JPWO2018173470A1 - 屋根構造、及び、住宅 - Google Patents

Abstract

屋根構造（１０）は、屋根材（１１ａ）を含む第一部材（１１）と、第一部材（１１）よりも室内側に配置され、第一部材（１１）との間に室内から室外へ通じる通気間隙（１３）を形成する、第一部材（１１）よりも熱通過が小さい第二部材（１２）と、通気間隙（１３）の室外側の開口から雨滴が侵入することを抑制する防水構造とを備える。第一部材（１１）は、通気間隙（１３）に面する部分に、第一部材（１１）から通気間隙（１３）内の空気への熱伝達を促進する熱伝達促進構造（１１ｃ）を有する。

Description

本発明は、室内の熱気を排出することができる屋根構造、及び、これを備える住宅に関する。

ユーザに快適な室内環境を提供するための様々な技術が提案されている。特許文献１には、優れた断熱効果を有する金属二重屋根が開示されている。

特開２００５−２７３４４８号公報

例えば、リンクハウスまたはテラスハウスなどの長屋のような形態の集合住宅においては、窓が少なくなる。窓が少ない住宅においては換気が不十分になりやすいため、室内に熱気がこもりやすい。

本発明は、室内の熱気の排出及び室内への冷気の取り込みが可能な屋根構造、及び、これを備える住宅を提供する。

本発明の一態様に係る屋根構造は、屋根材を含む第一部材と、前記第一部材よりも室内側に配置され、前記第一部材との間に室内から室外へ通じる通気間隙を形成する、前記第一部材よりも熱通過性が小さい第二部材と、前記通気間隙の室外側の開口から雨滴が侵入することを抑制する防水構造とを備え、前記第一部材は、前記通気間隙に面する部分に、前記第一部材から前記通気間隙内の空気への熱伝達を促進する熱伝達促進構造を有する。

本発明の一態様に係る住宅は、前記屋根構造を備える。

本発明の屋根構造、及び、これを備える住宅は、室内の熱気の排出及び室内への冷気の取り込みが可能である。

図１Ａは、実施の形態に係る屋根構造を備える住宅の第一の模式断面図である。 図１Ｂは、実施の形態に係る屋根構造を備える住宅の第二の模式断面図である。 図２は、図１Ａ及び図１Ｂの領域ＩＩの拡大図である。 図３は、変形例１に係る屋根構造の模式断面図である。 図４は、変形例２に係る屋根構造の模式断面図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。

（実施の形態）
［構成］
実施の形態に係る屋根構造について、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２を用いて説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、実施の形態に係る屋根構造を備える住宅の模式断面図である。図２は、図１Ａ及び図１Ｂの領域ＩＩの拡大図である。なお、図１Ａ及び図２Ｂは、いずれも実施の形態に係る屋根構造１０の模式断面図であるが、図１Ａでは、住宅１００における昼間の熱気の排出が破線矢印で模式的に図示され、図１Ｂでは、夜間の冷気の取り込みが破線矢印で模式的に図示されている。

図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示されるように、実施の形態に係る屋根構造１０は、例えば、住宅１００などの屋根に用いられる。住宅１００は、戸建住宅であってもよいし、集合住宅に含まれる一つの住宅であってもよい。住宅１００は、屋根構造１０の他に、壁、柱、及び床などを備える。屋根構造１０は、具体的には、第一部材１１と、第二部材１２と、防水構造１４とを備える。第一部材１１及び第二部材１２の間には、通気間隙１３が形成されている。

通気間隙１３は、第一部材１１及び第二部材１２の間の数ｃｍ程度の間隙（空気層）である。通気間隙１３は、室内側の開口１３ａ及び室外側の開口１３ｂを含む。

また、必須の構成要素ではないが、住宅１００内の低所には、外気取り込み口１８が形成され、住宅１００内の高所には、熱気排出口１９が形成されている。

［第一部材］
第一部材１１は、屋根構造１０のうち最も室外側に位置する部材である。第一部材１１は、板状の部材であり、主面が水平面に対して傾斜するように配置される。第一部材１１は、具体的には、屋根材１１ａと、下地材１１ｂと、熱伝達促進構造１１ｃとを備える。屋根材１１ａ、下地材１１ｂ、及び、熱伝達促進構造１１ｃは、積層されている。

