JP5805772B2

JP5805772B2 - 建材シート

Info

Publication number: JP5805772B2
Application number: JP2013533750A
Authority: JP
Inventors: 大木　武彦; 武彦大木
Original assignee: Ohgi Technological Creation Co Ltd
Current assignee: Ohgi Technological Creation Co Ltd
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2012-09-15
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2032-09-15
Also published as: WO2013039242A1; JPWO2013039242A1

Description

本発明は、室内の冷暖房のエネルギー効率化に好適な建材シートに関する。

近年、エネルギー節減の観点より、建物の構造によって冷暖房のエネルギー効率化を図ろうとする種々の試みがなされている。一般には、室内と室外の間における熱伝導の抑制を目的として床、壁、天井等に断熱材を用い、その位置や材料が工夫されるのであるが、中には、熱を蓄える蓄熱材を建材に用いることも提案されている。

蓄熱材には、融点における固体と液体の相転移を利用する潜熱蓄熱材と、材料の比熱を利用する顕熱蓄熱材と、に大きく分けられる。潜熱蓄熱材を用いた建材として、例えば、特許文献１には、発泡ガラスビーズなどの多孔質担持体にパラフィンなどの潜熱蓄熱材を含浸させ、潜熱蓄熱材が漏れないように多孔質担持体を封入するマイクロカプセル（封入層）を設けたものが記載されている。ここでは、２種類の潜熱蓄熱材を用いて蓄熱効果が及ぶ温度域を拡大することも記載されている。また、特許文献２には、パラフィンなどの潜熱蓄熱材をマイクロカプセル（封入層）で内包し、セメントなどの充填用素材を用いて成型した蓄熱性建材が記載されている。ここでは、夏場の室内の温度上昇を抑えるための融点を有する潜熱蓄熱材のマイクロカプセル、冬場の室温の低下を抑えるための融点を有する潜熱蓄熱材のマイクロカプセル、の２種類を含むようにすることも記載されている。

特開２００４−０７５７１１号公報特開２００５−０６１０７８号公報

このような潜熱蓄熱材は、その融点付近においては、顕熱蓄熱材よりも非常に良く温度上昇又は温度低下のスピードを抑えることができる。しかし、潜熱蓄熱材は日常生活の温度域の特定の融点において相転移を起こす特別な物質であるから、その能力を十分に発揮させる等ためには、さまざまな工夫が必要である。

例えば、特許文献２のように潜熱蓄熱材をマイクロカプセルで内包しセメントなどの充填用素材を用いて成型したものは、充填用素材の大きな熱抵抗のため、潜熱蓄熱材まで室内空間の温度を伝達させて潜熱蓄熱材による蓄熱効果を十分に得るのは容易ではなく、また、マイクロカプセルが破断し易くなると考えられる。なお、特許文献１には、潜熱蓄熱材を用いた建材の具体的な形態は記載されていない。

また、２種類以上の潜熱蓄熱材を用いて蓄熱効果が及ぶ温度域を拡大した場合、それらの融点から離れた温度（例えば、２つの融点の真中付近）では潜熱蓄熱材による効果は少ないため、その温度付近での蓄熱効果を上げて全体的な蓄熱効果を改善できる余地が有る。

本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、潜熱蓄熱材を含み、より良好な蓄熱効果を奏することで冷暖房のエネルギー効率化に寄与する建材を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の好ましい実施形態に係る建材シートは、壁又は天井に使用する建材シートであって、布製又は紙製の室内側保護シートと、該室内側保護シートに接着された弾性を有する膨張黒鉛シートと、該膨張黒鉛シートに接着された紙製又は布製の貼付用シートと、を備え、前記膨張黒鉛シートと前記貼付用シートの間に、潜熱蓄熱材を封入層によって封入した多数の蓄熱カプセルを有しており、前記膨張黒鉛シートと前記貼付用シートの間に、前記多数の蓄熱カプセルとは別に、多数の多孔質の粒状炭素材を有している。

本発明に係る建材シートによれば、室内空間と蓄熱カプセルとの間での相互の温度の伝達を十分なものとすることができ、より良好な蓄熱効果を奏することで冷暖房のエネルギー効率化に寄与することができる。

本発明の実施形態に係る建材シートを示す模式的な断面図である。本発明の実施形態に係る別の建材シートを示す模式的な断面図である。

以下、本発明を実施するための好ましい形態を説明する。本発明の実施形態に係る建材シート１は、図１に示すように、布製又は紙製の室内側保護シート２と、室内側保護シート２に接着された黒鉛シート３と、黒鉛シート３に接着された紙製又は布製の貼付用シート４と、を備えている複合シートである。また、黒鉛シート３と貼付用シート４の間には、潜熱蓄熱材を封入層によって封入した多数の蓄熱カプセル５を有している。この建材シート１は、室内側保護シート２が室内側になるようにして住宅やオフィスビルなどの部屋の壁などに貼り付けることができる。

