JP2014134096A - 断熱強化構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】内断熱に真空断熱材を用い、容易に施工可能で見栄えが良く断熱性能が良好な断熱強化構造を提供する。
【解決手段】室内空間を形成する既存壁、既存天井、既存床とを有する建物に適用される断熱強化構造であって、断熱強化構造は、ガスバリア性の外被材の中に芯材が減圧密封され、既存壁と既存天井と既存床のいずれかの室内側の面に設けられた真空断熱材6と、既存壁と既存天井と既存床のいずれかの室内側の面に設けられた胴縁7と、胴縁7の室内側の面に配設され、真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠す内装材8a,8bと、を備えた断熱強化構造である。これにより、現場発泡型の発泡断熱材を用いることなく、容易に施工可能で断熱性能が良好な断熱強化構造を得ることができ、かつ、胴縁は断熱強化構造における全体の断熱効果を高めることができる。
【選択図】図2
【解決手段】室内空間を形成する既存壁、既存天井、既存床とを有する建物に適用される断熱強化構造であって、断熱強化構造は、ガスバリア性の外被材の中に芯材が減圧密封され、既存壁と既存天井と既存床のいずれかの室内側の面に設けられた真空断熱材6と、既存壁と既存天井と既存床のいずれかの室内側の面に設けられた胴縁7と、胴縁7の室内側の面に配設され、真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠す内装材8a,8bと、を備えた断熱強化構造である。これにより、現場発泡型の発泡断熱材を用いることなく、容易に施工可能で断熱性能が良好な断熱強化構造を得ることができ、かつ、胴縁は断熱強化構造における全体の断熱効果を高めることができる。
【選択図】図2
Description
本発明は、内断熱に真空断熱材を用いた断熱強化構造に関するものである。
近年、地球温暖化抑制の観点より、家電製品や産業機器の省エネルギー化と並び住宅起因のエネルギー削減も取り組むべき重要な課題である。住宅起因のエネルギー消費としては冷暖房運転の影響が大きいため、住宅駆体の断熱強化が重要な取り組みとなっている。そのため様々な断熱壁や各種断熱材が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図32は、特許文献1に開示されている従来の住宅の断熱壁の概略断面図である。図32に示すように、特許文献1における従来の断熱構造は、躯体α上にボード102を形成した既存壁よりなる下地101上に略台形状の胴縁103を複数本固定し、壁下地全面に現場発泡型の合成樹脂発泡体104を吹き付けると共に胴縁103間に空間105ができるように形成し、胴縁103の表面に貼付した粘着テープによって、胴縁103上に防水シート106と乾式壁材107を施工している。
また、高性能な断熱材としては真空断熱材が一般的によく知られている(例えば、特許文献2参照)。
図33は特許文献2に開示されている従来の真空断熱材の断面図である。図33に示すように、真空断熱材201は、複数の芯材202が外被材203で覆われており、複数の芯材202のそれぞれが互いに独立した空間内に減圧密封されるよう、芯材202の間にシール部204が設けられている。
真空断熱材201を住宅などの建物の断熱壁に適用するには、真空断熱材201の真空ブレークを防止できる断熱構造を実現することが重要であり、施工品質の観点から、真空断熱材201の配置方法や胴縁103の配置箇所について考慮を要する。
本発明は、上記課題に鑑み、内断熱に真空断熱材を用い、容易に施工可能で見栄えが良く断熱性能が良好な断熱強化構造を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の断熱強化構造は、室内空間を形成する既存壁、既存天井、既存床とを有する建物に適用される断熱強化構造であって、前記断熱強化構造は、ガスバリア性の外被材の中に芯材が減圧密封され、前記既存壁と前記既存天井と前記既存床のいずれかの室内側の面に設けられた真空断熱材と、前記既存壁と前記既存天井と前記既存床のいずれかの室内側の面に設けられた胴縁と、前記胴縁の室内側の面に配設され、前記真空断熱材と前記胴縁とを室内側から覆い隠す内装材と、を備えたものである。
これにより、熱溶着層同士が対向するガスバリア性の外被材の間に芯材が減圧密封され
た真空断熱材と胴縁とを、室内空間を形成する壁、天井、床のいずれかの室内側の面の少なくとも一部に配設し、次に、複数枚の板状の内装材を、真空断熱材と胴縁とを室内側から覆い隠し胴縁の室内側の面と接触するように配設することにより、現場発泡型の発泡断熱材を用いることなく、容易に施工可能で断熱性能が良好な断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)を有する建物を得ることができ、既存壁(既存壁、既存天井、既存床)を断熱壁にする場合は、既存壁(既存壁、既存天井、既存床)を解体する必要はなく、壁紙の張り替えに近いレベルで簡単に断熱強化を行うことができるため、工事期間・工事費用においても非常に有利となる効果が得られる。
た真空断熱材と胴縁とを、室内空間を形成する壁、天井、床のいずれかの室内側の面の少なくとも一部に配設し、次に、複数枚の板状の内装材を、真空断熱材と胴縁とを室内側から覆い隠し胴縁の室内側の面と接触するように配設することにより、現場発泡型の発泡断熱材を用いることなく、容易に施工可能で断熱性能が良好な断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)を有する建物を得ることができ、既存壁(既存壁、既存天井、既存床)を断熱壁にする場合は、既存壁(既存壁、既存天井、既存床)を解体する必要はなく、壁紙の張り替えに近いレベルで簡単に断熱強化を行うことができるため、工事期間・工事費用においても非常に有利となる効果が得られる。
また、真空断熱材はスチレンフォーム等の汎用の断熱材に比べて断熱性能が非常に優れているため、断熱材部分の厚みを薄くでき、その結果、断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)を薄くできる。また、真空断熱材を配設する壁、天井、床を既存壁(既存壁、既存天井、既存床)にする場合は、断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)とすることによる室内側への壁面の出っ張り寸法を小さくできるので、問題なく適用可能な範囲が広く実用的である。
また、本発明の断熱強化構造は、室内空間を形成する壁、天井、床のいずれかの室内側の面の少なくとも一部に真空断熱材を配設したので、断熱性能に優れ、外気温の変動が大きい場合でも、室温の変動を小さくでき、室温を所定温度に保つために、室内の空気を冷却または加熱する場合は、室内の空気を冷却または加熱するためのエネルギーが少なくて済む。特に住宅の場合は、少ない冷暖房エネルギー(冷暖房費)で快適空間を実現できる。
本発明は、現場発泡型の発泡断熱材を用いることなく、容易に施工可能で断熱性能が良好な断熱強化構造(断熱壁、断熱天井、断熱床)を得ることができ、既存壁(既存壁、既存天井、既存床)を断熱壁にする場合は、既存壁(既存壁、既存天井、既存床)を解体する必要はなく、壁紙の張り替えに近いレベルで簡単に断熱強化を行うことができるため、工事期間・工事費用においても非常に有利となる効果が得られる。
また、真空断熱材はスチレンフォーム等の汎用の断熱材に比べて断熱性能が非常に優れているため、断熱材部分の厚みを薄くでき、その結果、断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)を薄くできる。また、真空断熱材を配設する壁、天井、床を既存壁(既存壁、既存天井、既存床)にする場合は、断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)とすることによる室内側への壁面の出っ張り寸法を小さくできるので、問題なく適用可能な範囲が広く実用的である。
また、本発明の断熱強化構造は、室内空間を形成する既存壁、既存天井、既存床とを有する建物に適用される断熱強化構造に、真空断熱材を配設したので、断熱性能に優れ、外気温の変動が大きい場合でも、室温の変動を小さくでき、室温を所定温度に保つために、室内の空気を冷却または加熱する場合は、室内の空気を冷却または加熱するためのエネルギーが少なくて済む。特に住宅の場合は、少ない冷暖房エネルギー(冷暖房費)で快適空間を実現できる。
本発明の請求項1に記載の断熱強化構造は、室内空間を形成する既存壁、既存天井、既存床とを有する建物に適用される断熱強化構造であって、前記断熱強化構造は、ガスバリア性の外被材の中に芯材が減圧密封され、前記既存壁と前記既存天井と前記既存床のいずれかの室内側の面に設けられた真空断熱材と、前記既存壁と前記既存天井と前記既存床のいずれかの室内側の面に設けられた胴縁と、前記胴縁の室内側の面に配設され、前記真空断熱材と前記胴縁とを室内側から覆い隠す内装材と、を備えたものである。
これにより、現場発泡型の発泡断熱材を用いることなく、容易に施工可能で断熱性能が良好な断熱強化構造(断熱壁、断熱天井、断熱床)を得ることができ、既存壁(既存壁、既存天井、既存床)を断熱壁にする場合は、既存壁(既存壁、既存天井、既存床)を解体する必要はなく、壁紙の張り替えに近いレベルで簡単に断熱強化を行うことができるため、工事期間・工事費用においても非常に有利となる効果が得られる。
