JP6508880B2 - ダブルスキン構造の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、建物の外壁部を構成するダブルスキン構造に関する。

従来より、建物の外壁に面状の部材を二重に配置して、これら部材同士の隙間を中空層としたダブルスキンと呼ばれる構造がある（特許文献１参照）。
このダブルスキン構造では、冬季には、中空層に空気を密封して空気層とすることにより、この外壁の断熱性能を向上させる（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１３−１７７７５６号公報 特開２０１３−１８１３３３号公報

しかしながら、中空層に空気を密封しても、空気の主要成分である酸素や窒素のような等核二原子分子は、振動はしても双極子モーメントは全く変化しない。したがって、実際には、断熱性能をそれほど期待できず、屋内から屋外に熱が逃げるのを抑制できない、という課題があった。

さらに、従来のダブルスキンの厚さは６０ｃｍ程度であったが、近年では、建物有効面積の確保から２０ｃｍ程度まで薄型化しており、これに伴いダブルスキン構造の中空層の体積が縮減されるため、冬季の断熱性能がさらに低下するといった課題があった。

本発明は、屋内から屋外に熱が逃げるのを確実に抑制できるダブルスキン構造の運転方法を提供することを目的とする。

本発明のダブルスキン構造（例えば、後述のダブルスキン構造１）の運転方法は、建物（例えば、後述の建物２）の外壁部を構成するダブルスキン構造の運転方法であって、当該ダブルスキン構造は、外側面材（例えば、後述の外側面材１０）と、当該外側面材の屋内側に所定間隔離れて設けられた内側面材（例えば、後述の内側面材２０）と、を備え、前記外側面材および前記内側面材の少なくとも一部は、ガラス材により形成され、前記外側面材と前記内側面材との間には、上下方向に連通する中空層（例えば、後述の中空層３０）が設けられ、当該中空層には、赤外線を吸収する気体が充填されることを特徴とする。

本発明のダブルスキン構造の運転方法は、前記赤外線を吸収する気体は、二酸化炭素であることを特徴とする。

ここで、赤外線を吸収する気体とは、極性の共有結合を持つ分子であり、自然光に含まれる赤外線を吸収するものであって、Ｏ−Ｈ−Ｏ、（ＣＨ２）２−、−ＣＨ３、Ｃ−Ｈ、＝ＣＨ−Ｈ、＞Ｃ＝Ｃ＜Ｈ、≡ＣＨ、Ｃ≡Ｃ、Ｃ＝Ｃ＝Ｃ、＝Ｃ−Ｈ、Ｃ＝Ｃ、−Ｃ−Ｈ、Ｏ−Ｈ、Ｃ＝Ｏ、Ｃ−Ｈ、Ｃ−Ｏ−Ｃ、Ｎ−Ｈ、Ｃ−Ｎのいずれかの結合を有するものである。

この発明によれば、ダブルスキン構造の中空層に、赤外線を吸収する気体を充填した。この充填した気体が赤外線を吸収することにより、断熱性能を発揮して温室効果が生じるので、屋内から屋外に熱が逃げるのを確実に抑制できる。

赤外線を吸収する気体としては、可燃性が低くて取り扱いが容易なものが好ましく、代表例として二酸化炭素が挙げられる。この二酸化炭素は、１５μｍあるいは４．３μｍ付近の波長の赤外線を吸収する。

現在、二酸化炭素は地球温暖化の主要因であると考えられているが、この二酸化炭素による温室効果について、以下のような研究がなされている（「地球温暖化装置を用いた理科学習の実践」、中山慎也、村上隆正、重松宏武、島根大学教育学部紀要（教育科学）第４２巻、ｐ７〜１１、平成２０年１２月）。

まず、地球の大気層を模擬して、２つのアクリル製の透明球体（直径４０ｃｍ）を製作する。次に、一方の球体内には、地球温暖化が発生していない大気を模して、９９．９９％の窒素ガスを充填し、他方の球体内には、地球温暖化が発生した大気を模して、９９．５％の二酸化炭素を充填する。次に、昼間を模擬して外部から１５分間赤外線を照射し、その後、赤外線の照射を中止して、球体内部の温度変化をモニタリングする。

その結果、赤外線を照射した期間では、窒素ガス系の球体および二酸化炭素系の球体の温度は、ほぼ同様に上昇した。しかし、赤外線の照射を中止したところ、二酸化炭素系の球体の温度は、窒素ガス系の球体の温度と比較して、最大で１．３度高くなった。したがって、二酸化炭素により温室効果が生じることが判る。

本発明のダブルスキン構造の運転方法は、前記外側面材には、普通ガラス（例えば、後述の普通ガラス１２）が用いられ、前記内側面材には、低放射ガラス（例えば、後述の低放射ガラス２２）が用いられ、当該低放射ガラスの前記中空層側には、金属膜が形成されることを特徴とする。

