(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する屋根材２・２間の開口に設置される天窓構造であって、
屋根下地１に固定されるフレーム部３と、フレーム部３に固定されて、ジッパーガスケット１９を含む窓枠構造４と、窓枠構造４で周縁が支持される窓板５とを含み、
窓板５が、透明な網入りガラス製の外窓板３２と、外窓板３２の内面に隣接配置されるポリカーボネイト製の内窓板３３と、両窓板３２・３３の接合周縁間に配置される緩衝シート３４とで構成されており、
外窓板３２の内面と、内窓板３３の下面を受け止めるジッパーガスケット１９の溝底面との間に、外窓板３２の崩落を阻止する耐火条材４０が配置されており、
内窓板３３は、全体が半乳白色に着色された半透明の中空板材で形成されて、内面空間が一群の区画壁３９で一様に区画されており、
窓板５を通過する太陽光を内窓板３３で拡散させて、多様な方向を指向する間接光を発生させ、この間接光で直射範囲Ｚ１の外辺部Ｚ２の屋内空間を照明できるようにしたことを特徴とする天窓構造。
【請求項２】
緩衝シート３４が、粘着性を有するブチルゴムテープで形成されており、
外窓板３２と内窓板３３とが、両窓板３２・３３の周縁間に配置した緩衝シート３４を介して一体に接着固定されており、
外窓板３２の膨張変形が、緩衝シート３４の塑性変形作用で吸収できるようにした請求項１記載の天窓構造。
【請求項３】
外窓板３２は、その外面が平坦に形成され、その内面が凹凸面に形成されており、
外窓板３２の外面に、熱線の進入を遮る熱反射フィルム３５を貼り付けてある請求項１または２記載の天窓構造。  
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内外二層の窓板を備えている天窓構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内外二層の窓板を備えた天窓構造は、例えば特許第２９６６７９１号公報にみることができる。そこでは、金属網体で補強された網入りガラスで内窓板を形成し、通常の透明な板ガラス、またはポリカーボネイト製の透明板で外窓板を形成する。但し、内外二層の窓板は断熱作用を目的として設けられており、両窓板は十分な厚みのスペーサーによって隔てられている。特公平７−９１８８６号公報にも同様の天窓構造が開示されている。
【０００３】
本発明に関して、採光部直下の床面に生じる照度の不均一性を小さくするための天窓構造が、特開２００２−１６１６１１号公報において提案されている。そこでは、透明な板ガラス、あるいは透明なプラスチック板で窓板を形成し、その外表面に金属酸化物被膜からなる熱線反射層を形成し、内表面に可視光線調整層を形成している。熱線反射層は金属酸化物被膜で形成してあり、可視光線の透過率が約６０％以上、熱線の透過率が４０％以下になっている。可視光線調整層はハーフミラー効果を有するフィルムからなり、可視光線の透過率が１５〜６０％としてある。
【０００４】
このように、熱線と可視光線との透過を抑止した天窓によれば、単に透明な窓板のみで形成した天窓に比べて、熱線の進入を妨げて屋内温度の上昇を防止できる。さらに、可視光線の進入を抑止して、太陽光で照射されている採光部直下の床面の照度を低下させ、周辺部の床面との照度差を小さくすることにより、例えば直射範囲に設置された光センサーが、可視光線に反応して誤動作するのを解消できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように天窓構造を設けると、建物内部に太陽光を取り入れて屋内を明るくできる。しかし、天窓を通過した太陽光は、天窓で規定される直射範囲の空間を照らしているに過ぎず、屋内全体からみると明るいところと、明るくないところとが明確に現れる。
【０００６】