また、真空断熱材はスチレンフォーム等の汎用の断熱材に比べて断熱性能が非常に優れているため、断熱材部分の厚みを薄くでき、その結果、断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)を薄くできる。また、真空断熱材を配設する壁、天井、床を既存壁(既存壁、既存天井、既存床)にする場合は、断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)とすることによる室内側への壁面の出っ張り寸法を小さくできるので、問題なく適用可能な範囲が広く実用的である。
また、本発明の断熱強化構造は、室内空間を形成する既存壁、既存天井、既存床とを有する建物に適用される断熱強化構造に、真空断熱材を配設したので、断熱性能に優れ、外気温の変動が大きい場合でも、室温の変動を小さくでき、室温を所定温度に保つために、室内の空気を冷却または加熱する場合は、室内の空気を冷却または加熱するためのエネルギーが少なくて済む。特に住宅の場合は、少ない冷暖房エネルギー(冷暖房費)で快適空間を実現できる。
ここで、胴縁は、既存壁と既存天井と既存床のいずれかの室内側の面に設けられている。
本発明の請求項2に記載の断熱強化構造は、請求項1において、前記芯材は、粉体、または、発泡体、または、繊維体、もしくは、これらの混合物を含むものである。
本発明の請求項3に記載の断熱強化構造は、請求項2において、前記粉体は、無機系粉体、または、有機系粉体、もしくは、これらの混合物を含むものである。
本発明の請求項4に記載の断熱強化構造は、請求項2において、前記粉体は、乾式シリカ、または、湿式シリカ、または、パーライトのいずれかを主成分とするものである。
本発明の請求項5に記載の断熱強化構造は、請求項2において、前記発泡体は、ポリウレタンフォーム、または、ポリスチレンフォーム、または、ポリフェノールフォームである。
本発明の請求項6に記載の断熱強化構造は、請求項2において、前記繊維体は、無機系繊維、有機系繊維、もしくは、これらの混合物を含むものである。
本発明の請求項7に記載の断熱強化構造は、請求項2において、前記繊維体は、グラスウール、または、グラスファイバー、または、アルミナ繊維、または、シリカアルミナ繊維、または、シリカ繊維、または、ロックウールである。
次に、真空断熱材の構成材料について詳細に説明する。
芯材に使用する材料は、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、工業的に利用できるものとして、発泡体、粉体、および繊維体等がある。これらは、その使用用途や必要特性に応じて公知の材料を使用することができる。
このうち、発泡体としては、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等の連続気泡体が利用できる。また、粉体としては、無機系、有機系、およびこれらの混合物を利用できるが、工業的には、乾式シリカ、湿式シリカ、パーライト等を主成分とするものが使用できる。
また、繊維体としては、無機系、有機系、およびこれらの混合物が利用できるが、コス
トと断熱性能の観点から無機繊維が有利である。無機繊維の一例としては、グラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール等、公知の材料を使用することができる。
トと断熱性能の観点から無機繊維が有利である。無機繊維の一例としては、グラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール等、公知の材料を使用することができる。
また、これら、発泡体、粉体、および繊維体等の混合物も適用することができる。
ただし、芯材は、厚さが3〜12mm程度で、外被材同士を熱溶着させる時の熱で、気相比率が減少しにくいものが好ましい。
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、中問層にはガスバリア層として、金属箔、或いは金属蒸着層を有し、最外層には表面保護層を設けたラミネートフィルムが適用できる。また、ラミネートフィルムは、金属箔を有するラミネートフィルムと金属蒸着層を有するラミネートフィルムの2種類のラミネートフィルムを組み合わせて適用しても良い。
なお、熱溶着層としては、低密度ポリエチレンフィルム、鎖状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、無延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、エチレンービニルアルコール共重合体フィルム、或いはそれらの混合体等を用いることができる。
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の延伸加工品など、公知の材料が利用できる。
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、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、これらの実施の形態によって本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における住宅の概略断面図、図2は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す断面図、図3は同実施の形態における住宅の壁の室内側の面に真空断熱材と胴縁を配設した状態を示す要部断面斜視図、図4は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す要部断面斜視図、図5は同実施の形態の変形例における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す断面図である。
図1は本発明の実施の形態1における住宅の概略断面図、図2は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す断面図、図3は同実施の形態における住宅の壁の室内側の面に真空断熱材と胴縁を配設した状態を示す要部断面斜視図、図4は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す要部断面斜視図、図5は同実施の形態の変形例における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す断面図である。
また、図6は同実施の形態における住宅の断熱壁に用いた真空断熱材の平面図、図7は図6のE−E線における断面図、図8は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にする工程を示す工程図である。
本発明の実施の形態1における建物の一例としての住宅1は、図1における壁2、天井3、床4に対して断熱強化構造5を有するものである。断熱強化構造5を有する壁2は、一階であっても二階であってもよく、階数は問わない。また室外側は屋外であっても屋内であってもよいが、一般的に室内外の温度差が大きくなるので、室外側が屋外となる方が本発明における効果は高い。
また、断熱強化構造5は住宅全体に対して構築するだけでなく、居住者が主に生活するする空間だけに構築することも可能である。
図2、図3、図4、図6、図7、図8に示すように、本実施の形態の住宅1は、室内空間を形成する壁2、天井3、床4と、壁2と天井3と床4のいずれかの室内側の面の少なくとも一部に配設された真空断熱材6と、壁2と天井3と床4のいずれかの室内側の面に
対して垂直の方向において真空断熱材6と重なり合わないように配設された胴縁7と、胴縁7の室内側の面と接触するように配設され真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠す複数枚の板状の石膏ボードからなる内装材8a,8bと、内装材8a,8bを貫通して胴縁7に突き刺さり内装材8a,8bを固定する固定部材26とを有する建物である。
対して垂直の方向において真空断熱材6と重なり合わないように配設された胴縁7と、胴縁7の室内側の面と接触するように配設され真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠す複数枚の板状の石膏ボードからなる内装材8a,8bと、内装材8a,8bを貫通して胴縁7に突き刺さり内装材8a,8bを固定する固定部材26とを有する建物である。
また、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側には胴縁7があり、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側に位置する胴縁7には、隣接する一方の内装材8aの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26と隣接する他方の内装材8bの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26の両方が突き刺さっている。
また、真空断熱材6は、直方形の芯材11をガスバリア性を有する外被材12で覆い、減圧密封したものである。
また、胴縁7は真空断熱材6の芯材11と略同一の厚みを有する。胴縁7の厚みは真空断熱材6の芯材11の厚みと等しいので、内装材8a,8bと胴縁7とは突合せ部9の直下で接触しており、内装材8a,8bと胴縁7との間に隙間のない充填構造が形成される。
