JP4939694B2

JP4939694B2 - 断熱と伝熱を行なう壁構造体

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Publication number: JP4939694B2
Application number: JP2001119354A
Authority: JP
Inventors: 隆士増岡; 洋文谷川; 裕章中村; 満春大西; 慎司右田; 義充島田
Original assignee: SHOWA MANUFACTURING CO., LTD.; Fukuoka Prefectural Government; Fukuoka Industry Science and Technology Foundation; Allm Inc
Current assignee: SHOWA MANUFACTURING CO., LTD.; Fukuoka Prefectural Government; Fukuoka Industry Science and Technology Foundation; Allm Inc
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-04-18
Also published as: JP2002309689A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，中空壁体内に高熱伝導性プレートと低熱伝導性格子体を配置して構成される断熱と伝熱を行なう壁構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球温暖化の原因の一つとされている二酸化炭素の発生量を削減するため，熱エネルギを利用する各種設備や装置は，熱の高効率利用が進められている。かかる設備や装置における高温部と低温部との境界に配設される断熱を行なう壁構造体の高性能化は，高温や低温状態の熱を高効率で利用する上で重要な技術の一つとされている。従来，高性能に断熱を行う断熱壁構造体は，セラミックファイバ，グラスファイバ，多孔体等の可能な限り低熱伝導率の固体を中空壁体内に充填して遮熱層を形成することが望ましいと考えられていた。
【０００３】
一般に，熱が移動する形式としては，熱伝導，熱伝達及び熱放射の三基本形式があり，断熱壁構造体は，断熱材が熱を遮断しているのではなく，これらの三基本形式による熱の移動を行い難い材料に選定し，熱遮断の構造を工夫している。従来の断熱壁構造体は，例えば，熱伝導による熱移動を低減し，中空壁体内の対流空間を制限するために低熱伝導率物質を充填したものであり，中空壁体内に熱伝達に関与する対流発生を抑制するように，断熱壁として低熱伝導物質が利用されている。
【０００４】
従来，密閉された気体透過性のない包囲体内に，形状保持材と低熱伝導率ガスを封入した断熱壁構造体が提案されている（例えば，特開平７−１５６３１３号公報参照）。該断熱壁構造体は，形状保持材と低熱伝導率ガスとの封入については，包囲体内に発泡性樹脂の原料を注入し，発泡硬化させた後に，包囲体内を大気圧以下に減圧し，次いで，低熱伝導率ガスを封入して包囲体を密閉することによって形成されている。
【０００５】
また，特開平６−２２１７５０号公報に開示されている断熱パネルは，２枚の金属製表面板間に断熱材が介在されており，一方の金属製表面板の内面側に作動流体路と冷熱流体路が形成されている。金属製表面板は，作動流体路内に作動流体が封入されてヒートパイプ化され，作動流体路を金属製表面板全面がほぼ均一な温度分布となるパターンとなる作動流体封入部が形成され，また，冷熱用流体が通過する作動流体路は，作動流体封入部に隣接して設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，従来の断熱壁構造体は，高断熱を得るために，低熱伝導材の充填密度を変化させずに，断熱壁を厚くしているが，断熱壁を厚くすると，熱伝達に関与する対流が発生し易くなり，対流発生限界を超えると，熱伝達による熱移動が始まり，断熱度を低下させる現象が発生する。