JPWO2011104873A1 - 建築物用断熱パネル - Google Patents
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Abstract
【課題】真空断熱材と蓄熱材とを組み合わせた単体構造を平面状に繋げて配置する用途で断熱効果が高く、蓄熱可能な建築物用断熱パネルを提供すること。【解決手段】この建築物用断熱パネル１０１Ａは、平板状の真空断熱材１０２の全体を断熱材１０４で覆って成る基本構造を有する他、真空断熱材１０２の全周縁付近を覆うように、真空断熱材１０２の一方の主面から側壁を越えて他方の主面に繋がる略枠体状の形状を成して潜熱蓄熱材１０３が配備されている。潜熱蓄熱材１０３は、温度変化のある使用条件下で真空断熱材１０２における高温部と低温部との間で生じる熱漏れ量によるヒートブリッジを潜熱量によって緩和するために配備されている。断熱材１０４は、潜熱蓄熱材１０３の表面全体と真空断熱材１０２の露呈する表面全体とを覆うように配備されている。【選択図】図１
Description
本発明は、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い新冷媒を適用した冷凍・空調回路を含むと共に、エコ（環境対応）効果が高い新世代住宅向けの空調給湯システムとの併用が好適であって、真空断熱材における熱漏れ量を潜熱蓄熱材の潜熱量によって緩和する断熱性能の優れた簡素な単体構造の建築物用断熱パネルに関する。
近年、地球温暖化を抑制するための対策が急務となっており、住宅環境においても省エネルギー化を図ることが求められている。これを具現するためには、住宅（建築物）を高断熱化して消費エネルギーを削減することが望まれる他、屋内で使用される家電機器や産業機器を高効率化して消費エネルギーを削減することが望ましい。家電機器や産業機器においては、特に冷蔵庫や給湯機の貯湯タンク等の断熱性を向上させる対策が重要視されている。
上述した住宅を高断熱化して消費エネルギーを削減するための建築物用断熱パネルの周知技術としては、例えば住宅壁厚を低減させて施行性を改善し、且つ住宅の高断熱化を図るため、一対の面材と枠材とで囲まれた空間部分に対し、面材に対して垂直方向に２列配列された複数の真空断熱体を発泡断熱材で覆った構造の断熱構造体を配設した断熱パネル（特許文献１参照）が挙げられる。
この断熱パネルでは、一方の列の真空断熱体が他方の列の真空断熱体の寸法より小さい間隔を空けて配置され、他方の列の真空断熱体については、一方の列の隣接する真空断熱体の間における断熱性能が相対的に低くなる部分（真空断熱体が無い部分）を補うように配置されている。
一般に、住宅環境において、扉等の限られた厚さの箇所を高断熱化させるためには、熱伝導率が低い素材を用いた薄い構造の断熱パネルが有効である。また、壁、天井、床等の基礎部分を高断熱化させるためには、汎用的なウレタンフォーム、グラスウール等の断熱材を用いた場合には厚さを増やす必要があるが、断熱性の優れた真空断熱材を複合した断熱壁を用いた場合には汎用的な断熱材を用いた場合と比べて厚さを薄くすることができる。
また、上述した家電機器や産業機器に適用される真空断熱材としては、芯材を収納して内部を真空排気して成る外被材に対し、その周囲を覆うように蓄熱冷材が一体的に設けられた構造の真空断熱材及びこれを用いた断熱容器（特許文献２参照）が挙げられる。
この真空断熱材は、温度変化のある使用条件下で高温部と低温部との間で生じる熱漏れにより発生するヒートブリッジ（熱橋）を抑制するために蓄熱冷材を十分に活用した構造になっている。一般的な真空断熱材の場合、グラスウール等の芯材とガスや水分等の吸着材とを外被材（外包材）で密閉し、内部を真空となるよう減圧して外被材を熱溶着等の手法で封止（シール）して作製される。このため、真空断熱材の外周囲には一定の幅の溶着部分であるひれ部が存在する。外被材が通常の袋状に加工された形状であれば、芯材等を封入して最終的に熱溶着した後に形成されるひれ部の寸法は他の三辺の寸法よりも長くなる場合もある。
真空断熱材の内部を減圧された状態として長期間保持するためには、外被材を多層構造にする等の工夫が必要であり、特許文献２の技術についても外被材を多層構造にした形態とみなすことができる。
上述した特許文献１に係る断熱パネルは、２列に配列された真空断熱材を持つ構造であるため、断熱性能は向上している。
しかしながら、ここでの真空断熱材の全面を覆っている発泡断熱材は、隔てられて配置された隣り合う真空断熱材同士において生じるヒートブリッジを十分に抑制することができず、これを対策するために断熱性能が相対的に低くなる部分（真空断熱体が無い部分）を補うように真空断熱材を配置すると、発泡断熱材で覆われた真空断熱材を重ねる積層構造となり、板厚が増大してしまうため、壁厚をさほど確保できない建築物（住宅）には適用し難いという問題がある。
特許文献２に係る真空断熱材の場合には、外被材の全面を蓄熱冷材で覆う構造としているために、外被材の熱伝導率を下げる効果があり、特に冷蔵庫等の電気機器への断熱効果（断熱箱内の保冷目的）としては有効である。
しかしながら、ここでの外被材と一体的に形成される蓄熱冷材は、外被材の全体を蓄熱冷材で覆って一体的に密閉性を確保する必要があるために相当な加工精度が要求されてコスト高になり易い上、少なくとも一辺に形成されるひれ部に外被材の厚さ以外に蓄熱冷材の厚さが加わることになるため、断熱材で覆う構造として建築物用断熱パネルへ適用すると、ひれ部を折り畳むときに蓄熱冷材の表面に沿わせる形状にすることが容易でなかったり、或いは不要部分を切除すると切除加工に手数がかかってしまうばかりでなく、機械的強度が弱くて重量が増大されてしまうことにより、建築物用断熱パネルとして適用し難いという問題がある。
