔をあける部材１１が設けられており、さらに、貫通孔をあける部材１１と水分吸着材３が収容されている空間を形成している容器４との間には熱可塑性素材からなる制御部材１２が設けられている。
【０１１２】
図３に示すように、真空断熱箱体１３は、ステンレス（気体難透過性素材）からなる外箱１４と内箱１５と芯材１６とからなり、外箱１４と内箱１５との間の空間１７に芯材１６を設置し、外箱１４と内箱１５を接合することで空間１７を密閉し、外箱１４に設置し、空間１７と外気を連通する排気口１８から、空間１７の空気を排気し、減圧後、排気口１８を封止することで、真空断熱箱体１を構成する。また、内箱１５には内部にお湯や冷水等を出し入れするための開口部１９がある。また、気体吸着デバイス１は空間１７内に設置する。
【０１１３】
以上のように構成された真空断熱箱体について、以下、図１、図２および図３の動作、作用を説明する。
【０１１４】
まず、図１に示すように、気体吸着デバイス１の保存時には、気体吸着材２は、気体難透過性素材からなる容器４内部に真空封止されているため、気体吸着デバイス１を長時間大気中に放置しても、気体吸着材２は気体に触れないため、劣化せず、長時間大気中で保存することができる。
【０１１５】
次に、図２において、気体吸着デバイス１が加温されることにより、制御部材１２が軟化し、突き刺し力を加える部材１０によって、貫通孔をあける部材１１には常に突き刺し力がかかっているため、制御部材１２に貫通孔が生じ、さらに、水分吸着材３が収容されている収容空間を形成している容器４に貫通孔を生じることで、気体吸着材２は外気と連通し、気体吸着能を発現する。
【０１１６】
貫通孔をあける部材１１により生じた貫通孔の通気性は、仕切り５の通気性に比較して大きくされているため、水分吸着材３を収容した収容空間に侵入した気体は内部で淀むことになる。この間に気体に含まれる水分は、水分吸着材３により除去されるため、仕切り５を経て気体吸着材２に到達する気体は水分を含む量が非常に低減されている。
【０１１７】
従って、気体吸着材２はその吸着能力の大部分を気体の吸着に発揮できるため効率的に気体を吸着することができる。
【０１１８】
ここで、水分吸着材３は粉末状であるため、単位重量あたりの表面積が大きいため、より短時間で気体中の水分を除去できる。このため、水分吸着材３を収容する収容空間での滞在時間が短くても水分を除去できる。従って、仕切り５の通気性を大きくすることが可能であり、単位時間当たりにより大量の気体を吸着することが可能である。以上の手段により、短時間で大量の気体を吸着することが必要な場合においても使用可能な気体吸着デバイス１を得ることができる。
【０１１９】
気体吸着材２は空気を吸着する場合には銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトが、単位重量あたりの空気吸着量が多く、かつ、不活性で吸着しにくい窒素も吸着でき、好ましい。
【０１２０】
以上のような手段により、保存時、真空断熱箱体への適用時のいずれの場合においても、長期間にわたる真空度の維持が可能となる。
【０１２１】
なお、本実施の形態では、容器４の内部を２つの収容空間に仕切ったが、これに限らず、少なくとも２つ以上の収容空間に仕切っても構わない。
【０１２２】
また、気体吸着デバイス１外の気体を吸着する際、気体は水分吸着材３を収容した収容空間を通り、含まれる水分は吸着され、気体吸着材２を収容した収容空間には水分が少ない気体となって到達するようにする。
【０１２３】
また、仕切りにより仕切られた２つ収容空間が、気体吸着材２または水分吸着材３を収容する収容空間の厚み方向に対して略垂直な方向に並ぶようにしているので、気体吸着デバイス１の厚さは、気体吸着材２を収容する収容空間または水分吸着材３を収容する収容空間のどちらか厚い方の厚みにほぼ等しくなる。
【０１２４】
収容空間に収容する気体吸着材２と水分吸着材３（または、気体吸着材２または水分吸着材３を収容する収容空間）の最大厚さを調節することにより、気体吸着デバイス１の厚さを調節することができる。薄型化された気体吸着デバイス１を適用することにより、真空断熱箱体（の壁厚）を薄型化することが可能である。
【０１２５】
また、真空断熱箱体を封止後に連通を行うため、気体吸着デバイス１に、気体吸着材２で吸着困難な気体が存在すると、真空封止後の真空機器内に残ってしまう。従って、気体吸着デバイス１内部は予め真空にしておく必要があり、その圧力は１００Ｐａ以下が望ましい。
【０１２６】
また、気体吸着材２を収容する収容空間と水分吸着材３を収容する収容空間との仕切り５の通気性が大き過ぎる場合は、水分吸着材３が水分を吸着しきれず、気体吸着材２に水分が到達し、水分吸着材３が劣化してしまう。一方、気体吸着材２を収容する収容空間と水分吸着材３を収容する収容空間との仕切り５の通気性が小さ過ぎる場合は、気体吸着材２に気体が到達せず、気体吸着材２の吸着特性を発揮することが困難になる。
【０１２７】
そこで、仕切り５として連続多孔体を用いることにより、バルク部はスペーサとして、空隙部は気体が通過する仕切り５として作用するため、これらの条件を満足することができる。
【０１２８】
また、本実施の形態では、仕切り５を構成する連続多孔体に、不織布を用いている。
【０１２９】
気体吸着デバイス１を真空断熱材７などの軟包材で被われた真空機器に適用する際、気体吸着デバイス１には大気圧が加わり、空間をつなぐ仕切り５の空隙を狭める力が加わる。不織布は典型的な連続多孔体であり、優れた通気性を有している。また、適切な素材、製法を選択することにより圧力が加わった際の圧縮率を調節することができる。従って、大気圧下でも気体吸着デバイス１の空間をつなぐ仕切りの空隙を適切に保持することができる。
【０１３０】
また、不織布はその製法中に、布のように織るプロセスを経ないことから安価に得ることが可能であり、これを用いることにより、気体吸着デバイス１を安価に得ることができる。さらに、不織布は折り曲げる力に対する形状自由度が大きいため、気体吸着デバイス１の容器が軟包材であれば、気体吸着デバイス１の折り曲げ自由度も大きくなり、より汎用的な用途に用いることが可能になる。
【０１３１】
また、本実施の形態１では、容器４の気体難透過性素材に、プラスチックラミネートフィルムを用いたものである。
【０１３２】
プラスチックラミネートフィルムは軟包材であり、折り曲げ力に対する形状自由度が大きい。従って、プラスチックラミネートフィルムを容器として用いることにより、気体吸着デバイスの折り曲げ力に対する形状自由度が大きくなる。さらに、アルミ箔をラミネートすることにより、優れたバリア性を得ることができ、気体吸着材２を長期間保存することが可能となる。
【０１３３】
水分吸着材３に粉末状のＣａＯが、コスト、潮解性の有無等から最も好ましい。
【０１３４】
また、貫通孔をあける部材は鋭利な形状が好ましく、強度は突き刺し力を加える部材１０により加わる突き刺し力と制御部材１２および容器４の強度との相関によるので、限定できないが、材質は金属のような硬いものが好ましい。樹脂であっても構わないが、制御部材１２および容器４に貫通孔が生じるだけの強度が必要である。
【０１３５】
突き刺し力を加える部材１０も限定するものではないが、クリップやばねのような弾性原理を用いる方が、簡便で好ましい。また、磁力による突き刺し力を加える部材も、突き刺し力を加えるタイミングを調整でき、好ましい。
【０１３６】
また、制御部材１２は熱可塑性素材であれば特に限定はしないが、金属、ガラス、樹脂が好ましく、特に樹脂材料は熱軟化温度が低く、より好ましい。また、制御部材１２は容器４の内側にあっても良いが、取り扱い性、信頼性から、貫通孔をあける部材１１と容器４の間に設置することが好ましい。
【０１３７】
また、図３において、真空断熱箱体１３は外箱１４と内箱１５の間に芯材１６を設置し、密閉後、排気口１８から減圧し、減圧後封止する。その後、真空断熱箱体１３を加温することで図１、図２で示したように気体吸着デバイス１の吸着能を発現させ、空間１７内の残存空気を吸着するとともに、外箱１４と内箱１５から侵入する空気を吸着し、真空度を維持する。
【０１３８】
しかし、真空断熱箱体１３のような形状の場合、排気口１８の断面積が小さいため、排気抵抗が高く、減圧に時間がかかってしまう。排気口を大きくしても良いが、その場合、ラミネートフィルムと異なり、容易に封止できず、ステンレスのような金属では溶接やロウ付けが必要となり、封止が困難になる。さらに、芯材１６が乾式シリカのような平均一次粒子径が１００ｎｍ以下の微細な材料であると、断熱性能は優れ、特に圧力依存性に優れるが、排気抵抗が高く、減圧に非常に時間がかかり、工数が増える。そこで、このような場合、排気口１８からの機械的真空ポンプによる減圧を比較的短時間で減圧できる１３００Ｐａ程度の粗引きまでとする。
【０１３９】
そして、排気口１８を封止後、真空断熱箱体１３を加温することで、図１、図２で示したように気体吸着デバイス１の吸着能を発現する。そして、機械的真空ポンプで排気し切きれなかった残存空気を、気体吸着材２で吸着するケミカル真空ポンプとして活用し、工数短縮を図ることが好ましい。ケミカル真空ポンプとしても作用させる際は、気体吸着材２および水分吸着材３の量を残存空気量にあわせ、増量させる必要がある。
