JP7180983B2 - 室内環境調整システム - Google Patents

Description

本発明は、再生可能エネルギーを有効活用して室内環境を調整するシステムに関し、詳細には、住宅等のベランダ、バルコニー、又はテラス（以下、「ベランダ等」ともいう。）に設置する手摺で太陽光を有効活用する室内環境調整システムに関する。

近年、太陽光の有効活用が図られており、例えば、窓ガラスに採光フィルムを貼り、窓ガラスから入射する太陽光を採光フィルムで上向きに屈折させて天井に導くことにより、太陽光を室内の間接照明として利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

また、季節や地域に応じて角度の異なる太陽光を室内に取り込む手摺が提案されている（例えば、特許文献２）。具体的には、複数の水平材が所定間隔で上下に並べて設けられた手摺壁（第一手摺壁Ｂ）であって、上側の水平材の背面部の下端部と下側の水平材の背面部の上端部との間の高さ（Ｈ）と、水平材の正面部と背面部との間の厚さ（Ｔ）とが、冬至及び夏至の南中時における太陽角度を考慮して調整されたものである（図７参照）。

特開２００８－０４００２１号公報 特開２００８－１５０８５８号公報

一方、発明者等は季節に応じて太陽光を床の加温に活用するためにベランダ等の手摺を介して室内に照射する発想にたどり着いた。ベランダ等の手摺は部屋の窓際から離れたところに設置されているため、冬季のような太陽光の角度が緩い時期であれば、手摺を介して太陽光の角度がさらに緩くなるように変化させることで、太陽光が部屋の奥側に導かれるはずだからである。

上述した発明者等の発想に対し、特許文献１では、窓ガラスに入射する太陽光の角度を採光フィルムで緩くなるように（下向きになるように）屈折させて室内の床に導くことは開示されていない。通常、窓ガラスに対して太陽光は下向きに入射するため、採光フィルムで太陽光を下向きに屈折させる必要はないため、特許文献１に基づき、太陽光の角度を変更させて室内の床の加温に活用する発想にたどり着くのは容易ではない。

特許文献２には、手摺に入射する太陽光の角度を水平材で緩くなるように反射させて室内の床に導くことは開示されていない。特許文献２では、下側の水平材の上面部の傾斜角が冬至の南中時の太陽光の入射角より小さいため、太陽光が上下の水平材同士の間を通過しているに過ぎない（段落「００２３」参照）。したがって、特許文献２に基づき、太陽光の角度を変更させて室内の床の加温に活用する発想にたどり着くのは容易ではない。

そこで、本発明の目的は、季節に応じて太陽光の角度を手摺を介して変化させて室内に導くことで太陽光を床の加温に活用する室内環境調整システムを提供することにある。

すなわち、本発明による室内環境調整システムは、部屋に併設され外部に露出した躯体の端に設けられる手摺に設置されて太陽光を通過させる通過性部材と、上記通過性部材に配設されて上記太陽光の進行方向を変化させる採光部材とを備え、上記採光部材は、上記部屋の床に対して上記太陽光を経時的に照射することを特徴とする。

上記部屋の床には、上記太陽光の熱を蓄熱する潜熱蓄熱材が配設されることが望ましい。

上記通過性部材が、上記太陽光を透過させる透過性面材であり、上記採光部材が、上記過性面材のうち上記部屋側の面に張られて上記太陽光を屈折させる採光フィルムであることが望ましい。

上記通過性部材が、羽板を開閉自在に配置したルーバー部材であり、上記採光部材が、上記羽板のうち上記部屋側の面に張られて上記太陽光を反射させる反射部材であることが望ましい。

本発明による室内環境調整システムによれば、季節に応じて太陽光の角度を手摺を介して変化させて室内に導くことで、太陽光を床の加温に活用することができる。

（ａ）本発明の一実施形態における室内環境調整システムを備えたベランダの外観図と、（ｂ）ベランダを備えた部屋の断面図である。 本発明の一実施形態における通過性部材と採光部材の例を示す図である。 本発明の他の実施形態における通過性部材と採光部材の例を示す図である。

以下、図１を参照しつつ、本発明の一実施形態における室内環境調整システム（以下、「本室内環境調整システム」ともいう。）の構造及び使用方法について説明する。
なお、これらの図において、複数個存在する同一の部位については、一つの部位のみに符番した部分もある。

図１に示すように、室内環境調整システムは、部屋Ｒに併設され外部に露出した躯体Ｃの端に設けられる手摺１に設置されて太陽光Ｌ１を通過させる通過性部材１１と、通過性部材１１に配設されて太陽光Ｌ１の進行方向を変化させる採光部材１２とを備えている。採光部材１２は、部屋Ｒの床２に対して太陽光Ｌ１を経時的に照射する。
このような構成により、採光部材１２は、通過性部材１１に配設されて太陽光Ｌ１の進行方向を変化させるため、部屋Ｒの床２に対して太陽光Ｌ１を経時的に照射するので、例えば、冬季のように角度の緩い太陽光Ｌ１を床の加温に活用することができる。