また，断熱壁については，高断熱を得るために低熱伝導材の充填密度を増加させると，挿入密度が増し，熱伝導による熱移動に関係する熱伝導率が大きくなり，断熱度を低下させる現象が発生する。断熱構造体は，上記のような低熱伝導材を中空壁体内に充填することが必ずしも十分な遮熱度を確保できるものではないことが分かってきた。断熱壁構造体について，中空壁体内の密閉空間に低熱伝導材を充填した時は，密閉空間それ自体において温度差が発生して内部自然対流が発生して熱移動が生じ，遮熱度を低下させる原因となる。
【０００７】
そこで，断熱壁構造体として，ケース等の中空壁体内にグラスファイバ，セラミックファイバ等の遮熱繊維材料を充填すると共に，遮熱繊維材料内に有効熱伝導率の高いヒートパイプを単層又は多層に配設することが考えられる。このような断熱壁構造体は，熱流方向と直交する方向に延びる中空壁体内の密閉空間を等温にすることによって，中空壁体内の密閉空間における内部自然対流の発生を抑制し，それによって断熱性能を向上させることが分かった。
【０００８】
しかしながら，上記の断熱壁構造体は，中空壁体内にグラスファイバ，セラミックファイバ等の遮熱繊維材料を充填すると共に，該遮熱繊維材料内に有効熱伝導率の高いヒートパイプを配設するものの，高価な遮熱繊維材料を用いる以上，断熱壁構造体の製造コストを上昇させると共に，中空壁体内の密閉空間にグラスファイバ，セラミックファイバ等の遮熱繊維材料を充填するということが，中空壁体内の成層における等温性を確保して内部熱対流を抑制するという技術的思想には貢献せず，場合によっては，内部自然対流を発生させて遮熱度を低下させる現象があることが分かった。
【０００９】
そこで，断熱壁構造体について，ヒートパイプを中空壁体内の密閉空間に指向配置して熱流方向と直交する方向（例えば，水平方向，垂直方向）における成層での等温性を高め，中空壁体内の密閉空間での内部自然対流の発生を抑制して断熱性能を向上させることに着目し，遮熱繊維材料等の低熱伝導性固体を中空壁体内に充填することによる技術的思想とは全く異なり，密閉空間に低熱伝導性固体を配置することなく，高熱伝導性固体のみを中空壁体内の密閉空間に熱流方向に直交する方向に拡げて指向配置することによって成層での等温性を確保し，断熱効果を向上させることが有効であると考えた。
【００１０】
また，断熱壁構造体を建造物等の密閉室の壁体に適用すると，図６及び図７に示すように，夏季日中において，太陽１８が昇って室外２の外部温度が上昇する場合に，室内１は断熱壁体２１によって遮熱され，室内１の温度は温度計１６が示すように，徐々ではあるが上昇していくが，所定の温度範囲に維持され，過熱状態は発生しない。しかしながら，月１９が出たりする夜間等の外気即ち室外２の外部温度が低下するが，室内１の温度は，断熱壁体２１の遮熱作用が悪影響となり，日中に上昇した室内温度のままの高温状態が維持されることになり，実用上余り好ましくない状態が維持されることになる。そこで，建造物等の壁体では，日中においては室内が断熱壁体２１によって室外から遮熱されるが，夜間になると，室外２の外気の温度低下に従って室内１が低下していくことが望ましい状態である。即ち，建造物等の壁体としては，夏季日中等の室外温度が高い場合には室内が室外から遮熱され，また，冬季や夜間になると，室外の温度が低い場合には，室内の熱が屋外等の室外に壁体を通じて放熱される状態になることが望まれる。更に，冬季等の室外温度が余りにも低く，電気部品等に悪影響がある場合には，壁体を遮熱状態にして室内温度を適正な温度に維持することが好ましい。
【００１１】
