JP5913652B1 - 断熱構造体とそれを含む断熱シート及び建築用材並びに構築用材 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的小さな厚みで断熱効果に優れ、かつ、構造が簡単で、製造に際し、オゾン層破壊ガスや温室効果ガスを必要としない断熱構造体、断熱シート及び建築用材並びに構築用材を提供することを課題とする。【解決手段】 片面に黒色層を有する第１赤外線反射層と、前記黒色層を挟んで前記第１赤外線反射層と距離を隔てて対向する位置に配置された第２赤外線反射層とを備える断熱構造体、これを含む断熱シート及び建築用材並びに構築材を提供することによって上記の課題を解決する。【選択図】 図１

Description

本発明は断熱構造体とそれを含む断熱シート及び建築用材並びに構築用材に関するものであり、建築物は勿論、船舶、航空機、自動車、その他構造物の断熱に使用して好適な断熱構造体とそれを含む断熱シート及び建築用材並びに構築用材に関するものである。

建築物や構造物における断熱は、暖房費や冷房費の節約という観点からはもとより、地球的規模での省エネルギーの観点からも重要なテーマであり、従来から種々の提案が為されている。

例えば、特許文献１には、金属製表面材間に硬質ウレタンフォームが充填された高断熱性パネルが開示されている。この高断熱性パネルは優れた外観品質を有し、かつ、優れた断熱特性を有するとされている。しかしながら、この高断熱性パネルは、金属製表面材間に硬質ウレタンフォームを充填するために、発泡剤として１，１−ジクロロ−１−フロロエタンを使用するものである。この発泡剤は、いわゆる代替フロンと呼ばれるものであり、オゾン破壊係数は小さいとはされるものの、ＣＯ_２ガスの約７００倍もの地球温暖化係数を持っているといわれているので、地球温暖化の防止、抑制という観点からはできるだけ使用を避けたい材料である。また、この高断熱性パネルは一定以上の厚みを有するパネルであり、これを建築物や構築物に採用すると、壁厚や床厚が長大となり、居住空間や利用可能空間が狭くなってしまうという欠点を有している。

また、特許文献２には、シート基材に断熱塗料を塗布し、これを乾燥させることによって形成される断熱シートが開示されている。断熱塗料は、断熱したい場所に塗布するだけで良く、極めて施工性に優れるものであるが、その反面、単に塗布するだけであるので外界からの刺激に弱く、風、雨、埃、人、又は家具などとの接触による物理的な力によって塗膜が摩耗したり、塗膜表面に汚れが付着して、赤外線反射率が低下し、遮熱性又は断熱性が次第に失われていくという欠点を有している。また、断熱塗料は、セラミック球などの微少な断熱材を含んでいるので、一般的に塗布が困難で熟練を要するという問題点がある。

さらに、特許文献３には、表面にアルミ層を有する樹脂製の気泡シートを複数積層してなる断熱シートが開示されている。この断熱シートは、積層される気泡シートの長さをそれぞれ異なるものとし、パイプ等の対象物に巻き付けた際、各気泡シートが同心状となるように構成されたものである。この断熱シートは、最外層のアルミ層で輻射熱を反射し、その内側に設けられた気泡シートが有する多数の密閉された空気層によって熱伝導を抑制する。更に、気泡シートの内側にも更にアルミ層が設けられ、最外層のアルミ層及びその内側の気泡シートを通過した熱を遮熱することができるとされている。

しかしながら、特許文献３に開示されている断熱シートは、パイプ等の管状物に巻き付けて使用するものであり、用途が極めて限定される上に、対象物に巻き付けたときに層ごとに同心状となるために断熱シートの層ごとの長さを対象物の径に合わせて設定する必要があり、製造工程が煩雑になるという不都合を有している。

特開平０８−１６９０７１号公報 実用新案登録第３０４６１６７号公報 特開２０１２−２４６９５０号公報

本発明は従来技術の上記の欠点を解消するために為されたもので、比較的小さな厚みで断熱効果に優れ、かつ、構造が簡単で、製造に際し、オゾン層破壊ガスや温室効果ガスを必要としない断熱構造体とそれを含む断熱シート及び建築用材並びに構築用材を提供することを課題とするものである。

上記の課題を解決すべく、本発明者は、熱伝導、熱伝達、熱放射の３種類があるとされている伝熱形態のうち、熱放射による伝熱に着目した。すなわち、本発明者は、熱放射による伝熱を抑制することによって断熱する場合には、熱伝導や熱伝達を抑制することによって断熱する場合よりも、断熱構造体の厚みを薄くすることができるのではないかとの予測の下に、種々試行錯誤を重ねた。その結果、本発明者は、外部から熱放射の形態で伝わってくる熱を反射する第１の赤外線反射層と第２の赤外線反射層とを、間に赤外線を吸収する黒色層を挟んで互いに対向するように二層に配置すると、意外にも、比較的厚みの小さな断熱構造体によって、グラスウールやスチレンフォームなどを用いる比較的厚みの大きな従来の断熱構造体と比較して遜色のない断熱効果が得られることを見出した。さらに、本発明者は、上記断熱構造体は、スチレンフォームやウレタンフォームなどの高分子発泡体を使用しないので、製造に際してオゾン破壊ガスや大きい地球温暖化係数をもった温室効果ガスを必要とせず、地球温暖化の防止に貢献するところが大であることを見出した。

本発明は上記の知見に基づくものであり、片面に黒色層を有する第１赤外線反射層と、前記黒色層を挟んで前記第１赤外線反射層と距離を隔てて対向する位置に配置された第２赤外線反射層とを備える断熱構造体を提供することによって、上記の課題を解決するものである。

