JPH0776471B2 - 夏冬勾配切り替え式越屋根 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 産業上の利用分野 本発明は季節の変化に応じて日射状態を最適な状態にコ
ントロールする様にした夏冬勾配切り替え式越屋根に関
するものである。

従来の技術 従来の建物は日射のコントロールを建物の形状・方位の
選定、屋根面や壁面の色・材料の選定、軒・庇・日除け
スクリーン等の設置、窓等の開口部の形状・位置・方位
の選定、樹木等の建物周囲の環境利用等の手法、形態に
より行っていた。

発明が解決しようとする問題点 上記従来の建物はその形態が固定化されているため、季
節に対応する最適な日射条件、通風条件を得ようとする
と、設置費用、設置場所等の点で二重投資となり甚だ不
経済であった。

即ち、夏季には室内への積極的な通風の確保が望まれ、
一方冬季には終日日射量は南面が最大となるため、南面
の開口面積を多く必要とすると共に、外気の侵入を遮断
する必要があり、日射条件、通風条件等の点で夏冬矛盾
を生じるため、結局全体的に日射利用、通風利用等の効
率低下を招来し、夏冬両方の自然条件を最大限に利用制
御することが出来なかった。

本発明はかかる従来の欠点を解消せんとした夏冬勾配切
り替え式越屋根を提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

問題点を解決するための手段 本発明はかかる点に鑑み、建物本体の屋根部を南北方向
に向かって山状に傾斜する山形小屋組にて構成し、該山
形小屋組の頂部に両傾斜方向に渉って開口部を形成し、
山形小屋組の上部には山形小屋組の頂部稜線方向に配設
した回転軸を支点として開口部の南側開口面、北側開口
面を選択的に開閉操作する平板状の屋根板を揺動自在に
支持し、屋根板の下面適宜箇所には回転軸に直交する方
向にスライド自在にラックを取付け、該ラックには南北
両方向に向かって突出した操作棒の一端を夫々枢支し、
該操作棒の他端部を屋根板を南北に揺動連動すべく屋根
板と南側傾斜面、北側傾斜面との間に開閉自在に介装し
たリンクの開閉支点に夫々枢着し、前記回転軸にはラッ
クに噛合するピニオンを装着すると共に回転軸を建物本
体の適宜箇所に設置した操作ハンドルに対し回動制御自
在に連繋し、又一方に傾斜固定された屋根板の軒下にあ
る南側開口面若しくは北側開口面には開閉自在なる窓を
着脱自在に装着すると共に、該開閉自在なる窓の窓框の
揺動端部に前記リンクの開閉支点に枢着した操作棒の他
端部を取り外して連繋し、前記操作ハンドルで天窓の開
閉を可能となした夏冬勾配切り替え式越屋根を提供して
上記欠点を解消せんとしたものである。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明すると、 第１図及び第２図に図示する様に、建物本体１の屋根部
２は南北方向に向かって山状に傾斜する山形小屋組３に
て構成し、該山形小屋組３の頂部中央部分には南北両傾
斜方向に渉って延びる開口部４を切欠形成して南北各々
に形成された開口を南側開口面５、北側開口面６と成し
ている。

又、第２図に図示する様に、山形小屋組３の上部には屋
根板７を、後述する作動状態で取付けると共に、又屋根
板７は開口部４を被覆するに充分な面積を有する平板状
の部材より成り、かかる屋根板７を山形小屋組３の頂部
稜線方向に配設した回転軸８に対し軸受９を介して回動
自在に支持し、この屋根板７の揺動により開口部４の南
側開口面５又は北側開口面６を選択的に開閉する様に成
している。

又、第１図乃至第５図に図示する様に、建物本体１には
屋根板７の傾斜角度の切り替え操作時に、室内操作で屋
根板７を揺動させる連動機構部10を装備しており、第３
図乃至第５図で拡大図示する様に、屋根板７の両端方下
面の適宜箇所には回転軸８に直交する方向に一対（図
中、一方のみ図示）以上のガイド11を設けている。

