(57)【要約】【課題】  建造物の外壁パネルと屋根パネルの空気流通層を連通することにより建造物全体に空気を循環させる充分な力を得ることを可能とする建造物内空気流通機構を提供する。【解決手段】  外壁空気流通層が設けられた外壁パネルと、屋根空気流通層が設けられた屋根パネルと、からなる建造物内空気流通機構であって、屋根空気流通層は、空気流入口と空気流通路と空気排出口とからなり、外壁パネルおよび屋根パネルは、夫々の空気流通層が一の連通路を形成するように、外壁空気流通層の上端開口と空気流入口とを密封接続するとともに、空気流入路は棟側へ傾斜角を設けて設置し、空気排出路は棟側へ傾斜角を設けて小屋裏側に向けて設置した構成である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に下端から上端まで貫通する空間となる外壁空気流通層が設けられた外壁パネルと、内部に軒先側から棟側に向けて貫通する空間となる屋根空気流通層が設けられた屋根パネルと、からなる建造物内空気流通機構において、
前記屋根空気流通層は、小屋裏側から野地板側に向けて開口する空気流入口と、該空気流入口に連結し野地板に沿って棟側に向けて貫通する空気流通路と、該空気流通路に連結し野地板側から小屋裏側へ向けて開口する空気排出口と、からなり、
前記外壁パネルおよび前記屋根パネルは、夫々の空気流通層が一の連通路を形成するように、前記外壁空気流通層の上端開口と前記空気流入口とを密封接続するとともに、前記空気流入口から前記空気流通路に連結する空気流入路は棟側へ傾斜角を設けて野地板側に向けて設置し、前記空気流通路から前記空気排出口へ連結する空気排出路は棟側へ傾斜角を設けて小屋裏側に向けて設置したことを特徴とする建造物内空気流通機構。
【請求項２】
前記建造物内空気流通機構は、
前記外壁パネルおよび前記屋根パネルへの太陽光照射により、外壁空気流通層内および屋根空気流通層内に上昇気流が発生した際に、空気が各空気流通層を上昇して屋根パネル上部へ達した場合に屋根空気流通層内から小屋裏内へ素早く排出することによって建造物全体の空気循環を促進することを特徴とする請求項１記載の建造物内空気流通機構。
【請求項３】
前記屋根空気流通層は、
野地板の棟側上方を鋭角とする軒先側に設置される第一ボードと、前記野地板の軒先側上方を鋭角とする棟側に設置される第二ボードと、前記第一ボードおよび前記第二ボードのそれぞれの傾斜面と平行となる面を有する断面台形の角柱体からなる第三ボートと、からなり、
前記第一ボードおよび前記第二ボードと前記第三ボードとの間にスペースを設けて配置して空気流入路および空気排出路を形成するとともに、前記第三ボードと野地板との間に空間を設けて、前記屋根空気流通層を形成することを特徴とする請求項１記載の建造物内空気流通機構。
【請求項４】
前記第一ボードおよび前記第二ボードおよび前記第三ボードは、断熱性を有する断熱ボードからなることを特徴とする請求項３記載の建造物内空気流通機構。
【請求項５】
前記断熱ボードは、発泡スチロール、ポリウレタン樹脂、高発泡ポリエチレン、発泡ガラスより選ばれた一の樹脂により形成されていることを特徴とする請求項４記載の建造物内空気流通機構。
【請求項６】
前記屋根パネルは、太陽光の照射により屋根空気流通層内の温度を上げるため、野地板側に屋根空気流通層へ太陽光を通す透光材からなる窓状の集熱パネルを設けたことを特徴とする請求項１記載の建造物内空気流通機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建造物の壁面および屋根に設置する建造物内空気流通機構に関し、建造物の外壁パネルと屋根パネルの内部に空気を通すとともに、外壁パネルと屋根パネルの空気流通層を連通することにより建造物全体に空気を自然に循環させるための建造物内空気流通機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建造物内の空調設備に供される機器として、夏季はクーラー等の冷房装置が広く使用されており、冬季はエアコン、石油・電気ストーブ、ガスヒーター等の暖房装置が広く一般的に使用されている。また、近年では、建造物内全体の温度や湿度等を自動的に管理するとともに冷暖房機器を自動制御して、建造物内の空調を一元管理する居住空間の快適性および経済性を追求したシステムが多数開発され普及している。