本発明の断熱構造体は、片面に黒色層を有する第１赤外線反射層と、第２赤外線反射層とを、間に黒色層を挟んで対向配置するだけの簡単な構成であるので製造が容易であるという利点を有している。また、ウレタンフォームやスチレンフォームなどの高分子発泡体を使用しないので、製造に際してオゾン破壊性ガスや大きな地球温暖化係数をもった温室効果ガスを必要とせず、環境負荷が小さく、地球温暖化に悪影響を及ぼす恐れがないという利点を有している。

第１赤外線反射層と第２赤外線反射層との間の距離は、断熱効果が得られる限り何ら限定されるものではないが、断熱効果をより高めるという観点からは、前記黒色層と前記第２赤外線反射層との距離が３〜１２ｍｍの範囲にあるのが好ましく、６〜１０ｍｍの範囲にあるのがさらに好ましい。前記距離が３ｍｍ未満若しくは１２ｍｍ超であっても断熱効果が得られないという訳ではないが、３〜１２ｍｍの範囲内である場合に比べて、断熱効果が低下する傾向がある。なお、前記距離は、断熱構造体の全面にわたって均一であるのが望ましい。前記距離が断熱構造体の全面にわたって均一である場合、黒色層と第２赤外線反射層とは平行に配置されることになり、黒色層の厚さが断熱構造体の全面にわたって均一である場合、第１赤外線反射層と第２赤外線反射層とは平行に配置されることになる。

本発明の断熱構造体においては、第１赤外線反射層と第２赤外線反射層との距離が最大でも１２ｍｍ程度あれば比較的良い断熱効果が得られるので、グラスウールやスチレンフォームなどを用いる従来の断熱構造体に比べて、断熱構造体の厚みを小さく、薄くすることができるという利点が得られる。

本発明の断熱構造体は、その好適な一態様において、前記黒色層と前記第２赤外線反射層との間に、両者間の距離を維持するスペーサを有している。本発明の断熱構造体がスペーサを有している場合には、スペーサの形状、構造、材質等を適宜変更することによって、本発明の断熱構造体の耐圧強度や重量を予定されている設置場所に応じて適宜調節することができるという利点が得られる。例えば、本発明の断熱構造体を建築用の床材に使用する場合には、スペーサを比較的大きな剛性を有する材料を用いて構成したり、太くして断面積を大きくしたり、配置間隔を狭めるなどして、床材に必要とされる耐圧強度をもたせれば良く、天井材に使用する場合には、スペーサを比較的比重の小さな材料で構成したり、細くして断面積を小さくしたり、配置間隔をあけるなどして、天井材に必要とされる耐圧強度をクリアしつつ、全体としての重さを軽くすることが可能である。

前記スペーサは、基本的には、前記黒色層と前記第２赤外線反射層との間に所定の距離を維持することができる限り、どのような材質の材料から構成されていても良いが、第２赤外線反射層で反射された赤外線が前記黒色層に到達するのを妨げないという観点からは、赤外線透過性を有する材料から構成されているのが望ましい。なお、本明細書でいう赤外線透過性とは、ＪＩＳ Ｒ ３１０６「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」に準じて計測された赤外線の波長域（０．７〜１０００μｍ）での分光透過率が５０％以上の場合をいい、好ましくは７０％以上の場合をいう。また、スペーサ部分を介しての熱の伝導を抑えるため、スペーサを構成する材料としては熱伝導率が小さいものを選択するのが好ましい。

前記黒色層は第１赤外線反射層の第２赤外線反射層と対向する側の片面に存在すれば良く、その形成方法には特段の制限はない。第１赤外線反射層に黒色の不織布、織布、紙、又は合成樹脂シートを貼着することによって黒色層を形成しても良い。貼着する材料が表裏で色彩が異なる場合には、黒色側の面を第２赤外線反射層と対向する側に向けて貼着すれば良い。また、第１赤外線反射層に蒸着、塗布、又は印刷によって黒色を呈する物質を付着させることによって黒色層を形成しても良い。なお、黒色とは、黒色又は黒色にみえる色を意味し、例えば、国際照明委員会（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｄｅ ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）が定めるＬ＊ａ＊ｂ＊表示系で、Ｌ＊＜３５、−２０＜ａ＊＜２０、−２０＜ｂ＊＜２０の範囲にある色彩がこれに該当する。

本発明の断熱構造体は、その好ましい一態様において、前記第２赤外線反射層の前記黒色層と対向する面とは反対側の面に第２黒色層を有し、前記第２黒色層を挟んで前記第２赤外線反射層と距離を隔てて対向する位置に配置された第３赤外線反射層を備えている。本発明の断熱構造体が、前記第２黒色層と前記第３赤外線反射層を備えている場合には、より断熱効果の高い断熱を実現することができる。第１赤外線反射層の片面に形成される黒色層と第２赤外線反射層との距離、両者の間に配置されるスペーサ、及び当該黒色層を形成する材料について述べたと同様のことが、第２黒色層と第３赤外線反射層との距離、両者間に配置されるスペーサ、及び第２黒色層を形成する材料についても当てはまる。

本発明は、また、上述した断熱構造体を含む断熱シートを提供することによって上記の課題を解決するものである。本発明の断熱構造体は、上述したとおり、厚みを比較的薄くすることができるので、これを含むシート状の形態、すなわち断熱シートとすることが容易である。因みに、本発明の断熱構造体を含む断熱シートとは、本発明の断熱構造体そのものがシート状である場合や、本発明の断熱構造体に、例えば、補強層、支持層、保護層、装飾層などが付加されている場合の双方を包含する。

