JP2021139235A - 断熱材および建具 - Google Patents

Abstract

【課題】より優れた断熱性能を実現できる断熱材および建具を提供すること。【解決手段】部屋の開口部分に設けられる建具であって、建具枠と、部屋の外側に面して建具枠に設けられる外側部材と、外側部材と対向して建具枠に設けられる断熱材と、を有し、建具枠、外部部材、および断熱材に囲まれた空気層が設けられている。断熱材は、シリカキセロゲルおよび繊維を含む断熱層と、フィルムを含む接合層と、繊維を含む表面化飾層と、が順に積層されて成る。【選択図】図２

Description

本開示は、断熱材および建具に関する。

従来、汎用的な断熱材として、例えば、発泡ウレタン（ＰＵ）、発泡スチロール（ＥＰＳ）、真空断熱材（ＶＩＰ）等が知られている。

低熱伝導率のガスで発泡させた発泡ウレタンや発泡スチロールは、経時的にガスが抜けていくことで断熱性能が劣化する上、耐熱性に乏しいという課題があった。

真空断熱材は、数ｍＷ／ｍＫの優れた断熱性能を有しているものの、芯材を真空封入する際に熱融着で接着させた部分から、時間の経過とともに空気分子が少しずつ混入していき、真空度の低下を招くという問題や、耐熱性が１００℃程度であるといった問題があった。

また、断熱材としては、１５ｍＷ／ｍＫ前後の優れた熱伝導率を有するシリカエアロゲルが知られている。シリカエアロゲルは、断熱性能に経年変化がほとんどみられず、さらに４００℃以上の耐熱性を有していることから、上述した既存の断熱材によりも優れた、次世代の断熱材として注目を集めている。

しかしながら、シリカエアロゲルは、数１０ｎｍオーダーのシリカ粒子が点接触でつながった数珠のようなネットワーク構造を形成しているため、機械的強度があまりない。そこで、その脆さを克服するために、シリカエアロゲルは、繊維や不織布、そして樹脂などとの複合化により強度向上を図る検討がなされている。

例えば、平行に対向させた一対の透明板の外周部間に枠を介設して透明板間に空間を設けた中空パネルを形成し、枠に設けた投入口から粒子状に形成されるシリカエアロゲルを供給して、透明板間の空間にシリカエアロゲルを充填することによって、シリカエアロゲルパネルを製造する方法が知られている。さらに、シリカエアロゲルパネルを効率的に製造するために、シリカエアロゲルの粒子を袋に充填した後、その袋を透明板間の空間に配置することも知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１６０７２１号公報

しかしながら、特許文献１の製造方法では、経時的にシリカエアロゲルの偏りが発生するため、断熱性能が損なわれるおそれがある。

本開示の一態様の目的は、より優れた断熱性能を実現できる断熱材および建具を提供することである。

本開示の一態様に係る断熱材は、シリカキセロゲルおよび繊維を含む断熱層と、フィルムを含む接合層と、繊維を含む表面化飾層と、が順に積層されて成る。

本開示の一態様に係る建具は、部屋の開口部分に設けられる建具であって、建具枠と、前記部屋の外側に面して前記建具枠に設けられる外側部材と、前記外側部材と対向して前記建具枠に設けられる、請求項１に記載の断熱材と、を有し、前記建具枠、前記外部部材、および前記断熱材に囲まれた空気層が設けられている。

本開示の一態様に係る断熱材および建具によれば、より優れた断熱性能を実現することができる。

本開示の実施の形態１に係る障子の分解斜視図 本開示の実施の形態１に係る障子の断面図 本開示の実施の形態１に係る断熱材の断面図 本開示の実施の形態２に係る障子の断面図 本開示の実施の形態２に係るヒータの配線図 本開示の実施の形態３に係る障子の断面図 本開示の実施の形態３に係る障子の外観図 本開示の実施の形態４に係る障子の断面図

以下、本開示の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。また、各図では、各構成要素が模式的に示されている。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る障子１００について説明する。実施の形態１では、本開示の建具の一例として、部屋等の開口部分に設けられる障子を例に挙げて説明する（実施の形態２、３も同様）。

