JP6774202B2 - 建物および換気塔 - Google Patents

Description

この発明は、建物および換気塔に関し、特に、自然換気を行う建物および換気塔に関する。

従来から、ビルなどの建物の換気を行うために、建物の屋根に換気塔が設けられている。この換気塔は、建物内外の温度差、風圧力の差を利用して建物内の換気を行うことが知られている。

たとえば、特許文献１には、建物の屋根に設けた換気塔内に蓄熱部を設け、換気塔内に向かう上昇気流を発生させることで、換気塔からの換気が促進される建物が開示されている。

特開２０１４−５１８５５号公報

引用文献１の建物では、換気塔内の空気を建物の外部に排出する機能を有する窓が換気塔の側壁面に設けられているため、窓から換気塔内に外部の風が吹き込みやすい。そのため、雨天時でなくても強風時には窓を閉めなくてはならず、換気塔による自然換気を有効に行えない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、効率よく自然換気を行うことが可能な建物および換気塔を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る建物は、屋内空間に連通する通気開口を有する屋根と、屋根に設置される換気塔とを備え、換気塔は、通気開口を取り囲んで上方に延びる本体と、本体の頂部から下方に凹んで設けられた谷部と、谷部の一部に設けられた開口部と、開口部を通気可能に覆う覆い部材とを含む。

好ましくは、覆い部材は、ガラリである。

好ましくは、換気塔を構成する要素は、透光性を有する素材である。

好ましくは、覆い部材は、開閉可能である。

好ましくは、本体は、頂部から下方に向かって末広がりに傾斜する傾斜部を有する。

好ましくは、谷部は、断面視において略Ｕ字形状であり、一対の側面部と谷面部とを含み、開口部は、側面部にそれぞれ設けられている。

好ましくは、開口部は、側面部に上下に並んで複数設けられている。

好ましくは、谷部の底面部よりも下方位置において水平方向に延在し、透光性を有する板状部材が設けられている。

本発明の一態様に係る換気塔は、屋内空間に連通する通気開口を有する屋根に設置される換気塔であって、通気開口を取り囲んで上方に延びる本体と、本体の頂部から下方に凹んで設けられた谷部と、谷部の一部に設けられた開口部と、開口部を通気可能に覆う覆い部材とを含む。

本発明によれば、効率よく自然換気を行うことが可能な建物および換気塔を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る建物の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る建物に設けられた換気塔を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る建物に設けられた換気塔の断面図である。 本発明の実施の形態１において、覆い部材の構成例を示す図である。 換気塔の他の構成例を示す模式的な断面図である。 換気塔のさらに他の構成例を示す模式的な断面図である。 換気塔のさらに他の構成例を示す模式的な断面図である。 本発明の実施の形態２に係る建物に設けられた換気塔を示す断面図である。 一般的な換気塔の構造例を示す模式的な断面図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜実施の形態１＞
（建物の概要について）
図１を参照して、本実施の形態に係る建物１の概要について説明する。本実施の形態に係る建物１は、屋内空間に連通する通気開口２４を有する屋根２と、屋根２に設置される換気塔３とを備える。建物１は、複数階の建物であり、たとえば、オフィスビルである。屋根２は、たとえば、平坦な陸屋根である。

建物１は、複数の事務室１１と、複数の廊下室１２と、１つの階段室１３とを有している。事務室１１は、外壁に面しており、建物１のたとえば２〜５階にそれぞれ設けられている。廊下室１２は、間仕切りを介して同一階の事務室１１にそれぞれ隣接している。階段室１３は、たとえば１階から最上階まで連通する吹抜け室であり、全ての廊下室１２に隣接されている。

図１に示されるように、各事務室１１の外壁には、屋外に面する開閉可能な外壁窓２１が設けられている。また、各階において、事務室１１と廊下室１２との間の仕切り壁には、開閉可能な経路窓２２が設けられている。また、廊下室１２と階段室１３との間の境界部には通風可能な扉２３が設けられている。さらに、階段室１３の上部に位置する天井４と屋根２との間には、屋外空間に連通する通気開口２４が設けられている。通気開口２４上には、換気塔３が設けられている。換気塔３によって、屋内空間の換気が行われる。

