JP6599732B2 - 断熱パネル、及び断熱パネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、建物等の玄関において開閉自在に設置される断熱ドア等の断熱パネル、及び断熱パネルの製造方法に関する。

従来、建物等の玄関において開閉自在に設置される断熱ドア等の断熱パネルが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の断熱ドアは、互いに対向して配置される金属材料からなる第１，第２表面材と、第１，第２表面材間の空洞に注入される発泡ウレタン等の断熱材とを備える。

特開２０１０−２５５３７０号公報

しかしながら、従来の断熱ドアでは、以下に示すように、表面材が波打ったように部分的に断熱材側に窪む現象（以下、波打ち現象と記載）が生じる場合がある。
図１３Ａ及び図１３Ｂは、従来の断熱ドア１００の課題を示す図である。具体的に、図１３Ａは、断熱ドア１００の断面図であって、室外側の第１表面材１１０と断熱材１２０とを示している。
断熱ドア１００は、図１３Ａに示すように、室外側の第１表面材１１０に対して、太陽光が部分的に照射される場合がある。
このような場合には、当該太陽光が照射された部位１１０ａ（以下、加温部位と記載）の温度が上昇し、加温部位１１０ａと当該加温部位１１０ａ以外の部位１１０ｂ（以下、非加温部位と記載）との間に温度差が生じる。そして、加温部位１１０ａは、太陽光の照射による温度上昇に伴って熱膨張し、断熱ドア１００の面内方向に沿って外側に伸びようとする。一方、非加温部位１１０ｂは、太陽光が照射されておらず、温度上昇がほとんどないため熱膨張しない。すなわち、非加温部位１１０ｂにて囲まれた加温部位１１０ａは、非加温部位１１０ｂにより、断熱ドア１００の面内方向に沿って外側に伸びることを規制される。そして、加温部位１１０ａには、断熱ドア１００の面外方向に変形しようとするたわみ力が生じることとなる。
また、断熱材１２０において、加温部位１１０ａに接している部位は、温度上昇した加温部位１１０ａからの熱が伝達されることにより、弾性率が低下し軟化する。
そして、断熱材１２０の軟化に伴い、断熱材１２０の弾性率が加温部位１１０ａに生じるたわみ力に対抗することができなくなると、図１３Ｂに示すように、断熱材１２０が塑性変形し、加温部位１１０ａに波打ち現象が生じる。

本発明は、上記実情に鑑みて、表面材に波打ち現象が生じることを回避することができる断熱パネル、及び断熱パネルの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る断熱パネルは、表面材と、前記表面材に接着される断熱材とを備え、前記断熱材は、前記表面材における室外側の面が太陽光の照射によって局所的に加熱され、当該加熱された加温部位と当該加温部位以外の非加温部位との間に生じる温度差に応じて当該加温部位に生じるたわみ力に対抗する弾性率を有するように構成されていることを特徴とする。

本発明では、断熱材が上述した弾性率を有するように構成されているため、表面材が局所的に加熱され、加温部位及び非加温部位の温度差に応じて当該加温部位にたわみ力が生じた場合であっても、断熱材は当該たわみ力に対抗する。すなわち、当該たわみ力の作用により断熱材が塑性変形することを回避することができる。したがって、表面材に波打ち現象が生じることを回避することができる。
また、本発明は、上述した断熱パネルにおいて、当該断熱パネルは、断熱ドアであることを特徴とする。
本発明によれば、上述した断熱パネルの構成を断熱ドアに適用することにより、当該断熱ドアに波打ち現象が生じることを回避し、当該断熱ドアの外観を良好に維持することができる。

また、本発明に係る断熱パネルの製造方法は、表面材と前記表面材に接着される断熱材とを備えた断熱パネルの製造方法であって、前記断熱材の弾性率と、前記表面材における室外側の面が太陽光の照射によって局所的に加熱され、当該加熱された加温部位と当該加温部位以外の非加温部位との間に生じる温度差とをパラメータとして当該温度差に応じて前記加温部位に生じるたわみ力の作用による当該加温部位の部分的な変位量をシミュレーションにより解析し、当該シミュレーションの解析結果に基づいて、任意の前記温度差から当該温度差に応じて前記加温部位に生じるたわみ力に対抗する最低限の弾性率を求める関係式を算出し、前記断熱材の弾性率を、当該断熱パネルの使用環境に応じて推定される前記温度差に基づいて前記関係式から求められた前記最低限の弾性率以上の弾性率に決定することを特徴とする。

