知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5952189
(24)【登録日】2016年6月17日
(45)【発行日】2016年7月13日
(54)【発明の名称】屋根裏及び壁の乾燥剤を用いた断熱
(51)【国際特許分類】
E04B 1/80 20060101AFI20160630BHJP
E04B 1/64 20060101ALI20160630BHJP
【ＦＩ】
E04B1/80 B
E04B1/80 100N
E04B1/80 100P
E04B1/64 D
【請求項の数】20
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2012-535289(P2012-535289)
(86)(22)【出願日】2010年10月19日
(65)【公表番号】特表2013-508587(P2013-508587A)
(43)【公表日】2013年3月7日
(86)【国際出願番号】US2010053120
(87)【国際公開番号】WO2011049903
(87)【国際公開日】20110428
【審査請求日】2013年10月8日
(31)【優先権主張番号】12/603,937
(32)【優先日】2009年10月22日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】506207358
【氏名又は名称】サートゥンティード コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100076428
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 康徳
(74)【代理人】
【識別番号】100115071
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 康弘
(74)【代理人】
【識別番号】100112508
【弁理士】
【氏名又は名称】高柳 司郎
(74)【代理人】
【識別番号】100116894
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 秀二
(74)【代理人】
【識別番号】100130409
【弁理士】
【氏名又は名称】下山 治
(74)【代理人】
【識別番号】100134175
【弁理士】
【氏名又は名称】永川 行光
(74)【代理人】
【識別番号】100188857
【弁理士】
【氏名又は名称】木下 智文
(74)【代理人】
【識別番号】100083138
【弁理士】
【氏名又は名称】相田 伸二
(72)【発明者】
【氏名】トス マレイ エス
(72)【発明者】
【氏名】ユアン サム
【審査官】
仲野 一秀
(56)【参考文献】
【文献】
特開平６−３４１１７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００５−０２３４４６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｅ０４Ｂ １／６２−１／９９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
建物内部を冷房するのに必要な冷房エネルギーの量を減少させる方法であって、該建物は冷房された囲まれた部屋を有し、該部屋は、外壁、水平な上部敷桁及び、該上部敷桁上に配置され、前記部屋の天井と前記建物の屋根の間に配置された屋根裏スペースにより部分的に区分されており、
前記方法は、以下のステップから構成される、
ａ）前記屋根裏スペースの床を被覆する多孔性の断熱材料を配置し、前記多孔性の断熱材料は少なくとも１重量％の乾燥剤を含み、該多孔性の断熱材料は、第１の層と第２層を有し、前記乾燥剤は前記第１の層と第２層の間に配置された分離層に設けられて単一のマットを形成し、かつ前記乾燥剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、モンモリロナイト粘土、合成ゼオライト、酸化カルシウム（ＣａＯ）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、分子ふるいカーボン又は活性アルミナを乾燥した粉の層として有し、
ｂ）前記乾燥剤を有する多孔性の断熱材料で前記屋根裏スペースから、水の湿気を吸収し、また熱を放出し、
ｃ）前記屋根裏スペースの相対湿度が前記冷房された部屋の相対湿度よりも高い間は、前記乾燥剤を有する多孔性の断熱材料から、前記天井を介して、熱を吸収し、前記吸収した水の湿気を前記冷房された部屋に放出し、前記部屋に入る熱流束の量を減少させ、前記建物内部を冷房するのに必要な冷房エネルギーの量を減らすものであり、
前記建物は、冷房が支配的な気候に位置しており、
前記建物は、空調されており、
前記屋根裏スペースは、前記部屋の相対湿度よりも、一日での日中時間の相対湿度が高く、
前記建物は外気温が７２°Ｆ（２２°Ｃ）よりも高い状態に有り、
これにより、前記部屋に入る熱流束は、前記乾燥剤を有さない多孔性の断熱材料を有する同じ建物と比較して、約１７％から２９％低減される。
前記方法は、以下のステップから構成される、
ａ）前記屋根裏スペースの床を被覆する多孔性の断熱材料を配置し、前記多孔性の断熱材料は少なくとも１重量％の乾燥剤を含み、該多孔性の断熱材料は、第１の層と第２層を有し、前記乾燥剤は前記第１の層と第２層の間に配置された分離層に設けられて単一のマットを形成し、かつ前記乾燥剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、モンモリロナイト粘土、合成ゼオライト、酸化カルシウム（ＣａＯ）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、分子ふるいカーボン又は活性アルミナを乾燥した粉の層として有し、
ｂ）前記乾燥剤を有する多孔性の断熱材料で前記屋根裏スペースから、水の湿気を吸収し、また熱を放出し、
ｃ）前記屋根裏スペースの相対湿度が前記冷房された部屋の相対湿度よりも高い間は、前記乾燥剤を有する多孔性の断熱材料から、前記天井を介して、熱を吸収し、前記吸収した水の湿気を前記冷房された部屋に放出し、前記部屋に入る熱流束の量を減少させ、前記建物内部を冷房するのに必要な冷房エネルギーの量を減らすものであり、
前記建物は、冷房が支配的な気候に位置しており、
前記建物は、空調されており、
前記屋根裏スペースは、前記部屋の相対湿度よりも、一日での日中時間の相対湿度が高く、
前記建物は外気温が７２°Ｆ（２２°Ｃ）よりも高い状態に有り、
これにより、前記部屋に入る熱流束は、前記乾燥剤を有さない多孔性の断熱材料を有する同じ建物と比較して、約１７％から２９％低減される。
【請求項2】
前記乾燥剤は、表面変性を施した炭素を含む、請求項１記載の方法。
【請求項3】
ステップｃ）での、前記乾燥剤からの前記吸収された水の湿気の放出は、空気の対流を介して行う、請求項１記載の方法。
【請求項4】
前記建物は、前記上部敷桁上に、間隔を開けて設けられた屋根裏根太、及び前記建物の前記屋根の下に配置され、該屋根を支持する、間隔を開けて設けられた屋根の垂木を有する、請求項１記載の方法。
【請求項5】
前記乾燥剤を有する多孔性の断熱材料は、少なくとも前記根太の間に配置されている、請求項４記載の方法。
【請求項6】
ステップｂ）は、前記屋根裏スペースの相対湿度レベルを低下させる、請求項１記載の方法。
【請求項7】
