JP6766097B2 - 構造体 - Google Patents

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Description

本発明は、構造体に関する。
従来、減圧された二重ガラスの間に作動液と、作動液を加熱又は冷却する作動液加熱部・冷却部とを備える窓が提案されている(特許文献1参照)。この窓によれば、二重ガラスの間が減圧されているため高い断熱性を示すと共に、二重ガラスの間の作動液を加熱又は冷却することで湿気を流出入させることなく室内を快適化することができる。
特開2006−336233号公報
しかし、特許文献1に記載の窓は、作動液を加熱又は冷却する必要があるため、電気エネルギーを要することになってしまい、室内のエアコンを動作させているのと変わりなくなってしまう。よって、電気エネルギーを要しないで、湿気を流出入させることなく室外気温を利用することができる真空ペアガラス等が求められる。
このような問題に対し、本件発明者は、電気エネルギーを要しないで、湿気を流出入させることなく室外気温を利用することが可能な構造体を特願2017−248814において提案している。具体的に構造体は、2枚の板材、冷媒、及びスロープを備えている。2枚の板材は両者間で挟まれる空間を形成し、冷媒は2枚の板材の間に封入されている。スロープは、2枚の板材のうちの一方の板材側に冷媒の貯留部を形成し、一方の板材側の熱によって蒸発した貯留部内の冷媒が他方の板材側に到達して、他方の板材側において凝縮した冷媒を再度貯留部に戻す循環構造とされている。
このような構造体によれば、一方の板材側からの熱によって冷媒が蒸発する環境下においては、一方の板材側は蒸発熱が奪われて冷却化される。これに対して、蒸発した冷媒は他方の板材側に到達すると冷却されて凝縮液化し、他方の板材側からは凝縮熱が破棄されることとなる。よって、結果として一方の板材側の熱が他方の板材側へ貫流することとなる。これにより、例えば夏場では室内側が一方の板材となることで、湿気を取り込むことなく室内を快適化することができる。しかも、凝縮液化した冷媒はスロープによって貯留部に戻ることから、電気エネルギーを要することなく、上記の熱貫流を継続的に行うことができる。
しかし、このような構造体は、特願2017−248814の明細書に記載するように、熱貫流方向が一方の板材側から他方の板材側となっている。このため、夏場に室内の熱を室外へ貫流させる向きで取付られた構造体は、構造体自体を表裏反転しない限り、冬場のエアコン等の熱を室外に逃がしてしまうこととなる。よって、表裏反転できない場合には冬場の室内の熱を室外に逃がすことがないように構造体を不稼働状態とする構造が望まれる。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、夏場に室内の熱を室外へ貫流させる一方で冬場には不稼働状態として熱を室外に逃がし難くすることが可能な構造体を提供することにある。
本発明に係る構造体は、2枚の板材と、2枚の板材のうちの一方の板材側に冷媒の貯留部を形成し、一方の板材側の熱によって蒸発した貯留部内の冷媒が他方の板材側に到達し、他方の板材側において凝縮した冷媒を再度貯留部に戻す循環構造部と、を備えている。さらに、構造体は、感温手段を備えている。感温手段は、一方の板材側の温度が所定温度以上である場合に第1状態となって冷媒循環を許容する。また、感温手段は、一方の板材側の温度が特定温度未満である場合に第2状態となって冷媒循環を禁止する。
本発明によれば、一方の板材側の温度が所定温度以上である場合に第1状態となって冷媒循環を許容し、一方の板材側の温度が所定温度以下の特定温度未満である場合に第2状態となって冷媒循環を禁止する感温手段を有する。このため、例えば夏場のように室温が高いときには感温手段が第1状態となって室内の熱を室外へ貫流させることができる。一方、冬場においては室温が所定温度以上にならない限りは感温手段は第2状態となり冷媒循環を禁止して不稼働状態とできる。従って、夏場に室内の熱を室外へ貫流させる一方で冬場には不稼働状態として熱を室外に逃がし難くすることができる。
本発明の第1実施形態に係る構造体を示す断面図である。 第2実施形態に係る外壁材を示す断面図である。 図2に示した構成の一部拡大図であり、(a)は第1状態を示し、(b)は第2状態を示している。 第2実施形態の変形例に係る外壁材を示す断面図である。 図4に示す構成の一部を示す断面図である。 第3実施形態に係る外壁材の一部構成の拡大図であり、(a)は第1状態を示し、(b)は第2状態を示している。 第4実施形態に係る屋根材を示す断面図である。 図7に示す構成の一部を示す断面図である。 図7に示す一部構成の拡大図であり、(a)は第1状態を示し、(b)は第2状態を示している。 第5実施形態に係る屋根材を示す断面図である。 図10に示す構成の一部を示す断面図であり、(a)は第1状態を示し、(b)は第2状態を示している。 第6実施形態に係る屋根材を示す第1の断面図であって、水平方向の断面を示している。 第6実施形態に係る屋根材を示す第2の断面図であって、水平方向の断面を示している。 図12に示すXI−XI断面図である。 第6実施形態の変形例に係る外壁材を示す断面図である。
以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。
図1は、本発明の第1実施形態に係る構造体を示す断面図である。なお、図1では、建物の外壁として利用可能な外壁材を構造体の一例として説明するが、構造体は外壁材に限らず、窓体等の他の部材に適用されてもよいし、内部を冷暗所とする箱体の壁部材等に用いられてもよい。また、屋根や床面など、傾斜面や水平面に用いてもよい。
図1に示す例に係る外壁材1は、概略的に2枚の板材10と、封止部材20と、スロープ(循環構造部)30と、冷媒(感温手段、潜熱蓄熱材)HFとを備えている。
2枚の板材10は、互いに略平行配置される板材である。封止部材20は、2枚の板材10の周端部において2枚の板材10の間に介在するものである。2枚の板材10の周端部に封止部材20が設けられることによって、2枚の板材10と封止部材20とによって閉じられた内部空間が形成される。本実施形態において内部空間は断熱性の観点から低圧状態とされる。
スロープ30は、2枚の板材10の間に介在する部材であり、図1に示す断面視状態において2回約90度に折られて略N字状の屈曲体となっている。このスロープ30は、略N字の一端辺が一方の板材10aに接しており、略N字の他端辺が他方の板材10bに接している。また、スロープ30の略N字の中間辺は一方の板材10a側が若干下方となる傾斜構造となっている。このようなスロープ30は、内部が空洞状態となっており、一端辺側において冷媒HFを貯留可能な貯留部Resを構成している。
ここで、本実施形態において冷媒HFは潜熱蓄熱材PCMによって構成されている。潜熱蓄熱材PCMは、一方の板材10a側の温度が所定温度以上である場合に溶解した第1状態となり、一方の板材10a側の温度が所定温度以下の特定温度未満である場合に固化した第2状態となるものである。このような潜熱蓄熱材PCMは、溶解した第1状態において冷媒循環が許容され、固化した第2状態において冷媒循環が禁止されることとなる。以下、詳細に説明する。