【０００３】
このような各機器は、例えば、エアコン等は電気を使用し、ストーブは灯油を使用し、床下暖房は電気またはガスを利用しており、何れもエネルギー源を必ず必要とするものある。空調一元管理システム自体も電気を利用しないと効率の良い空調管理の作動は不可能であり、エネルギー源が遮断された場合は、これら機器の使用が不能となるという問題がある。このような現状の中、環境に配慮した省エネ型の建造物内の空調設備に関する技術が求められ、近年では、電気等のエネルギーを用いない空調が注目されつつある。
【０００４】
本発明の出願人は、特許第３１７９３３号（特開平１０−３２５５８５号）および特許第４９４７７４６号（特開２０１２−２１９４７６号）の特許権者である。ここでは、建造物内に２重壁による空気を流通させる空間を設け、外部から太陽光が加熱することにより外壁面が自然に暖められ、または、冷却されることにより空気が循環始動する構造が開示されており、これを促進・加速することにより建造物内における暖房または冷房に積極的に利用・加担し、暖冷房に消費される燃料を削減し、自然に対する負荷を軽減する技術が開示されている。
【０００５】
これらの技術では、太陽光エネルギーを利用した建造物内の空気循環機構を構成することが可能となるが、建造物全体に空気を流通循環させる構造としては必ずしも十分とは言えなかった。特に、基本的に壁面と屋根とで個別の空気流通層を形成しているため、空気を建造物内の循環させる力を得るには、必ずしも効率的とは言えず、仮に現状の構造で壁面と屋根に形成される空気流通層を連通させたとしても、建造物内に空気を循環流通させる充分な力を得ることができるとまでは言えなかった。
【０００６】
また、建造物の壁面を構成するための技術として、特開２０１４−１７７８０５号公報が存在する。ここでは、野地合板と断熱材とを接合して一体化し、それらの間に通気層を設け、通気層の内底面に金属薄膜を貼着して熱線反射層を設けることにより、通気層の内底面に遮熱性を付与する技術や、断熱材を透湿比抵抗が低い多孔質材とするとともに、熱線反射層に複数の孔を設けることで、通気層の内部への透湿性を付与する技術が開示されている。これにより、透湿性能と通気性能を維持しつつ遮熱性能を確保することが可能となり、更に、屋根パネルの製造と施工に係る手間の簡易化や短時間化を図ることができる旨が示唆されている。
【０００７】
この技術によれば、透湿性能と通気性能を維持しつつ遮熱性能を高めた屋根パネルを製造することが可能となると考えられるが、空気を建物全体に流通させるという点においては、壁面と屋根を連通することを想定していない構造であるため、不十分であった。また、密封性を確保する製造方法としては不十分と言わざるを得ず、パネル内を空気が絶えず流通する空気流通層を有する建造物の外壁パネルではなかった。
【０００８】
自然に負荷を与えることのない建造物への居住を希望する人は増加しており、このような要望に対応した高品質な建造物を効率よく製造することが求められており、上記のような問題点を解消した建造物内空気流通機構の開発が待たれていた。
【特許文献１】特開平１０−３２５５８５号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１９４７６号公報
【特許文献３】特開２０１４−１７７８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するため、建造物の壁面および屋根に設置する建造物内空気流通機構であって、建造物の外壁パネルと屋根パネルの内部に空気を通すとともに、外壁パネルと屋根パネルの空気流通層を連通することにより、建造物全体に空気を循環させる充分な力を得ることが出来る建造物内空気流通機構を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために本発明に係る建造物内空気流通機構は、内部に下端から上