JP2008032071A - 熱伝導率可変断熱材および熱伝導率可変断熱材を用いた建材断熱材、自動車エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】必要な断熱性能に応じた熱伝導率可変の断熱材を提供し、省エネの最適化を図る。
【解決手段】熱伝導率可変断熱材１は、ガスバリア性の高い金属シートや金属−プラスチックスラミネートフィルムからなる外被材３で、グラスウールや粉末などからなる連続通気性の多孔質芯材４を覆って内包し密閉し内部を減圧した断熱容器２と、途中にコック６を有する導気管５と、空気成分吸蔵材料８が充填されたタンク７とからなる。コック６を開にすると、空気成分吸蔵材料８は導気管５を通じて断熱容器２内の多孔質芯材４にある希薄気体を吸着し、低圧化でき、断熱容器２は熱伝導率が小さくなる。次に、コック６開状態で、空気成分吸蔵材料８に吸蔵していた空気を脱着すると、断熱容器２の内圧が上昇し、熱伝導率が大きくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、断熱性能に優れた高性能の断熱材であり、かつ、使用状態においては、断熱性能を低下させて熱通過量を増やせるもので、住宅用の建材や自動車エンジンなどの断熱材などに使用可能な熱伝導率可変断熱材に関するものである。

近年、地球温暖化防止の観点から省エネルギーが強く望まれており、例えば、住宅の高断熱化では、暖房や冷房のエネルギー消費を削減する観点から、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。

一般的な断熱材として、グラスウールなどの繊維材やウレタンフォームなどの発泡体が用いられている。しかし、これらの断熱材の断熱性能を向上するためには断熱材の厚さを増す必要があり、断熱材を充填できる空間に制限があって省スペースや空間の有効利用が必要な場合には適用することができない。

そこで、高性能な断熱材として、真空断熱体が提案されている。これは、スペーサの役割を持つ芯材を、気体透過率の極めて小さな外被材中に挿入し内部を減圧にして封止した断熱体である。

この断熱体を使用することにより、冬季や夏季においては、外部からの熱通過量を抑制できるため、暖房や冷房に要するエネルギーは大幅に抑えることができる。
特開平１０−２１９８６６号公報

しかしながら、特許文献１記載の上記従来の構成では、春や秋などの冷房が不要な２０℃程度の室外温度時期においても、部屋の電化製品や人体からの放熱量によって室温が上がり、冷房や換気のためのエネルギーが恒常的に必要となる問題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、断熱材の熱伝導率を任意に変化でき、断熱性能が必要な場合は、熱伝導率を小さくして断熱強化を図り、断熱を解除したい場合には熱伝導率を大きくして熱通過させることのできる熱伝導率可変断熱材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の熱伝導率可変断熱材は、断熱容器と、前記断熱容器中の内圧を変化させる内圧変化手段とからなり、前記内圧変化手段により前記断熱容器中の内圧を変化させて前記断熱容器の熱伝導率を調節することを特徴とするものである。

これによって、例えば、断熱容器内に多孔質芯材を有し、多孔質芯材の空孔の空隙間距離が平均５０μｍ程度であるグラスウール固形化芯材を使用した場合においては、１０００Ｐａでの空気熱伝導率は、０．０２５Ｗ／ｍＫ、１０Ｐａでは、０．００２Ｗ／ｍＫ程度であり、１０Ｐａから１０００Ｐａという約１／１００気圧差のわずかの圧力変化で、１２．５倍の気体熱伝導率に可変することができる。

この結果、この気体熱伝導率寄与分に輻射や固体熱伝導寄与分を加味した熱伝導率可変断熱材の熱伝導率も、０．０２６Ｗ／ｍＫから０．００３Ｗ／ｍＫと、約９倍の断熱性能差を得ることができるのである。

このように熱伝導率可変断熱材では、わずかの内圧の変化によって、熱伝導率が可変でき、断熱強化から断熱解除まで効果を発現できるのである。

また、別の本発明の熱伝導率可変断熱材は、上記構成における内圧変化手段が、空気成分の吸着または脱着を行う空気成分吸蔵材料を含み、前記内圧変化手段により前記断熱容器中の内圧を変化させる時に前記空気成分吸蔵材料が前記断熱容器内と連通する空間に位置していることを特徴とするものである。