本発明の断熱構造体を含む断熱シートを、断熱構造体の部分も含めて全て柔軟性のある素材で構成するか、例えばスペーサなどの部分に剛性を有する素材を使用する場合であっても、その剛性を有する部分が断熱シート全体としての柔軟性を損なわないようにすることによって、本発明の断熱シートに柔軟性を持たせることができる。本発明の断熱シートが柔軟性を備えている場合には、適宜曲折させて曲面や角部などの断熱にも何らの不都合なく使用できるばかりでなく、巻き取ってロール状にして保存、運搬ができるという利点が得られる。

また、本発明の断熱構造体を含む断熱シートを、断熱構造体の部分も含めて比較的に切断が容易な素材で構成するか、例えばスペーサなどの部分に切断が容易でない素材を使用する場合であっても、その部分が他の部分での切断を妨げないようにすることによって、本発明の断熱シートを切断可能なものとすることができる。本発明の断熱シートが切断可能であるときには、施工現場等において必要な大きさに適宜切断して使用することができるという利点が得られる。

さらに、本発明は、上述した本発明の断熱構造体、又は上述した本発明の断熱シートを含む建築用床材、建築用壁材、建築用天井材などの建築用材、又は、船舶、航空機、自動車、又はその他構造物の隔壁用材、側壁用材、床用材、天井用材、又は屋根用材などの構築用材を提供することによって上記の課題を解決するものである。なお、上記建築用材又は構築用材が本発明の断熱構造体又は本発明の断熱シートを含むとは、本発明の断熱構造体又は断熱シートそのものが上述した建築用材や構築用材である場合や、本発明の断熱構造体又は断熱シートに、例えば、補強部材、支持部材、保護部材、建築用材又は構築用材として必要とされる他の部材、装飾部材などが付加されている場合の双方を包含する。

本発明の断熱構造体又は断熱シートを含む建築床材を用いて建築物の床を構築する場合には、例えば冬季においては、暖かい室内から床下への熱の散逸が防止され、いわゆる内断熱と呼ばれる断熱が実現される。また、本発明の断熱構造体又は断熱シートを含む建築用材を用いて建築物の壁又は天井を構築する場合にも同様であり、第１赤外線反射層の側を室内に向けて本発明の断熱構造体又は断熱シートを含む建築壁材又は天井材を配置する場合には、壁材や天井材を介しての室内から室外への熱の散逸が防止され、逆に、第１赤外線反射層の側を室外に向けて本発明の断熱構造体又は断熱シートを含む建築壁材又は天井材を配置する場合には、例えば夏季において、日射などによる外部からの熱が室内へ浸入するのを防止し、いわゆる外断熱と呼ばれる断熱が実現される。

本発明の断熱構造体は、黒色層を有する第１赤外線反射層と、第２赤外線反射層とを、所定の距離を隔てて対向させるという極めて簡単な構造であるので、製造が比較的容易である上に、所期の断熱効果を得るにあたり、断熱構造体の厚みを小さく、すなわち薄くすることができるという利点を有している。また、断熱に高分子発泡体を使用しないので、その製造に際しては、オゾン層破壊ガスや温室効果ガスを必要とせず、地球環境の保護や地球温暖化の防止に貢献することができるという利点を有している。

さらに、本発明の断熱構造体において、黒色層と第２赤外線反射層との間に両者の距離を維持するスペーサを介在させる場合には、スペーサの材質、形状、構造を変化させることによって、予想される使用場所に応じて、断熱構造体の耐圧強度、重量などを適宜調整することができるという利点が得られる。

また、本発明の断熱構造体を含む断熱シートが、全体として柔軟性を有し、適宜の箇所で切断可能である場合には、適宜の大きさ、形状に切断して使用できるので施工場所を選ばず、曲面や角部などの断熱にも有効であり、かつ、巻き取ってロール状にして保管、運搬が可能であるので、取り扱いが極めて容易であるという利点を有している。また、本発明の断熱構造体又は断熱シートを含む各種の建築用材及び構築用材によれば、断熱に要する厚みが小さいので、居住空間や使用空間をむやみに狭くすることなく、所期の断熱性能を備えた建築物又は構築物を実現することができるという利点が得られる。

本発明の断熱構造体の一例を示す断面図である。 図１の断熱構造体から第１赤外線反射層及び黒色層を取り除いた状態を示す平面図である。 図１及び図２に示すスペーサの斜視図である。 スペーサの他の例を示す斜視図である。 本発明の断熱構造体の他の一例を示す断面図である。 図５の断熱構造体から第１赤外線反射層及び黒色層を取り除いた状態を示す平面図である。 本発明の断熱構造体のさらに他の一例を示す断面図である。 本発明の断熱構造体のさらに他の一例を示す断面図である。 本発明の断熱シートの一例を示す図である。 本発明の断熱構造体の使用例を示す断面図である。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明が図示のものに限られないことはいうまでもない。

１．断熱構造体−その１−
図１は、本発明に係る断熱構造体の一例を示す断面図である。図１において、１は断熱構造体、２は第１赤外線反射層、３は第１赤外線反射層２の片面に設けられた黒色層、４は第２赤外線反射層、５はスペーサ、Ｓは空間、Ｔは熱源、ｄは黒色層３と第２赤外線反射層４との間の距離であり、図１中、空間Ｓの上下方向の長さに相当する。図２は、図１に示す断熱構造体１から第１赤外線反射層２と黒色層３とを取り除いた状態の平面図である。以下、各構成材料について説明する。

