(57)【要約】【課題】断熱性に優れ、強度の高い断熱採光部材を提供する。【解決手段】断熱採光部材１は、光透過性を有する第１面材２１と、第１面材２１と対向して配置された光透過性を有する第２面材２２と、第１面材２１及び第２面材２２の外周部に配置された枠材３とを備えている。第１面材２１と第２面材２２と枠材３とで囲まれた内部空間４が設けられている。内部空間４に、この内部空間４の体積よりも大きい嵩体積のエアロゲル粒子５が充填されている。断熱採光部材１は、内部空間４の圧力を逃がす逆止弁６を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する第１面材と、前記第１面材と対向して配置された光透過性を有する第２面材と、前記第１面材及び前記第２面材の外周部に配置された枠材とを備え、
前記第１面材と前記第２面材と前記枠材とで囲まれた内部空間が設けられ、
前記内部空間に、この内部空間の体積よりも大きい嵩体積のエアロゲル粒子が充填され、
前記内部空間の圧力を逃がす逆止弁を有する、断熱採光部材。
【請求項２】
前記内部空間は減圧されている、請求項１に記載の断熱採光部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱採光部材に関する。より詳しくは、エアロゲル粒子を用いた断熱性を有する採光部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二つの面材を対向させて配置し、面材の間の内部空間によって断熱性を付与する採光用の部材（採光部材）が知られている。この種の部材としては、例えば、二重ガラスなどが利用されている。内部空間を有する採光部材では、内部空間に占められる物質により、断熱性の程度が変化する。断熱性を高めるために、内部空間に空気又は低熱伝導率ガスを満たす方法や、内部空間を真空にする方法がある。
【０００３】
内部空間に空気を入れて空気層を形成する方法では、空気の対流による伝熱を防ぐために、面材で空気を密閉した構造となっている。この構造は、空気層の厚みを厚くすることにより高断熱性を容易に得ることができるという利点がある。ただし、この方法は空気が密閉されているため、外部気圧が内部圧力（内部空間の気圧）より下がると破損するおそれがある。また、内部空間に低熱伝導率ガスを入れて低熱伝導率ガス層を形成する方法は、上記の空気をアルゴンなど低熱伝導率のガスに置換した構造であり、断熱層となるガス層が同じ厚みであれば空気層より高断熱性となる。ただし、空気層と同様に外部気圧が内部圧力より下がると破損するおそれがあり、また、ガスがリークして低熱伝導率ガスが空気と置き換わると、断熱性が低下してしまう。また、内部空間を真空にして真空層を形成する方法では、真空は熱伝導性が低いため、真空層によって高い断熱性を得ることができる。ただし、真空を長期的に維持するために、面材の高強度化や内部スペーサーの設置など構造や製造が複雑になるおそれがある。
【０００４】
このように、内部空間を空気や低熱伝導率ガスで満たしたり真空にしたりした構造は、断熱性を得ることができるものの、断熱性を維持し、さらに強度を十分に高めることは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３００８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
断熱性の高い材料としてエアロゲル粒子が知られている。特許文献１では、二枚のガラス板の間の内部空間に、エアロゲル粒子が出し入れされる二重ガラス窓装置が開示されている。エアロゲル粒子は熱伝導性の低い材料であり、断熱材の原料として有用である。しかしながら、特許文献１の装置では、エアロゲル粒子が出し入れされるため構造が複雑である。また、エアロゲル粒子は出し入れ可能な量に設定されているため、充填率が低く、高い断熱性を得ることができない。また、エアロゲル粒子が内部空間に入っていない状態では、内部空間が空気などで満たされ中空になるため強度が低くなるおそれがある。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、断熱性に優れ、強度の高い断熱採光部材を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の断熱採光部材は、光透過性を有する第１面材と、前記第１面材と対向して配置された光透過性を有する第２面材と、前記第１面材及び前記第２面材の外周部に配置された枠材とを備えている。前記第１面材と前記第２面材と前記枠材とで囲まれた内部空間が設けられている。前記内部空間に、この内部空間の体積よりも大きい嵩体積のエアロゲル粒子が充填されている。断熱採光部材は、前記内部空間の圧力を逃がす逆止弁を有する。
【０００９】
断熱採光部材の好ましい態様では、前記内部空間は減圧されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、断熱性に優れ、強度の高い断熱採光部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は図１Ａ及び図１Ｂにより構成される。図１Ａは、断熱採光部材の一例を示す斜視図である。図１Ｂは断熱採光部材の一例を示す断面図である。
【図２】図２は断熱採光部材を製造する様子を示す斜視図である。
【図３】図３は図３Ａ、図３Ｂにより構成される。図３Ａは、枠材の一例を示す斜視図である。図３Ｂは、断熱採光部材の比較例の一例を示す斜視図である。
