JP2015055122A - 断熱パネル - Google Patents

Abstract

【課題】枠材からの熱の伝導を抑制することができ、且つ枠材の局部荷重に対する高い強度を確保することができる断熱パネルを提供する。
【解決手段】断熱パネル１は、第一の基材２、第二の基材３、枠材４、並びに第一の断熱材５０とを備え、枠材４が中空部４１を有し、中空部４１には、エアロゲルを含有する第二の断熱材４０が充填されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、住宅等の構造物に利用可能な断熱パネルに関する。

従来、住宅等の断熱性能を向上させる方法として、住宅の屋外空間と屋内空間とを区画する壁体の内部に断熱材を施工する方法が知られている。

例えば、特許文献１では、壁体の内部に断熱材を施工するにあたり、壁体の内部に断熱材を備えた断熱パネルを設置している。この断熱パネルでは、枠材の枠内に断熱材が配置され、これの表裏に基材が設けられている。

この場合、断熱材が一対の基材及び枠材によって保持されるため、壁体の内部に断熱材のみを配置する場合よりも、設置が容易であり、強度も確保される。

特開２０１２−２４６６０４

断熱パネルにおける枠材は、局部荷重が掛けられても変形しにくいような、木質材、硬化性樹脂材等から形成される。しかし、枠材の配置位置には、断熱材が配置されないため、枠材を通じた熱の伝導が抑制されない。このため、枠材は、断熱パネルの断熱性能が低下する要因となっている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、枠材からの熱の伝導を抑制することができ、且つ枠材の局部荷重に対する高い強度を確保することができる断熱パネルを提供することを目的とするものである。

第一の態様に係る断熱パネルは、第一の基材と、前記第一の基材に対向して配置される第二の基材と、前記第一の基材と前記第二の基材の間に配置される枠材と、前記第一の基材、前記第二の基材、及び前記枠材によって囲まれる空間内に配置される第一の断熱材とを備え、
前記枠材が中空部を有し、
前記枠材の前記中空部に、エアロゲル粒子を含有する第二の断熱材が充填されていることを特徴とするものである。

第二の態様に係る断熱パネルでは、第一の態様において、前記空間内に第一の補強材が配置され、
前記第一の補強材が中空部を有し、
前記第一の補強材の前記中空部に、エアロゲル粒子を含む第三の断熱材が充填されている。

第三の態様に係る断熱パネルでは、第一又は第二の態様において、前記空間内に、第二の補強材が配置され、
前記補強材が複数の孔を有し、
前記孔に前記第一の断熱材が充填されている。

第四の態様に係る断熱パネルでは、第一乃至第三のいずれか一つの態様において、前記第一の断熱材が、エアロゲル粒子を含む。

第五の態様に係る断熱パネルでは、第一乃至第四のいずれか一つの態様において、前記エアロゲル粒子に含まれる隣り合う粒子同士がバインダで接着されている。

第六の態様に係る断熱パネルでは、第一乃至第五のいずれか一つの態様において、前記枠材が、
第一の嵌合部を有する第一の枠材と、
前記第一の嵌合部と嵌合する形状の第二の嵌合部を有する第二の枠材とを含む。

本発明では、枠材の中空部にエアロゲル粒子を含有する断熱材が充填されているため、枠材からの熱の伝導を抑制することができ、且つ枠材の局部荷重に対する高い強度を確保することができる。

本発明の第一の実施形態に係る断熱パネルを示す断面図である。 同上の断熱パネルの平面図である。 同上の断熱パネルの変形例を示す断面図である。 同変形例の使用例を示す断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る断熱パネルを示す断面図である。 同上の断熱パネルの平面図である。

以下、本発明を実施するための第一の実施形態について説明する。

本実施形態に係る断熱パネル１は、第一の基材２、第二の基材３、枠材４、並びに第一の断熱材５０とを備える。

第二の基材３は、第一の基材２に対向して配置されている。枠材４は、第一の基材２と第二の基材３との間に配置されている。第一の断熱材５０は、第一の基材２、第二の基材３、枠材４によって囲まれる空間５内に配置されている。

枠材４は中空部４１を有する。中空部４１には、第二の断熱材４０が充填される。第二の断熱材４０は、エアロゲル粒子を含有する。

本実施形態に係る断熱パネル１がこのような構成を有するため、第一の断熱材５０により、断熱パネル１は高い断熱性能を有する。更に、中空部４１に充填された第二の断熱材４０によって、枠材４を通じた熱の伝導を抑制することができる。更に、エアロゲル粒子を含有する第二の断熱材４０は圧縮強度が高いため、枠材４に局部荷重が掛かっても、枠材４の変形が抑制される。

