JP2021080673A

JP2021080673A - シャッタ構造

Info

Publication number: JP2021080673A
Application number: JP2019207304A
Authority: JP
Inventors: 由香有富; Yuka Aritomi
Original assignee: Toyota Housing Corp
Current assignee: Toyota Housing Corp
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2021-05-27

Abstract

【課題】住宅の開口部における熱移動量を効率よく制御可能なシャッタ構造を提供する。【解決手段】シャッタ構造１２は、住宅１０の開口部２６において屋外側と屋内側とを仕切ると共に、それぞれ一方側の面を遮熱面２８Ａとし、他方側の面を遮熱面２８Ａよりも赤外線の反射率が低い標準面２８Ｂとする複数の平行な羽板２８を含んで構成されたルーバ３０と、複数の平行な羽板２８において遮熱面２８Ａが屋外側に向けられてルーバ３０が閉じた状態と、複数の平行な羽板２８の間に隙間が形成された状態と、遮熱面２８Ａが屋内側に向けられてルーバ３０が閉じた状態とのいずれかの状態となるように、複数の平行な羽板２８を回動させる回動機構３６と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、シャッタ構造に関する。

近年、ＺＥＨ（ネット・ゼロ・エネルギー・ハウス）のように、住宅において外皮の熱移動量を制御して冷暖房の効率化を図り、省エネルギを実現することがますます求められている。特に、住宅の開口部は熱移動量が多いため、開口部において適切に熱移動量を制御することが求められる。

下記特許文献１には、中空部を設けて断熱性を高めた蛇腹状のシャッタ構造が開示されている。

特開２０１３−８７５３４号公報

しかしながら、上記先行技術は、断熱性の向上のみを考慮したシャッタ構造であり、遮熱性については考慮されていない。よって、開口部における熱移動量を効率よく制御するには、改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、住宅の開口部における熱移動量を効率よく制御可能なシャッタ構造を提供することを目的とする。

第１の態様に係るシャッタ構造は、住宅の開口部において屋外側と屋内側とを仕切ると共に、それぞれ一方側の面を遮熱面とし、他方側の面を前記遮熱面よりも赤外線の反射率が低い標準面とする複数の平行な羽板を含んで構成されたルーバと、前記複数の平行な羽板において前記遮熱面が屋外側に向けられて前記ルーバが閉じた状態と、前記複数の平行な羽板の間に隙間が形成された状態と、前記遮熱面が屋内側に向けられて前記ルーバが閉じた状態との間で、前記複数の平行な羽板を回動させる回動機構と、を有している。

第１の態様によれば、遮熱面が屋外側に向けられた状態では、日射及び屋外で放射された赤外線は、遮熱面によって屋外側へ効果的に反射される。このように、屋外側に向けられた遮熱面で赤外線を効果的に反射することで、ルーバのエネルギ吸収及び屋内側への再放射を抑制することができる。また、反射率の低い標準面が屋内側に向けられていることで、屋内で放射された赤外線の大部分は、反射されずにルーバに吸収される。この結果、屋外の気温が高い夏等に、屋内の温度上昇を抑制して冷房効率を向上させることができる。

一方、反射率の低い標準面が屋外側に向けられた状態では、上記の場合と比較して、屋外側でルーバに反射されるエネルギが減少し、ルーバに吸収されるエネルギが増加する。また、遮熱面が屋内側に向けられているため、屋内で放射された赤外線は、遮熱面によって屋内側へ効果的に反射される。よって、屋外の気温が低い冬等に、屋内を保温して暖房効率を向上させることができる。

また、回動機構によって複数の平行な羽板が回動されることにより、遮熱面の向きが調整される。さらに、複数の平行な羽板が回動されることにより、開口部の通風量を調整することができる。すなわち、複数の平行な羽板の間に隙間が形成された状態では、当該隙間の大きさに応じて空気の移動量が調整され、ルーバが閉じた状態では通風が遮断される。

第２の態様に係るシャッタ構造は、第１の態様において、前記複数の羽板は中空状に形成され、内部に空気層、ガス層又は真空層を備えている。

第２の態様によれば、空気層、ガス層又は真空層によって屋内外の熱伝導が抑えられる。また、各羽板の再放射による長波放射が、空気層、ガス層又は真空層に留まる。よって、遮熱面が屋外側に向けられた状態では、屋内側への再放射を防ぐことで屋内の冷房効率がより一層向上される。また、遮熱面が屋内側に向けられた状態では、各羽板の再放射によって、空気層、ガス層又は真空層が暖められることで、屋内の保温効果がより一層向上される。

