(57)【要約】【課題】  例えば高層建築物におけるエレベータシャフトにおいて煙突効果に起因する扉の開閉障害を回避することのできる竪穴区画構造。【解決手段】  高層建築物において対象フロア（２１）の空間に面した扉を有する竪穴区画（１１）の構造である。対象フロアの直下の高さ位置に設けられて、竪穴区画の内部と高層建築物の外部（３１）とを選択的に連通させる開閉機構（１２）と、扉の開放の直前に開閉機構を開け且つ扉の閉止の直後に開閉機構を閉じる駆動制御系（１３）とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高層建築物において対象フロアの空間に面した扉を有する竪穴区画の構造であって、
前記対象フロアの直下の高さ位置に設けられて、前記竪穴区画の内部と前記高層建築物の外部とを選択的に連通させる開閉機構と、
前記扉の開放の直前に前記開閉機構を開け且つ前記扉の閉止の直後に前記開閉機構を閉じる駆動制御系とを備えていることを特徴とする竪穴区画構造。
【請求項２】
前記竪穴区画は、エレベータシャフトであり、
前記駆動制御系は、エレベータ制御部が出力するエレベータ扉の開放信号に応じて前記開閉機構を開け、前記エレベータ制御部が出力する前記エレベータ扉の閉止信号に応じて前記開閉機構を閉じることを特徴とする請求項１に記載の竪穴区画構造。
【請求項３】
前記竪穴区画は、シャトルエレベータシャフトであり、
前記駆動制御系は、シャトルエレベータのカゴが前記対象フロアから下方へ所定距離だけ離れた高さ位置を前記対象フロアへ向かって通過したときにエレベータ制御部が出力する信号に応じて前記開閉機構を開け、前記エレベータ制御部が出力する前記エレベータ扉の閉止信号に応じて前記開閉機構を閉じることを特徴とする請求項１に記載の竪穴区画構造。
【請求項４】
前記竪穴区画は、階段室であり、
前記駆動制御系は、前記階段室の扉の開放操作に対応する開放信号に応じて前記開閉機構を開け、前記階段室の扉の閉止に対応する閉止信号に応じて前記開閉機構を閉じることを特徴とする請求項１に記載の竪穴区画構造。
【請求項５】
前記階段室の扉の開放操作に対応する開放信号は、前記階段室の扉のノブの回転に応じて発生する開放信号であることを特徴とする請求項４に記載の竪穴区画構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高層建築物における竪穴区画構造に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば高層建築物におけるエレベータシャフトの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高層建築物における竪穴区画（エレベータシャフト、階段室、吹抜け空間、排煙シャフト、パイプスペース、ダクトスペースなど）では、冬期の屋内外温度差に起因して煙突効果を生じる。煙突効果は、ドラフト（すきま風）、音鳴り、空調負荷の増加など、様々な不具合の原因になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
煙突効果により生じる差圧は、各部の扉に開閉障害をもたらすことがある。特に、高層建築物における低層部および高層部では、煙突効果に起因する差圧によりエレベータの扉の開閉が困難になることがある。煙突効果に関連する問題は冬期の一時期にのみ顕在化することが多いため、技術的に対策が難しく、大きな予算がかかる対策は困難である。
【０００４】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えば高層建築物におけるエレベータシャフトにおいて煙突効果に起因する扉の開閉障害を回避することのできる竪穴区画構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明では、高層建築物において対象フロアの空間に面した扉を有する竪穴区画の構造であって、
前記対象フロアの直下の高さ位置に設けられて、前記竪穴区画の内部と前記高層建築物の外部とを選択的に連通させる開閉機構と、