また、特許文献２に係る真空断熱材は、その単体構造において真空断熱材本体に対する蓄熱冷材の厚さの設定が難しく、蓄熱冷材の厚さを増大させれば蓄熱量を多くすることができるが、その分総重量も大きくなってしまうため、建築物用断熱パネルとして広大な面積分使用するときに単体構造の多数のものを平面状に繋ぎ合わせて用いる用途では適用し難いものになっている。
そこで、特許文献２のように外被材に対して蓄熱冷材を一体的に形成せず、真空断熱材内部の減圧状態を長期間安定して維持すると共に、機械的強度の耐久性を持たせて薄型で軽量の建築物用断熱パネルとしての適用性を高めるため、ひれ部を折り畳んだ状態か、或いは不要部分を切除した形状とした上、外被材の表面上をアルミニウム箔等の金属材箔で覆う構造が検討されている。
ところが、こうした構造の場合には、真空断熱材の周辺部で金属材を介して熱の漏洩によるヒートブリッジが発生してしまうためにそのままでは適用し難いものとなっている。このときの熱の漏洩量は真空断熱材の使用条件の他、真空断熱材の厚さや大きさ等の基本構造、金属材箔の種類や厚さ等により相違し、ヒートブリッジの発生する領域が真空断熱材周囲の数センチメートルの範囲となることが実験観察、並びにそれに要する理論上の計算により確認されている。
要するに、既存の真空断熱材と蓄熱材（或いは断熱材）とを組み合わせた単体構造を平面状に繋げて配置する用途に供される建築物用断熱パネル（断熱パネル）では、ヒートブリッジを低減可能な真空断熱材を実現するためには、現状ではコストが増大したり、或いは材料開発に時間がかかっているという状況にあるため、結果として、ヒートブリッジの抑制対策が低コストで効率良く図られておらず、汎用性に乏しいという問題がある。
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、断熱効果が高く、蓄熱可能な建築物用断熱パネルを提供することにある。
上記技術的課題を解決するため、本発明の建築物用断熱パネルの基本構成の１つは、真空断熱材と、真空断熱材の所定箇所を覆った潜熱蓄熱材と、潜熱蓄熱材及び真空断熱材を覆った断熱材と、を備えたことを特徴とする。
この建築物用断熱パネルにおいて、潜熱蓄熱材は、真空断熱材における所定箇所として、高温部と低温部との間で生じる熱漏れ量によるヒートブリッジを潜熱量によって緩和し得る箇所に配備されたことが好ましい。
上記技術的課題を解決するため、本発明の建築物用断熱パネルの基本構成のもう１つは、複数の真空断熱材と、複数の真空断熱材の所定箇所をそれぞれ覆った複数の潜熱蓄熱材と、複数の潜熱蓄熱材及び複数の真空断熱材を覆った断熱材と、を備えたことを特徴とする。
この建築物用断熱パネルにおいて、複数の潜熱蓄熱材は、複数の真空断熱材における所定箇所として、高温部と低温部との間で生じる熱漏れ量によるヒートブリッジを潜熱量によって緩和し得る箇所にそれぞれ配備されたことが好ましい。また、複数の真空断熱材は、それぞれ平板状であり、且つ厚さ方向で互いに重ならないように配備されたことが好ましい。更に、複数の真空断熱材は、同一平面上に配備されていることが好ましい。
本発明によれば、断熱効果が十分に高く、しかも十分に蓄熱可能な建築物用断熱パネルが得られる。
以下に本発明の建築物用断熱パネルについて、図面を参照して詳細に説明する。
最初に、本発明の建築物用断熱パネルの技術的概要を説明する。本発明の建築物用断熱パネルの基本構成の１つは、真空断熱材と、真空断熱材の所定箇所を覆った潜熱蓄熱材と、潜熱蓄熱材及び真空断熱材を覆った断熱材と、を備えたものである。
ここで、潜熱蓄熱材は、真空断熱材における所定箇所として、高温部と低温部との間で生じる熱漏れ量によるヒートブリッジを潜熱量によって緩和し得る箇所に配備されたことが望ましい。
また、本発明の建築物用断熱パネルの基本構成のもう１つは、複数の真空断熱材と、複数の真空断熱材の所定箇所をそれぞれ覆った複数の潜熱蓄熱材と、複数の潜熱蓄熱材及び複数の真空断熱材を覆った断熱材と、を備えたものである。ここで、複数の潜熱蓄熱材は、複数の真空断熱材における所定箇所として、高温部と低温部との間で生じる熱漏れ量によるヒートブリッジを潜熱量によって緩和し得る箇所にそれぞれ配備されたことが望ましい。更に、各真空断熱材については、それぞれ平板状であり、且つ厚さ方向で互いに重ならないように配備されたことが望ましい。加えて、ここでの各真空断熱材については、同一平面上に配備されていることが望ましい。
以下は、本発明の建築物用断熱パネルに係る具体的な細部構成について、幾つかの実施例を挙げて説明する。
図１は、本発明の実施例１に係る建築物用断熱パネル１０１Ａの概略構成を示した図で、同図（Ａ）は上面方向からの内部を一部透視させて示した平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視の短手方向における側面断面図である。
図１（Ａ）、（Ｂ）を参照すれば、この建築物用断熱パネル１０１Ａは、平板状の真空断熱材１０２の全体を断熱材１０４で覆って成る基本構造を有する他、真空断熱材１０２の全周縁付近を覆うように、真空断熱材１０２の一方の主面から側壁を越えて他方の主面に繋がる略枠体状の形状を成して潜熱蓄熱材１０３が配備されている。この潜熱蓄熱材１０３は、温度変化のある使用条件下で真空断熱材１０２における高温部と低温部との間で生じる熱漏れ量によるヒートブリッジを潜熱量によって緩和するために配備されている。断熱材１０４は、ここでの潜熱蓄熱材１０３の表面全体と真空断熱材１０２の露呈する表面全体とを覆うように配備されている。
このうち、真空断熱材１０２は、以下も同様であるように、ひれ部が外被材のみで構成された肉薄の周知構造のもの（或いは、外被材を金属材で覆って機械的強度を向上させた構造のものでも良い）であり、このひれ部が外被材の表面に沿った形状となるように折り畳まれている。