ところで，近年急増している携帯電話無線基地局等の密閉室内には，電源設備，無線，制御装置等が設備されており，これらの設備は，ごみ，粉塵，高温を嫌う設備であり，これらの電気部品からも発熱するという現象があり，また，近年の携帯電話通信データ量が増大し，更なる温度上昇が発生する現状であり，そこで，従来の携帯電話無線基地局等の室内には高価な冷房設備を設けているのが現状である。
【００１２】
上記のような携帯電話無線基地局，密閉倉庫等の建造物の壁体において，断熱壁体と伝熱壁体との両機能を実現できる壁体が適用できれば，室内の通風のための人手を必要とせず，エアコン等の高価な設備を不用にし，省エネルギーを実現できるが，従来の壁体では両機能を壁体に持たせるという技術的思想が実現されていないのが現状であり，上記のような壁体として如何にして実現させるかの課題がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，建造物，構造物，冷蔵冷凍庫，恒温庫，温蔵庫，物体収容ケース，シェル等の密閉室を形成する中空壁体に適用され，室外が室内より高温時又は過度に低い時には，室内を室外から遮熱するため断熱壁体として機能させ，また，夜間等の室外温度が低下した状態では室内から室外へ放熱させて室内を適正な温度に低下させる伝熱壁体として機能させる壁構造体であり，中空壁体内に熱流方向に実質的に直交する方向に指向配置された高熱伝導性プレートに垂直な多数のセル状空間を形成する低熱伝導性格子体を配置し，中空壁体内の自然対流の発生を抑制して遮熱度をアップし，又は中空壁体内を通風して伝熱促進し，省エネルギへ貢献すると共に低温度や高温度の極限環境において容易に適用できる製造コストが安価で軽量に構成された断熱と伝熱を行なう壁構造体を提供することである。
【００１４】
この発明は，室内と室外を仕切る外側プレートと内側プレートから構成された中空壁体，該中空壁体内に配置され且つ熱流に直交する方向の全域に指向配置された等温面を形成する少なくとも１層の高熱伝導性プレート，前記中空壁体内に配置され且つ前記高熱伝導性プレートに垂直で厚さ方向に延びる多数のセル状空間を形成する縦プレートと横プレートから構成される低熱伝導性格子体，前記中空壁体の前記外側プレートの上部と下部とに形成された開口部，前記開口部を開閉するシャッタ，及び前記シャッタを開閉作動する開閉作動手段を有し，前記横プレートは，少なくとも前記中空壁体の前記内側プレートに隣接する前記セル状空間に配置されたもののみ又は全てが前記中空壁体，前記高熱伝導性プレート及び／又は前記縦プレートに対して一辺を支点として枢動可能に取り付けられ，前記横プレートを枢動させる作動手段が温度変動によって変形する形状記憶合金，前記室内と前記室外の温度差に応答して変形するバイメタル，前記温度差に応答して作動するリンク機構，前記開口部の開放によって前記中空壁体内に発生する自然対流又は高温部から低温部への内部自然対流，及び／又は前記開口部に設けられたファンの駆動によって発生する強制的な通風から構成されていることから成る断熱と伝熱を行なう壁構造体に関する。
【００１５】
また，前記中空壁体を構成する前記外側プレートと前記内側プレートは，高熱伝導性材料で作製されている。
【００１６】
前記シャッタを開閉作動する前記開閉作動手段は，温度変動によって変形する形状記憶合金，前記室内と前記室外の温度差に応答して変形するバイメタル，及び／又は前記温度差に応答して作動するリンク機構である。
【００１７】
この壁構造体は，前記シャッタによる前記開口部の閉鎖時には，前記横プレートが前記高熱伝導性プレートに対して垂直方向に延びて前記縦プレートに沿う流れを阻止して前記中空壁体内が断熱状態になるものである。
【００１８】
