特許 7350260 断熱防水屋根構造体およびこの施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-15

(45)【発行日】2023-09-26

(54)【発明の名称】断熱防水屋根構造体およびこの施工方法

(51)【国際特許分類】

   E04D 3/35 20060101AFI20230919BHJP

   E04D 13/00 20060101ALI20230919BHJP

   H02S 20/23 20140101ALI20230919BHJP

   E04B 1/80 20060101ALI20230919BHJP

【ＦＩ】

E04D3/35 K

E04D13/00 K

H02S20/23 Z

E04B1/80 100M

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020007351

(22)【出願日】2020-01-21

(65)【公開番号】P2021113474

(43)【公開日】2021-08-05

【審査請求日】2022-11-24

(73)【特許権者】

【識別番号】507110268

【氏名又は名称】北開技研工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】594142207

【氏名又は名称】トヨタ自動車北海道株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】100110766

【弁理士】

【氏名又は名称】佐川 慎悟

(74)【代理人】

【識別番号】100165515

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 清子

(74)【代理人】

【識別番号】100169340

【弁理士】

【氏名又は名称】川野 陽輔

(74)【代理人】

【識別番号】100195682

【弁理士】

【氏名又は名称】江部 陽子

(74)【代理人】

【識別番号】100206623

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 智行

(72)【発明者】

【氏名】中川 勇

(72)【発明者】

【氏名】中川 義則

(72)【発明者】

【氏名】菊地 喬

(72)【発明者】

【氏名】達冨 浩

(72)【発明者】

【氏名】高畑 裕信

(72)【発明者】

【氏名】黒畑 琢也

【審査官】山口 敦司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２１１２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－６７９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８１４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８５４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第４２０８０９５（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｄ ３／３５

Ｅ０４Ｄ ３／４０

Ｅ０４Ｄ １１／００

Ｅ０４Ｄ １３／００

Ｅ０４Ｄ １３／１８

Ｈ０２Ｓ ２０／２３

Ｅ０４Ｂ １／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物の屋根上に架台を設置可能な断熱防水屋根構造体であって、
角波形状のルーフデッキプレートの上に断熱材が設置され、この断熱材上に防水層が設けられた構造を有しており、
前記防水層から前記ルーフデッキプレートの角波形凸状部の上面に至るまで前記防水層および前記断熱材を貫通してなる複数の設置孔と、
これら各設置孔内に嵌入されて前記角波形凸状部の上面に固定される複数のパネル支持材と、
これらパネル支持材上に支持されつつ前記防水層上に接着固定されて前記架台のベース板を固定する補強パネルと
を有する、前記断熱防水屋根構造体。

【請求項2】

前記補強パネルには、前記ルーフデッキプレートの角波形凸状部の上面に対応する位置であって前記設置孔とは異なる位置に、所定の間隔を隔てて複数のワッシャー固定穴が形成されており、断熱用ワッシャーが前記ワッシャー固定穴からその中空収容部を前記断熱材内に収容し、前記ルーフデッキプレートの角波形凸状部にファスナーで固定されている、請求項１に記載の断熱防水屋根構造体。

【請求項3】

前記パネル支持材が前記断熱材より硬質の硬質樹脂材からなる、請求項１または請求項２に記載の断熱防水屋根構造体。

【請求項4】

角波形状のルーフデッキプレートの角波形凸状部の上面に断熱材とその上に防水層とが設置された建物の屋根上に架台を設置可能な断熱防水屋根構造体を施工する方法であって、
前記防水層から前記ルーフデッキプレートの角波形凸状部の上面に至るまで前記防水層および前記断熱材を貫通してなる複数の設置孔を開口する設置孔開口工程と、
パネル支持材を前記各設置孔内に嵌入して前記角波形凸状部の上面に固定する支持材設置工程と、
前記架台のベース板を固定する補強パネルを前記パネル支持材上に支持させつつ前記防水層上に接着固定する補強パネル接着固定工程と
を有する、前記断熱防水屋根構造体の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、断熱防水処理される建物の屋根上に太陽光パネル等の構造物を支持する架台を設置可能な断熱防水屋根構造体およびこの施工方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