これによって、この熱伝導率可変断熱材では、空気成分吸蔵材料の気体吸蔵量を変化させることにより、断熱容器の内圧を容易に変化させることができるのである。

例えば、１００ｃｍ角で厚みが０．５ｃｍの断熱容器では、標準１気圧状態で５０ｃｃの空気を、空気成分吸蔵材料によって０．０１ｃｃまで吸着し、また逆に全量を脱着することで、繰返し、容易に１０Ｐａから１０００Ｐａの圧力を得ることができ、熱伝導率も０．００２Ｗ／ｍＫから０．０２５Ｗ／ｍＫ程度まで可変が可能である。よって、輻射や固体熱伝導寄与を加味した熱伝導率可変断熱材の熱伝導率も０．０２６Ｗ／ｍＫから０．００３Ｗ／ｍＫと、約９倍の断熱性能差を得ることが容易にできるのである。

また、さらに別の本発明の熱伝導率可変断熱材は、上記構成における空気成分吸蔵材料が、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトを含み、前記ＺＳＭ−５型ゼオライトの銅サイトのうち、少なくとも６０％以上の銅サイトが、銅１価サイトであることを特徴とするものである。

これによって、この熱伝導率可変断熱材では、ＺＳＭ−５型ゼオライトの銅１価サイトの化学結合力により、化学的に安定で吸蔵困難な窒素ガスを高真空条件においても、大容量で吸蔵できるため、所望の１０Ｐａの内圧を実現し、熱伝導率も０．０２６Ｗ／ｍＫから、０．００３Ｗ／ｍＫという優れた断熱性能を実現することができるのである。

特に、長期使用において、断熱体に外部から空気が微量侵入しても、吸着量が大きいために０．００３Ｗ／ｍＫという優れた断熱性能を長期間実現することができるのである。また、窒素に比べて、比較的反応性が高く吸着しやすい酸素については、同様に問題なく吸蔵可能である。

空気成分吸蔵材料としては、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライト以外にも、窒素吸着に特有の能力を有する相互に金属間化合物をつくらないリチウムとリチウム以外の金属からなり、かつ前記２種の金属の混合のエンタルピーが０より大きい気体吸着合金や、オープンメタルサイトを有する吸着性集積型金属錯体、および吸着量は劣るが、活性炭、モレキュラシーブスを使用することができる。

また、さらに別の本発明の熱伝導率可変断熱材は、上記構成における空気成分吸蔵材料が、常温では空気成分を吸着し、常温より高い所定温度以上に加熱すると吸蔵していた空気成分を脱離するものであり、内圧変化手段は、前記空気成分吸蔵材料を加熱する加熱装置を含むことを特徴とするものである。

銅１価サイトを有するＺＳＭ−５型ゼオライトでは、加温により吸蔵していた空気成分を容易に脱着することができ、また常温まで冷却することで吸蔵が始まるため、応答性が良く、所望の内圧まで微量の空気成分を吸着したり、放出したりすることができるのである。

また、さらに別の本発明は、上記本発明の熱伝導率可変断熱材を建材断熱材に用いるものである。

これにより、冬や夏においては、高い真空度に制御して小さな熱伝導率を実現し、春や秋において、圧力を高めて大きな熱伝導率に変化させることにより、暖房費や冷房費を最小に空調することができるのである。

特に春や秋では、室内の住宅設備機器や家電機器からの発熱により室内温度が上がり、冷房を使用することがあるが、断熱性能を大幅に低下させることにより、室内からの熱通過量を増やし、快適な外気温度を活用できるのである。

また、季節変化だけでなく、日変化でも最適熱伝導率を常に制御し、暖房や冷房エネルギーを使用しない空調を実現することが可能となるのである。

例えば、次世代省エネ基準では、ＩＩＩ地区での木造住宅の壁は、グラスウールで５５ｍｍが基準となっているが、厚みが１０ｍｍの熱伝導率可変断熱材を使用する場合、暖房の必要な冬では、熱伝導率を０．００３Ｗ／ｍＫとすることで、グラスウール換算で１５０ｍｍ相当となる次世代省エネ基準の約３倍の高断熱性能が得られる一方、室外温度で十分快適な春では、熱伝導率を０．０２６Ｗ／ｍＫとすることで、グラスウール換算で１７ｍｍ相当となる次世代省エネ基準の約１／３の断熱性能まで低下させることができる。