また，この壁構造体は，前記外側プレートと前記内側プレートの間が上下において連通しており，前記シャッタによる前記開口部の開放時には，前記横プレートが枢動して前記セル状空間が連通し，前記室外からの外気が前記中空壁体内に流入して前記縦プレートに沿って流れが発生して前記中空壁体内が伝熱状態になるものである。更に，この壁構造体は，前記シャッタによる前記開口部の開放時には，前記中空壁体内に発生する自然対流，高温部から低温部への内部自然対流，及び／又は前記開口部に設けられたファンの駆動によって強制的に外気を導入して強制通風を行ない，前記室内から前記室外へ放熱するものである。開口部近傍にファンを設けた場合には，ファンの駆動はシャッタによる開口部の開放作動と連動して作動されるように構成しておけばよい。
【００１９】
この壁構造体は，建造物，構造物，冷蔵冷凍庫，恒温庫，温蔵庫，物体収容ケース，シェル等の密閉室の壁体に適用される。
【００２０】
この壁構造体は，前記低熱伝導性格子体の前記セル状空間には，空気が存在するものである。場合によっては，前記セル状空間には，低熱伝導性多孔質セラミックス，低熱伝導性繊維セラミックス等の断熱材が充填されている。
【００２１】
前記高熱伝導性プレートは，銅，銀，アルミニウム，それらの合金等の金属から成る繊維，不織布又はパンチング板材，マイクロヒートパイプ，又はＡｌＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ₃Ｎ₄等のセラミック繊維，不織布又は板材，或いはこれらの複合材から成る平らな層状に形成されている。
【００２２】
この壁構造体は，上記のように構成されているので，室外が室内より高温の時又は室外が過度に低温の時には，室内を室外から遮熱するように断熱壁体として機能し，また，室外が室内より低温で室内温度が高過ぎる時には，室内から室外へ放熱するように伝熱壁体として機能させることができる。例えば，この壁構造体は，夏季日中等の室外が室内より高温になる時には，断熱壁体として作用して室外からの熱を遮断して室内を低温状態の適正な温度に維持し，室内に冷房装置等を設けている場合にはその消費電力を低減でき，また，夜間等の室外が室内より低温になり，室内が適正な温度より高い時には，伝熱壁体として機能し，室内から室外に放熱して，室内を適正な低温状態にすることができる。
【００２３】
この壁構造体は，室外が高温の時に室内を室外から遮熱する場合には，中空壁体を構成する外側プレートの上下に設けた開口部を閉鎖し，それによって，高熱伝導性プレートによって熱流方向に直交する方向に等温成層を確保でき，セル状空間内の自然対流の発生を防止し，熱流方向に対して内部熱対流による熱の移動を遮断し，一層ごとの高熱伝導性プレートの一面が等温に近づき，断熱壁の内部温度分布が伝導状態になろうとし，中空壁体の内部自然対流が抑制されて低熱伝導性格子体によって遮熱作用を発揮する。また，高熱伝導性プレートを低熱伝導性格子体でサンドイッチ構造に構成しているので，縦プレートと横プレートとが構造材として機能し，断熱壁の強度をアップさせることができる。しかも，低熱伝導性格子体は，多数の横縦のプレートの組み合わせによってセル状空間が構成されているので，１つ１つのセル状空間内での自然対流が独立的に抑制され，全体として内部自然対流が抑制され，セル状空間に存在する気体の熱伝導率に近づき，高効率の断熱壁体を形成することができる。
【００２４】
更に，この壁構造体は，室内を室外から断熱する時には，熱流方向に直交して指向配置された高熱伝導性プレートに接して配置された低熱伝導性格子体に温度の不均一が生じた場合に，高熱伝導性プレートが直ちにその高い熱伝導性によって低熱伝導性格子体の熱流方向に直交する水平方向における成層を等温化し，高熱伝導性プレートの存在によって低熱伝導性格子体のセル状空間に温度分布として安定した成層を形成し，低熱伝導性格子体の温度が均一化し，その結果，低熱伝導性格子体の内部熱対流が防止され，熱流方向の熱の流れが抑制され，遮熱性が向上する。また，低熱伝導性格子体を構成するプレートは，低熱伝導性の材料から構成されているので，たとえ何れかのセル状空間に内部自然対流が発生したとしても，プレートによって遮断され，他のセル状空間への波及がなく，壁構造体全体として高度の遮熱性を確保することができる。
