(57)【要約】【課題】特に家屋を冷房するための低コストの解決手段を提供する。【解決手段】耐候性膜を有するほぼ水平な屋根を含む冷房用屋根構造（２）である。膜の上方に所定の距離を置いて穿孔付きタイル層（３）が配置されている。膜と穿孔付きタイル層（３）との間の空間（６）が、少なくとも１つの導管（５）によって外部周囲空間に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐候性膜を有するほぼ水平な屋根を含む冷房用屋根構造であって、前記膜の上方に所定の距離を置いて穿孔付きタイル層が配置されており、該膜と穿孔付きタイル層との間の空間が、少なくとも１つの導管によって該屋根の周辺の外側で、又は該タイル層の上方で外部周囲空間に接続されている、冷房用屋根構造。
【請求項２】
前記穿孔付きタイル層は複数のタイルから組み立てられており、該タイルはライザによって前記膜に対して持ち上げられている、請求項１に記載の冷房用屋根構造。
【請求項３】
前記タイル層が傾斜面又は水平面であるように、前記ライザが異なる高さを有している、請求項２に記載の冷房用屋根構造。
【請求項４】
前記導管が接続されている周囲空間は、前記膜とタイル層との間の空間よりも低い高さ又は低温の空間にある、請求項１に記載の冷房用屋根構造。
【請求項５】
前記タイル及び／又はライザはプラスチックから、好ましくは射出成形法で形成されている、請求項１又は３に記載の冷房用屋根構造。
【請求項６】
前記導管の出口の近くに、温度制御型の弁手段が設けられている、請求項１に記載の冷房用屋根構造。
【請求項７】
ほぼ平らな屋根空間を有する建造物を冷房する方法であって、該屋根の上方に所定の距離を置いて少なくとも１つの穿孔付きタイルを配置し、そして該屋根と該穿孔付きタイルとの間に形成された空間内に、冷気を導管によって案内する、ほぼ平らな屋根空間を有する建造物を冷房する方法。
【請求項８】
前記冷気を、高さのより低い場所、地下室空間、又は井戸などから得、そして自然対流によって前記屋根と前記穿孔付きタイルとの間の空間に搬送し、該冷気は前記タイルの表面の太陽熱に晒されることに起因して加熱され、該空気が該タイルの穿孔を通って上方に向かって逃れた後で、該屋根と該タイルとの間の空間内に負圧を形成して、これにより空気を移動させる、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷房用屋根構造、並びに、このような屋根構造を利用して建造物を冷房する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー消費に対する関心が高まるにつれて、エネルギー消費量を低減し、これにより、とりわけ建造物、居住地区などと関連するエネルギーのコストを軽減することが望まれる。
【０００３】
家屋に対して目標とするのは、寒すぎることも暑すぎることもない屋内気候を維持することであり、従って冬期には家屋の暖房が必要となり、夏期には家屋を冷房することが望ましい。数多くの地域では、家屋の冷房コストは暖房コストを遙かに上回る。さらに、屋内の冷房は、同一家屋を暖房するよりも多くのエネルギーを消費する。
【０００４】
穿孔付き上側屋根層を設けることが当業者に知られている。例えば米国特許第４６７４２４９号明細書を参照されたい。この構造は下側屋根構造に対する損傷を減じるために、そしてさらに、下側屋根構造への通気を可能にするために、例えば下側構造内へ進入した水を除去するために設けられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、特に家屋を冷房するための低コストの解決手段を提供する。本発明は特に、平らな又はほぼ平らな屋根を有する建造物のために用いられる。本発明は、太陽が平らな屋根の表面を加熱するので太陽熱が屋根構造を貫通して建造物内に侵入し、これにより屋内温度を上昇させる、という原理に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このことと関連して、本発明は、耐候性膜を有するほぼ水平な屋根を含む冷房用屋根構造であって、前記膜の上方に所定の距離を置いて穿孔付きタイル層が配置されており、該膜と穿孔付きタイル層との間の空間が、少なくとも１つの導管によって該屋根の周辺の外側で、又は該タイル層の上方で外部周囲空間に接続されている、冷房用屋根構造を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
