JP7360759B1 - 断熱用ワッシャーおよび断熱構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 台風などの強風によって屋根や壁の断熱材にかかる強力な浮力を緩衝することで、前記断熱材やビスの破損を防止することのできる、断熱用ワッシャーおよび断熱構造体を提供する。【解決手段】 断熱材３を締結固定するために用いられる断熱用ワッシャー２であって、円盤状に形成された座金部２１１および座金部２１１の中央位置下方に形成されて底部にビス挿通孔２１４を備えた中空収容部２１２を有するワッシャー本体２１と、ビス挿通孔２１４に挿通可能な外径とビス４を挿通可能な内径とを有する筒状に形成されているとともに上端部がビス挿通孔２１４より大径に拡開されているビス受け部材２２とを有しており、ビス受け部材２２は、ビス挿通孔２１４に挿通された際に、ワッシャー本体２１に対して軸線方向に移動可能でかつ半径方向に揺動可能とする遊嵌部２２２を有する。【選択図】 図５

Description

本発明は、断熱材の締結固定において、断熱効果を高めるとともにヒートブリッジ現象の発生を抑えることにより結露を防止することのできる、断熱用ワッシャーおよび断熱構造体に関するものである。

寒冷地における建築物の壁や屋根には断熱材が張られており、建築物内を温暖に維持するための様々な工夫がなされているが、建築物内と外部との気温差の影響によりヒートブリッジ現象という問題が存在している。このヒートブリッジ現象とは、断熱された建物の屋根や外壁等に部分的に熱を伝えやすい物や状態がある場合において、その部分から橋を渡るように熱が出入りする現象をいい、結露や着霜の原因となっている。

例えば屋根の断熱構造において、平ワッシャーにビスを挿通することにより断熱材をデッキプレート等に固定する構造では、ビスを介して外熱が伝わってヒートブリッジ現象が発生し、結露等を生じている。

このような問題に対し、出願人は、特許第４２０８０９５号公報において、ヒートブリッジ現象による結露の発生を効果的に抑制し、取り付け作業が極めて簡単でありながら耐風圧効果が高く、繰り返しの振動や熱膨張収縮によるひずみにも対応し得る断熱用ワッシャーおよびこれを用いた断熱構造体を提案し、特許権を得ている（特許文献１）。

特許第４２０８０９５号公報

ところで近年、異常気象の影響により自然災害が多発する傾向にあり、これまでに経験のない強風を伴う台風が発生することもある。このような想定を超える強風は屋根や壁にも想定外の浮力を及ぼし、断熱材やこれを固定するビスなどを破損するおそれがある。よって、可能な限り、そのような巨大な台風にも耐えうる断熱材固定用ワッシャーが求められている。

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、台風などの強風によって屋根や壁の断熱材にかかる強力な浮力を緩衝することで、前記断熱材やビスの破損を防止することのできる、断熱用ワッシャーおよび断熱構造体を提供することを目的としている。

本発明に係る断熱用ワッシャーは、断熱材にかかる強力な浮力を緩衝して、前記断熱材やビスの破損を防ぐという課題を解決するために、断熱材を締結固定するために用いられる断熱用ワッシャーであって、円盤状に形成された座金部および前記座金部の中央位置下方に形成されて底部にビス挿通孔を備えた中空収容部を有するワッシャー本体と、前記ビス挿通孔に挿通可能な外径とビスを挿通可能な内径とを有する筒状に形成されているとともに上端部が前記ビス挿通孔より大径に拡開されているビス受け部材とを有しており、前記ビス受け部材は、前記ビス挿通孔に挿通された際に、前記ワッシャー本体に対して軸線方向に移動可能でかつ半径方向に揺動可能とする遊嵌部を有する。

