JP6839157B2 - 外壁材 - Google Patents

外壁材 Download PDF

Info

Publication number
JP6839157B2
JP6839157B2 JP2018199135A JP2018199135A JP6839157B2 JP 6839157 B2 JP6839157 B2 JP 6839157B2 JP 2018199135 A JP2018199135 A JP 2018199135A JP 2018199135 A JP2018199135 A JP 2018199135A JP 6839157 B2 JP6839157 B2 JP 6839157B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sun
day
angle
wall material
curved surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018199135A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020067526A (ja
Inventor
拓樹 中村
拓樹 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yazaki Energy System Corp
Original Assignee
Yazaki Energy System Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yazaki Energy System Corp filed Critical Yazaki Energy System Corp
Priority to JP2018199135A priority Critical patent/JP6839157B2/ja
Priority to PCT/JP2019/037146 priority patent/WO2020084977A1/ja
Publication of JP2020067526A publication Critical patent/JP2020067526A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6839157B2 publication Critical patent/JP6839157B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/76Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04FFINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F13/00Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings
    • E04F13/07Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor
    • E04F13/08Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements
    • E04F13/14Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements stone or stone-like materials, e.g. ceramics concrete; of glass or with an outer layer of stone or stone-like materials or glass
    • E04F13/15Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements stone or stone-like materials, e.g. ceramics concrete; of glass or with an outer layer of stone or stone-like materials or glass characterised by the use of glass elements, i.e. wherein an outer layer is not of glass
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/04Prisms
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/10Mirrors with curved faces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Finishing Walls (AREA)
  • Building Environments (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Description

本発明は、外壁材に関する。
従来、太陽からの直達光を太陽側に再帰反射させる外壁材が提案されている(例えば特許文献1〜5参照)。
特開2012−003025号公報 特開2011−002819号公報 再表2013−018682号公報 特開2012−242509号公報 特開2012−242508号公報
ここで、本件発明者は、夏場に直達光を反射させることにより外壁材を加熱し難くして冷房効率の低下を抑え、冬場には直達光を反射させることなく取り込んで暖房などに利用可能とすることを研究している。
