JPH0317346A - 建物用外壁部材 - Google Patents

建物用外壁部材

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JPH0317346A
JPH0317346A JP2134268A JP13426890A JPH0317346A JP H0317346 A JPH0317346 A JP H0317346A JP 2134268 A JP2134268 A JP 2134268A JP 13426890 A JP13426890 A JP 13426890A JP H0317346 A JPH0317346 A JP H0317346A
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window glass
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ヘルムート・フランク・オットマル　ミューラー
Joerg Gutjahr
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、建物用外壁部材に関する。
〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕エネ
ルギーを発生することができるように２枚の平行な窓ガ
ラスの間に太陽電池を設けた外壁部材は、西ドイツ特許
公開公報第２７５２↓７８号により公知である。しかし
ながら、この外壁部材は透明なものではない。２つの平
行な窓ガラスの間に蛍光性の窓ガラスを設けた外壁部材
は西ドイツ特許公開公報第３　１　’２　５　６　２　
２号により公知である。この外壁部材においては、エネ
ルギーを発生できるように，前記蛍光性の窓ガラスの縁
部に光電池が設けられている。この外壁部材は光を通過
させるが、光電池のエネルギー効率は低く、しかも、建
物内に進入する放射エネルギーは調節不可能である。
西ドイツ特許公開公報第３００５９　１４号には、複数
のホログラフィック要素を並設した窓ガラスを有する太
陽エネルギーコレクタが記載されている。該ホしグラフ
ィック要素の後に離隔したところには，異なったスペク
トル範囲に対して反応する複数の太陽電池の列が設けら
れている。前記ホログラフィック要素は、異なった波長
の放射を各々の関連した太陽電池上に集束する。しかし
、この太陽エネ゛ルギーコレクタは，建物用の外壁部材
として設計されたものではなく、光または熱放射を透過
することができないため、照明目的には使用できない。
この発明は上述の点に鑑み゛Ｃなされたもので、建物の
照明および暖房を行うため，または、エネルギーを発生
するために太陽の放射エネルギーを効果的に利用するこ
とのできる建物用外壁部材を提供することを目的とする
。
〔課題を解決するための手段，作用および発明の効果〕 本発明に係る外壁部材において、ｔ枚の窓ガラスは少な
くともｌつの放射集束用のホログラフィック要素を有す
る。放射取り込み要素が、前記ホログラフィック要素の
後において該ホログラフィック要素の焦点面に設けられ
ている。入射する放射が前記放射取り込み要素上に集束
され、または、該放射が全体的もしくは部分的に該取り
込み要素を透過するように、前記窓ガラスと放射取り込
み要素とは相対的に変位可能になっている。このことに
より，建物内に放射を透過させるのか、または、エネル
ギー発生目的のために前記入剖放射を全体的もしくは部
分的に利用するのかを選択することができる。窓ガラス
に対する前記放射取り込み要素の調節は、ユーザーの手
作業により、または、建物の温度もしくは照明コントロ
ールに応じて行われる。
前記放射取り込み要素は、光電トランスデューサ、液体
作動式の熱コレクタ、光波コンダクタの取り込み口、熱
吸収面、または、リフレクタである。該外壁部材におい
て、太陽からの放射は放射取り込み要素上に集中され、
