JP6914613B2 - 外断熱構造 - Google Patents

Description

この発明は、既存建物の外壁などに施工可能な外断熱構造に関する。

この種の外断熱工法に係る発明として、例えば特許文献１には、建物に連続して取付けられる長尺のアルミ外装パネルにおいて、縦断面の一部に箱状部を形成し、この箱状部に通気兼通水孔、通気孔を形成し、外気と通気層を連通させ通気層内に外部の空気を出し入れすることにより、通気層内の水蒸気を外部に排出することができるようにした構成が開示されている。

特開２０００−３３６８９７号公報

しかし、上記した特許文献１記載の構成では、通気層内の換気が外気の状況に左右されてしまい、通気層内の換気をコントロールすることができなかった。例えば夏の暑い時期には通気層内を積極的に換気して排熱を促したり、冬の寒い時期には通気層内に蓄熱して保温効果を高めたり、といった切り替えができなかった。

そこで、本発明は、通気層内の換気をコントロールすることができ、季節や外気温に応じて排熱と蓄熱とを切り替えることにより、夏季の排熱効果と冬季の断熱効果を高めることができる外断熱構造を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

請求項１記載の発明は、外壁に固定された下地材と、前記下地材を介して取り付けられた外装材と、前記外装材の上端部を支持する上枠材と、前記外装材の下端部を支持する下枠材と、を備え、前記外壁と前記外装材との間に通気層が形成されており、前記通気層の上下部には、外気と連通する開口部と、温度変化によって形状が変化する金属材料からなる開閉手段と、前記開閉手段によって前記開口部を開閉する開閉部と、が設けられており、前記開閉手段が温度変化によって変位することでパネル状の前記開閉部がスライドし、自動的に前記開口部を開閉するように構成されており、前記外装材の正面が臨む方向を前方、その反対方向を後方としたときに、上部の前記開口部は後方に向けて開口しており、前記上枠材は、前記外装材の上端部から前面に回り込んで前記外装材を支持し、前記下枠材は、前記外装材の下端部から前面に回り込んで前記外装材を支持し、前記外装材の上端と前記上枠材との間、前記外装材の下端と前記下枠材との間、前記外装材の上端付近の前面と前記上枠材との間、前記外装材の下端付近の前面と前記下枠材との間には、気密材が弾性的に保持されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記した請求項１記載の発明の特徴点に加え、前記外壁の表面に、建築用断熱材からなる断熱層を設けたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記した請求項１または２のいずれかに記載の発明の特徴点に加え、前記外装材は、アルミ押出形材からなることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、上記した請求項１〜３のいずれかに記載の発明の特徴点に加え、複数の前記外装材が連設して配置されており、これら複数の前記外装材は気密材を介して接合されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、上記した請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明の特徴点に加え、前記気密材は弾性材で形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、上記した請求項１〜５のいずれかに記載の発明の特徴点に加え、前記下地材は、前記外壁に固定された固定金具と、前記外装材を支持するフレーム金具と、前記固定金具と前記フレーム金具とを接続する接続部材と、を備え、前記接続部材は、樹脂系材料またはゴム系材料で形成されたスペーサ材を介して前記固定金具または前記フレーム金具に接続されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、上記した請求項６記載の発明の特徴点に加え、前記接続部材は、間隔を設けて複数配置されている。

請求項１に記載の発明は上記の通りであり、下地材と外装材とによって通気層を形成するので、外断熱構造を乾式工法で施工することができる。よって、施工性が良く、短工期で施工することができる。また、既存の外壁にも容易に外断熱構造を施工することができる。また、通気層によって十分な通気が確保されるので、外壁面に発生する結露を押さえ、躯体の寿命を延ばすことができる。

また、通気層の上下部には外気と連通する開口部が設けられ、開口部を開閉する開閉部が設けられている。このような構成によれば、開閉部によって通気層内の換気を制御することで、季節や外気温に応じて通気層内の熱を排出するか、空気を滞留させて断熱効果を持たせるかを切り替えることができる。よって、夏は排熱して防暑効果を高め、冬は空気層にも断熱効果を持たせて防寒効果を高めることができる。

また、前記開閉部は、温度変化によって形状が変化する金属材料からなる開閉手段で開閉される。このような構成によれば、熱感知によって自動的に換気制御を行うことができる。例えば、夏の暑い時期には、日射により通気層が高温になることで知的金属材料が開閉部を開放し、通気層を換気することで排熱して防暑効果を高めることができる。また、冬の寒い時期には、知的金属材料が開閉部を閉鎖し、通気層内に空気を滞留させることで蓄熱して防寒効果を高めることができる。
しかも、機械に頼らず開閉部を開閉できるので、機械の不具合や劣化等の問題が生じず、メンテナンスも容易である。

