JPH0259267B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は建物の空調に関し、屋内空気の換気を
ガラス窓を利用して行なうことにより殊に屋内側
窓付近の温熱環境を改善し、これにより屋内の冷
暖房負荷の低減を計つた空気通過型二重ガラス窓
に関する。

従来、建物には採光、眺望の目的で窓が設けら
れており、またオフイスビル等においては空調に
より屋内は一定温度に保たれている。しかしなが
ら冷房時には屋外からの熱の侵入、暖房時には屋
内からの暖房熱の逸出があるので、窓を通しての
これら熱の出入により空調用に余分なエネルギが
消費される。

従来、太陽熱線の直射による屋内への熱の侵入
を防ぐ目的でブラインドが用いられていた。ま
た、窓を二重ガラス窓とすることにより、二重の
ガラス間に空気層を形成して窓における熱の出入
を少なくする工夫がなされていた。

しかしながらこれらにより屋内部、殊に窓付近
の温熱環境は充分改良されるものでなく、屋内空
気温度の他にふく射熱を考慮した場合、即ち屋内
気温及び平均ふく射温度からなる人体が感ずる温
度（以下作用温度と称す）の冷房期の上昇、暖房
期の低下をきたし、これに伴う空調用エネルギ使
用量の増大は避けられなかつた。

すなわち冷房時ブラインドを窓の屋内部又は二
重のガラス間に用いることにより、太陽熱線の屋
内への直射は防げるが、ブラインドに直接照射す
る太陽熱線及び大気中に拡散し、間接的に照射す
る天空光の熱線によつてブラインドが加熱され、
ブラインドが屋内部にある場合は、ブラインドよ
りのふく射熱及びブラインドよりの屋内空気への
伝熱により、またブラインドが二重のガラス間に
ある場合はブラインドよりのふく射熱及びブライ
ンドによる二重ガラス間の空気の加熱により屋内
側ガラスが加熱され、屋内側ガラスよりのふく射
熱及び屋内空気への伝熱により屋内へ熱が侵入し
た。また太陽熱線の直射がない場合においても、
屋外側ガラスを透過してくる天空光の熱線と外気
温により加熱された屋外側ガラスからのふく射熱
によりブラインドが加熱されるため、太陽熱線の
直射がある場合ほど多くはないが、同様な熱の侵
入があつた。また特に冬期暖房時には一般に屋内
外の温度差が大きく、仮に二重ガラス窓であつて
も、屋外側ガラス及び二重ガラス間の空気層を通
した伝熱及びふく射により屋内側ガラスが低温と
なる。従つて暖房されている屋内側の物及び人体
からのふく射熱が上記の冷えた屋内側ガラスに吸
収されて逸出された。これにより従来は窓付近の
作用温度の冷房期における上昇及び暖房期におけ
る低下は避けられなかつた。

一方、多数の人が居住するビル等の建物にあつ
ては建築法上一人当りの必要換気量が規制されて
いて、従来は屋内の空調した空気をなんらかの方
法により屋外に放出して換気していた。

本発明は従来の建物における空調にも必要とさ
れていた換気の為の屋外への屋内空気の排気を有
効に利用することにより、窓の屋内部での作用温
度を冷房期は低下させ、暖房期は上昇させて空調
用エネルギ消費量を少なくする窓を提供すること
を目的とするものである。

このような目的を達成するために、本願発明で
は、窓枠に二重のガラス板を配設して両ガラス板
間に空間を形成し、該空間内にガラス板の少なく
とも大部分をカバーすることが出来る程度の日照
遮蔽手段（例えばブラインド）を設け、屋内（又
は室内）より上記空間の下部に連通する屋内（又
は室内）側連通口、上記空間の上部より屋外（又
は室外）に連通する屋外（又は室外）側排気口を
夫々設け、屋内より屋内側連通口、空間、屋外側
排気口を経て屋外に至る流通路に空気を強制的に
流通せしめるフアンを上記空間の上部と上記屋外
側排気口との間の上記流通路内に設け、少なくと
も日照遮蔽手段がガラス板をカバーしている状態
で、上記空間における日照遮蔽手段と屋内（又は
室内）側ガラス板との間隔が主たる空気流通路を
形成するように構成したことを特徴とする空気通
過型二重ガラス窓が提供される。

