JP2009108523A - 屋根冷却システム - Google Patents

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Abstract

【課題】屋根とくに瓦棒構造或いは折板構造等の金属板から成る屋根面、或いはスレート製の屋根面等を効率的かつ安価に冷却できる屋根冷却システムを提供する。
【解決手段】給水管を介して揚水ポンプに連結された中継受水槽を屋根上に設置すると共に、一端側が前記中継受水槽に連結され、他端側が閉鎖された給水管を前記屋根の上棟部に沿って設置する一方、管壁に前記屋根面に向けて散水ノズルが略等間隔に穿設された散水管の一端側を前記給水管の一端側に連結し、該散水管の他端側を前記給水管の他端側に連結して散水装置を構成する。
【選択図】図1

Description

本発明は、貯留水を揚水ポンプにより屋根に揚げ、散水装置を介して散水し当該屋根面を冷却するようにした屋根冷却システムに関する。
夏場など、家屋やビル或いは工場や倉庫等の建物の屋根は直射日光を受け、これにより建物内の温度が上昇するため、建物内における作業や製品の品質等に支障を生じる。とくに、このような建物の屋根が瓦以外の、例えば折板構造或いは瓦棒構造等の金属板から成る屋根である場合には建物内の温度上昇が一層顕著となる。このため、一般的には、建物を風通しがよく熱だまりができ難い構造とすること、屋根を高くすること、或いは屋根の下部に断熱材を張ること等の種々の方法が採られている。しかし、これらの方法は、建物の建築、とくに既に建築された建物の改築等に要する費用が高くなるという問題があった。
これに対し、従来、散水することにより建物の屋根面を冷却するようにした屋根冷却システムが公知である。例えば、特許文献1或いは特許文献2には、雨水や風呂の残り湯を貯水槽に貯留しておき、冷却に際してこの貯留水を揚水ポンプで屋根に揚げ、棟部に設置した散水器具により屋根面に散水し、冷却に供した水を回収して再利用するようにした屋根冷却システムが提案されている。
特開2004−76541号公報 特開平11−324030号公報
しかしながら、このような屋根冷却システムでは、貯留水を高揚程、高吐出量のポンプを用いて地上から屋根に揚水し、この水を散水器具のノズルから勢いよく霧状又は粒状に吹き出して散水するものであったため、次のような問題があつた。
(イ)霧状又は粒状に散水するため、水圧の変化によりムラが生じ、屋根面全体を均等に冷却することができないこと。
(ロ)霧状又は粒状の水滴が風或いは流速によって屋根から飛散し、通行人等にかかる心配があること。
(ハ)高能力の揚水ポンプやスプリンクラー等の散水装置を使用するためシステムが高価となること。
(ニ)使用水量が多くなること。
本発明者は、屋根面の冷却は、冷却効率やコスト等の面から、高能力の揚水ポンプやスブリンクラー等の散水装置を用いて大量の水を勢いよく流して冷却することより、むしろ、水を屋根まで揚げ得るだけの極めて低能力の揚水ポンプを用い、屋根に揚げた水を少量ずつゆっくり流して冷却する方がはるかに優れていることを見出し、本発明を想定するに至った。
本発明は上述のような背景によりなされたものであり、その目的とするところは、屋根とくに折板構造或いは瓦棒構造等の金属板から成る屋根面、或いはスレート製の屋根面等を少量の水により効率的かつ安価に冷却できる屋根冷却システムを提供することにある。
本発明は屋根冷却システムに関し、本発明の上記目的は、貯留水を揚水ポンプにより屋根に揚げ、散水装置を介して散水し当該屋根面を冷却するようにした屋根冷却システムにおいて、給水管を介して前記揚水ポンプに連結された中継受水槽を前記屋根上に設置すると共に、前記散水装置を、一端側が前記中継受水槽に連結され、他端側が閉鎖された給水管を前記屋根の上棟部に沿って設置する一方、管壁に前記屋根面に向けて散水ノズルが略等間隔に穿設された散水管の一端側を前記給水管の一端側に連結し、該散水管の他端側を前記給水管の他端側に連結して構成したことを特徴とする屋根冷却システムを提供することにより、達成される。
