JP5757260B2 - ダブルスキン構造 - Google Patents

Description

本発明は、建物の外装を構成するカーテンウォールなどに用いるダブルスキン構造に関するものである。

従来、建物の外装を構成するダブルスキンタイプのカーテンウォールが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のカーテンウォールは、外側面材（ガラス）と、この外側面材の室内側に間隔を置いて設けた内側面材（ガラス）を備え、その外側面材と内側面材との間に中空層を有し、建物の多数の階層の屋外側に亘って取り付けたものである。

中空層は、複数の階層ごとに空気が流れないように仕切られ、その複数の階層に亘る中空層内に空気が上下方向に連続して流通するようにしてある。また、複数の階層に亘る中空層の最下部を下換気口で屋外に開口するとともに、中空層の最上部を上換気口で屋外に開口し、中空層と階層を内部換気口で連通している。

特開２０１１−２１９９８９号公報

ところで、上記の従来の特許文献１のカーテンウォールでは以下の（１）〜（４）の問題があった。

（１）一般に、中空層の構成材には熱伝導性の高いアルミ等の金属部材が使われており、十分な断熱性能を確保することが難しい。

（２）外気を室内に直接取り入れる外気取入口や、屋内の排気を直接外部に出す排気口を設ける場合、サッシの無目部分に複雑な加工を行う作業手間や、各階ごとに外気取入口または排気口を設置する手間を要してしまう。

（３）同一壁面に外気取入口、排気口を設けて屋内への外気の取り入れと外部への排気を行う場合、これらが近接配置されていると、排気口から排気した空気の一部が外気取入口から屋内に流入するおそれがある。例えば、中空層を複数の階層ごとに仕切り、中空層内の高温空気をダブルスキン上部の換気口から排出する場合、その高温空気の一部が直上階のダブルスキン下部の換気口から直接室内に流入するおそれがある。

（４）カーテンウォールを施工する場合、構造体もしくは内部サッシから受け材を出して外部サッシを取り付ける必要があり、工程が多様化・複雑化し、層間変位への追従や止水に関しての対策が不十分となるおそれがある。

このため、上記の（１）〜（４）の問題を解決することができ、ローコストで施工性に優れたダブルスキン構造の開発が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ローコストで熱的特性および施工性に優れたダブルスキン構造を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係るダブルスキン構造は、枠状のＰＣユニットからなるダブルスキン構造であって、前記ＰＣユニットの枠の左右前方に突設され、左右からの日射を遮るための袖壁と、前記袖壁に打ち込まれ、外側面材を設置可能な外部サッシと、中空層を介して前記外部サッシに対向配置され、内側面材を設置可能な内部サッシと、前記袖壁に設けられ、外部と前記中空層を連通する連通口とを備え、前記袖壁の少なくとも一方の側面外部に段差部を形成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係るダブルスキン構造は、上述した請求項１において、複数の前記ＰＣユニットを上下左右に連設することで建物の外装のカーテンウォールを構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係るダブルスキン構造は、上述した請求項２において、前記ＰＣユニットの前記段差部を上下方向に揃えるように配置して、左右に隣接する前記ＰＣユニットとの間で上下方向に連続するスリット状の空間を形成し、所定のＰＣユニットの一方側に形成されるスリット状の空間から外気を室内に給気し、他方側に形成されるスリット状の空間から室内空気を外部に排気することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係るダブルスキン構造は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記中空層に日射を遮断するブラインドを設置し、前記ＰＣユニットに突設した前記ブラインドの支持材を庇として用いたことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係るダブルスキン構造は、上述した請求項１〜４のいずれか一つにおいて、前記内部サッシに設置される前記内側面材を断熱性のガラス素材で構成し、室内への前記中空層の熱の侵入を防ぐようにしたことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係るダブルスキン構造は、上述した請求項１〜５のいずれか一つにおいて、冬期において前記中空層が外気より高温になる場合に、前記中空層上部に接続したダクトで前記中空層内空気を空調機に導入する手段、および、夏期において前記中空層が外気より高温になる場合に、前記中空層上部に接続したダクトで前記中空層内空気をデシカント空調機の除湿ローターに導入する手段の少なくとも一方を備えることを特徴とする。