この点について、本件発明者は、特願2018−090332(以下先願という)において、透明性部材と反射部材とを備えた外壁材を提案している。この外壁材において透明性部材は、透明性の板材とプリズム部とを一体的に又は別体として有したものであり、反射部材は、透明性部材のプリズム部の所定面に設けられたものである。プリズム部は、板材の法線に対する角度が所定角度以上となる光を反射部材に集光させて再帰反射させ、板材の法線に対する角度が所定角度未満となる光を透過させる。さらに、先願には図9〜図17に示すように、東西の面に使用する構成についても提案されている。
ここで、例えば先願の図12及び図14においては太陽光の反射率を示しているが、この反射率は透明性の板材のフレネル反射を考慮したものではない。具体的には、真東に面して先願に係る外壁材を用いた場合、フレネル反射は午前9時において13%となり、午前11時で70%にも達してしまう。このため、実際の反射率は図12及び図14に示すものよりも高くなり、冬場における東西面(南東や南南西などを含む)での日射取得率が充分でなくなってしまう。加えて、先願に係る外壁材は、北側(例えば南よりも北が低くなるように傾斜した北向きの屋根面)に用いようとした場合には、夏場に太陽光を再帰反射させることが困難となってしまう。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、南向き以外に使用した場合において、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光を反射すると共に予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光について好適に取得することができる外壁材を提供することにある。
本発明に係る外壁材は、板材と複数の反射部材とを有している。板材は、透明性であって、断面視して、湾曲した湾曲面と、湾曲面の室外側端部となる稜線から室内側に直線的に延びた立面部とが繰り返し形成されている。反射部材は、湾曲面それぞれに設けられると共に、立面部には非設置とされている。このような外壁材は、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光を、湾曲面に設けられた反射部材によって反射させた後に立面部に入射させ、立面部を通じて隣接する反射部材の裏面側に到達させると共に、隣接する反射部材の裏面側において反射させることで室内側に光を導くように構成されている。さらに、外壁材は、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光を、湾曲面に設けられた反射部材によって稜線よりも室外側に反射させる構成となっている。
この発明に係る外壁材によれば、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光を、湾曲面に設けられた反射部材によって反射させた後に立面部に入射させ、立面部を通じて隣接する反射部材の裏面側に到達させると共に、隣接する反射部材の裏面側において反射させることで室内側に光を導く。このため、冬場の太陽高度が低いときの光については、反射部材の表面、立面部、隣接する反射部材の裏面の順に導かれて日射取得率を向上させることができる。特に、この外壁材は表面に平板状の板材を設ける必要がなく、フレネル反射による日射取得率の低下を抑えることができる。
一方、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光については、湾曲面に設けられた反射部材によって稜線よりも室外側に反射させられる。このため、夏場の太陽高度が高いときの光については、立面部を通じて反射部材の裏面側に到達することがなく、室内側に導かれないようになっている。
従って、南向き以外に使用した場合において、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光を反射すると共に予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光について好適に取得することができる。
また、本発明に係る外壁材は、板材と反射部材と吸熱部材とを有している。板材は、断面視して、湾曲した湾曲面と、湾曲面の室外側端部となる稜線から室内側に直線的に延びた立面部とが繰り返し形成されている。反射部材は、湾曲面に設けられている。吸熱部材は、立面部に設けられている。このような外壁材は、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光を、湾曲面に設けられた反射部材によって反射させた後に前面部に設けられた吸熱部材に入射させ、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光を、湾曲面に設けられた反射部材によって稜線よりも室外側に反射させる構成となっている。
この発明に係る外壁材によれば、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光を、湾曲面に設けられた反射部材によって反射させた後に立面部に設けられた吸熱部材に入射させる。このため、冬場の太陽高度が低いときの光については吸熱部材によって熱吸収され、外壁材を温めることができる。特に、この外壁材は表面に平板状の板材を設ける必要がなく、フレネル反射による日射取得率の低下を抑えることができる。