この発明によれば、内側面材に低放射ガラスを用いたので、屋内から中空層に向かう熱線（赤外線）がこの低放射ガラスに反射されるから、屋内から中空層に伝わる放射熱を抑制できる。

本発明によれば、ダブルスキン構造の中空層に、赤外線を吸収する気体を充填した。この充填した気体が赤外線を吸収することにより、断熱性能を発揮して温室効果が生じるので、屋内から屋外に熱が逃げるのを確実に抑制できる。

本発明の一実施形態に係るダブルスキン構造の断面図である。 前記実施形態に係るダブルスキン構造の動作を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るダブルスキン構造１の断面図である。
ダブルスキン構造１は、建物２の外壁部を構成するものである。図１では、建物２のｎ階から（ｎ＋３）階までを示している。

このダブルスキン構造１は、外壁面を構成する面状の外側面材１０と、この外側面材１０の屋内側に所定間隔離れて設けられた面状の内側面材２０と、を備える。
外側面材１０は、格子状に設けられた枠部材１１と、この枠部材１１に嵌め込まれた普通ガラス１２と、を備える。
内側面材２０は、格子状に設けられた枠部材２１と、この枠部材２１に嵌め込まれた低放射（Ｌｏｗ−ｅ）ガラス２２と、を備える。この低放射ガラス２２は、外側（つまり後述の中空層３０側）の表面に金属膜が形成されたガラスである。

外側面材１０と内側面材２０との間には、上下方向に連通する中空層３０が設けられる。この中空層３０は、ここでは２フロア毎に、仕切部材３１で仕切られている。
外側面材１０のうち仕切られた中空層３０の下部には、屋外と中空層３０とを連通しかつ開閉可能な下部換気口３２が設けられ、中空層３０の上部には、屋外と中空層３０とを連通しかつ開閉可能な上部換気口３３が設けられる。

以上のダブルスキン構造１の運転方法は、例えば以下のようになる。
夏季は、屋外の気温が屋内の気温よりも高くなるため、下部換気口３２および上部換気口３３を開放しておく。これにより、図２（ａ）中の矢印で示すように、冷たい空気が下部換気口３２を通って中空層３０に流入し、中空層３０内で暖められて上昇し、上部換気口３３を通って屋外に排出されて、自然換気される。

一方、冬季は、屋外の気温が屋内の気温よりも低くなるため、図２（ｂ）に示すように、中空層３０内の空気を二酸化炭素に置き換えることで、中空層３０に二酸化炭素を充填して、下部換気口３２および上部換気口３３を完全に密閉する。これにより、昼間は、二酸化炭素が太陽光の赤外線を吸収して温度が上昇するが、夜間になっても、温度がそれほど低下せず、温室効果により屋内の熱が屋外に逃げるのを防止する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）ダブルスキン構造１の中空層３０に赤外線を吸収する気体として二酸化炭素を充填した。この充填した二酸化炭素が赤外線を吸収することにより、断熱性能を発揮して温室効果が生じるので、屋内から屋外に熱が逃げるのを確実に抑制できる。
（２）内側面材２０に低放射（Ｌｏｗ−ｅ）ガラス２２を用いたので、屋内から中空層３０に向かう熱線（赤外線）がこの低放射ガラス２２に反射されるから、屋内から中空層３０に伝わる放射熱を抑制できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

１…ダブルスキン構造
２…建物
１０…外側面材
１１…枠部材
１２…普通ガラス
２０…内側面材
２１…枠部材
２２…低放射ガラス
３０…中空層
３１…仕切部材
３２…下部換気口
３３…上部換気口

Claims (1)

1. 建物の外壁部を構成するダブルスキン構造の運転方法であって、
   当該ダブルスキン構造は、外側面材と、
   当該外側面材の屋内側に所定間隔離れて設けられた内側面材と、を備え、
   前記外側面材と前記内側面材との間には、上下方向に連通する中空層が設けられ、
   前記外側面材には、普通ガラスが用いられ、前記内側面材には、低放射ガラスが用いられ、当該低放射ガラスの前記中空層側には、金属膜が形成され、
   前記外側面材のうち前記中空層の下部には、屋外と当該中空層とを連通しかつ開閉可能な下部換気口が設けられ、
   前記外側面材のうち前記中空層の上部には、屋外と当該中空層とを連通しかつ開閉可能な上部換気口が設けられ、
   前記下部換気口および前記上部換気口を開放した状態と、
   前記下部換気口および前記上部換気口を密閉して、前記中空層内の空気を二酸化炭素に置き換えた状態と、を切り替えることを特徴とするダブルスキン構造の運転方法。

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