【０１４０】
外箱１４と内箱１５は箱体としての形状を維持する必要があり、本実施の形態で１ではステンレスを用いたが、樹脂や他の金属、ガラスの成形体でも構わない。金属の場合ガスバリア性や耐久性に優れるため、信頼性の面でより好ましい。樹脂の場合、成形性に優れるため、形状自由度が必要な際に好ましい。
【０１４１】
また、樹脂材を用いる際は、気体難透過性樹脂であるエチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ＭＸナイロン、ポリビニルアルコール等を用いるのが好ましく、また、樹脂材料に金属箔のインサート成形、金属メッキ、金属蒸着や、シリカ、ダイヤモンドライクカーボン、アルミナ等の無機材料を蒸着・コーティングし、気体難透過性を向上させることが好ましい。
【０１４２】
また、形状は限定させるものではないが、図３のような開口部１９を持つような形状の方が保温用途に用いる際は好ましい。また、凹凸のある異型状の真空断熱材として用いても構わない。
【実施例】
【０１４３】
（実施例１）
実施例１は実施の形態１の気体吸着デバイスおよび真空断熱箱体の具体例であり、実施の形態１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。
【０１４４】
実施例１の気体吸着デバイス１は、気体吸着材２として、粉末状の銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトを用いた。
【０１４５】
水分吸着材３として、粒状の平均粒子径が１０μｍのＣａＯを１０ｇ用いた。気体吸着デバイス１の容器４として、厚さ１５μｍのナイロン、厚さ２５μｍのナイロン、厚さ６μｍのアルミニウム箔、厚さ５０μｍの低密度ポリエチレンフィルムの順にラミネートされたラミネートフィルムを用いた。
【０１４６】
仕切り５は厚さ１００μｍ、幅１０ｍｍの不織布である。
【０１４７】
気体吸着デバイス１は、アルゴン雰囲気中で以下の手順で作製した。
【０１４８】
長方形のプラスチックラミネートフィルムの低密度ポリエチレン同士を向かい合わせて不織布を挟み、ポリプロピレンフィルム側から熱溶着し、この部分を共通の底辺としてもつ３方シール袋を形成する。
【０１４９】
一方に気体吸着材２、他方に水分吸着材３を挿入し、チャンバーに設置後１０Ｐａで減圧封止を行った。このようにして作製された気体吸着デバイス１の厚さは、２ｍｍであった。
【０１５０】
次に水分吸着材３が収容されている収容空間を形成している容器４に突き刺し力を加える部材１０は、ステンレス製のクリップであり、挟み込み接触する部分には貫通孔をあける部材１１であるステンレス性の針がついており、針先には直径５ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリエチレンテレフタレート片を制御部材１２として取り付け、制御部材１２（ポリエチレンテレフタレート片）と水分吸着材３が収容されている収容空間を形成している容器４が接するようにする。
【０１５１】
上記の通り構成された気体吸着デバイス１を用いて一辺が１６ｃｍの略立方体の真空断熱箱体１３を作製した。真空断熱箱体１３の芯材１６として乾式シリカ９５ｗｔ％にカーボンブラックを５％加え、混合したものを用いた。
【０１５２】
外箱１４と内箱１５にはステンレスを用い、空間１７は厚さ１５ｍｍとし、あらかじめ気体吸着デバイス１を設置し、外箱１４と内箱１５を接合後、芯材１６を排気口１８から０．１３０ｇ／ｃｍ３の密度で充填した。外箱１４と内箱１５は各辺をＴＩＧ溶接で接合し、外箱１４と内箱１５は開口部１９の接触箇所で溶接されている。
【０１５３】
芯材１６を封入後、あらかじめ外箱１４に取り付けておいた排気口１８から約６０分減圧することで、１０００Ｐａまで減圧し、排気口１８をピンチし、ロウ付けで封止した。そして、真空断熱箱体１３を９０℃まで加温し、２時間放置すると、加温された気体吸着デバイス１の制御部材１２が軟化し、貫通孔をあける部材１１である針が突き刺し力を加える部材１０により押し付けられているので、制御部材１２の軟化によりこの力に耐え切れなくなり、貫通孔が生じる。この結果、まず、気体吸着デバイス１内部の水分吸着材３と真空断熱箱体１１内の空間１５が連通し、水分吸着材３が水分を吸着した後、仕切り５を通じて、気体吸着材２が空気を吸着する。
【０１５４】
この真空断熱箱体１３を１ヶ月大気中で保存した後の内圧は１００Ｐａであり、空間１７の残存空気を吸着し、ケミカル真空ポンプとして機能しているとともに、外箱１４、内箱１５を通じて侵入する気体を吸着していることがわかる。
【０１５５】
また、ＣａＯの水分吸着量を調べるため、重量増加量を測定した結果、０．４５ｇ増加していたことから、初期重量に対して４．５％の水分を吸着していることがわかる。
【０１５６】
（比較例１）
実施例１において、水分吸着材３を用いない場合、真空断熱箱体１３の内部の圧力を計測すると、７００Ｐａであった。実施例１に比較して圧力が高くなっているが、これは気体吸着デバイスに水分吸着材３を用いていないため、気体吸着材２が水分を吸着することにより、気体の吸着能力が低減したためである。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明にかかる気体吸着デバイスは、高活性の気体吸着材の気体吸着特性を十分に発揮させ、減圧行程を短縮で気、薄型化が可能であるため、真空断熱箱体に好適で、内部を真空にすることにより機能を発現する真空機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体に使用した気体吸着デバイスの開封前の状態を示す概略断面図
【図２】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体に使用した気体吸着デバイスの開封後の状態を示す概略断面図
【図３】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の概略断面図
【符号の説明】
【０１５９】
１ 気体吸着デバイス
２ 気体吸着材
３ 水分吸着材
４ 容器
５ 仕切り
１０ 突き刺し力を加える部材
１１ 貫通孔をあける部材
１２ 制御部材
１３ 真空断熱箱体
１４ 外箱
１５ 内箱
１６ 芯材
１７ 空間
１８ 排気口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空二重壁構造を有する真空断熱箱体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高真空を必要とする工業技術への期待が高まりつつある。例えば、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
そこで、高性能な断熱材として、真空断熱材および真空断熱箱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、気体難透過性を有する外被材中に挿入し内部を減圧して封止した断熱体である。
【０００６】
真空断熱材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。
【０００７】
真空断熱材は、芯材を気体難透過性を有する外被材中に挿入し内部を減圧して封止するため、外被材は大気圧縮により、スペーサの役割を持つ芯材の形状に沿った形で密着する。芯材の形状が凹凸や曲げ部などで複雑な場合、外被材中に芯材を挿入することが困難になり、挿入できても、外被材は気体難透過性を有するため、成形追従性がなく、凹凸や曲げに追従して、減圧封止することは困難である。
【０００８】
成形追従しなければ、芯材に形状を付与する意味がなく、外被材にシワが寄り、芯材と密着せず浮いてしまい、局所的に外被材に応力がかかりやすく、また、芯材と密着していない部分は、わずかな外力により破損しやすくなる。そのため、一般的な真空断熱材は平板状になっている。
【０００９】
また、緩やかな凹凸や曲げに対して追従性はあり、また、平板状に作成後、曲げたり、変形を加えたりも可能であるが、やはり、大きな変形を加えると、外被材に破損が生じる可能性が高い。
【００１０】
そのため、外被材をあらかじめ必要とする凹凸や曲げ、形状に成形し、大気圧縮により大きな変形をしない強度を有した気体難透過性を有する箱体に、芯材を挿入し、減圧封止したものを真空断熱材と区別し、真空断熱箱体とする。この手法であれば、真空断熱材よりも複雑な凹凸や曲げ、箱体形状を有した真空断熱材（真空断熱箱体）を作製することができる。
【００１１】
また、真空断熱箱体と称しているが、必ずしも箱体形状である必要はなく、外被材が大気圧縮により大きな変形をしない強度を有していることを特徴とすればよく、大きさや形状を問わない。例えば、パイプ形状、平面板に凹凸を有する形状、ボトル形状、球状のようなものであっても構わない。
【００１２】
次に、真空断熱材や真空断熱箱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、真空断熱材や真空断熱箱体の作製時、排気できずに残存する気体であり、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）であり、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。
