JP2017206932A - 遮熱断熱シートおよび建築建設構造物の断熱遮熱材 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱性の高い遮熱断熱シートおよび建築建設構造物の断熱遮熱材を提供する。
【解決手段】遮熱断熱シート１００は、表面に配置される表面シート１１０と、アルミ膜を備えるアルミシート１２０と、綿状の綿シート１３０と、を備え、アルミシート１２０は、表面シート１１０と綿シート１３０との間に配置され、綿シート１３０に含まれる空気および綿シート１３０に浸入した水を表面シート１１０側に通過させる複数の穴を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、遮熱断熱シート、および、建築建設構造物の断熱遮熱材に関する。

建設構造物や建物等の内部の温度変化を抑制する技術が求められている。特許文献１には、水を含ませた吸水性のシートで車を覆うことで、気化熱を利用して、車内部の温度上昇を抑制する冷却用シートが開示されている。

特開２００３−３１４９２５号公報

特許文献１のシートは、シートに給水する必要があるため、給水が困難な状況での使用例えば、建物等の断熱には適さない。水を使用しない断熱シートを使用することも可能であるが、このようなシートは一般に断熱性が高くなく、真夏の強い日差しの下では十分に内部の温度変化を抑制できない。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、遮熱断熱性の高い遮熱断熱シートおよび建築建設構造物の断熱遮熱材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる遮熱断熱シートは、
表面に配置される表面シートと、
アルミ膜を備えるアルミシートと、
綿状の綿シートと、アルミシートと裏面シートを備え、前記アルミシートは、前記表面シートと前記裏面シートとの間に配置され、前記綿シートに含まれる空気および携帯電話等の電波帯に通過させる複数の穴を有している、ことを特徴とする。

前記アルミシートの面積に対する前記穴の面積の割合は４０％以下であってもよい。

前記アルミシートの面積に対する前記穴の面積の割合は５％以下であってもよい。

前記穴の１個あたりの面積は３０ｍｍ^２以下であってもよい。

前記穴の１個あたりの面積は４．２ｍｍ^２以下であってもよい。

前記アルミシートおよび前記綿シートを挟んで前記裏面シートの下側に配置される裏面材を備えていてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点にかかる建築建設構造物の断熱遮熱材は、建設構造物の外側及び内側に作業可能に加工された第１の観点にかかる遮熱断熱シートを備える、ことを特徴とする。

遮熱断熱性の高い遮熱断熱シートおよび建築建設構造物の断熱遮熱材を提供できる。

実施形態１にかかる遮熱断熱シートの部分断面図である。 遮熱断熱シートに配置されたアルミシートを示す図であり、（Ａ）はアルミシートの表面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’部分断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ’部分断面図である。 遮熱断熱シートの表面に形成された格子状の溝を示す図である。 アルミシートの変形例を示す図であり、（Ａ）はフィルムの片面にアルミ膜を形成したアルミシートを示す図であり、（Ｂ）は２枚のフィルムでアルミ膜を挟み込んだアルミシートを示す図である。 遮熱断熱シートの表面に配置された表面シートと裏面シートの部分断面図である。 遮熱断熱シートの表面に形成された波線状の溝を示す図である。 表面シート、アルミシート、綿シート、アルミシート、裏面シートを超音波溶着の方法又は縫製によって貼り合わせる様子を示す図である。 超音波溶着又は縫製の際に形成される凹部を連ねることによって、遮熱断熱シートの表面に溝を形成した様子を示す図である。 遮熱断熱シートの裏面に気泡緩衝シートを貼り付けた様子を示す図である。 遮熱断熱シートの遮熱断熱性を検証するための実験装置の斜視図である。 遮熱断熱シートの遮熱断熱性を検証するための実験装置の断面図である。 図１０、図１１に示す実験装置を使用して遮熱断熱シートの遮熱断熱性の検証結果を示す図である。 図１０、図１１に示す実験装置を使用して遮熱断熱シートの（Ａ）２時間テスト（Ｂ）６時間テストの遮熱断熱性の検証結果を示す図である。 一般的な住宅に屋根裏、天井裏、床下、内壁内部に遮熱断熱シート１００を使用した例である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
本発明の実施形態に係る遮熱断熱シート１００は複数のシートを重ね合わせた多層構造のシートである。太陽からの赤外線等を建物等の対象物外部で遮ることで、対象物内部の温度上昇を抑制する。