＜障子１００の構成＞
本実施の形態の障子１００の構成について、図１、図２を用いて説明する。図１は、障子１００の分解斜視図である。図２は、障子１００の断面図である。

図１、図２に示すように、障子１００は、障子枠１０１、断熱材１０２、障子枠１０３、和紙１０４を有する。なお、明細書において「障子枠」とは、建具枠の一例に相当する。

障子枠１０１は、例えば、木材で構成された格子状の枠体である。障子枠１０１は、従来の障子と同じ外観を有する。障子枠１０１は、断熱材１０２を保持する。

断熱材１０２は、障子枠１０１側から順に、断熱層２０１と、接合層２０２と、表面化飾層２０３とを備えた３層構造である。断熱層２０１、接合層２０２、および表面化飾層２０３については、図３を用いて後述する。

断熱材１０２と障子枠１０１とは、例えば、金属針、接着剤、またはタッカー等で接合されるが、それらに限定されない。同様に、断熱材１０２と障子枠１０３とは、例えば、金属針、接着剤、またはタッカー等で接合されるが、それらに限定されない。

障子枠１０３は、木材で構成された格子状の枠体である。障子枠１０３は、従来の障子と同じ外観を有する。また、図１に示すように、障子枠１０３の厚みは、障子枠１０１の厚みよりも大きくてもよい。

図２に示す空間層２０４は、断熱材１０２と和紙１０４とにより密閉された障子枠１０３内の空間である。この空間層２０４により、伝熱が防止される。

和紙１０４は、例えば、障子枠１０３に糊付けされる。なお、劣化や破れを防止するため、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）の両面に和紙１０４をラミネートしたもの（以下、ＰＶＣを用いた和紙１０４という）を用いてもよい。なお、和紙１０４は、部屋の外側に面して設けられる「外側部材」の一例に相当する。

和紙１０４と障子枠１０３とは、例えば、障子のりまたは接着剤等で接合されるが、それらに限定されない。

上述した障子枠１０１は、部屋の内部側に向けて配置され、和紙１０４は部屋の外部側に向けて配置されることが好ましい。これにより、部屋の内部からは、障子枠１０１の格子状の枠部分を見ることができる一方で、部屋の外部からは、和紙１０４に覆われた障子枠１０３の格子状の枠部分が見えないため、従来の障子と同じ外観を保つことが可能となる。

＜断熱材１０２の構成＞
次に、図３を用いて、断熱材１０２の構成について説明する。図３は、図１、図２に示した断熱材１０２の断面図である。

図３に示すように、断熱材１０２は、断熱層２０１、接合層２０２、表面化飾層２０３を備えた３層構造である。

断熱層２０１は、断熱材１０２の本体（中心）である。

接合層２０２は、一方の面に断熱層２０１が接合され、他方の面に表面化飾層２０３が接合される層である。

表面化飾層２０３は、表面（接合層２０２と接合される面とは反対側の面）を和紙調に化飾する層である。

接合層２０２および表面化飾層２０３により、断熱層２０１のシリカキセロゲルの脱落(粉落ち)を防止することができる。

下記表１に断熱材１０２の各層の含有物を示す。断熱層２０１は、繊維３０１およびシリカキセロゲル３０２を含む。接合層２０２は、フィルム３０３を含む。表面化飾層２０３は、繊維３０１を含む。

断熱層２０１の厚みは、断熱材１０２として求められる固体の熱伝導や気体の対流の熱伝導率により算出される。断熱層２０１の厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜数ｍｍである。

熱伝導率を下記式（１）に示す。
λ＝λｓ＋λｇ＋λｒ・・・・（１）
λｓ：固体、λｇ：気体、λｒ：輻射

断熱層２０１におけるシリカエアロゲル３０２と繊維３０１との重量比は、例えば、６５：３５〜５５：４５である。

接合層２０２は、断熱層２０１と表面化飾層２０３とを接合する層であるため、薄い方が好ましい。そのため、接合層２０２の厚みは、例えば、５０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。

表面化飾層２０３は、表面を和紙調に化飾する層であるため、薄い方が好ましい。そのため、表面化飾層２０３の厚みは、１０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。