まず、冷媒HFとして用いられる潜熱蓄熱材PCMは、例えば無機塩水和物によって構成されており、融点(所定温度)及び凝固点(特定温度であって融点未満の温度)が約26度となっている。このような潜熱蓄熱材PCMは、融点以上で無水の無機塩が水に溶解した状態となって塩水として振舞い、凝固点未満で水が水和水として結晶に取り込まれて固化する。なお、潜熱蓄熱材PCMは溶解した状態では貯留部Resに貯留されている。
貯留部Resに貯留される溶解状態の潜熱蓄熱材PCMの一部である水和水は、その温度、すなわち一方の板材10a側の温度に応じた飽和水蒸気圧に達するまで一方の板材10aからの熱によって蒸発する。蒸発した水和水は水蒸気となって他方の板材10b側に至る。水蒸気は、他方の板材10b側の温度が一方の板材10aの温度より低ければその温度での飽和水蒸気圧に下がるまで凝縮液化する。液化した水和水は、スロープ30の他方の板材10b側を流下していき、中間辺を介して貯留部Resに至る。他方の板材10bでの凝縮によって低下した水蒸気圧を補うように、一方の板材10aでの蒸発が続く。
このように、潜熱蓄熱材PCMの一部であって冷媒HFである水は、貯留部Resから他方の板材10b側を経て再度貯留部Resに戻るようになっており、スロープ30は、冷媒HFの循環を可能とする循環構造となっている。ここで、スロープ30の一方の板材10a側は、水が蒸発することから蒸発器として機能し、スロープ30の他方の板材10b側は、水が凝縮することから凝縮器として機能する。よって、一方の板材10a側は蒸発熱が奪われて冷却化され、他方の板材10b側からは凝縮熱が破棄されることとなる。結果として一方の板材10a側の熱が他方の板材10b側へ貫流することとなり、例えば夏場では室内側が一方の板材10aとなることで、湿気を取り込むことなく室内から放熱して室内を快適化することができる。
一方で、夏場において外気温よりも室温が低いような場合には、水和水は蒸発することはない(より正確には、蒸発が進むことはない)。例えば、室温が27度であり、外気温が30度である場合、貯留部Resに貯留される溶解状態の潜熱蓄熱材PCMは一旦27度での飽和水蒸気圧に達してからそれ以上蒸発することがなく、外壁材1は断熱壁として機能することとなる。
さらに、冬場のように室温が特定温度未満である場合、外気温によらず潜熱蓄熱材PCMは凝固しており貯留部Resにおいて固体化している。このため、固化した潜熱蓄熱材PCM中の水は蒸発しないことはもとより、水蒸気の存在によって断熱性の低下を招くこともない。すなわち、潜熱蓄熱材PCMが液化している場合には、スロープ30は冷媒蒸気(水蒸気)で飽和しており、その蒸気が一方の板材10a側と他方の板材10b側とを自由に往来できるため、2枚の板材10の間を低圧状態としても断熱性の向上には限界がある。しかし、潜熱蓄熱材PCMを固化してしまうことで、蒸気の往来を禁止して断熱性を高めることとなる。
ここで、本実施形態においてはスロープ30の一方の板材10a側が貯留部Resを形成しているが、スロープ30が一方の板材10a側の側壁を有さず、スロープ30と一方の板材10aとによって貯留部Resを形成するようになっていてもよい。加えて、スロープ30は、冷媒HFを循環させる循環構造であれば、図1に示したような構造に限られるものではなく、例えば単なる傾斜構造であってもよい。
次に、図1を参照して本実施形態に係る外壁材1の動作を説明する。例えば冬場など室温が特定温度未満であるとする。この際、無機塩水和物の潜熱蓄熱材PCMは、冷媒となる水が結晶内に取り込まれ、貯留部Resにおいて固化している。よって、冷媒HFは循環することがなく外壁材1は不稼働状態となっている。この不稼働状態においては、2枚の板材10の内部空間(スロープ30内)が冷媒蒸気で満たされることなく、高い断熱効果を発揮することができる。
一般的には2枚の板材10の間を減圧すれば断熱性を高めることができると考えられているが、本実施形態のように2枚の板材10の間に冷媒を有するものについては、内部が冷媒蒸気で飽和することとなり、不稼働時における断熱性がそれほど高いとはいえない。例えば、冷媒HFが水である外壁材は、熱通過方向の熱貫流率が5W/m・K程度であり単板ガラス並みであるが、断熱方向の熱貫流率は1.5W/m・K程度であり高性能断熱ガラス並みである。よって、窓として利用する場合には良好な性能を有する。しかしながら、壁としては、例えば東京の木造建築の外貼り断熱の場合で熱貫流率が0.59W/m・K以下の物が求められることから、より一層不稼働時における断熱性が高いことが好ましい。このような観点から、本実施形態に係る外壁材1は壁としての要求を満たし易くするものである。
一方、室温が所定温度以上であり、外気温が室温よりも低くなると、貯留部Resに貯留される潜熱蓄熱材PCMの水が蒸発する。蒸発した水は室外側の他方の板材10bに到達して冷却液化し、スロープ30内を流下して再度貯留部Resに戻る。この過程において、一方の板材10aは水の蒸発による蒸発熱によって冷却され、他方の板材10bからは水の凝縮熱が破棄される。よって、室内側の熱を室外に貫流させることとなり、室内を冷却する冷房効果を得ることができる。
さらに、夏場の日中に室温が所定温度未満から所定温度以上になろうとしている場合には、外気温によらず、固化していた潜熱蓄熱材PCMが溶解していく過程において室温を所定温度に維持しようとする効果も得られる。
このようにして、第1実施形態に係る外壁材1によれば、一方の板材10a側の温度が所定温度以上である場合に第1状態となって冷媒循環を許容し、一方の板材10a側の温度が所定温度以下の特定温度未満である場合に第2状態となって冷媒循環を禁止する。このため、例えば夏場のように室温が高いときには冷媒HFが第1状態となって室内の熱を室外へ貫流させることができる。一方、冬場においては室温が所定温度以上にならない限りは感温手段は第2状態となり冷媒循環を禁止して不稼働状態とできる。従って、夏場に室内の熱を室外へ貫流させる一方で冬場には不稼働状態として熱を室外に逃がし難くすることができる。
また、特定温度未満で固化することで第2状態となって冷媒循環を禁止する潜熱蓄熱材PCMを備えるため、一方の板材10a側の温度が特定温度未満になると潜熱蓄熱材PCM自体が固化して冷媒循環が禁止された状態となる。よって、2枚の板材10の間に封入する潜熱蓄熱材PCMを選別することで構造上の複雑化を抑えつつ、冷媒循環を禁止して不稼働状態とすることができる。特に、潜熱蓄熱材PCMを固化させた場合には2枚の板材10間を冷媒蒸気で満たすことがなくなり、一方の板材10a側と他方の板材10b側とで冷媒蒸気を自由に往来させず断熱性を高めることができる。