真空断熱材１０２の周囲に配備された潜熱蓄熱材１０３は、液体と固体との間の相転移（相変化）時に潜熱を蓄熱、放出するもので、この性質を利用して真空断熱材１０２の熱的な影響によるヒートブリッジの発生を抑制する。潜熱蓄熱材１０３の材質としては、例えば有機物系蓄熱材料のｎ−パラフィン類に属されるｎ−Ｏｃｔａｄｅｃａｎｅ Ｃ１８Ｈ３８、ｎ−Ｈｅｘａｄｅｃａｎｅ Ｃ１６Ｈ３４、ｎ−Ｔｅｔｒａｄｅｃａｎｅ Ｃ１４Ｈ３０等を用いることが好ましい。
断熱材１０４は、周知の発泡ウレタンや発泡軽量コンクリート（ＡＬＣ）を使用することが好ましい。
このような単体構造の建築物用断熱パネル１０１Ａを空調装置が設備された住宅用の断熱材として、平面状に繋げて配置した場合を想定すると、例えば冬季に空調装置で室内を暖房し、保温した場合には潜熱蓄熱材１０３が通常融解した状態にある。そこで、室内が暖かく、外気が寒くて潜熱蓄熱材１０３の温度がその凝固点温度よりも低くなった場合、周囲から熱が漏れ始め、それに伴って潜熱蓄熱材１０３は潜熱を放出して凝固を開始する。ここで放熱が進行するに伴い、凝固界面（固体と液体との境界面）は潜熱蓄熱材１０３の周囲からの放熱量と潜熱放出量とのバランスに従って移動する。凝固界面の移動が進行しても、真空断熱材１０２の外周縁に存在する液相の潜熱蓄熱材１０３が熱量を保持するため、潜熱蓄熱材１０３の全てが凝固して放熱するまでの間は真空断熱材１０２の温度を一定に保持することができる。凝固した潜熱蓄熱材１０３は、伝熱を阻害する熱抵抗を増大させる作用を持つため、凝固の進行と共に真空断熱材１０２の熱漏れ量を減少させる効果を合わせ持つ。
また、例えば夏期に空調装置で室内を冷房し、保冷した場合には潜熱蓄熱材１０３が通常凝固した状態にある。潜熱蓄熱材１０３の周囲の温度がその凝固点温度以上に高い温度条件になると、潜熱蓄熱材１０３は融解して液相となって蓄熱する。このとき、潜熱蓄熱材１０３は、規定される潜熱量が蓄熱されるまでの間、融解温度を保つため、保冷対象となる真空断熱材１０２の温度が融解温度に保たれる。
平板状の真空断熱材１０２の場合、厚さ方向の周縁点での温度差を小さくできれば、ヒートブリッジを形成する経路の熱伝を抑制することができる。一例として、潜熱蓄熱材１０３の凝固点温度が１８℃のものを使用した場合、室内温度が２０℃〜２２℃程度で潜熱蓄熱材１０３は融解して蓄熱し、屋外温度が０℃〜２℃程度で潜熱蓄熱材１０３は凝固して放熱する。空調装置の暖房時には断熱効果が大幅に向上し、余剰の暖房温熱で潜熱蓄熱材１０３に蓄熱させておき、早朝の温度低下に備えることが可能となる。
ここでの１つの真空断熱材１０２の全周縁付近を覆って略枠体状の形状の潜熱蓄熱材１０３が配備された単体構造の建築物用断熱パネル１０１Ａでは、温度変化のある使用条件下で真空断熱材１０２における高温部と低温部との間で生じる熱が真空断熱材１０２の一方の主面から他方の主面へ伝わる代わりに潜熱蓄熱材１０３に伝わり、潜熱蓄熱材１０３が熱的な緩衝材として機能するため、ヒートブリッジを十分に抑制できる。
これにより、潜熱蓄熱材１０３が熱の吸収或いは放出を行って潜熱量により熱の流れを抑制するため、真空断熱材１０２の断熱性能の低下を防ぐことができ、単体構造のものを平面状に繋げて配置する用途で適用しても建築物用断熱パネル１０１Ａの断熱効果が高められる。また、建築物用断熱パネル１０１Ａの単体構造は簡素で軽量であり、しかも低コストで容易に作製可能あるため、エコ効果が高い新世代住宅向けの優れた断熱効果が要求される用途で好適となる。
尚、実施例１に係る建築物用断熱パネル１０１Ａを住宅に適用する場合、住宅が立地する地域の気候に応じて、潜熱蓄熱材１０３の材質を適切な温度帯並びに蓄熱量を持つものに選定することが好ましい。
図２は、本発明の実施例２に係る建築物用断熱パネル１０１Ｂの概略構成を示した図で、同図（Ａ）は上面方向からの内部を一部透視させて示した平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＣ−Ｃ線矢視の長手方向における側面断面図である。
図２（Ａ）、（Ｂ）を参照すれば、この建築物用断熱パネル１０１Ｂは、所定の間隔を有して配列された複数（ここでは２つ）の平板状の真空断熱材１０２の全体を断熱材１０４で覆って成る基本構造を有する他、各真空断熱材１０２のそれぞれの全周縁付近を覆うように、各真空断熱材１０２の一方の主面から側壁を越えて他方の主面に繋がる略枠体状の形状を成し、且つ隣り合うもの同士が側壁箇所で当接されるように複数（ここでは２つ）の潜熱蓄熱材１０３が配備されている。ここでの各潜熱蓄熱材１０３においても、温度変化のある使用条件下で各真空断熱材１０２における高温部と低温部との間で生じる熱漏れ量によるヒートブリッジを潜熱量によって緩和するために配備されている。断熱材１０４は、ここでの各潜熱蓄熱材１０３の表面全体と各真空断熱材１０２の露呈する表面全体とを覆うように配備されている。
この建築物用断熱パネル１０１Ｂにおいて、各真空断熱材１０２、各潜熱蓄熱材１０３、及び断熱材１０４の材質は実施例１で開示したものと同様で良い。
ここでの各真空断熱材１０２の全周縁付近を覆ってそれぞれ略枠体状の形状の各潜熱蓄熱材１０３が配備された単体構造の建築物用断熱パネル１０１Ｂでは、温度変化のある使用条件下で各真空断熱材１０２における高温部と低温部との間で生じる熱が各真空断熱材１０２の一方の主面から他方の主面へ伝わる代わりに各潜熱蓄熱材１０３に伝わり、各潜熱蓄熱材１０３が熱的な緩衝材として機能するため、ヒートブリッジを十分に抑制できる。