図３に示した繊維３０１の例について説明する。

繊維３０１としては、断熱性、耐熱性、難燃性、および寸法安定性等の観点から、例えば、ガラスウール、ロックウール、またはアルミナ繊維を用いることが好ましい。炭素繊維は、熱伝導率が高く、断熱性に乏しいため、好ましくない。耐熱性、難燃性が不要であれば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維も安価であり、好ましい。

ガラスウール、ロックウール、アルミナ繊維、またはＰＥＴ繊維において、繊維径は、例えば１〜２０μｍであること好ましく、繊維長は、例えば３〜２５ｍｍであることが好ましい。繊維径および繊維長が上記範囲内である場合、熱伝導率が小さくなるため、好ましい。また、上記範囲内の繊維径および繊維長を有する繊維は、不織布単体の熱伝導率として０．０３〜０．０５Ｗ／ｍＫの範囲となる。

繊維径が２０μｍより大きい場合、または、繊維長が２５ｍｍより大きい場合、無機繊維の固体熱伝導成分が増大し、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍＫより大きくなる。その結果、繊維にシリカキセロゲル３０２を含有させても、最終的な断熱材１０２の熱伝導率が０．０２５Ｗ／ｍＫを越えてしまうため、好ましくない。

繊維径が１μｍ未満であり、繊維長が３ｍｍ未満である繊維は、繊維同士の絡み合いが著しく減少し、シートとしての形態を維持することができなくなるため、好ましくない。

表面化飾層２０３に含まれる繊維３０１は、和紙に似た風合いが必要とされるため、ＰＥＴ繊維であることが好ましい。

図３に示したシリカキセロゲル３０２の例について説明する。

シリカキセロゲル３０２は、例えば、原料としての水ガラス（珪酸ナトリウム水溶液）をイオン交換樹脂または電気透析法によりイオン交換を行い、脱ナトリウムされた珪酸水溶液に塩基を加えて生成される脱水縮合物からなる。

または、シリカキセロゲル３０２は、例えば、原料としての高モル珪酸水溶液に酸を加えて生成される脱水縮合物からなる。高モル珪酸水溶液とは、二酸化ケイ素の一次粒子の粒度分布がおよそ２〜２０ｎｍの範囲にあり、水ガラスとコロイダルシリカの中間サイズ（例えば、１〜１０ｎｍ）に位置するシリカ原料であり、通常の水ガラスよりもナトリウム成分が１重量％以下に低減されている。

シリカキセロゲル３０２の平均細孔は、例えば、１０〜５５ｎｍである。

平均細孔が１０ｎｍより小さい場合では、シリカキセロゲルの嵩密度が大きくなり、結果的に固体（シリカ粒子）の熱伝導成分の割合が増えるため、熱伝導率の値が大きくなってしまう。一方、平均細孔が５５ｎｍより大きい場合では、シリカキセロゲルの嵩密度が小さくなり、固体の熱伝導率の成分は減少するものの、シリカキセロゲルの空隙割合が増える。そのため、空気（窒素分子）の対流の影響が強くなり、熱伝導率の値が大きくなってしまう。

シリカキセロゲル３０２の細孔容積は、例えば、２．５〜１０ｃｃ／ｇである。

細孔容積が２．５ｃｃ／ｇより小さい場合では、平均細孔が１０ｎｍより小さい場合と同様に、シリカキセロゲルの嵩密度が大きくなり、結果的に固体の熱伝導成分の比率が増えるため、熱伝導率の値が大きくなってしまう。一方、細孔容積が１０ｃｃ／ｇより大きい場合では、平均細孔が５５ｎｍより大きい場合と同様に、固体の熱伝導率の成分は減少するものの、シリカキセロゲルの空隙割合が増える。そのため、空気の対流の影響が強くなり、熱伝導率の値が大きくなってしまう。

以上のことから、シリカキセロゲル３０２の平均細孔が１０〜５５ｎｍであり、シリカキセロゲル３０２の細孔容積が２．５〜１０ｃｃ／ｇであれば、優れた断熱性を得ることができる。

シリカキセロゲル３０２の平均細孔および細孔容積は、原料である水ガラスの珪酸濃度、ゾル化時に使用する塩基性コロイダルシリカの種類（ｐＨ、分散媒、粒子径、粒子形状、粒子濃度）、添加量、ゾルのゲル化条件（温度、時間）、および、養生条件（温度、時間）などを調整することにより容易に制御できる。

