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JP2018169113A - 蓄熱構造体及びそれを用いた蓄熱構造 - Google Patents

蓄熱構造体及びそれを用いた蓄熱構造 Download PDF

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Abstract

【課題】中庸のコストで且つ施工可能な容積を持つ蓄熱構造体を得ることができるようにする。【解決手段】蓄熱構造体１０は、顕熱蓄熱体からなる蓄熱マット１２と、潜熱蓄熱体を封入されてなる蓄熱パック１１とが一体化されており、顕熱蓄熱体は剛性体である。【選択図】図２

Description

本発明は、床構造材、壁構造材及び天井構造材に利用可能な蓄熱構造体並びにそれを用いた蓄熱構造に関する。
近年、床暖房の保温性能の向上や室温変動の安定化による室内の快適性の向上を目的として、住宅及び建築物の床下部分に蓄熱材を配設することが行われている。
この場合、下記の特許文献１のように、床下地の上に小根太を設け、設けた小根太同士間の空間に蓄熱材を配設し、その上に床材を施工する形態が採られることが多い。
特開平１０−１６０１７８号公報
蓄熱材は、一般にラミネートフィルム又は樹脂製の容器に封入された状態で使用される。しかし、ラミネートフィルムは、強度が劣り、施工時の取り扱いによっては破損して、内部の蓄熱材が流出してしまい、新たなラミネートフィルム入り蓄熱材に交換する必要がある。また、樹脂性の容器の場合は、容器自体に厚みがあるため、封入できる蓄熱材の量が少なくなってしまうという問題がある。
蓄熱材には、その蓄熱形態によって、蓄熱材の相変化を伴う潜熱蓄熱と、相変化を伴わない顕熱蓄熱とがある。潜熱蓄熱の場合は、その蓄熱量が、使用する物質の相変化温度を挟んだ温度範囲で最大となるため、潜熱蓄熱材を選択する際には、室温の利用温度範囲に相当する蓄熱材を選択する必要がある。また、潜熱蓄熱材は相対的にコストが高い。
これに対し、顕熱蓄熱の場合は、蓄熱可能温度範囲が連続で且つ広く、どの温度範囲でも、投入エネルギー又は放熱エネルギーと顕熱蓄熱材の温度変化の幅とが比例しているため、顕熱蓄熱材を広い温度範囲で使用することができる。その上、顕熱蓄熱材は相対的に低コストである。
しかしながら、顕熱蓄熱材で大きな熱量を蓄えるには、当該蓄熱材の容積（質量）を大きくするか、温度変動の大きい空間及び部位で使用する必要がある。
このように、潜熱蓄熱材と顕熱蓄熱材とは、それぞれ利点と欠点とが内在している。
本発明は、前記従来の問題を解決し、中庸のコストで且つ施工可能な容積を持つ蓄熱構造体を得られるようにすることを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明は、顕熱蓄熱体と潜熱蓄熱体とを一体化した蓄熱構造体であって、且つ、顕熱蓄熱体は剛性体である構成とする。
これによれば、顕熱蓄熱体と潜熱蓄熱体とを一体化して、相手の欠点を互いに打ち消し合うことにより、互いの利点を活かすことができる。上述したように、例えば、潜熱蓄熱材は小容量で大きい蓄熱量を得られるという利点がある一方、高価で適用温度帯に制限があるという欠点を内在する。また、顕熱蓄熱材は、廉価であるという利点がある一方、大容積（質量）を必要とするという欠点を内在している。これらの蓄熱剤の双方の特性を活かし、中庸なコスト及び容積で、住宅及び建築物の室内の温度変化を緩和させるのに必要な蓄熱性を有する蓄熱構造体を得ることができる。
また、顕熱蓄熱体は、ある程度の剛性を有することにより、潜熱蓄熱体と一体化された蓄熱構造体の施工が容易となり、また、床構造に用いる場合には、通常、床下地の上に設けられる小根太の機能を兼ねることもできるので、部材の点数を削減することも可能となる。
第２の発明は、上記第１の発明において、潜熱蓄熱体は、平面多角形状の容器に封入されており、容器における潜熱蓄熱体が封入された封入部の少なくとも対向する２辺には、外側に延びる接着用耳部が設けられていてもよい。
これによれば、蓄熱構造体の室内側の面（上面）に仕上げ材を施工した場合でも、該仕上げ材の留め具（ビス、釘又はステイプル等）により容器が傷ついたとしても、該容器に封入されている潜熱蓄熱体が漏出することを防止できる。
また、潜熱蓄熱体の接着用耳部を用いて接着により顕熱蓄熱体と一体化させることにより、接着部分の厚み精度によって蓄熱構造体の厚みがばらつくことを防ぐことができる。
第３の発明は、上記第１の発明において、潜熱蓄熱体は、顕熱蓄熱体に設けられた凹部に埋め込まれていてもよい。
これによれば、顕熱蓄熱体の凹部に埋め込まれた潜熱蓄熱体の露出面と、該露出面を囲む顕熱蓄熱体の露出面とをほぼ面一にすることができる。このため、本蓄熱構造体を、例えば、床構造に用いる場合には、小根太を省くことができる。
第４の発明は、上記第１〜第３の発明において、顕熱蓄熱体は、ゴム、塩化ビニル、ポリオレフィン又は合板であってもよい。
これによれば、これらの材料は、施工性に優れると共に、床仕上げ材の下側の空間への収まりが良い。
第５の発明は、上記第４の発明において、顕熱蓄熱体は、ゴムからなる蓄熱マットであってもよい。
これによれば、ゴムからなる蓄熱マットは、遮音性をも有しているため、本蓄熱構造体に遮音機能を持たせることができる。
第６の発明は、上記第１〜第５の発明の蓄熱構造体を用いた蓄熱構造である。
これによれば、本発明に係る蓄熱構造体を構成する顕熱蓄熱材は、ある程度の剛性を有することから、床構造のように水平面に施工する場合に限られず、壁構造のように垂直面に施工する場合にも適用が可能である。すなわち、本蓄熱構造は、蓄熱構造体として垂れ下がる等の不具合が生じないので、容易に施工することができる。
第７の発明は、床下地の上に所定の間隔で施工された複数の小根太と、床下地の上における小根太同士の間の領域に配置された上記第１〜第５の発明の蓄熱構造体とを備えている。
これによれば、本蓄熱構造を蓄熱性床構造として確実に構成することができる。
第８の発明は、床下地の上に施工され、複数の潜熱蓄熱体を保持する板状の顕熱蓄熱体と、顕熱蓄熱体の上における潜熱蓄熱体同士の間に配設された小根太とを備え、潜熱蓄熱体は、上記第１又は第２の発明の潜熱蓄熱体である。
これによれば、小根太を板状の顕熱蓄熱体の上の潜熱蓄熱体同士の間に配置するため、低コストで施工することができる。
第９の発明は、床下地の上に施工された、上記第３の発明の蓄熱構造体を備え、当該蓄熱構造体の上には、床材又は捨て貼り材が直接に施工されている。
これによれば、床下地の上には小根太を施工しないため、低コストで施工することができる。
本発明によれば、中庸のコストで且つ施工可能な容積を持つ蓄熱構造体を得ることができる。
図１は本発明の第１の実施形態に係る蓄熱構造体を示す平面図である。 図２は図１のII−II線における断面図である。 図３は本発明の第１の実施形態の一変形例に係る蓄熱構造体を示す平面図である。 図４は図３のIV−IV線における断面図である。 図５は本発明の第２の実施形態に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図６は本発明の第２の実施形態に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図７は本発明の第２の実施形態に係る蓄熱性床構造における床仕上げ材を固定する際の模式的な部分断面図である。 図８は本発明の第２の実施形態の第１変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図９は本発明の第２の実施形態の第１変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図１０は本発明の第２の実施形態の第２変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図１１は本発明の第２の実施形態の第２変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図１２は本発明の第２の実施形態の第３変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図１３は本発明の第２の実施形態の第３変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図１４は本発明の第２の実施形態の第４変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図１５は本発明の第２の実施形態の第４変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図１６は本発明の第２の実施形態の第５変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図１７は本発明の第２の実施形態の第５変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は第１の実施形態に係る蓄熱構造体であって、図１は平面構成を示し、図２は図１のII−II線における断面構成を示している。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る蓄熱構造体１０は、例えば、平面多角形状で、ラミネートフィルムからなる袋状の容器（パック）に潜熱蓄熱剤（ＰＣＭ：Phase-Change Material）が気密に封入された袋状の蓄熱パック１１と、該蓄熱パック１１をその上面で保持する、板状の顕熱蓄熱材、例えば板状のゴムからなる蓄熱マット１２とから構成されている。ここで、ラミネートフィルムは、公知のものでよく、例えばアルミニウム箔を含むラミネートフィルムを用いることができる。また、蓄熱パック１１の平面形状は、以下に説明するように、平面長方形状の蓄熱マット１２の上に配列される場合には、正方形又は長方形が好ましい。