また、所定温度以上で溶解した第1状態となり、特定温度未満で固化した第2状態となる潜熱蓄熱材PCM(冷媒HFである水を含むもの)を2枚の板材10の間に備えるため、例えば室内温度よりも室外温度が高い状況であったとしても室内温度が所定温度未満から所定温度以上になろうとした場合には、潜熱蓄熱材PCMが溶解する際に室温を維持する効果があり、室内温度を抑えることができる。
また、潜熱蓄熱材PCMは、無機塩水和物であり、その水和水が溶解時に冷媒HFとして機能することから、水を冷媒HFとした冷媒循環を行うことができ、冷媒循環を行う際の蒸気圧など、水を基準とした設計を行うことができる。
なお、第1実施形態においては潜熱蓄熱材PCMを用いる例を説明したが、これに限らず、所定温度以上である場合に溶解した第1状態となり、特定温度未満である場合にゲル化した第2状態となるゲル化剤(冷媒HF(例えば水)を含むもの)を備えていてもよい。これによっても、上記と同様の効果を得ることができるからである。なお、ゲル化剤は、例えば水にゼラチンを混ぜたものである。このようなゲル化剤は、凝固後、25度以上35度以下で溶解し、水を冷媒HFとして使用することができる。また、溶解したゲル化剤は、15度以上25度未満でゲル化し、水を固定することができる。
次に、本発明に係る第2実施形態を説明する。第2実施形態に係る外壁材は第1実施形態のものと同様であるが、一部構成が異なっている。以下、第1実施形態との相違点について説明する。
図2は、第2実施形態に係る外壁材を示す断面図である。図2に示すように、第2実施形態に係る外壁材2は、スロープ30の形状が第1実施形態のものと異なっている。さらに、第2実施形態においては潜熱蓄熱材PCMを備えず、冷媒HFである水を備えている。加えて、第2実施形態に係る外壁材2は、弁体(図3参照:感温手段)Vを備えている。
図3は、図2に示した構成の一部拡大図であり、(a)は第1状態を示し、(b)は第2状態を示している。図3(a)及び図3(b)に示すように、第2実施形態に係るスロープ30は、樹脂やアルミニウムの押出成形によって製造されたものであって、一方の板材10a側となる第1空洞30aと、他方の板材10b側となる第2空洞30bと、第1空洞30a(貯留部Res)と第2空洞30b(他方の板材10b側)とを接続する中間空洞(流路)30cとが形成されたものである。このスロープ30は、第1空洞30a、第2空洞30b及び中間空洞30cが連結されることで、断面略N字形状の空洞部が形成されている。
第1空洞30aは冷媒HFの貯留部Resとして機能するようになっている。また、中間空洞30cは、第2空洞30b側よりも第1空洞30a側が下方となるような傾斜構造となっている。さらに、スロープ30には中間空洞30cの上壁に弁体Vが取り付けられている。中間空洞30cの上壁には2つの突起31が形成されており、弁体Vは断面略星型となっている。2つの突起31は弁体Vの略星型の窪み部分に嵌合しており、弁体Vの落下を防止している。
このような弁体Vは、内部が大気圧よりも低圧(具体的には1/1000気圧以下)とされた中空チューブによって構成されている。この弁体Vは、一方の板材10a側の温度が所定温度以上となりスロープ30内の冷媒蒸気圧が上昇することで押し潰されるように収縮し、中間空洞30cを開放して冷媒循環を許可した状態となる。一方、弁体Vは、一方の板材10a側の温度が特定温度未満となりスロープ30内の冷媒蒸気圧が低下することで膨張し、中間空洞30cを遮断して冷媒循環を禁止した状態となる。
具体的に説明すると、第2実施形態では冷媒HFが水であり、スロープ30内が1/1000気圧程度まで減圧されているとする。ここで、一方の板材10a側の温度が例えば26度(所定温度)に上昇したとすると、スロープ30内は35/1000気圧程度まで自然に昇圧する。一方、弁体Vの内部は例えば1/1000気圧程度であることから、弁体Vは潰れるように収縮する。このとき、弁体Vは中間空洞30cの上壁に取り付けられることから、弁体Vの底面が引き上げられるように収縮して、第1空洞30aと第2空洞30bとを連結状態とする。逆に、一方の板材10a側の温度が低下してスロープ30内の圧力が30/1000気圧未満に低下すると、弁体Vは膨張して初期形状を回復し、中間空洞30cを閉塞することとなる。
ここで、図2に示すように、スロープ30は、複数個を上下に並べた場合に隙間なく合致する形状とされていることが好ましい。具体的にスロープ30は、外形が略平行四辺形状となっており、第1空洞30a、第2空洞30b及び中間空洞30c以外の部分に、内部が大気圧よりも低圧(例えば略真空であって1/1000気圧程度)とされた中空部Hを備えている。スロープ30は、中空部Hが形成されることで全体外形が略平行四辺形状となり、複数個のスロープ30を上下に略隙間なく並べることができる。また、内部が低圧とされた中空部Hが設けられることから、断熱性の向上を図ることができる。
次に、図2及び図3を参照して本実施形態に係る外壁材2の動作を説明する。例えば冬場など室温が特定温度未満であるとする。この際、弁体Vは、図3(b)に示すように、スロープ30内の冷媒蒸気圧が低下することで膨張した状態となる。よって、弁体Vは中間空洞30cを遮断した状態となり、第1空洞30aと第2空洞30bとの間での冷媒循環を禁止して外壁材2を不稼働状態とする。
一方、室温が所定温度以上になると、スロープ30内の冷媒蒸気圧が上昇し、弁体Vは、図3(a)に示すように、スロープ30内の冷媒蒸気圧が上昇することで収縮した状態となる。よって、弁体Vは中間空洞30cを開放した状態となり、第1空洞30aと第2空洞30bとの間での冷媒循環を許可する。
さらに、室温が所定温度以上であって外気温が室温よりも低くなると、貯留部Resに貯留される冷媒HFの蒸発が進行する。蒸発した冷媒HFは室外側の第2空洞30bに到達して冷却されて液化し、スロープ30内を流下して再度貯留部Resに戻る。この過程において、一方の板材10aは冷媒HFの蒸発による蒸発熱によって冷却され、他方の板材10bからは冷媒HFの凝縮熱が破棄される。よって、室内側の熱を室外に貫流させることとなり、室内を冷却する冷房効果を得ることができる。
このようにして、第2実施形態に係る外壁材2によれば、第1実施形態と同様に、夏場に室内の熱を室外へ貫流させる一方で冬場には不稼働状態として熱を室外に逃がし難くすることができる。
さらに、第2実施形態によれば、中間空洞30cを遮断及び開放する弁体Vを備えるため、弁体Vの動作によって中間空洞30cを開放又は遮断させることができる。
また、内部が大気圧よりも低圧とされた中空チューブによって弁体Vが構成されており、冷媒蒸気圧を利用して弁体Vを動作させて中間空洞30cを開放又は遮断させることができる。さらに、中空チューブが中間空洞30cを遮断する場合には、中間空洞30cの途中に低圧の断熱部が設けられることとなり、より一層断熱性を向上させることができる。
ここで、第2実施形態に係る外壁材2は図4に示すように構成されていてもよい。図4は、第2実施形態の変形例に係る外壁材2を示す断面図であり、図5は、図4に示す構成の一部を示す断面図である。
図4及び図5に示すように、変形例に係る外壁材2は、複数個のスロープ30がアルミニウム等によって押出成形された外箱OB内に収納されている。この外箱OBは、図5にも示すように、一方の板材10aと他方の板材10bとが上下において連結されたものとなっている。