拡散した放射は透過させられる。かくして、前記外壁部
材は、太陽エネルギーによる本内照明および暖房のみな
らず、エネルギーの発生をも可能にする。
好ましくは、窓ガラスには多数のホログラフィック要素
が設けられ，各前記ホログラフィック要素の後には放射
取り込み要素が設けられる。放射取り込み要素は、窓ガ
ラスの全領域のほんの一部分を６ぬる。放射取り込み要
素は，第上の窓ガラスの後において全体的に変位可能な
第２の窓ガラス上に設けられてもよい。相互接続された
個別の放射取り込み要素を設け、隣接する放射取り込み
要素間に通路または穴を設けてもよい。
照明もしくは暖房、または，電気エネルギーの発生のた
めに利用されないエネルギーが反射され、建物が冷えた
状態に維持されるべく、ユーザーが前記外壁部材の光学
的作用を変化することができるように、前記放射取り込
み要素間の領域の一部分を透明とし、その他の部分を反
則性のものとしてもよい。
外方窓ガラスに設けられる光学要素は、ホログラフィッ
クレンズである。ホログラムは、該外方窓ガラスの層に
おいて回折格子として現れる。入射光を方向選択的に屈
曲させるというのが、ホロダラムの特性である。ホＵグ
ラムは、異なった方向から衝突する、重合した２つのコ
ヒーレントなレーザビームによって発生し、干渉作用に
より、窓ガラスの写真コーティングにおいて光強度分布
を示す線状パターンを形成する。前記衝突するレーザビ
ームは、像（イメージ）によって変調されない。外力窓
ガラス上におけるホログラムがホＵグラム発生用ビーム
のうちの１つの発射方向と同しｈ向から照明され、且つ
、この照明が前記工っのホログラム発生用ビームの波長
と同じ波長で行なわれた場合、その他のホＵグラム発生
用ビームは再編威される。照明が他の波長の放射によっ
て行なオ〕れた場合には、第２のビームも再編成される
が、回折角度が変化する。このようなホａグラムが世え
ば日光のような多色光によって照明された場合には、ス
ペクトル分解が生じる。このスペクトル分解は、エネル
ギー発生に適した波長のみを放射取り込み要素に導き、
可視光の波長などのその他の波長を透過させるために利
用され得る。
このようにして、可視光を照明目的のために透過させな
がら，熱放射が建物内部に進入するのを阻止すると同時
に該熱放剃をエネルギー発生のために利用することが可
能になる。
選択的に熱エネルギーを建物内に供給したり供給停止し
たりすることができるように、窓ガラスと放射取り込み
要素とは、相対的に変位可能になっている。熱エネルギ
ーを建物内に供給するためには、放射取り込み要素によ
って覆われていない放射線透過性領域が、窓ガラスに設
けられた光学要素の焦点エリア内に移動される。しかし
ながら、放射熱が建物内部に進入するのを阻止すること
が所望の場合，反射面、または放射取り込み要素がホロ
グラフィック要素の焦点エリア内に移動されることとな
る。
太陽の位置に従った追跡が行なえるように窓ガラスおよ
び放射取り込み要素をさらに移動させることにより、太
陽に対するレンズ状のホログラフィック要素の方向を，
常に、その後に設けられた構成部材の所望領域が外方窓
ガラスの焦点エリアと一致するような方向となるように
することができる。
外方窓ガラスは前記外壁部材と室外との間の境界を形成
する室外側層として設けられている必要はむく、該外力
窓ガラスの前方に保護用窓ガラスを設けてもよい。この
場合、外方窓ガラスは，前記保護用窓ガラスと放射取り
込み要素との間において移動可能に設けられる。このよ
うな保護用ガラスは、前記外壁部材において該部材と室
内との間の境界を形成する室内側にも設けられていても
よい。
〔実施例〕
以下、添付図面に基づいて本発明を詳述する。
外壁部材は，２枚の平行な窓ガラス、すなわち，外方窓
ガラスエ０と内方窓ガラス１ｌとを有する。
これらの窓ガラスは，フレーム１２に取りイ寸けられ、
約２０ｎｏ相互離隔して設【づられている。両窓ガラス
１０．１１間のスペースには何も設けられていない。こ