例えば、採光部直下の直射範囲における床面は直接光に照射されて不必要なほどに明るいのに、太陽光の直射範囲の外辺部における床面は明るさが不足する状況にあり、両者の位置の違いによる照度差は極端に大きい。本発明者らの計測結果によれば、天窓の直射範囲における床面付近の照度が４万ルクスであるとき、隣接する天窓間の中央部における床面付近の照度は３千ルクスに過ぎない。太陽光が直射範囲に限ってスポットライト状に照射されるためである。
【０００７】
本発明者は、上記のような屋内における照度むらを解消するために、網入りの板ガラスと、その片面に接着固定した透明のポリカーボネイト板とで窓板を形成し、天窓から入り込む太陽光を、その直射範囲の外辺部へまで到達できるようにした。この複層化された窓板によれば、透過する光をポリカーボネイト板で散乱させて間接光を生じさせ、間接光によって照射範囲を拡大し、直射範囲の外の床面照度を相当程度にまで向上することができた。
【０００８】
しかし、外気温が高い時期に板ガラスが割れる問題を生じた。一体化された網入りの板ガラスと透明プラスチック板材との熱膨張率が大きく異なっているうえ、膨張変形しようとする板ガラスがプラスチック板材によって拘束され、その変形応力を吸収できないことが原因であると思われる。網入りの板ガラスに換えて、２枚の板ガラスの間に樹脂フィルムを介装した合わせガラスを使用してみたが、同様に板ガラスが割れた。
【０００９】
本発明の目的は、天窓から入り込む太陽光の大半を間接光に変換し、この間接光で直射範囲の外辺の広い範囲を照明でき、従って屋内の位置の違いによる極端な照度差を解消して、屋内空間の明るさをほぼ均一にできる天窓構造を提供することにある。
【００１０】
本発明の目的は、板ガラスと光拡散用のポリカーボネイト板とで窓板が複層化してあるにもかかわらず、板ガラスの膨張変形を確実に吸収でき、従って周囲の気温条件が厳しい状況である場合にも、板ガラスが割れるのを確実に防止でき、しかも、施工時における窓板の取り扱いが容易で、窓板の組み付け作業を簡便に行える天窓構造を提供することにある。
【００１１】
本発明の目的は、窓板を介して外部熱が出入りするのを良く防止できるうえ、熱線の進入を妨げて屋内温度の上昇を防止できる天窓構造を提供することにある。
【００１２】
本発明の目的は、火災時にポリカーボネイト板が焼失したとしても、板ガラスをぐらつきなく支持し続けることができ、従って板ガラスが天井から落下したり、あるいは火炎が天窓から吹き出したりするのを防止でき、耐火機能に優れた天窓構造を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明における天窓構造は、隣接する屋根材２・２間の開口に設置され、屋根下地１に固定されるフレーム部３と、フレーム部３に固定されて窓板５を支持する窓枠構造４とを含む。窓板５は、透明な網入りガラス製の外窓板３２と、外窓板３２の内面に隣接配置されるポリカーボネイト製の内窓板３３と、両窓板３２・３３の接合周縁間に配置される緩衝シート３４とで構成する。内窓板３３は、全体が半乳白色に着色された半透明の中空板材で形成されて、内面空間が一群の区画壁３９で一様に区画されている。以て、窓板５を通過する太陽光を内窓板３３で拡散させて、多様な方向を指向する間接光を発生させ、この間接光で直射範囲Ｚ１の外辺部Ｚ２の屋内空間を照明できるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
前記緩衝シート３４は、粘着性を有するブチルゴムテープで形成されており、外窓板３２と内窓板３３とが、両窓板３２・３３の周縁間に配置した緩衝シート３４を介して一体に接着固定されており、外窓板３２の膨張変形が緩衝シート３４の塑性変形作用で吸収できるようにすることができる。
【００１５】
外窓板３２は、その外面が平坦に形成され、その内面が凹凸面で形成されており、外窓板３２の外面に、熱線の進入を遮る熱反射フィルム３５を貼り付けることができる。
【００１６】
窓板５の周縁は、ジッパーガスケット１９を含む窓枠構造４で支持されており、外窓板３２の内面と、内窓板３３の下面を受け止めるジッパーガスケット１９の溝底面との間に、外窓板３２の崩落を阻止する耐火条材４０が配置された構造にすることができる。