本実施形態に係る断熱パネル１について、図１及び図２を参照して、更に詳しく説明する。

本実施形態に係る断熱パネル１は、上述の通り、第一の基材２、第二の基材３、枠材４及び第一の断熱材５０を備える。本実施形態では、断熱パネル１は、更に第一の補強材６を備える。

第一の基材２と第二の基材３の各々は、平板状且つ平面視矩形状の部材である。尚、本明細書において、平面視とは、第一の基材２、枠材４、及び第二の基材３が積層する方向に見ることをいう。第一の基材２と第二の基材３の各々は、制限的ではないが、例えば、ＭＤＦ（中密度繊維板）、合板、厚単板等の木質系材料から形成される。また、第一の基材２と第二の基材３の各々が、硬質樹脂材料から形成されてもよい。

枠材４は、図２に示すように、第一の枠材４２、第二の枠材４３、第三の枠材４４及び第四の枠材４５を含む。これらの枠材４２〜４５の各々は、長尺な部材である。第一の枠材４２、第二の枠材４３、第三の枠材４４及び第四の枠材４５は、矩形の枠型に組み合わされている。第一の枠材４２と第二の枠材４３とが対向し、第三の枠材４４と第四の枠材４５とが対向している。枠材４は、例えばＭＤＦ（中密度繊維板）、合板、厚単板等の木質系材料から形成される。また、枠材４が、硬質樹脂材料から形成されてもよい。

第一の枠材４２は第一の嵌合部４２１を有し、第二の枠材４３は第二の嵌合部４３１を有する。第二の嵌合部４３１は、第一の嵌合部４２１と嵌合する形状を有する。また、第三の枠材４４は第三の嵌合部４４１を有し、第四の枠材４５は第四の嵌合部４５１を有する。第四の嵌合部４５１は、第三の嵌合部４４１と嵌合する形状を有する。本実施形態では、第一の嵌合部４２１及び第三の嵌合部４４１の各々は雄実であり、第二の嵌合部４３１及び第四の嵌合部４５１の各々は雌実である。

枠材４は中空部４１を有する。本実施形態では、各枠材４２〜４５は、筒状であり、これにより各枠材４２〜４５の内部に、中空部４１が形成されている。中空部４１に第二の断熱材４０が充填されている。

本実施形態では、第二の断熱材４０は、エアロゲル粒子を含有する。第二の断熱材４０は、更に、バインダを含有することが好ましい。第二の断熱材４０がエアロゲル粒子を含有することで、第二の断熱材４０が高い圧縮強度を有する。また、第二の断熱材４０がバインダを含有する場合、バインダが、エアロゲル粒子に含まれる隣り合う粒子同士を接着していることが好ましい。この場合、第二の断熱材４０内でエアロゲル粒子が固定され、これにより、断熱パネル１を枠材４ごと切断した際に、切断面からエアロゲル粒子が毀れ出にくい。

尚、エアロゲル粒子とは、粒子状のエアロゲルのことである。エアロゲル（ａｅｒｏｇｅｌ）とは、ゲル中に含まれる溶媒を気体に置換して得られる多孔性の物質（多孔質体）である。エアロゲルは、キセロゲル（ｘｅｒｏｇｅｌ）を含んでもよい。

本実施形態では、エアロゲル粒子は、例えばシリカエアロゲル粒子、カーボンエアロゲル粒子及びアルミナエアロゲル粒子からなる群から選択される一種以上の材料を含有する。特にエアロゲル粒子が、シリカエアロゲル粒子を含有することが好ましい。

エアロゲル粒子は、例えば超臨界乾燥法、常圧乾燥法などの、一般的な製造方法で製造される。

エアロゲル粒子の形状は、特に限定されず、種々の形状であってよい。例えばエアロゲル粒子が、角張った岩石状などの不定形の形状を有してもよい。また、エアロゲル粒子が、球状、ラグビーボール状、パネル状、フレーク状、繊維状等の形状を有してもよい。

エアロゲル粒子の平均粒径は、５００μｍ以上であることが好ましい。この平均粒径は、５００μｍ以上５ｍｍ以下の範囲内であればより好ましく、５００μｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内であれば、更に好ましい。また、エアロゲル粒子の長径が、５０ｎｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましく、１００μｍ以上２ｍｍ未満の範囲内であれば更に好ましい。

尚、第二の断熱材４０中のエアロゲル粒子の平均粒径は、第二の断熱材４０のＸ線ＣＴ測定によって得られるエアロゲル粒子の断面積から算出される真円換算の直径の、算術平均値である。

バインダは、第二の断熱材４０中で、例えばエアロゲル粒子の表面に点状に形成されている。すなわち、例えばエアロゲル粒子に含まれる隣合う粒子のうち一方の粒子の表面の一部にバインダが付着し、このバインダが他方の粒子の表面の一部にも付着することで、粒子間にバインダが介在し、これにより、粒子同士が接着されている。この場合、第二の断熱材４０中におけるバインダを通じた熱伝導が抑制されるため、第二の断熱材４０の断熱性が特に高くなる。