また、本発明の上記目的は、貯留水を揚水ポンプにより屋根に揚げ、散水装置を介して散水し当該屋根面を冷却するようにした屋根冷却システムにおいて、給水管を介して前記揚水ポンプに連結された中継受水槽を前記屋根上に設置すると共に、前記散水装置を、一端側が前記中継受水槽に連結され、内部に略等間隔に堰板が配設され、かつ該堰板間の管壁に前記屋根面に向けて散水ノズルが穿設された散水管を、管内の水が流下するように前記屋根の上棟部及び/又は傾斜棟部に設置して構成したことを特徴とする屋根冷却システムを提供することにより、達成される。
また、本発明の上記目的は、前記中継受水槽には内部に貯留される水の液面を検出する液面検出器が設けられ、該液面検出器の検出信号により前記揚水ポンプの駆動が制御されるように構成されていることを特徴とする屋根冷却システムを提供することにより、効果的に達成される。
また、本発明の上記目的は、貯留水を揚水ポンプにより屋根に揚げ、散水装置を介して散水し当該屋根面を冷却するようにした屋根冷却システムにおいて、前記散水装置を、一端側が前記揚水ポンプに連結され、他端側が閉鎖された給水管を前記屋根の上棟部に沿って設置する一方、管壁に前記屋根面に向けて散水ノズルが略等間隔に穿設された散水管の一端側を前記給水管の一端側に連結し、該散水管の他端側を前記給水管の他端側に連結して構成したことを特徴とする屋根冷却システムを提供することにより、達成される。
また、本発明の上記目的は、貯留水を揚水ポンプにより屋根に揚げ、散水装置を介して散水し当該屋根面を冷却するようにした屋根冷却システムにおいて、前記散水装置を、一端側が前記揚水ポンプに連結され、内部に略等間隔に堰板が配設され、かつ該堰板間の管壁に前記屋根面に向けて散水ノズルが穿設された散水管を、管内の水が流下するように前記屋根の上棟部及び/又は傾斜棟部に設置して構成したことを特徴とする屋根冷却システムを提供することにより、達成される。
また、本発明の上記目的は、前記屋根の形状は、片流れ、切妻、寄棟のいずれかであることを特徴とする屋根冷却システムを提供することにより、効果的に達成される。
さらにまた、本発明の上記目的は、前記屋根面は、金属板或いはスレート板で形成されていることを特徴とする屋根冷却システムを提供することにより、効果的に達成される。
本発明に係る屋根冷却システムでは、中継受水槽に接続された散水装置、或いは中継受水槽を設置することなく揚水ポンプに直接接続された散水装置が少量の水を略均一な圧力をもって少量ずつゆっくり屋根面に流すように構成されているので、屋根面全体を均等に冷却することができ、また、水滴が風或いは流速によって屋根から飛散し通行人等にかかる心配がなく、さらにまた、貯留槽の水を屋根上に設置された中継受水槽に揚げるだけの、極めて低能力の揚水ポンプにより目的が達成されるので、安価な屋根冷却システムを提供することができる。とくに、中継受水槽の内部に貯留される水の液面を検出する液面検出器が設けられ、この液面検出器の検出信号により揚水ポンプの駆動が制御されるように構成された屋根冷却システムによれば、中継受水槽内に必要以上の水が貯留された場合には揚水ポンプの駆動が停止されるので節水ができ、また中継受水槽から一定量の水を散水装置に流すように構成されているので、散水装置にかかる水圧を低く、かつ略一定に保つことができ、これにより低エネルギーの屋根冷却システムを提供することができる。本発明は、屋根が折板構造或いは瓦棒構造等の金属製の屋根である場合にとくに顕著な冷却効果を奏する。
なお、本発明においては、上述のように中継受水槽を屋根上に設置することが望ましいが、状況によりこの中継受水槽を省略しても、その効果を失うものではない。
図1〜図4は、本発明の第1実施形態に係る屋根冷却システムの説明図で、図1はシステム全体を示す斜視図、図2はその上面図、図3はその右側面図、図4は図2のX−X断面図である。
