JP2020159169A - 開口部装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 窓からの熱の出入りを減らし、冷暖房負荷を抑えることのできる開口部建材の提供。【解決手段】 窓１と、窓１の室外側を覆う覆い体２を備え、空気が覆い体２の内側面に沿って一方向に流れ、窓１と覆い体２の中間層５の端部で折り返し、窓１の外側面に沿って他方向に流れることで、窓１から逃げる熱を回収するか、覆い体２から入ってくる熱を捨てる。【選択図】 図１

Description

本発明は、窓と覆い体を備える開口部装置に関する。

建物の室内環境は、空調設備で制御していたが、窓からの熱の出入りが多く電気代がかかるため、経済的に優れたものが求められていた。

本発明は以上に述べた実情に鑑み、窓からの熱の出入りを減らし、冷暖房負荷を抑えることのできる開口部装置の提供を目的とする。

上記の課題を達成するために請求項１記載の発明による開口部装置は、窓と、窓の室外側を覆う覆い体を備え、空気が覆い体の内側面に沿って一方向に流れ、窓と覆い体の中間層の端部で折り返し、窓の外側面に沿って他方向に流れることで、窓から逃げる熱を回収するか、覆い体から入ってくる熱を捨てることを特徴とする。

請求項１記載の発明による開口部装置は、窓と、窓の室外側を覆う覆い体を備え、空気が覆い体の内側面に沿って一方向に流れ、窓と覆い体の中間層の端部で折り返し、窓の外側面に沿って他方向に流れることで、窓から逃げる熱を回収するか、覆い体から入ってくる熱を捨てることで、窓からの熱の出入りを減らし、冷暖房負荷を抑えることができる。

本発明の開口部装置の第１実施形態を示す縦断面図である。 同開口部装置の横断面図である。 （ａ）は上部のスラットの室外側正面図とＡ−Ａ断面図、（ｂ）は下部のスラットの室外側正面図とＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）はシャッターの下端部に設けられる座板を示す斜視図であり、（ｂ）はスラットを案内するガイドレールを示す斜視図である。 第１実施形態の開口部装置の室外側正面図であって、（ａ）はＤＩモードのときの状態、（ｂ）は採光モードのときの状態を示す。 シャッターの操作盤の例を示す図である。 （ａ）はスラットの室外側正面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。 室外空間から中間層に通じる通気部の設け方の他の例を示す縦断面図である。 第１実施形態の開口部装置の変形例を示す縦断面図である。 同開口部建材の横断面図である。 本発明の開口部装置の第２実施形態を示す縦断面図である。 同開口部装置の横断面図である。 本発明の開口部装置の第３実施形態を示す縦断面図である。 同開口部装置の横断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜６は、本発明の開口部装置の第１実施形態を示している。本開口部装置は、図１，２に示すように、躯体開口部に設置した窓１と、窓１の室外側を覆う覆い体としてのシャッター２とを備える。本開口部装置は、窓１とシャッター２の枠６が一体で形成されたシャッター一体引違い窓となっている。シャッター２と窓１の間の中間層５には、透明な樹脂板よりなる整流体７が上方から吊り下げて設けてある。

窓１は、図１，２に示すように、枠６内に引違い状に開閉自在に設けた外障子８ａと内障子８ｂを有する。外障子８ａと内障子８ｂは、アルミ形材よりなる上框９と下框１０と戸先框１１と召合せ框１２とを框組みし、その内側にガラス（複層ガラス）３１を嵌め込んで構成されている。上框９は、図１に示すように、室内外方向に連通する通気部１３を有する換気框となっている。

シャッター２は、図１に示すように、金属製の帯板状のスラット１４，１４，…を上下方向に連結して構成してある。各スラット１４は、図７に示すように、上端部に鈎型の係止部１５を有し、下端部に係止部１５が係止する被係止部１６と、係止部１５を収納可能な溝１７を有している。係止部１５には、横長のスリット（通気部）１８が、間隔をおいて多数形成されている。スラット１４は、室内側に金属のスパッタリング等で低放射の仕上げとしてある。
そして、シャッター２の上部に位置する数枚のスラット１４は、図３（ａ）に示すように、係止部１５が上方に位置するスラット１４の被係止部１６に係止し、スリット１８が開いた状態になっている。それより下のスラット１４は、図３（ｂ）に示すように、係止部１５が上方に位置するスラットの被係止部１６から上方に離間して溝１７内に収納され、スリット１８が閉じた状態になっている。

