JP2018135705A - Heat conduction variable structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱伝導状態が変化する熱伝導可変構造体に関する。 The present invention relates to a heat conduction variable structure whose heat conduction state changes.
特許文献1には、熱伝導率が変化する板材が開示されている。特許文献1に記載の板材は、外被材で囲まれた閉空間内の気体量が制御され、気体量に応じて内外圧力差で厚みが変化する。閉空間内の気体量が少ない状態においては、熱伝導率可変板の一方の伝熱面と他方の伝熱面との間に熱伝導性素材による伝熱経路ができる。一方で、閉空間内の気体量が多い場合は、熱伝導率可変板の一方の伝熱面と他方の伝熱面との間に隙間ができることにより伝熱経路が遮断される。
上記のような板材においては、熱伝導率が変化する際に板材の形状が変化してしまうことが課題である。 In the plate material as described above, the problem is that the shape of the plate material changes when the thermal conductivity changes.
本発明は、形状(外形)が維持されたまま熱伝導状態が変化する熱伝導可変構造体を提供する。 The present invention provides a heat conduction variable structure in which the heat conduction state changes while the shape (outer shape) is maintained.
本発明の一態様に係る熱伝導可変構造体は、第一パネルと、前記第一パネルに対向する第二パネルと、前記第一パネル及び前記第二パネルの間に位置し、前記第一パネルに接続された第一接触片と、前記第一パネル及び前記第二パネルの間に位置し、前記第二パネルに接続された第二接触片とを備え、前記第一接触片及び前記第二接触片が接触する第一状態、及び、前記第一接触片及び前記第二接触片が接触しない第二状態が、温度の変化に応じて切り替わる。 The heat conduction variable structure according to an aspect of the present invention is located between the first panel, the second panel facing the first panel, the first panel and the second panel, and the first panel. A first contact piece connected to the first panel, and a second contact piece located between the first panel and the second panel and connected to the second panel, the first contact piece and the second The first state in which the contact piece contacts and the second state in which the first contact piece and the second contact piece do not contact are switched according to a change in temperature.
本発明の熱伝導可変構造体は、形状が維持されたまま熱伝導状態が変化する。 The heat conduction variable structure of the present invention changes its heat conduction state while maintaining its shape.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Embodiments of the present invention will be described below. Note that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, component arrangement positions, connection forms, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.
各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily shown strictly. Accordingly, the scales and the like do not necessarily match in each drawing. In each figure, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted or simplified.
