JPH0445720B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は放射熱のような電磁放射熱を吸収する
ことによりその透過を制限する装置に関するもの
である。この装置は上記放射熱を断熱することを
目的とする断熱部材の形態として構成し、その最
適な用途は断熱窓部材である。

従来の技術 熱または冷温を断熱するための問題は多孔質材
料を用いることにより現時点では解決しており、
多孔質材料は空気含有率の高い材料が基本的に空
気流の発生を阻止する作用をなす。実際上このこ
とは対流および伝導を介して熱交換が減少するこ
とを意味する。熱伝達の第３の方法は放射であ
る。放射の波長は熱源の温度如何による。即ち、
熱源の温度が高ければ高いほど、波長は短くな
る。例えば、太陽の表面温度は約6000℃であり、
波長0.6マイクロメータにいて最大放射を与える。
約700℃以下の一般的な通常温度時において、最
大放射は２乃至10マイクロメータ間の波長に位置
し、これはいわゆる長波放射熱又は赤外線放射熱
と称するものである。

放射が遮蔽断熱部材に接すると、材料が分子運
動する結果、熱に交換されるため、放射熱に対す
る断熱には多孔質材料を用いる。しかし、放射が
主として熱に交換されないようにして、直接、放
射に影響を与えることができれば都合よい。これ
は放射が例えば、金属薄に反射させるようにして
達成できる。このような反射は窓のような透過部
材に使用することのできる唯一の放射熱に対する
断熱方法である。

発明が解決しようとする問題点 放射の反射装置として金属を使用することに伴
なう不利益は反射装置が一般的に優れた熱伝導体
であるので、熱伝達を阻止する能力がある程度失
われてしまうという点である。次に、おそらくよ
り重大な不利益であるのはたとえ、極めて薄く且
つ透過性がある金属被覆であつても全波長に亘つ
て影響を与え、短い波長の放射熱の透過が少なく
なることである。窓に適用した場合、このことは
太陽の放射が減少し、その結果光の到来が減少
し、短かい波長の放射熱が減少することを意味す
る。

本発明の目的は金属被覆を使用する代わりに、
熱不導体であるばかりか、優れた放射熱吸収体で
あり且つ吸収電磁放射熱の放出体である１つ又は
複数のガスから成る１つ又は複数の層を漏れ防止
壁間に含有させた電磁放射熱の透過制限装置を提
供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明の電磁放射熱の透過制限装置は電磁放射
熱の通路上１に配設したガラスのような光線透過
材料から成る部材から構成し、該部材を電磁放射
熱に沿つてそれぞれ位置決めし、それらの間に１
つ又は複数の空間を形成し、１つ又は複数の空間
にはガスを収容させた所定の周波帯内における電
磁放射熱の透過を制限する装置において、空間内
に多数の各種のガスの混合体を収容し、各ガスを
互いに組合せて使用したとき、放射熱の透過を制
限し、同時に可視光線を透過させることができる
ように１つ又は複数の周波帯内の吸収能力に関し
て２乃至25マイクロメータの周波帯をカバーする
ような各種のガスを選択したものである。

本発明を実施するための最良の形態 第１図には窓挿入体を示してある。これは従来
公知の型式のものとすることができ、図には基本
的構造が周知である窓挿入体を示してある。図示
した挿入体は３つの窓ガラス１，２及び３を有
し、この窓ガラス１，２，３の間には２つの空間
４及び５が形成されている。空間４及び５は端縁
片６及び７を窓ガラス１，２及び３間に接合させ
ることにより気密状態に密封されている。また、
補強枠８も所定位置に接合させてある。端縁片６
及び７には空間４及び５間に凝縮が生じないよう
に吸湿体を設けることができる。

この種の挿入体は通常長方形の枠として形成さ
れ、平行六面の挿入体を生じさせることができ
る。挿入体を窓として使用しなければならない場
合、この挿入体は建物の正面又はより一般的には
開口している窓枠か又は開口してない窓枠内に直
接差込み、その窓枠によつて挿入体を壁内に固定
することができる。

この方法で窓を形成する理由は互いに独立した
多数の空間が備えられ、よつて対流による熱伝達
を制限することができ、しかも、２つ以上のガラ
ス面を清掃する必要がないためでる。実際におい
ては真空状態下における空間に関連する技術的な
問題、特に高い圧力が窓ガラスに作用すること及
び塵埃、水分を含んだ外気の侵入といつた危険を
妥当なコストで解決することができない為、対流
による熱伝達が生じてしまうので、この空間は一
般にガスが充填されている。この種類の窓挿入体
は上述した対流制限能力を介して一定の断熱効果
を備え、挿入体内には空気が含有しているので、
熱伝熱性が低い。他方、放射熱の伝達、特に最小
波長の放射熱に関しては、極めて大きな影響を受
ける。これはこのような窓は可視光線を透過させ
るために使用されるものであるから、ある程度、
窓について望ましい特徴であるが、しかし、放射
熱は透過してしまうため、不利益でもある。その
結果、太陽の放射熱によつて、建物内の温度は急
激に上昇し、または熱放射によつて、エネルギは
大幅に失われる。