（換気塔について）
本実施の形態に設けられる換気塔３の説明に先立ち、一般的な換気塔について説明する。図９は、一般的な換気塔１０３の構造例を示す模式的な断面図である。

図９を参照して、換気塔１０３は、屋内空間に連通する通気開口１２４を有する屋根１０２に設置される。換気塔１０３は、通気開口１２４を取り囲んで上方に延びる本体１３０と、本体１３０に設けられる開口部１５０と、開口部１５０を覆う開閉可能な窓部１６０とを備える。換気塔１０３は、透光性を有しており、たとえば、採光用のトップライトとしての機能を有する。

本体１３０は、水平方向に延在する矩形形状の水平板部１３１と、水平板部１３１の各辺に連結され、屋根１０２に交差する垂直板部１３２とを含む。開口部１５０は、対向する垂直板部１３２に設けられている。これにより、窓部１６０を開状態にすることで、換気塔１０３と換気塔１０３内部とで温度差が生じるため、開口部１５０から自然換気を行うことができる。

しかし、このような一般的な換気塔１０３では、開口部１５０が、本体１３０の垂直板部１３２に設けられているため、強風の場合に開口部１５０から換気塔１０３の本体１３０内部に直接風が吹き込むおそれがある。そのような場合、開口部１５０から屋内空間内に風が逆流するため、換気塔１０３は、換気の経路として機能しない。

これに対し、屋内空間への吹き込みを防止するべく、本実施の形態における換気塔３は、次のように構成されている。

図２は、本発明の実施の形態１における換気塔３を模式的に示す斜視図であり、図３は本発明の実施の形態１における換気塔３を模式的に示す断面図である。図２において、矢印Ａ１で示す方向を幅方向、矢印Ａ２で示す方向を奥行方向、矢印Ａ３で示す方向を上下方向という。

図２，３を参照して、換気塔３は、通気開口２４を取り囲んで上方に延びる本体３０と、本体３０の頂部３１から下方に凹んで設けられた谷部４０と、谷部４０の一部に設けられた開口部５０と、開口部５０を通気可能に覆う覆い部材６０とを含む。なお、換気塔３は、取付部材（図示せず）等により、屋根２上に取り付けられる。

本体３０は、正面視（奥行方向一方側から見て）略台形形状である。本体３０の上下方向長さは、たとえば８００〜１２００ｍｍ程度である。本体３０は、頂部３１と、頂部３１から末広がりに傾斜する一対の傾斜部３２と、一対の傾斜部３２の奥行方向両端部にそれぞれ連結され、屋根２に対して略垂直に設けられる一対の立壁部３３とを含む。頂部３１は、本体３０の最も上方に位置する部分である。一対の傾斜部３２の傾斜角度は、垂直面に対して６０°未満であり、具体的には３０°〜４５°が望ましい。立壁部３３は、谷部４０の奥行方向両端部をそれぞれ覆う。傾斜部３２および立壁部３３は、透光性を有する素材、たとえば、網入りガラスで形成される。これらのガラスは、アルミフレームなどにより支持されている。

上述したように、谷部４０は、本体３０の奥行方向に沿って延在している。具体的には、谷部４０は、断面視において略Ｕ字形状であり、一対の側面部４１と底面部４２とを含む。一対の側面部４１は、底面部４２の幅方向両端部に連結され、略垂直に延出している。各側面部４１の上端は、傾斜部３２の上端と連結されており、この連結部が頂部３１に含まれる。つまり、断面視において頂部３１は、平坦部を含まない。側面部４１および底面部４２は、透光性を有する素材で形成されており、たとえば、略矩形形状の網入りガラスが用いられる。なお、底面部４２は、本体３０の下端（傾斜部３２の下端）よりも上方に位置する。

開口部５０は、屋内空間と屋外空間を連通し、通気開口２４から上昇してくる屋内空間の空気を屋外空間に放出する部分である。開口部５０は、たとえば、略矩形形状であり、一対の側面部４１にそれぞれ設けられている。つまり、開口部５０は、谷部４０内で対向して設けられる。開口部５０の上下方向長さは、たとえば４００〜６００ｍｍであることが望ましい。開口部５０は、側面部４１の横方向（本体３０の奥行方向）に沿って延在している。なお、開口部５０は、側面部４１の横方向長さ全長に亘って設けられていなくてもよい。