【図４】図４は、断熱採光部材の比較例の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の断熱採光部材１は、光透過性を有する第１面材２１と、第１面材２１と対向して配置された光透過性を有する第２面材２２と、第１面材２１及び第２面材２２の外周部に配置された枠材３とを備えている。第１面材２１と第２面材２２と枠材３とで囲まれた内部空間４が設けられている。内部空間４に、この内部空間４の体積よりも大きい嵩体積のエアロゲル粒子５が充填されている。断熱採光部材１は、内部空間４の圧力を逃がす逆止弁６を有する。断熱採光部材１では、エアロゲル粒子５が充填されているため、断熱性を高めることができるとともに、エアロゲル粒子５が第１面材２１及び第２面材２２を内側から支持することにより強度を向上することができる。また、エアロゲル粒子５は光透過性を有し得る粒子であり、エアロゲル粒子５が充填された内部空間４は光を透過させることができるため、断熱採光部材１は採光を得ることができる。さらに、断熱採光部材１が逆止弁６を有することにより、内部空間４の圧力が逃がされるため、外部との圧力差が原因となる破損を起こしにくくすることができる。その結果、断熱性に優れ、強度の高い断熱採光部材１を得ることができる。
【００１３】
図１は、断熱採光部材１の実施形態を示している。図１では、断熱採光部材１を模式的に示しており、部材の隠れた部分を破線で描画し、面材２を通して視認されるエアロゲル粒子５を実線で描画している。エアロゲル粒子５は模式的に同じ大きさの球体で示されている。
【００１４】
断熱採光部材はエアロゲル粒子を有する。エアロゲル（ａｅｒｏｇｅｌ）は、ゲル中に含まれる溶媒を乾燥により気体に置換した多孔性の物質（多孔質体）である。粒子状のエアロゲルをエアロゲル粒子という。エアロゲル粒子は空気よりも熱伝導率が低い材料となり得る。エアロゲルとしては、シリカエアロゲル、カーボンエアロゲル、アルミナエアロゲルなどが知られているが、このうちシリカエアロゲルを好ましく用いることができる。シリカエアロゲルは、断熱性に優れ、製造が容易であり、コストも安く、他のエアロゲルよりも容易に得ることができる。なお、ゲル中の溶媒が蒸発などにより失われ、空隙を持つ網目構造となったものをキセロゲル（ｘｅｒｏｇｅｌ）ということもあるが、本明細書におけるエアロゲルは、キセロゲルを含むものであってよい。
【００１５】
エアロゲル粒子としては、特に限定されるものではなく、一般的な製造方法によって得られたものを用いることができる。代表的なものとして、超臨界乾燥法によって得られるエアロゲル粒子と、水ガラスを利用して得られるエアロゲル粒子とがある。これらのエアロゲル粒子は、基本的に同じ構造を有している。シリカエアロゲル粒子は、シリカ微粒子が連結し、三次元の網目状となった粒子構造を有するものであってよい。エアロゲル粒子は疎水性の粒子となり得る。
【００１６】
エアロゲル粒子は、アルコキシシランから形成され得る。原料となるアルコキシシランとしては、特に限定されるものではないが、２官能、３官能又は４官能のアルコキシシランを単独で又は複数種を混合して用いることができる。２官能アルコキシシランとしては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン等が挙げられる。３官能アルコキシシランとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等が挙げられる。４官能アルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等が挙げられる。また、アルコキシシランとして、ビストリメチルシリルメタン、ビストリメチルシリルエタン、ビストリメチルシリルヘキサン、ビニルトリメトキシシランなどを用いることもできる。また、アルコキシシランの部分加水分解物を原料に用いてもよい。
【００１７】
エアロゲル粒子の形状は、特に限定されるものではなく、種々の形状であってよい。粒子化するために粉砕等を行った場合には、エアロゲル粒子の形状は不定形の形状となり得る。いわば表面がごつごつした岩状の粒子となる。もちろん、一定の形状を有するものであってもよい。例えば、球状やラグビーボール状などの粒子でもよい。また、楕円体であってもよい。また、パネル状、フレーク状、繊維状であってもよい。また、エアロゲル粒子は、成形に用いる原料としては、粒子の大きさが種々のものが混合したものであってよい。成形物においては、エアロゲル粒子が接着して一体化されるため、粒子の大きさが揃っていなくてもよい。エアロゲル粒子は、エアロゲルビーズとも呼ばれる。
【００１８】
エアロゲル粒子は、弾性を有することが好ましい。それにより、エアロゲル粒子が充填されたときに、圧縮されることが容易になり、エアロゲル粒子の充填率を高めることができる。エアロゲル粒子は、ゴム性を有することが好ましい。
【００１９】
エアロゲル粒子の大きさは、例えば、粒子の最長の長さが５０ｎｍ以上１０ｍｍ以下の範囲であってよい。ただし、強度、取扱い性や成形容易性の観点からは、大きすぎる粒子や小さすぎる粒子が少ない方が好ましい。特に小さすぎる粒子が多くなると、充填しにくくなるおそれがある。したがって、エアロゲル粒子の最長の長さが１００μｍ以上２ｍｍ未満の範囲の粒子が多く存在する方が好ましい。
【００２０】