一方、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光については、湾曲面に設けられた反射部材によって稜線よりも室外側に反射させられる。このため、夏場の太陽高度が高いときの光については、吸熱部材によって熱吸収されることがなく、室内利用されないようになっている。
従って、南向き以外に使用した場合において、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光を反射すると共に予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光について好適に取得することができる。
本発明に係る外壁材によれば、南向き以外に使用した場合において、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光を反射すると共に予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光について好適に取得することができる。
本実施形態に係る外壁材を用いた建築物を示す図であり、(a)は斜視状態を示し、(b)は真東からの平面状態を示している。 本実施形態に係る外壁材を示す構成図であり、(a)は平面図を示し、(b)は(a)の2B−2B断面図である。 緯度35度の地域において真東に向いた外壁材の2月19日における日射取得率を示すグラフである。 緯度35度の地域において真東に向いた外壁材の8月23日における日射取得率を示すグラフである。 外壁材が用いられる方角と、稜線傾斜角度との関係を示す表である。 北側が下方となるように傾斜した屋根面に用いられる外壁材を示す断面図である。 比較例に係るプリズム方式の外壁材を示す図である。 変形例に係る外壁材を示す断面図である。
以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。
図1は、本実施形態に係る外壁材を用いた建築物を示す図であり、(a)は斜視状態を示し、(b)は真東からの平面状態を示している。なお、図1においては太陽の軌跡や直達光の入射状態についても図示するものとする。
図1(a)及び図1(b)に示す建築物Bは、真南に向く壁面FSと、真東に向く壁面FEと、真西に向く壁面(不図示)と、真北に向く壁面(不図示)とを有すると共に、真南に傾斜した屋根面RSと、真北に傾斜した屋根面RNとを有した構造となっている。各壁面FS,FEは垂直面となっている。本実施形態に係る外壁材1は、このような建築物Bの真東に向く壁面FEの外側に貼り付けられたり、当該壁面FEに形成された窓ガラスとして用いられたりする。
図2は、本実施形態に係る外壁材1を示す構成図であり、(a)は平面図を示し、(b)は(a)の2B−2B断面図である。図2(a)及び図2(b)に示す外壁材1は、透明性板材10と、反射部材20とを備えている。
透明性板材10は概略的に平板状となる透明性の板材である。この透明性板材10はガラス材や透明性樹脂(例えばアクリル)によって形成されている。この透明性板材10は、その表面に、湾曲面11と立面部12とが繰り返し形成されたものである。湾曲面11は、断面視して湾曲した面により形成されており、湾曲内側が鉛直上方側に向くようになっている。立面部12は、湾曲面11の室外側端部となる稜線11aから室内側に直線的に延びて形成された面である。本実施形態に係る外壁材1が真東に向いて設けられる関係上、この立面部12は、概略平板状の透明性板材10の法線方向に延びて形成されている。
反射部材20は、太陽光を反射する部材であって、例えば可視光及び赤外線の反射率が70%以上となる部材である。この反射部材20は、湾曲面11に対して設けられると共に、立面部12に対して非設置とされている。反射部材20は、湾曲面11に対してセラミック塗装が施されることにより形成されるものであることが好ましい。
さらに、湾曲面11に設けられた反射部材20は、1日の太陽の最高高度(北半球においては南中高度)が予め定められた高度となる太陽からの直達光を反射させて、稜線11aに集光させるようになっている。本実施形態において予め定められた高度とは、春分の日や秋分の日における太陽の南中高度である。よって、湾曲面11に設けられた反射部材20は、春分の日や秋分の日の太陽からの直達光を稜線11aに集光させる形状とされている。
このような集光をより好適に行うべく、本実施形態に係る外壁材1は、平面視して外形が矩形状とされているが、稜線11aの延びる方向は矩形を形成する各辺1aに対して傾斜している。本実施形態に係る外壁材1が真東に向いて設けられることから、稜線11aの延びる方向は鉛直方向に対して35度傾くこととなる(以下稜線11aの延びる方向と鉛直方向となす角度を稜線傾斜角度という)。なお、この35度という角度は、真東における太陽軌跡のなす角度である。すなわち、日本(緯度35度)において真東の太陽の移動方向は鉛直方向に対して35度傾いている。このため、稜線11aは、この角度と一致するように傾斜角度が設定される。
なお、外壁材1が南東を向いている場合、南東の太陽の移動方向は、鉛直方向に対して45度となっている。このため、外壁材1が南東を向いている場合、稜線傾斜角度は45度とされる。すなわち、稜線傾斜角度は、外壁材1の法線が示す方角における太陽軌跡の角度と一致するように設定される。
ここで、稜線傾斜角度は、外壁材1の法線が示す方角における太陽軌跡の角度と一致する場合に限らず、一致する角度に対して15度以下で小さい角度とされていてもよい。これにより、冬場における日射取得率を高めることができるからである。
次に、図1及び図2を参照して、本実施形態に係る外壁材1の作用を説明する。まず、上記したように、湾曲面11に設けられた反射部材20は、春分の日及び秋分の日の太陽から直達光を稜線11aに集光させる。このため、秋分の日から春分の日まで(これらの日を含む)の冬場における太陽からの直達光については、春分の日及び秋分の日の太陽軌跡面(太陽軌跡を含む平面)以下の角度でしか外壁材1に入射しない。
