JP7387287B2 - 断熱構造体、及び板状断熱材 - Google Patents

Description

本願発明は、木造住宅やコンクリート造、鉄骨造等の建造物の断熱構造体に関する。

快適性や省エネルギー化、温暖化ガス排出抑制等の理由から、木造住宅やコンクリート造、鉄骨造等の建造物には高度な断熱性能を有するものが求められている。高断熱化を達成するためには、断熱性能に優れる断熱材を用いて、建造物全体を断熱材で隙間なく覆われた、換言すれば密閉された断熱構造体とすることが望ましい。
ここで仮に断熱材の接合部（断熱材同士、または他素材と接する部位等）が密閉されず建造物内外（またはいずれか一方側）に開放的な構造となった場合、気流による断熱欠損や結露等を発生させる虞がある。断熱欠損が生じると、高度な断熱性能を維持することができず、また結露が発生すると、カビや微生物等を繁殖させてしまうため、汚染や建造物の腐朽の原因となってしまう。

断熱構造体は、例えば、板状の断熱材を用いた充填工法や外張り工法、内張り工法のほか、施工現場にて原液を吹きつけるなどして断熱層を形成する吹付け工法などによって形成される。

外張り工法や内張り工法の場合、主に板状断熱材を用いるが、複数の板状断熱材を並べて設置するため、当該断熱材同士の接合部（目地）に隙間が生じやすい。当該隙間を無くす方法として、接合部にシーリング剤を塗布することや防水テープを貼ることは通常行われている。

一方、特許文献１に示されるように、柱や間柱、垂木、母屋間などの骨組みの間に充填する板状断熱材として、骨組みとの嵌合溝を有する形状のものが知られている。このような形状であれば、板状断熱材を骨組み間に嵌めこむだけで、骨組み間への断熱材の充填施工ができる。その際も、板状断熱材同士の接合部や骨組みと板状断熱材との間に隙間が生じやすいため、シーリング剤を塗布することや、防水テープを貼ることで隙間を無くすことがなされている。

特開２００８－２４８５４２号公報

しかしながら、シールする箇所を適切にしないと、隙間を無くし密閉された断熱構造体を形成することはできない。
例えば、断熱材同士の接合部の表面にシーリング剤を塗布すること、或いは防水テープを貼ることはあっても、裏面や側面の立ち上がり部にシーリング剤を塗布したり防水テープを貼るなどして接合部の周囲全てを密閉するような処理はあまりなされていないのが現状である。
そのため、密閉されていない箇所において、室内外からの空気の流れを遮断することができず気流や結露が生じる虞があり、高度な断熱性能を維持することができず、快適性を損なう原因となり、建造物の長期の耐久性の確保にも大きな影響を与えるものであった。

そこで、本出願人は、高度な断熱性能を有し、快適性を損なうことなく長期の耐久性が確保できる断熱構造体、及び当該構造体に用いることのできる板状断熱材を提供することを目的とする。

本出願人は、板状断熱材同士の接合部の周囲を密閉できる空間（密閉静止空気層）を形成することによって、室内外を絶縁し断熱性能を高め、快適性を損なうことなく長期の耐久性が確保できる断熱構造体を得られるとの着想を得た。

すなわち、本願発明は以下を要旨としている。
（１）複数の板状断熱材が骨組み上に隣接するように貼り並べてなり、当該板状断熱材同士の接合部の周囲を密閉手段によって密閉された空間を有することを特徴とする断熱構造体。
（２）前記板状断熱材の少なくとも一辺が隣接する板状断熱材と重なり部を有するように接合されてなることを特徴とする前記（１）に記載の断熱構造体。
（３）前記板状断熱材が建造物の骨組みの間に充填されると同時に、骨組みの外側に貼り並べてなることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の断熱構造体。
（４）前記板状断熱材が、断熱層と当該断熱層の表裏面に積層された面材からなる板状断熱材を２枚以上積層してなることを特徴とする前記（１）～（３）のいずれかに記載の断熱構造体。
（５）上記（１）～（４）のいずれかに記載の断熱構造体を構成する板状断熱材であって、断熱層と当該断熱層の表裏面に積層された面材からなる板状断熱材を２枚以上積層してなり、前記板状断熱材が骨組みとの嵌合溝及び相尺り加工部を有することを特徴とする板状断熱材。

