JP5901230B2 - 屋根構造 - Google Patents

Description

本発明は、住宅建物等の屋根構造に関する。

従来、平坦な陸屋根に排水勾配を形成すべく、平板状の樹脂板の一方の面に傾斜面を形成し、当該樹脂板を陸屋根上に敷設することで陸屋根に水勾配を設けることが行われている。当該樹脂板は、容易に傾斜面をつける加工を施せる点や軽重量である点に鑑み、従来から発泡スチロール板や押出法ポリスチレンフォーム保温版等が用いられている。また、この種の水勾配を設ける構成は、建物のベランダやバルコニの床部分にも設けられている。

ところで、近年の都市のヒートアイランド現象や太陽からの強烈な直射日光に晒されること等により、建物の屋根面やベランダ等の床部分の温度が従来の予測よりも大きく上昇する現象が発生してきている。また、上述の如きベランダやバルコニへの出入口となる掃出し窓に反射率の高い高性能な遮熱ガラスなどを用いると、太陽からの直射日光に加えて当該遮熱ガラスからの反射光により、屋根面に直接及び間接に太陽光が集光され、屋根面の温度が大幅に上昇することとなり、これらの条件が重なると、場合によっては屋根面（以下、屋根面のみならずベランダやバルコニの床部分も含んで屋根面と称する）の表面温度が９０℃近くになる場合がある。

これに対し、当該屋根面の水勾配を従来の押出法ポリスチレンフォーム保温版により形成する場合、当該押出法ポリスチレンフォーム保温版の内部温度が８２〜８３℃程度の高温に維持されると、該保温版の内部ガス圧力の上昇と材料の軟化が同時に進行する。これにより、高温部分が二次的な発泡を起こし、当該部分のみが膨張して本来平滑である屋根面（床部分）が部分的に隆起してしまう。その結果、屋根面の平滑性が著しく損なわれることが問題となる。

このような問題を解決すべく、例えば特許文献１の屋根構造は、当該水勾配を形成する樹脂層の軟化温度（ガラス転移点）を高め、これによって、二次発泡を防止している。

特願２０１０−１３３１７７号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示の構成において、ガラス転移点の上昇は高々１０℃程度ある。従って、集光や温室効果など温度上昇の条件が重なれば、この範囲を超えることが十分に考えられる。そのため、二次発泡をより確実に防止できる構造が、従来より求められていた。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、日射熱等に起因して屋根面の平滑性が損なわれてしまうことを防止することができる屋根構造を提供することを目的とする。

本発明に係る屋根構造は、少なくとも屋根下地層と該屋根下地層を覆う防水層とを備え、屋根下地層と防水層の間には、発泡性の樹脂により形成されて屋根下地層と防水層間の間隔を調整する中間調整層が設けられている屋根構造において、中間調整層の上方には、該中間調整層の上面の温度を最大でも当該中間調整層のガラス転移点よりも低い温度に抑える保護層が設けられ、保護層の上方に防水層が設けられ、中間調整層は、上面に傾斜状の水勾配を付与した複数の板状パネルの傾斜上部同士を連結してなる棟部を備え、保護層は、面外方向への曲げを許容する平板状パネルとして形成され、棟部を跨いで複数の板状パネルに亘った状態で敷設され、該棟部を形成する板状パネルの傾斜状の上面に沿って山状に傾斜していることを特徴とする。

これによれば、中間調整層の上方に保護層を設けているので、中間調整層の表面近傍温度がガラス転移点に達することやガラス転移点に到達しないまでも高温となっている温度状態が長期に亘ることを著しく抑制できるものとなる。従って、中間調整層が高温になることによって生じる二次的な発泡を防止することができ、日射熱等に起因して屋根面の平滑性が損なわれてしまうことを防止することができる。また、棟部を跨いで平板状パネルを敷設することにより、棟部を形成するために中間調整層の板状パネルの割付が複雑になるとしても、当該板状パネルの割付とは別々に、保護層の平板状パネルの割付を設定できる。すなわち、中間調整層の棟部の存在とは無関係に保護層の平板状パネルの割付を行うことができ、当該割付の単純化が図られることとなる。これにより、部品数の削減、作業性の向上を図ることができる。

また、本発明に係る屋根構造は、保護層が、熱硬化性の樹脂からなる断熱材により形成されていることが好ましい。これによれば、当該保護層が熱硬化性樹脂により形成されているため、当該保護層表面の温度が想定以上に上昇することとなっても、当該熱効果樹脂は硬化することは考えられるものの、軟化することはなく、これによって、当該保護層の発泡を防止することができ、中間調整層の発泡防止も合わせて、屋根構造の発泡を防止することができるものとなる。

また、本発明に係る屋根構造は、熱硬化性の樹脂がフェノールフォームであることが好ましい。これによれば、フェノールフォームは単位厚さでの断熱性が高いので、当該保護層自体の厚さを抑制した上で当該保護層下方の断熱性を確保することができる。また、当該フェノールフォームからなる保護層の厚さを厚く設定することより、屋根下地層下まで断熱することができ、建物全体の断熱性向上を図ることができる。

本発明に係る屋根構造は、少なくとも屋根下地層と該屋根下地層を覆う防水層とを備え、屋根下地層と防水層の間には、発泡性の樹脂により形成されて屋根下地層と防水層間の間隔を調整する中間調整層が設けられている屋根構造において、中間調整層の上方には、該中間調整層の上面の温度を最大でも当該中間調整層のガラス転移点よりも低い温度に抑える保護層が設けられ、保護層の上方に防水層が設けられ、中間調整層は、上面に傾斜状の水勾配を付与した複数の板状パネルの傾斜下部同士を連結してなる谷部を備え、保護層は、面外方向への曲げを許容する平板状パネルとして形成され、谷部を跨いで複数の板状パネルに亘った状態で敷設され、該谷部を形成する板状パネルの傾斜状の上面に沿って谷状に傾斜していることを特徴とする。