また、雨水が谷部４０内に溜まることを防止するために、本体３０または谷部４０に排水口等が設けられてもよい。また、勾配の下端部に流下した雨水が排水口から排水される構造としてもよい。

上述したように、覆い部材６０は、通気可能に開口部５０を覆う。覆い部材６０は、開閉可能である。覆い部材６０は、たとえば、外倒し窓のような開閉機構であり、覆い部材６０の下端を支点として回転する開閉部材である。また、覆い部材６０は、透光性を有する素材で形成されている。なお、覆い部材６０には、側面部４１の上端と連結するアーム６３が設けられる。アーム６３により、覆い部材６０の開閉角度を調整することができる。

覆い部材６０は、図４に示されるようなガラリであることが望ましい。図４（ａ）は、覆い部材６０の構成例を示す正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線で切断した場合の断面図である。覆い部材６０は、略矩形形状の枠体６１と枠体６１に支持される複数の羽板６２とを含む。羽板６２は、屋外に向かって斜め下方に延び、枠体６１に固定される。これにより、天気がよい場合は、覆い部材６０自体を開けて換気を行うことができる。また、雨天の場合は、覆い部材６０を閉めても、羽板６２の隙間から換気を行うことができる。また、図４に示すように、側面部４１には、開口部５０の下方に立ち上がり部４１０が設けられる。立ち上がり部４１０の上下方向長さは、たとえば１００ｍｍ以上であり、２００ｍｍ以上であることが望ましい。これにより、多少雨水が谷部４０に溜まっても、開口部５０から雨水が屋内空間に浸入することを防止することができる。

また、少なくとも羽板６２をポリカーボネート材にすることで、側面部４１の比較的広範囲に覆い部材６０を設けたとしても、採光性を確保することができる。

本実施の形態の換気塔３を構成する要素は、透光性を有する素材であるため、換気塔３内に日射熱を効率よく取り込むことができる。これにより、換気塔３内の温度を上昇させ、屋内空間内で上昇気流を起こすことができ、効率よく自然換気を行うことができる。

さらに、開口部５０が谷部４０に設けられていることにより、強風の場合でも、風が開口部５０から吹き込むことを防止することができる。これにより、建物１は、効率よく自然換気を行うことができる。さらに、傾斜部３２が設けられていることにより、図３に示すように、風が傾斜部３２の傾斜面に沿って上方へ流れ、谷部４０の上方を流れるため、吸い出し効果により効果的に屋内空間への逆流を防止することができ、自然エネルギーを利用する時間を増やすことができる。また、従来から、吸い出し効果を得るために、換気塔の周囲に強靭な柵を設けた建物が存在したが、このような建物では、強風の場合に柵が倒れるおそれがある。これに対し、本実施の形態の建物１は、換気塔３を採用することにより、柵等の別部材を設ける必要はないため、安全性を向上させることも可能である。

なお、換気塔３の本体３０の形状は、本実施の形態に限定されない。たとえば、図５の換気塔３Ａに示されるように、頂部３１Ａは、水平方向に延在する一対の平坦部３４を含んでもよい。この場合、本体３０Ａは、傾斜部３２に代えて、各平坦部３４の外側端部に連結され、屋根２に略垂直に交差する側壁部３２Ａを含む。さらに、平坦部３４の内側端部は、谷部４０の側面部４１の上端に連結されている。また、図６の換気塔３Ｂに示されるように、本体３０Ｂは、傾斜部３２に代えて、湾曲部３２Ｂを含んでもよい。