「部屋Ｒ」は、例えば、集合住宅又は戸建住宅の居室や商業用施設のテナントが該当し、ベランダ等への出入口に窓ガラスＷが設けられ、窓ガラスＷを介して日中に太陽光が部屋Ｒに入る方向を向いている。「部屋Ｒに併設され外部に露出した躯体Ｃ」は、ベランダ等を意味する。「手摺１」は、通過性部材１１を設置するためのフレーム製やコンクリート躯体製の外枠を少なくとも備えたものが該当する。「経時的」とは、常時ではないことを意味し、例えば、冬季などの特定の季節や夕方等の特定の時間が該当する。「通過性部材１１」は手摺１の外側に位置し、「採光部材１２」は手摺１の内側（部屋Ｒ側）に位置する。「太陽光の進行方向」とは、手摺１の外側から内側に向かう太陽光Ｌ１が通過性部材１１を通過する前の角度αと、角度αに対して太陽光が通過性部材１１を通過した後の角度βが該当する。角度αとは、太陽高度を意味し、冬至の南中時は［９０°－計測地の緯度－２３．４°］、夏至の南中時は［９０°－計測地の緯度＋２３．４°（地軸度）］で算定でき、東京（緯度≒３５度）の冬至の南中時は３１．６°、夏至の南中時は７８．４°となる。角度βは、冬至では角度αに対して１０°～２０°、好ましくは１４°～１６°緩くなる。１０°より小さいと太陽光が部屋Ｒに届かず、２０°より大きいと太陽光が部屋Ｒの床２を越えてしまうからである。
なお、部屋Ｒや躯体Ｃに関する寸法は本技術分野の技術常識の範囲でよく、例えば、部屋Ｒに対する躯体Ｃ（ベランダ等）の出幅寸法ｄは１０００ｍｍ～３０００ｍｍ、手摺１の高さ寸法ｈは１１００ｍｍ以上でよい。

部屋Ｒの床２には、太陽光Ｌ１の熱を蓄熱する潜熱蓄熱材が配設されている。潜熱蓄熱材（Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ：ＰＣＭ）は、例えば、日中に床２に照射される太陽光の熱が２５°より高いの場合、２５°より高い熱を２５°の熱に変えて貯蔵し、貯蔵した２５°の熱を夜間に放出する機能を有するものである。潜熱蓄熱材は、面状で、床下に設置されるものである。
このような構成により、採光部材６により取り込んだ太陽光の熱が日中に蓄熱され、夜間に放熱されるようにできるので、冬季でも昼夜問わず所望の室温に維持することができることから、電力使用量の軽減等の省エネ効果も期待できる。
なお、潜熱蓄熱材で蓄熱した熱は、温水床暖パネルの温度維持に活用されてもよい。

ここで、本室内環境調整システムの使用方法の一例を説明する。
なお、太陽高度（角度α）は３１．６°（冬至の南中時）、ベランダ等の出幅寸法ｄは２０００ｍｍ、手摺１の高さ寸法ｈは１１００ｍｍとする。

本室内環境調整システムは、太陽高度が低く、暖房器具により室温がコントロールされる季節に最も効果を発揮する。日中、太陽光Ｌ２は、ベランダ等の屋根（部屋Ｒの上層階のベランダ等）と手摺１との間を通って部屋Ｒの床２に照射する。一方、太陽光Ｌ１は、手摺１の通過性部材１１に入射すると、採光部材１２で進行方向が１５°緩くなるように変更されて出射する。このため、太陽光Ｌ１は、太陽光Ｌ２よりも奥まで部屋Ｒの床２を照射する。このとき、部屋Ｒの床２に対する太陽光Ｌ２の照射量は、最大で太陽光Ｌ１の照射量の約５０％分に相当する。太陽光Ｌ１及びＬ２の熱は、潜熱蓄熱材に蓄えられ、夜間等の室温低下時に放熱される。
このような使用方法によれば、従来から部屋Ｒの床２に照射していた太陽光Ｌ２に従来はベランダ等に照射していた太陽光Ｌ１が加わるため、太陽光による部屋Ｒの床２からの暖房効果の向上が期待できると共に、潜熱蓄熱材にて室温を所望の状態にコントロールすることができる。

次に、図２及び図３を参照しつつ、本発明の一実施形態における別の室内環境調整システムについて説明する。
なお、図１で示した部品または部位と同等又は関連するものは、参照を容易にする等のため、図２及び図３では図１において一律１００～２００を加えた番号にしている。

図２に示すように、通過性部材は、太陽光Ｌ１００ａを透過させる透過性面材１１１であり、採光部材１２が、透過性面材１１１のうち部屋側の面に貼られて太陽光Ｌ１００ａを屈折させる採光フィルム１１２である。
このような構成により、手摺が面状に形成されるため、薄化を期待できる。透過性面材１１１がグラデーションカラーの場合、外側から美感の向上も期待できる。

