JP6198271B2

JP6198271B2 - 断熱パネル及びその取付構造

Info

Publication number: JP6198271B2
Application number: JP2013248204A
Authority: JP
Inventors: 光彦矢崎
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Coated Sheet Corp
Current assignee: Nippon Steel Coated Sheet Corp
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: JP2015105529A

Description

本発明は、ビル等の建築物の外壁などを形成するための断熱パネル及びその取付構造に関するものである。

従来、表側金属外皮と裏側金属外皮との間に芯材が充填された断熱パネルが知られている。そして、断熱パネルの強度を向上させるために、表側金属外皮と芯材との間に補強材を設けると共に、裏側金属外皮と芯材との間に補強材を設けることが行われている（例えば、特許文献１参照）。このような断熱パネルを壁下地に取り付けるにあたっては、以下のようにして施工される。

まず、断熱パネルの裏側金属外皮の外面（表面）の上下に、補強プレートを配置する。次に、この補強プレートに形成された貫通孔を通して、固定具を裏側金属外皮と、裏側金属外皮と芯材との間に設けられた補強材とに打ち込むことによって、断熱パネルに補強プレートを取り付ける。そして、この補強プレートを壁下地に取り付ける。

特開２０１２−９２４９６号公報

上記のような断熱パネルの施工構造では、裏側金属外皮及び裏側金属外皮と芯材との間に設けられた補強材は、固定具及び補強プレートを介して壁下地に固定されている。しかし、表側金属外皮及び表側金属外皮と芯材との間に設けられた補強材は、壁下地に直接固定されていない。従って、断熱パネルに強風等により負圧がかかった場合に、断熱パネルに壁下地から剥離する方向の力が作用するので、断熱パネルに撓みが生じ、この撓みが非常に大きくなると、表側金属外皮と芯材とが剥離しやすかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、強風等により負圧がかかった場合でも、表側金属外皮と芯材との剥離が生じにくい断熱パネル及びその取付構造を提供することにある。

本発明に係る断熱パネルは、表側金属外皮と裏側金属外皮との間に芯材が充填され、前記表側金属外皮と前記芯材との間に補強材が設けられた断熱パネルであって、前記補強材は前記表側金属外皮に取り付けられ、前記補強材と前記裏側金属外皮との間には結合具が設けられ、前記結合具は前記補強材に接合され、前記裏側金属外皮には前記結合具に連結するための固定具が挿入可能な挿入孔が形成されていることを特徴とする。

本発明にあっては、前記固定具には雄ねじが形成され、前記結合具には前記雄ねじと結合可能な雌ねじが設けられていることが好ましい。

本発明にあっては、前記結合具は、溶接により前記補強材に接合されることが好ましい。

本発明に係る断熱パネルの取付構造は、前記断熱パネルを建物の壁下地に取り付けて形成される断熱パネルの取付構造であって、前記挿入孔から挿入された前記固定具が前記結合具に連結され、前記固定具が前記壁下地に取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、補強材と結合具と固定具とにより、表側金属外皮を建物の壁下地に直接連結して支持することができ、表側金属外皮に強風等により負圧がかかった場合でも、表側金属外皮と芯材との剥離を生じにくくすることができるものである。

本発明の実施の形態に係る断熱パネルの取付構造の一例を示す水平断面図である。本発明の実施の形態に係る断熱パネルの一例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面視断面図、（ｃ）（ｄ）は一部の水平断面図である。本発明で用いる補強材の一例を示す一部の斜視図である。本発明で用いる連結部材の一例を示す斜視図である。本発明で用いる結合具の一例を示す斜視図である。本発明において、補強材に芯材を取り付けた状態の一例を示す一部の斜視図である。（ａ）は、本発明において、結合具を補強材に取り付けた状態の一例を示す一部の斜視図、（ｂ）はさらに補強材に芯材を取り付けた状態の一例を示す一部の斜視図である。本発明の実施の形態に係る断熱パネルの一例を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る断熱パネルの取付構造の一例を示し、（ａ）〜（ｃ）は断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

