JP2002194827A - 建物の換気構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部屋内を循環した空気を利用して、屋根の太
陽電池上に積もった雪を融かして除去することができる
建物の換気構造を提供すること。 【解決手段】 建物の屋根と屋根上面に設けられた太陽
電池を含む屋根パネルとの間の通気路と、この通気路と
建物の部屋とを連通する連通路とを設け、さらに屋根の
棟部には前記通気路を流れてきた空気を排気する排気口
を設けた換気構造として、建物内部の空気の循環による
換気を実現した。さらに、床下に外気を導入可能でかつ
断熱された断熱構造として、前記床下に放熱器を設け、
放熱器にて温められた外気が前記部屋に給気される構造
として建物全体の換気を容易に行えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屋根に太陽電池が
設けられた建物の換気構造に関するものである。

【０００２】

【背景の技術】建物の換気構造の一例として、特開平１
０−１７６８５１号公報に記載の技術が知られている。
この公報に記載の技術は、パッシブ換気システムに関す
るものである。このパッシブ換気システムは、基礎断熱
した床下空間に外気を導入し、壁内や天井ふところなど
を経由して隙間等から室内に給気するものである。これ
は、暖かい煙が上昇するという煙突効果を利用したもの
で、建物の中の温度が外より高いと、建物の足元からは
空気が自然に入ってくる力が働き、屋根の周りのような
高いところでは空気が自然に出ていく力が働き、換気が
行えるというものである。

【０００３】そして、上記のパッシブ換気システムで
は、部屋の天井と屋根の棟との間に縦ダクトを設け室内
に床下より給気されて循環した空気を縦ダクトから外に
排出するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、屋根
に太陽電池を設置して、必要とされる電力の一部を太陽
電池から得るようにした建物が建設されているが、寒冷
地域では冬季には屋根に雪が積もって太陽電池の発電を
阻害する場合がある。このため、例えば、太陽電池に熱
源を設けて積もった雪を融かしたり、あるいは、人が直
接屋根に登って雪下ろしを行っている。しかしながら熱
源を設ける場合、熱源用の電力を要したり、熱源の設置
に手間がかかるなどの問題がある。一方、雪下ろしは人
に負担がかかる。本発明は、上記事項に鑑みてなされた
もので、部屋内を循環した空気を利用して、屋根に設け
た太陽電池上に積もった雪を融かして除去することがで
きる建物の換気構造を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、例えば、図１および図２に
示すように、屋根１に、太陽電池２が設けられた換気構
造であって、前記屋根１に太陽電池２に沿って通気路
３，３が該太陽電池２の裏側に設けられ、前記通気路
３，３と建物の部屋４…との間に、通気路３，３と部屋
４…とを連通する連通路５，５が設けられていることを
特徴としている。

【０００６】請求項１記載の発明によれば、屋根１に設
けられた太陽電池２の裏側に該太陽電池２に沿う通気路
３，３が設けられ、前記通気路３，３と建物の部屋４…
とを連通する連通路５，５が設けられているので、建物
の部屋４…から屋根１の太陽電池２の裏側に通じる通気
経路が形成される。したがって、対流により建物内部の
上方に集まる暖かい空気が前記連通路５，５を通じて前
記通気路３，３に流入することとなる。これにより、暖
かい空気により前記太陽電池２が裏面から温められ、太
陽電池２上面の積雪を防ぐとともに、積雪の融解を促進
し、例えば、前記太陽電池２の上面の積雪により、該太
陽電池２への太陽光が遮断されることを防ぐことができ
る。また、前記通気路３，３によって、太陽電池２と屋
根１との間に隙間が形成されることとなり、太陽電池２
と屋根部材１０との間の通気が可能となり、前記屋根部
材１０等の構成部材の除湿効果が得られる。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の建
物の換気構造において、前記屋根１の棟部１ａに、前記
通気路３，３を流れてきた空気を排気する排気口６，６
が設けられていることを特徴としている。