本発明によれば、断熱材が上述した弾性率を有するように構成されているため、表面材に波打ち現象が生じることを回避するために、必要以上に弾性率が高い断熱材（オーバースペックの断熱材）を用いることがない。したがって、断熱パネルの使用環境に応じて最適な断熱材を用いることができる。

本発明では、表面材が局所的に加熱され、加温部位及び非加温部位の温度差に応じて当該加温部位にたわみ力が生じた場合であっても、断熱材は当該たわみ力に対抗する。すなわち、当該たわみ力の作用により断熱材が塑性変形することを回避することができる。したがって、表面材に波打ち現象が生じることを回避することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る断熱ドアを室外側から見た正面図である。 図２は、図１に示した断熱ドアの要部拡大断面図である。 図３は、図１及び図２に示した第１表面材（鋼板）の波打ち現象を解析するシミュレーションに用いた解析モデルを示す図である。 図４は、図３に示した解析モデルを用いたシミュレーションの解析結果を示す図であって、加温部位及び非加温部位の温度差と、断熱材の弾性率と、第１表面材の部分的な変位量（厚さ方向の変位量）との関係を示す図である。 図５は、図３に示した解析モデルを用いたシミュレーションの解析結果において、加温部位及び非加温部位の温度差を８０℃（加温部位の到達温度：９０℃）とし、当該温度差での断熱材の弾性率を種々の値に設定した場合での第１表面材の変位分布を示した図である。 図６は、図３に示した解析モデルを用いたシミュレーションの解析結果に基づいて求められた加温部位及び非加温部位の温度差と当該温度差に応じて加温部位に生じるたわみ力に対抗する断熱材の最低限の弾性率との関係を示す図である。 図７は、図１及び図２に示した第１表面材または第２表面材の自重による断熱材の変形を回避するために必要な断熱材における弾性率の下限値を決定する際に用いた第１表面材、第２表面材、及び断熱材の寸法例を示す図である。 図８は、図２に示した断熱材の発泡倍率と熱伝導率との関係を示す図である。 図９は、図２に示した断熱材の発泡倍率と弾性率との関係を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る第１表面材（ＳＵＳ３０４）を用いた場合でのシミュレーションの解析結果を示す図であって、加温部位及び非加温部位の温度差と、断熱材の弾性率と、第１表面材の部分的な変位量（厚さ方向の変位量）との関係を示す図である。 図１１は、図１０に示したシミュレーションの解析結果において、加温部位及び非加温部位の温度差を８０℃（加温部位の到達温度：９０℃）とし、当該温度差での断熱材の弾性率を種々の値に設定した場合での第１表面材の変位分布を示した図である。 図１２は、本発明の実施の形態２に係る第１表面材（ＳＵＳ３０４）を用いた場合でのシミュレーションの解析結果に基づいて求められた加温部位及び非加温部位の温度差と当該温度差に応じて加温部位に生じるたわみ力に対抗する断熱材の最低限の弾性率との関係を示す図である。 図１３Ａは、従来の断熱ドアにおける課題を示す図である。 図１３Ｂは、従来の断熱ドアにおける課題を示す図である。

以下、本発明に係る断熱パネルとして断熱ドアを例示し、添付図面を参照しながら当該断熱ドアの好適な実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態１）
〔断熱ドアの概略構成〕
図１は、本発明の実施の形態１に係る断熱ドア１を室外側から見た正面図である。図２は、図１に示した断熱ドア１の要部拡大断面図である。
ここで例示する断熱ドア１は、具体的な図示は省略したが、建物における玄関の開口に取り付けられたドア枠体に対してヒンジ機構を介して開閉自在に設置されたものである。この断熱ドア１は、図１及び図２に示すように、骨組体（図示略）と、第１表面材２と、第２表面材３（図２）と、断熱材４（図２）とを備える。

