JP4623163B2 - 壁構造と建物 - Google Patents

Description

本発明は、真空断熱材を用いた壁構造、および、その壁構造を有する建物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び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、真空断熱材は気相容積比率の大きな芯材を、ガスバリア性を有する外被材中に真空密封されたものであり、他の断熱材に比べて非常に断熱性能が優れている。そのため真空断熱材を適用すると、徒に壁厚を大きくすることなしに、省エネルギー性の高い建物を施工できる。

従来、断熱性能を高めた建物としては、モジュール化した真空断熱材を壁に適用したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１１は特許文献１に記載された従来の建物の壁構造の断面図を示すものである。図１１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２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との間に設けられた柱８と、柱８によって支持される断熱モジュール１とを有し、柱８の両側面には、断熱モジュール１の結合部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。

このようにモジュール化することにより、真空断熱材２を壁５に適用している。
特開２００３−２７６２２号公報

しかしながら、上記従来の構成では柱に断熱モジュール１の結合部４を受け入れるための溝９を設けるため施工工数が増加する。また連結用のフレーム３を必要とするためコストが高くなるという課題を有する。

本発明は、上記課題を解決するもので、安価で容易に施工できる真空断熱材を適用した壁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は、板状の芯材を外被材で覆って前記外被材の内部を減圧密封してなり前記芯材の周囲に前記芯材を間に含まず前記外被材のみから構成されるヒレ状の周縁部が形成された真空断熱材が、幅方向の両端の前記周縁部を前記芯材の幅方向の端部から折り曲げた状態で柱間に配置されている壁構造であって、幅方向の両端の前記周縁部を前記芯材の幅方向の端部から折り曲げた状態の前記真空断熱材の幅方向の寸法を、前記真空断熱材と前記柱との間に発生する摩擦によって前記真空断熱材を前記柱間に保持可能な寸法にし、幅方向の両端の周縁部における対向する前記外被材同士が熱溶着されている熱溶着部にて、固定部材を用いて前記真空断熱材を前記柱に固定しており、前記
熱溶着部における前記固定部材で固定される部分と前記芯材との間に所定幅の熱溶着部が確保されているのである。

これにより、真空断熱材を柱間に押し込むという簡単な施工にて、真空断熱材を柱間に保持でき、安価で容易に施工することができる断熱性能の高い壁構造を提供することができる。さらに、幅方向の両端の周縁部における対向する外被材同士が熱溶着されている熱溶着部にて、固定部材を用いて真空断熱材を柱に固定しており、熱溶着部における固定部材で固定される部分と芯材との間に所定幅の熱溶着部が確保されているので、柱との間に発生する摩擦による作用による効果だけでなく、さらに固定の強化が図れると共に、固定部材を真空断熱材に打ち込んでも、真空度の低下を発生させることがない。

本発明の壁構造は、真空断熱材を柱間に押し込むという簡単な施工にて、柱との間に発生する摩擦によって、真空断熱材を鉛直方向に落下させることなく固定することができる。これにより、安価で容易に施工することができる断熱性能の高い壁構造を提供することができる。さらに、幅方向の両端の周縁部における対向する外被材同士が熱溶着されている熱溶着部にて、固定部材を用いて真空断熱材を柱に固定しており、熱溶着部における固定部材で固定される部分と芯材との間に所定幅の熱溶着部が確保されているので、柱との間に発生する摩擦による作用による効果だけでなく、さらに固定の強化が図れると共に、固定部材を真空断熱材に打ち込んでも、真空度の低下を発生させることがない。

