JP2010203156A - 天窓装置 - Google Patents

Abstract

【課題】十分に採光が行えるとともに雨天のときでも換気が行え、さらに、天候によって天窓開口の開閉を自動的に行える天窓装置を提供する。
【解決手段】屋根１を貫通するようにして設けられた筒状の枠体４と、枠体４の上端開口部４ｃを開閉する開閉部材５と、開閉部材５を開閉させる駆動部６と、開閉部材５に設けられて、前記駆動部用の電源とされるとともに、前記枠体４内に採光可能なシースルー型太陽電池モジュール７と、枠体４内の温度を検出する温度センサ８と、温度センサ８によって検出された前記枠体４内の温度に基づいて、前記駆動部６を制御して前記開閉部材５を開閉させる制御部９と、枠体４に、この枠体４内の空気を換気可能設けられて、前記開閉部材５が閉じている場合に作動し、開いている場合に停止する換気扇１０とを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物の屋根に設けられる天窓装置に関する。

建物の屋根に設けられる天窓装置の一例として特許文献１に記載のものが知られている。この天窓装置は、建築物の屋根面に設けられた採光、或いは換気用の天窓開口をヒンジ式の第１窓体により開閉する構成の開閉式天窓装置であって、前記第１窓体は、その表面に太陽電池セルが貼り付けられて太陽電池パネルとして機能しており、前記天窓開口は、屋根材の下側の窓体収納部に収納される透明ガラスから成る第２窓体がスライド及び上下動して、前記第１窓体の下側において開閉可能になっていることを特徴とするものである。
このような天窓装置において、採光のみを行う場合には、透明ガラスから成る第２窓体を天窓開口の直下にスライドさせた状態で、第１窓体を上方に回動させることにより、第２窓体を僅かに上動させて、該第２窓体により天窓開口を閉じる。また、採光と換気との双方を行う場合には、第１窓体を上方に回動させて天窓開口を開くと共に、透明ガラスから成る第２窓体を天窓開口に隣接した窓体収納部に収納させる。更に、採光も換気も行わない場合には、第１窓体により天窓開口を閉じればよい。ヒンジ開閉形式の第１窓体の表面には太陽電池セルが貼り付けられていて太陽電池パネルとして機能しているために、いずれの使用状態においても、第１窓体の部分において発電が行われるため、発電効率が高い。