布製又は紙製の室内側保護シート２は、後述する黒鉛シート３に重なり合って黒鉛シート３の室内側の面を保護するものであり、また、装飾のためのものでもある。室内側保護シート２は、壁に貼り付けて用いられる通常のクロスや壁紙でよいが、室内空間の温度が黒鉛シート３に良く伝わるように熱抵抗が小さいもの、具体的には、通気性のよい、すなわち目の粗い布製のものが好ましい。また、防炎のものが好ましい。

黒鉛シート３は、膨張黒鉛シート（例えば、厚さが０．１〜０．２ｍｍ程度）が好適に用いられる黒鉛製シートである。膨張黒鉛シートは、原料の天然黒鉛などの黒鉛を膨張させて膨張黒鉛の形態にしてから加圧してシート状に成形したものである。この黒鉛シート３は、黒鉛粒子同士が結合し合うために、黒鉛成分（炭素成分）の比率を極めて高く（例えば９９％以上に）することができる。黒鉛シート３は、面方向（厚さ方向と直交方向）の熱伝導率が特に高く、２５０〜３５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度を得ることができる。厚さ方向の熱伝導率は、面方向ほど高くはない（例えば、３〜５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である）が、黒鉛シート３は薄いものが用いられるので、厚さ方向の熱抵抗は低い。また、黒鉛シート３は、非常に軽量であり、化学的に安定している。また、少しであるが、セメントや石膏ボードなどに比べて弾性が有る。

紙製又は布製の貼付用シート４は、黒鉛シート３に重なり合って黒鉛シート３の壁側（室内側と反対側）の面を保護するものであり、また、貼付用シート４の外面（黒鉛シート３側と反対の面）に糊などを塗布して壁の石膏ボートなどに貼り付けるためのものでもある。貼付用シート４は、その材料が限定されるものではないが、壁への貼り付け用に通常用いられる防炎紙が好ましい。

蓄熱カプセル５の潜熱蓄熱材は、例えば、パラフィンなどの潜熱蓄熱材が用いられる。蓄熱カプセル５は、公知のものを用いればよい。蓄熱カプセル５の粒径は、限定されることはないが、例えば、１０〜５０μｍ程度である。蓄熱カプセル５の潜熱蓄熱材は、日常生活の温度域の特定の温度の融点において相転移する、すなわち周囲の温度が上昇するときには固体から液体に、周囲の温度が下降するときには液体から固体に変わる物質である。蓄熱カプセル５の封入層は、このように相転移する潜熱蓄熱材が漏れないように封入するものである。

このような建材シート１では、室内空間と蓄熱カプセル５とは、相互に、室内側保護シート２と黒鉛シート３を介して熱の吸収又は放出を行う。室内空間と蓄熱カプセル５とは、室内側保護シートと黒鉛シート３の厚さ方向の熱抵抗を小さいものにすることができるので、相互の温度の伝達は十分なものとすることができる。蓄熱カプセル５の蓄熱効果が及ぶ室内の温度域は、潜熱蓄熱材の融点付近の範囲となる。この温度域では、蓄熱効果が及んで室内空間の温度変化は緩やかになる。なお、この温度域は、室内側保護シート２や黒鉛シート３の厚み、蓄熱カプセル５の量などの諸条件により変動する。

また、黒鉛シート３は、面方向に熱を広く拡散するので、例えば、建材シート１に接して障害物（物置や本箱など）が置かれた場合であっても、障害物の位置の蓄熱カプセル５の部分と室内空間とは熱の吸収又は放出を行うことができる。

また、蓄熱カプセル５は、ある程度の弾性を有する黒鉛シート３と貼付用シート４に挟まれているので、その封入層の破断及びその結果の潜熱蓄熱材の流出が抑止される。また、黒鉛シート３は不燃なので、万一の火事のときに火気の拡大を抑制できる効果がある。

建材シート１は、蓄熱カプセル５の潜熱蓄熱材の融点を設定することにより、室内の冷暖房のエネルギーの効率化を行うことができる。例えば、以下のように、蓄熱カプセル５を２種類以上として、種類が異なると潜熱蓄熱材の融点が異なるようにすることで、暖房と冷房の両方の場合に効果を奏する建材シート１とすることができる。

冬期において、暖房機を稼働させると、室内空間の暖気の熱は室内側保護シート２を通過して黒鉛シート３に伝えられる。黒鉛シート３では、熱は面方向及び厚さ方向に伝わって行くが、面方向の熱伝導率は非常に高いので、面方向には急速に伝わっていく。それにより、建材シート１の室内側表面の全体が早く暖まり、更に、建材シート１の近傍の空気の温度が暖まって行く。従って、部屋の中で通常暖まり難いところでも暖房の立ち上がりが早くなる。よって、この点で、暖房機が稼働する時間の短縮化に寄与でき、暖房のエネルギーの効率化に寄与できる。