また、本明細書及び図面において、X軸、Y軸及びZ軸は、三次元直交座標系の三軸を表しており、実施の形態では、Z軸方向は、例えば、鉛直方向であり、Z軸に垂直な方向(XY平面に平行な方向)は、例えば、水平方向である。 In the present specification and drawings, the X axis, the Y axis, and the Z axis represent three axes of a three-dimensional orthogonal coordinate system. In the embodiment, the Z axis direction is, for example, the vertical direction, and Z The direction perpendicular to the axis (the direction parallel to the XY plane) is, for example, the horizontal direction.
(実施の形態1)
[構成]
まず、実施の形態1に係る熱伝導可変構造体の構成について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係る熱伝導可変構造体の使用例を説明するための図である。図2は、実施の形態1に係る熱伝導可変構造体の断面図(図1の領域IIの拡大図)である。
(Embodiment 1)
[Constitution]
First, the configuration of the heat conduction variable structure according to
図1に示されるように、実施の形態1に係る熱伝導可変構造体10は、例えば、住宅100などの建築物の壁材に含まれる断熱材(住宅用断熱材)として用いられる。なお、熱伝導可変構造体10は、住宅100の天井材に含まれる断熱材として用いられてもよいし、住宅100の床材に含まれる断熱材として用いられてもよい。
As shown in FIG. 1, the heat conduction
図2に示されるように、熱伝導可変構造体10は、第一パネル11と、第二パネル12と、複数の第一接触片13と、複数の第二接触片14とを備える。熱伝導可変構造体10は、第一接触片13及び第二接触片14を少なくとも1つずつ備えればよい。なお、熱伝導可変構造体10は、第一パネル11及び第二パネル12を含む、扁平直方体状の外郭を有し、外郭内の空間15は、密閉された閉空間である。なお、外郭の形状は、特に限定されない。
As shown in FIG. 2, the heat
第一パネル11は、板材であり、例えば、住宅100の室内側に配置される。第二パネル12は、板材であり、例えば、住宅100の室外側に配置される。第二パネル12は、第一パネル11に対向する。なお、第一パネル11が住宅100の室外側に配置され、第二パネル12が住宅100の室内側に配置されてもよい。第一パネル11および第二パネル12の形状は特に限定されない。
The
第一パネル11及び第二パネル12は、例えば、アルミニウムまたは銅等の金属材料によって形成される。第一パネル11及び第二パネル12は、石材、木材、ガラス材、粘土材、プラスチック、合成繊維、人工大理石、ゴム、またはアスファルトなどによって形成されてもよい。第一パネル11及び第二パネル12は、同じ材料で形成されてもよいし、異なる材料で形成されてもよい。
The
第一接触片13は、第一パネル11及び第二パネル12の間の空間15に位置し、第一パネル11に接続されている。第一接触片13は、例えば、短冊状であり、一方の端部が第一パネル11の内面(第一パネル11の第二パネル12に対向する面)に接続されている。第一接触片13の一方の端部及び第一パネル11の接続は、例えば、圧着(圧接)または接着剤によって行われる。一つの第一接触片13は、一つの第二接触片14と対向する。
The
第一接触片13は、シート状の第一基材13a及びシート状の第二基材13bが貼り合わされることによって構成されている。第一基材13aは、第二基材13bよりも線膨張係数の大きい材料によって形成される。このように、第一接触片13は、線膨張係数が異なる2種類の材料が積層された構造を有する。なお、第一基材13a及び第二基材13bの貼り合わせ(接合)は、例えば、圧着(圧延または圧接)によって行われる。
The
熱伝導可変構造体10において、第一基材13aは、第二基材13bよりも第一パネル11寄りに位置する。第二基材13bは、第一基材13aよりも第二パネル12寄りに位置する。実施の形態1では、第一基材13a及び第二基材13bは、例えば、銅などの金属によって形成され、第一接触片13は、いわゆるバイメタルである。なお、第一基材13a及び第二基材13bのそれぞれには、第二基材13bよりも第一基材13aのほうが線膨張係数が大きいという条件下で、どのような材料が用いられてもよい。第一基材13a及び第二基材13bには、PET(ポリエチレンテレフタレート)などの樹脂材料が用いられてもよいし、合金(例えば、鉄とニッケルの合金)が用いられてもよい。
In the heat
第二接触片14は、第一パネル11及び第二パネル12の間の空間15に位置し、第二パネル12に接続されている。第二接触片14は、例えば、短冊状であり、一方の端部が第二パネル12の内面(第二パネル12の第一パネル11に対向する面)に接続されている。第二接触片14の一方の端部及び第二パネル12の接続は、例えば、圧着または接着剤によって行われる。一つの第二接触片14は、一つの第一接触片13と対向する。
The
第二接触片14は、シート状の第一基材14a及びシート状の第二基材14bが貼り合わされることによって構成されている。第一基材14aは、第二基材14bよりも線膨張係数の大きい材料によって形成される。このように、第二接触片14は、線膨張係数が異なる2種類の材料が積層された構造を有する。なお、第一基材14a及び第二基材14bの貼り合わせ(接合)は、例えば、圧着によって行われる。