上記の屋根板７の下面に設けたガイド11の構成として
は、屋根板７の南北両端部の若干手前迄の下面位置にレ
ール溝を設けており、又かかる下面開口レール溝状のガ
イド11内に、ラック12の背面部分を埋めてラック12を南
北方向にスライド自在に取付けると共に、ラック12の下
面噛合部分に対して、後述するピニオン25を噛合させて
下方からラック12を支持している。

かかる屋根板７、回転軸８、軸受９、ガイド11及びラッ
ク12等の構成により、回転軸８の回動によりラック12の
屋根板７におけるスライドに対して、回転軸８と軸受９
の関係は回動自在であると共に、軸受９で屋根板７を支
持しているために、第４図を参照すれば判る様に、回転
軸８の回動でラック12がスライドしても屋根板７を支持
する軸受９は回動しないことにより、屋根板７の屋根部
２に対する位置は変化しない。

尚、ラック12のスライド作動により、後述する各種リン
クを介して屋根板７を揺動させる時に、軸受９は回転軸
８に対して若干角度回転変位すると共に、軸受９に支持
された屋根板７は揺動することにより、第３図と第４図
の対比で判る様に、屋根板７の支持中心位置は回転軸８
の斜め上方位置で左右に変位し、かかる意味では、屋根
板７は屋根部２に対して位置が変化する。

又、ラック12の中心振り分けで南方向、北方向に向かっ
て夫々突出する操作棒15、16の一端をラック12の略中央
部に枢支しており、かかる枢支手段の具体例としては、
操作棒15、16の一端に回転自在なピンを設けると共に、
ラック12の所定位置にピン孔を設けて両者を遊嵌してい
る。

一方、第３図乃至第５図に図示する様に、屋根板７のガ
イド11の南北両端方には上方側のリンク17、18の一端を
スライドおよび回動自在に夫々嵌入しており、かかる取
付け手段の具体例としては、屋根板７のレール溝状のガ
イド11に対して、滑動或いは回転自在なローラーを嵌入
すると共に、かかるローラーに回転自在に装入したピン
を上方側のリンク17、18の一端に固定している。

他方、上方側のリンク17、18に対して、南側傾斜面13、
北側傾斜面14の対向位置に設けたガイド部材19、20にも
同様にリンク21、22の一端をスライドおよび回動自在に
嵌入しており、かかる取付け手段の具体例としては、ガ
イド部材19、20の南北側傾斜面13、14に沿った長手方向
に長孔状のルーズホールを穿設し、該ルーズホールへリ
ンク21、22の一端に固設したルーズボルトを遊嵌状態で
嵌入し、後述する様に下方側のリンク21、22が起立状態
の時には、ボルトを緊結してリンク21、22の一端を固定
する。

そして、南側のリンク17、21、北側のリンク18、22の他
端部を夫々開閉支点23、24として枢着することにより、
く字状に折り畳み自在に連結し、該開閉支点23、24に対
し操作棒15、16の他端部を夫々着脱自在に枢着してお
り、かかる取付け手段の具体例としては、上方側のリン
ク17、18の他端にピンを固定しすると共に、下方側のリ
ンク21、22の他端にはピン孔を設けて両者を遊嵌し、又
操作棒15、16の他端にピン孔を設けて開閉支点23、24を
構成するリンク17、18の他端に固定したピンに遊嵌する
と共に、後述する連接棒34の他端を差し込み自在とする
パイプを設けている。

そして、ラック12の南北方向への移動に伴い南側のリン
ク17、21若しくは北側のリンク18、22を伸張及び起立さ
せることにより、屋根板７を揺動連動する様に成してい
る。

