JP6660871B2 - 真空断熱材および保温装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空断熱材および保温装置に関する。

冷蔵庫等の省エネルギー化のための対策の１つとしては、庫内と外部との間の断熱性能を高めることが挙げられる。近年、高性能な断熱材として、真空断熱パネル（ＶＩＰ：Vacuum Insulation Panel）などの真空断熱材が、冷蔵庫等に使用され始めている。

真空断熱材は、ウレタンやガラスファイバー等のコア材を気密性のあるシート（外包材）で密封してなる構造体を備え、その内部空間は真空に保たれた真空室となっている。

しかし、この真空室内では、製造時に真空排気で排気しきれなかった大気などが残留ガスとして存在する。真空室中の残留ガスの成分は、通常は、窒素ガス、酸素ガス、アルゴンガス、二酸化炭素ガス、水素ガス、水蒸気などの大気成分である。なお、外包材を透過して真空室内に大気成分が侵入したり、コア材、外包材等の構成材料から真空室内にガスが放出されたりする可能性もある。

真空室内に存在するこれらのガスは、その熱伝導によって真空断熱材の断熱性能を低下させる。このため、一般的に、真空断熱材の断熱性能の低下を抑制し、断熱性能を維持または向上させるために、残留ガスの種類と量に応じた適切なガス吸着材が真空室内に設置されている。

ここで、上記の真空室中の残留ガスのうち、水素ガスは、他のガスに比べて熱伝導率が高い。真空断熱材の真空室内では、水素ガスの熱伝導率は、窒素ガスの約３．７倍、酸素ガスの約４倍であることが分かっている。

また、大気中の水素ガスの比率は他のガスに比べて微量であるが、水素は分子量が小さく外包材を透過し易いため（例えば、特許文献１：特開２００６−４６５１２号公報の［００１０］参照）、真空断熱材の真空室内に予想以上の高い比率で水素ガスが存在する場合がある。また、他の要因により、真空断熱材の真空室内に予想以上の高い比率で水素ガスが存在する場合もある（例えば、特許文献２：特表２０１５−５０９８２７号公報の［０００４］参照）。

したがって、真空断熱材の断熱性能を維持または向上させるためには、真空室内から水素ガスを優先的に除去することが望ましい。

真空断熱材の真空室内から水素ガスを除去する方法としては、真空断熱材の真空室内に、水素ガスを吸着除去するための水素吸着材（水素吸着性金属など）を収納することが知られている。そのような水素吸着材の使用は、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている。

特開２００６−４６５１２号公報 特表２０１５−５０９８２７号公報

従来の真空断熱材のように、真空室内の水素ガスの除去のために水素吸着材を真空室内に収納する場合、水素吸着材として希少金属が使用されることが多い。この場合、除去すべき水素の量が多くなると、水素吸着材として使用される希少金属の量も増加する。希少金属の使用量が増加すると、真空断熱材の廃棄等による環境負荷が大きくなり、真空断熱材のコストも高くなってしまうという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑み、真空断熱材の真空室内において、断熱性能の低下原因となる水素ガスの量を低減することができ、かつ、水素の除去のために用いる希少金属の使用量を従来よりも低減させることができる、真空断熱材、および、それを用いた保温装置を提供することを目的とする。

本発明に係る真空断熱材は、外包材によって形成され、真空に保たれた真空室と、真空室内に設けられた水素酸化触媒および水分吸着材と、を備える。

本発明によれば、真空断熱材の真空室内において、断熱性能の低下原因となる水素ガスの量を低減することができ、かつ、水素の除去のために用いる希少金属の使用量を従来よりも低減させることができる、真空断熱材、および、それを用いた保温装置を提供することができる。

実施の形態１における真空断熱材を示す断面模式図である。 実施の形態１における水素酸化触媒および水分吸着材を示す断面模式図である。 実施の形態２における真空断熱材を示す断面模式図である。 実施の形態３における水素酸化触媒を示す断面模式図である。 実施の形態４における水素酸化触媒および水分吸着材を示す断面模式図である。 実施の形態５における真空断熱材を示す断面模式図である。 実施の形態６における冷蔵庫の構成を示す模式図である。 比較例の真空断熱材における真空室内の残留ガスについて、ガス種毎の組成比率を示す円グラフである。 比較例の真空断熱材における真空室内の残留ガスについて、ガス種毎の熱伝導への寄与比率を示す円グラフである。 実施の形態１の真空断熱材について、比較例に対する残留ガス低減の効果を示す円グラフである。 実施の形態１の真空断熱材について、比較例に対する熱伝導低下の効果を示す円グラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表す。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の真空断熱材の断面図である。図１を参照して、本実施の形態の真空断熱材１は、外包材１１によって形成された真空室１０を備える。また、真空室１０内に、コア材１０ａとバッグ１２とを備える。