シリカキセロゲル３０２を製造する際の出発原料として、水ガラス（珪酸ソーダ水溶液）を用い、ゲル化時間は、水ガラスの珪酸濃度、ゲル化時に使用する酸の種類と濃度に基づいて、ゲル化条件（温度、時間、ｐＨ）を調整することで制御できる。また、ゲル化時間は、疎水化条件としてのシリル化剤の量、溶媒の量、温度、時間を調整することで制御できる。また、ゲル化時間は、乾燥条件としての乾燥温度、時間などを調整することで制御できる。

フィルム３０３について説明する。

フィルム３０３としては、耐熱性や光の透過性の観点から、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）またはＰＥＴを用いることが好ましい。

フィルム３０３の厚みは、断熱性の観点から薄い方が好ましい。フィルム３０３の厚みは、例えば、５０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。

＜断熱層２０１の製造方法＞
シート状の断熱層２０１の製造方法について説明する。この製造方法は、以下に示す７つの工程からなる。
（１）ゾル調製工程
（２）含浸工程
（３）ゲル化工程
（４）養生工程
（５）酸性水溶液浸漬工程
（６）疎水化工程
（７）乾燥工程

以下、各工程について説明する。

（１）ゾル調製工程
ゾル調製工程では、ゾル溶液を調製する。ゾル調製工程は、原料として、水ガラスを用いる場合と高モル珪酸水溶液を用いる場合とで異なる。

例えば、原料として水ガラスを用いる場合では、水ガラス中のナトリウムをイオン交換樹脂または電気透析法により除去、酸性にし、ゾルとした後、触媒としての塩基を添加して重縮合させ、ヒドロゲルとする。

また、例えば、原料として高モル珪酸水溶液を用いる場合では、高モル珪酸水溶液に、触媒としての酸を加えて重縮合させ、ヒドロゲルとする。

断熱層２０１を作成するためには、水ガラスまたは高モル珪酸水溶液をそのまま使用する。

（２）含浸工程
含浸工程では、まず、厚みが例えば０．２〜１．０ｍｍである不織布（例えば、ガラスウール、ロックウール、アルミナ繊維、またはＰＥＴ繊維等）のみで構成された層（断熱層２０１となる層。以下、単に不織布という）と、接合層２０２と、表面化飾層２０３とを積層させた基材を用意する。そして、その基材の不織布に対して（１）ゾル調製工程で調製した不織布重量の６．５〜１０倍量のゾル溶液を注ぎ、不織布にゾル溶液を含浸させる。

このとき、表面化飾層２０３にはゾル溶液が含浸しないため、適量のゾル溶液を不織布に含浸させることが必要である。

（３）ゲル化工程
ゲル化工程では、（２）含浸工程で含浸させたゾルをゲル化する。ゾルのゲル化温度は、例えば、２０〜９０℃であることが好ましい。

ゲル化温度が２０℃より低い場合、反応の活性種である珪酸モノマーに必要な熱が伝わらないため、シリカ粒子の成長が促進されない。その結果、ゾルのゲル化が十分に進行するまでに時間を要する。その上、生成されるゲル（ヒドロゲル）の強度が低く、乾燥時に大きく収縮する場合があり、所望の強度のヒドロゲルが得られない場合がある。

一方、ゲル化温度が９０℃より高い場合、シリカ粒子の成長が著しく促進されてしまう。その結果、水の揮発が急速に起こり、水とヒドロゲルとが分離する現象がみられる。これにより得られるヒドロゲルの体積が減少して、所望のシリカキセロゲル３０２が得られない場合がある。

ゲル化時間は、ゲル化温度や後述するゲル化後の養生時間により異なるが、ゲル化時間と養生時間との合計が、例えば、０．１〜１２時間であることが好ましい。さらに言えば、性能（熱伝導率）と生産タクトとを両立させるという観点から、ゲル化時間は、例えば、０．１〜１時間であることが好ましい。

なお、ゲル化時間と養生時間との合計が１２時間より長い場合、シリカネットワークを十分に強化することができるが、養生に時間をかけ過ぎると生産性を損なうだけでなく、ゲルの収縮が起こり、嵩密度が上がる。そのため、熱伝導率が上昇してしまうという問題がある。