図２に示すように、縦枠１９の室外側にはスラット１４を案内するガイドレール２０を有し、図４（ｂ）に示すように、ガイドレール２０にはゴム製の気密材２１がスラット１４に当接するように設けてある。また、一番下のスラット１４に連結された座板２２には、図４（ａ）に示すように、ゴム製の気密材２３が下枠２４に当接するように設けてある。これらの気密材２１，２３により、シャッター２は気密性を有するものとなっている。

図６は、室内に設けられるシャッターの操作盤２５を示している。本操作盤２５には、開けるボタン２６、閉めるボタン２７に加え、ＤＩモードボタン２８（ＤＩは、Ｄｙｎａｍｉｃ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎの略）、採光モードボタン２９が設けてある。
シャッター２を完全に閉鎖した状態では、全てのスラット１４，１４，…のスリット１８が図３（ｂ）に示すように閉じた状態になっている。ＤＩモードボタン２８を押すと、スラット巻取軸３０が回転し、上側のスラット１４から順次引き上げられて図３（ａ）に示すようにスリット１８が開き、図５（ａ）に示すように、上側の数枚のスラット１４のスリット１８が開いた状態でスラット巻取軸３０が停止する。この状態で、後述するように換気を行いつつ断熱性能を向上させることができる。
採光モードボタン２９を押すと、スラット巻取軸３０が回転し、さらに下方のスラット１４が順次引き上げられてスリット１８が開き、図５（ｂ）に示すように、全てのスラット１４，１４，…のスリット１８が開いた状態でスラット巻取軸３０が停止する。これにより、各スラット１４のスリット１８より光を室内に採り入れることができる。
もちろん開けるボタン２６を押すことで、シャッター２を全開にしたり半開きにしたりすることもできる。

本開口部装置は、窓１の室外側をシャッター２で覆ったことに加え、シャッター２のスリット１８と中間層５と窓１の通気部１３を通じて室内外を空気が流れることで、空気の流入する方向とは逆方向の熱移動が妨げられ、より一層の断熱効果を発揮する。
冬期の場合について説明すると、シャッター２を上側の数枚のスラット１４のスリット１８だけが開いたＤＩモードとし、換気扇等により室内を負圧に調整し、図１に示すように、本開口部装置を空気が室外から室内に向けて流れるようにする（図中の矢印は、空気の流れを示す）。シャッター２のスリット１８から流入した冷たい空気（外気）は、整流体７に当たることで下向きに流れを変え、その後、冷たい空気はコールドドラフトによりシャッター２の内側面に沿って中間層５の下まで流れてから折り返し、窓１のガラス３１から室内の熱が伝わることで暖められ、ガラス３１の室外側面に沿って上昇し、この間にガラス３１から室外に逃げる熱を空気の流れによって回収する。また、シャッター２に日射を受ける場合は、このように中間層５を外気がシャッター２の内側面と窓１の外側面に沿うように流れる間に、日射熱を取得することができる。その後、暖められた空気は窓１上部の通気部１３を通って室内に流入する。空気が通気部１３を通過する際にも、室内の熱で暖められた上框９の熱を空気の流れによって回収する。そうして暖められた空気を室内に取り入れることで、回収した熱を室内に戻すことができる。

このように、中間層５内をシャッター２と窓１に沿うように迂回して空気が流れることで、日射熱を取得できると共に、室内から室外に伝わる熱を空気の流れによって回収し、室内に戻すことで、室内から室外への熱の損失がほとんどなくなり、これにより空気が流入する方向とは逆方向である室内側から室外側への熱輸送が妨げられ、非常に高い断熱性が得られると共に、外気を暖めて室内に採り込めるので、暖房負荷を抑えることができる。シャッター２のスラット１４が、室内側に金属のスパッタリング等で低放射の仕上げとしてあることで、放射熱損失を抑えることができる。

