JP7408204B1 - ゼロエネルギー省エネ構造 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、この工法はアルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材の放射側に通気層を設けているので、そのような心配はない。しかしながら、単に通気をしただけでは、夏場は非常に効果的であるものの、冬場は逆にマイナス効果になる事になる。
従って、この状態だけでは年間を通して効果的な省エネ効果は生み出せない。
本発明に係る省エネ構造は、通気層を流れる空気の通気量を調整する開閉装置が設けられているため、暑さも寒さも調整されるため、全国どこでも効率的に使用する事が出来る。
なお、通気層4の上部、下部、途中とは、通気層4に流れ込む空気の吸気口や通気層4から排出される空気の排気口の位置を意味している。
通気層4の入り口部又は出口部或いは中間部等の空気の温度を感知し、開閉装置5の開度が調整される。従って、通気層4内の温度は比較的安定する。
なお、回転板を回転させる方法等その方法には拘らない。
図3に示すように、形状記憶合金を使用した中間自動温度開閉装置8は、概ね30mm×50mmの断面で、長さは300mm位のものである。外側の外装材2の凸部の両側に上部に沿うように取り付け、外装材2の上部から板金のカバーを取り付けて固定する。空気は、外側の外装材2の凸部天端に30mm位の穴を複数個開けここから排気する。なお、開閉装置5の周囲は雨や風の侵入が無いよう処置する事が重要である。形状記憶合金の最大の特徴は、動力を使用しないで作動する事、しかも故障をする事も少ない事で非常に使い易いことである。
そこで、通気層4内の温度変化を短時間に確実に室内温度に反映させるには、通気層4内の温度を検出し瞬時に開閉装置5を稼働させる事が好ましい。本発明は、通気量を調整する開閉装置5に電気や空気で稼働する回転羽根式開閉装置等を使用する。
この結果、二重構造の外装材内に設けられた通気層内の空気も、上下に移動するだけではなく、熱は熱い方から冷たい方に移動の法則に則り左右にも移動する事になる。その結果、高温の熱を利用としても、隣接エリアから低温の空気が侵入し、結果的には十分な温度が利用できない事もある。従って、効率的な省エネを行うには、上下方向だけで熱移動する方法でコントロールする事が好ましい。
本発明は自然界の空気を利用し、建物を如何に効率的に冷暖しようとするものである。利用する物は空気であるから、特段エネルギーを必要としないのが最大の特徴である。しかし、空気の温度は条件によって大きく変わるのでこれをコントロールする事が難しい。
本発明では、高反射率素材の放射側を通気する事により、放射側の温度が上昇しない様に構成されている。放射側の熱量はそもそも小さいので、それを排出する空気量も少なくて済む事になる。即ち、反射率95%の高反射率素材で有れば、たった5%の熱を排出すれば良い事になる。
本発明では、通気層の入り口又は出口或いは途中に開閉装置を設けて、これに対応している。特に、本発明では形状記憶合金を利用した自動温度開閉装置が設けられている。形状記憶合金は、通気層の入り口部又は出口部或いは中間部等の空気の温度を感知し、開閉装置の開度を調整してくれる。従って、通気層内の温度は比較的安定している。しかも、温度に関知して作動するので、動力も不要で故障も非常に少ないと言える。
即ち、無料の空気を使い、動力のいらない形状記憶合金を使用した開閉装置で省エネ効果を発揮する事が出来るのが大きな特徴である。
建物に熱影響を与える要因は多く、それらをコントロールするのは非常に困難である。
例えば、最も大きいな熱影響を与えるのが輻射熱であるが、日蔭と日向では非常に大きな温度差となる。又、建物の向きによっても大きく異なる。又、風が吹けば直接当たる所は温度が低下しやすい。その他にも、建物の大きさ、高さ、地形、向き、雪等多くのファクターがある。この様に、二重構造にしたからと言って外装材の各部の受ける熱は異なるので、通気層内の空気は横の方向に移動する事が非常に多い。
そこで、本発明では通気層内に上下方向に仕切り板を設け、通気層内を流れる空気は絶えず下から上に層流で流れる様に工夫している。通気層を流れる空気の温度が変われば、形状記憶合金が部位毎に自動的に関知し開閉を行うので、各部の室内に与える熱の効果は非常に大きくなる。更に、通気層のエリアをより細かくし、AI等を利用し、どこのエリアをどの位開放したら最大の省エネ効果が生み出せる可能性がある。
年間を通して室温20℃で稼働している精密機械工場の省エネについて、種々の工法で施工した場合の熱量をシュミレーションした。
二重とは、二重構造の折板の間に断熱材を施工、密封したものである。
裏遮熱とは、二重構造の外側外装材の室内側にアルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材を直貼り施工、密封したものである。
裏遮熱開放とは、二重構造の外側外装材の室内側にアルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材を直貼り施工、内部を通気するものである。
結果は、表1に示した。
二重(ダブルパック)及び裏遮熱工法(遮熱材挿入のみ)は、冷房効果は余り得られない事が解る。また、裏遮熱開放は、夏場の冷房効果は60%近くにもなり、通気の効果が非常に大きい事が解る。暖房効果は、二重、裏遮熱、裏遮熱開放とも現在の概ね50%も減少する事が解る。ただ、この3者ともそれ程大きな差はないといえる。結果的には、夏場の冷房効果が大きい裏遮熱開放が圧倒的に効果的である。
この試験は、外壁温度が上昇した時、日蔭と日向ではどの位の温度差が出来るかの調査が目的である。