端まで貫通する空間となる外壁空気流通層が設けられた外壁パネルと、内部に軒先側から棟側に向けて貫通する空間となる屋根空気流通層が設けられた屋根パネルと、からなる建造物内空気流通機構であって、前記屋根空気流通層は、小屋裏側から野地板側に向けて開口する空気流入口と、該空気流入口に連結し野地板に沿って棟側に向けて貫通する空気流通路と、該空気流通路に連結し野地板側から小屋裏側へ向けて開口する空気排出口と、からなり、前記外壁パネルおよび前記屋根パネルは、夫々の空気流通層が一の連通路を形成するように、前記外壁空気流通層の上端開口と前記空気流入口とを密封接続するとともに、前記空気流入口から前記空気流通路に連結する空気流入路は棟側へ傾斜角を設けて野地板側に向けて設置し、前記空気流通路から前記空気排出口へ連結する空気排出路は棟側へ傾斜角を設けて小屋裏側に向けて設置した構成である。
【００１１】
また、前記建造物内空気流通機構は、前記外壁パネルおよび前記屋根パネルへの太陽光照射により、外壁空気流通層内および屋根空気流通層内に上昇気流が発生した際に、空気が各空気流通層を上昇して屋根パネル上部へ達した場合に屋根空気流通層内から小屋裏内へ素早く排出することによって建造物全体の空気循環を促進する構成である。
【００１２】
また、前記屋根空気流通層は、野地板の棟側上方を鋭角とする軒先側に設置される第一ボードと、前記野地板の軒先側上方を鋭角とする棟側に設置される第二ボードと、前記第一ボードおよび前記第二ボードのそれぞれの傾斜面と平行となる面を有する断面台形の角柱体からなる第三ボートと、からなり、前記第一ボードおよび前記第二ボードと前記第三ボードとの間にスペースを設けて配置して空気流入路および空気排出路を形成するとともに、前記第三ボードと野地板との間に空間を設けて、前記屋根空気流通層を形成する構成である。
【００１３】
また、前記第一ボードおよび前記第二ボードおよび前記第三ボードは、断熱性を有する断熱ボードからなる構成である。
また、前記断熱ボードは、発泡スチロール、ポリウレタン樹脂、高発泡ポリエチレン、発泡ガラスより選ばれた一の樹脂により形成されている構成である。
更に、前記屋根パネルは、太陽光の照射により屋根空気流通層内の温度を上げるため、野地板側に屋根空気流通層へ太陽光を通す透光材からなる窓状の集熱パネルを設けた構成でもある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、上記詳述した通りの構成であるので、以下のような効果を奏する。
１．屋根パネル側に空気流入口と空気流通路と空気排出口とを設けたため、外壁パネルの空気流通層（外壁空気流通層）と屋根パネルの空気流通層（屋根空気流通層）が連結可能となる。また、屋根空気流通層の空気流入路を棟側へ傾斜角を設けて野地板側に向けて設置したため、外壁空気流通層と屋根空気流通層の連結時に外壁空気流通層から上昇して来た空気を屋根空気流通層へスムーズに流入しやすくなる。
【００１５】
２．空気排出路を棟側へ傾斜角を設けて小屋裏側に向けて設置したため、小屋裏内へ容易に素早く排出することができ、建造物全体の空気循環を促進することが可能となる。
３．屋根空気流通層が軒先側に設置される第一ボードと棟側に設置される第二ボードと断面台形の角柱体からなる第三ボートとからなる構成としたため、屋根空気流通層を３つのボードの組み合わせによって容易に形成することが可能となる。
【００１６】
４．第一ボード、第二ボードおよび第三ボードを断熱ボードで構成したため、断熱効果を有する屋根空気流通層からなる建造物内空気流通機構を構成する事が出来る。
５．断熱ボードの材質を発泡スチロール、ポリウレタン樹脂、高発泡ポリエチレン、発泡ガラス等としたため、保温・断熱効果に優れた空気流通パネルとすることが可能となる。
６．野地板に、屋根空気流通層に太陽光を通す窓状の集熱パネルを設けたため、屋根空気流通層内に直接太陽光が照射する事となり、太陽光エネルギーによる熱を効率的に屋根空気流通層内に導入することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る建造物内空気流通機構を、図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る建造物内空気流通機構の断面図であり、図２は、屋根空気流通層の断面図である。図３は、建造物内空気流通機構を組み込んだ建造物の分解斜視図であり、図４は、窓状の集熱パネルを設けた屋根空気流通層の断面図である。