骨組体は、アルミニウムやスチール等の金属材料の成形材であり、断熱ドア１の上下両縁部をそれぞれ構成する一対の骨材と、断熱ドア１の左右両縁部をそれぞれ構成する一対の骨材とを四周枠組みすることで矩形枠状に構成されている。
第１表面材２は、断熱ドア１の室外面を構成する面材であり、骨組体の一方の面に設けられている。なお、第１表面材は、本発明に係る表面材に相当する。
第２表面材３は、断熱ドア１の室内面を構成する面材であり、第１表面材２に対向するように骨組体の他方の面に設けられている。
本実施の形態１では、第１，第２表面材２，３は、鋼板でそれぞれ構成されている。

断熱材４は、発泡ウレタン、ＥＰＳ（ビーズ法ポリスチレンフォーム）、あるいは、発泡ＡＳ樹脂等で構成され、骨組体及び第１，第２表面材２，３により形成される空間に設けられる。そして、断熱材４は、第１，第２表面材２，３にそれぞれ接着される。
なお、断熱材４の弾性率については、後述する。
また、断熱ドア１には、図１に示すように、利用者により把持されて断熱ドア１を開閉するための把手部５と、把手部５の上下にそれぞれ設けられ、断熱ドア１の開操作を規制または許容するロック部６とが設けられている。

〔断熱材の弾性率〕
本実施の形態１では、第１表面材２（鋼板）に生じる波打ち現象を回避するために、シミュレーションにより波打ち現象を解析し、当該解析結果に基づいて、断熱材４の弾性率を決定している。
図３は、図１及び図２に示した第１表面材２（鋼板）の波打ち現象を解析するシミュレーションに用いた解析モデルを示す図である。
シミュレーションでは、図３に示すように、第１，第２表面材２，３の幅寸法（横寸法）、長さ寸法（縦寸法）、及び厚み寸法をそれぞれ２００[mm]、４００[mm]、０．４[mm]とし、断熱材４の幅寸法（横寸法）、長さ寸法（縦寸法）、及び厚み寸法をそれぞれ２００[mm]、４００[mm]、４１．２[mm]とし、第１表面材２の加温部位２ａ（温度を変化させる部位（図３に一点鎖線で示した領域））の幅寸法（横寸法）及び長さ寸法（縦寸法）をそれぞれ１００[mm]、３００[mm]とした解析モデルを用いた。そして、第１表面材２における加温部位２ａ及び非加温部位２ｂ（加温部位２ａ以外の部位）の温度差、及び断熱材４の弾性率をパラメータとして、当該温度差に応じて加温部位２ａに生じるたわみ力の作用による加温部位２ａの部分的な変位量（厚さ方向の変位量）をシミュレーションにより解析した。なお、非加温部位２ｂの温度は、１０℃で一定とした。また、第１表面材２については、一般的な鋼板の物性値を用いた。

図４は、図３に示した解析モデルを用いたシミュレーションの解析結果を示す図であって、加温部位２ａ及び非加温部位２ｂの温度差と、断熱材４の弾性率と、第１表面材２の部分的な変位量（厚さ方向の変位量）との関係を示す図である。具体的に、図４において、横軸は加温部位２ａ及び非加温部位２ｂの温度差を示し、縦軸は第１表面材２の部分的な変位量（厚さ方向の変位量）を示している。そして、図４では、第１表面材２において、部分的に凸部が現れた位置と部分的に凹部が現れた位置との２つの位置を一組とし、当該一組毎に、断熱材４の弾性率を種々の値に設定した場合での温度差と変位量との関係を図示している。
なお、図４では、説明の便宜上、シミュレーションの解析結果の一部のみを示している。すなわち、図４では、断熱材４の弾性率Ｅ[MPa]を「１．０」、「１．３」、「１．５」、「２．０」、「２．５」、及び「２．７」とした場合のみを図示している。