本実施形態においては、１枚の蓄熱マット１２の上面には、例えば、３つの蓄熱パック１１が一体化されるように保持されている。但し、１枚の蓄熱マット１２上に保持される蓄熱マット１２の数は、１つでもよく４つ以上でもよい。また、蓄熱パック１１は、蓄熱マット１２の長手方向に１列に配置されるだけでなく、２列以上に配置されてもよい。
図１に示すように、蓄熱パック１１には、潜熱蓄熱材の封入部（以下、本体部とも呼ぶ。）における蓄熱マット１２の長手方向に沿って対向する２辺に、それぞれ接着用の耳部１１ａが設けられている。
各蓄熱パック１１は、蓄熱マット１２とは、各蓄熱パック１１の耳部１１ａと、その両面に粘着剤が塗布された、いわゆる両面テープ１３を用いて接着されている。なお、蓄熱パック１１を蓄熱マット１２に保持する留め具は、両面テープ１３に限られず、例えば、接着剤、ステープル又はビスを用いることができる。なお、ステープル及びビスは、蓄熱マット１２の構成材料が、比較的に軟質な材料である場合に有効である。また、留め具として両面テープ又は接着剤を用いる場合には、その留め具の位置は蓄熱パック１１の耳部１１ａに限られない。すなわち、蓄熱パック１１の本体部に傷を付けるおそれがない留め具を用いる場合は、蓄熱パック１１の耳部１１ａではなく、該蓄熱パック１１の本体部と蓄熱マット１２とを接着してもよい。
一方で、蓄熱パック１１の耳部１１ａと蓄熱マット１２との接着を行う場合には、一般的に耳部１１ａと接着層とを併せた合計厚みは、蓄熱パック１１の本体部の厚みよりも薄い。このため、接着層の厚みが蓄熱構造体１０の最大厚みに影響を与えることがなく、耳部１１ａを顕熱蓄熱体と潜熱蓄熱体との接着部とすることにより、厚み精度が安定した製品を得ることができるという長所がある。
ここで、蓄熱パック１１及び蓄熱マット１２の各厚さは、特に問われないが、それぞれ３ｍｍから２４ｍｍ程度が好ましい。また、蓄熱パック１１と蓄熱マット１２とを併せた厚さは３０ｍｍ程度以下が好ましく、さらには６ｍｍから１８ｍｍ程度が好ましい。このようにすると、本実施形態に係る蓄熱構造体１０を床構造に用いる場合に、その施工性及び床下への収まりが良好となる。
また、潜熱蓄熱剤は、公知のものでよく、パックとして封入されることから、マイクロカプセル化されていない潜熱蓄熱剤、及びゲル化された潜熱蓄熱剤等をも使用することができる。この潜熱蓄熱剤としては、例えば、ｎ−オクタデカン、ｎ−ヘキサデカンが主原料のノルマルパラフィンを用いることができる。このノルマルパラフィンは、融点が１８℃から３２℃であり、基本的に融点よりも低い温度で固体となり、融点よりも高い温度で液体となる。この潜熱蓄熱剤の融点温度は、冬季の暖房のためには、暖房設定温度に近い例えば２０℃前後とするのが良い。この潜熱蓄熱剤としてのノルマルパラフィンは、ほぼそのままパックに詰められて使用され、温度変化に応じて固体又は液体に相変化する。このノルマルパラフィンの比重は約０．８である。
ノルマルパラフィン以外の潜熱蓄熱剤には、無機水和塩（酢酸ナトリウム三水和塩、塩化カルシウム六水和塩、硫酸ナトリウム＋水和塩等）、脂肪酸類（パルミチン酸、ミリスチン酸等）、芳香族炭化水素化合物（ベンゼン、ｐ−キシレン等）、エステル化合物（パルミチン酸イソプロピル、ステアリン酸ブチル等）、アルコール類（ステアリルアルコール等）、及びポリアルキレングリコール等を用いることができる。
これに対し、蓄熱マット１２を構成する材料には、ゴム、塩化ビニル、ポリオレフィン又は合板等を用いることができる。ゴムには、一例として、ブタジエンゴム又はスチレンブタジエンゴム等を用いることができ、その容積比熱は、約１３９０ｋＪ／ｍ３・Ｋである。また、床構造に用いられる遮音性能を有するゴム製の複合基材を用いることもできる。以下の［表１］に、種々の材料、その容積比熱及び有効蓄熱厚さを挙げる。
Figure 2018169113
以上のように、本実施形態によると、小容積で蓄熱量を得られる一方、高価な潜熱蓄熱材と、廉価であるが大容積を必要とする顕熱蓄熱材との双方の特性を活かし、中庸なコスト及び容積で、住宅及び建築物の室温変動の緩和に必要な蓄熱性を有する蓄熱構造体を得ることができる。
（第１の実施形態の一変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の一変形例について図面を参照しながら説明する。
図３及び図４は第１の実施形態の一変形例に係る蓄熱構造体であって、図３は平面構成を示し、図４は図３のIV−IV線における断面構成を示している。なお、第１の実施形態で示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことによりその説明を省略する。
図３及び図４に示すように、本変形例に係る蓄熱構造体１０は、蓄熱パック１１が、これを保持する蓄熱マット１２に設けられた凹部１２ａに埋め込まれている。各蓄熱パック１１は、蓄熱マット１２の凹部１２ａの底面における長手方向の両端部に両面テープ１３を用いて接着されて一体化されている。なお、蓄熱パック１１の保持材は、両面テープ１３に限られず、例えば接着剤を用いてもよい。
ここで、蓄熱マット１２の凹部１２ａに埋め込まれた各蓄熱パック１１の露出面である上面と、該上面を囲む蓄熱マット１２の上面とをほぼ面一となるように、又は蓄熱パック１１の上面が蓄熱マット１２の上面よりもやや低くなるように、凹部１２ａの深さを調整するのがよい。このようにすると、本変形例に係る蓄熱構造体１０を、例えば蓄熱性床構造に用いる場合には、小根太を省くことができる。
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図５及び図６は第２の実施形態であって、本発明の蓄熱構造体を用いた蓄熱構造である蓄熱性床構造を示し、図５は平面構成であり、図６は断面構成である。但し、図５は床仕上げ材及びその下の捨貼合板を省略している。
図５及び図６に示すように、本実施形態に係る蓄熱性床構造２０は、床下地である床パネル合板３０の上に互いに間隔をおいて施工された複数の小根太２２と、床パネル合板３０の上における小根太２２同士の間に施工された蓄熱構造体１０と、小根太２２及び蓄熱構造体１０の上に施工された捨貼合板２４と、該捨貼合板２４の上に施工された床仕上げ材２６とを有している。
なお、床パネル合板３０の上には、さらに下地材が施工されてもよい。また、小根太２２及び蓄熱構造体１０の上の捨貼合板２４は、必ずしも施工されなくてもよい。また、床パネル合板３０は、建築物が鉄筋コンクリート構造の場合は、床スラブ又は基礎スラブとなる。
図７に床仕上げ材２６及び捨貼合板２４を小根太２２に固定する際のステープルが小根太２２からずれた場合の模式的な断面構成を拡大して示している。本実施形態においては、小根太２２同士の幅方向の間隔が約２６０ｍｍの場合に、蓄熱パック１１の本体部の幅を約２１０ｍｍとしている。すなわち、小根太２２の側面と蓄熱パック１１の側面との間に約２５ｍｍの余裕を持たせて施工する。これにより、蓄熱構造体１０を小根太２２同士の間に施工し、さらに、蓄熱構造体１０を覆う小根太２２の上に、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６を順次施工する際に、該床仕上げ材２６を固定するステープル３２が小根太２２からずれた場合であっても、ステープル３２は蓄熱パック１１の耳部１１ａに刺さるだけで、蓄熱パック１１の本体部に直接に刺さることはない。従って、蓄熱パック１１の本体部にステープルが刺さって、該蓄熱パック１１が損傷するという不具合を避けることができる。
その上、本実施形態に係る蓄熱性床構造２０には、第１の実施形態に係る蓄熱構造体１０を用いているため、該蓄熱構造体１０の一度の施工で複数の蓄熱パック１１を施工できるので、該蓄熱パック１１の施工効率が向上する。
また、蓄熱パック１１を保持する蓄熱マット１２が、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６の施工時の衝撃を吸収するので、施工中の蓄熱パック１１の破損を防止することができる。
（第２の実施形態の第１変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第１変形例について図面を参照しながら説明する。
図８及び図９は第２の実施形態の第１変形例に係る蓄熱性床構造であって、図８は平面構成であり、図９は断面構成である。但し、図８は床仕上げ材及びその下の捨貼合板を省略している。また、第２の実施形態で示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。以下の変形例でも同様である。