【０００８】請求項２記載の発明によれば、前記屋根１
の棟部１ａに前記通気路３，３を流れてきた空気を排気
する排気口６，６が設けられているので、建物の部屋４
…から前記通気路３，３を流れてきた空気の排気が可能
になる。すなわち、例えば、建物の部屋４…における活
動や暖房等、建物の屋根１より下方で温められた空気が
対流により上昇して通気路３，３を流れることとなる。
これにより、建物内部の空気が屋根１の棟部１ａに流れ
る通気経路が形成され、建物内部の自然換気を容易に行
うことができる。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の建物の換気構造において、前記連通路５，５が小
屋裏７に設けられていることを特徴としている。

【００１０】請求項３記載の発明によれば、前記連通路
５，５が小屋裏７に設けられているので、新たに前記連
通路５，５を設置する場所を設ける必要がなく建物の構
造を簡易なものとすることができる。また、小屋裏７内
への通気性も向上し、屋根１内部の除湿効果が得られ
る。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の建
物の換気構造において、前記太陽電池２および通気路
３，３が、屋根１の軒先部１ｂから棟部１ａにかけて設
けられ、前記屋根１の棟部１ａに前記通気路３，３を流
れてきた空気を排気する排気口６，６が設けられ、前記
連通路５，５が、屋根１の軒先１ｂ近傍の小屋裏７に設
けられていることを特徴としている。

【００１２】請求項４記載の発明によれば、前記太陽電
池２および通気路３，３が、屋根１の軒先部１ｂから棟
部１ａにかけて設けられ、前記屋根１の棟部１ａに前記
通気路３，３を流れてきた空気を排気する排気口６，６
が設けられているので、前記通気路３，３を流れてきた
空気は屋根１の棟部１ａに達した後、前記排気口６，６
から排気される。したがって、通気路３，３を流れてき
た空気が屋根１の棟部１ａ付近で滞留することがなく、
円滑な換気が実現でき、換気扇等の換気装置を用いず
に、自然換気を行うことが可能となる。さらに、前記連
通路５，５が、屋根１の軒先１ｂ近傍の小屋裏７に設け
られているので、前記通気路３，３は、前記太陽電池２
の裏面を、屋根１の傾斜に沿って屋根１の軒先部１ｂか
ら棟部１ａに達するように形成される。これにより、前
記通気路３，３を流れてきた空気は、前記連通路５，５
を経由して、前記太陽電池２の裏面を屋根１の軒先１ｂ
側から棟部１ａ側に流れる通気経路となり、前記太陽電
池２の裏側全面を暖かい空気が広く伝わり、該太陽電池
２を広く温めることができる。また、屋根１と太陽電池
２の裏面との隙間に通気が可能となるので、屋根部材１
０全体の除湿を促進できる。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか記載の建物の換気構造において、前記建物の床下
８Ｓが、該床下８Ｓに外気を導入可能でかつ断熱された
断熱構造とされるとともに、前記床下８Ｓに放熱器９…
が設けられており、前記建物は、前記床下８Ｓに導入さ
れた外気が前記部屋４…に給気される構造となっている
ことを特徴としている。

【００１４】請求項５の発明によれば、前記建物の床下
８Ｓが、該床下８Ｓに外気を導入可能でかつ断熱された
断熱構造とされるともに、前記床下８Ｓに放熱器９…が
設けられ、さらに床下８Ｓの外気が部屋４…に給気され
る構造となっているので、床下８Ｓに導入された外気は
前記放熱器９…にて効率よく加熱されたうえで部屋４…
に給気され、この部屋４…を循環した空気が連通路５，
５から通気路３，３に流れて太陽電池２を温めることと
なる。つまり、パッシブ換気において、太陽電池２を有
効に温めることができる。また、建物の床下８Ｓは一般
に湿度が高くなりやすいが、外気が導入され、かつ建物
内部へと通気されるので、床下８Ｓの除湿効果もある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る建物の換気構造について説明する。図１は、本発明の
換気構造を用いた建物の概要を示す断面図である。図１
において、符号２は太陽電池、符号３は通気路、符号５
は連通路、符号６は排気口、符号９は放熱器、符号１２
は外気導入管、符号１１ａは通気孔であり、この太陽電
池２を備えた屋根１と、通気路３と、連通路５と、排気
口６と、放熱器９と、外気導入管１２と、通気孔１１ａ
とにより本発明の主要部が構成されている。