The
熱伝導可変構造体10において、第一基材14aは、第二基材14bよりも第二パネル12寄りに位置する。第二基材14bは、第一基材14aよりも第一パネル11寄りに位置する。実施の形態1では、第一基材14a及び第二基材14bは、銅などの金属によって形成され、第二接触片14は、いわゆるバイメタルである。なお、第一基材14a及び第二基材14bには、第二基材14bよりも第一基材14aのほうが線膨張係数が大きいという条件下で、どのような材料が用いられてもよい。第一基材13a及び第二基材13bのそれぞれには、PETなどの樹脂材料が用いられてもよいし、合金が用いられてもよい。
In the heat conduction
第一パネル11及び第二パネル12の間の空間15は、例えば、空気が充填されている。なお、熱伝導可変構造体10の断熱性を向上させるために、第一パネル11及び第二パネル12の間の空間15は、熱伝導可変構造体10の外部の空間よりも減圧されていてもよい。空間15は、例えば、真空状態または真空に近い状態(ほぼ真空の状態)であってもよい。
The
また、熱伝導可変構造体10の断熱性を向上させるために、第一パネル11及び第二パネル12の間の空間15は、空気よりも断熱性の高い気体が充填されていてもよい。空気よりも断熱性の高い気体は、例えば、Ar(アルゴン)である。
Moreover, in order to improve the heat insulation of the heat conduction
[接触片の変形]
第一接触片13は、第一基材13a及び第二基材13bが貼り合わされたとき(第一接触片13が作製されたとき)の周囲温度(以下、製造環境温度とも記載する)を基準温度Tとして、基準温度Tと異なる周囲温度下においては、第一基材13a及び第二基材13bの線膨張率の違いによって変形する。この変形により、第一接触片13の一部は第二パネル12に近づく。図3は、第一接触片13の変形を説明するための図である。
[Deformation of contact piece]
The
図3の(a)に示されるように、周囲温度が基準温度Tである場合、第一接触片13は、第一パネル11にほぼ平行である。図3の(b)に示されるように、周囲温度が基準温度Tよりも上昇すると、第一接触片13に反りが発生する。この結果、第一接触片13の他方の端部(第一パネル11に接続されていない端部)が浮き上がり、第二パネル12に近づく。このときの変位σ1は、周囲温度の変化量ΔT(>0)、第一接触片13の厚みh、第一接触片13の長さL、第一基材13aの線膨張係数α1、第二基材13bの線膨張係数α2、第一基材13aのヤング率E1、及び、第二基材13bのヤング率E2を用いて下記の式1で表現される。なお、変位σ1は、第一パネル11(または第二パネル12)の主面(X−Z平面)に直交する方向(Y軸方向)における変位である。
As shown in FIG. 3A, when the ambient temperature is the reference temperature T, the
一方、図3の(c)に示されるように、周囲温度が基準温度Tよりも低下すると、第一接触片13には、周囲温度が上昇したときと逆向きの反りが発生する。この結果、第一接触片13の中央部が浮き上がり、第二パネル12に近づく。このときの変位σ2は、周囲温度の変化量ΔT(<0)、第一接触片13の厚みh、第一接触片13の長さL、第一基材13aの線膨張係数α1、第二基材13bの線膨張係数α2、第一基材13aのヤング率E1、及び、第二基材13bのヤング率E2を用いて下記の式2で表現される。なお、変位σ2は、第二パネル12(または第一パネル11)の主面(X−Z平面)に直交する方向(Y軸方向)における変位である。
On the other hand, as shown in FIG. 3C, when the ambient temperature is lower than the reference temperature T, the
なお、第一基材13a及び第二基材13bの貼り合わせの向きが逆である場合、つまり、第一基材13aが第二基材13bよりも第二パネル12寄りに位置するように貼り合わされている場合、第一接触片13は、図4に示されるように変形する。図4は、第一接触片13の変形を説明するためのもう一つの図である。
In addition, when the direction of bonding of the
図4の(a)に示されるように、周囲温度が基準温度Tである場合、第一接触片13は、第一パネル11にほぼ平行である。図4の(b)に示されるように、周囲温度が上昇すると、第一接触片13に反りが発生する。この結果、第一接触片13の中央部が浮き上がり、第二パネル12に近づき、このときの変位σ2は、上記式2で表現される。
As shown in FIG. 4A, when the ambient temperature is the reference temperature T, the
一方、図4の(c)に示されるように、周囲温度が低下すると、第一接触片13には、周囲温度が上昇したときと逆向きの反りが発生する。この結果、第一接触片13の他方の端部が浮き上がり、第二パネル12に近づく。このときの変位σ1は、上記式1で表現される。
On the other hand, as shown in FIG. 4C, when the ambient temperature decreases, the
なお、第二接触片14は、第一接触片13と同様に変形するが、図面を用いた説明については省略される。