図示するように、本屋根冷却システム1は、片流れ造りで瓦棒構造の屋根6に適用した場合のもので、第1貯水槽2に続く第2貯水槽3から送られる貯留水を揚水ポンプ4により立給水管5、接続管5Aを介して屋根6上に設置された中継受水槽20に揚げて貯留し、この貯留水を接続管8Cを介して屋根6の上棟部7に設置された散水装置8の横給水管8Aに流し込み、この横給水管8Aに連通された散水管8Bの散水ノズル8nから瓦棒屋根の山部9間に広がる屋根面、すなわち瓦棒屋根の谷部10に点線矢印で示すように散水して冷却するようにしたものである。なお、瓦棒屋根の谷部10の冷却に供した余剰の水は軒樋11及び立樋12を介して第1貯水槽2に回収され、再利用されるようになっている。
中継受水槽20は、図3に示すように、屋根6の上棟部7において水平状態に設置された台座21に、上部が開放された枡形の水槽22を載置、固定して成っている。なお、この中継受水槽20の形状や大きさ、あるいは屋根6上における設置方法等は冷却仕様により任意に設定される。
この水槽22には、図4に断面図で示すように、貯留水の液面を検出するフロート23A及びこのフロート23Aの上下動に連動して作動するリミットスイッチ23Bから成る公知の液面検出器23が設けられており、接続管5Aから矢印で示すように水槽22内に送り込まれて貯留する水が所定の水位すなわち液面がH2或いはH1になると、液面検出器23から検出信号Sが出力され、この検出信号Sにより揚水ポンプ4の駆動或いは停止が制御されるようになっている。なお、このような制御方法は公知であるので説明は省略する。
水槽22内に貯留された水は、接続管8Cの管路内をゆっくり流れて散水装置8の横給水管8Aに送られる。
散水装置8は、図2に示すように、一端側が上述したように接続管8Cを介して中継受水槽20に連結され、他端側が閉鎖された横給水管8Aを屋根の棟部7に沿って設置する一方、管壁に瓦棒屋根の谷部10に向けて散水ノズル8nが等間隔に穿設された散水管8Bの一端側を横給水管8Aの一端側に連結し、散水管8Bの他端側を横給水管8Aの他端側に連結して構成されている。なお、散水ノズル8nのノズルの大きさ(口径)及びノズル間隔等は、主として、冷却を要する瓦棒屋根の谷部10の形状、材質、総面積等を考慮して設定される。
以上のとおり構成された本屋根冷却システム1における散水装置8によれば、揚水ポンプ4により揚水され、立給水管5、接続管5Aを介して中継受水槽20に貯留された水が接続管8Cから横給水管8Aに送り出されると、横給水管8Aと散水管8Bとの間を等圧で循環するようになり、これによりどの散水ノズル8nからも略均一な圧力をもって水が少量ずつゆっくり流れ出し、これにより瓦棒屋根の谷部10が均等に冷却される。
このように中継受水槽20を設けることにより、水槽22内に必要以上の水が貯留された場合には液面検出器23の検出信号Sに基づき揚水ポンプ4の駆動が停止されるので節水ができ、また液面が略一定に維持されるので、中継受水槽から常に略一定量の水を散水装置に流すことができ、これにより散水装置にかかる水圧を低く、かつ略一定に保つことができる。
ここに、第1貯水槽2は、雨水或いは冷却に供した水を濾過して貯留する機能を有するもので、立樋12からの水を受け入れる上部位置には網材或いはフィルタ材等により構成された濾過装置2Aが設けられており、内部には堰2Bが設けられて多段カスケードが形成されている。第1貯水槽2の底部に沈澱した土砂等は定期的な清掃等により除去され、図3に点線矢印で示すように、濾過されて清浄化された水のみが第2貯水槽3に貯留される。第2貯水槽3内の貯留水が満杯になるとオーバーフロー管3Aを介して外に排水されるようになっている。なお、本実施形態では、第1貯水槽2に雨水或いは冷却に供した水を受け入れるようになっているが、この外、例えばお風呂の残り湯或いは洗濯のすすぎ水等を受け入れるようにすることも可能である。
なお、本発明において使用される揚水ポンプ4は、第2貯水槽3の貯留水を屋根6上の中継受水槽20に揚げられるだけの能力を有するものであればよく、従来システムのような高能力で高価なものは不要である。
本屋根冷却システム1では、上述したように、中継受水槽20から散水装置8に送られた水が瓦棒屋根の谷部10に向けて略均一な圧力をもって少量ずつゆっくり流れ出すように構成されているので、瓦棒屋根の谷部10をムラなく均等に冷却することができ、また、水滴が飛散することがないので通行人等にかかる心配がない。さらにまた、使用する揚水ポンプ4を低価格で入手できるので、安価な屋根冷却システムを提供することができる。
