JP2009041647A - 真空断熱材および真空断熱材を用いた断熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱壁面への取り付けが容易な真空断熱材を提供する。
【解決手段】少なくとも芯材７と芯材７を覆うガスバリア性の外被材９とから構成され、外被材９の内部を減圧してなる真空断熱材１において、芯材７とともに軟磁性材料８を封入したものである。芯材７とともに軟磁性材料８を外被材９で覆い、内部を減圧することにより作製された真空断熱材１には磁力が付与されるため、真空断熱材１と断熱壁面との密着性を保ったまま真空断熱材１を取り付けることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、取り付けが容易な真空断熱材に関するものである。

近年、地球環境問題である温暖化の対策として住宅の省エネルギーを推進する動きが活発となっており、優れた断熱性能を有する断熱材が求められている。

住宅用断熱材として現在では、グラスウールやウレタンボードが主流となっているが、さらなる省エネルギー化を進める為には優れた断熱性能を有する真空断熱材を用いることが望ましい。しかしながら、従来の真空断熱材は一つの袋状外被材に一つの芯材を挿入した後に減圧密封するものであり、これをパネルとして考えると、パネル全体が一つの部屋を構成されている。このため、釘や螺子などで真空断熱材を固定する際、誤って外被材に傷を付けると真空がリークし、断熱材全体の断熱性能を維持することができなくなるという課題を有していた。

この課題を解決するために、被取付面に対して着脱自在の固定具を真空断熱材に設け、固定具により真空断熱材を被取付面に固定する断熱構造体が報告されている（例えば、特許文献１参照）。

また、断熱壁面に磁石を介して真空断熱材を固定する真空断熱材の取付方法が報告されている（例えば、特許文献２参照）。

図７は、特許文献１に記載された従来の真空断熱材の模式図である。この真空断熱材１は、被取付面２に対して磁石やマジックテープ（登録商標）など着脱自在の固定具３を真空断熱材に設け、固定具３により真空断熱材１を被取付面２に固定するものである。

これにより、被取付面に対して磁石やマジックテープ（登録商標）などの着脱自在の固定具にて真空断熱材を取り付ける構造としたので、一度位置決めした後も自由に剥がして再度取り付けることができるとされている。

また、図８は、特許文献２に記載された従来の真空断熱材の模式図である。この真空断熱材１は、真空断熱材１が固定される断熱壁面４と対向する側の面に磁性体層５を形成し、真空断熱材１が磁石６を介して断熱壁面４へ固定するものである。

これにより、真空断熱材と断熱壁面とはいずれも磁石に吸着し、磁石を介して真空断熱材を容易に固定できるとともに、固定位置の修正も容易になるとされている。
特開平８−１４４８３号公報 特開平９−１６６２７１号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成では、固定具によって真空断熱材と被取付面との密着性が損なわれるため、真空断熱材と被取付面との間に空気層が介在する。これにより、被取付面を直接、真空断熱材で断熱することが困難である。

また、上記特許文献２の構成では、上記特許文献１の構成と同様に、磁石によって真空断熱材と断熱壁面との密着性が損なわれるため、真空断熱材と断熱壁面との間に空気層が介在する。これにより、断熱壁面を直接、真空断熱材で断熱することが困難である。

本発明では、上記従来の課題を解決するものであり、施工性を改善するとともに、断熱壁面と真空断熱材との密着性を改善することができる真空断熱材を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の真空断熱材は、少なくとも芯材と前記芯材を覆うガスバリア性の外被材とから構成され、前記外被材の内部を減圧してなる真空断熱材において、前記芯材とともに強磁性体を封入したものである。

芯材とともに強磁性体を外被材で覆い、内部を減圧することにより作製された真空断熱材には磁力が付与される。これにより、真空断熱材と断熱壁面との密着性を保ったまま真空断熱材を取り付けることができる。

また、釘や螺子などを使用せず真空断熱材を固定することができるため、誤って外被材を傷つけるリスクを回避することが可能となる。

本発明の真空断熱材および真空断熱材を用いた断熱構造は、真空断熱材の真空度を長期にわたって維持する作用を有するため、長期にわたって断熱効果を維持可能な真空断熱材および断熱構造が提供可能となる。

請求項１に記載の発明は、少なくとも芯材と前記芯材を覆うガスバリア性の外被材とから構成され、前記外被材の内部を減圧してなる真空断熱材において、前記芯材とともに強磁性体を封入したものである。

