JP4604993B2 - 真空断熱材を適用した建物の壁 - Google Patents

Description

本発明は、真空断熱材を適用した建物の壁に関するものである。

近年、地球環境保護の観点より、家電製品や産業機器と並んで住宅等の建物の省エネルギー化も、取り組むべき重要な課題となっている。そのため、様々な断熱材の適用や各種断熱施工法が提案されている。

断熱材の中でも真空断熱材は、外被材内部を減圧することにより気体の熱伝導を著しく抑制した断熱材であり、他の断熱材に比べて、非常に断熱性能が優れているため、真空断熱材を適用すると、壁を厚くすることなく省エネ性に優れた建物を得ることができる。

従来、真空断熱材を適用した建物としては、真空断熱材を使用した断熱モジュールを適用した建築物の壁が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１２は、特許文献１に記載された従来の建築物の壁の断面図を示すものである。図１２に示すように、まず、断熱モジュール１は、四角形の板状体である真空断熱材２と、真空断熱材の各辺に取り付けられたフレーム３とを有し、さらにフレーム３の外周に連結用のフレーム結合部４が設けられている。

さらに、壁５は、内壁６と、外壁７と、内壁６と外壁７の間に設けられた支持ブロック柱８と、支持ブロック柱８によって支持される断熱モジュール１とを有し、支持ブロック柱８の両側面には、断熱モジュール１のフレーム結合部４を受け入れて、断熱モジュール１を支持するための溝９が設けられている。

このように、真空断熱材２を断熱モジュール化することにより、真空断熱材２の壁への施工を容易にし、壁を厚くすることなく断熱性に優れた建築物の壁を構成することができた。
特開２００３−２７６２２号公報

しかしながら、上記従来の構成では、連結用部品を使用するため高コスト化する、柱にモジュールのフレーム連結部を受け入れるための溝を設ける必要があるため、施工に手間がかかるという課題を有していた。

本発明は、上記課題を解決するもので、真空断熱材を適用した断熱性能に優れた建物の壁を、安価で容易に施工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、本発明の建物の壁は、真空断熱材を適用した建物の
壁であって、前記真空断熱材は、芯材を含有する減圧空間を前記建物の壁における柱を有さない壁面部に有し、かつ前記減圧空間以外の部位を固定して柱に取り付けた構成であって、さらに、前記真空断熱材は、建物の壁における柱と対向する部分に、前記減圧空間とは別の独立空間を有し、前記別の独立空間内にも芯材を有するのである。

本発明は、柱への真空断熱材の固定部位を限定しているだけであるため、施工は安価で容易であり、芯材を含有する減圧空間以外の部位、すなわち減圧空間に真空ブレークを生じさせない部位を固定するため、真空断熱材の断熱性能を確保することができる。さらに、柱部分にも芯材を有するため、柱部分の断熱も確保でき、建物の省エネ性がさらに向上する。

本発明の建物の壁は、芯材を含有する減圧空間以外の部位、すなわち減圧空間に真空ブレークを生じさせない部位を固定して柱に取り付けているので、所望の断熱性能が得られ、省エネ性に優れた建物の壁を得ることができる。また、固定部位を限定しているだけであるため、釘やねじやタッカーなど公知の手段を用いることが可能であり、安価で容易に施工することができる。さらに、柱部分にも芯材を有するため、柱部分の断熱も確保でき、建物の省エネ性がさらに向上する。

請求項１に記載の建物の壁の発明は、少なくとも芯材と前記芯材を覆う外被材から構成され内部を減圧密封してなる真空断熱材を適用した建物の壁であって、前記真空断熱材は、前記芯材を含有する減圧空間が前記建物の壁における柱のない壁面部に位置し、かつ前記減圧空間以外の部位を固定して柱に取り付けられ、さらに、前記真空断熱材は、建物の壁における柱と対向する部分に、前記減圧空間とは別の独立空間を有し、前記別の独立空間内にも芯材を有する。

本構成では、柱を有さない壁面部では真空断熱材の減圧状態を保つことができるため、優れた断熱性能が得られ、壁を厚くすることなく省エネ性に優れた建物の壁を得ることができる。さらに、柱部分にも芯材を有するため、柱部分の断熱も確保でき、建物の省エネ性がさらに向上する。