なお、本実施の形態では、住宅の壁2に対する説明をしているが、天井3及び床4と置き換えても、同等の効果を発現するため、天井3及び床4の実施の形態は省略する。壁2は、所定間隔で並んだ横断面が長方形の柱10の室内側の面に内面板2aを設け、柱10の室外側の面に外面板2bを設けたものである。
本実施の形態では、内装材8a,8bに石膏ボードを用いているが、剛性を有し、断熱強化構造(断熱壁)5の室内側面を仕上ることができるものであれば、他のボードを選定しても構わない。また、内装材8a,8bの上には壁紙で仕上ることで、外観品位を向上させることができる。
胴縁7は断熱強化構造5における全体の断熱効果を高めるため、硬質の発泡系断熱材を適用しているが、合板等の剛性を有する部材を選定することもある。但し、硬質の発泡系断熱材は断熱性と内装材8a,8bを固定するに要する剛性を有するため胴縁7には好適である。
また、胴縁7は本実施の形態においては、縦方向(鉛直方向または上下方向)に配置しているが、横方向(水平方向または左右方向)に配置させても構わない。更に縦方向及び横方向と同時に胴縁7を配置しても構わない。
ここで、胴縁は、既存壁と既存天井と既存床のいずれかの室内側の面に設けられている。
図6は本実施の形態で用いた真空断熱材6を示している。真空断熱材6は基本的に芯材11と外被材12とで構成されており、熱溶着部14によって芯材11を減圧密封させている。芯材11は気相比率が90%前後の多孔体を用いており、気相部の真空度を高めるべく、外被材12にて減圧密封されている。
芯材11としては、工業的に利用できるものとして、粉体、発泡体、繊維体等があり、その使用用途や必要特性に応じて公知の材料を利用することができる。
粉体としては乾式シリカ、湿式シリカ、パーライト等を主成分とするもの、発泡体とし
てはポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリフェノールフォーム等の連続気泡体、繊維体としてはグラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール等が挙げられる。ただし、外被材12同士を熱溶着させる時の熱で、気相比率が減少しにくいものが好ましい。
てはポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリフェノールフォーム等の連続気泡体、繊維体としてはグラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール等が挙げられる。ただし、外被材12同士を熱溶着させる時の熱で、気相比率が減少しにくいものが好ましい。
図7に示すように、外被材12は複層構造を有しており、芯材11側に熱溶着層13、中間層にガスバリア層、最外表面層に保護層で構成されている。熱溶着層13は、真空空間中で加熱加圧されることで外被材12の内部にある芯材11を減圧密封するものであり、加熱加圧された箇所は熱溶着部14が形成される。
なお、外被材12のガスバリア層は外被材12の表面を通じての芯材11への空気の侵入を防ぐものであり、保護層は外被材12の表面における埃や塵等による傷つきや、摩擦、折り曲げ、さらには芯材11による突き刺し等によるピンホールの発生を防ぐものである。
このようにして作製した真空断熱材6の熱伝導率は、平均温度24℃において、0.0015〜0.0040W/m・Kであり、汎用的な断熱材である硬質ウレタンフォームの約6〜16倍の断熱性能である。
本実施の形態で用いるは、真空断熱材6の芯材11は一つで構成されるが、芯材11の数はいくつであってもよい。二つ以上であってもよい。芯材11の数量については、住宅の間取り等に応じて、適宜、適正化を図ることが重要である。
なお、真空断熱材については、実施の形態3で用いる真空断熱材を用いることも可能である。
以下に断熱強化構造(断熱壁)5について図8をもとに詳述する。
まず、胴縁7を壁2の室内側の面に対して、固定部材25で固定する。本実施の形態では胴縁7は柱10に突き刺さることで保持されている。ただし、胴縁7を固定する固定部材25は柱10に突き刺さらないこともある。
真空断熱材6は、壁2の室内側の面に対して、壁2に垂直の方向において胴縁7と重なり合わないように接着部材30で固定される。ここで接着部材30としては両面テープを用いている。真空断熱材6の固定に対しては、接着部材30のほか、釘、ビス等の部材を用いることも可能であるが、真空断熱材6の真空維持が図れるように熱溶着部14より芯材側に部材が突き刺さらないようにしなければならない。
このとき、壁2の表面の突起物や壁2の表面に付着した異物で、壁2に密着する芯材部の外被材12が傷つかないように、予め、真空断熱材6を配設する面を平滑面にしておくことが望ましい。
ここで、図5の変形例で示すように、断面で見たときに真空断熱材6における外被材12のみで構成される部位を折り曲げて真空断熱材6を固定することもある。なお、外被材12の折り曲げる方向は室内側でも室外側でもよい。
次に、複数枚の板状の内装材8a,8bを、真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠し胴縁7の室内側の面と接触するように配置し、内装材8a,8bを貫通して胴縁7に突き刺さる固定部材26で、内装材8a,8bを胴縁7に固定する。
固定部材25,26としては、タッカー、釘、ビス等の固定対象を貫通したり突き刺さったりして、打ち付けるものであればよい。
以上のように、本実施の形態の住宅1は、室内空間を形成する壁2、天井3、床4と、熱溶着層13同士が対向するガスバリア性でフレキシブルな外被材12の間に芯材11が減圧密封され壁2と天井3と床4のいずれかの室内側の面の少なくとも一部に固定された真空断熱材6及び胴縁7と、胴縁7の室内側の面と接触するように配設され真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠す複数枚の板状の内装材8a,8bと、内装材8a,8bを貫通して少なくとも胴縁7に突き刺さることで内装材8a,8bを固定対象物である胴縁7に固定する固定部材26とを有する建物(住宅1)であって、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側には胴縁7があり、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側に位置する胴縁7には、隣接する一方の内装材8aの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26と隣接する他方の内装材8bの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26の両方が突き刺さるものである。
これにより、熱溶着層13同士が対向するガスバリア性でフレキシブルな外被材12の間に芯材11が減圧密封された真空断熱材6と胴縁7とを、室内空間を形成する壁2、天井3、床4のいずれかの室内側の面の少なくとも一部に配設し、次に、複数枚の板状の内装材8a,8bを、真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠し胴縁7の室内側の面と接触するように配設し、内装材8a,8bを貫通して少なくとも胴縁7に突き刺さる固定部材26で内装材8a,8bを固定対象物(胴縁7)に対して固定することにより、現場発泡型の発泡断熱材を用いることなく、容易に施工可能で断熱性能が良好な断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)を有する建物(住宅1)を得ることができ、既存壁(既存壁、既存天井、既存床)を断熱壁にする場合は、既存壁(既存壁、既存天井、既存床)を解体する必要はなく、壁紙の張り替えに近いレベルで簡単に断熱強化を行うことができるため、工事期間・工事費用においても非常に有利となる効果が得られる。
また、真空断熱材6はスチレンフォーム等の汎用の断熱材に比べて断熱性能が非常に優れているため、断熱材部分の厚みを薄くでき、その結果、断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)を薄くできる。また、真空断熱材6を配設する壁2、天井3、床4を既存壁(既存壁、既存天井、既存床)にする場合は、断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)とすることによる室内側への壁面の出っ張り寸法を小さくできるので、問題なく適用可能な範囲が広く実用的である。
また、建物(住宅1)は、室内空間を形成する壁2、天井3、床4のいずれかの室内側の面の少なくとも一部に真空断熱材6を配設したので、断熱性能に優れ、外気温の変動が大きい場合でも、室温の変動を小さくでき、室温を所定温度に保つために、室内の空気を冷却または加熱する場合は、室内の空気を冷却または加熱するためのエネルギーが少なくて済む。特に住宅の場合は、少ない冷暖房エネルギー(冷暖房費)で快適空間を実現できる。
内装材8a,8bは胴縁7の室内側の面と接触するように配設され、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側には胴縁7があり、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側に位置する胴縁7には、隣接する一方の内装材8aの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26と隣接する他方の内装材8bの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26の両方が貫通しているので、内装材8a,8bを安定的に固定できるとともに、内装材8a,8bの突合せ部9において、室内側より押圧されても内装材間に段差が発生することがなく、施工構造の品位を確保することができる。