特開平９−５３３０９号公報

ところで、上記従来の天窓装置では、採光と換気との双方を行う場合に、第１窓体を上方に回動させて天窓開口を開くと共に、透明ガラスから成る第２窓体を天窓開口に隣接した窓体収納部に収納させるようにしているが、第１窓体の表面に太陽電池セルが貼り付けられているため、その分採光に劣るという問題がある。
また、雨天の際は、天窓開口を第１窓体もしくは第２窓体によって閉じるようになっているので、換気を行えないという問題もある。
さらに、上記従来の天窓装置では、第１窓体のヒンジピンを中心とする回動操作、及び第２窓体 の横方向へのスライド操作を天候によって自動的に制御することはできない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、十分に採光が行えるとともに雨天のときでも換気が行え、さらに、天候によって天窓開口の開閉を自動的に行える天窓装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、建物の屋根１に設けられる天窓装置３において、
前記屋根１を貫通するようにして設けられた筒状の枠体４と、
この枠体４の上端開口部４ｃを開閉する開閉部材５と、
この開閉部材５を開閉させる駆動部６と、
前記開閉部材５に設けられて、前記駆動部用の電源とされるとともに、前記枠体４内に採光可能なシースルー型太陽電池モジュール７と、
前記枠体４内の温度を検出する温度センサ８と、
前記温度センサ８によって検出された前記枠体４内の温度に基づいて、前記駆動部６を制御して前記開閉部材５を開閉させる制御部９と、
前記枠体４に、この枠体４内の空気を換気可能設けられて、前記開閉部材５が閉じている場合に作動し、開いている場合に停止する換気扇１０とを備えていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、枠体４の上端開口部４ｃを開閉する開閉部材５に、枠体４内に採光可能なシースルー型太陽電池モジュール７が設けられているので、開閉部材５を閉じている場合および開いている場合の双方において、十分に採光できる。
また、枠体４内の温度が一定温度以上になると、この温度を温度センサ８が検出し、この検出された枠体４内の温度に基づいて、制御部９が駆動部６を制御して開閉部材を開き、一方、枠体４内の温度が一定温度未満になると、この温度を温度センサ８が検出し、この検出された枠体４内の温度に基づいて、制御部９が駆動部６を制御して開閉部材５を閉じるので、天候によって天窓開口（枠体４の上端開口部４ｃ）の開閉を自動的に行える。
さらに、雨天の際は、枠体４内の温度が一定温度（設定温度）未満になって、開閉部材５が閉じるが、この場合に換気扇１０が作動するので、雨天のときでも換気を行える。
また、駆動部６は、シースルー型太陽電池モジュール７を電源としているので、開閉部材５の開閉に商用電源が不要であり、また、日射量が多い暑い日などは、発電量が多いので、駆動部６によって、開閉部材５を確実に開くことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の天窓装置において、
前記枠体４には前記開閉部材５の開閉状態を検出する検出部１５が設けられており、
この検出部１５によって、前記換気扇１０をON・ＯＦＦ制御することを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、開閉部材５が開いている場合、検出部１５が換気扇１０をＯＦＦ制御して停止させ、一方開閉部材５が閉じている場合、検出部１５が換気扇１０をＯＮ制御して作動させることができる。したがって、晴天時に開閉部材５が開いている場合は、枠体４の上端開口部４ｃから換気を行え、降雨時に開閉部材５が閉じている場合には、換気扇１０による換気を行える。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の天窓装置において、
前記換気扇１０の電源は、商用電源１６または、前記シースルー型太陽電池モジュール７に接続されたバッテリー１２であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、換気扇１０の電源を商用電源１６またはバッテリー１２とすることによって、降雨時にシースルー型太陽電池モジュール７の発電量が少ない場合でも、これに関係なく、商用電源１６またはバッテリー１２によって換気扇１０を確実に作動させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の天窓装置において、
前記枠体４の下端開口部に、回転可能な複数のルーバ１８ａが並列されてなるルーバ装置１８が設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、ルーバ装置１８のルーバ１８ａを回転させて、ルーバ１８ａ，１８ａ間の隙間の大きさを調整することによって、枠体４の上端開口部４ｃから差し込んだ陽射しを遮断したり、光量を調整して枠体４の下方の部屋１１に導くことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の天窓装置において、
前記枠体４の側壁４ｂに、雨水の浸入を防止しかつ通風可能なガラリ部１４が設けられており、このガラリ部１４に対向して前記換気扇１０が設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、ガラリ部１４によって雨水浸入を防止しつつ換気扇１０による換気を行える。

本発明によれば、枠体の上端開口部を開閉する開閉部材に、枠体内に採光可能なシースルー型太陽電池モジュールが設けられているので、開閉部材を閉じている場合および開いている場合の双方において、十分に採光できる。
また、枠体内の温度が一定温度以上になると、この温度を温度センサが検出し、この検出された枠体内の温度に基づいて、制御部が駆動部を制御して前記開閉部材を開き、一方、枠体内の温度が一定温度未満になると、この温度を温度センサが検出し、この検出された枠体内の温度に基づいて、制御部が駆動部を制御して前記開閉部材を閉じるので、天候によって天窓開口（枠体の上端開口部）の開閉を自動的に行える。
さらに、雨天の際は開閉部材が閉じるが、この場合に換気扇が作動するので、雨天のときでも換気を行える。
また、駆動部は、シースルー型太陽電池モジュールを電源としているので、開閉部材の開閉に商用電源が不要であり、また、日射量が多い暑い日などは、発電量が多いので、駆動部によって、開閉部材を確実に開くことができる。