請求項１に記載の壁構造の発明は、板状の芯材を外被材で覆って前記外被材の内部を減圧密封してなり前記芯材の周囲に前記芯材を間に含まず前記外被材のみから構成されるヒレ状の周縁部が形成された真空断熱材が、幅方向の両端の前記周縁部を前記芯材の幅方向の端部から折り曲げた状態で柱間に配置されている壁構造であって、幅方向の両端の前記周縁部を前記芯材の幅方向の端部から折り曲げた状態の前記真空断熱材の幅方向の寸法を、前記真空断熱材と前記柱との間に発生する摩擦によって前記真空断熱材を前記柱間に保持可能な寸法にし、幅方向の両端の周縁部における対向する前記外被材同士が熱溶着されている熱溶着部にて、固定部材を用いて前記真空断熱材を前記柱に固定しており、前記熱溶着部における前記固定部材で固定される部分と前記芯材との間に所定幅の熱溶着部が確保されているのである。

これにより、真空断熱材を柱間に押し込むという簡単な施工にて、真空断熱材を柱間に保持でき、安価で容易に施工することができる断熱性能の高い壁構造とすることができる。さらに、幅方向の両端の周縁部における対向する外被材同士が熱溶着されている熱溶着部にて、固定部材を用いて真空断熱材を柱に固定しており、熱溶着部における固定部材で固定される部分と芯材との間に所定幅の熱溶着部が確保されているので、柱との間に発生する摩擦による作用による効果だけでなく、さらに固定の強化が図れると共に、固定部材を真空断熱材に打ち込んでも、真空度の低下を発生させることがない。

請求項２に記載の壁構造の発明は、請求項１に記載の発明において、前記芯材の幅方向の長さを前記柱間の長さと略同一にしたものであり、芯材の幅方向の長さを柱間の長さと略同一にすれば、幅方向の両端の周縁部を芯材の幅方向の端部から折り曲げた状態の真空断熱材と柱との間に発生する摩擦によって真空断熱材を柱間に保持できる。

請求項３に記載の建物の発明は、請求項１または請求項２に記載の壁構造を有する建物であり、断熱性能の高い建物にすることができる。

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における建物の壁構造の断面図、図２は図１のＡ‐Ａ線断面図、図３は同実施の形態の建物の壁構造における真空断熱材の柱間への配置を示す平面図、図４は同実施の形態の建物の壁構造における真空断熱材の平面図、図５は図４のＢ‐Ｂ線断面図である。

図１に示すように、本実施の形態における建物１０の壁構造１１は真空断熱材１２を配置し構成されている。

建物１０の壁構造１１は、図２に示すように、屋外側より外装材１３、通気層１４、断熱材１５、柱１６、真空断熱材１２、そして内装材１７で構成されている。断熱材１５により外張り断熱構造を形成し、真空断熱材１２により充填断熱構造が形成されている。ここで断熱材１５としてポリスチレンフォームを使用しているが、発泡系断熱材であれば良い。なお、壁構造１１はこの構成だけに限定されるものでない。

真空断熱材１２は、芯材１８の幅方向の長さが柱１６の間の長さと略同一となっており、外被材１９が芯材１８の端部２０で屋内側に折り返されて、柱１６の間に配置される。このように真空断熱材１２を配置し、図３に示すように柱１６の間の空間に隙間無く真空断熱材１２による断熱面が構成された壁構造１１となっている。

ここで芯材１８の幅方向の長さは、柱１６の間よりも１０〜２０ｍｍ程度は長い方が、柱間への収まりが良く好ましい。それより長い場合は、芯材を若干折り曲げて柱１６の間に配置することでも良い。

次に、壁構造１１を構成する真空断熱材１２について説明する。

図４に示すように、真空断熱材１２は、芯材１８と外被材１９とで構成されている。外被材１９には内部を減圧密封するための熱溶着部２１を有している。

ここで、芯材１８に使用する材料は、気相比率が９０％前後の多孔体を板状に加工したものであればよく、工業的に利用できるものとして、粉体、発泡体および繊維体等があり、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。

このうち、粉体としては、無機系、有機系、およびこれらの混合物があり、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利用できる。

