JP2005105731A - 屋根用断熱パネルならびに屋根材の取り付け構造。 - Google Patents

Abstract

【課題】屋根断熱における断熱層の熱橋を回避しつつ、木造建築物の施工手間を軽減させるために垂木が省略化された屋根構造躯体の簡略化を行い、その上で生じた破風板等化粧板の取り付け部分に関する問題を解決する断熱パネルを考案、開発する。
【解決手段】野地板13と合成樹脂発泡体14、化粧面材15によってサンドイッチ状に構成された断熱パネルと、破風板等屋根縁仕上げ材固定用の木片16および17が芯材である合成樹脂発泡体14とともに面材13および15によって挟み込まれた断熱パネルとを組み合わせ、木造建築物における屋根躯体の外側に配置した上で接合する。これら複数の木片パターンを持つ断熱パネルに、屋根に掛かる負荷を支持させ、屋根縁に配置された木片16ないし17に破風板あるいは鼻隠し等の仕上げ材を設置固定させる。
【選択図】図２

Description

本発明は高気密・高断熱の木造軸組建築物を施工する為の屋根用断熱パネルと、その断熱パネルを利用した屋根材の取り付け方法に関するものである。

軸組工法あるいは壁組工法で建築された木造建築物の屋根を断熱する建築部材として断熱パネルを用いた工法が建築関係者に注目され、既に実用化されている。この工法は断熱材を屋根あるいは壁造作と断熱施工とを同時に行なう事が出来るため施工者の手間を省略化でき、一般に普及している。

屋根断熱工法では屋内の居住スペースが天井断熱工法よりも広く取れるため、屋根断熱最近建築関係者の間で注目されている。この屋根断熱工法においても垂木ないし母屋間に嵌め込む充填断熱工法を前提とし、屋根板と断熱材を一体化させた断熱パネル(たとえば特許文献１。) あるいは断熱材を垂木ないし母屋の外側に配置する外張り断熱工法を前提とした断熱パネル (たとえば特許文献２。) などがある。

屋根の構築は一般的に小屋組、垂木および母屋の施工、野地板張りの後防湿シート下葺き、屋根葺きの順に施工される。屋根に掛かる負荷には瓦やルーフィング等による自重の他、風圧や積雪によるものもあり、これら負荷に耐え得るべく屋根の構築においては垂木や母屋を用いた強固な造作が必要とされる。この施工過程が木造建築の施工期間を短縮する上で障害となっており、施工過程においてもし垂木あるいは母屋を省略できれば低コストかつ高性能な木造建築物を提供する手法となり得る。ただしこの場合垂木がないため、破風板等横板を固定するための部分を別途設ける必要がある。図１に表示された従来の断熱パネルであれば支持木片11にこれら仕上げ材を設置すれば良いが、図１に表示される断熱パネルは内部までビス固定用の支持木片があり、前述された熱橋の解消による断熱性能の向上といった問題を解決出来ない。他の解決手段として、内部に隙間無く合成樹脂発泡体が詰め込まれた断熱パネルに破風板等横板を固定する金具を利用する方法が考えられる(たとえば特許文献３。)。
特開平７−３２４３９７公報(第５頁、図５) 特開平１１−２５６７１６公報(第５頁、図１) 特開平１１−８１５８９公報(第４頁、図３)

しかしながら充填断熱法においては、垂木及び母屋等の木構造が断熱層を分断する熱橋となり、十分な断熱性能が得られなくなっている。熱橋を予防するため断熱材を垂木・母屋といった構造躯体の外側に施工する場合、屋根強度を保持する必要性から繊維系の断熱材の使用は困難であり、現実的には屋根を外張断熱にて施工する場合は結局断熱パネルを用いた工法が簡易であると考えられる。従来の断熱パネルでは図１に示すように断熱パネルの端あるいは内部において合成樹脂発泡体の他にビス固定用の木片が入っており、これを使用する事は屋根断熱における熱橋の回避といった点ではさほど意味のないものとなっている。

また、垂木のない屋根においては破風板等横板を固定するための装置あるいは方法を別途考案する必要がある。前述の固定金具はこの問題を解決する手段として有効であるが、実際には固定金具並びに金具と横板を固定させるビスあるいは釘等との位置を現場にて正確に把握する必要があり、またこの固定金具を現場にて断熱パネルに接合させる作業自体が、施工手間となる恐れがある。