さらに、このような外箱OBは、同じ形状の外箱OBが嵌合して上下に連結可能となっている。またビス止め部OB1を有しており、ビスSによって下の外箱OBを壁など固定した後に上の外箱OBを嵌合させることができる。加えて、複数のスロープ30が有する弁体Vの上下には中空部Hが形成されている。このため、複数の弁体Vと複数の中空部Hとが上下に連結されることとなり、冬場等の弁体Vが膨張状態であるときには、弁体Vと中空部Hとで高い断熱性を発揮することが可能となる。
次に、本発明に係る第3実施形態を説明する。第3実施形態に係る外壁材は第1実施形態のものと同様であるが、一部構成が異なっている。以下、第1実施形態との相違点について説明する。
図6は、第3実施形態に係る外壁材の一部構成の拡大図であり、(a)は第1状態を示し、(b)は第2状態を示している。図6(a)及び図6(b)に示すように、第3実施形態に係る外壁材2は、弁体Vに代えて止水コードSCを備えている。止水コードSCは弁体Vと同様に略星型形状となっており、窪み部が中間空洞30cの上壁に形成される突起31に嵌合して落下防止されるものとなっている。
このような止水コードSCは、一方の板材10a側の温度が所定温度以上となる場合に疎水性を発揮して乾燥状態となり、一方の板材10a側の温度が特定温度未満で親水性を発揮して膨潤状態となる感温性吸水高分子を有して構成されている。この止水コードSCは、高分子が乾燥状態となることで収縮し、図6(a)に示すように中間空洞30cを開放する第1状態となる。一方、止水コードSCは、高分子が膨潤状態となることで、図6(b)に示すように中間空洞30cの庭壁に達するまで膨張し、中間空洞30cを遮断する第2状態となる。
次に、図6を参照して第3実施形態に係る外壁材2の動作を説明する。例えば冬場など室温が特定温度未満であるとする。この際、止水コードSCは、図6(b)に示すように、吸水性を発揮して冷媒HFである水を吸収した膨潤状態となる。このとき、止水コードSCは中間空洞30cを遮断した状態となり、第1空洞30aと第2空洞30bとの間での冷媒循環を禁止して外壁材2を不稼働状態とする。
一方、室温が所定温度以上になると、止水コードSCは、疎水性を発揮して冷媒HFである水を放出した乾燥状態となる。このとき、止水コードSCは、図6(a)に示すように、収縮して中間空洞30cを開放した状態となり、第1空洞30aと第2空洞30bとの間での冷媒循環を許可する。
さらに、室温が所定温度以上であって外気温が室温よりも低くなると、貯留部Resに貯留される冷媒HFが蒸発する。蒸発した冷媒HFは室外側の第2空洞30bに到達して冷却されて液化し、スロープ30内を流下して再度貯留部Resに戻る。この過程において、一方の板材10aは冷媒HFの蒸発による蒸発熱によって冷却され、他方の板材10bからは冷媒HFの凝縮熱が破棄される。よって、室内側の熱を室外に貫流させることとなり、室内を冷却する冷房効果を得ることができる。
このようにして、第3実施形態に係る外壁材2によれば、第1実施形態と同様に、夏場に室内の熱を室外へ貫流させる一方で冬場には不稼働状態として熱を室外に逃がし難くすることができる。
さらに、第3実施形態によれば、一方の板材10a側の温度が所定温度以上で疎水性を発揮して乾燥状態となることで中間空洞30cを開放する第1状態となり、一方の板材10a側の温度が特定温度未満で吸水性を発揮して膨潤状態となることで中間空洞30cを遮断する第2状態となる止水コードSCを備えている。このため、止水コードSCという長尺な部材を利用して平面方向に長くなる構造体の流路を好適に遮断・開放することができる。
なお、第3実施形態においては止水コードSCにより中間空洞30cを開放したり遮断したりする例を説明したが、これに限らず、例えば、感温性吸水高分子を貯留部Res内等に備える構成であっても良い。この場合、感温性吸水高分子は、一方の板材10a側の温度が所定温度以上で疎水性を発揮して冷媒HFとなる水を放出した第1状態となり、冷媒循環を許可する。一方、感温性吸水高分子は、一方の板材10a側の温度が特定温度未満で吸水性を発揮して冷媒HFとなる水を吸収した第2状態となり、冷媒循環を禁止する。この構成では、冷媒HFである水の量に応じた感温性吸水高分子を2枚の板材10間に封入すればよく、簡易な構造で不稼働状態を実現することができる。
次に、本発明に係る第4実施形態を説明する。第4実施形態では屋根材に用いられる構造を説明する。この屋根材は第2実施形態の変形例に係る外壁材2と同様であるが、一部構成が異なっている。以下、第2実施形態との相違点について説明する。
図7は、第4実施形態に係る屋根材を示す断面図であり、図8は、図7に示す構成の一部を示す断面図である。また、図9は、図7に示す一部構成の拡大図であり、(a)は第1状態を示し、(b)は第2状態を示している。
図7及び図8に示すように、屋根材3は、第2実施形態の変形例に係る外壁材2と同様に、複数個のスロープ30と外箱OBとによって構成されている。この外箱OBは傾斜面に設けられるようになっており、一方の板材10a(図8参照)が室内天井側となり、他方の板材10b(図8参照)が上空側となっている。なお、外箱OBは第2実施形態と同様に同じ形状の外箱OBが嵌合して傾斜面に沿う上下方向に連結可能となっている。
また、第4実施形態においてスロープ30及び外箱OBの上壁OB2には、弁体Vが取り付けられている。弁体Vは、図9に示すように、スプリングSPと、膜状部材MMとを備えて構成されている。膜状部材MMはスロープ30に取り付けられたものである。さらに、第4実施形態においてスロープ30は、図7に示すように上下に隣接するものとの間に、一方の板材10a側となる第1空洞30aと、他方の板材10b側となる第2空洞30bと、両者を接続する中間空洞30cとを形成する。膜状部材MMは、中間空洞30c内に設けられている。
図9に示すスプリングSPは、膜状部材MMを動作させるためのものであって、膜状部材MMとスロープ30とによって挟まれた空間内に配置されている。空間内は例えば1/1000気圧程度にされている。なお、スプリングSPは、図面奥行方向に連続するものに限らず、当該方向に一定間隔で点在配置されるものであってもよい。
このような第4実施形態において、一方の板材10a側の温度が所定温度以上となると、図9(a)に示すように、中間空洞30c(図7参照)の蒸気圧によって膜状部材MMが押されてスプリングSPが収縮状態となる。このため、弁体Vは、中間空洞30c(図7参照)が開放された第1状態となる。これに対して、一方の板材10a側の温度が特定温度未満となると、図9(b)に示すように、スプリングSPの付勢力によって膜状部材MMが中間空洞30c(図7参照)を閉塞するまで押し返されることとなる。このため、弁体Vは、中間空洞30c(図7参照)を閉塞した第2状態となる。
なお、スプリングSPについては、一方の板材10a側の温度が所定温度以上となると伸び、一方の板材10a側の温度が特定温度未満となると縮む形状記憶スプリングによって構成されてもよい。