このような入射角度となる直達光(すなわち、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光)については、反射部材20に入射した後に、立面部12に入射する。立面部12に入射した光は、隣接する反射部材20の裏面側に到達し、隣接する反射部材20の裏面側において反射して室内側に導かれる。外壁材1が窓ガラスとして用いられる場合には、太陽からの直達光が室内に取り込まれることとなり、冬場に室内を温める効果をもたらすことができる。また、外壁材1が壁面FEに貼り付けられる場合には壁面FEを加熱することができる。
一方、湾曲面11に設けられた反射部材20が春分の日及び秋分の日の太陽から直達光を稜線11aに集光させることから、春分の日から秋分の日まで(これらの日を含まない)の夏場における太陽からの直達光については、春分の日及び秋分の日の太陽軌跡面を超えた角度で外壁材1に入射する。
このような入射角度となる直達光(すなわち、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光)については、反射部材20に入射した後に、稜線11aよりも室外側に反射させられる。
なお、外壁材1が壁面FEに取り付けられる場合には、透明性板材10の室内側に吸熱部材などが設けられていてもよい。
図3は、緯度35度の地域において真東に向いた外壁材1の2月19日における日射取得率を示すグラフである。なお、図3においては、外壁材1の稜線傾斜角度を25度、30度、及び35度の3パターンとした。また、図3においては、単板ガラス(通常の平板ガラス)の日射取得率についても示している。
図3に示すように、単板ガラスの日射取得率は午前8時までで90%以上を示しているが、その後時間の経過と共に日射取得率は徐々に低下していき、午前11時には30%弱まで低下してしまう。
これに対して、稜線傾斜角度が25度、30度、及び35度の外壁材1は、午前11時における日射取得率が、約70%、60%弱、及び約50%となっており、単板ガラスよりも日射取得率を向上させることができる。
特に、日射取得率の低下が顕著となる午前10時及び11時においては、稜線傾斜角度が25度で高い値(10時で80%弱、11時で約70%)を示している。よって、緯度35度の地域においては、緯度よりも稜線傾斜角度を小さくすることが好ましいといえる。
図4は、緯度35度の地域において真東に向いた外壁材1の8月23日における日射取得率を示すグラフである。なお、図4においては、外壁材1の稜線傾斜角度を25度、30度、及び35度の3パターンとした。また、図4においては、図3と同様に単板ガラス(通常の平板ガラス)の日射取得率についても示している。
図4に示すように、単板ガラスの日射取得率は午前8時までで約90%以上を示しており、その後時間の経過と共に日射取得率は徐々に低下していくものの、午前9時で約85%、午前10時で約67%あり、午前11時にはかなり低下するがそれでも約17%取得している。
これに対して、稜線傾斜角度が25度、30度、及び35度の外壁材1は、日射取得率が全ての時間帯で単板ガラスを大きく下回っている。特に、稜線傾斜角度が30度及び35度の外壁材1については、日射取得率が全時刻を通じて約10%以下となっており、好適に夏場の直達光を反射させて侵入を防いでいるといえる。
このようにして、本実施形態に係る外壁材1によれば、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光を、湾曲面11に設けられた反射部材20によって反射させた後に立面部12に入射させ、立面部12を通じて隣接する反射部材20の裏面側に到達させると共に、隣接する反射部材20の裏面側において反射させることで室内側に光を導く。このため、冬場の太陽高度が低いときの光については、反射部材20の表面、立面部12、隣接する反射部材20の裏面の順に導かれて日射取得率を向上させることができる。特に、この外壁材1は表面に平板状の板材を透過させることなく直達光を取得するため、フレネル反射による日射取得率の低下を抑えることができる。
一方、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光については、湾曲面11に設けられた反射部材20によって稜線11aよりも室外側に反射させる。このため、夏場の太陽高度が高いときの光については、立面部12を通じて反射部材20の裏面側に到達することがなく、室内側に導かれないようになっている。
従って、南向き以外に使用した場合において、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光を反射すると共に予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光について好適に取得することができる。
また、湾曲面11に設けられた反射部材20は、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度となる日の太陽からの直達光を、稜線11a近傍に集光させる構造となっている。このため、この日の直達光及びこの日よりも太陽の最高高度が低くなる日の直達光を全量立面部12に入射させ易く、且つ、この日よりも太陽の最高高度が高くなる日の直達光を全量室外側に反射させ易くすることができる。
