JP4609305B2

JP4609305B2 - 断熱構造体および断熱構造体を用いた建物

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Publication number: JP4609305B2
Application number: JP2005364541A
Authority: JP
Inventors: 真弥小島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2025-12-19
Also published as: JP2007169889A

Description

本発明は、真空断熱材を用いた断熱構造体および断熱構造体を用いた建物に関するものである。

近年、環境問題である地球温暖化の対策として民生機器や産業機器だけでなく、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、優れた断熱効果を有する真空断熱材の幅広い展開が求められている。

真空断熱材とは、グラスウールやシリカ粉末などの微細空隙を有する芯材を、ガスバリア性を有する外被材で覆い、外被材の内部を減圧密封したものである。

真空断熱材は、真空断熱材の周縁に外被材同士を熱溶着した熱溶着部を設け、芯材を大気圧以下の真空度に保持しているため、断熱部や周縁部に釘や螺子等を用いて壁や床に固定すると、芯材を大気圧以下の真空度に保持することができないという課題を有していた。

この課題を解決するために、断熱材受け溝を設けたフレーム内に真空断熱材を収容した断熱モジュールが報告されている（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断熱モジュールの断面図である。この断熱モジュール１は、板状の真空断熱材２と板状の真空断熱材２の周囲に設けられたフレーム３とを有し、フレーム３の外周側には、他の断熱モジュールと連結可能なフレーム連結部が形成されており、フレーム３の内周側には、真空断熱材２の周縁部を受け入れるための断熱材受け溝４が設けられたものである。これにより、真空断熱材の壁面への取り付け容易となり、また、建築物解体の際に壁材から容易に分離できるとされている。
特開２００３−２７６２２号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成では、フレーム同士の間隔のばらつきにより、真空断熱材がフレーム間隔よりも小さい場合には施工中に真空断熱材が脱落したり、真空断熱材がフレーム間隔よりも大きい場合にはフレーム間に真空断熱材が収容できないことが考えられる。

本発明では、上記従来の課題を解決するものであり、真空断熱材を隙間無く設置可能であり、また、施工が容易な断熱構造体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、本発明の断熱構造体は、シート状または板状の芯材をガスバリア性を有する外被材で覆って前記外被材の内部を減圧密封してなり周縁に前記外被材同士を熱溶着した周縁部を有する真空断熱材と、前記真空断熱材の外周に配置され
た枠体と、変形可能に構成され前記枠体と前記真空断熱材との間に位置し前記枠体と前記真空断熱材との隙間を埋める取付部材と、前記取付部材もしくは前記真空断熱材を挟持するように前記真空断熱材および前記取付部材の表面を覆って前記真空断熱材を外部からの衝撃に対して保護すると共に前記取付部材の復元力による前記真空断熱材の外れや歪みを防止する補強材とから構成される断熱構造体である。

真空断熱材を枠体間へ配置する際に取付部材が変形するため、枠体間の寸法ばらつきを吸収しながら真空断熱材を枠体内に挟持することができる。これにより、断熱構造の施工が容易となる。さらに、取付部材が枠体と真空断熱材との隙間を埋めるため、断熱構造中の中空部が減少し、断熱構造体の断熱効果が向上する。また、真空断熱材を、取付部材を介して枠体間へ配置する際、取付部材が変形することによって生じる復元力や歪みを補強材の押圧により相殺する。これにより、取付部材の復元力による真空断熱材の外れや歪みを防止することができる。また、補強材は、断熱構造の面を形成し、真空断熱材を外部からの衝撃に対して保護する役割を果たす。

以上、これらの効果により施工が容易な断熱構造を提供することが可能となる。

枠体間の寸法ばらつきを吸収しながら真空断熱材を枠体内に挟持することができる。これにより、断熱構造の施工が容易となる。さらに、取付部材が枠体と真空断熱材との隙間を埋めるため、断熱構造中の中空部が減少し、断熱構造体の断熱効果が向上する。また、真空断熱材を、取付部材を介して枠体間へ配置する際、取付部材が変形することによって生じる復元力や歪みを補強材の押圧により相殺する。これにより、取付部材の復元力による真空断熱材の外れや歪みを防止することができる。また、補強材は、断熱構造の面を形成し、真空断熱材を外部からの衝撃に対して保護する役割を果たす。以上、これらの効果により施工が容易な断熱構造を提供することが可能となる。