ガルバリウム鋼板(登録商標)で六角形の断面を持つ通気用試験体(幅35mm、長さ30mm、高さ200mm)を3個作製した。この通気用試験体を、幅方向が1KWの遠赤外線ヒーターに面する様、全面300mmの位置に3つとも並べた。即ち、3つの試験体は下部から空気が侵入し上部から排気されるよう中は何れも空洞になっている。
各試験体の概要は以下の通りである。
A試験体:遮熱未施工
B試験体:空洞部ヒーター側に遮熱THB-FX直貼り施工
C試験体:空洞部ヒーター側に遮熱THB-FX直貼り施工、更に当該試験体の外側20mmのヒーター側に木製の衝立を設置し日蔭を作る。
(1)サーモレコーダー:A試験体のヒーター側の外側の金属に直貼りし金属板の外側温度測定
(2)サーモレコーダー:A試験体の空洞部の中央(上部から20mmの位置)で空気の温度測定
(3)サーモレコーダー:B試験体の空洞部の中央(上部から20mmの位置)で空気の温度測定
(4)サーモレコーダー:C試験体の空洞部の中央(上部から20mmの位置)で空気の温度測定
(5)サーモレコーダー:室温
結果は、表2及び表3に示した。
ヒーター側折板表面温度(1)が62.1℃の時、遮熱未施工の内部の空気温度(2)は37.5℃で通気による効果は24.0℃にもなる事が解る。この時、ヒーター側に遮熱施工した空気温度(3)は33,5℃で、遮熱の効果は更に4.0℃ある事がわかる。又、ヒーター側に遮熱しても日陰を作った空気温度(4)は28.5℃で、日蔭と日向では5.0℃違う事がわかる。また、ヒーター側折板表面温度(1)が82.7℃の時、遮熱未施工の内部の空気温度(2)は47.7℃で通気による効果は35.0℃にもなる事が解る。この時、ヒーター側に遮熱施工した空気温度(3)は40,8℃で、遮熱の効果は更に6.9℃ある事がわかる。又、ヒーター側に遮熱しても日陰を作った空気温度(4)は29.3℃で、日蔭と日向では11.0℃も違う事が分かる。この実験では、外装材の通気の効果は非常に大きい事が解る。日蔭と日向では、同様の方法で遮熱し更に通気しても空気の温度差は非常に大きい事が解る。
2 外装材(外側部材)
3 内装材(内側部材)
4 通気層
5 開閉装置
6 アルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材(高反射率素材)
7 棟板金
8 中間自動温度開閉装置
10 基材
11 貫通孔
12 スライド部材(開閉部材)
13 スプリング
20 仕切り板
21 金具
22 貫通孔
23 ボルト
Claims (5)
- 外側部材と、前記外側部材の内側に設けられた内側部材と、前記外側部材と前記内側部材との間に形成された通気層と、を有する二重の外装構造を有する建物における省エネ構造であって、
前記外側部材の内側に直接設けられたアルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材と、
前記通気層の吸気口又は排気口に設けられた開閉装置と、を有し、
前記通気層が前記アルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材の放射側に形成され、前記通気層を前記吸気口から流入した空気が流れ、
前記開閉装置によって、前記通気層を流れる空気の通気量が調整され、
前記通気層の空気が前記排気口から前記外側部材の外部に排出されることで、前記アルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材に発生する放射熱が排出され、前記建物の温度が調整される、
ことを特徴とする省エネ構造。 - 前記アルミホイル等輻射熱に対して高反射率の素材は、前記外側部材の内側にのみ設けられた、
ことを特徴とする請求項1に記載の省エネ構造。 - 前記開閉装置は、貫通孔を有する基材と、前記基材の前記貫通孔の形成方向に移動可能な開閉部材と、前記開閉部材に接続され、形状記憶合金で構成される変位部材と、を有する自動温度開閉型であり、
所定の温度に昇温していない状態では、前記開閉部材が前記貫通孔を閉状態とし、前記所定の温度まで昇温した状態では、前記変位部材が変位することで前記開閉部材が移動し、前記貫通孔を開状態とする、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の省エネ構造。 - 前記通気量を調整する前記開閉装置が、電気や空気で駆動する回転羽根式開閉装置である、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の省エネ構造。 - 前記通気層内に、空気の流れ方向と平行に、仕切り板が複数設けられた、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の省エネ構造。
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JP7515945B1 (ja) | 2024-02-01 | 2024-07-16 | 日本遮熱株式会社 | 結露のない超省エネ遮熱構造 |
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JP2980883B2 (ja) | 1997-10-14 | 1999-11-22 | 株式会社ウッドビルド | 建築物の通気断熱構造及びこれに用いる通気制御装置 |
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- 2023-08-22 JP JP2023134519A patent/JP7408204B1/ja active Active
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