又、回転軸８におけるラック12の装着箇所の対向位置に
は、前述した様に、ラック12の下面噛合部分に下方から
支持し噛合するピニオン25を装着し、更に第２図に図示
する様に、屋内における内壁等の適宜箇所には支軸26を
介して操作ハンドル27を回動自在に設置し、支軸26と回
転軸８の対向位置には夫々スプロケット28、29を装着す
ると共に、該スプロケット28、29間にチェーン30を巻装
し、操作ハンドル27の回動操作により回転軸８を連動操
作する様に成し、回転軸８に装着したピニオン25の回転
により、屋根板７のガイド11に取付けたラック12を南北
方向にスライドする様に成している。

尚、操作ハンドル27と回転軸８との連繋手段は第２図に
図示したチェーン30に限定するものではなく、第10図に
図示する様にウォームギヤ43、シャフト44、傘歯車45、
45a等を介した他の連繋手段を採用することも可能であ
り、又操作ハンドル27の設置位置は屋内における内壁に
限定するものではなく、高さ的には腰高位置と成すと共
に、屋外における外壁に設置しても良い。

又、第２図、第４図及び第５図に図示する様に、南側開
口面５若しくは北側開口面６の一方の開口状態において
装着する天窓31は、屋根板７の軒先部と南側傾斜面13若
しくは北側傾斜面14の端部との間において、上下の水切
り板部材49、49a間へ嵌合した後、ボルト締め等の手段
により固定される窓枠32と、該窓枠32の上端に対し開閉
自在に枢着した窓框33より成っている。

又、窓框33の下端部には連接棒34の一端を枢着すると共
に、該連接棒34の他端部を、南側の開閉支点23又は北側
の開閉支点24との間の枢着状態が解除された南側の操作
棒15又は北側の操作棒16の端部に対し、回動しない状態
で着脱自在に連結する様に成している。

尚、操作棒15、16の他端と連接棒34の他端の連結手段の
具体例としては、操作棒15、16の他端に設けたパイプに
連接棒34の他端を連結方向に挿入し、更に一直線状の挿
入状態を維持するために、パイプ及び連接棒34の両者に
ピンを嵌入すると共に、該ピンに対して外れない様にク
リップ留めを行っており、又連接棒34の一端にピンを設
けると共に、窓框33の下端にピン孔を設けて両者を遊嵌
している。

また、屋根部２、屋根板７と窓枠32で囲繞される東西側
で、南側又は北側の三角状の開放部46には、類似形状で
壁枠47を有する閉鎖壁48で封鎖する様に成しており、図
示しない水切り板部材間へ嵌合した後、ボルト締めで固
定している。

又、第１図、第３図乃至第８図に図示する様に、山形小
屋組３の棟へ東西方向に回転軸８を下方から包む様にし
て梁35を渉設し、該梁35の形状は一対の傾斜した上方延
出部を有する溝型と成し、屋根板７の南北方向の一方へ
の揺動完了後において、梁35の南北両端延出部の一方に
より屋根板７の下面を当接受承する様に成している。

尚、溝形の梁35は回転軸８に取付けた軸受９と協働して
屋根板７を支持しており、例えば屋根板７の揺動時に
は、前述した様に軸受９単独で支持し、非揺動時である
通常の屋根板７の位置設定時には、梁35の南北両端部の
一方の上方延出部と軸受９で屋根板７を支持している。

又、第１図及び第９図に図示する様に、南側傾斜面13、
北側傾斜面14に沿って南側開口面５、北側開口面６を開
閉すべくスライド自在に断熱パネル36、網戸37を夫々装
着し、その閉鎖状態において梁35の延出部端面に対し当
接密閉する様に成しており、断熱パネル36は断熱性を有
する板状の部材より成っている。

又、第１図、第６図乃至第９図に図示する様に、建物本
体１の北壁38は開口部を持たない厚いコンクリート壁等
の熱容量の大なる部材にて構成し、一方南壁39には開閉
自在の側窓40を取付けている。