さらに、第4実施形態に係る屋根材3は、図7に示すように潜熱蓄熱材が封入される第1貯留部Res1と、水が封入される第2貯留部Res2とを有している。このため、第4実施形態においては、例えば日中に潜熱蓄熱材によって天井部付近を冷却すると共に、明け方等においては第1貯留部Res1における潜熱蓄熱材が吸収した熱を、隣接する第2貯留部Res2の水を介して室外に捨て切ることが可能となり、潜熱蓄熱材が吸収した熱の排出について強化された構造となっている。
次に、図7〜図9を参照して第4実施形態に係る屋根材3の動作を説明する。例えば冬場など天井部の室温が特定温度未満であるとする。この場合、図9(b)に示すように、弁体VのスプリングSPが伸長状態となる。よって、膜状部材MMが中間空洞30cを遮断した状態となり、第1空洞30aと第2空洞30bとの間での冷媒循環を禁止して屋根材3を不稼働状態とする。
一方、天井部の室温が所定温度以上になると、図9(a)に示すように、弁体VのスプリングSPが収縮状態となる。よって、膜状部材MMが中間空洞30cを開放した状態となり、第1空洞30aと第2空洞30bとの間での冷媒循環を許可する。また、第1貯留部Res1については潜熱蓄熱材が溶解する。
さらに、室温が所定温度以上であって外気温が室温よりも低くなると、貯留部Resに貯留される冷媒が蒸発する。蒸発した冷媒は室外側の第2空洞30bに到達して冷却されて液化し、スロープ30を流下して再度貯留部Resに戻る。この過程において、一方の板材10aは冷媒の蒸発による蒸発熱によって冷却され、他方の板材10bからは冷媒の凝縮熱が破棄される。よって、室内側の熱を室外に貫流させることとなり、室内を冷却する冷房効果を得ることができる。
このようにして、第4実施形態に係る屋根材3によれば、第2実施形態と同様に、夏場に室内の熱を室外へ貫流させる一方で冬場には不稼働状態として熱を室外に逃がし難くすることができる。また、弁体Vの動作によって中間空洞30cを開放又は遮断させることができる。
さらに、第4実施形態によれば、膜状部材MMとスロープ30とによって形成される区間が大気圧よりも低圧とされている場合には、中間空洞30cの遮断時において中間空洞30cの途中に低圧の断熱部が設けられることとなり、より一層断熱性を向上させることができる。
加えて、弁体Vの傾斜面に沿う上下には中空部Hが形成されているため、複数の弁体Vと複数の中空部Hとが上下に連結されることとなり、冬場等の弁体Vが中間空洞30cを遮断するときには、弁体Vと中空部Hとで高い断熱性を発揮することが可能となる。
また、潜熱蓄熱材を備える部位については、潜熱蓄熱材が固化した場合に2枚の板材10間を冷媒蒸気で満たすことがなくなり、一方の板材10a側と他方の板材10b側とで冷媒蒸気を自由に往来させず断熱性を高めることができる。
また、弁体Vは膜状部材MMとスプリングSPとを備えるため、スプリングSPを利用して膜状部材MMを動作させて、第1状態と第2状態とを変化させることができる。
なお、第4実施形態において弁体Vは、膜状部材MMとスプリングSPとを備えているが、これに限らず、膜状部材MMがバイメタルなどによって構成されて膜状部材MM自身が温度環境に応じて第1状態と第2状態とで変化するものであってもよい。この場合、膜状部材MMは、一方の板材10a側の温度が所定温度以上であるときに取付側に引込状態となって流路を開放する第1状態となり、一方の板材10a側の温度が特定温度未満であるときに取付反対側に突出状態となって流路を遮断する第2状態となる。この場合には、スプリングSPを備えることがなく、構成の簡素化を図ることができる。
次に、本発明に係る第5実施形態を説明する。第5実施形態に係る屋根材は第4実施形態のものと同様であるが、一部構成が異なっている。以下、第4実施形態との相違点について説明する。
図10は、第5実施形態に係る屋根材を示す断面図であり、図11は、図10に示す構成の一部を示す断面図であり、(a)は第1状態を示し、(b)は第2状態を示している。
第5実施形態に係る屋根材4は、図10に示すように、プレート部材Pを備えている。プレート部材Pは、第1空洞30aと第2空洞30bとを遮断するように中間空洞30cに設けられる板部材である。このプレート部材Pは、図面奥行方向に連続する長尺な板部材である。さらに、プレート部材Pには、図11に示すように、複数の貫通孔THが形成されている。なお、プレート部材Pは、スロープ30とは別体となっているが、これに限らず、スロープ30と一体化されてスロープ30の一部として構成されていてもよい。
また、第5実施形態に係る屋根材4は、貫通孔THを開放及び閉塞可能なバイメタルBMを弁体Vとして備えている。バイメタルBMは、一方の板材10a側の温度が前記所定温度以上であるときに図11(a)に示すように貫通孔THを開放する第1状態となり、一方の板材10a側の温度が特定温度未満であるときに図11(b)に示すように貫通孔THを閉じる第2状態となる。
このようなバイメタルBMは、熱膨張率が異なる2種類の金属を貼り合わせたものによって構成されている。なお、バイメタルBMは、これに限らず、例えば熱膨張率が高いシリコーン樹脂と熱膨張率が略ゼロであるカーボン繊維とを貼り合わせたものによって構成されていてもよい。また、バイメタルBMの先端とプレート部材Pに各々永久磁石と感温性フェライトを取り付け、特定温度以上では感温性フェライトが常磁性となってバイメタルBMの先端とプレート部材Pとの間が開くのを阻害しない一方、特定温度未満では感温性フェライトが強磁性となってバイメタルBMの先端がプレート部材Pに密着して貫通孔THを確実に塞ぐように構成してもよい。
次に、図10及び図11を参照して第5実施形態に係る屋根材4の動作を説明する。例えば冬場など天井部の室温が特定温度未満であるとする。この際、バイメタルBMは、図11(b)に示すように貫通孔THを閉塞した状態となり、第1空洞30aと第2空洞30bとの間での冷媒循環を禁止して屋根材4を不稼働状態とする。
一方、天井部の室温が所定温度以上になると、バイメタルBMは、図11(a)に示すように貫通孔THを開放した状態となる。よって、第1空洞30aと第2空洞30bとの間での冷媒循環が許可されることとなる。
さらに、室温が所定温度以上であって外気温が室温よりも低くなると、貯留部Resに貯留される冷媒が蒸発する。蒸発した冷媒は室外側の第2空洞30bに到達して冷却されて液化し、スロープ30を流下して再度貯留部Resに戻る。この過程において、一方の板材10aは冷媒の蒸発による蒸発熱によって冷却され、他方の板材10bからは冷媒HFの凝縮熱が破棄される。よって、室内側の熱を室外に貫流させることとなり、室内を冷却する冷房効果を得ることができる。
このようにして、第5実施形態に係る屋根材4によれば、第4実施形態と同様に、夏場に室内の熱を室外へ貫流させる一方で冬場には不稼働状態として熱を室外に逃がし難くすることができる。
さらに、第5実施形態によれば、プレート部材Pを備え、バイメタルBMによって貫通孔THを開放させたり閉塞させたりすることで、第1状態と第2状態とを変化させることができる。
