JP5919537B2

JP5919537B2 - 屋根構造

Info

Publication number: JP5919537B2
Application number: JP2012109437A
Authority: JP
Inventors: 浩一白井
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2032-05-11
Also published as: JP2013237978A

Description

本発明は、傾斜屋根面上に機能パネルを取り付けた屋根構造に関する。

特許文献１には、傾斜屋根面上に多数の機能パネルを配列させた屋根構造が記載されている。

特開２０１０−５３５４４号公報

特許文献１に記載の屋根構造においては、多数の機能パネルの上面に沿って空気が流れる際に、その流れの下流側にいくほど境界層が発達してゆく。境界層内では熱伝達がされにくいため、下流側にいくほど機能パネルの空冷が効果的に行われ難いこととなる。

本発明は前記問題点に鑑みて発明したものであって、多数の機能パネルを配列させた屋根構造において、機能パネルの上面に沿って流れる空気によって機能パネルを効率的に空冷することを、課題とする。

前記課題を解決するために、本発明を、下記構成を具備した屋根構造とする。

つまり、本発明は、傾斜屋根面上に、軒棟方向に沿って複数の機能パネルを配列させた屋根構造であって、これら複数の機能パネルのうち、軒側に位置する第１機能パネルとこれの棟側に隣接する第２機能パネルとの間に、前記第１機能パネルと前記第２機能パネルの上面に沿う空気の流れを乱す凸状部材を設けている。前記凸状部材は、前記第２機能パネルの軒側端部から前記第１機能パネル側にむけて延出された部材であり、この部材の上面を、水平乃至はこれよりも軒側に下り傾斜した角度に設けたことを特徴とする。

本発明においては、前記第２機能パネルの下方に通気経路が形成され、前記第１機能パネルと前記第２機能パネルとの間には、前記通気経路に連通する隙間が形成され、前記凸状部材は、前記第１機能パネルの上面に沿う空気の流れを、前記隙間を通じて前記通気経路に誘導する誘導部材を兼ねることが好ましい。

本発明は、多数の機能パネルを配列させた屋根構造において、機能パネルの上面に沿って流れる空気によって機能パネルを効率的に空冷することができるという効果を奏する。

（ａ）は本発明の一実施形態の屋根構造の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。同上の屋根構造の要部断面図である。同上の屋根構造での空気の流れを概略的に示す側面図である。比較例の屋根構造での空気の流れを概略的に示す側面図である。

本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１（ａ）には、本発明の一実施形態の屋根構造を示しており、図１（ｂ）には、図１（ａ）の要部を拡大して示している。

本実施形態の屋根構造は、図１（ａ）に示す建物の片流れ屋根に適用したものであり、棟側から軒側へと下り勾配となった傾斜屋根面２上に、平面視矩形状をなす機能パネル４をマトリクス状に多数配列させ、全体が大型パネル状である機能パネルブロック６を形成している。本文中では、傾斜屋根面２に沿って軒と棟を結ぶ方向を軒棟方向Ａとし、傾斜屋根面２に垂直な方向を垂直方向Ｂ（図２参照）とする。

図１（ａ）に示すように、建物の軒側の外壁上端部には、屋外側に向かって突出する軒部８が形成されている。また、建物の棟側の外壁上端部には、屋外側に向かって突出する棟部１０が形成されている。

傾斜屋根面２上には図示略の架台が設置されており、この架台を介して各機能パネル４が傾斜屋根面２と平行又は略平行に支持されている。傾斜屋根面２と各機能パネル４との間には、機能パネル４の軒側端部１２から棟側端部１４へとむけて（つまり軒棟方向Ａの棟側へと）空気を流すことのできる通気経路１６が形成されている。

本実施形態での機能パネル４は、太陽光発電パネル１８の周縁に金属製のフレーム２０を設けたものである。太陽光発電パネル１８は、上面が受光した太陽光エネルギーを、シリコンを主材料とした半導体素子で電気エネルギーに変換して出力するものであり、周縁に設けた平面視矩形状のフレーム２０によって補強がされている。フレーム２０のうち垂直方向Ｂの上側（つまり垂直方向Ｂにおいて傾斜屋根面２から離れた側）の部分において、太陽光発電パネル１８の縁部が嵌合固定される。フレーム２０の前記部分よりも下側（つまり垂直方向Ｂにおいて傾斜屋根面２に近い側）の部分は、太陽光発電パネル１８よりも下側にまで延長されている。