又、第１図、第６図及び第８図に図示する様に、屋根部
２の上部には太陽光コレクター41を設置しており、建物
本体１の北側傾斜面14の端部上に下端を回動自在に枢支
した支柱42の上端部に対し、太陽光コレクター41の北側
端部を回動自在に枢着すると共に、該太陽光コレクター
41の南側端部を屋根板７の北側端部に回動自在に枢着し
て太陽光コレクター41を屋根板７の傾斜に連動する様に
成し、又その際、屋根板７が北側開口面６を開口した状
態にある時、太陽光コレクター41が屋根板７の傾斜角度
の延長線上に配置され、逆に南側開口面５を開口した状
態にある時は、屋根板７に対し略直角に立設配置される
様に支柱42の長さおよび取付位置を設定している。

次に本発明に係る夏冬勾配切り替え式越屋根の作用につ
いて説明すると、 第１図及び第２図中、操作ハンドル27を右回転すること
により、スプロケット28、29、チェーン30を介して回転
軸８が同方向に回転し、該回転軸８の回転に伴いピニオ
ン25を介してラック12が南側へスライドする。

そして、第３図に図示する様に、ラック12のスライドに
より、操作棒15の一端はラック12に位置固定されている
ために、操作棒15も南側へ連動スライドして、南側のリ
ンク17、21の開閉支点23を南側へ押圧することにより、
リンク17、21の一端は屋根板７及び南側傾斜面13に夫々
設けたガイド11及びガイド部材19内で南側へ移動する。

続くラック12の南側へのスライドにより、リンク17、21
の一端のスライド移動が終結すると、操作棒15とリンク
17、21のピン接合個所はＹ字状であると共に、開閉支点
23を含む操作棒15とリンク17、21の両端部は全て枢着状
態であるために、開閉支点23の南側への押圧により、リ
ンク17、21が起立状態の方向に押し広げられる。

尚、上記作用を言い換えると、回転軸８と下方リンク21
の一端の間を台形の下底と称し、操作棒15の両端間を台
形の上底と称し、各節点をピン接合とするリンク機構で
は、上底を右側に移動する様にスライドさせれば、上底
は右上がりとなり、リンク17、21が起立状態に押し広げ
られる。

又、北側の操作棒16、リンク18、22においては、ラック
12の南側へのスライドにより、操作棒16も南側へ移動
し、これに連動して北側のリンク18、22の開閉支点24が
南側に引張され、リンク18、22も南側に順次移動する。

上記の様に南側のリンク17、21が起立方向に動いた時に
は、下方のリンク21の一端は位置が一定であるために、
上方のリンク17の一端が上昇して屋根板７の南側を上方
に押圧し、屋根板７は北側傾斜面14側へ傾斜揺動して南
側開口面５が開口される。

かかる開口状態において第４図及び第５図に図示する様
に、夏季から冬季に向かう中間期に、屋根板７の端部と
南側傾斜面13との間に天窓31の窓枠32を介在固定する場
合、及び屋根板７、南側傾斜面13と窓枠32で形成される
東西に位置する三角状の開放部46に閉鎖壁48を介在固定
する場合には、一部図示した水切り板部材49、49a間へ
嵌め込み後、ボルト締めする。

その後、第５図に図示する様に、ピン接合状態である南
側のリンク17、21の開閉支点23から取り外した操作棒15
の端部に、窓框33の下端に枢着状態で取り付けた連接棒
34の他端を、操作棒15、窓框33及び連接棒34を揺動させ
て、操作棒15のパイプに挿入する様にして、接続すると
共に外れない様にする。

尚、南側のリンク17、21が起立状態となって窓枠32を固
定した場合に、南側上下のリンク17、21の開閉支点23に
対して剛結合とすべく、窓枠32又は窓枠32の付属部品で
ある方立て（図示せず）とリンク17、21を図示しない連
結部材で連結してリンク17、21の起立状態を維持する。