【００１６】建物の屋根１は、図２に示すように、屋根
パネル１０（屋根部材）により構築された屋根の上面に
太陽電池２を含む太陽電池パネル２ａを備えており、該
太陽電池パネル２ａは、前記屋根１の軒先部１ｂから棟
部１ａに達し、屋根面の全面を覆うようにして設けられ
ている。この太陽電池パネル２ａは、図３に示すよう
に、ほぼ四角形のパネル枠１８と、このパネル枠１８の
内部に設けた太陽電池２を含む電池体とを備えて形成さ
れ、パネル枠１８の下部のフランジ部１８ａを介して支
持レール２２に取り付けられるようになっている。ま
た、隣り合うパネル枠１８，１８間等にはガスケット２
０が、建物の桁方向および妻方向とに嵌め込まれ、これ
により、太陽電池パネル２ａ側から屋根パネル１０側へ
の雨等の進入が防止されるようになっている。そして、
このような太陽電池パネル２ａは一枚で所定の電圧およ
び電力が得られるように寸法等が規格化されている。

【００１７】前記支持レール２２は、図２に示すよう
に、屋根パネル１０の傾斜方向下方側の軒先部１ｂ上端
に当接し、そこから、建物１の棟部１ａ側の横部材２
３，２３まで延び、この横部材２３，２３は、棟役物２
４で覆われている。この横部材２３，２３の長尺方向の
辺には所定間隔で欠切した通気孔２３ａ，２３ａが設け
られている。

【００１８】このような支持レール２２は、図３に示す
ように、建物の妻方向に隣合う２つの太陽電池パネル２
ａ，２ａの下方に、その太陽電池パネル２ａに跨がって
配置されるようになっている。また、桁方向端部には、
太陽電池パネル２ａの片側のみを支持する第２の支持レ
ール（図示せず）が設けられている。この支持レール２
２は、２つの太陽電池パネル２ａ，２ａの側部を支持す
る支持部２５と、この支持部２５の下面側に形成された
樋状部２６と、この樋状部２６の下方に形成された所定
高さの脚部２７とを有している。そして、このような支
持部２５を構成する支持面２８に、隣合う太陽電池パネ
ル２ａの前記パネル枠１８のフランジ部１８ａがビス３
０で取り付けられ、また、脚部２７を構成するベースプ
レート２７Ａが、面材１６、芯材１５に向けて斜め下方
にねじ込まれたねじ３１，３１によって固定されて、支
持レール２２が屋根パネル１０に取り付けられるように
なっている。

【００１９】樋状部２６の内部空間は排水部２９となっ
ており、この排水部２９は、支持部２５側からの漏水を
軒先側の端部から外部に排出できるようになっている。
また、前記第２の支持レールは、支持レール２２を左右
対象に二分割した形状となっており、支持レール２２と
同じように排水部を有している。そして、隣り合う支持
レール２２，２２、または支持レール２２と第２の支持
レール、および屋根パネル１０の面材１６と太陽電池パ
ネル２ａとで囲まれた空間が、軒先側１ｂから棟側１ａ
に至る通気路３，３となっている。

【００２０】また、前記棟役物２４は、対向する屋根面
の前記太陽電池パネル２ａの棟側端部（棟部１ａ）を覆
うように設けられ、その側面には複数のスリットが設け
られており、該スリットが排気口６となっている。な
お、前記棟役物２４によって覆われる前記横部材２３，
２３に設けられた通気孔２３ａ，２３ａにより、前記通
気路３，３と屋根１の棟部１ａの排気口６，６とが連通
している。