エアロゲル粒子としては、平均粒径が５００μｍ以上であるものを用いることが好ましい。それにより、断熱性を向上することができる。また、エアロゲル粒子の平均粒径が５００μｍ以上になると、取り扱い性に優れ、内部空間への充填が容易になる。さらに、エアロゲル粒子の平均粒径は５００μｍ以上５ｍｍ以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは、５００μｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲である。また、内部空間に多くの空孔ができると熱伝導率を十分に低くすることができなくなって、断熱性の低下に繋がるおそれがある。空孔は、エアロゲル粒子間の隙間として形成され得る。この空孔の増加を抑制するためにはエアロゲル粒子の平均粒径が５００μｍ以上であることが有効である。空孔の増加を抑制するために、平均粒径が５００μｍ以上のエアロゲル粒子と、平均粒径が５００μｍ未満のエアロゲル粒子とを混合してもよい。その場合、平均粒径が５００μｍ未満のエアロゲル粒子の平均粒径は、平均粒径が５００μｍ以上のエアロゲル粒子の平均粒径の１／１００〜１／５などにすることができる。また、エアロゲル粒子全体における平均粒径が５００μｍ未満のエアロゲル粒子の含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、０．０１〜５０質量％の範囲にすることができる。なお、エアロゲル粒子の平均粒径は、例えば粒度分布計によって測定される。
【００２１】
エアロゲル粒子は、光透過性を有する粒子であることが好ましい。それにより、断熱採光部材の一方の側の面から他方の側の面に光を透過させて採光を得ることができる。エアロゲル粒子は、光を透過させることができるものであればよく、透明であってもよいし、半透明であってもよい。エアロゲル粒子は、透明であることがより好ましい。それにより、光透過性を高めて採光を得ることができる。エアロゲル粒子は、着色されていてもよいが、無色であることがより好ましい。エアロゲル粒子が充填された内部空間は、エアロゲル粒子の光透過性によって光を通すことが可能である。ただし、多数のエアロゲル粒子が集合しているため、完全に透明でなく、白く濁っていてもよい。断熱採光部材はすりガラス状のものとなり得る。断熱採光部材は、一方の面側から他方の面側を見たときに、他方の面側に存在する物体がぼやけて見えるような部材になり得る。
【００２２】
図１に示すように、断熱採光部材１では、エアロゲル粒子５が、第１面材２１と第２面材２２との間の内部空間４に充填されている。
【００２３】
第１面材２１及び第２面材２２は、面材２で構成される。第１面材２１及び第２面材２２における第１及び第２の表記は便宜的なものである。第１面材２１と第２面材２２とは配置が入れ替わってもよい。断熱採光部材１では、要するに、二つの面材２が対向して配置されていればよい。面材２は、平面状の部材である。面材２は、板状であってよい。面材２は、シートやフィルムなどでも構成され得るが、強度を確保するためには板材であることが好ましい。面材２は、光透過性を有する。面材２が光透過性を有することにより、光は断熱採光部材１を通過して一方の側から他方の側に届く。そのため、採光を得ることができる。
【００２４】
なお、本形態では、二つの面材２が用いられた例を示しているが、三つ以上の面材２が用いられてもよい。その場合、複数の面材２の各間に内部空間４が設けられていてもよい。複数の面材２は、厚み方向に間隔を開けて配置されていてよい。内部空間４の数は複数になり得る。内部空間４を複数有する複層構造となった断熱採光部材が本形態の変形例として例示される。複数の内部空間４にはエアロゲル粒子５が充填されることが好ましい。複数の内部空間４のうちのいくつかが、エアロゲル粒子５が充填されていない構造であってもよいが、強度向上のためには、複数の内部空間４の全てにエアロゲル粒子５が充填されていることが好ましい。
【００２５】
面材２としては、光透過性を有する種々の材料を使用することができる。光透過性とは、光が透過することが可能なことであり、透明及び半透明を含む。採光をより高く得るためには、面材２は透明なことが好ましい。また、面材２は無色透明であることが好ましい。もちろん、面材２は、光を透過させることができるのであれば、着色されていて、有色（青、緑、赤、黄など）であってもよい。
【００２６】
面材２は、ガラス板、樹脂板などにより構成され得る。面材２の材料として、例えば、ガラス、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレンなどが挙げられる。面材２がガラス板又はポリメタクリル酸メチル板で構成された場合、透明性と強度に優れた断熱採光部材１を得ることができる。ポリメタクリル酸メチル板などの樹脂板を用いた場合には、破壊されたときの飛散が抑制され、安全性を高めることができる。
【００２７】
第１面材２１と第２面材２２とは同じ材質の面材２を用いることが好ましい。それにより、簡単に断熱採光部材１を形成することができる。例えば、第１面材２１と第２面材２２とは、ともにポリメタクリル酸メチル板で構成されたりガラス板で構成されたりすると、容易に強度の高い断熱採光部材１を形成することができる。
【００２８】
面材２の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、０．５〜１０ｍｍの範囲であってよく、好ましくは２〜５ｍｍの範囲であってよい。第１面材２１と第２面材２２とは同じ厚みであることが好ましい。それにより、簡単に断熱採光部材１を形成することができる。もちろん、第１面材２１と第２面材２２とは厚みが異なっていてもよい。
【００２９】