第二の断熱材４０中で、バインダが、エアロゲル粒子の表面全体を覆っていてもよい。すなわち、エアロゲル粒子に含まれる隣合う粒子の各々が、バインダによって覆われ、且つ粒子の表面上のバインダ同士が接触することで、粒子同士が接着されていてもよい。

また、第二の断熱材４０中で、バインダで構成される母相中にエアロゲル粒子が分散することで、エアロゲル粒子に含まれる隣合う粒子同士がバインダで接着されてもよい。

第二の断熱材４０中のエアロゲル粒子１００質量部に対するバインダの量は、特に制限されないが、５〜１００質量部の範囲内であることが好ましく、１５〜５０質量部の範囲内であれば更に好ましい。

バインダは、熱硬化性樹脂を含有することができる。この場合、バインダが、熱硬化性樹脂のみを含有してもよいし、熱硬化性樹脂と共に適宜の添加物を含有してもよい。

バインダに含まれる熱硬化性樹脂の溶融状態での溶解度パラメータ（ＳＰ値）と、エアロゲル粒子の溶解度パラメータとの差は、４以上であることが好ましい。この場合、熱硬化性樹脂がエアロゲル粒子の表面で弾かれて広がりにくくなり、これによりバインダが点状に形成されやすくなる。この溶解度パラメータの差は、エアロゲル粒子の表面の官能基の種類及び割合、熱硬化性樹脂の種類及び構造（官能基の種類や重合度など）等に依存する。溶解度パラメータの差を大きくするためには、例えばエアロゲル粒子が疎水性であり、熱硬化性樹脂が溶融状態で親水性を有することが、好ましい。このＳＰ値の差の上限は特に設定されないが、例えば上限が２０であってもよい。

尚、熱硬化性樹脂の溶融状態でのＳＰ値は、原子団寄与法によって得られる熱硬化性樹脂の分子構造から算出される。一方、エアロゲル粒子のＳＰ値は、エアロゲル粒子の表面を修飾している表面処理剤の分子構造から原子団寄与法によって算出される。

熱硬化性樹脂は、例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂及びエポキシ樹脂からなる群から選択される一種以上の化合物を含有することができる。熱硬化性樹脂を含有するバインダの具体的な一例として、ＤＩＣ株式会社製の品番Ｐ５５１０が挙げられる。

バインダは、熱硬化性樹脂ではなく、熱可塑性樹脂を含有してもよい。この場合、バインダは、熱可塑性樹脂のみを含有してもよいし、熱可塑性樹脂と共に適宜の添加剤を含有してもよい。

熱可塑性樹脂を含有するバインダは、水中に分散可能なエマルションタイプであってもよい。このようなバインダを含有するエマルションは、例えばゴム系ラテックス系エマルション、アクリル系エマルション、及び酢酸ビニル系エマルションからなる群から選択される一種以上の材料を含有することができる。熱可塑性樹脂は、ホットメルトタイプであってもよい。ホットメルトタイプの熱可塑性樹脂は、例えばエチレン−アクリレート共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択される一種以上の化合物を含有することができる。熱可塑性樹脂を含有するバインダの具体的な一例として、東京インキ株式会社製の品番７０５０が挙げられる。バインダが熱可塑性樹脂を含有すると、第二の断熱材４０の製造時に熱可塑性樹脂を溶融させずに軟化させれば、バインダがエアロゲル粒子の表面で広がりにくくなり、バインダが点状に形成されやすくなる。

第一の補強材６は、長尺な部材である。第一の補強材６は、第一の基材２、第二の基材３及び枠材４で囲まれる空間５に配置されることで、空間５を分割する。第一の補強材６は、例えばＭＤＦ（中密度繊維板）、合板、厚単板等の木質系材料から形成される。また、第一の補強材６が、硬質樹脂材料から形成されてもよい。

本実施形態では、第一の補強材６は、中空部６１を有する。第一の補強材６は筒状である。これにより第一の補強材６の内部に中空部６１が形成されている。中空部６１には、第三の断熱材６０が充填されている。

第三の断熱材６０は、第二の断熱材４０と同様に、エアロゲル粒子を含有し、更にバインダを含有することが好ましい。第三の断熱材６０がエアロゲル粒子を含有することで、第三の断熱材６０が高い圧縮強度を有する。また、第三の断熱材６０がバインダを含有する場合、バインダが、エアロゲル粒子に含まれる隣り合う粒子同士を接着している。このため、第三の断熱材６０内でエアロゲル粒子が固定され、これにより、断熱パネル１を第一の補強材６ごと切断した際に、切断面からエアロゲル粒子が毀れ出にくい。

