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【発明の名称】 排煙機能付き太陽光採光装置
【発明者】 【氏名】山田 和三

【氏名】宮本 哲雄

【氏名】小林 清人

【氏名】道明 和夫

【氏名】府川 隆一

【氏名】青木 宏憲

【氏名】太田 政幸

【氏名】加藤 英樹

【氏名】戸田 一也
【要約】 【課題】排煙機能と太陽光採光機能とを有する装置であって、外部電源である商用電源を利用せずに常に駆動することができる装置を提供する。

【解決手段】上枠３には、２枚の採光プリズム３３ａ、３３ｂと、これを覆う透明カバー３１と、採光プリズムを回転駆動する回転駆動装置３４ａ、３４ｂと、採光プリズムを太陽の位置に応じた適正な回転角となるように回転駆動装置を制御する制御装置３５とか設けられ、回転駆動装置及び制御装置に電力を供給する太陽電池３６及び太陽電池３６の発電力を蓄電する蓄電池３７を透明カバー３１内に配置している。自動開閉装置４は、Ｘアーム４１、４２と昇降用モータ４６とを備え、昇降用モータ４６は、操作スイッチの操作により太陽電池からの電力を受けて回動し、各Ｘアームを揺動させて上枠３を昇降させる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 建築物の屋根に形成された天井開口に取り付けられる下枠と、この下枠に対して昇降可能に取り付けられる上枠とを有し、前記上枠には、１枚又は所定間隔離れて配置された複数枚の採光プリズムと、この採光プリズムを覆う透明カバーと、前記採光プリズムを回転駆動する回転駆動装置と、前記採光プリズムを太陽の位置に応じた適正な回転角となるように前記回転駆動装置を制御する制御装置とが設けられ、前記回転駆動装置、制御装置及び上記上枠の昇降機構に電力を夫々供給する太陽電池及びこの太陽電池の発電電力を蓄電する蓄電池を前記上枠、又は前記下枠に設けるようにしたことを特徴とする排煙機能付き太陽光採光装置。
【請求項２】 前記太陽電池を、前記上枠の透明カバー内に配置するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の排煙機能付き太陽光採光装置。
【請求項３】 前記上枠の昇降機構を、Ｘアーム等よりなる自動開閉装置及びこの自動開閉装置を駆動する昇降用モータにより構成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の排煙機能付き太陽光採光装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば博物館、美術館、公会堂、病院等の建築物の天窓に配置される排煙機能付きの太陽光採光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】不特定多数の入場者がある上記のような建築物では、居室の床面積が一定以上の場合、万一の火災に備えて有毒な煙やガスを屋外に排出する排煙装置の設置が義務づけられている。なお、排煙装置は、天井に設けられた排煙口から排煙ダクトを介して煙等を屋外に排出する天井付排煙装置と、窓、壁等に設けられて直接屋外に煙り等を排出する壁付排煙装置とに分類され、この壁付排煙装置の一種として天窓型排煙装置がある。
【０００３】従来の天窓型排煙装置は、天井開口に設けられた下枠と、この下枠に対してＸアーム等を用いて上下動可能な上枠とを有している。通常時には、上枠が下降位置にあり、上枠に設けられたガラス、又は透明樹脂により天井開口が閉塞されて採光窓として機能し、火災時には上枠を上昇させることにより上枠と下枠との間に空隙を生じさせ、排煙口として機能させる。上枠の昇降は、昇降用モータを利用してＸアームを駆動する自動開閉装置により行われる。