次に、本発明に係る第6実施形態を説明する。第6実施形態に係る屋根材は第4実施形態のものと同様であるが、一部構成が異なっている。以下、第4実施形態との相違点について説明する。
図12及び図13は、第6実施形態に係る屋根材を示す断面図であって、水平方向の断面を示している。第6実施形態に係る屋根材5は、第4実施形態と同様に傾斜面に設置されるものであって、図12及び図13に示すように、外箱OBと、外箱OB内を上部空間US1と下部空間US2とに隔てる厚板状の断熱材INSを備えている。断熱材INSには、上部空間US1と下部空間US2とを連通する複数の貫通孔が形成されており、複数の貫通孔にはそれぞれボール式バルブBBが設けられている。各ボール式バルブBBは、貫通孔に沿って延びると共に中央部に縮径部DRが形成された貫通流路(流路)TFPと、弁体となるボールBとを有している。ボールBは、縮径部DRを通過しない大きさの径を有しており、縮径部DRよりも上方に設けられている。このため、ボールBは、重力によって縮径部DRを塞ぐように位置する。なお、第6実施形態では、上部空間US1と下部空間US2と貫通流路TFPとによって冷媒HFの循環構造部が構成され、且つ、下部空間US2が貯留部Resとして機能する。
さらに、屋根材5は、形状記憶合金バネ(感温手段)SSと、バイアスバネBSと、これらを繋ぐ接続紐CCとを下部空間US2に備えている。形状記憶合金バネSSは、一端が外箱OBの一方壁WAに取り付けられたバネ材であり、一方の板材10a側の温度(天井部の温度)が特定温度未満になると図12に示すように伸長状態となるものである。これに対して形状記憶合金バネSSは、一方の板材10a側の温度が所定温度以上になると図13に示すように収縮状態となる。
バイアスバネBSは、一端が外箱OBの他方壁WBに取り付けられたバネ材である。接続紐CCは、形状記憶合金バネSSの他端と、バイアスバネBSの他端とをつなぐ紐部材である。バイアスバネBSは、接続紐CCを介して形状記憶合金バネSSに接続されることで、一方の板材10a側の温度が特定温度未満になると図12に示す収縮状態となり、一方の板材10a側の温度が所定温度以上になると図13に示す伸長状態となる。
さらに、屋根材5は、複数の針金状部材WMを備えている。複数の針金状部材WMは、一端が接続紐CCに接続され、他端が自由端となっており、ボール式バルブBBと同数だけ設けられている。各針金状部材WMは、図13に示すように、形状記憶合金バネSSが収縮状態となるときにボールBを縮径部DRから離間させるように突き上げる。一方、各針金状部材WMは、図12に示すように、形状記憶合金バネSSが伸長状態となるときにボールBを突き上げることなく、ボールBは貫通流路TFPを塞いで上部空間US1と下部空間US2とを遮断する。
図14は、図12に示すXI−XI断面図である。図14に示すように外箱OBは、屋根の傾斜面に沿って上下方向に複数個連結されている。ここで、同じ水平高さに位置する複数の針金状部材WMは図12及び図13に示すように接続紐CCを通じて連結されていている。これに対して図14に示すように水平高さが異なる針金状部材WM同士は互いに連結されることがない構造となっている。この連結がないことから、形状記憶合金バネSSと、バイアスバネBSと、接続紐CCとのセットは外箱OBそれぞれに対して必要となる。なお、屋根材5は、形状記憶合金バネSSに代えて、ワックスエレメント等他の感温性アクチュエータを有していてもよい。
次に、図12及び図13を参照して第6実施形態に係る屋根材5の動作を説明する。例えば冬場など天井部の室温が特定温度未満であるとする。この際、形状記憶合金バネSSは図12に示すように伸長状態となって針金状部材WMはボールBを突き上げることなく、ボールBは貫通流路TFPを塞いで上部空間US1と下部空間US2とを遮断する。これにより、屋根材5は、上部空間US1と下部空間US2との間での冷媒循環を禁止して不稼働状態となる。
一方、天井部の室温が所定温度以上になると、図13に示すように針金状部材WMがボールBを突き上げてボールBが貫通流路TFPを開放する。よって、上部空間US1と下部空間US2との間での冷媒循環が許可されることとなる。
さらに、室温が所定温度以上であって外気温が室温よりも低くなると、下部空間US2に貯留される冷媒の蒸発が進行する。蒸発した冷媒は上部空間US1に到達して冷却されて液化し、貫通流路TFPを通過して再度下部空間US2に戻る。この過程において、一方の板材10aは冷媒の蒸発による蒸発熱によって冷却され、他方の板材10bからは冷媒HFの凝縮熱が破棄される。よって、室内側の熱を室外に貫流させることとなり、室内を冷却する冷房効果を得ることができる。
このようにして、第6実施形態に係る屋根材5によれば、第4実施形態と同様に、夏場に室内の熱を室外へ貫流させる一方で冬場には不稼働状態として熱を室外に逃がし難くすることができる。
さらに、第6実施形態によれば、ボールBを突き上げたり突き上げなかったりして貫通流路TFPを開放させたり閉塞させたりすることで、冷媒循環を許可したり禁止したりすることができる。
なお、第6実施形態に係るボールBを利用した構成は、屋根材5として用いる場合に限らず、図15に示すように外壁材6として用いられてもよい。この場合、図1に示すスロープ30に近い構造が採用されることとなり、スロープ30のうち一方の板材10a側と他方の板材10b側とをボールBによって遮断したり開放したりすることとなる。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で適宜実施形態同士の技術を組み合わせてもよい。さらに、可能な範囲で公知又は周知の技術を組み合わせてもよい。
例えば、上記実施形態においては外壁材1,2,6を例に説明したが、窓に適用する場合には2枚の板材10、冷媒HF、及びスロープ30等については、透明性の部材で構成するようにしてもよい。また、上記実施形態においては2枚の板材10が略平行に配置されている例を説明したが、平行配置されていなくともよい。
なお、上記実施形態では冷媒循環を行う構成の一例としてスロープ30を採用している。しかし、蒸発した貯留部Res内の冷媒HFが他方の板材10b側に到達し、他方の板材10b側において凝縮した冷媒HFを再度貯留部Resに戻す構造であれば、スロープ30を採用しなくともよい。例えば、第6実施形態のように水平に比較的近い傾斜面に用いられる場合や完全な水平面に用いられる場合において、冷媒HFが潜熱蓄熱材PCMであるときには、例えば外箱OB内に潜熱蓄熱材PCMを収容し、外箱OBの上面内側にイボ状の突起を設け、突起から冷媒HFを滴下させるようにすれば、スロープ30を有しなくとも循環構造を実現可能である。また、イボ状の突起に代えてリブを備えていてもよい。
1,2,6:外壁材(構造体)
3〜5 :屋根材(構造体)
10 :2枚の板材
10a :一方の板材
10b :他方の板材
30 :スロープ(循環構造部)
30a :第1空洞
30b :第2空洞
30c :中間空洞(流路)
HF :冷媒