１−１．第１赤外線反射層
第１赤外線反射層２は、少なくとも熱源Ｔが存在する側に赤外線を反射する赤外線反射面を有していれば良く、第１赤外線反射層２の全体が同じ材料で構成されていても良いし、熱源Ｔが存在する側の表面だけが赤外線を反射する材料で構成されていても良い。第１赤外線反射層２を構成する材料としては、例えばアルミニウム、ニッケル、銅等の金属やその薄膜、合成樹脂シート等のシート状部材にこれらの金属を蒸着等の手段で付着させたシート、これらの金属粒子を含有する塗料を塗布したシート等を用いることができる。高反射率、軽量性、価格、及び入手容易性の観点からは、アルミニウムシート又はアルミニウム箔を用いるのが好ましく、合成樹脂シート又は紙などで裏打ちしたアルミニウム箔を用いても良い。

また、第１赤外線反射層２の厚さにも特段の制限はないが、断熱構造体１の厚さを薄くするという観点からは薄い方が好ましく、通常は２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下である。また、第１赤外線反射層２は、全体的に均一な厚さであるのが好ましく、可視光を透過させないか、殆ど若しくは実質的に透過させない厚さを有しているのが好ましい。なお、第１赤外線反射層２の赤外線反射面には、必要に応じて、ＰＥＴ等の透明な合成樹脂からなる保護膜を設けても良い。

１−２．黒色層
黒色層３は、第１赤外線反射層２の熱源Ｔとは反対側の片面に設けられる。黒色層３は、後述する第２赤外線反射層４によって反射される赤外線を吸収するために、少なくとも第２赤外線反射層４と対向する面が黒色であれば良く、黒色層３の厚み方向全体にわたって黒色であっても良い。なお、本明細書において黒色とは、黒色又は黒色にみえる色を意味し、例えば、国際照明委員会（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｄｅ ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）が定めるＬ＊ａ＊ｂ＊表示系で、Ｌ＊＜３５、−２０＜ａ＊＜２０、−２０＜ｂ＊＜２０の範囲にある色彩がこれに該当する。

黒色層３は、少なくとも第２赤外線反射層４に対向する面が黒色である限り、原則としてどのような材料を用いて形成されたものであっても良い。例えば合成繊維又は天然繊維からなる黒色の不織布又は織布、黒色の紙などが挙げられ、黒色のビニール等の合成樹脂製のシートなども用いることができる。或いは、織布、不織布、紙、合成樹脂製のシートの片面に、黒色を呈する物質を、蒸着、塗布、又は印刷などの手法によって付着させたものであっても良い。これらの織布、不織布、紙、合成樹脂製のシートは、適宜の手段で第１赤外線反射層２の片面に貼着される。なお、これら織布、不織布、紙、合成樹脂製のシートの片面だけが黒色である場合には、その黒色の面が第１赤外線反射層２とは反対側を向くように貼着することはいうまでもない。また、貼着にあたっては、それら織布、不織布、紙、合成樹脂製のシートの全面を第１赤外線反射層２に貼着する必要はなく、要所だけを貼着するようにしても良い。

また、黒色層３は、黒色を呈する物質を、蒸着、塗布、又は印刷などの手法によって第１赤外線反射層２の片面に付着させて形成したものであっても良い。この場合には、極めて薄い黒色層３を簡便に形成することができるという利点が得られる。

黒色層３の厚みには特段の制限はないが、断熱構造体１の厚さを薄くするという観点からは薄い方が好ましく、黒色層３を形成する材料にも依るが、通常は２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下である。

１−３．第２赤外線反射層
第２赤外線反射層４は、少なくとも第１赤外線反射層２が存在する側に赤外線を反射する赤外線反射面を有しておれば良く、その点を除けば、基本的に第１赤外線反射層２と変わるものではない。第２赤外線反射層４を構成する材料としては、第１赤外線反射層２を構成する材料と同様に、例えばアルミニウム、ニッケル、銅等の金属やその薄膜、合成樹脂シート等のシート状部材にこれらの金属を蒸着等の手段で付着させたシート、これらの金属粒子を含有する塗料を塗布したシート等を用いることができる。ただし、高反射率、軽量性、価格、及び入手容易性の観点からは、アルミニウムシート又はアルミニウム箔を用いるのが好ましく、合成樹脂シート又は紙などで裏打ちしたアルミニウム箔を用いても良い。

また、第２赤外線反射層４の厚さにも特段の制限はないが、断熱構造体１の厚さを薄くするという観点からは薄い方が好ましく、通常は２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下である。また、第２赤外線反射層４は、全体的に均一な厚さであるのが好ましく、可視光を透過させないか、殆ど若しくは実質的に透過させない厚さを有しているのが好ましい。なお、第２赤外線反射層４の赤外線反射面には、必要に応じて、ＰＥＴ等の透明な合成樹脂からなる保護膜を設けても良い。

１−４．スペーサ
図１及び図２に示すとおり、スペーサ５は、黒色層３と第２赤外線反射層４との間に空間Ｓを維持するように、換言すれば、黒色層３と第２赤外線反射層４との間に所定の距離ｄが維持されるように、黒色層３と第２赤外線反射層４との間に配置される。なお、例えば、黒色層３を含めた第１赤外線反射層２及び／又は第２赤外線反射層４の周辺部を保持することによって、黒色層３と第２赤外線反射層４との間に所定の距離ｄが維持される場合には、スペーサ５は特段配置しなくても良い。なお、図示の例では、複数のスペーサ５は個々に独立しており、互いに別個に配置されているが、複数のスペーサ５は互いに連結されていても良い。