寒冷地における建物の屋根には断熱材が敷設されている。従来、断熱材は、平ワッシャーにファスナーを挿通し、屋根上のルーフデッキプレート等に締結固定されている。しかし、前記平ワッシャーやファスナーは熱を伝えやすい性質があるため、その部分から橋を渡るように熱が出入りするヒートブリッジ現象が生じ、断熱性能の低下、結露および着霜の原因となっている。

【0003】

このようなヒートブリッジ現象に基づく断熱性能の低下の問題に対し、本出願人は、特許第４２０８０９５号公報において、新たな断熱用ワッシャーおよびこれを用いた断熱構造体の発明を開示し、特許権を得ている（特許文献１）。具体的には、前記断熱構造体は、断熱板材の表面にワッシャー嵌入穴を形成し、このワッシャー嵌入穴に断熱用ワッシャーの中空収容部を埋設し、この中空収容部の底部に形成した挿通孔にファスナーを挿通して前記断熱板材を固定するとともに、前記ファスナー頭部を覆うようにして前記中空収容部に充填用断熱材を充填するものであるとされている。

【0004】

また、当該断熱用ワッシャーおよびこれを用いた断熱構造体に係る発明を利用した工法は、ＨＴ工法（登録商標）として実用化されており、高い防水性能および高い断熱性能を備え、強風にも耐え得る優れた工法として断熱防水屋根に係る業界内で広く知られるものとなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第４２０８０９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、近年、建物の屋上等のように屋根上の広い空間に太陽光パネルを設置する等、屋根上空間を有効利用する試みが盛んに行われており、前記太陽光パネル等の構造物を設置するための架台を設置する必要が生じている。

【0007】

しかしながら、断熱構造体を構成する断熱材は、発泡ウレタンや発泡ポリスチレン等の比較的脆弱な素材であるため、太陽光パネル等の構造物の重量を支えられず、また台風等の強風によって変形や破損が生じ、断熱性能や防水性能が失われるという問題がある。

【0008】

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、断熱防水屋根を構成する断熱材の変形や破損を防止し、断熱性能や防水性能を維持しながら建物の屋根上に架台を設置することのできる、断熱防水屋根構造体およびこの施工方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る断熱防水屋根構造体は、断熱材が設置された建物の屋根上に架台を設置することを可能にするという課題を解決するために、建物の屋根上に架台を設置可能な断熱防水屋根構造体であって、角波形状のルーフデッキプレートの上に断熱材が設置され、この断熱材上に防水層が設けられた構造を有しており、前記防水層から前記ルーフデッキプレートの角波形凸状部の上面に至るまで前記防水層および前記断熱材を貫通してなる複数の設置孔と、これら各設置孔内に嵌入されて前記角波形凸状部の上面に固定される複数のパネル支持材と、これらパネル支持材上に支持されつつ前記防水層上に接着固定されて前記架台のベース板を固定する補強パネルとを有する。

【0010】

また、本発明の一態様として、断熱性能や防水性能を低下させずに補強パネルを強固に固定するという課題を解決するために、前記補強パネルには、前記ルーフデッキプレートの角波形凸状部の上面に対応する位置であって前記設置孔とは異なる位置に、所定の間隔を隔てて複数のワッシャー固定穴が形成されており、断熱用ワッシャーが前記ワッシャー固定穴からその中空収容部を前記断熱材内に収容し、前記ルーフデッキプレートの角波形凸状部にファスナーで固定されていてもよい。