図４に示したシミュレーションの解析結果は、以下のことを意味している。
断熱材４の弾性率Ｅ[MPa]が「１．０」の場合、加温部位２ａには、温度差が４０℃付近（加温部位２ａの到達温度：５０℃付近）までは、熱膨張による全体的な厚さ方向の変位（０．３[mm]程度）はあるが、波打ち現象は生じない。すなわち、温度差が４０℃付近までは、当該温度差に応じて加温部位２ａに生じるたわみ力に断熱材４が対抗する。そして、加温部位２ａには、温度差が４０℃付近を超えると、厚さ方向の変位（絶対値）が特異的に大きくなり、部分的に凸部または凹部が現れる（波打ち現象が生じる）。すなわち、温度差が４０℃付近を超えると、当該温度差に応じて加温部位２ａに生じるたわみ力に断熱材４が対抗することができなくなり、断熱材４が塑性変形することにより、波打ち現象が生じる。
断熱材４の弾性率Ｅ[MPa]が「１．３」、「１．５」、「２．０」、「２．５」、及び「２．７」の場合、加温部位２ａには、温度差が５０℃付近（加温部位２ａの到達温度：６０℃付近）、６０℃付近（加温部位２ａの到達温度：７０℃付近）、７０℃付近（加温部位２ａの到達温度：８０℃付近）、７５℃付近（加温部位２ａの到達温度：８５℃付近）、及び８０℃付近（加温部位２ａの到達温度：９０℃付近）をそれぞれ超えると、厚さ方向の変位（絶対値）が特異的に大きくなり、部分的に凸部または凹部が現れる（波打ち現象が生じる）。

図５は、図３に示した解析モデルを用いたシミュレーションの解析結果において、加温部位２ａ及び非加温部位２ｂの温度差を８０℃（加温部位２ａの到達温度：９０℃）とし、当該温度差での断熱材４の弾性率を種々の値に設定した場合での第１表面材２の変位分布を示した図である。具体的に、図５では、「黒」に近付くにしたがって凸状の変位を示し、「白」に近付くにしたがって凹状の変位を示している。
なお、図５では、説明の便宜上、シミュレーションの解析結果の一部のみを示している。すなわち、図５（ａ）〜図５（ｆ）では、断熱材４の弾性率Ｅ[MPa]を「１．０」、「１．３」、「２．０」、「２．７」、「２．８」、及び「３．０」とした場合のみをそれぞれ図示している。

ところで、温度差が８０℃（加温部位２ａの到達温度：９０℃）となる断熱ドア１の使用環境は、断熱ドア１にとって非常に過酷な使用環境である。そして、シミュレーションの解析結果では、温度差が８０℃の場合、当該温度差での断熱材４の弾性率Ｅ[MPa]を「１．０」、「１．３」、「２．０」、及び「２．７」にすると、図５に示すように、加温部位２ａに部分的な凸部ａ１〜ａ３、及び部分的な凹部ｂ１〜ｂ４が現れる（波打ち現象が生じる）結果となった（図５（ａ）〜図５（ｄ））。一方、断熱材４の弾性率Ｅ[MPa]を「２．８」及び「３．０」にすると、加温部位２ａに部分的な凸部または凹部が現れない（波打ち現象が生じない）結果となった（図５（ｅ），図５（ｆ））。

図６は、図３に示した解析モデルを用いたシミュレーションの解析結果に基づいて求められた加温部位２ａ及び非加温部位２ｂの温度差と当該温度差に応じて加温部位２ａに生じるたわみ力に対抗する断熱材４の最低限の弾性率との関係を示す図である。具体的に、図６では、横軸は加温部位２ａ及び非加温部位２ｂの温度差を示し、縦軸は断熱材４の弾性率を示し、シミュレーションの解析結果である温度差及び最低限の弾性率を菱形のポイントでプロットしている。
以上のシミュレーションの解析結果に基づいて、図６に示すように、任意の温度差から当該温度差に応じて加温部位２ａに生じるたわみ力に対抗する断熱材４の最低限の弾性率を求める関係式（近似曲線）を算出した。
当該関係式（近似曲線）は、断熱材４の最低限の弾性率をＹとし、加温部位２ａ及び非加温部位２ｂの温度差をＸとした場合に、以下の式（１）となった。なお、式（１）の関係式（近似曲線）における決定係数Ｒ^２は、０．９９６１である。