図5及び図6は、本発明の第2実施形態に係る屋根冷却システム100の説明図で、図4はその立面図、図5はその要部の上面図である。
本屋根冷却システム100は、前述した第1実施形態の変更例に係るもので、散水装置108及び屋根6の形状が切妻造りである点を除く他の構成要素は第1実施形態と実質的に同一であるので、以下では共通する構成要素に同一の符号を付して説明する。
すなわち、本屋根冷却システム100は、実質上、第1実施形態における散水装置8の機構を適用して散水装置108とし、これを切妻造りの屋根6上に設置して成るものである。
本屋根冷却システム100における散水装置108は、屋根6の両側の屋根面10に散水されるように構成されている。すなわち、図6に示すように、散水装置108は、一端側が連結管8Cを介して屋根6上に第1実施形態と同様に設置された中継受水槽20に連結され、他端側が閉鎖された横給水管8Aを屋根6の頂部(前記上棟部7)に沿って設置する一方、管壁に両側の瓦棒屋根の谷部10に向けて夫々散水ノズル8nが略等間隔に穿設された2系列の散水管8B1、8B2の各一端側を横給水管8Aの一端側に連結し、散水管8B1、8B2の各他端側を横給水管8Aの他端側に連結して構成されている。なお、横給水管8Aは水を両側の瓦棒屋根の谷部10に向けて流し出すため、管径が第1実施形態の場合に比べ大きく設定されている。
以上のとおり構成された本屋根冷却システム100における散水装置108によれば、第1実施形態における散水装置8の場合と同様に、揚水ポンプ4により揚水され、立給水管5、接続管5Aを介して中継受水槽20に貯留された水が接続管8Cから横給水管8Aに送り出されると、横給水管8Aと散水管8Bとの間を略等圧で流れるようになり、これによりどの散水ノズル8nからも略均一な圧力をもって水が少量ずつゆっくり流れ出し、これにより瓦棒屋根の谷部10が均等に冷却される。
図7〜図9は、本発明の第3実施形態に係る屋根冷却システム200の説明図で、図7はその立面図、図8は要部である散水装置208の分解斜視図、図9は図8のY−Y断面図である。
本屋根冷却システム200は、屋根形状が第1実施形態と同様の片流れ造りである場合に係るものであるが、要部である散水装置208の構成が第1実施形態における散水装置8と本質的に異なっている。
すなわち、本屋根冷却システム200における散水装置208は、図7及び図8に示すように、一端側が接続管8Cを介して中継受水槽20に連結され、他端側が開放され、かつ上方の開口部に蓋体208Aがビス208Bによって取り付けられた横断面視U字状の散水管208Cを、内部の水が流下し得る所定の角度θ1をもって屋根6の上棟部7に沿って設置されて成っている。この散水管208Cの内部の長手方向には堰板208Dが略等間隔に立設され、かつ、この堰板208D間における散水管208Cの片側(屋根面10側)の管壁208Cwには瓦棒屋根の谷部10に向けて散水ノズル208Cnが穿設されている。なお、堰板208Dの高さは管壁208Cwの高さより低く設定され、この堰板208Dの高さより低い位置に散水ノズル208Cnが穿設されている。
ここに、散水管208Cの設置角度θ1、堰板208Dの設置間隔、散水ノズル208Cnのノズルの大きさ(口径)及びノズル間隔等は、前記同様に、主として、冷却を要する屋根面10の形状、材質、総面積等を基準として設定される。なお、堰板208Dは散水管208Cの底面に対して必ずしも垂直に立設する必要はなく、接続管8C方向に鋭角となるように設定してもよい。また、散水管208Cと上棟部7との間に調節ネジを設け、このネジを調節することにより、設置角度θ1を任意の角度に設定できるようにすることも可能である。
以上のとおり構成された本屋根冷却システム200における散水装置208によれば、揚水ポンプ4により揚水され、立給水管5及び接続管5Aを介して中継受水槽20に貯留された水は、接続管8Cから流れ出た後、図9に点線矢印で示すように途中で各堰板208Dにより堰止められ、堰止められた水は堰板208Dを乗り越えて次第に流下する。このようにして流下する間、堰止められた水は実線矢印で示すように散水ノズル208Cnから瓦棒屋根の谷部10に向けて少量ずつゆっくり流れ出し、これにより、前記実施形態と同様に、屋根面10が冷却される。なお、長い間には堰板208Dと散水管208C底面の角部に泥やゴミ等が堆積することがあるが、このような堆積物は蓋体208Aを散水管208Cから取り外して除去することができる。