【0011】

さらに、本発明の一態様として、断熱材の変形や損傷を防止するという課題を解決するために、前記パネル支持材が前記断熱材より硬質の硬質樹脂材からなるようにしてもよい。

【0012】

本発明に係る断熱防水屋根構造体の施工方法は、断熱材が設置された建物の屋根上に架台を設置することを可能にするという課題を解決するために、角波形状のルーフデッキプレートの角波形凸状部の上面に断熱材とその上に防水層とが設置された建物の屋根上に架台を設置可能な断熱防水屋根構造体を施工する方法であって、前記防水層から前記ルーフデッキプレートの角波形凸状部の上面に至るまで前記防水層および前記断熱材を貫通してなる複数の設置孔を開口する設置孔開口工程と、パネル支持材を前記各設置孔内に嵌入して前記角波形凸状部の上面に固定する支持材設置工程と、前記架台のベース板を固定する補強パネルを前記パネル支持材上に支持させつつ前記防水層上に接着固定する補強パネル接着固定工程とを有する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、断熱防水屋根を構成する断熱材の変形や破損を防止し、断熱性能や防水性能を維持しながら建物の屋根上に架台を設置することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る断熱防水屋根構造体の一実施形態を示す平面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】他の実施形態の断熱防水屋根構造体であってパネル支持材の個数が（ａ）４個の場合の実施形態および（ｂ）１０個の場合の実施形態を示す平面図である。

【図4】本実施形態における断熱用ワッシャーを示す（ａ）正面図および（ｂ）平面図である。

【図5】本実施形態における補強パネルに架台のベース板を固定した状態を示す断面図である。

【図6】本実施形態の断熱防水屋根構造体の施工方法を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係る断熱防水屋根構造体およびこの施工方法の一実施形態について図面を用いて説明する。

【0016】

本実施形態の断熱防水屋根構造体１は、図１ないし図３に示すように、角波形状のルーフデッキプレート２上に設置される断熱材３と、この断熱材３上に設けられる防水層４と、前記断熱材３を貫通してなる複数の設置孔５と、各設置孔５内に嵌入される複数のパネル支持材６と、これらパネル支持材６上に支持されるとともに架台８のベース板８１を固定可能とする補強パネル７とを有する。以下、各構成について説明する。

【0017】

断熱材３は、断熱性能を有する素材であって、ウレタン、ポリスチレン、フェノール樹脂等からなる発泡系の断熱材が例示される。本実施形態における断熱材３は、２５ｍｍの厚さに形成された発泡ウレタンからなる硬質ウレタンフォーム３１を上下２枚重ねにし、各硬質ウレタンフォーム３１の間にはアスファルト素材からなる防水層３２を介在させた構成となっており、高い断熱性能とともに高い防水性能を備えたものとなっている。

【0018】

なお、断熱材３は、硬質ウレタンフォーム３１およびアスファルト素材の防水層３２等からなる多層構造に限定されるものではなく、一つの素材から構成される一層構造でもよい。また、断熱材３の厚みは、特に限定されるものでなく、必要とされる断熱性能や強風に対する耐力に応じて適宜選択されるものである。硬質ウレタンフォーム３１では、２５ｍｍから１００ｍｍの範囲の厚さのものが好ましい。

【0019】

防水層４は、断熱材３の上に設けられる防水層であり、アスファルト素材や合成ゴム素材、プラスチック素材をシート状に加工したものが例示される。本実施形態における防水層４は、アスファルト素材からなる防水シートで構成されており、前記断熱材３の上に接着剤により接着固定されている。接着剤は、特に限定されるものではないが、断熱性能を高められる接着剤を用いることが好ましく、本実施形態では、ウレタン樹脂系の接着剤が用いられている。

【0020】

設置孔５は、パネル支持材６を嵌入するための孔であって、断熱材３の上に設けられた防水層４からルーフデッキプレート２の角波形凸状部２１の上面２２に至るまで、前記防水層４および前記断熱材３を貫通するように形成されている。本実施形態における設置孔５は、図１および図２に示すように、内周面が円筒状に形成されている。

【0021】

また、設置孔５は、補強パネル６の幅に応じて複数開口されている。本実施形態における複数の設置孔は、隣接する２本の角波形凸状部２１の上面２２に各角波形凸状部２１の長手方向に沿って等間隔に３つ、合計で６つ開口されている。

【0022】

なお、設置孔５の数やパネル支持材６の個数は６個に限定されるものではなく、図３（ａ）に示すように４個や、３本の角波形凸状部２１に跨って設置される場合には図３（ｂ）に示すように１０個など、補強パネル７の大きさや架台８の大きさ等に応じて適宜選択してもよい。

【0023】

パネル支持材６は、設置孔５内に嵌入されて角波形凸状部２１の上面２２に固定されるとともに、その上に設置される補強パネル７を支持するためのものである。このパネル支持材６は、設置孔５の内周に嵌合可能な円柱状に形成されている。