第１面材２１及び第２面材２２は、平面形状が同じであることが好ましい。それにより、取り扱い性の高い断熱採光部材１を得ることができる。平面形状とは、面材２の表面に垂直な方向から見た形状である。平面形状は、面材２の厚み方向に面材２を見たときの形状とも言える。なお、平面形状が同じとは、寸法誤差を含む程度に同等という意味であってよい。第１面材２１及び第２面材２２の平面形状は、四角形であることが好ましい。第１面材２１及び第２面材２２は、平面形状が長方形又は正方形であることがより好ましい。それにより、取り扱いの容易な断熱採光部材１を得ることができる。
【００３０】
枠材３は、第１面材２１及び第２面材２２の外周部に配置されている。枠材３は、面材２（第１面材２１及び第２面材２２）の平面形状が四角形の場合、その四角形の四辺に配置され得る。枠材３は、棒状の部材であることが好ましい。それにより、簡単に面材２の外周に枠を形成することができる。枠材３はフレームとして構成されていてよい。もちろん、枠材３は、穴のあいた四角形の一体となったものが用いられてもよい。
【００３１】
枠材３は、第１面材２１と第２面材２２との間の空間を取り囲んで内部空間４を形成する。その際、枠材３に隙間がないことが好ましい。内部空間４が枠材３によって隙間なく取り囲まれることにより、エアロゲル粒子５の充填性を高めることができる。枠材３が複数の部材で構成される場合には、一の枠材３と他の枠材３とが密着していることが好ましい。
【００３２】
図１では、枠材３は、上枠材３ａ、下枠材３ｂ、左枠材３ｃ、右枠材３ｄの４つの部材によって構成されている。なお、枠材３における上下左右は、便宜的なものであり、実際に断熱採光部材１が構造物などに取り付けられる際には、上下や左右が反転したりしてもよい。また、断熱採光部材１の厚み方向が構造物の上下方向に沿って配置されて、断熱採光部材１が取り付けられてもよい。本形態では、面材２は長方形又は正方形に形成されており、面材２の上側に上枠材３ａが配置され、面材２の下側に下枠材３ｂが配置され、面材２の左側に左枠材３ｃが配置され、面材２の右側に右枠材３ｄが配置されている。各枠材３は、棒状の直方体であってよい。各枠材３は、断面形状が長方形又は正方形となった棒体で構成され得る。左右の枠材３（左枠材３ｃ及び右枠材３ｄ）は縦方向に沿って配置されるため縦枠材となり、上下の枠材３（上枠材３ａ及び下枠材３ｂ）は横方向に沿って配置されるため横枠材となり得る。
【００３３】
図１では、枠材３は、第１面材２１と第２面材２２との間に配置されている。それにより、強度を高めることができる。面材２が厚み方向に内側に押されたときには、枠材３で面材２を支えることが可能である。図１では、枠材３の幅（面材２の厚み方向と同じ方向での長さ）が、第１面材２１と第２面材２２との間の隙間、つまり内部空間４の厚みになる。
【００３４】
図１における枠材３は、その一例であり、断熱採光部材１の変形例として、枠材３の構造が変化したものが例示される。例えば、枠材３は、第１面材２１と第２面材２２との外側において、第１面材２１と第２面材２２とを取り囲んでもよい。この場合、面材２の外周面と枠材３の内面とが接することになる。また、枠材３は、面材２の外周部が突出することにより形成されていてもよい。この場合、枠材３は、面材２の一部によって構成され得る。この場合でも、エアロゲル粒子５の充填を容易にするためには、四角形のうちの少なくとも一辺は、面材２とは別の部材となった枠材３が用いられることが好ましい。ただし、枠材３は、面材２とは別体で構成した方が、製造には有利である。
【００３５】
枠材３は、光透過性を有することが好ましい。それにより、枠材３が配置された部分においても光を通すことができるため、採光をより高く得ることができる。枠材３は、透明であってもよく、半透明であってもよい。もちろん、枠材３は断熱採光部材１の外周部分であるため、不透明であってもよい。例えば、枠材３が有色であると、枠模様を形成することによって意匠性を付与することができる。
【００３６】
枠材３は、枠材３となり得る適宜の材料を用いて形成することができる。枠材３は、ガラス材、樹脂材などにより構成され得る。枠材３の材料として、例えば、ガラス、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレンなどが挙げられる。枠材３がポリ塩化ビニルで形成された場合、強度に優れ、採光性の高い断熱採光部材１を得ることができる。
【００３７】
枠材３と面材２とは接着されていることが好ましい。それにより、強度の高い断熱採光部材１を得ることができる。枠材３と面材２との接着は、適宜の接着剤で行うことができる。例えば、熱硬化性接着剤、紫外線硬化性接着剤、熱可塑性接着剤、粘着性接着剤などが挙げられる。枠材３と面材２とがテープ状の接着剤で接着されていてもよい。
【００３８】
内部空間４は、第１面材２１と第２面材２２と枠材３とで囲まれた空間で構成される。内部空間４は、第１面材２１と第２面材２２との間の隙間と言える。内部空間４は層状の空間であってよい。内部空間４は密閉性を有することが好ましい。それにより、エアロゲル粒子５を充填性高く充填することができる。また、外部との圧力差による断熱採光部材１の破損を抑制することができる。
【００３９】
内部空間４の厚みは、１〜５０ｍｍの範囲であることが好ましい。それにより、断熱性と光透過性とをともに向上することができる。内部空間４の厚みは、３〜３０ｍｍの範囲であることがより好ましく、５〜２０ｍｍの範囲であることがさらに好ましい。
【００４０】