これによれば、中間調整層の上方に保護層を設けているので、中間調整層の表面近傍温度がガラス転移点に達することやガラス転移点に到達しないまでも高温となっている温度状態が長期に亘ることを著しく抑制できるものとなる。従って、中間調整層が高温になることによって生じる二次的な発泡を防止することができ、日射熱等に起因して屋根面の平滑性が損なわれてしまうことを防止することができる。また、谷部を跨いで平板状パネルを敷設することにより、谷部を形成するために中間調整層の板状パネルの割付が複雑になるとしても、当該板状パネルの割付とは別々に、保護層の平板状パネルの割付を設定できる。すなわち、中間調整層の谷部の存在とは無関係に保護層の平板状パネルの割付を行うことができ、当該割付の単純化が図られることとなる。これにより、部品数の削減、作業性の向上を図ることができる。

本発明によれば、日射熱等に起因して屋根面の平滑性が損なわれてしまうことを防止することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る屋根構造の層構成を示す断面図である。 従来の屋根構造の層構成を示す断面図である。 実施例１、実施例２及び比較例１に係る屋根構造の設定条件及び計算結果を示す表である。 実施例３、実施例４及び比較例２に係る屋根構造の設定条件及び計算結果を示す表である。 実施例５、実施例６及び比較例３に係る屋根構造の設定条件及び計算結果を示す表である。 中間調整層と、保護層の寸法関係を説明するためのモデル図である。 本発明の実施形態に係る屋根構造の中間調整層と、保護層の寸法関係を示すモデル図である。 本発明の実施形態に係る屋根構造の中間調整層と、保護層の寸法関係を示すモデル図である。 中間調整層及び保護層の割付の一例を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係る屋根構造１の層構成を示す断面図である。屋根構造１は、屋根下地層２と該屋根下地層２を覆う防水層３とを備え、屋根下地層２と防水層３の間には、発泡性の樹脂により形成されて屋根下地層２と防水層３間の間隔を調整する中間調整層４が設けられている。中間調整層４の上方には、該中間調整層４の上面の温度を最大でもガラス転移点よりも低い温度に抑える保護層６が設けられ、保護層６の上方に防水層３が設けられている。また、防水層３と保護層６との間には、調湿層７が設けられている。

屋根下地層２は、例えば、平板状の軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）パネルを敷設して形成される。当該ＡＬＣパネルは、軽量で且つ高い断熱性能を有するため外壁材として好ましく用いることが可能である。屋根下地層２の上方が室外側であり、下方が室内側である。また、屋根下地層２の下方には、所定の間隔を有して石膏ボードなどからなる天井板８が設置されている。屋根下地層２と天井板８との間には、空気層９が形成される。空気層９には、グラスウールなどの断熱材が配置されていてもよい。

防水層３は、調湿層７の上面に張設して形成され、該防水層３の下面は調湿層７の上面に当接している。防水層３を形成可能な材料は、好ましくは塩化ビニル系樹脂シートが用いられるが、その他、平型屋根スレート、合成樹脂エマルジョン系複層仕上塗材、ガラス不織布入りポリエチレンシート、ガラスクロス入りポリエチレンシート、及びこれらのシートのいずれか同士を積層したシート等を採用することが可能である。

中間調整層４は、発泡性の樹脂を主材とするものを平板状に形成した板材を屋根下地層２の上面に敷設して形成されている。また、中間調整層４は、下面に対し上面が僅かに傾斜している状態に形成されており、当該傾斜により屋根構造１の最上面に水勾配が形成されるものとなる。中間調整層４として採用可能な材料としては、押出法ポリスチレンフォーム保温版を用いることができる。押出法ポリスチレンフォーム保温版は、加工容易性及びコストの観点から、屋根構造において水勾配を安価に形成できるというメリットがある。その他、中間調整層４として、ビーズ法ポリスチレンフォームなどを採用することができる。中間調整層４の厚さは２５ｍｍ〜３０ｍｍ以上に設定され、熱伝導率は０．０３４Ｗ／ｍＫ〜０．０４３Ｗ／ｍＫに設定される。

保護層６は、所定厚さに形成された平板状の断熱板を中間調整層４の上面４ａに敷設することによって形成される。保護層６は、中間調整層４の上面４ａの温度を最大でもガラス転移点よりも低い温度に抑えるように設定される。ここで、ガラス転移点は中間調整層４の軟化温度であり、中間調整層４として押出法ポリスチレンフォーム保温版を用いる場合には、当該ガラス転移点は８２℃〜８３℃程度である。該保護層６は、中間調整層４の上面４ａが当該温度以上となることを防止することによって、中間調整層４の二次発泡を防止する。保護層６の断熱材として、種々の素材を採用することができる。保護層６として、熱硬化性の樹脂からなる断熱材を用いることができる。また、熱硬化性の樹脂として、フェノール樹脂発泡体（フェノールフォーム）を採用することができる。かかるフェノール樹脂発泡体を主素材とする保護層６の断熱板として、例えばネオマ（登録商標。商標権者：旭化成建材株式会社。以下、ネオマ又はネオマフォームと称呼する）を使用することができる。なお、フェノール樹脂発泡体の表裏面には通常保護面材が設けられる。この保護面材を構成する材料としては、特に限定するものではないが、例えばポリエステル不織布を含む合成繊維からなる不織布を用いることが可能である。また、保護層６の断熱板の厚さは製造段階で設定され、所定の幅や長さを有する平板状に規格化されて切断される。即ち、断熱板の幅は住宅に設定されたモジュール寸法に対応させて設定することが可能となっている。また、保護層６は、上述の如く単一の素材により単層形成するもののみでなく、当該素材からなる断熱板を複数積層したものや、異なる素材の断熱板を適宜積層することにより形成されるものも含む。

保護層６の厚さは１０ｍｍ〜８０ｍｍ程度が好ましく、より好ましくは１５ｍｍ〜６５ｍｍである。また、保護層６の熱伝導率は０．０２３Ｗ／ｍＫ〜０．０４５Ｗ／ｍＫが好ましく、より好ましくは０.０２６Ｗ／ｍＫ〜０.０４０Ｗ／ｍＫに設定される。なお、その他保護層６を形成可能な素材として、高性能フェノールフォームはもちろん、硬質ウレタンフォーム保温板やＡＬＣなども採用可能である。