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、繊維体としては、無機系、有機系、およびこれらの混合物があるが、断熱性能の観点から無機繊維が有利である。無機繊維としては、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、ロックウール等の公知の材料を利用できる。

本実施の形態における真空断熱材１２の芯材１８の形状は四角形であるが、施工上の必要性に応じて、その他の四角形、多角形、円形、Ｌ型、およびこれらの組み合わせからなる任意形状を選定できる。

図５に示すように、真空断熱材１２の外被材１９はラミネート構造を有しており、芯材１５側に熱溶着層２２、他にガスバリア層、保護層等で構成されている。

ここで、熱溶着層２２は、加熱加圧することで外被材１９の内部を減圧封止するものであり、本実施の形態における熱溶着部２１の幅は１０ｃｍとしている。

また、ガスバリア層は、外被材１９の表面を通じての芯材１８への空気の侵入を防ぐものであり、保護層は、外被材１９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１９の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１２の熱伝導率は、平均温度２４℃において、０．００２０〜０．００３５Ｗ／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１０倍程度の断熱性能を有する。

以上のように、本実施の形態における建物１０の壁構造１１は、板状の芯材１８を外被材１９で覆って外被材１９の内部を減圧密封してなり芯材１８の周囲に芯材１８を間に含まず外被材１９のみから構成されるヒレ状の周縁部が形成された真空断熱材１２を、幅方向の両端の周縁部を芯材１８の幅方向の端部２０から室内側に折り曲げた状態で建物１０の柱１６間に配置させ、幅方向の両端の周縁部を芯材１８の幅方向の端部２０から室内側に折り曲げた状態の真空断熱材１２の幅方向の寸法を、真空断熱材１２と柱１６との間に発生する摩擦によって真空断熱材１２を柱１６間に保持可能な寸法にした（真空断熱材１２における芯材１８の幅方向の長さを柱１６間の長さと略同一とした）ので、真空断熱材１２を柱１６間に押し込むという簡単な施工にて、柱１６との間に発生する摩擦によって、真空断熱材１２を鉛直方向に落下させることなく固定することができる。

さらに、断熱性能に優れた真空断熱材１２が適用されるので、断熱効果が高い壁構造１１となっていることは言うまでもない。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２の建物の壁構造における真空断熱材の柱間への配置を示す平面図、図７は同実施の形態の建物の壁構造の縦断面図である。

本実施の形態における建物の壁構造２３は、図６に示すように、柱１６の間の空間に隙間無く真空断熱材１２，２４，２５ａ，２５ｂによる断熱面が構成されている。

なお、真空断熱材１２，２４は、幅方向の両端の周縁部を芯材１８の幅方向の端部から室内側に折り曲げた状態で建物の柱１６間に配置されており、幅方向の両端の周縁部を芯材１８の幅方向の端部から室内側に折り曲げた状態の真空断熱材１２，２４の幅方向の寸法は、、真空断熱材１２，２４と柱１２との間に発生する摩擦によって真空断熱材１２，２４を柱１６間に保持可能な寸法になっている。

ここで上下２枚の真空断熱材２４は柱１６の間、且つ、横柱１６ａの間に配置されており、図７に示すように互いの真空断熱材２４の芯材１８が真空断熱材２４の厚み方向に重なるようになっている。

また、壁構造２３には空調ダクト用の貫通孔２６が設けられており、この周囲では３枚の真空断熱材２５が、貫通孔２６に沿うように配置されている。

本実施の形態では、柱１６の間にそれぞれ２枚、３枚の真空断熱材２４，２５が配置されているが、この枚数に限定されるものではない。施工性や真空断熱材の品種削減等を考慮して所要の枚数を決定することができる。