図２は、実施の形態１における水素酸化触媒および水分吸着材（図１に示すバッグ１２）を示す断面模式図である。図２を参照して、バッグ１２は、水素酸化触媒２１と水分吸着材２２とを備える。

（外包材）
外包材１１は、通常、気密性を有している。外包材１１としては、真空断熱材の外包材（外被材）として用いられる種々公知の材料を用いることができる。

外包材１１は、例えば、樹脂フィルムを含むフィルム状の可撓性材料からなる。このように、外包材１１のみでは真空室の形状を維持できない場合は、後述するコア材１０ａによって真空室の形状を維持する必要がある。

樹脂フィルムを構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、エチレン−ビニル酢酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体などが挙げられる。

外包材１１は、真空室１０内の真空を維持するために、ガスバリア性を有していることが好ましい。ガスバリア性を有する外包材１１としては、例えば、アルミニウムなどの金属の薄膜と樹脂フィルムとからなる積層フィルムを使用することができる。

なお、外包材１１は、樹脂フィルムを含まない金属（ステンレス、アルミ、銅など）、セラミック、ガラス等からなる硬質部材であってもよい。このように、外包材１１のみで真空室の形状を維持できる場合は、コア材１０ａを用いなくてもよい。

真空室１内（外包材１１の内部）は、真空に保たれている。ここで、「真空」とは、「大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間内の状態」である。これは１気圧に対してではなく、周囲の圧力に対して減圧された状態を意味する。

ここで、真空の真空度は、好ましくは低真空（１００Ｐａ以上）および中真空（１００〜０．１Ｐａ）である。

なお、真空断熱材の外包材１１は、樹脂フィルム等から構成され、可撓性を有している場合が多く、コア材１０ａによって真空室の形状を維持している場合が多い。このため、外包材１１の強度の点から、真空室内の真空度は低真空または中真空であることが多い。なお、一般的な真空断熱材の真空度は、例えば、１〜２００Ｐａである。

（コア材）
コア材１０ａは、外包材１１の内部（真空室１０内）が真空になったときでも、外包材１１の形状を維持することのできる保形性を有し、かつ、真空室１０内の真空空間を形成するための空隙等を有する部材である。

コア材１０ａとしては、真空断熱材のコア材（芯材）として用いられる種々公知の材料を用いることができる。具体的なコア材１０ａとしては、例えば、ガラス繊維（グラスウール）等の繊維集合体、発泡ウレタンなどの多孔体、ビーズなどが挙げられる。

（水素酸化触媒）
水素酸化触媒２１は、水素と酸素とから水を生成する反応（水素酸化反応）に対する触媒能を有する部材である。

図２において、水素酸化触媒２１は、膜状であり、バッグ１２の外表面の一部に形成されている。ただし、これに限定されず、水素酸化触媒２１は、バッグ１２の表面（外表面および内表面）の少なくとも一部に形成することができる。

なお、膜状の水素酸化触媒２１の形成位置は、バッグ１２の表面のどの位置であってもよい。ただし、膜状の水素酸化触媒２１がバッグ全体を覆ってしまわないようにする必要がある。膜状の水素酸化触媒２１がバッグ全体を覆ってしまうと、水分（水蒸気）がバッグの内部に浸入できず、水分吸着材２２による水分の吸着ができなくなってしまうためである。

また、膜状の水素酸化触媒２１は、ガスが衝突しやすいように表面積が広いことが好ましいが、必ずしも完全な膜である必要はない。

また、本実施の形態では、水素酸化触媒２１を水分吸着材２２が収納されるバッグ１２の表面に形成したが、水素酸化触媒２１は、真空断熱材の外包材１１の内部（すなわち、真空室１０内）であれば、どこに配置されていてもよい。

なお、バッグ１２は、通気性を有する材質からなる。バッグ１２の材質としては、例えば、不織布、多数の細孔を有するシートなどが挙げられる。

バッグ１２の表面の少なくとも一部に形成される膜状の水素酸化触媒２１としては、例えば、水素酸化触媒のスパッタ膜などが挙げられる。

水素酸化触媒の材料としては、水素酸化反応の触媒能を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、水素酸化反応の触媒能を有する金属が挙げられる。