夏期には、換気扇等により室内を正圧に調整し、冬期とは逆に室内から室外に空気が流れるようにする。窓１の通気部１３から中間層５に流れ出た空気（内気）は、整流体７に当たって下向きに流れを変え、室内の空気の温度は室外よりも低いので、窓１の室外側面に沿って下向きに流れる。その後、空気は中間層５の下部で折り返し、シャッター２のスラット１４等の熱が伝わることでシャッター２の室内側面に沿って上昇し、この間にシャッター２を通じて室外から室内に入ってくる熱と日射熱を空気の流れによって回収する。その後、シャッター２上部に設けたスリット１８を通って空気が室外に放出される。そして、空気が室外に放出されることで、スラット１４等から回収した熱と日射熱を室外に捨てる。このように日射熱及び室外から室内に伝わる熱を空気の流れによって回収し、室外に捨てることで、日射熱の取得を抑制でき、空気が流出する方向とは逆方向である室外側から室内側への熱輸送が妨げられるので、優れた断熱効果を発揮して、室内が涼しく保たれ、冷房負荷を抑えることができる。

図８は、室外から中間層に通じる通気部３２の設け方の他の例を示している。この例では、スラット１４にはスリット１８を設けずに、スラット１４の室外側及び室内側のシャッターボックス３３の下面に通気口３４ａ，３４ｂを設け、図中の矢印に示すように、スラット巻取軸３０の周りを迂回するように通気部３２を設けている。

図９，１０は、第１実施形態の開口部装置の変形例を示している。シャッター２は、窓の枠３５と別体の枠３６を有する単体シャッターとしてある。シャッターの枠３６は窓の枠３５の周囲を囲み、躯体の室外側に持ち出して取付けてある。なお、シャッターの枠３６は、既存の窓１の室外側に後付けできるように、図１１，１２に示すように、外壁３７の室外側に持ち出して取付けることもできる。

図１１，１２は、本発明の開口部装置の第２実施形態を示している。本実施形態は、窓１の室外側を覆う覆い体として、出窓３を取付けたものである。出窓３は、既存の窓１の室外側に後付けしたものとなっている。
出窓３は、窓の枠３５と別体の枠４２を有し、枠４２は上枠３８と下枠３９と左右の縦枠４０，４０を四周枠組みして形成され、外壁３７の室外側に持ち出してネジ４１で躯体に固定してある。枠４２内には、外障子と４３ａと内障子４３ｂが引違い状に開閉自在に設けてある。外障子４３ａと内障子４３ｂは、アルミ形材よりなる上框４４と下框４５と戸先框４６と召合せ框４７とを框組みし、その内側にガラス４８を嵌め込んで構成されている。上框４４は、室内外方向に連通する通気部４９を有する換気框となっている。

本実施形態の開口部建材は、第１実施形態と同様に、冬期に出窓３の内側面と窓１の外側面に沿うように空気（外気）が流れることで、日射熱を取得できると共に、室内から室外に伝わる熱を空気の流れによって回収し、室内に戻すことで、室内から室外への熱の損失がほとんどなくなり、これにより空気が流入する方向とは逆方向である室内側から室外側への熱輸送が妨げられ、非常に高い断熱性が得られる。夏期は、出窓３の内側面と窓１の外側面に沿って空気（内気）が流れることで、日射熱と室外から室内に伝わる熱を空気の流れによって回収し室外に捨てることで、日射熱の取得を抑制でき、空気が流出する方向とは逆方向である室外側から室内側への熱輸送が妨げられ、優れた断熱効果を発揮する。これらの働きにより、冷暖房負荷を抑えることができる。

図１３，１４は、本発明の開口部建材の第３実施形態を示している。本実施形態は、窓１の室外側を覆う覆い体として、ロールスクリーン４を設置したものである。本実施形態は、上枠５０の室外側部にロールスクリーン４の巻取軸５１の収納部５２が設けてあり、収納部５２内に室外から中間層５に連通する通気部３２が巻取軸５１の周りを迂回する形で設けてある。上枠５０には、整流体７が一体に形成してある。

本実施形態の開口部建材も、第１実施形態と同様に、冬期にロールスクリーン４の内側面と窓１の外側面に沿うように空気（外気）が流れることで、日射熱を取得できると共に、室内から室外に伝わる熱を空気の流れによって回収し、室内に戻すことで、室内から室外への熱の損失がほとんどなくなり、これにより空気が流入する方向とは逆方向である室内側から室外側への熱輸送が妨げられ、非常に高い断熱性が得られる。夏期は、スクリーン４の内側面と窓１の外側面に沿って空気（内気）が流れることで、日射熱と室外から室内に伝わる熱を空気の流れによって回収し室外に捨てることで、日射熱の取得を抑制でき、空気が流出する方向とは逆方向である室外側から室内側への熱輸送が妨げられ、優れた断熱効果を発揮する。これらの働きにより、冷暖房負荷を抑えることができる。

