JP6891044B2 - 木造パネル - Google Patents

Description

本願発明は、木造建築物の構造壁等に使用される構造パネルに関するものであり、より具体的には、主に木製材によって形成される木造パネルに関するものである。

住宅をはじめ学校施設や店舗、倉庫といった建築物は、主に木造、鉄筋コンクリート造、鉄骨造に大別することができる。例えば、集合住宅やオフィスビルは鉄筋コンクリート造とされるのが一般的であり、倉庫の場合は鉄骨造とされることが多い。また戸建住宅の場合は、その半数以上が木造建築物といわれている。木材の持つ調湿効果に加え、自然物である木材に囲まれることで居住者が精神的に安定することがその理由として考えられる。

木造の建築物を構成する構造壁や、天井、床面等（以下、「構造壁等」という。）は、当然ながら木製の材料が主体で形成されるが、木製材料のみでは十分な強度が期待できないこともあり、その場合、強度を上げる（すなわち、壁倍率を高くする）目的で、筋違や専用金具、構造用合板を利用するのが主流となっている。

しかしながら、金属製の筋違やその他の専用金具を使用することによる問題点もいくつか指摘されている。例えば、地震時においては木材と金属材の挙動が著しく異なるため却って構造的に不利となるし、金属材が腐食すると木材にまで悪影響を及ぼすという不都合もある。また、文化財や歴史的建造物の構造壁等を補修するケースでは、原則として伝統構法が用いられるため、そもそも金属材を使用すること自体に抵抗がある。一方の構造用合板は、複数の単板どうしを接着剤で貼り合わせたものであるから一体としては相当の強度が期待できるものの、結局は接着剤の耐久性に依存しているため長期強度の点では信頼性に欠けるという問題がある。

上記した問題を回避すべく、筋違や専用金具、構造用合板を利用することなく、いわゆる伝統構法を採用して構造壁等を形成することも考えられるが、この場合もやはりいくつかの問題点がある。例えば、竹木舞や木摺下地に土材や漆喰を塗ることで形成される構造壁は、壁倍率が比較的低いうえに断熱性が高いとはいえない。また、このような構造壁を施工するには、土材の乾燥養生に相当の時間を要するため全体工期が長くなり、しかも伝統的技術を有する専門職が必要となるがその数は少なく現実的には適時に施工することが難しいといった問題もある。

そこで、伝統構法による構造壁等の問題を解決するため、これまでにも種々の技術が提案されている。例えば特許文献１では、簡易な施工で形成することができ、しかも高い断熱性を備えた建築用パネルを提案している。

特開２０１５−１０１８７４号公報

特許文献１に示される建築用パネルは、第１面材と第２面材との間に内部空間が形成されるため、従来に比してその断熱性は相当に向上する。この内部空間は、枠体の上下面に置かれた仕切り部材と仕切り部材、あるいは仕切り部材とシール部材によって形成されるため、内部空間の厚さは枠体の厚さと略等しくなる。通常、枠体は構造的強度が求められることから相当の厚さの材料が使用され、すなわち内部空間は相当な厚さとなる。ところが、空気層が厚くなると空気の対流が生じやすくなり、その結果断熱性が損なわれてしまう。

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち筋違や専用金具、構造用合板を利用することなく形成でき、しかも枠材の厚さに依存することなく所望の厚さの空気層を設けることができる木造パネルを提供することである。

本願発明は、格子枠材によって仕切られた複数の開口部に設置された２枚の紙製内面材によって薄い空気層を形成する、という点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われたものである。

本願発明の木造パネルは、木製の外面材、紙製の内面材、そして木製の枠材を備えたものである。枠材は、外周枠材と、横枠材・縦枠材からなる格子枠材を有するものであって、格子枠材によって（又はこの格子枠材と外周枠材によって）仕切られた複数の開口部が形成されたものである。それぞれの開口部には２枚の内面材が設置され、これら内面材の両外側にはそれぞれ外面材が設置される。そして、開口部に設置された２枚の内面材の間には空気層が形成される。

本願発明の木造パネルは、内面材と外面材の間に空気層が形成されたものとすることもできる。この場合の外周枠材と格子枠材には、開口部側にシャクリが形成される。また内面材は、中央部の「主面」と外周部に形成された「係止部」からなり、この係止部は、主面から略垂直（垂直含む）に立ち上がる「係止側面」とこの係止側面から略垂直（垂直含む）に外周側に張り出した「係止平面」で構成される。内面材は、係止平面を格子枠材等のシャクリに載置することで開口部に設置され、内面材の主面と外面材の間には空気層が形成される。さらに、隣接する係止側面どうしを連結することもできる。