【００１８】
本発明の建造物内空気流通機構１は、図１に示すように、外壁空気流通層１００が設けられた外壁パネル１０と、屋根空気流通層２００が設けられた屋根パネル２０とからなり、外壁空気流通層１００内および屋根空気流通層２００内を空気が流通することにより、建造物２内に空気を循環流通させて室内の温度を制御する構成である。
【００１９】
外壁空気流通層１００は、外壁パネル１０の内部に設けられる空間であり、外壁パネル１０内部の下端から上端まで貫通する空間によって構成されている。この部分を空気が上昇して、屋根パネル２０の屋根空気流通層２００へ流入する構成である。
【００２０】
本実施例では、外壁パネル１０は太陽光に照射されることにより温められ、外壁空気流通層１００内に上昇気流が生じる。図３に示すように、外壁パネル１０の下部の建造物２内部側には床下３の空気を取り込む流入口１２０が設けられており、この部分から一年を通して略一定の温度を保つ床下３の空気が外壁空気流通層１００内に吸い上げられる。その後上昇気流によって屋根パネル２０の屋根空気流通層２００へ流入する。
【００２１】
屋根空気流通層２００は、屋根パネル２０の内部に設けられる空間であり、軒先側２１ａから棟側２１ｂに向けて貫通する空間によって構成されている。この部分に外壁空気流通層１００内を上昇した空気（上昇気流）が軒先側２１ａから流入し、棟側２１ｂに設けられた開口（空気排出口２３０）から小屋裏４内に排出される。この一連の空気流通により建造物２内部の空気が流通循環する力が得られる構成となっており、この力を利用して床下３の一定温度からなる空気が建造物２全体に流通することとなる。
【００２２】
屋根空気流通層２００には、図１および図２に示すように、空気流入口２１０と、空気流通路２２０と、空気排出口２３０が設けられている。空気流入口２１０は、屋根パネル２０の小屋裏４側に開設される開口であり、本実施例では、小屋裏４側から野地板５側に向けて開口している。この構成とすることにより、図１に示すように、屋根パネル２０が設置された際に、外壁空気流通層１００と屋根空気流通層２００とを空気流入口２１０を介して容易に接続することが可能となり、外壁空気流通層１００を上昇する空気（上昇気流）を屋根空気流通層２００に流入させることが可能となる。
【００２３】
空気流通路２２０は、空気流入口２１０から流入した空気（上昇気流）を棟側２１ｂに上昇流通させるための空気の通路であり、本実施例では、野地板５に沿って棟側２１ｂに向けて貫通する構成となっている。空気流通路２２０は、更に上昇気流を生じさせる働きもつ。空気流通路２２０は、図２に示すように、屋根パネル２０の野地板５側に設けられるため、太陽光が屋根を照射することによって生じる熱を受けやすい。このため、空気流通路２２０においても、上昇気流が発生することになり、建造物２内に空気を流通させるための動力を自然界から得ることが可能となる。
【００２４】
空気排出口２３０は、屋根パネル２０の小屋裏４側に穿設される開口であり、本実施例では、空気流通路２２０に連結し、野地板５側から小屋裏４側に向けて開口している。この構成とすることにより、図１に示すように、屋根パネル２０が設置された際に、屋根空気流通層２００内を上昇する空気を小屋裏４内へ効率的に排出することが可能となる。
【００２５】
外壁パネル１０と屋根パネル２０は、図１に示すように、外壁空気流通層１００の上端の開口１１０と空気流入口２１０とが密封接続した構造となっている。この構造とすることにより、外壁空気流通層１００と屋根空気流通層２００とが一の連通路を形成することが可能となる。本実施例では、空気流入口２１０と開口１１０が揃うように屋根パネル２０に屋根空気流通層２００を予め装備しておき、建物を建築する際はモジュール化された外壁パネル１０や屋根パネル２０を組み立てるだけで連通した空気流通層が形成される構成となっている。空気流入口２１０と開口１１０は、連通する際にコーキング等を隙間に充填する構成である。この構成とすることにより、容易に建造物内空気流通機構１を構築することが可能になるとともに、各空気流通層の気密性を上げることが可能となる。