前記扉の開放の直前に前記開閉機構を開け且つ前記扉の閉止の直後に前記開閉機構を閉じる駆動制御系とを備えていることを特徴とする竪穴区画構造を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一形態では、例えば高層建築物におけるエレベータシャフトにおいて、対象フロアの直下の高さ位置にエレベータシャフトと高層建築物の外部とを選択的に連通させる開閉機構を設けているので、エレベータ扉の開放の直前に開閉機構を開け、エレベータ扉の閉止の直後に開閉機構を閉じることにより、煙突効果に起因する扉の開閉障害を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態にかかる竪穴区画構造の構成を概略的に示す図である。
【図２】従来の構造において煙突効果による上昇気流が発生する様子を示す図である。
【図３】従来の煙突効果対策について説明する第１の図である。
【図４】従来の煙突効果対策について説明する第２の図である。
【図５】従来の煙突効果対策について説明する第３の図である。
【図６】本実施形態にかかる竪穴区画構造の作用を説明する第１の図である。
【図７】本実施形態にかかる竪穴区画構造の作用を説明する第２の図である。
【図８】本実施形態にかかる竪穴区画構造の作用を説明する第３の図である。
【図９】開閉機構の開閉と対象フロアにおけるエレベータ扉に作用する差圧との関係について得られたシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる竪穴区画構造の構成を概略的に示す図である。本実施形態では、一例として、高層建築物におけるエレベータシャフトの構造に対して、本発明の竪穴区画構造を適用している。なお、図１では、紙面に限りがあるため、１０階建ての建築物を示しているが、本実施形態では数十階建ての高層建築物においてエレベータ１０のカゴ１０ａが最上階の対象フロア２１と地上フロア２２とを往復するケースを想定している。
【０００９】
図１を参照すると、本実施形態のエレベータシャフト１１の構造では、対象フロア２１の直下の高さ位置に、エレベータシャフト１１の内部と高層建築物の外部３１とを選択的に連通させる開閉機構１２が設けられている。開閉機構１２は、例えばエレベータ機械室２３に設けられた駆動制御系１３からの指令にしたがって開閉機構１２を開けたり閉じたりする。駆動制御系１３は、後述するように、同じくエレベータ機械室２３に設けられたエレベータ制御部３０からの信号に応じて作動する。
【００１０】
図１では、エレベータシャフト１１の内部と高層建築物の外部３１とが１つの外壁３２により隔てられている例を示している。しかしながら、一般に、エレベータシャフト１１の内部と高層建築物の外部３１とが間隔を隔てている構成も考えられる。そのような構成の場合には、開閉機構１２と高層建築物の外部３１とを結ぶダクトを付加すれば良い。
【００１１】
以下、本実施形態にかかるエレベータシャフト構造の作用の理解を容易にするために、図２〜図５を参照して従来の構造における煙突効果による上昇気流の発生および従来の煙突効果対策について説明する。従来の構造では、屋内外温度差に起因して、図２において矢印で示すような空気の流れが発生する。すなわち、エレベータシャフト５１の内部では煙突効果による上昇気流が発生する。
【００１２】
その結果、図２において破線状の楕円６１，６２で示すように、低層部の各フロアおよび高層部の各フロアでは、ドラフト圧力によるエレベータ扉の開閉障害が生じる。また、図２において破線状の楕円６３で示すように、地上フロアのエントランスでは、ドラフト気流による温熱環境の問題が生じる。
【００１３】
従来技術では、煙突効果に起因する扉の開閉障害などの対策として、例えば図３に示すように、高層部５２の各フロアにおける外壁５３の隙間をすべて塞ぐことにより建物外壁の気密性を向上させて煙突効果を低下させる手法が採用されている。また、例えば図４に示すように、エレベータシャフト５１の内部空間を下層空間５１ａと上層空間５１ｂとに隔絶分離することにより煙突効果を低下させる手法が採用されている。
【００１４】
