JP6916526B2 - 木造建築物の断熱耐震構造 - Google Patents

Description

この発明は、２０２０年省エネ義務化に対する住宅の、断熱性、耐震性及び気密性を備えた木造建築物の断熱耐震構造に関し、木造在来工法の軸組間の開口を塞ぐ付加断熱の必要性が無い、一体型パネル構造に関するものである。

国の指導により、日本古来の木造建築物においても、エネルギー消費量以上のエネルギーを生み出す高い「断熱性、省エネ、創エネ」の３要素が要求されるようになっている。建築物の外周壁に断熱性を付与する構造としては、柱と横架材（土台、梁、桁、鴨居）などで形成される軸組みの外側面に断熱板を積層した外装板を取り付ける構造、軸組みの外側と内側に取り付けた外装板と内装板の間にできた空間に断熱層を設けた構造、柱の外側に付加断熱壁を設けている構造などが採用されている。

建築工期の短縮と現場作業負担の低減を図る為に、柱や梁などの軸組材を工場生産して、現場での作業工程を短縮、低減することが一般的になっている。工場生産することにより軸組を形成する柱や横架材を正確な寸法に加工することができ、それを現場で所定の手順に従って組み付けてゆくことにより、経験の少ない作業者であっても、正確な寸法の建物を短い工期で建てることができる。

外周壁に気密性を付与する構造としては、内側壁に気密シートを貼り付けする構造が一般に行われているが、外装板の継ぎ目に形成される隙間にコーキング材ないしシーリング材（以下、両者を含めて「コーキング剤」という。）を充填する構造（特許文献１、８）も知られている。

断熱性や耐震性を備えた壁パネルとして、特許文献２には、枠部材の外側に面板と断熱層を設けた大壁構造のパネルが提案されている。また、特許文献３には、片面に面板を設けた枠体の反対面に断熱層を設け、断熱層に設けた補強部材と枠体とを結合部材で結合したパネルが示されており、特許文献４には、面板を備えない短形の枠部材の中空部を覆って室外側又は枠部材内側に断熱層を固定した壁パネルが示されている。また、特許文献５には、片面に防湿性シートを配置したパネルの他面側にパネル幅より幅の狭い板材を枠材より引っ込めた状態に取り付け、防湿性シートの両端部をパネルよりはみ出すようにしたパネルが示されている。

更に、特許文献６には、枠部材の内外面に取り付けた面板の間の中空部に断熱層を設けたパネルと、当該パネルの断熱層ないし内側の面板に溝を設けて軸組みとの継ぎ目にコーキング剤を充填する構造が示されており、特許文献７には、軸組と壁パネルとの接合部の気密構造が示されている。また、特許文献９には柱や土台で囲まれた区画内に、硬質ウレタン樹脂発泡性液を現場で発泡吹付け、通気胴縁の屋外側に外壁仕上げ材を取り付け、間柱の屋内側に内壁下地を取り付け、該内壁下地の屋内側に内壁仕上げ材を取り付けた構造が示されている。

これらの壁パネルは、通常、柱寸法（柱の壁厚方向の寸法）と等しい厚さを備え、面板の屋内側に断熱層を設けている。断熱層の厚さは、柱寸法から面板の厚さを引いた寸法より薄い。そして、パネルの屋内側に内装板を取り付けたときに生ずる内装板と断熱層との間にできる空間を、配管スペースや配線スペースとして利用している。

特開平７−０５４４１３号公報 特開平９−１８４２１２号公報 特開平１０−０４６７４２号公報 特開平１０−１５２９１９号公報 特開平１１−０５０５６３号公報 特開２００１−１２３５６１号公報 特開２００４−０７６３１４号公報 特開２００５−１０５６２２号公報 特開２０１４−０７７２４４号公報

木造在来軸組み工法では、柱寸法を基本にした外壁パネルを用いる大壁工法がある。一方、外壁の断熱性に関して、国の指導の元に１地域から８地域迄の断熱地域区分があり、各地域区分毎に住宅の省エネルギー断熱等級基準が定められており、エネルギー消費の削減及び地球温暖化対策が推進されている。

この地域区分毎に外壁に設ける断熱層の材質や厚さが断熱等級で決められており、温暖地では断熱層は薄くて良く、寒冷地では厚くする必要がある。断熱材の種類では、グラスウール断熱材や現場発泡断熱材など種々な工法があるが、一般的に使用されている、３．５寸角柱、４寸角柱の標準住宅では、柱の奥行寸法によって壁厚が制限され、外壁パネルに必要な厚さの充填層を設けることができないとか、断熱層を厚くすると外壁パネル屋内側にはみ出して、内装板や、配線配管スペースを確保することができないとかの問題が生じる。また、柱の外側に付加断熱壁を設ける住宅の場合には、外壁が垂れ下がってクラックや漏水の原因になり、施工や技術的な関係でコストが非常に高くつくという問題がある。

