JP4743907B2 - 通気性断熱屋根複合パネル、及び該パネルを用いた木造外張り断熱屋根構造 - Google Patents
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Description
図8(A)は、従来例1であって、特許文献1として挙げたものであり、屋根垂木間に、断熱材と、断熱材への熱付加を輻射熱反射作用で軽減するための遮熱材とを重ねて配置するものである。
そして、屋根面からの加熱は、遮熱材が輻射熱を反射して空気層を流れる空気で放出し、断熱材への加熱付加は、遮熱材による輻射熱除去によって抑制するため、断熱材は従来の屋根断熱材より薄く出来、断熱材の蓄熱も軽減出来るようにしたものである。
そして、遮熱材は、下面シート、中間シート、上面シートから成る、変位し易いハニカム構造であるため、所期の輻射熱反射作用を奏する様に、垂木間に配置することは、注意を要する作業であり、通気性屋根の構築は、人手を要する煩雑な作業である。
しかも、屋根パネルの野地板は、垂木と直接面当接固定であるため、野地板と垂木とは熱橋となって、屋根パネル自体の断熱作用は断熱材の厚みによる設定値より低下する。
また、必要厚さの断熱材の上面にプラスチック断熱シートを載置して通気構造を形成するため、例え屋根面の冷却作用は或程度期待出来ても、夏季の高温化した野地板下面の空間から断熱材への加熱は避けられず、断熱層側からの水蒸気放出も期待出来ない。
その上、パネル厚も大となり、屋根厚が大となって、建物の高さ制限の下では、階高が小となり、居住空間を圧迫する問題もある。
また、必要厚さの断熱材の上面に通気空間を形成するため、従来例2同様に、パネル厚が大となる。
しかも、上側面材と下側面材とが垂木を介して一体化しているため、上側面材と下側面材とは熱橋構造となり、夏季の高温化した通気空間から断熱材が熱的に保護されていない事と相俟って、野地パネル(屋根パネル)自体の断熱作用は、断熱材での設定値より低下する。
この場合、断熱層2Bの全面積に対して、条溝G群の配置面積を1/2とすれば、断熱層2Bの層厚に対する断熱欠損は、条溝Gの深さGdの1/2寸法となる。
そのため、所定基準厚の断熱層2Bに対する所定通気機能を奏する深さの条溝Gの配置面積は、断熱欠損抑制の面と、通気作用面とを配慮して決定すれば良い。
また、屋根下地材2Aは、屋根Rの野地板としての最低限の強度、耐衝撃性、加工性を備えた薄剛板であれば良く、典型的には、軽量(10kg/m2)、高強度(240kgf/cm2)で12mm厚の構造用合板(JASS規格品)である。
また、遮熱反射層2Cは、表面及び裏面が輻射熱反射機能を奏し、断熱層2Bの層着面2S上に面当接張設出来る遮熱反射シートであれば良い。
しかも、屋根下地材2Aの下面の通気層G´は、屋根面からの透過熱を通気層G´下面の遮熱反射層2C面で反射して屋根下地材2A面で輻射熱に変換して放出するため、屋根面の冷却作用を奏し、屋根の損傷を抑制する。
しかも、垂木を一体的に備えた施工性にも優れる屋根パネルとなる。
この場合、縦桟2W,2W´は、断熱層2Bと一体となっているため、屋根複合パネル1の母屋22Bへの固定は、パネル1の屋根下地材2Aから縦桟2W,2W´部での、母屋22B、棟木22A、軒桁21Eへの長ねじ(図示せず)の打込みで強固に固定出来、各パネル1の並列当接配置により、パネル側縁の縦桟2W´もパネル中央の縦桟2Wと同幅形態となって、屋根面は均斉強度となる。