【0024】

また、パネル支持材６は、断熱材３より硬質の材料から形成されていることが好ましく、本実施形態では、ヒートブリッジ現象を発生させずかつ耐荷重性能の高い硬質樹脂材によって形成されている。具体的には、硬質ゴムが例示される。

【0025】

なお、パネル支持材６の形状は円柱状に限定されるものではなく、多角形の断面を備えた多角柱状などから適宜選択してもよい。

【0026】

補強パネル７は、架台８のベース板８１を固定するためのパネル材である。本実施形態の補強パネル７は、隣接する２本の前記角波形凸状部２１，２１の外側の間隔に相当する幅の正方形板状に形成されている。補強パネル７の厚さや素材の種類は、架台８や当該架台８により支持されるソーラーパネルなどの構造物（図示しない）の重量等に応じて適宜選択されるものであり、本実施形態では、厚さ４．３ｍｍの鋼板を用いている。

【0027】

また、本実施形態の補強パネル７は、断熱用ワッシャー９によってルーフデッキプレート２の角波形凸状部２１の上面２２に固定可能するために、複数のワッシャー固定穴７１が形成されている。ワッシャー固定穴７１は、設置孔５に嵌入されるパネル支持材６との干渉を避けるため、角波形凸状部２１の上面２２に対応する位置であって前記設置孔５とは異なる位置に、所定の間隔を隔てて複数形成されている。具体的は、図１および図２に示すように、パネル支持材６が角波形凸状部２１の上面２２において左右中央位置より外側に配置されているのに対し、ワッシャー固定穴７１は前記中央位置より内側の位置に開口されている。

【0028】

断熱用ワッシャー９は、補強パネル７を角波形凸状部２１に固定するためのワッシャーであって、特許第４２０８０９５号公報に記載の断熱用ワッシャーが例示される。この断熱用ワッシャー９は、図４に示すように、略中央部に形成したファスナー１０を挿通させる挿通孔９１と、この挿通孔９１を底部に有するとともに、当該挿通孔９１に挿通されたファスナー１０の頭部を収容し、かつ充填用断熱材を充填するための容量を有する凹状の中空収容部９２と、この中空収容部９２の上縁部に形成されたフランジ部９３とを有する。ファスナー１０は、挿通孔９１を介して断熱用ワッシャー９を角波形凸状部２１の上面２２に締結固定するためのものであり、ドリルネジなどが例示される。

【0029】

架台８は、建物の屋根上に太陽光パネル等の構造物を支持するために前記屋根上に設置されるものである。本実施形態における架台８は、図１および図５に示すように、ベース板８１と、このベース板８１上に設けられた太陽光パネル等の構造物と連結する連結ボルト８２とを有する。当該架台８は、支持する構造物に応じて適宜選択されるものであり、本実施形態では、円形状のベース板８１を備えている。

【0030】

次に、本実施形態の断熱防水屋根構造体１の施工方法について説明する。

【0031】

断熱防水屋根構造体１の施工方法は、角波形状のルーフデッキプレート２の角波形凸状部２１の上面２２に断熱材３とその上に防水層４とが設置された建物の屋根上に架台８を設置可能な断熱防水屋根構造体１を施工するための方法である。本実施形態では、前記ルーフデッキプレート２上への断熱材３および防水層４の施工を含む、例えば新設された建物等に断熱防水屋根構造体１を施工する場合について説明する。

【0032】

まず、図６に示すように、建物の屋根上に設置された角波形状のルーフデッキプレート２の上に断熱材３を設置する（断熱材設置工程）。本実施形態では、ルーフデッキプレート２の角波形凸状部２１の上面２２にウレタン樹脂系の接着剤を塗布し、その上に硬質ウレタンフォーム３１およびアスファルト素材からなる防水層３２からなる板状の断熱材３を貼り付ける。

【0033】

次に、断熱材３の上に防水層４を設置する（防水層設置工程）。本実施形態では、前記断熱材３の上面にウレタン樹脂系の接着剤を塗布し、その上にアスファルト素材からなるシート状の防水層４を貼り付ける。

