(57)【要約】【課題】温度環境によって屋根通気層の役割を適宜使い分けることができる屋根構造を提供する。【解決手段】既存の屋根構造５０の上の通気用垂木２５を配置し、その上に断熱パネル２６および鋼板瓦２９を配置する。隣接する通気用垂木２５の間を屋根通気層２７とし、そこに軒先６１に設けた外気導入口６２から外気を導入する。屋根通気層２７に導入された外気は、屋根の傾斜に沿って上昇し、換気棟４０から排出させる。換気棟４０には、温度によって動作する開閉装置３１が配置され、高温時には、開閉装置３１が開となり、屋根通気層２７の換気が行われる。低温時には、開閉装置３１が閉となり、屋根通気層２７内の空気が換気棟４０から逃げないようにし、室内または小屋裏５５の温度が低下しないようにする。【選択図】図１
2007285029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根下地材の上に配置された断熱材と、
前記断熱材の上に配置された屋根材と、
前記屋根下地材と前記断熱材との間に設けられた屋根通気層と、
所定の温度以上になった場合に、前記屋根通気層を外部に対して開放し、前記所定の温度を下回った場合に前記屋根通気層を外部に対して閉鎖する開閉装置と
を備えることを特徴とする屋根構造。
【請求項２】
前記屋根構造は、棟とこの棟より低い位置にある軒先とを備え、
前記棟には、前記屋根通気層と外部との通気を確保する換気棟を備え、
前記開閉装置は、前記換気棟における前記通気の開閉を行うことを特徴とする請求項１に記載の屋根構造。
【請求項３】
前記軒先に前記屋根通気層に外気を導入するための外気導入口が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の屋根構造。
【請求項４】
前記開閉装置を開とすることで、前記屋根通気層を前記屋根材に当たる太陽光の熱を外部に逃がす冷却層として機能させ、
前記開閉装置を閉とすることで、前記屋根通気層を屋内の暖気が外部に放熱されないようにする遮熱層として機能させることを特徴とする請求項３に記載の屋根構造。
【請求項５】
前記外気導入口には、内部への水の吹き込みを抑える水除け板が配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の屋根構造。
【請求項６】
前記開閉装置は、温度変化によって膨張または収縮する材料を用いたアクチュエータにより駆動されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の屋根構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外断熱工法を用いた住宅の屋根構造に係り、その屋根構造に換気設備を備えた構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅においては、夏に太陽光の熱により屋根の温度が上昇し、それにより室内の温度が上昇する問題が発生する。この問題の発生は、空調設備（クーラー）の過剰な使用を招き、省エネルギーや環境保護の観点から好ましくない。この問題に対応する技術として、屋根に外断熱構造を適用した技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。
【０００３】
これら各文献に記載の屋根構造は、いずれも、屋根用垂木の上に設けた断熱材と、葺かれた屋根材との間に屋根通気層が形成され、この屋根通気層に、外壁側の通気層を上昇する空気を導入し、棟から排気している。このような屋根外断熱工法によれば、屋根自体が、その内部を流れる空気によって換気されることに加え、通気層と断熱材の存在により、屋根から室内への熱伝達が効果的に遮断されるとされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８５６４６号公報
【特許文献２】特開２００２−３０９７２０号公報
【特許文献３】特開２００３−３２８４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、季節、天候状態あるいは環境によっては、上述した屋根通気層の作用による屋根から室内への断熱が必要とされず、逆に屋内から屋根を介して逃げる熱の遮断が必要とされる場合もある。例えば、夏には、屋根通気層が備えた換気機能により屋根から室内への熱伝達が遮断されることは効果的であるが、冬には、その換気機能によって室内の暖気が野外に逃げてしまう。これは、冬季における暖房効率の低下の要因となり好ましくない。よって本発明は、温度環境によって屋根通気層の役割を適宜使い分けることができる屋根構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の屋根構造は、屋根下地材の上に配置された断熱材と、前記断熱材の上に配置された屋根材と、前記屋根下地材と前記断熱材との間に設けられた屋根通気層と、所定の温度以上になった場合に、前記屋根通気層を外部に対して開放し、前記所定の温度を下回った場合に前記屋根通気層を外部に対して閉鎖する開閉装置とを備えることを特徴とする。本発明によれば、屋根下地材と断熱材との間に設けられた屋根通気層の外部（野外）への通気口の開閉が開閉装置により行われる。