本願発明の木造パネルは、外周枠材どうし、及び外周枠材と格子枠材が、ほぞ差し（「ほぞ」の漢字は、「木（きへん）」に「冂」と「入」」を重ねてなる）によって接合されたものとすることもできる。

本願発明の木造パネルは、横枠材と縦枠材の交差部が相欠きによって接合されたものとすることもできる。

本願発明の木造パネルには、次のような効果がある。
（１）主に自然素材（木製材と紙製材）を使用していることから、環境に対して悪影響を与えることがない。
（２）構造部材は木製材によって構成されるため、金属材による弊害（地震時における問題や腐食による問題）を回避することができる。
（３）伝統構法による土壁に比べ、壁倍率が高い構造壁等を構成することができる。
（４）薄い空気層を形成する結果、より高い断熱性を発揮することができる。
（５）筋違や構造用合板を使用しないことから、伝統構法を含む種々の構法で採用することができる。
（６）伝統構法による土壁に比べると工期が大幅に短縮され、また大工のみで組み立てられるため工種間（大工と左官など）のロスを生じることもない。

（ａ）は本願発明の木造パネルを示す正面図、（ｂ）は本願発明の木造パネルを示す分解図。 １つの開口部に着目した木造パネルの分解図。 （ａ）は外周枠材のみを示す正面図、（ｂ）は格子枠材のみを示す正面図、（ｃ）は外周枠材と格子枠材を組み合わせた枠材を示す正面図。 （ａ）は外周枠材どうしのほぞ差しを説明する斜視図、（ｂ）は外周枠材と格子枠材のほぞ差しを説明する斜視図。 横枠材と縦枠材の相欠きによる接合を説明する斜視図。 （ａ）は組み立てる前の箱状内面材を示す展開図、（ｂ）は組み立てた後の箱状内面材を示す斜視図。 （ａ）は組み立てる前の連結材付きの箱状内面材を示す展開図、（ｂ）は組み立てた後の連結材付きの箱状内面材を示す斜視図。 外面材と枠材が設置される前の開口部周辺を示す部分断面図。 外面材と枠材が設置された後の開口部周辺を示す部分断面図。

本願発明の木造パネルの実施形態の一例を、図に基づいて説明する。

（全体概要）
図１は、本願発明の木造パネル１００を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は分解図である。図１（ａ）に示すように正面から見た木造パネル１００は、外面材２００と枠材３００によって形成されている。この枠材３００は外周枠材３１０と格子枠材３２０で形成されており、図１（ｂ）に示すように外周枠材３１０で囲まれた全体領域が格子枠材３２０によって仕切られ（分割され）、外周枠材３１０や格子枠材３２０で囲まれた小領域（以下、「開口部４００」という。）を形成している。

図２は、１つの開口部４００に着目した木造パネル１００の分解図である。この図に示すように開口部４００には、両面から挟むように２枚１組の外面材２００が設置される。したがって、外面材２００は開口部４００と略同様の形状とされ、開口部４００の数（図１では１６）の２倍（図１では３２枚）の外面材２００が用いられる。また、それぞれの外面材２００の内側には、内面材５００が設置される。したがって内面材５００は、平面視で開口部４００と略同様の形状とされ、外面材２００と同数（図１では３２枚）の内面材５００が用いられる。

以下、本願発明の木造パネル１００を構成する主な要素ごとに詳しく説明する。

（外面材）
木造パネル１００を構成する部材の１つである外面材２００は、木製材を用いて形成される板状材である。また既述のとおり開口部４００と略同様の形状とされ、開口部４００の両面を覆うように（塞ぐように）設置される。したがって外観に最も影響を与える部材であり、美観を考慮すると木無垢材を用いた外面材２００とするのが望ましい。

（枠材）
図３は枠材３００を示す正面図であり、（ａ）は外周枠材３１０のみを示す正面図、（ｂ）は格子枠材３２０のみを示す正面図、（ｃ）は外周枠材３１０と格子枠材３２０を組み合わせた枠材３００を示す正面図である。

木造パネル１００を構成する部材の１つである枠材３００（外周枠材３１０と格子枠材３２０）は、木製材を用いて形成される棒状材である。外面材２００と同様、枠材３００も外観に影響を与える部材であることから、美観を考慮して木無垢材を用いたものとするのが望ましい。