また、胴縁7は室内空間を形成する壁2、天井3、床4と内装材8a,8bとの間に配置され、かつ隣接する真空断熱材6の間に配置されており、胴縁7は、壁2、天井3、床4と内装材8a,8bとの間に配置されているので、内装材8a,8bを貫通する固定部材26が、胴縁7に突き刺さるので、内装材8a,8bの固定を強固なものとできる。
また、胴縁7は、壁2、天井3、床4のいずれかの面に対して垂直の方向において、真空断熱材6と重なり合わないので、胴縁7を真空断熱材6の表面における非平滑面ではなく壁2、天井3、床4の平滑面に対して配置でき、胴縁7の施工構造の品質を確保することができる。
(実施の形態2)
図9は本発明の実施の形態2における住宅の概略断面図、図10は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す断面図、図11は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にする工程を示す工程図である。
図9は本発明の実施の形態2における住宅の概略断面図、図10は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す断面図、図11は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にする工程を示す工程図である。
本発明の実施の形態2における建物の一例としての住宅1は、図9における壁2、天井3、床4に対して断熱強化構造5を有するものである。断熱強化構造5を有する壁2は、一階であっても二階であってもよく、階数は問わない。また室外側は屋外であっても屋内であってもよいが、一般的に室内外の温度差が大きくなるので、室外側が屋外となる方が本発明における効果は高い。
また、断熱強化構造5は住宅全体に対して構築するだけでなく、居住者が主に生活するする空間だけに構築することも可能である。
図10、図11に示すように、本実施の形態の住宅1は、室内空間を形成する壁2、天井3、床4と、壁2と天井3と床4のいずれかの室内側の面の少なくとも一部に配設された真空断熱材6と、壁2と天井3と床4のいずれかの室内側の面に対して垂直の方向において真空断熱材6と重なり合わないように配設された胴縁7と、胴縁7の室内側の面と接触するように配設され真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠す複数枚の板状の石膏ボードからなる内装材8a,8bと、内装材8a,8bと胴縁7とを貫通して壁2と天井3と床4のいずれかの室内側の面に突き刺さり内装材8a,8bを固定する固定部材26とを有する建物である。
また、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側には胴縁7があり、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側に位置する胴縁7には、隣接する一方の内装材8aの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26と隣接する他方の内装材8bの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26の両方が貫通している。
また、胴縁7は真空断熱材6の芯材11と略同一の厚みを有する。胴縁7の厚みは真空断熱材6の芯材11の厚みと等しいので、内装材8a,8bと胴縁7とは突合せ部9の直下で接触しており、内装材8a,8bと胴縁7との間に隙間のない充填構造が形成される。
なお、本実施の形態では、住宅の壁2に対する説明をしているが、天井3及び床4と置き換えても、同等の効果を発現するため、天井3及び床4の実施の形態は省略する。壁2は、所定間隔で並んだ横断面が長方形の柱10の室内側の面に内面板2aを設け、柱10の室外側の面に外面板2bを設けたものである。
本実施の形態では、内装材8a,8bに石膏ボードを用いているが、剛性を有し、断熱
強化構造(断熱壁)5の室内側面を仕上ることができるものであれば、他のボードを選定しても構わない。また、内装材8a,8bの上には壁紙で仕上ることで、外観品位を向上させることができる。
強化構造(断熱壁)5の室内側面を仕上ることができるものであれば、他のボードを選定しても構わない。また、内装材8a,8bの上には壁紙で仕上ることで、外観品位を向上させることができる。
胴縁7は断熱強化構造5における全体の断熱効果を高めるため、硬質の発泡系断熱材を適用しているが、合板等の剛性を有する部材を選定することもある。但し、硬質の発泡系断熱材は断熱性と内装材8a,8bを固定するに要する剛性を有するため胴縁7には好適である。
また、胴縁7は本実施の形態においては、縦方向(鉛直方向または上下方向)に配置しているが、横方向(水平方向または左右方向)に配置させても構わない。更に縦方向及び横方向と同時に胴縁7を配置しても構わない。
真空断熱材6は、実施の形態1で説明したものを用いているが、実施の形態3から5で用いる真空断熱材を用いることも可能である。
なお、以下に断熱強化構造(断熱壁)5について図11をもとに詳述する。
まず、胴縁7を壁2の室内側の面に対して、固定部材25で固定する。本実施の形態では胴縁7は柱10に突き刺さることで保持されている。ただし、胴縁7を固定する固定部材25は柱10に突き刺さらないこともある。
真空断熱材6は、壁2の室内側の面に対して、壁2に垂直の方向において胴縁7と重なり合わないように接着部材30で固定される。ここで接着部材30としては両面テープを用いている。真空断熱材6の固定に対しては、接着部材30のほか、釘、ビス等の部材を用いることも可能であるが、真空断熱材6の真空維持が図れるように熱溶着部14より芯材側に部材が突き刺さらないようにしなければならない。
このとき、壁2の表面の突起物や壁2の表面に付着した異物で、壁2に密着する芯材部の外被材12が傷つかないように、予め、真空断熱材6を配設する面を平滑面にしておくことが望ましい。
ここで、実施の形態1における図5の変形例で示すように、断面で見たときに真空断熱材6における外被材12のみで構成される部位を折り曲げて真空断熱材6を固定することもある。なお、外被材12の折り曲げる方向は室内側でも室外側でもよい。
次に、複数枚の板状の内装材8a,8bを、真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠し胴縁7の室内側の面と接触するように配置し、内装材8a,8bと胴縁7を貫通して壁2に突き刺さる固定部材26で、内装材8a,8bを壁2に固定する。
固定部材25,26としては、タッカー、釘、ビス等の固定対象を貫通したり突き刺さったりして、打ち付けるものであればよい。
以上のように、本実施の形態の住宅1は、室内空間を形成する壁2、天井3、床4と、熱溶着層13同士が対向するガスバリア性でフレキシブルな外被材12の間に芯材11が減圧密封され壁2と天井3と床4のいずれかの室内側の面の少なくとも一部に配設された真空断熱材6及び胴縁7と、胴縁7の室内側の面と接触するように配設され真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠す複数枚の板状の内装材8a,8bと、内装材8a,8bと胴縁7とを貫通して壁2と天井3と床4のいずれかに突き刺さり内装材8a,8bを固定する固定部材26とを有する建物(住宅1)であって、隣接する内装材8a,8bの端
部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側には胴縁7があり、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側に位置する胴縁7には、隣接する一方の内装材8aの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26と隣接する他方の内装材8bの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26の両方が貫通しているものである。
部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側には胴縁7があり、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側に位置する胴縁7には、隣接する一方の内装材8aの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26と隣接する他方の内装材8bの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26の両方が貫通しているものである。
これにより、実施の形態1における発明の効果に加えて、内装材8a,8bと胴縁7とを貫通し、壁2と天井3と床4のいずれかに突き刺さる固定部材26により、内装材8a,8bが固定されるので、室内空間を形成する壁2、天井3、床4に対して内装材8a,8bが固定され、内装材8a,8bの固定に関する安定性を高めることができる。
(実施の形態3)