【０００７】
例えば、太陽光による屋根の加熱が問題となる高温時には、開閉装置を開とし、屋根通気層から外部に熱気の排気が行われやすい状態とする。これにより、太陽光の熱により室内の温度が上昇することを抑えることができる。またこの際、屋根通気層の上側が断熱材により断熱されているので、太陽光の熱を遮断することができ、上記通気機能と相まって、太陽光による室内温度の上昇を効果的に抑えることができる。
【０００８】
また本発明においては、外気温が低くなった場合に開閉装置が閉となる。これにより、屋根通気層内の空気が外部に逃げないようにし、屋内の暖気が屋根通気層を介して外部に排出されないようにする。こうすることで、屋根通気層の存在に起因する屋内の温度低下を抑えることができる。例えば、低温時に室内の暖房を行った場合、暖気が室内の上方（天井付近）に集まり易い傾向が知られているが、本発明によれば、開閉装置を閉鎖することで、屋根を介した熱の外部への拡散を抑えることができるので、天井付近の熱が逃げ難い構造とでき、室内の暖房効率を高めることができる。
【０００９】
このように本発明によれば、温度によって屋根通気層の役割を切り換えることができ、夏は涼しく、冬は暖かい屋内環境を実現することができる。また冷房効果および暖房効果を高めることができるので、高い省エネルギー効果を得ることができる。
【００１０】
また、太陽光の熱を効果的に外部に排出することができるので、断熱材上に施工される屋根材として、太陽光が当たることで高温に成り易い欠点があるものの、低コスト、軽量、高耐久性、高い施工性、そして高い意匠性といった優位性を備えた金属板を利用することができる。また、金属板を利用した屋根材においては、雨音の大きさが問題になるが、本発明においては、上述した断熱材の遮音効果により、屋根材に当たる雨音が屋内に伝わることを防止することができる。このため、金属板を屋根材に用いた場合でも室内で聞こえる雨音を問題とならないレベルに抑えることができる。
【００１１】
本発明は、既存の屋根構造に適用することもできるし、新築の家屋に対して適用することもできる。既存の屋根構造に適用する場合は、既存の屋根材や野地板を本発明の屋根下地材として利用することができる。この場合、既存の屋根構造をそのまま利用できるので、施工コストを低く抑えることができ、また工期を短縮することができる。
【００１２】
本発明を新築の家屋に適用する場合は、屋根下地材として、断熱材を利用することが望ましい。屋根下地材を断熱材とすることで、屋根に当たった太陽光による室温の上昇を抑える効果をさらに高めることができ、また外気温が低い場合における室内から屋根を介した熱放射をさらに抑えることができる。
【００１３】
断熱材は、板状に成型した発泡断熱材や繊維質断熱材を金属板によって挟んだ金属被覆構造のものが適している。発泡断熱材としては、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、イソシアヌレート、フェノール、ポリ塩化ビニル、炭酸カルシウム発泡体等を挙げることができる。また、繊維質断熱材としては、グラスウール等を挙げることができる。これらの中で、剛性、断熱性および透湿抵抗の特性が良好なポリスチレンの押し出し発泡材や、ポリウレタン板が好適である。
【００１４】
本発明の屋根構造は、棟とこの棟より低い位置にある軒先とを備え、前記棟には、前記屋根通気層と外部との通気を確保する換気棟を備え、開閉装置は、前記換気棟における前記通気の開閉を行う構成とすることが望ましい。この態様によれば、屋根通気層内の空気を屋根構造の最上部にある棟の部分から外部に排出することができる。このため、屋根通気層を利用して、屋根材に当たる太陽光の熱気を効果的に外部に排出することができる。
【００１５】
本発明の屋根構造において、軒先に屋根通気層に外気を導入するための外気導入口が配置されていることが望ましい。この態様によれば、より低い位置にある軒先から屋根通気層内に外気を導入し、それが太陽光の熱により暖められ、この暖められた空気が屋根の傾斜に沿って棟に向かって上昇する。そして、換気棟の換気機能により、外部に排出される。この換気構造は、暖められた空気が上昇する性質を効果的に利用できるので、強制換気ファン等を利用しなくても効率よく屋根通気層内の換気を行うことができる。