この場合、遮熱反射シート2Cは、内部が空気を封入した各突起20b群面の対向当接形態となって、空気層を突起20b群内、突起20b間に介在する形態となるものであり、表裏両面にアルミ箔層を備えた酒井化学工業(株)製のラミパックSD−W(商品名)の採用が可能であり、ラミパックSD−W(商品名)は、軽量(335g/m2)、高遮熱性、高強度(引張強度3.9N/mm)で、熱輻射の侵入を阻止し、輻射熱のカット率が高く、耐久性に優れ、カッターや鋏で容易に切断出来る。
そのため、屋根パネル1は、遮熱反射層2Cが、下面側では、条溝G群による断熱欠損の補償を、上面側では屋根面からの侵入熱を輻射熱として放出し、且つ、屋根下地材2A側と断熱層2B側とを熱橋作用を阻止して断熱し、夏季も、冬季も好適な屋根断熱を達成する。
板厚T2が8mmの該遮熱反射層2Cは、熱伝導率が0.032kcal/mh℃(0.038w/mk)なので、熱抵抗が0.25kcal/mh℃(0.21w/mk)であり、押出ポリスチレンフォーム(熱伝導率:0.024kcal/mh℃)では6mm厚の断熱効果を有しているため、パネル1の縦桟2W,2W´上面及び肉厚部2T上面では、屋根面からの伝導熱を遮断し、条溝G(標準深さ:15mm)内では輻射熱反射と伝導熱遮断を果たす。
そのため、条溝G群の配置面積(標準:全面積の1/2)を適切に選定することにより、断熱層2Bの断熱欠損の完全補償が出来、必要通気層を備えた、夏季の外部からの断熱にも、冬季の屋内からの断熱にも好適な屋根パネルが得られる。
現行の、平成11年告示の次世代省エネルギー基準に於ける断熱基準(北海道地区)では、木造の気密住宅の熱抵抗値は4.3m2k/wで、押出法ポリスチレンフォーム板では、必要厚さが125mmであるが、本発明の断熱層2Bは、押出法ポリスチレンフォーム板の135mmであり、図1(A)に示す如く、等配分の条溝Gの全面積が、パネル面積の1/2であり、条溝Gの深さGdが15mmであるため、断熱層2Bの断熱欠損は条溝Gの深さ15mm(Gd)の1/2(7.5mm)となる。
そのため、本発明の屋根複合パネル1は、遮熱反射層2Cとして、断熱機能の全く存在しない、輻射熱反射機能のみを備えた慣用のアルミ箔層着フィルムを採用しても、断熱基準を満たし、通気層G´内での屋根面からの侵入熱の排除を達成し、且つ、通気条溝G群内での遮熱反射層2Cでの輻射熱の一部の排除、及び一部の断熱層2Bへの付加を好適に発揮し、冬季にも夏季にも、必要断熱機能を発揮し、冷暖房の省エネルギー化を可能とする。
この場合、通気胴縁2D´の相欠け段差d4の寸法は、典型的には10mmである。
従って、該パネル1相互の左右接合は、側縁の突出した通気胴縁2D´の、側縁の入り込み胴縁2D´への嵌合相欠け接続作業となって、パネル相互の隙間の無い衝合接続作業が容易となる。
しかも、パネル1相互の左右接続部では、図5(B)に示す如く、屋根下地材2Aの当接界面vf及び縦桟2W´の当接界面vfと通気胴縁2D´の当接界面vf´とが突出段差寸法d4(標準:10mm)ずれるため、パネル1相互の左右接続部には、気密テープ張着等の気密処理も不要となり、屋根面構築の作業性が向上する。
この場合、各パネル1の固定は、各パネル1の、上下接続は、図5(A)に示す如く、断熱層2Bの衝合当接形態で、左右接続は、図5(B)に示す如く、通気胴縁2D´,2D´の相欠け接合での側縁の縦桟2W´の当接形態で、慣用の長ねじ、例えば、径5.5mm、長さ180mmの、サンコーテクノ(株)のコーススレッド(商品名)を、屋根下地材2Aの上面か、野地垂木兼用の縦桟2W,2W´を貫通して軒桁21E、母屋22B、棟木22Aに打込めば良い。
そして、屋根複合パネル1を張設した屋根面に対しては、各パネル1の屋根下地材2Aの上下の上下当接界面hf´上には、慣用の気密テープ(図示せず)を張り、屋根下地材2Aの左右当接界面vfは通気胴縁2D´で保護されるため、気密テープを張ることなく、屋根複合パネル1の上面に、慣用の防水シート9、屋根仕上材10、を張設すれば良い。