第一の断熱材５０は、第一の基材２、第二の基材３及び枠材４で囲まれる空間５に配置される。本実施形態では、第一の補強材６で分割された空間５に、第一の断熱材５０が配置されている。これにより、第一の断熱材５０が、第一の基材２と、第二の基材３との間に介在している。第一の断熱材５０は、制限的ではないが、例えば、真空断熱材、硬質ウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、エアロゲルからなる群から選択される一種以上の材料から形成される。

第一の断熱材５０が真空断熱材から形成される場合、公知の真空断熱材を適宜利用することができる。真空断熱材は、内部に真空部分を有するため、熱伝導を遮断することができる。真空断熱材は、例えば、芯材をガスバリア性の包装材で外装し、真空吸引することにより形成される。また、第一の断熱材５０は、真空断熱材に加えて、硬質ウレタンフォーム等の発泡性の断熱材から形成されてもよい。

本実施形態では、特に、第一の断熱材５０がエアロゲル粒子を含有することが好ましい。この場合、第一の断熱材５０が高い圧縮強度を有し、このため、断熱パネル１の局部荷重に対する強度が向上する。尚、第一の断熱材５０がエアロゲル粒子を含有する断熱材と、それ以外の断熱材とを含んでもよい。

第一の断熱材５０は、第二の断熱材４０と同様にエアロゲル粒子に含まれる隣り合う粒子同士を接着するバインダを含有してもよい。この場合、断熱パネル１を第一の断熱材５０ごと切断しても、切断面からエアロゲル粒子が毀れ出にくくなる。つまり、断熱パネル１の寸法調整を行うことができる。

本実施形態では、上述の通り、枠材４の中空部４１に第二の断熱材４０が充填されているため、枠材４を通じた熱の移動が抑制される。このため、断熱パネル１が高い断熱性能を有する。更に、第二の断熱材４０は高い圧縮強度を有するため、枠材４を通じた熱伝導を抑制しながら、枠材４の局部荷重に対する高い強度を確保することができる。更に、第二の断熱材４０がバインダを含有すると、枠材４に釘打ち等の穴あけ加工や切断加工を施しても、エアロゲル粒子が毀れ出にくくなるため、施工性・加工性に優れる。

また、本実施形態では、上述の通り、第一の補強材６の中空部６１に第三の断熱材６０が充填されているため、第一の補強材６を通じた熱の移動が抑制される。このため、断熱パネル１が高い断熱性能を有する。更に、第三の断熱材６０は高い圧縮強度を有するため、第一の補強材６を通じた熱伝導を抑制しながら、第一の補強材６の局部荷重に対する高い強度を確保することができる。更に、第三の断熱材６０がバインダを含有すると、第一の補強材６に釘打ち等の穴あけ加工や切断加工を施しても、エアロゲル粒子が毀れ出にくくなるため、断熱パネル１の施工性・加工性に優れる。

本実施形態では、第一の枠材４２が第一の嵌合部４２１を有し、第二の枠材４３が第二の嵌合部４３１を有することで、断熱パネル１が設置される際、隣り合う断熱パネル１のうち、一方の断熱パネル１の第一の嵌合部４２１と他方の断熱パネルの第二の嵌合部４３１とが嵌合することができる。また、第三の枠材４４が第三の嵌合部４４１を有し、第四の枠材４５が第四の嵌合部４５１を有することで、断熱パネル１が設置される際、隣り合う二つの断熱パネル１のうち、一方の断熱パネル１の第三の嵌合部４４１と他方の断熱パネル１の第四の嵌合部４５１とが嵌合することもできる。このため、設置された断熱パネル１が、高い耐荷重性能を有し、且つ隣合う断熱パネル１間の段差が抑えられる。

尚、各嵌合部の形状は、本実施形態に制限されない。例えば、各嵌合部４２１〜４５１が、合決により嵌合する形状を有してもよい。また、枠材４は、嵌合部４２１〜４５１を有さなくてもよいし、第一の嵌合部４２１及び第二の嵌合部４３１のみを有してもよい。

本実施形態に係る断熱パネル１は、高い圧縮強度を有するため、床パネルとして構成されることが好ましい。尚、本実施形態に係る断熱パネル１が、壁パネル、天井パネル等として構成されてもよい。

枠材４が、嵌合部４２１〜４５１を有さない場合、図３に示すように、枠材４の第二の基材３側の縁に対して、面取りを施すことが好ましい。この場合、図４に示すように、枠材４の面取りを施した部分の突合せ部８にパテを塗ることにより、第一の基材２上に壁紙等を張り付けることができる。このような断熱パネル１は、壁パネルとして使用することができる。