【００１６】
また、換気棟の通気構造を閉鎖した場合、屋根通気層の最も高い位置の通気部が閉鎖されるので、暖められた屋根通気層内の空気が外部に逃げにくい構造となる。つまり、低温時に換気棟の開閉装置を閉鎖することで、屋内の暖気によって屋根通気層内の空気が暖められても、屋根通気層の最上部が外部に対して閉鎖されているので、屋根通気層内の空気が外部に逃げず、屋根通気層を介した屋内の暖気の外部への流出を抑えることができる。
【００１７】
すなわち、上記の態様によれば、換気棟に配置された開閉装置を開とすることで、屋根通気層を屋根材に当たる太陽光の熱を外部に逃がす冷却層として機能させることができる。そして、開閉装置を閉とすることで、屋根通気層を屋内の暖気が外部に放熱されないようにする遮熱層として機能させることができる。つまり、夏季等の高温時には、太陽光によって屋内の温度が上昇しないように、軒先から外気を導入し、屋根通気層を通して、それを換気棟から排出させる。これにより、屋根通気層を冷却層として機能させる。一方において、冬季等の低温時には、換気棟の排気口を閉鎖することで、屋根通気層内の空気が暖められてもそれが外部に排出され難くする。これにより、屋根通気層の空気層を屋内から屋根を介しての放熱に対する遮熱層として機能させる。なお、屋根通気層と屋根材との間には、断熱材が配置されるので、この遮熱層としての機能を効果的に発揮させることができる。
【００１８】
上述した棟部に排気用の換気棟を配置し、軒先に吸気用の外気導入口を配置した態様において、外気導入口に内部への水の吹き込みを抑える水除け板が配置されることが望ましい。この態様によれば、軒先の導入口から屋根通気層内に雨水が吹き込むことを防止することができる。
【００１９】
本発明において、開閉装置は、温度変化によって膨張または収縮する材料を用いたアクチュエータにより駆動されることが望ましい。この態様によれば、電源が不要であり、また設定された温度あるいは所定の幅の温度域を閾値として、開閉を自動的に行うことができる。このような開閉装置としては、パラフィンワックスの熱膨張を利用した温度作動アクチュエータを利用することができる。パラフィンワックスを利用した温度作動アクチュエータは、パラフィンワックスの組成を調整することで、作動領域や閾値温度を０〜５０℃というような温度範囲において任意に設定することができる。このため、本発明の屋根構造を採用する環境、必要とされる特性、あるいはユーザーの要望等に応じて、開閉を行う条件を任意に設定することができる。
【００２０】
また、１４℃で開閉装置の開放が始まり、２５℃で完全解放状態になるといった作動する温度領域にある程度の幅を持たせることができるので、温度によっては、屋根通気層がある程度の換気機能を発揮し、しかも遮熱層としても機能する様な中間状態を実現させることもできる。このため、屋内温度の急激な変化を引き起こすことがなく、生活空間の快適性が損なわれることがない。したがって、春や秋、あるいは季節の変わり目においても外気温に応じて屋内温度を快適な温度にする機能を効果的に発揮させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、屋根表面と屋根下地材との間に屋根通気層を設け、屋根の棟部にこの屋根通気層の外部への開放または閉鎖を選択する開閉装置を設ける。そして、太陽光の熱による室内の温度上昇を抑えたい場合には、開閉装置を開放し、太陽光の熱により暖められた屋根通気層内の暖気を積極的に外部に放出させる。これにより太陽光による室内の温度上昇を抑えることができる。逆に室内の温度を外部に逃がしたくない場合は、開放装置を閉鎖し、屋根通気層内の空気が棟部から外部に逃げないようにする。こうすることで、外気温が低い場合における室内の温度低下を抑えることができる。このように本発明によれば、温度環境によって屋根通気層の役割を適宜使い分けることができる屋根構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（１） 第１の実施形態
（実施形態の構成）