図12は本発明の実施の形態3における住宅の概略断面図、図13は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す断面図、図14は同実施の形態における住宅の壁の室内側の面に真空断熱材と胴縁を配設した状態を示す要部断面斜視図、図15は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す要部断面斜視図、図16は同実施の形態の変形例における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す断面図である。
図12は本発明の実施の形態3における住宅の概略断面図、図13は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す断面図、図14は同実施の形態における住宅の壁の室内側の面に真空断熱材と胴縁を配設した状態を示す要部断面斜視図、図15は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す要部断面斜視図、図16は同実施の形態の変形例における住宅の壁を断熱壁にした状態を示す断面図である。
また、図17は同実施の形態における住宅の断熱壁に用いた真空断熱材の平面図、図18は図17のA−A線における断面図、図19は同実施の形態における住宅の断熱壁に用いた真空断熱材の減圧密封工程を示す概略断面図、図20は同実施の形態における住宅の断熱壁に用いた真空断熱材の製造過程における外被材の外周同士を熱溶着した状態を示す平面図、図21は図20のB−B線における断面図、図22は図20に示された真空断熱材を恒温槽に入れて加熱する工程を示す概略断面図、図23は図20に示された真空断熱材を加熱装置で加熱する工程を示す概略断面図、図24は同実施の形態における住宅の壁を断熱壁にする工程を示す工程図である。
本発明の実施の形態3における建物の一例としての住宅1は、図12における壁2、天井3、床4に対して断熱強化構造5を有するものである。断熱強化構造5を有する壁2は、一階であっても二階であってもよく、階数は問わない。また室外側は屋外であっても屋内であってもよいが、一般的に室内外の温度差が大きくなるので、室外側が屋外となる方が本発明における効果は高い。
また、断熱強化構造5は住宅全体に対して構築するだけでなく、居住者が主に生活するする空間だけに構築することも可能である。
図13、図14、図15、図17、図18、図24に示すように、本実施の形態の住宅1は、室内空間を形成する壁2、天井3、床4と、熱溶着層13同士が対向するガスバリア性でフレキシブルな二枚の長方形の外被材12の間に二つの直方体の芯材11が減圧密封され壁2と天井3と床4のいずれかの室内側の面の少なくとも一部に配設された真空断熱材6と、真空断熱材6における外被材12の間に芯材11が無く対向する外被材12同士が熱溶着された熱溶着部14の室内側の面の一部と接触するように配設された発泡系断熱材からなる胴縁7と、胴縁7の室内側の面と接触するように配設され真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠す複数枚の板状の石膏ボードからなる内装材8a,8bと、内装材8a,8bと胴縁7と真空断熱材6の熱溶着部14とを貫通して壁2と天井3と床4のいずれかに突き刺さり内装材8a,8bを固定する固定部材26とを有する建物である。
また、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側には胴縁7があり、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側に位置する胴縁7には、隣接する一方の内装材8aの突合せ部9近傍を貫通する固定部
材26と隣接する他方の内装材8bの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26の両方が貫通している。
材26と隣接する他方の内装材8bの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26の両方が貫通している。
また、真空断熱材6は、二つの直方体の芯材11が、厚み方向に略垂直な方向に互いに所定間隔離して配置されて、二つの芯材11のそれぞれが独立した空間内に位置するように、隣接する芯材11と芯材11との間に外被材12同士が熱溶着された熱溶着部14を設けている。
また、真空断熱材6は、外被材12の間に芯材11が無い部分の外被材12同士を密着させて、密着した外被材12同士を熱溶着してなり、外被材12同士が密着する全ての部分の外被材12同士が熱溶着されている。
また、胴縁7は、真空断熱材6の二つの芯材11の外周にある外周ヒレ部の熱溶着部14の室内側の面の一部と隣接する芯材11と芯材11との間で外被材12同士が熱溶着された熱溶着部14の室内側の面の一部に接触するように配設され、胴縁7は真空断熱材6の芯材11と略同一の厚みを有する。胴縁7の厚みは真空断熱材6の芯材11の厚みと等しいので、内装材8a,8bと胴縁7とは突合せ部9の直下で接触しており、内装材8a,8bと胴縁7との間に隙間のない充填構造が形成される。
なお、本実施の形態では、住宅の壁2に対する説明をしているが、天井3及び床4と置き換えても、同等の効果を発現するため、天井3及び床4の実施の形態は省略する。壁2は、所定間隔で並んだ横断面が長方形の柱10の室内側の面に内面板2aを設け、柱10の室外側の面に外面板2bを設けたものである。
本実施の形態では、内装材8a,8bに石膏ボードを用いているが、剛性を有し、断熱強化構造(断熱壁)5の室内側面を仕上ることができるものであれば、他のボードを選定しても構わない。また、内装材8a,8bの上には壁紙で仕上ることで、外観品位を向上させることができる。
胴縁7は断熱強化構造5における全体の断熱効果を高めるため、硬質の発泡系断熱材を適用しているが、合板等の剛性を有する部材を選定することもある。但し、硬質の発泡系断熱材は断熱性と内装材8a,8bを固定するに要する剛性を有するため胴縁7には好適である。
また、胴縁7は本実施の形態においては、縦方向(鉛直方向または上下方向)に配置しているが、横方向(水平方向または左右方向)に配置させても構わない。更に縦方向及び横方向と同時に胴縁7を配置しても構わない。
なお、胴縁7の厚みが真空断熱材6の芯材11の厚みよりも大きくなる場合であっても、図16に示すように、内装材8a,8bと胴縁7とは突合せ部9の直下で接触し、内装材8a,8bと胴縁7との間に隙間のない充填構造が形成されることとなる。
従って、本発明では胴縁7の厚みは、真空断熱材6の密封された状態の芯材11の厚み以上と規定する。
図17は本実施の形態で用いた真空断熱材6を示している。真空断熱材6は基本的に芯材11と外被材12とで構成されており、外被材12の間に芯材11がない部分の外被材同士が熱溶着されて熱溶着部14となっている。芯材11は気相比率が90%前後の多孔体を用いており、気相部の真空度を高めるべく、外被材12にて減圧密封されている。
芯材11としては、工業的に利用できるものとして、粉体、発泡体、繊維体等があり、その使用用途や必要特性に応じて公知の材料を利用することができる。
粉体としては乾式シリカ、湿式シリカ、パーライト等を主成分とするもの、発泡体としてはポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリフェノールフォーム等の連続気泡体、繊維体としてはグラスウール、グラスファイバー、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール等が挙げられる。ただし、外被材12同士を熱溶着させる時の熱で、気相比率が減少しにくいものが好ましい。
図18に示すように、外被材12は複層構造を有しており、芯材11側に熱溶着層13、中間層にガスバリア層、最外表面層に保護層で構成されている。熱溶着層13は、真空空間中で加熱加圧されることで外被材12の内部にある芯材11を減圧密封するものであり、加熱加圧された箇所は熱溶着部14が形成される。芯材11の表裏にある外被材12は内外圧差により、芯材11以外の箇所は基本的には接触しており、熱溶着部14となっている。
なお、外被材12のガスバリア層は外被材12の表面を通じての芯材11への空気の侵入を防ぐものであり、保護層は外被材12の表面における埃や塵等による傷つきや、摩擦、折り曲げ、さらには芯材11による突き刺し等によるピンホールの発生を防ぐものである。
このようにして作製した真空断熱材6の熱伝導率は、平均温度24℃において、0.0015〜0.0040W/m・Kであり、汎用的な断熱材である硬質ウレタンフォームの約6〜16倍の断熱性能である。
本実施の形態では、真空断熱材6の芯材11は二つで構成されるが、芯材11の数はいくつであってもよい。二つ以上であってもよく、芯材11が一個で構成される場合もある。芯材11の数量については、住宅の間取り等に応じて、適宜、適正化を図ることが重要である。
次に真空断熱材6の作製手順について図19を基に以下に述べる。
チャンバー15内に二枚の外被材12と芯材11とを、二枚の外被材12の間に二つの芯材11が位置し、上下一対のヒートシールバー17の間に二枚の外被材12の外周部分が位置するように投入した後、真空バルブ16を開放してチャンバー15内の真空排気を行う。