上記課題を解決する手段として、樹脂発泡体からなる芯材を野地板等十分な強度を持つ建築用面材にてサンドイッチ状に挟んで構成された断熱パネルを木造建築物における屋根躯体の外側に接合固定させ、木造建築物屋根の内部に合成樹脂発泡体からなる連続した断熱層を構築させることによって熱橋の発生を回避する。

屋根下地板として施工される野地板に替わって剛性の高いサンドイッチ構造を持つ断熱パネルを導入する事で、垂木等小屋組みが簡略化された木造建築物を構築する。省略された垂木あるいは母屋に替わって破風板等の横板を設置固定できるよう、現場での施工作業に先立ち、芯材である樹脂発泡体とともに木片が本体の一端あるいは二端に埋め込まれた断熱パネルを箇所に応じて複数パターン用意する。

断熱パネルを木造建築物において施工した場合、屋根の内部に樹脂発泡体からなる連続した断熱層を構築しつつ、建て方において省略された垂木に替わって破風板等の横板を固定できる木片が屋根縁に配置されるようなパネル同士の突合せ面において樹脂発泡体が露出した断熱パネルについて木造建築物の屋根における配置例を考える。

各パネル同士の突合せ部分において樹脂発泡体同士が接触する構造となっている本断熱パネルを用いて屋根を施工する事により、屋根全体を覆う連続した熱橋の少ない断熱層が形成され、断熱性能の向上を図る事ができる。

剛性の高いサンドイッチパネル体である本パネルを屋根構造の一部として用いる事により屋根において十分な耐力が得られる事で垂木が省略でき、したがって木造建築物の施工過程を簡略化し材料を節減出来る様になる為、建築コストの低減につながる。

また、断熱パネルが施工された屋根周りにおいては垂木が省略されているが、これに代わる破風板等横板固定用の木片がパネル端のみに現れる事で、パネルの断熱性能を損なう事なく通常の垂木と同様に破風板を設置できる。また、横板等を固定する釘またはビスの間隔を作業者の自由に設定でき、使用される釘またはビスの大きさを自由に選択できる。

以下四段落に渡って、本件を構成する木造建築物屋根の外張り断熱に使用される断熱パネルについて説明を行なう。断熱パネルには四種類あり、それらの相違点は図２における仕上げ材固定用の木片16並びに17が埋め込まれる箇所に基づき、断熱パネル製品の長さおよび幅および厚みは以下の四種類全て共通である。

本発明である屋根用の断熱パネルの構造について図２に基づいて説明し、この断熱パネルを以後仮にAと呼ぶ。断熱パネルAは図２に示された各部材の内、構造用合板等の建築用面材13と合成樹脂発泡体14と構造用合板に比較して十分な強度を持つ化粧面材15との組み合わせからなる。建築用面材13と合成樹脂発泡体14と化粧面材15とは長さと幅とが共に同一サイズで統一されており、断熱パネルAの製品外観は図３の通りとなる。なお図２ないし図３における建築用面材13に替えて十分な強度と耐候性を持つ化粧面材を使用する事も可能であり、その場合は13と15の面材同士で区別がなくなるため断熱パネルAは表裏のない製品となり、上下左右の区別なく屋根躯体へ固定する事ができる。この点については以後に説明される他三種の断熱パネルにおいても同様である。

屋根の軒隅に配置される断熱パネルの構造について図２に基づいて説明し、この断熱パネルを以後仮にBと呼ぶ。断熱パネルBは図２における樹脂発泡体14が建築用面材13ならびに十分な強度を持つ化粧面材15で挟まれ、長辺方向と短辺方向のそれぞれ一端に横板固定用の木片16と17とが埋め込まれた構造である。断熱パネルBにおける他の断熱パネルとの突合せ面には木片が埋設されていない。木片16と17との位置関係は図２に示された例の他、断熱パネルBの配置箇所によって変更を受ける。断熱パネルBの製品外観は図４の通りとなる。断熱パネルBについて図２ないし図４における建築用面材13が十分な強度と耐候性を備えた化粧面材へと変更された製品も考えられる。

屋根のケラバまたは軒部に配置される断熱パネルの構造を図２に基づいて説明し、この断熱パネルを以後仮にCと呼ぶ。断熱パネルCは図２に記載された部材の内、長さと幅を揃えた建築用面材13と化粧面材15との間に樹脂発泡体14が挟まれ、長辺方向の断熱パネル一端に横板固定用の木片16構造が埋め込まれた構造である。断熱パネルCの製品外観は図５の通りとなる。断熱パネルCについて図２ないし図５における建築用面材13が耐候性を備えた化粧面材へと変更された製品も考えられる。