以下、本発明を既存の屋根構造に適用した場合の例を説明する。図１は、実施形態の屋根構造の断面構造を示す概要図である。図１に示す屋根構造２０は、既存の屋根構造５０をベースに施工される。まず、既存の屋根構造５０について説明する。既存の屋根構造５０は、屋根用垂木５２を備え、その上に野地板５３が固定されている。また、屋根用垂木５２の端部は、梁５４に固定されている。野地板５３上には、屋根材５１が配置されている。屋根材５１は、例えばトタン製の屋根材やスレート瓦である。符号５６は、軒先であり、その側面に側板５７が設けられ、その下部には軒天井５８を備えている。また、符号５９は、家屋の外壁部である。この例においては、既存の屋根構造５０の内側（下側）が、室内または小屋裏５５となる。小屋裏というのは、部屋の天井と屋根との間の空間のことである。つまり、図示しない天井を別に設けた場合、符号５５の空間は小屋裏となり、屋根構造５０の裏側が天井となる場合は、符号５５の空間が室内となる。なお、図１においては、天井構造およびその細部、家屋内の細かい構造は図示省略されている。家屋の構造は、施工対象となる家屋のものをそのまま利用することができる。
【００２３】
図１に示す発明を利用した屋根構造２０においては、既存の屋根材５１の上に、軒先から棟方向に延在した通気用垂木２５が固定されている。通気用垂木２５の上には、板状の断熱材である断熱パネル２６が固定され、この断熱パネル２６の上に図示しない防水シートが配置され、さらにその上に屋根材である鋼板瓦２９が配置されている。断熱パネル２６は、板状に成型したポリスチレンの押し出し発泡材の両面を薄板金属で挟んだ構造を備えている。鋼板瓦は、瓦を模した鋼板である。屋根材は、鋼板瓦２９に限定されるものではなく、スレート瓦等屋根材として販売されているものを適宜選択することができる。断熱パネル２６は、鋼板瓦２９から伝わる熱と音を遮断し、また後述する屋根通気層２７の暖気が鋼板瓦２９を介して外部に流出することを防止する。
【００２４】
図２は、屋根構造２０の概要を示す一部破断斜視図である。図２に示されるように、複数の通気用垂木２５は、野地板５３を間に挟んで、屋根用垂木５２に釘や螺子によって固定されている。隣接する通気用垂木２５の間における断熱パネル２６と既存の屋根材５１とに挟まれた平たい空間が屋根通気層２７となっている。つまり、通気用垂木２５をスペーサとして、屋根通気層２７が設けられている。図１に示すように屋根通気層２７の軒先６１側には、外気導入口６２が設けられている。また、屋根通気層２７の棟側には、換気棟４０が配置されている。
【００２５】
図３は、軒先６１の部分の詳細を示す拡大図である。図３に示すように、軒先６１には、水切り６０が取り付けられている。水切り６０は、鋼板の板金加工、あるいはアルミニウム等の金属の押出加工によって成形されており、断面が概ね鉤型状であって、上板部６３および軒下板部６５と、その間を繋ぐ軒先板部６４とを備えている。また、軒先板部６４の下端には、軒先板部６４から延長して下方に突出する外側水切り片６６が設けられている。さらに、軒下板部６５から既存の家屋の軒下５６の方向に向かった先端には、下方に折れ曲がった内側水切り板６７が設けられている。
【００２６】
軒下板部６５の奥行き方向中間部には、軒下板部６５の面に対してほぼ直立し、かつ、長手方向に延びるリブ６８が設けられている。このリブ６８の軒先側には、長手方向に等間隔をおいて、複数の矩形状の外気導入口６２が設けられている。この外気導入口６２の上方は、リブ６８の根元部分から軒先側に向かって所定角度（例えば３０°前後）で斜めに立ち上がるように形成された水除け板６９によって覆われている。なお、外気導入口６２には、虫やゴミ等が当該水切り６０内に侵入することを防ぐための網が張られていると好ましい。また、上記水切り６０は、上板部６３が断熱パネル２６の端部上面に固定されている。この軒先構造によれば、雨水が水切り６０内に吹き込み難くすることができる。特に外気導入部６２から吹き込む雨水が水除け板６９に当たり、水切り６０内に雨水が吹き込むことが防止される。
【００２７】
図１に戻り、屋根通気層２７の棟側に設けられた換気棟４０について説明する。換気棟４０内には、開閉装置３１が配置されている。開閉装置３１は、屋根構造２０の棟部分の直下に配置され、屋根通気層２７と空気排出口３９との通気状態の開閉を制御する機能を備えている。図４は、開閉装置３１の詳細を示す斜視図である。図５は、図１における換気棟４０の詳細を示す拡大図である。図４および図５に示すように開閉装置３１は、細長い２枚の側板３２ａおよび３２ｂが４枚の矩形形状のスペーサ３３を介して対向して配置された構造を有している。各側板３２ａおよび３２ｂには、開閉装置３１の延在方向に向かって見て、略八の字形状に平板状の庇部３５が取り付けられている。開閉装置３１の中央には、アクチュエータ３４が配置されている。また、各スペーサ３３の中央には、軸孔が形成され、そこに回転軸３６が回転可能な状態で軸支持されている。回転軸３６には、平板状の部材であるダンパー３７が固定されている。図５には、回転軸３６の軸方向から見た回転軸３６に対するダンパー３７の取り付け状態が示されている。アクチュエータ３４と回転軸３６は、後述する駆動機構により連結され、アクチュエータの作動エレメントの直線移動が回転軸３６の回転力に変換されるようになっている。