以上説明したように、第１の態様に係るシャッタ構造は、住宅の開口部における熱移動量を効率よく制御することができるという優れた効果を有する。

第２の態様に係るシャッタ構造は、ルーバの断熱性を向上できるという優れた効果を有する。

第１実施形態に係るシャッタ構造を備えた住宅の間取り図である。図１のシャッタ構造の要部を切断した断面を拡大して示す概略平断面図であり、（Ａ）は遮熱面が屋外側に向けられ標準面が屋内側に向けられた状態を示し、（Ｂ）は通風状態を示し、（Ｃ）は遮熱面が屋内側に向けられ標準面が屋外側に向けられた状態を示す。第２実施形態におけるシャッタ構造の要部を切断した断面を拡大して示す概略平断面図であり、（Ａ）は遮熱面が屋外側に向けられ標準面が屋内側に向けられた状態を示し、（Ｂ）は通風状態を示し、（Ｃ）は遮熱面が屋内側に向けられ標準面が屋外側に向けられた状態を示す。

（第１実施形態）
なお、図１に示される矢印Ｅは東を示しており、矢印Ｓは南を示しており、矢印Ｗは西を示している。また、図２及び図３に示される矢印ＯＵＴは屋外側を示しており、矢印ＩＮは屋内側を示している。また、以下の説明で特記なく外側及び内側の方向を用いる場合は、それぞれ屋外側及び屋内側を示すものとする。

図１に示されるように、住宅１０は、玄関１４、ダイニング１６及びリビング１８を含んで構成されている。玄関１４、ダイニング１６及びリビング１８は、それぞれ住宅１０の南側に設けられている。

住宅１０の南側の外壁２０において、リビング１８の外壁２０Ａは、玄関１４の外壁２０Ｂ及びダイニング１６の外壁２０Ｃよりも、屋内側に凹んで形成されている。リビング１８の外壁２０Ａには、窓２２が設けられている。窓２２の外側には、玄関１４の外壁２０Ｂ及びダイニングの外壁２０Ｃと同一平面上に、シャッタ構造１２が設けられている。シャッタ構造１２と窓２２との間には、空間２４が形成されている。リビング１８の開口部２６では、窓２２及びシャッタ構造１２の二重構造によって、屋外側と屋内側とが仕切られている。

図２に示されるように、シャッタ構造１２は、複数の鉛直に並べられた板状の羽板２８を含んで構成された縦型のルーバ３０を備えている。ルーバ３０は、シャッタ構造１２に設けられた図示しない上枠及び下枠の間に設けられており、水平方向の一端側又は他端側に折り畳んで収納可能に構成されている。

各羽板２８は、ベースとなる木材３２と、アルミ製の遮熱シート３４とを含んで構成されている。木材３２は、樹脂を含んだ人工木材とするが、ウリン等の天然木材を使用してもよい。また、木材３２は中実のものとするが、中空のものを使用してもよい。さらに、アルミ製の遮熱シート３４の代わりに、例えば遮熱塗料を木材３２に塗布してもよい。

各羽板２８において、遮熱シート３４は、木材３２の一方側の面に貼り付けられており、遮熱シート３４によって各羽板２８の遮熱面２８Ａが構成されている。一方で、各羽板２８において、遮熱シート３４が貼られていない他方側の面は、木材３２が露出されており、遮熱面２８Ａよりも赤外線の反射率が低い標準面２８Ｂが構成されている。

各羽板２８には、回動機構３６が設けられており、各羽板２８は、この回動機構３６によって回動可能に支持されている。回動機構３６は、回動軸３８と、回動軸３８を回動可能に支持する図示しない軸受けと、回動軸３８を回動させる図示しない駆動部とを含んで構成されており、手動及び自動で制御可能に構成されている。各羽板２８は１つの駆動部によって一斉に回動されるものとする。なお、各回動軸３８に対して各々駆動部が設けられており、各駆動部によって各羽板２８が別々に制御されてもよい。

図２（Ａ）には、遮熱面２８Ａが屋外側に向けられ、標準面２８Ｂが屋内側に向けられた状態が示されている。この状態では、隣り合う羽板２８同士が隣接され、ルーバ３０が閉じられるように構成されている。