本発明に係るダブルスキン構造によれば、枠状のＰＣユニットからなるダブルスキン構造であって、前記ＰＣユニットの枠の左右前方に突設され、左右からの日射を遮るための袖壁と、前記袖壁に打ち込まれ、外側面材を設置可能な外部サッシと、中空層を介して前記外部サッシに対向配置され、内側面材を設置可能な内部サッシと、前記袖壁に設けられ、外部と前記中空層を連通する連通口とを備え、前記袖壁の少なくとも一方の側面外部に段差部を形成した。このため、予めＰＣユニットに外部サッシを打ち込みガラス等の外側面材を組み込んだ状態としておき、これを建物の外壁に取り付け、その後、内部サッシ等を設置するようにすれば、カーテンウォールの施工が迅速かつ簡単にできるので施工性に優れている。また、ＰＣユニットはプレキャストコンクリートで構成されることから、従来のアルミサッシ等で構成されるダブルスキンに比べて熱伝導性が低くコストも安い。したがって、熱的特性、経済性にも優れている。したがって、ローコストで熱的特性および施工性に優れたダブルスキン構造を提供することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係るダブルスキン構造の実施例を示す斜視図であり、（１）は分解図、（２）は組立完成図である。 図２は、本発明に係るダブルスキン構造を用いた建物のカーテンウォールを例示する斜視図である。 図３は、図２のカーテンウォールの部分拡大図である。 図４は、本発明に係るダブルスキン構造によるカーテンウォールを室内から見た場合の図である。 図５は、本発明に係るダブルスキン構造によるカーテンウォールの縦断面図である。 図６は、図５のＡ−Ａ線に沿った横断面図である。 図７は、本発明に係るダブルスキン構造によるカーテンウォールの他の実施例を示す横断面図である。 図８は、本発明に係るダブルスキン構造によるカーテンウォールの他の実施例を示す横断面図である。 図９は、本発明に係るダブルスキン構造によるカーテンウォールの他の実施例を示す横断面図である。 図１０は、本発明に係るダブルスキン構造によるカーテンウォールの他の実施例を示す縦断面図である。

以下に、本発明に係るダブルスキン構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１に示すように、本発明に係るダブルスキン構造１０は、枠状のＰＣ（プレキャストコンクリート）ユニット１２からなる。ＰＣユニット１２の枠１４の左右前方には、左右から入射する日射を遮るための袖壁１６が突設してある。また、袖壁１６には、ガラス等の外側面材１８を設置可能な外部サッシ２０が打ち込まれてある。また、中空層２２を介して外部サッシ２０に対向配置され、ガラス等の内側面材２４を設置可能な内部サッシ２６を備えている。左右の袖壁１６の下部には、外部と中空層２２とを連通する連通口２８が設けてある。また、袖壁１６の左側面外部には段差部３０が形成してある。

また、中空層２２の下部には、ダクト３２が左右方向に延設され、両端部が連通口２８と連通するようになっている。また、貫通口３６に対面するダクト３２の側面には図示しない開口が設けてある。この開口を通じてダクト３２は貫通口３６に連通している。なお、貫通口３６に開閉機構を設け、各開度を制御可能に構成してもよい。

図２は、複数のダブルスキン構造１０を建物１の外壁２に上下左右に連設することでカーテンウォールを構成した場合の図であり、図３は、この部分拡大図である。図４は、カーテンウォールを屋内４から眺めた場合の図である。

ここで、ダブルスキン構造１０を用いてカーテンウォールを構築する場合には、図１に示すように、予めＰＣユニット１２に外部サッシ２０を打ち込みガラス等の外側面材１８を組み込んだ状態としておき、これを図３の建物１の外壁２に取り付ける。その後、内部サッシ２６やダクト３２等を設置するようにする。このように、本発明のダブルスキン構造１０によればカーテンウォールの施工が迅速かつ簡単にできるので施工性に優れている。