【００２５】
また，この壁構造体は，夜間，冬季等において室外温度が室内温度よりも低下して室内の温度が高くて好ましくない状態では，室内から室外へ放熱することが好ましく，その場合には，中空壁体を構成する外側プレートの上部と下部に設けた開口部をそれぞれ開放し，それによって，室外の外気が下部の開口部から中空壁体内に流入し，その気流は室内の熱を受熱して上昇等で移動し，上部の開口部から放出され，中空壁体が伝熱壁体として機能し，室内温度が室外温度へと近付いて室内温度が低下し，室内が適正な温度になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明による断熱と伝熱を行なう壁構造体の実施例を説明する。図１はこの発明による断熱と伝熱を行なう壁構造体の一実施例を示し，断熱壁体として機能する構造を示す断面図，図２は図１の断熱と伝熱を行なう壁構造体において伝熱壁体として機能する構造を示す断面図，図３は図１の断熱と伝熱を行なう壁構造体における低熱伝導性格子体と高熱伝導性プレートとの関係構造を説明するために，外側プレートを排除して多数のセル状空間の形状を示す斜視図，図４は図１の断熱と伝熱を行なう壁構造体を建造物に適用した場合の断熱状態を示す説明図，及び図５は図４の壁構造体を建造物に適用した場合の伝熱状態を示す説明図である。
【００２７】
この発明による壁構造体２０は，密閉空間等の空間を形成する壁体，例えば，建造物，構造物，冷蔵冷凍庫，恒温庫，温蔵庫，物体収容ケース，シェル等を構成する密閉室の壁体に適用することができる。壁構造体２０は，例えば，近年急増している携帯電話無線基地局等の制御室にはごみ，粉塵，高温を嫌う電源設備，無線装置，制御装置等が設備され，これらの電気部品からの発熱現象があるが，このような密閉室の壁体として適用し，断熱状態又は伝熱状態に対応する壁体として機能させるものである。
【００２８】
壁構造体２０は，主として，熱流方向Ｑに実質的に直交する方向の全域に指向配置された等温面を形成する少なくとも１層の高熱伝導性プレート７，及び高熱伝導性プレート７の熱流方向Ｑに実質的に直交する方向において両側から挟み込んだサンドイッチ構造に配置された低熱伝導性格子体１５から構成されている。低熱伝導性格子体１５は，高熱伝導性プレート７の面に対して垂直方向に延びる低熱伝導性の縦プレート８と横プレート９から構成され，プレート８，９によって多数のセル状空間６が形成されている。従って，高熱伝導性プレート７は，低熱伝導性格子体１５のそれぞれのプレート８，９によって熱流方向Ｑに実質的に直交する方向に位置決めされると共に，支持固定されている。
【００２９】
壁構造体２０は，高熱伝導性プレート７に接する低熱伝導性格子体１５のセル状空間６を形成する縦プレート８又は横プレート９間の長さＬ（図１では，Ｌ＝Ｌ₁又はＬ₂）と，高熱伝導性プレート７に対して垂直に延びる方向の低熱伝導性格子体１５のプレート８，９のプレート間の長さ即ち奥行きＤとは，セル状空間６内に発生する自然対流を抑制して遮熱度を調整する適正なアスペクト比（Ｌ／Ｄ）に設定されている。例えば，セル状空間６が正方形に形成されている場合には，正方形の辺の長さ（Ｌ₁＝Ｌ₂）とセル状空間６の奥行きＤとの比，即ち，アスペクト比を，平均温度，温度差，セル状空間６内に充填された空気等の種類，セル状空間６のサイズ等の条件を考慮して適正に調節することによって，セル状空間６内の自然対流を抑制し，最適の遮熱度に調節することができる。
【００３０】
壁構造体２０は，特に，低熱伝導性格子体１５と高熱伝導性プレート７とが配置され且つ室内１と室外２とを仕切る外側プレート５と内側プレート４から構成された中空壁体３を有し，横プレート９が一辺を支点１４として枢動可能に取り付けられていることに特徴を有する。横プレート９は，図示では，高熱伝導性プレート７及び中空壁体３の内側プレート４に対して枢動可能に取り付けられているが，その構造に限られることなく，例えば，縦プレート８に対して枢動可能に取り付けることもでき，その場合には低熱伝導性格子体１５として縦プレート８と横プレート９とを組立体として構成することができる。