図10〜図12は、本発明の第4実施形態に係る屋根冷却システム300の説明図で、図10はその上面図、図11は要部である散水装置308の一部を構成する散水装置208の分解斜視図、図12は図11のZ−Z断面上面図である。
本屋根冷却システム300は、屋根6の形状が寄棟造りである場合に係るもので、要部である散水装置308を前述した散水装置108と散水装置208との組合せにより構成したものである。
具体的には、図10に示すように、屋根6の上棟部7には散水装置108を、傾斜棟部7Aには散水装置208を設置して成るものである。なお、上棟部7Aに設置される散水装置108の構成は図6に基づき前述したものと実質的に同一であるので、この詳細な説明は省略する。
傾斜棟部7Aに角度θ2をもって設置される散水装置208の構成は、図11に示すように、散水ノズル208Cnが散水管208Cの両管壁208Cwに穿設されている点を除き、図8に基づき前述したものと実質的に同一なものとなっている。なお、この両管壁208Cwに穿設される散水ノズル208Cnの向きは、図12に角度θ3で示すように、壁面に対して略直角に設定されている。
蓋体208Aを散水管208Cに組み付けて成る散水装置208は、一端側が横給水管8Aに接続され、他端側が二股に分岐された分岐管5Bの一つの開口部に組み付けられ、傾斜棟部7Aに傾斜角度θ2をもって固定される。分岐管5Bの他の一つの開口部には反対側の傾斜棟部7Aに設置される散水装置208が組み付けられる。横給水管8Aの長手方向の略中央部には屋根6上に水平状態に設置された中継受水槽20に接続する接続管8Cが連結されている。なお、本実施形態では、散水装置208の傾斜角度θ2は傾斜棟部7Bの傾斜角と一致したものとなっているが、この傾斜角度θ2は任意の角度に設定し得るものであることは前述したとおりである。
以上のとおり構成された本屋根冷却システム300における散水装置308によれば、図10に点線矢印で示すように、上棟部7においては、立給水管5から横給水管8Aに導入された水が散水装置108における散水管8B1、8B2の散水ノズル8nから横給水管8Aと直交する方向に少量ずつゆっくり流れ出す一方、傾斜棟部7Aにおいては、分岐管5Bから散水装置208に導入された水が、散水管208C内を流下する過程で両管壁208Cwの散水ノズル208Cnから、図12に示すように互いに直交する方向に少量ずつゆっくり流れ出し、これにより寄棟造りの屋根面、すなわち瓦棒屋根の谷部10の全面が冷却される。
以上、本発明の内容を屋根が瓦棒構造の場合について説明したが、本発明は瓦棒構造に限らず、この他、例えば折板構造、波板構造等の屋根であってもよく、さらには通常の瓦葺き屋根であってもよい。なお、本発明は、熱効率の面から、とくに瓦棒構造や折板構造等の金属製の屋根、或いはスレート製の板屋根に適用することが好ましい。
また、以上の実施形態は、いずれも、屋根の上に中継受水槽を設け、この受水槽を中継して散水するように構成されたものであるが、必要に応じ、例えばコスト面等の理由によってはこの中継受水槽を省き、揚水ポンプから直接散水装置に揚水するようにすることも可能である。
すなわち、前記散水装置を、一端側が揚水ポンプに連結され、他端側が閉鎖された給水管を屋根の上棟部に沿って設置する一方、管壁に前記屋根面に向けて散水ノズルが略等間隔に穿設された散水管の一端側を前記給水管の一端側に連結し、この散水管の他端側を前記給水管の他端側に連結して構成してもよく、或いは、前記散水装置を、一端側が揚水ポンプに連結され、内部に略等間隔に堰板が配設され、かつこの堰板間の管壁に屋根面に向けて散水ノズルが穿設された散水管を、管内の水が流下するように前記屋根の上棟部及び/又は傾斜棟部に設置して構成してもよい。