調湿層７は、保護層６の上面に平板状の調湿板を敷設することにより形成されている。調湿層７は、下方に存在する各層を透過して上昇してきた水分を吸収する機能を有している。調湿層７として、インシュレーションボード、けい酸カルシウム板、その他硬質木片セメント板、シージングボード、などを採用することができる。調湿層７の厚さは５ｍｍ〜１０ｍｍに設定され、熱伝導率は０．０５Ｗ／ｍＫ〜０．１７Ｗ／ｍＫ程度が好ましい。あるいは、屋根構造１に調湿層７が設けられていなくともよい。

図２に示す従来の屋根構造１００と比較することによって、本発明の実施形態に係る屋根構造１の作用・効果について説明する。

図２に示す従来の屋根構造１００は、屋根下地層２の上面に保護層６に対応する断熱材が配置され、当該保護層６の上面に中間調整層４が配置される。中間調整層４の上方には、調湿層７と防水層３が形成されている。このような従来の屋根構造１００では、様々な条件が重なることによって屋根面の温度が急激に上昇した場合、中間調整層４の温度が高くなる。これによって、中間調整層４の温度がガラス転移点の８２〜８３℃程度の高温に保持されると、内部ガス圧力の上昇と材料の軟化が同時に進行する。これにより、高温部分が二次的な発泡を起こし、当該部分のみが膨張して本来平滑である屋根面（床部分）が部分的に隆起してしまう。その結果、屋根面の平滑性が著しく損なわれるという問題が生じる。

図２に示すような従来の屋根構造１００は、室内温度に対する断熱性確保という観点から、屋根下地層２の上面に断熱材を配置するのに対し、高さや傾斜の調整のために屋根側に中間調整層を設けるという構造が採用されており、これら断熱材と中間調整層とはまったく異なる目的で用いられていた。より具体的には、これら断熱材と中間調整層とは同じ屋根構造を構成するといえども、当該屋根構造において、断熱材はあくまで建物居室の断熱性能に寄与するものである一方、中間調整層から上方は屋根面の排水性能に寄与するものであって、断熱材とその上方に設けられる中間調整層とのところでそれぞれ別個の技術が適用されており、断熱材と中間調整層にあっては、一方が他方に影響を及ぼすことを期待されるものではなかった。

そして、中間調整層の二次発泡という問題に対しては、当該中間調整層の材質自体を改良するという観点からの解決策が見出されているだけであり、コストの増加を伴うと共に、二次発泡の根本的な解決に至っていない状態であった。

ここで、本発明者らは、層構成自体の見直しを図るという観点から、鋭意研究を重ねた。その結果、断熱材と中間調整層の位置を入れ替えるという層構造を採用する、即ち、断熱材による温度低減の影響下に中間調整層を置くことによって、断熱性能の低下やコストの増加を伴うことなく、中間調整層の二次発泡防止性能を著しく向上できることを見出すに至った。このような見地から、本発明に係る屋根構造を見出した。

また、次の理由によっても、屋根下地層２の上面に断熱材を配置するのに対し、高さや傾斜の調整のために屋根側に中間調整層を設けるという構造を採用することが通常であると考えられていた。図６に示すようなモデルを例にして考えた場合、通常、陸屋根とされた屋根構成に水勾配を設けるための部材に関しては、水平な屋根下地層の上面に設置することが最も効率が良い。また、屋根の断熱性を確保するための部材に関しては、屋根の位置によって断熱性能を発揮する部分の高さ位置が居室から離間する等によって変動することは好ましくない。かかる観点から、陸屋根のとされた屋根下地層の水平面上にまず断熱性能を発揮する部材を設置し、その上に、水勾配を設けるための部材を配置することが一般的になされていた。また、図６（ｂ）に示すように、僅かであっても勾配がある部材の上に断熱性を確保するための部材を積層した場合、各部材の寸法のとり方や（例えば、図中Ｂで示す寸法は、図中Ａで示される水平方向の寸法ではなく、図中Ｃで示されるような勾配面ＵＦに沿った寸法となる）、棟部及び谷部における処理（例えば、棟部においては図中ＳＬで示すような部材ＨＭ間の隙間が形成され、谷部においては図中ＤＰで示すような部材ＨＭが部材ＧＭの縁部より迫り出す部分が形成されるため、加工等を施す必要性がある）という観点から、手間がかかると考えられていた。このような理由により、従来は図６（ａ）に示すような構成、すなわち、屋根下地層２の上面に断熱材として機能する部材ＨＭを配置し、その上に中間調整層として機能する部材ＧＭを配置する構成が通常であると考えられていた。

これに対し、本実施形態では、図７に示す構成を採用することとしている。すなわち、中間調整層４は、上面４ａに傾斜状の水勾配を付与した板状パネルＰＮとして形成されており、保護層６は、中間調整層４の平面寸法Ａと同様の平面寸法Ｂを有する平板状パネルＦＰＮとして形成されて中間調整層４に重ね置きされている。すなわち、Ａ＝Ｂ≠Ｃの関係が成り立つ。中間調整層６を形成する板状パネルＰＮの上面の如き勾配面ＵＦの上に保護層６の如き平板状パネルＦＰＮを設置する際、平板状パネルＦＰＮの平面寸法Ｂと板状パネルＰＮの平面寸法Ａを一致させると、傾斜状に形成された板状パネルＰＮの勾配面ＵＦの平面寸法Ｃは平板状パネルＦＰＮの平面寸法Ｂよりも僅かに大きくなってしまうことや、勾配面ＵＦに平板状パネルＦＰＮを載置することで中間調整層４を形成する板状パネルＰＮの勾配面ＵＦの傾斜上部たる棟部に隙間ＳＬが発生してしまうことや、傾斜下部たる谷部における競り合う部分ＤＰが形成さてしまう。これらに対して、施工や性能などに対する影響という観点から、断面形態や寸法の調整の必要性が考慮され得る。