本実施の形態の断熱パネルＡは、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、表側金属外皮１、裏側金属外皮２、芯材３、補強材４、耐火材５、連結部材６０などを備えて形成されている。このような断熱パネルＡは、ＡＬＣ板などの建築板よりも断熱性に優れるが、耐火性にも優れる耐火パネルとして形成することができる。

表側金属外皮１及び裏側金属外皮２は、亜鉛めっき鋼板、塗装鋼板、ガルバリウム鋼板（登録商標）、ステンレス鋼板、アルミニウム板、チタン板などの金属板をロール成形加工や折り曲げ加工などで所望の形状に成形することにより得ることができる。また、表側金属外皮１及び裏側金属外皮２の厚みは、例えば、０．２５〜２．０ｍｍにすることができる。断熱パネルＡが建物の外装材として用いられる場合、表側金属外皮１を建物の屋外側に向け、裏側金属外皮２を屋内側に向けるようにして施工することができる。

表側金属外皮１は、略平板状の板状部１０と、板状部１０の上端から後方に略垂直に突設された上突出片１１と、上突出片１１の先端から上方に向けて突出された上突条部１２と、板状部１０の下端から後方に略垂直に突設された下突出片１３と、下突出片１３の先端から下方に向けて突出された下突条部１４と、板状部１０の両側端から裏側金属外皮２側に向けて突設された連結片１５とを備えて形成されている。板状部１０としては、例えば、表面が凹凸のない平滑面に形成されたものなどが挙げられる。また、上突出片１１及び上突条部１２は、表側金属外皮１の幅方向（横方向）の略全長にわたって形成されており、上突条部１２は、側面視略上下逆Ｕ字状に形成されている。また、下突出片１３及び下突条部１４は、表側金属外皮１の幅方向の略全長にわたって形成されており、下突条部１４は、側面視略Ｕ字状に形成されている。また、連結片１５は、板状部１０の両側端から裏側金属外皮２側に向けて略垂直に突設された基部片１６と、基部片１６の先端から外側方に突設された前突条部１７と、前突条部１７の端部から裏側金属外皮２側に向けて突設された連結固定部１８とを備えて形成されている。連結片１５は、表側金属外皮１の上下方向（縦方向）の略全長にわたって形成されており、前突条部１７は、水平断面略倒Ｕ字状に形成されている。

裏側金属外皮２は、図２に示すように、略平板状の板状部２０と、板状部２０の上端から前方に略垂直に突設された上突出片２１と、板状部２０の下端から前方に略垂直に突設された下突出片２３と、板状部２０の両側端から表側金属外皮１側に向けて突設された連結片２５とを備えて形成されている。板状部２０としては、例えば、表面が凹凸のない平滑面に形成されたものなどが挙げられる。また、上突出片２１は、裏側金属外皮２の幅方向（横方向）の略全長にわたって形成されている。また、下突出片２３は、裏側金属外皮２の幅方向の略全長にわたって形成されている。また、連結片２５は、板状部２０の両側端から外側方に突設された後突条部２７と、後突条部２７の端部から表側金属外皮１側に向けて突設された連結固定片２８とを備えて形成されている。連結片２５は、裏側金属外皮２の上下方向（縦方向）の略全長にわたって形成されており、後突条部２７は、水平断面略倒Ｕ字状に形成されている。

芯材３は、断熱性を有することが好ましく、さらに、防火性や耐火性を有するものであることが好ましい。具体的には、芯材３としては、ロックウールやグラスウールなどの無機繊維材や、ウレタンフォームやフェノールフォームなどの樹脂発泡体等が挙げられる。芯材３は、上記無機繊維材や樹脂発泡体などを細長いブロック状（角棒状）に固めて形成されている。芯材３は、例えば、長さ３００〜１００００ｍｍ、幅３０〜１５０ｍｍ、厚み２０〜１２０ｍｍ、密度８０〜２００ｋｇ／ｍ^３に形成されているが、これに限定されるものではない。