次に、既存の窓１の室外側に覆い体２，３，４を後付けする場合の開口部建材の施工手順を説明する。まず、既存の窓１に通気部１３を設ける。通気部１３の設け方をしては、既存の障子８ａ，８ｂの框（上框）９を通気部１３を有するものに交換する、框９に通気用の孔を開ける、枠６と障子８ａ，８ｂの間の気密材に切欠きを設ける等の方法が挙げられる。次に、通気部１８，３２，４９を有する覆い体（シャッター２、出窓３、ロールスクリーン４等）を窓１の室外側を覆って取付ける。以上の工程により、空気が覆い体２，３，４の内側面に沿って一方向に流れ、窓１と覆い体２，３，４の中間層５の端部で折り返し、窓１の外側面に沿って空気が他方向に流れることで、窓１から逃げる熱を回収するか、覆い体２，３，４から入ってくる熱を捨てる開口部装置に改修することができる。

以上に述べたように本開口部建材（第１〜第３実施形態）は、窓１と、窓１の室外側を覆う覆い体２，３，４を備え、空気が覆い体２，３，４の内側面に沿って一方向に流れ、窓１と覆い体２，３，４の中間層５の端部で折り返し、窓１の外側面に沿って他方向に流れることで、窓１から逃げる熱を回収するか、覆い体２，３，４から入ってくる熱を捨てることで、窓１からの熱の出入りを減らし、冷暖房負荷を抑えることができる。窓１の室外側に覆い体２，３，４を設けて中間層５を形成したので、内窓を設置する場合と違って室内空間が狭くならない。
本開口部建材（第２実施形態）は、覆い体（出窓）３を外壁３７の室外側に持ち出して設けたので、室内空間が狭くならないことに加え、覆い体３を既存の窓１の室外側に後付けすることができる。
また、本発明の開口部建材の製造方法は、既存の窓１に通気部１３を形成する工程と、通気部１８，３２，４９を有する覆い体２，３，４を窓１の室外側を覆って取付ける工程とを有し、空気が覆い体２，３，４の内側面に沿って一方向に流れ、窓１と覆い体２，３，４の中間層５の端部で折り返し、窓１の外側面に沿って空気が他方向に流れることで、窓１から逃げる熱を回収するか、覆い体２，３，４から入ってくる熱を捨てる開口部装置に改修することを特徴とし、これにより既存の窓１を利用して、窓１からの熱の出入りを減らし、冷暖房負荷を抑えることができる開口部建材に簡便に改修できる。

本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。窓の形態は任意であり、引違い窓に限らず、嵌め殺し窓や開き窓等であってもよい。覆い体は、シャッターや出窓、ロールスクリーンに限定されず、例えば雨戸等であってもよい。覆い体及び窓の枠の躯体への納まりは、適宜変更することができる。室外空間から中間層に連通する通気部、中間層から室内空間に連通する通気部は、どこに設けてあってもよく、例えば覆い体や窓の外周側の壁から中間層にわたって設けてあってもよい。本発明の開口部建材は、空気が流れる向きが室外から室内だけのもの、室内から室外だけのもの、室外から室内と室内から室外の両方向に空気が流れるものの何れであってもよい。本発明は、新築の建物に覆い体と窓を新たに設置する場合の他、既存の窓の室外側に、後から覆い体を増設する場合にも適用でき、既存の窓を利用することで、コストが抑えられる。

１ 窓
２ シャッター（覆い体）
３ 出窓（覆い体）
４ ロールスクリーン（覆い体）
５ 中間層

Claims (1)

1. 窓と、窓の室外側を覆う覆い体を備え、空気が覆い体の内側面に沿って一方向に流れ、窓と覆い体の中間層の端部で折り返し、窓の外側面に沿って他方向に流れることで、窓から逃げる熱を回収するか、覆い体から入ってくる熱を捨てることを特徴とする開口部建材。