この結果、冬は暖房エネルギーの抑制につながり、春は快適な外気温が活用できるとともに高断熱化による蓄熱抑制のための換気量を減少できることから、大幅なエネルギー削減にも寄与するものである。

また、さらに別の本発明は、自動車エンジン表面の少なくとも一部を上記本発明の熱伝導率可変断熱材で覆うものである。

これにより、エンジン稼動時には大きな熱伝導率に変化させて、エンジンの発生熱を外部へ流出させてエンジンを必要以上に加熱させず、逆にエンジンが停止した時点では、小さな熱伝導率に制御して、断熱保温することができる。この結果、エンジン始動時の温度を高く維持できるため、燃費や排気ガスを改善することができるのである。

本発明の熱伝導率可変断熱材では、断熱容器の内圧を任意の圧力に制御して、熱伝導率を任意に変化することによって、断熱性能が必要な場合は、熱伝導率を小さくして断熱強化を図り、断熱を解除したい場合には熱伝導率を大幅に大きくして熱通過させることのできる断熱材を提供できるのである。

この結果、住宅建材に使用した場合は、通年を通じて最適の断熱性能に制御できるため、暖房や冷房、換気にかかるエネルギーを最小化でき、また、自動車エンジンでは、稼動時と停止時において、放熱と保温を制御することにより燃費と排気ガスの質を改善できる。エネルギー最小化と住環境の温熱快適を実現でき、地球環境保護や快適性に貢献するものである。

本発明の請求項１に記載の熱伝導率可変断熱材の発明は、断熱容器と、前記断熱容器中の内圧を変化させる内圧変化手段とからなり、前記内圧変化手段により前記断熱容器中の内圧を変化させて前記断熱容器の熱伝導率を調節することを特徴とするものである。

これにより、例えば、断熱容器内に多孔質芯材を有し、多孔質芯材の空孔の空隙間距離が約５０μｍ程度であるグラスウール固形化芯材を使用した場合においては、１０００Ｐａでの空気熱伝導率は、０．０２５Ｗ／ｍＫ、１０Ｐａでは、０．００２Ｗ／ｍＫ程度であり、１０Ｐａから１０００Ｐａという１／１００気圧差のわずかの圧力変化制御で、１２．５倍の気体熱伝導率に可変することができる。

この結果、この気体熱伝導率寄与分に輻射や固体熱伝導寄与分を加味した熱伝導率可変断熱材の熱伝導率も、０．０２６Ｗ／ｍＫから０．００３Ｗ／ｍＫと、約９倍の断熱性能差を得ることが出来るのである。このように熱伝導率可変断熱材では、わずかの内圧の変化によって、熱伝導率が可変できるのである。

また、請求項２に記載の熱伝導率可変断熱材の発明は、請求項１に記載の発明における内圧変化手段が、空気成分の吸着または脱着を行う空気成分吸蔵材料を含み、前記内圧変化手段により前記断熱容器中の内圧を変化させる時に前記空気成分吸蔵材料が前記断熱容器内と連通する空間に位置していることを特徴とするものである。

これにより、この熱伝導率可変断熱材では、空気成分吸蔵材料の気体吸蔵量を変化させることにより、断熱容器の内圧を容易に変化させることができるのである。

例えば、１００ｃｍ角で厚みが０．５ｃｍの断熱容器では、１気圧標準状態で５０ｃｃの空気量を０．０１ｃｃまで吸着し、かつ逆に５０ｃｃまで脱着することで、繰返し、容易に１０Ｐａから１０００Ｐａの圧力を得ることができ、空気熱伝導率も０．０２５Ｗ／ｍＫから０．００２Ｗ／ｍＫ程度まで可変が可能である。よって、輻射や固体熱伝導寄与を加味した熱伝導率可変断熱材の熱伝導率も０．０２６Ｗ／ｍＫから０．００３Ｗ／ｍＫと、約９倍の断熱性能差を得ることが出来ることが容易に行なえるのである。