本発明に係る天窓装置の一例を示すもので、その側断面図である。 同、斜視図である。 同、枠体の分解斜視図である。 同、ブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る天窓装置の一例を示す側断面図、図２は同平面図、図３は同ブロック図である。
図１において符号１は屋根、符号２は屋根１の下方に設けられた天井を示す。本発明に係る天窓装置３は、枠体４と、開閉部材５と、駆動部６と、シースルー型太陽電池モジュール７と、温度センサ８と、制御部９（図４参照）と、換気扇１０とを備えている。

枠体４は略四画筒状のものであり、屋根１を貫通するようにして設けられている。枠体４の下端部は、天井２に形成された開口部２ａに嵌めこまれており、これによって枠体４内と、天井２下の部屋１１とは連通している。
枠体４は、図３に示すように、下地枠組４１と、この下地枠組４１に取り付けられる枠部材４２とを備えている。
下地枠組４１は、４枚の板状のパネル４１ａ，４１ｂ，４１ｂ，４１ｃとによって平面視ロ字型に形成されているが、下地枠組４１の前壁を構成するパネル４１ａは、他のパネル４１ｂ，４１ｃより高さが半分かそれ以下程度になっており、これによって、下地枠組４１の前面上部は開口している。また、パネル４１ａの上端面は屋根１の上面とほぼ面一となっている。
また、下地枠組４１の側壁を構成するパネル４１ｂ，４１ｂの上端面は屋根１とほぼ等しい傾斜角度で水平面に対して傾斜している。さらに、下地枠組４１の後壁を構成するパネル４１ｃの上端面はほぼ水平となっている。

前記枠部材４２は、上面枠部４２ａと、この上面枠部４２ａの先端部に直角に垂設された前面パネル４２ｂとを備えている。
上面枠部４２ａは、平面視略コ字形に形成されたものであり、前記下地枠組４１の上端面、つまり、パネル４１ｂ，４１ｂ，４１ｃの上端面に取り付けられている。この上面枠部４２ａのうち、前記パネル４１ｃに取り付けられる部分には、収納部が内蔵されており、この収納部に後述するバッテリー１２等が収納されている。
前記前面パネル４２ｂは、正面視矩形状に形成されてものであり、前記下地枠組４１の前面、つまり、パネル４１ｂ，４１ｂの側端面と、パネル４１ａの上端面に取り付けられている。
また、枠体４の側壁４ｂ、すなわち、前記前面パネル４２ｂには、開口部が形成されており、この開口部に換気扇１０が図示しない支持部によって支持されて設けられている。また、枠体４の側壁４ｂ（前面パネル４２ｂ）には、前記換気扇１０に対向してガラリ部１４が設けられている。
そして、前記下地枠組４１に、枠部材４２を上方から取り付けることによって、前記枠体４が構成されており、この枠体４の上端開口部４ｃによって枠体４内に採光や通風を確保できるようになっている。

前記枠体４の上端開口部４ｃは開閉部材５によって開閉されるようになっている。
すなわち、開閉部材５は、矩形枠５ａと、この矩形枠５ａの内側に嵌め込まれたシースルー型太陽電池モジュール７とを備えている。
矩形枠５ａの前部には、庇部５ｂが前方に延出して設けられており、この庇部５ｂは前記ガラリ部１４の上方に被さるようになっている。また、矩形枠５ａの後部は蝶番５ｃを介して前記枠部材４２の上面枠部４２ａに取り付けられており、これによって、矩形枠５ａ、つまり開閉部材５は上下に回動可能に、つまり上下に開閉可能に取り付けられている。
そして、開閉部材５が上端開口部４ｃを閉じる位置から上方に回動することによって、上端開口部４ｃが開かれ、この開いた位置から下方に回動して上端開口部４ｃの上面に当接することによって、上端開口部４ｃが閉じられるようになっている。
なお、上端開口部４ｃの上面あるいは矩形枠５ａの下面には、図示しないパッキン材が設けられており、開閉部材５が下方に回動してきて、上端開口部４ｃに当接した際に、パッキン材が矩形枠５ａの下面あるいは上端開口部４ｃの上面に密着することによって、雨水等の浸入を防止している。