チャンバー15内が所定真空度に達した後、上下動する上下一対のヒートシールバー17によって、芯材11の上下を熱溶着層13が向かい合うように配置された外被材12を挟み込んで加熱圧縮させる。その後、開放バルブ18を開放して得られたものが、図20と図21に示す真空断熱材6aである。なお、本実施の形態では、外被材12は上下に二枚配置されたものであるが、予め三方の外周部を熱溶着して袋状に形成された外被材12であってもよい。
真空断熱材6aは、図20と図21に示すように、二つの芯材11を外被材12で包み込み、外被材12における外周部分に外被材12同士が熱溶着された熱溶着部14が形成されて減圧密封を施されている。ここで、芯材11がない箇所における上下の外被材12は内外圧差によって密着することとなる。
その後、真空断熱材6aは、外被材12の間に芯材11がなく上下の外被材12が密着
する箇所を熱溶着するべく、図22で示すように、恒温槽19の中に投入する。恒温槽19の内部における雰囲気温度は外被材12における熱溶着層13の融点よりも5℃から30℃程度に高く設定している。数分程度の所定時間が経過した後、取り出したものが、図17と図18に示す本実施の形態における真空断熱材6となる。
する箇所を熱溶着するべく、図22で示すように、恒温槽19の中に投入する。恒温槽19の内部における雰囲気温度は外被材12における熱溶着層13の融点よりも5℃から30℃程度に高く設定している。数分程度の所定時間が経過した後、取り出したものが、図17と図18に示す本実施の形態における真空断熱材6となる。
あるいは、真空断熱材6aを図23に示すように非接触で加熱する加熱装置20を用いて、数分程度の所定時間加熱して、外被材12の間に芯材11がなく上下の外被材12が密着する箇所を熱溶着することで、真空断熱材6を得ることもできる。
ここで、加熱装置20の加熱手段としては赤外線や温風による方法が挙げられる。図23では、真空断熱材6aの片面側だけに加熱装置20が配置されるが、他方の面にも配置することでもよい。
本実施の形態で用いる真空断熱材6は、芯材11が横方向に二つ並んでいるものであるが、これに限らず、芯材11が横方向に三つ以上並んでいるものでも、芯材11が縦方向に二つ以上並んでいるものでも、芯材11が横方向と縦方向に複数列複数段碁盤目状に配置されているものでも構わない。また、本実施の形態で用いる真空断熱材6は、一種類であるが、複数種類の真空断熱材を組み合わせたり、芯材11が一つの真空断熱材を組み合わせたりしても構わない。
以下に断熱強化構造(断熱壁)5について図24をもとに詳述する。
真空断熱材6は、二つの芯材11が横方向(左右方向)に並ぶような向きで、外被材12の間に芯材11がある芯材部の片面が壁2の室内側の面に密着し、さらに二つの芯材11の間の熱溶着部14と二つの芯材11の外周に位置する熱溶着部14が所定の幅で密着するように芯材間の熱溶着部14と外周の熱溶着部14を折り曲げて設置位置を決定し、動かないように手で真空断熱材6を押さえながら、芯材間の熱溶着部14の中心線上と外周の熱溶着部14における壁2に密着し芯材部から所定間隔離れた部分(外周の熱溶着部14における壁2に密着している部分の幅方向中央部分)を固定部材24で壁2に固定する。
真空断熱材6は、熱溶着部14と内面板2aを貫通して柱10に突き刺さる固定部材24によって室内空間を形成する壁2の室内側の面に固定される。
このとき、壁2の表面の突起物や壁2の表面に付着した異物で、壁2に密着する芯材部の外被材12が傷つかないように、予め、真空断熱材6を配設する面を平滑面にしておくことが望ましい。
真空断熱材6を室内空間を形成する壁2の室内側の面における断熱性能を向上させたい部分に固定し終えたら、発泡系断熱材からなり真空断熱材6の密封された状態の芯材11の厚みと略同等の厚みの胴縁7を、芯材間の熱溶着部14における壁2の室内側の面に密着している部分と左右の外周の熱溶着部14における壁2に密着している部分の室内側の面と接触するように配設し、胴縁7と熱溶着部14と内面板2aを貫通して柱10に突き刺さる固定部材25によって胴縁7を壁2に固定する。
次に、複数枚の板状の内装材8a,8bを、真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠し胴縁7の室内側の面と接触するように配置し、内装材8a,8bと胴縁7と真空断熱材6の熱溶着部14と内面板2aとを貫通して柱10に突き刺さる固定部材26で、内装材8a,8bを壁2に固定する。
なお、固定部材24,25,26は、壁2における柱10がある部分に打ち付けることが強度的に好ましいが、やむを得ず柱10のない箇所に打ち付けたり、部分的に柱10のない箇所に打ち付けたりすることもある。
固定部材24,25,26としては、タッカー、釘、ビス等の固定対象を貫通して打ち付けるものであればよい。
以上のように、本実施の形態の住宅1は、室内空間を形成する壁2、天井3、床4と、熱溶着層13同士が対向するガスバリア性でフレキシブルな外被材12の間に芯材11が減圧密封され壁2と天井3と床4のいずれかの室内側の面の少なくとも一部に配設された真空断熱材6と、真空断熱材6における外被材12の間に芯材11が無く対向する外被材12同士が熱溶着された熱溶着部14の室内側の面の一部と接触するように配設された胴縁7と、胴縁7の室内側の面と接触するように配設され真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠す複数枚の板状の内装材8a,8bと、内装材8a,8bと胴縁7と真空断熱材6の熱溶着部14とを貫通して壁2と天井3と床4のいずれかに突き刺さり内装材8a,8bを固定する固定部材26とを有する建物(住宅1)であって、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側には胴縁7があり、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側に位置する胴縁7には、隣接する一方の内装材8aの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26と隣接する他方の内装材8bの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26の両方が貫通しているものである。
これにより、熱溶着層13同士が対向するガスバリア性でフレキシブルな外被材12の間に芯材11が減圧密封された真空断熱材6を、室内空間を形成する壁2、天井3、床4のいずれかの室内側の面の少なくとも一部に配設し、次に、胴縁7を、真空断熱材6における外被材12の間に芯材11が無く対向する外被材12同士が熱溶着された熱溶着部14の室内側の面の一部と接触するように配設し、次に、複数枚の板状の内装材8a,8bを、真空断熱材6と胴縁7とを室内側から覆い隠し胴縁7の室内側の面と接触するように配設し、内装材8a,8bと胴縁7と真空断熱材6の熱溶着部14とを貫通して壁2と天井3と床4のいずれかに突き刺さる固定部材26で内装材8a,8bを固定することにより、現場発泡型の発泡断熱材を用いることなく、容易に施工可能で断熱性能が良好な断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)5を有する建物を得ることができ、既存壁(既存壁、既存天井、既存床)を断熱壁5にする場合は、既存壁(既存壁、既存天井、既存床)を解体する必要はなく、壁紙の張り替えに近いレベルで簡単に断熱強化を行うことができるため、工事期間・工事費用においても非常に有利となる効果が得られる。
また、真空断熱材6はスチレンフォーム等の汎用の断熱材に比べて断熱性能が非常に優れているため、断熱材部分の厚みを薄くでき、その結果、断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)5を薄くできる。また、真空断熱材6を配設する壁2、天井3、床4を既存壁(既存壁、既存天井、既存床)にする場合は、断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)5とすることによる室内側への壁面の出っ張り寸法を小さくできるので、問題なく適用可能な範囲が広く実用的である。
また、内装材8a,8bを固定する固定部材26は、真空断熱材6における外被材12の間に芯材11が無く対向する外被材12同士が熱溶着された熱溶着部14を貫通するので、固定部材26によって真空断熱材6に真空ブレークが発生することがなく、真空断熱材6の優れた断熱性能を維持することができる。
また、胴縁7を固定した後は、胴縁7によって真空断熱材6の熱溶着部14を、室内空間を形成する壁2、天井3、床4のいずれかの室内側の面に固定できるので、胴縁7を固定する前の室内空間を形成する壁2、天井3、床4のいずれかの室内側の面への真空断熱
材6の固定を、胴縁7を固定するまでの仮固定にすることができ、胴縁7を固定する前の真空断熱材6の固定に、時間の経過により固定または接着の機能が低下するような固定手段を用いることができ、固定手段の選択肢が多く、固定手段の選択によっては、作業性の向上やコスト低減が可能になる。
材6の固定を、胴縁7を固定するまでの仮固定にすることができ、胴縁7を固定する前の真空断熱材6の固定に、時間の経過により固定または接着の機能が低下するような固定手段を用いることができ、固定手段の選択肢が多く、固定手段の選択によっては、作業性の向上やコスト低減が可能になる。
また、本実施の形態の住宅1(建物)は、室内空間を形成する壁2、天井3、床4のいずれかの室内側の面の少なくとも一部に真空断熱材6を配設したので、断熱性能に優れ、外気温の変動が大きい場合でも、室温の変動を小さくでき、室温を所定温度に保つために、室内の空気を冷却または加熱する場合は、室内の空気を冷却または加熱するためのエネルギーが少なくて済む。特に住宅の場合は、少ない冷暖房エネルギー(冷暖房費)で快適空間を実現できる。