（４）養生工程
養生工程では、（３）ゲル化工程後のシリカの骨格を強化し、骨格強化ヒドロゲルにする。

養生温度は、例えば、５０〜１００℃であることが好ましい。

養生温度が５０℃より低い場合、脱水縮合反応が相対的に遅くなるため、生産性を考慮した際の目標のタクト時間内にシリカネットワークを十分に強化させることが難しくなる。

一方、養生温度が１００℃より高い場合、ゲル中の水分が著しく蒸発してしまうため、ゲルの収縮、乾燥が起こり、熱伝導率が上昇してしまう。

養生時間は、例えば、０．１〜１２時間が好ましい。さらに言えば、性能（熱伝導率）と生産タクトとを両立させるという観点から、養生時間は、例えば、０．１〜１時間であることがより好ましい。

なお、ゲル化時間と養生時間との合計が１２時間より長い場合、シリカネットワークを十分に強化することができるが、養生に時間をかけ過ぎると生産性を損なうだけでなく、ゲルの収縮が起こり、嵩密度が上がる。そのため、熱伝導率が上昇してしまうという問題がある。

よって、養生時間を０．１〜６時間の範囲とすることで、生産性を確保しつつ、シリカ粒子のネットワークを十分に強化することができる。

以上説明したように、（３）ゲル化工程および（４）養生工程を行うことにより、ヒドロゲルの壁の強度や剛性が向上し、乾燥時に収縮し難い骨格強化ヒドロゲルを得ることができる。

（５）酸性水溶液浸漬工程
酸性水溶液浸漬工程では、ゲルシートを塩酸（６〜１２規定）に浸漬後、常温２３℃で４５分以上放置する。これにより、ゲルシートの中に塩酸を取り込む。ゲルシートとは、（４）養生工程の結果得られた骨格強化ヒドロゲルと不織布のコンポジットシートである。

（６）疎水化工程
疎水化工程では、ゲルシートを、例えば、シリル化剤であるオクタメチルトリシロキサンと、アルコールである２−プロパノール（ＩＰＡ）との混合液に浸漬させ、５５℃の恒温槽に入れて２時間反応させる。

トリメチルシロキサン結合が形成され始めると、ゲルシートから塩酸水が排出され、２液分離する（上層にシロキサン、下層に塩酸水）。この場合、フィルムにより排出が阻害されるため、ゲル溶液を含浸した側を下側にする、または、縦方向にて疎水することが好ましい。

（７）乾燥工程
乾燥工程では、ゲルシートを１５０℃の恒温槽に移して２時間乾燥させる。

＜実施例１と比較例１との比較＞
以下、実施例１の障子と、比較例１の障子との比較について説明する。

実施例１の障子の作成方法は、以下の通りである。

まず、ＰＥＴの不織布（断熱層２０１となる層）と、接合層２０２と、表面化飾層２０３とを積層させた基材を作成した。そして、その基材の不織布に、ゾル溶液としての高モル珪酸水溶液（東曹産業株式会社製）を含浸させた。その後、上述した（３）ゲル化工程〜（７）乾燥工程を行い、図３に示した断熱材１０２を作成した。この断熱材１０２の厚みは、例えば１．４６ｍｍである。

そして、上記断熱材１０２を障子枠１０１（厚みは、例えば８ｍｍ）と障子枠１０３（厚みは、例えば８ｍｍ以上）とで挟持し、障子枠１０３に対してＰＶＣを用いた和紙１０４（厚みは、例えば０．３２ｍｍ）を貼り付けることによって、図１、図２に示した断熱構造を持つ障子１００を作成した。この障子１００では、図２に示したように、断熱材１０２（断熱層２０１）と和紙１０４との間の障子枠１０３の組子内において空気層２０４が構成されている。

比較例１の障子の作成方法は、以下の通りである。

障子枠１０１の厚み（例えば８ｍｍ）と障子枠１０３の厚み（例えば８ｍｍ以上）との合計の厚みを有する障子枠に対して、ＰＶＣを用いた和紙１０４（厚みは、例えば０．３２ｍｍ）を貼り付けることによって、障子を作成した。

