(57)【要約】【課題】  省エネ対策としてエアコンの消費電力を抑制するために、開口部における窓に断熱性能が求められるようになり、高性能の複層ガラス例えば、ペアガラス(商標登録：旭硝子)、Ｌｏｗ Ｅガラスのような断熱性能を持つ窓ガラスも普及している。  しかしながら、これら開口部における窓には、断熱性と採光性を併せて持つ窓は無かった。【構成】  本発明の採光断熱材は、ガラス板やプラスチック板を一対平行配置し、その周縁部にスペーサーを介することにより密閉された中空層を有してなる複層ガラス又は複層プラスチックであって、該中空層に、ナノ多孔質体を５ｍｍ以下に粉砕した粉砕物を充填してなることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板やプラスチック板を一対平行配置し、その周縁部にスペーサーを介することにより密閉された中空層を有してなる複層ガラス又は複層プラスチックであって、
該中空層に、ナノ多孔質体を５ｍｍ以下に粉砕した粉砕物を充填してなることを特徴とする採光断熱材。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の開口部における窓に用いる採光断熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、夏期の日射対策として遮熱カーテン、遮熱フィルム、遮熱コートなどで室内の温度上昇を抑制し、室内環境を快適にする改善が図られてきた。
【０００３】
一方で、日射を避けることや室内のプライバシー保護などの目的で古くは曇りガラス、ガラスブロックなどが用いられており、これらガラスは採光性を有しているものである。
【０００４】
また、省エネ対策としてエアコンの消費電力を抑制するために、開口部における窓に断熱性能が求められるようになり、高性能の複層ガラス例えば、ペアガラス(商標登録：旭硝子)、Ｌｏｗ Ｅガラスのような断熱性能を持つ窓ガラスも普及している。そして、断熱性能を追求していった結果、真空ペアガラス、更には、特許文献１に記載されているような複層ガラスの中空層に低熱伝導率のアルゴンやクリプトンガス封入製品なども開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５８−０８６８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これら開口部における窓には、断熱性と採光性を併せて持つ窓は無かった。
【０００７】
例えば、遮熱フィルムなどを窓ガラスに貼ることで近赤外線を反射して室内温度上昇を抑制することができるが、遮熱性能を上げれば上げるほど採光性が悪くなる。また、夏期の日射の遮熱性はあっても断熱性は乏しいために、冬期の日差しの室内への入射を妨げ、室内温度が上がらず、エアコンで暖房する必要がある。また、夜間の急激な外気温度の低下によって開口部における窓が結露しやすくなる。
【０００８】
一方、断熱性能に優れる複層ガラスの中で特に金属酸化膜を塗工したＬｏｗ Ｅガラス、空気層にアルゴンやクリプトンなどのガス封入した複層ガラスでは、断熱性能は優れているものの採光性が悪くなることや窓仕様が複雑となって長期耐久性に乏しく熱劣化、酸化劣化、紫外線劣化などで金属膜の変色や封入ガス漏れなどが起こり、安定性に欠けるために２０〜３０年の長期性能が要求される住宅向け窓には適していないものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、上記課題を解決するために、本発明の請求項１の記載の採光断熱材は、ガラス板やプラスチック板を一対平行配置し、その周縁部にスペーサーを介することにより密閉された中空層を有してなる複層ガラス又は複層プラスチックであって、該中空層に、ナノ多孔質体を５ｍｍ以下に粉砕した粉砕物を充填してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の採光断熱材は、断熱性と採光性に優れるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のナノ多孔質体について説明する図。