請求項１に記載の発明は、シート状または板状の芯材をガスバリア性を有する外被材で覆って前記外被材の内部を減圧密封してなり周縁に前記外被材同士を熱溶着した周縁部を有する真空断熱材と、前記真空断熱材の外周に配置された枠体と、変形可能に構成され前記枠体と前記真空断熱材との間に位置し前記枠体と前記真空断熱材との隙間を埋める取付部材と、前記取付部材もしくは前記真空断熱材を挟持するように前記真空断熱材および前記取付部材の表面を覆って前記真空断熱材を外部からの衝撃に対して保護すると共に前記取付部材の復元力による前記真空断熱材の外れや歪みを防止する補強材とから構成される断熱構造体である。

真空断熱材を枠体間へ配置する際に取付部材が変形するため、枠体間の寸法ばらつきを吸収しながら真空断熱材を枠体内に挟持することができる。これにより、断熱構造の施工が容易となる。さらに、取付部材が枠体と真空断熱材との隙間を埋めるため、断熱構造中の中空部が減少し、断熱構造体の断熱効果が向上する。また、真空断熱材を、取付部材を介して枠体間へ配置する際、取付部材が変形することによって生じる復元力や歪みを補強材の押圧により相殺する。これにより、取付部材の復元力による真空断熱材の外れや歪みを防止することができる。また、補強材は、断熱構造の面を形成し、真空断熱材を外部からの衝撃に対して保護する役割を果たす。以上、これらの効果により施工が容易な断熱構造を提供することが可能となる。

次に断熱構造の構成材料について説明する。

枠体は、壁、床、屋根等の断熱壁を構成する柱や鋼材や骨組みを指し、木材、金属、プラスチックなど従来公知の材料が使用できる。

なお、枠体の形状については特に指定するものではないが、角柱状、円柱状、断面がコの字型、Ｈ型など従来公知の枠体が使用できる。

真空断熱材は、芯材を、ガスバリア性を有する外被材で覆い、外被材の内部を減圧密封したものである。

なお、芯材の種類について特に指定するものではないが、気層比率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、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適用できる。

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や、アルミナやシリカ等の金属酸化物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。

なお、真空断熱材内部へ侵入する水蒸気や気体を捕集するための水分吸着剤や気体吸着剤を使用することで、真空断熱材の内部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、ここで真空断熱材の周縁部とは、有効断熱部を形成する芯材の周縁部分もしくは、芯材を覆う外被材の周縁部分を指す。

取付部材は、枠体と真空断熱材との間に位置し、真空断熱材の周縁部のうち少なくとも一部を挟持する役割を果たすものである。

なお、取付部材の種類について特に指定するものではないが、真空断熱材を挿入する際に生じる力によりゴム、フォーム、バネ等の塑性変形もしくは弾性変形する従来公知の材料が使用できる。

なお、補強材の種類について特に指定するものではないが、発泡断熱材や、木材や石膏ボード等により構成される外装材や内装材、金属板などが使用できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の断熱構造体において、取付部材の圧縮強度は、真空断熱材の圧縮強度よりも小さいものである。

真空断熱材を、取付部材を介して枠体内へ配置する際、圧縮強度の小さい取付部材が変形するため、真空断熱材の変形が防止できるとともに、取付部材との摩擦による外被材の傷つきが防止できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の断熱構造体において、取付部材を弾性体としたものである。

真空断熱材を、取付部材を介して枠体内へ配置する際、取付部材が弾性体であることから、取付部材に復元力が生じる。これにより、真空断熱材をより強固に挟持することができるため、断熱構造の施工に、真空断熱材が脱落することを防止できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の断熱構造体において、取付部材は少なくとも切れ込み部、切り欠き部、凹部、凸部のいずれかを有し、真空断熱材および前記真空断熱材の周縁部を含めて挟持するものである。

取付部材に切れ込み部や切り欠き部、凹部、凸部のいずれかを有することで、真空断熱材を、少ない力で取付部材を介して枠体間へ容易に配置することができる。また、取付部材の形状に沿って真空断熱材の周縁部が折り曲げられ易くなるため、断熱構造の施工がより容易となる。

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断熱構造体において、断熱構造の断熱方向に、枠体と真空断熱材とが重なり合うように配置したものである。

枠体間の距離よりも大きな真空断熱材を配置することにより、真空断熱材の断熱面積が大きくなる。これにより、枠体の内部まで断熱することが可能となり、断熱構造内の熱僑を小さくなる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の断熱構造体を用いた建物である。