断熱性能を比較するため、実施例１の障子１００および比較例１の障子のそれぞれから熱性能に起因する部分を抜き出し、熱抵抗を測定した。熱性能に起因する部分とは、実施例１の障子１００では、断熱材１０２、障子枠１０３、和紙１０４であり、比較例１の障子では、和紙１０４である。熱抵抗の測定には、熱流計ＨＦＭ ４３６Ｌａｍｂｄａ（ＮＥＴＺＣＨ社製）を用いた。

熱抵抗の測定結果を下記表２に示す。実施例１の障子１００は、比較例１の障子に比べて、約１３倍の断熱性能を持つことがわかる。すなわち、実施例１の障子１００では、非常に優れた断熱性能が実現された。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る障子４００について説明する。

＜障子４００の構成＞
本実施の形態の障子４００の構成について、図４、図５を用いて説明する。図４は、障子４００の断面図である。図５は、障子４００に設けられるヒータ４０２の配線図である。

図４、図５に示すように、障子４００は、実施の形態１の障子１００（図１、図２参照）と比べて、障子枠１０１の代わりに、ヒータ４０２およびスイッチ７０１を備えた障子枠４０１を備える点が異なる。その他の構成は、障子１００と同様であるので、ここでの説明は省略する。

障子枠４０１は、木材または樹脂で構成された格子状の枠体である。障子枠４０１は、従来の障子と同じ外観を有する。障子枠４０１は、断熱材１０２を保持する。

障子枠４０１の内部には、ヒータ４０２が設けられている。図５に示すように、ヒータ４０２は、障子枠４０１の外周部分に配置されている。ヒータ４０２としては、例えば、ニクロム線をシリコンゴムで被覆したコード状のヒータを用いることができる。

また、図５に示すように、障子枠４０１には、ヒータ４０２と電気的に接続され、ヒータ４０２のオン／オフを制御する回路としてスイッチ７０１が設けられている。スイッチ７０１には、有線コネクタまたは無線給電により電力が供給される。

スイッチ７０１は、ヒータ４０２が予め定められた第１の設定温度に達した場合、ヒータ４０２に電流を供給する。これにより、ヒータ４０２は、オン状態となり、放熱が行われる。

一方、スイッチ７０１は、ヒータ４０２が予め定められた第２の設定温度（第１の設定温度より高い温度）に達した場合、ヒータ４０２への電流の供給を停止する。これにより、ヒータ４０２は、オフ状態となり、放熱が停止される。

このように本実施の形態では、障子４００が暖房装置としての機能を備える。

なお、障子枠１０３にはヒータ４０２を配置しない。その理由として、障子枠１０３は部屋の内部からみて断熱材１０２の外側にあるため、暖房効率が落ちてしまうからである。

＜実施例２＞
上述した障子４００を以下のように作成した。

まず、ＰＥＴの不織布（断熱層２０１となる層）と、接合層２０２と、表面化飾層２０３とを積層させた基材を作成した。そして、その基材の不織布に、ゾル溶液としての高モル珪酸水溶液（東曹産業株式会社製）を含浸させた。その後、上述した（３）ゲル化工程〜（７）乾燥工程を行い、図４に示した断熱材１０２を作成した。

そして、上記断熱材１０２を、ヒータ４０２およびスイッチ７０１を備えた障子枠４０１と障子枠１０３とで挟持し、障子枠１０３に対してＰＶＣを用いた和紙１０４を貼り付けることによって、図４に示した断熱構造を持つ障子４００を作成した。

このようにして作成された障子４００は、ヒータ４０２がオン状態となることにより、放熱を行う暖房装置として機能する。ヒータ４０２から発せられた熱は、断熱材１０２により遮断されるため、部屋の内部にのみ伝熱される。

以上説明したように、本実施の形態の障子４００は、他の暖房装置を用いる必要がなく、部屋内の温度を温めることが可能となる。よって、部屋内における省スペース化を実現することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３に係る障子５００について説明する。

＜障子５００の構成＞
本実施の形態の障子５００の構成について、図６、図７を用いて説明する。図６は、障子５００の断面図である。図７は、障子５００の外観図である。

図６、図７に示すように、障子５００は、実施の形態１の障子１００（図１、図２参照）と比べて、障子枠１０３の代わりに、障子枠５０３を備える点が異なる。その他の構成は、障子１００と同様であるので、ここでの説明は省略する。