これにより、各潜熱蓄熱材１０３が熱の吸収或いは放出を行って潜熱量により熱の流れを抑制するため、各真空断熱材１０２の断熱性能の低下を防ぐことができ、単体構造のものを平面状に繋げて配置する用途で適用しても建築物用断熱パネル１０１Ｂの断熱効果が高められる。特に、実施例２に係る建築物用断熱パネル１０１Ｂでは、各真空断熱材１０２が存在しない部分の断熱材１０４の断熱性能は各真空断熱材１０２が配置されている部分と比べて相対的に低く、熱漏れの影響が考えられるため、この部分を各潜熱蓄熱材１０３が側壁箇所で当接される箇所として配備しているため、建築物用断熱パネル１０１Ｂの全体としての断熱効果の低下を抑制できる。また、ここでの建築物用断熱パネル１０１Ｂの単体構造も簡素で軽量であり、しかも低コストで容易に作製可能あるため、エコ効果が高い新世代住宅向けの優れた断熱効果が要求される用途で好適となる。
尚、実施例２に係る建築物用断熱パネル１０１Ｂを住宅に適用する場合においても、実施例１の場合と同様に住宅が立地する地域の気候に応じて、各潜熱蓄熱材１０３の材質を適切な温度帯並びに蓄熱量を持つものに選定することが好ましい。
図３は、本発明の実施例３に係る建築物用断熱パネル１０１Ｃの概略構成を示した図で、同図（Ａ）は上面方向からの内部を一部透視させて示した平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＣ−Ｃ線矢視の長手方向における側面断面図である。
図３（Ａ）、（Ｂ）を参照すれば、この建築物用断熱パネル１０１Ｃは、所定の間隔を有して配列された複数（ここでは２つ）の平板状の真空断熱材１０２の全体を断熱材１０４で覆って成る基本構造を有する他、各真空断熱材１０２のそれぞれの一方の主面側から全周縁付近を厚さ方向で半分覆うように略格子枠状に繋がった形状を成して第１の潜熱蓄熱材１０３ａが配備されると共に、各真空断熱材１０２のそれぞれの他方の主面側から全周縁付近を厚さ方向で残り半分覆うように略格子枠状に繋がった形状を成して第１の潜熱蓄熱材１０３ａと突き合わされるように第２の潜熱蓄熱材１０３ｂが配備されている。ここでの第１の潜熱蓄熱材１０３ａと第２の潜熱蓄熱材１０３ｂとは、異なる種類の材質から成るものであるが、何れも温度変化のある使用条件下で各真空断熱材１０２における高温部と低温部との間で生じる熱漏れ量によるヒートブリッジを潜熱量によって緩和するために配備されている。断熱材１０４は、ここでの第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂの表面全体と各真空断熱材１０２の露呈する表面全体とを覆うように配備されている。
この建築物用断熱パネル１０１Ｃにおいて、各真空断熱材１０２、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ、第２の潜熱蓄熱材１０３ｂ、及び断熱材１０４の材質は実施例１で開示したものと同様で良いが、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂについては上述した通りの有機物系蓄熱材料のｎ−パラフィン類に属される異なる材質とする。
ここでの各真空断熱材１０２の全周縁付近を覆ってそれぞれ略格子枠状に繋がった形状の異なる材質の第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂが各真空断熱材１０２の両主面方向から突き合わされるように配備された単体構造の建築物用断熱パネル１０１Ｃでは、温度変化のある使用条件下で各真空断熱材１０２における高温部と低温部との間で生じる熱が各真空断熱材１０２の一方の主面から他方の主面へ伝わる代わりに第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂに伝わり、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂが熱的な緩衝材として機能するため、ヒートブリッジを十分に抑制できる。
これにより、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂが熱の吸収或いは放出を行って潜熱量により熱の流れを抑制するため、各真空断熱材１０２の断熱性能の低下を防ぐことができ、単体構造のものを平面状に繋げて配置する用途で適用しても建築物用断熱パネル１０１Ｃの断熱効果が高められる。特に、実施例３に係る建築物用断熱パネル１０１Ｃでは、異なる材質の第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂを用いているため、例えば第２の潜熱蓄熱材１０３ｂを室内側、第１の潜熱蓄熱材１０３ａを屋外側へ配置すると、それぞれの温度帯で熱の吸収、放出が行われるため、熱緩衝材として機能する時間を長くすることができる長所を持つ。また、ここでの建築物用断熱パネル１０１Ｃの単体構造も簡素で軽量であり、しかも低コストで容易に作製可能あるため、エコ効果が高い新世代住宅向けの優れた断熱効果が要求される用途で好適となる。
尚、実施例３に係る建築物用断熱パネル１０１Ｃを住宅に適用する場合においても、実施例１や実施例２の場合と同様に住宅が立地する地域の気候に応じて、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂの材質を適切な温度帯並びに蓄熱量を持つものに選定することが好ましい。実施例３に係る建築物用断熱パネル１０１Ｃでは、実施例１や実施例２の場合のように同一の材質の潜熱蓄熱材１０３を持つ構造とは異なり、材質選定が豊富になっていることにより、地域の気候に合わせた選定が可能である分、適用性が高くなっている。
図４は、本発明の実施例４に係る建築物用断熱パネル１０１Ｄの概略構成を示した図で、同図（Ａ）は上面方向からの内部を一部透視させて示した平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＣ−Ｃ線矢視の長手方向における側面断面図である。