屋根の軒またはケラバ部に配置される断熱パネルの構造を図２に基づいて説明し、この断熱パネルを仮にDとする。断熱パネルDは長さと幅を揃えた建築用面材13と化粧面材15との間に樹脂発泡体14が挟まれ、横板固定用の木片17が短辺方向の一端に埋め込まれた構造である。断熱パネルDの製品外観は図５の通りとなる。断熱パネルDについて図２ないし図６における建築用面材13が耐候性を備えた化粧面材へと変更された製品も考えられる。

断熱パネルCならびに断熱パネルDを軒またはケラバのいずれに配置するかは、本断熱パネルが施工される屋根面積や形状あるいは断熱パネルを屋根に固定する釘等の保持力を考慮した上で、施工者が任意に決定する事ができる。

本断熱パネルを使用して構築された木造建築物の屋根における断熱パネルの内部を図７aおよび図７bに基づいて説明する。図７aは屋根へ配置された断熱パネルの内部図解であり、AからDまでの断熱パネルを配置する際内部のパネル突合せ部分においては樹脂発泡体が接触している様子をあらわしており、図７bは図７aの補助図である。木造建築物の軒隅に相当する箇所へ断熱パネルBを配置し、軒出部分においては断熱パネルDを配置する。屋根両端には断熱パネルCを配置し、両端の出ない部分には通常の断熱パネルAを配置する。

図８と図９を用いて、断熱パネルを屋根に施工する際の配置原則を示す。両図において矢印は軒先方向を示す。図８と図９とでは屋根面積と形状が共通しているが、図８上の軒先には断熱パネルCが使用されているのに対し、図９においては軒先に断熱パネルDが使用されている。以上の点から、木片16ならびに17が屋根縁に配置され、樹脂発泡体が屋根の内部において連続していれば、断熱パネルCならびに断熱パネルDをケラバまたは軒先のいずれに使用するかは任意に決定されうる。

木造建築における屋根躯体へ断熱パネル固定する方法の一例を、母屋方向での断面図である図１０および妻壁方向の断面図である図１１に示す。図１０における小屋組に対し、施工される断熱パネル間に隙間が生じないよう断熱パネル突合せ部分をできるだけ密に接触させつつ、24で表記された釘またはビスを用いて断熱パネルを固定させる。また図１１は図１０と同じプロセスを別角度から俯瞰したものである。断熱パネルが屋根躯体へ固定された様子は図１２および図１３に表示されたようになり、各断熱パネル間の隙間は気密テープを用いて行なうものとする。軒の出等の調整あるいは屋根勾配の変更により、断熱パネルを小屋組へ固定する位置は屋根の強度が考慮された上で施工者が任意に決定する事ができる。また切妻屋根以外の屋根に対しても、断熱パネルAからDまでを用いて施工することができる。

屋根に固定された断熱パネルBからDまでに対し、破風板等横板27を固定する方法を図１４ならびに図１５に示す。断熱パネルに埋められた木片16あるいは17に対し、十分な固定強度を持つ釘またはビス28を利用して破風板あるいは鼻隠し等の横板27を打ち付ける。横板27を固定する釘またはビス28の間隔は、美観や釘またはビス28の保持強度を考慮の上で、施工者が任意に決定することができる。

本発明である屋根用の断熱パネルAの構成を図２に基づいて説明する。通常の断熱パネルAは図２に示された部材のうち、大きさが厚さ12mm,幅910mm,長さ1820mmからなる建築用面材13と厚さ50mm,幅910mm,長さ1820mm樹脂発泡体14および厚さ12mm,幅910mm,長さ1820mm化粧面材15とを組み合わせ、酢酸ビニルエマルジョンあるいは変性シリコーンあるいは弾性ゴム等の樹脂発泡体14を侵食しない接着剤を用いて接着させて形成する。断熱パネルを対応させる住宅モジュールの変更あるいは断熱性能の向上を図る場合は、数１から数２までの式に従ってパネルないしその構成部品の形状を変えずにサイズを変更させる事ができる。断熱パネルAの製品体外観を図３に示す。
〔数１〕 幅:(建築用面材13)=(樹脂発泡体14)=(化粧面材15)
〔数２〕 長さ:(建築用面材13)=(樹脂発泡体14)=(化粧面材15)