透過性面材１１１は、ガラス又は合成樹脂製の透明パネルが該当する。採光フィルム１１２は、透過性面材１１１の部屋側を向いている面に接着剤で貼られている。採光フィルム１１２は、合成樹脂製の単層又は複数層で形成されている。採光フィルム１１２は、透過性面材１１１を通過した太陽光Ｌ１００ａが入ってくる入射面（符番しない）と、進行方向が変化された太陽光Ｌ１００ｂが出ていく出射面（符番しない）とを有する。採光フィルム１１２が単層の場合、太陽光Ｌ１００ａを屈折させて太陽光Ｌ１００ｂにするように形成される。一方、採光フィルム１１２が複数層の場合、入射面及び出射面に直交するように各層が積層されて、太陽光Ｌ１００ａを所定の層に衝突させて屈折させることで太陽光Ｌ１００ｂにするように形成される。
なお、透過性面材１１１及び採光フィルム１１２に関する原料、原料の比率、厚み寸法、及び製造方法は、本技術分野の技術常識の範囲でよく、限定されない。

図３に示すように、通過性部材が、羽板２１１ａを開閉自在に配置したルーバー部材２１１であり、採光部材が、羽板２１１ａのうち部屋側の面に貼られて太陽光Ｌ２００ａを反射させる反射部材２１２であってもよい。
このような構成により、手摺がルーバー状に形成されるため、風通しの向上及び季節に応じた遮光性の向上が期待できると共に、面状より高い強度設計が期待できる。

ルーバー部材２１１は、手摺２０１に設置されている。ルーバー部材２１１には、縦方向に羽板２１１ａが複数個設けられている。羽板２１１ａは、外側に倒れるように回動すると開放され、その逆に回動すると閉鎖される。羽板２１１ａの各々は、金属製又は合成樹脂製の細長い板状で形成されており、閉鎖時に部屋側を向いている面に接着剤で貼られた反射部材２１２を有する。反射部材２１２は、合成樹脂製の単層又は複数層で形成されている。反射部材２１２は、羽板２１１ａの開放時に入ってきた太陽光Ｌ２００ａを反射させて太陽光Ｌ２００ｂにするように形成される。
なお、反射部材２１２に関する原料、原料の比率、厚み寸法、及び製造方法は、本技術分野の技術常識の範囲でよく、限定されない。

本発明は、以上に述べた実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は実施形態を取ることができる。

１、２０１ 手摺
１１ 通過性部材（１１１ 透過性面材、２１１ ルーバー部材、２１１ａ 羽板）
１２ 採光部材（１１２ 採光フィルム、２１２ 反射部材）
２ 床
Ｃ コンクリート躯体（ベランダ等）
Ｒ 部屋
Ｗ 窓ガラス
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ１００ａ、Ｌ１００ｂ、Ｌ２００ａ、Ｌ２００ｂ 太陽光

Claims (3)

1. 外部に露出した躯体を併設する部屋の床を太陽光により加温する室内環境調整システムであって、
   太陽光を通過させる透過性面材からなる通過性部材と、
   前記透過性面材のうち前記部屋側の面に貼られて太陽光を屈折させる採光フィルムからなる、入射した太陽光の出射角度を変化させるための採光部材とを備え、
   前記通過性部材は、
   前記躯体を介して部屋から離れた位置となる、躯体の外方端に設けられる手摺に設置されると共に、
   前記採光部材は、
   下向きで入射する太陽光がより緩やかに下向きに出射するように１０°～２０°屈折させて、前記部屋の床を太陽光が照射するように前記通過性部材に配設される
   ことを特徴とする室内環境調整システム。
2. 前記室内環境調整システムは、
   更に、前記部屋の床に配設された太陽光の熱を蓄熱するための潜熱蓄熱材を含み、
   前記採光部材は、
   前記潜熱蓄熱材に対して、
   太陽光が経時的に照射するように前記通過性部材に配設される
   ことを特徴とする請求項１に記載の室内環境調整システム。
3. 外部に露出した躯体を併設する部屋の床を太陽光により加温する室内環境調整システムであって、
   羽板を開閉自在に配置したルーバー部材からなる通過性部材と、
   前記羽板のうち前記部屋側の面に張られた太陽光を反射させるための反射部材からなる採光部材とを備え、
   前記通過性部材は、前記躯体を介して部屋から離れた位置となる、躯体の外方端に設けられる手摺に設置されると共に、
   前記採光部材は、下向きで入射する太陽光がより緩やかに下向きに出射するように１０°～２０°屈折させて、前記部屋の床を太陽光が照射するように前記通過性部材に配設された室内環境調整システムを用いて、室内の環境を調整する方法であって、
   前記反射部材により、部屋の床に到達しない入射角度で前記通過性部材に照射される太陽光の出射角度を変化させることにより、
   前記部屋の床に到達する太陽光の照射量を増加させる
   ことを特徴とする室内環境調整方法。

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