屋根材１１ａは、第一部材１１の中で最も室外側に位置し、外気に直接接触する部材である。屋根材１１ａは、例えば、瓦材、スレート、または、ガルバリウム鋼板（登録商標）などである。

下地材１１ｂは、屋根材１１ａが載置される部材である。下地材１１ｂは、言い換えれば、屋根材１１ａを支持する材料である。下地材１１ｂは、例えば、木板であるが、鉄板などの金属によって形成された板材であってもよい。

熱伝達促進構造１１ｃは、第一部材１１の通気間隙１３に面する部分（接する部分）に位置し、第一部材１１から通気間隙１３内の空気への熱伝達を促進する。熱伝達促進構造１１ｃは、例えば、下地材１１ｂの室内側の面に塗布された黒色の塗膜など、熱伝達促進構造１１ｃが配置される面よりも熱伝達性（熱輻射性）の高い性質を有する構造である。

熱伝達促進構造１１ｃは、第一部材１１から通気間隙１３内の空気への熱伝達を促進することができる構造であればよい。熱伝達促進構造１１ｃは、例えば、金属などによって形成された放熱フィン構造など、第一部材１１と通気間隙１３内の空気との接触面積を（熱伝達促進構造１１ｃが配置される面よりも）増加する構造であってもよい。熱伝達促進構造１１ｃは、例えば、下地材１１ｂとは別の部材であるが、下地材１１ｂの一部として形成されてもよい。熱伝達促進構造１１ｃは、下地材１１ｂの表面の全部に配置されてもよいし、下地材１１ｂの表面に部分的に配置されてもよい。

屋根構造１０において、室外側の開口１３ｂは、鉛直方向（上下方向）における位置が室内側の開口１３ａよりも高い。昼間には、第一部材１１から受け取った熱で温度上昇した通気間隙１３内の空気が煙突効果によって室外に排出される。この場合、住宅１００内の低所に外気取り込み口１８が形成されていれば、熱気の排出が円滑になる。

一方、夜間には、天空放射による第一部材１１の冷却（放射冷却）により、通気間隙１３に流入した外気が冷却され、室内に取り込まれる。この場合、図１Ｂに示されるように、住宅１００内の高所に熱気排出口１９が形成されていれば、通気間隙１３を通じた冷気の取り込みが円滑になる。

ここで、熱伝達促進構造１１ｃによれば、第一部材１１は、日射によって得られる熱を第一部材１１から通気間隙１３内の空気へ効率的に伝達することができる。そうすると、住宅１００の室内の熱気は日射を受けた第一部材１１によってさらに加熱され、煙突効果を利用した熱気の排出が促進される。このように、屋根構造１０は、住宅１００内の熱気を、日射によって得られる熱を効率的に利用して室外に排出することができる。

なお、第一部材１１は、住宅１００が備える柱または壁などによって支持されてもよいし、第二部材１２によって支持されてもよい。第一部材１１が第二部材１２によって支持される場合、第二部材１２は、例えば、住宅１００が備える柱または壁などによって支持される。

［第二部材］
第二部材１２は、第一部材１１よりも室内側に第一部材１１と対向して配置される。第二部材１２は、板状の部材であり、主面が水平面に対して傾斜するように配置される。第二部材１２は、例えば、第一部材１１とほぼ平行に配置され、第一部材１１との間に室内から室外へ通じる通気間隙１３を形成する。図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、通気間隙１３の断面形状は、水平面に対して傾斜した長尺状である。

第二部材１２には、日射による熱を室内に伝えにくくするために、第一部材１１よりも熱通過性が小さい部材が用いられる。なお、熱通過性が小さいとは、熱伝導性（熱伝導率）、熱伝達性（熱伝達率）、及び、輻射の少なくとも１つが小さいことを意味する。熱通過性は、例えば、熱通過率で表現される。第二部材１２は、具体的には、断熱材１２ａと、反射材１２ｂとを備える。断熱材１２ａ及び反射材１２ｂは、積層されている。