図３は、図１及び図２の断熱構造体１に使用されているスペーサ５だけを取り出して示す斜視図である。図３に示すとおり、スペーサ５は二枚の板状部材５ａと５ｂを、それぞれの中央で縦に交差させて十字形に組み合わせた形状をしている。板状部材５ａの長さａと板状部材５ｂの長さｂとは同じ長さであっても良いが、後述するように、断熱構造体１をシート状に巻き取ることを想定する場合には、巻き取り方向に沿った方向となる板状部材５ｂの長さｂを、巻き取り方向とは直交する方向となる板状部材５ａの長さａよりも短くするのが好ましい。長さａ、ｂの具体的な大きさには特段の制限はないが、長さａは１０〜３５ｍｍの範囲が好ましく、１５〜２５ｍｍの範囲がより好ましい。また、板状部材５ｂの長さｂは３〜２０ｍｍの範囲が好ましく、５〜１５ｍｍの範囲がより好ましい。なお、図３において、ｃはスペーサ５の高さであり、黒色層３と第２赤外線反射層４との距離ｄに相当する。

なお、スペーサ５の形状、構造は図３に示すものに限られない。図４（ａ）に示すように、スペーサ５は例えば円柱状であっても良いし、図４（ｂ）に示すように、上下に円盤状部分を有する円柱状であっても良く、図４（ｃ）に示すように円筒状であっても良い。また、図示はしないけれども、三角柱、四角柱等の多角柱であっても良いし、上下方向の中央部がくびれた鼓状であっても良いし、角柱筒状であっても良い。ただし、第２赤外線反射層４で反射された赤外線が黒色層３に到達するのを妨げず、かつ、スペーサ５を介した熱伝導を小さくするという観点からは、スペーサ５は、第２赤外線反射層４と平行な面で切断したときの断面積がなるべく小さい形状、構造であるのが好ましい。なお、後述するとおり、気泡緩衝材もスペーサ５として好適に用いることができる。

スペーサ５は、黒色層３と第２赤外線反射層４との間に所定の距離ｄを維持することができるものであれば、どのような材料で構成されるものであってもよいが、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニール、アクリル樹脂、フッ化カルシウム等が好ましく挙げられる。また、第２赤外線反射層４で反射された赤外線が黒色層３に到達するのを妨げないという観点からは、スペーサ５は赤外線を透過する材料で構成されるのが望ましい。因みに、スペーサ５を構成する材料の赤外線の透過率は、ＪＩＳ Ｒ ３１０６「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」に準じて計測された赤外線の波長域（０．７〜１０００μｍ）での分光透過率が５０％以上のものが好ましく、７０％以上のものが特に好ましい。このような材料としては、例えば、ポリエチレン、アクリル樹脂、フッ化カルシウム等が挙げられる。このうち、ポリエチレンは高い赤外線透過率を有するとともに成形性がよく自由な形状に加工できるので特に好ましい。

また、断熱という観点からはスペーサ５を介しての熱伝導は小さい方が好ましく、スペーサ５は熱伝導率が小さな材料、好ましくは熱伝導率が１．０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下、より好ましくは０．５（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下の材料で構成されるのが良い。このような材料としては、例えば、ポリエチレン、アクリル樹脂、ポリプロピレンなどが挙げられる。

スペーサ５は、その下端面を第２赤外線反射層４に接着、融着、溶着などの適宜の手段で固着することによって取り付けても良いし、その上端面を黒色層３に接着、融着、溶着などの適宜の手段で固着することによって取り付けても良いし、その両方であっても良い。また、スペーサ５は、第２赤外線反射層４及び／又は黒色層３に直接取り付けても良いが、例えばメッシュ状のシート部材にスペーサ５を適宜の間隔で取り付け、そのメッシュ状のシート部材を介して第２赤外線反射層４及び／又は黒色層３に取り付けるようにしても良い。メッシュ状のシート部材は、空間部分が多く、赤外線が第２赤外線反射層４によって反射されるのを妨げることが少ないので、均一な厚みを有するシート状部材よりも好適に用いることができる。

スペーサ５がメッシュ状のシート部材を介して取り付けられる場合、スペーサ５について述べたと同様の理由により、メッシュ状のシート部材も、赤外線を透過する材料で構成されるのが好ましい。メッシュ状のシート部材を、スペーサ５を構成する材料と同じか、同系統の材料で構成する場合には、メッシュ状のシート部材とスペーサ５とを接着、融着、溶着などの手段で比較的容易に固着することができるので好ましい。

スペーサ５の配置間隔は、第１赤外線反射層２や黒色層３、及び第２赤外線反射層４を構成する素材の剛性や、断熱構造体１に求められる耐圧強度や重量などを勘案しながら、黒色層３と第２赤外線反射層４との間に所定の距離ｄが維持されるように適宜決めれば良い。因みに、本発明の断熱構造体１においては、スペーサ５の形状、構造、材質や、断面形状、配置間隔などを変更することによって、断熱構造体１の耐圧強度及び／又は重量を適宜調節することが可能である。例えば、一般的に建築用の床材には２００ｋｇ／ｍ^２の荷重に耐える強度を有することが必要とされ、壁材には２０ｋｇ／ｍ^２の荷重に耐える強度を有することが必要とされているが、それら求められる耐圧強度に応じて、スペーサ５の材料、形状、構造、配置間隔を適宜調節することができる。また、天井材などのように軽量化が求められる場合には、スペーサ５を比較的軽い材料で構成し、かつ、その配置間隔を大きくするなどして、求められる耐圧強度を維持しつつ断熱構造体１の軽量化を図ることができる。