【００１７】
【発明の作用効果】
本発明では、ガラス製の外窓板３２と、これの内面に接着される内窓板３３とで窓板５を構成し、内窓板３３はポリカーボネイトを素材とする、全体が半乳白色に着色された半透明の中空板材で形成し、その内面空間を一群の区画壁３９で一様に区画した。かかる窓板５を用いた天窓によれば、太陽光の直射範囲Ｚ１における照度を抑止しながら、外辺部Ｚ２における照度を増加できることが確認され、屋内の位置の違いによる極端な照度差を解消して、屋内空間の明るさをほぼ均一にできた。窓板窓板５を通過する太陽光の大半を内窓板３３で拡散し散乱させて間接光に変え、多様な方向を指向する間接光直射範囲Ｚ１の外辺部Ｚ２の屋内空間を照明できるためである。
【００１８】
粘着性を有するブチルゴムテープで緩衝シート３４を形成し、外窓板３２と内窓板３３とが、緩衝シート３４を介して一体に接着固定された窓板５によれば、外窓板３２の膨張変形を緩衝シート３４が平行四辺形状に斜めに塑性変形することで吸収できる。従って、天窓の周囲の気温条件が厳しい状況であったとしても、外窓板３２が割れるのを確実に防止して天窓構造の耐久性を向上できる。内外の両窓板３２・３３は接着固定されて一体化してあるので、施工時の両窓板３２・３３の取り扱いを簡便化でき、高所での作業を余儀なくされる天窓の設置が、少ない手間で安全に行える。区画壁３９で区分された一群の区室内の空気層との断熱作用によって、外部熱の進入を阻止するので、天窓を介して熱が出入りするのを良く防止でき、屋内の温度が異常に上昇したり、あるいは低下したりするのを防止できる。
【００１９】
外窓板３２の外面に、熱線の進入を遮る熱反射フィルム３５が貼り付けられた天窓構造によれば、単に透明な窓板のみで形成した天窓に比べて、屋内へ向かう熱線を熱反射フィルム３５で反射して、その進入を妨げることができるので、屋内の温度が上昇するのを防止しでき、しかも外窓板３２が熱線で加熱されて大きく膨張変形するのを防止することにも役立つ。
【００２０】
外窓板３２の内面と、ジッパーガスケット１９の溝底面との間に、耐火条材４０が配置された天窓構造によれば、火災時にポリカーボネイト製の内窓板３３が焼失したとしても、外窓板３２をぐらつきなく支持し続けることができる。従って、外窓板３２が天井から崩落するのを阻止でき、あるいは火炎が天窓から吹き出したりするのを防止でき、全体として耐火機能に優れた天窓構造が得られる。
【００２１】
【実施例】
図１ないし図５は本発明に係る天窓構造の実施例を示す。図２および図３において、符号１は屋根下地、２は屋根下地１に組まれた折版屋根材（屋根材）である。隣接する折版屋根材２・２の間の開口部に設置される天窓構造は、軒棟方向に沿って形成してあり、屋根下地１に固定されるフレーム部３と、フレーム部３に固定される窓枠構造４と、窓枠構造４で支持される窓板５などで構成する。
【００２２】
図３においてフレーム部３は、屋根下地１に固定された左右一対のアングル材７と、両アングル材７の対向側面にボルト８で締結固定した断面コ字形のベース枠９と、ベース枠９の下面に固定される下フレーム１０と、下フレーム１０と共にベース枠９に締結固定されるＴ字状の締結金具１１とで構成する。
【００２３】
下フレーム１０の一側には、後述する窓板支持枠２０の下面を支持する受壁１２が階段状に形成されている。アングル材７、ベース枠９、下フレーム１０はそれぞれ天窓の軒棟方向の長さに応じた長尺材からなる。締結金具１１は、下向きに開口するコ字状の締結枠１４と、締結枠１４の内面中央に固定したねじ軸１５とからなり、一定間隔置きに設けられている。
【００２４】
窓枠構造４は、前記締結金具１１でベース枠９に固定されるキャップ体１８と、キャップ体１８に差し込み装着されるゴム製のジッパーガスケット（窓パッキン）１９と、受壁１２上に載置されて左右の下フレーム１０どうしを橋絡する窓板支持枠２０などで構成する。キャップ体１８は、先の締結枠１４が差し込まれる断面Ｃ字状の主枠２１と、主枠２１の上隅から横向きに突設されるシール腕２２とを一体に形成した長尺材からなる。