芯材とともに強磁性体を外被材で覆い、内部を減圧することにより作製された真空断熱材には磁力が付与される。これにより、真空断熱材と断熱壁面との密着性を保ったまま真空断熱材を取り付けることができる。

また、釘や螺子などを使用せず真空断熱材を固定することができるため、誤って外被材を傷つけるリスクを回避することが可能となる。これにより、真空断熱材の真空度を長期にわたって維持することが可能となる。

なお、ここで強磁性体とは、室温で強磁性を有する物質であり、具体的には鉄やコバルトやニッケルなどの３ｄ遷移金属を含む磁性材料のように結晶を構成する原子が持っている磁気モーメントが、一方向に揃っている物質のことを示す。

次に真空断熱材の構成材料について説明する。

外被材に使用するラミネートフィルムは、最内層を熱溶着層とし、中間層にはガスバリア層として金属箔あるいは金属蒸着層を有し、最外層には表面保護層を設けたものが使用できる。

なお、熱溶着層としては特に指定するものではないが、低密度ポリエチレンフィルム、直鎖低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム等の熱可塑性樹脂或いはそれらの混合体が使用できる。

また、ガスバリア層としては、アルミニウム箔や銅箔などの金属箔や、ポリエチレンテレフタレートフィルムやエチレン−ビニルアルコール共重合体へアルミニウムや銅等の金属原子を蒸着したフィルム等が使用できる。

また、表面保護層としては、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム等従来公知の材料が使用できる。

芯材の種類について特に指定するものではないが、気相比率９０％前後の多孔体をシート状または板状に加工したものであり、ウレタンフォーム、スチレンフォーム、フェノールフォームなどの連続気泡体や、グラスウールやロックウール、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維などの繊維体、パーライトや湿式シリカ、乾式シリカなどの粉体など、従来公知の芯材が利用できる。

なお、強磁性体の種類について特に指定するものではないが、フェライト磁石やサマリウムコバルト磁石やネオジウム磁石など保磁力の大きな硬磁性材料や、鉄やニッケルや銅など保磁力が小さく透磁率が大きな軟磁性材料など従来公知の強磁性体が利用できる。

また、強磁性体の配置方法について特に指定するものではないが、芯材と外被材の間に強磁性体を挿入する方法や、芯材に強磁性体を担持させる方法が考えられる。

また、強磁性体の配置数について特に指定するものではないが、芯材の面積に対して小さな強磁性体を用いる場合は、強磁性体を中心に真空断熱材が回転する可能性があるため、回転を防止できるよう複数の強磁性体を離間させた状態で配置することが好ましい。

請求項２に記載の発明は、熱溶着層を有するガスバリア性の外被材と、複数の芯材とを有し、前記熱溶着層同士が対向する前記外被材の間に前記芯材が熱溶着部によって離間される独立した真空空間内に位置するように減圧密封され、対向する前記熱溶着層同士が芯材の少なくとも周縁部の全てが熱溶着された真空断熱材において、前記真空空間内に強磁性体を配置したものである。

独立した複数の真空空間内に位置する芯材にはそれぞれ厚みバラツキを有しているため、全ての芯材を断熱壁面に密着させることが困難であった。そこで独立した複数の真空空間内にそれぞれ強磁性体を配置することで、各芯材によって構成される真空断熱材に磁力が付与される。これにより、それぞれの芯材を断熱壁面へ容易に密着させることが可能となる。

また、釘や螺子などを使用せず真空断熱材を固定することができるため、誤って外被材を傷つけるリスクを回避することが可能となる。これにより、真空断熱材の真空度を長期にわたって維持することが可能となる。

なお、ここで独立した空間とは、各空間が熱溶着部を介して離間された状態のことを指す。また、独立した空間の形成方法に関しては特に指定するものではないが、ヒートシール方式やインパルスシール方式に、高周波シール方式、超音波シール方式等、従来公知技術による熱溶着部の形成方法が考えられる。

また、周縁部の熱溶着方法に関しては特に指定するものではなく、芯材を減圧密封した後に大気圧によって押圧されている熱溶着層同士を高温雰囲気において熱溶着層の融点まで加熱する方法や、外被材を減圧雰囲気において熱溶着層の融点まで加熱した直後に芯材を密封する方法が考えられる。

また、芯材の形状は断熱を必要とする箇所に応じて三角形、四角形、多角形、円形、Ｌ型あるいはそれらの組み合わせからなる任意形状が使用できる。

次に真空断熱材の構成材料について説明する。

外被材に使用するラミネートフィルムは、最内層を熱溶着層とし、中間層にはガスバリア層として金属箔あるいは金属蒸着層を有し、最外層には表面保護層を設けたものが使用できる。