水素酸化反応の触媒能を有する金属としては、例えば、白金、銅等の遷移金属、ニッケル、銅−酸化クロム、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、および、それらの合金等が挙げられる。水素酸化触媒の材料は、好ましくは白金（Ｐｔ）およびパラジウム（Ｐｄ）を含み、より好ましくは白金パラジウム合金（Ｐｔ−Ｐｄ合金）である。

なお、水素酸化触媒としては、種々公知の水素酸化触媒を用いることができる。例えば、特表２０１５−５１７９００号公報に開示される水素酸化触媒（水素酸化反応の触媒能を有する貴金属等を含むゼオライトなど）を用いることができる。なお、特表２０１５−５１７９００号では、水素酸化触媒は、原子力発電所等において水素を除去するために使用されるものであり、水素酸化触媒を真空断熱材の真空を維持するために用いることは記載されていない。

水素酸化触媒は、水素吸着能を有していなくてもよい。本実施の形態においては、真空室内の水素は、水素酸化反応により水（水蒸気）として除去されるため、水素を直接除去する必要はないからである。

なお、一般的な水素吸蔵合金は、水素が結晶構造にならい規則的に配置されることで大量の水素を保持できるが、ここでいう「水素吸着能を有していない」とは、水素吸蔵合金のように水素を保持する結晶構造を有しないことを指す。金属中への水素の溶解、表面への水素の吸着などを有しないことではない。

なお、水素酸化触媒が水素吸着能を有していない場合、水素酸化触媒に吸蔵された水素が真空室中に再放出されることがないため、より確実に真空室内の水素ガスを除去することができる。

また、本実施の形態においては、コスト面などから、水素酸化触媒の使用量を低減させることが望ましく、特に水素酸化触媒が貴金属（希少金属）である場合はそのことが望まれる。本実施の形態においては、スパッタリングにより膜状の水素酸化触媒２１の膜を形成することで、触媒材料の使用量を低減させることができる。

なお、膜状の水素酸化触媒２１がスパッタ膜である場合、完全な膜が形成される前の状態でスパッタリングを終了し、水素酸化触媒のスパッタ膜をできる限り薄く形成することが好ましい。これにより、触媒材料の使用量を低減できると共に、水素酸化触媒の表面積を増加させて、触媒活性（反応速度）を高めることができる。

（水分吸着材）
水分吸着材２２は、水蒸気（水分）を吸着する部材である。

水分吸着材２２は、表面積を大きくし、水分の吸着速度を上げるために、粉状、粒子状等であることが好ましい。図２においては、粉状の水分吸着材２２が、バッグ１２の内部に分散した状態で収納されている。

水分吸着材２２の材料は、水分（水蒸気）を吸着する能力を有する材料であれば特に限定されない。具体的な水分吸着材２２の材料としては、例えば、酸化カルシウム（ＣａＯ）、ゼオライトが挙げられる。

本実施の形態では、水分吸着材２２が収納されたバッグ１２の表面に水素酸化触媒２１が形成されているため、真空断熱材１の組み立ての際に、外包材１１の中にそのバッグを収納すればよく、水分吸着材と水素酸化触媒とを別々に収納するよりも、組み立て操作を容易に行うことができる。

本実施の形態の真空断熱材においては、製造後、真空室１０内の残留ガスである水素は、水素酸化触媒２１の表面で、残留ガスである酸素と反応して水分子に変わる。すなわち、水素分子２個と酸素分子１個から、水分子２個が生成する。この水分子は、水素酸化触媒２１の表面から離脱して真空室１０内を移動した後、最終的に水分吸着材２２に吸着される。このような一連の反応により、真空室１０内の残留ガスから水素および酸素が除去される。

従来の真空断熱材に用いられていた水素吸着材は、水素を除去するために水素量に応じた量が必要であった。これに対して、本実施の形態の真空断熱材１に用いられる水素酸化触媒２１は、触媒として働くため、水素ガスの量が増えても増量する必要はない。

したがって、水素ガス除去に係る材料の使用量が低減され、貴金属を含む水素酸化触媒を用いる場合でも、貴金属を含む水素吸着材を用いる場合に比べて、貴金属の使用量を低減することができ、真空断熱材のコストを低減することができる。