前記多孔性の断熱材料は、５重量％−２０重量％の乾燥剤を含む、請求項１記載の方法。
【請求項8】
前記多孔性の断熱材料はセルロース断熱材、鉱物繊維又はガラス繊維断熱材である、請求項７記載の方法。
【請求項9】
前記分離層は、乾燥剤をしみこませたフェルト層である、請求項１記載の方法。
【請求項10】
前記フェルト層は、ポリプロピレン紙に表面変性を施した炭素を有する、請求項９記載の方法。
【請求項11】
建物を冷房するのに必要な冷房エネルギーの量を減少させる方法であって、該建物は、壁、水平な上部敷桁及び該上部敷桁の上に配置された屋根裏スペースにより部分的に区分された囲まれた部屋を有し、前記屋根裏スペースは前記部屋の天井及び建物の屋根により区分されており、前記壁は、内部パネル、外部パネル及びそれらの間の壁スペースを有しており、
前記方法は、以下のステップから構成される、
ａ）多孔性の断熱材料の第１層と第２層を配置して、前記壁スペースを、単一のマットとして形成された前記多孔性の断熱材料の第１層と第２層の間に配置された乾燥剤からなる分離層で充填し、かつ前記乾燥剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、モンモリロナイト粘土、合成ゼオライト、酸化カルシウム（ＣａＯ）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、分子ふるいカーボン又は活性アルミナを乾燥した粉の層として有し、
ｂ）前記壁スペースから、前記乾燥剤で水の湿気を吸収し、また熱エネルギーを放出し、
ｃ）前記乾燥剤で、前記囲まれた部屋に対して、水の湿気を放出し蒸発させて、熱を吸収し、前記壁スペースを通して前記建物の外部から建物内への熱流の量を減らし、
前記建物は、冷房が支配的な気候に位置しており、
前記建物は、空調されており、
前記建物は外気温が７２°Ｆ（２２°Ｃ）よりも高い状態に有り、
これにより、前記部屋に入る熱流束は、前記乾燥剤を有さない多孔性の断熱材料を有する同じ建物と比較して、約１７％から２９％低減する。
前記方法は、以下のステップから構成される、
ａ）多孔性の断熱材料の第１層と第２層を配置して、前記壁スペースを、単一のマットとして形成された前記多孔性の断熱材料の第１層と第２層の間に配置された乾燥剤からなる分離層で充填し、かつ前記乾燥剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、モンモリロナイト粘土、合成ゼオライト、酸化カルシウム（ＣａＯ）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、分子ふるいカーボン又は活性アルミナを乾燥した粉の層として有し、
ｂ）前記壁スペースから、前記乾燥剤で水の湿気を吸収し、また熱エネルギーを放出し、
ｃ）前記乾燥剤で、前記囲まれた部屋に対して、水の湿気を放出し蒸発させて、熱を吸収し、前記壁スペースを通して前記建物の外部から建物内への熱流の量を減らし、
前記建物は、冷房が支配的な気候に位置しており、
前記建物は、空調されており、
前記建物は外気温が７２°Ｆ（２２°Ｃ）よりも高い状態に有り、
これにより、前記部屋に入る熱流束は、前記乾燥剤を有さない多孔性の断熱材料を有する同じ建物と比較して、約１７％から２９％低減する。
【請求項12】
前記分離層は、乾燥剤をしみこませたフェルト層である、請求項１１記載の方法。
【請求項13】
前記フェルト層は、ポリプロピレン紙に表面変性を施した炭素を有する、請求項１２記載の方法。
【請求項14】
前記第１及び第２の層及び、前記乾燥剤を含む分離層は、前記壁スペースの内側パネルに配置されており、ステップｃ）は、前記建物を熱するのに使用されるエネルギー量を減らすこととなる、請求項１１記載の方法。
【請求項15】
前記分離層は、乾燥剤をしみこませたフェルト層である、請求項１４記載の方法。
【請求項16】
前記フェルト層は、ポリプロピレン紙に表面変性を施した炭素を有する、請求項１５記載の方法。
【請求項17】
前記多孔性の断熱材料は、５重量％−２０重量％の乾燥剤を含む、請求項１１記載の方法。
【請求項18】
前記多孔性の断熱材料は、１重量％−２０重量％の乾燥剤を含む、請求項１１記載の方法。
【請求項19】
建物を暖房するのに必要なエネルギーを減少させる方法であって、該建物は、外壁、水平な上部敷桁及び該上部敷桁の上に配置された屋根裏スペースにより部分的に区分された囲まれた部屋を有し、前記屋根裏スペースは前記部屋の天井及び建物の屋根により区分されており、前記方法は、以下のステップから構成される、
ａ）多孔性のバラ詰めの断熱材を壁スペースに配置し、前記多孔性のバラ詰め断熱材は、第１の層と第２の層を有し、乾燥剤を前記第１の層と第２の層の間の分離層に配置し、前記多孔性のバラ詰め断熱材は１重量％−２０重量％の乾燥剤を含み、かつ前記乾燥剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、モンモリロナイト粘土、合成ゼオライト、酸化カルシウム（ＣａＯ）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、分子ふるいカーボン又は活性アルミナを乾燥した粉の層として有し、
ｂ）前記前記壁スペースから、前記乾燥剤を含む多孔性のバラ詰め断熱材で水の湿気を吸収し、また熱を放出し、
ｃ）前記壁を介して水の湿気を吸収することで、前記乾燥剤を含むバラ詰め断熱材から該吸収した水の湿気を放出し、また熱を放出して、前記壁スペースを介して建物の内部から該建物の外部への熱流を減少させ、
該建物は暖房されており、
該建物は外気温が７２°Ｆ（２２°Ｃ）よりも低い状態に有り、
これにより、前記部屋から出る熱流束は、前記乾燥剤を有さない多孔性のバラ詰め断熱材を有する同じ建物と比較して、約１１％低減される。
ａ）多孔性のバラ詰めの断熱材を壁スペースに配置し、前記多孔性のバラ詰め断熱材は、第１の層と第２の層を有し、乾燥剤を前記第１の層と第２の層の間の分離層に配置し、前記多孔性のバラ詰め断熱材は１重量％−２０重量％の乾燥剤を含み、かつ前記乾燥剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、モンモリロナイト粘土、合成ゼオライト、酸化カルシウム（ＣａＯ）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、分子ふるいカーボン又は活性アルミナを乾燥した粉の層として有し、
ｂ）前記前記壁スペースから、前記乾燥剤を含む多孔性のバラ詰め断熱材で水の湿気を吸収し、また熱を放出し、
ｃ）前記壁を介して水の湿気を吸収することで、前記乾燥剤を含むバラ詰め断熱材から該吸収した水の湿気を放出し、また熱を放出して、前記壁スペースを介して建物の内部から該建物の外部への熱流を減少させ、
該建物は暖房されており、
該建物は外気温が７２°Ｆ（２２°Ｃ）よりも低い状態に有り、
これにより、前記部屋から出る熱流束は、前記乾燥剤を有さない多孔性のバラ詰め断熱材を有する同じ建物と比較して、約１１％低減される。
【請求項20】
前記多孔性のバラ詰めの断熱材は、５重量％−２０重量％の乾燥剤を含む、請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、バットやバラ詰め断熱材料などの断熱製品、寒さが支配的な天候に対してよりよい熱的特性を持ったダクトライナ、ダクトボードなどのボード製品に関する。【背景技術】
【0002】