傾斜屋根面２上に多数設置される機能パネル４のうち、軒側に位置する機能パネル４（以下「第１機能パネル４ａ」という。）と、これの棟側に隣接する機能パネル４（以下「第２機能パネル４ｂ」という。）との間には、庇状の形状を有する凸状部材２４を設けている。具体的には、第２機能パネル４ｂの軒側端部１２をなすフレーム２０の軒側端縁部から、第１機能パネル４ａ側にむけて略水平に凸状部材２４を延出させている。第１機能パネル４ａと第２機能パネル４ｂとは、軒棟方向Ａに隙間２６をあけて配置されており、この隙間２６の上方に凸状部材２４が位置するように設けている。

本実施形態では、軒棟方向Ａに沿って４つの機能パネル４が配列されており（図１、図３参照）、その列の機能パネル４のうち最も軒側の機能パネル４を除く他の３つの機能パネル４が、これの棟側に隣接する機能パネル４との関係で、第２機能パネル４ｂとなっている。この第２機能パネル４ｂとなる機能パネル４の軒側端部１２に、庇状の凸状部材２４を設けている。

図２に示すように、第１機能パネル４ａと第２機能パネル４ｂとは、互いの上面が平行又は略平行となるように配置されている。第１機能パネル４ａの棟側端部１４の上端と、第２機能パネル４ｂの軒側端部１２の上端とは、軒棟方向Ａに距離ｄ１のスペースを隔てて対向している。このスペースが、隙間２６の上端となる。

凸状部材２４は、第２機能パネル４ｂの軒側端部１２の上端から、軒棟方向Ａにおいて距離ｄ１だけ延出されている。凸状部材２４の先端２８と、第１機能パネル４ａの棟側端部１４の上端とは、垂直方向Ｂに距離ｄ２を隔てて位置し、この距離ｄ２間のスペースを導入口３０としている。

第１機能パネル４ａ下方の通気経路１６と、第２機能パネル４ｂ下方の通気経路１６とは、軒棟方向Ａに連続して形成されている。そのため、第１機能パネル４ａ下方の通気経路１６を軒棟方向Ａの棟側に通過した空気は、そのまま第２機能パネル４ｂ下方の通気経路１６に流入する。

これに対して、第１機能パネル４ａの上面に沿って流れた空気は、第１機能パネル４ａを通過した後に庇状の凸状部材２４に当たり、乱れを生じた後にその一部が凸状部材２４下方の隙間２６内に誘導され、隙間２６を通じて第２機能パネル４ｂ下方の通気経路１６に流入する。つまり、第２機能パネル４ｂ下方の通気経路１６には、第１機能パネル４ａ下方の通気経路１６から導入される空気と、導入口３０及び隙間２６を通じて導入される空気とが、合流して送り込まれる。隙間２６を通じて導入される空気は、第１機能パネル４ａ下方の通気経路１６内の空気を棟側に引き込む負圧を生じさせる。そのため、本実施形態の屋根構造によれば、通気経路１６内に多くの空気を送り込み、第１機能パネル４ａや第２機能パネル４ｂを下面側から効果的に冷却することができる。

また、これら凸状部材２４が、軒棟方向Ａに隣接する機能パネル４の互いの上面の境界部分に位置することにより、図３に示すように、凸状部材２４での攪拌効果によって境界層Ｌを崩し、機能パネルブロック６全体で境界層Ｌが発達することを抑制している。

図４には、比較例として、凸状部材２４を設けない場合を示している。図示のように、凸状部材２４を設けない場合の機能パネルブロック６上の流れは、一枚の大きなパネルの上面に沿う流れのように振る舞い、下流側（棟側）にいくほど境界層Ｌを発達させる。既述したように、境界層Ｌでは熱伝達がされにくいので、機能パネルブロック６の下流側、つまり棟側に位置する機能パネル４ほど冷却が効果的に行われにくくなる。これに対して、本実施形態の屋根構造によれば、機能パネル４間の境界部分にある凸状部材２４が流れを攪拌させて境界層Ｌを崩すので、下流側にいくほど境界層Ｌが発達して冷却効率が低下することは抑えられる。

このように、本実施形態で備えた凸状部材２４は、機能パネルブロック６全体の上面に沿う流れを乱して境界層Ｌを崩す部材であるとともに、機能パネルブロック６の上面に沿う流れの一部を、その途中で機能パネルブロック６下方の通気経路１６内に引き込む誘導部材３２を兼ねるように設けている。そのため、機能パネルブロック６を構成する各機能パネル４をその上面と下面の両側から効率的に空冷することが可能となる。

