JP7015661B2 - 建物外壁の開口部構造 - Google Patents

Description

本発明は、建物外壁の開口部構造に関する。

近年、建物外壁の開口部に設けられたガラスと、このガラスの内側に設けられた日射を遮蔽するブラインドと、このブラインドの内側に設けられたガラスとを備えたエアフローウインドウやダブルスキンが採用されている。エアフローウインドウ及びダブルスキンは、外側のガラスと内側のガラスとの間に形成される空間に空気を流動させて、熱負荷を低減するシステムである。

しかし、エアフローウインドウ及びダブルスキンは、外側のガラスと内側のガラスとの間で気密空間を形成するので、コストが高いなどの問題を有している。

一方で、コストを抑えつつ、熱負荷を低減できるようにした建物外壁の開口部構造も従来から提案されている。特許第５８６９５３０号公報（特許文献１）および特許第５８６９５３１号公報（特許文献２）に示される建物外壁の開口部構造は、建物外壁の開口部の下部領域を遮蔽する第１の窓と、開口部の上部領域を遮蔽し、かつ開閉可能な第２の窓とを有する窓と、窓の内側に配置され、かつ上端縁と下端縁とを有し、この上端縁が上下方向に変位可能なように設けられた窓遮蔽部材と、第１の窓の下方に配置され、建物外部または内部からの空気を吸引する吸気部と、吸気部から吸引されて窓に沿って上昇した空気を排出する排気部とを備えている。

特許第５８６９５３０号公報（特開２０１５－２１３０７号公報） 特許第５８６９５３１号公報（特開２０１５－２１３０８号公報）

特許文献１、２では、窓の内側に、上端縁が上下方向に変位可能な窓遮蔽部材が設けられている。そのため、下側に位置する第１の窓だけを窓遮蔽部材で遮蔽することにより、下側に位置する第１の窓に入射した日射熱を窓遮蔽部材で遮断しながら、上側に位置する第２の窓を介して日射を室内空間（建物内部空間）に取り込むことができる。

このように、特許文献１、２の開口部構造によれば、窓遮蔽部材の上端位置を調整することで、適宜、室内空間に日射を取り込むことが可能となるが、室内空間への採光性の向上という観点においては改善の余地がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、日射熱による熱負荷の低減と採光性の向上とを両立させることのできる建物外壁の開口部構造を提供することである。

この発明のある局面に従う建物外壁の開口部構造は、窓部と、窓部の内側に、建物内部空間に露出されて配置された窓遮蔽部材とを備える。窓遮蔽部材は、上端縁と下端縁とを有し、上端縁が上下方向に変位可能なように設けられている。窓部は、建物外壁の開口部の下部領域を遮蔽する第１の窓と、開口部の上部領域を遮蔽する第２の窓とを有する。第２の窓は、入射した太陽光を建物内部空間の天井に向かって屈折させるように構成された、開閉可能な窓である。

好ましくは、第１の窓は、太陽光の少なくとも一部を透過可能とする透光性を有する。

また、第１の窓は、遮熱性を有していることも望ましい。

好ましくは、窓遮蔽部材は、遮熱性と、太陽光の一部を透過可能とする透光性とを有している。

好ましくは、窓遮蔽部材の上端縁が最上位置に位置し、かつ、第２の窓が開状態の場合に、第１の窓と窓遮蔽部材との間に、建物内部空間の空気を屋外へと導く空気流路が形成される。

好ましくは、第２の窓は、その上端部を軸として外側に突き出して開放される突出し窓である。

第２の窓は、典型的には、透明の窓と、この窓の内側または外側に貼り付けられた屈折フィルムとにより構成される。

本発明によれば、日射熱による熱負荷の低減と採光性の向上とを両立させることができる。

本発明の実施の形態に係る建物外壁の開口部構造を概略的に示す断面図であり、第１の使用態様を示す。 本発明の実施の形態における窓遮蔽部材の上端部を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る建物外壁の開口部構造を概略的に示す断面図であり、第２の使用態様を示す。 本発明の実施の形態に係る建物外壁の開口部構造を概略的に示す断面図であり、第３の使用態様を示す。 本発明の実施の形態に係る建物外壁の開口部構造を概略的に示す断面図であり、第４の使用態様を示す。 本発明の実施の形態に係る建物外壁の開口部構造を概略的に示す断面図であり、第５の使用態様を示す。 （Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施の形態における第２の窓の開度の違いと屈折光の進行方向との関係を模式的に示す図である。 第２の窓の他の例を模式的に示す図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

