JP2019184799A - コールドドラフト再現装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コールドドラフトの仕組みをわかりやすく示すことができるコールドドラフト再現装置を提供する。【解決手段】コールドドラフト再現装置１は、室内を冷却する冷却部３を有する低温室４と、前記低温室４との境界に設けられる隔壁２と、正面に設けられ内部を視認可能な透明壁８ｂと、前記隔壁２及び前記透明壁８ｂを除く面を閉じる断熱性を有する断熱壁１３と、を有し、前記低温室４に隣接して形成され、当該低温室４よりも空内の温度が高い常温室５と、空気中を浮動可能且つ視認可能な浮流体６を、前記常温室５内に供給する供給源７と、を備え、前記隔壁２は、前記断熱壁１３よりも熱伝導率の高い非断熱部２ｂを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、見学者にコールドドラフトの仕組みを理解させるコールドドラフト再現装置に関する。

従来より、住宅の模型展示物に、住宅の屋内空間における気流を説明する展示装置が知られている。例えば特許文献１の展示装置は、屋内空間の気流の流れを示す矢印体を赤又は青に発光させて、冷気及び暖気の流れを示している。また、特許文献２の展示装置は、気密模型内に煙発生装置を備えており、汚染空気の発生状態とそれによって引き起こされる住宅建築物の空気環境汚染の状況を説明している。

特開平１０−１６１５２６号公報 特開２００５−１９６０４１号公報

ところで、屋外の気温が低下する冬期の特に夜間は、屋外に熱を奪われて窓ガラスの屋内側表面が冷却される。そして、窓ガラス付近の室内空気も冷却されることになり、屋内空間の窓ガラスに近い位置に下降気流が生じる。この下降気流は屋内の居住者の足元を局所的に冷却することになり不快感や健康を害するなどの問題が発生する場合がある。このような気流をコールドドラフトというが、このコールドドラフトの仕組みをわかりやすく示すことができる展示装置はこれまで知られていなかった。

そこで本発明は、コールドドラフトの仕組みをわかりやすく示すことができるコールドドラフト再現装置を提供することを目的とする。

本発明のコールドドラフト再現装置は、室内を冷却する冷却部を有する低温室と、前記低温室との境界に設けられる隔壁と、正面に設けられ内部を視認可能な透明壁と、前記隔壁及び前記透明壁を除く面を閉じる断熱性を有する断熱壁と、を有し、前記低温室に隣接して形成され、当該低温室よりも空内の温度が高い常温室と、空気中を浮動可能且つ視認可能な浮流体を、前記常温室内に供給する供給源と、を備え、前記隔壁は、前記断熱壁よりも熱伝導率の高い非断熱部を有することを特徴としている。

本発明のコールドドラフト再現装置は、前記非断熱部は、単板ガラスであることを特徴としている。

本発明のコールドドラフト再現装置は、前記供給源は、前記常温室の上側の断熱壁から吊り上げられ、下端が無炎燃焼される線香であるとともに前記浮流体は当該線香の煙であり、前記隔壁は、上端から所定高さまでが断熱材で形成されるとともに、前記所定高さから下端までが前記非断熱部であり、前記線香の下端は前記非断熱部の上端よりも高いことを特徴としている。

本発明のコールドドラフト再現装置は、前記供給源は前記隔壁から少なくとも水平に３０ｍｍ以内に配置されることを特徴としている。

本発明のコールドドラフト再現装置は、前記冷却部は前記低温室の上部に設けられた網部に載置されるドライアイスであることを特徴としている。

本発明のコールドドラフト再現装置によると、室内が冷却される低温室と常温室との間に設けられる隔壁が断熱壁よりも熱伝導率が高い非断熱部を有するので、当該非断熱部の熱が低温室側に奪われて非断熱部の常温室側の表面が冷却され、当該非断熱部付近の常温室の室内空気も冷却される。したがって、常温室内の非断熱部に近い位置に下降気流が生じ、コールドドラフトを再現することができる。そして、供給源が空気中を浮動可能且つ視認可能な浮流体を常温室内に供給するので、再現されたコールドドラフトを外部から透明壁を通して視認することができる。

本発明のコールドドラフト再現装置によると、非断熱部が単板ガラスであるので、装置の見学者が非断熱部が窓などの開口部であることを認識することができ、屋外との境界であり、且つ、熱伝導率が高い単板ガラスの窓辺にコールドドラフトが発生しやすいことを判りやすく示すことができる。