屋根の軒隅に設置される断熱パネルBの構成を図２に基づいて説明する。この断熱パネルBは厚さ12mm,幅910mm,長さ1820mmからなる建築用面材13と厚さ12mm,幅910mm,長さ1820mm化粧面材15の間に、厚さ50mm,幅880mm,長さ1790mmに切削された樹脂発泡体14と破風板等固定用の幅30mm,厚さ50mmからなる木片16ならびに幅30mm,厚さ50mmからなる木片17とを挟み、酢酸ビニルエマルジョンあるいは変性シリコーンあるいは弾性ゴム等樹脂発泡体14を侵食しない接着剤を用いて接着させて形成する。なお建築用面材13ならびに化粧面材15と木片16および17とを接合させる面においてはフェノール系もしくはユリア系接着剤などの有機溶剤を含む接着剤を使用することも可能である。
これら構成部品を組み合わせる事により、本断熱パネルは断面図に示したとおり他のパネルとのジョイント面には木片がなく、パネル内部の断熱層に熱橋を生じさせない構造となっている。建築物モジュールの変更あるいは断熱性能の向上を図る場合は、数３から数５までの式に従って断熱パネルないしその構成部品のサイズを変更させる事ができる。
〔数３〕 幅:(建築用面材13)=(化粧面材15)=(樹脂発泡体14)＋(木片16)
〔数４〕 長さ:(建築用面材13)=(化粧面材15)=(樹脂発泡体14)＋(木片16)
〔数５〕 厚さ:(樹脂発泡体14)＝(木片16)＝(木片17)

屋根の軒またはケラバに使用される断熱パネルCの構成を図２に基づいて説明する。この断熱パネルは厚さ12mm,幅910mm,長さ1820mmからなる建築用面材13と厚さ12mm,幅910mm,長さ1820mm化粧面材15の間に、厚さ50mm,幅880mm,長さ1820mmに切削された樹脂発泡体14と破風板等固定用の幅30mm,厚さ50mmからなる木片16を挟み、酢酸ビニルエマルジョンあるいは変性シリコーンあるいは弾性ゴム等の樹脂発泡体14を侵食しない接着剤を用いて接着させて形成する。なお建築用面材13ならびに化粧面材15と木片16とを接合させる面においてはフェノール系もしくはユリア系接着剤などの有機溶剤を含む接着剤を使用することも可能である。他のパネルとの突合せ面には木片なし。建築物モジュールの変更あるいは断熱性能の向上を図る場合は、数６から数８までの式に従って断熱パネルないしその構成部品のサイズを変更させる事ができる。
〔数６〕 幅:(建築用面材13)=(化粧合板15)=(樹脂発泡体14)＋(木片16)
〔数７〕 長さ:(建築用面材13)=(化粧合板15)=(樹脂発泡体14) ＝(木片16)
〔数８〕 厚さ:(樹脂発泡体14)＝(木片16)

屋根の軒またはケラバに使用される断熱パネルDの構成を図２に基づいて説明する。この断熱パネルは厚さ12mm,幅910mm,長さ1820mmからなる建築用面材13と厚さ12mm,幅910mm,長さ1820mm化粧面材15の間に、厚さ50mm,幅910mm,長さ1790mmに切削された樹脂発泡体14と破風板等固定用の幅30mm,厚さ50mmからなる木片17を挟み、酢酸ビニルエマルジョンあるいは変性シリコーンあるいは弾性ゴム等樹脂発泡体14を侵食しない接着剤を用いて接着させて形成する。なお建築用面材13ならびに化粧面材15と木片17とを接合させる面においてはフェノール系もしくはユリア系接着剤などの有機溶剤を含む接着剤を使用することも可能である。他のパネルとのジョイント面には木片なし。建築物モジュールの変更あるいは断熱性能の向上を図る場合は、数９から数１１までの式に従って断熱パネルないしその構成部品のサイズを変更させる事ができる。
〔数９〕 幅:(建築用面材13)=(樹脂発泡体14)=(化粧合板15)
〔数１０〕 長さ:(建築用面材13)=(化粧合板15)=(樹脂発泡体14)＋(木片17)
〔数１１〕 厚み:(樹脂発泡体14)＝(木片17)