【００２８】
図４に示すアクチュエータ３４は、パラフィンワックスの熱膨張を利用した温度作動型であり、環境の温度が設定温度を超えると、熱膨張が始まり、回転軸３６（図５参照）が回転し、それに伴いダンパー３７が回動する。このダンパー３７の回動により、開閉装置３１内を上下に抜ける経路が開または閉となる。この例においては、所定の温度を下回った場合に、アクチュエータ３４が作動せず、その際にはダンパー３７が閉鎖状態となるように設定されている。そして、所定の温度以上になった場合にアクチュエータ３４が作動し始め、それに伴いダンパー３７が閉鎖状態から回動し始め、開閉装置３１を介して屋根通気層２７が外部に解放されるように設定されている。なお、アクチュエータ３４は温度変化に対して所定の作動幅を有するので、上記の所定の温度をある程度超えた段階で、ダンパー３７が空気の流れる方向に対して平行になり、完全開放状態となる。このため、温度変化に対する熱膨張幅を調整することで、温度に対するダンパー３７の開放状態を調整することができる。なお、開放動作の閾値や温度変化に対する熱膨張幅の調整は、パラフィンワックスの組成を調整することで行うことができる。
【００２９】
次に、図５を用いて開閉装置３１の取り付け構造を説明する。開閉装置３１は、その庇部３５が、断熱パネル２６に固定される。また、この取り付け状態において、庇部３５は、開閉装置３１を通る以外の通気経路を塞ぐ遮蔽板としても機能する。すなわち、屋根通気層２７に繋がる空間３８と外部とを繋ぐ経路が、開閉装置３１内を介したものとなるように、開閉装置３１両側の隙間が庇部３５によって塞がれる。
【００３０】
次に、換気棟４０の構造について説明する。図５に示すように、換気棟４０の上部は、棟カバー部４１によって覆われている。棟カバー部４１は、例えば金属板によって構成され、断面形状が屋根構造２０の傾斜構造に沿った緩い逆くの字型の形状を有している。棟カバー部４１の下方には、所定の間隔をおいて水切り板４３が配置されている。水切り板４３は、棟カバー部４１と同じ傾斜とされている。棟カバー部４１と水切り板４３との間の空間が、空気排出経路４２となり、その出口が空気排出口３９となる。空気排出経路４２は、開閉装置３１の上部開口部に繋がっている。図５には、ダンパー３７が垂直の状態に回動し、開閉装置３１が開の状態が示されている。この状態においては、屋根通気層２７→開閉装置３１→空気排出経路４２の経路が繋がり、屋根通気層２７が外部（野外）に開放される。
【００３１】
換気棟４０の構造によれば、開閉装置３１の上部が棟カバー部４１によって覆われるので、図５に示すように開閉装置３１を開とした状態において雨が降っても、開閉装置３１から屋根通気層２７への雨水の浸入を防ぐことができる。また、棟カバー部４１は、屋根の傾斜に合わせて傾斜しているので、空気排出口３９から開閉装置３１への雨水の吹き込みを防止することができる。また、水切り板４３があることで、開閉装置３１の屋根構造への取り付け箇所が保護され、雨水の浸入による傷みを防止することができる。
【００３２】
図１に戻り、換気棟４０は、屋根構造２０の棟の延長方向全体の複数箇所に分散して配置される。勿論、換気棟４０を棟の延長方向全体に渡って配置してもよい。また、換気棟４０を棟の端から端まで存在させ、開閉装置３１を部分的に複数分散して配置してもよい。また、棟の長さが短い場合は、開閉装置３１を一つだけ配置してもよい。また、棟が傾斜している構造に換気棟４０を適用することもできる。
【００３３】
以上の構成において、屋根通気層２７の厚さ（屋根材５１と断熱パネル２６との間の距離）は、２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度とすることが望ましい。屋根通気層２７の厚さが、２０ｍｍ程度未満であると、屋根通気層２７の通気性が悪くなり、開閉装置３１の開動作時における換気機能（冷却機能）が低下する。また、開閉装置３１の閉動作時における屋根通気層２７の遮熱層としての機能が低下する。
【００３４】
また、屋根通気層２７の厚さが、４０ｍｍ程度を超えると、屋根通気層２７内での対流の影響が大きくなり、開閉装置３１の開動作時における外気導入口６２から空気排出口３９への空気の流通が悪くなり、屋根通気層２７の換気機能（冷却機能）が低下する。つまり、換気による冷却効果よりも対流による屋根通気層２７内での空気の循環の影響が大きくなる。このため、夏季晴天下における屋根通気層２７内の温度上昇が顕著になり、室内または小屋裏５５の温度上昇が大きくなる。
