2015 Fiscal Year Annual Research Report
既存建築の高断熱化に寄与する薄型・透明真空断熱材とその適用方法の開発
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15H05538
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
葛 隆生 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60552411)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 真空断熱材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①低熱伝導材料を用いて真空層を形成した真空断熱材の伝熱計算モデルの開発
低熱伝導材料を用いて真空層を形成した真空断熱材(VIP)の性能の予測を可能とする一次元伝熱計算モデルを開発した。この一次元伝熱計算モデルを用いて平板の放射率やスペーサーの熱伝導率、スペーサーの面積割合などの条件を変更して、光透過型VIP試作条件の検討を行った。結果より、放射率の影響が大きく、高性能化には低放射フィルムの使用が不可欠であることがわかった。また、光透過型VIPについて、スペーサーに低熱伝導率のシリカエアロゲルを用いた場合には面積割合を30％程度とすることで、また、ポリカなどのプラスチック材料を用いた場合には面積割合を1 %程度にすることで、十分な断熱性能が得られることが分かった。
②透明シリカエアロゲルの粉砕による粒状化と粒度分布測定
板状の透明シリカエアロゲルを、スピードローターミルを用いて粉砕し、粒状に加工する。粒状に加工した透明シリカエアロゲルについては、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて粒度分布測定を実施した。結果として、スピードローターミルを用いて粉砕したシリカエアロゲルの粒度分布が0.1㎜以下に偏ることが分かった。
③真空断熱材の試作および有効熱伝導率・光透過率測定
粉砕したシリカエロゲルを用いてVIPを作成した結果として、上記の通り、エアロゲルの粒度が想定よりも小さくなりすぎてしまい、それにより十分な断熱性能が得られないことが分かった。また、四角柱に加工したシリカエアロゲルをスペーサーとして用いた光透過型VIPの試作の結果として、内部の真空状態が保てずに時間経過による熱伝導率の上昇が起きてしまったが、試作直後には真空封止による断熱性能の向上が確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
真空断熱材の伝熱モデルの検証については、今回試作した真空断熱材では芯材からのガス放出により十分に実施できなかったが、設定した圧力下での伝熱量測定が可能な保護熱板法による伝熱量測定実験を行うことにより、対応が可能であることが判明している。
また、真空断熱材の試作についても芯材からのガス放出により、時間経過による熱伝導率上昇が発生する結果となったが、これについても真空下での乾燥処理を実施することにより、対応が可能であることが分かっている。
上記の対応については平成28年度の上四半期内での対応が可能であること、その他の平成27年度の実施内容については既に実施済みであること、平成28年度の実施内容についても予定通り実施することなどから、進捗としては概ね順調であるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
真空断熱材の伝熱モデルの検証を、設定した圧力下での伝熱量測定が可能な保護熱板法による伝熱量測定実験を行い、その結果と比較することにより実施する。
真空断熱材の試作については、光透過型真空断熱材については、真空下の乾燥処理を加えることにより芯材からのガス放出を最小限に抑えることで、十分な断熱性能が得られるようにする。真空封止後の真空到達度(断熱性能)の目標値については、上記保護熱板法で圧力を1Paに設定した際と同等に設定する。また、建築物の適用を行った場合に発生する熱橋を最小限に抑えられる薄型の真空断熱材の試作についても、引き続き実施する。
さらに、本年度は新たに建築物への適用を想定し、真空断熱材をつなぎ合わせたモックアップを試作する。また、試作したモックアップについて、2つの恒温室により温度差を形成し、そのときの移動熱量を計測する試験を実施し、熱橋を含めたモックアップ全体の断熱性能を評価する。
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