図２（Ｂ）には、図２（Ａ）の状態よりも各羽板２８が平面視で時計回りに９０°回動された位置で、遮熱面２８Ａが西側に向けられ、標準面２８Ｂが東側に向けられた状態が示されている。この状態では、隣り合う羽板２８同士の間には隙間が形成され、ルーバ３０が開かれるように構成されている。

また、図示されていないが、シャッタ構造１２は、図２（Ａ）の状態よりも各羽板２８が平面視で反時計回りに９０°回動された位置で、遮熱面２８Ａが東側に向けられ、標準面２８Ｂが西側に向けられた状態でも使用可能な構成とされている。

図２（Ｃ）には、図２（Ｂ）の状態よりも各羽板２８が平面視で時計回りに９０°回動された状態で、遮熱面２８Ａが屋内側に向けられ、標準面２８Ｂが屋外側に向けられた状態が示されている。この状態では、隣り合う羽板２８同士が隣接され、ルーバ３０が閉じられるように構成されている。

このようにシャッタ構造１２は、回動機構３６によって、遮熱面２８Ａが東側に向けられた状態から屋内側に向けられた状態まで、各羽板２８がそれぞれ平面視で略２７０°回動可能に構成されている。また、シャッタ構造１２は、上記の範囲において、任意の位置で固定可能に構成されている。

また、シャッタ構造１２は、自動制御と手動制御との切り替えのタイミングをＡＩによって学習可能な構成とされている。さらに、シャッタ構造１２は、手動制御で各羽板２８を回動させる角度及びその時の季節、時刻、天気、屋内外の各気温等を、ＡＩによって学習可能な構成とされている。

（本実施形態の作用及び効果）
次に、シャッタ構造１２の使用態様について説明し、その説明を通して本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係るシャッタ構造１２によれば、図２（Ａ）に示されるように、遮熱面２８Ａが屋外側に向けられた状態では、日射及び屋外で放射された赤外線は、遮熱面２８Ａによって屋外側へ効果的に反射される。このように、屋外側に向けられた遮熱面２８Ａで赤外線を屋外側へ効果的に反射することで、ルーバ３０のエネルギ吸収と、屋内側への再放射、すなわちリビング１８への再放射とを抑制することができる。また、反射率の低い標準面２８Ｂが屋内側に向けられていることで、屋内側で放射された赤外線の大部分は、反射されずにルーバ３０に吸収される。これにより、空間２４の温度上昇を抑制することができる（図１参照）。この結果、屋外の気温が高い夏等に、リビング１８の温度上昇を抑制して冷房効率を向上させることができる。

一方、図２（Ｃ）に示されるように、反射率の低い標準面２８Ｂが屋外側に向けられた状態では、上記の場合と比較して、屋外側でルーバ３０に反射されるエネルギが減少し、ルーバ３０に吸収されるエネルギが増加する。また、遮熱面２８Ａが屋内側に向けられているため、屋内側で放射された遠赤外線は、遮熱面２８Ａによって屋内側へ効果的に反射される。これにより、空間２４の保温効果が向上する（図１参照）。よって、屋外の気温が低い冬等に、リビング１８を保温して暖房効率を向上させることができる。

また、複数の平行な羽板２８が回動されることにより、開口部２６の通風量を調整することができる。すなわち、図２（Ｂ）に示されるように、複数の平行な羽板２８の間に隙間が形成された状態では、当該隙間の大きさに応じて空気の移動量が調整され、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、ルーバ３０が閉じた状態では通風が遮断される。さらに、ルーバ３０は収納可能に構成されているため、開口部２６を完全に開放することもできる。

以上説明したように、本実施形態に係るシャッタ構造１２によれば、住宅１０の開口部２６における熱移動量を効率よく制御することができる。

また、回動機構３６は自動で制御可能であることから、複数の平行な羽板２８が自動で回動される。よって、ルーバ３０が自動で制御され、住宅１０の開口部２６における熱移動量を、より一層効率よく制御できる。

さらに、シャッタ構造１２は、自動制御と手動制御との切り替えのタイミング、手動制御で各羽板２８を回動させる角度及びその時の季節、時刻、天気、屋内外の各気温等を、ＡＩが記憶し学習可能な構成とされている。これにより、気象及び居住者の生活スタイルに応じて、シャッタ構造１２が制御される。