また、請求項３に記載の熱伝導率可変断熱材の発明は、請求項２に記載の発明における空気成分吸蔵材料が、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトを含み、前記ＺＳＭ−５型ゼオライトの銅サイトのうち、少なくとも６０％以上の銅サイトが、銅１価サイトであることを特徴とするものである。

これにより、この空気成分吸蔵材料を用いる熱伝導率可変断熱材では、ＺＳＭ−５型ゼオライトの銅１価サイトの化学結合力により、化学的に安定で吸蔵困難な窒素ガスを高真空条件においても大容量で吸蔵できるため、所望の１０Ｐａの内圧を実現し、熱伝導率も０．０２６Ｗ／ｍＫから、０．００３Ｗ／ｍＫという優れた断熱性能を実現することができるのである。特に、長期使用において、断熱体に外部から空気が微量侵入しても、吸着量が大きいために０．００３Ｗ／ｍＫという優れた断熱性能を長期間実現することができる。

また、請求項４に記載の熱伝導率可変断熱材の発明は、請求項２または３に記載の発明における空気成分吸蔵材料が、常温では空気成分を吸着し、常温より高い所定温度以上に加熱すると吸蔵していた空気成分を脱離するものであり、内圧変化手段は、前記空気成分吸蔵材料を加熱する加熱装置を含むことを特徴とするものである。

これにより、銅１価サイトを有するＺＳＭ−５型ゼオライトでは、加温により吸蔵していた空気成分を容易に脱着することができ、また常温まで冷却することで吸蔵が始まるため、応答性が良く、所望の内圧まで吸着したり、放出したりすることができるのである。

また、請求項５に記載の熱伝導率可変断熱材の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明における断熱容器を、芯材を内包するガスバリア性の断熱容器としたものである。

芯材を内包することにより減圧時の断熱容器の変形を防止するための断熱容器の強度を小さく薄くでき、断熱容器に、ガスバリア性の高い金属シートや、金属箔または金属蒸着膜またはシリカ、アルミナ等の無機酸化物の蒸着膜を有する樹脂ラミネートフィルムを用いることができ、ガスバリア性の断熱容器自体を伝わる熱を小さくできる。

芯材は、有機あるいは無機の繊維、粉末、粉末を固形化したもの、繊維と粉末の混合物、発泡体など、特に限定するものではない。

例えば、繊維を用いた芯材では、グラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、炭化ケイ素繊維等の無機繊維、あるいは木綿等の天然繊維、ポリエステル、ナイロン等の合成繊維等の有機繊維など、公知の材料を使用することができる。

繊維を使用するには、繊維を圧縮もしくは加熱圧縮、水やバインダーを用いての圧縮もしくは加熱圧縮、ニードリング、スパンレース、抄造等の方法がある。

一方、粉末を用いた芯材では、シリカ、パーライト、カーボンブラック等の無機粉末、あるいは合成樹脂粉末等の有機粉末、あるいはそれらの混合物などを、粉末そのままで充填、あるいは通気性のある袋に充填して用いる、あるいは繊維バインダーあるいは無機や有機の液状バインダーにて固形化する等の方法がある。

また、発泡体では、ウレタンフォーム、フェノールフォーム、スチレンフォーム等を使用することができる。

また、請求項６に記載の建材断熱材の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の熱伝導率可変断熱材を用いた建材断熱材である。

これにより、冬や夏においては、高い真空度に制御して断熱性能を高めて小さな熱伝導率を実現し、春や秋において、圧力を高めて大きな熱伝導率に変化させることにより、暖房費や冷房費を最小に空調することができるのである。特に春や秋では、室内外の温度差をつけなくできるために、快適な外気温度を活用できるのである。

また、季節変化だけでなく、日変化での最適熱伝導率を常に制御し、暖房冷房エネルギーをより効率的に使わないように空調することが可能となるのである。

例えば、次世代省エネ基準では、ＩＩＩ地区での木造住宅の壁は、グラスウールで５５ｍｍが基準となっているが、熱伝導率可変断熱材を１０ｍｍ厚みのものを使用すると、暖房の必要な冬では、熱伝導率を０．００３Ｗ／ｍＫとし、室外温度で十分な春は、熱伝導率を０．０２６Ｗ／ｍＫとすることで、グラスウール換算で冬は１５０ｍｍ相当で、約３倍の断熱性能が得られ、春は約１７ｍｍ相当で約１／３の断熱性能に低下させることができる。この結果、冬は暖房エネルギーの抑制につながり、春は快適な外気温が活用できるとともに高断熱化による蓄熱による換気量をへらせることからエネルギー削減にも寄与するものである。

