JP2009046970A - 屋根構造及び壁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】屋内の温度上昇を効果的に低減することができるとともに、施工も容易で、かつ、安価なものとすること。
【解決手段】野地板２０と、野地板２０の上に配置され、裏面３０ａに低放射率金属膜３１が設けられた屋根材３０とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、屋根構造及び壁構造に関し、特に屋内の温度上昇を簡易な施工で効果的に防止できる技術に関する。

家屋は、野地板の上に設けられた瓦等の屋根材によって覆われている。屋根材には直接日光が照射されるため、屋根材や野地板を通して屋内の温度が上昇するという問題があり、従来から様々な暑さ対策がとられてきた。

特に遮熱材を用いた対策は様々なものがあり、例えば、屋根材の表面に遮熱塗料・遮熱顔料・遮熱色を使用する技術（例えば、特許文献１参照）や、野地の上に遮熱シート、アルミ蒸着シート、アルミ箔等を使用する技術（例えば、特許文献２参照）が知られている。

一方、屋根材と野地板との間に空気層や通気層を設けることで遮熱する技術（例えば、特許文献３，４参照）が知られている。
特開２００５−０９００４２号公報 特開２００５−０６１１４６号公報 特開２００５−２７３４４８号公報 特開２００６−１７７１３６号公報

上述した屋根材では、次のような問題があった。すなわち、遮熱塗料・遮熱顔料・遮熱色を使用するものであると、屋根材の色が限定され、施工主の好みに答えることが困難である。また、遮熱効果にバラツキがあるという問題があった。さらに、塗料は有機質が紫外線により劣化し、耐候性に課題がある。

また、遮熱シート等を施工するものであると、遮熱シート自体が高価なものであるとともに、野地板の上にシートを貼るという工程が余計にかかることから、施工コストが大幅に上昇するという問題がある。また、アルミシート等は、日光反射があるため、屋根工事業者はサングラス等をしながらの施工となり、作業時の負担が大きい。また、近隣の住民に対しても、屋根材が葺かれるまで光害を及ぼす。また、表面が滑りやすく作業が危険である。

さらに、空気層・通気層を設けても、放射熱によって室内の温度上昇を招いてしまうという問題があった。

そこで本発明は、屋内の温度上昇を効果的に低減することができるとともに、施工も容易で、かつ、安価なものとすることができる屋根構造を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の屋根構造及び壁構造は次のように構成されている。

（１）野地板と、この野地板の上に配置され、上記野地板側の面に低放射率金属膜が設けられた屋根材とを備えていることを特徴とする。

（２）野地板と、この野地板の上に配置され、上記野地板側の面に低放射率金属膜が設けられた屋根材と、上記野地板と上記屋根材との間に設けられた通気層とを備えていることを特徴とする。

（３）第１の板材と、この第１の板材の屋外側に配置され、上記第１の板材側の面に低放射率金属膜が設けられた第２の板材とを備えていることを特徴とする。

（４）第１の板材と、この第１の板材の屋外側に配置され、上記第１の板材側の面に低放射率金属膜が設けられた第２の板材と、上記第１の板材と上記第２の板材との間に設けられた通気層とを備えていることを特徴とする。

（５）野地板と、この野地板の上に配置され、上記野地板側の面に熱線反射材が設けられた屋根材とを備えていることを特徴とする。

（６）野地板と、この野地板の上に配置され、上記野地板側の面に熱線反射材が設けられた屋根材と、上記野地板と上記屋根材との間に設けられた通気層とを備えていることを特徴とする。

（７）第１の板材と、この第１の板材の屋外側に配置され、上記第１の板材側の面に熱線反射材が設けられた第２の板材とを備えていることを特徴とする。

（８）第１の板材と、この第１の板材の屋外側に配置され、上記第１の板材側の面に熱線反射材が設けられた第２の板材と、上記第１の板材と上記第２の板材との間に設けられた空気層とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、屋内の温度上昇を効果的に低減することができるとともに、施工も容易で、かつ、安価なものとすることが可能となる。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る屋根構造１０を示す縦断面図である。なお、屋根構造は、家屋の屋根構造の他、ルーフバルコニー、陸屋根等の屋上用建材にも適用可能である。