遮熱断熱シート１００は、図１に示すように、表面シート１１０と、アルミシート１２０と、綿シート１３０と、裏面シート１４０とから構成される。

表面シート１１０は、遮熱断熱シート１００の表面に配置され、太陽から降り注ぐ紫外線や物が接触した際の摩擦から遮熱断熱シート１００を保護する。表面シート１１０は、例えば、摩擦に強く紫外線透過率の低いポリエステル繊維の織布から構成される。

アルミシート１２０は、表面シート１１０と綿シート１３０の間に配置され、太陽からの赤外線が対象物に達するのを抑制する。アルミシート１２０は、例えば、図２（Ｂ）（Ｃ）に示すように、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）フィルム１２１の両面に赤外線反射率の高いアルミ膜（アルミ膜１２２、１２２）を形成したアルミ蒸着ＰＥＴから構成される。アルミシート１２０には、図２（Ａ）に示すように、円形の穴が等間隔に複数開いている。

綿シート１３０は、外気熱等で対象物が熱せられるのを防止するためのシートである。綿シート１３０は、例えば、ポリエステル繊維を綿状に結合或いは絡み合わせた不織布から構成される。綿シート１３０は、その性質上、内部に大量の空気を含んでいる。綿シート１３０内部の空気は、アルミシート１２０に形成された穴を通過して、表面シート１１０とアルミシート１２０の間に供給される。

裏面シート１４０は、遮熱断熱シート１００の裏面に配置され、対象物と接触する際の摩擦で遮熱断熱シート１００が劣化するのを防止するためのシートである。裏面シート１４０は、アルミシート１２０および綿シート１３０を挟んで表面シート１１０の反対側に配置されている。裏面シート１４０は、例えば、摩擦に対して強いポリプロピレン繊維の織布やポリプロピレン不織布から構成される。

これら４枚のシート（表面シート１１０、アルミシート１２０、綿シート１３０、裏面シート１４０）は、化学繊維の糸で縫い合わされる。そのため、遮熱断熱シート１００の両面には、図１に示すように、縫目１５０に沿って溝が形成されている。なお、４枚のシートは、図３に示すように、幾何模様に縫い合わされる。ここで、幾何模様とは、三角形、方形、菱形、多角形、円形などを素材とする模様のことをいう。幾何模様にシートを縫い合わせることによって、遮熱断熱シート１００は、縦方向、横方向、いずれの方向からの張力にも強くなる。

上述したように、遮熱断熱シート１００の表面には幾何学模様の溝が形成されている。そのため、太陽光から降り注いだ光はシート表面で乱反射され、シート内部に入射する赤外線の量は低減される。また、乱反射されずにシート内部に入射した赤外線も、アルミシート１２０で反射されるので、太陽からの赤外線で対象物が熱せられるのが抑制される。

また、遮熱断熱シート１００は断熱性の高い綿シート１３０を有している。そのためアルミシート１２０に伝達した熱も、この綿シート１３０に阻まれ、対象物への熱の伝達は大幅に抑制される。しかも、対象物と遮熱断熱シート１００との間には、図１に示すように、裏面の溝に沿って空気層が形成されているので、綿シート１３０を通過したわずかな熱も、この空気層により阻まれる。また、冬季等の外気温が低い状況下では、熱を対象物内部に閉じ込める必要があるが、この溝によって対象物内部からの熱の放出は大幅に抑制される。

このように、遮熱断熱シート１００は赤外線や熱を通過させにくい構造である。このため、遮熱断熱シート１００は、対象物内部の温度変化を十分に抑制することができる。

また、遮熱断熱シート１００の表面に配置された表面シート１１０には、紫外線や摩擦に対して強いポリエステル繊維が使用されているので、遮熱断熱シート１００を太陽光や摩擦等にさらされる屋外に設置したとしても、長期間に渡って劣化することなく使用し続けることができる。