以上のように、本実施の形態における建物の壁構造２３は、板状の芯材１８を外被材１９で覆って外被材１９の内部を減圧密封してなり芯材１８の周囲に芯材１８を間に含まず外被材１９のみから構成されるヒレ状の周縁部が形成された真空断熱材１２，２４を、幅方向の両端の周縁部を芯材１８の幅方向の端部２０から室内側に折り曲げた状態で建物の柱１６間に配置させ、幅方向の両端の周縁部を芯材１８の幅方向の端部２０から室内側に折り曲げた状態の真空断熱材１２，２４の幅方向の寸法を、真空断熱材１２，２４と柱１６との間に発生する摩擦によって真空断熱材１２を柱１６間に保持可能な寸法にした（真空断熱材１２，２４における芯材１８の幅方向の長さを柱１６間の長さと略同一とした）ので、真空断熱材１２，２４を柱１６間に押し込むという簡単な施工にて、柱１６との間に発生する摩擦によって、真空断熱材１２，２４を鉛直方向に落下させることなく固定することができる。

また、本実施の形態における建物の壁構造２３は、複数枚の真空断熱材２４、２５を柱１６の間に配置したものであり、柱１６の間の空間に隙間無く真空断熱材２４、２５による断熱面を構成することでき、断熱性能の高い壁構造を実現することができる。

さらに、真空断熱材２４，２５ａは、隣接する部分において、少なくとも芯材１８の一部が真空断熱材２４の厚み方向に重なり合っており、真空断熱材同士が隣接する箇所の断熱強化が図れる。

（実施の形態３）
図８は本発明の実施の形態３における建物の壁構造の横断面図、図９は同実施の形態の建物の壁構造における真空断熱材の平面図、図１０は図９のＣ‐Ｃ線断面図である。

図８に示すように、本実施の形態における建物の壁構造２７は、屋外側より外装材１３、通気層１４、断熱材１５、柱１６、真空断熱材２８、そして内装材１７で構成されている。断熱材１５により外張り断熱構造を形成し、真空断熱材２８により充填断熱構造が形成されている。なお、壁構造２７はこの構成だけに限定されるものでない。

真空断熱材２８は、芯材１８が柱１６の間の長さと略同一となっており、外被材１９が芯材１８の端部２０で屋内側に折り返されて、柱１６の間に配置される。ここで真空断熱材２８は、外被材１９における熱溶着部２１を貫通させて、固定部材２９であるタッカーで柱１６に固定されている。

このように真空断熱材２８を配置し、先の実施の形態に示すように柱１６の間の空間に隙間無く真空断熱材２８による断熱面が構成された壁構造２７となっている。

ここで芯材１８の幅方向の長さは、柱１６の間よりも１０〜２０ｍｍ程度は長い方が、柱間への収まりが良く好ましい。それより長い場合は、芯材１８を若干折り曲げて柱１６の間に配置することでも良い。さらに、固定部材２９を使用するので、芯材１８の幅方向の長さは、若干は柱１６の間よりも短くても真空断熱材２８をしっかりと柱間に保持することが可能である。

次に、壁構造２７を構成する真空断熱材２８について説明する。

図９に示すように、真空断熱材２８は、芯材１８と外被材１９とで構成されている。外被材１９には内部を減圧密封するための熱溶着部２１を有している。本実施の形態における真空断熱材２８は芯材１８以外の部分がすべて熱溶着部２１となっており、図１０に示すように芯材１８の端部２０までが熱溶着部２１である。

以上のように、本実施の形態における建物の壁構造２７は、板状の芯材１８を外被材１９で覆って外被材１９の内部を減圧密封してなり芯材１８の周囲に芯材１８を間に含まず外被材１９のみから構成されるヒレ状の周縁部が形成された真空断熱材２８を、幅方向の両端の周縁部を芯材１８の幅方向の端部２０から室内側に折り曲げた状態で建物の柱１６間に配置させ、幅方向の両端の周縁部を芯材１８の幅方向の端部２０から室内側に折り曲げた状態の真空断熱材２８の幅方向の寸法を、真空断熱材２８と柱１６との間に発生する摩擦によって真空断熱材２８を柱１６間に保持可能な寸法にした（真空断熱材２８における芯材１８の幅方向の長さを柱１６間の長さと略同一とした）ので、真空断熱材２８を柱１６間に押し込むという簡単な施工にて、柱１６との間に発生する摩擦によって、真空断熱材２８を鉛直方向に落下させることなく固定することができる。