【００３５】
（屋根通気層の機能）
以下、開閉装置３１の動作による屋根通気層２７の機能について説明する。ここでは、図４に示す開閉装置３１のアクチュエータ３４が約１４℃で動作し始め、約２５℃でダンパー３７が全開（垂直）になるように設定されているとする。この作動温度の選択は、環境や本発明を適用する家屋の構造等に応じて、適宜選択することができる。ここでは、具体的な一例として、約１４℃で動作し始め、約２５℃でダンパー３７が全開（垂直）になるように設定した場合を説明する。
【００３６】
以下、具体的な一例を説明する。例えば、季節が冬季であり、外気温が５℃であるとする。この場合、図４に示すアクチュエータ３４は動作せず、図５に示すダンパー３７は水平な状態に維持される。この状態を図６に示す。図６は、開閉装置３１が閉鎖状態である場合を示す概念図である。この状態においては、屋根通気層２７と空気排出口３９とは繋がらず、換気棟４０の空気排出口３９から屋根通気層２７の空気が排出されない。このため、軒先の外気導入部６２から屋根通気層２７内に導入された空気が、換気棟４０の空気排出口３９から外部に抜けることはない。したがって、屋根通気層２７の空気が室内または小屋裏５５の暖気によって暖められても、それが換気棟４０から外部（野外）に排出されることはない。そのため、屋根通気層２７の空気層を遮熱層として機能させ、室内または小屋裏５５の暖気が屋根構造２０を介して外部に放出されないようにすることができる。またこの際、断熱パネル２６の断熱機能により、屋根通気層２７内の暖気が、鋼板瓦２９を介して外部に流出することが抑えられるので、屋根通気層２７の上述した遮熱層としての機能を効果的に発揮させることができる。このように、外気温が低い場合には、換気棟４０の換気機能が閉鎖状態となり、屋内の暖気が屋根から外部に逃げないようにすることができる。
【００３７】
そして、季節が夏であり、晴天時の外気温が３０℃であるとする。この場合、図４に示すアクチュエータ３４が動作し、ダンパー３７は垂直になる。この状態を図７に示す。図７は、開閉装置３１が開放状態である場合を示す概念図である。この状態においては、屋根通気層２７と空気排出口３９とが繋がり、空気排出口３９から屋根通気層２７内の空気が排出可能となる。このため、太陽光７１が屋根構造２０に当たり、屋根構造２０が暖められると、屋根通気層２７内の空気が暖められ、その暖められた空気（暖気）は、矢印７２ａで示されるように、換気棟４０の方向に向かって屋根の傾斜に沿って上昇する。換気棟４０に向かって上昇した暖気は、矢印７２ｂで示されるように、空気排出口３９から外部（野外）に放出される。この過程において、矢印７２ｃで示されるように、軒先の外気導入口６２から外気が導入され、それが屋根通気層２７に供給される。このサイクルが連続的に行われることで、鋼板瓦２９が受けた太陽光の熱が、換気棟４０から排出され、既存の屋根構造５０の加熱が防止される。換言すれば、屋根通気層２７を通気する外気による冷却効果が発揮され、太陽光７１により加熱された鋼板瓦２９から屋内に伝わろうとする熱が冷却される。このため、既存の屋根構造５０が特に断熱構造になっていなくても、太陽光による室内または小屋裏５５の温度上昇を抑えることができる。また、鋼板瓦２９の下側に断熱パネル２６が配置されているので、鋼板瓦２９が太陽光７１によって加熱されても、その熱が屋根通気層２７さらに既存の屋根構造５０に伝導されることが抑えられる。そのため、上記の換気機能との相乗効果により、太陽光による屋内の温度上昇を効果的に抑えることができる。このように、外気温が高い場合には、換気棟４０の換気機能が開放状態となり、屋根通気層２７に外気を循環させ、太陽光７１によって屋内の温度が上昇しないようにすることができる。
【００３８】
また、１４℃〜２５℃の中間的な温度においては、開閉装置３１の開放状態も中間的な状態となるので、温度に合わせた換気機能を得ることができる。この温度に合わせた換気機能は、アクチュエータ３４を駆動するパラフィンワックスの組成を調整することで任意に設定することができる。
【００３９】
（開閉装置の動作）
以下、開閉装置３１の動作の仕組みを説明する。図８は、図４に示す開閉装置３１が備えたアクチュエータ３４の動作の概要を示す概念図である。ここで、図８（Ａ）および（Ｂ）は、作動領域（例えば１４℃〜２５℃）を下回る低温時の状態（ダンパーが閉鎖の状態）を示す。また、図８（Ｃ）および（Ｄ）は、作動領域（例えば１４℃〜２５℃）を上回る高温時の状態（ダンパーが開放の状態）を示す。また、図８（Ａ）を右側面方向から見た状態が（Ｂ）に示され、図８（Ｃ）を右側面方向から見た状態が（Ｄ）に示されている。
