JP2023031892A - 開口部建材 - Google Patents

Abstract

【課題】 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】 窓部１と、窓部１に隣接して設けた蓄熱部２とを備え、窓部１は、外側仕切体３と、内側仕切体４と、外側仕切体３と内側仕切体４の間の中間層５に設けた整流体６とを有し、蓄熱部２は、透光パネル７又は熱伝導パネルよりも室内側に設けた蓄熱材８ａ，８ｂを有し、外側仕切体３と整流体６の間に導入した外気を蓄熱部２に通し、整流体６と内側仕切体４の間を通して室内に導入する。【選択図】 図１

Description

本発明は、建物の開口部に取付けられる開口部建材に関する。

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、冷暖房負荷を抑えることのできる開口部建材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建材は、窓部と、窓部に隣接して設けた蓄熱部とを備え、窓部は、外側仕切体と、内側仕切体と、外側仕切体と内側仕切体の間の中間層に設けた整流体とを有し、蓄熱部は、透光パネル又は熱伝導パネルよりも室内側に設けた蓄熱材を有し、外側仕切体と整流体の間に導入した外気を蓄熱部に通し、整流体と内側仕切体の間を通して室内に導入することを特徴とする。

請求項１記載の発明による開口部建材は、窓部と、窓部に隣接して設けた蓄熱部とを備え、窓部は、外側仕切体と、内側仕切体と、外側仕切体と内側仕切体の間の中間層に設けた整流体とを有し、蓄熱部は、透光パネル又は熱伝導パネルよりも室内側に設けた蓄熱材を有し、外側仕切体と整流体の間に導入した外気を蓄熱部に通し、整流体と内側仕切体の間を通して室内に導入することで、冬期には窓部において室内から室外に逃げる熱を外気の流れによって回収して室内に戻すことで、窓部からの熱の出入りを減らすことができ、さらに、蓄熱材に蓄熱した熱で外気が暖められて室内に導入されるため、暖房補助として利用することができ、これにより暖房負荷を抑えることができる。また、夏期には夜間に蓄熱材に蓄冷した冷熱で外気を冷やして室内に導入することで、冷房補助として利用することができ、これにより冷房負荷を抑えることができる。

本発明の開口部建材の第１実施形態を示す縦断面図である。 同開口部建材の窓部の横断面図である。 （ａ）は同開口部建材の冬期の昼間における運用状態の例を示す図であり、（ｂ）は同開口部建材の冬期の夜間における運用状態の例を示す図である。 （ｃ）は同開口部建材の夏期の昼間における運用状態の例を示す図であり、（ｄ）は同開口部建材の夏期の夜間における運用状態の例を示す図である。 本発明の開口部建材の第２実施形態を示す横断面図である。 同開口部建材の窓部の縦断面図である。 同開口部建材の蓄熱部の縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１，２は、本発明の開口部建材の第１実施形態を示している。本開口部建材は、建物の屋外に面した開口部９に設置されるものであって、図１に示すように、開口部９の略上半分の領域に窓部１が形成され、開口部９の略下半分の領域に蓄熱部２が形成されている。

窓部１は、図１，２に示すように、室外側に設けた外窓（外側仕切体）３と、室内側に設けた内窓（内側仕切体）４と、外窓３と内窓４の間の中間層５に設けたブラインド（整流体）６とを備えている。
外窓３は、開口部９に固定される枠１０と、枠１０内に引違い状に開閉自在に収めた外障子１１ａ及び内障子１１ｂとを備えている。枠１０は、上枠１２と下枠１３と左右の縦枠１４，１４を枠組みして構成してある。上枠１２は、室外空間から中間層５に連通する通気経路１５を有している。この通気経路１５は、室外に面した通気口１６と室内（中間層）に面した通気口１７が何れも下向きに開口して設けてあり、コ字状に曲がった形で形成してある。これにより、通気経路１５から雨水が浸入するのを防いでいる。

内窓４は、図１，２に示すように、四周の額縁１８の内周側面に取付けた上枠１９と下枠２０及び左右の縦枠２１，２１と、上下枠１９，２０間に引違い状に開閉自在に収めた外障子２２ａ及び内障子２２ｂを備えている。枠１９，２０，２１と障子２２ａ，２２ｂの框は、樹脂製である。障子２２ａ，２２ｂのガラス２３は、複層ガラスである。外窓３の枠１０と内窓４の枠１９，２０，２１の間には木製の額縁１８があるため、外窓３と内窓４とは熱的に分離されている。
内窓４は、図１に示すように、上枠１９の外周側に換気装置２４が設けてある。換気装置２４は、アルミ形材よりなる上形材２５と下形材２６とを上下に組み合わせて構成してあり、上形材２５と下形材２６の間に室内外方向に連通する通気経路２７が形成してある。