本願発明の断熱構造体は、板状断熱材同士の接合部に密閉静止空気層が形成されているため、室内外からの空気の流れを遮断することができるので、気流による断熱欠損や結露等の発生を抑制し、高度な断熱性能を有し、快適性を損なうことなく長期の耐久性が確保できる。

本願発明の板状断熱材は、断熱層と当該断熱層の表裏面に積層された面材からなる板状断熱材を２枚以上積層してなり、面材を介して断熱層が積層された状態であるため、当該断熱層の収縮や変形を抑制し、寸法安定性に優れるものである。そのため、本願発明の板状断熱材を断熱構造体に用いれば、長期使用による隙間の発生を防ぐことができる。

さらに、骨組み間に断熱材を配置する充填工法を用いる場合、骨組みとの嵌合溝と相尺り加工部が形成された本願発明の板状断熱材を使用すれば、当該板状断熱材の接合部に隙間が生じにくく、密閉静止空気層を容易に形成できる。

本願発明の密閉静止空気層を形成するための説明図であって、板状断熱材を骨組み上に設置する状態を説明する図である。 本願発明の密閉静止空気層を形成するための説明図であって、板状断熱材を骨組み上に並べて設置した状態を示す図である。右下図は、点線で囲まれた部分を拡大した図である。 図２の状態の裏面を示す図である。 図２のＡ－Ａ部で切断した断面を示す図である。 図６のＢ－Ｂ部で切断した断面を示す図である。 板状断熱材を骨組み上に並べて設置した状態を示す図である。 本願発明の板状断熱材の実施態様を示す図であり、（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）正面図である。（ｂ）の右図は、点線で囲まれた部分を拡大した図である。 本願発明の板状断熱材の別の実施態様を示す図であり、（ａ）斜視図,（ｂ）側面図、（ｃ）正面図である。

本願発明は、板状断熱材同士の接合部に、密閉静止空気層を形成してなる断熱構造体である。

本願発明において、密閉静止空気層とは、板状断熱材同士の接合部の周囲を密閉手段によって密閉された空間のことである。具体的には、本願発明の断熱構造体の施工手順に基づいて説明する。

図１～図６には、骨組み４間に複数の板状断熱材２を並べて設置される充填工法を用いた断熱構造体１の施工手順を示す。板状断熱材２としては、図８に示すように、板状断熱材２の両端部に垂木などの骨組み４との嵌合溝６及び相尺り加工部７を有するものを用いている。

手順１として、図１に示すように、骨組み４上に密閉手段であるシール部５ａ、５ａ’を形成し、その上から板状断熱材２を設置し、シール部５ａ、５ａ’と板状断熱材２とを接合する。当該板状断熱材２は、骨組み４との嵌合溝６を有しているため、骨組み４、４間に板状断熱材２を嵌め込むだけで容易に設置できる。
また、板状断熱材２が後述する相尺り加工部７を有する場合、相尺り加工部７にシール部５ｂを形成してもよい。

次いで、手順２として、図２、３に示すように、骨組み４の長さ方向に沿って手順１で設置した板状断熱材２に隣接するよう、新たな板状断熱材２を並べて設置し、接合部の表面及び裏面に防水テープ５ｅ、５ｅ’を貼り、両側面の立ち上がり部にシール部５ｃ、５ｃ’を形成する。

そして、手順３として、図６に示すように、骨組み４の長さ方向と直交する方向に沿って、手順１や２で設置した板状断熱材２に隣接するよう、新たな板状断熱材２を並べて設置し、同様に接合部の表面及び裏面に防水テープ５ｅ、５ｅ’を貼り、側面の立ち上がり部にシール部５ｃを形成する。

手順１～３を繰り返し、本願発明の断熱構造体１が形成される。
図４には、図２のＡ－Ａ部で切断した断面図、図５には図６のＢ－Ｂ部で切断した断面図を示す。図４、５に示されるように、板状断熱材１の接合部においては、骨組み４上のシール部５ａ、５ａ’、表裏面防水テープ５ｅ、５ｅ’、立ち上がり部のシール部５ｃ、５ｃ’とで囲まれた部分が形成され、当該部分が本願発明の密閉静止空気層３である。
本願発明であれば、板状断熱材同士の接合部に多少の隙間があっても密閉静止空気層３が形成されるので、室内外からの空気の流れを遮断することができる。例えば、幅５ｍｍ以下の隙間であれば許容でき、骨組み間の寸法に合わせて板状断熱材を切り出すのが容易となる。