また、本発明の一態様として、ビス受け部材がワッシャー本体のビス挿通孔から抜け落ちるのを防ぐという課題を解決するために、前記ビス受け部材は、下端部に前記ビス挿通孔の内径より大径に拡開された抜け防止用返し部が形成されていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、ワッシャー本体を介したヒートブリッジ現象による熱の出入りを抑えるという課題を解決するために、前記座金部および／または前記中空収容部の側面には、複数個の熱伝導低減孔が形成されていてもよい。

本発明に係る断熱構造体は、断熱材にかかる強力な浮力を緩衝して、前記断熱材やビスの破損を防ぐという課題を解決するために、前記断熱用ワッシャーを用いた建築物の断熱構造体であって、ワッシャー嵌入穴を有する断熱材と、前記ワッシャー嵌入穴に中空収容部を埋設させた前記断熱用ワッシャーと、前記中空収容部の前記ビス挿通孔に遊嵌された前記ビス受け部材に挿通して前記断熱材を前記建築物に固定するビスと、前記ビスの頭部を覆うように前記中空収容部に充填される充填用断熱材とを有する。

本発明によれば、台風などの強風によって屋根や壁の断熱材にかかる強力な浮力を緩衝することで、前記断熱材やビスの破損を防止することができる。

本発明に係る断熱構造体の一実施形態を示す断面図である。 本実施形態の断熱用ワッシャーを示す正面図である。 本実施形態の断熱用ワッシャーを示す平面図である。 本実施形態の断熱用ワッシャーを示す側面図である。 本実施形態の断熱用ワッシャーを示す断面図である。 本実施形態におけるワッシャー本体に対してビス受け部材が軸線方向に移動しかつ半径方向に揺動する状態を示す模式図である。 長い中間収容部を備えた他の実施形態の断熱用ワッシャーを示す断面図である。 短い中間収容部を備えた他の実施形態の断熱用ワッシャーを示す断面図である。 座金部および中空収容部に熱伝導低減孔を有さない他の実施形態の断熱用ワッシャーを示す断面図である。 ビス受け部材に抜け防止用返し部を有さない他の実施形態の断熱用ワッシャーを示す断面図である。

以下、本発明に係る断熱用ワッシャーおよび断熱構造体の一実施形態について図面を用いて説明する。

本実施形態の断熱構造体１は、建築物の屋根や壁等に採用される断熱構造であって、図１に示すように、断熱用ワッシャー２と、断熱性能を有する板状の断熱材３と、前記断熱用ワッシャー２を介して断熱材３を固定するビス４と、前記ビス４の頭部４１を覆い断熱性能を高める充填用断熱材５とを有しており、本実施形態では、その上にアスファルトルーフィングなどからなる防水層６を貼設することにより断熱性能の高い屋根としたものである。以下、各構成の詳細について説明する。

本実施形態の断熱用ワッシャー２は、断熱材３を建築物に締結固定するために用いられるワッシャーであって、図２乃至図６に示すように、断熱材３を押さえるワッシャー本体２１と、このワッシャー本体２１を軸線方向に移動可能でかつ半径方向に揺動可能に支持するビス受け部材２２とを有する。

ワッシャー本体２１は、断熱材３を建築物に押止する部材であり、円盤状に形成された座金部２１１と、この座金部２１１の中央位置下方に形成された中空収容部２１２とを有する。

座金部２１１は、断熱材３を押止する部分であり、円盤状に形成されている。座金部２１１の直径は、特に限定されるものではないが、本実施形態では約６０ｍｍ～１２０ｍｍに形成されている。

また、座金部２１１には、断熱用ワッシャー２を介したヒートブリッジ現象による熱の出入りを抑制するために、複数個の熱伝導低減孔２１３が形成されている。つまり、座金部２１１に設ける熱伝導低減孔２１３は、外気側との接する表面積を減らすことで座金部２１１を介した熱の出入りを抑制するというものである。本実施形態では、図３に示すように、座金部２１１の外周縁と中央の中空収容部２１２との約中間位置を通る円の上に、直径約１５ｍｍの熱伝導低減孔２１３が６個、等間隔（６０度間隔毎）に形成されている。