ブラインド６は、図１に示すように、ポリエステルの不織布等よりなる生地がプリーツ状に折り畳まれることにより伸縮するプリーツスクリーンとなっている。ブラインド６の下端部に設けられたボトムバー２８は、内窓４の下側の額縁１８の上面に当接している。ブラインド６の側縁部は、図２に示すように、内窓４の両側の額縁１８に取付けたレール２９に案内し、気密性を高めている。したがって、中間層５内はブラインド６により室外側と室内側に仕切られ、ブラインド６の室外側の空気は室外の気温に近付き、ブラインド６の室内側の空気は室内の気温に近付き、ブラインド６の室外側と室内側で温度差が生じる。ブラインド６は、室内側から図示しない操作部を操作することで上下に伸縮自在となっている。

蓄熱部２は、図１に示すように、室外側に上枠３０と下枠３１と左右の縦枠を枠組みしてなる枠体３２を有し、枠体３２にはガラスパネル（透光パネル）７が嵌め込んである。ガラスパネル７の室外側には、ロールスクリーン３３が上枠３０から吊り下げて設けてある。
蓄熱部２内には、枠体３２から室内側に間隔をおいて集熱材３４が設けてあり、さらに集熱材３４の室内側に２枚の蓄熱材８ａ，８ｂが間隔をおいて設けてある。室内側の蓄熱材８ｂの室内側には、断熱材３５が設けてある。蓄熱部２の室内側は、内壁３６で覆ってある。
集熱材３４は、アルミ製のパネルで構成され、表面を黒く塗装して集熱効果を高めてある。このような集熱材３４は、冬期に本開口部建材を蓄熱建材として機能させる際には、昼間に日射熱を効率よく集めて蓄熱材８ａ，８ｂへの蓄熱を促進し、夏期に本開口部建材を蓄冷建材として機能させる際には、夜間に放射冷却により蓄熱材８ａ，８ｂへの蓄冷を促進する。
蓄熱材８ａ，８ｂは、パラフィン系または硫酸ナトリウム水和物等の潜熱蓄熱材（ＰＣＭ）を用いている。この蓄熱材８ａ，８ｂは、加熱・冷却のエネルギーが固体から液体、液体から固体への相変化に使われ、相変化の間、温度が一定で推移する特徴を有する。蓄熱材８ａ，８ｂの融点は、１℃刻みで変更することが可能である。集熱材３４の下端及び蓄熱材８ａ，８ｂの下端と蓄熱部２の底面との間には、空気が流通できるように隙間３７が設けてある。

図１に示すように、窓部１と蓄熱部２の間の仕切り部３８には、外窓３の室内側に隣接する位置と内窓４の室外側に隣接する位置とに、空気が流通する通気部３９ａ，３９ｂが設けてある。これにより本開口部建材は、図１中の矢印に示すように、外窓３の通気経路１５より流入した外気が、窓部１と蓄熱部２の間に跨って上から下に、次いで下から上に大きく迂回して流れてから、内窓４上部の換気装置２４の通気経路２７より室内に流入するようになっている。このような外気の流れは、室内に設けた換気扇等により室内を負圧に調整することにより自然に生まれ、本開口部建材を通じて外気が常に室内に導入される。すなわち本開口部建材は、２４時間換気のための換気口として機能する。窓部１と蓄熱部２の間の仕切り部３８に設けた室内側の通気部３９ｂ内には、この外気の流れを補助するためにファン４０が設けてある。

本開口部建材は、窓部１に樹脂製の枠１９，２０，２１及び框と複層ガラス２３を用いた内窓４を設けたことに加え、外窓１の通気経路１５と中間層５と内窓４上部に設けた通気経路２７を通じて室内外を空気が流れ、その際に中間層５を空気が外窓３の内側面と内窓４の外側面に沿うように迂回して流れることで、空気の流入する方向とは逆方向の熱移動が妨げられ、非常に優れた断熱性能を発揮する。さらに本開口部建材は、窓部１の下方に隣接して蓄熱部２を設け、窓部１と蓄熱部２の間に跨って外気が大きく迂回して流れることで、冬期には暖房補助として、夏期には冷房補助として利用することができ、これにより冷暖房負荷を抑えることができる。