本発明では、内外二重のガラス間に形成される
空間を通して冷房期及び暖房期に室内空気を排気
することにより、室内側ガラスを冷房期は空調さ
れた屋内空気により冷却し、暖房期は屋内空気に
より加熱することにより窓付近の作用温度を低下
もしくは上昇させ、これにより空調用消費エネル
ギの消費量を少なくすることができる。特に、本
発明では、二重のガラス間の空間に空気を強制的
に流通させ、しかもブラインドと室内側ガラスと
の間隔を主たる空気流通路としたので、より多く
の流通する空気が屋内側ガラスに接触し、屋内側
ガラスが屋内の温度状態とほぼ同じ条件にされ
る。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説
明する。第１〜第３図に示すように建物の外壁
（図示せず）に形成した開口部には上枠１、下枠
２及び縦枠３とで構成した角形の窓枠の室外側に
横棧４を配設し、上記横棧４、縦枠３及び下枠２
間にガラス板５を嵌殺し状に嵌装する。また窓枠
の室内側には上框６、上部横桟８Ａ及び下部横桟
８Ｂ、下框９及び縦框１０からなる室内側障子を
設け、該障子の上框６と上枠１間を蝶番１１を介
して連結する。即ち室内側障子は蝶番１１によつ
て室内側に開くことができる。上記障子の縦框１
０間において、上部横桟８Ａと下部横棧８Ｂ間に
ガラス板７を嵌装し、下部横棧８Ｂと下框９間に
連通口１３を形成する。図の実施例では連通口に
ルーバー型のシヤツタ１２Ａ及び１３Ａを設け
る。同様に室外側においても横枠３間において上
枠１と横棧４間に屋外側排気口１４を形成し、該
排気口１４に一体物のシヤツタ１４Ａを設ける。
シヤツタ１２Ａはフアンの動作状態や汚れを観察
する為に開閉自在としてあるが、フアン１９の作
動時は図中実線で示したように閉じた状態で使用
する。シヤツタ１３Ａは常時開放されたものでも
よく、また必要に開閉自在としてもよい。またシ
ヤツタ１４Ａは第２図から明らかなように、フア
ン１９による風圧により開き、逆に屋外の風圧で
閉じるような構造にできる。尚、１５はタイト
材、１６は断熱材である。

上記の窓枠内であつて、室外側ガラス板５、シ
ヤツタ１４Ａと室内側ガラス板７、シヤツタ１３
Ａ間の空間１７内に日照遮蔽手段としてブライン
ド１８を吊設する。このブラインドは通常のもの
でも或は表面を黒色とした太陽熱を集熱するもの
でもよい。このブラインド１８は吊り下げた状
態、即ちその使用時、ガラス板の少なくとも大部
分をカバーすると共に、室内側ガラス７との間隔
Ａを室外側ガラスとの間隔Ｂより大きくなるよう
設置される。そして、間隔Ａが主たる空気流通路
２１を形成する。また空間１７の上方には、空気
を強制的に流通させる手段として、排気フアン１
９を配設する。排気フアン１９は１個又は複数の
ものを個々に設け、或は第４図に示すように一つ
の枠体２０に個々の排気フアン１９を取付けても
よい。尚、排気口１４、連通口１３及び排気フア
ンの位置は実施例のものに限定されるものでな
く、他に変更することも可能である。また、空気
を強制的に流通させる手段としては、空間上部に
設けるフアン１９に代え、空間１７に空気を送給
したり、又は室内を加圧するフアン（図示せず）
であつてもよい。

作動に当つて、冷房時には排気フアン１９を動
作すると、室内の冷房された空気の一部は破線で
示す流通路２１に沿つて屋外に排気される。これ
により室内外の温度差により室外側ガラス５を通
しての伝熱により加熱された空気、またブライン
ド１８を使用している場合は太陽熱線の直射及び
天空光の熱線により加熱されたブラインド１８に
より加熱される空間１７内空気は室内の冷房され
た空気に入れ替わり、ブラインド１８を使用して
いる場合はブラインド１８も室内の冷房された空
気により冷却される。また室内側ガラス７も間隔
Ａの流通路２１に導入される空気により室温に近
くまで冷却される。

ブラインド使用時、室外側ガラス５に接触する
空気の量は室内側ガラス７に比べて少ないもの
の、その室内面も多少は冷却される。これにより
室外側ガラス５よりのふく射熱による室内側ガラ
ス７の加熱、またブラインド１８を使用している
場合もブラインド１８が冷却されているのでブラ
インド１８からのふく射熱による室内側ガラス７
の加熱は少なくなる。以上により室内側ガラス７
が冷却されることにより、室内側ガラス７よりの
室内側へのふく射熱は極めて少なくなり室内部で
の作用温度が低下し、これにより室内の冷房温度
を高くしても従来と同様の作用温度を得ることが
出来て冷房用エネルギの消費量を少なく出来る。