なお、以上の説明は、あくまでも本発明の実施形態を示したものであり、同一の作用効果が達成される単なる設計の変更や常套手段による構成の変更は、本発明の実施態様に含まれるものである。
本発明の第1実施形態に係る屋根冷却システムの全体を示す斜視図である。 図1の上面図である。 図1の右側面図である。 図2のX−X断面図である。 本発明の第2実施形態に係る屋根冷却システムを示す立面図である。 図5の要部を示す上面図である。 本発明の第3実施形態に係る屋根冷却システムを示す立面図である。 図7の要部である散水装置の分解斜視図である。 図8のY−Y断面図で、水の流下状態を示す図である。 本発明の第4実施形態に係る屋根冷却システムを示す上面図である。 図10の要部である散水装置の分解斜視図である。 図12のZ−Z断面上面図である。
符号の説明
1、100、200、300 屋根冷却システム
2 第1貯水槽
3 第2貯水槽
4 揚水ポンプ
5 立給水管
5A、8A 接続管
6 屋根
7 上棟部
7A 傾斜棟部
8、108、208、308 散水装置
8n、208Cn 散水ノズル
9 瓦棒屋根の山部
10 瓦棒屋根の谷部
11 軒樋
12 立樋
20 中継受水槽
23 液面検出器

Claims (7)

  1. 貯留水を揚水ポンプにより屋根に揚げ、散水装置を介して散水し当該屋根面を冷却するようにした屋根冷却システムにおいて、給水管を介して前記揚水ポンプに連結された中継受水槽を前記屋根上に設置すると共に、前記散水装置を、一端側が前記中継受水槽に連結され、他端側が閉鎖された給水管を前記屋根の上棟部に沿って設置する一方、管壁に前記屋根面に向けて散水ノズルが略等間隔に穿設された散水管の一端側を前記給水管の一端側に連結し、該散水管の他端側を前記給水管の他端側に連結して構成したことを特徴とする屋根冷却システム。
  2. 貯留水を揚水ポンプにより屋根に揚げ、散水装置を介して散水し当該屋根面を冷却するようにした屋根冷却システムにおいて、給水管を介して前記揚水ポンプに連結された中継受水槽を前記屋根上に設置すると共に、前記散水装置を、一端側が前記中継受水槽に連結され、内部に略等間隔に堰板が配設され、かつ該堰板間の管壁に前記屋根面に向けて散水ノズルが穿設された散水管を、管内の水が流下するように前記屋根の上棟部及び/又は傾斜棟部に設置して構成したことを特徴とする屋根冷却システム。
  3. 前記中継受水槽には内部に貯留される水の液面を検出する液面検出器が設けられ、該液面検出器の検出信号により前記揚水ポンプの駆動が制御されるように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の屋根冷却システム。
  4. 貯留水を揚水ポンプにより屋根に揚げ、散水装置を介して散水し当該屋根面を冷却するようにした屋根冷却システムにおいて、前記散水装置を、一端側が前記揚水ポンプに連結され、他端側が閉鎖された給水管を前記屋根の上棟部に沿って設置する一方、管壁に前記屋根面に向けて散水ノズルが略等間隔に穿設された散水管の一端側を前記給水管の一端側に連結し、該散水管の他端側を前記給水管の他端側に連結して構成したことを特徴とする屋根冷却システム。
  5. 貯留水を揚水ポンプにより屋根に揚げ、散水装置を介して散水し当該屋根面を冷却するようにした屋根冷却システムにおいて、前記散水装置を、一端側が前記揚水ポンプに連結され、内部に略等間隔に堰板が配設され、かつ該堰板間の管壁に前記屋根面に向けて散水ノズルが穿設された散水管を、管内の水が流下するように前記屋根の上棟部及び/又は傾斜棟部に設置して構成したことを特徴とする屋根冷却システム。
  6. 前記屋根の形状は、片流れ、切妻、寄棟のいずれかであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の屋根冷却システム。
  7. 前記屋根面は、金属板或いはスレート板で形成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の屋根冷却システム。
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