柱への真空断熱材の固定部位は、芯材を含有する減圧空間以外の部位、すなわち減圧空間に真空ブレークを生じさせない部位であれば特に指定するものではない。よって、外被材の熱溶着部分を固定してもよいし、熱溶着部の外側に外被材のみからなる非熱溶着部分を有している場合はその部分を固定してもよいし、別の独立空間の芯材部を固定してもよい。またこのとき別の独立空間が固定による真空ブレークにより非減圧空間となってもよい。非減圧でも芯材はそれ自身が断熱材であり、優れた断熱性能を有するため、芯材を有さない場合に比べ断熱性能は向上する。減圧ならば気体熱伝導の抑制により非減圧時に比べ断熱性能が向上するため、より望ましい。このように、固定部位を限定しているだけであるため、安価で容易に施工ができる。

請求項２に記載の建物の壁の発明は、請求項１に記載の発明における別の独立空間が、減圧空間であるものであり、非芯材部を固定すると、別の独立空間も減圧空間となり、減圧空間であれば気体熱伝導が抑制できるため、非減圧時に比べ断熱性能が向上する。

請求項３に記載の建物の壁の発明は、請求項１または２に記載の発明における別の独立空間が、少なくとも２つ以上の独立空間に分かれているものである。

本発明では、少なくとも２つ以上の独立空間に分かれていることによって、一箇所に真空ブレークが生じても、それが他の独立空間に伝播しないため、他の空間では減圧状態を維持できる。また、真空ブレークにより非減圧空間となった部位も、芯材はそれ自身が断熱材であるため、少なくとも常圧における断熱性能は確保できる。

また、別の独立空間における、芯材同士の間の非芯材部を固定してもよい。なお、別の独立空間は、減圧空間と非減圧空間が混在していてもよいし、混在していなくてもよい。前記別の独立空間の芯材の形状や配置方法は特に指定するものではないが、真空ブレークの影響を低減するために、固定部位の芯材面積を他よりも小さくしてもよいし、固定部位を非芯材部としてもよい。

請求項４に記載の建物の壁の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明にお
ける真空断熱材が複数あり、隣接する真空断熱材の別の独立空間に有する芯材部同士が重なるように施工したものである。

本発明では、別の独立空間に有する芯材部同士を重ね合わせて施工することで、柱部分の断熱が確保できる。また、釘打ちの回数を減らすことができる。なお、このとき、別の独立空間の芯材部の間にある非芯材部同士の位置がずれるように施工すると、柱部分の被覆率が高くなるため、より望ましい。

請求項５に記載の建物の壁の発明は、請求項４に記載の発明における別の独立空間を形成する芯材の厚さを、柱のない壁面部に位置する芯材の厚さの略１／２にしたものである。

本発明では、芯材部同士を重ねたときの厚さが、柱を有さない壁面部の芯材の厚さと略同じになるため、平面性を確保でき、施工性が向上する。なお、施工性に問題が生じない範囲であれば、ちょうど１／２でなくてもよく、プラスマイナス１０％程度のずれならば略１／２の範囲とする。

請求項６に記載の建物の壁の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明における真空断熱材が、建物の壁における柱のない壁面部に位置する部分には、外被材のみからなる非芯材部を有さないものである。

本発明では、柱を有さない壁面部における真空断熱材の被覆率が１００％であるため、建物の省エネ性が向上する。

請求項７に記載の建物の壁の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明における真空断熱材が、外被材のみからなる非芯材部が熱溶着されているものである。

本発明では、真空断熱材を上記形態にすることによって、柱を有さない壁面部に該当する芯材部以外ならばどの部分に釘打ちなどの固定手段を行ってもよいため、施工性が向上する。さらに、真空断熱材が、複数の芯材を有する構成であってもよく、このときは非芯材部の面積を低減できるため、断熱性能が向上する。