【０００４】一方、屋根から太陽光を効率よく室内に導く装置として、太陽光採光装置が知られている。この装置は、太陽光が最も効率よく室内に導かれるように、内蔵する平板プリズムの方向をプリズム駆動用モータを用いた回転駆動装置により、太陽の高度、方位に合わせて変化させる。これらの天井型排煙装置と太陽光採光装置とは、共に屋根に取り付けられる装置ではあるが、従来は別個の設備として設けられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、天井型排煙装置と太陽光採光装置とを別個の設備として取り付ける場合には、屋根の構造が複雑になると共に、別個に施工するためコストもかかる。また、排煙装置に設けられた自動開閉装置、太陽光採光装置に設けられた回転駆動装置は、いずれも電源を必要とするが、外部電源である商用電源を利用すると配線等の電気工事が必要となり、これもコストアップの一因となる。さらに、夜間や雨天等の場合においても、火災発生等の緊急時に排煙機能が確実に動作するようなフェイルセイフ機能が発揮できるようにされていることが望ましい。
【０００６】本発明は、上述した従来技術の課題（問題点）を解決し、排煙機能と太陽光採光機能とを有する装置であって、商用電源を利用せずに駆動することができ、かつ夜間等であっても必要な場合に常に排煙機能を発揮できるようにした排煙機能付き太陽光採光装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の排煙機能付き太陽光採光装置は、上記の課題を解決するために、請求項１に記載のものでは、建築物の屋根に形成された天井開口に取り付けられる下枠と、この下枠に対して昇降可能に取り付けられる上枠とを有し、上枠には、１枚又は所定間隔離れて配置された複数枚の採光プリズムと、この採光プリズムを覆う透明カバーと、採光プリズムを回転駆動する回転駆動装置と、採光プリズムを太陽の位置に応じた適正な回転角となるように回転駆動装置を制御する制御装置とが設けられ、回転駆動装置、制御装置及び上記上枠の昇降機構の各電源となる太陽電池及びこの太陽電池の発電電力を蓄電する蓄電池を上枠、又は下枠に設けるように構成した。
【０００８】上記の構成によれば、上枠が下降位置にある場合には、通常の太陽光採光装置として機能し、太陽の位置に応じて効率よく太陽光を室内に導くことができる。また、上枠が上昇すると、上枠と下枠との間に排煙口として機能する空隙が生じ、火災時には煙やガスをこの空隙から屋外に適切に排出させることができる。さらに、回転駆動装置、制御装置及び上枠の昇降機構は太陽電池により駆動されるため、設置時の配線工事が不要となり、かつ、運用時の電気代もかからないため省エネルギーとできる。また、蓄電地を設けたため、急に曇天又は雨天となったり、又は夜間時に、火災が発生した場合のような緊急時に、常に、蓄電池を予備電源として使用して、自動開閉装置を作動して排煙機能を駆動できる。
【０００９】なお、請求項２に記載のように、太陽電池は、上枠の透明カバー内に配置されることが望ましい。
【００１０】また、請求項３に記載するように、上枠を昇降させるためには、昇降用モータを利用したＸアーム等の自動開閉装置を用いた構成とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる排煙機能付き太陽光採光装置の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態の排煙機能付き太陽光採光装置の概略構成を示す説明図、図２は図１の排煙機能付き太陽光採光装置における昇降機構の部分の具体的機構を示す斜視図、図３は図２の機構を内側から見た側面図である。
【００１２】排煙機能付き太陽光採光装置１は、建築物の屋根に形成された天井開口に取り付けられる平面形状が矩形の下枠２と、この下枠２に対して昇降可能に取り付けられ、下降時に下枠２を覆う上枠３と、この上枠３を昇降させる自動開閉装置４とを備えている。