なお、熱溶着層としては特に指定するものではないが、低密度ポリエチレンフィルム、直鎖低密度ポリエチレンフィルム、高密度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム等の熱可塑性樹脂或いはそれらの混合体が使用できる。

また、ガスバリア層としては、アルミニウム箔や銅箔などの金属箔や、ポリエチレンテレフタレートフィルムやエチレン−ビニルアルコール共重合体へアルミニウムや銅等の金属原子を蒸着したフィルム等が使用できる。

また、表面保護層としては、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム等従来公知の材料が使用できる。

芯材の種類について特に指定するものではないが、気相比率９０％前後の多孔体をシート状または板状に加工したものであり、ウレタンフォーム、スチレンフォーム、フェノールフォームなどの連続気泡体や、グラスウールやロックウール、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維などの繊維体、パーライトや湿式シリカ、乾式シリカなどの粉体など、従来公知の芯材が利用できる。

なお、強磁性体の種類について特に指定するものではないが、フェライト磁石やサマリウムコバルト磁石やネオジウム磁石など保磁力の大きな硬磁性材料や、鉄やニッケルや銅など保磁力が小さく透磁率が大きな軟磁性材料など従来公知の強磁性体が利用できる。

また、強磁性体の配置方法について特に指定するものではないが、芯材と外被材の間に強磁性体を挿入する方法や、芯材に強磁性体を担持させる方法が考えられる。

また、強磁性体の配置数について特に指定するものではないが、芯材の面積に対して小さな強磁性体を用いる場合は、強磁性体を中心に真空断熱材が回転する可能性があるため、回転を防止できるよう強磁性体を複数配置することが好ましい。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の真空断熱材において、強磁性体を硬磁性材料としたものである。

保磁力の大きな材料を用いることで真空断熱材に磁力が付与される。これにより、特別な固定具を使用せずに鉄やニッケルや銅等の軟磁性材料を有する断熱壁面への取付が可能となる。

なお、硬磁性材料の種類に関して特に指定するものではないが、フェライト磁石やサマリウムコバルト磁石やネオジウム磁石など、保磁力の大きな従来公知の材料が利用できる。

また、硬磁性材料の形状に関しても特に指定するものではないが、真空断熱材の形状に応じて三角形、四角形、多角形、円形、Ｌ型あるいはそれらの組み合わせからなる任意形状が使用できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の真空断熱材において、強磁性体を軟磁性材料としたものである。

保磁力が小さく、透磁率が大きな材料を用いることで真空断熱材が磁化しやすくなる。これにより、特別な固定具を使用せずに磁石等の硬磁性材料を有する断熱壁面への取付が可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の真空断熱材を用いた断熱構造である。

断熱壁面と真空断熱材が密着した断熱構造を利用することで断熱性が向上する。この真空断熱材を建物の壁や床、屋根へ用いることにより、建物の断熱性能が向上し、冷暖房費が節約できるため、省エネルギー化が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における真空断熱材の平面図であり、図２は、図１をＡ−Ａ線で切断した真空断熱材の断面図である。図１、図２において真空断熱材１は、グラスウールからなる厚み５ｍｍの芯材７の内部にニッケル−鉄系高透磁率合金からなる厚み２ｍｍの軟磁性材料８を挿入し、芯材７および軟磁性材料８を、ガスバリア性を有するラミネートフィルムからなる外被材９で覆い、外被材９の内部を減圧したのちに外被材９の周縁を熱溶着したものである。

以上のように、本実施の形態の真空断熱材１には、高透磁性が付与されるため、保磁力の大きな断熱壁面に真空断熱材を密着させた状態で真空断熱材を取り付けることができる。

また、釘や螺子などを使用せず真空断熱材を固定することができるため、誤って外被材を傷つけるリスクを回避することが可能となる。これにより、真空断熱材の真空度を長期にわたって維持することが可能となる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における真空断熱材の平面図であり、図４は、図３をＢ−Ｂ線で切断した真空断熱材の断面図である。図３、図４において真空断熱材１は、１８個の方形に成形されたグラスウールからなる厚み５ｍｍの芯材７内部にそれぞれフェライト磁石からなる厚み１ｍｍの硬磁性材料１０挿入し、芯材７および硬磁性材料１０を、ガスバリア性を有するラミネートフィルムからなる外被材９で覆い、外被材９の内部を減圧したものであり、各芯材７のそれぞれが独立した真空空間内に位置するように芯材７の周縁部全てに熱溶着部１１を設けたものである。