そして、本実施の形態１では、断熱材４は、断熱ドア１の使用環境に応じて推定される温度差に基づいて式（１）から求められた最低限の弾性率以上の弾性率を有するように構成されている。すなわち、断熱材４は、加温部位２ａと非加温部位２ｂとの間に温度差が生じた場合に、当該温度差に応じて加温部位２ａに生じるたわみ力に対抗する弾性率を有するように構成されている。
なお、断熱材４の弾性率は、例えば、断熱材４を構成する材料の配合比を変更したり、発泡倍率を変化（発泡倍率を下げれば弾性率が上昇）させたりすることにより、適宜の値に設定することができる。

図７は、図１及び図２に示した第１表面材２または第２表面材３の自重による断熱材４の変形を回避するために必要な断熱材４における弾性率の下限値を決定する際に用いた第１表面材２、第２表面材３、及び断熱材４の寸法例を示す図である。
また、本実施の形態１では、第１表面材２または第２表面材３の自重による断熱材４の変形量を０．１[mm]以下とするために必要な弾性率を、断熱材４における弾性率の下限値として決定している。

具体的に、先ず、図７に示すように、第１，第２表面材２，３の幅寸法（横寸法）、長さ寸法（縦寸法）、及び厚み寸法をそれぞれ８５７[mm]、２３１２[mm]、０．４[mm]とし、断熱材４の幅寸法（横寸法）、長さ寸法（縦寸法）、及び厚み寸法をそれぞれ８５７[mm]、２３１２[mm]、及び４１．２[mm]とした。また、第１，第２表面材２，３（鋼板）の密度は、７．８７×１０^−６[kg/mm³]である。
そして、断熱材４における弾性率の下限値は、σ／εで算出することができる。
ここで、σは、断熱材４の応力であり、第１表面材２または第２表面材３の自重による力（第１表面材２または第２表面材３の密度×第１表面材２または第２表面材３の体積×重力加速度）を断熱材４の断面積（断熱材４の幅寸法×長さ寸法）で除した値となる。すなわち、上記寸法例から、σは、３０．９[Pa]である。
また、εは、断熱材４の変形量０．１[mm]の歪みであり、０．１を断熱材４の厚み寸法で除した値となる。すなわち、上記寸法例から、εは、２．４２×１０^−３である。
したがって、本実施の形態１では、断熱材４における弾性率の下限値を０．０１３[MPa]としている。

図８は、図２に示した断熱材４の発泡倍率と熱伝導率との関係を示す図である。図９は、図２に示した断熱材４の発泡倍率と弾性率との関係を示す図である。
なお、図８及び図９では、説明の便宜上、断熱材４がＥＰＳ（ビーズ法ポリスチレンフォーム）の場合での関係を示している。
また、本実施の形態１では、断熱材４の目標とする熱伝導率と断熱材４の発泡倍率との関係、及び断熱材４の発泡倍率と断熱材４の弾性率との関係を用いて、断熱材４における弾性率の上限値を決定している。
具体的に、断熱材４の目標とする熱伝導率を０．０６３[W/(m・K)]とした場合、当該熱伝導率を得るために必要な断熱材４の発泡倍率は、図８に示すように、２６である。そして、当該発泡倍率（２６）での断熱材４の弾性率は、図９に示すように、７．６６[MPa]である。
したがって、本実施の形態１では、断熱材４における弾性率の上限値を７．６６[MPa]としている。

以上を纏めると、本実施の形態１では、断熱材４は、断熱ドア１の使用環境に応じて推定される温度差に基づいて式（１）から求められた最低限の弾性率以上の弾性率を有しながら、下限値（０．０１３[MPa]）以上、上限値（７．６６[MPa]）以下の弾性率を有するように構成されている。