本実施形態では、第一の基材２、第二の基材３、枠材４及び第一の補強材６は、別部材であるが、第一の基材２、枠材４及び第一の補強材６の各々が、一つの部材の一部であってもよい。すなわち、断熱パネル１が、第一の基材２、枠材４及び第一の補強材６が一体となった部材を備えていてもよい。

本実施形態に係る断熱パネル１は、例えば次のようにして製造される。

まず、枠材４の作製方法について注目する。枠材４は、制限的ではないが、例えば任意の樹脂材料から形成することができる。住宅用断熱パネル用途に求められる大きさや、経済性を考慮すると、枠材４は、熱可塑性樹脂を中空押出成形することで作製されることが好ましい。熱可塑性樹脂は、制限的ではないが、例えば、ＡＢＳ、ポリプロピレン、塩化ビニル、ポリ乳酸からなる群から選択される一種以上の樹脂を含有することができる。熱可塑性樹脂に、更に充填材が添加されることが好ましい。充填材は、廃棄時に分別及びマテリアルリサイクルを要する材料を含有しないこと好ましい。特に、充填材は、焼却された場合に生ずる残差が少ない植物繊維や木粉等を含有することが好ましい。この枠材４の中空部４１に、例えば次のようにして、第二の断熱材４０を充填する。

エアロゲル粒子とバインダとを含有する混合材料を調製する。混合材料には、更に適宜の添加剤を配合してもよい。バインダは、粉末状であることが好ましいが、バインダが熱硬化性樹脂を含有する場合には、バインダが液状であってもよい。

混合材料中では、エアロゲル粒子にバインダが付着していることが好ましい。特に、エアロゲル粒子に粉末状のバインダが付着していることが好ましい。この場合、バインダは常温で粉末状であることが好ましい。これにより、断熱材４中で、バインダがエアロゲル粒子の表面に点状に形成されやすくなる。混合材料中でエアロゲル粒子にバインダを付着させる方法としては、例えば、混合材料を粉体混合機で撹拌する方法を採用することができる。この場合、バインダは、バインダのみで凝集しにくいと共にエアロゲル粒子に付着しやすいように、適度の粘着性を有することが好ましい。尚、バインダの粘着性を高めるために、混合材料中に水などの液体を少量加えると共に乾燥しながら、混合材料を混合してもよい。

混合材料中の粉末状のバインダの平均粒径は、混合材料中のエアロゲル粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましい。この場合、エアロゲル粒子にバインダを付着させやすくなる。特に、粉末状のバインダの平均粒径の、エアロゲル粒子の平均粒径に対する比の値が、１／２００〜１／１０であることが好ましい。尚、混合材料中の粉末状のバインダ及びエアロゲル粒子の各々の平均粒径は、レーザ回折・散乱法で測定される。

このエアロゲル粒子とバインダとを含有する混合材料を、枠材４の中空部４１に充填する。この状態で、混合材料を加熱する。そうすると、バインダが熱可塑性樹脂を含有する場合には、バインダが一旦溶融してから固化することで、エアロゲル粒子に含まれる隣り合う粒子同士が、バインダで接着される。また、バインダが熱硬化性樹脂を含有する場合には、バインダが熱硬化することで、エアロゲル粒子に含まれる隣り合う粒子同士が、バインダで接着される。これにより、中空部４１内で、エアロゲル粒子とバインダとを含有する第二の断熱材４０が形成される。

混合材料の加熱条件は、バインダの組成等に応じて適宜設定される。加熱温度は、例えば８０〜２００℃の範囲であってよく、好ましくは１００〜１９０℃の範囲であってよい。加熱時間は、例えば１〜６０分の範囲であってよく、好ましくは、５〜３０分の範囲であってよい。特にバインダが熱硬化性樹脂を含有する場合、加熱温度は１７５〜１８５℃の範囲内、加熱時間は３０〜６０分の範囲内であることが、好ましい。また、バインダが熱可塑性樹脂を含有する場合、加熱温度は８５〜９５℃の範囲内、加熱時間は３０〜６０分の範囲内であることが、好ましい。

尚、熱可塑性樹脂を中空押出成形することで枠材４を製造する場合、枠材４の変形や寸法変化を抑制するためには、混合材料の加熱温度が低温であることが好ましい。そのためには、バインダの融点が低いことが好ましい。このような低融点のバインダは、例えばＥＶＡ系樹脂、低密度ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、アイオノマー系樹脂、ポリウレタン系樹脂からなる群から選択される一種以上の樹脂を含有することができる。

枠材４を必要に応じて切断することで、その寸法を調整する。この場合、第二の断熱材４０では、エアロゲル粒子がバインダで固着されているため、切断面からエアロゲル粒子が毀れ出にくい。