【００２５】
ジッパーガスケット１９は、断面六角形状のゴム条材からなり、その一側にシール腕２２に外嵌する装着溝２４が設けられ、他側に窓板５を支持するシール溝２５が形成されている。ジッパーガスケット１９の上面の溝２６に、ロック条材２７を圧嵌装着することにより、装着溝２４およびシール溝２５を締め付けて、ジッパーガスケット１９をシール腕２２に固定でき、さらにシール溝２５に嵌め込んだ窓板５を分離不能に固定できる。窓板支持枠２０は断面コ字状の枠体からなり、その上面にゴムシート２８が貼り付けてある。
【００２６】
フレーム部３と窓枠構造４とは、図１および図２に示すように組み立てる。まず左右のベース枠９をアングル材７に固定して、その上面に折版屋根材２と、樋体３０とを載置する。さらに、締結金具１１が嵌め込まれたキャップ体１８を、折版屋根材２と樋体３０の上面に重ねて、その締結枠１４で折版屋根材２と樋体３０を押さえ保持し、ねじ軸１５をベース枠９の挿通穴に挿通する。この状態で下フレーム１０をねじ軸１５に挿通し、下フレーム１０の下面側からナット１６をねじ軸１５にねじ込んで、キャップ体１８、折版屋根材２、樋体３０および下フレーム１０の四者をベース枠９に締結固定する。この後、シール腕２２にジッパーガスケット１９を組み、窓板支持枠２０を下フレーム１０に載置する。
【００２７】
図１および図４において窓板５は、透明な網入りガラス製の外窓板３２と、外窓板３２の内面に隣接配置される内窓板３３と、両窓板３２・３３の周縁どうしを接着固定する緩衝シート３４とで構成する。
【００２８】
外窓板３２の外面は平坦に形成してあり、その外面に熱線の進入を遮る熱反射フィルム３５が貼り付けてある。外窓板３２の内面は凹凸面で形成してある。熱反射フィルム３５は耐候性を有する金属蒸着フィルムからなり、例えば、ＮＩ帝人商事株式会社のレフテル（商品名）の外貼りタイプ（品番ＺＳ０５Ｇ）を適用できる。
【００２９】
内窓板３３は、ポリカーボネイトを素材とする押出成形品からなり、全体が半乳白色に着色された半透明の中空板材で形成してある。詳しくは、上壁３７と下壁３８との間の空間を一群の区画壁３９で平行に区画した中空板材で内窓板３３が形成されている。この種の中空板材は市販されており、例えば旭硝子株式会社製のツインカーボ（商品名）を使用できる。
【００３０】
なお、内窓板３３の全厚み寸法は６mm、区画壁３９の隣接ピッチは約６mm、上壁３７および下壁３８の厚み寸法は0.４５mm、区画壁３９の厚み寸法は0.３２mmであり、その可視光線の透過率は６６％である。
【００３１】
外窓板３２と内窓板３３とは、両窓板３２・３３の周縁間に配置した緩衝シート３４を介して一体に接着固定する。緩衝シート３４は、幅寸法が８〜１０mm前後で厚みが約２mmの、臭素が添加された粘着性を有するブチルゴムテープで形成されている。緩衝シート３４に外窓板３２と内窓板３３とを密着して、テープ厚みが１mm程度に押し潰されるまで両窓板３２・３３を押し付けることにより、両窓板３２・３３を分離不能に接着固定する。この固定状態において、両窓板３２・３３の間には小さな隙間空間Ｅが形成されている（図４参照）。隙間空間Ｅは１〜３mmあれば良いが、１mm前後が好ましい。隙間空間Ｅを大きくすると、その分だけ緩衝シート３４の厚みが増し、両窓板３２・３３を接着したとき、テープの一部が幅方向へはみ出し、採光面積が減少するからである。
【００３２】
外窓板３２の下面周縁の多くの部分は緩衝シート３４に密着しているが、外窓板３２の下面が凹凸面になっているので、所々に未接着部分が生じており、従って先の隙間空間Ｅは必ずしも密閉されている訳ではない。このように、外窓板３２と内窓板３３とをブチルゴムテープからなる緩衝シート３４で一体化すると、外窓板３２が膨張変形するときの、両窓板３２・３３のずれを緩衝シート３４が平行四辺形状に斜めに塑性変形することで吸収できるので、周囲の気温条件が厳しい状況であっても、外窓板３２が割れるのを確実に防止できる。