屋根構造１０は、野地板２０と、この野地板２０の上に敷かれた防水シート２１と、この防水シート２１の上に配置された屋根材３０とを備えている。屋根材３０の裏面３０ａ（図１中下面）には、低放射率金属膜３１が配置されている。

低放射率金属膜３１は、屋根材３０から室内に伝わる熱移動を抑制し、室内温度の上昇を抑える機能を有している。高温の屋根材３０から発生する熱放射は、低放射率金属膜３１により遮断される。

低放射率金属膜３１は、低放射率の金属を適用できる。例えば、アルミニウム材を含むシート材（アルミ箔、アルミシート、アルミ塗料、アルミテープ）や、遮熱塗料を用いる。遮熱塗料は、低放射率金属膜として酸化材（酸化チタン等）、金属（錫・アルミニウム・金・銀・銅・亜鉛等の合金）を無機・有機接着剤で硬化させたものを用いる。

また、低放射率金属膜３１を屋根材３０の裏面３０ａに表面付着してもよい。例えば、ショットピーニング装置を用いて低硬度で放射率の低い金属粉体（錫合金、アルミニウム合金）を圧縮空気との混合流体としてショットに代えて噴射・付着させたものを用いる。

このように構成された屋根構造１０では、上方からの熱移動を低放射率金属膜３１で遮熱することで、遮熱材を屋根材３０の上面に設ける場合や遮熱シートを野地板２０上に設けた場合と同様に屋内の温度上昇を抑えることができる。なお、低放射率金属膜３１を設ける領域は、屋根材３０の重なり部分は省き、露出している部分のみとしてもよい。

表１は、低放射率金属膜としてアルミ箔を用い、そのコーティング位置によって各位置での温度を計測したものである。なお、屋根材３０としていぶし銀色釉薬瓦を用いた。

計測結果からもわかるように、野地板２０の下における温度は、コーティング位置によってほとんど変化が無いことがわかる。日射を反射するということで、なるべく太陽に近いところで行った方が効率がよいため、野地板２０上に施工するよりも有効である。

上述したように、本実施の形態に係る屋根構造１０によれば、屋根材３０の種類や色合いに無関係に低放射率金属膜３１を設けることができるため、屋根材の種類・屋根材の色は既存の市販品と同じものを使用できるので自由に選択できる。また工場の自動化ラインで裏面に施工すれば、わずかなコストで製造可能である。また、ほとんどの屋根材にコーティングすることが可能である。

また、屋根材３０の裏面３０ａに低放射率金属膜３１をコーティングするため、表面にコーティングした膜と比べ紫外線がさえぎられ、雨水がかからず、有機塗料及び接着剤の劣化等がおきにくくなり、耐候性が大幅に向上する。さらに、野地板２０の上に防水シートを施工した上に高価な遮熱シート等を２重に施工する必要がなく、施工時の負担が軽減し、施工費の上昇がない。また、施工時及び施工後に光害がおきにくい。

一方、吸水する屋根材３０を用いた場合であってもシート材等の低放射率金属膜３１が用いられていることにより、長雨による透水を防ぐことができる。また、冬場においては、放射冷却による野地板２０の温度低下を防ぎ、省エネルギーとなる。また、屋根材３０と野地板２０間の結露を防止することができる。

屋根材３０を係合するための樹脂桟木を使うと夏場に膨張するが、屋根材３０の裏面３０ａに低放射率金属膜３１を施工すると膨張を防止できる。

表２は、屋根材３０としていぶし銀色釉薬瓦及び素焼瓦を用い、低放射率金属膜３１として錫粉体及びアルミニウム粉体を圧縮空気との混合流体として噴射することにより屋根材３０の裏面にコーティングしたものを、各々温度測定したものである。

計測結果からわかるように、野地板２０の下における温度は、錫あるいはアルミニウムをコーティングしたものはコーティングしていないものに較べて、３〜６℃の温度低下が見られた。