本発明のコールドドラフト再現装置によると、隔壁は、上端から所定高さまでが断熱材で形成されるとともに、所定高さから下端までが非断熱部であり、浮流体を供給する供給源は線香であるとともに、無炎燃焼している線香の下端は非断熱部の上端よりも高い位置に配置されているので、供給源の熱が常温室内の非断熱部近傍の空気に与える影響を低減させることができ、供給源の熱がコールドドラフト現象を妨げることを防止できる。また、浮流体である線香の煙は熱を持っているので一旦上昇し、常温室内の天井付近に滞留した後、温度が低下した浮流体から順にコールドドラフトによって床方向に下降することになるので、浮流体が途切れることがなく、コールドドラフトの発生をより判りやすく示すことができる。

本発明のコールドドラフト再現装置によると、供給源は隔壁から少なくとも水平に３０ｍｍ以内に配置されるので、下降気流が発生する隔壁の非断熱部近傍に浮流体を供給しやすく、コールドドラフトの発生をより確実に示すことができる。

本発明のコールドドラフト再現装置によると、冷却部は低温室の上部に設けられた網部に載置されるドライアイスであるので、冷却の為に電気などの動力を必要とせず、より簡易な装置とすることができる。また、電源等が必要ないことから、コールドドラフト再現装置を持ち運びできるものとした場合に、設置場所の自由度を高めることができる。

コールドドラフト再現装置の全体構成を示す正面図。 コールドドラフト再現装置の低温室及び常温室の気密構造を示す水平断面図。 コールドドラフト再現装置の全体構成を示す斜視図。 コールドドラフト再現装置の低温室に冷却部としてのドライアイスを設置する状態を説明する斜視図。 コールドドラフト再現装置の常温室に供給源としての線香を挿入する状態を説明する一部省略拡大断面図。 （Ａ）はコールドドラフト再現装置でコールドドラフトが再現される状態を説明する図、（Ｂ）はコールドドラフト非再現装置でコールドドラフトが再現されないことを説明する図。

以下、本発明に係るコールドドラフト再現装置１の実施形態に付いて図１から図６を参照しつつ説明する。コールドドラフト再現装置１は、図１から図３に示すように、中空の略直方体形状に形成されている。コールドドラフト再現装置１の内部空間は隔壁２によって左右２つの空間に区切られており、一方の空間が室内を冷却する冷却部３を有する低温室４であり、他方の空間が低温室４よりも室内の温度が高い常温室５となっている。コールドドラフト再現装置１は常温室５内に空気中を浮動可能な浮流体６を供給する供給源７を備えており、この浮流体６の流れによってコールドドラフト再現装置１の見学者にコールドドラフト現象を示すものである。

低温室４は、図１及び図２に示すように、正面に常温室５から連続する透明壁８ａが形成されている。透明壁８ａは例えばアクリル製であり、低温室４の内部が視認可能となっている。なお、コールドドラフト再現装置１の正面とはコールドドラフト再現装置１を見学する見学者側の面をいう。見学者は透明壁８ａを介して低温室４内を視認可能となっている。なお、コールドドラフトは常温室５内で再現される現象であるので、低温室４の内部が必ずしも見学者に視認可能である必要はなく、低温室４の正面の全部又は一部には透明壁８ａを設けずに内部を視認できない状態であってもよい。

低温室４と常温室５との空間を区切る隔壁２は、図１及び図３に示すように、上端から所定高さまでの上部が断熱材で形成される断熱垂れ壁２ａとなっているとともに、所定高さから下端までの下部が断熱垂れ壁２ａよりも熱伝導率が高い非断熱部２ｂとなっている。断熱材で構成される隔壁２の断熱垂れ壁２ａは、例えば上端から５０ｍｍから１００ｍｍ程度である。断熱材は例えば硬質発泡樹脂材であり、隔壁２の形状を維持できる断熱材が好ましい。なお、断熱材の種類はこれに限定されるものではなく、他の様々な断熱材を用いることができ、例えば補強板等の層を設けることで軟質の断熱材を用いることもできる。

また、非断熱部２ｂは断熱壁よりも熱伝導率が高く、隣接する低温室４の冷気に曝されて、常温室５の熱を低温室４に伝えるものである。非断熱部２ｂの材料は、例えば単板ガラスである。非断熱部２ｂは隔壁２の下端から２００ｍｍから１５０ｍｍ程度である。非断熱部２ｂが単板ガラスであれば、装置の見学者が非断熱部２ｂが窓などの開口部を模したものであると認識することができる。なお、非断熱部２ｂは単板ガラスに限られるものではなく、常温室５の熱を低温室４に伝えて、当該非断熱部２ｂ付近の常温室５内部の空気を冷やし、コールドドラフト現象を発生させることが可能な熱伝導率を有する材料で形成されていればよい。