前記シースルー型太陽電池モジュール７は、矩形薄板状をなすものであり、単結晶シリコンのＰＶセルを強化ガラス（上面）と透明バックシート（下面）との間に、EVA樹脂を使って封入したものであり、ＰＶセルとＰＶセルとの間に照射された太陽光が透明バックシートを透過することによって、採光性を確保するようになっている。
なお、シースルー型太陽電池モジュール７は、矩形枠５ａの開口部に上下に離間して嵌め込まれた保護ガラス板５ｄ，５ｄ間に配置されている。

前記開閉部材５は２本の駆動部６によって上下に回動、すなわち開閉動作するようになっている。
駆動部６は電動シリンダ６で構成されており、この電動シリンダ６のシリンダ６ａの基端部が枠体４の内側面、つまり、下地枠組４１のパネル４１ｂ，４１ｂに回動自在に取り付けられており、これによってシリンダ６ａは上下に回動するようになっている。また、電動シリンダ６のピストンロッド６ｂは、開閉部材５の矩形枠５ａに回動自在に連結されている。
そして、開閉部材５は、電動シリンダ６のピストンロッド６ｂを伸張することによって上方に回動し、ピストンロッド６ｂを引き込むことによって、下方に回動するようになっている。

前記枠体４の内側面には、前記温度センサ８が取り付けられている。この温度センサ８は枠体４内の温度を検出するものであり、図４に示すように、制御部９に接続されている。そして、この制御部９は、温度センサ８によって検出された枠体４内の温度に基づいて、前記駆動部（電気シリンダ）６を制御して、開閉部材５を開閉させるようになっている。
すなわち、制御部９には、所定の値の設定温度が設定されており、開閉部材５によって枠体４の上端開口部４ｃが閉じられている場合に、温度センサ８によって検出された温度が設定温度以上であると、駆動部６を開閉部材５が開くように制御する。つまり、駆動部６のピストンロッド６ｂを伸張するように制御する。
また、開閉部材５によって枠体４の上端開口部４ｃが開かれている場合に、温度センサ８によって検出された温度が設定温度未満であると、駆動部６を開閉部材５が閉じるように制御する。つまり、駆動部６のピストンロッド６ｂを引き込むように制御する。
制御部９には、図示しないコントローラが接続されており、このコントローラによって前記設定温度を所望の値に設定できるようになっている。つまり、季節に応じて設定温度を設定できるようになっている。
また、コントローラには、駆動部６を強制的に正逆方向（開閉部材５を開く方向と閉じる方向）に駆動させる駆動ボタンが設けられており、温度センサ８による検出温度に拘わらず、この駆動ボタンによって、開閉部材５を強制的に開閉できるようになっている。

前記駆動部６はシースルー型太陽電池モジュール７またはこのシースルー型太陽電池モジュール７によって発電された電気を蓄電しているバッテリー１２を電源としている。そして、前記制御部９は、温度センサ８によって検出された温度が設定温度以上である場合、つまり、天気がよく日射量が十分である場合は、優先的にシースルー型太陽電池モジュール７から駆動部６に電力を供給し、温度センサ８によって検出された温度が設定温度未満である場合、つまり、天気がよくなく日射量が不十分である場合は優先的にバッテリー１２から駆動部６に電力を供給するようになっている。

前記枠部材４２の前面パネル４２ｂに、前記換気扇１０と対向して取り付けられた前記ガラリ部１４は、雨水の浸入を防止しかつ通風可能なもので、水平方向に長尺な複数のルーバを有している。これらルーバは上下方向に複数互いに平行離間して設けられている。 ルーバは開放位置と閉鎖位置との間で上下に回転可能に設けられており、換気扇１０が回転する際は開放位置となり、換気扇１０が停止する際は閉鎖位置となる。開放位置では、ルーバは外側（枠体４の外側）に向かうにしたがって下方に傾斜するように配置されており、上下に隣り合うルーバ間に隙間が形成され、この隙間によって通風がとれるようになっている。閉鎖位置では、ルーバはほぼ鉛直となり、上下に隣り合うルーバどうしが重なり合って隙間が閉鎖されるようになっている。

