JP4855231B2 - 屋根の遮熱システム - Google Patents

Description

本発明は、気化熱による放熱作用を利用しつつさらに温度上昇の抑制効果を向上することが可能であり、施工性も良好な屋根の遮熱システムに関する。

この種の背景技術としては、特許文献１が知られている。特許文献１は、表面が多数の微小孔により吸水性を有し、この微小孔が内部と連通していて、表面から吸水された水を内部に保水可能にした屋根材と、この屋根材と防水材の間の空隙と、屋根材表面に水をまく散水手段とから構成され、屋根材による気化熱で放熱を確保し、空隙により断熱作用を確保し、散水手段により屋根材による放熱作用を維持するようにしている。
特許第３７８２５５３号公報

ところで、背景技術にあっては、気化熱による放熱で屋根の温度上昇を抑制し、かつまたそのために散水するようにしているけれども、屋根材自体が日射等で相当高い温度に加熱されると、散水を継続して気化熱による放熱作用を維持しても、若干の温度降下は得られるものの依然として屋根材は高い温度を保つこととなり、そのため屋根の温度上昇を効果的に抑制することができないとともに、多量の散水が必要となって、ランニングコストが嵩むという課題があった。

また、放熱性能を有する屋根材は瓦相当であり、当該屋根材を屋根に多数敷き並べることで構成されるものであることから、施工性が良くないという課題もあった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、気化熱による放熱作用を利用しつつさらに温度上昇の抑制効果を向上することが可能であり、施工性も良好な屋根の遮熱システムを提供することを目的とする。

本発明にかかる屋根の遮熱システムは、シート状の保水材を屋根材の上に、通風層を形成しつつ設置するとともに、上記保水材へ水撒きする散水手段を備え、上記保水材が、遮光性および透水性を有する保水シート材と、不燃性であってかつ保水シート材よりも透水性の低い難透水性シート材とを重ね合わせ、これらシート材を通水・通気可能に接合する接合手段で一体化して構成されることを特徴とする。

前記保水材には、前記通風層に連通する通風孔が形成されることを特徴とする。

前記保水材は取付部材を介して、前記屋根材に着脱自在に取り付けられることを特徴とする。

前記保水シート材には、熱反射塗料層が形成されることを特徴とする。

本発明にかかる屋根の遮熱システムにあっては、気化熱による放熱作用を利用しつつさらに温度上昇の抑制効果を向上することができるとともに、良好な施工性を確保することができる。

以下に、本発明にかかる屋根の遮熱システムの好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる屋根の遮熱システムは、図１および図２に示すように、屋根１上に設けられる。本実施形態にあっては、屋根１は、山部２ａと谷部２ｂとが交互に連続する金属製の折板屋根材２で構成される。折板屋根材２の複数の山部２ａには、断面コ字状の取付部材３が適宜に配設される。図示例にあっては、取付部材３は、山部２ａ一つおきに、当該山部２ａの長さ方向に等間隔で配列されて、折板屋根材２上に碁盤の目状に配設されている。

これら取付部材３は、背部３ａを上にすることで下方に位置する一対の先端にそれぞれ形成された内向き爪部３ｂが、山部２ａの一対の斜面にそれぞれ形成された係止孔２ｃに係止されて、山部２ａ上に当該山部２ａ頂部を挟み込む形態で、折板屋根材２に取り付けられる。これら取付部材３の背部３ａには上方へ突出させて、後述する保水材４を着脱自在に係止するために、フック状やリング状の係止部３ｃが形成される。折板屋根材２の上には必要に応じて、取付部材３間に掛け渡して、プレート状の架台５が設けられる。この架台５は、取付部材３の係止部３ｃを挿通可能に、かつ通水や通気が可能に、網目状に形成される。また架台５は、風圧や積雪等の荷重に耐え得るように金属製で形成され、さらに防錆対策として塗装などが施されて形成される。

架台５の上には、これに支持させて、シート状の保水材４が設置される。これにより、折板屋根材２上には保水材４との間に、谷部２ｂに沿って、そしてまた取付部材３を介して山部２ａに沿って、折板屋根材２上方全面にわたって保水材４直下に風が流れ得る通風層Ｗが形成される。シート状の保水材４は、表側となる保水シート材６の裏面に、難透水性シート材７を重ね合わせることで構成される。