【図２】本発明の複層ガラス（複層プラスチック）について説明する図。
【図３】本発明の採光断熱材の他の形態について説明する図。
【図４】本発明の採光断熱材の他の形態において、ナノ多孔質体の粉砕物を複層ガラスの中空層へ供給し、或いは該中空層から排出することを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、ガラス板やプラスチック板を一対平行配置し、その周縁部にスペーサーを介することにより密閉された中空層を有してなる複層ガラス又は複層プラスチックであって、該中空層に、ナノ多孔質体を５ｍｍ以下に粉砕した粉砕物を充填してなることを特徴とする採光断熱材である。
【００１３】
［複層ガラス］
本発明の複層ガラスは、例えば図２に示すようにガラス板を一対平行配置し、その周縁部にスペーサーを介することにより密閉された中空層を有してなるものである。そして、この中空層に、ナノ多孔質体を５ｍｍ以下に粉砕した粉砕物を充填してなるものである。なお、図２の平面図において、Ａ−Ａで切断した図をＡ−Ａ端面図とし、Ｂ−Ｂで切断した図をＢ−Ｂ端面図とした。
【００１４】
本発明のガラス板は、一対(２枚)を用いるものであり、この一対のガラス板は同じ形状のものを使用する。また、ガラス板の形状は、建築物の窓用として使用する場合、矩形状のものが多く使用されるが、例えば正方形状、台形状等の形状でもよい。
【００１５】
［複層プラスチック］
本発明の複層プラスチックは、例えば図２に示すようにプラスチック板を一対平行配置し、その周縁部にスペーサーを介することにより密閉された中空層を有してなるものである。そして、この中空層に、ナノ多孔質体を５ｍｍ以下に粉砕した粉砕物を充填してなるものである。なお、図２の平面図において、Ａ−Ａで切断した図をＡ−Ａ端面図とし、Ｂ−Ｂで切断した図をＢ−Ｂ端面図とした。
【００１６】
本発明のプラスチック板は、一対(２枚)を用いるものであり、この一対のプラスチック板は同じ形状のものを使用する。また、プラスチック板の形状は、建築物の窓用として使用する場合、矩形状のものが多く使用されるが、例えば正方形状、台形状等の形状でもよい。
【００１７】
また、本発明のプラスチック板の材質としては、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明性に優れた合成樹脂が挙げられ、適宜選択して使用される。
【００１８】
本発明のスペーサーは、一対のガラス板（又は一対のプラスチック板）を平行配置し、その周縁部にスペーサーを介することにより、ガラス板同士の間（又はプラスチック板同士の間）に密閉された中空層を形成するものである。
【００１９】
また、本発明のスペーサーの材質としては、例えばブチル系ゴムシート、クロロプレン系ゴムシート、ウレタン系ゴムシート、ＥＰＤＭ系ゴムシート、ＰＶＣ系ゴムシート、ポリサルファイド系ゴムシート等の発泡樹脂系ゴムシート、或いはアルミ材を用いることができる。
【００２０】
［ナノ多孔質体］
本発明のナノ多孔質体は、図１に示すように粒子径が２０ｎｍ以下のナノ粒子により構成されるクラスター構造からなる。そして、このナノ多孔質体を５ｍｍ以下に粉砕した粉砕物を前記中空層に充填してなるものである。なお、ナノ多孔質体は１〜３ｍｍとなるように粉砕した粉砕物が好ましく使用される。
また、ナノ多孔質体を粉砕した粉砕物が５ｍｍを超えた粉砕物であると、前記中空層の厚みが６〜１２ｍｍと狭いため、例えば中空層の厚みが６ｍｍの場合、中空層に５ｍｍを超えた粉砕物を充填し難い。また、中空層の厚みが１２ｍｍの場合、中空層に５ｍｍを超えた粉砕物を充填することは可能であるが、粉砕物自体が大きいため、粉砕物同士間に隙間ができてしまい、断熱性に劣り、更にはナノ多孔質体は半透明なため隙間ができると目隠し作用が低下する。