断熱材１２ａは、例えば、グラスウール、セルローズファイバ、インシュレーションボード、羊毛、または、ロックウールなどの繊維系材料によって形成される断熱材である。断熱材１２ａは、硬質ウレタンフォーム、ビーズ法ポリスチレンフォーム、または、フェノールフォームなどの発砲プラスチック系材料によって形成される断熱材であってもよい。

反射材１２ｂは、第二部材１２の通気間隙１３に面する部分に位置し、第二部材１２の熱の吸収を抑制するために熱を反射する部材である。反射材１２ｂは、例えば、アルミニウムによって形成された金属膜（アルミ箔）であるが、その他の金属によって形成された金属膜であってもよい。また、赤外線を反射する特性を有するガラスによって形成された熱反射ガラス、または、赤外線を反射する特性を有する樹脂によって形成された熱反射フィルムなどであってもよい。反射材１２ｂは、断熱材１２ａの表面の全部に配置されてもよいし、断熱材１２ａの表面に部分的に配置されてもよい。反射材１２ｂは、省略されてもよい。

なお、第二部材１２は、住宅１００が備える柱または壁などによって支持されてもよいし、第一部材１１にぶら下がる形で支持されてもよい。第二部材１２が第一部材１１にぶら下がる形で支持される場合、第一部材１１は、例えば、住宅１００が備える柱または壁などによって支持される。

また、屋根構造１０においては、第二部材１２は、住宅１００の天井を構成する部材であるが、住宅１００の天井とは別の部材であってもよい。例えば、第二部材１２は、天井裏に配置される、天井とは別の部材であってもよい。

［防水構造］
防水構造１４は、通気間隙１３の室外側の開口１３ｂから雨滴が侵入することを抑制する構造である。防水構造１４は、通気間隙１３の通気性を確保しつつ、上方から見たときに開口１３ｂが外部に露出しないように開口１３ｂを覆うカバー構造である。

防水構造１４は、例えば、樹脂によって形成されるが、金属によって形成されてもよい。防水構造１４は、第一部材１１及び第二部材１２とは別体として形成されてもよいし、第一部材１１または第二部材１２の一部として形成されてもよい。また、防水構造１４の具体的態様は、特に限定されない。防水構造１４は、防水性及び通気性を有するフィルタなどであってもよい。

［効果等］
以上説明したように、屋根構造１０は、屋根材１１ａを含む第一部材１１と、第一部材１１よりも室内側に配置され、第一部材１１との間に室内から室外へ通じる通気間隙１３を形成する、第一部材１１よりも熱通過が小さい第二部材１２と、通気間隙１３の室外側の開口１３ｂから雨滴が侵入することを抑制する防水構造１４とを備える。第一部材１１は、通気間隙１３に面する部分に、第一部材１１から通気間隙１３内の空気への熱伝達を促進する熱伝達促進構造１１ｃを有する。

これにより、通気間隙１３の室外側の開口１３ｂが室内側の開口１３ａよりも高い位置に配置されれば、屋根構造１０は、住宅１００内の熱気を、日射によって得られる熱を効率的に利用して受動的に室外に排出することができる。このような屋根構造１０は、東南アジア等の温暖な地域において特に有用である。

また、通気間隙１３は、水平面に対して傾斜した長尺状の断面形状を有してもよい。通気間隙１３の室外側の開口１３ｂは、通気間隙１３の室内側の開口１３ａよりも高い位置にあってもよい。

これにより、屋根構造１０は、住宅１００内の熱気を、傾斜に沿って室外に排出することができる。

また、住宅１００は、屋根構造１０を備える。

これにより、通気間隙１３の室外側の開口１３ｂが室内側の開口１３ａよりも高い位置に配置されれば、住宅１００は、住宅１００内の熱気を、日射によって得られる熱を効率的に利用して受動的に室外に排出することができる。このような住宅１００は、東南アジア等の温暖な地域において特に有用である。