また、図６に示されるように、頂部３１Ｂから下方に凹んで設けられる谷部４０Ａは、断面視略Ｃ字形状で形成されてもよい。

また、本実施の形態では、換気塔３の覆い部材６０は、外倒し窓のような開閉機構が援用されるとして説明したが、これに限定されない。たとえば、図７（ａ）に示されるように、換気塔３Ｃの覆い部材６０Ａは、突き出し窓のような開閉機構であってもよい。つまり、覆い部材６０Ａは、その上端を支点として回転する開閉部材であってもよい。覆い部材６０Ａは、図３に示す覆い部材６０よりも高さ寸法（上下方向長さ）が小さく、たとえば、一対の側面部４１に上下に並んで２つずつ設けられる。本実施の形態における図３の換気塔３のように、比較的高さ寸法の大きい覆い部材６０を突き出し窓のような開閉部材にすると、図７（ｂ）に示す換気塔３Ｅのように、開状態において、覆い部材６０Ｂにより谷部４０の上方が覆われるため、自然換気が妨げられるおそれがある。

しかし、本構成例では、図７（ａ）に示す換気塔３Ｄのように、覆い部材６０Ａの高さ寸法を小さくし、覆い部材６０Ａを上下に２つ設けている。このような構成により、開状態において、覆い部材６０Ａにより谷部４０の上方が覆われないため、自然換気が妨げられるおそれがない。さらに、開口部５０Ａを１つではなく２つ設けることで、開口部５０Ａの高さ寸法を小さくしても、２つの開口部５０Ａの高さ寸法の合計と開口部５０の高さ寸法とを略同一にすることができる。これにより、２つの開口部５０Ａの開口面積の合計を開口部５０の開口面積と略同一にすることができるため、十分な風量を確保することができる。なお、覆い部材６０Ａは、側面部４１に上下に並んで複数設けられていればよく、たとえば３つ以上でもよい。

また、より確実に風が谷部４０内に吹き込まないようにするために、一対の立壁部３３を、傾斜部３２のように頂部３１から末広がりに傾斜して設けていてもよい。これにより、風向に関わらず、より十分な吸い出し効果を見込むことができる。

また、立壁部３３は、谷部４０内の空間の奥行方向両端部を塞いでいなくてもよい。その場合、谷部４０の奥行方向両端部は、解放されていてもよい。あるいは、谷部４０内の空間を塞ぐ部材が別途設けられてもよい。

また、覆い部材６０がガラリのように通気孔を有する場合は、必ずしも覆い部材６０自体を開閉可能に設けなくてもよい。その場合、たとえば、羽板６２を枠体６１に固定せずに、羽板６２を枠体６１に対して回転させて開閉可能に設けることで、覆い部材６０を開閉可能に設けてもよい。

また、本実施の形態では、開口部５０は側面部４１に設けられるとした。しかし、覆い部材６０は、谷部４０に設けられていればよく、必ずしも側面部４１に設けられていなくてもよい。たとえば、覆い部材６０は、谷部４０の底面部４２に設けられていてもよい。

また、換気塔３を構成する要素は、透光性を有する素材に限定されない。

＜実施の形態２＞
図８は、本発明の実施の形態２に係る建物１Ｅを示す断面図である。図８を参照して、本実施の形態に係る建物１Ｅについて説明する。上記実施の形態と同様の部分については、同一の符号を付して説明を繰り返さない。

本実施の形態に係る建物１Ｅは、換気塔３Ｅを備える。換気塔３Ｅの高さ寸法は、実施の形態１の換気塔３よりも大きく設けられる。具体的には、本体３０Ｅは、傾斜部３２と屋根２との間に垂直壁部３６が設けられている。垂直壁部３６は、傾斜部３２と同様の部材、たとえば、透光性を有する部材により形成される。

通気開口２４の下方端には、水平方向に延在する板状部材７０が設けられている。板状部材７０は、たとえば、天井４と面一に配置される。板状部材７０は、支持部材７１により天井４に取り付けられる。つまり、支持部材７１は、平面視において通気開口２４の略全体に板状部材７０を取り付ける。支持部材７１と天井４との間には、スリット７２が設けられる。これにより、室内空間の空気は、スリット７２を通り抜け、通気開口２４内に移動する。

板状部材７０は、断熱性を有する部材である。板状部材７０は、透光性を有していることが望ましく、たとえば、中空層を備えるポリカーボネート材である。換気塔３Ｅは、透光性を有する素材で構成され、内部空間の下方が板状部材７０で覆われているため、換気塔３Ｅと板状部材７０との間に熱だまりＢができる。これにより、建物１Ｅ内で上昇気流が発生し、換気塔３Ｅによる自然換気をより促進することができる。さらに、換気塔３Ｅの高さ寸法が実施の形態１の換気塔３Ｅよりも大きく設けられているため、換気塔３Ｅ内の蓄熱量を大きくすることが可能である。

