特集
鉄骨下地（リップ溝形鋼にふき材を留め付け）における「かん合形立平ぶき」の圧力箱試験 その２
一般社団法人 日本金属屋根協会 技術委員会

１. はじめに平板ぶき構法における圧力箱試験の試験体は現実の平板計測されていない部位の詳細挙動にも注目し、実施した。

ぶ き 屋 根 構 造 の 構 成 を 模 倣 し、「ふき材」、
「下ぶき材」

本報では、圧力箱の機構の概要と共に、これらの層間圧および「野地板」の 3 つの層によって構成される。これの挙動の概要について概説する。3 つの層の構成と層間圧らの各層はそれぞれ完全な気密性が確保されているわけの測定に関しその概念図を図 1 に示す。また、事前に予想で は な い。 各 層 に は あ る 程 度 の 漏 気 が あ り、 そ の 漏 気

される各層における漏気性について素材や構法ごとに図 2

性はそれぞれの素材や構法によっても異なり、またそにまとめる。の漏気に伴い各層の間の空気圧（以下、層間圧）は変動

なお、現在の圧力箱試験の実施要領では、「野地板」にするであろうことが従来より予想されてはいたものの、は穴を開け、「下ぶき材」には気密用ビニルシートを用い実際にこの層間圧が定量的に観察された報告はなかった。

ることにより、「ふき材」のみが試験用負圧の全てを明確

今年度の試験においては、この層間圧の測定など従来はに負担するように考慮されている。

1. ふき材（かん合形立平ぶき）
2. 下ぶき材（ルーフィング、ビニルシート）
3. 野地板（高圧木毛セメント板、硬質木片セメント板）

試験機
（減圧）

試験機内
設定減圧
層間圧1
層間圧2
大気圧

試験体フレーム（母屋含む）
図1

3 つの層の構成と層間圧の測定

1

「かん合形立平ぶき」
・かん合部の隙間からわずかな漏気が予想される
・かん合形状によって漏気量は変動すると予想される

1. ふき材「アスファルトルーフィング 940」

「ビニルシート」

2. 下ぶき材・重ね部の漏気が大きいと予想される・重ね部を設けないため、基本的に漏気はない「高圧木毛セメント板 および 硬質木片セメント板」

3. 野地板・板の継ぎ目の隙間ではわずかな漏気が予想される
図2

・木毛板の密度の低いものでは素材そのものからの漏気も考えられる・開口では莫大な空気量が自由に流通可能

事前に予想される各層における漏気性

２. 圧力箱の機構について
まず圧力箱にはファンが設置されており、以下ではファンに大きくなり、時間の経過とともに（時間当たりの）空気の回転が基本的に一定に運転されている状況を想定する。の流出量が徐々に減少していく。空気を引き戻す力（これ圧力箱が解放されている状況を図 3 に示す。この状況では内部の減圧量にほぼ比例しているものと考えられる）とファンが回転すると空気を引き出す力が発生し、空気が圧空気を引き出す力（一定）とが均衡した時に、空気の流出力箱内から外に流出する（引き出される）。しかし圧力箱量は ”0” となり安定し、それ以上内部は減圧されなくなり、は解放されているので空気は圧力箱の外部を回り込み、循内部減圧限界を迎える。この時の圧力箱内の圧力が当該圧環するだけであり、空気は流動してはいるものの静的な意

力箱設備のキャパシティとなり、国内の通常の圧力箱設備味での「圧力差」は発生しない。

では約 -10,000[Pa] 程度であることが多い。これをグラフ

一方、圧力箱が完全に密閉されている状況を図 4 に示す。

化した概念図を図 5 に示す。ここで横軸は圧力箱内部の減この状況でファンが回転すると圧力箱から空気が引き出さ圧量（時間の経過）を示している。また縦軸は青で空気をれ、徐々に圧力箱内部が減圧されていく。内部が減圧され引き出す力および引き戻す力を、赤で時間当たりの流出空るにつれ、空気を引き戻す力（外から押し戻す力）も徐々気量を示している。

2

特集●鉄骨下地（リップ溝形鋼にふき材を留め付け）における「かん合形立平ぶき」の圧力箱試験

圧力箱

空気の循環
ファンの回転ファン

空気の流出

圧力箱が解放されている場合

図3

空気を引き出す力

圧力箱が解放されている状況

内部：減圧

外部：大気圧双方の力が均衡した時、空気の流出量が”0” になり安定する

内部：減圧

空気の流出
空気を引き戻す力

空気を引き戻す力

空気を引き出す力

空気を引き出す力

時間の経過

間

当

たりの流

空

引を気

出

内部減圧限界（設備機器のキャパシティ）

流出空気量 ”0”内圧
0 [Pa]