【００２１】連通路５，５は、図１および図２に示すよ
うに、建物の屋根１に形成される小屋裏７の軒先部１ｂ
側に、屋根パネル１０の縦横に組まれた芯材１５を避け
た位置に設けられ、前記通気路３，３と建物内部の部屋
４…とに連通している。この連通路５，５は管状体５０
にて形成され、この管状体５０の両端部が屋根１の下方
の部屋４の天井部４１と前記屋根パネル１０の面材１６
とに接している。そして、該天井部４１と前記屋根パネ
ル１０の面材１６とには、前記管状体５０の断面形状に
合わせて隙間５Ｓ，５Ｓが設けられ、この隙間５Ｓ，５
Ｓに前記管状体５０の端部が嵌め込まれている。なお、
天井部４１側の隙間５Ｓには、スリットを備えた覆い部
材５１が嵌め込まれている。

【００２２】床下８Ｓは、建物の基礎部と床６０とに囲
まれており、基礎部の地表部はコンクリートに覆われて
おり、側面は断熱材等が設けられて、気密性および断熱
効果を有した構造となっている。この床下８Ｓには、地
中に一部が埋め込まれて、建物外部と床下８Ｓとに連通
する筒状の外気導入管１２，１２が設けられている。ま
た、建物の床６０には、床下８Ｓと部屋４…とに連通す
る通気孔１１ａ…が複数箇所に設けられており、この通
気孔１１ａ…のうちの数カ所の下方には放熱器９…が設
置されている。この放熱器９…は電気放熱器であり、放
熱器９…から発せられる熱によって、周囲の空気が暖め
られる。

【００２３】本実施の形態の建物の換気構造における通
気経路について説明する。前記放熱器９…の電源を入れ
て床下８Ｓを温めると、建物外部と床下８Ｓとの間に温
度差が生じる。そして、温度の低い建物外部にある前記
外気導入管１２，１２の外気取入口１２ａ，１２ａから
外気が取り入れられ、建物の外側より温度の暖かい床下
８Ｓにある前記外気導入管１２，１２の外気取入口１２
ｂ，１２ｂから床下８Ｓに外気が流入する。この流入し
た外気が前記放熱器９…によって温められて、床下８Ｓ
の上方に上昇し、放熱器９…上部の床部６０に設けられ
た通気孔１１ａ…を通って、部屋４…や、部屋４…の仕
切り壁内部に設けられた通気路１１に移動する。部屋４
…や通気路１１に流れてきた外気は上昇しながら、部屋
４…の床や壁に設けられた通気孔１１ｂ…を通じて建物
内部を移動して、最上階の部屋４…内部の上方まで達す
る。最上階の部屋４…の天井部４１に到達した外気は天
井部４１に設けられた連通路５，５を経由して、前記屋
根パネル１０と太陽電池パネル２ａとの間の通気路３，
３に流入し、屋根１の棟部１ａに達し、棟役物２４に設
けられた排気口６より外部へ流出する。このとき、暖か
い空気が通気路３，３を通過することにより、通気路
３，３を構成する太陽電池パネル２ａの裏面が温めら
れ、前記太陽電池パネル２ａは外気温より暖かくなる。

【００２４】また、建物内部を流れる全ての空気が床下
８Ｓから建物の棟部１ａの排気口６から排気されるもの
ではなく、建物の内部において相対的に低温となった空
気は下方に移動して循環し、床下８Ｓと１階の部屋４…
とに連通する通気孔１１ａから床下８Ｓに流入する場合
もある。