以下、本開口部建材の働きについて説明する。冬期の昼間は、図３－１（ａ）に示すように、蓄熱部２のロールスクリーン３３を開けて（上げて）おく。これにより蓄熱部２の集熱材３４に日射が当たって熱せられ、その熱が蓄熱材８ａ，８ｂに蓄えられる。
外窓３の通気経路１５より流入した冷たい外気は、通気経路１５室内側の通気口１７より下向きに流出し（図１参照）、その後、冷たい外気はコールドドラフトにより外窓３の内側面に沿って中間層５の下まで流れてから、通気部３９ａを通って蓄熱部２へと流れる。その後、外気は蓄熱部２のガラスパネルパネル７の内側面に沿って蓄熱部２の底部まで流れてから折り返し、蓄熱材８ａ，８ｂの熱で暖められながら蓄熱材８ａ，８ｂの間の隙間を上昇する。その後、外気は通気部３９ｂを通って窓部１のブライド６と内窓４の間に流入し、内窓４のガラス２３から室内の熱が伝わることでさらに暖められ、ガラス２３の室外側面に沿って上昇し、この間にガラス２３から室外に逃げる熱を空気の流れによって回収する。その後、暖められた外気は内窓４上部の通気経路２７を通って室内に流入する。外気が通気経路２７を通過する際にも、室内の熱で暖められた換気装置２４や上枠１９の熱を空気の流れによって回収する。
冬期の夜間は、図３－１（ｂ）に示すように、蓄熱部２のロールスクリーン３３を閉めて（下げて）おく。これにより、昼間に蓄熱材８ａ，８ｂに蓄熱した熱が室外に逃げるのを防ぐことができる。冬期の夜間も昼間と同じように本開口部建材を外気が流れ、蓄熱材８ａ，８ｂに蓄熱した熱で外気が暖められて室内に導入されるため、暖房を使用することなく朝まで室内が快適に保たれる。
このように本開口部建材は、冬期に窓部１において室内から室外に逃げる熱を外気の流れによって回収して室内に戻すことで、窓部１からの熱の出入りを減らすことができ、さらに、蓄熱材８ａ，８ｂに蓄熱した熱で外気が暖められて室内に導入されるため、暖房補助として利用することができ、これにより暖房負荷を抑えることができる。

夏期の夜間は、図３－２（ｄ）に示すように、蓄熱部２のロールスクリーン３３を開けて（上げて）おく。これにより、夜の涼しい外気を室内に取り入れつつ、放射冷却により蓄熱材８ａ，８ｂへの蓄冷が促進される。
夏期の昼間は、図３－２（ｃ）に示すように、蓄熱部２のロールスクリーン３３を閉めて（下げて）おき、日射を遮断する。外気は、蓄熱部２を通過する間に、夜間に蓄熱材８ａ，８ｂに蓄冷した冷熱で冷やされ、且つ内窓４の外側面に沿って上昇する間に内窓４のガラス２３から室外に逃げる冷熱を回収することでさらに冷やされ、内窓４の通気経路２７より室内に流入する。これにより、少なくとも午前中いっぱいぐらいは冷房を使用しなくても室内が快適に保たれる。
このように本開口部建材は、夏期には夜間に蓄熱材８ａ，８ｂに蓄冷した冷熱で外気を冷やして室内に導入することで、冷房補助として利用することができ、これにより冷房負荷を抑えることができる。

図４～６は、本発明の開口部建材の第２実施形態を示している。本実施形態の開口部建材は、窓部１と蓄熱部２を左右に隣接して設けてある。窓部１及び蓄熱部２の構成は、第１実施形態と同様である。

図４～６に示すように、窓部１と蓄熱部２との間の仕切り部３８には、窓部１のブラインド６より室外側の中間層５下部から蓄熱部２の集熱材３４の下方に連通した通気部３９ａと、窓部１のブラインド６より室内側の中間層５下部から蓄熱部２の蓄熱材８ａ，８ｂ同士の間に連通した通気部３９ｂが設けてある。室内側の通気部３９ｂ内にはファン４０が設けてあり、ファン４０は蓄熱部２から窓部１に向けて空気（外気）を流す。

図５に示すように、外窓３の通気経路１５より流入した外気は、外窓３の内側面に沿って中間層５の下部まで流れてから、仕切り部３８の室外側の通気部３９ａを通り、蓄熱部２へと流れる。その後、図６に示すように、外気は集熱材３４の外側面に沿って上方に流れてから折り返し、ファン４０に引っ張られることで蓄熱材８ａ，８ｂの間を流下する（この間に、冬期には外気が蓄熱材８ａ，８ｂに蓄熱した熱によって暖められ、夏期には外気が蓄熱材８ａ，８ｂに蓄冷した冷熱により冷やされる）。その後、外気は仕切り部３８の室内側の通気部３９ｂを通って窓部１へと流れ、内窓４の外側面に沿って上昇し（この間に内窓４から室外に逃げる熱を空気の流れによって回収する）、内窓４上部の通気経路２７を通って室内に流入する。