これに対し、本実施形態では、当該勾配面ＵＦは陸屋根における水勾配であって、１／９０〜１／１００程度の勾配であり、例えば９１０ｍｍ幅（Ａに対応する寸法）に対して勾配辺長さ（Ｃに対応する寸法）はそれに加えて０．０５ｍｍ程度長くなるに過ぎない。約２０ｍ程度の建物であっても、この差の積算値は１ｍｍ程度に過ぎない。断熱材の加工精度を考慮すると、この程度の寸法差は十分に無視できる値である。また、このように極めて僅かな寸法差であるので、棟部の隙間ＳＬや谷部の競り合い部分ＤＰも極めて僅かなものであり、施工や性能に影響を及ぼすものではない。特に、本実施形態は保護層６としてフェノールフォーム（ネオマフォーム）を採用しているので、競り合い部分ＤＰについては当該フェノールフォームの弾性力によって十分に吸収できるものであり、また、フェノールフォームが空気中の湿気を吸収することで僅かにではあるが膨張する点に鑑みれば、隙間ＳＬも当該膨張によって埋められる。即ち、フェノールフォームによって形成された平板状パネルＦＰＮを中間調整層４を形成する板状パネルＰＮに積層する構成にあっては、これらパネル間の競り合いや隙間は吸収されるものとなる。一方で、保護層６を形成する平板状パネルＦＰＮを中間調整層４の平面寸法Ａで切り出すことができるため、その部材の切り出しや設置が著しく容易となるのである。

また、本実施形態では、図８（ａ）に示す構成を採用してもよい。すなわち、中間調整層４は、上面４ａに傾斜状の水勾配を付与した板状パネルＰＮとして形成されており、保護層６は、面外方向への曲げを許容する平板状パネルＦＰＮとして形成されている。中間調整層４は、水勾配を有する複数の板状パネルＰＮの傾斜上部同士を連結してなる棟部ＲＰを備えている。平板状パネルＦＰＮとして形成された保護層６は、中間調整層４の棟部ＲＰを跨いで、複数の板状パネルＰＮに亘った状態で敷設されている。保護層６は、棟部ＲＰを形成する板状パネルＰＮの傾斜状の上面である勾配面ＵＦに沿って傾斜している。

ここで、一般的な建物の陸屋根における水勾配は１/９０〜１/１００程度とされている。また、中間調整層４は、屋根の高さを調整するとともに当該水勾配を形成する。このため、中間調整層４の板状パネルＰＮの上面の勾配面ＵＦが１/９０〜１/１００程度とされ、緩斜面として形成されている。そして、当該板状パネルＰＮの端部上部側の小口面を連結することにより、棟部ＲＰが形成されている。

保護層６の平板状パネルＦＰＮは、フェノールフォーム（ネオマフォーム）が用いられており、当該フェノールフォームによる保護層６は、所定の断熱性能を発揮する厚さを備えるとともに、平面方向は、当該厚さに対し面外方向へのある程度の弾性的な曲げを許容する大きさに設定されている。好ましくは、基本モジュールである９１０ｍｍ×９１０ｍｍの平面寸法を備えている。

従って、中間調整層４を形成する板状パネルＰＮにより形成される棟部ＲＰを跨いで保護層６を形成する平板状パネルＦＰＮを敷設すると、当該平板状パネルＦＰＮは、板状パネルＰＮの傾斜状の上面である勾配面ＵＦに沿って僅かに山状に屈曲した状態で棟部ＲＰに重ね置きされることとなる。これによって、保護層６の上面に中間調整層４による棟部ＲＰと同様の水勾配が形成されるものとなる。なお、平板状パネルＦＰＮが棟部ＲＰで曲がるため、平板状パネルＦＰＮの端部の上面側が引っ張られることにより、競り合い部分ＤＰが吸収されて小さくなる。

また、保護層６を形成する平板状パネルＦＰＮは、上面に円盤状のディスクが設置されるとともに、当該ディスクの上面からビスが屋根下地層に向けて鋲着されている。これによって、保護層６の曲げは維持され、弾性復帰は抑制されるものとなる。また、平板状パネルＦＰＮは当該曲げの状態が長期に亘って維持されることにより、弾性復帰力も経年で低減され、曲げの状態に留まることとなる。

かかる構成は中間調整層４により形成される谷部でも採用可能である。すなわち、中間調整層４は、複数の板状パネルＰＮの傾斜下部同士を連結してなる谷部ＶＰを備え、保護層６は、谷部ＶＰを跨いで複数の板状パネルＰＮに亘った状態で敷設され、該谷部ＶＰを形成する板状パネルＰＮの傾斜状の上面である勾配面ＵＦに沿って傾斜している。図８（ｂ）を参照して詳述すると、中間調整層４を形成する板状パネルＰＮの斜面下部側の小口面同士を連結して谷部ＶＰが形成されており、当該谷部ＶＰを跨いで保護層６を形成する平板状パネルＦＰＮを敷設すると、当該平板状パネルＦＰＮは、谷部ＶＰを形成する板状パネルＰＮの上面である勾配面ＵＦに沿って僅かに谷状に曲がった状態で谷部ＶＰに重ね置きされることとなる。これによって、保護層６の上面に中間調整層４による谷部ＶＰと同様の水勾配が形成されるものとなる。なお、平板状パネルＦＰＮが谷部ＶＰで曲がるため、平板状パネルＦＰＮの端部の上面側が押し出されることにより、隙間ＳＬが小さくなる。