また、平面視して外形が矩形状とされると共に、稜線11aの延びる方向が矩形を形成する各辺1aに対して傾斜している。このため、例えば日本において真東に向いた面に外壁材1を用いる場合、例えば稜線11aの方向を鉛直方向に対して35度傾けるなどして、より南向き以外に適した外壁材1を提供することができる。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で適宜公知又は周知の技術を組み合わせてもよい。
例えば、上記実施形態においては外壁材1を東向きに用いる例を説明したが、これに限らず、西向きや、南東向きなどに用いられてもよい。さらには、北東向きなどに用いられてもよい。
図5は、外壁材1が用いられる方角と、稜線傾斜角度との関係を示す表である。なお、この表には春分の日及び秋分の日における太陽軌跡面と、透明性板材10とのなす角度(但し稜線11aに沿って見たときの断面(稜線11aに対して垂直な断面)での角度)についても示している。
図5に示すように、外壁材1を例えば南南東に向けて用いる場合、稜線傾斜角度は61度とされる。さらに、外壁材1を例えば東南東に向けて用いる場合、稜線傾斜角度は37度とされる。なお、稜線傾斜角度は、これら角度よりも15度以下で小さくされていてもよい。
さらに、東北東や、北東などに外壁材1を向けて用いる場合、太陽軌跡に基づいて、稜線傾斜角度はそれぞれ38度及び45度とされる。
このように、本実施形態に係る外壁材1は真東に向いて用いられる場合に限らず、多種多様な方角に向けて設置可能である。
なお、図5に示すように、外壁材1を真東に向けて用いる場合、春分の日及び秋分の日における太陽軌跡面と透明性板材10とのなす角度が90度となっている。このため、立面部12は図3に示すように透明性板材10の平面に対して90度の角度で切り立つ面となっている。
これに対して、例えば外壁材1を南東に向けて用いる場合、春分の日及び秋分の日における太陽軌跡面と透明性板材10とのなす角度(立面角度)が54度となっている。このため、立面部12についても透明性板材10の平面に対して54度の角度で切り立つ面とすることが好ましい。他の方角についても同様である。なお、立面部12の切り立つ角度は必ずしもこれによらず、製作のしやすさなどを勘案して、1日の太陽の最高高度として「予め定められた高度」を取る日の太陽軌跡面が平板となす角度(夏至の太陽軌跡を含む側)(予め定められた高度が春分・秋分の日の高度であった場合図5の下段に示された角度)以内に適宜変更してよい。その時、「予め定められた高度」を取る日の太陽軌跡面が平板となす角度(夏至の太陽軌跡を含む側)が90度以内であればその角度から20度程度の範囲内で小さい角度にすることが、直接立面に入射する夏の陽は表面のフレネル反射により十分な反射率で反射し、かつ製作を容易にする点で好ましい。「予め定められた高度」を取る日の太陽軌跡面が平板となす角度(夏至の太陽軌跡を含む側)が90度以上である時は、70〜90度程度に設定すると、直接立面に入射する夏の陽を取り込んでしまう非効率は生じるものの、製作を容易にする点で好ましい。
なお、図5に示す春分の日及び秋分の日における太陽軌跡面と透明性板材10とのなす角度が90度を超える場合、先願に係る外壁材では対応不可となってしまう。
さらに、上記実施形態においては立面に用いられる外壁材1を説明したが、これに限らず、例えば図6に示すように屋根面に用いられてもよい。図6は、北側が下方となるように傾斜した屋根面に用いられる外壁材を示す断面図である。
図6に示すように、外壁材2は北側が下方となるように傾斜した屋根面(傾斜角度15度)に用いられてもよい。この外壁材2においても上記した実施形態と同様に、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光(例えば冬場の直達光)を反射部材20によって反射して立面部12に入射させる。入射後の光は反射部材20の裏面側で反射して室内側に導かれる。一方、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光(例えば夏場の直達光)については反射部材20によって反射して天空側に放射させる。
なお、図6に示す外壁材2については水や埃がたまり易い形状であるため、フレネル反射により日射取得率が減少するもののカバーガラス(透明平板板材)GSを設けるようにしてもよい。
これに対して、例えば図7に示すようなプリズム方式の外壁材を屋根面に用いた場合、以下のようになる。図7は、比較例に係るプリズム方式の外壁材を示す図である。
図7に示すように、プリズム100は断面三角形状となっており、表面ガラス110に沿う辺を第1辺111とし、第1辺111に対して所定角度で延びる第2辺112と第3辺113とからなっている。第2辺112は第3辺113よりも傾斜上方に位置しており、第2辺112に反射面120を形成し、第3辺113を透明面130とする。
このような外壁材に例えば夏場の直達光が入射したとすると、直達光の大部分は反射面120に入射する。ここで、直達光の入射角によっては反射面120で反射した光が臨界角の関係から表面ガラス110から出射されずに全反射する。一度全反射した光は、反射面120と表面ガラス110との間で反射を繰り返して偶然に透明面130に至るまでは、閉じ込められた状態となる。よって、プリズム方式の外壁材では、夏場においても透明面130を通じて日射が室内側に導かれたり、外壁材を温めたりしてしまう。
以上より、本実施形態に係る外壁材2を屋根面に用いた場合には、プリズム方式では困難な冬場における日射取得と夏場における反射とを実現し易くすることができる。