本実施形態の開口部建材は、上記のように外気が流れることで、第１実施形態と同様に、冬期には窓部１において室内から室外に逃げる熱を外気の流れによって回収して室内に戻すことで、窓部１からの熱の出入りを減らすことができ、さらに、蓄熱材８ａ，８ｂに蓄熱した熱で外気が暖められて室内に導入されるため、暖房補助として利用することができ、これにより暖房負荷を抑えることができる。また、夏期には夜間に蓄熱材８ａ，８ｂに蓄冷した冷熱で外気を冷やして室内に導入することで、冷房補助として利用することができ、これにより冷房負荷を抑えることができる。

以上に述べたように本開口部建材（第１・第２実施形態）は、窓部１と、窓部１に隣接して設けた蓄熱部２とを備え、窓部１は、外側仕切体（外窓）３と、内側仕切体（内窓）４と、外側仕切体３と内側仕切体４の間の中間層５に設けた整流体６とを有し、蓄熱部２は、透光パネル（ガラスパネル）７又は熱伝導パネルよりも室内側に設けた蓄熱材８ａ，８ｂを有し、外側仕切体３と整流体６の間に導入した外気を蓄熱部２に通し、整流体６と内側仕切体４の間を通して室内に導入することで、冬期には窓部１において室内から室外に逃げる熱を外気の流れによって回収して室内に戻すことで、窓部１からの熱の出入りを減らすことができ、さらに、蓄熱材２に蓄熱した熱で外気が暖められて室内に導入されるため、暖房補助として利用することができ、これにより暖房負荷を抑えることができる。また、夏期には夜間に蓄熱材８ａ，８ｂに蓄冷した冷熱で外気を冷やして室内に導入することで、冷房補助として利用することができ、これにより冷房負荷を抑えることができる。
第１実施形態の開口部建材は、蓄熱部２を窓部１の下方に隣接して設けてあることで、幅をとらず、コンパクトにできる。
また、本開口部建材は、窓部１と蓄熱部２との間の仕切り部３８に設けた通気部３９ｂ内にファン４０を設置してあるので、内部に窓部１と蓄熱部２とに跨って迂回して流れる外気の流れを適正に確保できる。
さらに本開口部建材は、蓄熱部２の室外側に遮蔽体（ロールスクリーン）３３を有し、冬期においては昼間は遮蔽体３３を開けて夜間は遮蔽体３３を閉めることで、昼間に蓄熱材８ａ，８ｂに蓄熱した熱が夜間に外部に逃げるのを防ぎ、暖房負荷を抑える効果が高まる。また、夏期においては夜間は遮蔽体３３を開けて昼間は遮蔽体３３を閉めることで、夜間の蓄熱材８ａ，８ｂへの蓄冷が促進されると共に昼間の蓄熱材８ａ，８ｂの温度上昇を抑えられるので、冷房負荷を抑える効果が高まる。

本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。外側仕切体は、室外空間と中間層とに仕切るものであればよく、ガラス入りの外窓の他、シャッター、雨戸、ロールスクリーン等であってもよい。内側仕切体は、中間層と室内空間とに仕切るものであればよく、ガラス入りの内窓の他、カーテン、ロールスクリーン、障子等であってもよい。
整流体は、外側仕切体と内側仕切体の間で下降する空気と上昇する空気とがぶつかり合って空気の流れが阻害されるのを防ぎ、外側仕切体の内側面と内側仕切体の外側面に沿うように迂回する空気の流れを形成できるものであればよく、ブラインド、ロールスクリーン、ハニカムスクリーン等の他、中間層の天面から数ｃｍ程度垂下する板状のもの等であってもよい。
蓄熱部は、ガラスパネル（透光パネル）に換えて、アルミパネル等の熱伝導パネルを設置することもできる。室外空間と連通する通気経路、室内空間と連通する通気経路は、どこに設けてあってもよい。

１ 窓部
２ 蓄熱部
３ 外窓（外側仕切体）
４ 内窓（内側仕切体）
５ 中間層
６ ブラインド（整流体）
７ ガラスパネル（透光パネル）
８ａ，８ｂ 蓄熱材

Claims (1)

1. 窓部と、窓部に隣接して設けた蓄熱部とを備え、窓部は、外側仕切体と、内側仕切体と、外側仕切体と内側仕切体の間の中間層に設けた整流体とを有し、蓄熱部は、透光パネル又は熱伝導パネルよりも室内側に設けた蓄熱材を有し、外側仕切体と整流体の間に導入した外気を蓄熱部に通し、整流体と内側仕切体の間を通して室内に導入することを特徴とする開口部建材。

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