JP2013044223A

JP2013044223A - 近赤外線反射機能と遠赤外線吸収機能を選択可能なロールカーテン

Info

Publication number: JP2013044223A
Application number: JP2011199965A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yokogawa; 誠横川; Kazuyuki Shintani; 一之新谷
Original assignee: Hokkaido Gas Co Ltd
Current assignee: Hokkaido Gas Co Ltd
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2013-03-04

Abstract

【課題】この発明は、窓面に近赤外線反射膜と遠赤外線吸収膜を選択して設置し、日射による空調負荷を削減する装置に関するものである。
【解決手段】近赤外線反射膜１および遠赤外線吸収膜２を各々ロールカーテン軸３およびロールカーテン軸３’に巻きつけてロールカーテンの形態とし、支持材４によって互いに平行に配置する。これを窓枠または壁もしくは天井からの支持部５によって、窓と平行に配置する。夏季に近赤外線反射膜１を下ろすことにより、日射による入熱を低減し、冷房負荷を低減する。冬季には遠赤外線吸収膜２を下ろすことにより、室内の遠赤外線の屋外への流出を低減し、暖房負荷を低減する。このように季節に応じて機能の異なる２つの膜を使い分けることにより、年間を通じて日射制御による最大の省エネルギー効果を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、建物の窓の内側に設置して、冷房負荷および暖房負荷を低減する装置に関するものである。

従来の近赤外線反射膜および遠赤外線吸収膜は、通称Ｌｏｗ−ｅガラス等に見られるように、ガラスと一体化して提供されるか（例えば特許文献１参照）、もしくは既設の窓に貼り付ける形態で提供されている。

特開２００９−９０６０４公報

従来販売されている近赤外線反射膜付ガラスは、通年日射による入熱を低減するため、夏季の冷房負荷を低減する一方、冬季には暖房負荷を増大させる。また、遠赤外線吸収膜付ガラスもしくは遠赤外線反射膜付ガラスは、通年屋内の遠赤外線のエネルギーを屋内に留める働きをするため、冬季の暖房負荷を低減する一方、夏季には冷房負荷を増大させる。したがって、前者は冷房負荷が暖房負荷を上回る関東以南に、後者は暖房負荷が冷房負荷を上回る東北以北に適する技術として提供されている。
しかし、いずれの場合も負荷削減効果と負荷増大効果が互いに打ち消しあってしまい、得られる省エネ効果はその差にとどまる。

これを図１に試算として示す。これは近赤外線反射膜が有効とされる関東において、西窓と南窓について、対策なし、つまり通常のガラス窓を用いる場合と、ガラスと一体化させた近赤外線反射膜を設置して通年赤外線反射を行う場合、および本発明のように近赤外線反射膜を可動式として夏季のみ窓面に設置して近赤外線反射を行う場合の空調負荷の違いを表している。数値は日射によって増減する空調負荷量を表しており、単位は窓面積１ｍ２あたりの年間日射熱量を表す、ｋＷｈ／ｍ２年である。この数値が大きいほど空調負荷が大きく、逆に小さいほど空調負荷が小さいことを表している。

まず西窓についてみると、対策なしの場合が３１０ｋＷｈ／ｍ２年であるのに比べ、通年赤外線反射を行う場合には１５５ｋＷｈ／ｍ２年と空調負荷が減る。そして、夏季のみ赤外線反射行うと、さらに空調負荷が−５ｋＷｈ／ｍ２年と減ることがわかる。一方南窓についてみると、対策なしの場合が−１４６ｋＷｈ／ｍ２年であるのに比べ、通年赤外線反射を行う場合には−７３ｋＷｈ／ｍ２年と空調負荷が増えてしまう。これは、夏季に日射による入熱が減って冷房負荷が減る量よりも、冬季に日射による入熱が減って暖房負荷が増える量のほうが多いことによるものである。そして、夏季のみ赤外線反射を行うと、日射による空調負荷は−４５０ｋＷｈ／ｍ２年と、対策なしの場合および通年赤外線反射を行う場合に比べ大きく減ることがわかる。

以上のことから、一般的に窓面での近赤外線反射が有効とされる関東においても、実は南窓では通年でみると空調負荷を増大させてしまうことが明らかである。
そして、本発明のように近赤外線反射膜を可動式として夏季にのみ窓面に設置して近赤外線反射を行うことにより、対策なしの場合および通年近赤外線反射を行う場合に比べ、より高い省エネ効果が得られることがわかる。
さらに、本発明によって、上述のガラスと一体として提供される場合とは異なり、地域の空調負荷特性によらず同一の商品を提供することが可能となる。

本発明は、近赤外線を反射し可視光線を透過する近赤外線反射膜１を、ひとつのロールカーテン軸３に巻きつけたものと、遠赤外線を吸収し可視光線を透過する遠赤外線吸収膜２を、もうひとつのロールカーテン軸３’に巻きつけたものとを平行に配置し、支持材４によって各々のロールカーテン軸を同一高さに配置もしくは斜め上下にずらして配置することにより、軸同士の水平距離を０ｍｍ〜１５０ｍｍ、望ましくは０．１〜５０ｍｍ、さらに望ましくは０．１〜２０ｍｍに保ち、支持部５によって窓と平行に窓枠または壁もしくは天井から支持するロールカーテンである。