In addition, although the
また、以下では、図3のように、第一基材13aが第二基材13bよりも第一パネル11寄りに位置する第一パターンで貼り合わされている第一接触片13は、第一パターンの第一接触片13とも記載される。同様に、第一基材14aが第二基材14bよりも第二パネル12寄りに位置する第一パターンで貼り合わされている第二接触片14は、第一パターンの第二接触片14と記載される。
In the following description, as shown in FIG. 3, the
一方、図4のように、第一基材13aが第二基材13bよりも第二パネル12寄りに位置する第二パターンで貼り合わされている第一接触片13は、第二パターンの第一接触片13とも記載される。同様に、第一基材14aが第二基材14bよりも第一パネル11寄りに位置する第二パターンで貼り合わされている第二接触片14は、第二パターンの第二接触片14と記載される。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the
[伝熱状態及び断熱状態の切り替え]
熱伝導可変構造体10は、このような第一接触片13及び第二接触片14の変形(反り)を利用して、伝熱状態(第一状態の一例)、及び、断熱状態(第二状態の一例)が温度の変化に応じて切り替わる。図5は、伝熱状態及び断熱状態の切り替えの第一の例を説明するための図である。
[Switching between heat transfer state and heat insulation state]
The heat conduction
図5の(a)に示される熱伝導可変構造体10においては、対向する第一接触片13及び第二接触片14は接触しない。したがって、第一パネル11と第二パネル12との間の熱伝導性(例えば、熱伝導率)は低下し、熱伝導可変構造体10は断熱状態となる。この場合の周囲温度は、例えば、15℃以下の温度である。言い換えれば、第一接触片13及び第二接触片14の製造環境温度は、例えば、15℃以下である。
In the heat conduction
一方、熱伝導可変構造体10の周囲温度が上昇すると、図5の(b)に示されるように、対向する第一接触片13及び第二接触片14は接触する。したがって、第一パネル11と第二パネル12との間の熱伝導性が向上され、熱伝導可変構造体10は伝熱状態となる。この場合の周囲温度は、15℃よりも高い温度である。
On the other hand, when the ambient temperature of the heat conduction
このような熱伝導可変構造体10は、例えば、寒冷地に建築された住宅等で用いられる。気温が低く暖房が使用される季節には、熱伝導可変構造体10は断熱状態となるため、室内の暖気が室外に逃げにくい。また、気温が比較的高く快適な季節には、熱伝導可変構造体10は伝熱状態となるため、熱伝導可変構造体10を介して室内の温度を室外の温度に近づける省エネルギー空調が実現される。
Such a heat conduction
また、図6は、伝熱状態及び断熱状態の切り替えの第二の例を説明するための図である。図6の(a)に示される熱伝導可変構造体10においては、対向する第一接触片13及び第二接触片14は接触しない。したがって、第一パネル11と第二パネル12との間の熱伝導性は低下し、熱伝導可変構造体10は断熱状態となる。この場合の周囲温度は、例えば、25℃よりも高い温度である。言い換えれば、第一接触片13及び第二接触片14の製造環境温度は、例えば、25℃よりも高い温度である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a second example of switching between the heat transfer state and the heat insulation state. In the heat conduction
一方、熱伝導可変構造体10の周囲温度が低下すると、図6の(b)に示されるように、対向する第一接触片13及び第二接触片14は接触する。したがって、第一パネル11と第二パネル12との間の熱伝導性が向上され、熱伝導可変構造体10は伝熱状態となる。この場合の周囲温度は、25℃以下の温度である。
On the other hand, when the ambient temperature of the heat conduction
このような熱伝導可変構造体10は、例えば、温暖地に建築された住宅等で用いられる。気温が高く冷房が使用される季節には、熱伝導可変構造体10は断熱状態となるため、室内の冷気が室外に逃げにくい。また、気温が比較的低く快適な季節には、熱伝導可変構造体10は伝熱状態となるため、熱伝導可変構造体10を介して室内の温度を室外の温度に近づける省エネルギー空調が実現される。
Such a heat conduction
以上説明したように、熱伝導可変構造体10は、第一接触片13及び第二接触片14が接触する伝熱状態、及び、第一接触片13及び第二接触片14が接触しない断熱状態が、周囲温度(環境温度)の変化に応じて切り替わる。これにより、形状が維持されたまま熱伝導状態が変化する熱伝導可変構造体10が実現される。
As described above, the heat conduction
また、接触片同士を面接触させる構成は、接触片同士を面接触させやすい利点がある。このため、熱伝導可変構造体10は、伝熱状態において高い熱伝導性を得ることができ、断熱状態と伝熱状態との熱伝導性の差を広げることができる。