本発明は窓ガラス及び枠といつた固定部分に対
する上述した型式の窓挿入体に適用することがで
きる。更に本発明は放射によつて透過することが
できる内部空間を有する部材から成る他の型式の
部材に関して使用することができる。

従つて、本発明は窓にだけ使用できるばかりでな
く、放射熱に対する保護手段となる遮蔽部材及び
保護壁又は、例えば電磁放射を行なう装置、ある
いは電磁放射に対する保護手段とすることを目的
とした装置を入れるコンテナにも適用することが
できる。放射により透過することができる板材の
場合、窓ガラスの代わりに、不透明ガラス、プラ
スチツク又はクリスタル材料を使用することがで
き、また、それらの部材は平板形状の代わりに、
弯曲板、円筒、球又はそのほかの形状で構成する
ことができる。前述したように、気密状態に密封
する必要のある中間の空間を備えるため、少なく
とも２つの部材を設けなければならない。

本発明は放射、特に光線により透過することが
できる部材に適用することが必要である。そのよ
うな部材の場合に、光線は吸収しないが、熱は吸
収するというガスを適当に選定した際に、そのガ
スの利点を利用することができる。放射熱は直接
ガスに達するという付加的効果もなる。例えば、
金属板のように、放射熱が透過し得ない部材もま
た使用することができる。これらの部材は放射熱
の存在で加熱され、その後熱放射を行ない、その
部材、即ち金属板を通る放射熱の伝達は上述した
方法で、ガスにより制限される。

本発明の特徴は部材内の空間、即ち第１図に示
した挿入体の場合、少なくとも１つの空間４又は
５は放射熱の伝達を生じさせないように所望して
いる周波帯内に優れた放射熱吸収を備えるたえに
特別に選択した１つ又は複数のガスを充填してあ
る。この目的のために窓に使用したガスは可視放
射熱がほとんど影響を受けない状態に保たれる
が、しかし熱放射が制限されるような方法で選択
されている。本発明によると、１つのガス、また
は原則として、相互に作用し合う多数のガスを適
切に選択することにより、所望の周波帯内にて、
優れた放射熱吸収効果を達成することができるこ
とが実証された。ガスの各々は通常、放射熱吸収
作用の発生を望む周波帯より狭い周波帯内にて吸
収特性を有する。しかし、吸収特性の異なる各種
のガスを混合することにより、所望の波長の少な
くとも主要部分を包含することができる。

適切なガスの例は一酸化炭素、二酸化炭素及び
三フツ化リンである。これらのガスは完全に透過
性がある。即ち、これらのガスは可視範囲（太陽
の放射）の放射を吸収しない。これらのガスは空
気よりも熱伝導性が低いので有利である。更に、
２乃至25マイクロメータの周波帯内で所望通りの
強力な放射吸収特性を有する。熱放射のほとんど
はこの範囲内で行なわれることが分かつた。従つ
て、窓に適用した場合、長波の放射熱は吸収によ
り制限されるため、加熱時間中、内側から外方へ
の損失熱量を大幅に少なくし得るという利点が得
られる。熱の吸収現象はガス分子を極めて短時間
だけ運動させ、受取つたエネルギの放出という形
式で直ちに再伝達を行う。このエネルギ放出は主
として放射熱を最初に受取つた方向に向けて行わ
れる。しかし、ガスの温度は一定の上昇を示すも
のと考えられ、その結果、内側から窓に触れても
冷たい感じはしない。

ガス分子を運動させることにより、受取つたエ
ネルギを所望の方向に向けて放出することが可能
となる。従つて、放射熱源の方向に向けて戻した
エネルギは小量にしか過ぎず、また、いかなる場
合でも、受取つたエネルギの1/2以上にはならな
い。しかし、受取つたエネルギの大部分がもどさ
れることは本発明に関して実証された。エネルギ
の放出は分子が放射熱を受取つた方向と同一方向
に行われるけれど、その過程は完全に解明されて
いない。上記に加えて、放射熱源に最も近い層に
ある分子が基本的には放射熱を受取るというメカ
ニズムが明らかにされて、このような場合におい
て、エネルギの放出が放射熱源から離なれた方向
に行われ、放射熱源に近い層の分子が運動し、よ
つて、放射熱は放射熱源とほぼ同一方向に放出さ
れる。

放射熱が適当な成分のガス内に吸収されるとい
う効果に対する本発明に特有の原理に関する限
り、熱の吸収は単一の層内で行われ、この観点か
ら、吸収部材は単一の空間を備えるように形成さ
せることが必要である。しかし、ある場合には部
材の両側から達する放射熱に関して部材に異なる
特性を備えることが望ましい場合が有る。このよ
うな場合、部材には少なくとも２つの空間を設け
ることが適切である。部材には対流による熱伝達
の制限といつたような他の機能を与えることも所
望されている。これは部材の２つの外面間の空間
を２，３又はそれ以上の多数の層に分割する必要
がある。この目的のためには必ずしもすべての空
間に特定の混合ガスを充填する必要はない。他
方、分離した空間の混合ガスが同一であれば、こ
の分離空間を相互に気密状態に密封する必要はな
く、ある程度、相互に連通させることができる。
しかし、その連通は対流に対する最適の障壁が得
られるように制限させねばならない。