【００２６】
また、屋根空気流通層２００に設けられる空気流入路２１１は、図１に示すように、棟側２１ｂへ傾斜角を設けて、野地板５側に向けて設置する構成である。空気流入路２１１は、空気流入口２１０から空気流通路２２０に連結する空気の流通路である。この構成とすることにより、図１に示すように、屋根パネル２０が設置された際に、角度が付された空気流入口２１０は垂直に近い角度となり、垂直に設けられる外壁空気流通層１００を上昇する空気（上昇気流）が流入する際に、対流や逆流が生じることなく、スムーズに屋根空気流通層２００に流入させることが可能となる。
【００２７】
また、屋根空気流通層２００に設けられる空気排出路２３１は、図１に示すように、棟側２１ｂへ傾斜角を設けて小屋裏４側に向けて設置する構成である。空気排出路２３１は、空気流通路２２０から空気排出口２３０へ連結する空気の流通路である。この構成とすることにより、屋根パネル２０が設置された際に、角度が付された空気排出口２３０は水平に近い角度となり、小屋裏４内へ空気を排出する際に、逆流を生じさせることなくスムーズに排出することが可能となる。
【００２８】
本発明に係る建造物内空気流通機構１は、本実施例では、建物の南側（太陽光に照射される側）の外壁および屋根に連通するように構築される。建造物２に設置された外壁パネル１０および屋根パネル２０に対して太陽光が照射することにより、外壁空気流通層１００内および屋根空気流通層２００内の空間にある空気が温められ、これに伴い各流通層内に上昇気流が発生する。この発生した上昇気流により、空気が各空気流通層を上昇して最終的に屋根パネル２０の上部へ達した場合に、屋根空気流通層２００の空気排出口２３０から小屋裏４内へ素早く空気が排出される。これにより、建造物２全体の空気循環が促進されることとなる。
【００２９】
屋根空気流通層２００は、図２に示すように、第一ボード２４０と第二ボード２５０と第三ボード２６０を組み合わせ、それぞれの間に空間を形成することによって構成されている。第一ボード２４０は、断面が野地板５の棟側２１ｂの上方を鋭角とする台形のブロック体からなり、屋根パネル２０内部の軒先側２１ａに設置される。第二ボード２５０は、断面が野地板５の軒先側２１ａの上方を鋭角とする台形のブロック体からなり、屋根パネル２０内部の棟側２１ｂに設置される。また、第三ボード２６０は、断面台形の角柱体からなり、第一ボード２４０および第二ボード２５０に形成されている傾斜面に平行となる面を軒先側２１ａと棟側２１ｂにそれぞれ有する構成となっている。
【００３０】
第一ボード２４０と第二ボード２５０と第三ボード２６０は、図２に示すように、第一ボード２４０の傾斜面と第三ボード２６０の傾斜面、および第二ボード２５０の傾斜面と第三ボード２６０の傾斜面が、それぞれ平行となるように配置し、第一ボード２４０および第二ボード２５０と第三ボード２６０との間にスペースを設けて配置する構成となっている。第一ボード２４０および第二ボード２５０は平行に設置される野地板５と小屋裏側ボード６に密着設置されており、第三ボード２６０は小屋裏側ボード６に密着設置されるとともに野地板５との間には空間が設けられている。
【００３１】
この構造とすることにより、屋根パネル２０に空気流入路２１１および空気排出路２３１が形成されるとともに、第三ボード２６０と野地板５との間に設けられた空間が空気流通路２２０を形成し、一連の屋根空気流通層２００を形成することが可能となる。なお、小屋裏側ボード６の空気流入路２１１および空気排出路２３１端部が接する部分は開口が設けられ、それぞれ空気流入口２１０および空気排出口２３０が形成される構成である。この構造とすることにより、容易に屋根空気流通層２００が形成された屋根パネル２０を構築することが可能となるとともに、屋根空気流通層２００の充分な気密性を確保する事が可能となった。