図４（Ａ）、（Ｂ）を参照すれば、この建築物用断熱パネル１０１Ｄは、所定の間隔を有して配列された複数（ここでは２つ）の平板状の真空断熱材１０２の全体を断熱材１０４で覆って成る基本構造を有する他、各真空断熱材１０２のそれぞれの全周縁付近を覆うように、各真空断熱材１０２の一方の主面から側壁を越えて他方の主面に繋がる略枠体状の形状を成し、且つ隣り合うもの同士が側壁箇所で当接されるように複数（ここでは２つ）の異なる材質の第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂが配備されている。これらの第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂにおいても、温度変化のある使用条件下で各真空断熱材１０２における高温部と低温部との間で生じる熱漏れ量によるヒートブリッジを潜熱量によって緩和するために配備されている。断熱材１０４は、ここでの第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂの表面全体と各真空断熱材１０２の露呈する表面全体とを覆うように配備されている。
この建築物用断熱パネル１０１Ｄにおいて、各真空断熱材１０２、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ、第２の潜熱蓄熱材１０３ｂ、及び断熱材１０４の材質は実施例１で開示したものと同様で良いが、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂについては上述した通りの有機物系蓄熱材料のｎ−パラフィン類に属される異なる材質とする。
ここでの各真空断熱材１０２の全周縁付近を覆ってそれぞれ略枠体状の形状の異なる材質の第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂが配備された単体構造の建築物用断熱パネル１０１Ｄでは、温度変化のある使用条件下で各真空断熱材１０２における高温部と低温部との間で生じる熱が各真空断熱材１０２の一方の主面から他方の主面へ伝わる代わりに第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂに伝わり、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂが熱的な緩衝材として機能するため、ヒートブリッジを十分に抑制できる。
これにより、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂが熱の吸収或いは放出を行って潜熱量により熱の流れを抑制するため、各真空断熱材１０２の断熱性能の低下を防ぐことができ、単体構造のものを平面状に繋げて配置する用途で適用しても建築物用断熱パネル１０１Ｄの断熱効果が高められる。特に、実施例４に係る建築物用断熱パネル１０１Ｄでは、各真空断熱材１０２が存在しない部分の断熱材１０４の断熱性能は各真空断熱材１０２が配置されている部分と比べて相対的に低く、熱漏れの影響が考えられるため、この部分を第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂが側壁箇所で当接される箇所として配備しているため、建築物用断熱パネル１０１Ｄの全体としての断熱効果の低下を抑制できる。しかも、異なる材質の第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂを用いているため、例えば第１の潜熱蓄熱材１０３ａの当接側とは反対側の側壁を屋根や天井に近い側、第２の潜熱蓄熱材１０３ｂの当接側とは反対側の側壁を床に近い側へ配置すると、それぞれの温度帯で熱の吸収、放出が行われるため、熱緩衝材として機能する時間を長くすることができる長所を持つ。また、ここでの建築物用断熱パネル１０１Ｄの単体構造も簡素で軽量であり、しかも低コストで容易に作製可能あるため、エコ効果が高い新世代住宅向けの優れた断熱効果が要求される用途で好適となる。
尚、実施例４に係る建築物用断熱パネル１０１Ｄを住宅に適用する場合においても、上記各実施例の場合と同様に住宅が立地する地域の気候に応じて、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂの材質を適切な温度帯並びに蓄熱量を持つものに選定することが好ましい。実施例４に係る建築物用断熱パネル１０１Ｄについても、実施例１や実施例２の場合のように同一の材質の潜熱蓄熱材１０３を持つ構造とは異なり、材質選定が豊富になっていることにより、地域の気候に合わせた選定が可能である分、適用性が高くなっている。
図５は、本発明の実施例５に係る建築物用断熱パネル１０１Ｅの概略構成を示した図で、同図（Ａ）は上面方向からの内部を一部透視させて示した平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＤ−Ｄ線矢視の長手方向における側面断面図である。
図５（Ａ）、（Ｂ）を参照すれば、この建築物用断熱パネル１０１Ｅは、所定の間隔を有して配列された複数（ここでは２つ）の平板状の真空断熱材１０２の全体を断熱材１０４で覆って成る基本構造を有する他、各真空断熱材１０２のそれぞれの一方の主面側から全周縁付近を含む表面全体を厚さ方向で半分覆うように略仕切箱状に延在する形状を成して第１の潜熱蓄熱材１０３ａが配備されると共に、各真空断熱材１０２のそれぞれの他方の主面側から全周縁付近を含む表面全体を厚さ方向で残り半分覆うように略仕切箱状に延在する形状を成して第１の潜熱蓄熱材１０３ａと突き合わされるように第２の潜熱蓄熱材１０３ｂが配備されている。ここでの第１の潜熱蓄熱材１０３ａと第２の潜熱蓄熱材１０３ｂとは、異なる種類の材質から成るものであるが、何れも温度変化のある使用条件下で各真空断熱材１０２における高温部と低温部との間で生じる熱漏れ量によるヒートブリッジを潜熱量によって緩和するために配備されている。断熱材１０４は、ここでの第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂの表面全体を覆うように配備されている。