本発明の断熱構造を壁や床、屋根へ適用することにより、建物の断熱性能が向上することにより、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における断熱構造の平面図であり、図２は、（ａ）施工前と（ｂ）施工後における図１のＡ−Ａ線断面図である。図１、２において断熱構造体５は、枠体６の周囲に取付部材７を設け、取付部材７を押圧するように真空断熱材２を配置し、真空断熱材２および取付部材７を補強材８で覆ったものである。なお、真空断熱材２の周縁部９は、真空断熱材２を配置する際に取付部材７との摩擦により一方向へ折り曲げられている。また、真空断熱材２における断熱面の寸法は、対向する取付部材７との間隔よりも大きく設計されている。これにより、断熱構造体５の施工後において、取付部材７は変形した状態で真空断熱材２および真空断熱材２の周縁部９を挟持している。

以上のように構成された断熱構造について、以下その動作、作用を説明する。

まず、真空断熱材２は、断熱構造体５の断熱部を形成するものである。

枠体６は、断熱構造体５の骨格を形成するものである。

取付部材７は、枠体６に取り付けられたものであり、真空断熱材２を配置する際に変形し、真空断熱材２および真空断熱材２の周縁部９を挟持する役割を果たすものである。

補強材８は、真空断熱材２および取付部材７の表面を覆い、真空断熱材２を外部からの衝撃に対して保護する役割を果たし、断熱構造体５の外壁を構成するものである。

周縁部９は、真空断熱材２の内部真空度を大気圧以下に保つ役割を果たすものである。

本実施の形態による断熱構造において、真空断熱材の断熱面の寸法を、対向する取付部材との間隔よりも大きくすることで、取付部材が変形するため、枠体間の寸法ばらつきを吸収することが可能となり、断熱構造の施工が容易となる。さらに、取付部材が枠体と真空断熱材の隙間を埋めるため、断熱構造中の空気断熱層が無くなり、断熱構造体の断熱効果が向上する。また、真空断熱材を、取付部材を介して枠体間へ配置する際、取付部材との摩擦により真空断熱材の周縁部が一方向へ折り曲げられるため、真空断熱材の周縁部を事前に折り曲げる工程が省略できる。これにより、断熱構造の施工が容易となる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における断熱構造の平面図であり、図４は、（ａ）施工前と（ｂ）施工後における図３のＢ−Ｂ線断面図である。図３、４において断熱構造体５は、真空断熱材および真空断熱材の周縁部を挟持するように取付部材７を設け、取付部材７が枠体６と接触するように真空断熱材２を配置した後、真空断熱材２および取付部材７を補強材８で覆ったものである。また、真空断熱材２に設けた取付部材７の間隔は、対向する枠体６との間隔よりも大きく設計されている。これにより、断熱構造体５の施工後において、取付部材７は変形した状態で真空断熱材２および真空断熱材２の周縁部９を挟持している。

枠体６は、断熱構造体５の骨格を形成するものである。

取付部材７は、真空断熱材２に取り付けられたものであり、真空断熱材２を配置する際に変形し、真空断熱材２および真空断熱材２の周縁部９を挟持する役割を果たすとともに、真空断熱材２を輸送する際や施工する際の傷つきを防止する役割を果たすものである。

本実施の形態による断熱構造において、真空断熱材に設けた取付部材の間隔を、対向する枠体６との間隔よりも大きくすることで、真空断熱材を枠体間へ配置する際に取付部材が変形するため、枠体間の寸法ばらつきを吸収することが可能となり、断熱構造の施工が容易となる。さらに、取付部材が枠体と真空断熱材の隙間を埋めるため、断熱構造中の空気断熱層が無くなり、断熱構造体の断熱効果が向上する。また、真空断熱材の周縁部を取付部材で覆ったため、周縁部を折り曲げる工程が省略できるとともに、施工の際に真空断熱材の周縁部が保護される。これにより、断熱構造の施工が容易となる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における断熱構造の平面図であり、図６は、（ａ）施工前と（ｂ）施工後における図５のＣ−Ｃ線断面図である。図５、６において断熱構造体５は、真空断熱材および真空断熱材の周縁部を挟持するように取付部材７を設け、取付部材７が枠体６と接触するように真空断熱材２を配置した後、真空断熱材２および取付部材７を補強材８で覆ったものである。なお、取付部材７は一部に切り欠きを有し、切り欠き部分に真空断熱材２および真空断熱材の周縁部９が配置されている。また、取付部材７を真空断熱材２へ配置する際に、真空断熱材２の周縁部９は、取付部材７との摩擦により取付部材７の形状に沿って一方向へ折り曲げられている。また、真空断熱材２に設けた取付部材７の間隔は、対向する枠体６との間隔よりも大きく設計されている。これにより、断熱構造体５の施工後において、取付部材７は変形した状態で真空断熱材２および真空断熱材２の周縁部９を挟持している。