【００１３】上枠３には、上下に所定間隔離れて配置された２枚の採光プリズム３３ａ、３３ｂと、これらの採光プリズム３３ａ、３３ｂを覆う透明カバー３１と、採光プリズムを回転駆動する回転駆動装置３４ａ、３４ｂと、採光プリズムを太陽の位置に応じた適正な回転角となるように回転駆動装置を制御する制御装置３５とが設けられ、回転駆動装置３４ａ、３４ｂ及び制御装置３５、及び自動開閉装置４の昇降用モータ４６に電力を供給する太陽電池３６が上枠３に設置される透明カバー３１内に配置されている。３７は太陽電池３６の発電電力を蓄電する蓄電池で、太陽電池３６の近傍に配置される。
【００１４】採光プリズム３３ａ、３３ｂは、微少な帯状のプリズムが多数配列して構成される巨視的に平板状のプリズムであり、入射した光を所定の角度屈折させて射出させる。これらの採光プリズムは、図示せぬ支持機構により水平面内で回転可能に支持されている。回転駆動装置３４ａ、３４ｂは、それぞれ制御装置３５からの指令により回転駆動されるモータ、モータの回転を減速して伝達する減速ギヤ列、このギヤ列に噛み合う駆動ギヤを備えており、駆動ギヤが各採光プリズム３３ａ、３３ｂの外周に設けられたギヤに噛み合っている。回転駆動装置３４ａ、３４ｂを作動させると、駆動ギヤの回転により採光プリズムの方向が変化する。２枚の採光プリズムを組み合わせてその回転方向を独立して定めることにより、任意の方向から入射する太陽光を室内に向けた一定方向に合わせることができる。
【００１５】制御装置３５は、マイクロコンピュータを主体に構成され、太陽の運行に伴う採光プリズムの制御データが予め記憶されており、日時、装置の設置された地理的な位置、およびその方位に応じて各採光プリズム３３ａ、３３ｂの回転角度が最適な角度となるよう回転駆動装置３４ａ、３４ｂのモータを制御する。
【００１６】自動開閉装置４は、図１及び図２に示すように、対向する２辺に片側２組ずつ設けられたＸアーム４１、４２及び４３、４４と、これとは異なる辺に設けられたＸフリーアーム４５と、昇降用モータ４６と、昇降補助用の押しばね５５、及びその関連部材とから構成される。昇降用モータ４６は、図示せぬ操作スイッチの操作により、太陽電池からの電力を受けて回動し、Ｘアーム４１〜４４を揺動させて上枠３を昇降させる。
【００１７】ここで、図２と、図２に示される各Ｘアーム４１、４２を内側から見た図３とを参照して自動開閉装置４の詳細について説明する。各Ｘアーム４１、４２は、それぞれ軸４１Ａ、４２Ａで回転自在に連結された片４１ａと４１ｂ、片４２ａと４２ｂからそれぞれ構成されており、上枠３及び下枠２の内側に配置されている。Ｘアーム４１の一方の片４１ａの下方端は、下枠２に支持された回転軸に回動自在に軸支されており、揺動中心と同軸で歯車４７が固着されている。なお、４６ａは連結シャフトで、この連結シャフト４６ａを介して昇降用モータ４６の回転が歯車４７に伝達される。この歯車４７は、下枠２に設けられた昇降用モータ４６の回転軸に取り付けられた出力歯車と噛み合っており、片４１ａは昇降用モータ４６の駆動によって下枠２側を揺動軸として揺動する揺動腕となっている。
【００１８】Ｘアーム４１の他方の片４１ｂの上方端は、上枠３の内側の辺に沿って配置された摺動案内溝５１の端部に備えられた回転軸に回動自在に軸支された揺動軸側端となっており、辺４１ｂの下方端は、下枠２の内側の辺に沿って配置された摺動案内溝５３にスライド自在に連結されている。これにより、片４１ｂは、他方の片４１ａが昇降用モータ４６の駆動によって揺動する際に、上枠３側を揺動軸として揺動する揺動腕となっている。
【００１９】上記のＸアーム４１と対をなすもう一方のＸアーム４２の一方の片４２ａは、下端が下枠２に軸支された揺動腕であり、上端は上枠３に配置された摺動案内溝５１にスライド自在に連結している。他方の片４２ｂは、下端が下枠２に設けられた摺動案内溝５３にスライド自在に連結している。