Moreover, the structure which makes contact pieces surface-contact has an advantage which is easy to make contact pieces surface-contact. For this reason, the heat conduction
[変形例]
上記実施の形態1では、第一パターンの第一接触片13及び第一パターンの第二接触片14が組み合わされることにより、断熱状態及び伝熱状態の切り替えが行われた。しかしながら、第一パターンの第一接触片13及び第二パターンの第二接触片14が組み合わされることにより、断熱状態及び伝熱状態の切り替えが行われてもよい。図7は、伝熱状態及び断熱状態の切り替えの第三の例を説明するための図である。
[Modification]
In the said
図7に示される熱伝導可変構造体10においては、第一パターンの第一接触片13及び第二パターンの第二接触片14が対向配置されている。図7の(a)に示される熱伝導可変構造体10においては、対向する第一接触片13及び第二接触片14は接触しない。したがって、第一パネル11と第二パネル12との間の熱伝導性は低下し、熱伝導可変構造体10は断熱状態となる。
In the heat conduction
一方、熱伝導可変構造体10の周囲温度が上昇すると、図7の(b)に示されるように、対向する第一接触片13及び第二接触片14は接触する。したがって、第一パネル11と第二パネル12との間の熱伝導性が向上され、熱伝導可変構造体10は伝熱状態となる。
On the other hand, when the ambient temperature of the heat conduction
このように、熱伝導可変構造体10において、第一パターンの第一接触片13及び第二パターンの第二接触片14が組み合わされることにより、断熱状態及び伝熱状態の切り替えが行われてもよい。また、図示されないが、第二パターンの第一接触片13及び第一パターンの第二接触片14が組み合わされることにより、断熱状態及び伝熱状態の切り替えが行われてもよいし、第二パターンの第一接触片13及び第二パターンの第二接触片14が組み合わされることにより、断熱状態及び伝熱状態の切り替えが行われてもよい。いずれの組み合わせにおいても、熱伝導可変構造体10は、周囲温度が上昇することにより断熱状態から伝熱状態に遷移してもよいし、周囲温度が低下することにより断熱状態から伝熱状態に遷移してもよい。
Thus, in the heat conduction
[効果等]
以上説明したように、熱伝導可変構造体10は、第一パネル11と、第一パネル11に対向する第二パネル12と、第一パネル11及び第二パネル12の間に位置し、第一パネル11に接続された第一接触片13と、第一パネル11及び第二パネル12の間に位置し、第二パネル12に接続された第二接触片14とを備える。熱伝導可変構造体10においては、第一接触片13及び第二接触片14が接触する第一状態、及び、第一接触片13及び第二接触片14が接触しない第二状態が、温度の変化に応じて切り替わる。第一状態は、例えば、上述の伝熱状態であり、第二状態よりも断熱性が低く伝熱性が高い状態である。第二状態は、例えば、上述の断熱状態であり、第一状態よりも断熱性が高く伝熱性が低い状態である。
[Effects]
As described above, the heat conduction
これにより、形状が維持されたまま熱伝導状態が変化する熱伝導可変構造体10が実現される。また、接触片同士を面接触させる構成は、接触片同士を面接触させやすい利点がある。このため、熱伝導可変構造体10は、伝熱状態において高い熱伝導性を得ることができ、断熱状態と伝熱状態との熱伝導性の差を広げることができる。
Thereby, the heat conduction
また、例えば、第一接触片13及び第二接触片14の各々は、線膨張係数が異なる2種類の材料が積層された構造を有する。
For example, each of the
このように、第一接触片13及び第二接触片14の各々は、線膨張係数が異なる2種類の材料が積層されることによって実現される。
Thus, each of the
また、第一パネル11及び第二パネル12の間の空間15は、熱伝導可変構造体10の外部の空間よりも減圧されていてもよい。
The
これにより、熱伝導可変構造体10の断熱性が高められる。
Thereby, the heat insulation of the heat conduction
また、第一パネル11及び第二パネル12の間の空間15は、空気よりも断熱性の高い気体が充填されていてもよい。
Further, the
これにより、熱伝導可変構造体10の断熱性が高められる。
Thereby, the heat insulation of the heat conduction
(実施の形態2)
[構成]
以下、実施の形態2に係る熱伝導可変構造体について説明する。図8は、実施の形態2に係る熱伝導可変構造体の断面図である。
(Embodiment 2)
[Constitution]
Hereinafter, the heat conduction variable structure according to the second embodiment will be described. FIG. 8 is a sectional view of the heat conduction variable structure according to the second embodiment.