【0034】

なお、ルーフデッキプレート２、その上面の断熱材３およびその上の防水層４が予め施工されている既存の建物の屋根上に施工する場合は、断熱材設置工程および防水層設置工程を省略し、次の工程から施工することができる。

【0035】

まず、ルーフデッキプレート２上に設置されている断熱材３および防水層４にパネル支持材６を挿入するための設置孔５を開口する（設置孔開口工程）。具体的には、防水層４からルーフデッキプレート２の角波形凸状部２１の上面２２に至るまで、前記防水層４および断熱材３を貫通するように複数の設置孔５を穿孔する。

【0036】

次に、穿孔された各設置孔５内にパネル支持材６を嵌入して角波形凸状部２１の上面２２に固定する（支持材設置工程）。本実施形態では、設置孔５を穿孔したことで露出している角波形凸状部２１の上面２２や前記設置孔５の内周面にウレタン樹脂系の接着剤を塗布し、前記パネル支持材６を前記設置孔５に嵌入して前記角波形凸状部２１の上面２２に固定する。なお、接着剤はパネル支持材６の外周面に塗布して、それを設置孔５に嵌入して前記角波形凸状部２１の上面２２に固定するようにしてもよい。

【0037】

そして、補強パネル７をパネル支持材６に支持させつつ防水層４上に接着固定する（補強パネル接着固定工程）。具体的には、防水層４の上面であってパネル支持材６によって囲まれた範囲に、断熱材３や防水層４の接着固定に使用したウレタン樹脂系の接着剤を塗布し、その上に補強パネル７を設置して接着固定する。

【0038】

また、本実施形態における補強パネル７は、断熱用ワッシャー９とファスナー１０によって、角波形凸状部２１に締結固定される。具体的には、断熱用ワッシャー９の中空収容部９２を補強パネル７のワッシャー固定穴７１から断熱材３に設けられた穴内に収容する。そして、ファスナー１０を前記中空収容部９２の底部に形成された挿通孔９１に挿通させて、前記角波形凸状部２１の上面２２に締結固定する。これにより、補強パネル７は、断熱用ワッシャー９のフランジ部９３からの押圧を受けて前記角波形凸状部２１に強固に締結固定される。ここで、断熱性能を高めるため、前記中空収容部９２内に充填用断熱材を収容させることが好ましい。

【0039】

そして、補強パネル７上に架台８のベース板８１を固定する。本実施形態では、ベース板８１を補強パネル７上にボルト等により締結固定する。また、本実施形態では、補強パネル７に固定したペース板８１上に、防水シート１１を敷設して防水性能を高めている。

【0040】

以上のような本実施形態の断熱防水屋根構造体１およびこの施工方法によれば、以下に記載の作用および効果を奏することができる。
１．架台８のベース板８１を固定する補強パネル７を複数のパネル支持材６で支持することにより前記架台８や太陽光パネル等の構造物の重量や構造物にかかる強風による負担が直接的に断熱材３にかからなくなり、前記断熱材３の変形や破損を防止することができる。
２．ＨＴ工法（登録商標）と同様の断熱処理および防水処理が可能であり、高い断熱性能および高い防水性能を維持しつつ、架台を設置することができる。

【0041】

なお、本発明に係る断熱防水屋根構造体およびこの施工方法は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、断熱材３は、補強パネル７を固定する際に使用する断熱用ワッシャー９やファスナー１０と同様の断熱用ワッシャー９およびファスナー１０を用いて、角波形凸状部２１の上面２２に締結固定してもよい。

【符号の説明】

【0042】

１ 断熱防水屋根構造体
２ ルーフデッキプレート
３ 断熱材
４ 防水層
５ 設置孔
６ パネル支持材
７ 補強パネル
８ 架台
９ 断熱用ワッシャー
１０ ファスナー
１１ 防水シート
２１ 角波形凸状部
２２ 上面
３１ 硬質ウレタンフォーム
３２ アスファルト素材からなる防水層
７１ ワッシャー固定穴
８１ ベース板
８２ 連結ボルト
９１ 挿通孔
９２ 中空収容部
９３ フランジ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】