また特に建物の東面、西面等に使用する窓から
直射により室内に侵入する太陽熱線・天空光より
の熱線に対しては、ブラインド１８を使用するこ
とにより防ぐことができ、この場合も上記と同様
の理由にて室内側ガラス７は冷却されるのでこれ
にともない上記と同様冷房用エネルギ消費量を低
減できる。また、この場合間隔ＡをＢより大きく
することにより室内側ガラス７の室外面に対する
室内側空気の流量はより大となり、室内側ガラス
７を冷却する効率がよくなり上述の理由にて冷房
用エネルギ消費量の低減を大きくできる。このよ
うに、冷房時においては、太陽熱線や室温より高
い外気温により室内へ侵入しようとする熱を断熱
し、窓際の環境の変動を小さくすることで、冷房
用エネルギの大幅な削減と温熱環境の改善が可能
になる。

また暖房時において外気温が低い場合で空間１
７内の気温が室内気温より低い場合にあつても、
排気フアン１９を冷房時と同様に動作させると、
室内の暖房された空気が流通路２１に従つて屋外
に排気される。これにより室内外の温度差によ
り、また室内側ガラスからの屋外側に向けての放
熱により冷却されている室内側ガラスは上記暖房
された空気により加熱される。このため室内空気
よりの伝熱による室内側ガラス７を通しての熱の
逸出、及び放熱、また室内部の物体特に人体より
の室内側ガラスへの熱のふく射はなくなり、室内
部における作用温度は上昇する。またこの上昇分
だけ暖房される室温を低くすることが出来、暖房
用消費エネルギ量を少なくできる。このように、
空気流通による断熱性の向上により、暖房時にお
いても室内側ガラス温度は室温に近くなり、窓か
らの冷ふく射や快適環境形成の上で最大の問題と
なるコールドドラフト（暖房時に室温より低温の
窓ガラスや外壁で冷やされて低温になつた室内空
気の下向きの流れ）が防止できる。

また、暖房時において、太陽熱線によりブライ
ンドが加熱され、空間１７内の気温が室内気温よ
り高い場合にあつても、同様に排気フアン１９を
動作される。これにより、室内の空気が流通路２
１を通つて屋外に排気され、室内側ガラス７の温
度が室内の温度と近接し、窓近傍の居住環境が改
善される。

本発明の窓の効果を確認するために、本発明の
窓と一重ガラス窓の室内側にブラインドを取付け
た窓とを冷房時において比較テストした。

第５図及び第６図はテストに使用した試験棟を
示す。第５図は本発明の試験棟、第６図は一重ガ
ラス窓にブラインドを備えた試験棟である。試験
条件としては共に同一大きさの断熱棟を用い、そ
の南面に夫々同一面積の二重ガラス窓及び一重ガ
ラス窓を設け、第５図にあつては室内下部からブ
ラインド空間に入つた空気を空間上部のダクト２
１により排気フアン２２にて吸引して棟外に排気
し、第６図にあつては窓から間隔をあけたダクト
２３を介して排気フアン２２で排気した。尚Ｕ字
形ダクト２４は、排気フアン２２によつて棟内の
空気が抜かれるのでこれを補足するものである。

上記の比較テストにおいて、換気量は同一で、
棟内空気の温度もエアコンによつて同一に保たれ
ている。また窓から50cm離れた棟内場所において
日射空気温度（ある平面に対して作用する空気温
度と太陽放射及び長波長放射の効果をあわせて空
気の温度に換算した温度）をSAT計により測定
し、作用温度の測定に代えた。

第７図は上記の日射空気温度の時間的変化を示
す。図において、実線及び破線は本発明の窓及び
一重ガラス窓における日射空気温度をプロツトし
たものである。図から判るように日射量の比較的
大きい午前９時から午後２時迄の間では、日射空
気温度で本発明の方が約２℃低いことが確認され
た。また空調に要する電力消費量は９：00〜17：
00の間に用いたエアコンの電力量が一重ガラス窓
を使用した場合は2.09kwh、本発明の窓にあつて
は1.485kwhであり、本発明のものは一重窓の約
71％で約30％低減することが判明した。以上のも
のは昭和57年９月５日計測したものであるが他の
日においても同様な結果であつた。

本発明は上記のように構成したので下記の効果
を有する。

夏 季 (1) ブラインドが吸収した日射熱や内外温度差に
よつて室内に侵入しようとする貫流熱を通過排
気により除去するので、室内への入熱が減少し
省エネルギが図れる。

