特許 7599654 真空断熱材の取付け構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-06

(45)【発行日】2024-12-16

(54)【発明の名称】真空断熱材の取付け構造

(51)【国際特許分類】

   F16L 59/065 20060101AFI20241209BHJP

   E04B 1/80 20060101ALI20241209BHJP

【ＦＩ】

F16L59/065

E04B1/80 100P

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021086320

(22)【出願日】2021-05-21

(65)【公開番号】P2022179077

(43)【公開日】2022-12-02

【審査請求日】2024-03-19

(73)【特許権者】

【識別番号】313012349

【氏名又は名称】旭ファイバーグラス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100180415

【弁理士】

【氏名又は名称】荒井 滋人

(74)【代理人】

【識別番号】100097205

【弁理士】

【氏名又は名称】樋口 正樹

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 祥平

(72)【発明者】

【氏名】山本 秀哉

【審査官】奈須 リサ

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３５４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９７２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－９１８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１７／０２９７２７（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１３５０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１７／０４７７０１（ＪＰ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２３０９１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０８１６９８３２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１５００８１６０（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ ５９／０６５

Ｅ０４Ｂ １／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空断熱材であって、
ポリビニルアルコールを除くビニル基を含む樹脂層であるガスバリア層と、
該ガスバリア層を含む外装フィルムと、
該外装フィルムにて覆われている芯材とを含む、真空断熱材と、
該真空断熱材が取付けられている建物の外壁と、
該外壁と前記真空断熱材との間に介装されていて互いを接着している接着部材と、
該接着部材とともに前記外壁と前記真空断熱材との間に配されている空気が流通できる通気部とを備えたことを特徴とする真空断熱材の取付け構造。

【請求項2】

前記外装フィルムは、アルミナ蒸着が施された樹脂からなるアルミナ蒸着層を含むことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材の取付け構造。

【請求項3】

前記接着部材は、前記真空断熱材の前記外壁への取付面の面積に対して３０％以下を覆う面積となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材の取付け構造。

【請求項4】

前記接着部材の厚みが１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材の取付け構造。

【請求項5】

前記接着部材は、直線形状であって鉛直方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材の取付け構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空断熱材特有の劣化現象を生じさせないための真空断熱材の取付け構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

建物内部への断熱効果を図るため、外壁に真空断熱材を配している。この真空断熱材は、多孔質体やグラスウール等からなる芯材をフィルムにて覆って形成されている。ガスバリア性のあるフィルムで覆うことで、内部の真空を維持している。従来、このフィルムは多層構造にて形成され、アルミニウム箔からなる層（アルミ層）が配されていた（例えば特許文献１参照）。したがって、芯材はこのアルミ層を含むフィルムにて覆われていた。

【0003】

このアルミニウムは熱伝導性が高いため、アルミ層を伝わって熱が移動しやすい。すなわち、フィルムの一部としてアルミ層を用いると、断熱材としての性能を維持することが困難であった。

【0004】

そこで近年では、ＥＶＯＨ樹脂（エチレン－ビニルアルコール共重合体樹脂）を用いた層がフィルムの一部として利用されている。このＥＶＯＨ樹脂は、特に酸素や窒素の透過を防止する性能が高く、これに水蒸気を含むガスの透過を防止するアルミニウムを蒸着させることによりガスバリア性能が高く、さらには熱も通しにくいフィルムを得ることができる。