ガスの選択は本発明にとつて極めて重要であ
る。第２図及び第３図のグラフには化学式で図に
示した多数のガスの透過性を曲線で示したもので
ある。約４乃至16マイクロメータの広い周波帯内
において約95％までの吸収が達成されたことが明
らかであり、これはほとんど放射熱が位置してい
る周波帯の範囲内にある。図面中Ｘ軸線は放射熱
の波長をマイクロメータで表示したものである。

第３図は上記波長帯内でさらに優れた放射熱吸
収性を有する別のガス成分を示したものである。
図から明らかなように、ほとんどのガスは多数の
吸収領域を有する。

放射熱吸収に適したガスが第２図及び第３図に
しめされているけれど、そのようなガスの最も重
要なものを以下に掲げてある。

一酸化炭素 CO 二酸化炭素 CO₂ 一酸化窒素 NO 二酸化窒素 NO₂ エチレン C₂H₄ フレオン−13 CCLF₃ フレオン−22 CHCLF₂ 重要なことは、使用する物質の沸点が対象の断
熱部材の適用部分の沸点より低いことである。上
述したガスの最も高い沸点は−78℃（CO²）であ
る。熱伝導率の低いことも有利である。フレオン
は適当なガスのうちで最も重要である。

産業上の利用分野 本発明は最も重要な適用対象である窓につい
て、特に説明した。本発明はまた壁、屋根および
床といつた他の構造体にも適用できる。本発明は
また真空フラスコ、温水加熱器、オーブン、調理
用加熱器具、調理器、工程容器、タンク、熱交換
器、チムニー、ガスコンテナ、冷凍装置、流体及
び気体用配管のような器具および装置用コンテナ
にも適用することができる。

本発明はまた表面の低温に起因する凝縮の慮れ
を少なくする目的等のため、ボード、船舶及び飛
行機の二重外壁の穴部分にも適用して、有利な結
果を得ることができる。

発明の効果 本発明はガス層を用いることにより、吸収によ
り電磁放射熱を抑制し、放出により電磁放射熱を
反射させることが可能となる。このようにして熱
伝導性が低いばかりでなく、対流を最小にし且つ
放射熱またはその他の電磁放射熱に対する反射能
力に優れた構造体を得ることが可能である。本発
明の重要な用途である窓の透過部材に適用した場
合、この部材を透過する可視光線に影響を与える
ことなく、金属被覆を使用する場合と全く同程度
の優れた断熱効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の電磁放射熱の透過制限装置の実施
例を示したもので、第１図は気密状態に密封した
窓挿入体の断面図、第２図及び第３図は所望の放
射熱吸収に関する本発明の異なる実施例の結線図
である。 １，２，３…窓ガラス、４，５…空間、６，７
…端部片、８…補強枠。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電磁放射熱の通路上に配設したガラスのよう
   な光線透過材料から成る部材１，２，３から構成
   し、該部材を電磁放射熱に沿つてそれぞれ位置決
   めし、それらの間に１つ又は複数の空間４，５を
   形成し、１つ又は複数の空間にはガスを収容させ
   た所定の周波帯内における電磁放射熱の透過を制
   限する装置において、空間内に多数の各種のガス
   の混合体を収容し、各ガスを互いに組合せて使用
   したとき、放射熱の透過を制限し、同時に可視光
   線を透過させる事ができるように１つ又は複数の
   周波帯内の吸収能力に関して２乃至25マイクロメ
   ータの周波帯をカバーするような各種のガスを選
   択したことを特徴とする電磁放射熱の透過制限装
   置。 ２ 枠部材によつて互いに接合した少なくとも２
   つの窓ガラスを備えた窓挿入体として構成し、窓
   ガラス間に少なくとも１つの気密状態の密封空間
   を形成し、少なくとも１つの空間には所定の周波
   帯の電磁放射熱を吸収するように選択したガスを
   収容させたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載した装置。 ３ 部材により包囲した空間の数を複数とし、少
   なくとも１つの空間には所定の周波帯内における
   電磁放射熱を吸収し得るように選択したガスを収
   容させ、残りの空間には他のガスを収容し、空間
   を多数の空間に分割することにより、空間内に収
   容したガスが対流による熱伝達を制限することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第２項のい
   ずれか１項に記載した装置。 ４ ４乃至16マイクロメータの長波の放射熱を吸
   収するために、少なくともフツ素混合体、例えば
   フレオン13（CCLF₃）とフレオン22（CHCLF₂）
   とから成るガス混合体を空間内に収容させたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の
   いずれか１項に記載した装置。