ところで、太陽光発電パネル１８は、周囲の雰囲気温度が高い場合や、直射日光が長時間照射された場合等に、発電素子が高温になって発電効率（変換効率）が低下する恐れがある。しかし、本実施形態によれば、太陽光発電パネル１８が効果的に冷却されるため、発電効率の低下が抑制される。

凸状部材２４を延出する距離ｄ１やその形状は、この凸状部材２４の影が太陽光発電パネル１８にかかることのないように設定することが好ましい。加えて、凸状部材２４は、少なくともその上面が水平乃至はこれより軒側に下り傾斜した角度となるように設定することが好ましい。この角度に設定することで、雨水が凸状部材２４の上面を伝って軒側に滑らかに流れるようにし、雨水中のゴミ等が機能パネルブロック６中に溜まるという事態を抑えることができる。

なお、隣接する機能パネル４間の隙間２６には、空気や水は通過するがゴミ等の異物は捕獲するようなメッシュ状の捕獲部材（図示略）を配することが好ましい。このような捕獲部材を配置することで、機能パネルブロック６中に異物が溜まることが更に抑えられる。

以上、図面に基づいて詳述したように、本実施形態の屋根構造は、傾斜屋根面２上に、軒棟方向Ａに沿って複数の機能パネル４を配列させた屋根構造である。これら複数の機能パネル４のうち、軒側に位置する第１機能パネル４ａとこれの棟側に隣接する第２機能パネル４ｂとの間に、第１機能パネル４ａと第２機能パネル４ｂの上面に沿う空気の流れを乱す凸状部材２４を設けている。

したがって、本実施形態の屋根構造によれば、軒棟方向Ａに隣接する機能パネル４の互いの上面に沿って空気が流れるときに、凸状部材２４によって攪拌されるように空気の流れが乱れ、境界層Ｌの発達が阻害される。境界層Ｌの発達が阻害されることで、機能パネル４の上面側からの空冷が効果的に行われやすい構造となる。

更に、本実施形態の屋根構造では、第２機能パネル４ｂの下方に通気経路１６が形成され、第１機能パネル４ａと第２機能パネル４ｂとの間には、通気経路１６に連通する隙間２６が形成されている。そして、凸状部材２４は、第１機能パネル４ａの上面に沿う空気の流れを、隙間２６を通じて通気経路１６に誘導する誘導部材３２を兼ねている。

これにより、機能パネル４の上面に沿って流れる空気を通気経路１６側に引き込むことも可能となり、延いては、機能パネル４を下面側からも効果的に空冷しやすい構造となる。つまり、機能パネル４が上面と下面の両側から効率的に空冷される構造となる。

また、本実施形態の屋根構造において、凸状部材２４は、第２機能パネル４ｂの軒側端部１２から第１機能パネル４ａ側にむけて延出された部材であり、この部材の上面を、水平乃至はこれよりも軒側に下り傾斜した角度に設けている。

これにより、凸状部材２４の上面を伝って雨水を滑らかに流下させ、雨水中のゴミ等が溜まるという事態を抑えることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では機能パネル４を太陽光発電パネル１８で構成したが、その他の機能を有するパネルで構成しても構わない。また、本発明は片流れ屋根だけではなく切妻屋根等の他形状の屋根にも適用可能である。その他の構成についても、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更を行うことが可能である。

２傾斜屋根面
４機能パネル
４ａ第１機能パネル
４ｂ第２機能パネル
１２軒側端部
１６通気経路
２４凸状部材
２６隙間
３２誘導部材
Ａ軒棟方向

Claims

傾斜屋根面上に、軒棟方向に沿って複数の機能パネルを配列させた屋根構造であって、
これら複数の機能パネルのうち、
軒側に位置する第１機能パネルとこれの棟側に隣接する第２機能パネルとの間に、前記第１機能パネルと前記第２機能パネルの上面に沿う空気の流れを乱す凸状部材を設け、
前記凸状部材は、前記第２機能パネルの軒側端部から前記第１機能パネル側にむけて延出された部材であり、この部材の上面を、水平乃至はこれよりも軒側に下り傾斜した角度に設けた
ことを特徴とする屋根構造。
前記第２機能パネルの下方に通気経路が形成され、
前記第１機能パネルと前記第２機能パネルとの間には、前記通気経路に連通する隙間が形成され、
前記凸状部材は、
前記第１機能パネルの上面に沿う空気の流れを、前記隙間を通じて前記通気経路に誘導する誘導部材を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の屋根構造。