図３（ａ）に示すように、複数（図では４本）の外周枠材３１０を組み立てることで、枠材３００の外周部分が形成される。このとき外周枠材３１０どうしは、図４（ａ）に示すようにほぞ差しによって接合するとよい。具体的には、一方の外周枠材３１０の先端に嵌合突起３１０ｃを設け、他方の外周枠材３１０の所定位置に嵌合凹部３１０ｄを設け、嵌合突起３１０ｃを嵌合凹部３１０ｄに嵌め込むことで接合するわけである。

図３（ｂ）に示すように格子枠材３２０は、複数の横枠材３２１と複数の縦枠材３２２によって構成され、横枠材３２１と縦枠材３２２を格子状に組み合わせることで形成される。横枠材３２１と縦枠材３２２が交差する箇所では双方にシャクリ（部分的に部材を切り欠いた構造）を設け、相欠きによって接合するとよい。具体的には図５に示すように、横枠材３２１のうち交差部に横枠材シャクリ３２１ｎを設け、縦枠材３２２のうち交差部に縦枠材シャクリ３２２ｎを設け、横枠材シャクリ３２１ｎと縦枠材シャクリ３２２ｎを噛み合わせることで相欠き接合するわけである。

図３（ｃ）に示すように、外周枠材３１０と格子枠材３２０を組み合わせることで枠材３００は形成される。格子枠材３２０を外周枠材３１０に固定するにあたっては、図４（ｂ）に示すようにほぞ差しによって接合するとよい。具体的には、格子枠材３２０の先端に嵌合突起３２０ｃを設け、外周枠材３１０の所定位置に嵌合凹部３１０ｄを設け、格子枠材３２０の嵌合突起３２０ｃを外周枠材３１０の嵌合凹部３１０ｄに嵌め込むことで接合するわけである。このようにほぞ差しやシャクリを利用すれば、金属材を用いることなく外周枠材３１０や格子枠材３２０を接合することができるため、金属材による弊害を回避することができて好適となる。ただし、外周枠材３１０や格子枠材３２０の接合を固定するため（つまり、はずれ防止の目的で）、最小限の釘を打つこともできる。

（内面材）
木造パネル１００を構成する部材の１つである内面材５００は、段ボールや厚紙といった紙製の板状材を組み立てて形成される部材である。内面材５００は、単に平面状（板状）の部材とすることもできるし、図６に示すように箱状の部材とすることもできる。図６は、箱状の内面材５００を示す図であり、（ａ）は組み立てる前の展開図、（ｂ）は組み立てた後の斜視図である。

図６（ａ）に示すように組み立てる前の箱状の内面材５００は、主面５１０と、主面５１０の周囲に設けられる係止側面５２０と、係止側面５２０の外側に設けられる係止平面５３０によって形成される。そして図６（ｂ）に示すように、係止側面５２０と係止平面５３０を折ることで箱状の内面材５００は組み立てられる。より詳しくは、主面５１０の外周に設けられる係止側面５２０を、主面５１０から略垂直（垂直含む）に立ち上がるように折り、さらに係止側面５２０の外側に設けられる係止平面５３０を、係止側面５２０から略垂直（垂直含む）に（つまり、主面５１０と略平行となるように）外側に張り出すように折ることで組み立てられる。なおここでは、係止側面５２０と係止平面５３０からなる構造のことを便宜上「係止部」ということとする。

箱状の内面材５００は、図６（ｂ）に示すように隣接する係止側面５２０どうしを連結することなく組み立てることもできるし、図７（ｂ）に示すように連結材５４０によって隣接する係止側面５２０どうしを連結したうえで組み立てることもできる。この連結材５４０は、図７（ａ）に示すように係止側面５２０を延長することで形成してもよいし、別体として用意してもよい。係止側面５２０を延長した連結材５４０を利用する場合は接着剤等を用いて係止側面５２０を連結し、別体とする場合はテープ等をそのまま連結材５４０とし係止側面５２０に貼付することで連結するとよい。

（空気層枠材）
図８は、外面材２００と内面材５００が設置される前の開口部４００周辺を示す部分断面図であり、図９は、外面材２００と内面材５００が設置された後の開口部４００周辺を示す部分断面図である。図８や図９に示すように、枠材３００には枠材シャクリ３００ｓが設けられる。この枠材シャクリ３００ｓは、外面材２００と内面材５００を載置するためのものであるから、枠材３００のうち開口部４００に面する位置で枠材３００の両側（図では上下）に設けられる。したがって格子枠材３２０の場合は、全てのものに４箇所（断面視で４隅）の枠材シャクリ３００ｓが設けられるが、外周枠材３１０の場合は、外周辺を除く位置に（つまり、内側の２箇所に）枠材シャクリ３００ｓが設けられる。また、枠材３００と外面材２００それぞれの表面を同一面（一連の平面）とするため、枠材シャクリ３００ｓの寸法（厚さ）は、外面材２００と内面材５００を重ねた合計厚と略同等とするとよい。