なお、本発明者らの試算によれば、真空室が１ｃｍ角の正方形の薄膜状（平均厚さ１０ｎｍ）である場合、その真空室内の水素ガスを直接吸着して除去するために必要な水素吸着材（パラジウム）の質量は２０ｍｇ程度である。一方、同じ真空室内の水素ガスを除去するために必要な水素酸化触媒（白金パラジウム合金）の質量は０．０１７ｍｇであり、使用量が桁違いに少ない。

（比較例）
比較例として、バッグ１２内に水分吸着材２２のみが収納され、水素酸化触媒２１が設けられていない点で、実施の形態１とは異なる真空断熱材の一例について、真空室内の残留ガスの組成を分析した。

本比較例は、パネル状の真空断熱材（真空断熱パネル）である。本比較例において、外包材はアルミ層を含む樹脂フィルムであり、コア材はガラス繊維であり、水分吸着材は酸化カルシウムの粒子である。なお、酸化カルシウムは、水蒸気および二酸化炭素を吸着するが、窒素、酸素、アルゴンおよび水素は吸着しない。

なお、組成分析は、本比較例の真空断熱材について、真空室内から残留ガスの一部を抜き取り、質量分析計を用いて残留ガスの組成を測定することにより実施した。分析の結果、得られた組成比率（体積比率）を図８に示す。

図８に示されるように、残留ガス組成は、主に、空気の構成成分である窒素、酸素、アルゴンおよび水素であった。水蒸気は、残留ガスとして残りやすい成分であるが、水分吸着材で吸収されるため微量である。なお、残留ガスの内の水素の比率は、１１体積％であった。

次に、ガス種毎に、組成比率に熱伝導率を乗じて重み付けを行った結果を図９の円グラフに示す。すなわち、図９は、比較例の真空断熱材における真空室内の残留ガスについて、ガス種毎の熱伝導への寄与比率を示している。図９に示されるように、残留ガスの内の１１体積％の水素（図８）が、全ての残留ガスによる熱伝導のうち、３１％の熱伝導に寄与することが分かる。

これに対して、本実施の形態の真空断熱材では、残留ガスである水素と酸素が反応して水蒸気として除去される。このため、ガス組成として図１０に示される白色の扇形部分（除去部分）が除去される。

なお、比較例（図８参照）では、酸素の組成比率は水素の１／２より多かったため、比較例と同様の材料で構成された真空断熱材の真空室内に水素酸化触媒を収納した場合、反応が進めば、理論的には残留ガス中の全ての水素が酸素の一部と反応し、水として除去される。

この除去部分を図９について示すと、図１１に示される白色の扇形部分（除去部分）の熱伝導が削減される。すなわち、図１１に示されるように、全ての残留ガスによる熱伝導のうち約１／３の熱伝導が削減されることになる。

なお、本実施の形態では、真空室１０内に、さらに酸素吸着材を設置してもよい。本実施の形態においては、水素の除去に残留酸素を利用している。ここで、例えば、真空室１０内の酸素のモル比率が水素の半分より多い場合は、全ての水素が一部の酸素と反応して水として除去された後に、酸素が残ることになる。この場合でも、この残りの酸素を酸素吸着材で除去することができる。これにより、さらに真空断熱材の断熱性能を高めることができる。

ただし、酸素吸着材を設置する場合は、水素と酸素との触媒反応による酸素減少速度に比べて、酸素吸着材による酸素減少速度が遅いことが好ましい。もし酸素吸着材による酸素減少速度が速いと、全ての水素が酸素と反応する前に、酸素が無くなってしまい、全ての水素を除去できなくなるからである。酸素吸着材の吸着速度を遅くするためには、例えば、酸素吸着材の粒径を大きくして表面積を小さくしたり、酸素吸着材だけを入れたバッグの気密性を上げたりすればよい。

（真空断熱材の製造）
本実施の形態の真空断熱材１の製造の一例において、バッグ１２内に水分吸着材２２を収納する工程と、バッグ１２に膜状の水素酸化触媒２１を形成する工程とは、別々に実施される。以下、膜状の水素酸化触媒（スパッタ膜）の形成方法のみについて説明し、他の工程については、一般的な真空断熱材の製造工程と同様であるため、説明は省略する。

例えば、大気圧プラズマを用いたスパッタリングにより、不織布または細孔の開いたシートからなるバッグ１２の外表面に、複数の筋状に水素酸化触媒を成膜することができる。その筋の間隔や幅は、膜状の水素酸化触媒２１が必要な面積だけ形成されるように、調整すればよい。