断熱採光部材１では、エアロゲル粒子５は、内部空間４の体積よりも大きい嵩体積の量で、内部空間４に充填されている。エアロゲル粒子５の充填量が、内部空間４の体積よりも大きくなることで、断熱性を高めることができるとともに、強度を高めることができる。嵩体積とは、エアロゲル粒子５に力をかけない状態でエアロゲル粒子５を容器に入れた場合に、エアロゲル粒子５が占める体積のことである。エアロゲル粒子５の嵩体積を容器などで測定したときには、嵩体積は、エアロゲル粒子５と、エアロゲル粒子５の間の隙間とを合わせた体積として求められる。嵩体積は、エアロゲル粒子５自体の体積（実部体積）と、エアロゲル粒子５の間の隙間の体積（空部体積）との合計と考えてよい。嵩体積は、１気圧（１０１．３２５ｋＰａ）の条件において測定されるものであってよい。内部空間４は、通常、エアロゲル粒子５と、エアロゲル粒子５の間の隙間とで全体の空間が占められる。エアロゲル粒子５の嵩体積は、エアロゲル粒子５の容積又は容量と考えてよい。内部空間４の体積は、内部空間４の容積又は容量と考えてよい。
【００４１】
エアロゲル粒子５は、内部空間４の体積に対して嵩体積が１．０５倍以上の量で、内部空間４に充填されていることが好ましい。それにより、断熱性と強度とをさらに高めることができる。内部空間４に充填されるエアロゲル粒子５の嵩体積の上限は、特に限定されるものではないが、エアロゲル粒子５の嵩体積は、内部空間４に対して、例えば、１．５倍以下であってよく、好ましくは１．３倍以下であってよい。
【００４２】
断熱採光部材１では、内部空間４を上回る嵩体積のエアロゲル粒子５が内部空間４に充填されている。エアロゲル粒子５が、内部空間４に詰められているといってもよい。それにより、エアロゲル粒子５の量が多くなるため、断熱性を向上することができる。また、内部空間４にエアロゲル粒子５は密に充填されている。そのため、面材２に凹む方向の力がかかったとしても、エアロゲル粒子５で面材２を支持し内側に向かう力を押さえることができるため、面材２が凹んだり面材２が破壊されたりすることを抑制することができる。これにより、断熱採光部材１の強度を高めることができる。また、エアロゲル粒子５が密に充填されていると、内部空間４内でエアロゲル粒子５が移動することが抑制される。そのため、エアロゲル粒子５が移動することによって余計な音が出たり余計な模様変化が出たりあるいは重さが部位によって変わったりすることが抑制される。したがって、取り扱い性の優れた断熱採光部材１を得ることができる。エアロゲル粒子５は内部空間４内で移動しないことが好ましい。
【００４３】
エアロゲル粒子５は、内部空間４に圧縮されて充填されていてもよい。それにより、内部空間４におけるエアロゲル粒子５の占める体積率が増加するため、断熱性をより高めることができる。エアロゲル粒子５は弾性を有し得る。そのため、エアロゲル粒子５は、詰め込んで充填されると、弾性によって若干変形して圧縮され得る。例えば、枠材３によって閉じられる前の内部空間４に、内部空間４となる部分からはみ出して盛り上がる程度のエアロゲル粒子５を入れておき、枠材３でエアロゲル粒子５を押し込みながら枠材３で閉塞するようにする。そうすると、エアロゲル粒子５は押し込まれるため、エアロゲル粒子５を圧縮して充填することができる。
【００４４】
内部空間４は、エアロゲル粒子５が存在する実部と、エアロゲル粒子５間の隙間の空部とで占められ得る。内部空間４全体に対する実部（エアロゲル粒子５の占める体積）の体積比率は、７５％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。エアロゲル粒子５の体積率が高い方が断熱性が向上する。ただし、内部空間４はエアロゲル粒子５が充填されるものであるため、内部空間４におけるエアロゲル粒子５の体積率を１００％とすることは通常難しい。そのため、内部空間４全体に対する実部（エアロゲル粒子５の占める体積）の体積比率は、９９％以下であってよく、９８％以下であってよく、９５％以下であってもよい。
【００４５】
内部空間４に充填されたエアロゲル粒子５は、外側に向かう力を有していてもよい。それにより、強度をより高めることができる。エアロゲル粒子５が圧縮されて充填されると、応力によりエアロゲル粒子５は外側に向かう力を有し得る。外側に向かう力は、面材２及び枠材３を押す力であってよい。エアロゲル粒子５の外側に向かう力により面材２を支持することができる。外側に向かう力は復元力ということもできる。エアロゲル粒子５が復元力を有する場合、断熱採光部材１から枠材３が取り除かれると、復元力によってエアロゲル粒子５の占める体積が内部空間４以上になり得る。もちろん、エアロゲル粒子５は復元力を有さなくてもよい。エアロゲル粒子５は圧縮されて充填されていても、経時的に圧縮状態において安定化し、復元力が消失する可能性がある。
【００４６】
断熱採光部材１は、内部空間４の圧力を逃がす逆止弁６を有する。それにより、外部気圧が内部圧力より下がった場合には内部圧力を逃がすことができる。そのため、内部圧力によって面材２が押されることを抑制し、断熱採光部材１を破損しにくくすることができる。内部圧力とは、内部空間４内の気圧であってよい。内部空間４は、気体が入り得る細孔を有するエアロゲル粒子５とエアロゲル粒子５の隙間に存在する気体とによって占められている。そのため、内部空間４では気圧が存在する。
【００４７】