また、ＰＣユニット１２はＰＣ（プレキャストコンクリート）で構成されることから、従来のアルミサッシ等で構成されるダブルスキンに比べて熱伝導性が低くコストも安い。このため、本発明のダブルスキン構造１０は熱的特性、経済性にも優れている。したがって、本発明によれば、ローコストで熱的特性および施工性に優れたダブルスキン構造を提供することができるという効果を奏する。

また、複数のダブルスキン構造１０を建物１の外壁２に上下左右に連設してカーテンウォールを構成する場合、図３に示すように、ＰＣユニットの段差部を上下方向に揃えるように配置して、左右に隣接するＰＣユニットとの間で上下方向に連続する凹溝状のスリット３（スリット状の空間）を形成させる。

そして、例えば、ある列のスリット３からは袖壁の連通口を通じて外気を屋内に給気し、その隣の列のスリット３からは袖壁の連通口を通じて屋内空気を屋外に排気するようにする。ここで、各ＰＣユニットを例えば全幅が２ｍ程度、枠の開口幅が１ｍ程度、高さが階高のユニットで構成すれば、隣り合うスリット３は左右に２ｍ程度離れたところに位置するので、給気と排気とが混合して屋内に流入するのを抑制することができる。

図５は、複数のダブルスキン構造１０を連設してなるカーテンウォールの縦断面図であり、図６は、図５のＡ−Ａ線に沿った横断面図である。

図５および図６に示すように、各階に配置したダブルスキン構造１０の中空層２２は上下階で接続され、各中空層２２内を空気が上下方向に流通するようにしてある。また、内部サッシ２６に設置される内側面材２４は、ペアガラスやＬｏｗ−ｅペアガラスなどの断熱性のガラス素材で構成した縦軸回転窓であり、屋内４への中空層２２の熱の侵入を防ぐようになっている。このため、日射により発生した熱は、中空層２２内の上昇気流により建物１の屋上に送られて屋外５に放出される。したがって、屋内４の熱負荷を抑制することが可能である。

また、中空層２２内には日射を遮断するブラインド３８が設置してある。ＰＣユニット１２にはブラインド３８の支持材４０が突設してあり、これを中空層２２に内蔵した庇として用い、ブラインド３８とともに日射の進入を制御する。この支持材４０はアルミパネルで構成することができる。なお、袖壁１６は左右側方からの日射の進入を遮るフィンのような役目を兼ねている。また、このダブルスキン構造１０によれば、屋内４からの視界が広く開放的なものとなる。

次に、春秋の中間期などにおいて外気を積極的に屋内に取り入れる場合の気流の状態について説明する。

図６に示すように、屋外５の外気は左側のスリット３から袖壁１６の連通口２８を通じてダクト３２に入る。ダクト３２に入った外気はダクト３２の図示しない開口を通じて貫通口３６から屋内４に直接取り入れられる。一方、屋内４の空気は、ＰＣユニット１２を貫通する図示しないダクトを通じて右側のスリット３から屋外５に直接排気されるようにしてある。なお、この図示しないダクトを通じて空調排気も可能なように構成してもよい。

上記の実施の形態において、図６のようにＰＣユニット１２の左側のスリット３の片側からのみ給気を行なう構成とせずに、図７に示すように、ＰＣユニット１２の左右両側のスリット３から同時に給気を行なってもよい。この場合、両側の連通口２８からダクト３２に入る外気は、貫通口３６を通じて屋内４に取り込まれる。なお、貫通口３６に開閉機構を設け、各開度を制御可能に構成してもよい。

また、図８に示すように、スリット３の前面にガラリ４６を設け、このガラリ４６を通じて給排気を行うようにしてもよい。

また、図９に示すように、スリット３の前面に太陽光発電パネル４８を配置し、太陽光発電用設備４８ａを通じて発生電力を屋内４に引き込んでもよく、これを電動式のブラインド等の稼動電源として利用してもよい。

上記の実施の形態において、冬期において中空層２２が外気より高温になる場合に、中空層２２上部に接続したダクトで中空層２２内の空気を空調機に導入する手段を備えるようにしてもよい。こうすることで、空調機用に取り入れる外気の過熱・加湿エネルギーを削減することができる。