本断熱パネルを使用して構築される屋根において、断熱パネルの配置例を図７に示す。図に示す通り軒隅に断熱パネルBを配置し、軒出部分においては断熱パネルDを配置する。屋根両端には断熱パネルCを配置し、両端の出ない部分には通常の断熱パネルAを配置する。これが基本的な配置例となる。また図８と図９において、切妻屋根の一例を参考とした断熱パネル配置例を示す。破線部より外側は仕上げ材の固定用の木片16および17である。

木造建築における屋根への断熱パネル固定方法を、切妻屋根を例に取った図１０および図１１に基づいて説明する。図１０で示されたように、各断熱パネル同士は樹脂発泡体が露出した突合せ面において密着し、小屋組の母屋23に固定される。図１１における母屋23aと23bのスパンは6寸勾配において1057mmであり、23bと23cのスパンは910mm、また23cと23dのスパンは910mmである。母屋を支持する登り梁22は1820mm間隔にて施工されている。図１１において断熱パネルB並びに断熱パネルDを、6寸勾配において軒の出が水平距離700mmとなるよう仕上げ材固定用の木片17を軒先に向け、6寸勾配であればパネル下端より763mmの位置を母屋中心軸に合わせて断熱パネルビス24にてパネルを母屋と接合させる。このとき断熱パネルを屋根に固定する断熱パネルビス24の間隔ならびに本数は断熱パネルビス24自身の強度と保持力によって決定されるため、図１０から図１３における断熱パネルビス24の本数は実際と異なってくる。

次に屋根両端へ断熱パネルC、屋根縁以外には木片を含まない断熱パネルAを配置する事で、突合せ面において樹脂発泡体からなる連続した断熱層が形成される。図１２ならびに図１３のように断熱パネルが屋根構造に固定された後、各断熱パネル間のジョイントに生じる隙間を室外側から気密テープを用いて塞ぐことによって住宅の気密を確保する。なお軒の出あるいは屋根勾配を変更した場合はそれらの変更に合わせて断熱パネルと母屋の接合位置は変更される。

屋根ケラバ納まりについて、図１４および図１５に施工の実施例を示す。断熱パネルが固定された屋根において、断熱パネルの端に埋め込まれた横板固定用の木片16に破風板27を設置し、十分な強度保持力を有する釘またはビス28にて木片16と破風板27を接合させる。釘またはビス28間隔は、横板の固定強度を考慮の上で作業者が任意に決定することができる。

従来の一般的な外張断熱パネルの内部構造斜視図。 屋根断熱パネルの内部構造展開斜視図。 屋根断熱パネルAの製品斜視図。 屋根断熱パネルBの製品斜視図。 屋根断熱パネルCの製品斜視図。 屋根断熱パネルDの製品斜視図。 a.屋根に配置された断熱パネルの内部斜視図。 b.a図のパネル配置場所斜視図。 屋根の一面における断熱パネルの配置例その１。 屋根の一面における断熱パネルの配置例その２。 断熱パネル施工概要母屋方向断面図。 断熱パネル施工概要妻壁方向断面図。 断熱パネル固定概要母屋方向断面図。 断熱パネル固定概要妻壁方向断面図。 ケラバ方向横板施工概略図 ケラバ方向横板固定図

符号の説明

11.住宅用断熱材
12.木枠および支持木片
13.建築用面材
14.樹脂発泡体
15.化粧面材
16.長辺方向の横板支持木片
17.短辺方向の横板支持木片
18.断熱パネルA製品
19.断熱パネルB製品
20.断熱パネルC製品
21.断熱パネルD製品
22.登り梁
23.母屋
24.断熱パネル固定用のビス
25.梁
26.柱
27.横板
28.釘またはビス

Claims (3)

1. 合成樹脂発泡体を芯材とし、構造用合板または構造用パネルにて芯材をはさみ、接着させて形成された屋根の下地面構築と断熱施工とを同時に行なう事ができる点を特徴とした屋根用の断熱パネル。
2. 破風板等固定用の木片が芯材である合成樹脂発泡体とともに構造用合板等住宅用面材に挟まれており、断熱パネル側面部から木片が一面ないし二面露出するよう配置され、かつ断熱パネル同士を隣接させた際に各断熱パネル内にある合成樹脂発泡体同士が接触し、連続した断熱層を形成する点を特徴とする請求項１の屋根用断熱パネル。
3. 請求項１および２に記載された断熱パネルを複数パターン用いた、破風板等固定用の木片が屋根縁に露出し、合成発泡樹脂同士が木片で分断されていない点を特徴とする木造建築物屋根の構築法。
   
   

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