さらにまた、回動機構３６によって複数の平行な羽板２８が回動されることにより、太陽の方位に合わせて遮熱面２８Ａの向きを変えることができる。例えば、回動機構３６によって、遮熱面２８Ａを朝は東側へ、昼は図２（Ａ）に示されるように南側へ、夕方は図２（Ｃ）に示されるように西側へ向かせることで、日射が効果的に反射される。これにより、ルーバ３０の遮熱性をより一層向上することができる。

また、シャッタ構造１２は、窓２２の外側に設けられており、空間２４が形成されている。これにより、遮熱面２８Ａが屋外側に向けられた場合の遮熱効果及び遮熱面２８Ａが屋内側に向けられた場合の保温効果が共に向上される。また、防犯効果を得られると共に、屋外の通行人の視線を遮ることもできる。

（第２実施形態）
次に、図３を用いて第２実施形態に係るシャッタ構造４０について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

図３に示されるように、シャッタ構造４０は、複数の鉛直に並べられた羽板４２を含んで構成された縦型のルーバ４４を備えている。

各羽板４２は、それぞれ屈曲された２枚のガラス板を含んで構成されており、平断面が六角形の中空状になるように形成されている。各羽板４２の２枚のガラス板のうち、一方の第１ガラス板４６は、酸化スズ又は銀等の金属膜４８が塗装されることで、赤外線の反射率を高められた所謂Ｌｏｗ−Ｅガラス（低放射ガラス）とされ、他方の第２ガラス板５０は、金属膜が塗装されていない通常のガラス板とされている。第１ガラス板４６及び第２ガラス板５０の水平方向の両端部には、それぞれ鉛直方向に沿って接合された接合部５２が形成されている。各羽板４２の内部、すなわち第１ガラス板４６と第２ガラス板５０との間には、それぞれアルゴンガスが充填されており、ガス層５４が形成されている。

第１ガラス板４６において、金属膜４８は各羽板４２の外側の面に塗装されており、この金属膜４８によって、各羽板４２の遮熱面４２Ａが構成されている。これに対し、第２ガラス板５０のうち、各羽板４２の外側の面は、遮熱面４２Ａよりも赤外線の反射率が低い標準面４２Ｂを構成している。

各羽板４２には、回動機構３６が設けられており、各羽板４２は、この回動機構３６によって回動可能に支持されている。

図３（Ａ）には、遮熱面４２Ａが屋外側に向けられ、標準面４２Ｂが屋内側に向けられた状態が示されている。上述の通り、第１ガラス板４６は屈曲されており、これにより、羽板４２は、第１遮熱面４２Ａ１、第２遮熱面４２Ａ２及び第３遮熱面４２Ａ３を備えている。図３（Ａ）に示されるように遮熱面４２Ａが屋外側に向けられた状態では、第１遮熱面４２Ａ１が南東側へ向き、第２遮熱面４２Ａ２が南側へ向き、第３遮熱面４２Ａ３が南西側へ向くように、第１ガラス板４６が形成されている。

また、図３（Ｂ）には、図３（Ａ）の状態よりも各羽板４２が平面視で時計回りに９０°回動された位置で、遮熱面４２Ａが西側に向けられ、標準面４２Ｂが東側に向けられた状態が示されている。この状態で、隣り合う羽板４２同士の間に隙間が形成され、ルーバ４４が開かれる。

さらに、図３（Ｃ）には、図３（Ｂ）の状態よりも各羽板４２が平面視で時計回りに９０°回動された状態で、遮熱面４２Ａが屋内側に向けられ、標準面４２Ｂが屋外側に向けられた状態が示されている。

このようにシャッタ構造４０は、回動機構３６によって、遮熱面４２Ａが屋外側に向けられた状態から屋内側に向けられた状態まで、羽板４２がそれぞれ平面視で略１８０°回動可能に構成されている。

（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。なお、第１実施形態と同様の作用効果については説明を省略する。

本実施形態に係るシャッタ構造４０によれば、ガス層５４によって屋内外の熱伝導が抑えられる。また、各羽板４２の再放射による長波放射がガス層５４に留まる。よって、図３（Ａ）に示されるように、遮熱面４２Ａが屋外側に向けられた状態では、屋内側への再放射を防ぐことで屋内の冷房効率がより一層向上される。また、図３（Ｃ）に示されるように、遮熱面４２Ａが屋内側に向けられた状態では、各羽板４２の再放射によってガス層５４が暖められることで、屋内の保温効果がより一層向上される。