【００３３】
火災が発生したとき、内窓板３３が焼失してしまうと窓板５が崩落するおそれがある。こうした窓板５の落下を防ぐために、外窓板３２と、ジッパーガスケット１９のシール溝２５の溝底との間には耐火条材４０を配置されている。耐火条材４０は不燃性に優れたクロロプレンゴム製のひも状の条材からなり、この実施例では、図１に示すように、シール溝２５で挟持される内窓板３３の内部空間のひとつを利用して装着した。必要があれば、シール溝２５内に臨む２ないし３個の内部空間に耐火条材４０を配置できる。
【００３４】
以上のように構成した天窓構造による採光効果を確認するために、同じ建物に従来の天窓構造と、本発明の天窓構造とを設置して、屋内における明るさの分布を確認し、図５に示すように天窓から入り込む太陽光の直射範囲Ｚ１と、直射範囲Ｚ１の外辺部Ｚ２における照度を計測した。
【００３５】
照度は天窓の直下と、隣接する天窓の隣接中央部とで計測し、それぞれ床面から１ｍの高さ位置で計測した。計器を符号４２で示す。なお、屋根における天窓構造の隣接間隔は８ｍ、屋根面の床面からの高さは9.５ｍであった。その結果の概略を下表に示す。
【００３６】
【表１】
0003647825.tif 000002
【００３７】
本発明の天窓構造によれば、直射範囲Ｚ１の照度を著しく低下させながら、外辺部Ｚ２の照度を向上でき、その照度差は１５００Ｌｘに過ぎない。曇天時にも同様にして照度を計測したが、直射範囲Ｚ１で１６００Ｌｘ、外辺部Ｚ２で１５００Ｌｘと、両者の照度差はさらに小さくなった。因みに、外辺部Ｘ２の照度が高いのは、図４に示すように窓板５を通過する太陽光が内窓板３３で拡散されて、多様な方向を指向する間接光が生じていると推測され、この間接光で外辺部Ｚ２の屋内空間を照明できる結果であると思われる。外窓板３２の内窓板３３との対向面が凹凸面に形成されていることも、太陽光の拡散を促進することに役立っていると思われる。
【００３８】
上記の実施例以外に、本発明の天窓構造は縦葺屋根と横葺屋根とのいずれの屋根構造にも適用できる。フレーム部３および窓枠構造４は、屋根構造の違いや、窓板５の大きさ、および重量の違いなどに応じて適宜変更すべきであるので、実施例で説明した構造には限定されない。同様に、外窓板３２および内窓板３３の厚み寸法や、細部の寸法も、実施例で説明した寸法に限定されない。
【００３９】
緩衝シート３４は接着性と粘弾性とを備えていればよく、必ずしもブチルゴムで形成してある必要はない。耐火条材４０としては、ワイヤーや鋼線などの金属線材を適用でき、外窓板３２とジッパーガスケット１９の溝底との間に配置してあればよい。つまり、内窓板３３の内部空間に配置する必要はない。
【００４０】
外窓板３３の区画壁３９は、上壁３７および下壁３８の壁面と直交している必要はなく、例えば上壁３７および下壁３８の壁面と斜めに交差する状態で形成することができる。あるいは、区画壁３９をリング状や連続波形に形成することができる。必要があれば、上壁３７と下壁３８の間に、両壁と平行な中間壁を備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】天窓の要部を示す断面図である。
【図２】天窓構造の全体断面図である。
【図３】天窓構成部品の分解正面図である。
【図４】窓板の一部を切り欠いた斜視図である。
【図５】照度試験における照度計測位置を示す説明図である。
【符号の説明】
１  屋根下地
２  屋根材
３  フレーム部
５  窓板
１９  ジッパーガスケット
３２  外窓板
３３  内窓板
３４  緩衝シート
３５  熱反射フィルム
３９  区画壁
４０  耐火条材
【図１】
0003647825.tif 000003
【図２】
0003647825.tif 000004
【図３】
0003647825.tif 000005
【図４】
0003647825.tif 000006
【図５】
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