保水シート材６は、高い遮光性を有する素材、例えばカーボンや黒色もしくは黒色に近い色の顔料を含むポリエステルなどの合成繊維を用いて、不織布として形成される。不織布であることから、適度な透水性を発揮し、かつまた繊維相互の隙間を利用して保水することができる。またカーボン等により、熱吸収作用も得ることができる。カーボンを採用する場合は、繊維中に含有させればよい。

他方、難透水性シート材７は、不燃性であって、かつ必要な強度が得られるように、例えば高引張強度のガラス繊維を用いて、編物や織物として形成される。特に、密度の高いマルチフィラメントからなる綾織物で形成することが好ましい。この種織物等の不燃性の指標として、例えば下記に示すカバーファクター（Ｃ；織物表面を占める糸の割合）を用いることができる。

Ｃ＝Ａ／Ｓ＝d1・n1／Ｓ＋d2・n2／Ｓ−（d1・d2）・（n1・n2）／Ｓ

Ｓ：織物等の単位面積
Ａ：面積Ｓ中に占める糸の面積
d1，d2：タテ糸、ヨコ糸の直径
n1，n2：面積Ｓ中に存在するタテ糸、ヨコ糸の本数

カバーファクターは０．４以上であることが好ましい。０．４未満であると、不燃性が損なわれる、０．５ｍｍを超えるピンホール（貫通孔）を生ずるおそれがあるからである。カバーファクターの上限は、加工性の限界から０．８である。このようにして作成される難透水性シート材７は、織りの緻密さにより、保水シート材６よりも低い透水性（難透水性）を呈して、保水シート材６から透過してくる水分を保持し、これにより保水シート材６での保水作用を助けるように機能する。透水係数として、１×１０^-4ｃｍ／ｓ以上１×１０^-1ｃｍ／ｓ未満に設定することが好ましい。他方、ガラス繊維は高強度を得られる反面、耐候性に難点があるが、保水シート材６によって表面が覆われることで、保水材４全体として高い耐久性を得ることができる。

このように保水材４は、相当の強度を有する織物等からなる難透水性シート材７の上に高い遮光性を発揮する不織布からなる保水シート材６を重ね合わせることにより、優れた耐候性が得られ、また全体として透水性・通気性が得られるように構成される。これら保水シート材６と難透水性シート材７とは、これらを通水・通気可能に接合する接合手段で一体化される。この種の接合手段としては、縫製のためのガラス繊維、ポリエステル繊維などの糸８や、タッカによる打ち込みに用いられるステープル、縫合のための金属線など、シート材６，７同士を適宜箇所で繋ぎ合わせて一体化する各種手段を採用することができる。例えば図３に示すように、これらシート材６，７は、適宜ピッチで接合される。

また、保水材４には適宜箇所に、その表面に吹き付ける気流を保水材４下方の通風層Ｗへ案内して当該保水材４表面に作用する風圧を解放するために、通風層Ｗへ連通する通風孔９が貫通形成される。さらに保水材４には、碁盤の目状に配列された取付部材３位置に合わせて、長さ方向にゴム製もしくは金属製のベルト１０が配設される。これらベルト１０には、取付部材３の係止部３ｃが係止される穴部が形成される。これにより、保水材４は折板屋根材２に着脱自在に取り付けられる。ベルト１０を設ける場合には、当該ベルト１０によって保水材４に張りを与えて設置することができるので、架台５は省略しても良い。保水材４の周端面４ａ、もしくは、少なくとも山部２ａや谷部２ｂと交差する方向の保水材４の端面４ａには、通風や通水を確保しつつ通風層Ｗへ小動物や異物が侵入することを防止するために、折板屋根材２との間にメッシュ状の網材１１が設けられる。