枠材４の端面において、中空部４１の開口を閉塞してもよい。この場合、エアロゲル粒子が、更に毀れ出にくい。

続いて、第一の補強材６の作製方法に注目する。第一の補強材６は、例えばＡＢＳ等の樹脂材料を中空押出成形することで作製する。この第一の補強材６の中空部６１に、例えば次のようにして、第三の断熱材６０を充填する。

第三の断熱材６０は、第二の断熱材４０と同じ方法で形成される。すなわち、まず、第二の断熱材４０と同様に、エアロゲル粒子とバインダとを含有する混合材料を調整する。このエアロゲル粒子とバインダとを含有する混合材料を、第一の補強材６の中空部６１に充填する。この状態で、混合材料を加熱する。これにより、中空部６１内で、エアロゲル粒子とバインダとを含有する第三の断熱材６０が形成される。

第一の補強材６を必要に応じて切断することで、その寸法を調整する。この場合、第三の断熱材６０では、エアロゲル粒子がバインダで固着されているため、切断面からエアロゲル粒子が毀れ出にくい。

第一の補強材６の端面において、中空部６１の開口を閉塞してもよい。この場合、エアロゲル粒子が、更に毀れ出にくい。

続いて、第一の基材２を用意する。この第一の基材２上に、枠材４及び第一の補強材６を固定する。枠材４及び第一の補強材６は、例えば適宜の接着剤、両面テープ等で固定される。また、枠材４及び第一の補強材６は、釘等の固定具で固定されてもよい。尚、断熱パネル１が、第一の基材２、枠材４及び第一の補強材６が一体となった部材を備える場合には、この枠材４及び第一の補強材６を固定する工程は不要である。

そして、第一の断熱材５０を、第一の基材２上の枠材４で囲まれた領域に配置する。第一の断熱材５０がエアロゲル粒子とバインダとを含有する場合、第二の断熱材４０及び第三の断熱材６０の形成に用いたものと同様の混合材料を調製する。この混合材料を、第一の基材２上の枠材４で囲まれた領域に充填する。

第一の断熱材５０の配置後、第二の基材３を、第一の基材２における第一の断熱材５０側の面と対向して配置し、この第二の基材３を、第一の断熱材５０、枠材４及び第一の補強材６に重ねる。枠材４及び第一の補強材６と第二の基材３との間には、例えば適宜の接着剤、両面テープ等を介在させることで、枠材４及び第一の補強材６と第二の基材３とを接着することが好ましい。

第二の基材３を配置した後、加熱プレスにより加圧しながら加熱する。これにより、第一の基材２上の枠材４で囲まれた領域に、第一の断熱材５０が形成される。

また、このように加熱プレスにより第一の断熱材５０を形成することで、第一の基材２及び第二の基材３の各々と、第一の断熱材５０とを、第一の断熱材５０中のバインダで接着することが好ましい。この場合、断熱パネル１を第一の断熱材５０ごと切断した際に、切断面からエアロゲル粒子が毀れ出にくい。

これにより、図１に示すように、断熱パネル１が得られる。

また、第一の断熱材５０が、エアロゲル粒子とバインダを含む混合材料から形成されない場合、空間５には、例えば、真空断熱材、発泡性の断熱材、及びこれらを組み合わせたもの、またはエアロゲル粒子のみが配置される。これらの断熱材を空間５に配置した後、第二の基材３を、第一の基材２における第一の断熱材５０側の面と対向して配置し、この第二の基材３を、第一の断熱材５０、枠材４及び第一の補強材６に重ねることで、断熱パネル１が得られる。第一の断熱材５０がバインダを含有しない場合、断熱パネル１の製造時に、第二の基材３を配置した後、加熱プレスによる加圧・加熱は行わなくてもよい。

本実施形態では、枠材４の中空部４１内の第二の断熱材４０は、エアロゲル粒子とバインダを含有するが、エアロゲル粒子のみを含有していてもよい。この場合、中空部４１の開口を閉塞することが好ましい。この場合、中空部４１に充填された第二の断熱材４０が毀れ出ることによる、枠材４の断熱性の低下が抑制される。

また、本実施形態では、第一の補強材６の中空部６１内の第三の断熱材６０は、エアロゲル粒子とバインダを含有するが、エアロゲル粒子のみを含有していてもよい。この場合、中空部６１の開口を閉塞することが好ましい。この場合、中空部６１に充填された第三の断熱材６０が毀れ出ることによる、第一の補強材６の断熱性の低下が抑制される。

また、本実施形態では、断熱パネル１が第一の補強材６を備えるが、第一の補強材６を備えなくてもよい。この場合、空間５全体が、第一の断熱材５０で充填されることが好ましい。