この発明は、柱寸法の制限を受けないで外壁パネル内に設ける断熱層の厚さを調整することができ、従って、各地域区分や断熱等級で決められた断熱性能に応じた断熱層を設けることができる断熱性、遮音性及び耐震性に優れた木造家屋の付加的な断熱工事が不要な断熱耐震構造を提供することを課題としている。

この発明の断熱耐震構造は、軸組を形成する柱７、７ａ及び横架材８（８ａ、８ｂ）と当該軸組の開口に嵌装固定される外壁パネル１とを備えている。この発明の断熱耐震構造で使用する外壁パネル１は、構造用合板や集積材などの剛性を備えた面板４及びその屋内側となる面と屋外側となる面の周縁に固定された枠材２、２ａ、３、３ａと、断熱層６とを備えている

外壁パネル１の厚さ、すなわち奥行き方向の寸法ａは、枠材２、２ａ、３、３ａや間柱５、５ａの奥行方向の寸法を大きくすることにより、柱７、７ａの当該方向の寸法ｃより大きくしている。これにより外壁パネルの屋外側に設置可能な断熱層６を各地域に合せ最大厚さを調整ができ、省エネルギー基準の異なる地域の住宅に対応できる。

外壁パネル１は、面板４の屋外側の断熱層６の厚さを国の指導による各地域の断熱等級に合わせ、枠材２、２ａ、３、３ａ及び間柱５、５ａの奥行き方向の寸法を大きくすることで、柱７の屋外側面と屋内側面より突出し、柱７の内外に屋内側と屋外側の空間ｂ、ｄが形成される。屋内側の空間ｂは、配管スペースや配線スペースに使用でき、また、屋外側の空間ｄは、外部側通気層として小屋裏の排気口まで連続している。

一方、建物の角部においては、角部の柱７ａの両側に固定される外壁パネル１ａの内枠材２ａの屋内側の突出部相互が干渉する。この干渉は、当該両側に固定される内枠材２ａの突出部、屋内側入り角部に屋内側柱角部より４５度の面取面１５を、互いの内枠材２ａ部分に均等な隙間を設けることによって避けることができる。この面取りをした後の内枠材２ａ相互の隙間にコーキングをすることで気密性が向上する。内装材１１を固定可能にする為には、内枠材２ａの横寸法を大きくすることになる。従って、この発明の構造における角部の外壁パネル１ａにおいては、枠材２、２ａの断面寸法が大きくなり、日本古来の平均地、柱奥行寸法より大きくなり、建物の耐震性や断熱性の効果が得られる。

外壁パネル１の上辺の枠材３、３ａの奥行寸法も上辺の横架材８ａの奥行寸法より大きくなり、外壁パネル１の上辺と左右両辺の内枠材２ａと３ａも屋内側に突出する。屋内側の壁に内装材１１を貼る場合には、直貼りの工程と下地取付貼りの工程とがあり、直貼りの場合には、屋内側の空間ｅの空気の流れを考慮して、左右両辺の枠材に通孔１３を設ける。下地取付貼りの場合は、空気の上下の温度差により流動させることができ、通孔は無くても良く、いずれにしても結露などによる空間周囲の木材の腐食を防止できる。

この発明により、一般の住宅に用いられている柱寸法であっても、その外面に特別の作業工程によって、付加的な断熱作業をすることがなくなる。この発明の構造は、柱寸法の制限を受けないで外壁パネルに設ける断熱層６の厚さを厚くすることができ、従って、地域区分や、断熱等級毎の断熱性能に応じた断熱層６を設けることができ、遮音性も向上する。また、外壁パネルの強度が高くなることにより、一般の木造住宅より、台風などの災害時に外部からの衝撃に耐えられる外周壁と小屋裏パネルを備えた構造となり、耐震性や土砂崩れなどに対する耐衝撃性も向上するなど、未来に向けた理想の住宅を実現できる効果がある。

更に、断熱層を厚くしても、柱や横架材の屋外側や屋内側に配管スペースや配線スペースを確保することができ、かつこれらのスペースに空気が滞留して外壁パネルの耐久性を低下させるという問題も解決できる。