圧力箱内部の減圧量（時間の経過）

大）

例

比

ぼ

ほに量

圧

減の部

内（空気量力す

戻き

力の均衡点

時間当たりの流出空気量

空気を引き出す力、引き戻す力

大空気を引き出す力（モーターパワー）一定時

図5

圧力箱が完全に密閉されている状況

0

図4

0

外部：大気圧

その２

内圧≒ -10,000 [Pa]

圧力箱が完全に密閉されている状況をグラフ化した概念図

3

外部：大気圧

内部：減圧

外部：大気圧時間当たりの時間当たりの流出空気量

流入空気量

内部：減圧

時間当たりの時間当たりの流出空気量

流入空気量

漏気

漏気
流出、流入空気量が均衡した時、圧力箱設備の全体系は安定する
時間の経過

引0内（の部量

圧

減ぼほに）

例

比流出入の均衡点のたり 気量
当空
時間 流入

圧力箱内部の減圧量（時間の経過）内圧≒ -10,000 [Pa]

0のり
た 量
当 気
間 空
出流

空す

戻きを気

力

内部減圧限界時間当たりの流出空気量

大

空気を引き出す力（モーターパワー）一定

内圧
0 [Pa]

図7

試験体にある程度の漏気がある場合の状況時

空気を引き出す力、引き戻す力

大図6

試験体にある程度の漏気がある場合の状況をグラフ化した概念図

３. 試験体に漏気がある場合の挙動について現実の屋根や壁の構造を模した試験体においては、メンブ段階で内部減圧限界を迎えてしまう現象は、このような機レン防水構造の試験体では基本的に完全密閉が確保されてい構によるものと考えられる。この時の状況をグラフ化したるものと考えられるが、板金雨仕舞ではある程度の漏気が想概念図を図 7 に示す。横軸および縦軸の色表示は図 5 と同定される。メンブレン防水と板金雨仕舞とのそれぞれの構造様である。図 7 の内部減圧限界が、図 5 のそれより左に移の差異については参考文献 の149ページを参照されたい。

動している（早い段階で限界を迎えている）ことがわかる。

試験体にある程度の漏気がある状況を図 6 に示す。まずここで注目すべき点は時間当たりの空気流入量の影響因

1)

圧力箱から空気が引き出され、徐々に内部が減圧されていく。内部の減圧につれ、漏気空気の流入速度が速くなり、時間当たりの漏気量（空気流入量）も増加する。時間当た子である。
1）漏気穴の面積が大きいと、時間当たりの空気流入量は大きくなる。

りの空気流入量と同流出量とが均衡した時に、圧力箱設備2）内外の圧力差（以下、「差圧」）が大きいと、漏気空の全体系は安定し、それ以上内部は減圧されなくなり内部気の流入速度が速くなり、時間当たりの空気流入量減圧限界を迎える。特に漏気が大きい場合、前述の圧力箱は大きくなる。

設備のキャパシティまでの圧力低下が得られず、より早い

4以上 2 点の影響因子を概念的に図 8 に示す。

特集●鉄骨下地（リップ溝形鋼にふき材を留め付け）における「かん合形立平ぶき」の圧力箱試験

外部：大気圧

内部：減圧

外部：大気圧漏気穴

内部：減圧

外部：大気圧漏気穴

小大時間当たりの 流入空気量

小外部：大気圧差圧 小

時間当たりの 流入空気量

1）漏気穴の面積の差異による影響
図8内部：減圧

大その２

内部：減圧

差圧 大

時間当たりの 流入空気量

小時間当たりの 流入空気量

2）内外の圧力差（差圧）の差異による影響

大時間当たりの空気流入量の影響因子の概念図
最終的に収束

流入量

a

流入量

b

流入量

a

流入量

流入量ba

流入量

b

A B C
A B C

A B C
仮に中間圧が –1/2 より上がるとA：外部大気圧（A と B の差圧が小さくなり、）（基準 ”0”）
時間当たりの流出量 a ＜流出量 b となり、中間圧は下がりはじめる
図9