図８及び図９に示すように、第１変形例に係る蓄熱性床構造２０は、蓄熱パック１１の耳部１１ａを小さくして、該蓄熱パック１１の容積を増やしている。従って、該蓄熱パック１１は、その下の蓄熱マット１２とは、両面テープ又は接着剤によって接着されて保持されている。但し、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６を施工する際には、ステープルを小根太２２から大きく外さないようにすることが必要である。
（第２の実施形態の第２変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第２変形例について図面を参照しながら説明する。
図１０及び図１１は第２の実施形態の第２変形例に係る蓄熱性床構造であって、図１０は平面構成であり、図１１は断面構成である。
図１０及び図１１に示すように、第２変形例に係る蓄熱性床構造２０は、第１変形例の蓄熱マット１２よりも平面積が大きい蓄熱マット１２を用いている。これにより、該蓄熱マット１２が遮音性を有している場合には、遮音性能を高めることができる。
なお、本変形例に係る小根太２２の厚さは、蓄熱マット１２の厚さと併せて、ほぼ蓄熱構造体１０の厚さか又はそれよりもやや大きくなるように設定する必要がある。
また、第１変形例と同様に、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６を施工する際には、ステープルを小根太２２から大きく外さないようにすることが必要である。
（第２の実施形態の第３変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第３変形例について図面を参照しながら説明する。
図１２及び図１３は第２の実施形態の第３変形例に係る蓄熱性床構造であって、図１２は平面構成であり、図１３は断面構成である。
図１２及び図１３に示すように、本変形例に係る蓄熱構造体１０は、第１の実施形態の一変形例に係る蓄熱構造体１０を用いている。すなわち、本変形例に係る蓄熱構造体１０は、図３及び図４に示した、蓄熱パック１１が蓄熱マット１２の凹部１２ａに収容された構成を持つ。なお、本変形例においては、蓄熱パック１１の耳部は、特に設けない構成としている。但し、蓄熱パック１１にラミネートフィルムを用いる場合には、耳部１１ａを設ける構成であっても、該耳部１１ａは折り畳めるため、特段の支障はない。
また、本変形例における蓄熱構造体１０を除いた構成は、小根太２２を施工した第２の実施形態と同様の構成である（図６を参照）。
また、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６を施工する際には、ステープルが小根太２２から多少外れても、蓄熱パック１１の小根太２２側の部位には、蓄熱マット１２が介在するため、蓄熱パック１１がステープルによって傷つくおそれは小さい。
（第２の実施形態の第４変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第４変形例について図面を参照しながら説明する。
図１４及び図１５は第２の実施形態の第４変形例に係る蓄熱性床構造であって、図１４は平面構成であり、図１５は断面構成である。
図１４及び図１５に示すように、第４変形例に係る蓄熱性床構造２０は、第３変形例の蓄熱マット１２よりも平面積が大きい蓄熱マット１２を用いている。さらに、各蓄熱パック１１は、蓄熱マット１２に設けられた複数の凹部１２ａにそれぞれ埋め込まれている。
これにより、蓄熱マット１２における各蓄熱パック１１からの露出面が小根太の機能を果たすため、小根太２２の施工を省略することができる。その上、該蓄熱マット１２が遮音性を有している場合には、遮音性能を高めることができる。
（第２の実施形態の第５変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第５変形例について図面を参照しながら説明する。
図１６及び図１７は第２の実施形態の第５変形例に係る蓄熱性床構造であって、図１６は平面構成であり、図１７は断面構成である。
図１６及び図１７に示すように、第５変形例に係る蓄熱性床構造２０は、第４変形例に係る蓄熱構造体１０を上下反転して、すなわち裏返して施工されている。
このようにしても、蓄熱マット１２における凹部１２ａの周囲の部位が小根太の機能を果たすため、小根太２２の施工を省略することができる。その上、該蓄熱マット１２が遮音性を有している場合には、遮音性能を高めることができる。
（その他の実施形態）
本発明に係る蓄熱構造体１０は、床構造に限られず、比較的に軽量な材料を用いたり、厚さを低減したりすれば、天井構造にも適用可能である。
さらに、蓄熱マット１２は、ある程度の剛性を有するため、床構造及び天井構造のように水平面に施工する場合に限られず、壁構造のように垂直面に施工する場合にも適用が可能である。すなわち、本発明に係る蓄熱構造２０は、蓄熱構造体として垂れ下がる等の不具合を生じることがないので、垂直面への施工が容易となる。
本発明に係る蓄熱構造体及びそれを用いた蓄熱構造は、中庸のコストで且つ施工可能な容積を持つ蓄熱構造体を得られるので、極めて有用であり、産業上の利用可能性が高い。
１０ 蓄熱構造体
１１ 蓄熱パック
１１ａ 耳部（接着用耳部）
１２ 蓄熱マット
１２ａ 凹部
１３ 両面テープ
２０ 蓄熱性床構造（蓄熱構造）
２２ 小根太
２４ 捨貼合板
２６ 床仕上げ材
３０ 床パネル合板（床下地）
本発明は、床構造材、壁構造材及び天井構造材に利用可能な蓄熱構造体並びにそれを用いた蓄熱構造に関する。
近年、床暖房の保温性能の向上や室温変動の安定化による室内の快適性の向上を目的として、住宅及び建築物の床下部分に蓄熱材を配設することが行われている。
この場合、下記の特許文献１のように、床下地の上に小根太を設け、設けた小根太同士間の空間に蓄熱材を配設し、その上に床材を施工する形態が採られることが多い。
特開平１０−１６０１７８号公報
蓄熱材は、一般にラミネートフィルム又は樹脂製の容器に封入された状態で使用される。しかし、ラミネートフィルムは、強度が劣り、施工時の取り扱いによっては破損して、内部の蓄熱材が流出してしまい、新たなラミネートフィルム入り蓄熱材に交換する必要がある。また、樹脂性の容器の場合は、容器自体に厚みがあるため、封入できる蓄熱材の量が少なくなってしまうという問題がある。
蓄熱材には、その蓄熱形態によって、蓄熱材の相変化を伴う潜熱蓄熱と、相変化を伴わない顕熱蓄熱とがある。潜熱蓄熱の場合は、その蓄熱量が、使用する物質の相変化温度を挟んだ温度範囲で最大となるため、潜熱蓄熱材を選択する際には、室温の利用温度範囲に相当する蓄熱材を選択する必要がある。また、潜熱蓄熱材は相対的にコストが高い。
これに対し、顕熱蓄熱の場合は、蓄熱可能温度範囲が連続で且つ広く、どの温度範囲でも、投入エネルギー又は放熱エネルギーと顕熱蓄熱材の温度変化の幅とが比例しているため、顕熱蓄熱材を広い温度範囲で使用することができる。その上、顕熱蓄熱材は相対的に低コストである。
しかしながら、顕熱蓄熱材で大きな熱量を蓄えるには、当該蓄熱材の容積（質量）を大きくするか、温度変動の大きい空間及び部位で使用する必要がある。
このように、潜熱蓄熱材と顕熱蓄熱材とは、それぞれ利点と欠点とが内在している。
本発明は、前記従来の問題を解決し、中庸のコストで且つ施工可能な容積を持つ蓄熱構造体を得られるようにすることを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明は、下地材上に互いに間隔をあけて配置された複数の小根太を有する床構造、天井構造、または壁構造に施工するための蓄熱構造体であって、下地材上に配置され、顕熱蓄熱体からなる略板状の蓄熱マットと、蓄熱マットの上に保持された状態で一体に形成され、潜熱蓄熱剤を容器の封入部内に封入した蓄熱パックと、を備え、顕熱蓄熱体は剛性を有するゴム、塩化ビニル、ポレオレフィンのいずれか１種からなり、蓄熱マットは、蓄熱パックよりも大きく形成されかつ該蓄熱パックの周縁部外側に該蓄熱パックが位置しない部分を含むように下地材に沿った方向に連続して延びており、蓄熱パックは、蓄熱構造体が下地材上に施工された状態で、該蓄熱パックの側面と前記小根太の側面との間に間隙が設けられるように蓄熱マットの上に保持された状態で一体に形成されている構成とする。
これによれば、顕熱蓄熱体と潜熱蓄熱体とを一体化して、相手の欠点を互いに打ち消し合うことにより、互いの利点を活かすことができる。上述したように、例えば、潜熱蓄熱材は小容量で大きい蓄熱量を得られるという利点がある一方、高価で適用温度帯に制限があるという欠点を内在する。また、顕熱蓄熱材は、廉価であるという利点がある一方、大容積（質量）を必要とするという欠点を内在している。これらの蓄熱剤の双方の特性を活かし、中庸なコスト及び容積で、住宅及び建築物の室内の温度変化を緩和させるのに必要な蓄熱性を有する蓄熱構造体を得ることができる。
また、顕熱蓄熱体は、ある程度の剛性を有することにより、潜熱蓄熱体と一体化された蓄熱構造体の施工が容易となり、また、床構造に用いる場合には、通常、床下地の上に設けられる小根太の機能を兼ねることもできるので、部材の点数を削減することも可能となる。