また、遮熱断熱シート１００は、断熱性の高い綿シート１３０を備えているので、対象物内部・外部の熱を効率よく遮断することができる。しかも、綿には吸音性があるので、遮熱断熱シート１００は、熱に加えて、対象物内部・外部からの音も遮断することができる。

また、アルミシート１２０には複数の穴が形成されている。そのため、後述の実施例で示すように、遮熱断熱シート１００は、アルミシート１２０に穴の開いていない場合と比較して高い断熱性を発揮できる。また、遮熱断熱シート１００を屋外で使用していると、使用している間に遮熱断熱シート１００内部に雨水等が浸入することがある。内部に浸入した水分は綿シート１３０に長期間滞留し、遮熱断熱シート１００の劣化を促進させる。しかしながら、本実施形態の遮熱断熱シート１００は、アルミシート１２０に穴が形成されているので、綿シート１３０に水が浸入したとしても、浸入した水はその穴を通って表面シート１１０に吸収、もしくは、針穴等を通って外部へ放出される。その結果、水分が遮熱断熱シート１００内部に長期間滞留することが少なくなり、遮熱断熱シート１００の劣化が抑制される。

なお、アルミシート１２０の面積（穴の面積を含む。）に対する穴の面積の割合（以下、「開口率」という。）の好適な範囲は５％以下、より望ましくは２％〜４％である。なお、遮熱断熱シート１００の劣化防止を優先する場合、アルミシート１２０の開口率は５％以上４０％以下であってもよい。開口率４０％以下のアルミシート１２０であっても、遮熱断熱シート１００は高い遮熱断熱性を発揮できる。なお、開口率Ｒは、穴１個あたりの面積をＳｈ、アルミシート１２０単位面積あたりの穴の数をｎ、単位面積をＳａとして、例えば下記（式１）により算出される。

Ｒ＝（Ｓｈ×ｎ×１００）÷Ｓａ ・・・・・・・・・・・（式１）

また、アルミシート１２０に開ける穴の大きさの好適な範囲は、直径２ｍｍ以下、より望ましくは直径１ｍｍ以下である。なお、遮熱断熱シート１００の劣化防止を優先する場合、穴の大きさは３ｍｍ以下や５ｍｍ以下であってもよい。穴の大きさが２．５ｍｍ以下や５ｍｍ以下であっても、遮熱断熱シート１００は高い遮熱断熱性を発揮できる。

なお、アルミシート１２０に形成する穴の形は円形に限られない。三角形、四角形、六角形等の多角形であってもよいし、楕円形等の任意の形状であってもよい。このとき、穴１個あたりの好適な面積としては直径２ｍｍの円の面積に相当する３．２ｍｍ^２以下、より望ましくは直径１ｍｍの円の面積に相当する約０．８ｍｍ^２以下であってもよい。また、綿シート１３０に浸入した水分の抜けを考慮して、直径３ｍｍの円の面積に相当する約７．１ｍｍ^２以下、直径５ｍｍの円の面積に相当する約２０ｍｍ^２以下であってもよい。

また、アルミシート１２０に形成する穴の配置は等間隔に限られない。穴と穴の間隔はランダムに変更されていてもよい。

また、アルミシートの構造は図２（Ｂ）に示した構造に限られず、例えば、図４（Ａ）に示すように、ＰＥＴフィルム１２１の片面にアルミ膜１２２が形成された構造であってもよい。また、図４（Ｂ）に示すようにＰＥＴフィルム１２１等でアルミ膜１２２を挟み込んだ構造であってもよい。

なお、遮熱断熱シート１００内層への水分の浸透を防止するために、表面シート１１０の裏面側（遮熱断熱シート１００の内層側）には、図５に示すように、アクリル樹脂の防水膜１１１が形成されていてもよい。防水膜１１１を形成することによって、水分の浸透によるアルミシート１２０からのアルミ膜の剥離が抑制されるので、遮熱断熱シート１００は、長期に渡って高い遮熱断熱性を維持することができる。しかも、防水膜１１１は、表面シート１１０の裏面側に形成されているので、表面シート１１０表面に物が接触する等によって、表面シート１１０の表面から防水膜１１１が剥離することがない。そのため、遮熱断熱シート１００は、長期に渡って高い防水性を維持できる。