開口部４００を取り囲む枠材３００に設けられた枠材シャクリ３００ｓには、まず内面材５００が設置される。例えば図８や図９では、箱状の内面材５００がその係止部を利用して枠材３００上に設置されている。具体的には、係止平面５３０を枠材シャクリ３００ｓ上に載置する（係止する）ことで、内面材５００を枠材３００上に設置している。内面材５００が設置されると、さらにその上から周囲の枠材シャクリ３００ｓに嵌め込むように外面材２００が設置される。つまり、外面材２００と枠材３００（枠材シャクリ３００ｓ）で内面材５００を挟み込むわけである。例えば図８や図９では、係止平面５３０が外面材２００と枠材３００によって挟み込まれている。

開口部４００に外面材２００と内面材５００が設置されると、一方の内面材５００と他方の内面材５００との間に第１空気層６１０が形成される。これにより木造パネル１００が断熱性を備えたものとなるわけである。また図９に示すように箱状の内面材５００を用いると、その係止部（特に、係止側面５２０）の効果で、外面材２００と内面材５００の間にもそれぞれ第２空気層６２０が形成され、すなわち３層の空気層が形成されるためより断熱性が向上する。さらに、係止側面５２０によって内面材５００（主面５１０）が内部側に配置されることから、２つの内面材５００の間隔が狭くなる結果第１空気層６１０が薄くなり、これにより空気の対流を防ぐことができるため高い断熱性を発揮することができる。箱状の内面材５００に形成される第１空気層６１０の層厚は、係止側面５２０の寸法を変えることによって所望の寸法（厚さ）で設計することができる。

本願発明の木造パネルは、戸建住宅をはじめとする様々な木造建築物に利用できる。特に、文化財や歴史的建造物など伝統構法が採用される建築物の補修や改築の際に、好適に利用することができる。本願発明が、文化財や歴史的建造物などの補修等に役立ち、すなわち我が国の古い文化芸術の次世代伝承に資することを考えれば、産業上利用できるばかりでなく文化発展にも大きな貢献を期待し得る発明である。

１００ 木造パネル
２００ 外面材
３００ 枠材
３００ｓ 枠材シャクリ
３１０ 外周枠材
３１０ｃ （外周枠材の）嵌合突起
３１０ｄ （外周枠材の）嵌合凹部
３２０ 格子枠材
３２０ｃ （格子枠材の）嵌合突起
３２１ 横枠材
３２１ｎ 横枠材シャクリ
３２２ 縦枠材
３２２ｎ 縦枠材シャクリ
４００ 開口部
５００ 内面材
５１０ （内面材の）主面
５２０ （内面材の）係止側面
５３０ （内面材の）係止平面
５４０ 連結材

Claims (4)

1. 木製の枠材と、木製の外面材と、紙製の内面材と、を備え、
   前記枠材は、外周枠材と、横枠材及び縦枠材からなる格子枠材と、を有するとともに、該格子枠材によって又は該格子枠材と該外周枠材によって仕切られた複数の開口部が形成され、
   前記外周枠材と前記格子枠材は、前記開口部側にシャクリが形成され、
   前記内面材は、中央部の主面と、外周部に形成された係止部と、からなり、
   前記係止部は、前記主面から垂直又は略垂直に立ち上がる係止側面と、該係止側面から垂直又は略垂直に外周側に張り出した係止平面と、からなり、
   前記内面材の前記係止平面を、前記外周枠材又は前記格子枠材の前記シャクリに載置することで、前記内面材が前記開口部に設置され、
   それぞれの前記開口部には、２枚の前記内面材が設置されるとともに、該内面材の両外側にそれぞれ前記外面材が設置され、
   前記開口部に設置された２枚の前記内面材の間に空気層が形成されるとともに、該内面材の前記主面と前記外面材との間に空気層が形成された、
   ことを特徴とする木造パネル。
2. 前記内面材は、隣接する前記係止側面どうしが連結された、
   ことを特徴とする請求項１記載の木造パネル。
3. 前記外周枠材どうしがほぞ差しによって接合され、
   前記外周枠材と前記格子枠材がほぞ差しによって接合された、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の木造パネル。
4. 前記横枠材と前記縦枠材の交差部が、相欠きによって接合された、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の木造パネル。

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