第２の発明は、上記第１の発明において、容器における封入部の少なくとも対向する２辺には、外側に延びて該容器を蓄熱マットに接合するための接着用耳部が設けられていてもよい。
これによれば、蓄熱構造体の室内側の面（上面）に仕上げ材を施工した場合でも、該仕上げ材の留め具（ビス、釘又はステイプル等）により容器が傷ついたとしても、該容器に封入されている潜熱蓄熱体が漏出することを防止できる。
また、潜熱蓄熱体の接着用耳部を用いて接着により顕熱蓄熱体と一体化させることにより、接着部分の厚み精度によって蓄熱構造体の厚みがばらつくことを防ぐことができる。
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、顕熱蓄熱体は、遮音性能を有するゴム製の複合基材からなるものであってもよい。
これによれば、顕熱蓄熱体からなる蓄熱マットは、遮音性をも有しているため、本蓄熱構造体に遮音機能を持たせることができる。
第４の発明は、上記第１〜第３の発明の蓄熱構造体を用いた蓄熱構造である。
これによれば、本発明に係る蓄熱構造体を構成する顕熱蓄熱材は、ある程度の剛性を有することから、床構造のように水平面に施工する場合に限られず、壁構造のように垂直面に施工する場合にも適用が可能である。すなわち、本蓄熱構造は、蓄熱構造体として垂れ下がる等の不具合が生じないので、容易に施工することができる。
第５の発明は、床構造の下地材となる床下地の上に所定の間隔で施工された複数の小根太と、床下地の上における小根太同士の間の領域に配置された上記第１〜第３の発明の蓄熱構造体と、蓄熱構造体の上に施工された床仕上げ材と、を備えた蓄熱構造であって、蓄熱構造体は、蓄熱パックの側面と前記小根太の側面との間に所定の間隙が設けられるように施工されている。
これによれば、本蓄熱構造を蓄熱性床構造として確実に構成することができる。
第６の発明は、床構造の下地材となる床下地の上に配置された第１〜第３の発明のいずれかの蓄熱構造体と、蓄熱構造体の上に施工され、各々が蓄熱パックの側方に位置するように互いに間隔をあけて配置された複数の小根太と、蓄熱構造体および複数の小根太の上に施工された床仕上げ材と、を備えた蓄熱構造であって、蓄熱構造体は、蓄熱パックの側面と小根太の側面との間に所定の間隙が設けられるように施工されており、蓄熱マットは、床下地と各小根太との間に介在するように該床下地に沿った方向に連続して延びている。
これによれば、小根太を板状の顕熱蓄熱体の上の潜熱蓄熱体同士の間に配置するため、低コストで施工することができる。
第７の発明は、第５または第６の発明の蓄熱構造において、当該蓄熱構造体の上には捨て貼り材が直接に施工されている。
これによれば、床下地の上には小根太を施工しないため、低コストで施工することができる。
本発明によれば、中庸のコストで且つ施工可能な容積を持つ蓄熱構造体を得ることができる。
図１は本発明の第１の実施形態に係る蓄熱構造体を示す平面図である。 図２は図１のII−II線における断面図である。 図３は本発明の第１の実施形態の一変形例に係る蓄熱構造体を示す平面図である。 図４は図３のIV−IV線における断面図である。 図５は本発明の第２の実施形態に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図６は本発明の第２の実施形態に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図７は本発明の第２の実施形態に係る蓄熱性床構造における床仕上げ材を固定する際の模式的な部分断面図である。 図８は本発明の第２の実施形態の第１変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図９は本発明の第２の実施形態の第１変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図１０は本発明の第２の実施形態の第２変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図１１は本発明の第２の実施形態の第２変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図１２は本発明の第２の実施形態の第３変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図１３は本発明の第２の実施形態の第３変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図１４は本発明の第２の実施形態の第４変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図１５は本発明の第２の実施形態の第４変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図１６は本発明の第２の実施形態の第５変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図１７は本発明の第２の実施形態の第５変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は第１の実施形態に係る蓄熱構造体であって、図１は平面構成を示し、図２は図１のII−II線における断面構成を示している。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る蓄熱構造体１０は、例えば、平面多角形状で、ラミネートフィルムからなる袋状の容器（パック）に潜熱蓄熱剤（ＰＣＭ：Phase-Change Material）が気密に封入された袋状の蓄熱パック１１と、該蓄熱パック１１をその上面で保持する、板状の顕熱蓄熱材、例えば板状のゴムからなる蓄熱マット１２とから構成されている。ここで、ラミネートフィルムは、公知のものでよく、例えばアルミニウム箔を含むラミネートフィルムを用いることができる。また、蓄熱パック１１の平面形状は、以下に説明するように、平面長方形状の蓄熱マット１２の上に配列される場合には、正方形又は長方形が好ましい。
本実施形態においては、１枚の蓄熱マット１２の上面には、例えば、３つの蓄熱パック１１が一体化されるように保持されている。但し、１枚の蓄熱マット１２上に保持される蓄熱マット１２の数は、１つでもよく４つ以上でもよい。また、蓄熱パック１１は、蓄熱マット１２の長手方向に１列に配置されるだけでなく、２列以上に配置されてもよい。
図１に示すように、蓄熱パック１１には、潜熱蓄熱材の封入部（以下、本体部とも呼ぶ。）における蓄熱マット１２の長手方向に沿って対向する２辺に、それぞれ接着用の耳部１１ａが設けられている。
各蓄熱パック１１は、蓄熱マット１２とは、各蓄熱パック１１の耳部１１ａと、その両面に粘着剤が塗布された、いわゆる両面テープ１３を用いて接着されている。なお、蓄熱パック１１を蓄熱マット１２に保持する留め具は、両面テープ１３に限られず、例えば、接着剤、ステープル又はビスを用いることができる。なお、ステープル及びビスは、蓄熱マット１２の構成材料が、比較的に軟質な材料である場合に有効である。また、留め具として両面テープ又は接着剤を用いる場合には、その留め具の位置は蓄熱パック１１の耳部１１ａに限られない。すなわち、蓄熱パック１１の本体部に傷を付けるおそれがない留め具を用いる場合は、蓄熱パック１１の耳部１１ａではなく、該蓄熱パック１１の本体部と蓄熱マット１２とを接着してもよい。
一方で、蓄熱パック１１の耳部１１ａと蓄熱マット１２との接着を行う場合には、一般的に耳部１１ａと接着層とを併せた合計厚みは、蓄熱パック１１の本体部の厚みよりも薄い。このため、接着層の厚みが蓄熱構造体１０の最大厚みに影響を与えることがなく、耳部１１ａを顕熱蓄熱体と潜熱蓄熱体との接着部とすることにより、厚み精度が安定した製品を得ることができるという長所がある。
ここで、蓄熱パック１１及び蓄熱マット１２の各厚さは、特に問われないが、それぞれ３ｍｍから２４ｍｍ程度が好ましい。また、蓄熱パック１１と蓄熱マット１２とを併せた厚さは３０ｍｍ程度以下が好ましく、さらには６ｍｍから１８ｍｍ程度が好ましい。このようにすると、本実施形態に係る蓄熱構造体１０を床構造に用いる場合に、その施工性及び床下への収まりが良好となる。
また、潜熱蓄熱剤は、公知のものでよく、パックとして封入されることから、マイクロカプセル化されていない潜熱蓄熱剤、及びゲル化された潜熱蓄熱剤等をも使用することができる。この潜熱蓄熱剤としては、例えば、ｎ−オクタデカン、ｎ−ヘキサデカンが主原料のノルマルパラフィンを用いることができる。このノルマルパラフィンは、融点が１８℃から３２℃であり、基本的に融点よりも低い温度で固体となり、融点よりも高い温度で液体となる。この潜熱蓄熱剤の融点温度は、冬季の暖房のためには、暖房設定温度に近い例えば２０℃前後とするのが良い。この潜熱蓄熱剤としてのノルマルパラフィンは、ほぼそのままパックに詰められて使用され、温度変化に応じて固体又は液体に相変化する。このノルマルパラフィンの比重は約０．８である。