(2) 室内排気を流すことで室内側ガラス温度が室
温に近接し、窓面からの放射熱が緩和されるた
め、窓近傍の居住環境が改善される。

（注）室内排気とは、在室者の呼吸あるいは在
室者からの臭気除去のために新鮮な外気を導入す
ることで、人為的操作（フアン等）により空調時
間帯に行なう換気の排出側空気をいう。従つて該
排気量は在室人員の多寡により設計または設定さ
れるものである。なお、本件の窓における排気量
は、平均的事務所空間の在室者にみあつた排気量
程度の風量で充分その効果が得られることを特徴
とする。

冬 季 (1) 太陽高度が低くなるため南面の日射熱は大き
くなり、冬季といえども窓近傍では冷房負荷が
発生するが、窓通過排気により日射熱が除去で
きるため省エネルギが図れる。

(2) 日射が無く内外温度差が大きい時も、窓通過
排気により内側ガラス温度と室温の差が小さく
なるため、室内から窓ガラスを通して屋外に流
出しようとする熱が減少し省エネルギが図れ
る。

(3) 室内排気を流すことで内側ガラス温度が室温
に近接し、窓面からの放射熱が緩和されるた
め、窓近傍の居住環境が改善される。また、暖
房時の快適環境形成に大きな障害となるコール
ドドラフトが防止できる。

中間季 (1) 室内外の温度差が小さい中間季でも、日射を
受ける面では冷房負荷が生じる。窓通過排気に
よりブラインドが吸収した日射熱を除去するこ
とで、室温の上昇を防止できる。

(2) 照明や人体から発生する熱を窓通過排気で屋
外へ除去することで、室温の上昇を防止でき
る。

本発明によれば、二重ガラス窓内部の日照遮蔽
手段と屋内側ガラスとの間に主たる空気流通路を
形成し、屋内の空調された空気を上記空気流通路
に強制的に流通させて屋外に吸引排出するフアン
を設けたので、従来の自然対流型二重窓に比べて
断熱性に優れ空調効率を向上することができる。

また、特に暖房空調時にはコールドドラフトが
抑制され、従来居室空間として利用しにくかつた
窓際の環境を良好に維持できる。さらに、屋内が
日照熱や外気温などの屋外環境の変動による影響
を受けにくくなるため、例えば、西日の暑さや北
面の寒さ等に制約されない建物計画が可能となる
等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の室内より見た正面
図、第２図は第１図の垂直断面図で、その上部に
第１図のＡ−Ａ線についての、又下部に第１図の
Ｂ−Ｂ線についての断面図を示し、第３図は第１
図のＣ−Ｃ線についての水平断面図、第４図は本
発明に使用する排気フアンの別の実施例を示す斜
視図、第５図及び第６図は比較テストに使用した
試験棟の夫々概略図、第７図は日射空気温度の時
間的変化を示すダイヤグラムである。 １……上枠、２……下枠、３……縦枠、５，７
……ガラス板、１３……連通口、１４……排気
口、１７……空間、１８……ブラインド、１９…
…排気フアン、２１……主たる流通路、Ａ……ブ
ラインドと室内側ガラス板間の間隔、Ｂ……ブラ
インドと室外側ガラス板間の間隔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空調する建物の窓枠に二重のガラス板５，７
   を配設して両ガラス板間に空間１７を形成し、該
   空間内にガラス板の少なくとも大部分をカバーす
   ることが出来る程度の日照遮蔽手段１８を設け、
   屋内より上記空間の下部に連通する屋内側連通口
   １３、上記空間の上部より屋外に連通する屋外側
   排気口１４を夫々設け、屋内より屋内側連通口、
   空間、屋外側排気口を経て屋外に至る流通路に空
   気を強制的に流通せしめるフアン１９を上記空間
   の上部と上記屋外側排気口との間の上記流通路内
   に設け、少なくとも日照遮蔽手段１８がガラス板
   をカバーしている状態で、上記空間１７における
   日照遮蔽手段１８と屋内側ガラス板７との間隔Ａ
   が主たる空気流通路２１を形成するように構成し
   たことを特徴とする空気通過型二重ガラス窓。 ２ 上記空間１７における日照遮蔽手段１８と屋
   内側ガラス板７との間隔Ａが日照遮蔽手段１８と
   屋外側ガラス板５との間隔Ｂより大きい特許請求
   の範囲第１項記載の二重ガラス窓。 ３ 屋外側排気口１４はシヤツタ１４Ａにより開
   閉自在である特許請求の範囲第１項記載の二重ガ
   ラス窓。