図8に示される、実施の形態2に係る熱伝導可変構造体10aが備える第一接触片13の製造環境温度は、例えば、第一温度である。一方で、熱伝導可変構造体10aが備える第二接触片14の製造環境温度は、例えば、第一温度よりも高い第二温度である。つまり、熱伝導可変構造体10aが備える第一接触片13及び第二接触片は、製造環境温度が異なる。熱伝導可変構造体10aのその他の構成については、熱伝導可変構造体10と同様であるため説明が省略される。
The manufacturing environment temperature of the
[伝熱状態及び断熱状態の切り替え]
熱伝導可変構造体10aの伝熱状態及び断熱状態の切り替えについて説明する。図9は、熱伝導可変構造体10aの伝熱状態及び断熱状態の切り替えを説明するための図である。
[Switching between heat transfer state and heat insulation state]
Switching between the heat transfer state and the heat insulation state of the heat conduction
上述のように、熱伝導可変構造体10aが備える第一接触片13の製造環境温度は、第一温度である。第一接触片13は、周囲温度が第一温度よりも上昇するにつれて第一接触片13の一部が第二パネル12に近づく特性(例えば、上記式1に従う変位特性)を有する。
As described above, the manufacturing environment temperature of the
一方、熱伝導可変構造体10aが備える第二接触片14の製造環境温度は、第一温度よりも高い第二温度である。第二接触片14は、周囲温度が第二温度よりも低下するにつれて第二接触片14の一部が第一パネル11に近づく特性(例えば、上記式2に従う変位特性)を有する。
On the other hand, the production environment temperature of the
そうすると、図9の(a)に示されるように、第一温度近傍の第一温度範囲(例えば、15℃未満の温度範囲)においては、第二接触片14は、第一パネル11側に大きく変位するものの、第一接触片13がほとんど第二パネル12側に変位しない。このため、熱伝導可変構造体10aは、断熱状態となる。同様に、図9の(c)に示されるように、第二温度近傍の第二温度範囲(例えば、25℃超の温度範囲)においては、第一接触片13は、第二パネル12側に大きく変位するものの、第二接触片14がほとんど第一パネル11側に変位しない。このため、熱伝導可変構造体10aは、断熱状態となる。
Then, as shown in FIG. 9A, in the first temperature range near the first temperature (for example, the temperature range of less than 15 ° C.), the
一方で、図9の(b)に示されるように、第一温度及び第二温度の間の第三温度の近傍の第三温度範囲(例えば、15℃以上25℃以下の温度範囲)においては、熱伝導可変構造体10aは、第一接触片13及び第二接触片14が接触することにより伝熱状態となる。
On the other hand, as shown in FIG. 9B, in the third temperature range in the vicinity of the third temperature between the first temperature and the second temperature (for example, the temperature range of 15 ° C. or more and 25 ° C. or less). The heat conduction
このように、熱伝導可変構造体10aは、第一温度及び第一温度よりも高い第二温度において断熱状態となり、第一温度及び第二温度の間の第三温度において伝熱状態となる。このような熱伝導可変構造体10aは、住宅100の快適性を向上することができる。
Thus, the heat conduction
例えば、気温が低く暖房を使用する季節(気温15℃未満の季節)、及び、気温が高く冷房を使用する季節(気温25℃超の季節)には、熱伝導可変構造体10aは断熱状態となるため、室内の暖気または冷気が室外に逃げにくい。また、気温が15℃以上25℃以下で快適な季節には、熱伝導可変構造体10aは伝熱状態となるため、熱伝導可変構造体10を介して室内の温度を室外の温度に近づける省エネルギー空調が実現される。
For example, in a season when the temperature is low and heating is used (a season where the temperature is less than 15 ° C.) and a season when the temperature is high and the cooling is used (a season where the temperature is more than 25 ° C.), the heat conduction
[変形例1]
ところで、第一接触片13及び第二接触片14がバイメタルである場合、上記式1に示されるように第一接触片13の変位σ1は線形に変化し、上記式2に示されるように、第二接触片14の変位σ2は線形に変化する。したがって、熱伝導可変構造体10aは、図9の(a)の状態よりもさらに周囲温度が低下すると、再び第一接触片13及び第二接触片14が接触し、伝熱状態になってしまう可能性がある。同様に、熱伝導可変構造体10aは、図9の(c)の状態よりもさらに周囲温度が上昇すると、再び第一接触片13及び第二接触片14が接触し、伝熱状態になってしまう可能性がある。しかしながら、熱伝導可変構造体10aは、熱伝導可変構造体10aは、使用温度範囲においては、図9の(b)に示される第三温度近傍でのみ伝熱状態となることが好ましい。