この建築物用断熱パネル１０１Ｅにおいて、各真空断熱材１０２、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ、第２の潜熱蓄熱材１０３ｂ、及び断熱材１０４の材質は実施例１で開示したものと同様で良いが、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂについては上述した通りの有機物系蓄熱材料のｎ−パラフィン類に属される異なる材質とする。
ここでの各真空断熱材１０２の全周縁付近を含む表面全体を厚さ方向でそれぞれ半分ずつ覆う略仕切箱状に延在する形状の異なる材質の第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂが各真空断熱材１０２の両主面方向から突き合わされるように配備された単体構造の建築物用断熱パネル１０１Ｅでは、温度変化のある使用条件下で各真空断熱材１０２における高温部と低温部との間で生じる熱が各真空断熱材１０２の一方の主面から他方の主面へ伝わる代わりに第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂに伝わり、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂが熱的な緩衝材として機能するため、ヒートブリッジを十分に抑制できる。
これにより、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂが熱の吸収或いは放出を行って潜熱量により熱の流れを抑制するため、各真空断熱材１０２の断熱性能の低下を防ぐことができ、単体構造のものを平面状に繋げて配置する用途で適用しても建築物用断熱パネル１０１Ｅの断熱効果が高められる。特に、実施例５に係る建築物用断熱パネル１０１Ｅでは、異なる材質の第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂを用いているため、実施例３の場合と同様に例えば第２の潜熱蓄熱材１０３ｂを室内側、第１の潜熱蓄熱材１０３ａを屋外側へ配置すると、それぞれの温度帯で熱の吸収、放出が行われるため、熱緩衝材として機能する時間を長くすることができる長所を持つ。しかも、異なる材質の第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂは各真空断熱材１０２を両主面方向から全体を覆うため、実施例３の場合よりも各真空断熱材１０２の断熱性能の低下を十分に抑制でき、空調装置の空調負荷の低減に寄与することができる。また、ここでの建築物用断熱パネル１０１Ｅの単体構造も簡素で軽量であり、しかも低コストで容易に作製可能あるため、エコ効果が高い新世代住宅向けの優れた断熱効果が要求される用途で好適となる。
尚、実施例５に係る建築物用断熱パネル１０１Ｅを住宅に適用する場合においても、上述した各実施例の場合と同様に住宅が立地する地域の気候に応じて、第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂの材質を適切な温度帯並びに蓄熱量を持つものに選定することが好ましい。実施例５に係る建築物用断熱パネル１０１Ｅにおいても、実施例１や実施例２の場合のように同一の材質の潜熱蓄熱材１０３を持つ構造とは異なり、実施例３の場合と同様に材質選定が豊富になっていることにより、地域の気候に合わせた選定が可能である分、適用性が高くなっており、しかも各真空断熱材１０２の断熱性能の低下抑制効果が各実施例中最も高い分、屋内側、屋外側、天井に近い側、床に近い側という具合に住宅のあらゆる箇所へ適用させることが有効となる。
因みに、上述した各実施例に係る建築物用断熱パネル１０１Ａ〜１０１Ｅ（特に実施例２に係る建築物用断熱パネル１０１Ｂ、実施例３に係る建築物用断熱パネル１０１Ｃ、実施例５に係る建築物用断熱パネル１０１Ｅ）について、真空断熱材１０２の周囲に潜熱蓄熱材１０３と異なる材質の第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂとを配備する場合の形態は、大別して蓄熱材そのものを使用する場合と蓄熱ボード材に類する材料を使用する場合とに分けられる。
蓄熱材そのものを使用する場合には、容器内に一定量の蓄熱材を充填して所定の形状に成型したものを用いるか、或いは所定の形状に成型したケース内に蓄熱材を充填して使用するか、或いはスペーサとして成型された部品表面に蓄熱材を収納したケースを配置したものを用いるのが可能である。ここで、容器内に充填された蓄熱材、或いは蓄熱材を収納したケースは、一体構造でも分割構造でも良い。
また、蓄熱ボード材に類する材料を使用する場合には、蓄熱材を内包したマイクロカプセルを部材内に分散させた材料を成型したものを用いるか、或いは蓄熱材を含浸させたボード状部材を用いることが可能である。何れにしても、蓄熱材は真空断熱材１０２及び断熱材１０４と密着されていることが好ましい。
こうした形態を適用すれば、建築物用断熱パネル１０１Ａ〜１０１Ｅ（特に建築物用断熱パネル１０１Ｂ、建築物用断熱パネル１０１Ｃ、建築物用断熱パネル１０１Ｅ）の組み立て時に蓄熱材がスペーサや位置決め部材として機能するため、作製が容易となる。