そして、屋根面は、図6に示す如く、軒部8から棟部7へと、空気流aが通気層G´内、及び条溝G内を屋根面全面に均斉に貫流し、通気層G´内では、屋根面からの日射熱を遮熱反射層2Cが輻射熱として、空気流aによって棟部7から放出し、条溝G内では、断熱層2B内からの湿気を空気流aによって棟部7から放出し、屋根面の過加熱による損傷を抑制し、断熱層2Bの蓄熱も軽減し、且つ断熱層からの水蒸気(湿気)も放出する外断熱屋根となる。
従って、各屋根パネル1の上下、左右の衝合接続は、相欠け接合となって、パネル相互の隙間の無い接続作業が容易となり、屋根下地材2Aの縦方向(垂直)当接界面vfと通気胴縁2D´の縦方向当接界面vf´とが相欠け段差d4ずれるため、屋根下地材2Aの縦方向当接界面vf及び縦桟2W´の縦方向当接界面vfは通気胴縁2D´で保護され、各パネル1の左右相欠け接続部では、慣用の気密テープでの処理が不要となり、各パネル1相互の上下接続部のみに気密テープを張れば良くなり、パネル張設の作業性が向上する。
そして、屋根パネル1は、断熱層2Bの条溝G群の天井面に遮熱反射層2Cを備え、遮熱反射層2Cの上面に通気層G´を保って屋根下地材2Aを備えているため、且つ遮熱反射層2Cが表裏面で輻射熱反射機能を備えているため、屋根面からパネル1内に侵入する熱は反射輻射熱として通気層G´から排出し、断熱層2Bへの加熱は抑制出来、条溝G内では、断熱層2Bからの湿気(水蒸気)を放出するとともに、断熱層2Bから条溝G内へ放出される輻射熱の一部は外部へ排出し、一部は断熱層2Bへ再付加されるため、夏季、冬季を通じて屋内を外断熱保護し、優れた外断熱機能を発揮し、木造建物の省エネルギー屋根を提供する。
しかも、屋根面から屋根下地材2Aに付加される熱は、遮熱反射層2Cによって輻射熱として通気層G´から放出されるため、断熱層2Bへの負荷とはならない。
そのため、本発明の屋根複合パネル1は、パネル内湿気を放出し、且つ屋根面からの熱を外断熱保護する高性能の通気性外断熱屋根を簡単に、且つ均質に構築出来る。
そして、仕上がった屋根構造は、軒部8から棟部7へと、空気流aが、屋根下地材2A下面の通気層G´と断熱層2B上面の条溝G群とを、屋根面全面に均斉に貫流し、遮熱反射層2Cの上面の通気層G´は、屋根面から侵入する輻射熱を放出して断熱層2Bを熱的に保護し、遮熱反射層2Cの下面では、条溝G群で、断熱機能の低下を招く湿気を放出するため、屋根面の過加熱による損傷を抑制して断熱層2Bを熱的に保護し、耐候性に優れた外断熱屋根となる。
屋根複合パネル1は、野地垂木を含む断熱層2B上に、遮熱反射層2Cを配置し、遮熱反射層2C上に、屋根下地材2Aを、通気胴縁2D,2D´で通気層G´を確保した形態で一体化したパネルであって、図1(A)はパネル1の斜視図であり、図1(B)は図1(A)のB−B線断面図である。
また、図3は、屋根複合パネル1の全体斜視図であって、図3(A)は棟部用パネル1Aを、図3(B)は中間部用パネル1Bを、図3(C)は軒部用パネル1Cを示すものである。
図2はパネル1の分解説明図であって、(A)は屋根下地材2Aの斜視図、(B)は胴縁2D,2D´の斜視図、(C)は遮熱反射層2Cの斜視図、(D)は断熱層2Bの斜視図、(E)は断熱層2Bの分解斜視図である。
遮熱反射層2Cは、図4(A),(B)に示す如く、プラスチックシート20aに径10mmの空気封入突起20b群を付設した芯材20の2枚を、突起20b群面を対向して層着一体化し、外面になる表裏面にアルミ箔を層着した厚さ8mmの遮熱反射シート2Cを採用する。