以上のように、本実施の形態の真空断熱材１は、各芯材７に硬磁性材料１０を配置したことにより、各芯材に磁力が付与される。これにより、各芯材の厚みバラツキがあっても全ての芯材を断熱壁面へ容易に密着させることが可能となる。また、釘や螺子などを使用せず真空断熱材を固定することができるため、誤って外被材を傷つけるリスクを回避することが可能となる。これにより、真空断熱材の真空度を長期にわたって維持することが可能となる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における建物の断面図であり、図６は、図５のＣ−Ｃ線断面図である。図５、図６において建物１２は、壁材１３と柱１４で構成される枠の内部に繊維状断熱材１５を隙間無く充填し、室内側の壁材１３と内装材１６の間には本実施の形態２の真空断熱材１が軟磁性材料８を介して固定されている。

以上のように構成された建物について、以下その動作、作用を説明する。

まず、真空断熱材１は、繊維状断熱材１５とともに建物１２の断熱部を形成するものである。

軟磁性材料８は、壁材１３に取り付けられており、真空断熱材１を壁材１３の表面に固定する役割を果たすものである。

壁材１３は、柱１４とともに建物１２の骨格を形成するものである。

内装材１６は、建物１２の内部を装飾するとともに、真空断熱材１の表面を保護する役割を果たすものである。

本実施の形態による建物において、柱や梁などによって構成される軸組間に繊維状断熱材を充填する従来の木造軸組工法に加え、繊維状断熱材よりも断熱効果の優れた真空断熱材を室内側の壁材へ固定する容易な施工方法である。これにより、断熱壁面と真空断熱材が密着した断熱構造を利用することで断熱性が向上する。この真空断熱材を建物の壁や床、屋根へ用いることにより、建物の断熱性能が向上し、冷暖房費が節約できるため、省エネルギー化が可能となる。

以上のように、本発明にかかる真空断熱材は、少なくとも芯材と前記芯材を覆うガスバリア性の外被材とから構成され、前記外被材の内部を減圧してなる真空断熱材において、前記芯材とともに強磁性体を封入したものである。

芯材とともに強磁性体を外被材で覆い、内部を減圧することにより作製された真空断熱材には磁力が付与される。これにより、真空断熱材と断熱壁面との密着性を保ったまま真空断熱材を取り付けることができることから、冷蔵庫用断熱材や、住宅用断熱材、保冷コンテナ用断熱壁、自動車用断熱材など、断熱を必要とするあらゆる場所に用いることができる。

本発明の実施の形態１における真空断熱材の平面図 本発明の実施の形態１における真空断熱材を図１のＡ−Ａ線で切断した断面図 本発明の実施の形態２における真空断熱材の平面図 本発明の実施の形態２における真空断熱材を図３のＢ−Ｂ線で切断した断面図 本発明の実施の形態３における建物の断面図 本発明の実施の形態３における建物をＣ−Ｃ線で切断した断面図 従来の真空断熱材の模式図 別の従来の真空断熱材の模式図

符号の説明

１ 真空断熱材
７ 芯材
８ 軟磁性材料（強磁性体）
９ 外被材
１０ 硬磁性材料（強磁性体）
１１ 熱溶着部
１７ 屋根材
１８ 木下地
１９ 壁仕上材
２０ コンクリート基礎
２１ ガスバリアフィルム
２２ 断熱材
２３ 縁部

Claims (5)

1. 少なくとも芯材と前記芯材を覆うガスバリア性の外被材とから構成され、前記外被材の内部を減圧してなる真空断熱材において、前記芯材とともに強磁性体を封入したことを特徴とする真空断熱材。
2. 熱溶着層を有するガスバリア性の外被材と、複数の芯材とを有し、前記熱溶着層同士が対向する前記外被材の間に前記芯材が熱溶着部によって離間される独立した真空空間内に位置するように減圧密封され、対向する前記熱溶着層同士が芯材の少なくとも周縁部の全てが熱溶着された真空断熱材において、前記真空空間内に強磁性体を配置した真空断熱材。
3. 強磁性体は硬磁性材料である請求項１または２に記載の真空断熱材。
4. 強磁性体は軟磁性材料である請求項１または２に記載の真空断熱材。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の真空断熱材を用いた断熱構造。