また、内装材8a,8bは胴縁7の室内側の面と接触するように配設され、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側には胴縁7があり、隣接する内装材8a,8bの端部同士を突き合わせた突合せ部9の反室内側に位置する胴縁7には、隣接する一方の内装材8aの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26と隣接する他方の内装材8bの突合せ部9近傍を貫通する固定部材26の両方が貫通しているので、内装材8a,8bを安定的に固定できるとともに、内装材8a,8bの突合せ部9において、室内側より押圧されても内装材8a,8b間に段差が発生することがなく、施工構造の品位を確保することができる。
また、本実施の形態の住宅1に用いた真空断熱材6は、複数(二つ)の芯材11が、厚み方向に略垂直な方向に互いに所定間隔離して配置されて、複数(二つ)の芯材11のそれぞれが独立した空間内に位置するように、隣接する芯材11と芯材11との間に外被材12同士が熱溶着された熱溶着部14を設けているものである。
この複数(二つ)の芯材11をそれぞれ独立した空間内に密閉し隣接する芯材11と芯材11との間に熱溶着部14を設けた真空断熱材6は、芯材11が一つの真空断熱材を複数用いた場合より、配設(位置決めと固定)が簡単になる。
また、この複数(二つ)の芯材11をそれぞれ独立した空間内に密閉し隣接する芯材11と芯材11との間に熱溶着部14を設けた真空断熱材6は、同じ大きさで芯材11が一つの真空断熱材を用いた場合と比べて、外周の熱溶着部14だけでなく、隣接する芯材11と芯材11との間の熱溶着部14にも胴縁7を配設して隣接する芯材11と芯材11との間の熱溶着部14を貫通する固定部材26で内装材8a,8bを固定できるという効果がある。
また、この複数(二つ)の芯材11をそれぞれ独立した空間内に密閉し隣接する芯材11と芯材11との間に熱溶着部14を設けた真空断熱材6は、同じ大きさで芯材11が一つの真空断熱材を用いた場合と比べて、外被材12にピンホールができたり外被材12が破損(破袋)したりして芯材11を減圧密封した空間の内圧が上昇して断熱性能が悪化する場合でも、ピンホールや破損(破袋)の影響を直接受ける特定の芯材11を減圧密封した空間内の圧力が高くなって断熱性能が悪化するだけで、断熱性能の悪化が真空断熱材全体に広がらず、真空断熱材としての断熱性の悪化は小さくできる効果が得られる。
また、本実施の形態の住宅1に用いた真空断熱材6は、外被材12の間に芯材11が無い部分の外被材12同士を密着させて、密着した外被材12同士を熱溶着してなり、外被材12同士が密着する全ての部分の外被材12同士が熱溶着されているものである。
真空断熱材6は、外被材12同士が密着する全ての部分の外被材12同士が熱溶着され
ている真空断熱材6であり、外被材12同士が密着する部分は外被材12の間に芯材11がある部分の近傍まで熱溶着されているので、外周部分の外被材12同士のみ熱溶着された真空断熱材6に比べて熱溶着部14の幅が広く、それにより胴縁7と真空断熱材6との接触面積を広くできるため、胴縁7と真空断熱材6との接触面積を広くして胴縁7によって真空断熱材6をより確実に固定できる。
ている真空断熱材6であり、外被材12同士が密着する部分は外被材12の間に芯材11がある部分の近傍まで熱溶着されているので、外周部分の外被材12同士のみ熱溶着された真空断熱材6に比べて熱溶着部14の幅が広く、それにより胴縁7と真空断熱材6との接触面積を広くできるため、胴縁7と真空断熱材6との接触面積を広くして胴縁7によって真空断熱材6をより確実に固定できる。
また、真空断熱材6が胴縁7から受ける押圧力を広い接触面積で受けると、胴縁7と真空断熱材6との接触部分における単位面積あたりの押圧力が小さくなるため、胴縁7と真空断熱材6との接触面積を広くして胴縁7による真空断熱材6の熱溶着部14の損傷の可能性を小さくすることができ、外被材12同士が密着する部分は外被材12の間に芯材11がある部分の近傍まで熱溶着されているので、胴縁7と真空断熱材6との接触で熱溶着部14が損傷したり、熱溶着部14を貫通して壁2と天井3と床4のいずれかに突き刺さる固定部材24で真空断熱材6を固定したり、胴縁7と熱溶着部14を貫通して壁2と天井3と床4のいずれかに突き刺さる固定部材25で胴縁7を固定したりした場合でも、熱溶着部14の損傷部分や貫通孔ができた部分の芯材11側に充分な幅の熱溶着部14が残る可能性が高いので、真空断熱材6の断熱性能悪化の可能性が少なく、断熱性能の信頼性が高い断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)5を有する住宅1(建物)になる。
また、外被材12同士が密着する部分は外被材12の間に芯材11がある部分の近傍まで熱溶着されているので、外被材12の間に芯材11がある部分と胴縁7との間隔を狭くしても、外被材12の損傷で真空断熱材6の断熱性能悪化の可能性が少なく、そのため、外被材12の間に芯材11がある部分と胴縁7との間隔を狭くして断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)5における真空断熱材6の有効断熱部である芯材部(外被材12の間に芯材11がある部分)の被覆率を高めて断熱壁(断熱壁、断熱天井、断熱床)5の全体の断熱性能を高めることができる。
また、胴縁7の厚みを、真空断熱材6の芯材11の厚み以上にしたことにより、内装材8a,8bと胴縁7が確実に接触することなり、内装材8a,8bの突合せ部9と胴縁7との間に隙間が生じることがなく、内装材8a,8b施工の安定性を確保できる。
胴縁7の厚みが真空断熱材6の芯材11の厚みよりも大きいと、真空断熱材6と内装材8a,8bとの間に空気層が形成され、この空気層が断熱に寄与し、断熱構造の効果を高めることができる。また、真空断熱材6と内装材8a,8bとの間に隙間があるので、真空断熱材6における外被材12の間に芯材11がある部分に内装材8a,8bを介して室内側からダメージが加わる可能性が少ない。
また、胴縁7の厚みが芯材11の厚みと同等の場合、芯材11と内装材8a,8bが接触するので堅固な積層構造とすることができる。この場合、内装材8a,8bとして、剛性を有さない部材や薄厚の部材を適用することも可能となる。
また、本実施の形態で、内装材8a,8bに用いた石膏ボードは充分な剛性を有するため、隣接する内装材8a,8bの突合せ部9の反室内側に位置する胴縁7と堅固な積層構造を形成することができる。更に、石膏ボードは安価に入手可能であり、耐火性も有するため、容易に施工可能で施工構造の安全性を高めることもできる。
また、内装材8a,8bに人・物等が接触した場合においても石膏ボードは十分な厚みと剛性を有するため、その衝撃等により石膏ボードの内部に配置されている真空断熱材6の破袋を防止することができる効果が得られる。
また、本実施の形態の住宅1は、室内空間を形成する壁2、天井3、床4のいずれかの
室内側の面の少なくとも一部に真空断熱材6を配設したので、断熱性能に優れ、外気温の変動が大きい場合でも、室温の変動を小さくでき、少ない冷暖房エネルギー(冷暖房費)で快適空間を実現できる。
室内側の面の少なくとも一部に真空断熱材6を配設したので、断熱性能に優れ、外気温の変動が大きい場合でも、室温の変動を小さくでき、少ない冷暖房エネルギー(冷暖房費)で快適空間を実現できる。
(実施の形態4)
図25は本発明の実施の形態4における住宅の断熱壁に用いた真空断熱材の平面図、図26は図25のC−C線における断面図である。
図25は本発明の実施の形態4における住宅の断熱壁に用いた真空断熱材の平面図、図26は図25のC−C線における断面図である。
本実施の形態は、実施の形態1の住宅1において真空断熱材6の代わりに、真空断熱材6aにおける芯材11と芯材11の間を所定幅で熱溶着した真空断熱材27を用いたものである。
以下に真空断熱材27の作製手順を以下に述べる。
真空断熱材27は、図19に示されたチャンバー15にて作製された真空断熱材6aを用いて加工していくことが一般である。真空断熱材6aの二つの芯材11と芯材11の間をヒートシールバー等で芯材11を熱溶着部14で分けるように熱溶着することで真空断熱材27が得られる。
こうして作製された真空断熱材27は、芯材11を独立した真空空間に保持することが可能となる。なお、ここで芯材11の数量は二個で構成されているが、それ以上であっても良い。また芯材11が一個で構成される場合もある。
芯材11の数量については、住宅の間取り等に応じて、適宜、適正化を図ることが重要である。
本実施の形態で用いる真空断熱材27は熱溶着部14の幅が狭く、外被材12の間に芯材11がある部分と熱溶着部14との間に、大気圧で密着しているが対向する外被材12同士が熱溶着されていない部分があるので、実施の形態1よりも、熱溶着されていない部分を傷つけないように真空断熱材27の取り扱いには注意が必要で、固定部材24,25,26を打ち込む時には、固定部材24,25,26によってできる貫通孔と芯材11を密閉した空間との間に所定幅の熱溶着部14が残るように注意しなければならない。
(実施の形態5)
図27は本発明の実施の形態5における住宅の断熱壁に用いた真空断熱材の平面図、図28は図27のD−D線における断面図、図29は同実施の形態における住宅の壁の室内側の面に真空断熱材と胴縁を配設する工程を示す工程図である。