かかる構成によれば、中間調整層４と保護層６の割付を別々に設定することができるものとなる。陸屋根の水勾配は、当該陸屋根の大きさや形状、建屋の有無によって棟部と谷部が入り混じった複雑な構成となる場合が少なくなく、この場合、かかる水勾配を効率的に実現すべく、中間調整層４を形成する板状パネルＰＮの割付が極めて複雑となる（例えば、以下で説明する図９（ａ）参照）。当該中間調整層４の板状パネルＰＮの割付に合わせて保護層６を割り付けていくこととなると、部品点数が著しく増加するのみならず、現場施工にて混乱を招きかねない。そこで、上記構成を採用することにより、中間調整層４と保護層６の割付をそれぞれ独立して行うことができるものとなり、中間調整層４が複雑な割付となるにも関わらず、当該割付を無視して保護層６は例えばグリッドなりに割付を行うことができ（以下で説明する図９（ｂ）参照）、保護層６の割付の単純化を図ることができるものとなる。この結果、部品点数の著しい削減及び現場施工の作業性を向上させることができるものとなるのである。

以上のように、棟ＲＰ部を跨いで平板状パネルＦＰＮを敷設することにより、棟部ＲＰを形成するために中間調整層４の板状パネルＰＮの割付が複雑になるとしても、当該板状パネルＰＮの割付とは別々に、保護層６の平板状パネルＦＰＮの割付を設定できる。すなわち、中間調整層６の棟部ＲＰの存在とは無関係に保護層６の平板状パネルＦＰＮの割付を行うことができ、当該割付の単純化が図られることとなる。これにより、部品数の削減、作業性の向上を図ることができる。同様に、谷部ＶＰを跨いで平板状パネルＦＰＮを敷設することにより、谷部ＶＰを形成するために中間調整層４の板状パネルＰＮの割付が複雑になるとしても、当該板状パネルＰＮの割付とは別々に、保護層６の平板状パネルＦＰＮの割付を設定できる。すなわち、中間調整層６の谷部ＶＰの存在とは無関係に保護層６の平板状パネルＦＰＮの割付を行うことができ、当該割付の単純化が図られることとなる。これにより、部品数の削減、作業性の向上を図ることができる。

例えば、建物ＳＴの屋根を上方から見た図９（ａ）に示す例では、建物ＳＴの屋根のうち外周縁部のパラペットに取り囲まれる部分に、中間調整層４を形成する板状パネルＰＮを敷設している。板状パネルＰＮは、複数枚のピースに分かれており、各ピースの組み合わせによって所望の勾配パターンが形成されている。図９（ａ）の例ではラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の部分が上方へ山を形成する棟部ＲＰとなっている。これにより、ラインＬ１，Ｌ２で囲まれる部分が、（左辺側の）外周縁部へ向かって下り傾斜となるような同一平面を形成する。ラインＬ３，Ｌ４で囲まれる部分が、（右辺側の）外周縁部へ向かって下り傾斜となるような同一平面を形成する。ラインＬ１，Ｌ３，Ｌ５で囲まれる部分が、（上辺側の）外周縁部へ向かって下り傾斜となるような同一平面を形成する。ラインＬ２，Ｌ４，Ｌ５で囲まれる部分が、（下辺側の）外周縁部へ向かって下り傾斜となるような同一平面を形成する。

このような中間調整層４に対して、図９（ｂ）のように保護層６を敷設することができる。図９（ｂ）では、保護層６を形成する平板状パネルＦＰＮをグリッドなりに割付を行っている。このとき、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４では、当該ラインに沿って平板状パネルＦＰＮが加工されているのではなく、一枚あたりの平板状パネルＦＰＮが棟部ＲＰを跨ぐように敷設されている。このように、中間調整層４の割付とは無関係に、保護層６の平板状パネルＦＰＮをグリッドなりに割付できる。これにより、保護層６の割付の単純化を図ることができるものとなる。

また、水勾配を形成した中間調整層４上に保護層６を形成すべく平板状パネルＦＰＮを敷設していくと、厳密には隣り合う平板状パネルＦＰＮの小口面間に隙間や押圧部が形成されることとなるが、中間調整層４による水勾配は、１／９０〜１／１００程度であるので、その隙間は０．００５ｍｍ程度であるし、押圧部としても両小口面が０.００５ｍｍ程度の出っ張りで押圧し合うのみである。保護層６を形成する平板状パネルＦＰＮの加工精度を考慮すると、この程度の寸法差は十分に無視できる値である。特に、本実施形態では保護層６としてフェノールフォーム（ネオマフォーム）を採用しているので、競り合い部分ＤＰについては当該フェノールフォームの弾性力によって十分に吸収できるものであり、また、フェノールフォームが空気中の湿気を吸収することで僅かにではあるが膨張する点に鑑みれば、隙間ＳＬも当該膨張によって埋められる。即ち、フェノールフォームによって形成された平板状パネルＦＰＮを中間調整層４を形成する板状パネルＰＮに積層する構成にあっては、これらパネル間の競り合いや隙間は吸収されるものとなる。

また、保護層６は、最終的には防水層３によって覆われることとなり、当該隙間や重合部が水の流れ等を妨げる虞もない。また、中間調整層３と保護層６の継ぎ目が芋目地状となり、通気の遮断、断熱性の部分欠損の回避等も実現される。

図１に示す本実施形態に係る屋根構造１においては、中間調整層４の上方に保護層６が設けられている。この保護層６は、中間調整層４の上面４ａの温度を最大でもガラス転移点よりも低い温度に抑えることができる。よって、中間調整層４の表面近傍温度がガラス転移点に達すること、及び温度状態の保持時間が長くなることを著しく抑制することができる。従って、中間調整層４が高温になることによって生じる二次的な発泡を防止することができ、日射熱等に起因して屋根面の平滑性が損なわれてしまうことを防止することができる。

また、このような構造としても、屋根下地層下の建物居室に対する断熱性能は低下することなく、各層の材質や厚さ等の条件が同じであれば従来の屋根構造１００と同等の断熱性能を得ることができる。更に、材質自体は従来の屋根構造１００と同じものを用いても中間調整層４の二次発泡を防止できる。すなわち、コストを上げることなく性能を向上させることができる。以上のように、屋根構造１によれば、従来の屋根構造１００に比して、断熱性能の低下やコストの増加を伴うことなく、中間調整層４の二次発泡を防止することができる。