【００２５】本実施の形態の例における建物の換気構造
によれば、屋根パネル１０と該屋根パネル１０上方を覆
う太陽電池パネル２ａとの間に通気路３，３が設けら
れ、該通気路３，３は建物の部屋４…と連通路５，５に
て連通し、かつ、屋根１の棟部１ａの排気口６を介して
建物外部と連通しているので、部屋４…の暖かい空気が
上昇して排気口６，６から自然に排気される。したがっ
て、部屋４…の換気を促すとともに、屋根１の表面を構
成する太陽電池パネル２ａを外気温より高い温度に温め
ることができるので、該太陽電池パネル２ａ上面の積雪
を融かすことができる。これにより、積雪により太陽光
が遮断されて太陽電池パネル２ａの発電が阻害されるこ
とを防ぐことができる。また、積雪を防ぐことができる
ので、多雪地域では屋根の雪下ろしの作業が軽減され
る。

【００２６】また、部屋４…の各所に通気孔１１ｂ…を
設けているので、建物内部に空気が流れやすく、換気と
暖房の効率が良い。例えば、部屋４に設けられた窓４２
を開放すれば、該窓４２から吹き込む風が、前記通気孔
１１ｂを経て、他の部屋４…に流入するので、外部に当
接する窓が無い部屋４にも容易に通気を促すことができ
る。さらに、部屋４…を仕切る壁どうしや天井と床との
間にも通気路１１が設けられているので、壁内部の除湿
効果もある。

【００２７】また、前記連通路５，５を小屋裏７の軒先
側１ｂに設けているので、連通路５，５を設ける場所を
別途設計する必要がなく、簡易な構成となるだけでな
く、屋根１の軒先側１ｂから棟部１ａ側に達する通気経
路が形成されて、前記太陽電池パネル２ａの裏側全面を
温めることができる。

【００２８】さらに、床下８Ｓの放熱器９…にて温めら
れた空気が部屋４…を循環するので、建物全体を温める
効果があり、暖房効率が良い。よって、室内に暖房器具
を備える必要がなく、部屋の有効利用が図られる。さら
に、換気扇等の換気装置を設ける必要がなく自然換気が
実現できるので、換気扇の回転音等が発生せず、静かに
なり快適に過ごすことができる。

【００２９】床下８Ｓは断熱性と気密性を高めるため
に、地表面をコンクリートにより覆い、かつ外気導入管
１２，１２により外気が導入されるので、一般に湿度が
高くなりやすい床下８Ｓの除湿が可能となる。

【００３０】なお、本実施の形態の例においては、太陽
電池２を備えた太陽電池パネル２ａが屋根面の全面を覆
う構成としたが、これに限定するものではなく、例え
ば、屋根面に太陽電池２と、該太陽電池２とは異なる材
質からなる屋根面材とにより屋根面を構成するものであ
ってもよく、要は、太陽電池２を含んで設けられた屋根
面が屋根の棟部から軒先部にかかる大きさで設けられて
いるものであればよい。

【００３１】また、放熱器９…を電気放熱器としたが、
これに限定するものではなく、他の燃料を用いるもので
もよく、要は、床下８Ｓにおいて空気を暖められるよう
に放熱するものであればよい。

【００３２】なお、建物内部に取り入れられる空気は、
前記外気導入管１２から給気されたものに限定されるも
のではなく、窓４２等の出入口より吸入される空気も含
まれることは言うまでもない。さらに、例えば、台所で
の調理による熱で温められた空気を前記連通路５，５か
ら通気路３，３に流してもよい。要は、温められた空気
が屋根１に設けられた通気路３，３を流通して換気され
る構成であればよい。

【００３３】また、本実施の形態の例における屋根１
は、屋根パネル１０や太陽電池パネル２ａ等パネルを用
いて構築するものとしたが、これに限定するものではな
く、例えば、柱や梁を用いて屋根を構築するものであっ
てもよく、建築部材や工法はいずれを用いてもよい。

【００３４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、前記通気
路と、前記連通路とにより形成された建物の部屋から屋
根の太陽電池の裏側に通じる通気経路には、対流により
建物内部の上方に集まる暖かい空気が流入することとな
る。これにより、暖かい空気により前記太陽電池が裏面
から温められ、太陽電池上面の積雪を防ぐとともに、積
雪の融解を促進する。また、前記通気路によって、太陽
電池と屋根との間に隙間が形成され、太陽電池と屋根部
材との間の通気が可能となり、前記屋根部材等の構成部
材の除湿効果が得られる。