大気圧プラズマを用いたスパッタリングでは、均質な膜の形成が難しいが、本実施の形態においては均質な膜の形成は必要ないため、大気圧プラズマの適用が可能である。大気圧プラズマは、真空を必要としないため、前準備にかかる時間が短く、高速かつ連続的に膜状の水素酸化触媒２１を形成することが可能である。

バッグ１２の外表面に識別のための名称等を印刷する場合は、その印刷の直前または直後に、水素酸化触媒２１の成膜を行うことが好ましい。シートに、印刷と水素酸化触媒の製膜とを行い、そのシートを切断し、切断されたシートを溶着してバッグを形成することで、量産製造が行いやすい。なお、水素酸化触媒２１の成膜時にマスクを用いて、水素酸化触媒の膜で名称等を記すこともできる。

バッグ１２に水分吸着材２２を入れた後は、使用する前に水分吸着材２２がガスを吸わないように、乾燥雰囲気下、窒素雰囲気下、真空下等で保管するなどの特別な管理が必要になる。このため、管理を容易にする観点からは、バッグ１２に膜状の水素酸化触媒２１を形成する工程を、バッグ１２内に水分吸着材２２を収納する工程の前に行うことが好ましい。

なお、水素酸化触媒の代わりに、従来のように水素吸着材を用いた場合は、水素吸着材の成膜後から水分吸着材をバッグに収納するまでの間、水素吸着材への水素等の吸着を防ぐために、乾燥雰囲気下、窒素雰囲気下、真空下で保管するなどの特別な管理が必要になる。これに対して、本実施の形態では、水素酸化触媒の成膜後から水分吸着材をバッグに収納するまでの間に、特別な管理を行う必要はない。

このようにして作製した、水分吸着材２２が収納された膜状の水素酸化触媒２１付きのバッグ１２を用いて、従来と同様の方法により、真空断熱材を製造することができる。

実施の形態２．
図３を参照して、本実施の形態の真空断熱材は、膜状の水素酸化触媒２１をバッグ１２の表面に設ける代わりに、薄片状の水素酸化触媒２３を真空断熱材の真空室１０内に収納している点で、実施の形態１とは異なる。それ以外の点は、実施の形態１と基本的に同じである。

なお、図３では、水分吸着材２２が収納されたバッグ１２とは別に、薄片状の水素酸化触媒２３を真空室１０内に収納している。ただし、このような態様に限られず、薄片状の水素酸化触媒２３を水分吸着材２２が収納されたバッグ１２の内部に収納してもよい。

薄片状の水素酸化触媒２３の材料としては、実施の形態１の膜状の水素酸化触媒の材料と同様の材料を用いることができる。

本実施の形態においては、実施の形態１のように膜状の水素酸化触媒をスパッタ法等によって形成する工程が必要ない。すなわち、従来の真空断熱材の製造方法において、外包材１１の内部に薄片状の水素酸化触媒２３を収納するだけで、容易に真空断熱材の断熱性能を向上させることができる。

また、本実施の形態においては、実施の形態１に比べて、水素酸化触媒の量（面積）と水分吸着材の量とを独立に変更することが容易である。そのため、残留ガスの組成（水素量など）、真空断熱材のサイズ等に応じて、真空室に収納する水素酸化触媒の量と水分吸着材の量とを独立に最適化することができる。これにより、水素酸化触媒および水分吸着材の材料の無駄を省くことができる。また、真空室内に収納する固体の量を最少化することができるため、真空断熱材の断熱性能を高めることができる。

なお、薄片状の水素酸化触媒２３は、表面のみが触媒として機能しており、内部に存在する水素酸化触媒は触媒機能に寄与していない。したがって、この分、水素酸化触媒の使用量が多くなってしまう。このため、薄片状の水素酸化触媒２３の厚みは、取り扱い性が悪化しない程度で、薄いことが好ましい。

例えば、冷蔵庫に用いられる真空断熱材（真空断熱パネル）は、冷蔵庫の側面、天面、扉等のサイズ、冷蔵庫の機種などによって、さまざまなサイズのものが必要である。このため、水素酸化触媒２３もさまざまなサイズのものが必要になる。本実施の形態において、薄片状の水素酸化触媒２３は、自由なサイズに切り取り易いため、容易に必要なサイズのものを用意することができる点で有利である。

実施の形態３．
本実施の形態の真空断熱材は、実施の形態２の薄片状の水素酸化触媒２３の代わりに、予め、表面の少なくとも一部に膜状の水素酸化触媒２１が形成されたシート状の基材（小片に切り分けたもの）を用いる点で、実施の形態２とは異なる。それ以外の点は、実施の形態２と基本的に同じである。