障子枠５０３は、木材または樹脂で構成された格子状の枠体である。障子枠５０３は、従来の障子と同じ外観を有する。障子枠４０１は、障子枠１０１および断熱材１０２を保持する。

図７は、断熱材１０２が設けられた障子枠１０１と、和紙１０４が設けられた障子枠５０３とが分離された状態を示している。障子枠１０１と断熱材１０２とは、例えば、金属針、接着剤、またはタッカー等で接合されている。また、障子枠１０１と接合された断熱材１０２は、障子枠５０３に嵌め込まれる。また、障子枠５０３と和紙１０４とは、例えば、障子のりまたは接着剤等で接合されている。

断熱材１０２が接合された障子枠１０１は、図６に示した空気層２０４が形成されるように、障子枠５０３の外周部分の内側に嵌め込まれる。

＜実施例３＞
上述した障子５００を以下のように作成した。

まず、ＰＥＴの不織布（断熱層２０１となる層）と、接合層２０２と、表面化飾層２０３とを積層させた基材を作成した。そして、その基材の不織布に、ゾル溶液としての高モル珪酸水溶液（東曹産業株式会社製）を含浸させた。その後、上述した（３）ゲル化工程〜（７）乾燥工程を行い、図６に示した断熱材１０２を作成した。

そして、上記断熱材１０２を障子枠１０１に接合し、その障子枠１０１を障子枠５０３に嵌め込み、その障子枠１０３に対してＰＶＣを用いた和紙１０４を貼り付けることによって、図６に示した断熱構造を持つ障子５００を作成した。

このようにして作成された障子５００は、障子枠１０１および断熱材１０２を嵌め込み可能な障子枠５０３を備えるため、障子枠１０１および断熱材１０２を、例えば釘または接着剤等を用いることなく、保持することが可能となる。

また、障子５００では、障子枠１０１および断熱材１０２が障子枠５０３に対して着脱自在である。よって、断熱が必要な冬場では、障子枠１０１および断熱材１０２を障子枠５０３に取り付けて使用し、断熱が不要な夏場では、障子枠１０１および断熱材１０２を障子枠５０３から取り外して使用することができ、利便性が向上する。

（実施の形態４）
実施の形態１〜３では、本開示の建具の一例として、部屋等の開口部分に設けられる障子を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本実施の形態では、障子以外の建具である建具６００（例えば、扉等）について説明する。

＜建具６００の構成＞
本実施の形態の建具６００の構成について、図８を用いて説明する。図８は、建具６００の断面図である。

図８に示すように、建具６００は、建具枠６０１、断熱材１０２、建具枠６０３、表面層６０４、表面層６０５を有する。断熱材１０２は、実施の形態１〜３と同様であるので、ここでの説明は省略する。

建具枠６０１および建具枠６０３は、木材もしくは樹脂で構成された枠体である。建具枠６０１および建具枠６０３は、断熱材１０２を保持する。

表面層６０４および表面層６０５は、木材もしくは樹脂で構成された部材である。表面層６０４および表面層６０５は、従来の建具（例えば、扉等）と同じ外観を有する。

表面層６０４は、空気層２０４が形成されるように、建具枠６０３の表面（断熱材１０２と接する面の反対側の面）に接合される。また、表面層６０５は、空気層２０５が形成されるように、建具枠６０１の表面（断熱材１０２と接する面の反対側の面）に接合される。なお、表面層６０４は、部屋の外側に面して設けられる「外側部材」の一例に相当する。表面層６０５は、部屋の内側に面して設けられる「内側部材」の一例に相当する。

＜実施例４＞
上述した建具６００を以下のように作成した。

まず、ＰＥＴの不織布（断熱層２０１となる層）と、接合層２０２と、表面化飾層２０３とを積層させた基材を作成した。そして、その基材の不織布に、ゾル溶液としての高モル珪酸水溶液（東曹産業株式会社製）を含浸させた。その後、上述した（３）ゲル化工程〜（７）乾燥工程を行い、図８に示した断熱材１０２を作成した。