【００１３】
これらの気体を吸着するため、吸着材を真空断熱材に充填する方法が考案されている。
【００１４】
例えば、真空断熱材内の気体を、Ｂａ−Ｌｉ合金を用いて吸着するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
真空断熱材内の吸着材が吸着すべき気体のうち、吸着困難な気体の一つが窒素である。これは、窒素分子が約９４０ｋＪ／ｍｏｌという大きい結合エネルギーを有する非極性分子であるから、活性化させるのが困難なためである。しかし、Ｂａ−Ｌｉ合金により窒素を吸着可能とし、真空断熱材内部の真空度を維持するのである。
【００１６】
真空断熱材の性能の更なる向上を目的として、真空断熱材内部の真空度をさらに低下させることや、プラズマディスプレーパネル等の様に、高真空を必要とする機器のためＢａ−Ｌｉより高活性な気体吸着材の実用化が望まれている。
【００１７】
一方、真空断熱箱体の例として例えば特許文献２がある。特許文献２においては、冷蔵庫等の外箱と内箱の間に発泡断熱材を充填して成る真空断熱箱体において、前記発泡断熱材に連続気泡硬質ポリウレタンフォームを用い、前記外箱に断熱壁内部と連通した真空インジケータと開閉バルブを設け、前記開閉バルブを介して真空脱気して構成した真空断熱箱体がある。断熱壁内部と連通した真空インジケータにより内部の真空度がモニターできるため、外部から侵入した気体や内部に残留したガスにより真空度が劣化した場合でも、開閉バルブを介して真空脱気することにより、初期の断熱性能を回復することができる。
【特許文献１】特表平９−５１２０８８号公報
【特許文献２】特開平７−１４８７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献１に記載の上記従来の構成では、活性化のための熱処理を必要とせず、常温下でも窒素吸着可能であり、数分間は空気雰囲気で取り扱い可能と記載されているが、気体吸着材を用いる機器を工業的に製造する条件では、取り扱い上、より長い許容時間が望ましい。
【００１９】
これは、気体吸着能力の多くが空気と接触する製造プロセスで消耗することによって、気体吸着材を用いる機器の経時的な性能維持のための吸着能力が乏しくなり、性能劣化や性能ばらつきが大きくなることを防止するためである。真空断熱材等のさらなる高性能化が望まれている中で、機器内部の真空度維持を図るために、吸着材をより安定的に高効率に使いこなすことが大きな課題であった。
【００２０】
気体吸着材の活性の高さ、つまり、大気中に放置された場合に吸着が飽和するまでの時間は、その形態と材料仕様ごとに異なる。例えば、気体吸着材がペレット状であれば、比較的長い時間大気中に放置しても飽和しない。一方、気体吸着材が粉末状であれば、比表面積が大きくなるため、短時間大気中に放置しただけであっても飽和してしまう。
【００２１】
従って、上記の構造ではＢａ−Ｌｉより高活性で、粉末状の気体吸着材を用いた場合は、大気に接触可能な時間が非常に短くなる可能性がある。
【００２２】
また、上記従来の構成では、気体吸着材の水分による劣化を抑制するため、気体吸着材を乾燥材（水分吸着材）で被う構成となっている。この結果、気体吸着材および気体吸着材の機能保持及び発現を補助する機器（気体吸着デバイス）の厚さは、気体吸着材と水分吸着材の厚さの和より大きくなってしまう。
【００２３】
一方、真空断熱材の特徴の一つは他の断熱材に比較してより薄い厚さで断熱性能を得ることができるということである。真空断熱材に上記従来の構成の気体吸着材を適用すると、真空断熱材の厚さの低限は気体吸着デバイスの厚さとなるため、真空断熱材の薄型化が困難になる。このことは真空断熱箱体においても同様のことがいえる。
【００２４】
また、特許文献２の構成では、真空断熱箱体において、外部から侵入したガスや内部から発生したガスを、バルブを通じ再減圧しているが、開閉バルブから箱体内部を減圧するには、排気抵抗が大きく、減圧するために非常に時間がかかる。
【００２５】
特許文献２では、連続気泡硬質ポリウレタンフォームを芯材に用いているが、より微細な粒径を持つ例えば乾式シリカ（断熱性能は向上）のような粉体であれば、排気抵抗はさらに高くなり、機械式真空ポンプでは容易には減圧できず、減圧工程に相当の時間が必要になる。
【００２６】
この改善のためには、気体吸着材を内包し、機械式真空ポンプでは、短時間の工程で可能な粗引き程度の減圧を行い、封止後、保管期間や輸送期間等の、生産工程とは異なるフローにおいて、気体吸着材により、残存した空気を吸着するケミカル真空ポンプ機能を有することが好ましい。
【００２７】
そのためには、乾式シリカのような排気抵抗の高い芯材で、かつ排気容積が大きな真空断熱箱体の残存空気を除去するためには高活性で吸着容量が大きく、取り扱い性に優れた気体吸着デバイスが必要となる。
【００２８】
特に、高活性であるため空気中で取り扱えないにもかかわらず、気体吸着能の発現は、粗引き後に行う必要があるが、真空断熱箱体の中に挿入するため、気体吸着能の発現をコントロールできない。また、外被材に一定の強度があるため、外部からの応力で吸着能を発現させることも困難である。
【００２９】
従来のＢａ−Ｌｉではケミカル真空ポンプとして使用するためには、空気中で取り扱える長所はあるが、活性が低いため、使用量が多くなり、かつ減圧に時間がかかる。また、Ｂａ−Ｌｉ自体の固体熱伝導率が高いため、使用量が多くなると真空断熱箱体の断熱性能も低下してしまう。
【００３０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高活性な気体吸着材が粉末状であっても、使用時まで気体吸着材の吸着性能を維持可能な気体吸着デバイスを用いた真空断熱箱体を提供することを目的とする。
【００３１】
さらに、薄型の機器に適用した場合に、その薄型化を容易にする真空断熱箱体を提供することを目的とする。
【００３２】
さらに、ケミカル真空ポンプ機能を発現し、作製工程短縮を図るため、高活性な気体吸着材の気体吸着材を、必要なタイミングで発現させる真空断熱箱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】
【００３３】
上記目的を達成するために、本発明の真空断熱箱体は、それぞれ気体難透過性素材からなる外箱及び内箱と、芯材と、気体吸着デバイスとからなり、前記外箱と前記内箱との間に形成される空間に前記芯材と前記気体吸着デバイスとを配置し、前記外箱に設けた排気口から前記空間内の空気を排気して前記空間を減圧密封してなる真空二重壁構造を有する真空断熱箱体であって、前記気体吸着デバイスは、気体吸着材と、水分吸着材と、気体難透過性素材からなる容器とからなり、前記容器は内部が通気性を調節可能な仕切りにより少なくとも２つ以上の収容空間に仕切られており、前記気体吸着材と前記水分吸着材はそれぞれ前記容器の異なる収容空間に収容されているのである。
【００３４】
これにより、気体吸着材と水分吸着材は気体難透過性素材からなる容器内に収容されているため、容器内と容器の外の大気とを遮断でき、高活性であっても長時間保存することが可能となる。
【００３５】
また、仕切りにより仕切られた少なくとも２つ以上の空間が、気体吸着材または水分吸着材を収容する収容空間の厚み方向に対して略垂直な方向に並ぶようにすれば、気体吸着デバイスの厚さは、気体吸着材を収容する空間または水分吸着材を収容する空間のどちらか厚い方の厚みにほぼ等しくなるため、気体吸着デバイスの薄型化を容易に実現でき、真空断熱箱体の薄型化を実現することができる。
【００３６】
さらに、前記気体吸着デバイスが、熱可塑性素材からなり軟化するまで前記水分吸着材が収容されている前記収容空間を形成している前記容器に貫通孔が生じることを防ぎ、前記気体吸着材が前記容器の外部の気体を吸着することを防止する制御部材と、軟化する前の前記制御部材に対しては前記制御部材を貫通しない程度の力で前記制御部材に突き刺し力を加え続けており所定の温度上昇で軟化した前記制御部材に対しては前記突き刺し力で前記制御部材を変形させて前記制御部材および前記水分吸着材が収容されている前記収容空間を形成している前記容器に貫通孔をあける部材とを有することが好ましい。
【００３７】
これにより、気体吸着デバイスの温度を上げることにより、気体吸着材を収容する収容空間と、芯材が配置された空間とを連通させることができるため、気体吸着能を発現させる際、温度以外の因子を制御する必要がなく、生産性の向上を図ることができる。また、真空断熱箱体のように外被材が大気圧縮に大きく変形しない強度があり、真空断熱箱体外部から力を加えるのが困難な場合であっても、吸着能を発現させるタイミングを選定することが可能となる。
【発明の効果】
【００３８】
気体吸着材は、水分に対しても高活性であるため、気体を吸着する際、水分を吸着することにより失活してしまうが、水分吸着材を併用することにより、気体吸着材周囲の気体に含まれる水分を低減できる。水分吸着材を外気と連通させることで、外気成分は先に水分吸着材に接触するため、空気中の水分を吸着し、その後、気体吸着材へ流れるため、水分による気体吸着材の劣化を防止することができる。これにより、水分による失活が低減し、気体吸着材が有する特性を十分に発揮することが可能になる。