（概略構成について）
はじめに、図１を参照して、本実施の形態に係る建物外壁の開口部構造１０の概略構成について説明する。

開口部構造１０は、建物１の外壁（すなわち建物外壁）としての壁部１０１に設けられた開口部１０２における構造を表わしており、開口部１０２全体を遮蔽するように配置された窓部１１と、窓部１１の内側に配置された窓遮蔽部材１５とを備えている。

本実施の形態において、建物１は、たとえば事務所ビルであり、壁部１０１の屋内側には、オフィス空間としての室内空間（建物内部空間）８が配置されている。室内空間８は、床９１と、天井９２と、壁部１０１を含む側壁とによって取り囲まれた空間である。室内空間８の高さ、すなわち床９１から天井９２までの高さは、典型的には２５０ｃｍ以上である。

開口部１０２の下端高さは、たとえば床９１から５０～１００ｃｍの高さであり、開口部１０２の上端高さは天井９２（天井面）と略同じ高さである。つまり、開口部１０２の上端高さは、天井９２と同じ高さか、天井９２との差が５ｃｍ未満の高さである。なお、室内空間８の壁部１０１には、横幅方向に沿って複数の開口部１０２が連続的に設けられ、連窓を構成していてもよい。

窓部１１は、開口部１０２の下部領域を遮蔽する第１の窓１２と、開口部１０２の上部領域を遮蔽する第２の窓１３とを有している。本実施の形態では、窓部１１は第１及び第２の窓１２、１３からなり、第１の窓１２上に第２の窓１３が設けられている。つまり、第１の窓１２の下端縁は、たとえば床９１から５０～１００ｃｍの高さであり、第２の窓１３の上端縁は、天井９２（天井面）と略同じ高さである。

第１の窓１２は、開閉することのできないＦＩＸ窓（閉じた窓）である。これに対し、第２の窓１３は、開閉可能な窓である。第２の窓１３の高さ寸法は第１の窓１２の高さ寸法よりも小さく、たとえば１／２以下である。

第２の窓１３は、いわゆる排煙窓であってよい。第２の窓１３は、例えば、その上端部を軸として外側（屋外側）に突き出して開放される突出し窓である。なお、第１の窓１２も開閉可能であってもよい。

第１の窓１２と第２の窓１３との境界高さ（第１の窓１２の上端縁および第２の窓１３の下端縁の高さ）は、室内空間８のうち、所員による実作業空間８１よりも上の非作業空間８２の高さ範囲内に位置していることが望ましい。実作業空間８１とは、所員が座位または立位にて作業（執務）を行う空間である。具体的には、第１の窓１２と第２の窓１３との境界高さは、床９１から少なくとも１６０ｃｍ以上の高さであり、好ましくは１８０ｃｍ以上の高さである。

窓遮蔽部材１５は、窓部１１から屋内側に少し離れた位置に、窓部１１の屋内面に沿って配置される。窓遮蔽部材１５は上下方向に開閉可能であり、全閉状態において、（室内空間８から見て）窓部１１の全体を遮蔽する。つまり、窓部１１に対向する空間（以下「窓際空間」ともいう）１４を遮蔽する。これにより、全閉状態の窓遮蔽部材１５によって窓際空間１４と室内空間８とが仕切られる。窓遮蔽部材１５は、例えば、ロールスクリーンであり、一枚のシート状部材により構成されている。

窓遮蔽部材１５は、上端縁１５Ａと、この上端縁１５Ａと反対側の下端縁１５Ｂとを有し、上端縁１５Ａが上下方向に変位可能なように設けられている。つまり、窓遮蔽部材１５は、上方から開口するように構成されている。このため、窓遮蔽部材１５は上からの開口面積（開口度合）を任意に調整することができる。一方、窓遮蔽部材１５の下端縁１５Ｂは、固定されている。