補強材４は、図３に示すように、金属板を折り曲げ加工することにより細長い部材に形成されている。補強材４を形成するための金属板は、厚み０．３〜３．５ｍｍとすることができるが、これに限定されるものではない。また、補強材４の長さ寸法は、芯材３の長さ寸法と略同等に形成されている。補強材４は、矩形板状の固着片４ａと、固着片４ａの両方の長手端部に略垂直に突設した一対の対向する補強片４ｂ、４ｂとを備えて断面略Ｕ字状に形成されている。

耐火材５は、芯材３よりも高い耐火性能を有するものであって、例えば、硫酸カルシウム二水和物を主成分とする石膏や珪酸カルシウムなどを用いて矩形板状に形成されている。耐火材５の長手方向の寸法（縦方向の寸法）は、断熱パネルＡの長手方向の寸法と略同じであって、例えば、３００〜１００００ｍｍにすることができ、耐火材５の幅寸法（前後方向の寸法）は、断熱パネルＡの厚み寸法と略同じであって、例えば、幅３０〜１５０ｍｍにすることができ、耐火材５の厚みは、例えば、５〜５０ｍｍとすることができる。また、耐火材５は市販の石膏ボードを所定の大きさに切断して形成することができる。

連結部材６０は、図４に示すように、金属板を折り曲げ加工することにより形成された短寸部材（ピース状部材）に形成されている。連結部材６０を形成するための金属板は、厚み０．３〜３．５ｍｍとすることができるが、これに限定されるものではない。連結部材６０は、例えば、固定部６０ａと位置決め部６０ｂとが略垂直に連なって断面略Ｌ字状に形成することができる。固定部６０ａは位置決め部６０ｂよりも長く形成されており、固定部６０ａの長さＬ３は、断熱パネルＡの厚み寸法の半分よりもやや長く形成され、例えば、２０〜１００ｍｍに形成することができる。また、位置決め部６０ｂの長さＬ４は、耐火材５の幅寸法の半分程度の長さに形成され、例えば、５〜３０ｍｍに形成することができる。

断熱パネルＡはさらに結合具５０を備えている。図５に示すように、結合具５０は高ナットなどで形成することができる。結合具５０は丸棒状に形成されている。結合具５０の一端部は他の部分よりも径の大きな大径部５１が形成されており、この大径部５１には雌ねじ５２が形成されている。雌ねじ５２は結合具５０の大径部５１側の端面に開口して形成されている。雌ねじ５２は断熱パネルＡを取り付けるための固定具４５の雄ねじ４６が結合可能に形成されている。

そして、本実施の形態で用いる断熱パネルＡは、表側金属外皮１と裏側金属外皮２との間に芯材３、補強材４、耐火材５、結合具５０及び連結部材６０を設けて一体化することにより形成されている。

図６に示すように、芯材３には補強材４が設けられている。この場合、芯材３の前面（図６においては上面）又は後面（図６においては下面）と補強材４の固着片４ａの裏面（図６においては上面）とを接着すると共に、芯材３の各側面に補強材４の各補強片４ｂを添わせることによって、芯材３のほぼ全長にわたって補強材４が取り付けられている。補強片４ｂの高さ寸法（固着片４ａ側の基部から先端までの寸法）Ｌ１は、芯材３の厚み寸法Ｌ２よりも小さく形成されており、例えば、補強片４ｂの高さ寸法Ｌ１は、芯材３の厚み寸法Ｌ２の１／２から１／１０にすることができる。

また、図７（ａ）に示すように、表側金属外皮１に取り付ける補強材４には結合具５０が設けられている。結合具５０には一つの補強材４に対して一個又は複数個設けられる。一個の結合具５０が一つの補強材４に設けられる場合は、補強材４の長手方向の下端付近に設けることができる。複数個の結合具５０が一つの補強材４に設けられる場合は、補強材４の長手方向に沿って所定の間隔を介して並べて設けることができる。結合具５０は大径部５１が形成されていない方の端部が接合部５０１として形成されており、この接合部５０１が補強材４の固着片４ａと接合されている。接合部５０１は固着片４ａの表面とスタッド溶接等の溶接により接合されている。このように溶接により結合具５０と補強材４０とを接合するため、接着剤で接合する場合に比べて、強固に結合具５０と補強材４０とを接合することができる。結合具５０は固着片４ａの平坦な裏面に対して略垂直に突出して設けられている。上記のように補強材４は芯材３に取り付けられるため、この芯材３に結合具５０が埋まっている。結合具５０はその略全体が芯材３に埋まっているが、図７（ｂ）に示すように、大径部５１の端面に対応する位置において芯材３には孔部３１が形成されている。そして、この孔部３１は芯材３の表面（長手面）に開口しており、この孔部３１の開口により雌ねじ５２の開口が芯材３の外から見えるように露出されている。