【００３９】
また、気体吸着材と水分吸着材を独立した収容空間に収容するため、仕切りにより仕切られた少なくとも２つ以上の収容空間が、気体吸着材または水分吸着材を収容する収容空間の厚み方向に対して略垂直な方向に並ぶようにすれば、気体吸着デバイスの厚さは、気体吸着材を収容する収容空間または水分吸着材を収容する収容空間のどちらか厚い方の厚みにほぼ等しくなる。
【００４０】
従って、収容空間に収容する気体吸着材と水分吸着材を薄くすることにより、薄型化された気体吸着デバイスを得ることができる。真空断熱箱体の寸法、とりわけ厚さは気体吸着デバイスの厚さにも依存する。
【００４１】
したがって、真空断熱箱体の優位性である薄型化に貢献することができる。また、気体吸着材の活性に応じて、仕切りの通気性を調節することにより種々の活性を有する気体吸着材を使用することが可能である。
【００４２】
また、気体吸着デバイスの容器に貫通孔を生じさせる貫通孔をあける部材を熱可塑性素材からなる制御部材で制御し、加温することで制御部材が軟化し、容器に貫通孔が生じさせることができ、箱体に一定の強度があり、外部から突き刺し力をかけられない真空断熱箱体であっても、吸着能を発現させることができる。
【００４３】
また、このような気体吸着デバイスを排気抵抗が高い微細な粒径をもつ芯材を用いた真空断熱箱体において、初期の真空度を高めるためのケミカル真空ポンプとして用いることで、真空引き時間を短縮でき、かつ、外気が侵入しても、気体吸着材が吸着することで真空度を維持することができ、高い信頼性を得ることができる。
【００４４】
また、ケミカル真空ポンプ機能を用いる場合、吸着気体量が増えるため、水分の含有量も増える。そのため、水分による気体吸着材の失活量も増え、気体吸着能が低減してしまうが、水分吸着材を外気と連通させることで、外気成分は先に水分吸着材に接触するため、ほとんど失活することなく、気体吸着材が有する特性を十分に発揮することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明の請求項１に記載の真空断熱箱体の発明は、それぞれ気体難透過性素材からなる外箱及び内箱と、芯材と、気体吸着デバイスとからなり、前記外箱と前記内箱との間に形成される空間に前記芯材と前記気体吸着デバイスとを配置し、前記外箱に設けた排気口から前記空間内の空気を排気して前記空間を減圧密封してなる真空二重壁構造を有する真空断熱箱体であって、前記気体吸着デバイスが、気体吸着材と、水分吸着材と、気体難透過性素材からなる容器とからなり、前記容器は内部が通気性を調節可能な仕切りにより少なくとも２つ以上の収容空間に仕切られており、前記気体吸着材と前記水分吸着材はそれぞれ前記容器の異なる収容空間に収容されているものである。
【００４６】
一般に、気体吸着材は非常に水分を吸着し易い性質を有している。このため、気体吸着デバイスの周辺の気体が水分を含む場合は、水分を吸着することにより、気体の吸着容量が低減してしまう。
【００４７】
気体吸着デバイス周辺の気体が水分を含む場合であっても、気体吸着デバイスに収容する気体吸着材を増量することにより、必要な空気吸着量を得ることは可能である。しかし、一般に、気体吸着材は水分吸着材に比較して高価である。従って、水分吸着材で吸着が可能な水分を気体吸着材で吸着することは、コストの観点から得策ではない。
【００４８】
このような理由から、水分を水分吸着材で吸着し、気体を気体吸着材で吸着させることで気体吸着デバイスのコストを低減することが可能である。また、気体吸着材は水分吸着材に比較して水分を吸着する速度が大きい。従って、これらの吸着材を、水分を含む気体中に混在させると気体吸着材が大量に水分を吸着し、気体吸着材による水分の吸着を抑えるという目的は達成されない。
【００４９】
この目的を達成するため、吸着材を収容する容器と、容器内の吸着材の配置を適正化する。このため、気体吸着材と水分吸着材をそれぞれ独立した収容空間に収容する。また、独立した収容空間同士は適切な通気性を確保する。
【００５０】
さらに、気体吸着デバイス外の気体を吸着する際、気体は水分吸着材を収容した収容空間を通り、含まれる水分は吸着され、気体吸着材を収容した収容空間には水分が少ない気体となって到達するようにする。
【００５１】
この際、収容空間同士の通気性が大きすぎる場合は、水分吸着材が水分を吸着しきれず、水分を多く含む気体が気体吸着材に到達する。一方、収容空間同士の通気性が小さすぎる場合は、気体吸着材に気体が到達せず、気体吸着材の吸着性能が発現できない。従って、収容空間同士の通気性を調節することにより、上記の目的が達成される。
【００５２】
気体吸着デバイスの薄型化のためには、気体吸着材と水分吸着材を並列的に収容することが効果的である。気体吸着材と水分吸着材はそれぞれ独立した収容空間に収容され、仕切りにより仕切られた少なくとも２つ以上の収容空間が、気体吸着材または水分吸着材を収容する収容空間の厚み方向に対して略垂直な方向に並ぶようにすれば、気体吸着デバイスの厚さは、気体吸着材を収容する収容空間または水分吸着材を収容する収容空間のどちらか厚い方の厚みにほぼ等しくなる。
【００５３】
従って、収容空間に収容する気体吸着材と水分吸着材（または、気体吸着材または水分吸着材を収容する収容空間）の最大厚さを調節することにより、気体吸着デバイスの厚さを調節することができる。薄型化された気体吸着デバイスを適用することにより、真空断熱箱体（の壁厚）を薄型化することが可能である。
【００５４】
また、気体吸着材が高活性であるほど、また、比表面積が大きくなるほど取り扱いの条件が厳しくなる。つまり、気体吸着材の活性を維持するために、空気に接触可能な時間が短くなり、また、接触可能な圧力も小さくなる。
【００５５】
従って、このような気体吸着材は、保存時に加えて、真空断熱箱体に設置する際の劣化も問題となる。従って、真空断熱箱体に気体吸着材を設置する際は、吸着すべき気体が存在する空間、つまり真空断熱箱体内部の圧力が、可能な限り低い状態となってから連通させる必要がある。
【００５６】
真空断熱箱体に気体吸着材を適用する際は、気体難透過性の外被材（外箱と内箱）中に芯材と気体吸着材を挿入し、排気口から減圧し、外被材内部（外箱と内箱とで形成される空間）を減圧後、排気口を封止する。
【００５７】
この際、減圧は機械式真空ポンプにて行われる。常圧領域、つまり真空封止前ではポンプ、吸着材いずれによっても減圧することが可能である。一方、低圧領域、つまり真空封止後の外被材内部には、真空ポンプで減圧しきれなかった気体、真空封止後に外被材を通して侵入する気体、芯材から発生する気体が存在し、これらは気体吸着材のみで吸着が可能である。従って、真空封止後の外被材内部（外箱と内箱とで形成される空間）において気体吸着材の能力を十分に発揮するためには、真空封止後に外部に連通することが必要である。
【００５８】
これらの要求は、気体吸着材は、真空断熱箱体に設置するまで気体への接触を抑制する必要があり、気体難透過性素材からなる容器に収容することで達成される。
【００５９】
さらに、真空断熱箱体を封止後に連通を行うため、気体吸着デバイスに、気体吸着材で吸着困難な気体が存在すると、真空封止後の真空断熱箱体に残ってしまう。従って、気体吸着デバイス内部は予め真空にしておく必要があり、その圧力は１００Ｐａ以下が望ましい。
【００６０】
ここで、容器とは、例えば、球殻のように空間を内外に分断するものである。
【００６１】
気体難透過性素材とは、ガス透過度が１０４［ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下の素材であり、より望ましくは１０３［ｃｍ３／ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下となるものである。
【００６２】
また、水分吸着材とは、気体中に含まれる水分を吸着できるものであり、ＣａＯ、ＣａＣｌ２、ＳｉＯ２、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｐ２Ｏ５、無水Ｎａ２ＳＯ４、過塩素酸マグネシウム、活性炭等がある。
【００６３】
気体吸着材とは、気体中に含まれる非凝縮性気体を吸着できるものであり、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物や、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物等が利用でき、特に、酸化リチウム、水酸化リチウム、酸化バリウム、水酸化バリウム等がある。
【００６４】
本発明における仕切りとは、空間と空間の間の通気性を調節するものであり、管状の部材、連続気泡の多孔体等が使用できる。
【００６５】
連通とは、気体吸着デバイスの容器に貫通孔が生じることにより、容器内部の空間と、容器外部の空間に気体の通過が可能になることである。
【００６６】
また、気体吸着材を収容する収容空間と水分吸着材を収容する収容空間との仕切りの通気性が大き過ぎる場合は、水分吸着材が水分を吸着しきれず、気体吸着材に水分が到達し、水分吸着材が劣化してしまう。一方、気体吸着材を収容する収容空間と水分吸着材を収容する収容空間との仕切りの通気性が小さ過ぎる場合は、気体吸着材に気体が到達せず、気体吸着材の吸着特性を発揮することが困難になる。