図４において、板状断熱材２同士は、各々の相尺り加工部７を重ねるように接合されている。当該相尺り加工部７にシール部５ｂを形成しておけば、断熱材同士の接合部の隙間を無くし、密閉された断熱構造体を得やすくなり、また、液状のシール剤などを塗布しても液が垂れることもなく、施工しやすく好ましい。なお、相尺り加工部７にシール部５ｂを設けなくても、本願発明の密閉静止空気層３を形成することは可能である。

また、板状断熱材同士の接合部以外にも、必要に応じてシール部を設けることができる。例えば、図３、図５に示すように、裏面の板状断熱材２と骨組み４との接合部にもシール部５ｄを形成してもよい。

本願発明において、密閉手段としては、シーリング剤、接着剤、防水テープ、ゴム、プラスチック等のパッキン材などを用いた従来から知られた手段を用いることができる。

本願発明の断熱構造体１としては、隣接する板状断熱材との接合部が平滑な端面でもよいが、少なくとも一辺が隣接する板状断熱材と重なり部を有するように接合されてなることが好ましい。重なり部を有することで、断熱材同士を隙間なく接合でき、室内外からの空気の流れを容易に遮断することができる。
さらに、隣接する板状断熱材との重なり部に密閉手段を施してもよく、板状断熱材同士の接合部の隙間を無くし、密閉された断熱構造体を得やすくなる。

隣接する板状断熱材と重なり部を有する板状断熱材２の形状としては、例えば、一端に凹部、他端に凸部が形成された板状断熱材を用いて、隣接する板状断熱材同士を嵌合させて接合してもよいし、また、図８に示す、所謂相尺り加工部７が形成された板状断熱材を用いて、隣接する板状断熱材と重なり部を有するように接合してもよい。

また、図７，８に示すように、本願発明の板状断熱材２には、柱や間柱、垂木、母屋、大引間などの骨組みの間に充填するための嵌合溝６を有する形状であってもよい。骨組み４との嵌合溝６を有しているため、嵌め込むだけで容易に板状断熱材を設置できるため、位置あわせも可能で、墨出作業を省略できる。
また、嵌合溝６を有する形状であれば、骨組み４間だけでなく骨組み４の外側にも板状断熱材２を配置できることとなり、外張り工法と充填工法とを同時に施工できる。

本願発明の板状断熱材２は、図７（ｂ）に示すように、断熱層２ａと当該断熱層の表裏面に面材２ｂを積層させたものを使用することができる。

本願発明の断熱層２ａとしては、硬質ポリウレタン発泡体、ポリイソシアヌレート発泡体、ポリスチレン発泡体、ポリエチレン発泡体、ポリプロピレン発泡体、フェノール発泡体などの合成樹脂発泡体、グラスウールなどの繊維体、真空断熱材など断熱性を有するものであれば用いることができる。
特に、充填工法を行う場合に、圧縮可能な断熱層を用いることが好ましい。寸法より大きめに切り出した板状断熱材を用いることで、圧縮しながら骨組み間に充填できるので、骨組み間と板状断熱材とが密着して充填でき、密閉された断熱構造体が得られやすくなる。

また、屋根などに用いられる板状断熱材としては、人が上に乗って作業できるよう、強度に優れる合成樹脂発泡体を用いることが好ましい。
当該合成樹脂発泡体の厚みは１０～１００ｍｍの範囲のものがよく、ＪＩＳ Ａ ９５２１に準拠して測定した値で、密度が２５～５０ｋｇ／ｍ^３、圧縮強さが８～３０Ｎ／ｃｍ^２のものが好適である。

本願発明の面材２ｂとしては、合成樹脂フィルム、金属箔、紙等の各種面材を単層或いは積層させたものが使用でき、合成樹脂フィルムと金属箔とが積層されてなるラミネート面材が好ましい。