［変形例１］
屋根構造１０は、通気間隙１３内に気流を発生させる送風部を備えてもよい。また、屋根構造１０は、通気間隙１３を通じて室外から室内へ入る空気を浄化する空気浄化部を備えてもよい。図３は、このような変形例１に係る屋根構造の模式断面図である。

図３に示されるように、住宅１００ａは、屋根構造１０ａを備える。屋根構造１０ａは、具体的には、第一部材１１、第二部材１２、及び、防水構造１４に加えて、送風部１５ａ、送風部１５ｂ、送風部１５ｃ、送風部１５ｃ、空気浄化部１６ａ、空気浄化部１６ｂ、及び、空気浄化部１６ｃを備える。

送風部１５ａ、送風部１５ｂ、送風部１５ｃ、及び、送風部１５ｄのそれぞれは、通気間隙１３内に気流を発生させる送風装置である。送風部１５ａ、送風部１５ｂ、送風部１５ｃ、及び、送風部１５ｄのそれぞれは、モータ及びファンを備え、モータによってファンを回転させる送風装置である。送風部１５ａ、送風部１５ｂ、送風部１５ｃ、及び、送風部１５ｄのそれぞれは、モータの回転方向が制御されることにより、室内から室外に排気することも、室外から室内に吸気することもできる。つまり、昼間の熱気排出を補助することも、夜間の冷気取り込みを補助することもできる。

送風部１５ａは、開口１３ａを塞ぐように配置され、送風部１５ｂは、通気間隙１３内に配置される。送風部１５ｃは、開口１３ｂを塞ぐように配置され、送風部１５ｄは、外気取り込み口１８を塞ぐように配置される。なお、屋根構造１０ａは、少なくも１つの送風部を備えればよい。なお、開口１３ａの形状が長尺状であるような場合、送風部１５ａは、１つの開口１３ａに対して、当該開口１３ａの長手方向に沿って複数並んで配置されてもよい。送風部１５ｂ、送風部１５ｃ、送風部１５ｄについても同様である。

空気浄化部１６ａは、通気間隙１３を通じて室外から室内へ入る空気を浄化するエアフィルタである。空気浄化部１６ｂは、住宅１００ａの低所に形成された外気取り込み口１８から室内へ入る空気を浄化するエアフィルタである。空気浄化部１６ｃは、住宅１００ａの高所に形成された熱気排出口１９から室内へ入る空気を浄化するエアフィルタである。

上述のように、住宅１００ａにおいて、日中においては、屋根構造１０を通じて室内の熱気が室内から室外に排出され、外気が流入するが、夜間においては、室内よりも温度低下した外気が通気間隙１３を通じて室内に流入したり、通気間隙１３で冷却された外気が室内に取り込まれる場合がある。また、送風部１５ａ、送風部１５ｂ、送風部１５ｃ、及び、送風部１５ｄによって、室外から室内に吸気される場合もある。このような場合、空気浄化部１６ａ、空気浄化部１６ｂ、及び、空気浄化部１６ｃによれば、外気に含まれる花粉及び塵埃などが室内に侵入することを抑制することができる。

空気浄化部１６ａ、空気浄化部１６ｂ、及び、空気浄化部１６ｃは、具体的には、プレフィルタ、中性能フィルタ、中高性能フィルタ、高性能フィルタ、ＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）、ＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）、または、超ＵＬＰＡなどである。

空気浄化部１６ａは、開口１３ａを塞ぐように、送風部１５ａよりも室内側に配置される。空気浄化部１６ａは、ユーザによって交換可能なエアフィルタであってもよい。また、空気浄化部１６ａは、送風部１５ｂのように通気間隙１３内に配置されてもよいし、送風部１５ｃのように開口１３ｂを塞ぐように配置されてもよい。屋根構造１０ａは、空気浄化部１６ａを複数備えてもよい。

空気浄化部１６ｂは、外気取り込み口１８を塞ぐように配置される。空気浄化部１６ｂは、ユーザによって交換可能なエアフィルタであってもよい。空気浄化部１６ｃは、熱気排出口１９を塞ぐように、送風部１５ｄよりも室内側に配置される。空気浄化部１６ｃは、ユーザによって交換可能なエアフィルタであってもよい。