また、請求項２に記載の発明は上記の通りであり、前記外壁の表面に、建築用断熱材からなる断熱層を設けた。このような構成によれば、断熱層によって外断熱性を高めることができる。また、建築用断熱材を使用することで施工性が良く、短工期で施工することができる。

また、請求項３に記載の発明は上記の通りであり、前記外装材は、アルミ押出形材からなる。このような構成によれば、簡便かつ短期間に気密性の高い外装材を形成することができる。また、デザインの自由度も広がり、意匠性に優れた外観とすることができる。

また、請求項４に記載の発明は上記の通りであり、複数の前記外装材が連設して配置されており、これら複数の前記外装材は気密材を介して接合されている。このような構成によれば、外装材の接合箇所から空気が漏れることを防止して、通気層の気密性を高めることができる。

また、前記外装材の端部を支持する枠材を備え、前記枠材は気密材を介して前記外装材を支持している。このような構成によれば、外装材の端部から空気が漏れることを防止して、通気層の気密性を高めることができる。

また、請求項５に記載の発明は上記の通りであり、前記気密材は弾性材で形成されている。このような構成によれば、乾式のパッキンを使用して気密性を確保できるので、施工性が良い。また、気密性の弾性力によって外装材を保持することもできる。

また、請求項６に記載の発明は上記の通りであり、前記下地材は、前記外壁に固定された固定金具と、前記外装材を支持するフレーム金具と、前記固定金具と前記フレーム金具とを接続する接続部材と、を備え、前記接続部材は、樹脂系材料またはゴム系材料で形成されたスペーサ材を介して前記固定金具または前記フレーム金具に接続されている。このような構成によれば、熱伝導率の低い樹脂系材料またはゴム系材料で形成されたスペーサ材を介して固定金具とフレーム金具とを接続しているので、フレーム金具と接続部材から伝達する熱を抑制して冷橋を防ぐことができる。

また、請求項７に記載の発明は上記の通りであり、接続部材は、間隔を設けて複数配置されている。このような構成によれば、接続部材によって通気層が遮断されず、連続した空間が形成されるので、通気層の上下部のみに開閉部を設ければよく、コストの削減を図ることができる。

外断熱構造の縦断面図（中間部省略）である。 外断熱構造の上部を示す縦断面図である。 外断熱構造の下部を示す縦断面図である。 （ａ）外断熱構造の横断面図、（ｂ）（ａ）の一部を拡大した図である。 （ａ）外断熱構造の縦断面図、（ｂ）外断熱構造の正面図である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係る外断熱構造は、既存の外壁４０に施工可能なものであり、図１や図５に示すように、外壁４０の表面に設けられた断熱層２０と、外壁４０に固定された下地材１０と、下地材１０を介して取り付けられた外装材１７と、を備える。

断熱層２０は、外壁４０の表面を覆うものであり、板状断熱材や発泡断熱材が使用可能である。例えば発泡ウレタンフォームを使用することが好ましい。なお、断熱層２０は、建築用断熱材を使用してもよい。建築用断熱材としては、人造鉱物繊維材または発泡プラスチック材が好ましい。

下地材１０は、外装材１７を裏面側から支持するためのものであり、外装材１７の上部及び下部に対向するように所定の間隔で設けられている。この下地材１０は、図２及び図３に示すように、外壁４０に固定された固定金具１１と、外装材１７を支持するフレーム金具１２と、固定金具１１とフレーム金具１２とを接続する接続部材１３と、を備える。

固定金具１１は、断面Ｌ字形の長尺の金具であり、外壁４０の表面にボルトなどの固定具によって固定される。

フレーム金具１２は、断面Ｌ字形の長尺の金具であり、外装材１７を背面から支持している。このフレーム金具１２の前面には、ネジ１８によって外装材１７が固定される。

接続部材１３は、金属製の平板状の部材である。この接続部材１３は、後端側が固定金具１１に接続され、前端側がフレーム金具１２に接続されている。このように接続部材１３が設けられることで、フレーム金具１２が外壁４０よりも前方に突出した位置に固定されている。なお、この接続部材１３は、上下の空間を互いに閉ざさないように、例えば所定の間隔を設けて取り付けられている。