殆どの住居建築物は、屋根と天井の間に屋根裏スペースを持っている。屋根を支え、天井面を形成するこの構造は、前もって組み立てられた木製のトラスでよく作られる。この構造は又、伝統的な天井野縁と屋根垂木を用いて、現場で組み立てることも可能である。屋根裏を適切に断熱することは、家庭でのエネルギー消費（「建物負荷」）を減らす上で、重要である。屋根裏を家の他の部分より熱的に分離することは、夏や冬の居住空間の快適性をも向上させる。
【0003】
屋根裏の換気には、二つの目的がある。冬期の結露の防止と夏の屋根裏冷房である。暖房時期に換気を行うことは、湿気を含んだ空気を、結露する前に屋根裏から取り除くことができる。夏期の換気により、冷たい空気で屋根裏の熱を一掃することができる。一般的には、良好な換気システムは天井の上に、必要な換気領域の５０パーセントの高さを、庇領域に５０パーセントの高さを持つ。適切な間隔で通気口を設けることにより、屋根裏に、良好な空気循環性を持たせることができる。バットによる断熱材は長期間の断熱性能を発揮することができる。また、セルロースやグラスファイバのバラ詰め断熱材を含む、バラ詰め断熱材も使用することができる。バラ詰め断熱材は、屋根裏全体にわたり等しい厚さで配置されなければならない。隙間や窪みなどが生じないようにすべきである。【0004】
適切に屋根裏を断熱しようとしても、殆どの建物の屋根裏スペースはやっかいな場所と思われている。冬には、湿気が屋根裏の天井に結露することでカビが生えやすく、夏には、屋根裏スペースで暖まった熱が冷却負荷を増大させることとなる。通常、夜の間は、外気環境と空気が交換されることで、屋根裏の相対湿度が高くなる。通常、表面が低い相対湿度を持つ木材の枠組みを持った材料は、湿気を吸収する。日中は、屋根裏の空気の相対湿度は太陽熱によって得られる熱取得により減少する。空気の温度が高く、即ち、木製枠組み材料の表面の相対湿度が高くなるのは、木材の枠組み材料により、湿気が放出されるせいである。こうして、日中の屋根裏空間は外気環境よりも相対湿度が上昇する傾向となる。
【0005】
現代の住居では、室内の天井の高さで継続的に空気の侵入を遮断したり熱を遮断したりすることはきわめて困難である。居住空間を屋根裏から切り離すために使用される空気遮断は、通常テープの張られた化粧ボードである。また、熱遮断は、その化粧ボードの上に配置された断熱材である。天井は、単なる単一な平面ではなく、一連の、水平面、垂直面（腰壁）及び傾斜壁からなり、それらが相互に交差して天井を形成している。
【0006】
米国全域にわたる建築法規においては、今日屋根裏の換気が求められている。Lustiburekの、「暑い気候における通気及び密閉された屋根裏」ASHRAESYMPOSIUM ON ATTICS AND CATHEDRAL CEILINGS, TORONTO, (１９９７年６月)において、寒い気候においては、屋根裏換気の主要な目的は、雪解けによって生じる氷損傷を避けるために冷たい屋根の温度を保つことと、空気調節された空間から屋根裏に移動した湿気を換気することである（同書３ページ）。この場合、雪解けは空気調節された空間からの熱損失により生じる。雪解け水が家の暖房されていない庇の上を通過することで、氷って広がり、しばしば屋根のほうに逆行して屋根板の間に入り込む（同書）。
【0007】
また、暑い気候においては、屋根裏換気の主要な目的は、屋根裏から太陽で加熱された熱い空気を排出して建物の冷却負荷を軽減することである（同書４ページ）。屋根板の温度は、屋根裏の熱負荷が増大する無風状態ではより高くなる（同書）。従って、屋根裏換気が必要なのは、屋根裏の空気を出入りさせる風の圧力が無いようなときである。
【0008】
家族居住用の独立した建物における屋根からの建物加熱及び冷却負荷は、１９９９年のアメリカ合衆国で、加熱が４４６兆ＢＴＵで、冷却が１２８兆ＢＴＵであった。Y.J.Huang et alの「住居における加熱及び冷却負荷要素の分析」LBNL-44636, Lawrence BerkeleyNational Laboratory, Berkeley, California, (1999). （屋根プラス壁プラス床を介した）全体の正味加熱及び冷却負荷を比較すると、屋根の負荷の割合は、それぞれ１５．１パーセント（加熱）と１５．８パーセント（冷却）である。従って、屋根の負荷を減らすことで、全体の建物の負荷を大いに減少させることができる。屋根の負荷を減少させる方法は沢山あるが、最も一般的なものは、屋根の断熱材を増やすことである。屋根裏スペースは限られているので、多くの場合、全体の建物の負荷を減少させるためにより多くの屋根用断熱材を追加することは、必ずしも可能な訳ではない。
【0009】
従って、他の方法で全体のエネルギーの使用を減らすことが望まれている。
【発明の概要】
【0010】
建物を冷房するのに必要な冷房エネルギーの量を減らす方法を提供する。建物は、通常、外壁、水平な上部壁板及び該上部壁板の上に露出する屋根裏スペースにより部分的に区切られた囲まれた部屋を有する。この屋根裏スペースは部屋の天井と建物の屋根によって区切られている。本方法は、以下のステップを含む。（１）前記屋根裏スペースで天井を所定深さで覆う形で多孔性の断熱材を配置する。この多孔性の断熱材は乾燥剤を含んでいる。（２）乾燥剤を有する繊維質の断熱材料に屋根裏スペースから水の湿気を吸収させる。そして（３）囲まれた部屋へ、乾燥剤を有する繊維質の断熱材料から、吸収した水の湿気を放出させて、乾燥剤を有する繊維質の断熱材料の温度を低下させ、建物を冷やすのに必要な冷房エネルギーの量を減らす。
【0011】
本発明の、ある実施例では、乾燥剤は、冷房が優位を占める気候において、屋根裏に使用するバラ詰め（loose-fill）又はバット断熱材に加えられるシリカゲルである。夏の冷房シーズンに、屋根裏で熱エネルギーが断熱材のシリカゲルの湿気の蒸発に消費される結果、屋根裏から居住スペースへ流れる熱流は減少する。Ｒ３０断熱材に２０パーセントのシリカゲルを含んだ（容積比）もので、マイアミの１５００平方フィートの家で、シミュレーションされ、計算された正味エネルギー節約量は、正味年間エネルギーコストを５０．００ドル減少させることができる。【0012】
シリカゲル又は、例えば、モンモリロナイト粘土、合成ゼオライト（分子ふるい）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、分子ふるいカーボン、活性アルミナ、又は活性カーボン、又はポリアクリル酸ナトリウム等の他の乾燥剤は、製造工程中に好適な鉱物繊維又はセルロース断熱材に加えられる。例えば、毛布状の鉱物繊維の断熱材に、シリカゲルを、乾燥粉が回転ファイバーグラスプラントの成形部の上部領域に吹き込まれ、及び／又は例えば、コーティングや成分として、鉱物繊維とバインダーを成形部で混ぜ合す時に、該形成部に加える（今日、混合材料が加えられる方法と同様）。水スラリー形態のシリカゲルを、成形部内の鉱物繊維断熱材に、該スラリーを熱い鉱物繊維上に噴霧することで、加えることができる。鉱物繊維のバラ詰め断熱材には、シリカゲルを、成形部内の鉱物繊維に乾燥粉として加えるか、断熱材が屋根裏又は壁に吹き付けられる前に、吹きつけ器のホッパー内の鉱物繊維に乾燥粉として加える。セルロース断熱材には、シリカゲルは、例えば製造工程中に、難燃剤を切断されたセルロースに加える際にセルロース断熱材に加えることができ、又は断熱材が屋根裏に吹き付けられる前に、吹きつけ器のホッパー内の鉱物繊維に加えることができる。【0013】