なお、上記実施の形態２において、板状部材７０は、天井４と面一になるように配置されたが、谷部４０の底面部４２よりも下方位置に設けられていればよい。たとえば、本体３０の下端位置に配置されていてもよい。また、板状部材７０は、直接的または間接的に、あらかじめ本体３０Ｅに固定されていてもよい。つまり、板状部材７０は、本体３０Ｅの構成要素であってもよい。

また、上記各実施の形態では、換気塔を備えた建物について説明したが、換気塔をユニット化し、換気塔を単体で提供してもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１，１Ｅ 建物、２ 屋根、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ 換気塔、４ 天井、１１ 事務室、１２ 廊下室、１３ 階段室、２１ 外壁窓、２２ 経路窓、２３ 扉、２４ 通気開口、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｅ 本体、３１，３１Ａ，３１Ｂ 頂部、３２ 傾斜部、３２Ａ 側壁部、３２Ｂ 湾曲部、３３ 立壁部、３４ 平坦部、４０，４０Ａ 谷部、４１ 側面部、４２底面部、５０，５０Ａ 開口部、６０，６０Ａ 覆い部材、６１ 枠体、６２ 羽板、７０ 板状部材、７１ 支持部材、７２ スリット、１０２ 屋根、１０３ 換気塔、１２４ 通気開口、１３０ 本体、１３１ 水平板部、１３２ 垂直板部、１５０ 開口部、１６０ 窓部、４１０ 立ち上がり部。

Claims (8)

1. 屋内空間に連通する通気開口を有する屋根と、
   前記屋根に設置される換気塔とを備え、
   前記換気塔は、前記通気開口を取り囲んで上方に延びる本体と、前記本体の頂部から下方に凹んで設けられた谷部と、前記谷部の一部に設けられた開口部と、前記開口部を通気可能に覆う覆い部材とを含み、
   前記本体は、前記頂部から下方に向かって末広がりに傾斜する傾斜部を有し、
   前記谷部は、一対の側面部と底面部とを有し、
   前記開口部は、前記側面部にそれぞれ設けられており、
   前記谷部の底面部は、前記傾斜部の下端よりも上方に位置する、建物。
2. 前記覆い部材は、ガラリである、請求項１に記載の建物。
3. 前記換気塔を構成する要素は、透光性を有する素材である、請求項１または２に記載の建物。
4. 前記覆い部材は、開閉可能である、請求項１〜３のいずれかに記載の建物。
5. 前記開口部は、前記側面部に上下に並んで複数設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載の建物。
6. 前記谷部の底面部よりも下方位置において水平方向に延在し、透光性を有する板状部材が設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の建物。
7. 屋内空間に連通する通気開口を有する屋根と、
   前記屋根に設置される換気塔とを備え、
   前記換気塔は、前記通気開口を取り囲んで上方に延びる本体と、前記本体の頂部から下方に凹んで設けられた谷部と、前記谷部の一部に設けられた開口部と、前記開口部を通気可能に覆う覆い部材とを含み、
   前記谷部は、断面視において略Ｕ字形状であり、一対の側面部と底面部とを含み、
   前記開口部は、前記側面部にそれぞれ上下に並んで複数設けられている、建物。
8. 屋内空間に連通する通気開口を有する屋根に設置される換気塔であって、
   前記通気開口を取り囲んで上方に延びる本体と、前記本体の頂部から下方に凹んで設けられた谷部と、前記谷部の一部に設けられた開口部と、前記開口部を通気可能に覆う覆い部材とを含み、
   前記本体は、前記頂部から下方に向かって末広がりに傾斜する傾斜部を有し、
   前記谷部は、一対の側面部と底面部とを有し、
   前記開口部は、前記側面部にそれぞれ設けられており、
   前記谷部の底面部は、前記傾斜部の下端よりも上方に位置する、換気塔。

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