【００３１】
この壁構造体２０では，横プレート９は，少なくとも中空壁体３の内側プレート４に隣接するセル状空間３に配置されたもののみ，又は全てが枢動可能に構成されている。横プレート９は，内側プレート４に隣接するセル状空間６に位置するもののみを枢動可能に構成すれば，伝熱壁体として十分な伝熱促進をさせることができる。内側プレート４に隣接するセル状空間６に位置する横プレート９のみを枢動させる時には，他のセル状空間６では縦プレート８と横プレート９を固定状態に構成でき，低熱伝導性格子体１５の構造をシンプルに構成でき，製造コストを低減できる。
【００３２】
また，壁構造体２０では，中空壁体３を構成する外側プレート５と内側プレート４は，高熱伝導性プレート７を用いてもよく，又は高熱伝導性材料で作製してもよく，少なくとも内側プレート４は高熱伝導性材料で作製することが好ましい。更に，この壁構造体では，図示していないが，高熱伝導性プレート７，外側プレート５及び内側プレート４に等温性及び／又は伝導性を促進するため，フィン等を設けてもよいことは勿論である。
【００３３】
壁構造体２０は，外側プレート５の上部に形成された開口部１０，下部に形成された開口部１１，開口部１０を開閉する外側プレート５の上部に設けられたシャッタ１２，開口部１１を開閉する外側プレート５の下部に設けられたシャッタ１３，及びシャッタ１２，１３を開閉作動する開閉作動手段を有している。シャッタ１２，１３を開閉作動する開閉作動手段は，図示していないが，温度変動によって変形する形状記憶合金，室内１と室外２との温度差によって変形するバイメタル，及び／又は温度センサによる室内１と室外２との温度差の検出値に応答して作動するリンク機構で構成することができる。シャッタ１２，１３の開閉作動をリンク機構に構成した場合には，温度センサによる室内１と室外２との温度差が予め決められた所定の温度差以上に応答してシャッタ１２，１３を作動するように構成すればよい。
【００３４】
シャッタ１２，１３による開口部１０，１１の閉鎖時には，横プレート９が高熱伝導性プレート７に対して垂直方向に延びて多数のセル状空間６がそれぞれ遮蔽され，縦プレート８に沿う自然対流が阻止されて断熱状態になる。
【００３５】
また，横プレート９を枢動させる作動手段は，図示していないが，温度変動によって変形する形状記憶合金，室内１と室外２との温度差によって変形するバイメタル，温度センサによる室内１と室外２との温度差の検出値に応答して作動するリンク機構，開口部１０，１１の開放によって中空壁体３内に発生する自然対流又は高温部から低温部への内部自然対流，及び／又は開口部１０又は１１に設けられたファン２２の駆動によって強制的に外気を導入して強制通風によって構成されている。開口部１０又は１１の近傍にファン２２を設けた場合には，ファン２２の駆動は，シャッタ１２，１３による開口部１０，１１の開放作動と連動して作動されるように構成しておけばよい。また，横プレート９を枢動作動をリンク機構に構成した場合には，シャッタ１２，１３による開口部１０，１１の開放作動と連動して作動されるように構成しておけばよい。
【００３６】
壁構造体２０は，上記の構成によって，シャッタ１２，１３による開口部１０，１１の開放時には，横プレート９が支点１４を中心に枢動し，セル状空間６が連通して縦プレート８に沿って熱流に垂直な方向の流れ通路１７が形成され，室外２からの外気が下部の開口部１１から中空壁体３内に流入し，上部の開口１０から室外２へ流出し，縦プレート８に沿って流れが発生して中空壁体３が伝熱壁体となって伝熱状態になる。
【００３７】