コンピュータシミュレーションモデルでは、冬の気候において、セルロース及びシリカゲルを含む乾燥剤断熱材混合物のより高い熱伝導率により、居住スペースから屋根裏に流れるマイナスの熱流束が明らかになった。また、居住スペースから屋根裏に流れるマイナスの熱流束は、冬の乾燥剤断熱材混合物の高レベル湿度により、ほんの少し減少した。これらの結果は、屋根裏スペースに置かれたセルロースだけの断熱材と、同じ気候条件で比較された。夏の月の間、シリカゲルを有するファイバーグラス断熱材は、モデルの屋根裏から居住エリアへのプラスの熱流束が減少する結果となった。これは、屋根裏の熱エネルギーが乾燥剤から湿気を蒸発させるために使われるからである。乾燥剤からの蒸発による余分な湿気が居住エリアに流れるせいで、屋根裏から居住エリアへ流れるプラスの湿流束が増加する結果となった。マイアミの冷房が支配的な気候では、屋根裏断熱材に乾燥剤を加えることで、本実施例のコンピュータモデルのトータル屋根エネルギー負荷が減少した。ボルチモア、ミネアポリス及びサンフランシスコ等の暖房が支配的な気候では、乾燥剤の断熱材への添加により、コンピュータシミュレーションのトータル屋根エネルギー負荷は、減少するよりも、増加した。
【0014】
従って、屋根裏断熱材に乾燥剤を導入するいくつかの実施例では、４５００と８０００暖房度日の間で経験する「暖房が支配的な気候」とは対照的に、平均月気温が年間45°Fを超える、マイアミのように「冷房が支配的な気候」を援助するように設計されている。暖房が支配的な気候では、乾燥空気は外側であり、湿った空気は内側である。合衆国の南には、最も冷房が支配的な気候の建築が配置されている。条件は正反対である。エアコンは家の中に乾燥空気を生成するが、外の空気は、年中とても湿っている。
【0015】
本発明の、別の実施例では、セルロース又は無機物成分からなるランダムに配向された繊維が十分な厚さに配置された建物断熱材料が供給され、建物の断熱を行う。そして、それには該断熱材料に十分な水湿気を吸収させて該断熱材料の温度を少なくとも1°F下げるに十分な量の乾燥剤が含まれている。
【0016】
本発明の更に別の実施例は、溶けたガラスの流れからグラスファイバを形成し、グラスファイバと乾燥剤を結合し、該ファイバーと乾燥剤をコンベアー上で固めるステップを含む、断熱材料の製造方法を提供するものである。
【0017】
本発明の、更に別の実施例は、紙の原料からセルロース繊維を形成し、難燃剤及び乾燥剤を該セルロース繊維上に形成するステップを有するセルロース断熱材料を製造する方法を提供するものである。
【0018】
ある実施例では、多孔性の断熱材料は第１の層と第２の層を有し、乾燥剤は、第１の層と第２の層の間に、分かれた層として配置されている。
【0019】
また、さらなる実施例は、建物を冷暖房するのに必要な冷房エネルギーの量を減らす方法を提供するものである。建物は、壁、水平な上部敷桁、該敷桁の上に配置された屋根裏スペースにより部分的に区切られている周囲が囲まれた部屋を有する。この屋根裏スペースは、部屋の天井及び建物の屋根により区切られている。壁は、内側パネルと外側パネルおよびそれらの間の壁スペースからなる。多孔性の断熱材料からなる第１の層と第２層を配置し、屋根裏スペースの天井又は壁スペース内の内側パネルを、多孔性の断熱材料の第１の層と第２の層の間に配置された乾燥剤材料からなる分かれた層で覆うことからなる方法である。乾燥剤材料を有する層は、屋根裏スペース又は壁スペースから水の湿気を吸収することができる。吸収した水の湿気を乾燥剤を有する層から周囲が囲まれた部屋に放出することができる。乾燥剤からの水の吸収と放散は建物を冷房するに必要な冷房エネルギー及び建物を暖房するのに必要な暖房エネルギーの総量を減少させることができる。
【0020】
本発明の多様な実施例における上述した特徴及び他の特徴は、添付した図面に関連して、以下に詳細に述べる本発明の好適な実施例から、より理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0021】
添付した図面は、本発明の好適な実施例を示すものであり、本開示に関連する他の情報も含んでいる。図１は、建物の庇部分の部分側断面図である。
図２は、アメリカ合衆国の４つの場所でセルロース系の天井断熱材に１０％及び２０％の割合でシリカゲルを混入させた際の、年間電力支出の減少（増加）を示す棒グラフであり、コンピュータによるモデルで作成された。
図３は、断熱材と乾燥剤を含んだ壁の側断面図である。
図４Ａは、試験壁の構造を示す断面図。
図４Ｂは、乾燥剤を含まないガラス繊維断熱材と分散された乾燥剤を含んだガラス繊維断熱材及び別個の乾燥剤を含んだ層を有するガラス繊維断熱材を、図４Ａで示した試験壁で比較したグラフ。
図４Ｃは、月間冷却負荷を１年間にわたり計測したヒストグラム。
図４Ｄは、図４Ｃのデータを測定した同じ１年間において、月間加熱負荷を計測したヒストグラム。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
米国特許出願公開ＵＳ−２０１０−０１０７５５０−Ａ１、２０１０年５月６日、ＵＳ−２００８−０２３６０７８−Ａ１、２００８年１０月２日は、ここで参照することで、全体が導入される。
【0023】
いくつかの選択可能な方法の一つとして、ガラス繊維又はセルロース断熱材等の多孔性断熱材料に乾燥剤を混ぜることで、屋根の断熱材の特性を変えることをここに提案するものである。一般的にこの方法には、二つの大きな利点がある。第１は、乾燥剤が湿気を吸収すると天井の断熱材により多くの熱容量を加えることができ、これで、負荷がピークからオフピークにシフトするかもしれないのである。第２に、屋根裏の湿気レベルを低下させることである。乾燥剤を追加するこの方法の欠点は、ガラス繊維やほかの断熱材に比して乾燥剤の熱伝導性が高いので、断熱材の熱抵抗が幾分か減少することである。
【0024】
上記した乾燥剤と断熱材の混合物の全体的な利点と欠点に加えて、天井にこの混合物を使用する最も大きな特徴の一つは、より多くの吸湿性能を与える点である。屋根裏からの湿気が吸収され、天井表面で対流する空気により居住空間に湿気が放散されることで、天井断熱材の温度を変化させることができる。従って、建物のエネルギー負荷は、天井の断熱材の温度変化により変化させることが可能となる。これにより、屋根裏と居住空間の間に流れる熱量が変化することとなる。この変化により冷却エネルギーを減らす利点があったり、逆により多くの加熱エネルギーを必要としたりすることも生じる。
【0025】
乾燥剤は少なくとも約５％ｖ／ｖの量で加えることができ、好ましくは、約１０−２０％ｖ／ｖの量である（グラスファイバやセルロースの断熱材などの、断熱材に対する容積比）。例えば、シリカゲルなどの乾燥剤を、容積比で１０％及び２０％の割合で天井のセルロース系断熱材に追加することで、セルロース系断熱材のみの天井断熱材と比較して混合物の熱伝導性は３１％及び６２％増加し、熱伝導性が向上したことで、断熱材を介した天井の熱流動は増加する。しかし、シリカゲルは周囲から大量の湿気を吸収して保存することができるので、混合断熱材の湿度は上昇する。屋根裏の湿度が室内の居住空間の湿度よりも低い場合は、室内の居住空間から湿度が屋根裏スペースに流れる。セルロース断熱材のみで断熱された屋根裏の冬は、この状態である。屋根裏の断熱材にシリカゲル吸湿剤を添加すると、湿気は最初は吸収され、次いで、同じ場所である屋根裏ゾーンから放出される。屋根裏から居住空間への湿気の流れは、混合断熱材の湿度の増加により冬ではきわめて小さなレベルに減少する。従って、シリカゲル−セルロース混合断熱材が配置された屋根裏の湿気の流れは熱伝達の方向を阻害するのもではない。そして、シリカゲル−セルロース混合天井断熱材による熱伝導率の向上により熱エネルギーの使用が増加する。