【0005】

しかしながら、ＥＶＯＨ樹脂には高相対湿度環境下でガスバリア性が低下する性質があり、ＥＶＯＨ樹脂にアルミニウムを蒸着させて層を形成しても、高相対湿度環境下でのガスバリア性を維持することが困難であった。真空断熱材は非常に温度変化が大きい建物外壁に取付けられるので、温度変化による高相対湿度環境によって水蒸気を含むガスがフィルムを通過して真空が維持できなくなり、断熱性能が低下するおそれがあった。また、内部にガスが流入することは、内部が真空に保持されてこそ性能を発揮するように設計された真空断熱材の性能劣化の原因となってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００９－０９２２２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、結露が発生するような高相対湿度状態における水蒸気を含むガスの透過性を低減させることができる真空断熱材の取付け構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するため、本発明では、真空断熱材であって、ポリビニルアルコールを除くビニル基を含む樹脂層であるガスバリア層と、該ガスバリア層を含む外装フィルムと、該外装フィルムにて覆われている芯材とを含む、真空断熱材と、該真空断熱材が取付けられている建物の外壁と、該外壁と前記真空断熱材との間に介装されていて互いを接着している接着部材と、該接着部材とともに前記外壁と前記真空断熱材との間に配されている空気が流通できる通気部とを備えたことを特徴とする真空断熱材の取付け構造を提供する。

【0009】

好ましくは、前記外装フィルムは、アルミナ蒸着が施された樹脂からなるアルミナ蒸着層を含む。

【0010】

好ましくは、前記接着部材は、前記真空断熱材の前記外壁への取付面の面積に対して３０％以下を覆う面積となるように形成されている。

【0011】

好ましくは、前記接着部材の厚みが１ｍｍ以上である。

【0012】

好ましくは、前記接着部材は、直線形状であって鉛直方向に形成されている。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、真空断熱材と外壁との間に通気部が形成されるため、ここを空気が流通することにより、結露が発生するような高相対湿度状態を防止できる。したがって、高相対湿度環境下でフィルムのガスバリア性の低下を抑制することができるので、水蒸気を含むガスが真空断熱材の外装フィルムを透過して真空断熱材内部の真空度が低下することを防止できる。特に、ガスバリア層は高相対湿度環境下でのガスバリア性が脆弱であることから、このような外装フィルムで覆うことを前提とした真空断熱材に適した取付け構造といえる。

【0014】

また、外装フィルムにアルミナ蒸着層を含めることで、水蒸気を含むガスの透過を防止することができる。すなわち、アルミナ蒸着は水蒸気を含むガスのガスバリア性を有しているため、通気部と相俟って、さらなる水蒸気を含むガスの透過を防止することができる。

【0015】

また、接着部材が取付面の面積に対して３０％以下となるように形成されることで、取付面の面積に対する通気部の面積が７０％を超えるので、より空気の流れとなる領域を確保することができ、結露が発生するような高相対湿度状態を防止できる。

【0016】

また、接着部材の厚みを１ｍｍ以上とすれば、通気部の高さが確保されるので、空気の流れとなる領域を確保することができ、結露が発生するような高相対湿度状態を防止できる。

【0017】

また、接着部材が直線形状であって鉛直方向に形成されているので、通気部も鉛直方向に形成されることになり、したがって空気の流れも鉛直方向となる。空気の流れは温度差で生じる。建物でいえば上下方向（鉛直方向）に温度差がつきやすいため、通気部がこの流れに沿って形成されることになるのでスムーズな空気の流れを形成することができ、結露が発生するような高相対湿度状態を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る真空断熱材の取付け構造の概略断面図である。

【図2】真空断熱材を取付面側から視たときの概略図である。

【図3】外装フィルムの概略断面図である。

【図4】接着部材の高さと結露発生との因果関係を調べた際の結果を示す表である。

【図5】接着部材の取付面に対する面積と結露発生との因果関係を調べた際の結果を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明に係る真空断熱材の取付け構造１は、建物の外壁２に真空断熱材３を取付けた際の構造である。建物の外壁２はビルや戸建て等の外壁となる部分である。図１を参照すれば明らかなように、真空断熱材３は外装フィルム４に覆われた芯材５で形成されている。真空断熱材３の内部は真空に保たれている。芯材５は、グラスウール等の無機繊維や多孔質体の材料等で形成されている。真空断熱材３は接着部材６を介して建物の外壁２に接着されて保持されている。すなわち、接着部材６は外壁２と真空断熱材３との間に介装されていて、外壁２と真空断熱材３とを互いに接着している。