中空収容部２１２は、ビス４の頭部４１および充填用断熱材５を収容する部分であり、座金部２１１の中央位置下方に形成されている。本実施形態における中空収容部２１２は、直径約１５ｍｍ～３０ｍｍ、長さ約２０ｍｍ～８０ｍｍの底部のある筒状に形成されており、底部の中心にはビスを挿通可能なビス挿通孔２１４を備えている。

また、中空収容部２１２の側面には、座金部２１１と同様、ヒートブリッジ現象による熱の出入りを抑えるため熱伝導低減孔２１３が複数個形成されている。つまり、中空収容部２１２の熱伝導低減孔２１３は、断面積を狭くすことで座金部２１１とビス４との間の熱の移動を抑制するというものである。本実施形態では、図４および図５に示すように、直径約８ｍｍの熱伝導低減孔２１３が、縦方向に１個または縦方向に２個を周方向に６０度毎に交互に形成されている。

なお、本実施形態において座金部２１１と中空収容部２１２は、一体的に形成されているが、別体として形成し、係合させてワッシャー本体２１を構成してもよい。また、中空収容部２１２は、図７および図８に示すように、本実施形態より長さを長くしてもよく、逆に短くしてもよい。さらに、座金部２１１および中空収容部２１２の熱伝導低減孔２１３の直径や個数、配置は、特に限定されるものではなく、熱伝導低減孔２１３を形成したことにより抑制される出入りする熱量と低下する強度とのバランスにより適宜選択してもよく、座金部２１１や中空収容部２１２のいずれか、または図９に示すように両方に、熱伝導低減孔２１３を有さない構成としてもよい。

次に、ワッシャー本体２１を軸線方向に移動可能でかつ半径方向に揺動可能とするための、ビス受け部材２２について説明する。

ビス受け部材２２は、ビス４の頭部４１を受ける部材であり、かつビス４により締結固定されたワッシャー本体２１を軸線方向に移動可能でかつ半径方向に揺動可能に支持するためのものである。本実施形態におけるビス受け部材２２は、図５に示すように、上端部のビス受け部２２１と、中間部の遊嵌部２２２と、下端部の抜け防止用返し部２２３とにより構成されている。

ビス受け部２２１は、ビス４の頭部４１を受ける部分であり、かつビス受け部材２２がビス挿通孔２１４を抜け落ちないようにするための部分である。本実施形態におけるビス受け部２２１は、ビス受け部材２２の上端部をビス挿通孔２１４より大径に拡開させることにより形成されている。また、中心にはビス４を挿通可能な孔を備え、筒状に形成された遊嵌部２２２に連続して徐々に縮径するように形成されている。この縮径した部分は、図１に示すように、ビス４の頭部４１を嵌め入れる窪みとなり、ビス４が孔の中心を挿通するように構成されている。

遊嵌部２２２は、図６に示すように、ビス４で締結固定されたワッシャー本体２１を軸線方向に移動可能でかつ半径方向に揺動可能にする部分である。つまり、遊嵌部２２２は、ビス挿通孔２１４に挿通可能な外径とビス４を挿通可能な内径とを有する筒状に形成されている。そして遊嵌部２２２は、ワッシャー本体２１が軸線方向に移動や半径方向に揺動したときにビス受け部材２２がビス挿通孔２１４から抜け落ちない程度の長さを備えている。また、遊嵌部２２２の外周面は、ワッシャー本体２１が半径方向に揺動し易いように、上端部のビス受け部２２１から連続して徐々に縮径しており、滑らかな湾曲状に形成されている。

抜け防止用返し部２２３は、ビス受け部材２２が軸線方向への移動した際にビス挿通孔２１４から抜け落ちるのを防止するものであり、下端部においてビス挿通孔２１４の内径より大径に拡開されている。抜け防止用返し部２２３の外周面は、ワッシャー本体２１に対して半径方向に揺動し易いように、遊嵌部２２２から連続して徐々に拡開しており、滑らかな湾曲状に形成されている。