【００４０】
アクチュエータ３４は、アクチュエータ本体８１、アクチュエータ本体８１に対して直線方向に出し入れされるように可動するピストン８２を備えている。アクチュエータ本体８１の内部には、パラフィンワックスが充填され、その膨張および収縮に応じてピストン８２がアクチュエータ本体８１から延びたり縮んだりする。ピストン８２には、リテーナ８３が固定されている。リテーナ８３の側面には、円柱状の係合部８４が突出し、この係合部８４は、円板形状のカム８５の溝部８５ａに緩く嵌め込まれている。また係合部８４は、カム８５の中心から偏心した位置において、溝８５ａに係合している。またカム８５には、板状のダンパー３７が固定され、カム８５の回転中心が回転軸３６とされている。カム８５が回転すると、ダンパー３７が回転軸３６を軸として回動し、図６の閉鎖状態、図７の開放状態あるいは両者の中間状態を得ることができる。
【００４１】
以下、図８用いて、各部の動きを説明する。図８（Ａ）および（Ｂ）に示す低温状態から温度が上昇し、動作領域の温度（１４℃）になると、アクチュエータ本体８１内のパラフィンワックスが膨張し始める。これに伴い、ピストン８２がアクチュエータ本体８１から上方に伸び始める。この動きに対応して、リテーナ８３が上昇する。リテーナ８３が上昇することで、係合部８４が溝８５ａ内を摺動しつつ上方に移動し、それに伴いカム８５が回転軸３６を軸として反時計回り方向に回転する。このカム８５の回転により、水平状態にあるダンパー３７が反時計回りに回動する。温度が更に上昇し、２５℃になると、図８（Ａ）および（Ｂ）に示す状態からダンパー３７が９０°回動し、図８（Ｃ）および（Ｄ）に示す状態となる。この状態が完全開放状態である。
【００４２】
図８（Ｃ）および（Ｄ）に示す状態において、温度が低下し始め、２５℃を下回ると、アクチュエータ本体８１内のパラフィンが収縮し始める。そして、上述した動きと逆の動きが発生し、係合部８４が下降し、それに伴いカム８５が（Ｄ）に示す状態から時計回りに回転し始める。その結果、ダンパー３７も同様に時計回りに回動し始め、温度が１４℃を下回った段階で図８（Ａ）および（Ｂ）に示す状態に戻る。つまり、完全閉鎖状態に戻る。
【００４３】
このように、設定された温度範囲において、アクチュエータ本体８１内のパラフィンワックスが温度変化に応じて膨張または収縮し、それによって、ピストン８２の出し入れが行われる。そして、ピストン８２の動きが、リテーナ８３の係合部８４とカム８５の機能により、カム８５の回転運動に変換され、ダンパー３７が回動する。そしてこのダンパー３７の回動により、図１や図５に示す開閉装置３１の開閉操作が行われる。
【００４４】
（実施形態の優位性）
以上説明した本発明を利用した実施形態によれば、環境の温度に応じて、換気棟４０の開閉が自動的に操作され、夏季における屋内温度の上昇、あるいは冬季における屋内温度の低下を効果的に抑えることができる。また、アクチュエータ３４は、燃料や電源を必要としないので、メンテナンスフリーで電力コストや維持コストが必要とされない。さらに、アクチュエータ３４が動作する温度範囲は、任意に設定することが可能であるので、設置環境やユーザーの要望等に基づいて、温度に対する動作範囲を任意に調整することができる。
【００４５】
図１に示す構造は、既存の屋根構造５０をそのまま利用することができるので、低コストで実現することができる。また、既存の屋根構造５０を解体する必要がないので、工事期間中も家屋をそのまま利用することができ、住人への負担を最小限に抑えることができる。また、図１には誇張して記載されているが、既存の屋根構造５０をベースに設けられる本発明を利用した屋根構造２０の厚み寸法は、目立たない程度にすることができる。このため、リフォーム後の屋根の構造に違和感が発生しない。
【００４６】
また、断熱パネル２６を鋼板瓦２９の下に配置しているので、鋼板瓦２９から屋内に伝わろうとする熱と音がそこで遮断される。このため、太陽光の熱の遮断に加えて、雨音が屋内に伝わることも防止される。このため、屋根材として、低コスト、軽量、高耐久性、高い施工性、そして高い意匠性といった優位性を備えた鋼板瓦２９を利用することができる。また、鋼板瓦２９および断熱パネル２６は、軽量であるので、既存の屋根構造５０に加わる重量負担を小さくすることができる。このため、リフォームの対象となる建物の耐久性や耐震性が低下することがない。
【００４７】
（実証試験結果）