【0026】
通常の夏のように、屋根裏の湿度が室内の居住空間の湿度よりも高いと、相対的に高い湿度の屋根裏スペースから吸収した湿気がシリカゲル−セルロース混合断熱材から蒸発し、居住ゾーンに放出され流動する。蒸発した湿気は熱を奪い、吸湿したシリカゲルで断熱された屋根裏の天井温度を、セルロースのみで断熱した屋根裏に比して、低くする。水分の蒸発により減少する屋根裏から居住空間へ流れる熱流動の量は、混合断熱材によって増加した熱伝導性によって増加する熱流動の量よりも大きいので、全体的に混合天井断熱材から居住空間に流れ込む熱流は、セルロース系断熱材よりも小さい。従って、冷房エネルギーの使用は、シリカゲル−セルロース混合断熱材により減少することが期待できる。
【0027】
図１及び図２に示すように、この実施例は建物１００を冷房するのに必要な冷房エネルギーの量を減らす方法に関連する。建物１００は、外壁１１，水平な上部壁材１２及び該上部壁材１２の上方に配置された屋根裏スペース２５により部分的に区切られている囲まれた部屋２４を有する。屋根裏スペース２５は部屋２４の天井２０と建物１００の屋根により、区切られている。本方法は、ポリスチレン発泡体ボードや吹きつけポリスチレン発泡体のように閉鎖された気泡を持った断熱構造体ではなく、透過性を有する多孔性の断熱材１０を、屋根裏スペース２５の天井２０を所定の深さで実質的に被覆するように配置するものである。多孔性の断熱材１０は乾燥剤を含んでいる。発明の方法は、乾燥剤を含有した多孔性の断熱材１０は屋根裏スペース２５から水分を吸収することができるように構成される。本方法の次のステップは、吸収した水分を、乾燥剤を含有した多孔性の断熱材１０から閉鎖された部屋２４に放出することを含む。この行程により、乾燥剤を含有した多孔性の断熱材１０の温度は低下し、建物１００を冷房するのに必要な冷房エネルギーの量が減ることとなる。図１の建物１００のような典型的な建築は、下端を有する軒２２及び下端から屋根裏２５への空気流動１５を許容する屋根裏通気孔１８を有し、更に、好ましくは、換気ファン又は天井換気（図示せず）を含んでいる。空気１５は、屋根裏通気孔１８及び屋根を支持する一組の垂木により区切られたスペースを介して流動する。
【0028】
本発明のいくつかの実施例では、多孔性の断熱材１０は好ましく無機繊維又はセルロース繊維からなる。典型的な無機繊維としては、ミネラルウール、ロータリーグラスファイバー又は織られたグラスファイバがあり、典型的なセルロース繊維としては、使用前には耐火性添加物として扱われているリサイクル紙繊維などである。
【0029】
本発明のいくつかの実施例では、水分が、乾燥剤を含有する多孔性の断熱材１０から囲まれた居住空間２４内に、天井２０を介して対流による物質移動により放散される。これらの方法は、年間を通して月平約気温が約４５ºＦ程度以上のような、冷房が支配的な気候の元では、きわめて良好に作用する。例えば、南フロリダのような冷房が支配的な気候において、屋根裏スペース２５の相対湿度は居住空間２４の相対湿度よりも通常高く、建物は、通常一年間の殆どが、外気温が７２ºＦよりも高い状態にある。こうした建物では、典型的な建築では、上部壁材１２の上に、間隔を開けて屋根裏床根太を配置し、建物１００の屋根を支持するために、その下に間隔を開けて屋根垂木１７を配置する。本発明のいくつかの実施例では、乾燥剤を含有する多孔性の断熱材１０を少なくとも屋根裏床根太の間に配置する。また、この実施例の乾燥剤を含有した多孔性の断熱材１０は、天井２０と屋根の間が比較的狭い屋根裏スペースの、カテドラル型天井を支持する根太の間にも配置することができる。屋根裏換気のための十分な空間または屋根裏があって、空気１５をそこを介して流動させることができる場合には、本実施例の乾燥剤を含有した多孔性の断熱材１０は、屋根裏スペース又は屋根と天井２０との間の領域の相対湿度レベルを低下させることができる。また、建物建築において、複数の平行な間柱、外羽目板及び内側の化粧ボード層によって規定される外壁には、その外羽目板及び内側の化粧ボード層間に乾燥剤を含有した多孔性の断熱材１０を、更に配置することができる。
【0030】
乾燥剤を含有した多孔性の断熱材１０の別の好ましい実施例では、セルロース又は無機物成分からなるランダムな方向を向いた繊維が、建物１００の断熱のために、十分な厚さで配置される。断熱材に十分な量の水分を吸収及び放出させて、乾燥剤を含有した断熱材を通した熱流を減らせるように、所定の量の乾燥剤を断熱材１０に供給する。
【0031】
むしろ、吸収された水が対流による熱移動で居住空間２４内に放出されると、天井２０の温度も低下する。こうした建物の断熱材１０は、毛布状、綿状（Loose fill）又はバット状の製品として配置することができる。本発明の好適な実施例では、乾燥剤は超多孔性の固形吸収材料であり、その周囲から湿気を吸収すると共に、大きな水分貯蔵能力を有する。好ましい乾燥剤は、以下の原料から一つ以上を含むものである：モンモリロナイト粘土、シリカゲル、合成ゼオライト（分子ふるい）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、分子ふるいカーボン、活性アルミナ、又は活性カーボン、又はポリアクリル酸ナトリウム。典型的な乾燥剤は、シリカゲルである。シリカゲルは、例えば、POLYLAMProducts, Corporationのビーズ状及び粉状シリカであり、また、Grays Davidson Syloid®及び、Sylox®粉、及びLudox®コロイドシリカ分散液である。他の乾燥剤としては、ニューメキシコ州、アルバカーキのNanoPore, Inc.が販売する、表面変性を施した炭素をベースにした乾燥剤で、粒子サイズが５０及び５００ミクロンの間のもの、ニューヨーク州、バッファローの、Multisorb
Technologies, Inc.が販売する、NatraSorb S シリカゲル、Multisorb NatraSorb M
Montmorillonite 粘土、Multisorb Drikette包、及びNanoPore カーボンをベースにしたフェルト包乾燥剤も使用可能である。
【0032】
乾燥剤は、好ましくは、通常、繊維がランダム配置された断熱材又は、それ以外の多孔性断熱材の乾燥重量に対して、少なくとも１重量パーセント、好ましくは少なくとも５重量パーセント、より好ましくは１０から２０重量パーセント含有されている。乾燥剤は、均一な乾燥したシリカゲルの混合状態の形で供給されるか、水に投入してスラリーとし、ランダム配置された繊維内に導入するようにすることもできる。乾燥形態では、ガラスバット製造工程の回転する繊維を集める工程でよく使用されるコンベアーの上で、断熱繊維と乾燥剤を一体化させることができる。乾燥剤が繊維に投入されるときは、グラスファイバはまだ熱い状態か、あるいは、周囲温度に向けて冷却中である。乾燥形態では、乾燥剤は回転グラス製造プラントの吸引装置の上部領域に吹き付けることができる。または、乾燥剤は水スラリーに添加され、回転グラス製造プラントの形成区画内の熱い材料繊維上にスプレーされる。
【0033】