内部空間４は減圧されていることが好ましい。それにより、内部圧力（内部空間４の気圧）によって面材２を押す力を低減し、断熱採光部材１の破損を抑制することができる。内部圧力は外部気圧より小さいことが好ましい。内部圧力は、１気圧（１０１．３２５ｋＰａ）より小さいことが好ましい。内部圧力は、８０ｋＰａより小さいことがより好ましく、７０ｋＰａより小さいことがさらに好ましい。内部空間４の減圧は、ポンプなどによる減圧処理や、加熱後に冷却することによる温度処理によって行われ得る。内部空間４では、エアロゲル粒子５間の隙間が真空となっていてもよい。それにより、断熱性をより高めることができる。
【００４８】
ここで、内部圧力が外部気圧よりも小さい場合、外部気圧によって面材２が凹む方向に内側に押されることになるが、断熱採光部材１では、内部空間４にエアロゲル粒子５が充填されている。そのため、面材２が内側に押される力を受け止めて、面材２を支持し、面材２が凹んだり破損したりすることを抑制することができる。よって、強度の高い断熱採光部材１を得ることができる。
【００４９】
逆止弁６は、内部空間４と外部とを連通する管構造を有するものであってよい。ただし、逆止弁６は、内部空間４から外部に気体を通すことができるが、外部から内部空間４には気体を通さない構造を有する。逆止弁の方式は、ポペット式、スイング式、ウエハー式、リフト式、ボール式、ダックビル式、のいずれであってもよい。
【００５０】
逆止弁６は、断熱採光部材１の適宜の部位に設けられるものであってよい。図１の例では、逆止弁６は枠材３に設けられている。枠材３に逆止弁６を設けることにより、外観を低下させることなく弁構造を設けることができる。もちろん、面材２に逆止弁６が設けられていてもよい。逆止弁６は、枠材３を貫通するように設けられていてよい。図１では、逆止弁６は上枠材３ａに設けられている。この例では、上枠材３ａは内部空間４を閉塞する蓋材の機能を有する。蓋材に逆止弁６が設けられることにより、容易に弁構造を形成することができる。逆止弁６は、断熱採光部材１の角隅付近に設けられるものであってよい。それにより、逆止弁６が構造的に邪魔になることを抑制して取り扱い性を高めることができる。逆止弁６は枠材３から外方に突出していてもよいし、突出していなくてもよい。図１では、逆止弁６が突出した様子が示されている。図１では、逆止弁６は一つであるが、断熱採光部材１は、複数の逆止弁６を有していてもよい。
【００５１】
逆止弁６は、エアロゲル粒子５を通さないものであることが好ましい。エアロゲル粒子５が通ることが可能であると、エアロゲル粒子５が内部から外部に飛び出してしまうおそれがある。エアロゲル粒子５が外に出ない構造は適宜の構造であってよい。逆止弁６の管の径がエアロゲル粒子５よりも小さくてもよいし、逆止弁６の管にメッシュ状のフィルタが設けられてもよい。ただし、エアロゲル粒子５は詰められて充填されていると、エアロゲル粒子５は、個々の粒子が密接する状態となり、逆止弁６からは外に飛び出しにくくなり得る。そのため、逆止弁６に特別の構造を設けなくても、エアロゲル粒子５が外部に飛び出しにくくなっているのであれば、管の径がエアロゲル粒子５の粒径よりも大きい逆止弁６などを用いることもできる。また、図１の例では、上枠材３ａに逆止弁６が設けられているため重力の作用を受けにくく、エアロゲル粒子５の飛び出しは、枠材３の他の位置（左右又は下の枠材３）に逆止弁６が設けられる場合よりも抑制することができる。
【００５２】
断熱採光部材１では、隣り合う枠材３の境界部分にはシーリングが施されていてもよい。また、枠材３と面材２との境界部分にはシーリングが施されていてもよい。シーリングにより、内部空間４の密閉性を高めることができる。シーリングが施されていると、例えば、外部から内部に空気が流れたり、逆に内部から外部に空気が流れたりすることを抑制することができる。そのため、空気のリーク（漏れ）を抑制し、断熱採光部材１の断熱性と強度を高めることができる。また、シーリングがあると、内部空間４が減圧されている場合には、減圧状態を維持することができる。シーリングは、枠材３と面材２との接着部分、及び、複数の枠材３の接着部分に設けられ得る。シーリングは断熱採光部材１の外周に亘って施されていてもよい。
【００５３】
図２により、断熱採光部材１の製造方法について説明する。図２の方法は、断熱採光部材１を製造する方法の一例であり、断熱採光部材１の製造方法はこの方法に限定されるものではない。
【００５４】
断熱採光部材１の製造にあたっては、まず、第１面材２１と第２面材２２とを対向させて配置する。そして、第１面材２１と第２面材２２との間における外周部の位置に、下枠材３ｂ、左枠材３ｃ及び右枠材３ｄを配置して、接着剤により、第１面材２１と第２面材２２と下枠材３ｂと左枠材３ｃと右枠材３ｄとを接着する。これにより、図２の下側に示すような、第１面材２１と第２面材２２と下枠材３ｂと左枠材３ｃと右枠材３ｄとによって囲まれた内部空間４が開放された箱型で容器状の部材が得られる。
【００５５】
また、別途、上枠材３ａに逆止弁６を取り付ける。逆止弁６の取り付けは、上枠材３ａを貫通するように行うことができる。なお、本例では上枠材３ａに逆止弁６が取り付けられているが、逆止弁６の取り付け位置は、下枠材３ｂ、左枠材３ｃ又は右枠材３ｄであってもよい。また、複数の逆止弁６が設けられてもよい。逆止弁６の取り付けにより、図２の上側に示すような、逆止弁６を有する枠材３（上枠材３ａ）が得られる。
【００５６】