低温室４の隔壁２及び透明壁８ａ以外の各面は断熱性を有する低温側断熱壁９で形成されている。すなわち、低温室４の上面、底面、常温室５と反対側の側面、及び背面を形成する壁体が低温側断熱壁９であり、低温側断熱壁９は、例えば硬質発泡樹脂材であり、隔壁２の断熱垂れ壁２ａと同一の材料で形成されている。低温室４は隔壁２、透明壁８ａ、及び低温側断熱壁９で囲われて気密構造となっている。

低温室４の上部分には、図１及び図４に示すように、金属製の平板な網部１０が水平に配置されている。また、低温室４の上面には当該低温室４を開閉自在な開閉部１１が形成されている。開閉部１１は、低温室４の網部１０の上に冷却部３を配置するためのものである。冷却部３は低温室４の室内を冷却するものであり、例えばドライアイスである。すなわち、開閉部１１を開いて網部１０の上に冷却部３としてのドライアイスを配置することで、低温室４の室内を冷却している。このように冷却部３がドライアイスであれば、冷却の為に電気などの動力を必要としないので、より簡易な装置とすることができ、電源等が必要ないことから、コールドドラフト再現装置１を容易に持ち運び可能とすることができる。なお、上述のように低温室４は隔壁２及び透明壁８ａ以外の面は低温側断熱壁９で構成されているので、コールドドラフト再現装置１の外部空間の温度の影響を小さくすることができ、低温室４の室内を効率的に冷却することができる。

また、低温室４の室内には、図１及び図２に示すように、例えば樹木模型１２が配置されており、コールドドラフト再現装置１の見学者に対して、低温室４が屋外を模したものであることを示している。

常温室５は、低温室４との境界に設けられる前述の隔壁２と、正面に設けられ内部を視認可能な透明壁８ｂと、隔壁２及び透明壁８ｂを除く面を閉じる断熱性を有する断熱壁１３によって低温室４に隣接して形成されている。即ち常温室５の断熱壁１３は、常温室５の上面、底面、低温室４と反対側の側面、及び背面を形成している。隔壁２は前述の通りの構成であり、上部が断熱材で形成された断熱垂れ壁２ａとなっているとともに、下部が断熱垂れ壁２ａよりも熱伝導率が高い非断熱部２ｂとなっている。また、透明壁８ｂは低温室４の正面から連続するアクリル板である。

図２に示すように、透明壁８ａ，８ｂの側端にはそれぞれ正面気密用弾性シール材１４が設けられており、常温室５及び低温室４の隔壁２と対向する断熱壁１３にそれぞれ形成された溝に挿入されて、コールドドラフト再現装置１の気密性を高めている。また、隔壁２の非断熱部２ｂの周縁にもそれぞれ隔壁気密用弾性シール材１５が設けられており常温室５と低温室４との間の気密性を高めている。

断熱壁１３は低温室４の低温側断熱壁９と同様の材料であり、例えば硬質発泡樹脂材であり、隔壁２の断熱垂れ壁２ａと同一の材料で形成されている。常温室５は隔壁２、透明壁８ｂ、及び断熱壁１３に囲まれて気密構造となっている。なお、常温室５の背面を構成する断熱壁１３の室内側の面は、黒色に着色されており、背景が黒色となることで、コールドドラフト再現装置１の見学者が例えば白色又は黄色などの浮流体６を視認しやすくしている。なお、常温室５の背面の断熱壁１３の室内側の面は黒色に限定されるものではなく、浮流体６を視認しやすい色であればよい。

常温室５の上面の断熱壁１３には、図５に示すように、円形貫通孔１６が形成されている。円形貫通孔１６は、浮流体６を常温室５内に供給する供給源７を当該常温室５内に挿入するための貫通孔である。供給源７は本実施形態においては線香である。円形貫通孔１６は供給源７の径よりも大きく形成されており、上方から常温室５内に供給源７としての線香を挿入することができる。また、本実施形態における浮流体６は、無炎燃焼されている供給源７としての線香の下端から発生する白色又は黄色の煙である。供給源７の線香の長さ方向の中間には粘着テープが巻きつけられた拡径部１７が形成されており、この拡径部１７は円形貫通孔１６の径よりも大きく形成されている。これにより、供給源７である線香は、拡径部１７が円形貫通孔１６の周縁に引っ掛かって吊り下がる。

供給源７の下端が配置される位置は、図１に示すように、隔壁２から水平方向に３０ｍｍ以内の位置であり、且つ、隔壁２の断熱材で形成された断熱垂れ壁２ａの下端よりも高い位置である。無炎燃焼している供給源７の下端は温度が高くなっており、コールドドラフト現象を再現するためには、単板ガラスの非断熱部２ｂからある程度距離を開ける必要があるとともに、発生したコールドドラフトの下降気流によって浮流体６がわかりやすく下降するためには、隔壁２から３０ｍｍ程度離れていることが好ましい。