シート状の基材の材料としては、例えば、ポリエチレン、ＰＥＴ等の樹脂からなるシート、不織布、紙等の有機物の繊維からなるシート、金属等の無機物からなるシート（アルミ箔、錫箔等）などが挙げられる。

これらのシートに、真空蒸着、真空下でのスパッタリング、大気圧スパッタリング等の手段を用い、白金パラジウム等の水素酸化触媒の薄膜を形成する。なお、これまでの説明と同様、水素酸化触媒の薄膜は均一である必要はない。

シート状の基材は、真空室１０内に配置される。シート状の基材は、真空室１０内の真空空間の体積を減少させず、真空空間による断熱効果を減少させることがないように、できる限り薄いことが好ましい。また、基材を構成する材料は、真空室１０内の真空度を維持するために、ガス放出の少ない材料であることが好ましく、薄くすることが可能な材料であることが好ましい。

シート状の基材の表面に触媒を製膜することにより、実施の形態２の薄片状よりも、水素酸化触媒の使用量をさらに低減することができる。

なお、本実施の形態においても、基本的に実施の形態２と同様の効果が奏される。水素酸化触媒の量（面積）と水分吸着材の量とを独立に変更することが容易である点も、実施の形態２と同様である。また、水素酸化触媒を自由なサイズに切り取り易く、容易に必要なサイズのものを用意することができる点も、実施の形態２と同様である。

シート状の基材として、不織布、紙等の繊維からなるシートを用いた場合は、例えば、図４に示されるように、繊維２４上に膜状の水素酸化触媒２１が形成される。これにより、シート状の基材の表面の凹凸により、水素酸化触媒２１の実効的な表面積が増加し、触媒活性を高めることができる。

また、図４に点線で示すように、シート状の基材における膜状の水素酸化触媒２１が形成された側とは反対側から、繊維２４間の隙間を通って触媒まで達した水素（Ｈ_２）や酸素（Ｏ_２）も水（Ｈ_２Ｏ）に変換することができるため、水素の除去を効率的に行うことができる。

実施の形態４．
本実施の形態の真空断熱材は、外包材１１の内部（真空室１０内）であって、バッグ１２以外の部材の表面に膜状の水素酸化触媒２１を形成する点で、実施の形態１とは異なる。

具体的には、膜状の水素酸化触媒２１は、例えば、外包材１１の内表面の一部、コア材１０ａの表面の一部、水分吸着材２２の表面の一部などに形成される。

以下、図５を参照して、水分吸着材２２の表面の一部に膜状の水素酸化触媒２１を形成する場合について説明する。

例えば、粒子状の水分吸着材２２（ＣａＯ粒子など）をステージ上に広げて配置した状態で、それらの片面にスパッタ法により膜状の水素酸化触媒を形成する。そして、膜状の水素酸化触媒２１が片面に形成された水分吸着材２２をバッグ１２に収納する。なお、この際に、膜状の水素酸化触媒が形成されていない水分吸着材を一緒にバッグ１２に収納してもよい。このようにして、図５に示されるようなバッグ１２を作製し、このバッグ１２を用いて本実施の形態の真空断熱材を作製することができる。

なお、本実施の形態において、膜状の水素酸化触媒２１を形成する工程のタイミングは、特に限定されない。例えば、多層シートからなる外包材１１の内表面の一部に膜状の水素酸化触媒２１を形成する場合は、複数のシートを積層して外包材１１（多層シート）を作製した後に、その一方の表面に膜状の水素酸化触媒２１を形成してもよく、外包材１１の一番内側となる単シートの一方の表面に膜状の水素酸化触媒２１を形成した後に、複数のシートを積層して外包材１１（多層シート）を作製してもよい。

別の例として、ガラス繊維からなるコア材１０ａの表面の一部に膜状の水素酸化触媒２１を形成する場合は、ガラス繊維が外包材１１の内部に収納される形状に成形された後で、ガラス繊維の表面に膜状の水素酸化触媒２１を形成してもよく、予め表面に膜状の水素酸化触媒２１が形成されたガラス繊維と、膜状の水素酸化触媒２１が形成されていないガラス繊維とを混ぜ込んだ後に、それらのガラス繊維を外包材１１の内部に収納される形状に成形してもよい。