なお、遮熱断熱シート１００の表面側に防水膜１１１を形成した場合、防水膜１１１は、表面シート１１０の表面に付着した塵や埃等と化学反応を起こし、シート表面に洗浄不能な汚れや着色を発生させる。表面シート１１０の表面に発生した汚れや着色は、外気熱を吸収し易くし、しかも表面シートの赤外線等の反射機能を低下させる。しかしながら、本実施形態では、表面シート１１０の裏面側に防水膜１１１を形成しているので、防水膜１１１が表面シート１１０の表面に洗浄不能な汚れや着色を発生させることはない。また、表面側に防水膜１１１を形成した場合、遮熱断熱シート１００の水洗いは困難となる。なぜなら、表面シート１１０の表面に付着した水は、防水膜１１１の撥水機能によって水玉状になり、シート表面から即座に離脱しまうからである。しかしながら、本実施形態の遮熱断熱シート１００は表面に防水膜１１１を有していないので、織布の吸水性を利用して表面シート１１０の表面を容易に水洗いすることができる。したがって、表面シート１１０の表面に塵や埃等が付着したとしても、表面シート１１０の表面を水洗いすることによって、表面シート１１０の反射機能を容易に回復することができる。

なお、防水膜１１１はアクリル樹脂に限られず、フッ素化合物等であってもよい。フッ素化合物は極めて安定していて、長期間変質しないので、より長期に渡って遮熱断熱シート１００の防水性を維持できる。

また、上述の実施形態では、遮熱断熱シート１００の表面に格子状に溝を形成したが、溝は、図６に示すように、波線状に形成してもよい。雨水が遮熱断熱シート１００の表面に付着した際に、波線に沿って水滴が落ち易くなるため、気化熱によって、遮熱断熱シート１００の表面が過度に冷却されることがなくなる。

また、表面シート１１０、アルミシート１２０、綿シート１３０、および、裏面シート１４０は、超音波溶着により貼り合わされていてもよい。ここで超音波溶着とは、超音波振動によって、物体を熱で溶かして接着する方法のことをいう。例えば、図７に示すように、遮熱断熱シート１００の一部をシート両面から加圧し、その加圧部分に超音波振動を与えることによって、加圧部分を熱で溶かして接着してもよい。

なお、遮熱断熱シート１００の表面の溝は、図８に示すように、超音波溶着する際に、シート両面に形成される凹部１６０を複数連ねることによって形成してもよい。シートを縫い合わせるのとは違い、遮熱断熱シート１００の表面に針穴を開けることがないので、針穴から雨水が浸入することがなくなる。その結果、遮熱断熱シート１００の防水性をさらに高めることができる。

なお、表面シート１１０、アルミシート１２０、綿シート１３０、および、裏面シート１４０には、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂が含まれていてもよい。シートが熱で溶けやすくなるので、超音波溶着でシートを貼り合わせたときに、シートの接着強度がさらに高まる。

表面シート１１０、アルミシート１２０、綿シート１３０、および、裏面シート１４０を貼り合わせる方法は、縫合や超音波溶着に限られない。接着剤を使用して貼り合わせてもよいし、超音波ではなくシートに直接熱を加えることによって貼り合わせてもよい。

また、裏面シート１４０に、平均直径１〜１０００ｎｍの微細繊維を、例えば、貫通させたり植え着けたりする等によって裏面シート１４０の表面から微細繊維を複数突出させ、その微細繊維を綿シート１３０に絡ませることによって、いわゆる面ファスナーのように、裏面シート１４０と綿シート１３０とを接着してもよい。裏面シート１４０は対象物と直接接触する部分であり、遮熱断熱シート１００から剥離しやすいので、縫合や超音波溶着等に加え、この方法を使用して綿シート１３０と裏面シート１４０とを接着しておくことにより、裏面シート１４０の遮熱断熱シート１００からの剥離を大幅に抑制できる。また、この微細繊維を、対象物と接触する側の表面にも突出させておけば、遮熱断熱シート１００を対象物に設置した際に、微細繊維が裏面シート１４０と対象物との間でクッションの役割を果たし、対象物との摩擦による裏面シート１４０の劣化を抑止できる。