また、本実施の形態における建物の壁構造２７は、幅方向の両端の周縁部における対向する外被材１９同士が熱溶着されている熱溶着部２１にて、固定部材２９を用いて真空断熱材２８を柱１６に固定しており、熱溶着部２１における固定部材２９で固定される部分と芯材１８との間に所定幅の熱溶着部２１が確保されているので、柱１６との間に発生する摩擦による作用による効果だけでなく、さらに固定の強化が図れると共に、固定部材２９を真空断熱材２８に打ち込んでも、真空度の低下を発生させることがない。

また、本実施の形態における建物の壁構造２７における真空断熱材２８は、芯材１８のすべての周縁に沿って周縁部に熱溶着部２１が形成され、周縁部における芯材１８の近傍においては大気圧で外被材１９同士が密着可能な部分の全ての対向する外被材１９同士が熱溶着されているので、周縁部のどの部分に固定部材２９を打ち込んでも真空度の低下が発生しないので、建物を建築する際の施工性が向上される。

本発明にかかる壁構造は、安価で容易に施工することができる断熱性能の高い構造体であり、屋根や床なども同様の構造体を構成することも可能である。

また、本発明における充填断熱構造としての真空断熱材の適用は、外張り断熱工法だけでなく、充填断熱工法に対しても可能である。加えて、ＲＣ造建物の外断熱工法、内断熱工法に対しても本発明の構造は適用可能である。

本発明の実施の形態１における建物の壁構造の縦断面図 図１のＡ‐Ａ線断面図 同実施の形態の建物の壁構造における真空断熱材の柱間への配置を示す平面図 同実施の形態の建物の壁構造における真空断熱材の平面図 図４のＢ‐Ｂ線断面図 本発明の実施の形態２の建物の壁構造における真空断熱材の柱間への配置を示す平面図 同実施の形態における建物の壁構造の縦断面図 本発明の実施の形態３における建物の壁構造の横断面図 同実施の形態の建物の壁構造における真空断熱材の平面図 図９のＣ‐Ｃ線断面図 従来の建物の壁構造の断面図

符号の説明

１０ 建物
１１ 壁構造
１２ 真空断熱材
１６ 柱
１８ 芯材
１９ 外被材
２０ 端部
２１ 熱溶着部
２３ 壁構造
２４ 真空断熱材
２５ａ，２５ｂ 真空断熱材
２７ 壁構造
２８ 真空断熱材
２９ 固定部材

Claims (3)

1. 板状の芯材を外被材で覆って前記外被材の内部を減圧密封してなり前記芯材の周囲に前記芯材を間に含まず前記外被材のみから構成されるヒレ状の周縁部が形成された真空断熱材が、幅方向の両端の前記周縁部を前記芯材の幅方向の端部から折り曲げた状態で柱間に配置されている壁構造であって、幅方向の両端の前記周縁部を前記芯材の幅方向の端部から折り曲げた状態の前記真空断熱材の幅方向の寸法が、前記真空断熱材と前記柱との間に発生する摩擦によって前記真空断熱材を前記柱間に保持可能な寸法であり、幅方向の両端の周縁部における対向する前記外被材同士が熱溶着されている熱溶着部にて、固定部材を用いて前記真空断熱材を前記柱に固定しており、前記熱溶着部における前記固定部材で固定される部分と前記芯材との間に所定幅の熱溶着部が確保されていることを特徴とする壁構造。
2. 前記芯材の幅方向の長さを前記柱間の長さと略同一にしたことを特徴とする請求項１に記載の壁構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の壁構造を有する建物。

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