ここで、上端縁１５Ａとは、図２に示すように、窓遮蔽部材１５において最も上の位置である。言い換えると、上端縁１５Ａとは、室内空間８から窓遮蔽部材１５を見たときに、窓遮蔽部材１５の最も高い位置である。窓遮蔽部材１５の上端縁１５Ａの最大高さは、第２の窓１３の上端縁と略同じ高さか、それよりも高いことが望ましい。窓遮蔽部材１５の上端縁１５Ａが最大高さに位置するとき、窓遮蔽部材１５の上端縁１５Ａは天井９２と接触することが望ましい。

窓遮蔽部材１５の下端縁１５Ｂは、例えば、第１の窓１２の下端縁と略同じ高さか、それよりも低いことが望ましい。窓遮蔽部材１５の下端縁１５Ｂが最小高さに位置するとき、窓遮蔽部材１５の下端縁１５Ｂは、開口部１０２の下の壁部１０１の上面１０１ａまたは内側面１０１ｂとの間に、若干の隙間２０が設けられることが望ましい。

なお、窓遮蔽部材１５の上端縁１５Ａを上下方向に変位可能にするために、例えば、窓遮蔽部材１５の上端縁１５Ａを支持するための上端支持部材（図示せず）と、窓遮蔽部材１５を巻き取るための巻取部材（図示せず）とが配置されている。上端支持部材は、例えば開口部１０２の両側部にレール状で設けられ、窓遮蔽部材１５の上端縁１５Ａの幅方向両端部がこの上端支持部材の中を通って上下方向に可変し自由な位置で調節できる。このとき窓遮蔽部材１５も両端はレール状の上端支持部材で支持されてもよく支持されなくてもよい。巻取部材は、例えば窓遮蔽部材１５の下端縁１５Ｂ下に設けられる。

第１の窓１２、第２の窓１３、および、窓遮蔽部材１５それぞれの機能について、図３を参照しながら説明する。

（第１の窓について）
第１の窓１２は、太陽光の少なくとも一部を透過可能な透光性と、日射熱を遮断する遮熱性とを有している。第１の窓１２の可視光の透過率は、たとえば６０％～８０％である。

第１の窓１２は、たとえば、透明の窓と、この窓の内側または外側に貼り付けられた遮熱フィルムとにより構成される。透明の窓は、高い透光性を有し、典型的には透明のガラスで構成された板状部材である。遮熱フィルムは、たとえば、粘着層と、遮熱性を有するフィルム層とを有する公知のフィルム部材である。遮熱フィルムは半透明であるため、第１の窓１２は日射の一部を透過させることができる。遮熱フィルムは、耐久性の観点から、窓の内側に貼り付けられることが望ましい。

なお、第１の窓１２は、それ自体が、透光性および遮熱性を有する半透明部材によって構成されていてもよい。たとえば、第１の窓１２として、Ｌｏｗ－Ｅ複層ガラスを採用してもよい。

（第２の窓について）
第２の窓１３は、図３に示されるように、少なくも全閉状態において、入射した太陽光を室内空間８の天井９２に向かって屈折させるように構成されている。第２の窓１３は、第１の窓１２よりも高い透光性を有しており、第２の窓１３に日射の多くを、天井９２に照射させることが可能である。第２の窓１３の可視光の透過率は、たとえば９０％以上である。第２の窓１３は遮熱性を有していなくてよい。

第２の窓１３は、たとえば、透明の窓と、この窓の内側または外側に貼り付けられた屈折フィルムとにより構成される。屈折フィルムは、たとえば、粘着層と、表面の微細の凹凸形状によって光を屈折させるフィルム層とを有する公知のフィルム部材である。屈折フィルムもまた、耐久性の観点から、窓の内側に貼り付けられることが望ましい。

なお、第２の窓１３は、それ自体が、少なくとも全閉状態において、入射した太陽光を室内空間８（建物内部空間）の天井９２に向かって屈折させるように構成されていてもよい。また、第２の窓１３は、入射した太陽光の少なくとも一部が天井９２に向かって屈折させるように構成されていればよい。