また、この発明の断熱耐震構造では、外壁パネルを柱や小屋梁、横架材などの軸組材と共に工場生産することにより、強度、断熱性、気密性、耐震性などの性能が高く、かつ均質な外周壁を構築することができ、現場の作業負担も軽減され、現場の工期短縮と職人の技術も均等化される。

角部を含む外壁部分における外壁構造を示す横断面図 外壁構造を示す縦断面図

以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。この発明の断熱耐震構造で用いられる外壁パネル１は、短形の周枠を形成する内枠材２ａ、３ａと、その屋外側の面に固定された面板４と面板４の屋外側に固定された外枠材２、３と、その外枠材の奥行方向に比例して設けた断熱層６と、必要に応じて設ける間柱５、５ａとを備えている。面板４は、所定の短形寸法に切断した市販の構造合板で、枠材２ａ、３ａ及び２、３並びに間柱５ａ、５は、それぞれ面板４の屋内側と屋外側の周縁に固定されている。

外壁パネル１は、隣接する２本の柱７、７ａとその上下の横架材８（８ａ、８ｂ）で形成される短形の開口の内法寸法に等しく、屋内側及び屋外側に突出する。上方の横架材８ａは、梁、桁、窓の下枠などであり、下方の横架材８ｂは、土台、床、窓の上枠などである。

外壁パネル１は、軸組材７、７ａ、８と共に工場生産される。面板４は、市販されている大きさと厚さのものを用いる。外枠材２、３のパネル厚さ方向の寸法と内枠材２ａ、３ａのパネル厚さ方向の寸法と面板の厚さとを加えた寸法は、柱７の奥行寸法より大きく、外壁パネル１の屋外側の面は、柱７の屋外側の面より外側となり、外壁パネル１の屋内側の面は、柱７の屋内側の面より内側になる。外周壁に嵌装する外壁パネル１の外側及び内側に外装材及び内装材１１を固定することによって、軸組材７、８の外側と内側とに空間ｄ、ｂが生ずる。

断熱層６は、市販されている厚さのものを用いるのが便利である。外壁パネル１の厚さａを隣接する柱７や横架材８の奥行寸法より屋内側と屋外側に大きくしているので、柱７や横架材８の寸法に制約されることなく、必要とされる耐熱性能に応じて断熱層６の厚さを決定でき、充分な断熱性能を付与することができる。従って、国の普及促進等目標「ＺＥＨ」住宅で高い断熱性能が要求され、各地域の断熱等級においても、断熱層６の厚さを変更するだけで、性能が向上する。

枠材２と２ａ、３と３ａの間に面板４を挟み込み、面板４の屋外側に形成される断熱層６の厚さに応じて間柱５、５ａが面板４に必要に応じて固定される。従って、枠材と面板や断熱層が一体となり、耐震性や断熱性の高い強固な構造を提供できる。

外壁パネル１は、奥行寸法が柱７や横架材８の奥行寸法より大きく、その外面を外装板を固定する際に柱７や横架材８の外面に設ける所定寸法の下地材の外面と同一面となるように固定される。通常、外壁パネル１の内外面は、屋内側と屋外側の柱面より突出する。従って、柱７と内装材１１の間に空間ｄが形成されるので、配管スペースや配線スペースに使用できる。また、柱７より屋外側に小屋裏の排気口まで通じる空間ｄが形成され、外気の温度差を利用した通気層とすることができる。

また、外壁パネル１の厚さを柱７や横架材８の奥行寸法より大きくしているので、断熱層６の厚さを厚くしても断熱層６と外装板との間に空間ができ、充分な通気層を確保できる。

建物の角部においては、図１に示すように、角の柱７ａの両側の外壁パネル１ａの内枠材２ａの柱７ａから屋内側に突出する部分が干渉するのを避けるために、柱７ａに隣接する内枠材２ａの柱７ａ側の面の柱７ａから突出する領域に４５度の面取面１５を設ける。この面取りを可能にするため及び面取した後でも内枠材２ａの屋内側に内装材１１を固定するための面が存在する必要から、柱７ａに隣接する内枠材２ａの幅寸法を大きくして外壁パネル１ａの強度、従って、建物の耐震性を向上させることができる。隣接する外壁パネル１ａの面取面１５相互の間に隙間が生じて気密性に問題が生ずるときは、この隙間にコーキング剤１６を充填してやればよい。