のスペースは，周囲からのほこりの進入を阻止できるよ
うに由閉されている。該スペースは，空気によって満た
されていてもよく、また，真空であってもよい。
外方窓ガラス１０の内側面には、複数のホログラムを含
むコーティングが施こされている。このコーティングエ
３は、感光乳剤または感光性樹脂からなるものとするこ
とができる。格子状に配設された複数の放射集束用ホロ
グラフィック要索１４は、」一ティング１３におけるホ
ログラムとして形成されている。これらの光学要素は、
その焦点面が建物の内部に面する内山窓ガラス↓１の内
側面と一致するように選択されたホログラフィックレン
ズである。これらの光学要素１４は垂直方向の線に沿っ
て放射の線状焦点を生ゼしぬ、前記垂直方向の線に沿っ
たスペクトル分布が生じる。
第２図はこのスペクトル分布を示す。斜め方向に衝突す
る放射は垂直方向焦点線Ｆに沿って集束され、長波光は
短波光以上に垂直方向に屈曲する。
赤い光の焦点はＦｒで示されており，青い光の焦点はＦ
ｂで示されている。第２図および第４図から明らかなよ
うに、スペクトル分解は、焦点線Ｆに沿う垂直方向にお
いてのみ発生する。
外力窓ガラス１０の各放射集束用ホログラフィック要索
１４の後には，放射取り込み要素１５が設けられている
。この放剖取り込み要素１５は、例えば太陽電池、など
の光電トランスデューサ、または、１個以上のビーム導
波管からなる光波コンダクタ列の取込み口とすることが
できる。放対取り込み要素１５は、焦点線Ｆに沿って配
設されているが，それらの垂直方向範囲は該要素１５が
反応し得る領域内に限られる。この実施例において、こ
の領域は，内方窓ガラス１１においてホロフラフィック
要素ｔ４に対面する面の下力領域である。このことは、
放射取り込み要素１５の各々がホログラフィック要素１
４の一部にわたってのみ延びている旨示す第３図から明
らかである。水平あ向において強い集束作用生じるため
、放剖取り込み要索１５の水平方向寸法は比較的小さい
。
放射取り込み要素１５が存在していない残りの領域１６
は透明である。この実施例においては太陽電池である放
射取り込み要素１５は、該太陽電池によって発生される
電圧を取り込むため、窓ガラス１１に埋設された細いワ
イヤに接続されている．第３図から分かるように，放射
取り込み要素１５は、窓ガラス１１の表面のほんの才〕
ずかしか占めていない。該要素は、集束された放射を取
り込むように設計されている場合、前記窓ガラス土工の
表面のせいぜい１０％しか占めていない。
太陽の移動に追随するため、２枚の窓ガラス｛０，Ｌ１
は垂直および水平方向に並進運動する。
この際、例えば外方窓ガラス１０は、放射取り込み要索
１５が常に最大量の放射エネルギーを取り込めるように
動かされる。
焦点線Ｆが放射取り込み要素１５と一致せず全ての熱放
射が窓ガラス土工を介して建物内に供給さ九得るように
、１０．　１１を変位させることも可能である。このよ
うにして、ユーザーは、太陽エネルギーを利用して建物
を照明もしくは暖め，または電力を発生するのかを決定
することができる。
第５図の実施例は、第１の実施例に酩一致し，内方窓ガ
ラス１１が透明部分１６のほかに反射部分１７を有する
という点においてのみ異なる。透明部分１６と反射部分
１７とは、同一サイズであり，放射取り込み要素１５を
中心として対称的に設けられている。このようにして，
第５図における領域Ａｌ，Ａ２，Ａ３，Ａ４が形成され
る。領域Ａ１における表面はその高さ全体にわたり反射
性を有する。領域Ａ２の一部分は放射取り込み要素１５
によって占められ，その他の部分は反射部分１７によっ
て占められる。領域Ａ３の一部分は放射取り込み要素１
５によって占められ、その他の部分は透明部分ｔ６によ
って占められる。領域Ａ４の高さ全体は透明部分１６に
よって形成される。ユーザーは、窓ガラス１０を水平方
向に変位することにより，焦点線Ｆが位置することとな