枠体６は、断熱構造体５の骨格を形成するものである。

取付部材７は、真空断熱材２に取り付けられたものであり、真空断熱材２を配置する際に変形し、真空断熱材２および真空断熱材２の周縁部９を挟持する役割を果たすとともに真空断熱材２を輸送する際や施工する際の傷つきを防止する役割を果たすものである。

本実施の形態による断熱構造において、真空断熱材に設けた取付部材の間隔を、対向する枠体との間隔よりも大きくすることで、真空断熱材を枠体間へ配置する際に取付部材が変形するため、枠体間の寸法ばらつきを吸収することが可能となり、断熱構造の施工が容易となる。さらに、取付部材が枠体と真空断熱材の隙間を埋めるため、断熱構造中の空気断熱層が無くなり、断熱構造体の断熱効果が向上する。また、真空断熱材を、取付部材を介して枠体間へ配置する際、真空断熱材の周縁部を取付部材で覆ったため、取付部材との摩擦により真空断熱材の周縁部が一方向へ折り曲げられ、真空断熱材の周縁部を事前に折り曲げる工程が省略できるとともに、施工の際に真空断熱材の周縁部が保護される。これにより、断熱構造の施工が容易となる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における断熱構造の平面図であり、図８は、（ａ）施工前と（ｂ）施工後における図７のＤ−Ｄ線断面図である。図７、８において断熱構造体５は、枠体６の周囲に取付部材７を設け、取付部材７を押圧するように真空断熱材２を配置し、真空断熱材２および取付部材７を補強材８で覆ったものである。なお、取付部材７は板状の弾性体が真空断熱材２を配置する際に曲げられており、また、真空断熱材２の周縁部９は、取付部材７との摩擦により取付部材７の形状に沿って一方向へ折り曲げられている。また、真空断熱材２における断熱面の寸法は、取付部材７が曲げられた状態において、対向する取付部材７との間隔よりも大きく設計されている。これにより、断熱構造体５の施工後において、取付部材７は変形した状態で真空断熱材２および真空断熱材２の周縁部９を挟持している。

枠体６は、断熱構造体５の骨格を形成するものである。

補強材８は、真空断熱材２および取付部材７の表面を覆い、真空断熱材２を外部からの衝撃から保護する役割を果たし、断熱構造体５の外壁を構成するものである。

本実施の形態による断熱構造において、真空断熱材を、取付部材を介して枠体間へ配置する際、取付部材との摩擦により真空断熱材の周縁部が一方向へ折り曲げられるため、真空断熱材の周縁部を事前に折り曲げる工程が省略できる。これにより、断熱構造の施工が容易となる。また、真空断熱材の断熱面の寸法を、対向する取付部材との間隔よりも大きくすることで、取付部材が変形するため、枠体間の寸法ばらつきを吸収することが可能となり、断熱構造の施工が容易となる。さらに、取付部材が枠体と真空断熱材の隙間を埋めるため、断熱構造中の空気断熱層が無くなり、断熱構造体の断熱効果が向上する。

（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態５における断熱構造の平面図であり、図１０は、（ａ）施工前と（ｂ）施工後における図９のＥ−Ｅ線断面図である。図９、１０において断熱構造体５は、コの字型の枠体６内へ取付部材７を設け、取付部材７を押圧するように真空断熱材２を配置し、真空断熱材２および取付部材７を補強材８で覆ったものである。なお、取付部材７は一部に切り欠きを有し、真空断熱材２および真空断熱材２の周縁部９が挟持されている。また、真空断熱材２の周縁部９は、真空断熱材２を配置する際に取付部材７との摩擦により取付部材７の形状に沿って一方向へ折り曲げられている。また、真空断熱材２における断熱面の寸法は、対向する枠体６との間隔、対向する取付部材７との間隔よりも大きく設計されている。これにより、断熱構造体５の施工後において、枠体と真空断熱材とが断熱構造の断熱方向に重なり合うように配置されており、取付部材７は変形した状態で真空断熱材２および真空断熱材２の周縁部９を挟持している。