【００３５】請求項２記載の発明によれば、請求項１と
同様の効果を得ることができるのはもちろんのこと、前
記排気口により、建物の部屋から前記通気路を流れてき
た空気の排気が可能になる。これにより、建物内部の空
気が屋根の棟部に流れる通気経路が形成され、建物内部
の自然換気を容易に行うことができる。

【００３６】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２のいずれかと同様の効果を得ることができるのは
もちろんのこと、小屋裏に前記連通路が設けられるの
で、新たに前記連通路を設置する場所を設ける必要がな
く建物の構造を簡易なものとすることができる。また、
小屋裏内への通気性も向上し、屋根内部の除湿効果が得
られる。

【００３７】請求項４記載の発明によれば、請求項１と
同様の効果を得ることができるのはもちろんのこと、前
記太陽電池および通気路が屋根の軒先部から棟部にかけ
て設けられ、前記屋根の棟部に前記排気口が設けられて
いるので、通気路を流れてきた空気が屋根の棟部付近で
滞留することがなく、円滑な換気を促すことができる。
さらに、前記連通路が、屋根の軒先近傍の小屋裏に設け
られているので、空気は前記連通路を経由して、前記太
陽電池の裏面を屋根の軒先側から棟部側に流れ、前記太
陽電池の裏面を暖かい空気が広く伝わり、該太陽電池を
広く温めることができる。また、屋根と太陽電池の裏面
との隙間の全面の通気が可能となるので、屋根部材全体
の除湿を促進できる。

【００３８】請求項５の発明によれば、請求項１〜４の
いずれかと同様の効果を得ることができるのはもちろん
のこと、該床下に外気を導入可能でかつ断熱構造とされ
た前記建物の床下に放熱器が設けられ、床下の外気が部
屋に給気される構造により、床下に導入された外気は前
記放熱器にて効率よく加熱されたうえで部屋に給気さ
れ、この部屋を循環した空気が連通路と通気路を流れて
太陽電池を有効に温めることとなる。また、建物の床下
は一般に湿度が高くなりやすいが、外気が導入され、か
つ建物内部へと通気されるので、床下の除湿効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の例における建物の概要を
示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態の例における屋根部分を示
す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態の例における太陽電池パネ
ルの設置構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 屋根 １ａ 棟部 １ｂ 軒先部 ２ 太陽電池 ３ 通気路 ４ 部屋 ５ 連通路 ６ 排気口 ７ 小屋裏 ８Ｓ 床下 ９ 放熱器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屋根に太陽電池が設けられた換気構造で
   あって、 前記屋根に、太陽電池に沿って通気路が該太陽電池の裏
   側に設けられ、 前記通気路と建物の部屋との間に、通気路と部屋とを連
   通する連通路が設けられていることを特徴とする建物の
   換気構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の建物の換気構造におい
   て、 前記屋根の棟部に、前記通気路を流れてきた空気を排気
   する排気口が設けられていることを特徴とする建物の換
   気構造。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の建物の換気構造
   において、 前記連通路が小屋裏に設けられていることを特徴とする
   建物の換気構造。
4. 【請求項４】 請求項１記載の建物の換気構造におい
   て、 前記太陽電池および通気路が、屋根の軒先部から棟部に
   かけて設けられ、 前記屋根の棟部に前記通気路を流れてきた空気を排気す
   る排気口が設けられ、 前記連通路が、屋根の軒先近傍の小屋裏に設けられてい
   ることを特徴とする建物の換気構造。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか記載の建物の換
   気構造において、 前記建物の床下が、該床下に外気を導入可能でかつ断熱
   された断熱構造とされるとともに、前記床下に放熱器が
   設けられており、 前記建物は、前記床下に導入された外気が前記部屋に給
   気される構造となっていることを特徴とする建物の換気
   構造。