ノルマルパラフィン以外の潜熱蓄熱剤には、無機水和塩（酢酸ナトリウム三水和塩、塩化カルシウム六水和塩、硫酸ナトリウム＋水和塩等）、脂肪酸類（パルミチン酸、ミリスチン酸等）、芳香族炭化水素化合物（ベンゼン、ｐ−キシレン等）、エステル化合物（パルミチン酸イソプロピル、ステアリン酸ブチル等）、アルコール類（ステアリルアルコール等）、及びポリアルキレングリコール等を用いることができる。
これに対し、蓄熱マット１２を構成する材料には、ゴム、塩化ビニル、ポリオレフィン又は合板等を用いることができる。ゴムには、一例として、ブタジエンゴム又はスチレンブタジエンゴム等を用いることができ、その容積比熱は、約１３９０ｋＪ／ｍ３・Ｋである。また、床構造に用いられる遮音性能を有するゴム製の複合基材を用いることもできる。以下の［表１］に、種々の材料、その容積比熱及び有効蓄熱厚さを挙げる。
Figure 2018169113
以上のように、本実施形態によると、小容積で蓄熱量を得られる一方、高価な潜熱蓄熱材と、廉価であるが大容積を必要とする顕熱蓄熱材との双方の特性を活かし、中庸なコスト及び容積で、住宅及び建築物の室温変動の緩和に必要な蓄熱性を有する蓄熱構造体を得ることができる。
（第１の実施形態の一変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の一変形例について図面を参照しながら説明する。
図３及び図４は第１の実施形態の一変形例に係る蓄熱構造体であって、図３は平面構成を示し、図４は図３のIV−IV線における断面構成を示している。なお、第１の実施形態で示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことによりその説明を省略する。
図３及び図４に示すように、本変形例に係る蓄熱構造体１０は、蓄熱パック１１が、これを保持する蓄熱マット１２に設けられた凹部１２ａに埋め込まれている。各蓄熱パック１１は、蓄熱マット１２の凹部１２ａの底面における長手方向の両端部に両面テープ１３を用いて接着されて一体化されている。なお、蓄熱パック１１の保持材は、両面テープ１３に限られず、例えば接着剤を用いてもよい。
ここで、蓄熱マット１２の凹部１２ａに埋め込まれた各蓄熱パック１１の露出面である上面と、該上面を囲む蓄熱マット１２の上面とをほぼ面一となるように、又は蓄熱パック１１の上面が蓄熱マット１２の上面よりもやや低くなるように、凹部１２ａの深さを調整するのがよい。このようにすると、本変形例に係る蓄熱構造体１０を、例えば蓄熱性床構造に用いる場合には、小根太を省くことができる。
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図５及び図６は第２の実施形態であって、本発明の蓄熱構造体を用いた蓄熱構造である蓄熱性床構造を示し、図５は平面構成であり、図６は断面構成である。但し、図５は床仕上げ材及びその下の捨貼合板を省略している。
図５及び図６に示すように、本実施形態に係る蓄熱性床構造２０は、床下地である床パネル合板３０の上に互いに間隔をおいて施工された複数の小根太２２と、床パネル合板３０の上における小根太２２同士の間に施工された蓄熱構造体１０と、小根太２２及び蓄熱構造体１０の上に施工された捨貼合板２４と、該捨貼合板２４の上に施工された床仕上げ材２６とを有している。
なお、床パネル合板３０の上には、さらに下地材が施工されてもよい。また、小根太２２及び蓄熱構造体１０の上の捨貼合板２４は、必ずしも施工されなくてもよい。また、床パネル合板３０は、建築物が鉄筋コンクリート構造の場合は、床スラブ又は基礎スラブとなる。
図７に床仕上げ材２６及び捨貼合板２４を小根太２２に固定する際のステープルが小根太２２からずれた場合の模式的な断面構成を拡大して示している。本実施形態においては、小根太２２同士の幅方向の間隔が約２６０ｍｍの場合に、蓄熱パック１１の本体部の幅を約２１０ｍｍとしている。すなわち、小根太２２の側面と蓄熱パック１１の側面との間に約２５ｍｍの余裕を持たせて施工する。これにより、蓄熱構造体１０を小根太２２同士の間に施工し、さらに、蓄熱構造体１０を覆う小根太２２の上に、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６を順次施工する際に、該床仕上げ材２６を固定するステープル３２が小根太２２からずれた場合であっても、ステープル３２は蓄熱パック１１の耳部１１ａに刺さるだけで、蓄熱パック１１の本体部に直接に刺さることはない。従って、蓄熱パック１１の本体部にステープルが刺さって、該蓄熱パック１１が損傷するという不具合を避けることができる。
その上、本実施形態に係る蓄熱性床構造２０には、第１の実施形態に係る蓄熱構造体１０を用いているため、該蓄熱構造体１０の一度の施工で複数の蓄熱パック１１を施工できるので、該蓄熱パック１１の施工効率が向上する。
また、蓄熱パック１１を保持する蓄熱マット１２が、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６の施工時の衝撃を吸収するので、施工中の蓄熱パック１１の破損を防止することができる。
（第２の実施形態の第１変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第１変形例について図面を参照しながら説明する。
図８及び図９は第２の実施形態の第１変形例に係る蓄熱性床構造であって、図８は平面構成であり、図９は断面構成である。但し、図８は床仕上げ材及びその下の捨貼合板を省略している。また、第２の実施形態で示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。以下の変形例でも同様である。
図８及び図９に示すように、第１変形例に係る蓄熱性床構造２０は、蓄熱パック１１の耳部１１ａを小さくして、該蓄熱パック１１の容積を増やしている。従って、該蓄熱パック１１は、その下の蓄熱マット１２とは、両面テープ又は接着剤によって接着されて保持されている。但し、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６を施工する際には、ステープルを小根太２２から大きく外さないようにすることが必要である。
（第２の実施形態の第２変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第２変形例について図面を参照しながら説明する。
図１０及び図１１は第２の実施形態の第２変形例に係る蓄熱性床構造であって、図１０は平面構成であり、図１１は断面構成である。
図１０及び図１１に示すように、第２変形例に係る蓄熱性床構造２０は、第１変形例の蓄熱マット１２よりも平面積が大きい蓄熱マット１２を用いている。これにより、該蓄熱マット１２が遮音性を有している場合には、遮音性能を高めることができる。
なお、本変形例に係る小根太２２の厚さは、蓄熱マット１２の厚さと併せて、ほぼ蓄熱構造体１０の厚さか又はそれよりもやや大きくなるように設定する必要がある。
また、第１変形例と同様に、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６を施工する際には、ステープルを小根太２２から大きく外さないようにすることが必要である。
（第２の実施形態の第３変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第３変形例について図面を参照しながら説明する。
図１２及び図１３は第２の実施形態の第３変形例に係る蓄熱性床構造であって、図１２は平面構成であり、図１３は断面構成である。
図１２及び図１３に示すように、本変形例に係る蓄熱構造体１０は、第１の実施形態の一変形例に係る蓄熱構造体１０を用いている。すなわち、本変形例に係る蓄熱構造体１０は、図３及び図４に示した、蓄熱パック１１が蓄熱マット１２の凹部１２ａに収容された構成を持つ。なお、本変形例においては、蓄熱パック１１の耳部は、特に設けない構成としている。但し、蓄熱パック１１にラミネートフィルムを用いる場合には、耳部１１ａを設ける構成であっても、該耳部１１ａは折り畳めるため、特段の支障はない。
また、本変形例における蓄熱構造体１０を除いた構成は、小根太２２を施工した第２の実施形態と同様の構成である（図６を参照）。
また、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６を施工する際には、ステープルが小根太２２から多少外れても、蓄熱パック１１の小根太２２側の部位には、蓄熱マット１２が介在するため、蓄熱パック１１がステープルによって傷つくおそれは小さい。
（第２の実施形態の第４変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第４変形例について図面を参照しながら説明する。
図１４及び図１５は第２の実施形態の第４変形例に係る蓄熱性床構造であって、図１４は平面構成であり、図１５は断面構成である。
図１４及び図１５に示すように、第４変形例に係る蓄熱性床構造２０は、第３変形例の蓄熱マット１２よりも平面積が大きい蓄熱マット１２を用いている。さらに、各蓄熱パック１１は、蓄熱マット１２に設けられた複数の凹部１２ａにそれぞれ埋め込まれている。
これにより、蓄熱マット１２における各蓄熱パック１１からの露出面が小根太の機能を果たすため、小根太２２の施工を省略することができる。その上、該蓄熱マット１２が遮音性を有している場合には、遮音性能を高めることができる。
