[特集]「角波」の送風散水試験 試験結果報告
一般社団法人 日本金属屋根協会・技術委員会

建築分野では、圧力箱を使用し、静的荷重を加えながら

a) 従来の圧力箱を用いた試験 ( 以下、「圧力箱試験」)

水密性や耐風圧性試験を実施することが、一般的な評価方– JIS A1414-3（建築用パネルの性能試験 – 第 3 部：法として広く知られている。これら試験方法は JIS 規格等

温湿度・水分量に関する試験）に準ずる。に定められている。しかし、実際の風雨を考えた場合に、

b) 新たに導入された大型送風散水試験装置を用いた試験

動圧の影響は非常に大きく、静的荷重試験では再現できな( 以下、「送風散水試験」) – 上記 JIS に規定された圧い部分も多い。

力とほぼ等価と評価される風速による。

※1

今回、一般財団法人 建材試験センター 中央試験所に新の双方の防水性能試験を同一試験体で実施することによたに導入された大型送風散水試験装置では、吹き出し口かり、双方の試験方法による挙動の差異および試験結果の差

ら直接実風が送風され、実際の風に近い状態を再現するこ異を比較した。とが可能である。

ここで、様々な試験方法 ( 装置 ) の違いと進化をあらた

そこで、一般社団法人 日本金属屋根協会・技術委員会
では「角波」外壁の防水性能に関し、めて表１にまとめる。左から右に試験装置は大掛かりとなり、より現象 ( 風雨 ) の再現性が増しており、これすなわ
ち試験方法 ( 装置 ) の進化を示している。

表１
静的載荷試験

( 主に )
油圧ジャッキ

試験方法 ( 装置 ) の違いと進化
圧力箱試験 ( 動風圧試験 )大型送風散水試験

送風ファン

大型送風機

圧力箱

試験方法
( 装置 )の概念図
試験体
試験体

試験体

チャンバー

風の再現

( 主に ) 油圧ジャッキにて載荷、風の脈動再現はむずかしい小型送風ファンにて圧力箱内部を加圧、ファンの制御により脈動圧 ( 動風圧 ) 載荷可能

大型送風機 + 散水にて実際の風雨を再現。
脈動に加え、壁表層面の風の乱れによる細かい「動圧」状態をも再現可能

荷重分布

集中荷重

等分布荷重

等分布荷重

雨水の再現

雨水の動きの再現はむずかしい

水滴 ( 雨 ) は水噴霧ノズルから噴出速度なりの水滴噴霧

水滴 ( 雨 ) は風速に応じた速度および運動エネ
ルギーを保持した状態にて直接試験体に衝突

用途・目的

強度確認試験

強度確認試験
水密性試験( 強度確認試験 )
水密性試験

2

試験装置および試験方法の概要
試験装置および試験方法の概要および差異を表２に示す。
表２

試験装置および試験方法の概要および差異

圧力箱試験

送風散水試験

圧力箱
試験体

水噴霧ノズル
連動ダンパー

屋

送風機
（加圧用）

外試験装置

送風機
（減圧用）

側

試験終了後、集水した量をはかりで測定
水噴霧装置

圧力計

試験体

散水ノズル

大型送風機
（吹出口）

気密箱

単位：mm

送風方向

ターンテーブル

圧力自動制御装置

ステップレベル下限値 [Pa]

中央値 [Pa]

上限値 [Pa]

下限値 [m/sec.]

中央値 [m/sec.]

上限値 [m/sec.]

12550756.59.111.2275150

22511.215.819.4

312525037514.420.4

25.0

4200400600

18.325.831.6

脈動

脈動波形：近似正弦波、 脈動周期：2 秒

脈動周期：3.6 秒

継続時間

各ステップ 10 分間

散水量

4

ここで、
「圧力箱試験」装置では、圧力箱内での静圧 ( 一定圧、定常圧 ) 状態において、水噴霧ノズルから噴出速度[L/(min・㎡ )]ここでは空気密度 : ρ [kg/㎥ ] の数値は、気温≒ 20[℃ ] 程度を想定した数値として、1.2 としている。