続いて、第二の実施形態に係る断熱パネル１について、図５及び図６を参照して、詳しく説明する。

本実施形態に係る断熱パネル１は、図５に示すように、第一の基材２、第二の基材３、枠材４、第一の断熱材５０、及び第二の補強材７を備える。

第一の基材２、第二の基材３及び枠材４の構成は、第一の実施形態における第一の基材、第二の基材及び枠材と同じである。

枠材４は、第一の実施形態における枠材と同様、中空部４１を有し、この中空部４１にエアロゲル粒子を含有する第二の断熱材４０が充填されている。枠材４は、図６に示すように、第一の枠材４２、第二の枠材４３、第三の枠材４４及び第四の枠材４５を含む。また、第一の枠材４２は第一の嵌合部４２１を有し、第二の枠材４３は第二の嵌合部４３１を有する。更に、第三の枠材４４は第三の嵌合部４４１を有し、第四の枠材４５は第四の嵌合部４５１を有する。第二の嵌合部４３１は、第一の嵌合部４２１と嵌合する形状を有し、第四の嵌合部４５１は、第三の嵌合部４４１と嵌合する形状を有する。本実施形態では、第一の嵌合部４２１及び第三の嵌合部４４１の各々は雄実であり、第二の嵌合部４３１及び第四の嵌合部４５１の各々は雌実である。

第二の補強材７は、図６に示すように、複数の孔７１を有する部材である。孔７１は第二の補強材７を第一の基材２、枠材４及び第二の基材３が積層する方向に貫通している。第二の補強材７は、第一の基材２、第二の基材３及び枠材４で囲まれる空間５全体に亘って配置される。第二の補強材７は、制限的ではないが、例えば、図６に示すような四角形の孔７１を有する平面視格子状の部材であってもよく、六角形の孔７１を有する平面視ハニカム形状の部材であってもよい。第二の補強材７の厚みは、枠材４の高さと同じであることが好ましい。第二の補強材７は、第一の基材２及び第二の基材３と接する。第二の補強材７は、制限的ではないが、例えば、段ボール板や木質板等の厚みが薄く、軽量で、加工が容易、且つある程度の強度を有する材料から形成することができる。第二の補強材７は、制限的ではないが、例えば、複数の切れ込みを有する板状の部材同士を、切れ込み同士でかみ合わせて、組み合わせることによって、形成することができる。また、第二の補強材７は、所謂ペーパーハニカムコアであってもよい。

本実施形態では、第二の補強材７の孔７１には、第一の断熱材５０が充填されている。第一の断熱材５０は、第一の実施形態における第二の断熱材と同様に、エアロゲル粒子と、バインダとを含有する。第一の断熱材５０がエアロゲル粒子を含有することで、第一の断熱材５０が高い圧縮強度を有する。また、第一の断熱材５０がエアロゲル粒子を含有するため、発泡性の断熱材や真空断熱材と比べて第一の断熱材５０を容易に形成することができ、更に、発泡性の断熱材や真空断熱材と比べて孔７１に第一の断熱材５０を容易に配置することができる。

また、本実施形態では、バインダが、エアロゲル粒子に含まれる隣り合う粒子同士を接着している。このため、第一の断熱材５０内でエアロゲル粒子が固定され、これにより、第一の断熱材５０ごと断熱パネル１を切断した際に、切断面からエアロゲル粒子が毀れ出にくい。

また、本実施形態では、上述の通り、第二の補強材７の孔７１に第一の断熱材５０が充填されているため、断熱パネル１が高い断熱性能を有する。更に、第一の断熱材５０は高い圧縮強度を有するため、高い強度を有する第二の補強材７による作用と相まって、断熱パネル１全体として、高い圧縮強度を有する。

本実施形態に係る断熱パネル１は、上記の構成により、以下の効果を奏する。

本実施形態に係る断熱パネル１は、第一の実施形態と同様、枠材４の中空部４１に第二の断熱材４０が充填されているため、枠材４を通じた熱の伝導が抑制される。このため、断熱パネル１が高い断熱性能を有する。更に、第二の断熱材４０は高い圧縮強度を有するため、枠材４に耐局部荷重に対する高い強度を持たせることができる。このため、枠材４を通じた熱伝導を抑制しながら、枠材４の局部荷重に対する高い強度を確保することができる。

更に、本実施形態に係る断熱パネル１は、空間５に、第一の断熱材５０で充填された孔７１を有する第二の補強材７が配置されるため、高い断熱性を有しながら、強度も確保することができる。

尚、枠材４の各嵌合部４２１〜４５１の形状は、本実施形態に制限されない。例えば、各嵌合部４２１〜４５１が、合決により嵌合する形状を有してもよい。また、枠材４は、嵌合部４２１〜４５１を有さなくてもよいし、第一の嵌合部４２１及び第二の嵌合部４３１のみを有してもよい。