（窓遮蔽部材について）
窓遮蔽部材１５は、全開状態において、第１の窓１２および第２の窓１３の全体を室内空間８に露出させ、全閉状態において、第１の窓１２および第２の窓１３の全体を遮蔽する。

窓遮蔽部材１５は、少なくとも遮熱性を有し、透光性をさらに有していることが望ましい。ここでの透光性は、第２の窓１３の透光性よりも低く、第１の窓１２の透光性と同程度かそれ以下であることが望ましい。窓遮蔽部材１５は、太陽光の一部を透過可能な透光性を有していればよい。窓遮蔽部材１５の可視光の透過率は、たとえば３０％～７０％である。

そのため、図３に示されるように、窓遮蔽部材１５によって窓部１１（たとえば第１の窓１２）が遮蔽されている状態においても、窓部１１および窓遮蔽部材１５を透過した光（太陽光の一部）を室内空間８に取り込むことができる。窓遮蔽部材１５は、たとえばアルミニウム材料を含む。

（使用態様について）
次に、上述のような窓部１１および窓遮蔽部材１５を利用した複数の使用態様について説明する。

図１には、第２の窓１３および窓遮蔽部材１５の双方を全閉状態とする使用態様（以下「第１の使用態様」という）が示されている。この使用態様においては、遮熱性を有する第１の窓１２および遮熱性を有しない第２の窓１３の双方が、窓遮蔽部材１５により遮蔽される。

この場合、第２の窓１３は日射熱を透過するが、透過した日射熱を窓遮蔽部材１５において遮断することができる。したがって、室内空間８への熱放射を防止または抑制することができる。

また、第１の窓１２は遮熱性を有しているため、窓部１１全体における日射熱の透過量を少なくできる。したがって、窓部がガラス窓のみで構成されているような形態と比べて、窓部１１と窓遮蔽部材１５との間の空間（窓際空間）１４への熱放射が抑制される。

なお、窓遮蔽部材１５は高遮光性を有するものではなく透光性を有しているため、第１の窓１２または第２の窓１３を透過し、窓遮蔽部材１５を透過した少量の光が、室内空間８に取り込まれる。そのため、日射のある時間帯に室内空間８の実作業空間８１から窓遮蔽部材１５を見た場合に、屋外の風景を視認することができる。

図３には、第２の窓１３を全閉状態とし、窓遮蔽部材１５を、第１の窓１２のみを遮蔽する開状態とする使用態様（以下「第２の使用態様」という）が示されている。この使用形態においては、第２の窓１３に対向する空間を遮断しないため、全閉状態の第２の窓１３が、室内空間８に露出する。

この場合、第２の窓１３に入射した太陽光は第２の窓１３において屈折し、屈折光が室内空間８の天井９２に照射される。また、第１の窓１２は窓遮蔽部材１５によって遮蔽されるため、実作業空間８１への太陽光の入射量は抑制しながら、太陽光を非作業空間８２に取り込むことができる。また、第１の窓１２および窓遮蔽部材１５によって、実作業空間８１への熱放射を効果的に遮熱することができる。

図４には、第２の窓１３を全閉状態とし、窓遮蔽部材１５を全開状態とする使用態様（以下「第３の使用態様」という）が示されている。この使用態様においては、窓際空間１４は遮蔽されず、第１の窓１２および第２の窓１３の双方が室内空間８に露出する。

この場合、第２の使用態様と同様に、第２の窓１３に入射した太陽光は第２の窓１３において屈折し、屈折光が室内空間８の天井９２に照射される。第３の使用態様では、第２の使用態様と異なり、第１の窓１２が室内空間８に露出するが、第１の窓１２も遮熱性を有しているため、この使用態様においても実作業空間８１への熱放射を抑制することができる。

図５には、第２の窓１３を開状態とし、窓遮蔽部材１５を全閉状態とする使用態様（以下「第４の使用態様」という）が示されている。この使用形態においては、第１の窓１２および第２の窓１３の双方が窓遮蔽部材１５によって遮蔽されるが、第２の窓１３による開口部分（開口部１０２の上方領域）を介して窓際空間１４と屋外空間とが連通している。