補強材４を設けた複数本の芯材３は、図８に示すように、裏面を対向させた表側金属外皮１と裏側金属外皮２との間に配置されて、表側金属外皮１と裏側金属外皮２との間に充填される。この場合、芯材３及び補強材４は、その長手方向が断熱パネルＡの長手方向（縦方向）と略平行となるように配置される。また、隣り合う芯材３、３は側面同士を密着して配置されているが、隣り合う芯材３、３の各々に設けた補強材４は逆向きにして配置される。すなわち、補強材４の固着片４ａの表面（芯材３が接着された面とは反対側の面）が表側金属外皮１の裏面側に向けられた芯材３と、補強材４の固着片４ａの表面が裏側金属外皮２の裏面側に向けられた芯材３とが、断熱パネルＡの短手方向（横方向）に交互に並んで配置される。尚、以下の説明においては、補強材４の固着片４ａの表面が表側金属外皮１の裏面側に向けられた芯材３を芯材３ａといい、補強材４の固着片４ａの表面が裏側金属外皮２の裏面側に向けられた芯材３を芯材３ｂという。

本実施形態では、図８に示すように、断熱パネルＡの短手方向（横方向）において、７本の芯材３が配置されており、断熱パネルＡの一方の側端部から断熱パネルＡの他方の側端部にかけて、芯材３ｂ、芯材３ａ、芯材３ｂ、…芯材３ｂ、芯材３ａ、芯材３ｂという順に並んで配置されている。すなわち、本実施形態では、補強材４が、断熱パネルＡの一方の側端部から断熱パネルＡの他方の側端部にかけて、裏側金属外皮２と芯材３との間、表側金属外皮１と芯材３との間、裏側金属外皮２と芯材３との間、…裏側金属外皮２と芯材３との間、表側金属外皮１と芯材３との間、裏側金属外皮２と芯材３との間という順に並んで配置されている。

表側金属外皮１と裏側金属外皮２との間に配置される補強材４のうち、その一部は表側金属外皮１に取り付けられ、他の一部は裏側金属外皮２に取り付けられる。補強材４はその固着片４ａを表側金属外皮１の芯材３側の面又は裏側金属外皮２の芯材３側の面と接着等して固定される。表側金属外皮１に取り付けられる補強材４には結合具５０が設けられている。裏側金属外皮２に取り付けられる補強材４には結合具５０が設けられていない。そして、上記のように、結合具５０が埋められた芯材３ａには孔部３１が設けられているが、この孔部３１が開口する芯材３ａの表面が裏側金属外皮２の裏面（内側面）に接着される。また、孔部３１の開口に対応する位置には、裏側金属外皮２を厚み方向で貫通する挿入孔２６が設けられている。挿入孔２６は断熱パネルＡを取り付けるための固定具４５が挿入可能に形成されている。

耐火材５は、断熱パネルＡの四辺の周端部の略全長にわたって設けられている。断熱パネルＡの上端部においては、表側金属外皮１の上突出片１１及び上突条部１２並びに裏側金属外皮２の上突出片２１と、芯材３の上端面との間に耐火材５が設けられている。この場合、上突出片１１、２１の下面と耐火材５の上面とが接着され、芯材３の上端面と耐火材５の下面とは非接着で当接している。断熱パネルＡの下端部においては、表側金属外皮１の下突出片１３及び下突条部１４並びに裏側金属外皮２の下突出片２３と、芯材３の下端面との間に耐火材５が設けられている。この場合、下突出片１３、２３の上面と耐火材５の下面とが接着され、芯材３の下端面と耐火材５の上面とは非接着で当接している。断熱パネルＡの側端部においては、表側金属外皮１の連結片１５及び裏側金属外皮２の連結片２５と、断熱パネルＡの最も側端位置に設けられた芯材３の外側端面との間に耐火材５が設けられている。この場合、連結片１５、２５の裏面と耐火材５の外側面とが接着され、芯材３の外側面と耐火材５の内側面とが接着されている。