暖房が立ち上がって適温（例えば、２０℃〜２３℃）になった後、手動又は自動的な温度調節により暖房機を止めてしばらくすると、僅かながら空気の漏れにより、室内空間の温度が室外の温度に追従するように徐々に下降する。このとき、室内空間の温度が温度低下を抑えるための低い融点の潜熱蓄熱材の蓄熱効果が及ぶ温度域に有ると、温度降下は緩やかなものとなる。よって、この点で、暖房機の稼働回数を少なくすることに寄与でき、暖房のエネルギーの効率化に寄与できる。

夏期において、冷房機を稼働させると、上述した暖房機の場合と同様にして建材シート１の室内側表面の全体が早く冷え、更に、建材シート１の近傍の空気の温度が冷えて行く。従って、部屋の中で通常冷え難いところでも冷房の立ち上がりが早くなる。よって、この点で、冷房機が稼働する時間の短縮化に寄与でき、冷房のエネルギーの効率化に寄与できる。

冷房が立ち上がって適温（例えば、２５℃〜２８℃）になった後、手動又は自動的な温度調節により冷房機を止めてしばらくすると、僅かながら空気の漏れにより、室内空間の温度が室外の温度に追従するように徐々に上昇する。このとき、室内空間の温度が温度上昇を抑えるための高い融点の潜熱蓄熱材の蓄熱効果が及ぶ温度域に有ると、温度上昇は緩やかなものとなる。よって、この点で、冷房機の稼働回数を少なくすることに寄与でき、冷房のエネルギーの効率化に寄与できる。

次に、本発明の実施形態に係る別の建材シート６を説明する。この建材シート６は、上述した建材シート１の黒鉛シート３と貼付用シート４の間に、多数の蓄熱カプセル５とともに多数の多孔質の粒状炭素材７を有するようにしたものである。すなわち、建材シート６は、図２に示すような構成になる。

多孔質の粒状炭素材７は、例えば、竹炭、木炭、活性炭などの粒状物である。多孔質の粒状炭素材７は、内部に多数の空孔を有し、空気を留めることができる。それ故に、比熱が金属などより高く、蓄熱する。粒状炭素材７の粒径は、限定されることはないが、例えば、２０〜８０μｍ程度である。

このような建材シート６では、建材シート１と同様の効果が得られる。更には、蓄熱カプセル５の蓄熱効果が及ぶ室内の温度域以外の温度においても、蓄熱カプセル５の蓄熱効果ほどではないが、粒状炭素材７の蓄熱効果が及んで室内空間の温度変化を緩やかにすることが可能である。また、万一、蓄熱カプセル５の封入層が破断しても、潜熱蓄熱材の流出を抑止するように潜熱蓄熱材が粒状炭素材７に吸着される。また、粒状炭素材７は、化学的に安定しているので潜熱蓄熱材と反応することもない。また、蓄熱カプセル５がホルムアルデヒドなどの化学物質を含んでいたとして、仮にそれが滲み出たとしても、粒状炭素材７に吸着される。

建材シート６は、室内の冷暖房のエネルギーの更なる効率化を行うことができる。例えば、冬期において、暖房機を稼働させ適温になってから暖房機を止めた後、室内空間の温度が温度低下を抑えるための低い融点の潜熱蓄熱材の蓄熱効果が及ぶ温度域にないときにでも、温度降下を緩やかにすることができる。また、夏期において、冷房機を稼働させ適温になってから冷房機を止めた後、室内空間の温度が温度上昇を抑えるための高い融点の潜熱蓄熱材の蓄熱効果が及ぶ温度域にないときにでも、温度上昇を緩やかにすることができる。

以上、本発明の実施形態に係る建材シートについて説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、請求の範囲に記載した事項の範囲内での設計変更が可能である。例えば、建材シート１、６を構成する各シートの厚さや大きさなどは適宜変更することができる。また、建材シート１、６は壁のみならず、適切な室内側保護シート２を用いることにより、天井や床などに使用することが可能であり、また、パーテイションなどにも使用することが可能である。また、住宅やオフィスビルの部屋に限らず、自動車、電車、飛行機などの室内に使用することも可能である。

１、６建材シート
２室内側保護シート
３黒鉛シート
４貼付用シート
５蓄熱カプセル
７粒状炭素材

Claims

壁又は天井に使用する建材シートであって、
布製又は紙製の室内側保護シートと、
該室内側保護シートに接着された弾性を有する膨張黒鉛シートと、
該膨張黒鉛シートに接着された紙製又は布製の貼付用シートと、
を備え、
前記膨張黒鉛シートと前記貼付用シートの間に、潜熱蓄熱材を封入層によって封入した多数の蓄熱カプセルを有しており、
前記膨張黒鉛シートと前記貼付用シートの間に、前記多数の蓄熱カプセルとは別に、多数の多孔質の粒状炭素材を有していることを特徴とする建材シート。