低熱伝導性格子体１５のセル状空間６には，空気が存在するものである。更に，セル状空間６には，低熱伝導性多孔質セラミックス，低熱伝導性繊維セラミックス等の断熱材を充填してもよいものである。また，低熱伝導性格子体１５のプレート８，９によって形成されるセル状空間６は，高熱伝導性プレート７に対向する面が四角形，ハニカム，蜂の巣状等の多角形に形成することができるが，縦プレート８と横プレート９とを考慮した場合には，伝熱状態にすることから四角形であることが好ましい。更に，壁構造体２０における低熱伝導性格子体１５は，通常，可能な限り薄く構成することが好ましく，熱が流れようとする熱流方向Ｑに直交する方向に配置され，内部自然対流による熱伝達のみならず熱伝導によって断熱性を損なわないように，縦プレート８と横プレート９とを低熱伝導性の材料で製作することが好ましく，また，輻射熱を阻止するため，例えば，縦プレート８と横プレート９の内外面を鏡面部材，アルミニウム箔，銅箔等を貼り付けて，輻射熱を阻止する構造に構成することもできる。
【００３８】
更に，高熱伝導性プレート７は，銅，銀，アルミニウム，それらの合金等の金属から成る繊維，不織布又はパンチング板材，マイクロヒートパイプ，又はＡｌＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ₃Ｎ₄等のセラミック繊維，不織布又は板材，或いはこれらの複合材から成る平らな層状に形成されている。また，高熱伝導性プレート７は，上記の材料から選定された材料から形成された繊維やプレートが層状の形状に形成されたものである。従って，高熱伝導性プレート７は，層状面内の温度に差が生じると速やかに熱伝導が行われ，層状面内温度を速やかに均一化し，低熱伝導性格子体１５のセル状空間６内を等温化し，内部自然熱対流の発生を防止することができる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明による断熱と伝熱を行なう壁構造体は，上記のように構成されているので，低熱伝導性格子体に形成されたセル状空間に基本的にはファイバ等の低熱伝導率固体を充填せずに，熱流方向に対して直交して高熱伝導性プレートのみを指向配置したので，中空壁体内の高熱伝導性プレートによって熱流方向と直交する方向の等温性を維持し，中空壁体内の低熱伝導性格子体のセル状空間に封入された気体に自然熱対流が発生するのが抑制され，断熱性能を向上させることができる。従って，この壁構造体は，自動車等の車両の冷蔵冷凍庫，恒温庫，温蔵庫等の壁体は勿論のこと，住宅，ビル等の建造物，構造物の壁体として適用して断熱性能を高め，省エネルギへ貢献すると共に，中空壁体内の電子機器，機械装置，気体や液体の流体，食品等を温度影響から保護し，各種の壁体に適用して極めて好ましいものである。また，この壁構造体は，室内が室外より高温状態であり，室内を高温状態に維持することが好ましくない場合には，中空壁体の外側プレートに設けたシャッタを作動して開口部を開放し，伝熱壁体にし，室内から室外へ放熱して室内の温度低下を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による断熱と伝熱を行なう壁構造体の一実施例を示し，断熱壁体として機能する構造を示す断面図である。
【図２】図１の断熱と伝熱を行なう壁構造体において伝熱壁体として機能する構造を示す断面図である。
【図３】図１の断熱と伝熱を行なう壁構造体における低熱伝導性格子体と高熱伝導性プレートとの関係構造を示す斜視図である。
【図４】図１の断熱と伝熱を行なう壁構造体を建造物に適用した場合の断熱状態を示す説明図である。
【図５】図４の壁構造体を建造物に適用した場合の伝熱状態を示す説明図である。
【図６】従来の壁構造体を建造物に適用した場合の断熱状態を示す説明図である。
【図７】図６の壁構造体を建造物に適用した場合の伝熱状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１室内