以下に、本発明の詳細を説明する。

本発明の真空断熱材における材料構成は特に指定するものではない。

芯材は、高い空隙率を有するものであれば、繊維、粉末、発泡樹脂、多孔質体、薄膜積層体など特に指定するものではない。例えば繊維系では、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、炭化ケイ素繊維などが使用可能であり、粉末系ではシリカ、パーライト、カーボンブラック、発泡樹脂ではウレタンフォーム、フェノールフォーム、スチレンフォームなどが使用可能である。また、これらの混合体や成形体を使用することも可能である。

外被材はラミネートフィルムからなるものであり、そのラミネート構成は、特に指定するものではない。

熱溶着層は、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、無延伸ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、無延伸ポリエチレンテレフタレート、無延伸ナイロン、無延伸エチレン−ポリビニルアルコール共重合体樹脂などが使用可能であり、特に指定するものではない。また、熱溶着層に吸着剤を含有させてもよい。

また、外部からのガス侵入を抑制するために、金属箔や、蒸着フィルム、コーティングフィルム、蒸着コーティングフィルムなどが使用可能である。その種類や積層数は特に指定するものではない。

金属箔は、アルミニウム、ステンレス、鉄やその混合物など、特に指定するものではない。また、蒸着やコーティングの基材となるプラスチックフィルムの材料は、ポリエチレンテレフタレート、ＥＶＯＨ、ポリエチレンナフタレート、ナイロン、延伸ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミドなど特に指定するものではない。

また、蒸着の材料としては、アルミニウム、コバルト、ニッケル、亜鉛、銅、銀、シリカ、アルミナ、ダイヤモンドライクカーボンやそれらの混合物など、特に指定するものではない。

また、コーティングの材料としては、ＰＶＡ、ポリアクリル酸系樹脂やその混合物など特に指定するものではない。また、蒸着コーティングフィルムにおける蒸着とコーティングの積層順序は特に指定するものではない。

また、耐ピンホール性や耐摩耗性の向上、難燃性の付与、さらなるバリア性の向上などを目的としてさらに外層や中間層にフィルムを設けることも可能である。

ここで、外層や中間層に設けるフィルムは、ナイロン、エチレン・４フッ化エチレン共重合体樹脂、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＯＰＰ、ＥＶＯＨなど、その種類や積層数は、特に指定するものではない。

また、初期断熱性能の向上や経時断熱性能の確保のために、水分吸着剤やガス吸着剤を使用してもよい。吸着剤の種類は特に指定するものではなく、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化バリウム、ゼオライト、シリカゲル、ハイドロタルサイトなどが使用可能であり、これらを単独で使用しても、２種類以上組み合わせて使用してもよい。また、取り扱い性を向上するために、これらの吸着剤は通気性を有する袋に入れて使用してもよい。

また、真空断熱材の形態や作製方法も特に指定するものではない。

袋状の外被材内に芯材を入れ、真空中で封止して真空断熱材を作製してもよいし、ラミネートフィルム上に芯材を置き、その上からラミネートフィルムを被せ、真空中で周縁部を溶着してもよい。

また、真空断熱材が２つ以上の独立空間に芯材を有する場合は、袋状の外被材中に複数の芯材を配置し真空断熱材を作製した後、その芯材間をシールバーなどによって溶着して独立空間を形成してもよいし、ラミネートフィルム上に複数の芯材を配置し、その上からラミネートフィルムを被せ、真空中で周縁部および芯材間、または全面を溶着して真空断熱材を作製してもよい。

真空断熱材の建物の壁への固定方法は特に指定するものではなく、釘やねじ、タッカーなど公知の固定手段が使用可能である。また、真空断熱材に防水シートや防湿機密シートが積層するように配置されていてもよい。

防水シートが配置されていると、外部の水分が真空断熱材の内部に侵入することが防止できるため、断熱性能の悪化を抑制できる。また、防湿気密シートが配置されていると、建物の内部の湿気を多く含んだ高い温度の空気による結露を防止できる。また、グラスウールや硬質ウレタンフォームなどの断熱材を併用してもよい。

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。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における建物の壁の横断面図、図２は実施の形態１における建物の壁に適用した真空断熱材の平面図、図３は実施の形態１における建物の壁の柱への真空断熱材の取り付け状態を示す平面図である。