連結部材６０は、断熱パネルＡの両側端部に複数個ずつ設けられている。例えば、断熱パネルＡの各側端部の上部と略中央部と下部とに連結部材６０が設けられ、複数の連結部材６０は所定の間隔を介して表側金属外皮１及び裏側金属外皮２の側端部に沿って並設されている。また、連結部材６０の固定部６０ａは、断熱パネルＡの側端部に設けた耐火材５の内側面と、この耐火材５に隣接する芯材３（芯材３ｂ）の外側面との間に配置されている。また、連結部材６０の位置決め部６０ｂは、図２（ｃ）に示すように、断熱パネルＡの側端部に設けた耐火材５の後面と裏側金属外皮２の裏面（内面）との間に配置されている。尚、図２（ｄ）に示すように、連結部材６０の位置決め部６０ｂは、断熱パネルＡの側端部に設けた耐火材５の前面と表側金属外皮１の裏面（内面）との間に配置されていてもよい。位置決め部６０ｂが耐火材５の前面又は後面に係止されることにより、連結部材６０の位置決めが容易に行える。尚、耐火材５を表側金属外皮１と裏側金属外皮２との間に設ける前に、予め連結部材６０を耐火材５に接着等して設けておいてもよい。

本実施の形態の断熱パネルＡは、連結部材６０により表側金属外皮１と裏側金属外皮２とが連結されている。すなわち、表側金属外皮１の側端部に設けた連結片１５の連結固定部１８と連結部材６０の固定部６０ａとがビス等の固着具３０で結合されると共に、裏側金属外皮２の側端部に設けた連結片２５と連結部材６０の固定部６０ａとがビス等の固着具３０で結合されることによって、連結部材６０及び固着具３０により一方の金属外皮（表側金属外皮１）と他方の金属外皮（裏側金属外皮２）とが連結される。この場合、固着具３０は、連結固定部１８や連結片２５の外側面から耐火材５を貫通して連結部材６０の固定部６０ａに結合される。尚、上記では、断熱パネルＡの側端部に連結部材６０を設けた例を説明したが、これに限らず、断熱パネルＡの上端部や下端部に連結部材６０を設けてもよい。

また、断熱パネルＡの各部位の寸法は適宜設定することができる。例えば、断熱パネルＡの働き長さ（縦方向の寸法）は構造計算により安全性が確認された長さ以下にすることができ、断熱パネルＡの働き幅（横方向の寸法）は３００〜１２００ｍｍ、断熱パネルＡの厚みは５０〜１５０ｍｍ、連結部材６０の間隔は１００〜２０００ｍｍとすることができるが、これに限定されるものではない。

図１及び図９（ａ）〜（ｃ）には、本実施形態に係る断熱パネルＡの取付構造が示されている。この取付構造では、断熱パネルＡを壁下地３７に取り付けて形成されている。断熱パネルＡは、その複数枚を縦横に並設することによって、外壁等の壁を形成することができる。断熱パネルＡは、主に屋内側（室内側）からの作業で施工することができる。

壁下地３７としては、梁や柱などの建物の構造材３８に、鉄骨などの下地材３９を設けて形成されている。下地材３９は、例えば、長尺のＬ型アングルで形成される。この場合、下地材３９は、第一片３９１と第二片３９２とで断面Ｌ字状に形成されている。また、第一片３９１には厚み方向に貫通する固定孔３９３が一個又は複数個形成されている。