図27は本発明の実施の形態5における住宅の断熱壁に用いた真空断熱材の平面図、図28は図27のD−D線における断面図、図29は同実施の形態における住宅の壁の室内側の面に真空断熱材と胴縁を配設する工程を示す工程図である。
本実施の形態は、実施の形態3の住宅1において芯材11が二つの真空断熱材6の代わりに、芯材11が一つの真空断熱材28を二つ並べて用いたものであり、実施の形態1の住宅1における芯材11が二つの真空断熱材6を、芯材11が一つの真空断熱材が二つになるように切断したものに相当する。
真空断熱材28の構成と製造方法は、実施の形態3における真空断熱材6の構成と製造方法において、芯材11を一つにした場合に置き換えたものに相当する。
芯材11の周囲の外被材12同士が接触している部分は外被材12同士が熱溶着された熱溶着部14になっている。
次に真空断熱材28の配置方法について述べる。
真空断熱材28は、外被材12の間に芯材11がある芯材部の片面が壁2の室内側の面に密着し、さらに芯材11の外周に位置する熱溶着部14が所定の幅で密着するように外周の熱溶着部14を折り曲げて設置位置を決定し、動かないように手で真空断熱材28を押さえながら、外周の熱溶着部14における壁2に密着し芯材部から所定間隔離れた部分(外周の熱溶着部14における壁2に密着している部分の幅方向中央部分)を固定部材24で壁2に固定する。
真空断熱材28は、真空断熱材28の熱溶着部14と壁2の内面板2aを貫通して柱10に突き刺さる固定部材24によって室内空間を形成する壁2の室内側の面に固定される。
また、先に固定した真空断熱材28に隣接して配設する真空断熱材28は、図29のように、隣接する二つの真空断熱材28の外周の熱溶着部14同士が重ならないように、壁2の室内側の面に配置し、真空断熱材28の熱溶着部14と壁2の内面板2aを貫通して柱10に突き刺さる固定部材24で固定する。
左右方向に隣接する二つの真空断熱材28の芯材11の間に配設する胴縁7は、左右に隣接する二つの真空断熱材28のうちの左側の真空断熱材28の右側の外周の熱溶着部14における壁2に密着している部分の室内側の面と、左右に隣接する二つの真空断熱材28のうちの右側の真空断熱材28の左側の外周の熱溶着部14における壁2に密着している部分の室内側の面の両方に接触するように配設し、胴縁7と壁2の内面板2aを貫通して柱10に突き刺さる固定部材25によって胴縁7を壁2に固定する。
その他の構成と作用効果は実施の形態3と同様であるので、詳細な説明は省略する。
(実施の形態6)
図30は本発明の実施の形態6における住宅の壁の室内側の面に真空断熱材と胴縁を配設する工程を示す工程図、図31は同実施の形態における住宅の壁の室内側の面に真空断熱材を配設する工程を示す要部断面斜視図である。
図30は本発明の実施の形態6における住宅の壁の室内側の面に真空断熱材と胴縁を配設する工程を示す工程図、図31は同実施の形態における住宅の壁の室内側の面に真空断熱材を配設する工程を示す要部断面斜視図である。
本実施の形態は、実施の形態5の住宅1において真空断熱材28を、真空断熱材28と比べて外周ヒレ部(外周の熱溶着部14)における壁2の室内側の面に密着可能な幅が略二倍の真空断熱材29に置き換えたものであり、芯材11の外周の熱溶着部14の幅が広くなればなる程、真空断熱材29の芯材11を密封している空間を長期に亘って減圧状態に維持できる。
真空断熱材29の構成と製造方法は、実施の形態3における真空断熱材28の構成と製造方法において、外被材12の寸法を大きくしたものに相当する。
次に真空断熱材29の配置方法について述べる。
真空断熱材29は、外被材12の間に芯材11がある芯材部の片面が壁2の室内側の面に密着し、さらに芯材11の外周に位置する熱溶着部14が所定の幅で密着するように外周の熱溶着部14を折り曲げて設置位置を決定し、動かないように手で真空断熱材29を押さえながら、外周の熱溶着部14における壁2に密着し芯材部から所定間隔離れた部分を固定部材24で壁2に固定する。
真空断熱材29は、真空断熱材29の熱溶着部14と壁2の内面板2aを貫通して柱10に突き刺さる固定部材24によって室内空間を形成する壁2の室内側の面に固定される
。
。
また、先に固定した真空断熱材29に左右方向に隣接して配設する真空断熱材29は、図30と図31のように、左右方向に隣接する二つの真空断熱材29の外周の熱溶着部14同士が一部重なるように、壁2の室内側の面に配置し、真空断熱材29の熱溶着部14と壁2の内面板2aを貫通して柱10に突き刺さる固定部材24で固定する。
左右方向に隣接する二つの真空断熱材29の芯材11の間に配設する胴縁7は、左右に隣接する二つの真空断熱材29のうちの後から配設した真空断熱材29の左右どちらかの外周の熱溶着部14における壁2と平行になっている部分の室内側の面に接触するように配設し、胴縁7と真空断熱材29の熱溶着部14と壁2の内面板2aを貫通して柱10に突き刺さる固定部材25によって胴縁7を壁2に固定する。
また、先に固定した真空断熱材29に上下方向に隣接して配設する真空断熱材29は、図31のように、上下方向に隣接する二つの真空断熱材29のうち後から配設する真空断熱材29の上下どちらかの外周の熱溶着部14が、上下方向に隣接する二つの真空断熱材29のうち先に配設した真空断熱材29の芯材部の一部を室内側から覆うように、壁2の室内側の面に配設する。なお、この場合、上下方向に隣接する二つの真空断熱材29の外被材12の間に芯材11がある部分(芯材部)同士は重なっていない。
本実施の形態は、室内空間を形成する壁2の室内側の面において断熱性能を向上させるため真空断熱材29を配設した面のうち真空断熱材29で断熱に寄与しない熱溶着部14のみで覆われる面積の割合を少なくし(真空断熱材29で断熱に寄与する芯材部で覆われる面積の割合を多くし)て、断熱効果の高めたものである。
本実施の形態では、室内空間を形成する壁2の室内側の面に縦に胴縁7を配設するので、左右方向に隣接する二つの真空断熱材29の外被材12の間には芯材11がある部分(芯材部)同士の間に胴縁7を配設できる間隔をあけているが、上下方向に隣接する二つの真空断熱材29の外被材12の間に芯材11がある部分(芯材部)同士の間には胴縁7を配設できる間隔をあけていない。つまり、隣接する二つの真空断熱材29の外被材12の間に芯材11がある部分(芯材部)同士の間に胴縁7を配設する場合は、隣接する二つの真空断熱材29の外被材12の間に芯材11がある部分(芯材部)同士の間に胴縁7を配設できる間隔をあけて、隣接する二つの真空断熱材29の外被材12の間に芯材11がある部分(芯材部)同士の間に胴縁7を配設しない場合は、隣接する二つの真空断熱材29の外被材12の間に芯材11がある部分(芯材部)同士の間隔をできるだけ狭くしている。
本実施の形態では、真空断熱材29の外周のヒレ状の熱溶着部14を他の真空断熱材29の外被材12の間に芯材11がある部分(芯材部)または外周のヒレ状の熱溶着部14に重ねるので、真空断熱材29の外周のヒレ状の熱溶着部14の角部が他の真空断熱材29、特に外被材12の間に芯材11がある部分(芯材部)を傷つけないように、予め真空断熱材29の外周のヒレ状の熱溶着部14の角部を丸く切り落とすことが好ましい。
以上のように本発明の断熱強化構造は、容易に施工可能で外観品質が良く断熱性能が良好で、既存の建物の内壁を解体することなくリフォーム(断熱改修)して断熱壁にする場合に最適であるが、新築の建物の壁にも適用可能で、住宅用の建物や商業用の建物、その他、断熱が必要な建物に有用である。
1 住宅
2 壁
3 天井
4 床
6 真空断熱材
7 胴縁
8a,8b 内装材
9 突合せ部
11 芯材
12 外被材
13 熱溶着層
14 熱溶着部
26 固定部材
27 真空断熱材
28 真空断熱材
29 真空断熱材
2 壁
3 天井
4 床
6 真空断熱材
7 胴縁
8a,8b 内装材
9 突合せ部
11 芯材
12 外被材
13 熱溶着層
14 熱溶着部
26 固定部材
27 真空断熱材
28 真空断熱材
29 真空断熱材
Claims (7)
- 室内空間を形成する既存壁、既存天井、既存床とを有する建物に適用される断熱強化構造であって、
前記断熱強化構造は、ガスバリア性の外被材の中に芯材が減圧密封され、前記既存壁と前記既存天井と前記既存床のいずれかの室内側の面に設けられた真空断熱材と、
前記既存壁と前記既存天井と前記既存床のいずれかの室内側の面に設けられた胴縁と、
前記胴縁の室内側の面に配設され、前記真空断熱材と前記胴縁とを室内側から覆い隠す内装材と、を備えた断熱強化構造。 - 前記芯材は、粉体、または、発泡体、または、繊維体、もしくは、これらの混合物を含む請求項1に記載の断熱強化構造。
- 前記粉体は、無機系粉体、または、有機系粉体、もしくは、これらの混合物を含む請求項2に記載の断熱強化構造。
- 前記粉体は、乾式シリカ、または、湿式シリカ、または、パーライトのいずれかを主成分とする請求項2に記載の断熱強化構造。
- 前記発泡体は、ポリウレタンフォーム、または、ポリスチレンフォーム、または、ポリフェノールフォームである請求項2に記載の断熱強化構造。
- 前記繊維体は、無機系繊維、有機系繊維、もしくは、これらの混合物を含む請求項2に記載の断熱強化構造。
- 前記繊維体は、グラスウール、または、グラスファイバー、または、アルミナ繊維、または、シリカアルミナ繊維、または、シリカ繊維、または、ロックウールである請求項2に記載の断熱強化構造。
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