【００６７】
仕切り通気性は、気体透過度、断面積、長さに依存する。気体吸着デバイスを軟包材で覆った場合、大気圧が気体吸着デバイスに加わる。気体吸着デバイスの容器が軟包材の場合、収容空間をつなぐ仕切りに大気圧が加わり、変形等をおこすと収容空間の断面積が減少し、気体の透過性が小さくなる。従って、大気圧に抗して収容空間の断面積を維持するためのスペーサが必要となる。そこで、仕切りとして連続多孔体を用いることにより、バルク部はスペーサとして、空隙部は気体が通過する仕切りとして作用するため、これらの条件を満足することができる。
【００６８】
連続多孔体として用いる部材は、大気圧に抗して空隙の体積を維持でき、空隙が連通しているものであれば、セラミックスのように、無機物からなる粒子の集合体であってもよく、連通ウレタンフォームのように有機物であってもよいが、ガス発生の少ないものがより望ましい。
【００６９】
また、典型的な連続多孔体として不織布があり、優れた通気性を有している。また、適切な素材、製法を選択することにより圧力が加わった際の圧縮率を調節することができる。
【００７０】
ここで、不織布とは、繊維状構造物で、機械的結合方法、化学的結合方法、またはそれらを組み合わせて、繊維間を結合し、または絡合させることにより成型されたものである。
【００７１】
不織布の材料となる繊維は、特に指定するものではなく、コットン、レーヨン、ガラス繊維、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ビニロン、炭素繊維等を用いることができる。また、繊維の形態も短繊維または長繊維のいずれかに限定するものではなく、いずれの繊維も用いることが可能である。製法も特に指定するものではなく、水流結合法、サーマルボンド、スパンボンド、ニードルパンチ、湿式法、ケミカルボンド、ステッチボンドなどいずれの方法も用いることができる。
【００７２】
また、不織布はその製法中に、布のように織るプロセスを経ないことから安価に得ることが可能であり、これを用いることにより、気体吸着デバイスを安価に得ることができる。さらに、不織布は折り曲げる力に対する形状自由度が大きいため、気体吸着デバイスの容器が軟包材であれば、気体吸着デバイスの折り曲げ自由度も大きくなり、より汎用的な用途に用いることが可能になる。
【００７３】
また、紙は典型的な連続多孔体であり、適切なものを選択することにより、優れた耐圧縮性を得ることができる。また、適切な素材、製法を選択することにより、圧力が加わった際の圧縮率をより精密に調節することができる。従って、より活性が高い気体吸着材を用いた場合でも、吸着特性を十分に発揮しつつ、水分による劣化を抑制することができる。
【００７４】
ここで紙とは、植物性繊維をからませることによりシート状にしたものである。紙はその製法中に布のように織るプロセスを経ないことから安価に得ることが可能であり、これを用いることにより気体吸着デバイスを安価に得ることができる。さらに、紙は折り曲げる力に対する形状自由度が大きいため、気体吸着デバイスの容器が軟包材であれば、気体吸着デバイスの折り曲げ自由度も大きくなり、より汎用的な用途に用いることが可能になる。
【００７５】
ここで、軟包材とは、外力により容易に変形し、収容されている部材の形状に追従するものであり、プラスチックラミネートフィルム等がこれに相当する。気体透過度とは、単位断面積、単位長さあたりの通気性である。
【００７６】
プラスチックラミネートフィルムは、折り曲げ力に対する形状自由度が大きい。従って、プラスチックラミネートフィルムを容器として用いることにより、気体吸着デバイスの折り曲げ力に対する形状自由度が大きくなる。さらに、アルミ箔をラミネートすることにより、優れた気体難透過性を得ることができ、気体吸着材を長期間保存することが可能となる。
【００７７】
また、水分吸着材は、粉末状が好ましい。水分吸着材が粉末状であると、単位重量あたりの表面積が大きくなる。このため、周囲の水分をより早く吸着することが可能になる。従って、気体吸着材と水分吸着材を収容する空間をつなぐ仕切りの設計が容易になる。
【００７８】
これは、次に示す理由による。水分吸着材による水分の吸着漏れを少なくするため気体吸着材が収容された収容空間と水分吸着材が収容された収容空間をつなぐ仕切りの通気性は、ある値より小さくなければならない。これは、水分を含む気体が、水分吸着材を収容した収容空間に留まる時間を確保するためであり、この時間は、水分吸着材が水分を吸着する速度が大きいほど短くすることが可能である。
【００７９】
これは、気体吸着材が収容された収容空間と水分吸着材が収容された収容空間をつなぐ仕切りの通気性を大きくすることができることを意味する。従って、気体吸着デバイス外の気体を単位時間当たりにより多く吸着することができ、気体の吸着速度を速める必要がある用途に用いることができる。
【００８０】
ここで、粉末状とは、平均粒子径が５０μｍ以下のものであり、望ましくは平均粒子径が１０μｍ以下のものである。
【００８１】
また、真空断熱箱体を構成する気体難透過性素材については限定するものではないが、ステンレスや鉄などの金属材料、ガラス材料、また、樹脂材料にＡＬ箔ラミネートフィルム、ＡＬ蒸着ラミネートフィルムをインサート成形したもの、樹脂材料にシリカ、ダイヤモンドライクカーボン、アルミナ等の無機材料を蒸着・コーティングしたもの、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ＭＸナイロン、ポリビニルアルコール等の気体難透過性樹脂などがある。
【００８２】
また、芯材についても制限するものではなく、用途、使用条件により異なるが、ガラス繊維、ポリエステル等の有機繊維、シリカ等の無機粉末、連通ウレタンなどがある。
【００８３】
また、請求項２に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項１に記載の発明において、熱可塑性素材からなり軟化するまで前記水分吸着材が収容されている前記収容空間を形成している前記容器に貫通孔が生じることを防ぎ、前記気体吸着材が前記容器の外部の気体を吸着することを防止する制御部材と、軟化する前の前記制御部材に対しては前記制御部材を貫通しない程度の力で前記制御部材に突き刺し力を加え続けており所定の温度上昇で軟化した前記制御部材に対しては前記突き刺し力で前記制御部材を変形させて前記制御部材および前記水分吸着材が収容されている前記収容空間を形成している前記容器に貫通孔をあける部材とを有するものである。
【００８４】
真空断熱箱体は、内箱や外箱を構成する気体難透過性素材に凹凸等の形状を付与するために、一定の強度を有している。そのため、一旦、内箱と外箱の空間内に気体吸着デバイスを挿入し、減圧封止してしまうと、外部から、気体吸着能を発現させることが困難になる。しかし、この構成であれば、気体吸着デバイスの温度を上げることにより、気体吸着材を収容する収容空間と、芯材が配置された空間とを連通させることができるため、真空断熱箱体のように気体難透過性素材が一定の強度を持つ場合でも、気体吸着能を発現できる。さらに、気体吸着能を発現させる際、温度以外の因子を制御する必要がなく、生産性の向上を図ることができる。
【００８５】
また、気体吸着デバイス外の気体を吸着する際、気体は水分吸着材を収容した収容空間を通り、含まれる水分は吸着され、気体吸着材を収容した収容空間には水分が少ない気体となって到達するようにする。
【００８６】
温度変化による切り替えの方法としては、あらかじめ突き刺し力を加える部材で、気体難透過性素材からなる外被材で気体吸着材を内包した外被材（容器）に突き刺し力を加えておき、その際、突き刺し力を加える部材に針のような貫通孔を生じさせる部材を設けておいて、さらに、その部材の先にたとえば樹脂ででき、軟化前に貫通孔が生じるのを防ぐ制御部材を設けておく。
【００８７】
すると低温状態では制御部材の強度が勝るため貫通しないが、真空機器の温度上昇により制御部材が軟化して変形することにより外被材（容器）にも貫通孔を生じさせることができる。この際、真空機器自体が断熱性の高いものとなっているため、気体吸着デバイスは加温面に近い方が、貫通時間は短縮でき、さらに、貫通手段および貫通制御手段の部位は、特に、加温面に近い方が貫通時間を短縮することができる。
【００８８】
熱可塑性素材とは、温度の上昇により、同一の突き刺し力によって、より変形しやすくなるものである。これらの条件を満たすものとしては、金属、ガラス、樹脂等がある。
【００８９】
突き刺し力を加える部材とは、所定の状況に設定することにより、外部からの力を加えることなく、外被材（容器）に対して定常的に力を加える部材である。これらの手段は、弾性体に変形を加え、変形が戻ろうとする動作を外被材により妨げることで、反作用の法則で外被材（容器）に力が加えられるものである。
【００９０】
例えば、有限な広さを有する外被材（容器）に圧縮した状態で圧縮ばねを封入することがこれに相当する。圧縮ばねは長くなろうとすることで外被材（容器）に突き刺し力を加え、制御部材および外被材（容器）への突き刺し力となる。