これらシートを重ねる順番は「表面シート１１０、アルミシート１２０、綿シート１３０、裏面シート１４０」の順番に限られない。アルミシート１２０と綿シート１３０の順番を入れ換えて「表面シート１１０、綿シート１３０、アルミシート１２０、裏面シート１４０」としてもよいし、綿シート１３０と裏面シート１４０の間にアルミシート１２０を加えて「表面シート１１０、アルミシート１２０、綿シート１３０、アルミシート１２０、裏面シート１４０」としてもよい。綿シート１３０と裏面シート１４０の間にアルミシート１２０を設けることによって、対象物が発した赤外線を、綿シート１３０に到達する前に反射することができる。そのため、冬場等の外気温が低い状況下では、対象物が発した赤外線を、即座に対象物に反射できるので、対象物を効率よく保温できる。

また、遮熱断熱シート１００には、図９に示すように、気泡緩衝シート１７０をさらに貼り合わせてもよい。ここで気泡緩衝シートとは、２枚の樹脂製シートを貼り合わせたシートであって、２枚のシートの一方に形成された複数の円柱形の突起１７１の中に空気を封入したシートのことをいう。動かない空気、いわゆるデッドエアの熱伝導率は極めて低いので、遮熱断熱シート１００は、気泡緩衝シート１７０を備えることによって、断熱性をさらに高めることができる。

なお、突起１７１の中には、空気のほかに、二酸化炭素ガス、アルゴンガス、クリプトンガス、もしくは、キセノンガス等を封入してもよい。これらのガスは空気より熱伝導率が低いので、遮熱断熱シート１００の断熱性をさらに高めることができる。
ラムの熱によってコンクリートの硬化が促進されることがないので、気温が高い状況下でも、より長時間（即ち、より遠くまで）コンクリートを運ぶことができる。

図１３に示す実験装置を使用して遮熱断熱シートの断熱性を検証した。
まず、アルミシートに穴が開いていない断熱シート（サンプルＡ）と、穴の直径および開口率を変更した１６個の断熱シート（サンプルＢ１〜９）と、アルミシートを使用していない断熱シート（サンプルＣ）とを作成した。表１に各サンプルの開口率と穴の直径を示す。なお、サンプルＢ１〜９の構成は、穴の大きさと開口率以外は実施形態１と同様である。つまり、サンプルＢ１〜９は、ポリエステル繊維の織布から構成される表面シートと、両面にアルミ膜を形成したアルミ蒸着ＰＥＴから構成されるアルミシートと、ポリエステル繊維の不織布から構成される綿シートと、ポリプロピレン繊維の織布から構成される裏面シートと、を順に積層した構造である。また、サンプルＡはアルミシートに穴が開いていない以外はサンプルＢ１〜９と同じ構成であり、サンプルＣはサンプルＢ１〜９からアルミシートを取り除いた構成である。

これら１１枚のサンプルを、それぞれ図１３に示す実験装置３００にセットした。
実験装置３００は、図１４に示すように、一方が開口した断熱性の円筒３１０、３２０と、円筒３１０内に設置され熱源となる白熱電球３３０と、白熱電球３３０の温度を測定する温度計３４１と、断熱シートの表裏の表面温度を測定する温度計３４２、３４３とから構成される。なお、各サンプルは円筒３１０側が表面シート、円筒３２０側が裏面シートとなるようにセットされる。

各サンプルをそれぞれ円筒３１０と円筒３２０の開口部分に挟み込み、白熱電球３３０に電源を投入した。そして、熱源温度（温度計３４１で測定される温度）が常温（約２５℃）の状態から９０℃、９５℃、１００℃、１０５℃、１１０℃に達したときの、各サンプルの表裏の表面温度の差（温度計３４２と温度計３４３で測定される温度の差）を測定した。その測定結果を表２に示す。また、熱源温度が１１０℃に達したときの測定結果のグラフを図１５に示す。