上述したショットピーニング装置を用いて低放射率金属膜３１を形成する場合、平均粒径が２５〜７５μｍの金属粉体を噴射角度５〜３０°、噴射圧力０．６〜０．８ＭＰａで行うことが好ましい。これは次のような理由による。すなわち、低放射率金属膜３１の放射率は、同じ金属材料を用いても膜の表面性状の影響を受け、同じ金属材料でも粗面・酸化面よりも研磨面の方が放射率は低い。また、金属膜の放射率が低くなるほど遮熱性が向上する。このことは、ショットピーニング装置による形成条件を変えた結果に基づいたものである。以下、具体的に説明する。

なお、いずれも温度測定位置は野地板２０の下であり、また、温度比較の対象となる基準は低放射率金属膜３１を形成していないものとする。対象となる屋根材は陶器瓦、金属粉体は錫とした。

［噴射圧力と遮熱性との関係]
ショットピーニング装置における金属粉体の噴射圧力と低放射率金属膜３１の遮熱性との相関関係は以下の通りである。なお、金属粉体の平均粒径は４５μｍ、屋根材に対する噴射角度は５°とした。

本実験例より温度低下効果が２℃以上を期待できる噴射圧力の範囲は０．６ＭＰａ以上となる。但し、０．８ＭＰａを超えると屋根材に対するダメージが大きくなるので、最適な範囲は０．６〜０．８ＭＰａとなる。

［噴射角度と放射率・遮熱性との関係］
ショットピーニング装置における金属粉体の噴射角度と低放射率金属膜３１の放射率・遮熱性との相関関係は以下の通りである。なお、金属粉体の平均粒径は４５μｍ、屋根材に対する噴射圧力は０．８ＭＰａとした。

本実験例より温度低下効果が２℃以上を期待できる噴射角度は噴射角度３０°以下となる。但し、５°未満となると低放射率金属膜３１の成膜速度が低下するので、最適な範囲は５〜３０°となる。なお、噴射角度５〜３０°の範囲で、低放射率金属膜３１の放射率（波長２０μｍ）が０．３以下であった。

［金属粉体の粒径と遮熱性との関係］
ショットピーニング装置における金属粉体の粒径と低放射率金属膜３１の遮熱性との相関関係は以下の通りである。なお、金属粉体の屋根材に対する噴射角度は５°、噴射圧力は０．８ＭＰａとした。

本実験例より温度低下効果が２℃以上を期待できる金属粉体の平均粒径は７５μｍ以下となる。但し、平均粒径が２０μｍ未満となると金属粉体のコストが高くなるとともに、取扱いが困難となることから、最適な範囲は２０〜７５μｍとなる。

［表面粗さと遮熱性との関係］
表面粗さと低放射率金属膜３１の遮熱性との相関関係は以下の通りである。なお、低放射率金属膜３１を形成する前処理として無機系コーティング剤を塗布したものと、塗布しないものを比較した。

本実験例より温度低下効果が２℃以上を期待できるのは、無機系コーティング剤を塗布したものである。これは、屋根材表面の凹部を無機系コーティング剤で埋めることで、研磨面に近づけ、放射率を低くできるためである。

この他、ショットピーニング装置を用いて皮膜を形成する方法の他、錫、アルミ、ニッケル等の金属メッキ膜を形成するようにしてもよい。

メッキ膜の遮熱性を向上させるために光沢剤を添加した光沢メッキ膜としてもよい。

なお、低放射率金属膜３１の代わりに熱線反射材を用いてもよい。熱線反射材は、上方からの輻射熱を反射することで、低放射率金属膜３１を設けた場合と同様に屋内の温度上昇を抑えることができる。

図２は本発明の第２の実施の形態に係る屋根構造４０を示す縦断面図である。なお、図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

屋根構造４０は、野地板２０と、この野地板２０の上に敷かれた防水シート２１と、この防水シート２１の上に空気層５０を介して配置された屋根材３０とを備えている。屋根材３０の裏面３０ａ（図２中下面）には、低放射率金属膜３１が配置されている。

空気層５０には、金属ワイヤ等に樹脂コーティングした網状帯５１が配置されている。空気層５０は、軒先又は棟部を介して外部に連通している。網状帯５１は、内部に空気が通流させることができるとともに、屋根材３０からの荷重を分散させる機能を有している。