合成樹脂フィルムとしては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステルフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム等が挙げられる。
また、硬質ポリウレタン発泡体との接着性力をより一層安定化させるために、例えばコロナ処理等を行ってもよい。
金属箔としては、アルミ箔、銅箔、鉄箔、鉛箔等が挙げられ、軽量であるアルミ箔が好ましく使用出来る。
紙としては、クラフト紙、ライナー紙、炭酸カルシウム紙、ガラスペーパー、紙状の不織布等が挙げられる。

金属箔は、防湿性やガスバリア性に優れるので硬質ポリウレタン発泡体（或いは、ポリイソシアヌレート発泡体）のセル内に内包する発泡剤が経時で大気中の空気と置換するのを抑制出来るため、好ましい。したがって、当該発泡体と接触する位置に面材としての金属箔を設けるのが望ましい。ところが、当該発泡体の持つ自己接着性を利用して一体成形する際、金属箔単独では箔自身が切れたり、当該発泡体との接着力が安定しない場合があるので、当該発泡体と金属箔の間に合成樹脂フィルムを設ける。但し、当該発泡体のセル内に内包する発泡剤が、合成樹脂フィルムを介して空気と置換しないように薄い合成樹脂フィルムを設けるのが好ましく、具体的には、１０～５０μｍの薄い合成樹脂フィルムがよい。

本願発明の板状断熱材としては、複数積層させたものでもよく、その場合、接着剤など従来の方法で貼りあわせればよい。また、設置箇所に応じて、形状が異なる断熱材を積層してもよい。
また、面材を備えた断熱材同士を積層させることで、面材を介して断熱層が積層された状態であるため、当該断熱層の収縮や変形を抑制し、寸法安定性に優れるものである。そのため、本願発明の板状断熱材を断熱構造体に用いれば、長期使用による隙間の発生を防ぐことができる。

本願発明の板状断熱材の表面には、防滑加工を施してもよい。例えば、面材最表面にバインダーと砂の混合物、または摩擦抵抗が高い樹脂をコーディングする方法が挙げられる。

高度な断熱構造を形成するためには、断熱性能に優れる断熱材を用いることも必要である。断熱性能を示す指標としては、熱伝導率λが用いられており値が小さいほど断熱性能に優れることを示す。本願発明において、熱伝導率λが０．０２４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の板状断熱材を用いることができ、好ましくは、０．０２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。本出願人は、業界高水準の熱伝導率λが０．０１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）の硬質ポリウレタン発泡体の開発に成功している。なお、本願発明の熱伝導率は、ＪＩＳ Ａ １４１２に示される熱流計法により英弘精機社製オートλＨＣ－０７４を用いて平均温度２３℃で測定した値とする。

本願発明の断熱構造体において、骨組み間に板状断熱材を設置する充填工法に基づき説明したが、壁面での外張り工法や内張り工法を用いる場合にも本願発明を適用することができる。

本願発明は、例えば木造住宅やコンクリート造、鉄骨造等の建築物における壁部や天井部、床部などの断熱構造体に好適である。また、建築物以外の断熱構造が必要な用途にも適用でき、例えば、冷蔵庫や冷凍庫、低温庫等の建造物における壁部や天井部、床部における断熱構造体としても用いることができる。

１ 断熱構造体
２ 板状断熱材
２ａ 断熱層
２ｂ 面材
３ 密閉静止空気層
４ 骨組み
５ 密閉手段
５ａ、ａ’、ｂ、ｃ、ｃ’、ｄ、ｄ’ シール部
５ｄ 防水テープ
６ 嵌合溝
７ 相尺り加工部

Claims (3)

1. 複数の板状断熱材が骨組み上に隣接するように貼り並べてなり、当該板状断熱材同士の接合部の周囲を密閉手段によって密閉された空間を有する断熱構造体を構成する板状断熱材であって、
   前記板状断熱材が、断熱層と当該断熱層の表裏面に積層された面材からなる板状断熱材を２枚以上積層してなり、かつ骨組みとの嵌合溝及び相尺り加工部を有することを特徴とする板状断熱材。
2. 前記板状断熱材の少なくとも一辺が隣接する板状断熱材と重なり部を有するように接合されてなる断熱構造体を構成することを特徴とする請求項１に記載の板状断熱材。
3. 前記板状断熱材が建造物の骨組みの間に充填されると同時に、骨組みの外側に貼り並べてなる断熱構造体を構成することを特徴とする請求項１又は２に記載の板状断熱材。