そして、前記換気扇１０は、前記開閉部材５が閉じている場合に作動し、開いている場合に停止するようになっている。
すなわち、枠体４を構成する枠部材４２の前面パネル４２ｂの上端部内面には、検出部１５が前記開閉部材５の先端部に対向して取り付けられている。この検出部１５は例えば近接スイッチで構成されており、開閉部材５が上端開口部４ｃを閉じた際に、開閉部材５の先端部を検出して換気扇をＯＮ制御して回転させ、開閉部材５が上端開口部４ｃを開いた際に、換気扇をＯＦＦ制御して回転を停止させるようになっている。
また、前記換気扇１０は、商用電源１６または、前記シースルー型太陽電池モジュール７に接続されたバッテリー１２を電源としている。これによって、降雨時にシースルー型太陽電池モジュール７の発電量が少ない場合でも、これに関係なく、商用電源１６またはバッテリー１２によって換気扇１０を作動させることができるようになっている。

前記枠体４の下端開口部には、ルーバ装置１８が設けられている。このルーバ装置１８は、回転可能な複数のルーバ１８ａが並列されてなるものである。そしてルーバ１８ａは、上下に回動可能に設けられており、開放位置では、ルーバ１８ａは水平面に対して傾斜しており、左右に隣り合うルーバ１８ａ，１８ａから日射を透過させることができ、閉鎖位置では、ルーバ１８ａはほぼ水平となり、左右に隣り合うルーバ１８ａ，１８ａどうしが重なり合って隙間が閉鎖されて、日射を遮断するようになっている。
このようなルーバ装置１８は、前記制御部９に接続されており、この制御部９によって、ルーバ１８ａの回転角が制御されるようになっている。
すなわち、前記温度センサ８によって検出された温度が設定温度以上であると、ルーバ１８ａが上方からの日射を直接透過させない位置まで傾斜して、日射を直接部屋１１に届かせないようになっている。また、このようなルーバ１８ａの傾斜角度において、隣り合うルーバ１８ａ，１８ａには隙間があり、部屋１１と枠体４内は空気が行き来可能となっている。
一方、温度センサ８によって検出された温度が設定温度未満であると、ルーバ１８ａが上方からの日射を直接透過させるように傾斜して、日射を直接部屋１１に届かせるようになっている。

また、制御部９に接続された前記コントローラには、ルーバ装置１８のルーバ１８ａを強制的に正逆方向（ルーバ１８ａを開く方向と閉じる方向）に回転させるルーバボタンが設けられており、温度センサ８による検出温度に拘わらず、このルーバボタンによって、ルーバ装置１８のルーバ１８ａを強制的に開閉できるようになっている。
さらに、ルーバ装置１８は、商用電源１６またはバッテリー１２を電源としている。これによって、降雨時にシースルー型太陽電池モジュール７の発電量が少ない場合でも、これに関係なく、商用電源１６またはバッテリー１２によってルーバ装置１８を作動させることができるようになっている。

本実施の形態によれば、枠体４の上端開口部４ｃを開閉する開閉部材５に、枠体４内に採光可能なシースルー型太陽電池モジュール７が設けられているので、開閉部材５を閉じている場合および開いている場合の双方において、シースルー型太陽電池モジュール７を通して十分に枠体４内さらには枠体４の下方の部屋１１に採光できる。
また、枠体４内の温度が一定温度（設定温度）以上になると、この温度を温度センサ８が検出し、この検出された枠体４内の温度に基づいて、制御部９が駆動部６を制御して開閉部材５を開き、一方、枠体４内の温度が一定温度（設定温度）未満になると、この温度を温度センサ８が検出し、この検出された枠体４内の温度に基づいて、制御部９が駆動部６を制御して開閉部材５を閉じるので、天候によって天窓開口（枠体４の上端開口部４ｃ）の開閉を自動的に行える。
さらに、雨天の際は、枠体４内の温度が一定温度（設定温度）未満になって、開閉部材５が閉じるが、この場合に換気扇１０が作動するので、雨天のときでも換気を行える。
また、駆動部６は、シースルー型太陽電池モジュール７を電源としているので、開閉部材５の開閉に商用電源が不要であり、また、日射量が多い暑い日などは、発電量が多いので、駆動部６によって、開閉部材５を確実に開くことができる。