また、図示を省略するが、エレベータ機械室の気密性向上や陽圧化、エレベータシャフト内の空気の冷却により煙突効果を低下させる手法が採用されている。さらに、例えば図５に示すように、エレベータシャフト５１の下部に外気５４を強制流入させてエレベータシャフト５１の内部を加圧することにより煙突効果を低下させる手法が採用されている。
【００１５】
また、図示を省略するが、下層階エントランス等の気密化（風除室や回転扉の採用）、各階のエレベータから外壁に至る経路への扉の追加（各扉への差圧の分散）により煙突効果を低下させる手法が採用されている。ただし、建物の用途・デザインによる制約から、上述の手法を採用することができない場合がある。また、エレベータ扉に許容される差圧について、上述の手法を組み合わせても達成できないような厳しい条件が要求される場合がある。
【００１６】
煙突効果の根本的な要因は、屋内外の温度差である。冬期には外気温度が０°Ｃ前後になるが、屋内は１８°Ｃ程度に空調される。このため、屋内の空気は、浮力を生じて外壁を介して外へ出ようとする。高層建築物では、各階においてこのような煙突効果による浮力を生じ、この浮力が竪穴区画に集中して大きな圧力差を生じる。煙突効果に起因する圧力差は、屋内外温度差が存在する限り定常的に生じる。
【００１７】
以下、図６〜図９を参照して、本実施形態にかかるエレベータ１０の構造の作用を説明する。図６は、エレベータ１０のカゴ１０ａが地上フロア２２にあり、対象フロア２１を含むすべてのフロアにおいてエレベータ扉が閉じている様子を示している。図６に示す状態では、エレベータ機械室２３に設けられた駆動制御系１３からの指令により、開閉機構１２は閉じている。
【００１８】
その結果、図６中矢印で示すような空気の流れが発生し、エレベータシャフト１１の内部では煙突効果による上昇気流が発生する。そして、対象フロア２１におけるエレベータ１０の扉には、図６において破線状の楕円３３で示すように比較的大きな差圧が作用する。ただし、図６に示す状態では、対象フロア２１におけるエレベータ１０の扉は開く必要がないので問題はない。
【００１９】
図７は、エレベータ１０のカゴ１０ａが地上フロア２２から対象フロア２１に近づいて所定の高さ位置に達したときに、開閉機構１２が閉じた状態から開いた状態に変化した様子を示している。すなわち、本実施形態において、エレベータ制御部３０は、エレベータ１０のカゴ１０ａが対象フロア２１から下方へ所定距離だけ離れた高さ位置を対象フロア２１へ向かって通過したときに、通過信号を駆動制御系１３に出力する。駆動制御系１３は、エレベータ制御部３０から供給された通過信号を受けて開閉機構１２を開ける。
【００２０】
その結果、煙突効果により発生した上昇空気は対象フロア２１の直下の高さ位置に設けられた開閉機構１２を介して外部へ流出し、対象フロア２１におけるエレベータ１０の扉に作用する差圧は、図９に示すように急激に減少し始める。図９は、開閉機構の開閉と対象フロアにおけるエレベータ扉に作用する差圧との関係について得られたシミュレーション結果を定性的に示す図である。図９において、縦軸はエレベータ扉に作用する差圧Ｐを示し、横軸は開閉機構１２の開閉に伴って経過する時間Ｔを示している。
【００２１】
エレベータ制御部３０は、通過信号を駆動制御系１３に出力した直後にエレベータ扉の開放信号を出力し、開放信号の出力直後にエレベータ１０の扉が開く。図８は、開閉機構１２が開いた直後に対象フロア２１におけるエレベータ１０の扉が開いた様子を示している。換言すると、本実施形態において、駆動制御系１３は、エレベータ１０の扉の開放の直前に開閉機構１２を開ける。
【００２２】
図９を参照すると、時間Ｔ１のタイミングで開閉機構１２が開いてから、対象フロア２１におけるエレベータ１０の扉に作用する差圧はＰ１から急激に減少し始め、時間Ｔ２のタイミングでエレベータ扉が開いたときには扉に作用する差圧Ｐ２が十分小さくなることがわかる。このように、エレベータ１０の扉の開放の直前における開閉機構１２の開放により、エレベータ扉に作用する差圧は著しく低減される。その結果、煙突効果に起因する扉の開閉障害を回避することができる。
【００２３】