２室外
３中空壁体
４内側プレート
５外側プレート
６セル状空間
７高熱伝導性プレート
８縦プレート
９横プレート
１０，１１開口部
１２，１３シャッタ
１４支点
１５低熱伝導性格子体
１６温度センサ
１７流れ通路
２０壁構造体
２２ファン
Ｄ奥行き（横プレート間の長さ）
Ｑ熱流方向
Ｌプレート間の長さ

Claims

室内と室外を仕切る外側プレートと内側プレートから構成された中空壁体，該中空壁体内に配置され且つ熱流に直交する方向の全域に指向配置された等温面を形成する少なくとも１層の高熱伝導性プレート，前記中空壁体内に配置され且つ前記高熱伝導性プレートに垂直で厚さ方向に延びる多数のセル状空間を形成する縦プレートと横プレートから構成される低熱伝導性格子体，前記中空壁体の前記外側プレートの上部と下部とに形成された開口部，前記開口部を開閉するシャッタ，及び前記シャッタを開閉作動する開閉作動手段を有し，前記横プレートは，少なくとも前記中空壁体の前記内側プレートに隣接する前記セル状空間に配置されたもののみ又は全てが前記中空壁体，前記高熱伝導性プレート及び／又は前記縦プレートに対して一辺を支点として枢動可能に取り付けられ，前記横プレートを枢動させる作動手段が温度変動によって変形する形状記憶合金，前記室内と前記室外の温度差に応答して変形するバイメタル，前記温度差に応答して作動するリンク機構，前記開口部の開放によって前記中空壁体内に発生する自然対流又は高温部から低温部への内部自然対流，及び／又は前記開口部に設けられたファンの駆動によって発生する強制的な通風から構成されていることから成る断熱と伝熱を行なう壁構造体。
前記中空壁体を構成する前記外側プレートと前記内側プレートは，高熱伝導性材料で作製されていることから成る請求項１に記載の断熱と伝熱を行なう壁構造体。
前記シャッタを開閉作動する前記開閉作動手段は，温度変動によって変形する形状記憶合金，前記室内と前記室外の温度差に応答して変形するバイメタル，及び／又は前記温度差に応答して作動するリンク機構であることから成る請求項１に記載の断熱と伝熱を行なう壁構造体。
前記シャッタによる前記開口部の閉鎖時には，前記横プレートが前記高熱伝導性プレートに対して垂直方向に延びて前記縦プレートに沿う流れを阻止して前記中空壁体内が断熱状態になることから成る請求項１に記載の断熱と伝熱を行なう壁構造体。
前記外側プレートと前記内側プレートの間が上下において連通しており，前記シャッタによる前記開口部の開放時には，前記横プレートが枢動して前記セル状空間が連通し，前記室外からの外気が前記中空壁体内に流入して前記縦プレートに沿って流れが発生して前記中空壁体内が伝熱状態になることから成る請求項１に記載の断熱と伝熱を行なう壁構造体。
前記シャッタによる前記開口部の開放時には，前記中空壁体内に発生する自然対流，高温部から低温部への内部自然対流，及び／又は前記開口部に設けられたファンの駆動によって強制的に外気を導入して強制通風を行ない，前記室内から前記室外へ放熱することから成る請求項５に記載の断熱と伝熱を行なう壁構造体。
建造物，構造物，冷蔵冷凍庫，恒温庫，温蔵庫，物体収容ケース，シェル等の密閉室の壁体に適用されることから成る請求項１に記載の断熱と伝熱を行なう壁構造体。
前記低熱伝導性格子体の前記セル状空間には，空気又は低熱伝導性多孔質セラミックス，低熱伝導性繊維セラミックス等の断熱材が充填されていることから成る請求項１に記載の断熱と伝熱を行なう壁構造体。
前記高熱伝導性プレートは，銅，銀，アルミニウム，それらの合金等の金属から成る繊維，不織布又はパンチング板材，マイクロヒートパイプ，又はＡｌＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ₃Ｎ₄等のセラミック繊維，不織布又は板材，或いはこれらの複合材から成る平らな層状に形成されていることから成る請求項１に記載の断熱と伝熱を行なう壁構造体。