以上説明した本実施の形態１に係る断熱ドア１では、断熱材４が上述した弾性率を有するように構成されているため、第１表面材２が局所的に加熱され、加温部位２ａ及び非加温部位２ｂの温度差に応じて加温部位２ａにたわみ力が生じた場合であっても、断熱材４は当該たわみ力に対抗する。すなわち、当該たわみ力の作用により断熱材４が塑性変形することを回避することができる。したがって、第１表面材２に波打ち現象が生じることを回避することができる。

また、本実施の形態１に係る断熱ドア１では、断熱ドア１の使用環境に応じて推定される温度差に基づいて式（１）から求められた最低限の弾性率以上の弾性率を有するように構成されている。このため、第１表面材２に波打ち現象が生じることを回避するために、必要以上に弾性率が高い断熱材（オーバースペックの断熱材）を用いることがない。したがって、断熱ドア４の使用環境に応じて最適な断熱材４を用いることができる。

また、本実施の形態１に係る断熱ドア１では、断熱材４は、下限値（０．０１３[MPa]）以上、上限値（７．６６[MPa]）以下の弾性率を有するように構成されている。このため、第１表面材２に波打ち現象が生じることを回避しながらも、断熱材４の機械的な強度、及び断熱性能の双方を十分に確保することができる。

（実施の形態１の変形例）
実施の形態１では、断熱ドア１の使用環境を考慮して断熱材４の弾性率を決定していたが、これに限られない。例えば、断熱材４の弾性率として、断熱ドア１の使用環境を考慮せずに、最も過酷な使用環境でも第１表面材２に波打ち現象が生じない値（温度差が８０℃の状態で弾性率が２．８[MPa]（図５（ｅ）））を有するように構成しても構わない。
このように構成すると、断熱ドア１がいずれの使用環境で用いられた場合であっても、第１表面材２に波打ち現象が生じることのない断熱ドア１を構成することができる。

また、実施の形態１では、第１，第２表面材２，３は、鋼板でそれぞれ構成されていたが、これに限られず、その他の材料で構成しても構わない。また、第１，第２表面材２，３を同一の材料で構成してもよく、あるいは、異なる材料で構成しても構わない。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
以下の説明では、実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
実施の形態１では、第１表面材２として、鋼板を採用していた。
これに対して本実施の形態２では、第１，第２表面材２，３として、それぞれステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を採用している。
なお、第１表面材２をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で構成したことに伴い、シミュレーションによる第１表面材２に生じる波打ち現象の解析結果も異なるものとなる。以下、シミュレーションの解析結果について説明する。

図１０は、本発明の実施の形態２に係る第１表面材２（ＳＵＳ３０４）を用いた場合でのシミュレーションの解析結果を示す図であって、加温部位２ａ及び非加温部位２ｂの温度差と、断熱材４の弾性率と、第１表面材２の部分的な変位量（厚さ方向の変位量）との関係を示す図である。具体的に、図１０は、図４に対応した図であり、横軸は加温部位２ａ及び非加温部位２ｂの温度差を示し、縦軸は第１表面材２の部分的な変位量（厚さ方向の変位量）を示している。そして、図１０では、図４と同様に、第１表面材２において、部分的に凸部が現れた位置と部分的に凹部が現れた位置との２つの位置を一組とし、当該一組毎に、断熱材４の弾性率を種々の値に設定した場合での温度差と変位量との関係を図示している。
なお、図１０では、説明の便宜上、シミュレーションの解析結果の一部のみを示している。すなわち、図１０では、断熱材４の弾性率Ｅ[MPa]を「１．５」、「２．０」、「３．０」、「４．０」、「５．０」、及び「５．２」とした場合のみをそれぞれ図示している。
当該シミュレーションでは、第１表面材２をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とした以外は、実施の形態１で説明した解析モデル（図３）と同一の解析モデルを用いた。また、第１表面材２については、一般的なステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の物性値を用いた。