また、屋根構造１において、保護層６は、熱硬化性の樹脂からなる断熱材により形成されている。これによれば、当該保護層６が熱硬化性樹脂により形成されているため、当該保護層６表面の温度が想定以上に上昇することとなっても、当該熱硬化樹脂は硬化することは考えられるものの、軟化することはなく、これによって、当該保護層６の発泡を防止することができ、中間調整層４の発泡防止も合わせて、屋根構造１の発泡を防止することができるものとなる。

また、屋根構造１において、熱硬化性の樹脂がフェノールフォームである。これによれば、フェノールフォームは単位厚さでの断熱性が高いので、当該保護層６自体の厚さを抑制した上で当該保護層６下方の断熱性を確保することができる。また、当該フェノールフォームからなる保護層６の厚さを厚く設定することより、屋根下地層２下まで断熱することができ、建物全体の断熱性向上を図ることができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、各層同士の間に、更に別の層が形成されていてもよい。

本発明の有効性を確認すべく、本発明者らは、複数の実施例と比較例を用いて解析を行った。図３、図４、図５は、各実施例及び比較例に係る屋根構造の設定条件及び計算結果を示す表である。図３は、調湿層７としてインシュレーションボードを採用した場合の屋根構造についての計算結果を示している。図４は、調湿層７として、けい酸カルシウム板を採用した場合の屋根構造についての計算結果を示している。図５は、調湿層７が設けられていない場合の屋根構造についての計算結果を示している。なお、防水層３については他の層に比して極めて薄く、外気と屋根構造の間での伝熱や屋根構造内の層間での伝熱にはほとんど影響を及ぼさないため、各実施例及び比較例においては省略されている。

［実施例１］
図３（ａ）の表に示すように、実施例１に係る屋根構造は、室外側から順に、調湿層７としてＡ級インシュレーションボード、保護層６として高性能フェノールフォーム、中間調整層４として押出法ポリスチレンフォーム保温版、屋根下地層２としてＡＬＣを採用した。屋根下地層２の下方には空気層９、天井板８を配置した。各層における熱伝導率λ（Ｗ／ｍＫ）、厚さ（ｍｍ）、は図３の表に示す値に設定した。実施例１では、保護層６に該当する高性能フェノールフォームの厚さが６５．００ｍｍに設定されている。このような屋根構造において、日射等により屋根表面温度が９０℃に上昇した状態を想定した。また、室内温度を２５℃に設定した。

このような屋根構造について、定常計算を行った。屋根構造の各部における熱抵抗値Ｒ（ｍ^２Ｋ／Ｗ）、温度（℃）は図３（ａ）に示す結果となった。各層における温度は、当該層の一段下の層の上面の温度に対応する。すなわち、中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、保護層６に該当する高性能フェノールフォームの温度である４５．９１℃となる。また、屋根構造全体としての熱抵抗値（すなわち、「Ａ級インシュレーションボード」から「室内」までの熱抵抗値Ｒの総和）は４．７４ｍ^２Ｋ／Ｗ、熱貫流率は０．２１Ｗ／ｍ^２Ｋとなった。

［実施例２］
実施例１について屋根断熱を使わない構成を実施例２とした。実施例２においては、保護層６に該当する高性能フェノールフォームの厚さを１５．００ｍｍに設定した点、天井板の上側に１００．００ｍｍの厚さの高性能グラスウールを配置した点以外の条件は、実施例１と同様とした。このような屋根構造について、定常計算を行った。屋根構造の各部における熱抵抗値Ｒ（ｍ^２Ｋ／Ｗ）、温度（℃）は図３（ｂ）に示す結果となった。中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、保護層６に該当する高性能フェノールフォームの温度である７９．１１℃となった。また、屋根構造全体としての熱抵抗値は４．９９ｍ^２Ｋ／Ｗ、熱貫流率は０．３６Ｗ／ｍ^２Ｋとなった。

［比較例１］
実施例１について保護層６に該当する高性能フェノールフォームと中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版との位置を入れ替えた構成を、比較例１とした。比較例１においては、中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版を調湿層７に該当するＡ級インシュレーションボードの下側に配置し、その下側に保護層６に該当する高性能フェノールフォームを配置した点以外の条件は、実施例１と同様とした。このような屋根構造について、定常計算を行った。屋根構造の各部における熱抵抗値Ｒ（ｍ^２Ｋ／Ｗ）、温度（℃）は図３（ｃ）に示す結果となった。中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、調湿層７に該当するＡ級インシュレーションボードの温度である８８．３２℃となった。また、屋根構造全体としての熱抵抗値は４．７４ｍ^２Ｋ／Ｗ、熱貫流率は０．２１Ｗ／ｍ^２Ｋとなった。

（調湿層としてインシュレーションボードを用いた場合の評価）
比較例１では、中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度が８８．３２℃となる。これは、ガラス転移点（８２〜８３℃程度）を上回る温度である。従って、比較例１に係る屋根構造では、中間調整層４の上面４ａが二次的な発泡を起こす温度条件を満たす条件となることが理解される。一方、実施例１では、中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、４５．９１℃となる。これは、ガラス転移点を大きく下回る温度である。従って、実施例１に係る屋根構造では、中間調整層４の二次的な発泡が確実に防止される条件となることが理解される。一方、実施例２では、中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、７９．１１℃となる。これは、ガラス転移点を下回る温度である。従って、実施例１に比して保護層６を薄くした実施例２においても、中間調整層４の二次的な発泡を防止できる条件となることが理解される。