こうして近赤外線反射膜および遠赤外線吸収膜を、窓ガラスとは別に、窓面近傍に設置可能な形態で提供することにより、夏季には冷房負荷を削減し、冬季には暖房負荷を削減することによって、通年での日射による空調負荷削減を図るものである。

日射対策なしと、通年近赤外線反射を行う場合と、夏季のみ近赤外線反射を行う場合の、日射による空調負荷の違いを推定する比較表本発明の側面図本発明の夏季の使用形態を表した図本発明の冬季の使用形態を表した図

１は近赤外線反射膜
２は遠赤外線吸収膜
３はロールカーテン軸
３’はロールカーテン軸
４は支持材
５は支持部
６は膜と床面との固定金具

まず本発明品の詳細を述べる。近赤外線を反射し可視光線を透過する近赤外線反射膜１を、ひとつのロールカーテン軸３に巻きつけたものと、遠赤外線を吸収し可視光線を透過する遠赤外線吸収膜２をもうひとつのロールカーテン軸３’に巻きつけたものとを平行に配置し、支持材４によって各々のロールカーテン軸を同一高さに配置もしくは斜め上下にずらして配置することにより、軸同士の水平距離を０ｍｍ〜１５０ｍｍ、望ましくは０．１〜５０ｍｍ、さらに望ましくは０．１〜２０ｍｍに保ち、支持部５によって窓と平行に窓枠または壁もしくは天井から支持するロールカーテンである。ロールカーテン軸３とロールカーテン軸３’を同一高さで並行に配置する場合、おのずと隣り合う各々のロールカーテンの巻き取り状態における半径の合計分の距離以上の軸間距離を必ず確保する必要が生じるが、本発明では複数のロールカーテン軸３を斜め上下方向にずらすことにより、軸同士を上記に述べた通りの望ましい距離に保つことができる。

ただし、いずれか一方の膜を必ず下ろした状態で使用するか、もしくはロールカーテン軸同士にリンク機構を設けて、片方の膜を下ろす時にはそれに連動してもう一方の膜が上がる仕掛けを付けた場合には、隣り合うロールカーテン軸３とロールカーテン軸３’との距離は最低でも、ロールカーテン軸３の半径ともう一方のロールカーテンの巻き取り状態における半径の合計分の距離となる。しかしこの場合においても、複数のロールカーテン軸を斜め上下方向にずらして配置することは、軸同士の水平距離を上記に述べたとおりの望ましい値に保つことに有効である。

さらには、膜と床面との固定金具６を設置することにより、室内の風の流れによって膜が動くことを抑制することができる。床面との固定部にはマグネットまたはフックを用い、取り外し可能とする。
なお、本固定金具は金属製に限定するものではない。

近赤外線反射膜は、酸化ケイ素、酸化チタン、銀等を主原料としてスパッタリング法や真空蒸着法もしくは塗布法等により、波長選択的反射を行う薄膜を形成することによって得られる。また、遠赤外線吸収膜は、金属酸化物等を主原料としてスパッタリング法や真空蒸着法もしくは塗布法等により、波長選択的吸収を行う薄膜を形成することによって得られる。ただし、本発明に用いる膜はこれらの製法に限定するものではない。

ロールカーテン軸３ともう一方のロールカーテン軸３’との水平距離を０ｍｍ〜１５０ｍｍ、望ましくは０．１〜５０ｍｍ、さらに望ましくは０．１〜２０ｍｍと小さくとる理由は、近赤外線反射膜１および遠赤外線吸収膜２のどちらをも、窓に近接して設置可能とすることにより、窓ガラスとの間に薄い空気層を形成して、当該層内での自然対流を起こりにくくして、屋外と室内との間の熱貫流率を低減できるようにするためである。また、このようにできるだけ窓に近接して設置することにより、室内スペースを広く確保することが可能となる。

支持材４は平板状または枠組状もしくはボックス状等の形態である。素材は金属または樹脂もしくは炭素繊維成型板等のように、軽量で、かつロールカーテンの重量を支えるに十分な強度を有するものである。また、ロールカーテン軸３およびロールカーテン軸３’を通して滑らかに回転させるための穴を有する。さらに、軸がより滑らかに回転できるよう、ベアリング機構を設けることも可能である。

ロールカーテン軸３およびロールカーテン軸３’には滑車と、紐または鎖等を取り付け、もしくはモーターによる駆動機構を設け、高所に配置したロールカーテン軸３およびロールカーテン軸３’を低所から稼動できるようにし、人の背丈でも脚立等を用いずとも膜の上げ下げができるようにする。
さらにはロールカーテン軸３の回転部に抵抗機構もしくはバネ機構を設けて、膜自身の重みで膜がたるまないようにする。