図１０に示したシミュレーションの解析結果は、以下のことを意味している。
断熱材４の弾性率Ｅ[MPa]が「１．５」の場合、加温部位２ａには、温度差が３５℃付近（加温部位２ａの到達温度：４５℃付近）までは、熱膨張による全体的な厚さ方向の変位（０．３〜０．４[mm]程度）はあるが、波打ち現象は生じない。すなわち、温度差が３５℃付近までは、当該温度差に応じて加温部位２ａに生じるたわみ力に断熱材４が対抗する。そして、加温部位２ａには、温度差が３５℃付近を超えると、厚さ方向の変位（絶対値）が特異的に大きくなり、部分的に凸部または凹部が現れる（波打ち現象が生じる）。すなわち、温度差が３５℃付近を超えると、当該温度差に応じて加温部位２ａに生じるたわみ力に断熱材４が対抗することができなくなり、断熱材４が塑性変形することにより、波打ち現象が生じる。
断熱材４の弾性率Ｅ[MPa]が「２．０」、「３．０」、「４．０」、「５．０」、及び「５．２」の場合、加温部位２ａには、温度差が３８℃付近（加温部位２ａの到達温度：４８度付近）、５５℃付近（加温部位２ａの到達温度：６５℃付近）、６２℃付近（加温部位２ａの到達温度：７２℃付近）、７５℃付近（加温部位２ａの到達温度：８５℃付近）、及び８０℃付近（加温部位２ａの到達温度：９０℃付近）をそれぞれ超えると、厚さ方向の変位（絶対値）が特異的に大きくなり、部分的に凸部または凹部が現れる（波打ち現象が生じる）。

図１１は、図１０に示したシミュレーションの解析結果において、加温部位２ａ及び非加温部位２ｂの温度差を８０℃（加温部位２ａの到達温度：９０℃）とし、当該温度差での断熱材４の弾性率を種々の値に設定した場合での第１表面材２の変位分布を示した図である。具体的に、図１１は、図５に対応した図であり、「黒」に近付くにしたがって凸状の変位を示し、「白」に近付くに従って凹状の変位を示している。
シミュレーションの解析結果では、断熱ドア１によって非常に過酷な使用環境で推定される温度差が８０℃（加温部位２ａの到達温度：９０℃）の場合、当該温度差での断熱材４の弾性率Ｅ[MPa]を「１．５」、「２．０」、「３．０」、「４．０」、及び「５．０」にすると、図１１に示すように、加温部位２ａに部分的な凸部ｃ１〜ｃ５、及び部分的な凹部ｄ１〜ｄ５が現れる（波打ち現象が生じる）結果となった（図１１（ａ）〜図１１（ｅ））。一方、断熱材４の弾性率Ｅ[MPa]を「５．２」にすると、加温部位２ａに部分的な凸部または凹部が現れない（波打ち現象が生じない）結果となった（図１１（ｆ））。

図１２は、本発明の実施の形態２に係る第１表面材２（ＳＵＳ３０４）を用いた場合でのシミュレーションの解析結果に基づいて求められた加温部位２ａ及び非加温部位２ｂの温度差と当該温度差に応じて加温部位２ａに生じるたわみ力に対抗する断熱材４の最低限の弾性率との関係を示す図である。具体的に、図１２では、横軸は加温部位２ａ及び非加温部位２ｂの温度差を示し、縦軸は断熱材４の弾性率を示し、シミュレーションの解析結果である温度差及び最低限の弾性率を菱形のポイントでプロットしている。
以上のシミュレーションの解析結果に基づいて、図１２に示すように、任意の温度差から当該温度差に応じて加温部位２ａに生じるたわみ力に対抗する断熱材４の最低限の弾性率を求める関係式（近似曲線）を算出した。
当該関係式（近似曲線）は、断熱材４の最低限の弾性率をＹとし、加温部位２ａ及び非加温部位２ｂの温度差をＸとした場合に、以下の式（２）となった。なお、式（２）の関係式（近似曲線）における決定係数Ｒ^２は、０．９９６７である。

そして、本実施の形態２では、断熱材４の弾性率は、断熱ドア１の使用環境に応じて推定される温度差に基づいて式（２）から求められた最低限の弾性率以上の弾性率を有するように構成されている。すなわち、断熱材４は、加温部位２ａと非加温部位２ｂとの間に温度差が生じた場合に、当該温度差に応じて加温部位２ａに生じるたわみ力に対抗する弾性率を有するように構成されている。