なお、本実施形態における抜け防止用返し部２２３は、下端部の全周にわたって拡開されているが、抜け防止効果が発揮できるのであれば、下端部の一部または複数箇所のみを拡開させた形状でもよい。また、防水層６などによって、ワッシャー本体２１の軸線方向への移動量が少なく、断熱材３が風圧により浮き上がったとしても、ビス受け部材２２の下端部がビス挿通孔２１４から抜け落ちるおそれのない場合には、図１０に示すように、抜け防止用返し部２２３のない構成にしてもよい。

次に、断熱構造体１の他の構成について説明する。

断熱材３は、建築物を覆って内と外の断熱をするためのものであり、本実施形態では、硬質ウレタンフォームからなる板材により構成されている。また、断熱材３は、断熱用ワッシャー２を取り付ける部分に中空収容部２１２を嵌入可能なワッシャー嵌入穴３１が形成されている。この断熱材３は、図１に示すように、前記ワッシャー嵌入穴３１がデッキプレート７の上に配置されるように載置される。

なお、断熱材３は、硬質ウレタンフォームに限定されるものではなく、ポリスチレンフォームやフェノールフォームなどの発泡プラスチック系の板材などから適宜選択してもよい。

ビス４は、断熱用ワッシャー２を介して断熱材３を締結固定するためのファスナーであり、頭部４１は中空収容部２１２に収容可能な大きさを有しており、断熱材３を貫通してデッキプレート７に締結可能な長さを備えている。このビスは、図１に示すように、前記断熱材３に設けられた断熱用ワッシャー２のビス受け部材２２に挿入され、断熱材３を貫通させてデッキプレート７に締結されている。

なお、ビス４の種類（頭部４１の形状）は、特に限定されるものではなく、六角ネジやタッピンねじ、六角レンチ穴を有するねじなどから適宜選択してもよい。

充填用断熱材５は、ビス４を介したヒートブリッジ現象による熱の出入りを抑制して断熱性能を高めるための部材であり、本実施形態では、断熱材３と同じ素材である硬質ウレタンフォームによって、中空収容部２１２の内径にほぼ等しい外径の円柱状に形成されている。この充填用断熱材５は、図１に示すように、ビス４の頭部４１を覆うように中空収容部２１２に嵌め入れて充填される。これにより、ビス４に対して外気が直接的に触れるのを防ぎ、ビス４を介した熱の出入りが抑制される。

なお、充填用断熱材５は、硬質ウレタンフォームに限定されるものではなく、ポリスチレンフォームやフェノールフォームなどの発泡プラスチック系の板材などから適宜選択してもよい。

次に、本実施形態の断熱用ワッシャー２および断熱構造体１における各構成の作用について説明する。

断熱構造体１において、断熱用ワッシャー２は、図１に示すように、中空収容部２１２を断熱材３のワッシャー嵌入穴３１に嵌め入れるように断熱材３に設置される。ビス４は、断熱材３を貫通してデッキプレート７に締結固定されている。これにより、座金部２１１が、断熱材３をデッキプレート７側に押止している。

また、中空収容部２１２には充填用断熱材５が充填されているため、外気とビス４とが直接的に接することが防がれている。よって、ビス４を介したヒートブリッジ現象による熱の出入りを抑制することができる。また、座金部２１１と中空収容部２１２の側面に形成された複数個の熱伝導低減孔２１３によりワッシャー本体２１を介したヒートブリッジ現象の抑制ができる。