（第２の実施形態の第５変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第５変形例について図面を参照しながら説明する。
図１６及び図１７は第２の実施形態の第５変形例に係る蓄熱性床構造であって、図１６は平面構成であり、図１７は断面構成である。
図１６及び図１７に示すように、第５変形例に係る蓄熱性床構造２０は、第４変形例に係る蓄熱構造体１０を上下反転して、すなわち裏返して施工されている。
このようにしても、蓄熱マット１２における凹部１２ａの周囲の部位が小根太の機能を果たすため、小根太２２の施工を省略することができる。その上、該蓄熱マット１２が遮音性を有している場合には、遮音性能を高めることができる。
（その他の実施形態）
本発明に係る蓄熱構造体１０は、床構造に限られず、比較的に軽量な材料を用いたり、厚さを低減したりすれば、天井構造にも適用可能である。
さらに、蓄熱マット１２は、ある程度の剛性を有するため、床構造及び天井構造のように水平面に施工する場合に限られず、壁構造のように垂直面に施工する場合にも適用が可能である。すなわち、本発明に係る蓄熱構造２０は、蓄熱構造体として垂れ下がる等の不具合を生じることがないので、垂直面への施工が容易となる。
本発明に係る蓄熱構造体及びそれを用いた蓄熱構造は、中庸のコストで且つ施工可能な容積を持つ蓄熱構造体を得られるので、極めて有用であり、産業上の利用可能性が高い。
１０ 蓄熱構造体
１１ 蓄熱パック
１１ａ 耳部（接着用耳部）
１２ 蓄熱マット
１２ａ 凹部
１３ 両面テープ
２０ 蓄熱性床構造（蓄熱構造）
２２ 小根太
２４ 捨貼合板
２６ 床仕上げ材
３０ 床パネル合板（床下地）
本発明は、床構造材、壁構造材及び天井構造材に利用可能な蓄熱構造体並びにそれを用いた蓄熱構造に関する。
近年、床暖房の保温性能の向上や室温変動の安定化による室内の快適性の向上を目的として、住宅及び建築物の床下部分に蓄熱材を配設することが行われている。
この場合、下記の特許文献１のように、床下地の上に小根太を設け、設けた小根太同士間の空間に蓄熱材を配設し、その上に床材を施工する形態が採られることが多い。
特開平１０−１６０１７８号公報
蓄熱材は、一般にラミネートフィルム又は樹脂製の容器に封入された状態で使用される。しかし、ラミネートフィルムは、強度が劣り、施工時の取り扱いによっては破損して、内部の蓄熱材が流出してしまい、新たなラミネートフィルム入り蓄熱材に交換する必要がある。また、樹脂性の容器の場合は、容器自体に厚みがあるため、封入できる蓄熱材の量が少なくなってしまうという問題がある。
蓄熱材には、その蓄熱形態によって、蓄熱材の相変化を伴う潜熱蓄熱と、相変化を伴わない顕熱蓄熱とがある。潜熱蓄熱の場合は、その蓄熱量が、使用する物質の相変化温度を挟んだ温度範囲で最大となるため、潜熱蓄熱材を選択する際には、室温の利用温度範囲に相当する蓄熱材を選択する必要がある。また、潜熱蓄熱材は相対的にコストが高い。
これに対し、顕熱蓄熱の場合は、蓄熱可能温度範囲が連続で且つ広く、どの温度範囲でも、投入エネルギー又は放熱エネルギーと顕熱蓄熱材の温度変化の幅とが比例しているため、顕熱蓄熱材を広い温度範囲で使用することができる。その上、顕熱蓄熱材は相対的に低コストである。
しかしながら、顕熱蓄熱材で大きな熱量を蓄えるには、当該蓄熱材の容積（質量）を大きくするか、温度変動の大きい空間及び部位で使用する必要がある。
このように、潜熱蓄熱材と顕熱蓄熱材とは、それぞれ利点と欠点とが内在している。
本発明は、前記従来の問題を解決し、中庸のコストで且つ施工可能な容積を持つ蓄熱構造体を得られるようにすることを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明は、下地材上に互いに間隔をあけて配置された複数の小根太を有する床構造、天井構造、または壁構造に施工するための蓄熱構造体であって、下地材上に配置され、剛性を有するゴム、塩化ビニル、ポレオレフィンのいずれか１種で構成された顕熱蓄熱体からなりかつ厚みが３ｍｍから２４ｍｍとなる略板状の蓄熱マットと、蓄熱マットの上に保持された状態で一体に形成され、潜熱蓄熱剤を容器の封入部内に封入した蓄熱パックと、を備え、蓄熱マットは、蓄熱パックよりも大きい平面視で矩形状に形成されかつ該蓄熱パックの周縁部外側に該蓄熱パックが位置しない部分を含むように下地材に沿った方向に連続して延びており、蓄熱パックは、蓄熱構造体が下地材上に施工された状態で、該蓄熱パックの側面と前記小根太の側面との間に間隙が設けられるように蓄熱マットの上に保持された状態で一体に形成されている構成とする。
これによれば、顕熱蓄熱体と潜熱蓄熱体とを一体化して、相手の欠点を互いに打ち消し合うことにより、互いの利点を活かすことができる。上述したように、例えば、潜熱蓄熱材は小容量で大きい蓄熱量を得られるという利点がある一方、高価で適用温度帯に制限があるという欠点を内在する。また、顕熱蓄熱材は、廉価であるという利点がある一方、大容積（質量）を必要とするという欠点を内在している。これらの蓄熱剤の双方の特性を活かし、中庸なコスト及び容積で、住宅及び建築物の室内の温度変化を緩和させるのに必要な蓄熱性を有する蓄熱構造体を得ることができる。
また、顕熱蓄熱体は、ある程度の剛性を有することにより、潜熱蓄熱体と一体化された蓄熱構造体の施工が容易となり、また、床構造に用いる場合には、通常、床下地の上に設けられる小根太の機能を兼ねることもできるので、部材の点数を削減することも可能となる。
第２の発明は、上記第１の発明において、容器における封入部の少なくとも対向する２辺には、外側に延びて該容器を蓄熱マットに接合するための接着用耳部が設けられていてもよい。
これによれば、蓄熱構造体の室内側の面（上面）に仕上げ材を施工した場合でも、該仕上げ材の留め具（ビス、釘又はステイプル等）により容器が傷ついたとしても、該容器に封入されている潜熱蓄熱体が漏出することを防止できる。
また、潜熱蓄熱体の接着用耳部を用いて接着により顕熱蓄熱体と一体化させることにより、接着部分の厚み精度によって蓄熱構造体の厚みがばらつくことを防ぐことができる。
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、顕熱蓄熱体は、遮音性能を有する
ゴム製の複合基材からなるものであってもよい。
これによれば、顕熱蓄熱体からなる蓄熱マットは、遮音性をも有しているため、本蓄熱構造体に遮音機能を持たせることができる。
第４の発明は、上記第１〜第３の発明の蓄熱構造体を用いた蓄熱構造である。
これによれば、本発明に係る蓄熱構造体を構成する顕熱蓄熱材は、ある程度の剛性を有することから、床構造のように水平面に施工する場合に限られず、壁構造のように垂直面に施工する場合にも適用が可能である。すなわち、本蓄熱構造は、蓄熱構造体として垂れ下がる等の不具合が生じないので、容易に施工することができる。
第５の発明は、床構造の下地材となる床下地の上に所定の間隔で施工された複数の小根太と、床下地の上における小根太同士の間の領域に配置された上記第１〜第３の発明の蓄熱構造体と、蓄熱構造体の上に施工された床仕上げ材と、を備えた蓄熱構造であって、蓄熱構造体は、蓄熱パックの側面と前記小根太の側面との間に所定の間隙が設けられるように施工されている。
これによれば、本蓄熱構造を蓄熱性床構造として確実に構成することができる。
第６の発明は、床構造の下地材となる床下地の上に配置された第１〜第３の発明のいずれかの蓄熱構造体と、蓄熱構造体の上に施工され、各々が蓄熱パックの側方に位置するように互いに間隔をあけて配置された複数の小根太と、蓄熱構造体および複数の小根太の上に施工された床仕上げ材と、を備えた蓄熱構造であって、蓄熱構造体は、蓄熱パックの側面と小根太の側面との間に所定の間隙が設けられるように施工されており、蓄熱マットは、床下地と各小根太との間に介在するように該床下地に沿った方向に連続して延びている。
これによれば、小根太を板状の顕熱蓄熱体の上の潜熱蓄熱体同士の間に配置するため、低コストで施工することができる。
第７の発明は、第５または第６の発明の蓄熱構造において、当該蓄熱構造体の上には捨て貼り材が直接に施工されている。
これによれば、床下地の上には小根太を施工しないため、低コストで施工することができる。
本発明によれば、中庸のコストで且つ施工可能な容積を持つ蓄熱構造体を得ることができる。