断熱性能について、実施例１では、熱抵抗値が４．７４ｍ^２Ｋ／Ｗであり熱貫流率が０．２１Ｗ／ｍ^２Ｋとなる。これは従来構造に係る比較例１と同等の値である。この結果より、本発明に係る構造を採用しても、断熱性能は低下することなく、従来構造と同等の断熱性能を実現できることが理解される。平成１８年国土交通省告示第３７８号（「３ 躯体の断熱性能等に関する基準」における「（１）躯体の設計に関する基準」の「イ 熱貫流率の基準」に示す表）に示す熱貫流率の基準によれば、鉄骨住宅の屋根構造であって、地域を本州とする場合、熱貫流率が０．２４Ｗ／ｍ^２Ｋ以下であれば、躯体の断熱性能として最上位であることが示されている。実施例１は、当該基準を満たしている。実施例２では、熱貫流率が０．３６Ｗ／ｍ^２Ｋであり基準が満たされていない。ただし、断熱材を薄くしたことにより断熱性能に影響がある場合であっても、二次発泡防止性能は十分に満たされていることが理解される。なお、断熱性能を示す基準の一例として、「熱貫流率０．２４Ｗ／ｍ^２Ｋ以下」という基準を示しているが、平成１８年国土交通省告示第３７８号に示す同表から理解されるように、地域、構法により、熱貫流率の基準値は異なる。従って、実施例２（及び後述の実施例４，６）の構造も、他の地域、構法であれば基準を満たすことができる。

［実施例３］
図４（ａ）の表に示すように、実施例３においては、調湿層７をＡ級インシュレーションボードからけい酸カルシウム板に変更した点以外の条件は、実施例１と同様とした。このような屋根構造について、定常計算を行った。屋根構造の各部における熱抵抗値Ｒｍ^２Ｋ／Ｗ、温度（℃）は図４（ａ）に示す結果となった。中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、保護層６に該当する高性能フェノールフォームの温度である４６．３５℃となった。また、屋根構造全体としての熱抵抗値は４．６５ｍ^２Ｋ／Ｗ、熱貫流率は０．２１Ｗ／ｍ^２Ｋとなった。

［実施例４］
実施例３について屋根断熱を使わない構成を実施例４とした。実施例４においては、保護層６に該当する高性能フェノールフォームの厚さを１５．００ｍｍに設定した点、天井板の上側に１００．００ｍｍの厚さの高性能グラスウールを配置した点以外の条件は、実施例３と同様とした。このような屋根構造について、定常計算を行った。屋根構造の各部における熱抵抗値Ｒ（ｍ^２Ｋ／Ｗ）、温度（℃）は図４（ｂ）に示す結果となった。中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、保護層６に該当する高性能フェノールフォームの温度である８０．１９℃となった。また、屋根構造全体としての熱抵抗値は４．９０ｍ^２Ｋ／Ｗ、熱貫流率は０．３６Ｗ／ｍ^２Ｋとなった。

［比較例２］
実施例３について保護層６に該当する高性能フェノールフォームと中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版との位置を交換した構成を、比較例２とした。比較例２においては、中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版を調湿層７に該当するＡ級インシュレーションボードの下側に配置し、その下側に保護層６に該当する高性能フェノールフォームを配置した点以外の条件は、実施例３と同様とした。このような屋根構造について、定常計算を行った。屋根構造の各部における熱抵抗値Ｒ（ｍ^２Ｋ／Ｗ）、温度（℃）は図４（ｃ）に示す結果となった。中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、調湿層７に該当するけい酸カルシウム板の温度である８９．６５℃となった。また、屋根構造全体としての熱抵抗値は４．６５ｍ^２Ｋ／Ｗ、熱貫流率は０．２１Ｗ／ｍ^２Ｋとなった。

（調湿層としてけい酸カルシウム板を用いた場合の評価）
比較例２では、中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度が８９．６５℃となる。これは、ガラス転移点（８２〜８３℃程度）を上回る温度である。従って、比較例２に係る屋根構造では、中間調整層４の上面４ａが二次的な発泡を起こす温度条件を満たす条件となることが理解される。一方、実施例３では、中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、４６．３５℃となる。これは、ガラス転移点を大きく下回る温度である。従って、実施例３に係る屋根構造では、中間調整層４の二次的な発泡が確実に防止される条件となることが理解される。一方、実施例４では、中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、８０．１９℃となる。これは、ガラス転移点を下回る温度である。従って、実施例３に比して保護層６を薄くした実施例４においても、中間調整層４の二次的な発泡を防止できる条件となることが理解される。

断熱性能について、実施例３では、熱抵抗値が４．６５ｍ^２Ｋ／Ｗであり熱貫流率が０．２１Ｗ／ｍ^２Ｋとなる。これは従来構造に係る比較例２と同等の値である。この結果より、本発明に係る構造を採用しても、断熱性能は低下することなく、従来構造と同等の断熱性能を実現できることが理解される。実施例３は、熱貫流率が０．２４Ｗ／ｍ^２Ｋ以下であるという基準を満たしている。実施例４では、熱貫流率が０．３６Ｗ／ｍ^２Ｋであり基準が満たされていない。ただし、断熱材を薄くしたことにより断熱性能に影響がある場合であっても、二次発泡防止性能は十分に満たされていることが理解される。

［実施例５］
図５（ａ）の表に示すように、実施例５においては、調湿層７を設けていない点以外の条件は、実施例１と同様とした。このような屋根構造について、定常計算を行った。屋根構造の各部における熱抵抗値Ｒｍ^２Ｋ／Ｗ、温度（℃）は図５（ａ）に示す結果となった。中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、保護層６に該当する高性能フェノールフォームの温度である４６．４７℃となった。また、屋根構造全体としての熱抵抗値は４．６２ｍ^２Ｋ／Ｗ、熱貫流率は０．２１Ｗ／ｍ^２Ｋとなった。

［実施例６］
実施例３について屋根断熱を使わない構成を実施例６とした。実施例６においては、保護層６に該当する高性能フェノールフォームの厚さを１５．００ｍｍに設定した点、天井板の上側に１００．００ｍｍの厚さの高性能グラスウールを配置した点以外の条件は、実施例５と同様とした。このような屋根構造について、定常計算を行った。屋根構造の各部における熱抵抗値Ｒ（ｍ^２Ｋ／Ｗ）、温度（℃）は図５（ｂ）に示す結果となった。中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、保護層６に該当する高性能フェノールフォームの温度である８０．４７℃となった。また、屋根構造全体としての熱抵抗値は４．８７ｍ^２Ｋ／Ｗ、熱貫流率は０．３６Ｗ／ｍ^２Ｋとなった。