【００３２】
なお、外壁空気流通層１００および屋根空気流通層２００は、熱せられると上昇気流が生ずる程度の幅で構成されれば良いが、上昇した空気が内部で渦動滞留を引き起こしたり、または逆流することを防ぐため、その幅は２５ｍｍ前後であることが望ましい。従って、本実施例では、外壁空気流通層１００および屋根空気流通層２００の幅は約２５ｍｍとなるように構成されている。但し、その幅は建築物の全体の大きさにより、２５ｍｍに限定されるものではない。
【００３３】
第一ボード２４０と第二ボード２５０と第三ボード２６０は、断熱性を有する断熱ボードからなる構成である。断熱ボードは断熱材であり、本実施例では、発泡スチロール、ポリウレタン樹脂、高発泡ポリエチレン、発泡ガラス等の樹脂により形成することが可能である。本実施例では、断熱ボードの材質に発泡スチロールを使用しているが、これに限定されることはなく、ポリウレタン樹脂、高発泡ポリエチレン、発泡ガラスを適宜選択して使用する事が可能である。
【００３４】
屋根パネル２０は、本実施例では、図４に示すように、野地板５側に屋根空気流通層２００へ太陽光を通すための透光性を有する素材からなる窓状の集熱パネル２７０を設けた構成となっている。この構成とすることにより、屋根空気流通層２００内に直接太陽光が照射し、太陽光エネルギーによる熱を効率的に屋根空気流通層２００内に導入することが可能となり、屋根空気流通層２００内の温度を上げて強力な上昇気流を発生することが可能となる。なお、集熱パネル２７０は、アクリルやガラスなど、透光性を有する材質を適宜選択して使用することが可能である。また、ペアガラスを用いる事により、外気温の影響を抑えつつ太陽光エネルギーを屋根空気流通層２００内に導入することが可能となる。
【００３５】
以上の構成とすることより、断熱効果に優れた外壁パネル１０および屋根パネル２０からなる空建造物内空気流通機構１を構成する事が可能となり、自然界の熱を利用した建造物内の空気流通を促進し利用して冷暖房を行う事が可能となる。すなわち、図３に示すように、外壁部分に設置されている外壁パネル１０の外壁空気流通層１００と屋根部分に設置されている屋根パネル２０の屋根空気流通層２２０の内部空間の空気は、太陽光が照射されない状況では滞留状態で均衡が保たれて動かないが、太陽光が照射されるとそれぞれ内部空間の空気が熱せられ、各空気流通層内部に上昇気流が発生し、下部から上部に向けて空気の流れが生じることとなる。この上昇気流が建造物内の空気流通の原動力となる仕組みである。
【００３６】
夏場においては、上昇気流による建造物内の空気流通によって、室内の熱気および湿気が屋根上部に設けられた開口から建造物外へ排出される。これにより、室内は快適に保たれる。また、冬場においては、上昇気流とともに温められた空気が室内へ導入される。これにより、空気の対流が活発になって暖かい空気が室内に流入するため室内は快適に保たれる事となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る建造物内空気流通機構の断面図
【図２】屋根空気流通層の断面図
【図３】建造物内空気流通機構を組み込んだ建造物の分解斜視図
【図４】集熱パネルを設けた屋根空気流通層の断面図
【符号の説明】
【００３８】
１    建造物内空気流通機構
２    建造物
３    床下
４    小屋裏
５    野地板
６    小屋裏側ボード
１０    外壁パネル
２０    屋根パネル
２１ａ    軒先側
２１ｂ    棟側
１００    外壁空気流通層
１１０    開口
１２０    流入口
２００    屋根空気流通層
２１０    空気流入口
２１１    空気流入路
２２０    空気流通路
２３０    空気排出口
２３１    空気排出路
２４０    第一ボード
２５０    第二ボード
２６０    第三ボード
２７０    集熱パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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