本実施形態においては、接続部材１３は、樹脂系材料またはゴム系材料で形成されたスペーサ材１４を介して固定金具１１に接続されている。このスペーサ材１４によって接続部材１３と固定金具１１とが直接的に接触しないように形成されており、冷橋を防止するようになっている。なお、接続部材１３とフレーム金具１２とを、樹脂系材料またはゴム系材料で形成されたスペーサ材１４を介して接続するようにしてもよい。

外装材１７は、アルミ押出形材からなるパネルであり、例えばスパンドレルなどのアルミ製化粧板である。スパンドレルを使用することで集熱効果を発揮することができる。また、アルマイト加工などの表面処理を施したり、色を濃色（ブラックなど）としたりすることで、更に集熱効果を高めることができる。

この外装材１７は、外壁４０と平行に配置されたパネル状の部材であり、外壁４０との間に所定の間隙を形成して取り付けられている。このため、外壁４０と外装材１７との間には上下に連通した空間が形成されており、この空間によって通気層２１が形成されている。

なお、外装材１７の上下端部は、図２及び図３に示すように、それぞれ上枠材２３と下枠材２７とによって支持されている。上枠材２３は、外装材１７の上端部から前面に回り込んで外装材１７を支持している。下枠材２７は、外装材１７の下端部から前面に回り込んで外装材１７を支持している。この上枠材２３及び下枠材２７は、第１の気密材３０及び第２の気密材３１を介して外装材１７を支持している。

すなわち、外装材１７の上端と上枠材２３との間、及び、外装材１７の下端と下枠材２７との間には、第１の気密材３０が設けられ、通気層２１の気密性が高められるようになっている。また、外装材１７の上端から前面に回り込んだ上枠材２３の内側、及び、外装材１７の下端から前面に回り込んだ下枠材２７の内側には、第２の気密材３１が設けられ、通気層２１の気密性が高められるようになっている。

ここで、上記した第１の気密材３０及び第２の気密材３１は弾性材で形成されている。例えば樹脂製やゴム製のパッキンである。このため、これら第１の気密材３０及び第２の気密材３１を取り付けた外装材１７を、上枠材２３及び下枠材２７に押し込むことで、外装材１７が上枠材２３及び下枠材２７によって弾性的に保持されるようになっている。

なお、特に図示しないが、左端に配置された外装材１７の左側端部や、右端に配置された外装材１７の右側端部も、上記した上枠材２３又は下枠材２７と同様の枠材によって、第１の気密材３０及び第２の気密材３１を介して支持されている。

また、本実施形態においては、図４（ａ）に示すように、複数の外装材１７が連設して配置されており、これら複数の外装材１７が隙間なく配置されて外壁４０の表面を覆っている。隣り合う外装材１７は、図４（ｂ）に示すように互いに係合している。

すなわち、一方の外装材１７は、下地材１０に固定される取付片１７ａと、取付片１７ａと隣り合うように形成された挿入溝１７ｂと、を備えている。取付片１７ａはフレーム金具１２の表面にネジ１８で固定される。挿入溝１７ｂは、他方の外装材１７の突出片１７ｃを挿入するためのものであり、挿入された突出片１７ｃと係合するようになっている。挿入された突出片１７ｃの先端付近には第３の気密材３２が設けられており、この第３の気密材３２が挿入溝１７ｂ内で取付片１７ａの表面に密接している。このように、隣り合う外装材１７は、互いに第３の気密材３２を介して接合されている。

ここで、上記した第３の気密材３２は弾性材で形成されている。例えば樹脂製やゴム製のパッキンである。このため、この第３の気密材３２を取り付けた突出片１７ｃを、挿入溝１７ｂに押し込むことで、突出片１７ｃが挿入溝１７ｂによって弾性的に保持されるようになっている。

上記したように、外装材１７の端部や接続部は気密材によって気密性が確保されており、通気層２１内の空気が外装材１７の端部や接続部から漏れないようになっている。

なお、通気層２１の上部は、図２等に示すように、上部カバー２２によって覆われている。また、通気層２１の下部は、図３等に示すように、下部カバー２６によって覆われている。これにより、上部カバー２２と下部カバー２６と外装材１７とで覆われた空間が形成されている。
また、この通気層２１の上下部には、外気と連通する開口部が設けられている。

具体的には、図２に示すように、上部カバー２２と外壁４０との間に上部開口形成部材２４が配置され、この上部開口形成部材２４には、外部と連通する上部開口部２４ａが形成されている。この上部開口部２４ａは、スリットを形成したパネル状の上部開閉部２４ｂで覆われている。この上部開閉部２４ｂは、知的金属材料からなる開閉手段２４ｃで開閉される。開閉手段２４ｃを構成する知的金属材料は、温度変化によって形状が変化するものであり、例えば形状記憶合金もしくはバイメタルを使用することができる。この開閉手段２４ｃは、形状記憶合金やバイメタルが温度変化によって変位することで、上部開閉部２４ｂをスライドさせ、気温によって自動的に上部開口部２４ａを開閉するようになっている。本実施形態においては、気温が低温（たとえば１２℃以下）になったとき全閉状態になり、気温が高温（たとえば１８℃以上）になったとき全開状態となる。