次に、内部空間４に、エアロゲル粒子５を入れる（白抜き矢印）。エアロゲル粒子５は粉末状となっているため、内部空間４に入った際には、重力により落ちて下から積み上がることになる。エアロゲル粒子５の充填性を高めるために、容器状の部材を振動させてもよい。エアロゲル粒子５の充填量は、嵩体積が、閉塞されたときの内部空間４の体積よりも大きくなるようにする。好ましくは、充填するエアロゲル粒子５の嵩体積は、内部空間４の体積の１．０５倍以上にする。エアロゲル粒子５は、左右の枠材３（左枠材３ｃ及び右枠材３ｄ）の上端の位置よりも上に充填されていてもよい。それにより、充填量を高めることができる。なお、図２の例では、上枠材３ａは、左右の枠材３（左枠材３ｃ及び右枠材３ｄ）の上に配置される構造となっている。枠材３においては、上枠材３ａ及び下枠材３ｂが面材２の上下両端において全長に亘る寸法となり、左枠材３ｃ及び右枠材３ｄが面材２の左右両端で、上枠材３ａ及び下枠材３ｂの上下方向の長さ分短い寸法となっている。左右の枠材３（左枠材３ｃ及び右枠材３ｄ）の上端は、面材２の上端よりも低い位置になっている。枠材３の組み方がこのようになることにより、エアロゲル粒子５を充填する際には、内部空間４の体積よりも嵩体積の大きい量のエアロゲル粒子５を容易に充填することができる。
【００５７】
エアロゲル粒子５の充填後、上枠材３ａを第１面材２１と第２面材２２との間に挿入して、接着剤により上枠材３ａと第１面材２１と第２面材２２とを接着する（黒矢印）。このとき、エアロゲル粒子５を押し込むようにして、上枠材３ａを取り付けるようにしてもよい。本例では、上枠材３ａに逆止弁６が設けられている。そのため、内部空間４内の空気を逆止弁６によって逃がすことができるため、内部空間４の気圧が高くなることなく、内部空間４を容易に閉塞することができる。内部空間４は密閉されることが好ましい。
【００５８】
断熱採光部材１の製造にあっては、内部空間４を減圧することが好ましい。内部空間４の減圧は、ポンプなどによる減圧処理や、加熱後に冷却することによる温度処理によって行うことができる。例えば、減圧処理で減圧する場合、内部空間４を閉塞した後、逆止弁６に吸引ポンプの管を接続し、内部の空気を吸引することにより、減圧することができる。また、作製した断熱採光部材１を減圧条件に置いてもよい。断熱採光部材１は逆止弁６を有するため、逆止弁６から内部の空気が放出されて内部空間４が減圧される。あるいは、あらかじめ減圧条件で内部空間４を閉塞しておき、閉塞した後、全体を常圧に戻すようにしてもよい。また、内部空間４を閉塞する際に、内部空間４内の空気を吸い込みながら閉塞してもよい。ただし、この場合、エアロゲル粒子５自体を吸引しないようにする。また、例えば、加熱処理で減圧する場合、作製した断熱採光部材１を加熱し、内部空間４の空気を膨張させることによって空気を逆止弁６から排出し、その後、冷却することにより、内部空間４を減圧することができる。あるいは、あらかじめ内部空間４の内部が高温になった状態で内部空間４を閉塞しておき、閉塞した後、全体を冷却して室温に戻してもよい。内部空間４を高温にする方法としては、空気の温度を高くするようにしてもよく、あるいは、各部材及びエアロゲル粒子５を加熱しておくことにより部材によって囲まれた内部空間４の温度が高くなるようにしてもよい。内部空間４は減圧された後は、逆止弁６の作用によって、外部の空気が内部空間４に入ることが抑制されている。そのため、内部空間４の減圧状態は維持される。
【００５９】
以上により、図１に示すような断熱採光部材１を得ることができる。
【００６０】
断熱採光部材１は、窓、壁、天井、屋根、パーティションなど、適宜の構造物の部材として用いることができる。断熱採光部材１は、建築部材として用いることが好ましい。この場合、断熱採光部材１は、採光建築部材であってよい。また、断熱採光部材１は、建築用途以外の採光性と断熱性とが求められる種々の分野への利用が可能である。例えば、乗物の窓やボディ材などに使用することができる。乗物としては、自動車、電車などの車両や、飛行機、船などが例示される。断熱採光部材１は、製造方法が簡便である。断熱採光部材１は、気圧変動に強い。ただし、気圧が過剰に変動しない方がよいため、断熱採光部材１は、気圧変動の少ない環境での使用が好ましく、例えば、地上で使用することが好ましい。断熱採光部材１は、採光を得ることができ、強度が高く、断熱性に優れている。
【実施例】
【００６１】
（実施例１）
〔材料〕
［面材］
ポリメタクリル酸メチル板（ＰＭＭＡ板）（透明、縦１８０ｍｍ×横１６０ｍｍ×厚み２ｍｍ）、計２枚。
［枠材］
縦枠材：ポリ塩化ビニル棒（ＰＶＣ棒）（断面１２ｍｍ×６ｍｍ角、長さ１６８ｍｍ）、計２本。
横枠材：ポリ塩化ビニル棒（ＰＶＣ棒）（断面１２ｍｍ×６ｍｍ角、長さ１６０ｍｍ）、計２本。
［エアロゲル粒子］
シリカエアロゲル粒子（キャボットジャパン製Ｐ２００、粒径１０〜１２００μｍ）。
［逆止弁］
ダックビル方式（（株）相互理化学硝子製作所製）。
【００６２】
〔断熱採光部材の作製〕
断熱採光部材の作製は平地の常圧環境で行った。まず、面材２枚を、縦枠材２本と横枠材１本とを面材の間の外周部の位置に挟んで対向させて配置し、これらをシアノアクリレート系接着剤により接着した。これにより、図２の下側に示すような、箱型の容器状の部材を作製した。枠材は、長さ６ｍｍの面を面材に接するようにし、長さ１２ｍｍの面が面材の厚み方向に沿うようにした。内部空間となる２つの面材の間の隙間の厚みは、１２ｍｍである。閉塞されたときの内部空間の体積は２９８．４ｍＬである。
【００６３】
別途、上枠材となる横枠材に逆止弁を取り付けた。これにより、図２の上側に示すような、逆止弁を有する枠材（上枠材）を準備した。
【００６４】
次に、容器状の部材に、上部の開口からエアロゲル粒子を流し込んで、エアロゲル粒子を内部空間に充填した。充填したエアロゲル粒子の嵩体積は３１３．３ｍＬとした。