【0020】

図２を参照すれば明らかなように、真空断熱材３の外壁２への取付け面側には、接着部材６が配されていて、それ以外の部分は通気部７となっている。すなわち、通気部７は接着部材６とともに外壁２と真空断熱材３との間に配されている。この通気部７は空気が流通できる空間となっている。

【0021】

図３を参照すれば明らかなように、外装フィルム４は多層構造を有し、少なくともガスバリア層８を備えている。ガスバリア層８は、ポリビニルアルコールを除くビニル基を含む樹脂層であるが、好ましくはＥＶＯＨ樹脂である。このガスバリア層８には、アルミニウムが蒸着されてアルミ蒸着層８ａが形成されている。これにより、ガスバリア層８による酸素及び窒素のガスバリア性に加え、アルミ蒸着層８ａによる水蒸気のガスバリア性が備わる。なお、外装フィルム４の芯材５側（内側）には接着層９が形成されていて、外壁２に取付ける側（外側）には第１の保護層１０が形成されている。接着層９は例えば低密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂又はエチレン-プロピレン共重合体、メチルペンテンポリマーのフィルムからなる。また、第１の保護層１０は例えばポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート）系フィルム、ポリスチレンフィルム、アクリロニトリル-スチレン共重合体、アクリロニトリルーブタジエンースチレンフィルム、メタクリルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレンビニルアルコールフィルム、ナイロンフィルム、ポリアミド樹脂フィルムからなっている。なお、ガスバリア層８は１０μｍ～２０μｍ、アルミ蒸着層８ａは０．０２μｍ～０．０７μｍ、接着層９は２５μｍ～６０μｍ、第１の保護層１０は１０μｍ～２５μｍである。

【0022】

このような構成を有する真空断熱材の取付け構造１によれば、真空断熱材３と外壁２との間に通気部７が形成されるため、ここを空気が流通することにより、急激な温度変化があっても結露が発生することを防止できる。したがって、結露が発生するような高相対湿度状態を防止できるので、水蒸気を含むガスが真空断熱材３の外装フィルム４を透過して芯材５に影響を与えることを防止できる。特に、ガスバリア層８は高相対湿度環境下でのガスバリア性が脆弱であることから、このような外装フィルム４で覆うことを前提とした真空断熱材３に適した取付け構造といえる。

【0023】

高相対湿度状態による結露の発生原因としては、真空断熱材３の取付けに際して、接着部材６の施工時に接着部材６内に存する空気や、外壁２を通過して流入する水蒸気によるものもある。このような空気や水蒸気の対流が生じたとしても、本発明では効果的に外装フィルム４によるガスバリア性を発揮できる。特に、アルミ蒸着層８ａにて水蒸気を含むガスの透過を防止しようとしているが、これだけでは水蒸気を含むガスの透過を完全に防止することができないので、やはり接着部材６を設けることによる通気部７の形成は重要である。

【0024】

ここで、図３に示すように、外装フィルム４にさらにＰＥＴからなる第２の保護層１１を形成してもよい。この第２の保護層１１にはアルミナ蒸着が施されて、アルミナ蒸着層１２を形成してもよい。第２の保護層１１の厚みは１０μｍ～２０μｍである。アルミナ蒸着層１２は、水蒸気を含むガスの透過防止性能が優れている。このような層を設けることで、さらに水蒸気を含むガスのガスバリア性を高めることができる。ただし、アルミナ蒸着層１２を設けたのみでは水蒸気を含むガスの透過を十分に防止できないため、通気部７による高相対湿度環境の抑制は必須である。あくまでアルミナ蒸着層１２は、通気部７と相俟って、さらなる水蒸気の透過防止に寄与する。