１−５．黒色層３と第２赤外線反射層４の距離ｄ
第１赤外線反射層２の片面に設けられた黒色層３と第２赤外線反射層４との間の距離ｄは、断熱効果が得られる限り何ら限定されるものではないが、断熱効果をより高めるという観点からは、３〜１２ｍｍの範囲にあるのが好ましく、６〜１０ｍｍの範囲にあるのがさらに好ましい。距離ｄが上記の範囲から外れても断熱効果が得られないという訳ではないが、上記範囲内である場合に比べて、断熱効果が低下する傾向がある。なお、距離ｄは、断熱構造体１の全面にわたって均一であるのが望ましく、換言すれば、黒色層３と第２赤外線反射層４、及び第１赤外線反射層２と第２赤外線反射層４とは平行に配置されるのが望ましい。ただし、距離ｄが異なる２種又は複数種の断熱構造体１を組み合わせて使用しても良い。

スペーサ５の高さｃが距離ｄに相当し、スペーサ５をメッシュ状のシート部材に取り付けて第２赤外線反射層４と黒色層３との間に配置する場合には、スペーサ５の厚みにメッシュ状のシート部材の厚みを加えたものが、距離ｄに相当することになる。

２．断熱構造体−その２−
図５は本発明の断熱構造体１の他の例を示す断面図であり、図６は図５に示す断熱構造体１から第１赤外線反射層２と黒色層３とを取り除いた状態の平面図である。図５及び図６において、図１、図２におけると同じ部材には同じ符号を付してある。図５及び図６に示す例においては、スペーサ５として気泡緩衝材６が用いられている点が、図１及び図２に示した例とは異なっている。７は気泡緩衝材６を構成する気泡セルである。気泡緩衝材６は、上述したスペーサ５と同様に、赤外線透過性の材料で構成されるのが好ましく、さらには熱伝導率の小さな材料で構成されるのが好ましい。

図７は、本発明の断熱構造体１のさらに他の例を示す断面図であり、スペーサ５として気泡緩衝材６が２層に重ねて用いられている点が図５及び図６に示した例とは異なっている。このように、スペーサ５として用いられる気泡緩衝材６は、その厚さにも依るが、２層に重ねて用いることができ、必要に応じてさらに多層に重ねることも可能である。

図８は、本発明の断熱構造体１のさらに他の例を示す断面図である。図８において、８は第２赤外線反射層４の黒色層３と対向する面とは反対側の面に設けられた第２黒色層、９は第２黒色層８を挟んで第２赤外線反射層４と距離を隔てて対向する位置に配置された第３赤外線反射層である。本例の断熱構造体１においては、片面に黒色層３を有する第１赤外線反射層２と第２赤外線反射層４とによって第１の断熱構造体が構成され、片面に第２黒色層８を有する第２赤外線反射層４と第３赤外線反射層９とによって第２の断熱構造体が構成されている。このように、本例の断熱構造体１は、２組の断熱構造体を重ね合わせた構造となっており、第２赤外線反射層４は、第２の断熱構造体においては、第１の断熱構造体における第１赤外線反射層の役割を果たしている。第１の断熱構造体と第２の断熱構造体とで第２赤外線反射層４を共通して使用する代わりに、第２赤外線反射層４の下に、片面に第２黒色層８を備える第３の赤外線反射層を配置し、第３赤外線反射層９を第４の赤外線反射層としても良いことは勿論である。

ｄ_１は黒色層３と第２赤外線反射層４との距離、ｄ_２は第２黒色層８と第３赤外線反射層９との距離であり、距離ｄ_１と距離ｄ_２は同じであっても異なっていても良い。なお、距離ｄ_１と距離ｄ_２は、距離ｄと同じく、それぞれ３〜１２ｍｍの範囲にあるのが好ましく、６〜１０ｍｍの範囲にあるのがさらに好ましい。

なお、図７及び図８に示した断熱構造体１はスペーサ５として気泡緩衝材６を用いているが、気泡緩衝材６ではなく、先に「１−４．スペーサ」で説明した形状、構造、材質の各種スペーサ５を用いる場合であっても、図７又は図８に示した断熱構造体１と同様に、スペーサ層を２層に重ねたり、２組の断熱構造体を重ね合わせた構造とすることができる。

３．断熱シート
図９は本発明の断熱構造体１を含む断熱シートの一例を示す図である。図９において、１０は断熱シートである。断熱シート１０は、一端がロール状に巻かれ、他端は、第１赤外線反射層２とその片面に設けられた黒色層３が一部剥がされた状態が示されている。本例の場合、断熱シート１０は図１及び図２に示した断熱構造体１そのもので構成されているが、断熱構造体１の第１赤外線反射層２の上面、又は第２赤外線反射層４の下面に、適宜の保護層、支持層、補強層、装飾層などを付加して断熱シート１０としても良いことは勿論である。

本例においては、断熱構造体１を構成する第１赤外線反射層２、黒色層３、及び第２赤外線反射層４の全てが柔軟性のある材料で構成されており、このため、断熱構造体１を含む断熱シート１０は、全体として柔軟性を有し、図示のとおりロール状に巻き取ることが可能である。なお、スペーサ５が仮に剛性を有する材料で構成されている場合であっても、図に示すとおり、長さの短い板状部材５ｂの方向が図中矢印で示す巻き取り方向と同じになるように複数のスペーサ５を互いに間隔をあけて整列配置する場合には、スペーサ５の存在は断熱シート１０全体の柔軟性を妨げず、断熱シート１０をロール状に巻き取ることに支障はない。本発明の断熱シート１０がロール状に巻き取り可能である場合には、断熱シート１０を小容積のロール状にして保管及び輸送することが可能となるので便利である。