また、夏期において中空層２２が外気より高温になる場合に、中空層２２上部に接続したダクトで中空層２２内の空気をデシカント空調機の除湿ローターに導入する手段を備えるようにし、導入した空気を除湿ローターの再生に用いてもよい。

また、上記の実施の形態において、外気を屋内４に取り込み自然換気を行うために、中空層２２を介さずに外気を屋内４に直接取り入れるダクトを設けてもよい。そして、ダクトを断熱材で被覆する等の手段により、中空層２２内の高温空気がダクトを通過する外気を暖めないようにしてもよい。また、屋内４から屋外５に直接排出する機構を設けてもよい。

さらに、風が弱く取り込み風量が少ない場合に、ファンを併用して外気を取り込む機構を有してもよい。また、外気温度が低くすぎる場合に、ファンを用いて外気と屋内空気とを混合して屋内４に取り込む機構を有してもよい。

また、自然換気風量を多くするために、建物内部に設けたボイドの煙突効果を利用して屋内４からの排気を誘引する機構や、中空層２２の煙突効果を利用して屋内４からの排気を誘引する機構を有してもよい。

また、自然換気風量を多くするため、あるいは、室温制御を行なうために、空調機もしくは外気処理空調機による外気冷房運転を併用する構成を備えてもよい。ここで、空調機もしくは外気処理空調機による外気冷房運転を行う場合に、ファン電力消費量を削減するために排気ファンを停止し、屋内からの排気を屋外に排出する構成を備えてもよい。

また、図１０に示すように、フロア完結型のダブルスキン構造１０でカーテンウォールを構成してもよい。これは、各階の中空層２２を上下階で分断し、各階で中空層２２内の空気を上下方向に流通させるものである。

この場合、中空層２２の下部にダクト４２を設け、このダクト４２を例えば左側のスリット側の図示しない下部換気口に連通させる。一方、中空層２２の上部に設けた上部換気口４４に連通させる。この構成によれば、下側の給気１、給気２と、上側の排気１、排気２の４気流が形成される。

給気１は、外気を左側のスリットを介してダクト３２（連通口２８）および貫通口３６から屋内４に取り入れるものである。給気２は、外気を左側のスリットを介してダクト４２（下部換気口）から中空層２２に取り入れるものである。給気２によって中空層２２には上昇気流ができる。排気１は、ＰＣユニット１２を貫通する図示しないダクトを通じて右側のスリットから屋内空気を屋外５に直接排気するものである。なお、この図示しないダクトを通じて空調排気も可能なように構成することもできる。排気２は、右側のスリットを介して上部換気口４４から中空層２２内の空気を屋外５に排気するものである。

また、上記の実施の形態において、図５および図６の連通口２８、貫通口３６、図１０の中空層２２の上部換気口４４、ダクト４２（下部換気口）等のそれぞれに連通状態を開閉制御する開閉機構を設けてもよい。この場合、開閉機構としては換気口の開口面積を調整する方式を採用することができる。

上記のように構成した本発明のダブルスキン構造によれば、以下の（１）〜（７）の効果が得られる。

（１）カーテンウォールにおいては、ＰＣユニットの製作寸法ごとに形成される縦状のスリットを通じて屋内への外気の給排気が容易にできるため、建物内部においてフレキシブルな空調計画を行うことができる。

（２）外壁および窓からの熱負荷を大幅に抑制でき、冷房および暖房エネルギー消費量を低減できる。この場合、夏期は窓からの日射熱取得を抑制し、冬期は外壁および窓からの貫流熱負荷を抑制する。

（３）春秋の中間期は自然換気を行うことで冷房時間を短縮し、冷房エネルギー消費量を低減できる。

（４）春秋の中間期の外気冷房運転時のファン電力消費量を低減できる。

（５）ダブルスキンをＰＣユニットで構成することにより、カーテンウォール施工コストの低減が可能となる。

（６）冬期の空調用に取り入れる外気の加熱・加湿エネルギーを抑制できるので、暖房エネルギー消費量を低減できる。

（７）予め外部サッシを打ち込んだＰＣユニットを製作しておき、外部サッシにガラスを組み込んだ状態でクレーン等により建物の外壁に取り付けることが可能なため、工期の短縮や無足場工法の採用ができる。