該シート2Cは、ラミパックSD−W(商品名)として酒井化学工業(株)から入手可能である。
次いで、図1(B)に示す如く、断熱層2Bの、肉厚部2T上面、及び縦桟2W,2W´の上面に接着剤を塗布して面当接接着し、長さBLが1820mm、幅AWが910mmの、遮熱反射層2Cを層着した断熱層2Bを得る。
そして、図3に示す如く、棟部用パネル1Aは、屋根下地材2Aを、断熱層2Bに対し、上端を面一に、下端をd1(20mm)突出形態として、断熱層2B上の遮熱反射層2C上面に接着固定した通気胴縁2D,2D´の上面に、図1(B)に示す如く、接着剤を塗布して接着固定し、断熱層2Bの縦桟2W,2W´部位で、屋根下地材2Aを、通気胴縁2D,2D´を介して接着一体化し、必要に応じて、縦桟2W,2W´に釘nで固定して、棟部用の屋根複合パネル1Aを得る。
また、同様に、軒部用パネル1Cは、屋根下地材2Aを、断熱層2Bに対し、上端ではd1(20mm)入り込み、下端ではd2(30mm)突出形態で、遮熱反射層2Cを備えた断熱層2Bと、通気胴縁2D,2D´を介して一体化固定し、軒部用の屋根パネル1Cを得る。
図6は、小屋組み屋根に屋根複合パネル1を張設した屋根構造の、一部切欠断面図であり、図7(A)は、屋根棟部の断面図であり、図7(B)は軒部の断面図である。
小屋組み屋根は、図6(A)に示す如く、慣用の手法によって構築したもので、柱21A,21B、小屋束22C、棟木22A、母屋22B、軒桁21Eを備えている。
該長ねじは、JISA5508の木工事用鉄丸釘(許容剪断耐力:70kgf/本)の5倍の強度を有するので、長ねじの打込み間隔が広く出来、軒桁21E、母屋22B、棟木22Aを割裂することも抑制出来、作業性も良い。
しかも、左右当接部は、図5(B)に示す如く、屋根下地材2A及び縦桟2W´の当接界面vfを通気胴縁2D´が保護するため、パネルの左右当接部には気密テープ処理が不要となる。
また、軒部用パネル1Cの下端は、図7(B)に示す如く、鼻隠し23Aの上面の切欠C23に、屋根下地材2Aの下端突出d2(標準:30mm)の、先端の半寸15mmを載置して釘打ちし、鼻隠し23Aとパネル断熱層下端面Dsとの間に、下端突出d2の半寸(15mm)の通気用の間隔adを形成する。
従って、本実施例で構築した屋根構造は、屋根複合パネル1相互の上下左右接合が相欠け接続となったことと、パネルの縦桟2W,2W´が垂木を兼用し、小屋組み屋根へのパネル群の張設が、縦桟2W,2W´での長ねじによる固定となったことにより、作業性良く実施出来た。
遮熱反射層2Cとして、実施例では、ラミパックSD−W(商品名)を採用したが、遮熱反射層2Cは、表裏面に反射層を備えて、通気層G´内、及び条溝G内に入り込む熱線を反射すれば良いものであるため、慣用の両面アルミ箔シートを採用しても所期の目的は達成出来る。
この場合は、アルミフィルムが可撓性の薄いシートであるため、通気胴縁2D,2D´での挟着一体化保持作業が容易である。
1A 棟部用パネル(屋根パネル、パネル)
1B 中間部用パネル(屋根パネル、パネル)
1C 軒部用パネル(屋根パネル、パネル)
1L,1R 側縁(側面)
2A 屋根下地材
2B 断熱層(断熱板)
2C 遮熱反射層(遮熱反射シート)
2D,2D´ 通気胴縁
2S 層着面
2T 肉厚部
2W,2W´ 縦桟
7 棟部
8 軒部
9 防水シート
10 屋根仕上材
20 芯材
20a プラスチック樹脂シート(シート)
20b 突起
20c アルミ箔
21A,21B 柱
21E 軒桁
22A 棟木
22B 母屋
22C 小屋束
23A,23B 鼻隠し
25A 棟材
25B 棟換気材
25C 棟下地材
25D 水切材
25E 防水処理材
a 空気流(空気)
ad 間隔