エレベータ１０に対する乗降が終了すると、エレベータ制御部３０はエレベータ扉の閉止信号を出力し、この閉止信号の出力直後に時間Ｔ３のタイミングでエレベータ扉を閉じる。駆動制御系１３は、エレベータ制御部３０から供給されたエレベータ扉の閉止信号を受けて、エレベータ扉が閉じた直後に時間Ｔ４のタイミングで開閉機構１２を閉じる。すなわち、本実施形態において、駆動制御系１３は、エレベータ１０の扉の閉止の直後に開閉機構１２を閉じる。時間Ｔ３のタイミングで開閉機構１２を閉じるときにエレベータ扉に作用する差圧Ｐ３は十分小さく、煙突効果に起因する扉の開閉障害を回避することができる。
【００２４】
図９において実線で示すように、エレベータ１０の扉の閉止直後に開閉機構１２を閉じることにより、エレベータ扉に作用する差圧はＰ３から元の差圧Ｐ１まで急激に戻り、これにより次のエレベータ扉の開放時に備えることができる。一方、図９において破線で示すように、エレベータ１０の扉の閉止後も開閉機構１２を開けたままに放置すると、いわゆる圧力逃がしの効果は次第に失われ、これにより次のエレベータ扉の開放時に圧力を逃がせなくなる。
【００２５】
一般に、上層階のフロア全体が展望室、食堂、結婚式場などになっている高層建築物では、エレベータホールを設けてフロアとエレベータとを隔離するようなデザインが難しく、エレベータから外壁に至る経路への扉の追加（各扉への差圧の分散）により煙突効果を低下させる手法の採用が困難である。目的の高層階までのエレベータを有する場合、低層階からエレベータが上昇してくるタイミングに一定の間隔があり、またエレベータ扉を開閉させるタイミングを予測することができる。このような場合には、上述のように、圧力逃がしの開閉機構を設け、エレベータ扉を開ける直前にエレベータシャフト内部の圧力逃がしを行うことにより、煙突効果に起因する扉の開閉障害等を回避することができる。
【００２６】
なお、上述の説明では、エレベータ１０のカゴ１０ａが対象フロア２１から下方へ所定距離だけ離れた高さ位置を対象フロア２１へ向かって通過したときにエレベータ制御部３０が出力する信号に応じて、駆動制御系１３が開閉機構１２を開けている。しかしながら、これに限定されることなく、エレベータ制御部３０が出力するエレベータ扉の開放信号に応じて開閉機構１２を開ける形態も可能である。例えば、エレベータのカゴが対象フロアに既にあり、呼びボタンが押された場合がこの形態に相当する。
【００２７】
また、上述の説明では、各フロアに停止可能な通常のエレベータのエレベータシャフトに対して、本発明の竪穴区画構造を適用している。しかしながら、通常のエレベータに限定されることなく、例えば最上階のフロアと地上フロアとを往復するシャトルエレベータシャフト、階段室など、高層建築物において対象フロアの空間に面した扉を有する他の竪穴区画の構造に対しても同様に本発明を適用することができる。
【００２８】
高層建築物において対象フロアの空間に面した扉を有する通常のエレベータシャフトの構造に対して本発明を適用する場合、駆動制御系は、エレベータ制御部が出力するエレベータ扉の開放信号に応じて開閉機構を開け、エレベータ制御部が出力するエレベータ扉の閉止信号に応じて開閉機構を閉じる。
【００２９】
また、高層建築物において対象フロアの空間に面した扉を有する階段室の構造に対して本発明を適用する場合、駆動制御系は、階段室の扉の開放操作に対応する開放信号（例えば階段室の扉のノブの回転に応じて発生する開放信号）に応じて開閉機構を開け、階段室の扉の閉止に対応する閉止信号に応じて開閉機構を閉じる。
【００３０】
以上のように、本発明による煙突効果対策は、従来の手法で対策し切れない現象が生じた場合にも有効であり、煙突効果に起因する現象のうち、直接の被害につながりかねないエレベータ扉の開閉障害の問題（現象が激しい場合にはエレベータの運行を見合わせる場合もある）を回避することができる点で意義が大きい。
【符号の説明】
【００３１】
１０  エレベータ
１０ａ  カゴ
１１  エレベータシャフト
１２  開閉機構
１３  駆動制御系
２１  対象フロア
２２  地上フロア
２３  エレベータ機械室
３０  エレベータ制御部
３２  外壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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