かかる第４図及び第５図に図示する状態において、操作
ハンドル27の回動に伴うラック12のスライド作動によ
り、ラック12に枢着された南側の操作棒15の他端は窓框
33の連接棒34の他端に連結され、北側の操作棒16の他端
に連結された北側のリンク18、22は第４図に図示する様
にスライド自在な位置にあり、且つ南側のリンク17、21
が起立状態で屋根板７の南側軒先部を上方に保持してい
るために、ラック12のスライド作動は屋根板７の揺動開
閉に関与しない。

他方、ラック12と窓框33は南側の一直線状の操作棒15及
び連接棒34で介在連結すると共に、両者の一端は枢着状
態であるために、例えば第４図に図示する様に天窓31を
閉鎖する場合には、ラック12の北側への下降傾斜スライ
ドにより、操作棒15及び連接棒34も連動し、窓框33の下
端部は下降すると共に、窓框33の基端は枢着されている
ために、窓框33の下端部は円弧状の軌跡を描き、従って
ラック12のスライド作動で窓框33の下端部が押し引き操
作されるため、ラック12のスライドに伴って天窓31が開
閉連動される。

かかる屋根板７の傾斜状態において、第８図に図示する
様に、冬季では日射角度が低いため、室内への採光は天
窓31を通して北側奥の北壁38に向かって直射日光が侵入
し、又南壁39の側窓40からも直射日光が侵入して均一な
照度が得られると共に室内が暖房され、更に熱容量の大
なる北壁38により昼間の直射日光が効率良く蓄熱され
る。

又、夜間においては昼間に蓄熱された北壁38からの輻射
熱により暖房作用が持続され、又第９図に図示する様に
断熱パネル36をスライドすることにより開口部４を閉口
し、開口部４からの放熱が防止される。

一方、図示していないが冬季から夏季に向かう中間期
に、南側の操作棒15を窓框33の連接棒34から取り外すと
共に天窓31を取り外して、南側の操作棒15をリンク17、
21の開閉支点23に枢着して屋根板７の揺動可能状態と成
し、一方第４図に図示する様に、北側の操作棒16がリン
ク18、22の開閉支点24に枢着されてスライド自在な状態
において、操作ハンドル27を逆方向に回転することによ
り、今度は北側のリンク18、22がラック12に押されて伸
張するため、屋根板７は北側開口面６が開口する方向に
揺動連動し、北側に天窓31を装着する場合には、操作棒
16を連接棒34を介して窓框33に連結することにより北側
の天窓31が開閉操作される。

かかる第６図に図示する状態において、夏季では日射角
度が高いため屋根板７の表面により太陽光線が反射し、
室内の換気については第７図に図示する様に天窓31と南
壁39に取付られた側窓40を共に開放することにより、夏
季に多い南からの通風によって室内の自然換気が促進さ
れる。

又、太陽光コレクター41を併用する場合、夏季において
は第６図に図示する様に、屋根板７の調整操作により太
陽光コレクター41は屋根板７と同じ緩い南傾斜角度に配
置連動され、高い角度からの日射を効率良く受け得る状
態となり、一方冬季においては第８図に図示する様に屋
根板７の調整に連動して太陽光コレクター41は低い角度
の日射方向に対し略直角方向に対向する様に配置され、
受熱日射量が大きくなる様に設定されると共に、屋根板
７の表面反射光をも有効に利用可能な状態に調整され
る。

〔発明の効果〕

要するに本発明は、建物本体１の屋根部２を南北方向に
向かって山状に傾斜する山形小屋組３にて構成し、該山
形小屋組３の頂部に両傾斜方向に渉って開口部４を形成
し、山形小屋組３の上部には山形小屋組３の頂部稜線方
向に配設した回転軸８を支点として開口部４の南側開口
面５、北側開口面６を選択的に開閉操作する平板状の屋
根板７を揺動自在に支持したので、屋根板７を揺動調整
して屋根板７の傾斜角度を変更操作するのみで、太陽光
線の日射状態を任意にコントロールして夫々の季節に応
じた最適な室内環境を得ることが出来、更に屋根板７の
調整により生じる南側開口面５若しくは北側開口面６を
通して屋根部２から採光することが出来るため室内全体
を均一な照度分布に保持することが出来ると共に、夏季
においては北側開口面６を通風口として利用することに
より室内を効果的に換気することが出来る。