【００２１】
また、ナノ多孔質体は、粒子径が２０ｎｍ以下のナノ粒子により構成されるクラスター構造を有し、固形分が５％以下で、残りが空気からなる。そして、固形分が少ないので固体の熱伝導度が小さく、空気分子よりも粒子が小さいために対流を抑制できるために断熱性に優れ、熱伝導率は０．０１２〜０．０１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）と低い値を示す。また、発泡プラスチック材料と異なり、発泡剤を使っていないので、長期経年変化の安定性にも優れている。
【００２２】
また、ナノ多孔質体の材質としては、有機系材料と無機系材料からなるナノ多孔質体が挙げられる。有機系材料としては、ウレタン系、フェノール系等があり、無機系材料としてシリカ系、カーボン系、アルミ系等が挙げられ、好ましくは、シリカ系のシリカナノ多孔質体である。
【００２３】
シリカナノ多孔質体の製造方法は、例えば金属アルコキシド特にテトラアルコキシシランや水ガラスを触媒存在下の溶媒中で加水分解させてゾルを形成させ、それに続く縮合反応でゾル中にクラスター構造を形成させて湿潤ゲルを得る。続いて、この湿潤ゲルを超臨界炭酸ガスによって溶媒置換することでナノ多孔質体を得ることができる。
【００２４】
［採光性］
本発明の採光性断熱材は、採光性が特徴の１つとして挙げられる。そして、この採光性は可視光透過率（ＪＩＳ Ｒ３１０６）で測定される。本発明の採光性断熱材は、可視光透過率が７０％以上を維持するものである。
【００２５】
一般的なフロートガラス単板の可視光透過率は８８〜９０％である。そして、可視光透過率が７０％以下になると、太陽光の光線を遮断してしまい、室内の明るさが損なわれる。したがって、採光性は、可視光透過率が７０％以上を維持することが必要であり、この値を維持することによって暑い日差しを遮ると共に、室内も明るい状態に保つことができる。更に、室内のプライバシー保護にも有効となる。
【００２６】
［断熱性］
本発明の採光性断熱材は、断熱性が２つめの特徴として挙げられる。そして、この断熱性は熱貫流率Ｋ値（Ｗ／ｍ２・Ｋ）ＪＩＳ Ｒ３１０７に準じて測定され、省エネ等級の評価方法について、ＪＩＳ Ａ４７１０−２００４における「建具の断熱性能試験」において、窓の断熱性能表示制度で熱貫流率Ｋ値を以下の４段階で評価する。本発明の採光断熱材は、熱貫流率Ｋ＜２．３３の値であるので、後述する省エネ建材等級は☆☆☆☆である。
【００２７】
住宅分野では、次世代省エネルギー基準に沿って日本全国を六つの地域に分けてそれぞれ断熱基準を設けている。北海道、東北３県地域は、１地域と呼ばれ最も断熱基準の厳しい地域である。次世代省エネルギー基準を満たした住宅は、高気密高断熱住宅であるが、住宅全体に占める開口部の面積は４０〜４５％を占めるために、開口部の断熱も厳しくなっている。開口部における窓の断熱基準は、熱貫流率Ｋ値（Ｗ／ｍ２・Ｋ）ＪＩＳ Ｒ３１０７で規定されている。
また、経済産業省は、「性能の可視化」を目標として窓の断熱性能も２００８年４月より性能表示制度を施行した。ガラスの省エネ等級の評価方法は、ＪＩＳ Ａ４７１０−２００４における「建具の断熱性能試験」において、窓の断熱性能表示制度で熱貫流率Ｋ値を以下の４段階で評価する。そして、Ｋ＜２．３３の場合は☆☆☆☆、Ｋ＝２．３３〜２．７０の場合は☆☆☆、Ｋ＝２．７０〜４．００の場合は☆☆、Ｋ＞４の場合は☆と表示している。
【００２８】
次に、本発明の採光断熱材の他の形態について説明する。
図３に示すように矩形状のガラス板やプラスチック板を一対平行配置し、その周縁部にスペーサーを介することにより密閉された中空層を有してなる複層ガラス又は複層プラスチックであって、該中空層にナノ多孔質体を５ｍｍ以下に粉砕した粉砕物を充填してなるものであるが、周縁部の上下端部に開閉式弁を設け、ブロワーを使用してナノ多孔質体の粉砕物を供給・排出が可能な形態である。