屋根構造の上方に所定の距離を置いて穿孔付きタイル領域を形成することによって、屋根構造と穿孔付きタイルとの間に空間が形成される。この空間内部の空気は太陽フラックス(solar influx)、すなわち太陽エネルギーによって加熱され、そして熱気が冷気に対して上昇するという基本原理に基づいて、空間内の空気が上方に向かって移動する、すなわち、タイルに形成された穿孔を通って屋根表面から離れる。この移動中に、穿孔付きタイルと屋根表面との間に負圧が発生する。これにより、新鮮空気が空間内に吸い込まれることになる。この空気は太陽フラックスによって加熱されていないため、正味の結果として、空間内の空気は、完全に露出された屋根表面のすぐ上方の空気よりも温度が著しく低いことになる。従って、穿孔付きタイル層は冷却メカニズムを形成し、これにより太陽フラックス、すなわち太陽エネルギーは屋根構造内に侵入すること、ひいては、建造物内部を加熱することができなくなる。
【０００８】
さらに導管を周囲空間、例えば建造物の側方の自由空気に接続するように案内することによって、屋根膜とタイルとの間の空間には新鮮空気が供給され、屋根膜とタイルとの間の空間内に「トラップ」された空気は再循環されない。こうして、より良好な通気、ひいては冷却が達成される。
【０００９】
別の有利な実施態様の場合、穿孔付きタイル層は複数のタイルから組み立てられており、タイルはライザによって膜に対して持ち上げられている。
【００１０】
複数のタイルを使用することによって、持ち運び及び屋根面上での手作業が容易なサイズのタイルを選択できるという点で、持ち上げ型のタイル層は設置が相対的に容易である。このようなタイルの例は米国特許第５５０９２４４号明細書に開示されているが、しかし言うまでもなく、本発明は、このタイプのタイルの使用に限定されているわけではないが、しかし試験において、これらのタイプのタイルが本発明の冷却特性を得るのに極めて有用であることが明示されている。
【００１１】
米国特許第５５０９２４４号明細書に示唆されているようなタイルを使用することの１つの別の利点は穿孔のサイズである。もちろん、ほぼ相応の穿孔サイズを有する他のタイルを使用してもよい。穿孔のサイズは、タイル上への降雪時に、雪がタイルの上面に蓄積し、屋根構造とタイルとの間の空間には雪がない状態にするように形成される。この空間は所定量の非運動空気を含有することになる。この空気は事実上、追加の断熱手段として作用する。従って、高温期間中には、建造物を冷房するのを助けるために冷気が提供されるのに対して、降雪を伴う低温期間中には、雪が建造物を断熱するのを助けることになる。両状況は、建造物の冷暖房にそれぞれ必要となるエネルギーを低減する。
【００１２】
同じ文脈において、欧州特許第１１９２３２３号明細書に示唆されたライザを使用しても良好な結果を得ることができる。この欧州特許明細書のライザを使用することの利点は、種々異なるタイル・サイズを使用し得る点、そして使用するライザを増減することだけで、もちろん所定の範囲内ではあるが下側の屋根構造の傾斜とは無関係にタイル層を水平に配置し得る点において、極めて融通性の高い持ち上げ型層を提供することである。このように、相対的に役に立たない傾斜／平屋根を有用な屋外空間に変化させることが可能である。
【００１３】
本発明の別の有利な実施態様において、タイル層が傾斜面又は水平面であるように、ライザは異なる高さを有している。これらの利点は既に上述した通りであり、ライザは複数のライザーエレメントを重ねることによって、又は種々の高さの単独エレメントとしてライザを製造することによって、上に示唆したように構成してよい。本発明の別の有利な実施態様の場合、導管が接続されている周囲空間は、膜とタイル層との間の空間よりも低い高さ又は低温の空間にある。穿孔付きタイル層と屋根構造との間にトラップされた空気を太陽エネルギーが加熱することに起因して負圧が生ずるのに伴って、太陽エネルギーフラックスによって空気が動かされる。導管を、穿孔付きタイル層と屋根構造との間の空気容積に接続することで、上記の空気の動きが導管内の空気の動きをもたらす。導管の他方の端部を冷気を有する場所、例えば低い高さ又は低温の空間、例えば影になる区域、又は地下室空間、又は地下井戸などと接続することによって、穿孔付きタイル層と屋根構造との間の空間内に冷気が吸い込まれ、従ってこの冷気は屋根の温度の低減、ひいては建造物内部への熱フラックス(influx of heat)をさらに改善し、このことはやはり建造物内部の冷房コストを低くする。