【００９１】
ここでの軟化とは、制御部材の強度が低下して貫通孔が生じうるようになることである。従って、ガラスの軟化温度や樹脂の軟化温度などは通常定義されている温度と異なる場合がある。従って、軟化する温度は物質により一意的なものではなく、制御部材に加わる突き刺し力との兼ね合いで決定する。
【００９２】
つまり、制御部材に加えられる突き刺し力が大きい場合は、制御部材の強度が大きくても変形して貫通孔が生じうるため軟化する温度は通常定義されている温度より低くなる。貫通制御手段に加えられる力が小さい場合は、制御部材の軟化温度は、通常定義されている軟化温度に近くなる。
【００９３】
また、熱可塑性素材は熱可塑性樹脂であることが好ましい。制御部材の軟化温度は、真空機器の構成要素の軟化温度より低いことが必須である。熱可塑性樹脂は、金属、硝子等の熱可塑性素材に比較して著しく軟化温度が低いため、真空機器の構成要素より軟化温度が低くなることは容易である。従って、制御部材を熱可塑性樹脂とすることで、真空機器の構成の自由度を向上することができる。
【００９４】
また、制御部材の設置場所も限定するものではないが、外被材と貫通孔をあける部材の間に置くことで、簡便に作成でき、かつ、確実に制御できるため歩留まりが高い。
【００９５】
また、貫通孔をあける部材は鋭利な金属が良い。外被材（容器）に貫通孔が生じる温度は、真空機器に加わる温度を低減するため、可能な限り低くすることが望ましい。このために、外被材（容器）の単位面積あたりに加わる力を大きくし、外被材（容器）の軟化の程度が小さくても貫通孔が生じるようにすることが望ましい。
【００９６】
外被材（容器）の単位面積に加わる力を大きくすることは、外被材（容器）に突き刺し力を加える部材と、外被材（容器）の接触面積を小さくすることで達成される。外被材（容器）に突き刺し力を加える部材と、外被材（容器）の接触面積を小さくするには、外被材（容器）に突き刺し力を加える部材が外被材（容器）と接触する部分を鋭利な形状とすればよい。
【００９７】
この際、外被材（容器）に突き刺し力を加える部材が外被材（容器）と接触する部分の軟化温度が、外被材（容器）の軟化温度より低いか同等の場合、外被材（容器）の軟化温度では、その鋭利性が失われてしまう。従って、外被材（容器）に突き刺し力を加える部材が外被材（容器）と接触する部分の軟化温度は外被材（容器）の軟化温度より著しく高いことが求められる。金属は樹脂より軟化温度が著しく高いため、以上のような条件を満たすことができる。
【００９８】
金属としては、鉄、銅、アルミニウム等、通常、構造体として用いられるものを用いることが望ましい。また、単独の金属ではなく、ステンレス、ジュラルミン等、構造体として用いることができる合金を用いても良い。
【００９９】
また、請求項３に記載の真空断熱箱体の発明は、請求項２に記載の発明において、前記貫通孔をあける部材が、弾性力により前記容器に突き刺し力をかけ、貫通孔を生じさせるものである。
【０１００】
外被材（容器）に突き刺し力を加える部材が外被材（容器）に突き刺し力を加え続けるためには、その一部を弾性体で構成し、突き刺し力を加えその突き刺し力が開放されようとする作用で外被材（容器）に力を加える現象が利用できる。クリップで物体を挟む事等がこれに該当する。弾性体がばねであることにより、外被材（容器）に加える力を容易に制御できる。
【０１０１】
また、弾性体で突き刺し力を加える手法の別の一例としては、ばねの部材を縮めた状態で押し付けておくことで突き刺し力を外被材（容器）に加え続けるため、外被材（容器）の温度が上昇することにより貫通制御手段の熱可塑性素材が軟化して、外被材（容器）に貫通孔が生じる。
【０１０２】
また、請求項４に記載の真空断熱箱体の発明は、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いて、前記気体吸着材が、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトであるものである。
【０１０３】
銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトは、不活性な窒素も吸着する数少ない吸着材であり、単位重量あたりの空気吸着量も多く、空気吸着能は非常に優れているが、気体と水分のいずれに対しても非常に高活性である。このため水分吸着材で水分を吸着しきった気体を気体吸着材に到達させることが必要である。気体吸着材と水分吸着材を収容する空間をつなぐ仕切りの通気性を適正化することにより、気体が水分吸着材付近に留まる時間を長くすることで、水分を含む量が少ない気体が気体吸着材に到達する。
【０１０４】
本発明の請求項５に記載の真空断熱箱体の発明は、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、前記芯材が、平均一次粒子径１００ｎｍ以下の乾式シリカであるものである。
【０１０５】
平均一次粒子径１００ｎｍ以下の乾式シリカは空隙間距離が小さく、平均自由行程が小さいため、真空断熱材（真空断熱箱体）の芯材として優れたものであり、特に圧力依存性に優れ、長期信頼性に優れた芯材であるが、排気抵抗が大きいという問題がある。
【０１０６】
そこで、空間内を粗引き後、排気口を封止し、空気吸着デバイスを発現することで、空気吸着材により減圧するケミカル真空ポンプによって、放置している間に減圧することが可能となり、減圧工程を短縮することが可能となる。
【０１０７】
また、ケミカル真空ポンプ効果は、乾式シリカよりも排気抵抗が小さい芯材であっても適用することは可能である。機械式真空ポンプによる減圧時間、吸着材コスト、断熱性能と総合して、適用を勘案することが好ましい。
【０１０８】
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、この発明が限定されるものではない。
【０１０９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における真空断熱箱体に用いた気体吸着デバイスの開封前の状態を示す概略断面図、図２は、本発明の実施の形態１における真空断熱箱体に用いた気体吸着デバイスの開封後の状態を示す概略断面図、図３は、本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の概略断面図である。
【０１１０】
図１、図２に示すように、本実施の形態の気体吸着デバイス１は、気体吸着材２と、水分吸着材３と、アルミ箔を含むプラスチックラミネートフィルム（気体難透過性素材）からなる軟包材で構成された容器４とからなり、容器４は内部が通気性を調節可能な不織布からなる仕切り５により２つの収納空間に仕切られており、気体吸着材２と水分吸着材３はそれぞれ容器４の異なる収容空間に収容されている。なお、仕切り５により仕切られた２つの収容空間が、気体吸着材２または水分吸着材３を収容する収容空間の厚み方向に対して略垂直な方向に並んでいる。
【０１１１】
また、水分吸着材３が収容されている収容空間を形成している容器４にはクリップ状の突き刺し力を加える部材１０により突き刺し力が加えられている。さらに、突き刺し力を加える部材１０と水分吸着材３が収容されている収容空間を形成している容器４との間には鋭利な形状の貫通孔をあける部材１１が設けられており、さらに、貫通孔をあける部材１１と水分吸着材３が収容されている空間を形成している容器４との間には熱可塑性素材からなる制御部材１２が設けられている。
【０１１２】
図３に示すように、真空断熱箱体１３は、ステンレス（気体難透過性素材）からなる外箱１４と内箱１５と芯材１６とからなり、外箱１４と内箱１５との間の空間１７に芯材１６を設置し、外箱１４と内箱１５を接合することで空間１７を密閉し、外箱１４に設置し、空間１７と外気を連通する排気口１８から、空間１７の空気を排気し、減圧後、排気口１８を封止することで、真空断熱箱体１を構成する。また、内箱１５には内部にお湯や冷水等を出し入れするための開口部１９がある。また、気体吸着デバイス１は空間１７内に設置する。
【０１１３】
以上のように構成された真空断熱箱体について、以下、図１、図２および図３の動作、作用を説明する。
【０１１４】
まず、図１に示すように、気体吸着デバイス１の保存時には、気体吸着材２は、気体難透過性素材からなる容器４内部に真空封止されているため、気体吸着デバイス１を長時間大気中に放置しても、気体吸着材２は気体に触れないため、劣化せず、長時間大気中で保存することができる。
【０１１５】
次に、図２において、気体吸着デバイス１が加温されることにより、制御部材１２が軟化し、突き刺し力を加える部材１０によって、貫通孔をあける部材１１には常に突き刺し力がかかっているため、制御部材１２に貫通孔が生じ、さらに、水分吸着材３が収容されている収容空間を形成している容器４に貫通孔を生じることで、気体吸着材２は外気と連通し、気体吸着能を発現する。
【０１１６】
貫通孔をあける部材１１により生じた貫通孔の通気性は、仕切り５の通気性に比較して大きくされているため、水分吸着材３を収容した収容空間に侵入した気体は内部で淀むことになる。この間に気体に含まれる水分は、水分吸着材３により除去されるため、仕切り５を経て気体吸着材２に到達する気体は水分を含む量が非常に低減されている。