このように、本実施形態の断熱構造体１では、単に断熱材３をデッキプレート７に締結固定するのみならず、ヒートブリッジ現象が抑制され、高い断熱性能が得られる。

また、断熱材３が風圧による浮力を受けると、それによりビス４は張力を受ける。ここで、ビス４に対してワッシャー本体２１の動きに余裕が無い場合は、ワッシャー本体２１に係る力がビス４に直接的に伝わり、ビス４が破損するおそれがある。これに対し、本実施形態におけるワッシャー本体２１は、図６に示すように、ビス受け部材２２の遊嵌部２２２によって、軸線方向への移動が可能であり、また半径方向にも揺動することが可能である。これによりビス４に対してワッシャー本体２１が動ける余裕があり、ビス４や断熱材３にかかる衝撃を和らげることができ、前記ビス４や前記断熱材３の破損を防ぐことができる。

また、浮力によりワッシャー本体２１が大きく浮き上がろうとしても、ビス受け部材２２の下端部に抜け防止用開始部２２３が形成されているため、ビス受け部材２２がビス挿通孔２１４から抜け落ちることはなく、ワッシャー本体２１との一体性を保つことができる。

以上のような本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
１．ワッシャー本体２１がビス受け部材２２に対して軸線方向に移動したり、半径方向に揺動することにより強風による強力な浮力による衝撃を緩衝し、ビス４や断熱材３の破損を防止することができる。
２．抜け防止用返し部２２３によって、ビス受け部材２２がビス挿通孔２１４から抜け落ちるのを防ぐことができる。
３．座金部２１１や中空収容部２１２の側面に設けられた複数個の熱伝導低減孔２１３によって、ヒートブリッジ現象が抑制され、結露や着霜を防止することができる。
４．中空収容部２１２に充填用断熱材５を充填することで、断熱性能がより高められ、ビス４を介したヒートブリッジ現象を抑制することができる。

なお、本発明に係る断熱用ワッシャー２および断熱構造体１は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、本実施形態では、断熱材３を防水層６で覆っているが、その上にトタンなどの表装材を設けてもよい。

１ 断熱構造体
２ 断熱用ワッシャー
３ 断熱材
４ ビス
５ 充填用断熱材
６ 防水層
７ デッキプレート
２１ ワッシャー本体
２２ ビス受け部材
３１ ワッシャー嵌入穴
４１ 頭部
２１１ 座金部
２１２ 中空収容部
２１３ 熱伝導低減孔
２１４ ビス挿通孔
２２１ ビス受け部
２２２ 遊嵌部
２２３ 抜け防止用返し部

Claims (4)

1. 断熱材を締結固定するために用いられる断熱用ワッシャーであって、
   円盤状に形成された座金部および前記座金部の中央位置下方に形成されて底部にビス挿通孔を備えた中空収容部を有するワッシャー本体と、
   前記ビス挿通孔に挿通可能な外径とビスを挿通可能な内径とを有する筒状に形成されているとともに上端部が前記ビス挿通孔より大径に拡開されているビス受け部材と
   を有しており、
   前記ビス受け部材は、前記ビス挿通孔に挿通された際に、前記ワッシャー本体に対して軸線方向に移動可能でかつ半径方向に揺動可能とする遊嵌部を有する、前記断熱用ワッシャー。
2. 前記ビス受け部材は、下端部に前記ビス挿通孔の内径より大径に拡開された抜け防止用返し部が形成されている、請求項１に記載の断熱用ワッシャー。
3. 前記座金部および／または前記中空収容部の側面には、複数個の熱伝導低減孔が形成されている、請求項１に記載の断熱用ワッシャー。
4. 請求項１に記載の断熱用ワッシャーを用いた建築物の断熱構造体であって、
   ワッシャー嵌入穴を有する断熱材と、
   前記ワッシャー嵌入穴に中空収容部を埋設させた前記断熱用ワッシャーと、
   前記中空収容部の前記ビス挿通孔に遊嵌された前記ビス受け部材に挿通して前記断熱材を前記建築物に固定するビスと、
   前記ビスの頭部を覆うように前記中空収容部に充填される充填用断熱材と
   を有する前記断熱構造体。

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