また、図３に示すように、下部カバー２６と外装材１７との間に下部開口形成部材２８が配置され、この下部開口形成部材２８には、外部と連通する下部開口部２８ａが形成されている。この下部開口部２８ａは、スリットを形成したパネル状の下部開閉部２８ｂで覆われている。この下部開閉部２８ｂは、知的金属材料からなる開閉手段２８ｃで開閉される。開閉手段２８ｃを構成する知的金属材料は、温度変化によって形状が変化するものであり、例えば形状記憶合金もしくはバイメタルを使用することができる。この開閉手段２８ｃは、形状記憶合金やバイメタルが温度変化によって変位することで、下部開閉部２８ｂをスライドさせ、気温によって自動的に下部開口部２８ａを開閉するようになっている。本実施形態においては、気温が低温（たとえば１２℃以下）になったとき全閉状態になり、気温が高温（たとえば１８℃以上）になったとき全開状態となる。

このような構成によれば、気温が上昇すると上部開口部２４ａ及び下部開口部２８ａが自動的に開くので、通気層２１内の換気を行うことができる。例えば、下部開口部２８ａから新鮮な空気を取り入れるとともに、上部開口部２４ａから暖められた空気を排出することで、通気層２１内に熱が籠って温度が上昇することを防止できる。

また、気温が下降すると上部開口部２４ａ及び下部開口部２８ａが自動的に閉じるので、通気層２１内に暖かい空気層を形成して断熱効果を得ることができる。すなわち、上記したように集熱効果の高い外装材１７を使用することで通気層２１内の空気が太陽光などで暖められ、この暖められた空気によって外壁４０の外側に空気層が形成されるので、空気層による保温効果を得ることができる。

なお、下枠材２７には、図３に示すように、下枠材２７内に入り込んだ水を外部へ排出するための水抜き孔２７ａを設けてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、下地材１０と外装材１７とによって通気層２１を形成するので、外断熱構造を乾式工法で施工することができる。よって、施工性が良く、短工期で施工することができる。また、既存の外壁４０にも容易に外断熱構造を施工することができる。また、通気層２１によって十分な通気が確保されるので、外壁４０面に発生する結露を押さえ、躯体の寿命を延ばすことができる。

また、通気層２１の上下部には外気と連通する上部開口部２４ａ及び下部開口部２８ａが設けられ、上部開口部２４ａ及び下部開口部２８ａを開閉する上部開閉部２４ｂ及び下部開閉部２８ｂが設けられている。このような構成によれば、上部開閉部２４ｂ及び下部開閉部２８ｂによって通気層２１内の換気を制御することで、季節や外気温に応じて排熱するか空気を滞留させて保温させるかを切り替えることができる。よって、夏は排熱して防暑効果を高め、冬は空気を保温させて断熱効果を高めることができる。

また、上部開閉部２４ｂ及び下部開閉部２８ｂは、知的金属材料からなる開閉手段２４ｃ，２８ｃで開閉される。このような構成によれば、熱感知によって自動的に換気制御を行うことができる。例えば、夏の暑い時期には、日射により通気層２１が高温になることで知的金属材料が開閉部を開放し、通気層２１を換気することで排熱して防暑効果を高めることができる。また、冬の寒い時期には、知的金属材料が開閉部を閉鎖し、通気層２１内に空気を滞留させることで温まった空気を逃さず防寒効果を高めることができる。

しかも、機械に頼らず上部開閉部２４ｂ及び下部開閉部２８ｂを開閉できるので、機械の不具合や劣化等の問題が生じず、メンテナンスも容易である。

また、外壁４０の表面に、建築用断熱材からなる断熱層２０を設けた。このような構成によれば、断熱層２０によって外断熱性を高めることができる。また、建築用断熱材を使用することで施工性が良く、短工期で施工することができる。

また、外装材１７は、アルミ押出形材からなる。このような構成によれば、簡便かつ短期間に気密性の高い外装材１７を形成することができる。また、デザインの自由度も広がり、意匠性に優れた外観とすることができる。