セルロース繊維に乾燥剤を添加する好ましい方法には、セルロース繊維をスプレーする方法、液体乾燥剤にセルロース繊維を浸す方法、乾燥剤と難燃剤の両方をセルロース繊維に、同時にもしくは順次加える方法、などがある。一つの実施例は、乾燥した乾燥剤を、難燃剤を含んだセルロース繊維が、建物の屋根裏空間や、壁空間、又は狭い空間内に吹き付けられる前に、吹きつけ機のホッパー内の当該難燃剤を含んだセルロース繊維中に加えるものである。コンピュータシミュレーション例
【0034】
コンピュータモデリング研究(Lixing Gu “ContractReport: Examine Potential Energy Savings Using Ceiling Insulation Mixed with
Desiccant”
December 19, 2005 (unpublished))が、熱流及び建物負荷に関する乾燥剤−断熱材混合物の影響を決定するために行われた。目的は、建物のシミュレーションをすることで、乾燥剤をセルロース天井-屋根裏断熱材に異なる量を加えた際の潜在的なエネルギー節約量を決定し、天井の断熱材に加える熱量による、天井のピーク負荷のズレを検証するものである。また、湿気の吸収と加えた乾燥剤からの放散による屋根裏の湿度レベルを作成することである。
【0035】
シールされた屋根裏の影響を評価するために、暑さが支配的な天候と寒さが支配的な天候において、コンピュータモデリング研究は、マイアミ、ボルチモア、ミネアポリス及びサンフランシスコで行われた。使用されたコンピュータモデルは、FSCE 3.0プログラム(Florida Solar Energy Center, 1992, “FSEC 3.0 User’s Manual,”FSEC-GP-47-92;プログラムは液体の水による伝達はシミュレートしていない)である。この一次元有限要素プログラムは、熱伝導、対流、放射による熱伝達を含む組み合わされた熱と熱移動と、Effective
Penetration Depth Methodによってモデル化された一団の湿気を計算する(Kerestecioglu, A., M. Swami;
1990, “Theoretical
and Computational Investigation of Simultaneous Heat and Moisture Transfer in
Buildings: Effective Penetration Depth Theory.” ASHRAE Winter Meeting, Atlanta, GA.)。
【0036】
使用するシミュレーションツールを決定した後、現在の研究における居住用建物として、一体基礎を有するプロトタイプハウスが選択された。プロトタイプハウスは、二つのASHRAE研究プロジェクト、ft２）の平屋建ての家である。ガレージエリアは、４２．４ｍ２（４５６ ft２）であり、リビングゾーンの上に屋根裏容積が１０７ｍ３（３７６９
ft３）あり、ガレージの上に、５６．５ｍ３（１９９６ ft３）の屋根裏容積がある。屋根裏エリアはそれらを仕切るベニヤ板により複数の分離されたスペースとしてモデル化されている。家の縦横比は、東西に走る長軸に対して、１：１：６となっている。
【0037】
外装建築は、以下に示す通りである。
【0038】
外装フレーム壁：内側に12.7 mm (½")石膏壁板、R-19のバット断熱材、及び、日射吸収率が０．７５で、遠赤外線放射率が０．９の11mm (7/16")煉瓦外装羽目板。
【0039】
屋根：屋根裏に露出した12.7 mm (½")のベニヤ板、日射吸収率が０．８５で、放射率が０．９の6.4mm (1/4")屋根板。屋根の傾きは、５：１２である。
【0040】
床：内側に12.7 mm(1/2")のカーペットを敷いた0.1m (4")のコンクリート。
【0041】
天井：12.7 mm (1/2")石膏壁板及び10-20%の乾燥剤を混ぜたR−３０断熱材。
【0042】
暖房及び冷房のサーモスタットの設定温度は、ぞれぞれ22.2°C (72°) 及び 25.6°C (78°F)である。
【0043】
ＨＶＡＣシステム：冷房：ＳＥＥＲ（年間エネルギー効率）１０、０．７５の顕熱比を有するエアコンディショナー；暖房：電気ヒータ。
【0044】
選択された乾燥剤は、シリカゲルであった。本例の目的のために、乾燥剤はファイバーグラス又はセルロース断熱材にその断熱材の容積を変化させることなく添加されたものとし、二つの個々の材料は完全にミックスされたものとする。上記した仮定を用いることで、容積比及び重量比をベースとした当該混合物の効果的な材料特性を記述することができる。2005年ＡＳＨＲＡＥ（米国加熱・冷凍・エアコンデイショニング工学会）のHandbook of Fundamentals（基本ハンドブック）の表４によれば、Ｒ−３０ファイバーグラス又はバットの熱伝導率及び密度は、それぞれ0.475(W/m.K)及び 19.2 (kg/m3 平均)である。シミュレーションプログラムで要求される熱特性の全セットを使用するために、ファイバーグラスバットに代えてばら詰め（loose
fill）セルロース系断熱材を用いた。ばら詰め（loose fill）セルロース系断熱材とファイバーグラスバットには、密度の違いがある。大きな密度の相違は、熱容量により負荷の変化が生じる可能性がある。しかし、ファイバーグラスとセルロース断熱材は共に軽量なことから、密度の相違による負荷変動の熱的な影響は無視しうるものと考えられる。例えば、ファイバーグラス断熱材の熱抵抗は、ＤＯＥ−２やEnergyPlusのような殆どのシミュレーションプログラムで使用されており、密度や比熱は要求されない。密度と比熱の入力を省く主な理由は、熱性能に関して断熱材料の熱容量の影響は無視しうるからである。それに、ファイバーグラスを有するこれらの断熱材は、セルロース断熱材にも全般的に当てはまるものである。従って、この研究におけるセルロース断熱材の計算及びシミュレーション結果は、ファイバーグラス断熱材の結果と同様なものであると考えられる。セルロース断熱材から得られた結論は、ファイバーグラス天井断熱材にも適用することができる。
熱特性
【0045】
以下の表に、セルロース断熱材とシリカゲルの熱特性を示す。
【0046】
【表1】
【0047】
シリカゲルが混合された天井断熱材の有効熱特性は、容積比をベースに得ることができる。以下の式は、有効熱特性を計算するために使用される。Pe =熱伝導率、密度及び比熱を含んだ有効特性
P fiber =セルロース系断熱材の熱特性
P desi =乾燥剤の熱特性
ratio =容積比
【0048】
セルロース断熱材の空間領域にシリカゲルを加えると、空気のスペースが減る。これは、断熱材をわずかに圧縮したことと同じである。しかし、セルロース断熱材の密度は変化せず、圧縮により、熱伝導率が僅かに上昇する。計算を簡単にするために、セルロース系断熱材の熱特性は、圧縮しないものと同じとする。
【0049】
本研究に使用した、有効熱特性及びパーセント特性の変化は、以下の表に示すとおりである。【表2】
222%、及び 8% 増加している。
湿気特性
【0050】
本研究における混合物の湿気特性の主な関心事は、吸着曲線（絶対湿度対相対湿度）で表される湿気の吸収と放散である。セルロースとシリカゲルの吸着曲線は知られているが、その混合物の吸着曲線は知られていない。しかし、混合物の吸着曲線は、既知のセルロースとシリカゲルの湿気特性から推定することができ、混合物の有効かさ密度は、上の表２に示されている。
【0051】