まず建物の壁１０の構成について説明する。図１に示すように、建物の壁１０は、真空断熱材１１、外壁１２、内壁１３、柱１４から構成されており、真空断熱材１１は、外壁１２と内壁１３との間に設けられる柱１４の外壁１２側に釘１５で固定されている。

次に、本実施の形態に使用した真空断熱材１１について説明する。図２に示すように、真空断熱材１１は、複数の芯材１６ａ，１６ｂを、外被材１７で覆い、外被材１７の内部を減圧して、外被材１７の間に芯材１６ａ，１６ｂがない外被材１７のみからなる非芯材部１８を熱溶着することで、複数の芯材１６ａ，１６ｂを互いに減圧独立空間に配置したものである。

また、建物の壁１０において、柱１４を有さない壁面部１９に位置する部分には非芯材部１８を有さないように、芯材１６ａの大きさを調整しており、さらに、芯材１６ａのある減圧空間とは別の独立空間内に複数の独立空間に分かれた芯材１６ｂを有する。なお、このとき、芯材１６ｂの厚さは芯材１６ａの１／２となっている。

さらに、真空断熱材１１の建物の壁１０への施工方法を説明する。図３に示すように、隣接する真空断熱材１１は、柱１４部分で重ね合わされ、芯材１６ｂが重なるように施工されており、また芯材１６ｂ間にある非芯材部１８の位置がずれるように重ね合わせている。さらに。柱１４を有さない壁面部１９に位置する部分には非芯材部１８を有さない。

真空断熱材１１の柱１４への取り付けは、芯材１６ｂ部分を数箇所釘１５で固定することよって行われる。ゆえに、芯材１６ｂのうち、釘１５で固定した箇所は真空ブレークが生じているが、芯材１６ａ、および釘１５で固定されていない芯材１６ｂは減圧状態を維持している。

本実施の形態の建物の壁は、真空断熱材１１を公知の手段で取り付けることが可能であるため、非常に安価で容易に施工できる。また、真空断熱材１１の被覆率が非常に高いため、省エネ性に優れた建物の壁を得ることができる。また、固定部の芯材１６ｂが独立空間に配置されているために、釘打ちなどにより真空ブレークしても、それが他の箇所へ伝播しない。また、釘打ちなどで真空ブレークした箇所も芯材１６ｂ自体が断熱材であるため、常圧状態における断熱性能は得ることができる。柱部分にも芯材を有するため柱部分の断熱も確保できる。

なお、本実施の形態における図２に示す芯材１６の間隔は特に指定するものではなく、また、本実施の形態における図３に示す真空断熱材１１の固定位置は、柱１４を有さない壁面部１９に位置する減圧空間に真空ブレークを生じさせなければ特に指定するものではなく、本実施の形態のように芯材部１６ｂで固定してもよいし、非芯材部１８で固定してもよい。

また、本実施の形態のように、真空断熱材１１を重ね合わせたとき、芯材部１６ｂの間にある非芯材部１８の位置が重なり合わないようにすると、被覆率が向上するため柱１４の断熱性能がより得やすいが、重なり合っていてもよい。

本実施の形態では、別の独立空間にある芯材１６ｂが２つ以上の独立空間に分かれているが、分かれていなくてもよい。ただし、分かれているほうが真空ブレークの影響が全体に渡らないためより望ましい。

また、本実施の形態では、柱１４を有さない壁面部１９に位置する部分には非芯材部１８を有さないように、芯材１６ａの大きさを調整しているが、非芯材部１８を有していても構わない。ただし、柱１４を有さない壁面部１９に位置する部分には非芯材部１８を有さないほうが被覆率が高いため断熱性能は向上するため望ましい。

また、本実施の形態では、別の独立空間にある芯材１６ｂが芯材１６ａの周囲４辺に設けられているが、建物の形状や施工方法に合わせて、芯材１６ｂの形状や配置方法を変えてもよい。また、本実施の形態では一種類の真空断熱材を施工したが、建物の形状や施工方法に合わせて様々な形状や構成の真空断熱材を組み合わせてもよい。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における建物の壁の横断面図、図５は実施の形態２における建物の壁に適用した真空断熱材の平面図、図６は実施の形態２における建物の壁の柱への真空断熱材の取り付け状態を示す平面図である。