【００２９】
続いて、ナノ多孔質の粉砕物を供給・排出する方法について、図３を用いて具体的に説明する。
先ず、ナノ多孔質体の粉砕物を複層ガラスの中空層（空気層）に供給する場合は、複層ガラス上部のスライド式開閉弁1を開き、貯蔵タンク１０にあるナノ多孔質体の粉砕物をフィーダ７で一定量供給し、ブロワー６で輸送管９を通じて複層ガラス上部より供給して中空層（空気層）を満たすように充填する。充填が終了したら、開閉弁１を閉じる。  
一方、ナノ多孔質体の粉砕物を複層ガラスの中空層（空気層）から排出する場合、複層ガラス下部のスライド式開閉弁2を開いて集塵ブロワー８で吸引して貯蔵タンク１０に排出し、中空層に充填されていたナノ多孔質体の粉砕物を全て排出したら、開閉弁２を閉じる。
尚、ブロワー６と集塵ブロワー８は、兼用することも可能で、切り替えスイッチによって供給、吸引動作を切り替えればよい。
【００３０】
次に、スライド式開閉弁について、図４を用いて説明する。
ナノ多孔質体の粉砕物を供給する場合、図４−ａに示すように複層ガラスの中空層が空気層のみの状態から、複層ガラス上部の開閉弁１を図４−ｃに示すように開いてナノ多孔質体の粉砕物を供給し、中空層がナノ多孔質体の粉砕物で満たされたら充填を終了し、開閉弁1を閉じ、図４−ｂの状態にすることができる。
一方で、図４−ｂに示すように複層ガラスの中空層がナノ多孔質体の粉砕物で満たされた状態から、複層ガラス下部の開閉弁２を図４−ｄに示すように開いてナノ多孔質体の粉砕物を排出し、前述の集塵ブロワー８で吸引して貯蔵タンク１０へ供給する。中空層に充填されていたナノ多孔質体の粉砕物を全て排出したら、開閉弁２を閉じ、図４−ａの状態に戻すことができる。
【実施例】
【００３１】
(シリカナノ多孔質体粒子の製造方法)テトラメトキシシラン縮合体（コルコート社製のメチルシリケート５１）０．２５モルと、ジメチルジメトキシシラン（信越化学社製のＫＢＭ−２２）０．７５モルを原料として、メタノール溶媒２０モル、アンモニア触媒０．０１モル、水８モル、触媒０．０１モルを常温で均一混合してゾルーゲル法によりシリカ湿潤ゲルを得た。
続いて、得られたシリカ湿潤ゲルを超臨界炭酸ガス乾燥（８０℃、２０ＭＰａ、５時間）を行ってシリカナノ多孔質体を得た。
続いて、得られたシリカナノ多孔質体を粉砕し、１〜３ｍｍのシリカナノ多孔質体粒子を得た。なお、得られたシリカナノ多孔質体粒子の比重は０．１５ｇ／ｃｍ３で、熱伝導率は０．０１６Ｗ／（ｍ・Ｋ)であった。
【００３２】
（実施例１）
厚み３ｍｍ×横２００ｍｍ×縦３００ｍｍサイズの矩形状フロートガラスを一対平行配置し、そのガラス周縁部の３端部に、厚み６ｍｍのブチルゴム製スペーサーを両面テープで固定し、厚み６ｍｍの中空層（空気層）を設けた。
続いて、前記製造方法にて得られたシリカナノ多孔質体を、開放されている端部から充填し、中空層をシリカナノ多孔質体粒子で満たした。
続いて、開放されている端部を、厚み６ｍｍのブチルゴム製スペーサーを両面テープで固定し、シリカナノ多孔質体粒子を充填した中空層を密閉状態として採光断熱材を得た。
【００３３】
得られた採光断熱材について、採光性を可視光透過率（ＪＩＳ Ｒ３１０６）、断熱性を熱貫流率（ＪＩＳ Ｒ３１０７）、省エネ等級(ＪＩＳ Ａ４７１０−２００４)に準じてそれぞれ測定・評価を行った。結果を表１に示す。
なお、省エネ等級の評価方法について、ＪＩＳ Ａ４７１０−２００４における「建具の断熱性能試験」において、窓の断熱性能表示制度で熱貫流率Ｋ値を以下の４段階で評価した。
Ｋ＜２．３３の場合          ：☆☆☆☆
Ｋ＝２．３３〜２．７０の場合：☆☆☆
Ｋ＝２．７０〜４．００の場合：☆☆
Ｋ＞４．００の場合          ：☆
【００３４】