また、請求項７に記載の自動車エンジンの発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の熱伝導率可変断熱材で表面の少なくとも一部を覆った自動車エンジンである。

これにより、エンジン稼動時には大きな熱伝導率に変化させて、エンジンの発生熱を外部へ流出させてエンジンを必要以上に加熱させず、逆にエンジンが停止した時点では、小さな熱伝導率に制御して、断熱保温するものである。この結果、エンジン始動時の温度が高く維持できるため、燃費や排気ガスを改善することができるのである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱伝導率可変断熱材の断面図である。図２は、同実施の形態における断熱容器の内圧と熱伝導率の相関を示す特性図である。

図１に示すように、実施の形態１の熱伝導率可変断熱材１は、ガスバリア性の高い金属シートや金属−プラスチックスラミネートフィルムからなる外被材３で、グラスウールや粉末などからなる連続通気性の多孔質芯材４を覆って内包し密閉し内部を減圧した断熱容器２からなり、断熱容器２内の空気成分からなる気体の圧力を変化させることにより断熱容器の熱伝導率を調節している。

例えば、断熱容器２の内圧と熱伝導率の関係を図２に示すと、１０００Ｐａにおいては、０．０２６Ｗ／ｍＫ、１０Ｐａにおいては、０．００３Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する。

熱伝導率が変化する因子としては、内圧変化による気体熱伝導率の変化が支配的で、輻射や固体熱伝導率は一定であるが、その寄与は小さい。よって、わずか９９０Ｐａ差、約１／１００気圧差の内部の圧力を制御することにより、約９倍の熱伝導率差を得ることができ、高断熱から汎用的なレベルの低断熱まで、容易に所望の熱伝導率可変断熱材１を得ることができるのである。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における熱伝導率可変断熱材の断面図である。

図３に示すように、実施の形態２の熱伝導率可変断熱材１は、ガスバリア性の高い金属シートや金属−プラスチックスラミネートフィルムからなる外被材３で、グラスウールや粉末などからなる連続通気性の多孔質芯材４を覆って内包し密閉し内部を減圧した断熱容器２と、断熱容器２中の内圧を変化させる内圧変化手段とからなる。

導気管５は、途中にコック６を有して、断熱容器２とタンク７とを連結しており、コック６を開いた時は、断熱容器２内の多孔質芯材４が入った空間とタンク７内の空気成分吸蔵材料８が充填された空間とが連通しており、コック６を閉じた時は、断熱容器２内の多孔質芯材４が入った空間とタンク７内の空気成分吸蔵材料８が充填された空間とが連通しないようになっている。

実施の形態２では、途中にコック６を有する導気管５と、空気成分吸蔵材料８が充填されたタンク７とで、断熱容器２中の内圧を変化させて断熱容器２の熱伝導率を調節する内圧変化手段を構成している。

多孔質芯材４の平均空隙間距離は約５０μｍで、図２に示すような微圧力変化で気体熱伝導率を大きく変化できる特性を有している。多孔質芯材４の圧力（断熱容器２内の圧力）は、１０００Ｐａの希薄空気で保ち、コック６で遮断した空気成分吸蔵材料８は、１０Ｐａ以下で保持している。コック６を開にすると、空気成分吸蔵材料８は導気管５を通じて多孔質芯材４にある１０００Ｐａの希薄気体を吸着し、１０Ｐａまで低圧化できる。この結果、断熱容器２は、０．０２６Ｗ／ｍＫから０．００３Ｗ／ｍＫへ熱伝導率が小さくなり、高断熱化が短時間で実現できた。

また、次に、コック６開状態で、空気成分吸蔵材料８に吸蔵していた空気を脱着すると、断熱容器２の内圧が１０００Ｐａまで上昇し、熱伝導率を０．００３Ｗ／ｍＫから０．０２６Ｗ／ｍＫへ変化させることができた。