そして、図９（ａ）の場合は、第二片３９２の上面がＨ鋼などの構造材（梁など）３８の下面に溶接等により固定されることによって、下地材３９が構造材３８に取り付けられている。従って、第一片３９１は、構造材３８の下側において、第二片３９２の先端部から下方に突出して設けられる。この場合、断熱パネルＡを壁下地３７に取り付けるにあたっては、裏側金属外皮２の表面（外面）を第一片３９１の表面に接触させるようにして断熱パネルＡを配置する。このとき、断熱パネルＡの挿入孔２６及び孔部３１と下地材３９の固定孔３９３とを位置合わせする。この後、ボルト等の固定具４５を固定孔３９３と挿入孔２６及び孔部３１に屋内側から挿入し（差し込んで）、さらに固定具４５に設けた雄ねじ４６を断熱パネルＡの内部の結合具５０の雌ねじ５２に螺合する。このようにして固定具４５と結合具５０とを締め付けて結合することにより、断熱パネルＡを壁下地３７に固定して取り付けることができる。

図９（ｂ）は、上階と下階（例えば一階と二階）の境界における壁下地３７を示している。この場合、梁等の構造材３８の上に設けられた床板４８と、上記と同様の下地材３９とで壁下地３７が形成されている。下地材３９は床板４８に設けた埋込具４７に固定することによって、床板４８に取り付けられる。埋込具４７は下地材３９と同様にＬ型のアングルで形成することができ、床板４８の角部に埋め込まれて設けられている。埋込具４７の上面は床板４８の上面に露出している。そして、下地材３９の第二片３９２の下面を埋込具４７の上面に溶接等で接合することによって、下地材３９が床板４８に取り付けられる。この場合、第二片３９２は床板４８の端面（屋外側面）から突出するように配置される。また第一片３９１は埋込具４７の上面から鉛直上向きに突出している。このような場合、断熱パネルＡを壁下地３７に取り付けるにあたっては、裏側金属外皮２の表面（外面）を第一片３９１の表面に接触させるようにして断熱パネルＡを配置する。このとき、断熱パネルＡの孔部３１と下地材３９の固定孔３９３とを位置合わせする。また、断熱パネルＡの下端面を第二片３９２の上面に載せる。この後、ボルト等の固定具４５を固定孔３９３及び挿入孔２６及び孔部３１に屋内側から差し込み、さらに固定具４５に設けた雄ねじ４６を断熱パネルＡの内部の結合具５０の雌ねじ５２に螺合する。このようにして固定具４５と結合具５０とを締め付けて結合することにより、断熱パネルＡを壁下地３７に固定して取り付けることができる。

このように、本実施形態においては、表側金属外皮１に取り付けられた補強材４は、結合具５０及び固定具４５を介して壁下地３７に固定されている。従って、断熱パネルＡに強風等により負圧がかかって壁下地３７から剥離する方向の力が作用しても、表側金属外皮１を補強材４と結合具５０と固定具４５とにより壁下地３７に直接強固に連結して支持することができる。よって、表側金属外皮１と芯材３との剥離を生じにくくすることができ、また表側金属外皮１が壁下地３７から脱落しにくくすることができ、建物の壁下地３７と断熱パネルＡとの取り付け強度を向上させることができる。

１表側金属外皮
２裏側金属外皮
３芯材
４補強材
２６挿入孔
４６雄ねじ
５０結合具
５２雌ねじ
Ａ断熱パネル

Claims

表側金属外皮と裏側金属外皮との間に芯材が充填され、前記表側金属外皮と前記芯材との間に補強材が設けられた断熱パネルであって、
前記補強材は前記表側金属外皮に取り付けられ、
前記補強材と前記裏側金属外皮との間には結合具が設けられ、前記結合具は前記補強材に接合され、
前記裏側金属外皮には前記結合具に連結するための固定具が挿入可能な挿入孔が形成されていることを特徴とする断熱パネル。
前記固定具には雄ねじが形成され、前記結合具には前記雄ねじと結合可能な雌ねじが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の断熱パネル。
前記結合具は、溶接により前記補強材に接合されることを特徴とする請求項１又は２に記載の断熱パネル。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の断熱パネルを建物の壁下地に取り付けて形成される断熱パネルの取付構造であって、前記挿入孔から挿入された前記固定具が前記結合具に連結され、前記固定具が前記壁下地に取り付けられていることを特徴とする断熱パネルの取付構造。