る領域Ａ１〜Ａ４を決定することができる。このように
して，外壁部材の物理的作用をユーザーの好みに応じて
変化させることができる。領域Ａ土において、外壁部材
は反射し、領域Ａ２において、反射および電力の発生が
なされ、領域３において、光の通過が可能になるととも
に電力が発生され、領域４において、光の透過のみが生
じる．太陽電池の代わりにビーム導波管が設けられても
よい。
反射部１７の反射層は、配化金属からなる誘電性コーテ
ィングとして形成される。さらに、放射取り込み要素工
５を接続するための導電路は窓ガラス１工における導電
層として形成してもよい。
ホログラフィックレンズは放射について強力な集束を実
現するため、太陽の位置に従った正確な追跡がなされる
場合、放射取り込み要素１５（および、多分、反射面１
７）は極で小さくものであってもよい。かくして、拡散
した入射光を通過させる大きな透過面１６が提供される
。
第６図および第７図において、ホロフラフイツク要素１
４が設けられたコーティング１３を有する窓ガラス１０
がフレーム２０に固定されている。
支持体２↓は、放射取り込み要素１５とともに水平方向
に変位可能なようにフレーム２０内に設けられている。
焦点線ＦはホＵグラムに対して平行ではなく，長い波長
の（赤色）光の焦点Ｆｒが短い波長の（青色）光の焦点
ＦｂよりホＵグラムに接近していることにより，支持体
２１の形状は略鋸歯状となっている。取り込み領域の傾
斜により、すべての取り込み領域が焦点線の移動に追随
することが保証される。このようにして、放射取り込み
要素工５は，縦断面図で視た場合、窓ガラス１０に対し
て鋭角的に延びている。
ホログラフィック要素１４の幅の約３分の１に相当する
縦長部１５ａにおいて、各放射取り込み要索１５はホロ
グラフインク要素１４の高さ全体にわたって延びている
。ホログラフィック要素１４の高さの一部分に相当する
隣接部１５ｂにおいて、放射取り込み要索工５はホＵフ
ラフイツク要素１４の上方部分のみにわたって延び、追
加部工５ｃにおいて、透過部工６はホログラフィック要
素↓４の高さ全体にわたって延びている。すべての放射
取り込み要素１５は垂直あ向に相互接続されており、水
平方向において隣接する２つの放射取り込み要索１５は
接続要素２２によって接続されている．かくして、すべ
ての放射取り込み要素王５は、窓ガラス１０に対する距
離を維持しながら，第７図において２方向矢印２３によ
って示されているように、窓ガラス１０に対して平行方
向に全体的に変位可能になっている。
支持体２工を窓ガラス１０に対して変位することにより
、縦長部１５ａ．隣接部１５ｂまたは追加部１５ｃがそ
の高さ全体において透明になり焦点線Ｆと一致する。縦
長部１５ａが焦点線Ｆと一致するように調節された場合
、すべての入射し集束されたエネルギーが放射取り込み
要素１５上に導かれ、その結果、放射は建物内に全く入
り込まないこととなる。この実施例において、隣俵部１
５ｂが焦点線Ｆと一致するように調節された場合、長い
波長の放射のみがエネルギーに変換され、または、建物
内への進入が阻止され、一方、短い波長の放射が透過可
能になる。しかしながら、透明部工６の高さ、全体が焦
点線Ｆと一致するように調節された場合、すべての放射
が建物内に進入するようになる。
透明部ｌ６を適当な形状とした場合、所定の波長範囲の
放射のみを選択的に透過させることができる．このよう
にして、建物内に進入可能な色が選択可能になる。
透明部１６は、透明ガラスまたは単なる穴とすることが
できる。
さらに、前記部分１５ａ，１５ｂ，１５ｃを階段状に形
或せず、放射取り込み要素１５における斜め方向の境界
線によって連続的に形成してもよい。このようにして、
透過される光の比率および量を連続的に変化させること
ができる。
最後に，建物内に進入する光に関し異なった色を得るこ
とができるように、窓ガラス１０および支持体２１を垂
直方向に相対的に移動させることも可能である。水平方