このように、わずかな圧力制御で、熱伝導率を大きく変化させることができたが、この圧力変化を空気成分吸蔵材料８で吸着と脱着を繰り返すことで、容易に希薄空気気体の移動を可能としたのである。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における熱伝導率可変断熱材の断面図である。

図４に示すように、実施の形態３の熱伝導率可変断熱材１は、実施の形態２の熱伝導率可変断熱材１における空気成分吸蔵材料８が、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライト９を含み、ＺＳＭ−５型ゼオライト９の銅サイトのうち、少なくとも６０％以上の銅サイトが、銅１価サイトであるものであり、その他の構成は、実施の形態２の熱伝導率可変断熱材１と同一構成である。

銅１価サイトを有するＺＳＭ−５型ゼオライト９は、加温により吸蔵していた空気成分を容易に脱着することができ、また常温まで冷却することで吸蔵が始まるため、応答性が良く、所望の内圧まで微量の空気成分を吸着したり、放出したりすることができるのである。

なお、この銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライト９の平衡吸着量は、１０Ｐａで標準状態にて３．５ｃｃ／ｇの窒素ガス吸着能力を有している。また酸素も同様に２．８ｃｃ／ｇの吸着能力を有している。

断熱容器２は、１００ｃｍ×１００ｃｍ×０．５ｃｍのサイズであり、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライト９は、２０ｇ封入している。断熱容器２は、当初１０００Ｐａまで減圧して維持している。また、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライト９からなる空気成分吸蔵材料８の充填されたタンク７は、１０Ｐａ以下まで真空引きされて密封している。

導通管５のコック６を開くと、断熱容器２に残存していた１気圧標準状態で約５０ｃｃの空気は、導通管５を介して、ＺＳＭ−５型ゼオライト９から成る空気成分吸蔵材料８で吸着され、平衡圧力の１０Ｐａに下がる。この結果、断熱容器２の熱伝導率は、０．０２６Ｗ／ｍＫから０．００３Ｗ／ｍＫへ熱伝導率が小さくなり、高断熱化が図れた。このように、窒素吸着に優れ、かつ酸素も低圧で大容量に吸着できることから、吸着量を実用可能な使用量で適用することが可能である。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４における熱伝導率可変断熱材の断面図である。

図５に示すように、実施の形態４の熱伝導率可変断熱材１は、実施の形態３の熱伝導率可変断熱材１のタンク７に近接してタンク７内の空気成分吸蔵材料８を加熱する加熱装置１０を配設したものであり、その他の構成は、実施の形態３の熱伝導率可変断熱材１と同一構成である。

実施の形態４における加熱装置１０は、常温から約１５０℃に空気成分吸蔵材料８を温度制御ができるものである。この温度変化で空気成分吸蔵材料８の吸着と脱着を繰り返すことができ、容易に希薄空気気体の移動を可能とすることができた。

すなわち、断熱容器２の内部圧力を１０００Ｐａに高めるためには、空気成分吸蔵材料８を１５０℃に加温し吸蔵されている窒素や酸素を脱着させ、コック６を開いた状態の導気管５を通じて断熱容器２の内部圧力を高める。

逆に断熱容器２の内部圧力を１０Ｐａまで下げるためには、加熱を停止することで常温に戻し、コック６を開いた状態の導気管５を通じて断熱容器２内の窒素や酸素を空気成分吸蔵材料８で吸着をさせるのである。この繰り返しによって、断熱容器２の内圧を任意に制御できるのである。

（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５における熱伝導率可変断熱材を用いた建材断熱材を断熱壁に使った住宅の断面図である。

図６に示すように、住宅１１を構成する断熱壁１２は、戸外側から室内側に向かって順に、外装材１３、通気層１４、建材断熱材１５、内装材１６から成っている。実施の形態５の建材断熱材１５は、実施の形態１の熱伝導率可変断熱材１、もしくは、実施の形態２から４のいずれかの熱伝導率可変断熱材１からなり、厚みは１ｃｍである。

冬と夏は、暖房や冷房にかかるエネルギーを削減するために、熱伝導率可変断熱材１は、０．００３Ｗ／ｍＫに保たれ、汎用のグラスウールに置き換えると１５ｃｍ相当になり、次世代省エネ基準の５．５ｃｍの基準厚みの約３倍の断熱性能を発揮する。