以下には、説明を簡単にするため、実施例１の建築物用断熱パネル１０１ａにおける真空断熱材（ＶＩＰ）１０２に対する潜熱蓄熱材（ＰＣＭ）１０３の配備による蓄熱効果について、特性図を示して説明する。
図６は、本発明の実施例１に係る建築物用断熱パネル１０１Ａの要部である潜熱蓄熱材１０３を真空断熱材１０２に用いたときの蓄熱効果を説明するために例示した最暑日の全熱負荷曲線である。潜熱蓄熱材１０３を真空断熱材１０２に配備して建築物用断熱パネル１０１Ａとして用いる最大の理由は、夏期に住宅の壁の温度を上昇させないことができるという長所を持つためである。
例えば最暑日の時刻に対する全熱負荷（Ｗ）の特性を示す全熱負荷曲線が図６に示される様相である場合、潜熱蓄熱材１０３について、密度が８００ｋｇ／ｍ３、潜熱２４２ｋＪ／ｋｇ、温度２５℃であるときには図６中に示されるＰＣＭの効果の一例のような全熱負荷特性を示す。最暑日の６時〜１８時までの４ｋＷを超えた分の全熱負荷の合計Ｑｃは１０６９３．９（ｋＪ）となる。
そこで、標準住宅の断熱部位の総面積が２６０．７５ｍ２である（屋根又は天井が６７．９０ｍ２、壁１２４．９５ｍ２、１階床６７．９０ｍ２）と仮定し、そのうちの８０％が縦０．８ｍ×横０．８ｍの真空断熱材１０２で覆われていればその必要枚数は約２０９枚、９０％が同様な真空断熱材１０２で覆われていればその必要枚数は約２３５枚となる。
真空断熱材１０２におけるヒートブリッジが発生する縁部分の幅を０．０５ｍとすると、真空断熱材１０２の周囲に配備する潜熱蓄熱材１０３による蓄熱量Ｑｐｃｍは、潜熱蓄熱材１０３の厚さ、体積、重量と真空断熱材１０２の使用枚数との相関により変動する。
具体的に云えば、潜熱蓄熱材１０３の厚さが０．００１ｍ、体積が０．０００３ｍ３、重量が０．２４ｋｇであり、真空断熱材１０２の使用枚数が２００枚であれば、蓄熱量Ｑｐｃｍは１１６１６ｋＪとなる。潜熱蓄熱材１０３の厚さが０．００５ｍ、体積が０．００１５ｍ３、重量が１．２ｋｇであり、真空断熱材１０２の使用枚数が２００枚であれば、蓄熱量Ｑｐｃｍは５８０８０ｋＪとなる。潜熱蓄熱材１０３の厚さが０．０１ｍ、体積が０．００３ｍ３、重量が２．４ｋｇであり、真空断熱材１０２の使用枚数が２００枚であれば、蓄熱量Ｑｐｃｍは１１６１６０ｋＪとなる。潜熱蓄熱材１０３の厚さが０．０１ｍ、体積が０．００３ｍ３、重量が２．４ｋｇであり、真空断熱材１０２の使用枚数が１００枚であれば、蓄熱量Ｑｐｃｍは５８０８０ｋＪとなる。
こうした結果からは、潜熱蓄熱材１０３の厚さを０．０１ｍ（１０ｍｍ）とすれば、上述した全熱負荷の合計Ｑｃの約１０倍の蓄熱量を持つことが判る。このため、係る蓄熱量を考慮し、ピークをシフトさせて負荷の平準化を図り、蓄熱した熱を夜間に屋外へ放熱すれば、熱負荷の総量を減少させることができる。
図７は、本発明の各実施例に係る建築物用断熱パネル１０１Ａ〜１０１Ｅの使用対象の一例である中緯度地方（東京）における最暑日並びに最寒日の外気温の変化と空調装置の空調モードとの関係を例示した図である。
上述した各実施例に係る建築物用断熱パネル１０１Ａ〜１０１Ｅは、一般にそれらを適用する住宅の立地条件により空調装置の空調モードとの相関を示すものである。図７では、東京の最暑日には空調装置を冷房にして室内温度を約２６℃に設定し、最寒日には空調装置を暖房にして室内温度を約２２℃に設定する例を示しているが、冬期と夏期とでは外気温と室内温度との温度差が違うことが判る。こうした点を着目し、真空断熱材１０２の周囲部へ配備する潜熱蓄熱材１０３や第１の潜熱蓄熱材１０３ａ及び第２の潜熱蓄熱材１０３ｂは、ヒートブリッジ抑制のために有効な温度帯でその種類を選定し、その他の部位では蓄熱材としての利用に適した温度帯でその種類を選定することが好ましい。
図８は、比較として、汎用的な真空断熱材１０２の芯材であるグラスウール材を建築物用断熱パネルとして用いたときの全熱負荷曲線を例示したもので、（Ａ）は最暑日の全熱負荷曲線、（Ｂ）は最寒日の全熱負荷曲線である。
ここでは、室内の暖房の設定温度が２２℃、室内の冷房設定温度が２５℃であるときの時刻に対する全熱負荷特性を示している。熱負荷の計算には、日本建築学会標準住宅モデルを用い、住宅用熱負荷計算プログラム（ＳＭＡＳＨ）で計算している。建築用断熱パネルの厚さｔは９０ｍｍであり、このときのグラスウールのλ＝０．０３８Ｗ／ｍＫの場合に熱貫通率Ｋ＝λ／ｔは０．４２である。
図９は、比較として、周知の真空断熱材１０２を建築物用断熱パネルとして用いたときの全熱負荷曲線を例示したもので、（Ａ）は最暑日の全熱負荷曲線、（Ｂ）は最寒日の全熱負荷曲線である。
ここでも、同様に室内の暖房の設定温度が２２℃、室内の冷房設定温度が２５℃であるときの時刻に対する全熱負荷特性を示している。熱負荷の計算には、日本建築学会標準住宅モデルを用い、住宅用熱負荷計算プログラム（ＳＭＡＳＨ）で計算している。真空断熱材１０２の厚さが２０ｍｍ、断熱材１０４の厚さが７０ｍｍであり、このときの建築物用断熱パネルのλ＝０．０１８Ｗ／ｍＫの場合に熱貫通率Ｋ＝λ／ｔは０．２である。
図８（Ａ）、（Ｂ）と図９（Ａ）、（Ｂ）とを比較すれば、真空断熱材１０２を建築物用断熱パネルとして用いると、熱貫通率Ｋを低くできるため、真空断熱材１０２が占める割合を大きくし、ヒートブリッジの影響を緩和すれば好適となることが判る。因みに、真空断熱材１０２を建築物用断熱パネルとして用いたときには、空調装置の熱交換能力の低いものを選定しても使用可能であるが、夏期に長期不在で上昇した室温を速やかに下げるためには、熱交換能力の高い性能を持つ必要がある。
図１０は、本発明の各実施例に係る建築物用断熱パネル１０１Ａ〜１０１Ｅを住宅６０へ適用したときの一例と、住宅６０に空調給湯システム６２を設置した場合を示す概略図である。