実施の形態１と構成が同じ部位については説明を省略する。真空断熱材１１は、建物の壁１０において、柱１３を有さない壁面部１９に位置する部分には非芯材部１８を有さないように、芯材１６ａの大きさを調整しており、また、芯材１６ａのある減圧空間とは別の独立空間に複数の独立空間に分かれた芯材１６ｂを有する。なお、このとき、芯材１６ｂの厚さは芯材１６ａとほぼ同じである。

さらに、真空断熱材１１の建物の壁１０への施工方法を説明する。図６に示すように、隣接する真空断熱材１１は、柱１４部分で重ね合わされ、芯材１６ｂと非芯材部１８が重なるように施工されており、柱１４を有さない壁面部１９には非芯材部１８を有さない。

真空断熱材１１の柱１４への取り付けは、芯材１６ｂ部分に数箇所釘１５で固定することによって行われる。ゆえに、芯材１６ｂのうち、釘１５で固定した箇所は真空ブレークが生じているが、芯材１６ａ、および釘１５で固定されていない芯材１６ｂは減圧状態を維持している。

本実施の形態の建物の壁は、真空断熱材１１を公知の手段で取り付けることが可能であるため、非常に安価で容易に施工できる。また、真空断熱材１１の被覆率が非常に高いため、省エネ性に優れた建物の壁を得ることができる。

また、固定部の芯材１６ｂが独立空間に配置されているために、釘打ちなどにより真空ブレークしても、それが他の箇所へ伝播しない。また、釘打ちなどで真空ブレークした箇所も芯材１６ｂ自体が断熱材であるため、常圧状態における断熱性能は得ることができる。柱１４部分にも芯材を有するため柱部分の断熱も確保できる。

なお、本実施の形態における図５に示す芯材１６ｂの間隔は特に指定するものではなく、また、本実施の形態における図６に示す真空断熱材１１の固定位置は、柱１４を有さない壁面部１９の減圧空間に真空ブレークを生じさせなければ特に指定するものではなく、本実施の形態のように芯材部１６ｂで固定してもよいし、非芯材部１８で固定してもよい。

本実施の形態では、別の独立空間にある芯材１６ｂが２つ以上の独立空間に分かれているが、分かれていなくてもよい。ただし、分かれているほうが真空ブレークの影響が全体に渡らないためより望ましい。

また、本実施の形態では、柱１４を有さない壁面部１９には非芯材部１８を有さないように芯材１６ａの大きさを調整しているが、非芯材部１８を有していてもよい。ただし、非芯材部１８を有さないほうが、被覆率が向上するため望ましい。

また、本実施の形態では、別の独立空間にある芯材１６ｂが芯材１６ａの周囲３辺に設けられているが、建物の形状や施工方法に合わせて、芯材１６ｂの形状や配置方法を変えてもよい。また、本実施の形態では一種類の真空断熱材を施工したが、建物の形状や施工方法に合わせて様々な形状や構成の真空断熱材を組み合わせてもよい。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における建物の壁の横断面図、図８は実施の形態３における建物の壁に適用した真空断熱材の平面図、図９は実施の形態３における建物の壁の柱への真空断熱材の取り付け状態を示す平面図である。

実施の形態１と構成が同じ部位については説明を省略する。真空断熱材１１は、芯材１６ａを、外被材１７で覆い、外被材１７の内部を減圧し、外被材１７の間に芯材１６ａがない外被材１７のみからなる非芯材部１８を熱溶着したものである。

また、建物の壁１０において、柱１４を有さない壁面部１９に位置する部分には非芯材部１８を有さないように、芯材１６ａの大きさを調整しており、また、芯材１６のある減圧空間以外には芯材を有さない。

さらに、真空断熱材１１の建物の壁１０への施工方法を説明する。図９に示すように、隣接する真空断熱材１１は、柱１４部分で重ね合わされ、非芯材部１８同士が重なるように施工されており、柱１４を有さない壁面部１９に位置する部分には非芯材部１８を有さない。