【０１１７】
従って、気体吸着材２はその吸着能力の大部分を気体の吸着に発揮できるため効率的に気体を吸着することができる。
【０１１８】
ここで、水分吸着材３は粉末状であるため、単位重量あたりの表面積が大きいため、より短時間で気体中の水分を除去できる。このため、水分吸着材３を収容する収容空間での滞在時間が短くても水分を除去できる。従って、仕切り５の通気性を大きくすることが可能であり、単位時間当たりにより大量の気体を吸着することが可能である。以上の手段により、短時間で大量の気体を吸着することが必要な場合においても使用可能な気体吸着デバイス１を得ることができる。
【０１１９】
気体吸着材２は空気を吸着する場合には銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトが、単位重量あたりの空気吸着量が多く、かつ、不活性で吸着しにくい窒素も吸着でき、好ましい。
【０１２０】
以上のような手段により、保存時、真空断熱箱体への適用時のいずれの場合においても、長期間にわたる真空度の維持が可能となる。
【０１２１】
なお、本実施の形態では、容器４の内部を２つの収容空間に仕切ったが、これに限らず、少なくとも２つ以上の収容空間に仕切っても構わない。
【０１２２】
また、気体吸着デバイス１外の気体を吸着する際、気体は水分吸着材３を収容した収容空間を通り、含まれる水分は吸着され、気体吸着材２を収容した収容空間には水分が少ない気体となって到達するようにする。
【０１２３】
また、仕切りにより仕切られた２つ収容空間が、気体吸着材２または水分吸着材３を収容する収容空間の厚み方向に対して略垂直な方向に並ぶようにしているので、気体吸着デバイス１の厚さは、気体吸着材２を収容する収容空間または水分吸着材３を収容する収容空間のどちらか厚い方の厚みにほぼ等しくなる。
【０１２４】
収容空間に収容する気体吸着材２と水分吸着材３（または、気体吸着材２または水分吸着材３を収容する収容空間）の最大厚さを調節することにより、気体吸着デバイス１の厚さを調節することができる。薄型化された気体吸着デバイス１を適用することにより、真空断熱箱体（の壁厚）を薄型化することが可能である。
【０１２５】
また、真空断熱箱体を封止後に連通を行うため、気体吸着デバイス１に、気体吸着材２で吸着困難な気体が存在すると、真空封止後の真空機器内に残ってしまう。従って、気体吸着デバイス１内部は予め真空にしておく必要があり、その圧力は１００Ｐａ以下が望ましい。
【０１２６】
また、気体吸着材２を収容する収容空間と水分吸着材３を収容する収容空間との仕切り５の通気性が大き過ぎる場合は、水分吸着材３が水分を吸着しきれず、気体吸着材２に水分が到達し、水分吸着材３が劣化してしまう。一方、気体吸着材２を収容する収容空間と水分吸着材３を収容する収容空間との仕切り５の通気性が小さ過ぎる場合は、気体吸着材２に気体が到達せず、気体吸着材２の吸着特性を発揮することが困難になる。
【０１２７】
そこで、仕切り５として連続多孔体を用いることにより、バルク部はスペーサとして、空隙部は気体が通過する仕切り５として作用するため、これらの条件を満足することができる。
【０１２８】
また、本実施の形態では、仕切り５を構成する連続多孔体に、不織布を用いている。
【０１２９】
気体吸着デバイス１を真空断熱材７などの軟包材で被われた真空機器に適用する際、気体吸着デバイス１には大気圧が加わり、空間をつなぐ仕切り５の空隙を狭める力が加わる。不織布は典型的な連続多孔体であり、優れた通気性を有している。また、適切な素材、製法を選択することにより圧力が加わった際の圧縮率を調節することができる。従って、大気圧下でも気体吸着デバイス１の空間をつなぐ仕切りの空隙を適切に保持することができる。
【０１３０】
また、不織布はその製法中に、布のように織るプロセスを経ないことから安価に得ることが可能であり、これを用いることにより、気体吸着デバイス１を安価に得ることができる。さらに、不織布は折り曲げる力に対する形状自由度が大きいため、気体吸着デバイス１の容器が軟包材であれば、気体吸着デバイス１の折り曲げ自由度も大きくなり、より汎用的な用途に用いることが可能になる。
【０１３１】
また、本実施の形態１では、容器４の気体難透過性素材に、プラスチックラミネートフィルムを用いたものである。
【０１３２】
プラスチックラミネートフィルムは軟包材であり、折り曲げ力に対する形状自由度が大きい。従って、プラスチックラミネートフィルムを容器として用いることにより、気体吸着デバイスの折り曲げ力に対する形状自由度が大きくなる。さらに、アルミ箔をラミネートすることにより、優れたバリア性を得ることができ、気体吸着材２を長期間保存することが可能となる。
【０１３３】
水分吸着材３に粉末状のＣａＯが、コスト、潮解性の有無等から最も好ましい。
【０１３４】
また、貫通孔をあける部材は鋭利な形状が好ましく、強度は突き刺し力を加える部材１０により加わる突き刺し力と制御部材１２および容器４の強度との相関によるので、限定できないが、材質は金属のような硬いものが好ましい。樹脂であっても構わないが、制御部材１２および容器４に貫通孔が生じるだけの強度が必要である。
【０１３５】
突き刺し力を加える部材１０も限定するものではないが、クリップやばねのような弾性原理を用いる方が、簡便で好ましい。また、磁力による突き刺し力を加える部材も、突き刺し力を加えるタイミングを調整でき、好ましい。
【０１３６】
また、制御部材１２は熱可塑性素材であれば特に限定はしないが、金属、ガラス、樹脂が好ましく、特に樹脂材料は熱軟化温度が低く、より好ましい。また、制御部材１２は容器４の内側にあっても良いが、取り扱い性、信頼性から、貫通孔をあける部材１１と容器４の間に設置することが好ましい。
【０１３７】
また、図３において、真空断熱箱体１３は外箱１４と内箱１５の間に芯材１６を設置し、密閉後、排気口１８から減圧し、減圧後封止する。その後、真空断熱箱体１３を加温することで図１、図２で示したように気体吸着デバイス１の吸着能を発現させ、空間１７内の残存空気を吸着するとともに、外箱１４と内箱１５から侵入する空気を吸着し、真空度を維持する。
【０１３８】
しかし、真空断熱箱体１３のような形状の場合、排気口１８の断面積が小さいため、排気抵抗が高く、減圧に時間がかかってしまう。排気口を大きくしても良いが、その場合、ラミネートフィルムと異なり、容易に封止できず、ステンレスのような金属では溶接やロウ付けが必要となり、封止が困難になる。さらに、芯材１６が乾式シリカのような平均一次粒子径が１００ｎｍ以下の微細な材料であると、断熱性能は優れ、特に圧力依存性に優れるが、排気抵抗が高く、減圧に非常に時間がかかり、工数が増える。そこで、このような場合、排気口１８からの機械的真空ポンプによる減圧を比較的短時間で減圧できる１３００Ｐａ程度の粗引きまでとする。
【０１３９】
そして、排気口１８を封止後、真空断熱箱体１３を加温することで、図１、図２で示したように気体吸着デバイス１の吸着能を発現する。そして、機械的真空ポンプで排気し切きれなかった残存空気を、気体吸着材２で吸着するケミカル真空ポンプとして活用し、工数短縮を図ることが好ましい。ケミカル真空ポンプとしても作用させる際は、気体吸着材２および水分吸着材３の量を残存空気量にあわせ、増量させる必要がある。
【０１４０】
外箱１４と内箱１５は箱体としての形状を維持する必要があり、本実施の形態で１ではステンレスを用いたが、樹脂や他の金属、ガラスの成形体でも構わない。金属の場合ガスバリア性や耐久性に優れるため、信頼性の面でより好ましい。樹脂の場合、成形性に優れるため、形状自由度が必要な際に好ましい。
【０１４１】
また、樹脂材を用いる際は、気体難透過性樹脂であるエチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ＭＸナイロン、ポリビニルアルコール等を用いるのが好ましく、また、樹脂材料に金属箔のインサート成形、金属メッキ、金属蒸着や、シリカ、ダイヤモンドライクカーボン、アルミナ等の無機材料を蒸着・コーティングし、気体難透過性を向上させることが好ましい。
【０１４２】
また、形状は限定させるものではないが、図３のような開口部１９を持つような形状の方が保温用途に用いる際は好ましい。また、凹凸のある異型状の真空断熱材として用いても構わない。
【実施例】
【０１４３】
（実施例１）
実施例１は実施の形態１の気体吸着デバイスおよび真空断熱箱体の具体例であり、実施の形態１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。
【０１４４】
実施例１の気体吸着デバイス１は、気体吸着材２として、粉末状の銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトを用いた。
【０１４５】
水分吸着材３として、粒状の平均粒子径が１０μｍのＣａＯを１０ｇ用いた。気体吸着デバイス１の容器４として、厚さ１５μｍのナイロン、厚さ２５μｍのナイロン、厚さ６μｍのアルミニウム箔、厚さ５０μｍの低密度ポリエチレンフィルムの順にラミネートされたラミネートフィルムを用いた。
【０１４６】
仕切り５は厚さ１００μｍ、幅１０ｍｍの不織布である。