C23 切欠
Ds 断熱層下端面
G 条溝(通気用条溝)
G´ 通気層
Gd 条溝深さ
G´d 通気層深さ
hf,hf´ 水平当接界面(横方向当接界面)
n 釘
R 屋根
vf,vf´ 縦方向当接界面
wf 木造躯体
Claims (8)
- 断熱層(2B)と屋根下地材(2A)とを遮熱反射層を介して層着一体化した屋根複合パネル(1)であって、断熱層(2B)は、層着面(2S)に、通気用条溝(G)と、肉厚部(2T)とを、交互に、平行に備えると共に、幅中央部及び両側縁部に、断熱層(2B)と同厚の縦桟(2W,2W´)を一体化し、縦桟(2W,2W´)を含む断熱層(2B)の層着面(2S)には、表裏両面が輻射熱反射機能を有する遮熱反射層(2C)を配置し、遮熱反射層(2C)の上面に、パネル全幅に亘る屋根下地材(2A)を、通気胴縁(2D,2D´)を介して、通気層(G´)を確保した形態で一体化した通気性屋根複合パネル。
- 条溝(G)の幅と、肉厚部(2T)の幅と、断熱層(2B)中央部の縦桟(2W)の幅とが等幅であり、断熱層側縁の縦桟(2W´)の幅が、中央部の縦桟(2W)の幅の1/2である、請求項1に記載の屋根複合パネル。
- 遮熱反射層(2C)がプラスチック樹脂シート(20a)上に突起(20b)群を付設した芯材(20)の2枚を、突起(20b)群面を対向して層着し、表裏のシート(20a)面にアルミ箔(20c)を層着した遮熱反射シート(2C)である、請求項1又は2に記載の屋根複合パネル。
- 遮熱反射シート(2C)は、厚さ(T2)が8mmで、断熱層(2B)の5〜7mm厚に相当する断熱効果を有する、請求項3に記載の屋根複合パネル。
- 断熱層(2B)は、厚さ(T5)が135mmの押出法ポリスチレンフォーム板であり、条溝(G)の深さ(Gd)が15mmであり、条溝(G)の全面積がパネル面積の1/2である、請求項1又は2に記載の屋根複合パネル。
- パネル(1)の両側面が面一であって、一側縁(1R)の通気胴縁(2D´)が側縁(1R)から相欠け段差(d4)突出し、他側縁(1L)の通気胴縁(2D´)が側縁(1L)から相欠け段差(d4)入り込んだ、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の屋根複合パネル。
- 請求項1に記載の屋根複合パネル(1)を張設した木造外張り断熱屋根構造であって、屋根複合パネル(1)を、軒部(8)から棟部(7)へ条溝(G)群、及び通気層(G´)による通気可能に、小屋組みの屋根面に配置し、各パネル(1)の縦桟(2W,2W´)を軒桁(21E)、母屋(22B)、棟木(22A)に固定した木造外張り断熱屋根構造。
- 棟部用パネル(1A)は、屋根下地材(2A)を下端部で相欠け段差(d1)突出させて準備し、中間部用パネル(1B)は、屋根下地材(2A)を、上端部で相欠け段差(d1)入り込ませ、下端部で相欠け段差(d1)突出させて準備し、軒部用パネル(1C)は、屋根下地材(2A)を、上端部で相欠け段差(d1)入り込ませ、下端部で大段差(d2)突出させ、且つ、各パネル(1A,1B,1C)共、両側の通気胴縁(2D´)を、一側縁(1R)では相欠け段差(d4)突出し、他側縁(1L)では相欠け段差(d4)入り込ませて準備し、棟部用パネル(1A)、中間部用パネル(1B)及び軒部用パネル(1C)を、上下、左右に相欠け接合すると共に、軒部用パネル(1C)の屋根下地材(2A)の下端を鼻隠し(23A)上に固定して、鼻隠し(23A)とパネル断熱層端面(Ds)との間に空気流入間隔(ad)を配置した、請求項7に記載の木造外張り断熱屋根構造。
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