このように構成された屋根構造４０では、上方からの熱移動を低放射率金属膜３１で遮熱するとともに、空気層５０によって伝熱を防止することで、遮熱材を屋根材３０の上面に設ける場合や遮熱シートを野地板２０上に設けた場合よりもさらに屋内の温度上昇を抑えることができる。

上述したように、本実施の形態に係る屋根構造４０によれば、上述した屋根構造１０と同様の効果が得られるとともに、さらに空気層５０との相乗効果により屋内の温度上昇を低減できる。

図３は本発明の第３の実施の形態に係る壁構造６０を示す縦断面図である。

壁構造６０は、屋内側に配置された第１の板７０と、この第１の板７０の屋外側に配置された第２の板８０とを備えている。第２の板８０の裏面８０ａ（図３中左面）には、低放射率金属膜８１が配置されている。

低放射率金属膜８１は、熱移動を遮断できる材質のものを適用できる。例えば、アルミニウム材を含むシート材や、遮熱塗料を用いる。遮熱塗料は、低放射率材として酸化材、金属を無機・有機接着剤で硬化させたものを用いる。

また、低放射率材を第２の板８０の裏面８０ａに表面付着してもよい。例えば、放射率の低い金属粉体を圧縮空気との混合流体として噴射・付着させたものを用いる。

このように構成された壁構造６０では、側方からの熱移動を低放射率金属膜８１で遮熱することで、遮熱材を第２の板８０の上面に設ける場合や遮熱シートを第１の板７０上に設けた場合と同様に屋内の温度上昇を抑えることができる。

上述したように、本実施の形態に係る壁構造６０によれば、第２の板８０の種類や色合いに無関係に低放射率金属膜８１を設けることができるため、壁材の種類・壁材の色は既存の市販品と同じものを使用できるので自由に選択できる。また工場の自動化ラインで裏面に施工すれば、わずかなコストで製造可能である。また、ほとんどの壁材にコーティングすることが可能である。

また、第２の板８０の裏面８０ａに低放射率金属膜８１をコーティングするため、表面に比べ紫外線がさえぎられ、雨水がかからず、有機塗料及び接着剤の劣化等がおきにくくなり、耐候性が大幅に向上する。さらに、第１の板７０に透湿防水シートを施工した上に高価な遮熱シート等を２重に施工する必要がなく、施工時の負担が軽減し、施工費の上昇がない。また、施工時及び施工後に光害がおきにくい。

一方、吸水する第２の板８０を用いた場合であってもシート材等の低放射率金属膜８１が用いられていることにより、長雨による透水を防ぐことができる。また、冬場においては、放射冷却による第１の板７０の温度低下を防ぎ、省エネルギーとなる。また、第２の板８０と第１の板７０間の結露を防止することができる。

図４は本発明の第４の実施の形態に係る壁構造９０を示す縦断面図である。なお、図３と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

壁構造９０は、屋内側に配置された第１の板７０と、この第１の板７０の屋外側上に空気層９１を介して配置された第２の板８０とを備えている。第２の板８０の裏面８０ａ（図４中左面）には、低放射率金属膜８１が配置されている。

空気層９１には、金属ワイヤ等に樹脂コーティングした網状帯９２が配置されている。空気層９１は、外部に連通している。網状帯９２は、内部に空気を通流させることができる。なお、９３は支持部材を示している。

このように構成された壁構造９０では、側方からの熱移動を低放射率金属膜８１で遮熱するとともに、空気層９１によって伝熱を防止することで、遮熱材を第２の板８０の上面に設ける場合や遮熱シートを第１の板７０上に設けた場合よりもさらに屋内の温度上昇を抑えることができる。

上述したように、本実施の形態に係る壁構造９０によれば、上述した壁構造６０と同様の効果が得られるとともに、さらに空気層９１との相乗効果により屋内の温度上昇を低減できる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

本発明の第１の実施の形態に係る屋根構造を示す縦断面図。 本発明の第２の実施の形態に係る屋根構造を示す縦断面図。 本発明の第３の実施の形態に係る屋根構造を示す縦断面図。 本発明の第４の実施の形態に係る屋根構造を示す縦断面図。