以下、開閉装置３１の効果を確認するための実証試験について説明する。実証試験は、図１に示す屋根構造の家屋を３棟用意して行った。ここで、第１の試験家屋は、開閉装置３１を閉鎖したものとし、第２の試験家屋は開閉装置３１を開放したものとし、第３の試験家屋は、図１に示す換気システムを配置していない通常のコロニアル屋根とした。また、これら試験家屋において、符号５５の空間がそのまま室内となる構造とし、各室内の容積および内装等の構造は同じとした。なお、試験環境は、試験期間：２日（２昼夜）、試験期間中における平均気温７℃、最低気温：−１℃、最高気温：１１℃、天候：概ね晴天であった。
【００４８】
この実証試験においては、符号５５で示される各室内に同じ電気暖房装置を配置し、室内の温度が常に１８℃になるように電気暖房装置の設定を行った。そして、試験期間中における電気暖房装置の消費電力を計測した。その結果、第２の試験家屋におけるエアコン消費電力を１００％とすると、第１の試験家屋におけるエアコン消費電力は８６％であり、第３の試験家屋におけるエアコン消費電力は９５％であった。
【００４９】
この試験結果より、日本の太平洋沿岸における一般的な冬季の環境において、図１に示す屋根構造は、開閉装置３１を常に閉とすることで、それを開とした場合に比較して、暖房電力を１４％削減できることが判明した。また、通常のコロニアル屋根構造に比較しても暖房効果を高め、暖房電力を５％削減できることが判明した。この試験結果から、棟部分に開閉装置を配置し、低温時にそれを閉鎖する構成が、暖気を野外に逃がさないようにする為に有効であることが分かる。つまり、屋根通気層２７が遮熱層として機能していることが分かる。
【００５０】
（第１の実施形態の変形）
屋根材５１が通常の瓦（粘土瓦）である場合は、野地板５３を残して屋根材５１を取り除く。そして、野地板５３上に新規に通気用垂木２５を取り付け、その上に断熱パネル２６を固定する。この場合、野地板５３が本発明における屋根下地材となる。またこの際、野地板５３上に断熱パネルを配置し、その上に通気用垂木２５を取り付けることで、屋根通気層２７と室内または小屋裏５５との間における断熱性および遮音性を高めてもよい。
【００５１】
（２） 第２の実施形態
本発明は、新築の家屋に適用することもできる。本発明を新築の家屋に適用する場合は、屋根を設ける作業において、通常の野地板を設けた段階で、その上に断熱パネルを施工する。そして、この断熱パネルを屋根下地材として、図１に示すのと同様な屋根構造を施工すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、住宅等の屋根に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】発明を利用した屋根構造の断面構造を示す概念図である。
【図２】発明を利用した屋根構造の概要を示す一部破断斜視図である。
【図３】発明を利用した屋根構造の軒先部分の断面構造を拡大した概念図である。
【図４】開閉装置の概要を示す斜視図である。
【図５】発明を利用した屋根構造の棟部分の断面構造を拡大した概念図である。
【図６】開閉装置が閉の状態を示す概念図である。
【図７】開閉装置が開の状態を示す概念図である。
【図８】開閉装置を動かす駆動機構の動作を説明する概念図である。
【符号の説明】
【００５４】
２０…発明を利用した屋根構造、２５…通気用垂木、２６…断熱パネル、２７…屋根通気層、２９…鋼板瓦、３１…開閉装置、３２ａ…側板、３２ｂ…側板、３３…スペーサ、３４…アクチュエータ、３５…庇部、３６…回転軸、３７…ダンパー、３８…屋根通気層に繋がる空間、３９…空気排出口、４０…換気棟、４１…棟カバー部、４２…空気排出経路、４３…水切り板、５０…既存の屋根構造、５１…屋根材、５２…屋根用垂木、５３…野地板、５４…梁、５５…室内または小屋裏、５６…軒先、５７…側板、５８…軒天井、５９…外壁部、６０…水切り、６１…軒先、６２…外気導入口、６３…上板部、６４…軒先板部、６５…軒下板部、６６…外側水切り片、６７…内側水切り板、６８…リブ、６９…水除け板、７１…太陽光、８１…アクチュエータ本体、８２…ピストン、８３…リテーナ、８４…係合部、８５…カム、８５ａ…カムの溝部。
【図１】
2007285029.tif 000003
【図２】
2007285029.tif 000004
【図３】
2007285029.tif 000005
【図４】
2007285029.tif 000006
【図５】
2007285029.tif 000007
【図６】
2007285029.tif 000008
【図７】
2007285029.tif 000009
【図８】
2007285029.tif 000010