（実施例２）厚み３ｍｍ×横２００ｍｍ×縦３００ｍｍサイズの矩形状フロートガラスを一対平行配置し、そのガラス周縁部の３端部に、厚み１０ｍｍのブチルゴム製スペーサーを両面テープで固定し、厚み１０ｍｍの空気層部分を設けた以外は、実施例１と同様の方法にて採光断熱材を得た。
【００３５】
得られた採光断熱材について、実施例１と同様の方法にて、採光性を可視光透過率、断熱性を熱貫流率、省エネ等級を測定・評価した。結果を表１に示す。
【００３６】
(比較例１)
厚み３ｍｍ×横２００ｍｍ×縦３００ｍｍサイズの矩形状フロートガラス単板について、実施例１と同様の方法にて、採光性を可視光透過率、断熱性を熱貫流率、省エネ等級を測定・評価した。結果を表１に示す。
【００３７】
(比較例２)
厚み３ｍｍ×横２００ｍｍ×縦３００ｍｍサイズの矩形状フロートガラスを一対平行配置し、そのガラス周縁部の４端部に、厚み６ｍｍのブチルゴム製スペーサーを両面テープで固定し、厚み６ｍｍの中空層（空気層）を設けた複層ガラスを得た。
【００３８】
得られた複層ガラスについて、実施例１と同様の方法にて、採光性を可視光透過率、断熱性を熱貫流率、省エネ等級を測定・評価した。結果を表１に示す。
【００３９】
(比較例３)
ＩＴＯ（三菱マテリアル社製のＴ−１、酸化インジウムスズ）を添加したアクリル分散液を、乾燥厚みが３μｍとなるように厚み３ｍｍ×横２００ｍｍ×縦３００ｍｍサイズの矩形状フロートガラスの片面に塗工し、塗工膜が設けられたフロートガラスを得た。
続いて、塗工膜が設けられた矩形状フロートガラスと、別の厚み３ｍｍ×横２００ｍｍ×縦３００ｍｍサイズの矩形状フロートガラスを平行配置し、そのガラス周縁部の４端部に、厚み６ｍｍのブチルゴム製スペーサーを両面テープで固定し、厚み６ｍｍの中空層（空気層）を設けた複層ガラスを得た。なお、この複層ガラスの構成は、一般的にＬｏｗ Ｅガラス（エコガラス）と言われているものである。
【００４０】
得られた複層ガラスについて、実施例１と同様の方法にて、採光性を可視光透過率、断熱性を熱貫流率、省エネ等級を測定・評価した。結果を表１に示す。
【００４１】
(比較例４)
厚み３ｍｍ×横２００ｍｍ×縦３００ｍｍサイズの矩形状フロートガラスの片面に、遮熱フィルム（帝人社製のレフテルＺＨ０５Ｇ）を貼り合わせた単板について、実施例１と同様の方法にて、採光性を可視光透過率、断熱性を熱貫流率、省エネ等級を測定・評価した。結果を表１に示す。
【００４２】
(比較例５)
厚み３ｍｍ×横２００ｍｍ×縦３００ｍｍサイズの矩形状フロートガラスを一対平行配置し、そのガラス周縁部の３端部に、厚み０．５ｍｍのＰＶＣシート製スペーサーを両面テープで固定し、厚み０．５ｍｍの中空層（空気層）を設けた。
続いて、前記ＰＶＣシート製スペーサーを両面テープで固定したガラス周縁部の３端部上にシリコン系シーリング材をコーキングし、密閉性を高めた。
続いて、サーモクロミック材料として、アルキルスルホン酸塩の界面活性剤で物性測定上２０℃に白濁相変化するように調整したポリN-イソプロピルアクリルアミド水溶液を、開放されている端部から充填し、中空層（空気層）をサーモクロミック材料で満たした。
続いて、開放されている端部を、厚み０．５ｍｍのＰＶＣシート製スペーサーを両面テープで固定し、更にシリコンコーキング剤（コニシ製変成シリコンコーク）で封止し、サーモクロミック材料を充填した中空層（空気層）を密閉状態とした複層ガラスを得た。
【００４３】
得られた複層ガラスについて、実施例１と同様の方法にて、採光性を可視光透過率、断熱性を熱貫流率、省エネ等級を測定・評価した。結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2014062438.tif 000003
@0001
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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