なりの水滴噴霧がなされるのに対し、「送風散水試験」装上記換算式はベルヌーイの定理の基づき、空気 ( 風、気流 )置では送風機吹出口からの気流 ( 風 ) が直接試験体に衝突、の運動エネルギーが壁面に衝突した際に、圧力 ( ポテンシャ

試験体表層面における動圧状態が再現されると共に、水滴ルエネルギー ) に完全に変換されることを前提とした理論( 雨 ) も風速に応じた速度および運動エネルギーを保持し式であるが、「送風散水試験」装置においては、本理論式た状態にて直接試験体に衝突することにより、より実際のの適用妥当性に関しても実験的に検証されている。実風出

風雨に近い状態が再現されている。

力の風速を実測した上で試験体表層面位置の圧力 ( 動圧 )また、「圧力箱試験」の圧力箱内静圧数値から「送風散2ρV水試験」の風速数値への換算式には、P =   ※圧力 :２を実測し、圧力 ( 動圧 ) 実測値が上記換算式とほぼ近似す

P [Pa]、風速 : V [m/sec.]、空気密度 : ρ [kg/㎥ ]3を用い、ることが確認されている。

特集●「角波」の送風散水試験 試験結果報告「送風散水試験」装置概要を図１および写真１～４に示す。
単位：mm
ダンパー

送風機
整流網
整流ハニカム

逆風方向

吹出口

散水ノズル
ターンテーブル
F.L

吹出口：2500mm×2500mm

風速：3 〜 33m/s

散水量：４L / (min・㎡ )

図１ 「送風散水試験」装置概要

写真１ 「送風散水試験」装置

写真３

送風機側

試験体設置用チャンバー

写真２ 「送風散水試験」装置

写真４

試験体設置側チャンバー裏面 人通口ハッチ

4

横断面図

75

シーリング

515

シーリング

= @133.3 × ３山

外装材：SK-5800 = @133.3 × ６山
1980515

図２

写真５575= @133.3 × ３山

留付材：
座金パッキン付六角頭ドリルネジ φ5 × 35

S=1/20試験体 屋外側75

252091980

606606269

ガルバリウム鋼板

シーリング

ゴムパッキン

銅製枠[-150 × 75

銅製枠：[-150 × 75

重ねS=1/20重ね

屋外側立面図75 11575 115269

樋C-100 × 50 × 20 × 2.3

シーリング

C-100 × 50 × 20 × 2.3

ビニルパイプ

外装材：
SK-5 ガルバリウム鋼板

銅製枠：[-150 × 75

606

留付材：
座金パッキン付六角頭ドリルネジ φ5 × 35

シーリング

銅製枠：[-150 × 756061980

外装材：
SK-5 ガルバリウム鋼板

シーリング

銅製枠：
[-150 × 75

下地：
アクリル板 t=875

ケミカル面戸（内側）

700

シーリング

樋580

700
シーリング

209 25 75

75

ケミカル面戸
（内側）

吊棒

1980

ケミカル面戸
（外側）

試験体の概要を図２および写真５, ６に示す。

留付材：座金パッキン付六角頭ドリルネジ φ5 × 35

試験体の概要下地：アクリル板 t=8C-100 × 50 × 20 × 2.3

試験体の概要写真６試験体屋内側

特集●「角波」の送風散水試験 試験結果報告

試験体の角波は縦貼り、横胴縁は @606mm、座金パッり、屋内側への漏水の状態を目視観察できる仕様とした。

キン付き六角頭ドリルねじφ 5 × 35mm にて一山飛ばし

また、実建築物の角波のおさまりでは土台水切りが設置で胴縁に留めつける。四周はシーリング処理し評価対象外される部位 ( 角波下部 ) には樋状の部材を設け、重ね部へとする。材の配置は中央材から左右に 3 枚を均等割付け、の浸入水および屋内側への漏水を樋状部材から回収し、そ角波の重ね部 ( 縦継ぎ目 ) は縦に 2 本配置される。屋内側の水量を計測した。には下地ボードを模したアクリル板を設置することによ