図１は本発明の第１の実施形態に係る蓄熱構造体を示す平面図である。 図２は図１のII−II線における断面図である。 図３は本発明の第１の実施形態の一変形例に係る蓄熱構造体を示す平面図である。 図４は図３のIV−IV線における断面図である。 図５は本発明の第２の実施形態に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図６は本発明の第２の実施形態に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図７は本発明の第２の実施形態に係る蓄熱性床構造における床仕上げ材を固定する際の模式的な部分断面図である。 図８は本発明の第２の実施形態の第１変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図９は本発明の第２の実施形態の第１変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図１０は本発明の第２の実施形態の第２変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図１１は本発明の第２の実施形態の第２変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図１２は本発明の第２の実施形態の第３変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図１３は本発明の第２の実施形態の第３変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図１４は本発明の第２の実施形態の第４変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図１５は本発明の第２の実施形態の第４変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。 図１６は本発明の第２の実施形態の第５変形例に係る蓄熱性床構造を示す平面図である。 図１７は本発明の第２の実施形態の第５変形例に係る蓄熱性床構造を示す断面図である。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は第１の実施形態に係る蓄熱構造体であって、図１は平面構成を示し、図２は図１のII−II線における断面構成を示している。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る蓄熱構造体１０は、例えば、平面多角形状で、ラミネートフィルムからなる袋状の容器（パック）に潜熱蓄熱剤（ＰＣＭ：Phase-Change Material）が気密に封入された袋状の蓄熱パック１１と、該蓄熱パック１１をその上面で保持する、板状の顕熱蓄熱材、例えば板状のゴムからなる蓄熱マット１２とから構成されている。ここで、ラミネートフィルムは、公知のものでよく、例えばアルミニウム箔を含むラミネートフィルムを用いることができる。また、蓄熱パック１１の平面形状は、以下に説明するように、平面長方形状の蓄熱マット１２の上に配列される場合には、正方形又は長方形が好ましい。
本実施形態においては、１枚の蓄熱マット１２の上面には、例えば、３つの蓄熱パック１１が一体化されるように保持されている。但し、１枚の蓄熱マット１２上に保持される蓄熱マット１２の数は、１つでもよく４つ以上でもよい。また、蓄熱パック１１は、蓄熱マット１２の長手方向に１列に配置されるだけでなく、２列以上に配置されてもよい。
図１に示すように、蓄熱パック１１には、潜熱蓄熱材の封入部（以下、本体部とも呼ぶ。）における蓄熱マット１２の長手方向に沿って対向する２辺に、それぞれ接着用の耳部１１ａが設けられている。
各蓄熱パック１１は、蓄熱マット１２とは、各蓄熱パック１１の耳部１１ａと、その両面に粘着剤が塗布された、いわゆる両面テープ１３を用いて接着されている。なお、蓄熱パック１１を蓄熱マット１２に保持する留め具は、両面テープ１３に限られず、例えば、接着剤、ステープル又はビスを用いることができる。なお、ステープル及びビスは、蓄熱マット１２の構成材料が、比較的に軟質な材料である場合に有効である。また、留め具として両面テープ又は接着剤を用いる場合には、その留め具の位置は蓄熱パック１１の耳部１１ａに限られない。すなわち、蓄熱パック１１の本体部に傷を付けるおそれがない留め具を用いる場合は、蓄熱パック１１の耳部１１ａではなく、該蓄熱パック１１の本体部と蓄熱マット１２とを接着してもよい。
一方で、蓄熱パック１１の耳部１１ａと蓄熱マット１２との接着を行う場合には、一般的に耳部１１ａと接着層とを併せた合計厚みは、蓄熱パック１１の本体部の厚みよりも薄い。このため、接着層の厚みが蓄熱構造体１０の最大厚みに影響を与えることがなく、耳部１１ａを顕熱蓄熱体と潜熱蓄熱体との接着部とすることにより、厚み精度が安定した製品を得ることができるという長所がある。
ここで、蓄熱パック１１及び蓄熱マット１２の各厚さは、特に問われないが、それぞれ３ｍｍから２４ｍｍ程度が好ましい。また、蓄熱パック１１と蓄熱マット１２とを併せた厚さは３０ｍｍ程度以下が好ましく、さらには６ｍｍから１８ｍｍ程度が好ましい。このようにすると、本実施形態に係る蓄熱構造体１０を床構造に用いる場合に、その施工性及び床下への収まりが良好となる。
また、潜熱蓄熱剤は、公知のものでよく、パックとして封入されることから、マイクロカプセル化されていない潜熱蓄熱剤、及びゲル化された潜熱蓄熱剤等をも使用することができる。この潜熱蓄熱剤としては、例えば、ｎ−オクタデカン、ｎ−ヘキサデカンが主原料のノルマルパラフィンを用いることができる。このノルマルパラフィンは、融点が１８℃から３２℃であり、基本的に融点よりも低い温度で固体となり、融点よりも高い温度で液体となる。この潜熱蓄熱剤の融点温度は、冬季の暖房のためには、暖房設定温度に近い例えば２０℃前後とするのが良い。この潜熱蓄熱剤としてのノルマルパラフィンは、ほぼそのままパックに詰められて使用され、温度変化に応じて固体又は液体に相変化する。このノルマルパラフィンの比重は約０．８である。
ノルマルパラフィン以外の潜熱蓄熱剤には、無機水和塩（酢酸ナトリウム三水和塩、塩化カルシウム六水和塩、硫酸ナトリウム＋水和塩等）、脂肪酸類（パルミチン酸、ミリスチン酸等）、芳香族炭化水素化合物（ベンゼン、ｐ−キシレン等）、エステル化合物（パルミチン酸イソプロピル、ステアリン酸ブチル等）、アルコール類（ステアリルアルコール等）、及びポリアルキレングリコール等を用いることができる。
これに対し、蓄熱マット１２を構成する材料には、ゴム、塩化ビニル、ポリオレフィン又は合板等を用いることができる。ゴムには、一例として、ブタジエンゴム又はスチレンブタジエンゴム等を用いることができ、その容積比熱は、約１３９０ｋＪ／ｍ３・Ｋである。また、床構造に用いられる遮音性能を有するゴム製の複合基材を用いることもできる。以下の［表１］に、種々の材料、その容積比熱及び有効蓄熱厚さを挙げる。
Figure 2018169113
以上のように、本実施形態によると、小容積で蓄熱量を得られる一方、高価な潜熱蓄熱材と、廉価であるが大容積を必要とする顕熱蓄熱材との双方の特性を活かし、中庸なコスト及び容積で、住宅及び建築物の室温変動の緩和に必要な蓄熱性を有する蓄熱構造体を得ることができる。
（第１の実施形態の一変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の一変形例について図面を参照しながら説明する。
図３及び図４は第１の実施形態の一変形例に係る蓄熱構造体であって、図３は平面構成を示し、図４は図３のIV−IV線における断面構成を示している。なお、第１の実施形態で示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことによりその説明を省略する。
図３及び図４に示すように、本変形例に係る蓄熱構造体１０は、蓄熱パック１１が、これを保持する蓄熱マット１２に設けられた凹部１２ａに埋め込まれている。各蓄熱パック１１は、蓄熱マット１２の凹部１２ａの底面における長手方向の両端部に両面テープ１３を用いて接着されて一体化されている。なお、蓄熱パック１１の保持材は、両面テープ１３に限られず、例えば接着剤を用いてもよい。
ここで、蓄熱マット１２の凹部１２ａに埋め込まれた各蓄熱パック１１の露出面である上面と、該上面を囲む蓄熱マット１２の上面とをほぼ面一となるように、又は蓄熱パック１１の上面が蓄熱マット１２の上面よりもやや低くなるように、凹部１２ａの深さを調整するのがよい。このようにすると、本変形例に係る蓄熱構造体１０を、例えば蓄熱性床構造に用いる場合には、小根太を省くことができる。
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図５及び図６は第２の実施形態であって、本発明の蓄熱構造体を用いた蓄熱構造である蓄熱性床構造を示し、図５は平面構成であり、図６は断面構成である。但し、図５は床仕上げ材及びその下の捨貼合板を省略している。
図５及び図６に示すように、本実施形態に係る蓄熱性床構造２０は、床下地である床パネル合板３０の上に互いに間隔をおいて施工された複数の小根太２２と、床パネル合板３０の上における小根太２２同士の間に施工された蓄熱構造体１０と、小根太２２及び蓄熱構造体１０の上に施工された捨貼合板２４と、該捨貼合板２４の上に施工された床仕上げ材２６とを有している。
なお、床パネル合板３０の上には、さらに下地材が施工されてもよい。また、小根太２２及び蓄熱構造体１０の上の捨貼合板２４は、必ずしも施工されなくてもよい。また、床パネル合板３０は、建築物が鉄筋コンクリート構造の場合は、床スラブ又は基礎スラブとなる。