真空断熱材１１の柱１４への取り付けは、非芯材部１８を数箇所釘１５で固定することによって行われる。ゆえに、芯材１６ａは減圧状態を維持している。

本実施の形態の建物の壁は、真空断熱材１１を公知の手段で取り付けることが可能であるため、非常に安価で容易に施工できる。また、柱を有さない壁面部の真空断熱材１１の被覆率が非常に高いため、省エネ性に優れた建物の壁を得ることができる。

なお、図１０に示す実施の形態４の真空断熱材のように非芯材部１８に非熱溶着部２０を有する真空断熱材１１を使用することも可能である。この場合、図９における真空断熱材１１の固定位置は柱１４を有さない壁面部１９の減圧空間に真空ブレークを生じさせなければ特に指定するものではなく、熱溶着部２１を固定してもよいし、熱溶着部２１の外周の非熱溶着部２０を固定してもよい。

また、本実施の形態では一種類の真空断熱材１１を施工したが、建物の形状や施工方法に合わせて様々な形状や構成の真空断熱材を組み合わせてもよい。また、真空断熱材１１の柱１４への取り付け方も限定するものではなく、図１１に示す実施の形態５の建物の壁のように、柱１４と柱１４の間に真空断熱材１１を施工してもよい。

以上のように、本発明にかかる建物の壁は、施工が容易で断熱性能に優れることから、建物の外壁のみならず、屋根、床なども同様の施工が可能である。また、外断熱工法のみならず、内断熱工法での施工も可能である。さらに、柱のみならず、サッシなどへの固定も可能である。

本発明の実施の形態１における建物の壁の横断面図 同実施の形態における建物の壁に適用した真空断熱材の平面図 同実施の形態における建物の壁の柱への真空断熱材の取り付け状態を示す平面図 本発明の実施の形態２における建物の壁の横断面図 同実施の形態における建物の壁に適用した真空断熱材の平面図 同実施の形態における建物の壁の柱への真空断熱材の取り付け状態を示す平面図 本発明の実施の形態３における建物の壁の横断面図 同実施の形態における建物の壁に適用した真空断熱材の平面図 同実施の形態における建物の壁の柱への真空断熱材の取り付け状態を示す平面図 本発明の実施の形態４における建物の壁に適用した真空断熱材の平面図 本発明の実施の形態５における建物の壁の横断面図 従来の建築物の壁の横断面図

符号の説明

１０ 建物の壁
１１ 真空断熱材
１４ 柱
１６ａ 芯材
１６ｂ 芯材
１７ 外被材
１８ 非芯材部
１９ 柱を有さない壁面部

Claims (7)

1. 少なくとも芯材と前記芯材を覆う外被材から構成され内部を減圧密封してなる真空断熱材を適用した建物の壁であって、前記真空断熱材は、前記芯材を含有する減圧空間が前記建物の壁における柱のない壁面部に位置し、かつ前記減圧空間以外の部位を固定して柱に取り付けられ、さらに、前記真空断熱材は、建物の壁における柱と対向する部分に、前記減圧空間とは別の独立空間を有し、前記別の独立空間内にも芯材を有する建物の壁。
2. 別の独立空間が、減圧空間である請求項１に記載の建物の壁。
3. 別の独立空間が、少なくとも２つ以上の独立空間に分かれている請求項１または２に記載の建物の壁。
4. 真空断熱材は複数あり、隣接する真空断熱材の別の独立空間に有する芯材部同士が重なるように施工した請求項１から３のいずれか一項に記載の建物の壁。
5. 別の独立空間を形成する芯材の厚さが、柱のない壁面部に位置する芯材の厚さの略１／２である請求項４に記載の建物の壁。
6. 真空断熱材が、建物の壁における柱のない壁面部に位置する部分には、外被材のみからなる非芯材部を有さない請求項１から５のいずれか一項に記載の建物の壁。
7. 真空断熱材は、外被材のみからなる非芯材部が熱溶着されている請求項１から６のいずれか一項に記載の建物の壁。

Images