【００６５】
そして、容器状の部材の上部に、逆止弁を有する枠材（上枠材）を取り付けて、内部空間に蓋をした。その際、枠材と面材との隙間及び枠材と枠材との隙間にシアノアクリレート系接着剤を浸み込ませ、部材を接着により固定した。さらに、シリコン系シーリング剤を外周の隙間にすり込んで、薄く塗布した。シーリングにより、密閉性を高め、枠材の接合部や、面材と枠材との接合部でのリークを抑制することができる。
【００６６】
以上により、図１に示す断熱採光部材が得られた。なお、実施例１の断熱採光部材はサンプルであり、実際の断熱採光部材はこれよりも大きい面積のものであってよい。
【００６７】
（比較例１）
エアロゲル粒子を内部空間に充填せず、逆止弁を有さない枠材を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の断熱採光部材を形成した。図３Ｂは、比較例１の断熱採光部材を示している。内部空間４は、エアロゲル粒子が充填されておらず中空である。図３Ａは、比較例１の断熱採光部材を形成するための枠材３を示し、逆止弁を有さない上枠材３ａである。なお、図３における符号は、上記で説明したものと同様である。
【００６８】
（比較例２）
エアロゲル粒子を内部空間に充填しないこと以外は、実施例１と同様にして、比較例２の断熱採光部材を形成した。図４は、比較例２の断熱採光部材を示している。内部空間４は、エアロゲル粒子が充填されておらず中空である。上枠材３ａには逆止弁６が設けられている。なお、図４における符号は、上記で説明したものと同様である。
【００６９】
（比較例３）
エアロゲル粒子の充填量を嵩体積２９８．４ｍＬとしたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例３の断熱採光部材を形成した。比較例３の構造は、図１と同様であるが、エアロゲル粒子５の充填量（嵩体積）が、内部空間４の体積と同じであり、図１の例よりも少なくなっている。
【００７０】
（評価試験）
〔耐圧力変動性試験〕
実施例及び比較例の断熱採光部材を平地で室温２３℃にて密閉容器に入れ、真空ポンプを用いて容器内を７０ｋＰａ（７００ｈＰａ）に減圧して２４時間放置した。その後、一気に大気圧に開放して常圧に戻した。減圧中及び大気圧開放後の断熱採光部材の状態を目視にて観察した。
【００７１】
〔熱伝導率測定〕
耐圧力変動性試験の前後の熱伝導率を、ＮＥＴＺＳＣＨ製「ＨＦＭ４３６  Ｌａｍｂｄａ」を用いて１０℃と３０℃の条件で測定した。
【００７２】
（評価結果）
表１に結果の一覧を示す。
【００７３】
実施例１の断熱採光部材は、エアロゲル粒子が充填されているために熱伝導率が低く、内部空間が中空となった比較例よりも断熱性に優れるものであった。
【００７４】
耐圧力変動性試験では、比較例１は、減圧時に内部圧により内部の気体が膨張し、面材が凸状に反った後、元に戻った。面材が反った後に元に戻ったのは、面材と枠材との接合部の一部が剥がれ、リークが発生したことによるものと考えられる。さらに、比較例１では、大気圧に開放したときに、面材が凹状に反った後、元に戻った。面材が反った後に元に戻ったのは、減圧時のリークによるものと考えられる。比較例２は、減圧時には逆止弁により内部圧力が逃がされて外部圧力との均衡が保たれたため、減圧中においては目立った変化は見られなかったものの、大気圧に戻した際には内部圧力が減圧されたままになっているため、面材に凹みが発生した。比較例３は、作製後、移動等の振動によりエアロゲル粒子が揺さぶられることにより、内部（上部）に僅かに隙間が発生していた。さらに、比較例３では、減圧時には逆止弁により内部圧力が逃がされて外部圧力との均衡が保たれたため、減圧中においては目立った変化は見られなかったものの、大気圧に戻した際には、比較例２と比べて程度は僅かであるが、面材に凹みが発生した。凹みが少なかったのは、内部にエアロゲル粒子が充填されているからと考えられる。
【００７５】
一方、実施例１は、耐圧力変動性試験の一連の過程を通じて目立った変化は見られず、強度に優れるものであった。熱伝導率は、耐圧力変動性試験後に若干低下していた。熱伝導率の低下は、減圧時に内部の空気が逆止弁から外部に出たことによるものと考えられる。この熱伝導率の変化が断熱性に与える影響は少ない。熱伝導率の低下は断熱性にとっては有利になる。なお、実施例１において、耐圧力変動性試験後、逆止弁を破壊して、この断熱採光部材の熱伝導率を測定したところ、０．０２５Ｗ／ｍ・Ｋであり、耐圧力変動性試験前の熱伝導率に戻った。逆止弁を破壊する前の状態においては内部空間の減圧は維持され、逆止弁の破壊により内部空間は大気圧に戻ったものと考えられる。
【００７６】
ここで、実施例１における耐圧力変動性試験後の断熱採光部材は、内部空間が減圧された断熱採光部材である。この断熱採光部材は、強度と断熱性が優れたものとなる。
【００７７】
【表１】
2015134989.tif 000003
【符号の説明】
【００７８】
１    断熱採光部材
２    面材
２１  第１面材
２２  第２面材
３    枠材
３ａ  上枠材
３ｂ  下枠材
３ｃ  左枠材
３ｄ  右枠材
４    内部空間
５    エアロゲル粒子
６    逆止弁
【図１】
2015134989.tif 000004
【図２】
2015134989.tif 000005
【図３】
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【図４】
2015134989.tif 000007