ここでの空調給湯システム６２（全体的構成の細部を省略する）は、屋外に設置されて配管６３により屋内熱交換器６１との間で接続される。空調給湯システム６２で温度調整された熱媒体が配管６３を通って屋内熱交換器６１に流れ、このときに住宅６０内部の空気と熱交換することにより、住宅６０の空気調和が行われる。
住宅６０は、各実施例で説明した断熱効果が高く蓄熱性を持つ建築物用断熱パネル１０１Ａ〜１０１Ｅの何れかを選択して設備しているため、それ自体の断熱性能が高くなっている。即ち、夏期の室内が余り暑くならず、冬期の室内が余り寒くならない使用条件下にあって、エコ（環境対応）効果の高いものとなる。このため、住宅に設置される空調給湯システム６２において必要となる空調負荷を少なくすることができる。なお、空調給湯システム６２で使用可能な冷媒としては、例えばＲ４１０ａ、Ｒ１３４ａ、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ等が挙げられる。また、空調給湯システム６２の空調や給湯で利用可能な熱源としては、空気の他、太陽熱や地熱等の自然エネルギーが挙げられる。
６０ 住宅（被空調空間）
６１ 室内熱交換器
６２ 空調給湯システム
６３ 配管
１０１Ａ〜１０１Ｅ 建築物用断熱パネル
１０２ 真空断熱材
１０３、１０３ａ、１０３ｂ 潜熱蓄熱材
１０４ 断熱材
６１ 室内熱交換器
６２ 空調給湯システム
６３ 配管
１０１Ａ〜１０１Ｅ 建築物用断熱パネル
１０２ 真空断熱材
１０３、１０３ａ、１０３ｂ 潜熱蓄熱材
１０４ 断熱材
Claims (11)
- 真空断熱材と、前記真空断熱材の所定箇所を覆った潜熱蓄熱材と、前記潜熱蓄熱材及び前記真空断熱材を覆った断熱材と、を備えたことを特徴とする建築物用断熱パネル。
- 請求項１記載の建築物用断熱パネルにおいて、前記潜熱蓄熱材は、前記真空断熱材における前記所定箇所として、高温部と低温部との間で生じる熱漏れ量によるヒートブリッジを潜熱量によって緩和し得る箇所に配備されたことを特徴とする建築物用断熱パネル。
- 請求項２記載の建築物用断熱パネルにおいて、前記真空断熱材は、平板状であり、前記潜熱蓄熱材は、前記真空断熱材の全周縁付近を覆うように当該真空断熱材の一方の主面から側壁を越えて他方の主面に繋がる略枠体状の形状を成して配備され、前記断熱材は、前記潜熱蓄熱材の表面全体と前記真空断熱材の露呈する表面全体とを覆うように配備されたことを特徴とする建築物用断熱パネル。
- 複数の真空断熱材と、前記複数の真空断熱材の所定箇所をそれぞれ覆った複数の潜熱蓄熱材と、前記複数の潜熱蓄熱材及び前記複数の真空断熱材を覆った断熱材と、を備えたことを特徴とする建築物用断熱パネル。
- 請求項４記載の建築物用断熱パネルにおいて、前記複数の潜熱蓄熱材は、前記複数の真空断熱材における前記所定箇所として、高温部と低温部との間で生じる熱漏れ量によるヒートブリッジを潜熱量によって緩和し得る箇所にそれぞれ配備されたことを特徴とする建築物用断熱パネル。
- 請求項５記載の建築物用断熱パネルにおいて、前記複数の真空断熱材は、それぞれ平板状であり、且つ厚さ方向で互いに重ならないように配備されたことを特徴とする建築物用断熱パネル。
- 請求項６記載の建築物用断熱パネルにおいて、前記複数の真空断熱材は、同一平面上に配備されていることを特徴とする建築物用断熱パネル。
- 請求項７記載の建築物用断熱パネルにおいて、前記複数の真空断熱材は、所定の間隔を有して配列され、前記複数の潜熱蓄熱材は、前記複数の真空断熱材のそれぞれの全周縁付近を覆うように当該複数の真空断熱材の一方の主面から側壁を越えて他方の主面に繋がる略枠体状の形状を成し、且つ隣り合うもの同士が当該側壁箇所で当接されるように配備され、前記断熱材は、前記複数の潜熱蓄熱材の表面全体と前記複数の真空断熱材の露呈する表面全体とを覆うように配備されたことを特徴とする建築物用断熱パネル。
- 請求項８記載の建築物用断熱パネルにおいて、前記複数の潜熱蓄熱材は、隣り合うもの同士の当接されるものが異なる種類の材質から成ることを特徴とする建築物用断熱パネル。
- 請求項７記載の建築物用断熱パネルにおいて、前記複数の真空断熱材は、所定の間隔を有して配列され、前記複数の潜熱蓄熱材は、前記複数の真空断熱材のそれぞれの一方の主面側から全周縁付近を厚さ方向で半分覆うように略格子枠状に繋がった形状を成して配備された第１の潜熱蓄熱材と、前記複数の真空断熱材のそれぞれの他方の主面側から全周縁付近を厚さ方向で残り半分覆うように略格子枠状に繋がった形状を成して前記第１の潜熱蓄熱材と突き合わされるように配備された当該第１の潜熱蓄熱材とは異なる種類の材質から成る第２の潜熱蓄熱材と、を有し、前記断熱材は、前記第１の潜熱蓄熱材及び前記第２の潜熱蓄熱材の表面全体と前記複数の真空断熱材の露呈する表面全体とを覆うように配備されたことを特徴とする建築物用断熱パネル。
- 請求項７記載の建築物用断熱パネルにおいて、前記複数の真空断熱材は、所定の間隔を有して配列され、前記複数の潜熱蓄熱材は、前記複数の真空断熱材のそれぞれの一方の主面側から全周縁付近を含む表面全体を厚さ方向で半分覆うように略仕切箱状に延在する形状を成して配備された第１の潜熱蓄熱材と、前記複数の真空断熱材のそれぞれの他方の主面側から全周縁付近を含む表面全体を厚さ方向で残り半分覆うように略仕切箱状に延在する形状を成して前記第１の潜熱蓄熱材と突き合わされるように配備された当該第１の潜熱蓄熱材とは異なる種類の材質から成る第２の潜熱蓄熱材と、を有し、前記断熱材は、前記第１の潜熱蓄熱材及び前記第２の潜熱蓄熱材の表面全体を覆うように配備されたことを特徴とする建築物用断熱パネル。
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