【００２０】また、下枠２の摺動案内溝５３内をスライドする片４１ｂの下端と片４２ｂの下端とは、連結バー５４により連結されている。さらに、この連結バー５４には、図２に示すように外側に突出するピストン５６が取り付けられており、下枠２に固定された調整ボルト５７とピストン５６との間に、押しばね５５が装着されている。
【００２１】連結バー５４により２つのＸアーム４１、４２を連結することにより、昇降用モータ４６の駆動による一方のＸアーム４１の片４１ａの揺動が他方のＸアーム４２に伝達され、安定した昇降が可能となる。また、押しばね５５は、連結アーム５４を図２中の矢印で示すように昇降用モータ４６側への押圧力を与えており、この押しばね５５の押圧力を上枠３の重量に合わせて適宜設定することにより、上枠を上昇させる際の駆動力の一部を押しばね５５に負担させることができ、昇降用モータ４６に必要とされるトルクを小さく抑えることができる。他辺側のＸアーム４３、４４も、それぞれ交差位置で連結された２つの片を有し、上述したＸアーム４１、４２と同様に構成されている。
【００２２】上記の構成によれば、通常時には、図３に実線で示したように上枠３を下降位置に設定して下枠２に重ねることにより、太陽電池で作動する太陽光採光装置として機能し、太陽の位置に応じて効率よく太陽光を室内に導くことができる。また、火災等の非常時には、昇降用モータ４６を駆動して上枠３を図１、図２、及び図３（は一点鎖線）のように上昇させ、上枠３と下枠２との間に排煙口としての空隙を生じさせる。火災時には、煙やガスがこの空隙から屋外に排出される。
【００２３】なお、太陽電池３６は、汚れによる劣化を防ぐためには図１に示すように透明カバー３１内に設けることが望ましいが、これには限られず、上枠３の透明カバー３１の外側、あるいは下枠２に設けてもよい。また、上枠３を昇降させるためには、上記のような昇降用モータ４６を利用した自動開閉装置４のみでなく、手動操作による装置を用いてもよい。
【００２４】本発明のものでは、太陽電池のバックアップ電源として蓄電池３７を備えているので、急に曇天又は雨天になったときや夜間等に火災が発生し、排煙機能を作動する必要な生じた場合に、昼間時に太陽電池３６から蓄電していた蓄電池３７からの電力を利用して自動開閉装置４や昇降用モータ４６を作動して排煙機能を駆動することができるようにした点に、その構成上の特長がある。
【００２５】
【発明の効果】本発明の排煙機能付きの太陽光採光装置は、上記のように構成されるから、次のような優れた効果を有する。
（１）請求項１の構成によれば、単一の装置で天井型排煙装置と太陽光採光装置との機能を同時に満たすことができるため、天井の構造を複雑化せず、施工コストも割安となる。また、回転駆動装置、制御装置及び上枠の昇降機構は太陽電池により駆動されるため、これらの機構に対する設置時の配線工事が不要となり、かつ、運用時の電気代もかからない。さらに、急に曇天又は雨天となったり、又は夜間時に、火災が発生した場合のような緊急時に、常に、蓄電池を予備電源として使用して、自動開閉装置を作動して排煙機能を駆動できるという優れたフェイルセイフ機能を有する。
【００２６】請求項２の構成によれば、太陽電池を上枠の透明カバー内に配置することにより、太陽電池及び蓄電池の汚れによる劣化を防ぐことができる。
【００２７】さらに、請求項３のように自動開閉装置も太陽電池又は蓄電池を電源とすることにより、開閉装置に昇降用モータを用いた場合にも、配線工事が不要となる。
【出願人】 【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
【識別番号】３９００２５３１３
【氏名又は名称】株式会社菱晃
【識別番号】０００２１０９８６
【氏名又は名称】中央発條株式会社
【出願日】 平成１１年２月２２日（１９９９．２．２２）
【代理人】 【識別番号】１０００７５７９７
【弁理士】
【氏名又は名称】斎藤 春弥 （外１名）
【公開番号】 特開２０００−２４３１１３（Ｐ２０００−２４３１１３Ａ）
【公開日】 平成１２年９月８日（２０００．９．８）
【出願番号】 特願平１１−４３００４