また、本例においては、断熱構造体１を構成する第１赤外線反射層２、黒色層３、及び第２赤外線反射層４の全てが、ハサミ、カッター等で比較的容易に切断可能な材料で構成されており、このため、断熱構造体１を含む断熱シート１０は、スペーサ５を避けた部分において、どこでも切断可能である。このため、本例の断熱シート１０は、使用時に使用場所に合わせて適宜の大きさに切断して使用することができるという利点を有している。さらに、スペーサ５が間隔をあけて配置されているので、スペーサ５が仮に剛性を有する材料で構成されている場合であっても、断熱シート１０はスペーサ５以外の部分で自在に折り曲げることが可能であり、スペーサ５の大きさにも依るが、曲面や角部を有する複雑な三次元形状を有する構造物や建築物の断熱にも支障なく適用することができる。

４．使用例
図１０は本発明の断熱構造体１の一使用例を示す断面図である。図１０において、Ａは対象物であり、Ｔは熱源、Ｈは熱、ＩＲは赤外線を表している。図１０に示すように、本発明の断熱構造体１は、熱源Ｔ側に第１赤外線反射層２が向くように対象物Ａに対して取り付けられる。

図１０に示す状態で、熱源Ｔからの熱が赤外線ＩＲとなって輻射熱として断熱構造体１に照射されると、第１赤外線反射層２によって赤外線ＩＲの大部分は反射されるが、一部は第１赤外線反射層２に吸収され、熱Ｈとして第１赤外線反射層２及び黒色層３を熱伝導によって通過する。黒色層３の表面では、熱Ｈが再び赤外線ＩＲとして放射される。放射された赤外線ＩＲは、空間Ｓを通過して、第２赤外線反射層４に到達するが、その大部分は第２赤外線反射層４によって反射され、第２赤外線反射層４に吸収される熱Ｈは極めて少ない。

一方、第２赤外線反射層４によって反射された赤外線ＩＲは黒色層３に到達するが、その殆どが黒色層３に吸収され、再び第２赤外線反射層４側へ向かうものはほとんどない。そのため、黒色層３を有する本発明の断熱構造体１を使用する場合には、黒色層３が存在しない場合に比べて、対象物Ａに到達する熱量が減少し、対象物の温度上昇を低く抑えることが可能になるのではないかと推測される。

５．実験
以下、実験を用いて、本発明の断熱構造体についてさらに詳細に説明する。

５−１．実験１
（１）実験方法
本発明の断熱構造体の断熱性能を確認する実験を下記のようにして行った。すなわち、熱源として１００Ｗの白熱ランプを用い、各試験体を、その第１赤外線反射層２の面が前記白熱ランプと対向するように、白熱ランプの上方１５ｃｍの高さに保持した。白熱ランプの点灯開始から６０分後に、白熱ランプ直上の白熱ランプとは反対側の試験体表面温度を測定し、断熱性能を評価した。なお、温度測定は放射温度計を用いて行った。

（２）試験体
下記材料を用い、第１赤外線反射層、黒色層、スペーサ、第２赤外線反射層、支持層の順に積層された構造の試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５を作成した。試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５の構造は、基本的に図１及び図２に示す断熱構造体１と同じであるが、実験を行う上での便宜上、厚さ４ｍｍのベニヤ板を、第２赤外線反射層の黒色層と対向する面とは反対側の面に支持層として取り付け、試験体が不用意に撓むのを防止した。また、試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５は、スペーサの高さだけが０ｍｍ、３ｍｍ、６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍと異なり、距離ｄが異なるだけで、構造的には同じものである。なお、スペーサの高さ０ｍｍとはスペーサを使用しないことを意味している。また、対照として、厚さ５０ｍｍの硬質ウレタンフォームのみからなる試験体Ｎｏ．６を用意し、同様に実験した。

＜材料＞
・第１赤外線反射層：アルミ箔（厚さ１２μｍ）
・黒色層：黒色不織布（厚さ２ｍｍ）（ハイリーン株式会社製 品番：クラフト３５ ポリエステル３０％ レーヨン７０％）
・スペーサ：ポリプロピレン製（厚さ０ｍｍ、３ｍｍ、６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍ）
・第２赤外線反射層：アルミ箔（厚さ１２μｍ）
・支持層：ベニヤ板（厚さ４ｍｍ）

（３）実験結果
結果を表１に示す。

表１に示されるとおり、黒色層と第２赤外線反射層との距離ｄが大きくなるにつれて、白熱ランプ点灯６０分後の試験体表面温度は徐々に低下し、距離ｄが９ｍｍのときに最も低い２６．９℃を記録した。その後、距離ｄが１２ｍｍにまで増加すると、逆に試験体表面温度は上昇する傾向が見られた。この結果から、本発明の断熱構造体においては、黒色層と第２赤外線反射層との距離ｄは３〜１２ｍｍの範囲にあるのが好ましいことが分かった。また、距離ｄが９ｍｍのときに試験体の表面温度が最も低く、その後、距離ｄが１２ｍｍまで増加すると逆に上昇することからみて、試験体の表面温度の上昇が距離ｄが６ｍｍのときと同程度に止まるのは、距離ｄが試験体Ｎｏ．４の９ｍｍと試験体Ｎｏ．５の１２ｍｍとの間にある１０ｍｍ程度のときであると合理的に推測される。したがって、距離ｄの範囲は６〜１０ｍｍのときがさらに好ましいと結論された。