[Modification 1]
By the way, when the
そこで、第一基材13a及び第二基材13bのうちの一方に、線膨張係数が温度に対して非線形に変化する材料が用いられ、第一接触片13の変位σ1は、非線形に変化してもよい。同様に、第一基材14a及び第二基材14bのうちの一方に、線膨張係数が温度に対して非線形に変化する材料が用いられ、第二接触片14の変位σ2は、非線形に変化してもよい。図10は、非線形に変化する変位σ1及びσ2を模式的に示す図である。
Therefore, a material whose linear expansion coefficient changes nonlinearly with respect to temperature is used for one of the
図10の(a)に示されるように、第一接触片13の変位σ1は、基本的には温度が上昇するにつれて大きくなるが、高温側では変化率が徐々に小さくなる特性を有する。また、図10の(a)に示されるように第二接触片14の変位σ2は、基本的には温度が低下するにつれて大きくなるが、低温側では変化率が徐々に小さくなる特性を有する。
As shown in FIG. 10A, the displacement σ1 of the
第一接触片13の変位σ1の第二接触片14の変位σ2の合計は、図10の(b)に示され、上に凸状のカーブとなる。したがって、このような第一接触片13及び第二接触片14を備える熱伝導可変構造体10aは、カーブの中央部に相当する温度範囲でのみ伝熱状態となる。したがって、断熱状態が維持される温度範囲が広げられる。
The sum of the displacement σ1 of the
以下、図10のような変位特性を実現するための具体例について説明する。例えば、第一基材13a及び第一基材14aには、PETが用いられる。この場合、第二基材13b及び第二基材14bには、例えば、銅(銅箔)が用いられる。PETは、線膨張係数が温度に対して非線形に変化する樹脂材料の一例である。
Hereinafter, a specific example for realizing the displacement characteristics as shown in FIG. 10 will be described. For example, PET is used for the
また、第一基材13a及び第一基材14aに、銅(銅箔)が用いられ、第二基材13b及び第二基材14bにFe−Ni系合金(ニッケルと鉄の合金)が用いられてもよい。Fe−Ni系合金は、線膨張係数が温度に対して非線形に変化する金属材料の一例である。なお、Fe−Ni系合金は、鉄とニッケルとの割合によって線膨張係数及び非線形性が変化する。
Moreover, copper (copper foil) is used for the
[変形例2]
上記実施の形態2では、第一パターンの第一接触片13及び第一パターンの第二接触片14が組み合わされることにより、断熱状態及び伝熱状態の切り替えが行われた。しかしながら、実施の形態1と同様に、第一パターンの第一接触片13及び第二パターンの第二接触片14が組み合わされることにより、断熱状態及び伝熱状態の切り替えが行われてもよい。また、第二パターンの第一接触片13及び第一パターンの第二接触片14が組み合わされることにより、断熱状態及び伝熱状態の切り替えが行われてもよいし、第二パターンの第一接触片13及び第二パターンの第二接触片14が組み合わされることにより、断熱状態及び伝熱状態の切り替えが行われてもよい。
[Modification 2]
In the said Embodiment 2, the switching of the heat insulation state and the heat-transfer state was performed by combining the
[効果等]
以上説明したように、熱伝導可変構造体10aは、第一温度及び第一温度よりも高い第二温度において第二状態となり、第一温度及び第二温度の間の第三温度において第一状態となる。第一状態は、例えば、上述の伝熱状態であり、第二状態よりも断熱性が低く伝熱性が高い状態である。第二状態は、例えば、上述の断熱状態であり、第一状態よりも断熱性が高く伝熱性が低い状態である。
[Effects]
As described above, the heat conduction
これにより、上述のように熱伝導可変構造体10aが住宅の断熱材等に用いられれば、住宅100の快適性を向上することができる。
Thereby, if the heat conduction
また、第一接触片13及び第二接触片14の各々を構成する線膨張係数が異なる2種類の材料の一方は、線膨張係数が温度に対して非線形に変化してもよい。
In addition, one of the two types of materials having different linear expansion coefficients constituting each of the
これにより、上述のように、広い温度範囲で断熱状態が維持される。 Thereby, as above-mentioned, a heat insulation state is maintained in a wide temperature range.