開口率が１％、３％の断熱シート（サンプルＢ１、Ｂ２）の場合、アルミシートに穴のない断熱シート（サンプルＡ）よりも高い断熱性を示すことが分かった。特に、開口率３％の断熱シート（サンプルＢ２）が高い断熱性を示すことが分かった。これは、綿シート１３０に含まれる空気が穴を通って表面シート１１０とアルミシート１２０の間に供給され、その結果、空気が表面シート１１０とアルミシート１２０の間に僅かに滞留し、アルミシート１２０が表面シート１１０にぴったり張り付くことが抑制され、結果、表面シート１１０の熱がアルミシート１２０に伝達され難くなったためと考えられる。
一方、開口率が５％の断熱シート（サンプルＢ３）場合、アルミシートに穴のない断熱シート（サンプルＡ）と比較して断熱性が低くなることが分かった。これは、開口率が大きくなることによってアルミシートの赤外線反射効率が低下し、その結果、空気の滞留による断熱性の上昇を超えて断熱シートの断熱性が低下したためと考えられる。
したがって、アルミシートにあける穴の開口率の好適な範囲は４％以下、より望ましくは２〜４％である。

また、開口率３０％が以下の断熱シート（サンプルＢ１〜Ｂ９）とアルミシートのない断熱シート（サンプルＣ）とでは、開口率が３０％以下の断熱シートのほうが高い断熱性を示すことが分かった。したがって、綿シートに浸入した水分の抜けを考慮し、開口率を５％以上４０％以下としても、十分に高い遮熱断熱性を得ることができる。

また、穴の直径が直径５ｍｍ以下の断熱シート（サンプルＢ１〜Ｂ９）とアルミシートを有していない断熱シート（サンプルＣ）とでは、穴の直径が直径５ｍｍ以下の断熱シートのほうが高い断熱性を示すことが分かった。したがって、アルミシートにあける穴の大きさを直径５ｍｍ以下（面積にして約２０ｍｍ^２以下）にしても、十分に高い断熱性を得ることができる。

また、穴の直径が１ｍｍの断熱シート（サンプルＢ１〜Ｂ３）と穴の直径が３ｍｍ、５ｍｍの断熱シート（サンプルＢ４〜Ｂ９）とでは、直径１ｍｍの断熱シートのほうが高い断熱性を示すことが分かった。したがって、アルミシートにあける好適な穴の大きさとしては、直径２ｍｍ以下（面積にして約３．２ｍｍ^２以下）、より望ましくは１ｍｍ（面積にして約０．８ｍｍ^２）以下である。

１００ 遮熱断熱シート
１１０ 表面シート
１１１ 防水膜
１２０ アルミシート
１２１ フィルム
１２２ アルミ膜
１３０ 綿シート
１４０ 裏面シート
１５０ 縫目
１６０ 凹部
１７０ 気泡緩衝シート
１７１ 突起
３００ 実験装置
３１０、３２０ 円筒
３３０ 白熱電球
３４１〜３４３ 温度計

Claims (7)

1. 表面に配置される表面シートと、
   アルミ膜を備えるアルミシートと、
   綿状の綿シートと、を備え、
   前記アルミシートは、前記表面シートと前記綿シートとの間に配置され、前記綿シートに含まれる空気および前記綿シートに浸入した水を前記表面シート側に通過させる複数の穴を有している、
   ことを特徴とする遮熱断熱シート。
2. 前記アルミシートの面積に対する前記穴の面積の割合は４０％以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の遮熱断熱シート。
3. 前記アルミシートの面積に対する前記穴の面積の割合は４％以下である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の遮熱断熱シート。
4. 前記穴の１個あたりの面積は３０ｍｍ^２以下である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に遮熱断熱シート。
5. 前記穴の１個あたりの面積は３．２ｍｍ^２以下である、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に遮熱断熱シート。
6. 前記アルミシートおよび前記綿シートを挟んで前記表面シートの反対側に配置される裏面シートを備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の遮熱断熱シート。
7. アルミシートに穴を開けることにより携帯電話等の広帯域の電波障害を軽減したことを特徴とする、請求項１に記載の遮熱断熱シート。