表３は、年間シミュレーション結果の概略を表すものである。最初の二つの列は、項目の記述である。３番目の列は、セルロースだけの天井断熱材を持った基礎ケースにつていの年間結果である。４番目と５番目の列はシリカゲルをそれぞれ10%及び20%の割合で混合した天井断熱材についての年間結果である。最後の２列は、基礎ケースと比較した、シリカゲルを10%及び20%の割合で混合した天井断熱材についての、百分率による相違を示すものである。マイナス及びプラスの印は、基礎ケースに対する増加及び減少をそれぞれ示す。【表3】
【0052】
表３に示した項目は、一年間の居間及び屋根裏ゾーンの平均した屋内温度（T aver.）及び相対湿度（ＲＨ）からなる。暖房及び冷房エネルギーは（ＫＷｈ）で示し、トータルエネルギーは、暖房と冷房のエネルギーの総計である。居間のゾーンと該居間のゾーンに露出した天井壁板表面間の年間天井熱流束（KW/m2)及び天井湿流(Kg/s.m2)は、表３に示す。天井熱流束の'cold'は、天井壁板表面の温度が居間のゾーンの空気温度よりも低いことを表し、暖房シーズンやシーズンの変わり目（冷暖房無し）の部分に生じる一方、'hot'は、天井壁板表面の温度が居間のゾーンの空気温度よりも高いことを表し、冷房シーズンやシーズンの変わり目（冷暖房無し）の部分に生じる。天井湿流の'dry'は、居間スペースに露出した天井壁板表面の湿度が居間ゾーンの空気湿度レベルよりも低いことを表し、'wet'は、居間スペースに露出した天井壁板表面の湿度が居間ゾーンの空気湿度レベルよりも高いことを表す。
【0053】
セルロース断熱材のみの基礎ケースと比して、シリカゲルの混ぜた断熱材を有するマイアミの平均した居間エリアの温度は、僅かに、０．３%以内で低い。この違いは無視しうるものである。しかし、シリカゲル混合断熱材の場合の、年間平均の居間ゾーンの相対湿度のレベルは、シリカゲル混合割合が、10%及び20%で、それぞれ5.3%及び13.7%増加している。主な理由は、屋根裏から混合断熱材に吸収された高湿度の内容物は居間のスペースに流れ込む高湿度の天井湿流となり、基礎ケースに比して、室内の相対湿度のレベルは上昇するからである。混合断熱材の年間平均屋根裏温度は、基礎ケースよりも、僅かに1.2%の範囲で、高い。しかし、混合断熱材の屋根裏の相対湿度のレベルは、基礎ケースよりよ、かなり低く、10%の混合率で、20%低下し、２0%の混合率で、2１%低下する。
【0054】
以下の表４は、コンピュータ建物シミュレーションにより、米国の４カ所で３タイプの天井断熱材（基礎のＲ−３０断熱材のみ、10%のシリカゲルを混合したＲ３０及び２0%のシリカゲルを混合したＲ３０）を使用した場合の年間冷暖房エネルギー使用を示すものである。
【0055】
【表4】
【0056】
シミュレーションの結果、及び図２の棒グラフに図示されるように、マイアミのような特に“冷房が支配的な気候”では、年間冷房エネルギー使用は減少している一方で、天井−屋根裏断熱材のシリカゲルの混合率が増加すると、年間暖房エネルギー使用は増加する。屋根裏断熱材に含まれる乾燥剤は、屋根裏の湿度レベルを低下させものと結論づけることができ、それは屋根板やベニヤ板の屋根材料の寿命を延ばすことができる。結論
【0057】
屋根裏断熱材に含まれる乾燥剤は、屋根裏の湿度レベルを低下させることができ、それは屋根板やベニヤ板の屋根材料の寿命を延ばすことができる。
【0058】
屋根裏断熱材に含まれた乾燥剤は天井の湿度レベルを上昇させ、天井の石膏天井板の寿命を短くするかもしれないが、湿度の増加量は天井板に悪影響を与えるほど高くはない。
【0059】
屋根裏断熱材に含まれた乾燥剤は暖房エネルギー消費を増加させるかもしれないので、天井混合断熱材は、暖房が支配的な気候では有効でないかもしれない。
【0060】
屋根裏断熱材に含まれた乾燥剤は冷房エネルギー消費を減少させるかもしれないので、天井混合断熱材は、冷房が支配的な気候では有効であろう。
【0061】
ピーク負荷のシフトは、乾燥剤を天井の断熱材に加える際には、重要なことではないように思われる。その主な理由は、加えられる乾燥剤の容量は、それほど大きくないからである。
【0062】
壁の空隙に乾燥剤を含ませることは、冷房及び暖房エネルギー使用に際して、屋根裏断熱材に含まれた乾燥剤と同様な効果をもたらす。壁の冷房負荷は、天井の冷房負荷に比して、全体の冷房負荷の小さな部分であるので、冷房エネルギー使用の効果は、小さなものとなる。しかし、壁の暖房負荷はより大きい。従って、暖房負荷に関する効果はより大きなものとなる。壁構造物内の乾燥剤の使用については、図４Ａ及び４Ｂの議論の中で、以下に述べる。
【0063】
セルロース断熱材がシミュレーションで使用されたが、セルロースとファイバーグラスの熱特性の相違は無視しうるので、セルロース断熱材で得られた結論は、ファイバーグラスの布状、ルースフィル状及びバッド状の断熱材にも適用することができる。
【0064】
また、上述の例では、屋根裏に配置された断熱材材料について述べたが、他の実施例では、乾燥剤を含有する断熱材は、建物の外側壁に、又は屋根裏及び外側壁に設けることができる。
【0065】
更に、上述の例では、断熱材材料に乾燥剤材料を分散させた例を述べたが、居間のスペースに近い側や、外部環境に近い側、又は多孔性の断熱材料の内部層と外部層の間の中間位置に、乾燥剤を別な層として配置することもできる。
【0066】
図３は、図１に示す建物に使用するに好適な外壁１１の一例を示す詳細図である。建物は、壁１１，水平な上部敷桁１２（図１）及び、該上部敷桁の上に配置された屋根裏スペース２５（図１）により部分的に区切られる形の囲まれた部屋２４を有する。屋根裏スペース２５は、部屋２４の天井２０と建物の屋根により区切られている。図３に示すように、壁１１は、内側パネル２０２及び外側パネル２０４、その間の壁スペース２０５から構成される。
【0067】
実施例では、多孔性の断熱材料からなる第１層２０６及び第２層２０８が配置され、壁スペース２０５内で内側パネル２０２を被覆している。また、多孔性の断熱材料の第１及び第２層２０６，２０８の間に、乾燥剤からなる分離層２０７が設けられている。実施例では、断熱材層２０６，２０８及び乾燥剤層２０７は、壁スペース２０５を満たしている。ある実施例では、多孔性の断熱材料の第１層２０６及び第２層２０８は、屋根裏スペース２５内で天井２０を被覆している。ある実施例では、天井２０と１個以上の内側パネル２０２の両方が断熱材材料２０６及び２０８、その間に配置された乾燥剤材料からなる分離層２０７から構成される３層断熱材により覆われ、壁スペース２０５は充填されている。
【0068】
後に、乾燥剤を含んだ多孔性層２０７は屋根裏スペース２５又は壁スペース２０５から湿気を吸収し、吸収された湿気は、乾燥剤を含んだ多孔性層２０７から囲まれた部屋２４に放出される。その結果、乾燥剤を含んだ多孔性層２０７の温度は低下し、建物を冷房するのに必要な冷房エネルギー量が減る。
【0069】
乾燥剤を含んだ多孔性層２０７は、乾燥剤を染み込ませたりした薄いフェルト又は不織マットでも、屋根裏に配置した布状の断熱材、又はバラ詰め、又は吹きつけ形成された断熱材の、上、下、又は中間に配置された乾燥剤を有する、薄いフェルト又は不織マットでもよい。ある実施例では、フェルト層は、ポリプロピレン紙に表面変性を施した炭素から構成される。ある実施例では、フェルト層は、ニューメキシコ州、アルバカーキのNanoPore, Inc.で販売されている、40%-60%の表面変性を施した炭素、40%-60%のバインダーからなる，ポリプロピレン紙に表面変性を施した炭素から構成される。乾燥剤層は、ニューヨーク州、バッファローのMultisorb Technologies, Inc.が販売するMultisorb Drikette（登録商標）乾燥剤を紙に含ませたものでもよい。【0070】