枠材４が、嵌合部４２１〜４５１を有さない場合、枠材４の第二の基材３側の縁に対して、面取りを施すことが好ましい。この場合、第一の実施形態の変形例と同様に、枠材４の面取りを施した部分の突合せ部８にパテを塗ることにより、第一の基材２上に壁紙等を張り付けることができる（図４参照）。このような断熱パネル１は、壁材として使用することができる。

また、本実施形態の断熱パネル１は、空間５に、第二の補強材７に加えて、第一の実施形態と同様に第一の補強材を備えてもよい。この第一の補強材は、第一の実施形態と同様に中空部を有し、この中空部にエアロゲル粒子を含む断熱材が充填されている。このため、この第一の補強材を通じた熱の伝導が抑制される。また、断熱材が高い圧縮強度を有するため、この第一の補強材の高い圧縮強度も確保される。

本実施形態に係る断熱パネル１は、例えば次のように製造される。

まず、第二の補強材７の作製方法について注目する。第二の補強材７は、例えば、段ボール板や木質板等の厚みが薄く、軽量で、加工が容易、且つある程度の強度を有する材料から作製する。或いは、第二の補強材７が、所謂ペーパーハニカムコアであってもよい。

枠材４については、第一の実施形態における枠材と同じ方法で作製される。

続いて、第一の基材２を用意する。この第一の基材２上に、枠材４及び第二の補強材７を固定する。枠材４及び第二の補強材７は、例えば適宜の接着剤、両面テープ等で固定される。また、枠材４及び第二の補強材７は、釘等の固定具で固定されてもよい。尚、断熱パネル１が、第一の基材２、枠材４及び第二の補強材７が一体となった部材を備える場合には、この枠材４及び第二の補強材７を固定する工程は不要である。

そして、次のようにして、第一の断熱材５０を、第二の補強材７の孔７１に充填する。第一の実施形態における第二の断熱材と同様に、エアロゲル粒子とバインダとを含有する混合材料を調製する。この混合材料を、第二の補強材７の孔７１に充填する。

混合材料の充填後、第二の基材３を、第一の基材２における第二の補強材７側の面と対向して配置し、この第二の基材３を、第二の補強材７、第一の断熱材５０及び枠材４に重ねる。枠材４及び第二の補強材７と第二の基材３との間には、例えば適宜の接着剤、両面テープ等を介在させることで、枠材４及び第二の補強材７と第二の基材３とを接着することが好ましい。

第二の基材３を配置した後、加熱プレスにより加圧しながら加熱する。これにより、第二の補強材７の孔７１内に第一の断熱材５０が形成される。

また、このように加熱プレスにより第一の断熱材５０を形成することで、第一の基材２及び第二の基材３の各々と、第一の断熱材５０とを、第一の断熱材５０中のバインダで接着することが好ましい。この場合、断熱パネル１を第一の断熱材５０ごと切断した際に、切断面からエアロゲル粒子が毀れ出にくい。

これにより、図５に示すように、断熱パネル１が得られる。

本実施形態では、第一の断熱材５０がエアロゲル粒子とバインダを含有するが、エアロゲル粒子のみを含有してもよい。この場合エアロゲル粒子が、第二の補強材７の孔７１に充填・保持される。このため、エアロゲル粒子が空間５内で移動し、第一の断熱材５０が存在しない領域が生じて、断熱パネル１の断熱性が低下することを抑制することができる。また、第一の断熱材５０がバインダを含有しない場合、断熱パネル１の製造時に、加熱プレスによる加圧・加熱は行わなくてもよい。

１ 断熱パネル
２ 第一の基材
３ 第二の基材
４ 枠材
４０ 第二の断熱材
４１ 中空部
５ 空間
５０ 第一の断熱材

Claims (6)

1. 第一の基材と、前記第一の基材に対向して配置される第二の基材と、前記第一の基材と前記第二の基材の間に配置される枠材と、前記第一の基材、前記第二の基材、及び前記枠材によって囲まれる空間内に配置される第一の断熱材とを備え、
   前記枠材が中空部を有し、
   前記枠材の前記中空部に、エアロゲル粒子を含有する第二の断熱材が充填されていることを特徴とする断熱パネル。
2. 前記空間内に第一の補強材が配置され、
   前記第一の補強材が中空部を有し、
   前記第一の補強材の前記中空部に、エアロゲル粒子を含有する第三の断熱材が充填さ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。
3. 前記空間内に第二の補強材が配置され、
   前記第二の補強材が複数の孔を有し、
   前記孔に前記第一の断熱材が充填されてい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。
4. 前記第一の断熱材が、エアロゲル粒子を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の断熱パネル。
5. 前記エアロゲル粒子に含まれる隣り合う粒子同士がバインダで接着されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の断熱パネル。
6. 前記枠材が、
   第一の嵌合部を有する第一の枠材と、
   第二の嵌合部を有する第二の枠材とを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の断熱パネル。

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