図２に示すように、外壁パネル１の上下の枠材３、３ａは上下の横架材８ａ、８ｂの屋内側と屋外側とに突出するのが普通である。この上下の枠材３、３ａの横架材８ａ、８ｂから屋内側に突出した部分に固定される内装材１１と面板４の屋内側面との間に空間ｅができる。内装材１１を直貼りの場合、内枠材２ａ、３ａに適宣通孔１３を設けることにより配管スペースや配線スペースとなる空間ｅにある空気を上方又は下方へと流動させて、外壁パネル１の内部の、特に空間ｅ内の結露や湿度による腐食を防止することができる。なお、内装材１１を下地取付工法とする場合は、空間ｅの容積が大きくなって空気の流動が生ずるので、通孔１３を設けない構造とすることもできる。

この発明の構造における外壁パネル１は、軸組材７、８と共に工場生産され、壁となるべき軸組の開口や天井裏の軸組の開口に嵌め込んで釘などで固定される。窓が付く外周壁には、窓の上下壁にパネルを装着する。パネルと柱及び横架材の取り合いは内法面部分とし、パネルは、軸組の奥行寸法より屋内側と屋外側に突出に合わせた寸法に工場で加工される。パネルと柱、横架材及び小屋梁との接合部には、必要に応じてコーキング剤を充填して気密性を付与する。

パネル１は、軸組の開口に嵌め込んだ後、枠材２、２ａ、３、３ａを軸組材７、８に釘止め等により固定するのが施工性に優れる。この場合、内枠材２ａ ３ａに釘止め位置を示す印を設けておくことで釘止め位置が現場作業者に解りやすく、施工精度を上げることができる。

このようにして、軸組の所定の開口にそれぞれについて用意されたパネルを嵌め込んで枠材２、２ａ、３、３ａを軸組７、８の内法面に固定した後、外装材及び内装材１１を取付て外周壁を完成させる。

このようにして形成された外周壁は、付加的な断熱工事を必要としない、柱の奥行制限を受けない、各地域に断熱等級の性能表示に適合するという特徴を備えた一体型の外周壁構造であって、外周壁は断熱性、耐震性及び気密性を備えているので、外装材や内装材は、気密性や断熱性を考慮することなく、美感、施工性及び耐久性の観点から選択することができ、外装及び内装の自由度が高くなり、施主の希望に叶える住宅を構築することができる。

また、天井裏の小屋梁間の開口にこの発明のパネルを装着することにより、天井裏の断熱性及び気密性を確保でき、同時に高い耐震性も得られる。

１、１ａ 外壁パネル
２、２ａ 枠材
３ 枠材
４ 面板・基板
５、５ａ 間柱
６ 断熱層
７、７ａ 柱
８（８ａ、８ｂ） 横架材
１１ 内装材
１２ 空間
１３ 通孔
１５ 面取面
１６ コーキング
ａ 外壁パネルの奥行方向の寸法
ｃ 柱の奥行方向の寸法
ｅ 空間

Claims (3)

1. 外壁部に立設された柱と、隣接する柱との間に嵌装固定された外壁パネルと、を備え、
   当該外壁パネルは、
   面板と、
   その屋内側の面の周縁に一体的に取付られた枠材と、
   その屋外側の面の周縁に一体的に取付された枠材と、
   面板の屋外側に貼着された断熱層と、を備えている木造建築物の断熱耐震構造において、
   前記外壁パネルの枠材を設けた部分の厚さが、これに隣接する前記柱の奥行き方向の寸法より大きく、
   屋内側の前記枠材が、前記柱の屋内側の面よりも突出するとともに、屋外側の前記枠材が、前記柱の屋外側の面よりも突出して設けられ、
   内装板が前記枠材の屋内側の面に固定して設けられ、
   面板の上縁、下縁又は縦縁に設けた枠材の前記柱又は横架材の屋内側の面から突出する部分に、前記内装板と面板との間の空間と屋内の空間とを通気する通孔を備えていることを特徴とする木造建築物の断熱耐震構造。
2. 柱に隣接する前記枠材の幅寸法が、当該枠材に隣接する柱の屋内側の面から前記枠材が屋内側に突出している寸法より大きく、
   角部の柱に隣接する枠材の当該柱の屋内側の面から突出している部分の外周側に、４５度の面取面を備えている、請求項１記載の断熱耐震構造。
3. 前記外壁パネルが、
   屋内側の前記枠材の前記面板からの突出高さと等しい突出高さの内間柱と、
   前記面板を挟んで当該内間柱に対向して設けられ、前記断熱層の厚さと等しい厚さで前記面板から突出する外間柱とを備え、
   前記外壁パネルの前記内間柱と前記外間柱を設けた部分の厚さが前記柱の奥行寸法より大きい、請求項１又は２に記載の断熱耐震構造。

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