上述のように、窓遮蔽部材１５の下端縁１５Ｂと壁部１０１との間には、隙間２０が設けられている。そのため、開口部構造１０を第４の使用態様とした場合、室内空間８の空気がこの隙間２０から窓際空間１４内に流入し、流入した空気が窓部１１に沿って上昇し、第２の窓１３から排気される。つまり、第１の窓１２と窓遮蔽部材１５との間（窓際空間１４）に、室内空間８の空気を屋外へと導く空気流路が形成される。したがって、上述の第１の使用態様による使用によって窓際空間１４に溜まった熱気を、開口部分から屋外に排気することができる。

図６には、第２の窓１３を開状態とし、窓遮蔽部材１５を、第１の窓１２のみを遮蔽する開状態とする使用態様（以下「第５の使用態様」という）が示されている。この使用形態においては、開状態の第２の窓１３（および開口部分）が、室内空間８に露出する。

この場合、第２の窓１３による開口部分において、室内空間８と屋外空間との間で通風が可能となる。そのため、室内空間８の実作業空間８１への日射熱を遮断しつつ、非作業空間８２に外気を取り入れることができる。この場合、窓遮蔽部材１５の上端縁１５Ａは、（全閉状態における）第２の窓１３の下端高さ以下に位置しているため、風による窓遮蔽部材１５のばたつきを抑制できる。また、実作業空間８１には直接風が取り込まれないため、書類の飛散等を防止することができる。

なお、開口部構造１０を、窓遮蔽部材１５が全開状態であり、第２の窓１３が開状態である使用態様（以下「第６の使用態様」という）としてもよい。この場合、第５の使用態様よりも実作業空間８１への採光性が高められる。

上述のように、本実施の形態に係る開口部構造１０によれば、複数の使用態様が可能である。日射のある時間帯においては、第２および第３の使用態様のように、全閉状態の第２の窓１３を室内空間８に露出させることで、天井９２の照度を上げることができる。これにより、室内空間８全体を明るくみせることができる。したがって、照明器具の使用頻度を低減することができ、省エネルギー性を向上させることができる。

また、第５および第６の使用態様のように、第２の窓１３による開口部分において通風を可能とすることで、たとえば中間期（春または秋）における暑さを緩和することができる。また、その結果、空調の使用頻度を低下させることができるため、省エネルギー性を向上させることができる。

また、第１、第２、第４、第５の使用態様のように、少なくとも第１の窓１２を窓遮蔽部材１５によって遮蔽することで、実作業空間８１への日射熱を十分に抑制できるため、夏期や中間期における実作業空間８１の暑さを改善することができる。さらに、本実施の形態では、窓遮蔽部材１５が、光の一部を透過させることのできる透光性を有しているため、屋外の風景を視認することができる。これにより、遮光性の高い窓遮蔽部材を用いる場合に比べて、視野性および眺望性が向上されるため、実作業空間８１における開放感を向上させることができる。

また、冬期においては、第３の使用態様のように、第２の窓１３を全閉状態とし、窓遮蔽部材１５を全開状態とすることで、実作業空間８１への採光性を高めることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、季節や日射の有無に応じて開口部構造１０の使用態様を選択することで、遮熱性、遮光性および採光性等、バランスの取れた実作業空間８１とすることができる。

また、開口部構造１０は、窓際空間１４への給気または排気のための空気の通路を壁部１０１等に設ける必要がないため、上下に２つの窓を有する既存の建物に対し、後付けで開口部構造１０を適用することが可能である。

なお、第２の窓１３の少なくとも一部が室内空間８に露出している場合、第２の窓１３が開状態である使用態様においても、太陽の高度や第２の窓１３の開度によっては、第２の窓１３に入射した太陽光を天井９２に向かって屈折させることが可能である。言い換えると、太陽の高度や第２の窓１３の開度によっては、屈折光の進行方向を調整することができる。

図７（Ａ）には、第２の窓１３の開度が比較的小さい開状態（以下「第１の開状態」という）が示され、図７（Ｂ）には、第２の窓１３の開度が比較的大きい開状態（以下「第２の開状態」という）が示されている。つまり、第２の開状態の傾斜角度の方が、第１の開状態の傾斜角度よりも大きい。