実施の形態５．
本実施の形態の真空断熱材は、水素酸化触媒として、酸化ニッケル（ＮｉＯ）を用いる点で、他の実施の形態とは異なる。それ以外の点は、他の実施の形態と同様である。ただし、酸化ニッケルは、水素酸化触媒の機能に加え、酸素供給源としての機能を有するため、薄膜として形成する場合には、先の実施の形態よりも厚さ（全体の量）を増やす必要がある。

なお、酸化ニッケル（ＮｉＯ）の代わりに、酸化銅、酸化パラジウムなどの金属酸化物を用いてもよい。なお、金属酸化物は、水素酸化触媒と同じ金属の酸化物でもよい。

真空室１０内に酸化ニッケルを収納する形態の一例としては、実施の形態２における薄片状の水素酸化触媒２３の代わりに、酸化ニッケルの層２５ａを表面の少なくとも一部に有する薄片状の水素酸化触媒２５を用いる形態が挙げられる（図６参照）。

実施の形態１〜４では、水素の除去のために、真空室１０内に残留する酸素を利用している。このため、真空室１０内の酸素のモル比率が水素の半分未満である場合は、全ての水素を除去することができない。

これに対して、本実施の形態においては、真空室１０内の水素は、酸化ニッケル表面で、酸化ニッケルの酸素と、触媒作用により水に変換される。このため、真空室１０内の酸素のモル比率が水素の半分未満である場合でも、酸化ニッケル中の酸素を利用することで、全ての水素を除去することができる。

また、酸化ニッケルより酸素が抜けることで生成した水素酸化触媒（例えば、ニッケル）は、真空室１０内の残留酸素と反応し、酸化ニッケルとなる。これより、残留水素に加え、残留酸素も除去することができる。

薄片状の水素酸化触媒２５の表面に形成される酸化ニッケルの層２５ａの厚み、形状等は、真空室１０内の残留水素の量に応じて設計すればよい。例えば、残留水素の量が多い場合には、酸化ニッケルの粉体を用いて酸化ニッケルの層２５ａを形成し、酸化ニッケルの層２５ａの表面積を大きくすることが好ましい。

実施の形態６．
本実施の形態では、上記の真空断熱材の応用例について説明する。

上記の真空断熱材は、真空断熱材の真空室内において、断熱性能の低下原因となる水素ガスの量を低減することができ、かつ、水素の除去のために用いる希少金属の使用量を従来よりも低減させることができるものである。

したがって、上記の真空断熱材は、種々公知の装置、車両、住宅建材などの断熱材として使用することができる。

より具体的には、上記の真空断熱材は、例えば、少なくとも一部が上記の真空断熱材で構成された筐体を備え、筐体の内部の温度を外部の温度とは異なる温度に保つための保温装置に、好適に使用することができる。

上記の保温装置としては、例えば、冷蔵庫、保冷庫、冷凍庫、保温庫、（夜間電力を利用した）氷蓄熱式空調システムの蓄熱タンク、（夜間電力を利用した）ヒートポンプ給湯器の貯湯タンクなどが挙げられる。

以下、このような保温装置の一例として、上記の真空断熱材を用いた冷蔵庫について説明する。

図７は、本発明の一実施の形態における冷蔵庫の構成の一例を概略的に示す斜視図である。図７を参照して、本実施の形態の冷蔵庫３は、筐体３０を有している。

筐体３０は、前面ＦＳ、背面ＲＳ、一対の側面ＳＳ、天井部ＴＳおよび底部ＢＳを有している。筐体３０は、前面ＦＳ側が開口した箱状の形状を有している。筐体３０は、筐体３０の外郭を形成する外箱と、筐体３０の内壁を形成する内箱とを有し、その間に、例えば、上記の実施の形態１〜５の真空断熱材が設けられている。

また、筐体３０の内部には、筐体３０の内部空間を複数の貯蔵室に仕切る仕切り壁が設けられている。このようにして筐体３０は複数の貯蔵室を有している。筐体３０内には冷凍サイクルが設けられ、これらの貯蔵室が目標温度まで冷却される。

図７に示す筐体３０は、複数の貯蔵室として、野菜室３１、冷凍室３２、製氷室３３、切替室３４および冷蔵室３５を有している。筐体３０の前面ＦＳ側には、野菜室３１、冷凍室３２、製氷室３３、切替室３４および冷蔵室３５のそれぞれの扉３１ａ〜３５ａが設けられている。

野菜室３１は、主に野菜を収容する貯蔵室である。野菜室３１は前面ＦＳに設けられた開口ＯＰ１を有している。開口ＯＰ１は断熱構造を有する引出し式の扉３１ａにより開閉自在に覆われる。