以上説明したように、本実施形態に係るシャッタ構造４０によれば、ルーバの断熱性を向上できる。

また、図３（Ａ）に示されるように、朝は第１遮熱面４２Ａ１によって日射が効果的に反射され、昼は第２遮熱面４２Ａ２によって日射が効果的に反射され、夕方は第３遮熱面４２Ａ３によって日射が効果的に反射される。これにより、太陽の方位に合わせて各羽板４２を少しずつ回動させなくても、各時間帯で日射を効率よく反射して遮蔽することができる。

〔上記実施形態の補足説明〕
上記第１実施形態では、シャッタ構造１２は、リビング１８の窓２２の外側に設けられており、開口部２６では、窓２２及びシャッタ構造１２の二重構造によって、屋外側と屋内側とが仕切られているものとして説明したが、これに限らない。例えば、ガレージのシャッタとして本発明に係るシャッタ構造を設けてもよい。

また、上記第１実施形態では、各羽板２８は、平面視で略２７０°回動可能な構成として説明したが、各羽板２８の回動域はこれに限らない。例えば、ルーバが閉じた状態で、各羽板の端部が重なるように構成してもよい。この場合、ルーバが閉じられた状態での密閉性が向上される。

さらに、上記第１実施形態では、シャッタ構造１２は、縦型のルーバ３０を備えており、太陽の方位に合わせて遮熱面２８Ａの向きを調整可能であるものとして説明したが、これに限らない。例えば、シャッタ構造は、横型のルーバを備えており、太陽の高度に合わせて遮熱面の向きを調整可能な構成としてもよい。

さらにまた、上記第２実施形態では、各羽板４２は、平断面が六角形の中空状になるように形成されているものとして説明したが、これに限らず、羽板が中空状に形成されていればよい。例えば、羽板は平断面が紡錘形の中空状になるように形成されていてもよい。

また、上記第２実施形態では、各羽板４２の内部にそれぞれアルゴンガスが充填されており、ガス層５４が形成されているものとして説明したが、これに限らない。例えば充填されるガスはクリプトンガス等他の断熱性を有するガスでもよく、また、ガスではなく空気が充填された空気層又は真空層としてもよい。

さらに、上記第２実施形態では、第１ガラス板４６において、金属膜４８は各羽板４２の外側の面に塗装されているものとして説明した。しかしこれに限らず、ガラスやポリカーボネート等の透明部材で中空状に羽板を形成する場合は、羽板の内側に金属膜が塗装されていてもよい。この場合、金属膜の耐久性が向上される。

さらにまた、上記第１実施形態では、各羽板２８は、木材３２とアルミ製の遮熱シート３４とを含んで構成されており、上記第２実施形態では、所謂Ｌｏｗ−Ｅガラスの第１ガラス板と通常のガラスの第２ガラス板とを含んで構成されているものとして説明した。しかし各羽板の材質はこれに限らず、一方側の遮熱面が他方側の標準面よりも赤外線の反射率が高くなるように構成されていればよい。例えば、アルミ製の部材の片面に木製のシートを貼り付けてもよく、ポリカーボネート製の部材の片面にアルミ製のシートを貼り付けてもよい。

１０住宅
１２、４０シャッタ構造
２６開口部
２８、４２羽板
２８Ａ、４２Ａ遮熱面
２８Ｂ、４２Ｂ標準面
３０、４４ルーバ
３６回動機構
５４ガス層

Claims

住宅の開口部において屋外側と屋内側とを仕切ると共に、それぞれ一方側の面を遮熱面とし、他方側の面を前記遮熱面よりも赤外線の反射率が低い標準面とする複数の平行な羽板を含んで構成されたルーバと、
前記複数の平行な羽板において前記遮熱面が屋外側に向けられて前記ルーバが閉じた状態と、前記複数の平行な羽板の間に隙間が形成された状態と、前記遮熱面が屋内側に向けられて前記ルーバが閉じた状態とのいずれかの状態となるように、前記複数の平行な羽板を回動させる回動機構と、
を有するシャッタ構造。
前記複数の羽板は中空状に形成され、内部に空気層、ガス層又は真空層を備えている請求項１に記載のシャッタ構造。