加えて、上記外壁材1,2は以下のように構成されていてもよい。図8は、変形例に係る外壁材を示す断面図である。図8に示すように、変形例に係る外壁材3は、透明性板材10に代えて、例えば有色の不透明板材(板材)30を備えている。不透明板材30の形状は、上記した透明性板材10と同じであって、湾曲面31と立面部32とが繰り返し形成されたものである。湾曲面31には反射部材20が設けられている。なお、不透明板材30に限らず、透明性板材10が用いられてもよい。
さらに、変形例に係る外壁材3は、立面部32に対して吸熱部材40が設けられている。吸熱部材40は、太陽光を熱吸収する部材であって、例えば立面部32にスパッタリングで設けられた選択吸収膜で構成されている。この選択吸収膜は、例えば可視光及び赤外線の吸収率が70%以上とされており、太陽光波長領域(0.3〜2.5μm)では吸収率が大きく、赤外線波長領域(3.0〜20μm)では放射率が小さくされている。
このような構成であるため、変形例に係る外壁材3は以下のように直達光を吸熱したり反射したりする。
まず、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度(例えば春分・秋分の日の南中高度)以下となる日の太陽からの直達光については、湾曲面31に設けられた反射部材20に入射した後に、立面部32の吸熱部材40に入射する。吸熱部材40では太陽熱を吸収して外壁材3自体を温めることとなる。これにより、例えば冬場に室内を温める効果をもたらすことができる。なお、可能であれば、吸熱部材40の熱を利用して空気や熱媒を加熱して暖房等に利用するようにしてもよい。
一方、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光については、反射部材20に入射した後に、稜線31aよりも室外側に反射させられる。これにより、例えば夏場については室内側に熱を取り込み難くすることができる。
また、上記実施形態において外壁材1〜3は建築物Bに対して取り付けられているが、これに限らず、車両を利用した工作物に対して取り付けられてもよい。特に、車両を利用した工作物は、例えば特定の場所に定住する目的で設置されるトレーラーハウスであり、電線や水道管などが比較的簡単に抜き差しできるカプラー等でつながれたものである。また、建築物Bや工作物に限らず、冬場に直達光を熱利用し夏場に直達光を反射する必要がある土地定着物に対して取り付けられてもよい。
1〜3 :外壁材
1a :各辺
10 :透明性板材(板材)
11 :湾曲面
11a :稜線
12 :立面部
20 :反射部材
30 :不透明板材(板材)
31 :湾曲面
31a :稜線
32 :立面部
40 :吸熱部材
B :建築物
FE,FS:壁面
RN,RS:屋根面

Claims (6)

  1. 概略平板状となる透明性の板材と、前記板材上に設けられた複数の反射部材とを有した外壁材であって、
    前記板材は、断面視して、湾曲した湾曲面と、前記湾曲面の室外側端部となる稜線から室内側に直線的に延びた立面部とが繰り返し形成されており、
    前記反射部材は、前記湾曲面それぞれに設けられると共に、前記立面部には非設置とされ、
    1日の太陽の最高高度が予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光を、前記湾曲面に設けられた前記反射部材によって反射させた後に前記立面部に入射させ、前記立面部を通じて隣接する前記反射部材の裏面側に到達させると共に、隣接する前記反射部材の裏面側において反射させることで室内側に光を導き、
    1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光を、前記湾曲面に設けられた前記反射部材によって前記稜線よりも室外側に反射させる
    ことを特徴とする外壁材。
  2. 断面視して、湾曲した湾曲面と、前記湾曲面の室外側端部となる稜線から室内側に直線的に延びた立面部とが繰り返し形成された略平板状の板材と、
    前記板材の前記湾曲面に設けられた反射部材と、
    前記板材の前記立面部に設けられた吸熱部材と、を備え、
    1日の太陽の最高高度が予め定められた高度以下となる日の太陽からの直達光を、前記湾曲面に設けられた前記反射部材によって反射させた後に前記立面部に設けられた前記吸熱部材に入射させ、
    1日の太陽の最高高度が予め定められた高度を超える日の太陽からの直達光を、前記湾曲面に設けられた前記反射部材によって前記稜線よりも室外側に反射させる
    ことを特徴とする外壁材。
  3. 前記湾曲面に設けられた前記反射部材は、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度となる日の太陽からの直達光を、前記稜線に集光させる構造となっている
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の外壁材。
  4. 平面視して外形が矩形状とされると共に、前記稜線の延びる方向が前記矩形状を形成する各辺に対して傾斜している
    ことを特徴とする請求項3に記載の外壁材。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の外壁材が取り付けられた建築物や車両を利用した工作物等の構造物であって、
    前記稜線が延びる方向と鉛直方向とがなす角度である稜線傾斜角度は、概略平板状となる前記板材の法線方向が示す方角における太陽軌跡の角度から15度減じた値以上当該太陽軌跡の角度以下とされている
    ことを特徴とする構造物。
  6. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の外壁材が取り付けられた建築物や車両を利用した工作物等の構造物であって、