また、本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、第１表面材２または第２表面材３の自重による断熱材４の変形量を０．１[mm]以下とするために必要な弾性率を、断熱材４における弾性率の下限値として決定している。
なお、第１，第２表面材２，３、及び断熱材４の幅寸法（横寸法）、長さ寸法（縦寸法）、及び厚み寸法は、実施の形態１で説明した寸法（図７）と同一の寸法とした。また、第１，第２表面材２，３をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）に変更したことに伴い、第１，第２表面材２，３（ＳＵＳ３０４）の密度は、７．９３×１０^−６[kg/mm³]である。
そして、本実施の形態２では、実施の形態１と同様にσ／εで算出することにより、断熱材４における弾性率の下限値を実施の形態１と同様の０．０１３[MPa]としている。
なお、本実施の形態２において、断熱材４における弾性率の上限値は、実施の形態１で説明した上限値と同一の値としている。

以上を纏めると、本実施の形態２では、断熱材４は、断熱ドア１の使用環境に応じて推定される温度差に基づいて式（２）から求められた最低限の弾性率以上の弾性率を有しながら、下限値（０．０１３[MPa]）以上、上限値（７．６６[MPa]）以下の弾性率を有するように構成されている。

上述した実施の形態２のように第１表面材２をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）に変更した場合であっても、実施の形態１と同様の効果を奏する。

（実施の形態２の変形例）
実施の形態２では、断熱ドア１の使用環境を考慮して断熱材４の弾性率を決定していたが、これに限られない。例えば、断熱材４の弾性率として、断熱ドア１の使用環境を考慮せずに、最も過酷な使用環境でも第１表面材２に波打ち現象が生じない値（温度差が８０℃の状態で弾性率が５．２[MPa]（図１１（ｆ）））を有するように構成しても構わない。
このように構成すると、断熱ドア１がいずれの使用環境で用いられた場合であっても、第１表面材２に波打ち現象が生じることのない断熱ドア１を構成することができる。
上述した実施の形態１，２及びこれらの変形例では、本発明に係る断熱パネルとして建物における玄関の開口に設置される断熱ドア１を例示したが、これに限られず、本発明に係る断熱パネルとして、その他の箇所に設置される断熱ドア、あるいは、内装パネルや外装パネル等の壁パネル、床パネル、天井パネル、屋根パネル等を採用しても構わない。

１ 断熱ドア（断熱パネル）、２ 第１表面材、２ａ 加温部位、２ｂ 非加温部位、４ 断熱材

Claims (3)

1. 表面材と、
   前記表面材に接着される断熱材とを備え、
   前記断熱材は、前記表面材における室外側の面が太陽光の照射によって局所的に加熱され、当該加熱された加温部位と当該加温部位以外の非加温部位との間に生じる温度差に応じて当該加温部位に生じるたわみ力に対抗する弾性率を有するように構成されている
   ことを特徴とする断熱パネル。
2. 当該断熱パネルは、断熱ドアである
   ことを特徴とする請求項１に記載の断熱パネル。
3. 表面材と前記表面材に接着される断熱材とを備えた断熱パネルの製造方法であって、
   前記断熱材の弾性率と、前記表面材における室外側の面が太陽光の照射によって局所的に加熱され、当該加熱された加温部位と当該加温部位以外の非加温部位との間に生じる温度差とをパラメータとして当該温度差に応じて前記加温部位に生じるたわみ力の作用による当該加温部位の部分的な変位量をシミュレーションにより解析し、
   当該シミュレーションの解析結果に基づいて、任意の前記温度差から当該温度差に応じて前記加温部位に生じるたわみ力に対抗する最低限の弾性率を求める関係式を算出し、
   前記断熱材の弾性率を、当該断熱パネルの使用環境に応じて推定される前記温度差に基づいて前記関係式から求められた前記最低限の弾性率以上の弾性率に決定する
   ことを特徴とする断熱パネルの製造方法。