図７（Ａ）に示されるように、夏至の昼間のように太陽の高度が高い時期に、第２の窓１３を第１の開状態とすると、屈折光を、室内空間８（非作業空間８２）の奥へと略水平方向に進行させることが可能である。

これに対し、図７（Ｂ）に示されるように、夕方の西日の強い時間帯に、第２の窓１３を第２の開状態とすると、第２の窓１３に入射した太陽光の一部は上方に向かって反射し、残りは下方に向かって屈折する。この場合、太陽光の多くが窓部１１の外側（屋外空間）に屈折するため、第２の窓１３を庇のように機能させることができる。

（変形例）
本実施の形態では、第２の窓１３が突出し窓であることとしたが、限定的ではない。たとえば、図８に示す第２の窓１３Ａのように、その下端部を軸として外側（屋外側）に倒して開放される外倒し窓であってもよい。

また、本実施の形態では、第１の窓１２も遮熱性を有することとしたが、第１の窓１２は遮熱性を有していなくてもよい。すなわち、第１の窓１２は、高い透光性を有する一般的なガラス窓であってもよい。

また、本実施の形態では、窓遮蔽部材１５の下端縁１５Ｂと壁部１０１との間に、窓際空間１４と室内空間８との通気性を確保するための隙間２０が設けられることとしたが、横幅方向において隣り合う窓遮蔽部材１５間に隙間が設けられていてもよい。

また、本実施の形態では、建物１が事務所ビルであることとしたが、限定的ではなく、たとえば住宅などであってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 建物、８ 室内空間、１０ 開口部構造、１１ 窓部、１２ 第１の窓、１３，１３Ａ 第２の窓、１４ 窓際空間、１５ 窓遮蔽部材、２０ 隙間、８１ 実作業空間、８２ 非作業空間、９１ 床、９２ 天井、１０１ 壁部、１０２ 開口部。

Claims (6)

1. 建物外壁の開口部の下部領域を遮蔽する第１の窓と、前記開口部の上部領域を遮蔽する第２の窓とを有する窓部と、
   前記窓部の内側に建物内部空間に露出されて配置され、かつ上端縁と下端縁とを有し、前記上端縁が上下方向に変位可能なように設けられた窓遮蔽部材とを備え、
   前記第１の窓は、遮熱性を有し、太陽光の少なくとも一部を透過可能とする透光性を有し、
   前記第２の窓は、入射した太陽光を前記建物内部空間の天井に向かって屈折させるように構成された、開閉可能な窓であり、遮熱性を有しておらず、前記第１の窓よりも高い透光性を有している、建物外壁の開口部構造。
2. 建物外壁の開口部の下部領域を遮蔽する第１の窓と、前記開口部の上部領域を遮蔽する第２の窓とを有する窓部と、
   前記窓部の内側に建物内部空間に露出されて配置され、かつ上端縁と下端縁とを有し、前記上端縁が上下方向に変位可能なように設けられた窓遮蔽部材とを備え、
   前記第１の窓は、第１の透明窓と、前記第１の透明窓の内側または外側に貼り付けられた遮熱フィルムとを含み、
   前記第２の窓は、遮熱性を有しておらず、入射した太陽光を前記建物内部空間の天井に向かって屈折させるように構成された開閉可能な窓であり、第２の透明窓と、前記第２の透明窓の内側または外側に貼り付けられた屈折フィルムとを含む、建物外壁の開口部構造。
3. 前記窓遮蔽部材は、遮熱性と、太陽光の一部を透過可能とする透光性とを有している、請求項１または２記載の建物外壁の開口部構造。
4. 前記窓遮蔽部材の上端縁が最上位置に位置し、かつ、前記第２の窓が開状態の場合に、前記第１の窓と前記窓遮蔽部材との間に、前記建物内部空間の空気を屋外へと導く空気流路が形成される、請求項１～３のいずれかに記載の建物外壁の開口部構造。
5. 前記第２の窓は、その上端部を軸として外側に突き出して開放される突出し窓である、請求項１～４のいずれかに記載の建物外壁の開口部構造。
6. 前記第２の窓は、透明の窓と、この窓の内側または外側に貼り付けられた屈折フィルムとにより構成される、請求項１，３～５のいずれかに記載の建物外壁の開口部構造。

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