PCM :潜熱蓄熱材(感温手段)
Res :貯留部
SC :止水コード(感温手段)
V :弁体(感温手段)
SP :スプリング
MM :膜状部材
P :プレート部材
TH :貫通孔
BM :バイメタル(感温手段)
B :ボール
DR :縮径部
TFP :貫通流路(流路)
SS :形状記憶合金バネ(感温手段)
WM :針金状部材

Claims (14)

  1. 両者間で挟まれる空間を形成する2枚の板材と、
    前記2枚の板材のうちの一方の板材側に、前記2枚の板材の間に封入された冷媒の貯留部を形成し、前記一方の板材側の熱によって蒸発した前記貯留部内の冷媒が他方の板材側に到達し、他方の板材側において凝縮した冷媒を再度前記貯留部に戻す循環構造部と、
    前記一方の板材側の温度が所定温度以上である場合に第1状態となって前記貯留部の冷媒が蒸発した後に凝縮して再度貯留部に戻る冷媒循環を許容し、前記一方の板材側の温度が前記所定温度以下の特定温度未満である場合に前記第1状態と異なる第2状態となって前記冷媒循環を禁止する感温手段と、
    を備えることを特徴とする構造体。
  2. 前記感温手段は、前記冷媒が、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満であるときに固化することで前記第2状態となって前記冷媒循環を禁止する
    ことを特徴とする請求項1に記載の構造体。
  3. 前記感温手段は、前記一方の板材側の温度が前記所定温度以上であるときに溶解した第1状態となり、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満であるときに固化した第2状態となる潜熱蓄熱材を備え、
    前記潜熱蓄熱材は、前記第1状態においてその一部である冷媒が前記冷媒循環可能となり、前記第2状態においてその一部である冷媒が前記冷媒循環不可となる
    ことを特徴とする請求項2に記載の構造体。
  4. 前記潜熱蓄熱材は、無機塩水和物であり、その水和水が溶解時に冷媒として機能する
    ことを特徴とする請求項3に記載の構造体。
  5. 前記一方の板材側の温度が前記所定温度以上であるときに溶解した前記第1状態となり、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満であるときにゲル化した前記第2状態となるゲル化剤を備え、
    前記ゲル化剤は、前記第1状態においてその一部である冷媒が前記冷媒循環可能となり、前記第2状態においてその一部である冷媒が前記冷媒循環不可となる
    ことを特徴とする請求項2に記載の構造体。
  6. 前記感温手段は、前記一方の板材側の温度が前記所定温度以上であるときに疎水性を発揮して乾燥状態となることで、前記貯留部と前記他方の板材側とを接続する流路を開放する第1状態となり、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満であるときに吸水性を発揮して膨潤状態となることで、前記貯留部と前記他方の板材側とを接続する流路を遮断する第2状態となる止水コードである
    ことを特徴とする請求項1に記載の構造体。
  7. 前記感温手段は、前記一方の板材側の温度が前記所定温度以上であるときに疎水性を発揮して冷媒となる水を放出した第1状態となり、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満であるときに吸水性を発揮して冷媒となる水を吸収した第2状態となる感温性吸水高分子である
    ことを特徴とする請求項1に記載の構造体。
  8. 前記感温手段は、前記一方の板材側の温度が前記所定温度以上であるときに前記貯留部と前記他方の板材側とを接続する流路を開放する第1状態となり、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満であるときに前記流路を遮断する第2状態となる弁体である
    ことを特徴とする請求項1に記載の構造体。
  9. 前記弁体は、内部が大気圧よりも低圧とされた中空チューブによって構成されており、前記一方の板材側の温度が前記所定温度以上であるときに冷媒蒸気圧が上昇することで前記中空チューブが収縮して流路を開放する第1状態となり、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満であるときに冷媒蒸気圧が低下することで前記中空チューブが膨張して流路を遮断する第2状態となる
    ことを特徴とする請求項8に記載の構造体。
  10. 前記弁体は、
    膜状部材と、前記膜状部材を動作させるためのスプリングとを備え、
    前記一方の板材側の温度が前記所定温度以上であるときに前記スプリングが収縮状態となって前記膜状部材を取付側に引込状態とすることで、流路が開放された第1状態となり、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満であるときに前記スプリングが伸長状態となって前記膜状部材を取付反対側に突出状態とすることで、流路が遮断された第2状態となる
    ことを特徴とする請求項8に記載の構造体。
  11. 前記弁体は、膜状部材であって、前記一方の板材側の温度が前記所定温度以上であるときに取付側に引込状態となって流路を開放する第1状態となり、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満であるときに取付反対側に突出状態となって流路を遮断する第2状態となる
    ことを特徴とする請求項8に記載の構造体。
  12. 前記感温手段は、前記一方の板材側の温度が前記所定温度以上で溶解した第1状態となり、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満で固化した第2状態となる潜熱蓄熱材を冷媒として備えると共に、前記一方の板材側の温度が前記所定温度以上であるときに前記貯留部と前記他方の板材側とを接続する流路を開放する第1状態となり、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満であるときに前記流路を遮断する第2状態となる弁体を備え、
    前記弁体は、内部が大気圧よりも低圧とされた中空チューブによって構成されており、前記一方の板材側の温度が前記所定温度以上であるときに冷媒蒸気圧が上昇することで前記中空チューブが収縮して流路を開放する第1状態となり、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満であるときに冷媒蒸気圧が低下することで前記中空チューブが膨張して流路を遮断する第2状態となる
    ことを特徴とする請求項1に記載の構造体。
  13. 前記貯留部と前記他方の板材側とを遮断するように前記流路を設けられると共に貫通孔が形成されたプレート部材をさらに備え、