    平板状の前記板材に対する前記立面部の角度である立面角度は、1日の太陽の最高高度が予め定められた高度となる日における太陽軌跡面と、前記板材とのなす角度が90度以下である場合、当該角度から20度減じた値以上当該角度以下とされ、前記板材とのなす角度が90度を超える場合、70度以上90度以下とされている
    ことを特徴とする構造物。
JP2018199135A 2018-10-23 2018-10-23 外壁材 Active JP6839157B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018199135A JP6839157B2 (ja) 2018-10-23 2018-10-23 外壁材
PCT/JP2019/037146 WO2020084977A1 (ja) 2018-10-23 2019-09-20 外壁材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018199135A JP6839157B2 (ja) 2018-10-23 2018-10-23 外壁材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020067526A JP2020067526A (ja) 2020-04-30
JP6839157B2 true JP6839157B2 (ja) 2021-03-03

Family

ID=70330321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018199135A Active JP6839157B2 (ja) 2018-10-23 2018-10-23 外壁材

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6839157B2 (ja)
WO (1) WO2020084977A1 (ja)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5862456A (ja) * 1981-10-07 1983-04-13 Yasusaburo Ono 太陽エネルギ−吸収装置
CN105378945A (zh) * 2013-07-01 2016-03-02 3M创新有限公司 太阳能装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020084977A1 (ja) 2020-04-30
JP2020067526A (ja) 2020-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4411493A (en) Seasonal control skylight glazing panel with passive solar energy switching
JP2566129B2 (ja) プリズムを用いたパネル
US5220462A (en) Diode glazing with radiant energy trapping
US4498455A (en) Glazing material
US4357074A (en) Method and device for dousing sunlight with a seasonal effect
TW201110386A (en) Non-imaging light concentrator
JP5493150B2 (ja) 調光透明窓用部材
EP2877646A1 (en) Skylight with improved low angle light capture
KR100713802B1 (ko) 독립형 자연채광장치
WO2019131087A1 (ja) 太陽エネルギー利用器
US4137901A (en) Solar energy collecting and trapping apparatus for home heating or cooling
US4089594A (en) Sun screen structure
CN112189074B (zh) 外壁材料及其制造方法
JP7043343B2 (ja) プリズム窓及び多段型プリズム窓
US4890900A (en) Solar corrugation with shield
JP6839157B2 (ja) 外壁材
JP2012002892A (ja) 窓用透明体及びその製造方法
KR100592426B1 (ko) 독립형 자연채광장치
WO2009104495A1 (ja) 地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板
EP3042133B1 (en) Facade module element with an integrated solar collector system
JPH05295863A (ja) 天窓構造
KR102200899B1 (ko) 태양 복사 에너지를 유도하는 혼 도파관 패널 및 이를 이용한 하우징
JPS62148757A (ja) 採光屋根
JP6530257B2 (ja) 太陽光集光モジュールおよびそれを用いた集光パネル
CN205717018U (zh) 北窗小太阳

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191219

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6839157

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250