又、屋根板７の下面適宜箇所には回転軸８に直交する方
向にスライド自在にラック12を取付け、該ラック12には
南北両方向に向かって突出した操作棒15、16の一端を夫
々枢支し、該操作棒15、16の他端部を屋根板７を南北に
揺動連動すべく屋根板７と南側傾斜面13、北側傾斜面14
との間に開閉自在に介装したリンク17、18、21、22の開
閉支点23、24に夫々枢着し、前記回転軸８にはラック12
に噛合するピニオン25を装着すると共に回転軸８を建物
本体１の適宜箇所に設置した操作ハンドル27に対し回動
制御自在に連繋したので、操作ハンドル27を回動操作す
るのみで屋根板７を簡易に所定の傾斜状態に揺動操作す
ることが出来る。

又、一方に傾斜固定された屋根板７の軒下にある南側開
口面５若しくは北側開口面６には開閉自在なる窓を着脱
自在に装着すると共に、該開閉自在なる窓の窓框33の揺
動端部に前記リンク17、18、21、22の開閉支点23、24に
枢着した操作棒15、16の他端部を取り外して連繋し、前
記操作ハンドル27で天窓31の開閉を可能となしたので、
屋根板７が所定方向に傾斜固定された状態で、操作ハン
ドル27を操作することにより天窓31を簡易に開閉操作し
て室内への通風調整を行い、よって夏冬両方の自然条件
を簡易な操作により最大限に利用制御することが出来る
等その実用的効果甚だ大なるものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すものにして、第１図は本発
明に係る夏冬勾配切り替え式越屋根の側面図、第２図は
同上斜視図、第３図は屋根板の揺動状態を示す図、第４
図、第５図は天窓の開閉状態を示す図、第６図、第７図
は夏季における屋根板の調整状態を示す図、第８図、第
９図は冬季における屋根板の調整状態を示す図、第10図
は操作ハンドルと回転軸との他の連繋手段を示す図であ
る。 １……建物本体、２……屋根部、３……山形小屋組、４
……開口部、５……南側開口面、６……北側開口面、７
……屋根板、８……回転軸、12……ラック、15、16……
操作棒、17、18、21、22……リンク、23、24……開閉支
点、25……ピニオン、27……操作ハンドル、31……天
窓、32……窓枠、33……窓框

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】建物本体の屋根部を南北方向に向かって山
   状に傾斜する山形小屋組にて構成し、該山形小屋組の頂
   部に両傾斜方向に渉って開口部を形成し、山形小屋組の
   上部には山形小屋組の頂部稜線方向に配設した回転軸を
   支点として開口部の南側開口面、北側開口面を選択的に
   開閉操作する平板状の屋根板を揺動自在に支持し、屋根
   板の下面適宜箇所には回転軸に直交する方向にスライド
   自在にラックを取付け、該ラックには南北両方向に向か
   って突出した操作棒の一端を夫々枢支し、該操作棒の他
   端部を屋根板を南北に揺動連動すべく屋根板と南側傾斜
   面、北側傾斜面との間に開閉自在に介装したリンクの開
   閉支点に夫々枢着し、前記回転軸にはラックに噛合する
   ピニオンを装着すると共に回転軸を建物本体の適宜箇所
   に設置した操作ハンドルに対し回動制御自在に連繋し、
   又一方に傾斜固定された屋根板の軒下にある南側開口面
   若しくは北側開口面には開閉自在なる窓を着脱自在に装
   着すると共に、該開閉自在なる窓の窓框の揺動端部に前
   記リンクの開閉支点に枢着した操作棒の他端部を取り外
   して連繋し、前記操作ハンドルで天窓の開閉を可能とな
   したことを特徴とする夏冬勾配切り替え式越屋根。