向への相対的移動は透過光の量を変化させることにより
減光効果を生じさせるものであるが、縦方向への相対的
移動は光の色を変化させる。
第８図の実施例は、単一のホログラフィック要素工４を
備えた垂直窓ガラス１０を支持するフレーム２４を有す
る。該窓ガラス１０の後において、フレーム２４は、放
射取り込み要素１５が横方向（２方向失印２３）に変位
可能に設けられた支持体２１ａを有する。放射取り込み
要素１５は、支持体２１ａの窓２５に設けられており、
その領域１５ａまたは領部１５ｂがホログラフィック要
素工４の焦点線Ｆと一致するように、または、放射取り
込み要索１５が焦点線Ｆと全く一致しないように移動さ
れ得るようになっている。放射取り込み要素１５の水平
方向への移動は、該要素１５のピン２６に係合する（図
示しない）調節機構によって行なわれる。
フレーム２４は、横軸２７を中心として回動することに
よって太陽の高さに追随することができるようになって
いる。
第９図から第１１図までは、各々がホログラフィック要
素１４を有する複数の窓ガラス１０が平行に配設された
実施例を示す。いずれかの窓ガラス１０は，太陽の上昇
角度に追随ができるように、垂直方向中心軸３４を中心
として回動可能になっている。細長片またはバー状のブ
ラインド３５は、各窓ガラス１０の上端から突出してい
る。第９図から分かるように、ホログラフィック要索１
４はその焦点線Ｆが窓ガラス１０に対して略直角に延び
るように設計されている。ブラインド３５は、焦点線Ｆ
に沿って配設されている。このブラインド３５は，不透
明で、太陽から入射しホログラフィック要素王４により
焦点線Ｆに沿つ′Ｃ集中化される放射を取り込むことが
できるように放射吸収性を有するものが好ましい。
該ブラインド３５は、第１１図において一点鎖線で示す
ように、垂直軸３４を中心として窓ガラス１０に対して
回動可能になっている。この場合において、入射する放
射は、焦点線Ｆに沿って減少することなく，建物内に進
入可能になる。
太陽の位置がその方位角において変化した場合、焦点線
Ｆは軸３４を中心として回動してＦ′の位置にくる。ブ
ラインド３５は、焦点線Ｆに対するブラインド３５の位
置が常に同一となるように、前記方位角に追随するよう
になっている。
各ブラインド３５は、焦点線Ｆの全長を保護する長尺領
域３５ａ、及び、可視光を透過しつつ赤外線焦点ＦＩＲ
を遮断する短尺領域３５ｂで構或されている．前記領域
３５ａもしくは領域３５ｂは焦点線Ｆに対して位置決め
可能であり、すなわち、該ブラインド３５は、焦点線Ｆ
を全くフリーの（遮断物のない）状態にするまで回動さ
れ得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は光学的領域に分割された外壁部材の正面図、第
２図は第１図の■一■線縦断面図，第３図は第２図の■
一■線断面図、第４図は第１図のＩＶ−ＩＶ線横断面図
、第５図は第３図の構成についての他の実施例を示し、
第６図は他の実施例の縦断面図、第７図は第６図の■−
■線断面図、第８図は本発明のさらに他の実施例を示し
、第９図は第８図の実施例の側面図、第１０図は第９図
の失印Ｘ方向から見た図、第１１図は第１０図の矢印■
から見た図である。 エ０・・・窓ガラス、１４・・・ホログラフック要素、
工５・・・放射取り込み要素。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 〔１〕窓ガラス（１０）からなる建物用外壁部材であっ
    て、 前記窓ガラス（１０）が少なくとも１つの放射集束用ホ
    ログラフィック要素（１４）を備え、各前記ホログラフ
    ィック要素（１４）の後に離隔した放射取り込み要素（
    １５）が前記ホログラフィック要素（１４）の焦点面に
    設けられており、該放射取り込み要素（１５）の表面が
    前記ホログラフィック要素（１４）の表面より小さくな
    っており、入射する放射が前記放射取り込み要素（１５