更に、乾燥剤層２０７は、一つ以上のバット、バラ詰め、及び又はセル状に形成された壁断熱材の、内側２０８，外側２０６に接していても、また、厚さの真ん中（図示せず）に配置してもよい。乾燥剤を染み込ませたフェルト層に代えて、乾燥剤を鉱物繊維からなるバットの中央に設けてもよい。乾燥剤は、壁スペース２０５に設置された成形バットの全厚に渡り、分散させてもよい。また、乾燥剤は、壁スペース２０５に吹き付けられたバラ詰め断熱材（a loose fill insulation）内に分散されてもよく、壁スペース２０５に開放形スプレー気泡（open cellspray foam）によって吹き付けられた断熱材と前述の吹きつけによる断熱材を組み合わせたものに、分散しもてよい。
【0071】
ある実施例では、製造設備内で、乾燥剤を染み込ませた薄いフェルト又は不織マット２０７、又は、薄い乾燥剤を染み込ませたバットを、二つの繊維性又は、開放形スプレー気泡の断熱材層２０６，２０８間に接着させて３層のバットを形成することもできる。次いで、３層のバットを断熱施工時に壁スペース内に、単一のバットとして設置し、バットの断熱工程を一度で済ませることもできる。また、建物の外壁の建築又はリフォームに際して、壁スペース内に、施工者が、乾燥剤を染み込ませた薄いフェルト又は不織マットからなる第１断熱材層及第２断熱材層を設置することもできる。
【0072】
層になった乾燥剤の形態に関して、乾燥剤を染みこませた薄いフェルト状の形態の乾燥剤を、鉱物繊維のバットからなる２層の間の壁空隙内に配置したり、壁空隙内の、鉱物繊維バット又はスプレー気泡の内側、又は外側表面上に配置したりするようにもできる。
【0073】
層になった乾燥剤の形態に関して、乾燥剤を染みこませた薄いフェルト状の形態の乾燥剤を、鉱物繊維のバットの上及び／又は下表面に積層設置することもできる。乾燥剤を染みこませたフェルトは、ファイバーグラスの製造工程で、ファイバーグラスバットの二つの層の間に挿入して積層させることも可能である。
【0074】
層になった乾燥剤の形態に関して、乾燥剤は、ファイバーグラス断熱バット又は布の上端層に粉の形態で供給し、撒くことができ、断熱材の表面に乾燥剤を配置した前後に、該布の上表面に噴霧するホットメルト接着剤のような噴霧接着剤で保持される。別の実施例では、ファイバーグラス断熱材の別の層が乾燥剤の層を持った布の上に置かれ、積層される。この方法では、乾燥剤は鉱物繊維断熱材の二つの層の間に設けられる。
【0075】
使用される乾燥剤の例としては、ニューヨーク州、ウイリアムズビルのPoly Lam Products社が販売する、ホワイトビーズ及び粉シリカゲルや、メリーランド州、コロンビアのGRACE DavisonChemical (W. R. Grace & Co.-Conn.)社が製造するSyloid® 及び Sylox®粉、及びLudox® Colloidal Silica散布剤、表面変性を施した炭素をベースにした乾燥剤は、粒径が５０から５００ミクロンの間で、ニューメキシコ州、アルバカーキのNanoPore,
Inc.社が販売している。また、ニューヨーク州、バッファローのMultisorb Technologies, Inc.が販売するNatraSorb Sシリカゲル及び、Multisorb
NatraSorb Mモンモリロナイト粘土がある。
【0076】
図４Ａは、冷暖房負荷試験に使用したテスト壁の構造を示す断面図であり、乾燥剤を有さない断熱材料と二つの異なる実験壁を比較するためのものである。二つの実験壁は：（Ａ）バラ詰め断熱材料に乾燥剤が散布された壁と、（Ｂ）バット断熱材の二つの層の間に乾燥剤の層を設けた壁である。テスト壁３００は、０．５インチの石膏ボードからなる内部壁板３０２；断熱材料層３０６；０．５インチの配向性ストランドボード（ＯＳＢ）３０４；２層の建築用防水紙３０８；及び外部漆喰層３１０を有する。【0077】
図４Ｂに、７日間に渡って収集した実験データを示すグラフで、７０°F (21 °C)で 50%の相対湿度の内側の部屋で、３つの異なるテスト壁３００の冷房エネルギー使用を比較するものである。壁３００は、互いに同じように作られており（外側が、2"x 4"の木製スタッドを有する化粧漆喰、内側がプラスターボード）、各壁の内部空洞の断熱材３０６のタイプが異なるだけである。三角形は、乾燥剤が入らない断熱材３０６を有するサンプル（Ｒ１３ファイバーグラスバット）の時間熱流束を示す。菱形は、噴霧された乾燥剤の粉が混ぜられた、ペンシルベニア州、フォージバレー（Valley Forge）のCertainTeed Corporationが販売する"OPTIMA（登録商標）;"という、バラ詰めグラス断熱材が壁の空隙に詰められた形の断熱材３０６を有するサンプルであり、同じ期間の時間熱流束を示す。ＯＰＴＩＭＡと噴霧された乾燥剤を含んだ断熱材の壁の熱流は、乾燥剤を有さない壁の熱流束よりも低い（約４０％低い）。四角は、乾燥剤を染みこませたフェルトをその中央に配置したＲ１３バットが空隙に充填された断熱材３０６を有する壁サンプルであり、同じ期間の時間熱流束を示す。これは、重量で10%の乾燥剤粉を有する"OPTIMA（登録商標）;"というバラ詰め断熱材と、重量で20%の、ファイバーグラスと乾燥剤フェルトを組み合わせたものからなる、２８グラム/ft2の乾燥剤を染みこませたフェルトを用いたＲ１３バットから構成される。熱流束は、乾燥剤を有さない壁の熱流束よりも低く、（約４５％低い）更に、"OPTIMA（登録商標）;"という、バラ詰めファイバーグラス断熱材よりも、5%低い。実験は、分離した形で乾燥剤を染みこませたフェルト層が、乾燥剤を有さない壁や均一に散布された乾燥剤を有する壁よりも、熱流束が低くなることを示した（これは、冷房負担の減少につながる）。【0078】
表５は、図４のデータを取った後、１２ヶ月以上の期間にわたって、集めた３つのテスト壁に関する実験データである。バラ詰め（loose fill）断熱材と、その中心に乾燥剤を染みこませたフェルトを有するＲ１３バットは、乾燥剤を有さない構成に比して、同様に年間熱流束が11%減少している。しかし、バラ詰め断熱材の冷房時の熱流束の減少（17%)と、その中心に乾燥剤を染みこませたフェルトを有するバットの冷房時の熱流束の減少(29%)の間には、乾燥剤を有さない構成に比して明らかな相違がある。別な言い方をすれば、乾燥剤を有する二つの構成は、寒い月の暖房の量は同じであるが、より熱い月では、乾燥剤フェルトをその中心に有するＲ１３バットは冷房負荷をかなり低下させることができる。図４Ｃは、表５のデータの毎月の冷房負荷を示す。図４Ｄは、表５のデータの毎月の暖房データを示す。【0079】
上述の実施例では、建物の壁及び／又は屋根裏の鉱物繊維、セルロース断熱材、又は開放形スプレー気泡に乾燥剤を添加することにより、建物のエネルギー消費を抑えることが出る。夏の冷房シーズンの、主に冷房の気候において、建物の外側から内側に流れる熱エネルギーは、居住スペースに流れ込むよりも、むしろ乾燥剤に吸収された湿気を蒸発させるために使用される。暖房シースンでは、建物の内部からの熱エネルギーの流れは、建物の外側に流れ出すよりも、むしろ乾燥剤に吸収された湿気を蒸発させるために使用される。
【0080】
本発明を例示的な実施例によって説明したが、本発明は、それに限られるものではない。むしろ、添付したクレームは、本発明の均等の範囲から離れることなく、当業者によりなされる本発明の他の変形や実施例を広く含むように解釈されるべきである。