また、枠体４に開閉部材５の開閉状態を検出する検出部１５が設けられており、この検出部によって、換気扇１０をON・ＯＦＦ制御するので、つまり、開閉部材５が開いている場合、検出部１５が換気扇１０をＯＦＦ制御して停止させ、一方開閉部材５が閉じている場合、検出部１５が換気扇１０をＯＮ制御して作動させることができる。したがって、晴天時に開閉部材５が開いている場合は、枠体４の上端開口部４ｃから換気を行え、降雨時に開閉部材５が閉じている場合には、換気扇１０による換気を行える。
さらに、換気扇１０の電源が商用電源１６またはバッテリー１２となっているので、降雨時にシースルー型太陽電池モジュール７の発電量が少ない場合でも、これに関係なく、商用電源１６またはバッテリー１２によって換気扇１０を作動させることができる。

また、枠体４の側壁４ｂに、雨水の浸入を防止しかつ通風可能なガラリ部１４が設けられており、このガラリ部１４に対向して換気扇１０が設けられているので、ガラリ部１４によって雨水浸入を防止しつつ換気扇１０による換気を行える。
また、枠体４の下端開口部に、回転可能な複数のルーバ１８ａが並列されてなるルーバ装置１８が設けられているので、ルーバ装置１８のルーバ１８ａを回転させて、ルーバ１８ａ，１８ａ間の隙間の大きさを調整することによって、枠体４の上端開口部４ｃから差し込んだ陽射しを遮断したり、光量を調整して枠体４の下方の部屋１１に導くことができる。

なお、本実施の形態では、開閉部材５を開閉させる駆動部６を電動シリンダ６によって構成したが、これに代えて、電動モータによって構成してもよい。
また、ガラリ部１４のルーバを回転可能に設けたが、固定的に設けてもよい。この場合、ルーバを外側に向かうにしたがって下方に傾斜するように配置することによって、雨水の浸入を防止し、上下に隣り合うルーバ間の隙間を通して通風可能とすればよい。

１ 屋根
３ 天窓装置
４ 枠体
４ｂ 側壁
４ｃ 上端開口部
５ 開閉部材
６ 駆動部
７ シースルー型太陽電池モジュール
８ 温度センサ
９ 制御部
１０ 換気扇
１４ ガラリ部
１５ 検出部
１６ 商用電源
１８ ルーバ装置
１８ａ ルーバ

Claims (5)

1. 建物の屋根に設けられる天窓装置において、
   前記屋根を貫通するようにして設けられた筒状の枠体と、
   この枠体の上端開口部を開閉する開閉部材と、
   この開閉部材を開閉させる駆動部と、
   前記開閉部材に設けられて、前記駆動部用の電源とされるとともに、前記枠体内に採光可能なシースルー型太陽電池モジュールと、
   前記枠体内の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサによって検出された前記枠体内の温度に基づいて、前記駆動部を制御して前記開閉部材を開閉させる制御部と、
   前記枠体にこの枠体内の空気を換気可能設けられて、前記開閉部材が閉じている場合に作動し、開いている場合に停止する換気扇とを備えていることを特徴とする天窓装置。
2. 請求項１に記載の天窓装置において、
   前記枠体には前記開閉部材の開閉状態を検出する検出部が設けられており、
   この検出部によって、前記換気扇をＯＮ・ＯＦＦ制御することを特徴とする天窓装置。
3. 請求項１または２に記載の天窓装置において、
   前記換気扇の電源は、商用電源または、前記シースルー型太陽電池モジュールに接続されたバッテリーであることを特徴とする天窓装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の天窓装置において、
   前記枠体の下端開口部に、回転可能な複数のルーバが並列されてなるルーバ装置が設けられていることを特徴とする天窓装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の天窓装置において、
   前記枠体の側壁に、雨水の浸入を防止しかつ通風可能なガラリ部が設けられており、このガラリ部に対向して前記換気扇が設けられていることを特徴とする天窓装置。

Images