そして、上記断熱材１０２を建具枠６０１と建具枠６０３とで挟持し、建具枠６０１の表面に表面層６０５を取り付け、建具枠６０３の表面に表面層６０４を取り付けることによって、図８に示した断熱構造を持つ建具６００を作成した。

このようにして作成された建具６００は、２つの空気層２０４、２０５を備えるため、１枚の木材板または樹脂板（各板の厚みは、図８に示した建具６００の厚みと同じ）のみで構成された従来一般的な建具と比べて、同等以上の断熱性能を持ちつつ、重量が半分以下となる。

以上説明したように、実施の形態１〜４の断熱材１０２は、シリカキセロゲル３０２および繊維３０１を含む断熱層２０１と、フィルム３０３を含む接合層２０２と、繊維３０１を含む表面化飾層２０３と、が順に積層されて成ることを特徴とする。これにより、より優れた断熱性能を実現することができる。

また、実施の形態１〜４の断熱材１０２は、接合層２０２および表面化飾層２０３を含むため、断熱層２０１の粉落ちを防止することができる。

また、実施の形態１〜４の断熱材１０２は、断熱層２０１が不織布により構成されるため、断熱性能を均質化することができる。

また、実施の形態１〜４の断熱材１０２は、特許文献１のような透明板間の空間に充填するための大量のシリカエアロゲルを必要としないため、コストがかからない。

また、実施の形態１〜３の障子および実施の形態４の建具は、部屋の開口部分に設けられる建具（例えば、障子１００、障子４００、障子５００、または建具６００）であって、建具枠（例えば、障子枠１０３、障子枠５０３、または建具枠６０３）と、部屋の外側に面して建具枠に設けられる外側部材（例えば、和紙１０４、または表面層６０４）と、外側部材と対向して建具枠に設けられる断熱材１０２と、を有し、建具枠、外部部材、および断熱材に囲まれた空気層２０４が設けられたことを特徴とする。これにより、より優れた断熱性能を実現することができる。

なお、本開示は、上記各実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。また、上記各実施の形態は、適宜組み合わせることが可能である。

本開示の建具は、従来の建具の置き換えとして広く用いることができ、住居等の建物内の部屋の断熱性を高めることが可能となる。

１００、４００、５００ 障子
１０１、１０３、４０１、５０３ 障子枠
１０２ 断熱材
１０４ 和紙
２０１ 断熱層
２０２ 接合層
２０３ 表面化飾層
２０４、２０５ 空気層
３０１ 繊維
３０２ シリカキセロゲル
３０３ フィルム
４０２ ヒータ
６００ 建具
６０１、６０３ 建具枠
６０４、６０５ 表面層
７０１ スイッチ

Claims (9)

1. シリカキセロゲルよび繊維を含む断熱層と、
   フィルムを含む接合層と、
   繊維を含む表面化飾層と、が順に積層されて成る、
   断熱材。
2. 部屋の開口部分に設けられる建具であって、
   建具枠と、
   前記部屋の外側に面して前記建具枠に設けられる外側部材と、
   前記外側部材と対向して前記建具枠に設けられる、請求項１に記載の断熱材と、を有し、
   前記建具枠、前記外部部材、および前記断熱材に囲まれた空気層が設けられた、
   建具。
3. 前記断熱材における前記建具枠が設けられた面とは反対側の面に、別の建具枠をさらに有する、
   請求項２に記載の建具。
4. 前記建具枠および前記別の建具枠は、格子状の枠体であり、
   前記外側部材は、和紙であり、
   前記建具は、障子である、
   請求項３に記載の建具。
5. 前記別の建具枠には、ヒータが設けられている、
   請求項３または４に記載の建具。
6. 前記別の建具枠および前記断熱材は、前記建具枠に嵌め込まれている、
   請求項３から５のいずれか１項に記載の建具。
7. 前記別の建具枠および前記断熱材は、前記建具枠に対して着脱自在である、
   請求項６に記載の建具。
8. 前記部屋の内側に面して前記別の建具枠に設けられる内側部材をさらに有し、
   前記別の建具枠、前記断熱材、および前記内側部材に囲まれた空気層が設けられた、
   請求項３から７のいずれか１項に記載の建具。
9. 前記建具枠と前記断熱材とは、金属針によって接合されている、
   請求項２から８のいずれか１項に記載の建具。

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