また、春や秋においては、熱伝導率可変断熱材１は、０．０２６Ｗ／ｍＫに保ち、汎用のグラスウールに置き換えると約１．７ｃｍ相当になり、次世代省エネ基準の５．５ｃｍの基準厚みの約１／３倍の断熱性能しかなく、屋外の快適な温度環境を室内にも利用可能となる。

特に、住宅設備機器や家電製品から発生する発熱を室内に蓄熱することがないため、従来以下の換気エネルギーで排熱が可能となるのである。

（実施の形態６）
図７は、本発明の実施の形態６における熱伝導率可変断熱材で表面の少なくとも一部を覆った自動車エンジンの概略断面図である。

図７に示すように、実施の形態６の自動車エンジンは、実施の形態１の熱伝導率可変断熱材１、もしくは、実施の形態２から４のいずれかの熱伝導率可変断熱材１で表面の少なくとも一部を覆っている。実施の形態６における熱伝導率可変断熱材１の厚みは、０．５ｃｍである。

自動車エンジン１７が稼働中は、熱伝導率可変断熱材１は、０．０２６Ｗ／ｍＫに保たれ、汎用のグラスウールに置き換えると約０．６ｃｍ相当になり、放熱を阻害することはない。一方、自動車エンジン１７を停止すると同時に、熱伝導率可変断熱材１は、０．００３Ｗ／ｍＫに制御するめため、２４時間放置しても外気温に対して４０℃高い温度で保温できた。この結果、始動時の燃費や排ガスの質の改善が図れた。

以上のように、本発明にかかる熱伝導率可変断熱材は、断熱性能を必要に応じて変えることができるため、断熱と放熱を同一システムで実現でき、保冷保温断熱放熱分野で広く適用することができる。

本発明の実施の形態１における熱伝導率可変断熱材の断面図 本発明の実施の形態１と実施の形態２における断熱容器の内圧と熱伝導率の相関を示す特性図 本発明の実施の形態２における熱伝導率可変断熱材の断面図 本発明の実施の形態３における熱伝導率可変断熱材の断面図 本発明の実施の形態４における熱伝導率可変断熱材の断面図 本発明の実施の形態５における熱伝導率可変断熱材を用いた建材断熱材を断熱壁に使った住宅の断面図 本発明の実施の形態６における熱伝導率可変断熱材で表面の少なくとも一部を覆った自動車エンジンの概略断面図

符号の説明

１ 熱伝導率可変断熱材
２ 断熱容器
４ 多孔質芯材
５ 導気管
６ コック
７ タンク
８ 空気成分吸蔵材料
９ 銅イオン交換したゼオライト
１０ 加熱装置
１５ 建材断熱材
１７ 自動車エンジン

Claims (7)

1. 断熱容器と、前記断熱容器中の内圧を変化させる内圧変化手段とからなり、前記内圧変化手段により前記断熱容器中の内圧を変化させて前記断熱容器の熱伝導率を調節することを特徴とする熱伝導率可変断熱材。
2. 内圧変化手段は、空気成分の吸着または脱着を行う空気成分吸蔵材料を含み、前記内圧変化手段により前記断熱容器中の内圧を変化させる時に前記空気成分吸蔵材料が前記断熱容器内と連通する空間に位置していることを特徴とする請求項１に記載の熱伝導率可変断熱材。
3. 空気成分吸蔵材料は、銅イオン交換されたＺＳＭ−５型ゼオライトを含み、前記ＺＳＭ−５型ゼオライトの銅サイトのうち、少なくとも６０％以上の銅サイトが、銅１価サイトであることを特徴とする請求項２に記載の熱伝導率可変断熱材。
4. 空気成分吸蔵材料は、常温では空気成分を吸着し、常温より高い所定温度以上に加熱すると吸蔵していた空気成分を脱離するものであり、内圧変化手段は、前記空気成分吸蔵材料を加熱する加熱装置を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の熱伝導率可変断熱材。
5. 断熱容器は、芯材を内包するガスバリア性の断熱容器である請求項１から４のいずれか一項に記載の熱伝導率可変断熱材。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の熱伝導率可変断熱材を用いた建材断熱材。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載の熱伝導率可変断熱材で表面の少なくとも一部を覆った自動車エンジン。

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