1 つの試験体を「圧力箱試験」、「送風散水試験」双方に適用したため、試験体によるバラツキはない。

試験条件
試験条件を表３に示す。

表３

送風散水試験

圧力箱試験 ( 動風圧試験 )

圧力箱

試験条件

チャンバーハッチ [ 開 ]チャンバーハッチ [ 閉 ]

大型
送風機

大型送風機

a2

a3

送風ファン

a1b1

試験体

b2

試験体

角波重ね部からの湿気

角波重ね部からの湿気

a1 - b1 = ⊿ P

チャンバー

試験体

b3

角波重ね部からの湿気
チャンバー

ハッチ [ 開 ]ハッチ [ 閉 ]a3 - b3 ≒ 0

a2 - b2 ≒⊿ P

今回「送風散水試験」装置に試験体を設置し試験稼動さめた際、チャンバーが完全気密設計となっているため a3せた際、角波重ね部からの漏気が無視できない漏気量であと b3 との気圧差がほぼ 0 となることが確認された。実際ることが確認された。角波の重ね部は鋼板が重なっているには脈動に対する漏気反応のタイムラグがあるため完全にだけの構造なので、内外気圧差が存在すると重ね部からは0 とはならず脈動に追従するように気圧差は± 0 付近を変漏気が発生する。

動する。

「圧力箱試験」装置では漏気が発生しても b1 エリアは完全開放された空間であるため、b1 は大気圧となる。圧力箱

また、ハッチを開放した場合では脈動の影響は全く 0 ではないものの、b2 はほぼ大気圧となった。

内の P の圧を載荷すると、内外気圧差 : a1 - b1 = ⊿ P となる。

チャンバーハッチ [ 開 ] および [ 閉 ] それぞれの外圧、一方、「送風散水試験」装置ではチャンバーハッチを閉内圧の測定値、また外圧 - 内圧の計算値をグラフ１に示す。

圧力 [Pa]圧力 [Pa]1201201001008080140140

外圧

6040

内圧

外圧40

内圧20200-2060

内圧 – 外圧

チャンバーハッチ [ 開 ]グラフ１

時間 [sec.]

内圧 – 外圧

0-20

チャンバーハッチ [ 閉 ]時間 [sec.]

外圧、内圧の測定値、また外圧 - 内圧の計算値

現実の角波外壁を用いた建築物が風雨を受ける時の屋外- 屋内の気圧差を想定した場合、上記試験条件の中では「圧力箱試験」あるいは「送風散水試験」チャンバーハッチ [ 開 ]の状態が実現象に近いと考えられる。
6

試験結果
試験結果を表４に示す。
表４

試験結果

ステップ
レベル

送風散水試験

圧力箱試験

チャンバーハッチ [ 開 ]漏水状況

排水量 (g)

漏水状況

チャンバーハッチ [ 閉 ]排水量 (g)

漏水状況

排水量 (g)①から流れ出し1141.7⑥から流れ出し970.2( 漏水なし )934.9

２

新たに②、③から流れ出し

1020.9

新たに⑦から流れ出し

1113.2( 漏水なし )1712.4３⑤から吹き出し新たに④から流れ出し
流れ出しが一部吹き出しに変化

1236.1⑧、⑨から吹き出し
流れ出しが一部吹き出しに変化

1510.9⑩から流れ出し

1943.0４

流れ出しが一部吹き出しに変化

1263.9

流れ出しが一部吹き出しに変化

1533.2

新たに⑪、⑫から流れ出し

2023.2

漏水位置および事象発生ステップレベル

１(3) ④(2) ③(3) ⑨(2) ②(2) ⑦(1) ①(3) ⑤(1)

排水箇所 (1) (1)記号○ 内数字は発生位置を示す。
( ) 内数字は漏水及び排水が発生したステップ数を示す。

(4) ⑫(1) ⑥(4) ⑪(3) ⑩(3) ⑧(1)

排水箇所 (1)(1)

排水箇所 (1)にじみ出し：水が滲み、屋内側表面が濡れている状態
流れ出し ：屋内側に水が定常的に流れ落ちる状態
吹き出し ：空気と水が一緒になって飛散する状態「圧力箱試験」および「送風散水試験」チャンバーハッ