また、複数の外装材１７が連設して配置されており、これら複数の外装材１７は第３の気密材３２を介して接合されている。このような構成によれば、外装材１７の接合箇所から空気が漏れることを防止して、通気層２１の気密性を高めることができる。

また、外装材１７の端部を支持する上枠材２３及び下枠材２７を備え、上枠材２３及び下枠材２７は第１の気密材３０及び第２の気密材３１を介して外装材１７を支持している。このような構成によれば、外装材１７の端部から空気が漏れることを防止して、通気層２１の気密性を高めることができる。

また、これらの気密材は弾性材で形成されている。このような構成によれば、乾式のパッキンを使用して気密性を確保できるので、施工性が良い。また、気密性の弾性力によって外装材１７を保持することもできる。

また、下地材１０は、外壁４０に固定された固定金具１１と、外装材１７を支持するフレーム金具１２と、固定金具１１とフレーム金具１２とを接続する接続部材１３と、を備え、接続部材１３は、樹脂系材料またはゴム系材料で形成されたスペーサ材１４を介して固定金具１１またはフレーム金具１２に接続されている。このような構成によれば、熱伝導率の低い樹脂系材料またはゴム系材料で形成されたスペーサ材１４によって、固定金具１１とフレーム金具１２とを接続しているので、フレーム金具１２と接続部材１３から伝達する熱を抑制して冷橋を防ぐことができる。

また、接続部材１３は、間隔を設けて複数配置されている。このような構成によれば、接続部材１３によって通気層２１が遮断されず、連続した空間が形成されるので、通気層２１の上下部のみに開閉部を設ければよく、コストの削減を図ることができる。

１０ 下地材
１１ 固定金具
１２ フレーム金具
１３ 接続部材
１４ スペーサ材
１７ 外装材
１７ａ 取付片
１７ｂ 挿入溝
１７ｃ 突出片
１８ ネジ
２０ 断熱層
２１ 通気層
２２ 上部カバー
２３ 上枠材
２４ 上部開口形成部材
２４ａ 上部開口部
２４ｂ 上部開閉部
２４ｃ 開閉手段
２６ 下部カバー
２７ 下枠材
２７ａ 水抜き孔
２８ 下部開口形成部材
２８ａ 下部開口部
２８ｂ 下部開閉部
２８ｃ 開閉手段
３０ 第１の気密材
３１ 第２の気密材
３２ 第３の気密材
４０ 外壁

Claims (7)

1. 外壁に固定された下地材と、
   前記下地材を介して取り付けられた外装材と、
   前記外装材の上端部を支持する上枠材と、
   前記外装材の下端部を支持する下枠材と、
   を備え、
   前記外壁と前記外装材との間に通気層が形成されており、
   前記通気層の上下部には、外気と連通する開口部と、温度変化によって形状が変化する金属材料からなる開閉手段と、前記開閉手段によって前記開口部を開閉する開閉部と、が設けられており、
   前記開閉手段が温度変化によって変位することでパネル状の前記開閉部がスライドし、自動的に前記開口部を開閉するように構成されており、
   前記外装材の正面が臨む方向を前方、その反対方向を後方としたときに、上部の前記開口部は後方に向けて開口しており、
   前記上枠材は、前記外装材の上端部から前面に回り込んで前記外装材を支持し、
   前記下枠材は、前記外装材の下端部から前面に回り込んで前記外装材を支持し、
   前記外装材の上端と前記上枠材との間、前記外装材の下端と前記下枠材との間、前記外装材の上端付近の前面と前記上枠材との間、前記外装材の下端付近の前面と前記下枠材との間には、弾性材で形成された気密材が設けられており、前記外装材が前記気密材を介して前記上枠材及び前記下枠材によって弾性的に保持されていることを特徴とする、外断熱構造。
2. 前記外壁の表面に、建築用断熱材からなる断熱層を設けたことを特徴とする、請求項１記載の外断熱構造。
3. 前記外装材は、アルミ押出形材からなることを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載の外断熱構造。
4. 複数の前記外装材が連設して配置されており、これら複数の前記外装材は気密材を介して接合されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の外断熱構造。
5. 前記気密材は弾性材で形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の外断熱構造。
6. 前記下地材は、前記外壁に固定された固定金具と、前記外装材を支持するフレーム金具と、前記固定金具と前記フレーム金具とを接続する接続部材と、を備え、
   前記接続部材は、樹脂系材料またはゴム系材料で形成されたスペーサ材を介して前記固定金具または前記フレーム金具に接続されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の外断熱構造。
7. 前記接続部材は、間隔を設けて複数配置されていることを特徴とする、請求項６記載の外断熱構造。

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