仮に中間圧が –1/2 より下がると

B：中間圧 C：圧力箱内部減圧空間 （A と B の差圧が大きくなり、）“–1/2”“–1”

時間当たりの流出量 a ＞流出量 b となり、中間圧は上がりはじめる

二層構造の試験体の概念図

４. 二層構造の試験体において各層それぞれに漏気がある場合の挙動について
二層構造の試験体においてそれぞれの層に漏気穴が逆に仮に B：中間圧が -1/2 より小さくなると、A と B存在し、それらの漏気穴の面積が等しいと仮定する。概念と差圧が大きくなるため、時間当たりの流出量 a ＞流出量

図を図 9 に示す。この時、それぞれの漏気穴の面積が等しb となり、B：中間圧は上がりはじめる。つまり B：中間いため、時間当たりの空気流入量はそれぞれの差圧の差異

圧は ”-1/2” 近傍で若干のブレがあったにせよ、最終的にのみに依存すると考えられる。

は ”-1/2” に収束するであろうと考えられる。

A：外部は大気圧でありここでは基準値 ”0” とし、C：圧もし仮にそれぞれの漏気穴の大きさが異なる場合では、

力箱内部は減圧空間として減圧値 ”-1” とすると、B：中間漏気穴の大きい方の差圧が小さくなる方向性で、なおかつ圧は ”-1/2” に均衡すると考えられる。仮に B：中間圧が一定値に収束するであろうと考えられる。

-1/2 より大きくなると、A と B と差圧が小さくなるため、また三層構造では、二層構造よりさらに複雑な挙動バラ

時間当たりの流出量 a ＜流出量 b となり、B：中間圧は下ンスにはなるものの、原理的には二層構造と同様であり、がりはじめる。

それぞれの漏気穴の大きさに応じて一定値に収束するであろうと考えられる。

5

５. 差圧と各層の負担圧および変形について各層の負担圧と差圧について図 10 に示す。単純な一層現実の試験体においては、各層はそれぞれの負担圧に応構造では、外部大気圧 ( 基準 ”0”) と圧力箱内部減圧空間 ”-1”じ変形し、その変形量によって漏気 ” スキマ ” 面積も変動との差圧 ”-1” がα層の負担圧となる。また各層の漏気穴すると予想される。変形と漏気 ” スキマ ” 面積の変動を模

面積の等しい二層構造においては、外部大気圧 ( 基準 ”0”)式的に図 11 に示す。漏気 ” スキマ ” 面積が変動すると時と中間圧 ”-1/2” との差圧 ”-1/2” がα層の負担圧となり、間当たりの漏気量が変動し、層間圧のバランスが変動し、β層の負担圧は中間層 ”-1/2” と圧力箱内部減圧空間 ”-1”

各層の負担圧が変動し、再度変形量が変動する。しかしなとの差圧 ”-1/2” となる。

がら、最終的にはこれらすべてのバランスが均衡状態に収束するものと予想される。

α層

α層 β層

α層の負担圧：“-1”

A：外部大気圧（基準 ”0”）α層の負担圧 : “-1/2”
β層の負担圧 : “-1/2”

C：圧力箱内部減圧空間

A：外部大気圧“–1”（基準 ”0”）

単純な一層構造
図 10

B：中間圧“–1/2”

C：圧力箱内部減圧空間“–1”

各層の漏気穴面積の等しい二層構造

各層の負担圧と差圧

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1. ふき材
2. 下ぶき材
3. 野地板
各層の負担圧によって、材料は変形する

図 116

材料の変形量に応じ、漏気 ” スキマ ” 面積が変動し、時間当たりの漏気量が変動し、層間圧のバランスが変動し、各層の負担圧が変動し、再度変形量が変動する
変形と漏気 ” スキマ ” 面積の変動

特集●鉄骨下地（リップ溝形鋼にふき材を留め付け）における「かん合形立平ぶき」の圧力箱試験

写真 1

写真 2

その２

空気量の測定試験中の圧力箱内部

写真 3

計測機器

６. おわりに本報では、圧力箱の機構の概要と共に、層間圧、差圧、各層の負担圧の挙動の概要について概説した。次報では実際の試験によって得られた層間圧の結果について詳報【参考文献】
1) 一般社団法人 日本金属屋根協会・技術委員会「初めて学ぶ もう一度学ぶ 金属の屋根と外壁 LLM2017」する。

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