図７に床仕上げ材２６及び捨貼合板２４を小根太２２に固定する際のステープルが小根太２２からずれた場合の模式的な断面構成を拡大して示している。本実施形態においては、小根太２２同士の幅方向の間隔が約２６０ｍｍの場合に、蓄熱パック１１の本体部の幅を約２１０ｍｍとしている。すなわち、小根太２２の側面と蓄熱パック１１の側面との間に約２５ｍｍの余裕を持たせて施工する。これにより、蓄熱構造体１０を小根太２２同士の間に施工し、さらに、蓄熱構造体１０を覆う小根太２２の上に、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６を順次施工する際に、該床仕上げ材２６を固定するステープル３２が小根太２２からずれた場合であっても、ステープル３２は蓄熱パック１１の耳部１１ａに刺さるだけで、蓄熱パック１１の本体部に直接に刺さることはない。従って、蓄熱パック１１の本体部にステープルが刺さって、該蓄熱パック１１が損傷するという不具合を避けることができる。
その上、本実施形態に係る蓄熱性床構造２０には、第１の実施形態に係る蓄熱構造体１０を用いているため、該蓄熱構造体１０の一度の施工で複数の蓄熱パック１１を施工できるので、該蓄熱パック１１の施工効率が向上する。
また、蓄熱パック１１を保持する蓄熱マット１２が、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６の施工時の衝撃を吸収するので、施工中の蓄熱パック１１の破損を防止することができる。
（第２の実施形態の第１変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第１変形例について図面を参照しながら説明する。
図８及び図９は第２の実施形態の第１変形例に係る蓄熱性床構造であって、図８は平面構成であり、図９は断面構成である。但し、図８は床仕上げ材及びその下の捨貼合板を省略している。また、第２の実施形態で示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。以下の変形例でも同様である。
図８及び図９に示すように、第１変形例に係る蓄熱性床構造２０は、蓄熱パック１１の耳部１１ａを小さくして、該蓄熱パック１１の容積を増やしている。従って、該蓄熱パック１１は、その下の蓄熱マット１２とは、両面テープ又は接着剤によって接着されて保持されている。但し、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６を施工する際には、ステープルを小根太２２から大きく外さないようにすることが必要である。
（第２の実施形態の第２変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第２変形例について図面を参照しながら説明する。
図１０及び図１１は第２の実施形態の第２変形例に係る蓄熱性床構造であって、図１０は平面構成であり、図１１は断面構成である。
図１０及び図１１に示すように、第２変形例に係る蓄熱性床構造２０は、第１変形例の蓄熱マット１２よりも平面積が大きい蓄熱マット１２を用いている。これにより、該蓄熱マット１２が遮音性を有している場合には、遮音性能を高めることができる。
なお、本変形例に係る小根太２２の厚さは、蓄熱マット１２の厚さと併せて、ほぼ蓄熱構造体１０の厚さか又はそれよりもやや大きくなるように設定する必要がある。
また、第１変形例と同様に、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６を施工する際には、ステープルを小根太２２から大きく外さないようにすることが必要である。
（第２の実施形態の第３変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第３変形例について図面を参照しながら説明する。
図１２及び図１３は第２の実施形態の第３変形例に係る蓄熱性床構造であって、図１２は平面構成であり、図１３は断面構成である。
図１２及び図１３に示すように、本変形例に係る蓄熱構造体１０は、第１の実施形態の一変形例に係る蓄熱構造体１０を用いている。すなわち、本変形例に係る蓄熱構造体１０は、図３及び図４に示した、蓄熱パック１１が蓄熱マット１２の凹部１２ａに収容された構成を持つ。なお、本変形例においては、蓄熱パック１１の耳部は、特に設けない構成としている。但し、蓄熱パック１１にラミネートフィルムを用いる場合には、耳部１１ａを設ける構成であっても、該耳部１１ａは折り畳めるため、特段の支障はない。
また、本変形例における蓄熱構造体１０を除いた構成は、小根太２２を施工した第２の実施形態と同様の構成である（図６を参照）。
また、捨貼合板２４及び床仕上げ材２６を施工する際には、ステープルが小根太２２から多少外れても、蓄熱パック１１の小根太２２側の部位には、蓄熱マット１２が介在するため、蓄熱パック１１がステープルによって傷つくおそれは小さい。
（第２の実施形態の第４変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第４変形例について図面を参照しながら説明する。
図１４及び図１５は第２の実施形態の第４変形例に係る蓄熱性床構造であって、図１４は平面構成であり、図１５は断面構成である。
図１４及び図１５に示すように、第４変形例に係る蓄熱性床構造２０は、第３変形例の蓄熱マット１２よりも平面積が大きい蓄熱マット１２を用いている。さらに、各蓄熱パック１１は、蓄熱マット１２に設けられた複数の凹部１２ａにそれぞれ埋め込まれている。
これにより、蓄熱マット１２における各蓄熱パック１１からの露出面が小根太の機能を果たすため、小根太２２の施工を省略することができる。その上、該蓄熱マット１２が遮音性を有している場合には、遮音性能を高めることができる。
（第２の実施形態の第５変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第５変形例について図面を参照しながら説明する。
図１６及び図１７は第２の実施形態の第５変形例に係る蓄熱性床構造であって、図１６は平面構成であり、図１７は断面構成である。
図１６及び図１７に示すように、第５変形例に係る蓄熱性床構造２０は、第４変形例に係る蓄熱構造体１０を上下反転して、すなわち裏返して施工されている。
このようにしても、蓄熱マット１２における凹部１２ａの周囲の部位が小根太の機能を果たすため、小根太２２の施工を省略することができる。その上、該蓄熱マット１２が遮音性を有している場合には、遮音性能を高めることができる。
（その他の実施形態）
本発明に係る蓄熱構造体１０は、床構造に限られず、比較的に軽量な材料を用いたり、厚さを低減したりすれば、天井構造にも適用可能である。
さらに、蓄熱マット１２は、ある程度の剛性を有するため、床構造及び天井構造のように水平面に施工する場合に限られず、壁構造のように垂直面に施工する場合にも適用が可能である。すなわち、本発明に係る蓄熱構造２０は、蓄熱構造体として垂れ下がる等の不具合を生じることがないので、垂直面への施工が容易となる。
本発明に係る蓄熱構造体及びそれを用いた蓄熱構造は、中庸のコストで且つ施工可能な容積を持つ蓄熱構造体を得られるので、極めて有用であり、産業上の利用可能性が高い。
１０ 蓄熱構造体
１１ 蓄熱パック
１１ａ 耳部（接着用耳部）
１２ 蓄熱マット
１２ａ 凹部
１３ 両面テープ
２０ 蓄熱性床構造（蓄熱構造）
２２ 小根太
２４ 捨貼合板
２６ 床仕上げ材
３０ 床パネル合板（床下地）

Claims (9)

  1. 顕熱蓄熱体と潜熱蓄熱体とを一体化した蓄熱構造体であって、
    前記顕熱蓄熱体は、剛性体であることを特徴とする蓄熱構造体。
  2. 請求項１に記載の蓄熱構造体において、
    前記潜熱蓄熱体は、平面多角形状の容器に封入されており、
    前記容器における前記潜熱蓄熱体が封入された封入部の少なくとも対向する２辺には、外側に延びる接着用耳部が設けられていることを特徴とする蓄熱構造体。
  3. 請求項１に記載の蓄熱構造体において、
    前記潜熱蓄熱体は、前記顕熱蓄熱体に設けられた凹部に埋め込まれていることを特徴とする蓄熱構造体。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄熱構造体において、
    前記顕熱蓄熱体は、ゴム、塩化ビニル、ポリオレフィン又は合板であることを特徴とする蓄熱構造体。
  5. 請求項４に記載の蓄熱構造体において、
    前記顕熱蓄熱体は、ゴムからなる蓄熱マットであることを特徴とする蓄熱構造体。
  6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄熱構造体を用いた蓄熱構造。
  7. 床下地の上に所定の間隔で施工された複数の小根太と、
    前記床下地の上における前記小根太同士の間の領域に配置された請求項１〜５のいずれか１項に記載の前記蓄熱構造体とを備えていることを特徴とする蓄熱構造。
  8. 床下地の上に施工され、複数の潜熱蓄熱体を保持する板状の顕熱蓄熱体と、
    前記顕熱蓄熱体の上における前記潜熱蓄熱体同士の間に配置された小根太とを備え、
    前記潜熱蓄熱体は、請求項１又は２に記載の前記潜熱蓄熱体であることを特徴とする蓄熱構造。
  9. 床下地の上に施工された、請求項３に記載の前記蓄熱構造体を備え、
    前記蓄熱構造体の上には、床材又は捨て貼り材が直接に施工されていることを特徴とする蓄熱構造。
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