【0025】

また、接着部材６の厚みは１ｍｍ以上であることが好ましい。今回、接着部材６の厚みを変更して真空断熱材の取付け構造を形成し、結露の発生を検証した。図４に示すように、接着部材６の厚みが１ｍｍの場合は結露が少し発生し、１０ｍｍの場合は結露が発生しなかった。一方、接着部材６の厚みを０ｍｍとした場合は結露が発生した。なお、この結露発生の検証は４時間かけて、４５℃から２５℃に変化させ、さらに湿度も９０％から９５％に変化させた環境下で行った。１ｍｍでも少しの結露が発生したが、使用には耐えうる程度の発生であった。したがって、接着部材６の厚みを１ｍｍ以上とすれば、通気部７の厚み（高さ）が確保されるので、空気の流れとなる領域を確保することができ、結露が発生するような高相対湿度状態を防止することができることがわかった。通気部７の厚みがますほど結露の発生防止効果が高まることが分かったが、１０ｍｍ以上であれば真空断熱材３に結露の発生の影響が及ぼされることはない。

【0026】

また、接着部材６は、真空断熱材３の外壁２への取付面の面積に対して３０％以下を覆う面積であることが好ましい。すなわち、図２でいえば、真空断熱材３の面積に対して接着部材６の面積がその３０％以下となっているということである。今回、この接着部材６の面積を１０％、３０％、５０％にして検証を行った。この検証では、接着部材６の厚みは全て１０ｍｍで統一した。なお、この結露発生の検証は４時間かけて、４５℃から２５℃に変化させ、さらに湿度も９０％から９５％に変化させた環境下で行った。図５に示すように、接着部材６の面積を５０％とすると、通気部７の面積が相対的に減少するため、結露が少し発生した。一方で３０％や１０％では結露の発生がなかった。したがって、接着部材６が取付面の面積に対して３０％以下となるように形成されることで、取付面の面積に対する通気部７の面積が７０％を超えるので、より空気の流れとなる領域を確保することができ、結露が発生するような高相対湿度状態を防止することができることが分かった。

【0027】

この結果より、接着部材６の厚みを１０ｍｍとすれば、通気部７の高さを確保でき一定の結露発生防止効果を得ることができるが、さらにこの効果を高めるためには、このような接着部材６の取付面に対する面積割合も考慮することが重要であることが分かる。接着部材６の厚みと面積割合とが相俟って、さらなる結露が発生するような高相対湿度状態を防止する効果を得ることができるということになる。

【0028】

ここで、本発明に係る真空断熱材の取付け構造において、接着部材６は直線形状であって鉛直方向に形成されている。すなわち、真空断熱材３を外壁２に取付けた際に、接着部材６が直線の帯形状であり、縦方向に配置されている。図２のような配置である。このように、接着部材６を直線形状であって鉛直方向に形成することで、通気部７も鉛直方向に形成されることになる。したがって空気の流れも鉛直方向となる。空気の流れは温度差で生じる。建物でいえば上下方向（鉛直方向）に温度差がつきやすいため、通気部７がこの流れに沿って形成されることになるので、スムーズな空気の流れを形成することができ、結露が発生するような高相対湿度状態をさらに抑制することができる。

【0029】

以上説明したように、本発明は真空断熱材の取付け構造１として、まずは芯材５を覆う外装フィルム４について従来から用いられているＥＶＯＨのような水蒸気（高相対湿度環境）に対する脆弱性を補うためにアルミ蒸着をＥＶＯＨに施すことだけではなく、これにさらにガスバリア性をアルミナ蒸着層１２にて高めることにしている。そしてそれだけでは足りない場合に、さらに通気部７を所定条件で設けることで真空断熱材施工箇所が高相対湿度環境になることを抑え、真空断熱材３へのガスの流入の影響を抑止させようとするものである。

【符号の説明】

【0030】

１：真空断熱材の取付け構造、２：建物の外壁、３：真空断熱材、４：外装フィルム、５：芯材、６：接着部材、７：通気部、８：ガスバリア層、８ａ：アルミ蒸着層、９：接着層、１０：第１の保護層、１１：第２の保護層、１２：アルミナ蒸着層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】