また、第一接触片13及び第二接触片14の各々を構成する線膨張係数が異なる2種類の材料の一方は、樹脂または合金であってもよい。
Also, one of the two types of materials having different linear expansion coefficients constituting each of the
これにより、上述のように、広い温度範囲で断熱状態が維持される。 Thereby, as above-mentioned, a heat insulation state is maintained in a wide temperature range.
(他の実施の形態)
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
(Other embodiments)
Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記実施の形態では、熱伝導可変構造体は、建築材料(例えば、断熱材)として使用されたが、熱伝導可変構造体は、建築材料以外の用途に用いられてもよい。 For example, in the said embodiment, although the heat conduction variable structure was used as a building material (for example, heat insulating material), a heat conduction variable structure may be used for uses other than a building material.
また、上記実施の形態で説明された第一基材及び第二基材の材料は一例である。第一基材及び第二基材には、実施の形態に係る熱伝導可変構造体を実現できる範囲でどのような材料が用いられてもよい。 Moreover, the material of the 1st base material and the 2nd base material which were demonstrated by the said embodiment is an example. Any material may be used for the first base material and the second base material as long as the heat conduction variable structure according to the embodiment can be realized.
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, it is realized by variously conceiving various modifications conceived by those skilled in the art for each embodiment, or by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the spirit of the present invention. This form is also included in the present invention.
10、10a 熱伝導可変構造体
11 第一パネル
12 第二パネル
13 第一接触片
14 第二接触片
15 空間
10, 10a Heat conduction
Claims (7)
前記第一パネルに対向する第二パネルと、
前記第一パネル及び前記第二パネルの間に位置し、前記第一パネルに接続された第一接触片と、
前記第一パネル及び前記第二パネルの間に位置し、前記第二パネルに接続された第二接触片とを備え、
前記第一接触片及び前記第二接触片が接触する第一状態、及び、前記第一接触片及び前記第二接触片が接触しない第二状態が、温度の変化に応じて切り替わる
熱伝導可変構造体。 The first panel,
A second panel facing the first panel;
A first contact piece located between the first panel and the second panel, connected to the first panel;
A second contact piece located between the first panel and the second panel and connected to the second panel;
The first state in which the first contact piece and the second contact piece are in contact with each other, and the second state in which the first contact piece and the second contact piece are not in contact are switched according to a change in temperature. body.
第一温度及び前記第一温度よりも高い第二温度において前記第二状態となり、
前記第一温度及び前記第二温度の間の第三温度において前記第一状態となる
請求項1に記載の熱伝導可変構造体。 The heat conduction variable structure is:
The second state at a first temperature and a second temperature higher than the first temperature,
The heat conduction variable structure according to claim 1, wherein the first state is reached at a third temperature between the first temperature and the second temperature.
請求項2に記載の熱伝導可変構造体。 The heat conduction variable structure according to claim 2, wherein each of the first contact piece and the second contact piece has a structure in which two kinds of materials having different linear expansion coefficients are laminated.
請求項3に記載の熱伝導可変構造体。 The heat conduction variable structure according to claim 3, wherein one of the two types of materials has a linear expansion coefficient that changes nonlinearly with respect to temperature.
請求項3に記載の熱伝導可変構造体。 The heat conduction variable structure according to claim 3, wherein one of the two kinds of materials is a resin or an alloy.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱伝導可変構造体。 The heat conduction variable structure according to any one of claims 1 to 5, wherein a space between the first panel and the second panel is decompressed more than a space outside the heat conduction variable structure.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱伝導可変構造体。 The heat conduction variable structure according to any one of claims 1 to 5, wherein a space between the first panel and the second panel is filled with a gas having higher heat insulation than air.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017031445A JP2018135705A (en) | 2017-02-22 | 2017-02-22 | Heat conduction variable structure |
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CN110025068A (en) * | 2019-04-29 | 2019-07-19 | 京东方科技集团股份有限公司 | The material of adjustable thermal coefficient and intelligent wearing clothes |
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- 2017-02-22 JP JP2017031445A patent/JP2018135705A/en active Pending
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