冷凍室３２は、庫内に収容された物を凍らせる冷凍温度に設定される貯蔵室である。冷凍室３２は前面ＦＳに設けられた開口ＯＰ２を有している。開口ＯＰ２は断熱構造を有する引出し式の扉３２ａにより開閉自在に覆われる。冷凍室３２は、野菜室３１よりも室内の設定温度が低くなっている。

製氷室３３は、庫内の製氷機によって製造された氷を保存する貯蔵室である。製氷室（３３は前面ＦＳに設けられた開口ＯＰ３を有している。開口ＯＰ３は断熱構造を有する引出し式の扉３３ａにより開閉自在に覆われる。

切替室３４は、用途に応じて温度帯を切り換えることができる貯蔵室である。切替室３４は前面ＦＳに設けられた開口ＯＰ４を有している。開口ＯＰ４は断熱構造を有する引出し式の扉３４ａにより開閉自在に覆われる。

冷蔵室３５は、庫内に収容された物が凍らない程度の温度に設定される貯蔵室である。冷蔵室３５は前面ＦＳに設けられた開口ＯＰ５を有している。開口ＯＰ５は、断熱構造を有する両開き式の扉３５ａにより開閉自在に覆われる。

各貯蔵室は、設定可能な温度帯（設定温度帯）によって区別されている。例えば、野菜室３１は約７℃、冷凍室３２は約−１８℃、製氷室３３は約−１３℃、冷蔵室３５は約５℃にそれぞれ室内温度を設定可能となっている。また、切替室３４は、チルド（約０℃）またはソフト冷凍（約−８℃）などの温度帯に室内温度を切り替えることが可能である。各貯蔵室の室内の設定温度は、野菜室３１が最も高く、冷凍室３２が最も低くなるように設定されている。

なお、各貯蔵室の設定温度はこれに限るものではない。また、各貯蔵室には庫内温度センサーがそれぞれ設けられており、庫内温度センサーの検出値が設定温度となるように冷凍サイクルの運転および各部の動作が制御される。

本実施の形態のように上記の断熱性能の高い真空断熱材を用いることで、保温装置等の省エネルギー化が可能となる。

また、上記の真空断熱材は断熱性能が良いため、断熱箱の壁、断熱壁等の厚みを薄くすることができる。従って、例えば、本実施の形態の真空断熱材を冷蔵庫に用いることで、外形寸法が同じ従来の冷蔵庫と比べて内容積が大きい、大容量の冷蔵庫を提供することができる。また、内容積が同じ従来の冷蔵口に比べて外形寸法が小さい、コンパクトな冷蔵庫を提供することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 真空断熱材、１０ 真空室、１０ａ コア材、１１ 外包材、１２ バッグ、２１ 膜状の水素酸化触媒、２２ 水分吸着材、２３ 薄片状の水素酸化触媒、２４ 繊維、２５ 薄片状の水素酸化触媒、２５ａ 酸化ニッケルの層、３ 冷蔵庫、３１ 野菜室、３１ａ 扉、３２ 冷凍室、３２ａ 扉、３３ 製氷室、３３ａ 扉、３４ 切替室、３４ａ 扉、３５ 冷蔵室、３５ａ 扉、ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３，ＯＰ４，ＯＰ５ 開口。

Claims (6)

1. 外包材によって形成され、真空に保たれた真空室と、
   前記真空室内に設けられた水素酸化触媒および水分吸着材と、
   を備え、
   前記水分吸着材は、通気性を有するシートを溶着して形成されるバッグの内部に収納され、
   前記水素酸化触媒は、膜状であり、前記バッグの表面の一部に形成されている、真空断熱材。
2. 前記真空室内に、前記真空室の形状を維持するためのコア材が配置されている、請求項１に記載の真空断熱材。
3. 前記水素酸化触媒が酸化ニッケルである、請求項１または２に記載の真空断熱材。
4. 前記水素酸化触媒が、水素吸着能力を有していない、請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空断熱材。
5. 少なくとも一部が請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空断熱材で構成された筐体を備え、
   前記筐体の内部の温度を、外部の温度とは異なる温度に保つための保温装置。
6. 冷蔵庫、保冷庫、冷凍庫、保温庫、氷蓄熱式空調システムの蓄熱タンク、および、ヒートポンプ給湯器の貯湯タンクのいずれかである、請求項５に記載の保温装置。

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