以上説明したように、本発明に係るダブルスキン構造によれば、枠状のＰＣユニットからなるダブルスキン構造であって、前記ＰＣユニットの枠の左右前方に突設され、左右からの日射を遮るための袖壁と、前記袖壁に打ち込まれ、外側面材を設置可能な外部サッシと、中空層を介して前記外部サッシに対向配置され、内側面材を設置可能な内部サッシと、前記袖壁に設けられ、外部と前記中空層を連通する連通口とを備え、前記袖壁の少なくとも一方の側面外部に段差部を形成した。このため、予めＰＣユニットに外部サッシを打ち込みガラス等の外側面材を組み込んだ状態としておき、これを建物の外壁に取り付け、その後、内部サッシ等を設置するようにすれば、カーテンウォールの施工が迅速かつ簡単にできるので施工性に優れている。また、ＰＣユニットはプレキャストコンクリートで構成されることから、従来のアルミサッシ等で構成されるダブルスキンに比べて熱伝導性が低くコストも安い。したがって、熱的特性、経済性にも優れている。したがって、ローコストで熱的特性および施工性に優れたダブルスキン構造を提供することができるという効果を奏する。

以上のように、本発明に係るダブルスキン構造は、建物の外装を構成するカーテンウォールに有用であり、特に、ローコストで熱的特性および施工性に優れたダブルスキン構造を提供するのに適している。

１ 建物
２ 外壁
３ スリット
４ 屋内（室内）
５ 屋外（外部）
１０ ダブルスキン構造
１２ ＰＣユニット
１４ 枠
１６ 袖壁
１８ 外側面材
２０ 外部サッシ
２２ 中空層
２４ 内側面材
２６ 内部サッシ
２８ 連通口
３０ 段差部
３２ ダクト
３６ 貫通口
３８ ブラインド
４０ 支持材
４２ ダクト（下部換気口）
４４ 上部換気口
４６ ガラリ
４８ 太陽光発電パネル
４８ａ 太陽光発電用設備

Claims (6)

1. 枠状のＰＣユニットからなるダブルスキン構造であって、
   前記ＰＣユニットの枠の左右前方に突設され、左右からの日射を遮るための袖壁と、
   前記袖壁に打ち込まれ、外側面材を設置可能な外部サッシと、
   中空層を介して前記外部サッシに対向配置され、内側面材を設置可能な内部サッシと、
   前記袖壁に設けられ、外部と前記中空層を連通する連通口とを備え、
   前記袖壁の少なくとも一方の側面外部に段差部を形成したことを特徴とするダブルスキン構造。
2. 複数の前記ＰＣユニットを上下左右に連設することで建物の外装のカーテンウォールを構成したことを特徴とする請求項１に記載のダブルスキン構造。
3. 前記ＰＣユニットの前記段差部を上下方向に揃えるように配置して、左右に隣接する前記ＰＣユニットとの間で上下方向に連続するスリット状の空間を形成し、所定のＰＣユニットの一方側に形成されるスリット状の空間から外気を室内に給気し、他方側に形成されるスリット状の空間から室内空気を外部に排気することを特徴とする請求項２に記載のダブルスキン構造。
4. 前記中空層に日射を遮断するブラインドを設置し、前記ＰＣユニットに突設した前記ブラインドの支持材を庇として用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のダブルスキン構造。
5. 前記内部サッシに設置される前記内側面材を断熱性のガラス素材で構成し、室内への前記中空層の熱の侵入を防ぐようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のダブルスキン構造。
6. 冬期において前記中空層が外気より高温になる場合に、前記中空層上部に接続したダクトで前記中空層内空気を空調機に導入する手段、および、
   夏期において前記中空層が外気より高温になる場合に、前記中空層上部に接続したダクトで前記中空層内空気をデシカント空調機の除湿ローターに導入する手段の少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のダブルスキン構造。

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