また、保水材４へ水撒きするための散水手段が備えられる。散水手段は、架台５や保水材４を貫通させるなどしてそれらの上方へ突出させて配置され、折板屋根材２上に配設された配管などから給水を受けるスプリンクラー１２を備える。スプリンクラー１２に代えて、保水材４上に灌水チューブを配設してもよい。散水手段はまた、散水量や散水タイミングを制御するコントローラを備える。またさらに散水手段は、スプリンクラー１２等への給水用として、上水や雨水を貯留するタンクを備える。また、折板屋根材２上には、季節の変化など必要に応じて遮熱システムの使用・停止を切り替えるために、保水材４を覆って、当該保水材４を露出させたり隠蔽したりする開閉自在なルーバ機構１３が設けられる。このルーバ機構１３は周知のように、ルーバ作動杆１３ａを操作することで、複数のルーバ１３ｂを開閉作動させることができるようになっている。

さらに、保水材４の保水シート材６には、熱反射塗料を塗布などすることで、熱反射塗料層１４が形成される。熱反射塗料は、熱エネルギーに変化する可視光線と赤外線を効果的に反射する成分を含む顔料を含有した塗料である。熱反射塗料はまた、高反射塗料、遮熱塗料とも呼ばれる。熱反射塗料の遮熱効果は、色相が白よりも黒に近いほど顕著となる。また、熱反射塗料は、これを塗布した塗布面の温度上昇を抑える性質があり、これにより保水材４に保水させた水を徐々に蒸散させることができて、蒸散作用の持続性を向上させることができる。

次に、本実施形態にかかる屋根の遮熱システムの作用について説明する。当該屋根の遮熱システムは基本的には、僅かながらであっても、屋根１が日射を受ける環境下で効果的に機能する。日射は、折板屋根材２上の保水材４表面側の保水シート材６に当たる。折板屋根材２上の保水材４にはその上面に、散水手段のスプリンクラー１２等により水が撒かれる。撒かれた水は、透水性を有する保水シート材６に保水されるとともに、一部の水は、保水シート材６から裏面の難透水性シート材７に達する。難透水性シート材７は、保水シート材６よりも透水性が低いので、保水シート材６からの水を受け止めて、当該保水シート材６における保水作用を助ける一方で、難透水性シート材７の透水性によりこれを透過した水は、さらに下方の折板屋根材２上へ流下ないし滴下される。また、風については、保水材４表面、そしてまた、保水材４の周端面４ａから折板屋根材２上に流入して、保水材４直下の通風層Ｗを流れる。さらにまた、風は、通風孔９を介して、保水材４表面側から通風層Ｗへ、あるいは反対に、通風層Ｗから保水材４表面側へと流れる。

日射が当たる折板屋根材２に対し、折板屋根材２上に設置した保水材４に給水を行い、また通風層Ｗや通風孔９により風の自然な流通が得られることにより、蒸散作用、断熱作用、並びに日除け作用を得ることができ、屋根１の温度上昇を効果的に抑制することができる。具体的には、保水材４を折板屋根材２の上に、通風層Ｗを形成しつつ設置するとともに、保水材４へ水撒きする散水手段を備えたので、保水材４への水撒きによって、保水材４による気化熱を奪う継続的な蒸散作用を確保しつつ、保水材４の裏側を透過して通風層Ｗに至った水による蒸散作用も得ることができ、さらに、保水材４裏側における蒸散作用を通風層Ｗを通過する風によって促進することができて、優れた冷却効果を確保することができる。

すなわち、蒸散作用の良否を左右する蒸発潜熱量は、湿度が低ければ低いほど、そしてまた風速が速ければ速いほど、多くなる。保水材４裏側は、風が流通する通風層Ｗに面しているため、湿気が抑えられて低い湿度および相当の風速が得られ、また通風層Ｗ内で対流も生じて、これにより、保水シート材６に保水されている水、そしてまた折板屋根材２上に滴下した分の水をも含めて、効率の良い蒸散作用を確保することができ、屋根１における遮熱を効果的に達成することができる。折板屋根材２上に流下ないし滴下した水によっても、屋根１の冷却効果を助けることができる。通風層Ｗは、断熱層としても機能し、これによっても屋根１における遮熱効果を確保することができる。