枠体６は、断熱構造体５の骨格を形成するものである。

本実施の形態による断熱構造において、真空断熱材を配置した取付部材の間隔を、対向する枠体との間隔よりも大きくすることで、取付部材が変形するため、枠体間の寸法ばらつきを吸収することが可能となり、断熱構造の施工が容易となる。さらに、真空断熱材が断熱構造の断熱方向に、枠体と真空断熱材が重なり合うように配置されているため、枠体の内部まで断熱が可能となり、熱僑を小さくすることができる。また、取付部材が枠体と真空断熱材の隙間を埋めるため、断熱構造中の空気断熱層が無くなり、断熱構造体の断熱効果が向上する。また、真空断熱材を、取付部材へ配置する際、取付部材との摩擦により真空断熱材の周縁部が一方向へ折り曲げられるため、真空断熱材の周縁部を事前に折り曲げる工程が省略できる。これにより、断熱構造の施工が容易となる。

（実施の形態６）
図１１は、本発明の実施の形態６における建物の概略断面図である。図１１に示すように、本実施の形態における建物１０は構造用面材１１を外壁仕上材１２および屋根材１３の内側部分と床仕上材１４の外側部分に施工し、断熱性を確保している。

本発明の実施の形態において、構造用面材１１と屋根材１３とをそれぞれ断熱構造体５を構成する補強材８として用い、また柱１５を、断熱構造体５を構成する枠材６として用い、取付部材７と真空断熱材２をそれぞれ追加することで断熱構造体５を建物１０に適用した。

本実施の形態により、建物１０は、真空断熱材２を設置する際、取付部材７を用いるだけで容易に施工することができる。また、断熱性能に優れた真空断熱材２を使用することで、建物１０の断熱性が高まり、省エネルギー性を向上させることができる。

以上のように、本発明にかかる断熱構造は、少なくとも枠体と、真空断熱材と、取付部材と、補強材とから構成される断熱構造において、前記真空断熱材および前記真空断熱材の周縁部の少なくとも一部が前記取付部材の変形により挟持されているため、パネルの施工が容易となり、建物や冷凍・冷蔵プレハブ、自動販売機、冷凍・冷蔵車などにも適用できる。

本発明の実施の形態１における断熱構造体の平面図（ａ）図１のＡ−Ａ線で切断した施工前の断面図（ｂ）図１のＡ−Ａ線で切断した施工後の断面図本発明の実施の形態２における断熱構造体の平面図（ａ）図３のＢ−Ｂ線で切断した施工前の断面図（ｂ）図３のＢ−Ｂ線で切断した施工後の断面図本発明の実施の形態３における断熱構造体の平面図（ａ）図５のＣ−Ｃ線で切断した施工前の断面図（ｂ）図５のＣ−Ｃ線で切断した施工後の断面図本発明の実施の形態４における断熱構造体の平面図（ａ）図７のＤ−Ｄ線で切断した施工前の断面図（ｂ）図７のＤ−Ｄ線で切断した施工後の断面図本発明の実施の形態５における断熱構造体の平面図（ａ）図９のＥ−Ｅ線で切断した施工前の断面図（ｂ）図９のＥ−Ｅ線で切断した施工後の断面図本発明の実施の形態６における建物の概略断面図従来の断熱モジュールの断面図

符号の説明

２真空断熱材
５断熱構造体
６枠体
７取付部材
８補強材
９周縁部
１０建物
１６木下地
１７コンクリート基礎
１８内装材

Claims

シート状または板状の芯材をガスバリア性を有する外被材で覆って前記外被材の内部を減圧密封してなり周縁に前記外被材同士を熱溶着した周縁部を有する真空断熱材と、前記真空断熱材の外周に配置された枠体と、変形可能に構成され前記枠体と前記真空断熱材との間に位置し前記枠体と前記真空断熱材との隙間を埋める取付部材と、前記取付部材もしくは前記真空断熱材を挟持するように前記真空断熱材および前記取付部材の表面を覆って前記真空断熱材を外部からの衝撃に対して保護すると共に前記取付部材の復元力による前記真空断熱材の外れや歪みを防止する補強材とから構成される断熱構造体。
取付部材の圧縮強度は、真空断熱材の圧縮強度よりも小さい請求項１に記載の断熱構造体。
取付部材は弾性体である請求項１または２に記載の断熱構造体。
取付部材は少なくとも切れ込み部、切り欠き部、凹部、凸部のいずれかを有し、真空断熱材を挟持する請求項１から３のいずれか一項に記載の断熱構造体。
断熱構造の断熱方向に、枠体と真空断熱材とが重なり合うように配設された請求項１から４のいずれか一項に記載の断熱構造体。
請求項１から５のいずれか一項に記載の断熱構造体を用いた建物。