［比較例３］
実施例５について保護層６に該当する高性能フェノールフォームと中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版との位置を交換した構成を、比較例３とした。比較例３においては、中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版を調湿層７に該当するＡ級インシュレーションボードの下側に配置し、その下側に保護層６に該当する高性能フェノールフォームを配置した点以外の条件は、実施例５と同様とした。このような屋根構造について、定常計算を行った。屋根構造の各部における熱抵抗値Ｒ（ｍ^２Ｋ／Ｗ）、温度（℃）は図５（ｃ）に示す結果となった。中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、調湿層７に該当するけい酸カルシウム板の温度である９０．００℃となった。また、屋根構造全体としての熱抵抗値は４．６２ｍ^２Ｋ／Ｗ、熱貫流率は０．２１Ｗ／ｍ^２Ｋとなった。

（調湿層がない場合の評価）
比較例３では、中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度が９０．００℃となる。これは、ガラス転移点（８２〜８３℃程度）を上回る温度である。従って、比較例３に係る屋根構造では、中間調整層４の上面４ａが二次的な発泡を起こす温度条件を満たす条件となることが理解される。一方、実施例５では、中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、４６．４７℃となる。これは、ガラス転移点を大きく下回る温度である。従って、実施例５に係る屋根構造では、中間調整層４の二次的な発泡が確実に防止される条件となることが理解される。一方、実施例６では、中間調整層４に該当する押出法ポリスチレンフォーム保温版の上面４ａの温度は、８０．４７℃となる。これは、ガラス転移点を下回る温度である。従って、実施例５に比して保護層６を薄くした実施例６においても、中間調整層４の二次的な発泡を防止できる条件となることが理解される。

断熱性能について、実施例５では、熱抵抗値が４．６２ｍ^２Ｋ／Ｗであり熱貫流率が０．２１Ｗ／ｍ^２Ｋとなる。これは従来構造に係る比較例３と同等の値である。この結果より、本発明に係る構造を採用しても、断熱性能は低下することなく、従来構造と同等の断熱性能を実現できることが理解される。実施例５は、熱貫流率が０．２４Ｗ／ｍ^２Ｋ以下であるという基準を満たしている。実施例６では、熱貫流率が０．３６Ｗ／ｍ^２Ｋであり基準が満たされていない。ただし、断熱材を薄くしたことにより断熱性能に影響がある場合であっても、二次発泡防止性能は十分に満たされていることが理解される。

（総合評価）
実施例１〜６と比較例１〜３を評価した結果から、調湿層７の有無、及び材質の相違に関わらず、本発明に係る構成を採用することによって、中間調整層４の二次発泡が確実に防止できることが理解される。また、従来構造に係る比較例１〜３に対して中間調整層４と保護層６の位置のみを入れ替えた実施例１，３，５の結果から、従来構造に比して断熱性能の低下もコスト増加も伴うことなく、二次発泡防止性能だけが飛躍的に向上していることが理解される。また、保護層６を薄くした場合であっても、二次発泡が確実に防止できることが理解される。更に、実施例２，４，６の結果より、保護層６が薄く、断熱性能が所定の基準を満たしていない場合であっても、二次発泡防止性能は確保されている。このことから、保護層６の厚さを調整する際に、二次発泡防止性能を考慮しなくとも、要求される断熱性能のみに応じて保護層６の厚さを調整するだけで、結果として断熱性能と同時に二次発泡防止性能も確保されることが理解される。

１…屋根構造、２…屋根下地層、３…防水層、４…中間調整層、６…保護層、７…調湿層、８…天井板、９…空気層。

Claims (6)

1. 少なくとも屋根下地層と該屋根下地層を覆う防水層とを備え、前記屋根下地層と前記防水層の間には、発泡性の樹脂により形成されて前記屋根下地層と前記防水層間の間隔を調整する中間調整層が設けられている屋根構造において、
   前記中間調整層の上方には、該中間調整層の上面の温度を最大でも当該中間調整層のガラス転移点よりも低い温度に抑える保護層が設けられ、
   前記保護層の上方に前記防水層が設けられ、
   前記中間調整層は、上面に傾斜状の水勾配を付与した複数の板状パネルの傾斜上部同士を連結してなる棟部を備え、
   前記保護層は、面外方向への曲げを許容する平板状パネルとして形成され、前記棟部を跨いで複数の前記板状パネルに亘った状態で敷設され、該棟部を形成する前記板状パネルの傾斜状の上面に沿って山状に傾斜していることを特徴とする屋根構造。
2. 前記保護層が、熱硬化性の樹脂からなる断熱材により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. 前記熱硬化性の樹脂がフェノールフォームであることを特徴とする請求項２に記載の屋根構造。
4. 少なくとも屋根下地層と該屋根下地層を覆う防水層とを備え、前記屋根下地層と前記防水層の間には、発泡性の樹脂により形成されて前記屋根下地層と前記防水層間の間隔を調整する中間調整層が設けられている屋根構造において、
   前記中間調整層の上方には、該中間調整層の上面の温度を最大でも当該中間調整層のガラス転移点よりも低い温度に抑える保護層が設けられ、
   前記保護層の上方に前記防水層が設けられ、
   前記中間調整層は、上面に傾斜状の水勾配を付与した複数の板状パネルの傾斜下部同士を連結してなる谷部を備え、
   前記保護層は、面外方向への曲げを許容する平板状パネルとして形成され、前記谷部を跨いで複数の前記板状パネルに亘った状態で敷設され、該谷部を形成する前記板状パネルの傾斜状の上面に沿って谷状に傾斜していることを特徴とする屋根構造。
5. 前記保護層が、熱硬化性の樹脂からなる断熱材により形成されていることを特徴とする請求項４に記載の屋根構造。
6. 前記熱硬化性の樹脂がフェノールフォームであることを特徴とする請求項５に記載の屋根構造。

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