また、本実施形態にかかる屋根の遮熱システムにあっては、遮光性を有する保水シート材６を表面側に、難透水性シート材７を裏面側に備える保水材４を用いているので、保水シート材６の遮光性により温度上昇を抑えつつ、難透水性シート材７で保水シート材６による保水作用を助けることにより、撒かれた水が早期に蒸発することを抑制し、保水シート材６に溜めた水を徐々に蒸発させることができて、散水手段による給水量を削減でき、ランニングコストを低減することができる。保水シート材６によって、十分な遮光性、効果的な日除け効果を確保することができる。保水シート材６と難透水性シート材７とを、縫製など、通水・通気可能に接合する接合手段８で一体化するようにしたので、保水材４としての通水性・通気性を確実に保証することができる。

保水する保水シート材６を、網目中に保水する不織布で形成したので、ゲル化などして化学的に保水する材料を用いる場合に比べて、経年劣化を防止することができ、メンテナンスフリーのシステムを構成することができる。ガラス繊維やポリエステル製の不織布などで構成されるシート状の保水材４であるので、軽量であって取り扱いに優れ、ロール状に巻き取ったものなどを、折板屋根材２上で拡げるだけで施工することができ、施工性を向上することができる。不燃性の難透水性シート材７を組み合わせて保水材４を構成したので、屋根上に適切に設置することができる。保水材４にベルト１０を設けることで、折板屋根材２上に拡げて設置する際、容易に保水材４に張りを与えて設置することができる。

保水材４に通風孔９を形成したので、保水材４表面と通風層Ｗとの間の風の流通を促進することができるとともに、これにより、強風によって保水材４表面に生ずる負圧を軽減でき、保水材４が風にあおられるなどの不都合を適切に防止することができる。保水材４を取付部材３を介して、折板屋根材２に着脱自在に取り付けたので、日射による屋根１の過熱が問題とならない季節には、保水材４を取り外すことができ、豪雪地域などでも、適切に採用することができる。着脱自在に取り付けることに代えて、あるいはこれに加えて、ルーバ機構１３などの開閉可能な隠蔽手段を備えるようにすれば、使用しない時には隠蔽することで、適切に保守・管理することができる。保水シート材６に熱反射塗料層１４を形成するようにしたので、さらに光の反射性・遮光性を高めることができるとともに、折板屋根材２上に設置される保水材４のカラーバリエーションの要請にも応えることができる。

上記実施形態では、屋根材として折板屋根材２を例示して説明したが、保水材４は平坦な屋根材上に、取付部材３を介して、あるいは保水材４自体に山・谷を形成することで、通風層Ｗを形成しつつ設置することができる。上記実施形態では、架台５やルーバ機構１３、網材１１、熱反射塗料層１４を設けるようにしたが、これらは省略しても良い。保水材４は、屋根材に固定的に設置するようにしても良い。

本発明にかかる屋根の遮熱システムの好適な一実施形態を示す側断面図である。 図１に示した屋根の遮熱システムの平面図である。 図１に示した屋根の遮熱システムに適用される保水材の側断面図である。

符号の説明

２ 折板屋根材
３ 取付部材
４ 保水材
６ 保水シート材
７ 難透水性シート材
８ 糸
９ 通風孔
１２ スプリンクラー
１４ 熱反射塗料層
Ｗ 通風層

Claims (4)

1. シート状の保水材を屋根材の上に、通風層を形成しつつ設置するとともに、上記保水材へ水撒きする散水手段を備え、
   上記保水材が、遮光性および透水性を有する保水シート材と、不燃性であってかつ保水シート材よりも透水性の低い難透水性シート材とを重ね合わせ、これらシート材を通水・通気可能に接合する接合手段で一体化して構成されることを特徴とする屋根の遮熱システム。
2. 前記保水材には、前記通風層に連通する通風孔が形成されることを特徴とする請求項１に記載の屋根の遮熱システム。
3. 前記保水材は取付部材を介して、前記屋根材に着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項１または２に記載の屋根の遮熱システム。
4. 前記保水シート材には、熱反射塗料層が形成されることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の屋根の遮熱システム。

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