象は観察されず、またステップ 4 においても吹き出しは観チ [ 開 ] ではステップ 1 から既に流れ出しが観察され、ス察されなかった。

テップ 3 から吹き出しが観察される一方、「送風散水試験」

一方、排水量に関しては「送風散水試験」チャンバーハッ

チャンバーハッチ [ 閉 ] ではステップ 2 においても漏水現

チ [ 閉 ] が最も多い結果となった。

7

特集●「角波」の送風散水試験 試験結果報告

考察
角波の重ね部における水の挙動を図３に示す。

①
重ね部への侵入屋内側
屋外側②
侵入水の多くは重ね部にて落下し排出される⑤
屋内側への吹き出し、水滴の飛散 ④
屋内側
角波に沿った流れ出し③
重ね部から屋内側へのにじみ出し①
重ね部への侵入⑤
屋内側への吹き出し、水滴の飛散③
重ね部から屋内側へのにじみ出し

屋内側
屋外側
②
侵入水の多くは重ね部にて落下し排出される

図３

④
屋内側
角波に沿った流れ出し

角波の重ね部における水の挙動

屋外側より①から浸入した水は②の重ね部内でその多く一方、内外圧力差がほぼ同等の「圧力箱試験」と「送風が下方に落下し、実建築物では土台水切りを介し排出され散水試験」チャンバーハッチ [ 開 ] との比較では、結果のる。今回の実験では樋状の部材を設けこの水を回収し、排差異はほぼない。つまり本稿冒頭に示した「動圧の影響」は、水量を測定した。実建築物の土台水切りおさまりと今回の今回の角波の試験においては明確には観察されなかった。

実験の樋状部材を図４に示す。重ね部に浸入した水②の一さらに排水量に着目した場合、「送風散水試験」チャン部は状況により③に到達し、屋内側へのにじみ出しとなる。

バーハッチ [ 閉 ] が最も排水量が多い。雨水が風速相当のさらに③の水が累積すると④の流れ出しに至り、またこの速度および運動エネルギーを保持しつつ角波外壁表面に衝噴出に勢いがある場合は⑤の吹き出し、水滴の飛散に至る。

突する場合においては、②の浸入水量が多くなっている可

今回の実験では「圧力箱試験」および「送風散水試験」チャ能性が考えられる。さらに内外圧力差がほとんどない場合

ンバーハッチ [ 開 ] ではステップ 1 から既に④の流れ出し

ではそれらの浸入水は上記のように漏水に至らずに、重ねが発生し、ステップ 3 からは⑤の吹き出しまでに至ってい部内で下方落下し排水されるため、結果的に排水量が多くる一方、「送風散水試験」チャンバーハッチ [ 閉 ] ではステッなったものと考えられる。

プ 2 までは③以降の漏水現象すら発生していない。この結果は内外圧力差の有無に起因する差異と考えられる。

8

排水の経路

排水の経路

シーリング

ケミカル面戸（内）ケミカル面戸（外）土台水切回収、水量の測定
実建築物での土台水切りからの排出

図４

今回実験での樋状部材による回収

実建築物の土台水切りおさまりと今回の実験の樋状部材

まとめ「角波」外壁の防水性能に関し、チャンバーハッチ [ 開 ] と、「圧力箱試験」とでは結果はほぼ同等となり、両者に明確な差異は観察されなかった。

a）従来の圧力箱を用いた試験 - JIS 規格に準ずる。

一方、「送風散水試験」チャンバーハッチ [ 閉 ] のように

b）新たに導入された大型送風散水試験装置を用いた

内外気圧差をほぼ 0 とする条件においては、漏水はかなり試験 – 上記 JIS に規定された圧力とほぼ等価と評軽減されることが確認された。

価される風速による。
双方の比較試験を実施した。
「角波」のように重ね部からの漏気が発生する外壁においては、実際の風雨に近い状態を再現した「送風散水試験」

9※ 1 一般財団法人 建材試験センター ウェブサイト「大型送風散水試
験装置 - 実風を用いた水密・耐風圧 -」https://www.jtccm.or.jp/Portals/0/images/pdf/hinsei/
document12.pdf

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