なお、屋根構造１０ａが送風部（例えば、送風部１５ａ）及び空気浄化部１６ａを両方備えることは必須ではない。屋根構造１０ａは、送風部及び空気浄化部１６ａのうち少なくとも一方を備えればよい。

以上説明したように、屋根構造１０ａは、通気間隙１３内に気流を発生させる送風部１５ａを備える。

これにより、屋根構造１０ａは、外気温によらず、強制的に室内から室外に排気すること、及び、強制的に室外から室内に吸気することができる。

また、屋根構造１０ａは、通気間隙１３を通じて室外から室内へ入る空気を浄化する空気浄化部１６ａを備える。

これにより、屋根構造１０ａは、外気に含まれる花粉及び塵埃などが室内に侵入することを抑制することができる。

［変形例２］
屋根構造１０及び屋根構造１０ａにおいては、第一部材１１及び第二部材１２は対向配置されたが、第一部材１１及び第二部材１２の間に第三部材が配置されてもよい。図４は、このような変形例２に係る屋根構造の模式断面図である。

図４に示されるように、住宅１００ｂは、屋根構造１０ｂを備える。屋根構造１０ｂは、具体的には、第一部材１１、第二部材１２、及び、防水構造１４に加えて、第三部材１７を備える。

第三部材１７は、第一部材１１及び第二部材１２の間に配置される仕切り板である。第三部材１７は、例えば、第二部材１２と同様に断熱材を含む板状の部材であり、第一部材１１よりも熱通過が小さい部材である。第三部材１７が第一部材１１よりも熱通過が小さい部材であることは必須ではなく、第三部材１７は、第二部材１２とは異なる材料で形成されてもよい。

第三部材１７によれば、鉛直上方から見て開口１３ａ及び開口１３ｂの位置が重なるような場合も、通気間隙１３内の空気を第一部材１１の表面、つまり、熱伝達促進構造１１ｃに沿わせて移動させることができる。したがって、屋根構造１０ｂは、住宅１００ｂ内の熱気を、日射によって得られる熱を効率的に利用して室外に排出することができる。

なお、変形例２に係る屋根構造１０ｂは、変形例１に係る屋根構造１０ａと組み合わされてもよい。つまり、屋根構造１０ｂは、送風部及び空気浄化部１６ａのうち少なくとも一方を備えてもよい。

（他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、屋根構造は、住宅に用いられたが、住宅以外の建築物に用いられてもよい。

また、上記実施の形態の模式断面図に示される第一部材の積層構造は、一例である。第一部材の積層構造は、本発明の特徴的な機能を実現できる範囲で、当該積層構造の層間に別の層を含んでもよい。第二部材についても同様である。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１０、１０ａ、１０ｂ 屋根構造
１１ 第一部材
１１ａ 屋根材
１１ｃ 熱伝達促進構造
１２ 第二部材
１３ 通気間隙
１３ａ、１３ｂ 開口
１４ 防水構造
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 送風部
１６ａ 空気浄化部
１００、１００ａ、１００ｂ 住宅

Claims (5)

1. 屋根材を含む第一部材と、
   前記第一部材よりも室内側に配置され、前記第一部材との間に室内から室外へ通じる通気間隙を形成する、前記第一部材よりも熱通過性が小さい第二部材と、
   前記通気間隙の室外側の開口から雨滴が侵入することを抑制する防水構造とを備え、
   前記第一部材は、前記通気間隙に面する部分に、前記第一部材から前記通気間隙内の空気への熱伝達を促進する熱伝達促進構造を有する
   屋根構造。
2. 前記通気間隙は、水平面に対して傾斜した長尺状の断面形状を有し、
   前記通気間隙の室外側の開口は、前記通気間隙の室内側の開口よりも高い位置にある
   請求項１に記載の屋根構造。
3. さらに、前記通気間隙内に気流を発生させる送風部を備える
   請求項１または２に記載の屋根構造。
4. さらに、前記通気間隙を通じて室外から室内へ入る空気を浄化する空気浄化部を備える
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の屋根構造。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の屋根構造を備える住宅。

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