次に本発明品の実施の形態を述べる。図３に示す通り、夏季に近赤外線反射膜１のみを下ろし、日射のうちの近赤外線を反射させることにより、室内入熱を低減して冷房負荷を低減する。
一方、図４に示す通り、冬季には遠赤外線吸収膜２のみを下ろし、室内からの遠赤外線をこれに吸収することにより、屋外への遠赤外線の流出を低減して暖房負荷を低減する。
また、夏季および冬季ともに窓ガラスと近赤外線反射膜１もしくは遠赤外線吸収膜２との間に薄い空気層を形成することにより、屋外と室内との間の熱貫流率を低減する。
さらに冬季には、遠赤外線吸収膜２が吸収した遠赤外線のエネルギーによって窓ガラスとロールカーテンの間の空気層を暖めることにより、窓面から室内床面へのコールドドラフトを軽減し、室内の不快感を解消する。

さらに、ロールカーテン軸３およびロールカーテン軸３’と平行にもうひとつ軸を設け、これに可視光線を遮る膜を巻きつけることにより、日射そのものが不要の場合には、可視光線を遮る膜を下ろすことにより日射を遮って室内の明るさを調整することが可能となる。この場合にも、ロールカーテン軸同士を斜め上下方向にずらして配置することにより、ロールカーテン軸同上の水平距離を０ｍｍ〜１５０ｍｍ、望ましくは０．１〜５０ｍｍ、さらに望ましくは０．１〜２０ｍｍと小さくとることが可能となり、これにより窓面と各膜との間に薄い空気層を形成することが可能となる。

ただし、ロールカーテン軸同士は必ず斜め上下方向に配置することに限定するものではない。

本発明品は、建物の窓面に設置することの他、ガラス製もしくはその他の透明な素材から成る建物の外壁やアトリウム天井等、もしくは自動車や船舶などの乗り物の窓面に設置することにより、同様の効果を得ることが可能となる。

また、遠赤外線吸収膜２の代わりに、遠赤外線を選択的に反射させる膜を用いて、室内から屋外へ流出する遠赤外線のエネルギーを低減することも可能である。

発明の効果

夏季には日射による入熱を低減し、冷房負荷を低減する。一方冬季には、室内から屋外への遠赤外線の流出を低減し、暖房負荷を低減する。
さらに、夏季および冬季ともに窓ガラスと近赤外線反射膜１もしくは遠赤外線吸収膜２との間に空気層を形成することにより、屋外と室内との間の熱貫流率を低減し、空調負荷を低減する。
さらに冬季には、遠赤外線吸収膜２が吸収した遠赤外線のエネルギーによって窓ガラスとロールカーテンの間の空気層を暖めることにより、窓面から室内床面へのコールドドラフトを軽減し、室内の不快感を解消する。

ロールカーテン軸３とロールカーテン軸３’を同一高さで並行に配置する場合、おのずと隣り合う各々のロールカーテンの巻き取り状態における半径の合計分の距離以上の軸間距離を必ず確保する必要があるが、本発明ではロールカーテン軸を互いに斜め上下方向にずらして配置することにより、ロールカーテン軸同士の水平距離を０ｍｍ〜１５０ｍｍ、望ましくは０．１〜５０ｍｍ、さらに望ましくは０．１〜２０ｍｍと小さくとることが可能となり、結果的に窓面と各膜との間に薄い空気層を形成することが可能となる。これにより、空気層中における自然対流を起こりにくくして、屋外と室内との間の熱貫流率を低減する。

本発明に用いる膜に、印刷または塗装、もしくはカッティングシートの貼付およびこれに類する方法によって、社名、ロゴ、デザイン、絵、文字、広告等を表示することが可能となる。そして、本発明に用いる膜は可視光線を透過するため、ほぼ透明である。従って、これに上記の方法で文字等を表示することにより、屋外側および室内側の両方から本文字等が識別できるという利点を有する。

さらに、上記の文字等に赤色光や青色光など、特定の色の光を透過する印刷または塗装もしくはカッティングシートの貼付およびこれに類する処理を施すことにより、屋外から入射した光線が屋内の床や壁に到達した際、それらの場所に上記の文字等が映ることにより視認可能となる。

また一方、夜間等屋外が暗い場合には、屋内の可視光線が膜を透過して屋外に出る際、上記の文字等の部分が特定の光を透過することにより、屋外からも良く視認できるという効果がある。

本発明品は、夏季の冷房負荷削減効果と冬季の暖房負荷削減効果を併せ持つため、地域の空調負荷特性に関わらず、あらゆる地域に適用可能である。

Claims

近赤外線を反射し可視光線を透過する近赤外線反射膜を、ひとつのロールカーテン軸に巻きつけたものと、遠赤外線を吸収し可視光線を透過する遠赤外線吸収膜を、もうひとつのロールカーテン軸に巻きつけたものとを平行に配置し、支持材によって各々のロールカーテン軸を同一高さに配置もしくは斜め上下にずらして配置することにより、軸同士を適切な間隔に保ち、支持部によって窓と平行に窓枠または壁もしくは天井から支持するロールカーテン。