以上のように形成されるコールドドラフト再現装置１を用いてコールドドラフト現象を再現する際には、まず、図４に示すように、低温室４の上面の開閉部１１を開いて冷却部３としてのドライアイスを低温室４内に収納する。そして、冷却部３としてのドライアイスを低温室４の網部１０の上に載置し、開閉部１１を閉じて低温室４を密閉する。そして低温室４を密閉すると、当該低温室４内の温度が摂氏０度以下になるまで待機する。なお、例えば低温室４内に温度計を設置して実際の温度を確認してもよく、又は、冷却部３としてのドライアイスを低温室４内に収納してから低温室４内の温度が摂氏０度以下となるまでの経過時間と外気温との関係を予め把握しておき、当該関係から摂氏０度以下となるのに必要な時間を算出しても良い。

低温室４が摂氏０度以下となると、非断熱部２ｂを介して常温室５内の熱が低温室４側に奪われて、常温室５内の非断熱部２ｂに近い位置の空気が冷却されて、コールドドラフト現象の下降気流が生じる。そして、図５に示すように、供給源７としての線香を下端を無炎燃焼させた状態で円形貫通孔１６から常温室５内に挿入し、拡径部１７が円形貫通孔１６の周縁に引っ掛かかった状態で吊り下げられる。

このようにすると、図６（Ａ）に示すように、供給源７としての線香から発生した浮流体６としての煙が、当該線香によって暖められた空気とともに一旦上昇し、常温室５内の天井付近に滞留する。そして、浮流体６の温度低下とともにコールドドラフト現象の下降気流に乗って当該浮流体６が床方向に下降する。これによって、浮流体６が途切れることなく下降することができ、コールドドラフトの発生を判りやすく示すことができる。

なお、コールドドラフト再現装置１を展示する際に、比較対象として、図６（Ｂ）に示すようなコールドドラフト非発生装置２０を並べて展示することができる。コールドドラフト非発生装置２０は、隔壁２に非断熱部２ｂが形成されず、隔壁２全体が断熱材で形成されている。このように形成されていれば、低温室４の温度低下の影響が常温室５内に及ぶことが無いので、コールドドラフト現象が発生しない。このようにコールドドラフト再現装置１とコールドドラフト非発生装置２０とを並べて展示すれば、コールドドラフト現象が隔壁２に形成された単板ガラスなどの非断熱部２ｂによって生じていることを判りやすく示すことができ、しかも非断熱部２ｂが単板ガラスであれば当該非断熱部２ｂが住宅の窓ガラスを模したものであることが判りやすいので、住宅の窓ガラス近傍にコールドドラフトが発生しやすいことを示すことができる。

なお、コールドドラフト非発生装置２０は隔壁２全体が断熱材で形成されているものの他、図示しないが、例えば隔壁２の下部を空気層を間に挟んだ複層のガラスで形成してもよい。このように形成すれば、断熱性のよい窓ガラスを用いることでコールドドラフトの発生を抑制できる点を示すことができる。

本発明の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができることは云うまでもない。

本発明に係るコールドドラフト再現装置１は建築物の開口部付近で発生するコールドドラフト現象を簡易的に示す展示装置として好適である。

１ コールドドラフト再現装置
２ 隔壁
２ａ 断熱垂れ壁
２ｂ 非断熱部
３ 冷却部
４ 低温室
５ 常温室
６ 浮流体
７ 供給源
８ｂ 透明壁

Claims (5)

1. 室内を冷却する冷却部を有する低温室と、
   前記低温室との境界に設けられる隔壁と、正面に設けられ内部を視認可能な透明壁と、前記隔壁及び前記透明壁を除く面を閉じる断熱性を有する断熱壁と、を有し、前記低温室に隣接して形成され、当該低温室よりも空内の温度が高い常温室と、
   空気中を浮動可能且つ視認可能な浮流体を、前記常温室内に供給する供給源と、
   を備え、
   前記隔壁は、前記断熱壁よりも熱伝導率の高い非断熱部を有することを特徴とするコールドドラフト再現装置。
2. 前記非断熱部は、単板ガラスであることを特徴とする請求項１に記載のコールドドラフト再現装置。
3. 前記供給源は、前記常温室の上側の断熱壁から吊り上げられ、下端が無炎燃焼される線香であるとともに、前記浮流体は当該線香の煙であり、
   前記隔壁は、上端から所定高さまでが断熱材で形成されるとともに、前記所定高さから下端までが前記非断熱部であり、
   前記線香の下端は前記非断熱部の上端よりも高いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコールドドラフト再現装置。
4. 前記供給源は前記隔壁から少なくとも水平に３０ｍｍ以内に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のコールドドラフト再現装置。
5. 前記冷却部は前記低温室の上部に設けられた網部に載置されるドライアイスであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のコールドドラフト再現装置。

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