【００１４】
本発明の別の有利な実施態様では、タイル及び／又はライザはプラスチックから、好ましくは射出成形法で形成されている。上で示唆したライザ及びタイルを使用することにより、これらは、有用な表面を形成するために所要の荷重支持特性を提供し得るように構成されたプラスチック成形エレメントとなる。しかしながら、このことは全ての事例において必要なわけではなく、従って既に上述したものと同じ利点をもたらすために、より弱いタイル・エレメント及びより小さなライザを使用することもできる。射出成形法は相対的に低廉な製造方法であり、従ってこのような屋根の相対的に低い設置コストとともに、全体的に低廉な、しかも極めて効果的な冷房装置を得ることができる。
【００１５】
さらに別の有利な実施態様では、導管の出口の近くに、温度制御型の弁手段が設けられている。
【００１６】
弁を制御する手段の一例としては、特定温度の膨張／収縮特性を有する材料から形成された金属ばねが挙げられ、例えば弁は、閉じたままであり、そして屋根とタイルとの間の容積中の温度が約２０℃を上回ったときだけ開くように設定される。弁自体は、導管を遮蔽する位置から、空気が導管を自由に貫流する位置へ、そしてこれらの位置の間の任意の位置にもたらされるシンプルなダンパー、又はプレートなどであってよい。
【００１７】
本発明はまた、既に上述した冷房用屋根構造を使用して建造物を冷房する方法に関する。もちろん、既に上述した利点はこの方法によっても達成される。
【００１８】
添付の図面を参照しながら本発明を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は建造物の屋根構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１には、建造物の屋根構造の概略断面図が示されている。この実施態様の建造物１は、ほぼ平らな屋根構造２を有している。屋根構造は標準的な膜などを備えており、これにより屋根構造を水密にする。膜の特徴は本発明にとって重要ではないので示されていない。
【００２１】
屋根構造２の上方には、複数の穿孔付きタイル３が配置されている。これらのタイル３はライザ４によって屋根構造に対して持ち上げられている。この実施態様では、ライザ４は、複数の重ねられたエレメントを含むものとして示されているが、しかしこれらは単に単独エレメントであるライザによって構成されてもよい。さらに、複数のタイル３と屋根構造２との間に形成された空間６と接続された状態で、導管５が配置されている。ライザはタイルの角隅を支持するだけなので、屋根構造２とタイル３との間にはほぼ自由な空間６が形成される。
【００２２】
矢印７によって示された太陽エネルギーがタイル３に衝突すると、空間６内にトラップされた空気が加熱され、これにより空気は、矢印１０によって示されるように、タイルに設けられた穿孔８を通って上方に向かって移動する。その結果、空間６内に負圧が発生し、これにより、矢印９によって示されているように、空気が導管５を通って吸い込まれる。導管５の入口５’を、空気がより低温である好適な場所、例えば地階、地下室、地下井戸又は建造物１背後の影区分に配置することによって、負圧による吸引が生じることに起因して空間６内に導入された空気は著しく低温であり、これにより、太陽エネルギー７が屋根構造２を貫通して建造物内に侵入するのを適切に阻止する。このように、極めてシンプルな、低廉でランニングコストがかからない冷房システムが提供される。
【００２３】
さらに出口５’’は弁１１を備えている。弁１１は温度感受性メカニズムによって作動させられる。これに関してさらに説明することはしない。もちろん機械的又は電気的な、好適な動作メカニズムを採用してもよい。弁メカニズム１１は例えば、空間６内の温度が２０度を上回るまで閉じられ、その後で弁１１が開いて、冷気が導管５を通って空間内に吸い込まれるのを可能にするようにプログラミングされてよい。
【符号の説明】
【００２４】
１    建造物
２    屋根構造
３    穿孔付きタイル
４    ライザ
５    導管
５´    入口
５´´    出口
６    空間
７、９、１０    矢印
８    穿孔
１１    弁
【図１】
2014227830.tif 000003
【外国語明細書】
2014227830000001.pdf