    ）上に集束されるか、または、全体的もしくは部分的に
    該放射取り込み要素（１５）を透過するように、前記窓
    ガラス（１０）と放射取り込み要素（１５）とが相対的
    に変位可能になっていることを特徴とする建物用外壁部
    材。 〔２〕前記窓ガラス（１０）が複数のホログラフィック
    要素（１４）を有し、 多数の放射取り込み要素（１５）を有する支持体（２１
    ）が前記窓ガラス（１０）の後に配設され、前記窓ガラ
    ス（１０）と支持体（２１）とが相互間の距離を維持し
    ながら互いに平行に相対変位可能になっていることを特
    徴とする請求項１に記載の建物用外壁部材。 〔３〕前記窓ガラス（１０）と支持体（２１）とが、略
    垂直方向に設けられ、水平方向に相対変位可能になって
    いる請求項２に記載の建物用外壁部材。 〔４〕前記窓ガラス（１０）が、太陽の位置に合せて調
    節され得るように、前記放射取り込み要素（１５）とと
    もに、略水平軸（２７）を中心として回動可能になって
    いる、請求項１から３までのいずれか１項に記載の建物
    用外壁部材。 〔５〕太陽の位置に合せた調節のために、前記窓ガラス
    （１０）と放射取り込み要素（１５）とは、入射する放
    射が常に前記放射取り込み要素（１５）における同一の
    水平領域上において集束されるように垂直方向に相対変
    位可能になっている、請求項１から４までのいずれか１
    項に記載の建物用外壁部材。 〔６〕前記放射取り込み要素（１５）のそばには、前記
    入射する放射の少なくとも一部分が集中され得る反射領
    域（１７）が設けられている、請求項１から５までのい
    ずれか１項に記載の建物用外壁部材。 〔７〕前記放射取り込み要素（１５）は、前記ホログラ
    フィック要素（１４）によって分解されるスペクトルの
    一部分のみを取り込むことができるように設けられてい
    る、請求項１から６までのいずれか１項に記載の建物用
    外壁部材。 〔８〕前記スペクトルのうち前記放射取り込み要素（１
    ５）によって透過される部分は、透過光の色が変化され
    得るように、前記窓ガラス（１０）と放射取り込み要素
    （１５）との間の垂直方向の相対変位によって変化され
    る、請求項７に記載の建物用外壁部材。 〔９〕前記窓ガラス（１０）と放射取り込み要素（１５
    ）とは、該放射取り込み要素（１５）によって取り込ま
    れる放射の比率を変化させ減光効果を得ることができる
    ように、水平方向に相対変位可能になっている、請求項
    １から８までのいずれか１項に記載の建物用外壁部材。 〔１０〕前記放射取り込み要素（１５）が光電トランス
    デューサまたは光波コンダクタである、請求項１から９
    までのいずれか１項に記載の建物用外壁部材。 〔１１〕太陽の移動に合せた調節のために、前記窓ガラ
    ス（１０）と放射取り込み要素（１５）とは、入射する
    放射が常に前記放射取り込み要素（１５）における同一
    の水平領域上において集束されるように水平方向に相対
    変位可能になっている、請求項１から１０までのいずれ
    か１項に記載の建物用外壁部材。 〔１２〕縦断面図で見た場合、前記取り込み要素（１５
    ）は窓ガラス（１０）に対して鋭角的に延び、該鋭角が
    ホログラムのスペクトル焦点線（Ｆ）の進路に略一致す
    る、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の建物
    用外壁部材。
JP2134268A 1989-05-30 1990-05-25 建物用外壁部材 Pending JPH0317346A (ja)

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