【０１４７】
気体吸着デバイス１は、アルゴン雰囲気中で以下の手順で作製した。
【０１４８】
長方形のプラスチックラミネートフィルムの低密度ポリエチレン同士を向かい合わせて不織布を挟み、ポリプロピレンフィルム側から熱溶着し、この部分を共通の底辺としてもつ３方シール袋を形成する。
【０１４９】
一方に気体吸着材２、他方に水分吸着材３を挿入し、チャンバーに設置後１０Ｐａで減圧封止を行った。このようにして作製された気体吸着デバイス１の厚さは、２ｍｍであった。
【０１５０】
次に水分吸着材３が収容されている収容空間を形成している容器４に突き刺し力を加える部材１０は、ステンレス製のクリップであり、挟み込み接触する部分には貫通孔をあける部材１１であるステンレス性の針がついており、針先には直径５ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリエチレンテレフタレート片を制御部材１２として取り付け、制御部材１２（ポリエチレンテレフタレート片）と水分吸着材３が収容されている収容空間を形成している容器４が接するようにする。
【０１５１】
上記の通り構成された気体吸着デバイス１を用いて一辺が１６ｃｍの略立方体の真空断熱箱体１３を作製した。真空断熱箱体１３の芯材１６として乾式シリカ９５ｗｔ％にカーボンブラックを５％加え、混合したものを用いた。
【０１５２】
外箱１４と内箱１５にはステンレスを用い、空間１７は厚さ１５ｍｍとし、あらかじめ気体吸着デバイス１を設置し、外箱１４と内箱１５を接合後、芯材１６を排気口１８から０．１３０ｇ／ｃｍ３の密度で充填した。外箱１４と内箱１５は各辺をＴＩＧ溶接で接合し、外箱１４と内箱１５は開口部１９の接触箇所で溶接されている。
【０１５３】
芯材１６を封入後、あらかじめ外箱１４に取り付けておいた排気口１８から約６０分減圧することで、１０００Ｐａまで減圧し、排気口１８をピンチし、ロウ付けで封止した。そして、真空断熱箱体１３を９０℃まで加温し、２時間放置すると、加温された気体吸着デバイス１の制御部材１２が軟化し、貫通孔をあける部材１１である針が突き刺し力を加える部材１０により押し付けられているので、制御部材１２の軟化によりこの力に耐え切れなくなり、貫通孔が生じる。この結果、まず、気体吸着デバイス１内部の水分吸着材３と真空断熱箱体１１内の空間１５が連通し、水分吸着材３が水分を吸着した後、仕切り５を通じて、気体吸着材２が空気を吸着する。
【０１５４】
この真空断熱箱体１３を１ヶ月大気中で保存した後の内圧は１００Ｐａであり、空間１７の残存空気を吸着し、ケミカル真空ポンプとして機能しているとともに、外箱１４、内箱１５を通じて侵入する気体を吸着していることがわかる。
【０１５５】
また、ＣａＯの水分吸着量を調べるため、重量増加量を測定した結果、０．４５ｇ増加していたことから、初期重量に対して４．５％の水分を吸着していることがわかる。
【０１５６】
（比較例１）
実施例１において、水分吸着材３を用いない場合、真空断熱箱体１３の内部の圧力を計測すると、７００Ｐａであった。実施例１に比較して圧力が高くなっているが、これは気体吸着デバイスに水分吸着材３を用いていないため、気体吸着材２が水分を吸着することにより、気体の吸着能力が低減したためである。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明にかかる気体吸着デバイスは、高活性の気体吸着材の気体吸着特性を十分に発揮させ、減圧行程を短縮で気、薄型化が可能であるため、真空断熱箱体に好適で、内部を真空にすることにより機能を発現する真空機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体に使用した気体吸着デバイスの開封前の状態を示す概略断面図
【図２】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体に使用した気体吸着デバイスの開封後の状態を示す概略断面図
【図３】本発明の実施の形態１における真空断熱箱体の概略断面図
【符号の説明】
【０１５９】
１ 気体吸着デバイス
２ 気体吸着材
３ 水分吸着材
４ 容器
５ 仕切り
１０ 突き刺し力を加える部材
１１ 貫通孔をあける部材
１２ 制御部材
１３ 真空断熱箱体
１４ 外箱
１５ 内箱
１６ 芯材
１７ 空間
１８ 排気口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ気体難透過性素材からなる外箱及び内箱と、芯材と、気体吸着デバイスとからなり、前記外箱と前記内箱との間に形成される空間に前記芯材と前記気体吸着デバイスとを配置し、前記外箱に設けた排気口から前記空間内の空気を排気して前記空間を減圧封止してなる真空二重壁構造を有する真空断熱箱体であって、前記気体吸着デバイスは、気体吸着材と、水分吸着材と、気体難透過性素材からなる容器とからなり、前記容器は内部が通気性を調節可能な仕切りにより少なくとも２つ以上の収容空間に仕切られており、前記気体吸着材と前記水分吸着材はそれぞれ前記容器の異なる収容空間に収容されていることを特徴とする真空断熱箱体。
【請求項２】
熱可塑性素材からなり軟化するまで前記水分吸着材が収容されている前記収容空間を形成している前記容器に貫通孔が生じることを防ぎ、前記気体吸着材が前記容器の外部の気体を吸着することを防止する制御部材と、軟化する前の前記制御部材に対しては前記制御部材を貫通しない程度の力で前記制御部材に突き刺し力を加え続けており所定の温度上昇で軟化した前記制御部材に対しては前記突き刺し力で前記制御部材を変形させて前記制御部材および前記水分吸着材が収容されている前記収容空間を形成している前記容器に貫通孔をあける部材とを有する請求項１に記載の真空断熱箱体。
【請求項３】
前記貫通孔をあける部材が、弾性力により前記容器に突き刺し力をかけ、貫通孔を生じさせることを特徴とする請求項２に記載の真空断熱箱体。
【請求項４】
前記気体吸着材が、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の真空断熱箱体。
【請求項５】
前記芯材が、平均一次粒子径１００ｎｍ以下の乾式シリカである請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の真空断熱箱体。
【請求項１】
それぞれ気体難透過性素材からなる外箱及び内箱と、芯材と、気体吸着デバイスとからなり、前記外箱と前記内箱との間に形成される空間に前記芯材と前記気体吸着デバイスとを配置し、前記外箱に設けた排気口から前記空間内の空気を排気して前記空間を減圧封止してなる真空二重壁構造を有する真空断熱箱体であって、前記気体吸着デバイスは、気体吸着材と、水分吸着材と、気体難透過性素材からなる容器とからなり、前記容器は内部が通気性を調節可能な仕切りにより少なくとも２つ以上の収容空間に仕切られており、前記気体吸着材と前記水分吸着材はそれぞれ前記容器の異なる収容空間に収容されていることを特徴とする真空断熱箱体。
【請求項２】
熱可塑性素材からなり軟化するまで前記水分吸着材が収容されている前記収容空間を形成している前記容器に貫通孔が生じることを防ぎ、前記気体吸着材が前記容器の外部の気体を吸着することを防止する制御部材と、軟化する前の前記制御部材に対しては前記制御部材を貫通しない程度の力で前記制御部材に突き刺し力を加え続けており所定の温度上昇で軟化した前記制御部材に対しては前記突き刺し力で前記制御部材を変形させて前記制御部材および前記水分吸着材が収容されている前記収容空間を形成している前記容器に貫通孔をあける部材とを有する請求項１に記載の真空断熱箱体。
【請求項３】
前記貫通孔をあける部材が、弾性力により前記容器に突き刺し力をかけ、貫通孔を生じさせることを特徴とする請求項２に記載の真空断熱箱体。
【請求項４】
前記気体吸着材が、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の真空断熱箱体。
【請求項５】
前記芯材が、平均一次粒子径１００ｎｍ以下の乾式シリカである請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の真空断熱箱体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１６８２０２（Ｐ２００９−１６８２０２Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８８８０（Ｐ２００８−８８８０）
【出願日】平成２０年１月１８日（２００８．１．１８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「高性能、高機能真空断熱材」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１８日（２００８．１．１８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「高性能、高機能真空断熱材」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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