一方、従来から断熱材として用いられている厚さ５０ｍｍの硬質ウレタンフォームのみからなる試験体Ｎｏ．６の白熱ランプ点灯６０分後の表面温度は２７．４℃であり、距離ｄが６ｍｍ又は１２ｍｍである試験体Ｎｏ．３又はＮｏ．５よりは低いものの、距離ｄが９ｍｍである試験体Ｎｏ．４よりは高い温度であった。試験体Ｎｏ．４の厚さは、９ｍｍのスペーサ、２ｍｍの黒色層、４ｍｍのベニヤ板、及び第１、第２赤外線反射層全てを合計しても１５ｍｍ程度であるから、上記実験結果は、本発明の断熱構造体によれば、厚さ５０ｍｍの硬質ウレタンフォーム板とほぼ同等、若しくはそれ以上の断熱性能を、その約１／３以下の厚さで実現することができることを物語っている。同じ断熱性能を得るのに厚さが約１／３以下で済むということは、本発明の断熱構造体を用いて建築物又は構築物の断熱を実現する場合には、建築物の居住可能空間又は構造物の利用可能空間が大幅に広くなることを意味している。

５−２．実験２
（１）実験方法
実験１で最も優れた断熱効果を示した試験体Ｎｏ．４（距離ｄ＝９ｍｍ）と同じ材料を用い、黒色層の代わりに下記材料からなる白色層を配置した点でのみ試験体Ｎｏ．４とは異なる試験体Ｎｏ．７を作成した。実験１と同様に白熱ランプを熱源として、実験１で作成した試験体Ｎｏ．４とともに、試験体Ｎｏ．７の白熱ランプとは反対側の表面温度を測定し、その断熱性能を評価した。ただし、表面温度の測定は白熱ランプ点灯後０分、５分、１５分、３０分、４５分、及び６０分に行った。

＜材料＞
・白色層：白色不織布（株式会社トーア紡コーポレーション製。品番：ＵＳＶ１０８。ポリエステル１５％、ポリプロピレン８５％）

（３）実験結果
結果を表２に示す。

表２に示されるとおり、第１赤外線反射層の片面に黒色層を設けた試験体Ｎｏ．４は、試験開始後１５分までは表面温度が急激に上昇するが、その後、ほぼ一定となり、６０分経過後も２６．９℃に止まった。これに対し、第１赤外線反射層の片面に白色層を設けた試験体Ｎｏ．７は、試験開始後１５分までは表面温度が急激に上昇する点では試験体Ｎｏ．４と同じであるが、その後、４５分を経過しても表面温度は徐々に上昇を続け、６０分経過後の表面温度は２９．１℃まで上昇した。

第１赤外線反射層の第２赤外線反射層と対向する側の面に黒色層を設ける場合と白色層を設ける場合とで、同様の熱源に対峙させたとき、熱源とは反対側の表面温度において約２℃もの違いが生じるという上記結果は、第１赤外線反射層と第２赤外線反射層とを距離を隔てて対向させるに際し、第１赤外線反射層の第２赤外線反射層と対向する側の面に白色層と設けるよりも黒色層を設ける方が、より高い断熱効果が得られることを示している。

本発明の断熱構造体及びこれを含む断熱シートは、簡単な構造でありながら、従来の高分子発泡体を用いる断熱材と比べて約１／３以下の厚さで、ほぼ同等の断熱効果を発揮するものであり、かつ、高分子発泡体を用いないので、製造に際してオゾン層破壊ガスや温室効果ガスを必要とせず、環境負荷が小さく、地球温暖化に悪影響を及ぼすことが極めて少ないという特徴を有している。本発明の断熱構造体及びこれを含む断熱シートは、建築物又は構造物を構成する壁材、床材、天井材、屋根材、間仕切り材、隔壁、側壁などに適用されてきわめて有用であり、暖房、冷房等に要するエネルギーの大幅な節約に寄与し、多大なる産業上の有用性を有するものである。

１ 断熱構造体
２ 第１赤外線反射層
３ 黒色層
４ 第２赤外線反射層
５ スペーサ
６ 気泡緩衝材
７ 気泡セル
８ 第２黒色層
９ 第３赤外線反射層
Ｓ 空間
Ｔ 熱源
ｄ 距離

Claims (4)

1. 片面に黒色層を有する第１赤外線反射層と、前記黒色層を挟んで前記第１赤外線反射層と距離を隔てて対向する位置に配置された第２赤外線反射層とを備え、前記黒色層と前記第２赤外線反射層との距離が６〜１０ｍｍの範囲にあり、前記黒色層と前記第２赤外線反射層との間に、両者間の距離を維持するスペーサを有しているとともに、前記スペーサが、赤外線透過性を有する材料で構成されており、前記黒色層、前記第１赤外線反射層及び前記第２赤外線反射層がいずれも柔軟性のある材料で構成され、全体として柔軟性を有する断熱シート。
2. 前記黒色層が、前記第１赤外線反射層に貼着された不織布、織布、紙、又は合成樹脂シートで構成されているか、前記第１赤外線反射層に蒸着、塗布、又は印刷された物質で構成されている請求項１記載の断熱シート。
3. 前記第２赤外線反射層の前記黒色層と対向する面とは反対側の面に第２黒色層を有し、前記第２黒色層を挟んで前記第２赤外線反射層と距離を隔てて対向する位置に配置された第３赤外線反射層を備える請求項１又は２記載の断熱シート。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の断熱シートを含む建築用床材、建築用壁材、建築用天井材、又は、船舶、航空機、自動車、又はその他構造物の隔壁用材、側壁用材、床用材、天井用材、又は屋根用材。