符号の説明

１０，４０…屋根構造、２０…野地板、３０…屋根材、３１，８１…低放射率金属膜、５０，９１…空気層、５１，９２…網状帯、６０，９０…壁構造、７０…第１の板、８０…第２の板。

Claims (21)

1. 野地板と、
   この野地板の上に配置され、上記野地板側の面に低放射率金属膜が設けられた屋根材とを備えていることを特徴とする屋根構造。
2. 上記低放射率金属膜は、アルミニウム材を含むシート材から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の屋根構造。
3. 上記低放射率金属膜は、放射率の低い金属材料を無機・有機接着剤で硬化させたものであることを特徴とする請求項１に記載の屋根構造。
4. 上記低放射率金属反射膜は、メッキで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の屋根構造。
5. 上記低放射率金属膜は、ショットピーニング装置を用いて錫及びその合金またはアルミニウム及びその合金の少なくとも一方を含む金属粉体を圧縮空気との混合流体として噴射することにより、当該成分を付着させたものであることを特徴とする請求項１に記載の屋根構造。
6. 上記ショットピーニング装置は、上記金属粉体の噴射を、噴射圧力０．６〜０．８ＭＰａで行うことを特徴とする請求項５に記載の屋根構造。
7. 上記ショットピーニング装置は、上記金属粉体の噴射を、噴射角度５〜３０°で行うことを特徴とする請求項５に記載の屋根構造。
8. 上記金属粉体の平均粒径は、２０〜７５μｍであることを特徴とする請求項５に記載の屋根構造。
9. 上記ショットピーニング装置は、平均粒径が２０〜７５μｍの金属粉体を噴射角度５〜３０°、噴射圧力０．６〜０．８ＭＰａで行うことを特徴とする請求項５に記載の屋根構造。
10. 波長２０μｍの熱放射に対応する上記低反射率金属膜の放射率が０．３以下であることを特徴とする請求項５に記載の屋根構造。
11. 上記野地板側の面と上記低放射率金属膜との間には、無機系コーティング剤が塗布されていることを特徴とする請求項５に記載の屋根構造。
12. 野地板と、
    この野地板の上に配置され、上記野地板側の面に低放射率金属膜が設けられた屋根材と、
    上記野地板と上記屋根材との間に設けられた通気層とを備えていることを特徴とする屋根構造。
13. 第１の板材と、
    この第１の板材の屋外側に配置され、上記第１の板材側の面に低放射率金属膜が設けられた第２の板材とを備えていることを特徴とする壁構造。
14. 第１の板材と、
    この第１の板材の屋外側に配置され、上記第１の板材側の面に低放射率金属膜が設けられた第２の板材と、
    上記第１の板材と上記第２の板材との間に設けられた通気層とを備えていることを特徴とする壁構造。
15. 野地板と、
    この野地板の上に配置され、上記野地板側の面に熱線反射材が設けられた屋根材とを備えていることを特徴とする屋根構造。
16. 上記熱線反射材は、アルミニウム材を含むシート材から形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の屋根構造。
17. 上記熱線反射材は、反射する金属材料を無機・有機接着剤で硬化させたものであることを特徴とする請求項１５に記載の屋根構造。
18. 上記熱線反射材は、ショットピーニング装置を用いて錫合金またはアルミニウム合金の少なくとも一方を含む金属粉体を圧縮空気との混合流体として噴射することにより、当該成分を付着させ、熱線反射膜を形成させたものであることを特徴とする請求項１５に記載の屋根構造。
19. 野地板と、
    この野地板の上に配置され、上記野地板側の面に熱線反射材が設けられた屋根材と、
    上記野地板と上記屋根材との間に設けられた空気層とを備えていることを特徴とする屋根構造。
20. 第１の板材と、
    この第１の板材の屋外側に配置され、上記第１の板材側の面に熱線反射材が設けられた第２の板材とを備えていることを特徴とする壁構造。
21. 第１の板材と、
    この第１の板材の屋外側に配置され、上記第１の板材側の面に熱線反射材が設けられた第２の板材と、
    上記第１の板材と上記第２の板材との間に設けられた空気層とを備えていることを特徴とする壁構造。

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