    前記弁体は、前記一方の板材側の温度が前記所定温度以上であるときに前記貫通孔を開放する第1状態となり、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満であるときに前記貫通孔を閉じる第2状態となるバイメタルである
    ことを特徴とする請求項8に記載の構造体。
  14. 前記貯留部と前記他方の板材側とを接続する流路の縮径部に対して上部側に設けられたボールを有し、
    前記感温手段は、前記一方の板材側の温度が前記所定温度以上であるときに針金状部材によって前記縮径部の下方から前記ボールを突き上げて前記縮径部から前記ボールを離間させることで前記流路を開放する第1状態となり、前記一方の板材側の温度が前記特定温度未満であるときに前記針金状部材が前記ボールを突き上げることなく前記ボールによって前記縮径部を塞ぐことで前記流路を遮断する第2状態となる
    ことを特徴とする請求項1に記載の構造体。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023131532A1 (en) * 2022-01-05 2023-07-13 Syddansk Universitet An apparatus for temperature regulation in a building and a hybrid ventilation system and a method with such apparatus
CN114775844B (zh) * 2022-06-07 2023-09-22 安徽正一建筑工程有限公司 一种装配式的节能建筑及施工方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4235048A (en) * 1978-01-03 1980-11-25 Ppg Industries, Inc. Reversible window unit for alternately reflecting and absorbing solar energy
JPS56107177U (ja) 1980-01-21 1981-08-20
JPS57193139U (ja) 1981-05-30 1982-12-07
JPS5813440U (ja) 1981-07-18 1983-01-27 高砂熱学工業株式会社 建築用外壁部材
JPS5862783U (ja) * 1981-10-23 1983-04-27 株式会社ライム 断熱窓
JPS6042592A (ja) 1983-08-15 1985-03-06 Takasago Thermal Eng Co Lts 一方向性伝熱板を利用した熱流一方向性熱交換器および建築部材
FR2578312A1 (fr) * 1985-03-01 1986-09-05 Promovence Sarl Element de veture de parois de batiment a fonction solaire et isolante
US4664816A (en) * 1985-05-28 1987-05-12 Texaco Inc. Encapsulated water absorbent polymers as lost circulation additives for aqueous drilling fluids
JPS6334819U (ja) 1986-08-26 1988-03-05
JP2557812B2 (ja) 1992-10-13 1996-11-27 株式会社フジクラ 放熱用壁構造
JP2879790B2 (ja) 1993-12-21 1999-04-05 株式会社クボタ 蓄熱壁板
DE19723955A1 (de) * 1996-06-12 1998-03-26 Denso Corp Kühlvorrichtung mit Kühlmittel-Verdampfung und -Kondensierung
FR2798991B1 (fr) * 1999-09-28 2001-11-30 Masa Therm Sa Dispositif de transfert thermique entre deux parois
JP2002350026A (ja) * 2001-05-25 2002-12-04 Shin Nippon Air Technol Co Ltd 面状構造体およびこれを用いた空間冷却方法
US7828014B2 (en) * 2005-04-20 2010-11-09 Dana Canada Corporation Self-riveting flapper valves
JP2006336233A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Just Thokai:Kk
AU2006274424B2 (en) * 2005-07-29 2013-05-16 Freedom Water Company Ltd. Water condenser
JP4548350B2 (ja) * 2006-01-20 2010-09-22 株式会社デンソー エジェクタ式冷凍サイクル用ユニット
JP4910455B2 (ja) * 2006-03-30 2012-04-04 株式会社大林組 暑熱環境低減装置
EP2071253A1 (en) * 2007-12-10 2009-06-17 Stephen Glyn Bourne Panel and method for controlling a temperature in a building
US8418481B2 (en) * 2007-12-20 2013-04-16 E I Du Pont De Nemours And Company Secondary loop cooling system having a bypass and a method for bypassing a reservoir in the system
CN102721309B (zh) * 2012-07-18 2016-06-01 北京德能恒信科技有限公司 一种动力热管装置
US9598622B2 (en) * 2012-09-25 2017-03-21 Cold Chain Technologies, Inc. Gel comprising a phase-change material, method of preparing the gel, thermal exchange implement comprising the gel, and method of preparing the thermal exchange implement
EP3564336B1 (en) 2017-02-08 2022-08-10 Toho Gas Co., Ltd. Latent heat storage material composition
JP6279778B1 (ja) * 2017-02-08 2018-02-14 東邦瓦斯株式会社 潜熱蓄熱材組成物

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